JP3633329B2 - Instant heating water heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を所定温度に短時間で加熱する瞬間加熱式温水装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の温水装置には、図7に示したものがある(例えば特開平10−220876号公報に記載)。
【0003】
図7に示されている温水装置101は、セラミックヒータ102とセラミックヒータ102の全周に一体に設けられたフランジ103と、セラミックヒータ102を収納するタンク104とが設けられ、タンク104開口部端に設けられた鍔部105にOリング106を設置し、フランジ103とを、ねじ107で締結することにより、函体を構成している。
【0004】
このタンク104は、もう一方の端部に内部と連通する入水口108と吐水口109とを有し、その内面にリブ110を設け、セラミックヒータ102との間にリブ110を隔壁とした蛇行水路111を構成している。
【0005】
上記構成により、入水口108からタンク104内に流入した水はA部でセラミックヒータ102の両面に別れ、蛇行水路111を通過し、B部で合流した後、吐水口109より流出する。
【0006】
セラミックヒータ102の通電線112から電力を供給した場合、セラミックヒータ102の内部に配設された発熱体より発生した熱がセラミックヒータ102の表面を経て、蛇行水路111を流れる水に伝達され、水は温水装置101を流れる短時間の間に加熱され吐水口109より、連続して流出する。
【0007】
蛇行水路111の内壁を形成するセラミックヒータ102表面が熱伝達面となるが、タンク104の内面に設けられたリブ110の高さやその間隔を小さくすることにより、蛇行水路111の断面積を小さくして流速を増大させ、熱伝達率を大きくし、熱効率の向上を図っていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のような従来の瞬間式の温水装置101では、流速増加によってある程度は熱伝達率の増加は望めるものの、セラミックヒータ102表面に沿って温水が流れるためセラミックヒータ102表面に境界層が発達し、セラミックヒータ102表面の発熱が十分温水に伝わらず熱伝達率の増加は不十分であった。
【0009】
また、セラミックヒータ102と一体化されたフランジ103部分とタンク104外部に露出している通電線112取付部分から放熱があり、水への熱交換効率が低下していた。
【0010】
そして、セラミックヒータ102をタンク104に固定するのにフランジ103を必要とするため、熱交換器の小型化が図れなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、熱効率が優れた小型の瞬間加熱式温水装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため複数設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したもである。
【0012】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【0013】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【0014】
タンクに平板状ヒーターを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【0015】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【0016】
また、請求項2の発明は、平板状ヒータが、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータである。
【0017】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【0018】
また、請求項3の発明は、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータである。
【0019】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものである。
【0021】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【0022】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【0023】
タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【0024】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【0025】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものである。
【0026】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【0027】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものである。
【0028】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【0029】
【実施例】
以下、本発明の実施例の温水装置を図1〜図6に基づいて説明する。図1は温水装置の斜視図、図3は温水装置組立前の斜視図であり、図4はセラミックヒータ内部の発熱体形成図、図5はセラミックヒータ正面図、図6はセラミックヒータ断面図である。
温水装置1は、セラミックヒータ2をタンク3に収納後、タンク3を溶着するすることにより、函体を構成している。
【0030】
タンク3には入水口4と吐水口5が設けられ、内面には複数の空間部6と突起部15が設けられている。
【0031】
また、通電端子7をタンク3外部へ取り出すため開口部8が設けられ、開口部8周囲にOリング9が配設され、通電端子7部分を確実に水シールできる構成になっている。
【0032】
セラミックヒータ2の内部にはタングステンを主成分とした発熱体10が、貫通穴11を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴11が設けられた一対のセラミック板12が発熱体10を包み込むように一体構成されている。
【0033】
通電端子7は、配設幅を広くすることにより発熱量を低減した通電部13にろう付けで接着され、発熱体10と電気接続されることにより、セラッミクヒータ2をなしている。
【0034】
上記構成により、入水口4からタンク3内に流入した水はセラミックヒータ2の貫通穴11を介し、流水経路14を通過し、吐水口5より流出する。
【0035】
セラミックヒータ2の通電端子7から電力を供給した場合、発熱体10により発生した熱はセラミック板12表面を経て、流水経路14を流れる水に伝達され、水は温水装置1を流れる短時間の間に加熱され吐水口5より連続して流出する。
【0036】
また、貯水部がなくタンク3内の水の熱容量を低減できるので、使用開始から適温の温水が出湯されるまでの昇温速度も速く、制御応答性も良い。
【0037】
さ らに、セラミックヒータ2の通電端子7部分以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率をさらに高めることができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
【0039】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するために設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものなので、
【0040】
(1)入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【0041】
(2)さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【0042】
(3)タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【0043】
(4)貫通穴を介し流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【0044】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものなので、
【0045】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【0046】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものなので、
【0047】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の温水装置の斜視図である。
【図2】同温水装置の流水経路を示した斜視図である。
【図3】同温水装置組立前の斜視図である。
【図4】同温水装置のセラミックヒータ内部の発熱体形成図である。
【図5】同温水装置のセラミックヒータの正面図である。
【図6】同温水装置のセラミックヒータの側面図である。
【図7】従来の温水装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1…温水装置、2…平板状ヒータ(セラミックヒータ)、3…タンク
4…入水口、5…吐水口、6…空間部、7…通電端子、8…開口部
9…Oリング、10…発熱体、11…貫通穴、12…セラミック板
13…通電部、14…流水経路、15…突起部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an instantaneous heating type hot water apparatus that heats water to a predetermined temperature in a short time.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of hot water apparatus is shown in FIG. 7 (for example, described in JP-A-10-220876).
