JPH09206211A - 電気湯沸し器とその電気加熱素子 - Google Patents
電気湯沸し器とその電気加熱素子Info
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- JPH09206211A JPH09206211A JP8189074A JP18907496A JPH09206211A JP H09206211 A JPH09206211 A JP H09206211A JP 8189074 A JP8189074 A JP 8189074A JP 18907496 A JP18907496 A JP 18907496A JP H09206211 A JPH09206211 A JP H09206211A
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- sheath
- curved portion
- electric heating
- heating wire
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/78—Heating arrangements specially adapted for immersion heating
- H05B3/82—Fixedly-mounted immersion heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
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- Cookers (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 家庭用湯沸し器において電力密度の削減によ
って加熱素子の湾曲部におけるシース内温度と湯あか付
着度を減らし、素子表面に付着する湯あかを均等に分散
し、総合伝熱係数を増し、電力の使用を効率的にし、加
熱素子の寿命を延ばす。 【解決手段】 素子マウント３８に結合されたシース４
２内に加熱抵抗線４０が配置される。抵抗線４０が戻り
湾曲部３４、３６のごとき臨界区域でシース４２を通る
部位では、単位素子長さ当たりの熱出力を減らすため、
単位素子長さあたりのコイル巻き数が削減される。コイ
ル巻き数の削減は、加熱素子長さあたりの所望抵抗線長
さを達成するようにコイル抵抗線４０を単に延伸するこ
とによって達成される。単位長さ当たり異なる熱出力を
有する複数の抵抗線４０が、所望加熱素子温度を生じる
ように異なる延伸度と組合わされ得る。湾曲部における
熱出力の削減は、素子温度を低減させて硬水湯あかの付
着を減らし、素子の寿命を有意に延ばす。
って加熱素子の湾曲部におけるシース内温度と湯あか付
着度を減らし、素子表面に付着する湯あかを均等に分散
し、総合伝熱係数を増し、電力の使用を効率的にし、加
熱素子の寿命を延ばす。 【解決手段】 素子マウント３８に結合されたシース４
２内に加熱抵抗線４０が配置される。抵抗線４０が戻り
湾曲部３４、３６のごとき臨界区域でシース４２を通る
部位では、単位素子長さ当たりの熱出力を減らすため、
単位素子長さあたりのコイル巻き数が削減される。コイ
ル巻き数の削減は、加熱素子長さあたりの所望抵抗線長
さを達成するようにコイル抵抗線４０を単に延伸するこ
とによって達成される。単位長さ当たり異なる熱出力を
有する複数の抵抗線４０が、所望加熱素子温度を生じる
ように異なる延伸度と組合わされ得る。湾曲部における
熱出力の削減は、素子温度を低減させて硬水湯あかの付
着を減らし、素子の寿命を有意に延ばす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に電気湯沸し
器に関する。特に、本発明は電気湯沸し器のための電気
加熱素子に関するものである。
器に関する。特に、本発明は電気湯沸し器のための電気
加熱素子に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】家庭用湯沸し器におい
て使用するように設計された従来の加熱素子は、電流が
それを通って流れる電気抵抗線を包囲する一体シース
（one-piece sheath）を有する。電流加熱素子のシース
（sheath）は様々の材料から構成されており、そして多
くの異なる形状と長さとを有する。
て使用するように設計された従来の加熱素子は、電流が
それを通って流れる電気抵抗線を包囲する一体シース
（one-piece sheath）を有する。電流加熱素子のシース
（sheath）は様々の材料から構成されており、そして多
くの異なる形状と長さとを有する。
【０００３】ほとんどすべての在来加熱素子にとって共
通であるのは、曲率半径が著しく小さい少なくとも１つ
の湾曲部が存在することである。使用間、硫酸カルシウ
ムそして／またはその他の化学組成物から構成される湯
あかが析出して、特に硬水中で使用される場合には、シ
ースの外面に堆積する。湯あかはシースに対し絶縁物と
して働いて、抵抗線から水への熱伝達を減じる。かなり
の時間がたつと、湯あかの堆積は６．０〜２５．０ｍｍ
（１／４〜１インチ）またはそれ以上の厚さに達する。
その結果として、戻り湾曲部における抵抗線は線材料が
融解または酸化する温度に達しそして断線する。
通であるのは、曲率半径が著しく小さい少なくとも１つ
の湾曲部が存在することである。使用間、硫酸カルシウ
ムそして／またはその他の化学組成物から構成される湯
あかが析出して、特に硬水中で使用される場合には、シ
ースの外面に堆積する。湯あかはシースに対し絶縁物と
して働いて、抵抗線から水への熱伝達を減じる。かなり
の時間がたつと、湯あかの堆積は６．０〜２５．０ｍｍ
