JP3053171B2 - 水加熱器用の電気加熱装置 - Google Patents
水加熱器用の電気加熱装置Info
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- F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
- F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
- F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means
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- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/18—Water-storage heaters
- F24H1/20—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes
- F24H1/201—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes using electric energy supply
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- F24H9/0005—Details for water heaters
- F24H9/001—Guiding means
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- F24H9/0021—Sleeves surrounding heating elements or heating pipes, e.g. pipes filled with heat transfer fluid, for guiding heated liquid
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは電気式水加
熱器に関し、特に、加熱面を水あかで覆いがちな硬度値
を有する水を加熱するために使用される電気式水加熱器
用の加熱素子に関する。
熱器に関し、特に、加熱面を水あかで覆いがちな硬度値
を有する水を加熱するために使用される電気式水加熱器
用の加熱素子に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
電気式水加熱器は、内部の電気抵抗線を包囲する管状外
装を有した細長い加熱素子を備える。抵抗線は加熱素子
の各端部で、電気的励起のためにフランジや他のマウン
トに設けた電気端子に接続される。典型的な加熱素子の
構造は、受口への加熱素子の挿通を可能にするような小
径の少なくとも１つの戻り撓曲部を備えたものである。
追加の撓曲部をさらに設けることにより、加熱素子を延
長して加熱表面積を拡大することができる。
電気式水加熱器は、内部の電気抵抗線を包囲する管状外
装を有した細長い加熱素子を備える。抵抗線は加熱素子
の各端部で、電気的励起のためにフランジや他のマウン
トに設けた電気端子に接続される。典型的な加熱素子の
構造は、受口への加熱素子の挿通を可能にするような小
径の少なくとも１つの戻り撓曲部を備えたものである。
追加の撓曲部をさらに設けることにより、加熱素子を延
長して加熱表面積を拡大することができる。
【０００３】典型的な加熱素子において、内部の金属製
抵抗線は、酸化マグネシウム等の、電気絶縁物である一
方でかなり高い熱伝達率を達成可能な物質によって包囲
される。外装は、銅やインコロイ（INCOLLOY: 商標）材
料等の金属から形成できる。熱エネルギは、高温の抵抗
線から絶縁物及び外装壁を介して外装表面に移行し、そ
れにより水を加熱する。
抵抗線は、酸化マグネシウム等の、電気絶縁物である一
方でかなり高い熱伝達率を達成可能な物質によって包囲
される。外装は、銅やインコロイ（INCOLLOY: 商標）材
料等の金属から形成できる。熱エネルギは、高温の抵抗
線から絶縁物及び外装壁を介して外装表面に移行し、そ
れにより水を加熱する。
【０００４】理論上は加熱素子を、外装外面の単位伝熱
面積当たりの電力の単位である「ワット密度」で評価し
た高熱放出用に構成することが望ましい。水加熱器を使
用する際には大抵、水は「硬度」で評価される沈殿可能
な化合物を含有する。そのような化合物は、硫酸カルシ
ウムを含むものであり、一般に高温の外装表面に沈殿し
て、硫酸塩、炭酸塩、酸化物等の塩類からなる断熱性の
水あかを形成する。
面積当たりの電力の単位である「ワット密度」で評価し
た高熱放出用に構成することが望ましい。水加熱器を使
用する際には大抵、水は「硬度」で評価される沈殿可能
な化合物を含有する。そのような化合物は、硫酸カルシ
ウムを含むものであり、一般に高温の外装表面に沈殿し
て、硫酸塩、炭酸塩、酸化物等の塩類からなる断熱性の
水あかを形成する。
【０００５】水あかがさほど外装上に無い場合は、伝熱
作用が電気抵抗線を比較的低温に保持する。水あかの層
が外装表面に堆積するに従い、伝熱抵抗は急速に増加
し、抵抗線、酸化マグネシウム及び外装の温度が上昇す
る。そのような水あかに起因して上昇した素子温度の有
害な影響は、以下に列挙するように良く知られたもので
ある。すなわち、 ａ．熱伝達率の低下、 ｂ．さらに高温での水あか堆積速度の上昇、 ｃ．高温での酸化及び融解による抵抗線の「焼切れ」、 ｄ．高温応力による外装の割れ又は破壊、及び ｅ．加熱素子の頻繁な交換の必要、である。
作用が電気抵抗線を比較的低温に保持する。水あかの層
が外装表面に堆積するに従い、伝熱抵抗は急速に増加
し、抵抗線、酸化マグネシウム及び外装の温度が上昇す
る。そのような水あかに起因して上昇した素子温度の有
害な影響は、以下に列挙するように良く知られたもので
ある。すなわち、 ａ．熱伝達率の低下、 ｂ．さらに高温での水あか堆積速度の上昇、 ｃ．高温での酸化及び融解による抵抗線の「焼切れ」、 ｄ．高温応力による外装の割れ又は破壊、及び ｅ．加熱素子の頻繁な交換の必要、である。
【０００６】水あかの堆積は、加熱素子の鋭角な撓曲部
で著しく多量になる。外装の伝熱面積は、撓曲部の内側
部分で減少し、結果としてこの領域が高温になる。撓曲
部における水あかの形成速度は、直線部分におけるより
も相当に早く、最終的に撓曲部の内側部分に水あかが充
満することになる。その結果、撓曲部における加熱素子
の温度が極めて高温になる。この問題は、このような領
域での曲げ作用によって生じる応力増加や潜在的表面亀
裂によって深刻化する。
で著しく多量になる。外装の伝熱面積は、撓曲部の内側
部分で減少し、結果としてこの領域が高温になる。撓曲
部における水あかの形成速度は、直線部分におけるより
も相当に早く、最終的に撓曲部の内側部分に水あかが充
満することになる。その結果、撓曲部における加熱素子
の温度が極めて高温になる。この問題は、このような領
域での曲げ作用によって生じる応力増加や潜在的表面亀
裂によって深刻化する。
【０００７】加熱素子の水あか付着により生じる課題を
解消するために、様々な解決策が提案され、採用されて
いる。１つの方法では、ワット密度を低減して水あかが
低速で生じるようにすることにより、素子の寿命を延長
している。これは低ワット数定格の抵抗線を使用する
か、又は外装の直径及び長さの少なくともいずれかを増
加することにより達成できる。この方法の欠点は、より
大きな表面積を有する素子を必要とし、小形の水加熱器
容器に素子を取付けることを困難にしたり、（ａ）素子
寸法の拡大や、（ｂ）受口及び素子マウントの寸法の拡
大並びにその要求強度の増加により、コストが上昇した
りすることである。
解消するために、様々な解決策が提案され、採用されて
いる。１つの方法では、ワット密度を低減して水あかが
低速で生じるようにすることにより、素子の寿命を延長
している。これは低ワット数定格の抵抗線を使用する
か、又は外装の直径及び長さの少なくともいずれかを増
加することにより達成できる。この方法の欠点は、より
大きな表面積を有する素子を必要とし、小形の水加熱器
容器に素子を取付けることを困難にしたり、（ａ）素子
寸法の拡大や、（ｂ）受口及び素子マウントの寸法の拡
大並びにその要求強度の増加により、コストが上昇した
りすることである。
【０００８】水あか付着の問題を解消するもう１つの方
法は、通常より大きなワット密度を有する素子を使用す