[0003]
A
[0004]
The
[0005]
With the above configuration, the water flowing into the
[0006]
When electric power is supplied from the conducting wire 112 of the
[0007]
The surface of the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional
[0009]
In addition, heat was radiated from the flange 103 portion integrated with the
[0010]
Since the flange 103 is required to fix the
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a small instantaneous heating type hot water apparatus having excellent thermal efficiency.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a flat plate heater having a plurality of through holes penetrating the front and back and an energizing terminal provided to energize the heating element is connected to the inner surface through a through hole. Inside the tank provided with a provided space, a plurality of protrusions for fixing the flat heater on the inner surface, an opening provided for taking out the current-carrying terminal to the outside of the tank, a water inlet and a water outlet It is stored as a partition wall, and water is communicated from the water inlet to the water outlet through a through hole.
[0012]
According to the above configuration, the water flowing into the tank from the water inlet flows while sequentially passing through the plurality of narrow spaces facing the flat heater, so that the flow rate can be increased and the heat transfer coefficient can be increased.
[0013]
Furthermore, heat exchange is performed while sequentially passing through a plurality of through holes provided in the flat heater, so that disturbance occurs near the surface of the flat heater, the boundary layer becomes thin, and the heat transfer coefficient is reduced by peeling. The heat exchange efficiency can be greatly improved, and the heat exchanger can be downsized.
[0014]
No flange is required to fix the flat heater to the tank, so there is no heat dissipation outside the tank, and almost all the heat from the heating element is transferred to the water, so the heat exchange efficiency is excellent and the heat exchanger Can be miniaturized.
[0015]
And since it flows through a through-hole, the temperature difference of the front and back of a flat heater can be made small, and it can heat uniformly.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pair of ceramics comprising a plate-like heater made of alumina or the like in which a heating element that generates Joule heat by electric power is formed avoiding a through hole and the same through hole is provided on both sides thereof It is a ceramic heater formed by sandwiching between plates.
[0017]
Even if a plurality of through-holes are formed, the waterproofness and electrical insulation are not deteriorated, and it is possible to make the structure other than the energizing terminal portion submerged, thereby improving the heat exchange efficiency.
[0018]
The invention according to
[0019]
With the same outer shape, it is possible to reduce the heat storage volume, increase the electrothermal surface area, and increase the heat and heat transfer rate.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A plurality of through holes penetrating the front and back and a flat heater provided with an energizing terminal provided to energize the heating element; a plurality of space portions provided on the inner surface for communicating water through the through holes; and the inner surface Is housed as a partition wall inside a tank having a protrusion provided to fix the flat heater, an opening provided to take out the current-carrying terminal to the outside of the tank, and a water inlet and water outlet. Water is communicated to the water outlet through a through hole.
[0021]
According to the above configuration, the water flowing into the tank from the water inlet flows while sequentially passing through the plurality of narrow spaces facing the flat heater, so that the flow rate can be increased and the heat transfer coefficient can be increased.
[0022]
Furthermore, heat exchange is performed while sequentially passing through a plurality of through holes provided in the flat heater, so that disturbance occurs near the surface of the flat heater, the boundary layer becomes thin, and the heat transfer coefficient is reduced by peeling. The heat exchange efficiency can be greatly improved, and the heat exchanger can be downsized.