（１／４〜１インチ）またはそれ以上の厚さに達する。
その結果として、戻り湾曲部における抵抗線は線材料が
融解または酸化する温度に達しそして断線する。
【０００４】湯あか堆積問題は著しく小さい曲率半径の
湾曲部において悪化させられる。前記湾曲部の内側部分
においてはシースの伝熱区域が減縮されており、その結
果として湾曲部の外側区域における温度より全体的に高
い温度が湾曲部の内側区域で生じる。このようなより高
い温度は、たとえば硫酸カルシウムの溶解度の温度に対
する逆依存性の故に、結果的に湯あかの堆積をいっそう
増進させる。
湾曲部において悪化させられる。前記湾曲部の内側部分
においてはシースの伝熱区域が減縮されており、その結
果として湾曲部の外側区域における温度より全体的に高
い温度が湾曲部の内側区域で生じる。このようなより高
い温度は、たとえば硫酸カルシウムの溶解度の温度に対
する逆依存性の故に、結果的に湯あかの堆積をいっそう
増進させる。
【０００５】真直部分においては、湯あかは典型的にシ
ースの周面に沿って均等に堆積する。しかし、“二つ折
りにされた”戻り湾曲部区域においてはシース部分の近
接性の故に、湯あかのブリッジング（bridging of scal
e ）が生じ、湯あかの厚さを効果的に２倍にして高温シ
ースの部分への熱吸収水の接近を阻止する。加熱素子が
多数の湾曲部を有するときは、湯あかの堆積から生じる
過度に高い温度の故に加熱線の破損が起こる区域が多数
生じる。実際上、そのような湯あかの堆積はほとんどの
素子破損の原因である。
ースの周面に沿って均等に堆積する。しかし、“二つ折
りにされた”戻り湾曲部区域においてはシース部分の近
接性の故に、湯あかのブリッジング（bridging of scal
e ）が生じ、湯あかの厚さを効果的に２倍にして高温シ
ースの部分への熱吸収水の接近を阻止する。加熱素子が
多数の湾曲部を有するときは、湯あかの堆積から生じる
過度に高い温度の故に加熱線の破損が起こる区域が多数
生じる。実際上、そのような湯あかの堆積はほとんどの
素子破損の原因である。
【０００６】過去においては、前記問題を解決するため
の努力は、比較的低ワット密度、すなわち単位長さ当り
比較的低ワット数の抵抗線を使用することに集中され
た。同等供給電力を得るためには、したがって、比較的
大きい長さそして／または直径の加熱素子が使用されな
くてはならない。湯沸し器の本体容器の限られた空間内
に比較的長い素子を据付けることは、湾曲部の個数の追
加を必要とし、それにより湯あか問題を複雑にする。
の努力は、比較的低ワット密度、すなわち単位長さ当り
比較的低ワット数の抵抗線を使用することに集中され
た。同等供給電力を得るためには、したがって、比較的
大きい長さそして／または直径の加熱素子が使用されな
くてはならない。湯沸し器の本体容器の限られた空間内
に比較的長い素子を据付けることは、湾曲部の個数の追
加を必要とし、それにより湯あか問題を複雑にする。
【０００７】低出力密度を有する加熱素子を使用してい
るときでも、抵抗線の破損が戻り湾曲部(return bend)
において生じる可能性がもっとも大きい。ワット密度
（wattdensity）を減らすことは湯あか堆積率を減じる
とともに抵抗線の寿命を延ばす。しかし、いくつかの適
用においては、ワット密度は加熱素子の妥当な寿命を達
成するのに十分なほどには減らされ得ない。このことは
小形湯沸し装置容器であって高総電力レベル(high tota
l power level)を必要としかつ素子長さを増すための空
間を限定されているものについては特に真である。
るときでも、抵抗線の破損が戻り湾曲部(return bend)
において生じる可能性がもっとも大きい。ワット密度
（wattdensity）を減らすことは湯あか堆積率を減じる
とともに抵抗線の寿命を延ばす。しかし、いくつかの適
用においては、ワット密度は加熱素子の妥当な寿命を達
成するのに十分なほどには減らされ得ない。このことは
小形湯沸し装置容器であって高総電力レベル(high tota
l power level)を必要としかつ素子長さを増すための空
間を限定されているものについては特に真である。
【０００８】可能である場合における、比較的長いそし
て／または大きい加熱素子の使用は、結果的に素子コス
トをより高くしかつ素子の差込みと離脱のため比較的大
きいポート(port)を必要にする。同様に、曲率半径を増
すために素子を横に広げて離すことは、素子を据付ける
ためにより大きいポートを必要にして、湯沸し器のコス
トを著しく高くする。
て／または大きい加熱素子の使用は、結果的に素子コス
トをより高くしかつ素子の差込みと離脱のため比較的大
きいポート(port)を必要にする。同様に、曲率半径を増
すために素子を横に広げて離すことは、素子を据付ける
ためにより大きいポートを必要にして、湯沸し器のコス
トを著しく高くする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】電気湯沸し器のための簡
単で、高価でなくそして効果的な加熱素子であって、真
直部分における電力密度を減らすことなしに、戻り湾曲
部のごとき非常に重要な区域における電力密度を減らし
得るものが開発された。
単で、高価でなくそして効果的な加熱素子であって、真
直部分における電力密度を減らすことなしに、戻り湾曲
部のごとき非常に重要な区域における電力密度を減らし
得るものが開発された。
【００１０】シースを通じて水媒質中に送られる熱エネ
ルギーを提供するためコイル巻き抵抗線が電気加熱素子
のシースの内部に包囲される。前記抵抗線は、化学的湯
あか付着増進区域、例えば加熱素子の戻り湾曲部とその
他の湾曲部分、におけるシース単位長さ当たりコイル巻
き線数を削減されるように構成される。