ることである。この素子は、オン切換え時に非常に急速
に温まって迅速に膨張する傾向があり、それにより水あ
かを外装表面から剥離させる。この方法はしばしば、水
あかの化学構造に左右される。このような方法を用いて
も、結局は高度な水あか付着が生じることが判ってい
る。ワット密度の増加により、素子は水あかへの耐性が
劣化し、つまり素子の温度は水あかの単位厚み当たりで
さらに急速に上昇して、高温素子状態へと至る。素子の
破損は一般に極めて早期に生じる。
法は、通常より大きなワット密度を有する素子を使用す
ることである。この素子は、オン切換え時に非常に急速
に温まって迅速に膨張する傾向があり、それにより水あ
かを外装表面から剥離させる。この方法はしばしば、水
あかの化学構造に左右される。このような方法を用いて
も、結局は高度な水あか付着が生じることが判ってい
る。ワット密度の増加により、素子は水あかへの耐性が
劣化し、つまり素子の温度は水あかの単位厚み当たりで
さらに急速に上昇して、高温素子状態へと至る。素子の
破損は一般に極めて早期に生じる。
【０００９】本発明の目的は、従来の電気式水加熱器で
生じていた水あか付着の課題を解決すべく、水あかを低
減できる加熱素子を備えた水加熱器用電気加熱装置を提
供することにある。
生じていた水あか付着の課題を解決すべく、水あかを低
減できる加熱素子を備えた水加熱器用電気加熱装置を提
供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明は、封止した熱伝導性の外
装に包囲される電気抵抗線を具備した細長い加熱素子で
あって、水加熱器の壁に設けた受口を封止状態で貫通し
て電源に至る素子マウントに接続可能な少なくとも１つ
の端部を備え、外装が少なくとも１つの戻り撓曲部と少
なくとも２つの伸長部分とを備えて構成される加熱素子
と、外装の一部分を包囲かつ収容し、加熱素子からそれ
を取囲む水への熱伝達を増加させることにより、外装上
での水あかの形成を低減する部材と、を具備したことを
特徴とする水加熱器用の電気加熱装置を提供する。
に、請求項１に記載の本発明は、封止した熱伝導性の外
装に包囲される電気抵抗線を具備した細長い加熱素子で
あって、水加熱器の壁に設けた受口を封止状態で貫通し
て電源に至る素子マウントに接続可能な少なくとも１つ
の端部を備え、外装が少なくとも１つの戻り撓曲部と少
なくとも２つの伸長部分とを備えて構成される加熱素子
と、外装の一部分を包囲かつ収容し、加熱素子からそれ
を取囲む水への熱伝達を増加させることにより、外装上
での水あかの形成を低減する部材と、を具備したことを
特徴とする水加熱器用の電気加熱装置を提供する。
【００１１】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、部材は、加熱
素子に略平行で加熱素子を実質的に包囲する細長い管状
部材からなり、管状部材が、水の入口を有した末端部と
温水の出口を有した基端部とを備え、出口が入口に対
し、水が入口から管状部材を通って加熱素子上を流れる
とともに加熱素子により加熱された後に出口から流出す
るように配置され、それにより加熱素子上を流れる水が
水あかを洗い落とすように構成された電気加熱装置を提
供する。
載の水加熱器用の電気加熱装置において、部材は、加熱
素子に略平行で加熱素子を実質的に包囲する細長い管状
部材からなり、管状部材が、水の入口を有した末端部と
温水の出口を有した基端部とを備え、出口が入口に対
し、水が入口から管状部材を通って加熱素子上を流れる
とともに加熱素子により加熱された後に出口から流出す
るように配置され、それにより加熱素子上を流れる水が
水あかを洗い落とすように構成された電気加熱装置を提
供する。
【００１２】請求項３に記載の本発明は、請求項２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材への
入口が出口よりも低い高さ位置にある電気加熱装置を提
供する。請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の
水加熱器用の電気加熱装置において、基端部が略水平で
あり、加熱素子と管状部材とが中間位置で下向きに撓曲
され、それにより末端部がさらに低い高さ位置に配置さ
れる電気加熱装置を提供する。
載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材への
入口が出口よりも低い高さ位置にある電気加熱装置を提
供する。請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の
水加熱器用の電気加熱装置において、基端部が略水平で
あり、加熱素子と管状部材とが中間位置で下向きに撓曲
され、それにより末端部がさらに低い高さ位置に配置さ
れる電気加熱装置を提供する。
【００１３】請求項５に記載の本発明は、請求項２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、入口が管状部
材の開放された末端部からなる電気加熱装置を提供す
る。請求項６に記載の本発明は、請求項２に記載の水加
熱器用の電気加熱装置において、入口が末端部の下向き
延長部からなり、延長部がさらに低い高さ位置まで下方
へ延びる電気加熱装置を提供する。
載の水加熱器用の電気加熱装置において、入口が管状部
材の開放された末端部からなる電気加熱装置を提供す
る。請求項６に記載の本発明は、請求項２に記載の水加
熱器用の電気加熱装置において、入口が末端部の下向き
延長部からなり、延長部がさらに低い高さ位置まで下方
へ延びる電気加熱装置を提供する。
【００１４】請求項７に記載の本発明は、請求項２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、入口が、略水
平な管状部材に交差する下向き延長管からなる電気加熱
装置を提供する。請求項８に記載の本発明は、請求項２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、出口が加
熱素子の基端の上部に設けた穴からなる電気加熱装置を
提供する。
載の水加熱器用の電気加熱装置において、入口が、略水
平な管状部材に交差する下向き延長管からなる電気加熱
装置を提供する。請求項８に記載の本発明は、請求項２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、出口が加
熱素子の基端の上部に設けた穴からなる電気加熱装置を
提供する。
【００１５】請求項９に記載の本発明は、請求項２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子の延
長部分同士が最小限の外装間距離を有し、管状部材は、
管内面から外装表面までの平均距離が外装間距離の略
０．８〜２．０倍であるような内径を有する電気加熱装
置を提供する。請求項１０に記載の本発明は、請求項２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材
の内壁に取着され、水の流れを加熱素子の湾曲部の内側
部分に導く複数のバッフルをさらに具備した電気加熱装
置を提供する。
載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子の延
長部分同士が最小限の外装間距離を有し、管状部材は、
管内面から外装表面までの平均距離が外装間距離の略
０．８〜２．０倍であるような内径を有する電気加熱装
置を提供する。請求項１０に記載の本発明は、請求項２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材
の内壁に取着され、水の流れを加熱素子の湾曲部の内側
部分に導く複数のバッフルをさらに具備した電気加熱装
置を提供する。
【００１６】請求項１１に記載の本発明は、請求項２に
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子が
管状部材の内面に隣接かつ接触する形状を有する電気加
熱装置を提供する。請求項１２に記載の本発明は、請求
項１１に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加
熱素子が管状部材内で二重螺旋形状に巻かれてなる電気
加熱装置を提供する。
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子が
管状部材の内面に隣接かつ接触する形状を有する電気加
熱装置を提供する。請求項１２に記載の本発明は、請求
