JPH0754759Y2 - 電気瞬間湯沸器用熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はシーズヒータを熱源として用いた電気瞬間湯沸
器用熱交換器の改良に関するものである。

［従来技術］ 一般にこの種の熱交換器は、外管と該外管内に挿入され
たシーズヒータとにより構成され、外管の内面とシーズ
ヒータの外面との間に形成された流路を通して水を流す
ことにより、シーズヒータから水に熱を伝えて湯を沸か
す。

この種の熱交換器においては、シーズヒータの発生熱を
効率良く水に伝達するために外管及びシーズヒータを直
線状にして、シーズヒータの周囲に水を速い速度で流す
のが望ましい。

従ってこの種の熱交換器は相当長くなるため、コンパク
ト化が要求される電気瞬間湯沸器に組込むためには、外
管をシーズヒータとともにＵ字形等に曲げ成形する必要
がある。

第４図は従来用いられている電気瞬間湯沸器用熱交換器
の一例を示したもので、この熱交換器では円管状の外管
11の中に丸棒状のシーズヒータ12を挿入し、外管11の各
端部11a,11bからシーズヒータ12の各端部を引出して、
外管11の各端部11a,11bを水密に封止し一方の端部11aの
側に入水口11Aを、他方の端部11bの側に出湯口11Bをそ
れぞれ設けている。

上記の熱交換器においては、シーズヒータ12が通電され
て加熱源として作用し、該シーズヒータが入水口11Aか
ら外管11内を通して出湯口11Bに向って流される水を急
速に加熱して出湯口11Bから温湯を流出させる。

［考案が解決しようとする課題］ 従来の電気湯沸器用熱交換器では、外管11の曲げ成形に
より外管11の曲部の断面形状が楕円形に変形して水流路
が狭くなる上に、シーズヒータ12の曲部の曲率半径が外
管の曲率半径よりも大きくなるのを避けられないため、
ヒータ12が局部的に外管11に対して偏心し、第５図
（Ａ）または（Ｂ）に示したようにヒータ12の外周部が
外管11の内周部に部分的に接触する状態になる。このよ
うな状態が生じると下記のような不具合がある。

（イ）流水に対するヒータ12の伝熱面積が減少する。

（ロ）ヒータ12のコーナ部付近で水との接触面積が減少
するのでヒータの局部過熱を生ずる。

（ハ）水の流路が長さ方向の一部で狭くなるため、流路
の圧力損失が増加する。

これらの問題を改善するため、外管11の内周部とヒータ
12の外周部につる巻状の線材からなるスペーサを巻きつ
けてヒータの偏心を防いだり、外管11の内面から径方向
の内側に延びる複数のフィンを設けて該フィンをヒータ
に接触させることによりヒータの偏心を防いだりするこ
とが提案されている。しかしながらこれら既提案のもの
では余分の部品材料を必要としたり、外管の加工が面倒
になったりするためコストが高くなるという問題があっ
た。

本考案の目的は、外管内でシーズヒータが偏心するのを
防止した電気瞬間湯沸器用熱交換器を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本考案の熱交換器においては、実施例を示す第１図ない
し第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に見られるように、外
管１の内部にシーズヒータ２が内接された状態で構成さ
れている。そして外管１の断面形状を三角形又は四角形
とする。またシーズヒータの断面形状を、外管１の内面
を構成する複数の平面部の略中央にそれぞれシーズヒー
タ２の外壁の一部を接触させた状態でシーズヒータ２が
外管１と同心的な位置関係に保持される形状とする。

外管１の断面形状を三角形とする場合には、第２図
（Ａ）または第３図（Ｃ）に見られるようにシーズヒー
タ２の断面形状を三角形として、該シーズヒータの三つ
の角部をそれぞれ外管１の内面の三つの平面部1a〜1cの
略中央に内接させるか、または第３図（Ａ）に見られる
ようにシーズヒータ２の断面形状を円形として該シーズ
ヒータを外管１に内接させるのが好ましい。

第３図（Ｂ）に見られるように外管１の断面形状を四角
形とする場合には、シーズヒータ２の断面形状を四角形
とし、該シーズヒータの四つの角部をそれぞれ外管１の
内面の四つの平面部1a〜1dの略中央に内接させるのが好
ましい。

［作用］ 電気瞬間湯沸器用熱交換器を上記のように構成すると、
外管１をシーズヒータ２とともに曲げ成形したときに、
曲げ成形部において外管１の断面形状が甚だしく変形す
ることがなく、また外管１の全長にわたって外管１とヒ
ータ２とを略同心的な位置関係に保つことができるた
め、外管１の内面とシーズヒータ２の外面との間の水流
路が局部的に狭隘になることがない。従って水流路の圧
力損失が増大することがなく、流速の低下を防ぐことが
でき、ヒータ２から水への熱伝達効率を良好にすること
ができる。