ルギーを提供するためコイル巻き抵抗線が電気加熱素子
のシースの内部に包囲される。前記抵抗線は、化学的湯
あか付着増進区域、例えば加熱素子の戻り湾曲部とその
他の湾曲部分、におけるシース単位長さ当たりコイル巻
き線数を削減されるように構成される。
【００１１】電力密度の削減は加熱素子の湾曲部におけ
るシース内部温度と湯あか付着を減らし、その結果とし
て、（ａ） 加熱素子表面における湯あか付着のより均
等な分散、（ｂ） 総合伝熱係数の増加、（ｃ） 供給
電力のより効率的な使用、（ｄ） 加熱素子の寿命の延
長、そして（ｅ） 加熱素子の交換または清掃のための
ダウン時間(down time) の短縮を達成する。
るシース内部温度と湯あか付着を減らし、その結果とし
て、（ａ） 加熱素子表面における湯あか付着のより均
等な分散、（ｂ） 総合伝熱係数の増加、（ｃ） 供給
電力のより効率的な使用、（ｄ） 加熱素子の寿命の延
長、そして（ｅ） 加熱素子の交換または清掃のための
ダウン時間(down time) の短縮を達成する。
【００１２】本発明の一局面において、おのおの異なる
曲率半径を有する多数湾曲部を備えた“波”形加熱素子
がコイル抵抗線を装備される。前記コイルは互いに様々
の湾曲部において様々の程度まで長手方向に延伸され
て、各区域における湯あか形成速度に応じて様々の程度
まで素子温度を低減する。
曲率半径を有する多数湾曲部を備えた“波”形加熱素子
がコイル抵抗線を装備される。前記コイルは互いに様々
の湾曲部において様々の程度まで長手方向に延伸され
て、各区域における湯あか形成速度に応じて様々の程度
まで素子温度を低減する。
【００１３】本発明の他の一局面においては、コイル抵
抗線は出熱を変えるため異なる抵抗を有する線の複数部
分から形成される。
抗線は出熱を変えるため異なる抵抗を有する線の複数部
分から形成される。
【００１４】一最適構成において、出熱の変動は全シー
ス面にわたってほぼ均等な湯あか付着度を生じるように
設定される。かくして、いかなる位置においても過度に
高い温度が防止され、したがって素子寿命は特定伝熱区
域のために最大限にされる。湯あか付着率は素子の全長
にわたって均衡されてブリッジング(bridging)が最初に
生じるまでの期間を延ばし得る。初期断線は、水に供給
される全発熱量に重大な影響を及ぼすことなしに回避さ
れる。
ス面にわたってほぼ均等な湯あか付着度を生じるように
設定される。かくして、いかなる位置においても過度に
高い温度が防止され、したがって素子寿命は特定伝熱区
域のために最大限にされる。湯あか付着率は素子の全長
にわたって均衡されてブリッジング(bridging)が最初に
生じるまでの期間を延ばし得る。初期断線は、水に供給
される全発熱量に重大な影響を及ぼすことなしに回避さ
れる。
【００１５】ここに説明された電力密度を変える方法と
装置は、きわめて多様な形状と長さとを有する加熱素子
に使用され得る。
装置は、きわめて多様な形状と長さとを有する加熱素子
に使用され得る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図面、特に図１、を参照すると、
先行技術の典型的加熱素子１０であって３つの戻り湾曲
部１２、１４、１６を有するものが示されている。加熱
素子１０は素子マウント(mount) １１に取付けられて湯
沸し器の容器２２の壁２０のポート(port)１８を封止し
て通過している。先行技術による加熱素子１０は消費全
ワット数と平均ワット密度すなわち単位素子外面積当た
りのワットとによって通常特定される。硬水から析出堆
積した典型的な湯あか２４が前記戻り湾曲部１２におい
て示され、そして析出堆積した湯あか２６が前記戻り湾
曲部１４と１６とを合体させて示されていて、それによ
りこれら区域における定量伝熱を著しく減じている。
先行技術の典型的加熱素子１０であって３つの戻り湾曲
部１２、１４、１６を有するものが示されている。加熱
素子１０は素子マウント(mount) １１に取付けられて湯
沸し器の容器２２の壁２０のポート(port)１８を封止し
て通過している。先行技術による加熱素子１０は消費全
ワット数と平均ワット密度すなわち単位素子外面積当た
りのワットとによって通常特定される。硬水から析出堆
積した典型的な湯あか２４が前記戻り湾曲部１２におい
て示され、そして析出堆積した湯あか２６が前記戻り湾
曲部１４と１６とを合体させて示されていて、それによ
りこれら区域における定量伝熱を著しく減じている。
【００１７】本発明による改良点が図２、図３そして図
４に示されている。本発明が適用される典型的な加熱素
子３０が図２に示されている。前記加熱素子３０は真直
部分２９、３１、３３、３５、戻り湾曲部(return bend
s)３２、３４、３６、そして端部３７、３９を有するも
のとして示されている。加熱素子３０の端部３７と３９
は素子マウント３８に封止して結合されており、該素子
マウント３８は、加熱素子３０が図面には示されていな
い圧力容器の内部に位置するように、該圧力容器のポー
トに封止して取付けられるように構成されている。加熱
素子３０の形状と寸法が加熱素子３０のポート差込みを
可能にすることを条件として、加熱素子３０のその他の
形状と長さが採用され得る。
４に示されている。本発明が適用される典型的な加熱素
子３０が図２に示されている。前記加熱素子３０は真直
部分２９、３１、３３、３５、戻り湾曲部(return bend
s)３２、３４、３６、そして端部３７、３９を有するも
のとして示されている。加熱素子３０の端部３７と３９
は素子マウント３８に封止して結合されており、該素子
マウント３８は、加熱素子３０が図面には示されていな
い圧力容器の内部に位置するように、該圧力容器のポー
トに封止して取付けられるように構成されている。加熱