項１１に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加
熱素子が管状部材内で二重螺旋形状に巻かれてなる電気
加熱装置を提供する。
【００１７】請求項１３に記載の本発明は、請求項１２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子
が管状部材に密に接触して連結される電気加熱装置を提
供する。請求項１４に記載の本発明は、請求項１２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子が、
高い熱伝達係数を有したセメントによって管状部材に連
結される電気加熱装置を提供する。
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子
が管状部材に密に接触して連結される電気加熱装置を提
供する。請求項１４に記載の本発明は、請求項１２に記
載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子が、
高い熱伝達係数を有したセメントによって管状部材に連
結される電気加熱装置を提供する。
【００１８】請求項１５に記載の本発明は、請求項１１
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子
が、管状部材の末端及び基端に戻り撓曲部を備えた複数
の直線部分を具備する電気加熱装置を提供する。請求項
１６に記載の本発明は、請求項２に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、管状部材に平行に内蔵される内
管をさらに具備し、加熱素子が、内管と管状部材との間
に位置決めされるとともに、内管と管状部材との少なく
とも一方に接触する電気加熱装置を提供する。
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、加熱素子
が、管状部材の末端及び基端に戻り撓曲部を備えた複数
の直線部分を具備する電気加熱装置を提供する。請求項
１６に記載の本発明は、請求項２に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、管状部材に平行に内蔵される内
管をさらに具備し、加熱素子が、内管と管状部材との間
に位置決めされるとともに、内管と管状部材との少なく
とも一方に接触する電気加熱装置を提供する。
【００１９】請求項１７に記載の本発明は、請求項１６
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材
が内管に連結される電気加熱装置を提供する。請求項１
８に記載の本発明は、請求項１６に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、加熱素子が二重螺旋形状に巻か
れてなる電気加熱装置を提供する。請求項１９に記載の
本発明は、請求項１６に記載の水加熱器用の電気加熱装
置において、加熱素子が、管状部材及び内管に平行で、
かつ末端及び基端に戻り撓曲部を有した複数の直線部分
として形成される電気加熱装置を提供する。
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、管状部材
が内管に連結される電気加熱装置を提供する。請求項１
８に記載の本発明は、請求項１６に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、加熱素子が二重螺旋形状に巻か
れてなる電気加熱装置を提供する。請求項１９に記載の
本発明は、請求項１６に記載の水加熱器用の電気加熱装
置において、加熱素子が、管状部材及び内管に平行で、
かつ末端及び基端に戻り撓曲部を有した複数の直線部分
として形成される電気加熱装置を提供する。
【００２０】請求項２０に記載の本発明は、請求項１に
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、部材が、加
熱素子の少なくとも１つの戻り撓曲部を密に接触して包
囲する金属製の塊状固形材からなり、以て戻り撓曲部か
らエネルギを吸収するとともに熱エネルギを水に伝達す
るように構成された電気加熱装置を提供する。請求項２
１に記載の本発明は、請求項２０に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、塊状固形材が、塊状固形材に包
囲される加熱素子の外面よりも広い外面を備える電気加
熱装置を提供する。
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、部材が、加
熱素子の少なくとも１つの戻り撓曲部を密に接触して包
囲する金属製の塊状固形材からなり、以て戻り撓曲部か
らエネルギを吸収するとともに熱エネルギを水に伝達す
るように構成された電気加熱装置を提供する。請求項２
１に記載の本発明は、請求項２０に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、塊状固形材が、塊状固形材に包
囲される加熱素子の外面よりも広い外面を備える電気加
熱装置を提供する。
【００２１】請求項２２に記載の本発明は、請求項２０
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、塊状固形
材が、それぞれに係合平面を有した２個の組合せ部分か
らなり、それら係合平面に、加熱素子の撓曲部を保持す
る協働溝が設けられ、撓曲部が組合せ部分に密に接触す
るようになっている電気加熱装置を提供する。請求項２
３に記載の本発明は、請求項２１に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、加熱素子の撓曲部が協働溝にセ
メント接合される電気加熱装置を提供する。
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、塊状固形
材が、それぞれに係合平面を有した２個の組合せ部分か
らなり、それら係合平面に、加熱素子の撓曲部を保持す
る協働溝が設けられ、撓曲部が組合せ部分に密に接触す
るようになっている電気加熱装置を提供する。請求項２
３に記載の本発明は、請求項２１に記載の水加熱器用の
電気加熱装置において、加熱素子の撓曲部が協働溝にセ
メント接合される電気加熱装置を提供する。
【００２２】請求項２４に記載の本発明は、請求項２２
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、２個の組
合せ部分が機械的手段により連結される電気加熱装置を
提供する。請求項２５に記載の本発明は、請求項２０に
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、塊状固形材
が、加熱素子の第１及び第２の撓曲部を保持する溝をそ
れぞれに設けた反対向きの両平面を有する中心部分と、
中心部分の両平面に係合する溝付きの平面をそれぞれに
有する左部分及び右部分とを備える電気加熱装置を提供
する。
に記載の水加熱器用の電気加熱装置において、２個の組
合せ部分が機械的手段により連結される電気加熱装置を
提供する。請求項２５に記載の本発明は、請求項２０に
記載の水加熱器用の電気加熱装置において、塊状固形材
が、加熱素子の第１及び第２の撓曲部を保持する溝をそ
れぞれに設けた反対向きの両平面を有する中心部分と、
中心部分の両平面に係合する溝付きの平面をそれぞれに
有する左部分及び右部分とを備える電気加熱装置を提供
する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明をその実施の形態に基づいて詳細に説明する。図面、
特に図１８及び図１９を参照すると、従来技術における
一般的な家庭用水加熱器の容器１０が概略図示されてい
る。図示の直立形の容器１０は、複合プラスチック材料
から作製される壁１２を備える。なお壁１２には、鋼や
他の適当な材料も使用できる。容器１０は、冷水１６Ａ
を導入する給水部１４と温水１６Ｂを放出する放水部１
８とを備える。容器１０の底部には標準の排水管組体１
７が連結される。細長い外装形の水加熱素子２０は、壁
１２を貫通する受口２４に封止装着されるマウント２２
を備える。マウント２２の外側面２６には、図示しない
電源を加熱素子に電気的に接続する端子２８が設けら
れ、この接続により加熱素子２０が加熱され、したがっ
て容器１０内の水１６が加熱される。