またヒータ２の外壁部が外管１の内壁部に広い接触面積
で接触してヒータ２の流水に対する伝熱面積が減少した
り、ヒータ２の局部過熱を生じたりすることもない。

シーズヒータ２に断面形状が三角形又は四角形のものを
用いると、断面積が同一の場合、円柱状のシーズヒータ
を用いた場合に比べて水に接する表面積を増加させるこ
とができるため、シーズヒータから水への熱伝達効率を
高めて、効率良く過熱を行わせることができる。

またシーズヒータ２として断面形状が円形のものを用い
ると、外管１へのシーズヒータ２の内装を容易にするこ
とができる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図（Ａ），（Ｂ）は本考案の実施例を示
したもので、これらの図において、１は断面形状が正三
角形の外管、２は外管１に内装された長形のシーズヒー
タである。

シーズヒータ２は第２図（Ａ）に示すように断面形状が
正三角形を呈するように形成されて、その三つの角部2
a,2b,2cをそれぞれ外管１の内面の３つの平面部1a,1b,1
cの略中央部に接触させた状態で、外側１の長さ方向に
該外管と同心的な位置関係で保持されている。このシー
ズヒータ２は、その両端寄りの部分の各角部2a,2b,2cが
外管１の内面にろう付けされていて、外管１内で周方向
に回転しないようになっている。

シーズヒータ２を内装した外管１は、ヒータ２の一つの
角部2bが接する側を内側に位置させてほぼＵ字状に曲げ
成形されている。

3A及び4AはＵ字形に成形された外管１の両端に取付けら
れた口金で、これらの口金3A及び4Aはそれぞれ外管１内
に連通する空洞部3a又は4aを有し、外管１の両端にそれ
ぞれ連結されて入水部３及び出湯部４を形成してなる。
また3Bは口金3Aに連結されて空洞部3aに連通する入水
管、4Bは口金4Aに連結されて空洞部4aに連通する出湯管
である。

上記入水部３の構造を第２図（Ａ），（Ｂ）により詳細
に説明すると、口金3Aは角筒状に形成されていて、該口
金3Aの一端を閉じるように外管取付け板５が配置され、
該取付け板５は口金3Aに水密に溶接させている。外管取
付け板５には外管１の端部を嵌合させ得る三角形状の孔
5aが設けられていてこの孔5aに外管１の端部が嵌合さ
れ、該孔5aと外管１との嵌合部が水密に溶接されてい
る。また口金3Aの他端を閉じるようにヒータ支持板６が
配置され、該支持板６は口金3Aに水密に溶接されてい
る。支持板６にはシーズヒータを貫通させ得る三角形状
の孔6Aが設けられ、外管１の端部から導出されたシーズ
ヒータ２が口金3A内の空洞部3a内と支持板６の孔6aとを
通して外部に導出されている。シーズヒータ２と孔6aと
の嵌合部は水密に溶接されている。

出湯部４の構造は上記入水部３の構造と全く同様で、口
金4Aの一端が外管取付け板５′を介して外管１の他端に
水密に接続され、口金4Aの他端がヒータ支持板６′によ
り閉じられて該支持板６′に設けられた孔を水密に貫通
してシーズヒータ２の他端が外部に導出されている。

上記の熱交換器において、シーズヒータ２に通電して、
入水管3Bから水を流入させると、流入した水は、口金3A
内の空洞部3a内を経て外管１の一端側から該外管内に入
り、シーズヒータ２の外面と外管１の内面との間に形成
されている水流路を通して流れる。この過程で水はシー
ズヒータ２により加熱されて湯となり、外管１の他端側
に達した湯は口金4A内の空洞部4a内を経て出湯管4Bから
流出する。

本実施例のようにシーズヒータ２の断面積を三角形とす
ると、同じ断面積であれば、円柱状のシーズヒータに比
べてその表面積を広くすることができるため、水との接
触面積を増加させて熱伝達効率を高めることができる。

上記のように外管１の断面形状を三角形とすると、断面
円形の外管を用いた場合のように、外管１をヒータ２と
ともにＵ字状に曲げ成形した際に外管１の湾曲部の断面
形状が大きく変形することがない。従って外管１の湾曲
部の内側において水流路が局部的に狭隘になることがな
い。またシーズヒータ２が外管１に内接しているため、
ヒータ２は外管１と同心的な位置関係を保って外管とと
もに曲げ成形される。従ってヒータ２が外管１内で偏る
おそれがなく、曲げ成形後の状態でもヒータ２は外管１
内に略同心的に配置された状態にある。これにより、外
管の断面形状の変形を抑制し得ることと相俟って、外管
の長さ方向の一部で水流路が異常に狭隘になって水流路
の圧力損失が増大することがなく、流速の低下を防止す
ることができる。また、断面円形の外管と断面円形のシ
ーズヒータとを用いた場合のように、ヒータ２の外面が
外管１の内面に広い面積で接触してヒータ２から流水へ
の伝熱面積が減少したり、ヒータ２の局部過熱が生じた
りするのを防止することができる。

上記の実施例では、外管１の断面及びシーズヒータ２の
断面を共に三角形としたが、外管１の断面形状は四角形
でもよく、またシーズヒータ２の断面形状は、外管１の
形状によっては四角形また円形でもよい。