素子３０の形状と寸法が加熱素子３０のポート差込みを
可能にすることを条件として、加熱素子３０のその他の
形状と長さが採用され得る。
【００１８】図２と図３とに示されているように、つる
巻き抵抗加熱線４０が加熱素子３０の中空外シース４２
の内部に包囲されている。当業者に周知されているよう
に、前記抵抗加熱線４０は素子マウント３８の外側部４
４に配された電気端子４６、４８と接続されている。湯
沸し器に据付けられるとき、外部電源（図示せず）が熱
エネルギーを生じさせるように抵抗加熱線４０に電圧を
印加するため電気端子４６、４８と接続される。典型的
に、抵抗加熱線４０を包囲している前記シース４２の内
部４７は、抵抗加熱線４０を適所に維持するとともに熱
伝達を促進するため電気絶縁導熱材料４９を詰められて
いる。酸化マグネシウム粉のような材料４９がシース４
２の内部で抵抗加熱線４０を包囲するように使用され得
る。当業者に知られているように、前記材料４９はシー
ス４２内において抵抗加熱線４０の周囲に配置され、そ
のあと、シース４２がその直径を減じるようにロールで
伸ばされ、かくして材料４９を抵抗加熱線４０のまわり
に圧縮する。次いでシース４２は１つまたは複数の戻り
湾曲部３２、３４、３６を有する最終形状に曲げられて
いる。
巻き抵抗加熱線４０が加熱素子３０の中空外シース４２
の内部に包囲されている。当業者に周知されているよう
に、前記抵抗加熱線４０は素子マウント３８の外側部４
４に配された電気端子４６、４８と接続されている。湯
沸し器に据付けられるとき、外部電源（図示せず）が熱
エネルギーを生じさせるように抵抗加熱線４０に電圧を
印加するため電気端子４６、４８と接続される。典型的
に、抵抗加熱線４０を包囲している前記シース４２の内
部４７は、抵抗加熱線４０を適所に維持するとともに熱
伝達を促進するため電気絶縁導熱材料４９を詰められて
いる。酸化マグネシウム粉のような材料４９がシース４
２の内部で抵抗加熱線４０を包囲するように使用され得
る。当業者に知られているように、前記材料４９はシー
ス４２内において抵抗加熱線４０の周囲に配置され、そ
のあと、シース４２がその直径を減じるようにロールで
伸ばされ、かくして材料４９を抵抗加熱線４０のまわり
に圧縮する。次いでシース４２は１つまたは複数の戻り
湾曲部３２、３４、３６を有する最終形状に曲げられて
いる。
【００１９】抵抗加熱線４０はシース４２の各部分にお
いて単位長さ当たり抵抗加熱線４０のコイル４１におけ
る所望コイル巻き数を生じるように事前構成されてい
る。真直部分においては、抵抗加熱線４０は、シースの
単位長さ当たりあるいは単位外面積当たり最大電力出力
が得られるように非延伸状態にされている。
いて単位長さ当たり抵抗加熱線４０のコイル４１におけ
る所望コイル巻き数を生じるように事前構成されてい
る。真直部分においては、抵抗加熱線４０は、シースの
単位長さ当たりあるいは単位外面積当たり最大電力出力
が得られるように非延伸状態にされている。
【００２０】抵抗加熱線４０は円形または楕円形から正
方形、矩形または非一様形状にすらわたる範囲の任意の
横断面形状を有し得る。抵抗加熱線４０は、当業者に知
られているように、複数のケーブルから成り得、または
二重コイル巻きにされ得る。各種の加熱線構成を有する
ものがいくつかの製造業者から非コイル巻きの様式でそ
して事前コイル巻きの様式で入手され得る。
方形、矩形または非一様形状にすらわたる範囲の任意の
横断面形状を有し得る。抵抗加熱線４０は、当業者に知
られているように、複数のケーブルから成り得、または
二重コイル巻きにされ得る。各種の加熱線構成を有する
ものがいくつかの製造業者から非コイル巻きの様式でそ
して事前コイル巻きの様式で入手され得る。
【００２１】抵抗加熱線４０は、そのコイル巻きの前
に、所定の電圧条件と温度条件とにおいて単位実長さ５
０当たり均一の出熱を有する。単位長さ当たりのコイル
巻き数、コイル４１自体の直径、そして外シース直径
は、加熱素子３０の各部分における規定ワット密度（例
えば、ワット／平方センチ外シース面）を得るように様
々に変えられる。ほとんどの湯沸し器のための適用の場
合、設計ワット密度は典型的に６．０ワット〜３２．０
ワット毎平方ｃｍ（約４０ワット〜約２２０ワット毎平
方インチ）まで変わる。加熱素子３０の単位長さ５２当
たりの出熱は加熱素子３０の特定部分内の抵抗加熱線４
０の実長さに依って変わる。図示されているように、単
位シース長さ５１内におけるコイル巻き数は、単位シー
ス長さ５２内におけるコイル巻き数よりも少なく、した
がって長さ５１内におけるワット密度を減らしている。
に、所定の電圧条件と温度条件とにおいて単位実長さ５
０当たり均一の出熱を有する。単位長さ当たりのコイル
巻き数、コイル４１自体の直径、そして外シース直径
は、加熱素子３０の各部分における規定ワット密度（例
えば、ワット／平方センチ外シース面）を得るように様
々に変えられる。ほとんどの湯沸し器のための適用の場
合、設計ワット密度は典型的に６．０ワット〜３２．０
ワット毎平方ｃｍ（約４０ワット〜約２２０ワット毎平
方インチ）まで変わる。加熱素子３０の単位長さ５２当
たりの出熱は加熱素子３０の特定部分内の抵抗加熱線４
０の実長さに依って変わる。図示されているように、単
位シース長さ５１内におけるコイル巻き数は、単位シー
ス長さ５２内におけるコイル巻き数よりも少なく、した
がって長さ５１内におけるワット密度を減らしている。
【００２２】図３において示されるように、抵抗加熱線
４０のコイル４１は、戻り湾曲部３４において例示され
るように、戻り湾曲部区域において拡張または延伸され
ている。また、抵抗加熱線４０のコイル４１は、素子遷
移部分５８に例示される、戻り湾曲部３２、３４、３６