明をその実施の形態に基づいて詳細に説明する。図面、
特に図１８及び図１９を参照すると、従来技術における
一般的な家庭用水加熱器の容器１０が概略図示されてい
る。図示の直立形の容器１０は、複合プラスチック材料
から作製される壁１２を備える。なお壁１２には、鋼や
他の適当な材料も使用できる。容器１０は、冷水１６Ａ
を導入する給水部１４と温水１６Ｂを放出する放水部１
８とを備える。容器１０の底部には標準の排水管組体１
７が連結される。細長い外装形の水加熱素子２０は、壁
１２を貫通する受口２４に封止装着されるマウント２２
を備える。マウント２２の外側面２６には、図示しない
電源を加熱素子に電気的に接続する端子２８が設けら
れ、この接続により加熱素子２０が加熱され、したがっ
て容器１０内の水１６が加熱される。
【００２４】図１９に示すように、加熱素子２０は第１
戻り撓曲部３０と第２戻り撓曲部３２とを備える。この
形状の加熱素子２０では、直線部分３４が両撓曲部３
０、３２を互いに連結するとともに、マウント２２を貫
通する端末部分３６Ａ、３６Ｂに至る。図２０に示す加
熱素子２０内の細長い抵抗線３８は、上記したようにマ
ウント２２の外側面２６にて電源に接続される。マウン
ト２２は、水加熱器の容器の壁１２に設けた受口２４に
封止式に嵌着されるような、フランジやねじや他の挿入
式の取付具であることができる。
戻り撓曲部３０と第２戻り撓曲部３２とを備える。この
形状の加熱素子２０では、直線部分３４が両撓曲部３
０、３２を互いに連結するとともに、マウント２２を貫
通する端末部分３６Ａ、３６Ｂに至る。図２０に示す加
熱素子２０内の細長い抵抗線３８は、上記したようにマ
ウント２２の外側面２６にて電源に接続される。マウン
ト２２は、水加熱器の容器の壁１２に設けた受口２４に
封止式に嵌着されるような、フランジやねじや他の挿入
式の取付具であることができる。
【００２５】水あか４６は典型的に加熱素子２０の外面
全体を覆うが、図１９に示すように、水あかの堆積は一
般に戻り撓曲部３０、３２にてさらに多く、典型的に加
熱素子２０の撓曲部近傍の直線部分３４を互いに橋絡す
る。図２０に示すように、一般に抵抗線３８は、粒状酸
化マグネシウムやセラミック材料等の電気絶縁性の熱伝
達材料４２により、外装４０から分離される。外装４０
の外面４４に水あか４６が無い場合は、外面４４は加熱
すべき水１６に接触し、有効な熱伝達面を構成する。水
あか４６で覆われると、熱伝達速度は低下し、加熱素子
の温度が上昇する。一組の戻り撓曲部３２に形成される
典型的な水あかは、図示のように加熱素子の撓曲部分３
２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの間の空間を橋絡する。
そのような水あかは加熱素子２０の破損を引き起こす。
全体を覆うが、図１９に示すように、水あかの堆積は一
般に戻り撓曲部３０、３２にてさらに多く、典型的に加
熱素子２０の撓曲部近傍の直線部分３４を互いに橋絡す
る。図２０に示すように、一般に抵抗線３８は、粒状酸
化マグネシウムやセラミック材料等の電気絶縁性の熱伝
達材料４２により、外装４０から分離される。外装４０
の外面４４に水あか４６が無い場合は、外面４４は加熱
すべき水１６に接触し、有効な熱伝達面を構成する。水
あか４６で覆われると、熱伝達速度は低下し、加熱素子
の温度が上昇する。一組の戻り撓曲部３２に形成される
典型的な水あかは、図示のように加熱素子の撓曲部分３
２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの間の空間を橋絡する。
そのような水あかは加熱素子２０の破損を引き起こす。
【００２６】図１〜図１７は、本発明の幾つかの実施形
態を示す。いずれの実施形態も、「撓曲」外装形の加熱
素子、すなわち少なくとも１つの戻り撓曲部を有した加
熱素子を備えるものである。図１〜図１７に示すよう
に、本発明の構成要素群は、そうではないと明記したも
の以外は、鉛直で長手方向へ延びる中心面に関して鏡像
対称を成すものとして示される。したがって、各構成要
素の一側の説明は、各構成要素の他側を認識するために
も等しく役立つものである。しかし、その代わりに各構
成要素を、本発明から逸脱することなく非対称形状に形
成することもできるが、これは一般に好適な実施形態と
は言えない。
態を示す。いずれの実施形態も、「撓曲」外装形の加熱
素子、すなわち少なくとも１つの戻り撓曲部を有した加
熱素子を備えるものである。図１〜図１７に示すよう
に、本発明の構成要素群は、そうではないと明記したも
の以外は、鉛直で長手方向へ延びる中心面に関して鏡像
対称を成すものとして示される。したがって、各構成要
素の一側の説明は、各構成要素の他側を認識するために
も等しく役立つものである。しかし、その代わりに各構
成要素を、本発明から逸脱することなく非対称形状に形
成することもできるが、これは一般に好適な実施形態と
は言えない。
【００２７】図１〜図３は、本発明の一実施形態による
水加熱装置５０を示す。水加熱装置５０は、加熱素子５
４を包囲する流れ加速管５２を備える。流れ加速管５２
は、撓曲した加熱素子５４を収容するとともに、加熱素
子に略平行に水１６の急速流れを生成するように構成さ
れる。急速に流れる水１６は、水あかが形成されるに従
って、外装表面４４から水あかを洗い落とす。
水加熱装置５０を示す。水加熱装置５０は、加熱素子５
４を包囲する流れ加速管５２を備える。流れ加速管５２
は、撓曲した加熱素子５４を収容するとともに、加熱素
子に略平行に水１６の急速流れを生成するように構成さ
れる。急速に流れる水１６は、水あかが形成されるに従
って、外装表面４４から水あかを洗い落とす。
【００２８】流れ加速管５２を通る水１６の急速移動
は、管入口５６を通って管５２に導入される導入水１６
Ｃの、導入に伴う温度上昇によって生じる。導入水１６
Ｃは、加熱素子５４によって加熱され、管５２からの加
熱された放出水１６Ｄとして、管５２の上部の管出口５
８を通過する。水は加熱されるに従い、その比重及び比
粘度が低下し、上方へ流れる傾向を示す。管入口５６
は、水加熱器容器１０の他の部分に比べて低温の容器部
分に位置決めされる。
は、管入口５６を通って管５２に導入される導入水１６
Ｃの、導入に伴う温度上昇によって生じる。導入水１６
Ｃは、加熱素子５４によって加熱され、管５２からの加
熱された放出水１６Ｄとして、管５２の上部の管出口５
８を通過する。水は加熱されるに従い、その比重及び比
粘度が低下し、上方へ流れる傾向を示す。管入口５６
は、水加熱器容器１０の他の部分に比べて低温の容器部
分に位置決めされる。
【００２９】一般に容器１０の下方部分６０の温度は容
器１０の上方部分６２の温度よりも低く（図１８参
照）、管入口５６は管出口５８よりも下方位置に配置さ
れる。したがって図１〜図３に示すように、加熱素子５
４及びそれを包囲する流れ加速管５２は、いずれもそれ
らの中間位置７２で下方へ撓曲されて、管入口５６を水
加熱器容器１０の下方すなわち低温部分に位置決めする
ようになっている。管入口５６と管出口５８との間の好
適かつ効果的な高さの差は、約１０．１６cm〜約２０．
３２cm（約４インチ〜約８インチ）であると思われる
が、水加熱器容器の寸法及び形状に依存して約５．０８
cm〜約４５．７２cm（約２インチ〜約１８インチ）の範
囲で増減できる。所与の水加熱器に対し、管への導入水
１６Ｃと管からの放出水１６Ｄとの間の温度差は、管５
２を通る水１６の流量、低温の導入水１６Ｃの温度、水
加熱器からの温水の引出し速度、及び加熱素子（単数又
は複数）上の水あかの量に依存して決まる。
器１０の上方部分６２の温度よりも低く（図１８参
照）、管入口５６は管出口５８よりも下方位置に配置さ
れる。したがって図１〜図３に示すように、加熱素子５
４及びそれを包囲する流れ加速管５２は、いずれもそれ
らの中間位置７２で下方へ撓曲されて、管入口５６を水
加熱器容器１０の下方すなわち低温部分に位置決めする
ようになっている。管入口５６と管出口５８との間の好
適かつ効果的な高さの差は、約１０．１６cm〜約２０．
３２cm（約４インチ〜約８インチ）であると思われる
が、水加熱器容器の寸法及び形状に依存して約５．０８
cm〜約４５．７２cm（約２インチ〜約１８インチ）の範
囲で増減できる。所与の水加熱器に対し、管への導入水
１６Ｃと管からの放出水１６Ｄとの間の温度差は、管５
２を通る水１６の流量、低温の導入水１６Ｃの温度、水
加熱器からの温水の引出し速度、及び加熱素子（単数又
は複数）上の水あかの量に依存して決まる。