以下第３図（Ａ）ないし（Ｃ）を参照して、外管１及び
シーズヒータ２の断面形状の種々の組合せ例について説
明する。

第３図（Ａ）に示したものは、断面が正三角形の外管１
に対して円形断面のシーズヒータ２を用いた例で、ヒー
タ２は、その外周部の周方向に等距離を隔てた３つの異
なる部分2e,2f,2gがそれぞれ外管１の内壁面の３つの平
面部1a,1b,1cに接するようにして外管１に内装されてい
る。本実施例によれば、外管１内でシーズヒータ２の回
転を防止する必要がなく、ヒータ２の両端側外周部と外
管１の内壁とを部分的にろう付ける必要がないため、外
管１へのシーズヒータ２の内装を容易にすることができ
る。

第３図（Ｂ）に示した例は、外管１の断面形状を正方形
とした場合で、この例ではシーズヒータ２の断面も正方
形とし、このシーズヒータ２を、その四つの角部2a,2b,
2c,2dをそれぞれ外管１の内面の四つの平面部1a,1b,1c,
1dの略中央部に接触させた状態で内装している。

第３図（Ｃ）は、断面が正三角形の外管１に対して、断
面が三角形のシーズヒータ２を組合せたものであるが、
この例ではヒータ２の３つの角部を平らにカットして、
該ヒータの３つの角部にそれぞれ平坦部2a′,2b′,2c′
を形成し、これらの平坦部をそれぞれ外管１の内面の平
面部1a,1b,1cに内接させている。このように構成する
と、シーズヒータ２が外管１内で周方向に回転しにくく
なるため、外管１をヒータ２とともに曲げ成形する際に
ヒータ２を外管１内で所定の位置に安定に保持すること
ができる。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案によれば、三角形又は四角形
の断面形状を有する外管を用いて、しかもシーズヒータ
の断面形状を外管の内面を形成する複数の平面部のほぼ
中央部にそれぞれシーズヒータの外壁の一部を内接させ
た状態でシーズヒータが外管と同心的な位置関係に保持
される形状としたので、外管が曲げ成形された際に該外
管の断面形状が大幅に変形するのを防止することができ
る。また、シーズヒータを外管の全長にわたって外管と
同心的な位置関係に保つことができるため、外管の断面
形状の変形を抑制し得ることと相俟って、外管の長さ方
向の一部で水流路が異常に狭隘になって水流路の圧力損
失が増大する虞れをなくすことができる。

またシーズヒータが外管内で偏ることがないため、シー
ズヒータの外壁部が外管内壁部に広い接触面積で接触し
てヒータの流水に対する伝熱面積が減少したり、ヒータ
の局部過熱が生じたりするのを防止することができる。

また、請求項（２）及び請求項（３）の熱交換器によれ
ば、円柱状のシーズヒータに比し断面積が同一の場合、
ヒータの水に接する表面積を増加させて効率の良い加熱
を行うことができる。

更に、請求項（４）の熱交換器によれば、外管に対する
シーズヒータの内装を容易にすることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す縦断面図、第２図（Ａ）
は第１図の実施例のＡ−Ａ線断面図、第２図（Ｂ）は同
実施例の入水部の具体的な構成を示す縦断面図、第３図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ本考案の異なる実施
例の要部を示す断面図、第４図は従来の電気湯沸器用熱
交換器の例を示す縦断面図、第５図（Ａ）は第４図のＡ
−Ａ線断面図、第５図（Ｂ）は第４図のＢ−Ｂ線断面図
である。 １…外管、1a〜1d…平面部、２…シーズヒータ、2a〜2d
…角部、３…入水部、４…出湯部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田中 和浩 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (56)参考文献 特開 昭60−26240（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外管の内部に該外管を軸方向に貫通させて
   シーズヒータを挿入し、前記シーズヒータを前記外管に
   内接させた状態で該外管と前記シーズヒータとを曲げ成
   形してなる電気瞬間湯沸器用熱交換器において、 前記外管の断面形状を三角形又は四角形とし、 前記シーズヒータの断面形状は、前記外管の内面を構成
   する複数の平面部の略中央にそれぞれ前記シーズヒータ
   の外壁の一部を接触させた状態で前記シーズヒータが前
   記外管と同心的な位置関係に保持される形状を有してい
   ることを特徴とする電気瞬間湯沸器用熱交換器。
2. 【請求項２】前記外管及びシーズヒータの断面形状を共
   に三角形とし、 前記シーズヒータの三つの角部をそれぞれ前記外管の内
   面の三つの平面部の略中央に内接させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の電気瞬間湯沸器用熱交換器。
3. 【請求項３】前記外管及びシーズヒータの断面形状を共
   に四角形とし、 前記シーズヒータの四つの角部をそれぞれ前記外管の内
   面の四つの平面部の略中央に内接させたことを特徴とす
   る請求項１に記載の電気瞬間湯沸器用熱交換器。
4. 【請求項４】前記外管の断面形状を三角形とし、前記シ
   ーズヒータの断面形状を円形としたことを特徴とする請
   求項１に記載の電気瞬間湯沸器用熱交換器。