の最大半径部分に近づく区域において直線的に拡張され
得る。そうでなければその結果として、戻り湾曲部３
２、３４、３６の区域において、急速な湯あかの付着が
水への伝熱の減少と、そして加熱素子３０の過熱とを生
じさせる。限定遷移区域、例えば戻り湾曲部と隣接真直
部分、例えば部分６０、との間の部分５８における湯あ
か付着度は、出熱を減らすことなしに、戻り湾曲部と真
直部分とにおける湯あか付着度の中間である。したがっ
て、本発明によれば、戻り湾曲部におけるまたは戻り湾
曲部に隣接する区域における単位中心長さ当たりの出熱
は、非臨界真直部分、例えば部分６０、における出熱を
減らすことなしに減らされる。以上の説明において、シ
ース４２の単位長さ５０、５１、５２そして５３は同等
である。
４０のコイル４１は、戻り湾曲部３４において例示され
るように、戻り湾曲部区域において拡張または延伸され
ている。また、抵抗加熱線４０のコイル４１は、素子遷
移部分５８に例示される、戻り湾曲部３２、３４、３６
の最大半径部分に近づく区域において直線的に拡張され
得る。そうでなければその結果として、戻り湾曲部３
２、３４、３６の区域において、急速な湯あかの付着が
水への伝熱の減少と、そして加熱素子３０の過熱とを生
じさせる。限定遷移区域、例えば戻り湾曲部と隣接真直
部分、例えば部分６０、との間の部分５８における湯あ
か付着度は、出熱を減らすことなしに、戻り湾曲部と真
直部分とにおける湯あか付着度の中間である。したがっ
て、本発明によれば、戻り湾曲部におけるまたは戻り湾
曲部に隣接する区域における単位中心長さ当たりの出熱
は、非臨界真直部分、例えば部分６０、における出熱を
減らすことなしに減らされる。以上の説明において、シ
ース４２の単位長さ５０、５１、５２そして５３は同等
である。
【００２３】水の硬度の偏在の故に、湯あかの付着が完
全に防止されることは希である。しかし、戻り湾曲部区
域とそれらに隣接する区域とにおける出熱を減らすこと
は、湯あかの付着を我慢できるレベルまで、すなわち前
記真直部分のそれと概ね同等のレベルまで、減少させそ
れにより総合正味伝熱を増加させるとともに湯あか付着
度を均衡させて前記加熱素子３０の寿命を著しく延長さ
せ得る。任意の特定区域における所与の単位シース長さ
における抵抗加熱線長さ（すなわち第１の値）の、シー
ス４２の最稠密コイル巻き（換言すると、極限非粗化コ
イル巻き）部分における単位シース長さ当たりの抵抗加
熱線長さ（すなわち第２の値）に対する比は、ここで拡
張比(expansion ratio) として示される。典型的に、前
記最稠密コイル巻き部分はシース４２の真直部分に存在
する。図３に例示されているように、シース４２の拡張
比はいくつかの適用の場合において約０．２から０．４
である。しかし、最小拡張比は加熱素子３０の寸法と形
状、加熱素子３０の単位長さ当たりの要求出熱、水硬
度、コイル構造そして所望加熱素子寿命に依存して約
０．１から約０．９まで様々に異なり得る。より標準的
には、拡張比は約０．２から０．８の一般範囲内に含ま
れる。概して、細長いシース付きの加熱素子３０の寸法
と形状とに関係する臨界要因はシース４２の直径と、戻
り湾曲部半径５４である。前記２要因は戻り湾曲部区域
の有意の湯あか付着によるブリッジングが生じるまでの
動作時間に影響する素子間分離距離５６を決定する。
全に防止されることは希である。しかし、戻り湾曲部区
域とそれらに隣接する区域とにおける出熱を減らすこと
は、湯あかの付着を我慢できるレベルまで、すなわち前
記真直部分のそれと概ね同等のレベルまで、減少させそ
れにより総合正味伝熱を増加させるとともに湯あか付着
度を均衡させて前記加熱素子３０の寿命を著しく延長さ
せ得る。任意の特定区域における所与の単位シース長さ
における抵抗加熱線長さ（すなわち第１の値）の、シー
ス４２の最稠密コイル巻き（換言すると、極限非粗化コ
イル巻き）部分における単位シース長さ当たりの抵抗加
熱線長さ（すなわち第２の値）に対する比は、ここで拡
張比(expansion ratio) として示される。典型的に、前
記最稠密コイル巻き部分はシース４２の真直部分に存在
する。図３に例示されているように、シース４２の拡張
比はいくつかの適用の場合において約０．２から０．４
である。しかし、最小拡張比は加熱素子３０の寸法と形
状、加熱素子３０の単位長さ当たりの要求出熱、水硬
度、コイル構造そして所望加熱素子寿命に依存して約
０．１から約０．９まで様々に異なり得る。より標準的
には、拡張比は約０．２から０．８の一般範囲内に含ま
れる。概して、細長いシース付きの加熱素子３０の寸法
と形状とに関係する臨界要因はシース４２の直径と、戻
り湾曲部半径５４である。前記２要因は戻り湾曲部区域
の有意の湯あか付着によるブリッジングが生じるまでの
動作時間に影響する素子間分離距離５６を決定する。
【００２４】図３に描かれているように、拡張比または
延伸比は、加熱素子３０の各部分において所望の出熱を
得るため最小値と最大値との間で連続的に変えられ得
る。例えば、戻り湾曲部に隣接する区域、例えば部分５
８、内において、戻り湾曲部における最小比は部分５８
が真直部分６０と隣接するところにおける１．０まで連
続的に上方へ変えられる。１．０の拡張比はシース４２
の非臨界真直部分６０におけるコイル巻きされた抵抗加
熱線４０との同等性を意味する。
延伸比は、加熱素子３０の各部分において所望の出熱を
得るため最小値と最大値との間で連続的に変えられ得
る。例えば、戻り湾曲部に隣接する区域、例えば部分５
８、内において、戻り湾曲部における最小比は部分５８
が真直部分６０と隣接するところにおける１．０まで連
続的に上方へ変えられる。１．０の拡張比はシース４２
の非臨界真直部分６０におけるコイル巻きされた抵抗加
熱線４０との同等性を意味する。