[0023]
No flange is required to fix the flat heater to the tank, so there is no heat dissipation outside the tank, and almost all the heat from the heating element is transferred to the water, so heat exchange efficiency is excellent and the heat exchanger Can be miniaturized.
[0024]
And since it flows through a through-hole, the temperature difference of the front and back of a flat heater can be made small, and it can heat uniformly.
[0025]
In addition, the flat heater is a ceramic in which a heating element that generates Joule heat by electric power is formed avoiding through holes, and both sides thereof are sandwiched by a pair of ceramic plates made of alumina or the like provided with similar through holes. A heater is provided.
[0026]
Even if a plurality of through-holes are formed, the waterproofness and electrical insulation are not deteriorated, and it is possible to make the structure other than the energizing terminal portion submerged, thereby improving the heat exchange efficiency.
[0027]
In addition, the ceramic heater is characterized in that the radius of the through hole is smaller than the thickness of the ceramic plate forming the outline of the ceramic heater.
[0028]
With the same outer shape, it is possible to reduce the heat storage volume, increase the electrothermal surface area, and increase the heat and heat transfer rate.
[0029]
【Example】
Hereinafter, the hot-water apparatus of the Example of this invention is demonstrated based on FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a hot water device, FIG. 3 is a perspective view before assembly of the hot water device, FIG. 4 is a heating element formation diagram inside the ceramic heater, FIG. 5 is a front view of the ceramic heater, and FIG. is there.
The
[0030]
The
[0031]
In addition, an
[0032]
Inside the
[0033]
The energizing
[0034]
With the above configuration, the water flowing into the
[0035]
When electric power is supplied from the
[0036]
Moreover, since there is no water storage part and the heat capacity of the water in the
[0037]
In addition, it is possible to submerge the portion other than the energizing
[0038]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
[0039]
A plurality of through holes penetrating the front and back and a flat heater provided with an energizing terminal provided to energize the heating element; a plurality of space portions provided on the inner surface for communicating water through the through holes; and the inner surface A projection provided for fixing the flat heater to the tank, an opening provided for taking out the current-carrying terminal to the outside of the tank, and a water inlet and a water outlet are housed as a partition wall in the tank. Since water is connected to the water outlet through a through hole,
[0040]
(1) Since the water flowing into the tank from the water inlet flows while sequentially passing through a plurality of narrow spaces facing the flat heater, the flow rate can be increased and the heat transfer rate can be increased.
[0041]
(2) Furthermore, since heat exchange is performed while sequentially passing through a plurality of through holes provided in the flat heater, disturbance occurs near the flat heater surface, the boundary layer becomes thin, and the heat is released by peeling. The transfer coefficient is improved, the heat exchange efficiency can be greatly improved, and the heat exchanger can be downsized.
[0042]
(3) Since a flange for fixing the flat heater to the tank is not required, there is no heat radiation outside the tank, and most of the heat from the heating element is transferred to the water, so heat exchange efficiency is excellent, and The heat exchanger can be downsized.
[0043]
(4) Since water flows through the through hole, the temperature difference between the front and back surfaces of the flat heater can be reduced, and heating can be performed uniformly.
[0044]
In addition, the flat heater is a ceramic in which a heating element that generates Joule heat by electric power is formed avoiding through holes, and both sides thereof are sandwiched by a pair of ceramic plates made of alumina or the like provided with similar through holes. Because it has a heater,
[0045]
Even if a plurality of through-holes are formed, the waterproofness and electrical insulation are not deteriorated, and it is possible to make the structure other than the energizing terminal portion submerged, thereby improving the heat exchange efficiency.
[0046]
Moreover, since the radius of the through-hole is smaller than the thickness of the ceramic plate forming the outer shell of the ceramic heater, the ceramic heater is provided.
[0047]
With the same outer shape, it is possible to reduce the heat storage volume, increase the electrothermal surface area, and increase the heat and heat transfer rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a hot water device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a flowing water path of the hot water device.
FIG. 3 is a perspective view before assembly of the hot water device.
FIG. 4 is a heating element formation diagram inside a ceramic heater of the hot water device.
FIG. 5 is a front view of a ceramic heater of the hot water device.
FIG. 6 is a side view of a ceramic heater of the hot water device.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional hot water apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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