【００３０】流れ加速管５２を通って流れる水１６は、
加熱素子５４の熱交換表面、特に撓曲部３０、３２の領
域の表面から、水あか形成材料を洗い落とす。図３に示
すように管５２の主要部分は、図示の加熱素子に関し、
４個の素子部分５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ及び５４Ｄを収
容する。各図において、管入口５６は流れ加速管５２の
末端６６に示され、管出口５８は管の基端６８に示され
る。しかし所望により、管出口５８を管入口５６の上方
所望高さ７０に維持することを前提として、管５２の入
口及び出口の位置を入れ替えることができる。
加熱素子５４の熱交換表面、特に撓曲部３０、３２の領
域の表面から、水あか形成材料を洗い落とす。図３に示
すように管５２の主要部分は、図示の加熱素子に関し、
４個の素子部分５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ及び５４Ｄを収
容する。各図において、管入口５６は流れ加速管５２の
末端６６に示され、管出口５８は管の基端６８に示され
る。しかし所望により、管出口５８を管入口５６の上方
所望高さ７０に維持することを前提として、管５２の入
口及び出口の位置を入れ替えることができる。
【００３１】管５２の長さ及び直径を調節することによ
り、素子外装４０の周りに様々な流量を達成することが
できる。管５２を通る水の流量は、加熱素子の構造、使
用される材料、ワット密度、及び水質状態の種類に対応
して、最適な洗浄作用を提供するために調節される。上
記実施形態では、流れ加速管５２の内径は、管内面８０
から外装表面４４までの平均距離８２が外装間距離８４
の実質的に約０．８倍以上でかつ約２倍以下であるよう
に設定されることが肝要である。いずれの場合も管５２
は、水加熱器の壁の受口に挿通される外径を有しなけれ
ばならない。
り、素子外装４０の周りに様々な流量を達成することが
できる。管５２を通る水の流量は、加熱素子の構造、使
用される材料、ワット密度、及び水質状態の種類に対応
して、最適な洗浄作用を提供するために調節される。上
記実施形態では、流れ加速管５２の内径は、管内面８０
から外装表面４４までの平均距離８２が外装間距離８４
の実質的に約０．８倍以上でかつ約２倍以下であるよう
に設定されることが肝要である。いずれの場合も管５２
は、水加熱器の壁の受口に挿通される外径を有しなけれ
ばならない。
【００３２】図４は、略水平な流れ加速管５２に取着さ
れた降水管７４の下端に形成される異なる形式の管入口
５６を示す。流れ加速管５２は直線状の加熱素子５４を
収容する。降水管７４は、加熱素子５４への水あかの付
着を最小限にすべく、流れ加速管を通る導入水１６Ｃを
高度に加速するための所望高さ７０を付与するに十分な
長さを有する。流れ加速管５２に降水管７４を追加した
ことにより、流れ加速管を水加熱器の受口から離脱する
ことが困難になるかもしれない。したがって、管５２の
基端６８を着脱可能にマウント２２に固定して、加熱素
子５４を交換や修理のために容易に取外せるようにする
ことができる。管５２はねじや他の接続具によりマウン
ト２２に取着できる。
れた降水管７４の下端に形成される異なる形式の管入口
５６を示す。流れ加速管５２は直線状の加熱素子５４を
収容する。降水管７４は、加熱素子５４への水あかの付
着を最小限にすべく、流れ加速管を通る導入水１６Ｃを
高度に加速するための所望高さ７０を付与するに十分な
長さを有する。流れ加速管５２に降水管７４を追加した
ことにより、流れ加速管を水加熱器の受口から離脱する
ことが困難になるかもしれない。したがって、管５２の
基端６８を着脱可能にマウント２２に固定して、加熱素
子５４を交換や修理のために容易に取外せるようにする
ことができる。管５２はねじや他の接続具によりマウン
ト２２に取着できる。
【００３３】図５に示すように、降水管７４は、流れ加
速管５２の末端６６にエルボ７６を備えることができ
る。エルボ７６は、流れ加速管５２の末端６６を撓曲す
ることにより形成できる。図１〜図４では、管出口５８
は、管５２の基端６８の上面に開口する矩形穴からな
る。しかし管出口５８は他の形状でもよく、或いはより
高い位置で温水１６Ｄを放出する「立上がり」管７８
（図５参照）を備えることができる。管入口５６及び管
出口５８の寸法を調節することにより、管５２を通る水
の速度を増減して最適な洗浄作用を促進することができ
る。
速管５２の末端６６にエルボ７６を備えることができ
る。エルボ７６は、流れ加速管５２の末端６６を撓曲す
ることにより形成できる。図１〜図４では、管出口５８
は、管５２の基端６８の上面に開口する矩形穴からな
る。しかし管出口５８は他の形状でもよく、或いはより
高い位置で温水１６Ｄを放出する「立上がり」管７８
（図５参照）を備えることができる。管入口５６及び管
出口５８の寸法を調節することにより、管５２を通る水
の速度を増減して最適な洗浄作用を促進することができ
る。
【００３４】本発明は、導入水１６Ｃが撓曲部３０、３
２の内側部分に導かれるときに、最も有益である。図６
及び図７においては、流れ加速管５２の末端６６近傍の
管内面８０にバッフル８６が取着される。バッフル８６
は、高速移動する導入水１６Ｃを撓曲部３０、３２の内
側部分に導いて、（ａ）高い温度差を形成して熱伝達を
増加させるとともに、（ｂ）最も水あかの付き易い撓曲
部表面から水あか粒子を洗い落とすように作用する。バ
ッフル８６は、導入水１６Ｃを撓曲部内側領域へ導くた
めのあらゆる構造を有することができる。変形例とし
て、バッフル８６を加熱素子に取着することもできる。
２の内側部分に導かれるときに、最も有益である。図６
及び図７においては、流れ加速管５２の末端６６近傍の
管内面８０にバッフル８６が取着される。バッフル８６
は、高速移動する導入水１６Ｃを撓曲部３０、３２の内
側部分に導いて、（ａ）高い温度差を形成して熱伝達を
増加させるとともに、（ｂ）最も水あかの付き易い撓曲
部表面から水あか粒子を洗い落とすように作用する。バ
ッフル８６は、導入水１６Ｃを撓曲部内側領域へ導くた
めのあらゆる構造を有することができる。変形例とし
て、バッフル８６を加熱素子に取着することもできる。
【００３５】図８を参照すると、異なる実施形態による
水加熱装置５０は、管内面９４のすぐ近くに加熱素子９
２を配置した流れ加速管９０を備える。図８に示すよう
に加熱素子９２は、二重螺旋を形成する連続コイル１０
６として、管内面９４に取着でき、或いは内面９４から
分離して配置できる。加熱素子９２の外装１０８は、あ
らゆる断面形状を有することができるが、好適な実施形
態では、コイル状に巻かれたときに外装の外面が管９０
の内径１１０に一致して管内面９４に実質的に接触する
ような断面形状を有する。この形状は、加熱素子９２を
管内面９４に取着する場合に好適である。この取着は、
クリップの使用、セメント接合、スポット溶接、又は他
の適当な方法により行うことができる。高い熱伝導性を
有したセメントによるセメント接合は有利である。加熱
素子９２の末端部分１１２は、マウント２２に封着され
るかマウント２２を貫通し、素子内の抵抗線が電源への
端子２８に接続されるようになっている。
水加熱装置５０は、管内面９４のすぐ近くに加熱素子９
２を配置した流れ加速管９０を備える。図８に示すよう
に加熱素子９２は、二重螺旋を形成する連続コイル１０
６として、管内面９４に取着でき、或いは内面９４から
分離して配置できる。加熱素子９２の外装１０８は、あ
らゆる断面形状を有することができるが、好適な実施形
態では、コイル状に巻かれたときに外装の外面が管９０
の内径１１０に一致して管内面９４に実質的に接触する
ような断面形状を有する。この形状は、加熱素子９２を
管内面９４に取着する場合に好適である。この取着は、
クリップの使用、セメント接合、スポット溶接、又は他
の適当な方法により行うことができる。高い熱伝導性を
有したセメントによるセメント接合は有利である。加熱
素子９２の末端部分１１２は、マウント２２に封着され
るかマウント２２を貫通し、素子内の抵抗線が電源への
端子２８に接続されるようになっている。
【００３６】形状の変形例として、加熱素子９２は図９
及び図１０に示すように、複数の直線部分１１４を有し
て形成できる。図８〜図１０に示す実施形態では、管９
０は有効な熱伝達表面積を実質的に増加して、加熱素子
９２の温度を下げるヒートシンクとして作用する。流れ
加速管９０の内面９４及び外面９６は、いずれも熱伝達
面として作用する。流れ加速管９０内で高い水の流速が