【００２５】抵抗加熱線４０の構成を表示するもう１つ
の方法は、用語コイル密度、例えばシース４２の単位長
さ当たりのコイル巻き数による。しかし、抵抗加熱線４
０が延伸されるにつれて全コイル直径は変化するから、
シース４２の所与の長さ内の抵抗加熱線４０の全長さは
コイル巻き数の厳密な一次関数であり得ない。本発明に
おいては、戻り湾曲部区域におけるコイル密度はシース
４２の真直区域のそれの典型的に約０．１から０．９倍
である。より標準的に、戻り湾曲部区域のコイル密度は
シース４２の真直部分のそれの約０．２から０．８倍で
ある。
の方法は、用語コイル密度、例えばシース４２の単位長
さ当たりのコイル巻き数による。しかし、抵抗加熱線４
０が延伸されるにつれて全コイル直径は変化するから、
シース４２の所与の長さ内の抵抗加熱線４０の全長さは
コイル巻き数の厳密な一次関数であり得ない。本発明に
おいては、戻り湾曲部区域におけるコイル密度はシース
４２の真直区域のそれの典型的に約０．１から０．９倍
である。より標準的に、戻り湾曲部区域のコイル密度は
シース４２の真直部分のそれの約０．２から０．８倍で
ある。
【００２６】例えば、市販の抵抗加熱線４０は直径０．
５０ｍｍ（０．０２インチ）の円形の横断面を有する。
前記抵抗加熱線４０はシース外表面積の平方インチあた
り１７．０ワット（１０９ワット毎平方インチ）の最大
ワット密度を以て加熱素子３０において使用されること
になっている。市場において入手されるとき、前記抵抗
加熱線４０は３．０ｍｍ（０．１２５インチ）の外コイ
ル直径に緊密にコイル巻きされており、そして加熱線コ
イル４１は、シース長さ３０．０ｃｍ（１フィート）当
たり抵抗加熱線１２３．０ｃｍ（４．０５直線フィー
ト）を有する約１２０の完全巻き数を有する。完全にコ
イル巻きされたとき、前記抵抗加熱線４０は毎時毎３
０．０ｃｍ（１フィート）の長さ当たり１３０１ワット
を提供する。コイル４１は真直加熱線を形づくるため完
全に延伸または拡張され、そして加熱動作間そのような
加熱素子の３０．０ｃｍ（１フィート）当たり発生され
る熱エネルギーは、完全にコイル巻きされた抵抗加熱線
４０を有する加熱素子部分のそれの約０．２５倍であ
る。任意の中間熱エネルギー値が所望程度までの抵抗加
熱線４０のコイル４１の中間部分拡張または延伸によっ
て容易に達成される。概ね均等の湯あか付着度を達成す
るとともに可能なかぎり湯あかのブリッジングを防止す
るため、湯あかの付着する様々の傾向を補正するべく抵
抗加熱線４０の諸部分に対する拡張比を連続的に変える
ことがしばしば望ましい。
５０ｍｍ（０．０２インチ）の円形の横断面を有する。
前記抵抗加熱線４０はシース外表面積の平方インチあた
り１７．０ワット（１０９ワット毎平方インチ）の最大
ワット密度を以て加熱素子３０において使用されること
になっている。市場において入手されるとき、前記抵抗
加熱線４０は３．０ｍｍ（０．１２５インチ）の外コイ
ル直径に緊密にコイル巻きされており、そして加熱線コ
イル４１は、シース長さ３０．０ｃｍ（１フィート）当
たり抵抗加熱線１２３．０ｃｍ（４．０５直線フィー
ト）を有する約１２０の完全巻き数を有する。完全にコ
イル巻きされたとき、前記抵抗加熱線４０は毎時毎３
０．０ｃｍ（１フィート）の長さ当たり１３０１ワット
を提供する。コイル４１は真直加熱線を形づくるため完
全に延伸または拡張され、そして加熱動作間そのような
加熱素子の３０．０ｃｍ（１フィート）当たり発生され
る熱エネルギーは、完全にコイル巻きされた抵抗加熱線
４０を有する加熱素子部分のそれの約０．２５倍であ
る。任意の中間熱エネルギー値が所望程度までの抵抗加
熱線４０のコイル４１の中間部分拡張または延伸によっ
て容易に達成される。概ね均等の湯あか付着度を達成す
るとともに可能なかぎり湯あかのブリッジングを防止す
るため、湯あかの付着する様々の傾向を補正するべく抵
抗加熱線４０の諸部分に対する拡張比を連続的に変える
ことがしばしば望ましい。
【００２７】図４は本発明の湯沸し器の典型的な“波”
形素子７０の一側面を図示する。この“波”形素子７０
は図２の加熱素子３０に似ているが、多数の湾曲部を備
えたシース７４を有する。素子７０はマウント７２を有
する多数湾曲部付きのシース７４であってねじ山３４と
して示される手段のごとき、湯沸し器壁に封止結合する
ための手段を備えたものを有する。当業者に知られてい
るように、代替結合手段もマウント７２において使用さ
れ得る。
形素子７０の一側面を図示する。この“波”形素子７０
は図２の加熱素子３０に似ているが、多数の湾曲部を備
えたシース７４を有する。素子７０はマウント７２を有
する多数湾曲部付きのシース７４であってねじ山３４と
して示される手段のごとき、湯沸し器壁に封止結合する
ための手段を備えたものを有する。当業者に知られてい
るように、代替結合手段もマウント７２において使用さ
れ得る。
【００２８】“波”形素子７０は第１の結合部分７６
と、第１の湾曲部分７８と、第２の湾曲部分８０と、第
１の中間真直部分８２と、第３の湾曲部分８４と、第４
の湾曲部分８６と、第１の戻り湾曲部８８と、第５の湾
曲部分９０と、第６の湾曲部分９２と、第２の中間真直
部分９４と、第７の湾曲部分９６と、第８の湾曲部分９
８と、第２の戻り湾曲部１００とを有するものとして図
示されている。
と、第１の湾曲部分７８と、第２の湾曲部分８０と、第
１の中間真直部分８２と、第３の湾曲部分８４と、第４
の湾曲部分８６と、第１の戻り湾曲部８８と、第５の湾
曲部分９０と、第６の湾曲部分９２と、第２の中間真直
部分９４と、第７の湾曲部分９６と、第８の湾曲部分９
８と、第２の戻り湾曲部１００とを有するものとして図
示されている。
【００２９】シース７４のいくつかの部分の曲率半径が