発生し、その結果、損傷に至る加熱素子の過度に高い温
度を生じることなく、延長した高い熱伝達が行われる。
及び図１０に示すように、複数の直線部分１１４を有し
て形成できる。図８〜図１０に示す実施形態では、管９
０は有効な熱伝達表面積を実質的に増加して、加熱素子
９２の温度を下げるヒートシンクとして作用する。流れ
加速管９０の内面９４及び外面９６は、いずれも熱伝達
面として作用する。流れ加速管９０内で高い水の流速が
発生し、その結果、損傷に至る加熱素子の過度に高い温
度を生じることなく、延長した高い熱伝達が行われる。
【００３７】図１１に示す実施形態では、二重壁形の流
れ加速管１２０は、電気加熱素子１２２を外壁１２４と
内壁１２６との間に備える。加熱素子１２２は、高速の
熱伝達を確保するために、好ましくは外壁１２４及び内
壁１２６の少なくとも一方、さらに好ましくは少なくと
も内壁１２６に密に接触する。最も好ましくは、加熱素
子１２２は溶接、セメント接合等により内壁に取着され
る。図示の加熱素子１２２は戻り撓曲部１２８を備え
る。
れ加速管１２０は、電気加熱素子１２２を外壁１２４と
内壁１２６との間に備える。加熱素子１２２は、高速の
熱伝達を確保するために、好ましくは外壁１２４及び内
壁１２６の少なくとも一方、さらに好ましくは少なくと
も内壁１２６に密に接触する。最も好ましくは、加熱素
子１２２は溶接、セメント接合等により内壁に取着され
る。図示の加熱素子１２２は戻り撓曲部１２８を備え
る。
【００３８】明示しない変形例では、加熱素子１２２は
各壁１２４、１２６に平行な細長い直線状の部分を備
え、かつ末端１４０及び基端１４２にそれぞれ戻り撓曲
部を備えることができる。二重壁形の流れ加速管１２０
の管入口１３０は、一重壁形の流れ加速管５２、９０で
説明したものと概略同様であることができる。したがっ
て流れ加速管１２０は、中間位置に下向きベンド１３４
を備えるものか、又は末端に降水管１３６を有した略直
線状のものであることができる。図１１に示す降水管１
３６は、ベンド１３４を介した内壁１２６の延長部分で
ある。図示の出口１３２は、内壁１２６及び外壁１２４
の上方部分を切欠いて形成される。本発明のこの実施形
態では、水に対する高速の熱交換が内壁１２６及び外壁
１２４の双方の外面にて生じる。
各壁１２４、１２６に平行な細長い直線状の部分を備
え、かつ末端１４０及び基端１４２にそれぞれ戻り撓曲
部を備えることができる。二重壁形の流れ加速管１２０
の管入口１３０は、一重壁形の流れ加速管５２、９０で
説明したものと概略同様であることができる。したがっ
て流れ加速管１２０は、中間位置に下向きベンド１３４
を備えるものか、又は末端に降水管１３６を有した略直
線状のものであることができる。図１１に示す降水管１
３６は、ベンド１３４を介した内壁１２６の延長部分で
ある。図示の出口１３２は、内壁１２６及び外壁１２４
の上方部分を切欠いて形成される。本発明のこの実施形
態では、水に対する高速の熱交換が内壁１２６及び外壁
１２４の双方の外面にて生じる。
【００３９】図１３〜図１７は、本発明のさらに他の実
施形態を示す。外装形の加熱素子１５４はマウント１５
８を備える。水あか低減装置１５０は、外装形加熱素子
１５４の撓曲部（単数又は複数）１５２を包囲する塊状
の固形材から構成される。水あか低減装置１５０は、典
型的にアルミニウムやマグネシウム等の金属から形成さ
れ、したがって高い熱伝導性を有する。水あか低減装置
１５０は、それが覆う素子撓曲部（単数又は複数）１５
２よりも、水との接触においてさらに大きな熱伝達面１
５６を有する。熱放散速度はより早く、したがって加熱
素子１５４の抵抗線及び外装を損傷するような高温は回
避される。さらなる低温により、水あかの堆積速度が著
しく低下し、それに伴い素子寿命が延長される。
施形態を示す。外装形の加熱素子１５４はマウント１５
８を備える。水あか低減装置１５０は、外装形加熱素子
１５４の撓曲部（単数又は複数）１５２を包囲する塊状
の固形材から構成される。水あか低減装置１５０は、典
型的にアルミニウムやマグネシウム等の金属から形成さ
れ、したがって高い熱伝導性を有する。水あか低減装置
１５０は、それが覆う素子撓曲部（単数又は複数）１５
２よりも、水との接触においてさらに大きな熱伝達面１
５６を有する。熱放散速度はより早く、したがって加熱
素子１５４の抵抗線及び外装を損傷するような高温は回
避される。さらなる低温により、水あかの堆積速度が著
しく低下し、それに伴い素子寿命が延長される。
【００４０】水あか低減装置１５０は、図１３、図１４
及び図１６に示す１個の素子撓曲部１５２を収容するも
のや、図１３、図１５及び図１７に示す２個の素子撓曲
部１５２を収容するもののように、幾つかの変形例を有
する。水あか低減装置１５０は、素子束が２個以上の平
行に隣接する素子撓曲部を有する場合にも、それら素子
撓曲部に対し適応できる。
及び図１６に示す１個の素子撓曲部１５２を収容するも
のや、図１３、図１５及び図１７に示す２個の素子撓曲
部１５２を収容するもののように、幾つかの変形例を有
する。水あか低減装置１５０は、素子束が２個以上の平
行に隣接する素子撓曲部を有する場合にも、それら素子
撓曲部に対し適応できる。
【００４１】図１６は、典型的な１撓曲部用の水あか低
減装置１５０Ａを分解図で示す。この水あか低減装置１
５０Ａは、典型的に鋳造金属からなる２個の略同一の部
分１６０Ａ及び１６０Ｂを備え、それら部分１６０Ａ及
び１６０Ｂが、加熱素子１５４の素子撓曲部１５２を密
に保持する溝１６２Ａ及び１６２Ｂをそれぞれ備える。
両部分１６０Ａ及び１６０Ｂはそれぞれ係合面１６４Ａ
及び１６４Ｂを備え、それら係合面１６４Ａ及び１６４
Ｂに沿って両部分１６０Ａ及び１６０Ｂが互いに連結さ
れる。係合面１６４Ａ、１６４Ｂの各々を規定する平面
１７２Ａ、１７２Ｂは、加熱素子１５４を略二等分し、
両部分１６０Ａ、１６０Ｂを一体に連結したときには１
つの平面に合体する。両部分１６０Ａ、１６０Ｂは、ね
じ穴１６８を貫通して螺条穴１７０に係合するねじ１６
６により一体に保持される。或いは２個の部分１６０
Ａ、１６０Ｂを、所望により接着剤や他の機械的手段に
より一体に連結することもできる。両部分１６０Ａ、１
６０Ｂは、素子撓曲部１５２の周囲で一体連結されるこ
とによりヒートシンクとなり、水を加熱するための正味
熱伝達面積をやはり増加させる。
減装置１５０Ａを分解図で示す。この水あか低減装置１
５０Ａは、典型的に鋳造金属からなる２個の略同一の部
分１６０Ａ及び１６０Ｂを備え、それら部分１６０Ａ及
び１６０Ｂが、加熱素子１５４の素子撓曲部１５２を密
に保持する溝１６２Ａ及び１６２Ｂをそれぞれ備える。
両部分１６０Ａ及び１６０Ｂはそれぞれ係合面１６４Ａ
及び１６４Ｂを備え、それら係合面１６４Ａ及び１６４
Ｂに沿って両部分１６０Ａ及び１６０Ｂが互いに連結さ
れる。係合面１６４Ａ、１６４Ｂの各々を規定する平面
１７２Ａ、１７２Ｂは、加熱素子１５４を略二等分し、
両部分１６０Ａ、１６０Ｂを一体に連結したときには１
つの平面に合体する。両部分１６０Ａ、１６０Ｂは、ね
じ穴１６８を貫通して螺条穴１７０に係合するねじ１６
６により一体に保持される。或いは２個の部分１６０
Ａ、１６０Ｂを、所望により接着剤や他の機械的手段に
より一体に連結することもできる。両部分１６０Ａ、１
６０Ｂは、素子撓曲部１５２の周囲で一体連結されるこ
とによりヒートシンクとなり、水を加熱するための正味
熱伝達面積をやはり増加させる。
【００４２】図１７は、加熱素子１５４の２個の撓曲部
１５２Ａ、１５２Ｂ用の水あか低減装置１５０Ｂを示
す。水あか低減装置１５０Ｂは、中心部分１８０Ａと左
部分１８０Ｂと右部分１８０Ｃとを備える。中心部分１
８０Ａは左平面１８２Ａと右平面１８２Ｂとを備える。
左部分１８０Ｂは右平面１８４Ａを備え、水あか低減装
置１５０Ｂを組立てたときに右平面１８４Ａが中心部分
１８０Ａの左平面１８２Ａに係合する。同様に右部分１
８０Ｃは左平面１８４Ｂを備え、水あか低減装置１５０
Ｂを組立てたときに左平面１８４Ｂが中心部分１８０Ａ
の右平面１８２Ｂに係合する。
１５２Ａ、１５２Ｂ用の水あか低減装置１５０Ｂを示
す。水あか低減装置１５０Ｂは、中心部分１８０Ａと左
部分１８０Ｂと右部分１８０Ｃとを備える。中心部分１
８０Ａは左平面１８２Ａと右平面１８２Ｂとを備える。
左部分１８０Ｂは右平面１８４Ａを備え、水あか低減装
置１５０Ｂを組立てたときに右平面１８４Ａが中心部分
１８０Ａの左平面１８２Ａに係合する。同様に右部分１
８０Ｃは左平面１８４Ｂを備え、水あか低減装置１５０