次ぎの索引によって示されており、そしてコイル拡張度
が下記対応図面において一般的に例示されている： シースの部分 半径索引 図示図面 第１の結合部分７６ （無限大） 図４（Ａ） 第１の湾曲部分７８ １０２ 図４（Ｂ） 第２の湾曲部分８０ １０４ 図４（Ｃ） 第１の中間真直部分８２ （無限大） 図４（Ｄ） 第３の湾曲部分８４ １０６ 図４（Ｅ） 第４の湾曲部分８６ １０８ 第１の戻り湾曲部８８ １１０ 図４（Ｆ） 第５の湾曲部分９０ １１２ 図４（Ｇ） 第６の湾曲部分９２ １１４ 第２の中間真直部分９４ （無限大） 第７の湾曲部分９６ １１６ 第８の湾曲部分９８ １１８
次ぎの索引によって示されており、そしてコイル拡張度
が下記対応図面において一般的に例示されている： シースの部分 半径索引 図示図面 第１の結合部分７６ （無限大） 図４（Ａ） 第１の湾曲部分７８ １０２ 図４（Ｂ） 第２の湾曲部分８０ １０４ 図４（Ｃ） 第１の中間真直部分８２ （無限大） 図４（Ｄ） 第３の湾曲部分８４ １０６ 図４（Ｅ） 第４の湾曲部分８６ １０８ 第１の戻り湾曲部８８ １１０ 図４（Ｆ） 第５の湾曲部分９０ １１２ 図４（Ｇ） 第６の湾曲部分９２ １１４ 第２の中間真直部分９４ （無限大） 第７の湾曲部分９６ １１６ 第８の湾曲部分９８ １１８
【００３０】これら図面において、コイル拡張度は本発
明を明快に例示するためいくらか誇張されている。
明を明快に例示するためいくらか誇張されている。
【００３１】典型的に、複数の前記戻り湾曲部の曲率半
径はほぼ等しい。したがって、通常、戻り湾曲部１００
の曲率半径は戻り湾曲部８８の曲率半径とほぼ等しい。
シース７４の第２半部は図４においては隠されていて、
背後に位置しており、そしてそれはシース７４の可視の
第１半部の鏡像であり、その近位の端部を第２戻り湾曲
部１００においてシース７４の第１半部と接合されてお
り、一方、その遠位の端部をマウント７２と接合されて
いる。
径はほぼ等しい。したがって、通常、戻り湾曲部１００
の曲率半径は戻り湾曲部８８の曲率半径とほぼ等しい。
シース７４の第２半部は図４においては隠されていて、
背後に位置しており、そしてそれはシース７４の可視の
第１半部の鏡像であり、その近位の端部を第２戻り湾曲
部１００においてシース７４の第１半部と接合されてお
り、一方、その遠位の端部をマウント７２と接合されて
いる。
【００３２】図４（Ａ）に示されているように、第１の
結合部分７６は抵抗加熱線１２０のコイル１２１が通さ
れている細長い中空のシース７４を有する。真直結合部
分において、コイル１２１は２つの端子６８の１つと結
合された低抵抗部材１２４、例えば冷ピン、と継手１２
６において接続されて示されている。低抵抗部材１２４
そして／またはそれが結合されている端子６８はマウン
ト７２を貫通しており、それに対して電気的に封止され
ている。コイル１２１は最大ワット密度を得るため最稠
密構成を以て示されており、そしてマウント７２に近い
低抵抗部材１２４の配置が、マウントと隣接壁との過熱
を防いでいる。低抵抗部材１２４の抵抗は高抵抗の抵抗
加熱線１２０より低い中間値を実際上有しており、それ
により、より漸次的な温度変化を生じさせるとともにシ
ース７４の両端部における応力を低下させ得る。コイル
１２１とシース７４との間の空間は電気絶縁導熱材料１
２２を充填されている。
結合部分７６は抵抗加熱線１２０のコイル１２１が通さ
れている細長い中空のシース７４を有する。真直結合部
分において、コイル１２１は２つの端子６８の１つと結
合された低抵抗部材１２４、例えば冷ピン、と継手１２
６において接続されて示されている。低抵抗部材１２４
そして／またはそれが結合されている端子６８はマウン
ト７２を貫通しており、それに対して電気的に封止され
ている。コイル１２１は最大ワット密度を得るため最稠
密構成を以て示されており、そしてマウント７２に近い
低抵抗部材１２４の配置が、マウントと隣接壁との過熱
を防いでいる。低抵抗部材１２４の抵抗は高抵抗の抵抗
加熱線１２０より低い中間値を実際上有しており、それ
により、より漸次的な温度変化を生じさせるとともにシ
ース７４の両端部における応力を低下させ得る。コイル
１２１とシース７４との間の空間は電気絶縁導熱材料１
２２を充填されている。
【００３３】図４の典型的な加熱素子７０において、コ
イル１２１は加熱素子７０の真直部分８２、９４におい
て最大密度、すなわち最小拡張度、に維持されている。
イル１２１は加熱素子７０の真直部分８２、９４におい
て最大密度、すなわち最小拡張度、に維持されている。
【００３４】湾曲部分７８、８０、８４、８８、９０
は、それぞれ、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｅ）、
図４（Ｆ）、図４（Ｇ）に示されている。抵抗加熱線１
２０のコイル１２１は、出熱がベンド曲率半径の減縮に
したがって減少するように概ね下記の式に従って拡張さ
れる：
は、それぞれ、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｅ）、
図４（Ｆ）、図４（Ｇ）に示されている。抵抗加熱線１
２０のコイル１２１は、出熱がベンド曲率半径の減縮に
したがって減少するように概ね下記の式に従って拡張さ
れる：
【００３５】
【数１】Ｌ2 ／Ｌ1 ＝（Ｒ2 ／Ｒ1 ）S 、
【００３６】上式で、ｓは０．１５から０．７５に等し
い湯あか付着係数であり、Ｒ1 は第１の湾曲部Ａの曲率
半径であり、Ｒ2 は第２の湾曲部Ｂの曲率半径であり、
Ｌ1 は第１の湾曲部Ａにおける単位シース長さあたりの
加熱線長さであり、Ｌ2 は第２の湾曲部Ｂにおける単位
シース長さあたりの加熱線長さである。
い湯あか付着係数であり、Ｒ1 は第１の湾曲部Ａの曲率