Ｂを組立てたときに左平面１８４Ｂが中心部分１８０Ａ
の右平面１８２Ｂに係合する。
【００４３】各面１８２Ａ、１８２Ｂ、１８４Ａ、１８
４Ｂは、中心部分１８０Ａと左部分１８０Ｂ又は右部分
１８０Ｃとに形成される溝を二等分するものであり、そ
の溝により加熱素子１５４の素子撓曲部１５２Ａ又は１
５２Ｂを密に保持する。溝１８６Ａ及び１８６Ｂは協働
して、加熱素子１５４の一般の撓曲部１５２Ａを挿入す
るキャビティを画成する。同様に、溝１８８Ａ及び１８
８Ｂは協働して、加熱素子１５４の撓曲部１５２Ｂを挿
入するキャビティを画成する。
４Ｂは、中心部分１８０Ａと左部分１８０Ｂ又は右部分
１８０Ｃとに形成される溝を二等分するものであり、そ
の溝により加熱素子１５４の素子撓曲部１５２Ａ又は１
５２Ｂを密に保持する。溝１８６Ａ及び１８６Ｂは協働
して、加熱素子１５４の一般の撓曲部１５２Ａを挿入す
るキャビティを画成する。同様に、溝１８８Ａ及び１８
８Ｂは協働して、加熱素子１５４の撓曲部１５２Ｂを挿
入するキャビティを画成する。
【００４４】図１６の実施形態と同様に、係合する面１
８２Ａと面１８４Ａとが互いに当接されて、協働する溝
１８６Ａ及び１８６Ｂに素子撓曲部１５２Ａを保持す
る。同様に、係合する面１８２Ｂと面１８４Ｂとが互い
に当接されて、協働する溝１８８Ａ及び１８８Ｂに素子
撓曲部１５２Ｂを保持する。ねじ１９０は、左部分１８
０Ｂ及び右部分１８０Ｃのねじ穴１９２を貫通して、中
心部分１８０Ａのねじ座すなわち螺条穴１９４に係合す
る。
８２Ａと面１８４Ａとが互いに当接されて、協働する溝
１８６Ａ及び１８６Ｂに素子撓曲部１５２Ａを保持す
る。同様に、係合する面１８２Ｂと面１８４Ｂとが互い
に当接されて、協働する溝１８８Ａ及び１８８Ｂに素子
撓曲部１５２Ｂを保持する。ねじ１９０は、左部分１８
０Ｂ及び右部分１８０Ｃのねじ穴１９２を貫通して、中
心部分１８０Ａのねじ座すなわち螺条穴１９４に係合す
る。
【００４５】図１３〜図１７に示す各実施形態におい
て、水あか低減装置１５０Ａ、１５０Ｂと加熱素子１５
４との間の密な接触は、高い熱伝達係数を有するセメン
トや他の材料を、素子表面１９６と水あか低減装置１５
０の溝表面１９８との間に挿入することによって増強で
きる。図１３〜図１５に示すように、水あか低減装置１
５０Ａ、１５０Ｂは、撓曲部からの直線距離、つまり素
子の直線部分に沿った直線距離によって決まるテーパ状
断面を有する。したがって被覆された素子部分から被覆
されない素子部分への移行は漸進的であり、加熱素子１
５４の、水あか低減装置１５０によって被覆された部分
と被覆されない直線部分との間の温度差を最小限にして
いる。
て、水あか低減装置１５０Ａ、１５０Ｂと加熱素子１５
４との間の密な接触は、高い熱伝達係数を有するセメン
トや他の材料を、素子表面１９６と水あか低減装置１５
０の溝表面１９８との間に挿入することによって増強で
きる。図１３〜図１５に示すように、水あか低減装置１
５０Ａ、１５０Ｂは、撓曲部からの直線距離、つまり素
子の直線部分に沿った直線距離によって決まるテーパ状
断面を有する。したがって被覆された素子部分から被覆
されない素子部分への移行は漸進的であり、加熱素子１
５４の、水あか低減装置１５０によって被覆された部分
と被覆されない直線部分との間の温度差を最小限にして
いる。
【００４６】好ましくは水あか低減装置１５０Ａ、１５
０Ｂは、加熱素子１５４の撓曲部１５２の弧状部分２０
０と両直線部分の短い一部分２０２とを包囲する。水あ
か低減装置１５０Ａ、１５０Ｂによって包囲される直線
部分の一部分２０２の長さ２０４は、撓曲部の直径の約
１．５倍までであることができ、より典型的には撓曲部
直径の約０．５〜１．０倍である。
０Ｂは、加熱素子１５４の撓曲部１５２の弧状部分２０
０と両直線部分の短い一部分２０２とを包囲する。水あ
か低減装置１５０Ａ、１５０Ｂによって包囲される直線
部分の一部分２０２の長さ２０４は、撓曲部の直径の約
１．５倍までであることができ、より典型的には撓曲部
直径の約０．５〜１．０倍である。
【００４７】従来技術の水加熱器では、外装形の加熱素
子３４は末端の撓曲部で開くように曲がる傾向がある。
すなわち加熱素子の下方部分は、上方部分からの本来の
間隔を有した位置よりもしばしば沈降する。そして、新
たな加熱素子を装着するために、しばしば既存の加熱素
子を切断して水加熱器容器内に落とす必要が生じる。図
１３から判るように、本発明に係る水あか低減装置１５
０Ｂは、加熱素子の直線部分を実質的に一定位置に保持
するので、切断を要さず加熱素子１５４の取外しを可能
にするものである。特許請求の範囲に記載した発明の精
神及び範囲から逸脱することなく、ここに開示した改良
形の水加熱器の構造、配置、作動及び製造方法に、様々
な変更及び修正を成し得ることは言うまでもない。
子３４は末端の撓曲部で開くように曲がる傾向がある。
すなわち加熱素子の下方部分は、上方部分からの本来の
間隔を有した位置よりもしばしば沈降する。そして、新
たな加熱素子を装着するために、しばしば既存の加熱素
子を切断して水加熱器容器内に落とす必要が生じる。図
１３から判るように、本発明に係る水あか低減装置１５
０Ｂは、加熱素子の直線部分を実質的に一定位置に保持
するので、切断を要さず加熱素子１５４の取外しを可能
にするものである。特許請求の範囲に記載した発明の精
神及び範囲から逸脱することなく、ここに開示した改良
形の水加熱器の構造、配置、作動及び製造方法に、様々
な変更及び修正を成し得ることは言うまでもない。
【図１】加熱素子を収容する流れ加速管を備えた本発明
の一実施形態の頂面図である。
の一実施形態の頂面図である。
【図２】撓曲形の加熱素子及び流れ加速管を示す図１の
流れ管の切欠き側面図である。
流れ管の切欠き側面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った本発明の流れ加速管及
び加熱素子の断面図である。
び加熱素子の断面図である。
【図４】外装形の加熱素子を収容した本発明の他の実施
形態による流れ加速管の側面図である。
形態による流れ加速管の側面図である。
【図５】外装形の加熱素子を収容した本発明のさらに他
の実施形態による流れ加速管の側面図である。
の実施形態による流れ加速管の側面図である。
【図６】外装形の加熱素子を収容した本発明のさらに他
の実施形態による流れ加速管の断面側面図である。
の実施形態による流れ加速管の断面側面図である。
【図７】外装形の加熱素子を収容した本発明のさらに他
の実施形態による流れ加速管の断面上面図である。
の実施形態による流れ加速管の断面上面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態による流れ加速管
の部分切欠き斜視図である。
の部分切欠き斜視図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による流れ加速管
の末端の部分切欠き斜視図である。
の末端の部分切欠き斜視図である。
【図１０】図９の線１０−１０に沿った本発明の流れ加
速管の断面正面図である。
速管の断面正面図である。
【図１１】本発明の二重流れ加速管の一部分の部分切欠
き斜視図である。
き斜視図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿った本発明の二重
流れ加速管の断面正面図である。
流れ加速管の断面正面図である。
【図１３】加熱素子上に形成される水あかを低減するた
めの本発明の装置の側面図である。
めの本発明の装置の側面図である。
【図１４】電気加熱素子の１つの撓曲部上に形成される
水あかを低減するための本発明の装置の、図１３の線１
４−１４に沿った平面図である。
水あかを低減するための本発明の装置の、図１３の線１
４−１４に沿った平面図である。
【図１５】電気加熱素子の２つの撓曲部上に形成される
水あかを低減するための本発明の装置の、図１３の線１
５−１５に沿った平面図である。
水あかを低減するための本発明の装置の、図１３の線１
５−１５に沿った平面図である。
【図１６】電気加熱素子の１つの撓曲部上に形成される
水あかを低減するための本発明の装置の、図１４の線１
６−１６に沿った分解端面図である。
水あかを低減するための本発明の装置の、図１４の線１
６−１６に沿った分解端面図である。
【図１７】電気加熱素子の２つの撓曲部上に形成される
水あかを低減するための本発明の装置の、図１５の線１
７−１７に沿った分解端面図である。
水あかを低減するための本発明の装置の、図１５の線１
７−１７に沿った分解端面図である。
【図１８】従来技術における一般的な水加熱器容器の概
略側面断面図である。
略側面断面図である。
【図１９】従来技術における一般的な外装形の加熱素子
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２０】従来技術で作動する加熱素子の、図１９の線
２０−２０に沿った拡大断面図である。
２０−２０に沿った拡大断面図である。
３０、３２…戻り撓曲部 ３４…直線部分 ４０…外装 ５０…水加熱装置 ５２…流れ加速管 ５４…加熱素子 ５６…管入口 ５８…管出口 ７２…中間位置 ７４…降水管 ８６…バッフル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/40 - 3/58 H05B 3/78 - 38/82
Claims (25)
- 【請求項１】 封止した熱伝導性の外装に包囲される電
気抵抗線を具備した細長い加熱素子であって、水加熱器
の壁に設けた受口を封止状態で貫通して電源に至る素子
マウントに接続可能な少なくとも１つの端部を備え、該
外装が少なくとも１つの戻り撓曲部と少なくとも２つの
伸長部分とを備えて構成される加熱素子と、 前記外装の一部分を包囲かつ収容し、前記加熱素子から
それを取囲む水への熱伝達を増加させることにより、該
外装上での水あかの形成を低減する部材と、を具備した
ことを特徴とする水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項２】 前記部材は、前記加熱素子に略平行で該
加熱素子を実質的に包囲する細長い管状部材からなり、
該管状部材が、水の入口を有した末端部と温水の出口を
有した基端部とを備え、該出口が該入口に対し、水が該
入口から該管状部材を通って該加熱素子上を流れるとと
もに該加熱素子により加熱された後に該出口から流出す
るように配置され、それにより該加熱素子上を流れる水
が水あかを洗い落とすように構成された請求項１に記載
の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項３】 前記管状部材への前記入口が前記出口よ
りも低い高さ位置にある請求項２に記載の水加熱器用の
電気加熱装置。 - 【請求項４】 前記基端部が略水平であり、前記加熱素
子と前記管状部材とが中間位置で下向きに撓曲され、そ
れにより前記末端部がさらに低い高さ位置に配置される
請求項３に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項５】 前記入口が前記管状部材の開放された末
端部からなる請求項２に記載の水加熱器用の電気加熱装
置。 - 【請求項６】 前記入口が前記末端部の下向き延長部か
らなり、該延長部がさらに低い高さ位置まで下方へ延び
る請求項２に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項７】 前記入口が、略水平な前記管状部材に交
差する下向き延長管からなる請求項２に記載の水加熱器
用の電気加熱装置。 - 【請求項８】 前記出口が前記加熱素子の前記基端の上
部に設けた穴からなる請求項２に記載の水加熱器用の電
気加熱装置。 - 【請求項９】 前記加熱素子の延長部分同士が最小限の
外装間距離を有し、前記管状部材は、管内面から外装表
面までの平均距離が該外装間距離の略０．８〜２．０倍
であるような内径を有する請求項２に記載の水加熱器用
の電気加熱装置。 - 【請求項１０】 前記管状部材の内壁に取着され、水の
流れを前記加熱素子の前記撓曲部の内側部分に導く複数
のバッフルをさらに具備した請求項２に記載の水加熱器
用の電気加熱装置。 - 【請求項１１】 前記加熱素子が前記管状部材の内面に
隣接かつ接触する形状を有する請求項２に記載の水加熱
器用の電気加熱装置。 - 【請求項１２】 前記加熱素子が前記管状部材内で二重
螺旋形状に巻かれてなる請求項１１に記載の水加熱器用
の電気加熱装置。 - 【請求項１３】 前記加熱素子が前記管状部材に密に接
触して連結される請求項１２に記載の水加熱器用の電気
加熱装置。 - 【請求項１４】 前記加熱素子が、高い熱伝達係数を有
したセメントによって前記管状部材に連結される請求項
１２に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項１５】 前記加熱素子が、前記管状部材の前記
末端及び前記基端に前記戻り撓曲部を備えた複数の直線
部分を具備する請求項１１に記載の水加熱器用の電気加
熱装置。 - 【請求項１６】 前記管状部材に平行に内蔵される内管
をさらに具備し、前記加熱素子が、該内管と該管状部材
との間に位置決めされるとともに、該内管と該管状部材
との少なくとも一方に接触する請求項２に記載の水加熱
器用の電気加熱装置。 - 【請求項１７】 前記管状部材が前記内管に連結される
請求項１６に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項１８】 前記加熱素子が二重螺旋形状に巻かれ
てなる請求項１６に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項１９】 前記加熱素子が、前記管状部材及び前
記内管に平行で、かつ前記末端及び前記基端に戻り撓曲
部を有した複数の直線部分として形成される請求項１６
に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項２０】 前記部材が、前記加熱素子の少なくと
も１つの前記戻り撓曲部を密に接触して包囲する金属製
の塊状固形材からなり、以て該戻り撓曲部から熱エネル
ギを吸収するとともに該熱エネルギを前記水に伝達する
ように構成された請求項１に記載の水加熱器用の電気加
熱装置。 - 【請求項２１】 前記塊状固形材が、該塊状固形材に包
囲される前記加熱素子の外面よりも広い外面を備える請
求項２０に記載の水加熱器用の電気加熱装置。 - 【請求項２２】 前記塊状固形材が、それぞれに係合平
面を有した２個の組合せ部分からなり、それら係合平面
に、前記加熱素子の前記撓曲部を保持する協働溝が設け
られ、該撓曲部が該組合せ部分に密に接触するようにな
っている請求項２０に記載の水加熱器用の電気加熱装
置。 - 【請求項２３】 前記加熱素子の前記撓曲部が前記協働
溝にセメント接合される請求項２１に記載の水加熱器用
の電気加熱装置。 - 【請求項２４】 前記２個の組合せ部分が機械的手段に
より連結される請求項２２に記載の水加熱器用の電気加
熱装置。 - 【請求項２５】 前記塊状固形材が、前記加熱素子の第
１及び第２の前記撓曲部を保持する溝をそれぞれに設け
た反対向きの両平面を有する中心部分と、該中心部分の
該両平面に係合する溝付きの平面をそれぞれに有する左
部分及び右部分とを備える請求項２０に記載の水加熱器
用の電気加熱装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/766,426 US5878192A (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Heating element for water heaters with scale control |
| US08/766426 | 1996-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172743A JPH10172743A (ja) | 1998-06-26 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9271588A Expired - Fee Related JP3053171B2 (ja) | 1996-12-12 | 1997-10-03 | 水加熱器用の電気加熱装置 |
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| JP (1) | JP3053171B2 (ja) |
| AU (1) | AU737291B2 (ja) |
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| KR20070058427A (ko) | 2004-07-05 | 2007-06-08 | 라사그아크티엔게젤샤프트 | 물 가열기, 또는 수증기 발생기 |
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