半径であり、Ｒ2 は第２の湾曲部Ｂの曲率半径であり、
Ｌ1 は第１の湾曲部Ａにおける単位シース長さあたりの
加熱線長さであり、Ｌ2 は第２の湾曲部Ｂにおける単位
シース長さあたりの加熱線長さである。
【００３７】前記式は曲率半径が３．８０ｃｍ（約１．
５インチ）と２５．４０ｃｍ（約１０インチ）との間で
あるとき一般的に適用できる。２５．４０〜３０．４０
ｃｍ（約１０〜１２インチ）より大きい曲率半径におい
ては、湯あか付着傾向は、言うまでもなく、対向素子部
分間の実距離に依存して真直素子部分のそれに近づく。
５インチ）と２５．４０ｃｍ（約１０インチ）との間で
あるとき一般的に適用できる。２５．４０〜３０．４０
ｃｍ（約１０〜１２インチ）より大きい曲率半径におい
ては、湯あか付着傾向は、言うまでもなく、対向素子部
分間の実距離に依存して真直素子部分のそれに近づく。
【００３８】本発明は抵抗加熱素子３０の異なる部分間
の分離距離５６が５．０ｃｍ（約２インチ）より小さい
とき一般的に有用である。差し込み入口ポートの寸法を
最小にするため、家庭用湯沸し器は一般に約１．２７〜
２．５４ｃｍ（約０．５〜１．０インチ）の、またはそ
れより小さい、分離距離５６を有する１つまたは複数の
抵抗加熱素子３０を有し、そしてそのような湯沸し器に
おける本発明の実施はきわめて有利である。
の分離距離５６が５．０ｃｍ（約２インチ）より小さい
とき一般的に有用である。差し込み入口ポートの寸法を
最小にするため、家庭用湯沸し器は一般に約１．２７〜
２．５４ｃｍ（約０．５〜１．０インチ）の、またはそ
れより小さい、分離距離５６を有する１つまたは複数の
抵抗加熱素子３０を有し、そしてそのような湯沸し器に
おける本発明の実施はきわめて有利である。
【００３９】本発明は抵抗加熱線４０、１２０の一部と
して異ワット出力の低温ピンまたは低温加熱線の使用を
包含する。加熱線の低抵抗部分は加熱素子１０、７０の
各部分において所望の出熱を生じさせるためコイル４
１、１２１における特定位置に事前形成され得る。前記
加熱素子の各湾曲部分と真直部分とにおいて所望の出熱
を得るため、シース内に設置される抵抗加熱線は異単位
出熱、すなわちワット密度、を有する２つ以上のコイル
巻き加熱線から事前形成され得る。単位出熱と抵抗加熱
線の長さはともにシースの各部分内で制御され得る。
して異ワット出力の低温ピンまたは低温加熱線の使用を
包含する。加熱線の低抵抗部分は加熱素子１０、７０の
各部分において所望の出熱を生じさせるためコイル４
１、１２１における特定位置に事前形成され得る。前記
加熱素子の各湾曲部分と真直部分とにおいて所望の出熱
を得るため、シース内に設置される抵抗加熱線は異単位
出熱、すなわちワット密度、を有する２つ以上のコイル
巻き加熱線から事前形成され得る。単位出熱と抵抗加熱
線の長さはともにシースの各部分内で制御され得る。
【００４０】かくして、例えば、電気加熱素子は曲率半
径Ｒ1 を有しかつ単位長さあたり出熱Ｈ1 を有する長さ
Ｌ1 の第１の加熱線部分を有する第１の湾曲部Ａを有す
るものとして形成され得る。前記加熱素子はまた曲率半
径Ｒ2 を有しかつ出熱Ｈ2 毎単位長さを有する長さＬ2
の加熱線部分を有する第２の湾曲部Ｂを有する。前記湾
曲部Ａと前記湾曲部Ｂとのための加熱線長さＬ1 、Ｌ2
毎単位シース長さは、それぞれ下式によって関係づけら
れる：
径Ｒ1 を有しかつ単位長さあたり出熱Ｈ1 を有する長さ
Ｌ1 の第１の加熱線部分を有する第１の湾曲部Ａを有す
るものとして形成され得る。前記加熱素子はまた曲率半
径Ｒ2 を有しかつ出熱Ｈ2 毎単位長さを有する長さＬ2
の加熱線部分を有する第２の湾曲部Ｂを有する。前記湾
曲部Ａと前記湾曲部Ｂとのための加熱線長さＬ1 、Ｌ2
毎単位シース長さは、それぞれ下式によって関係づけら
れる：
【００４１】
【数２】（Ｌ2 ×Ｈ2 ）／（Ｌ1 ×Ｈ１）＝（Ｒ2 ）／
（Ｒ1 ）S
（Ｒ1 ）S
【００４２】上式において、ｓは０．１５から０．７５
に等しい湯あか付着係数である。ほとんどの場合におい
て、湯あか付着係数ｓは０．２５と０．６５との間であ
る。Ｌ×Ｈは全出熱毎単位シース長さと等しいことが認
められる。上記説明において、Ｌは全コイル長さよりは
むしろコイル巻きされていない加熱線の長さを表してい
る。
に等しい湯あか付着係数である。ほとんどの場合におい
て、湯あか付着係数ｓは０．２５と０．６５との間であ
る。Ｌ×Ｈは全出熱毎単位シース長さと等しいことが認
められる。上記説明において、Ｌは全コイル長さよりは
むしろコイル巻きされていない加熱線の長さを表してい
る。
【００４３】前記式は曲率半径が３．８０ｃｍ（約１．
５インチ）と２５．４０ｃｍ（約１０インチ）との間で
あるとき一般的に適用できる。
５インチ）と２５．４０ｃｍ（約１０インチ）との間で
あるとき一般的に適用できる。
【００４４】既に示されたように、シースがマウント７
２に結合されるシース区域においては、マウント７２が
湯あかの付着を増す一種の“湾曲部”として有効に作用
するから、出熱は同じ様態で減じられる。
２に結合されるシース区域においては、マウント７２が
湯あかの付着を増す一種の“湾曲部”として有効に作用
するから、出熱は同じ様態で減じられる。
【００４５】上述した本発明による加熱素子の構造は、
ａ） より均等な湯あか付着度、ｂ） より小さい総合
湯あか付着量、ｃ） より長い必要素子清掃作業間隔時
間、そしてｄ） より長い素子寿命を結果として生じ
る。
ａ） より均等な湯あか付着度、ｂ） より小さい総合
湯あか付着量、ｃ） より長い必要素子清掃作業間隔時
間、そしてｄ） より長い素子寿命を結果として生じ
る。
【００４６】以上開示された電気加熱素子の構造、配
列、作用そして組立方法に関して様々の変更と修正が前
掲請求項に記載された本発明の精神と範囲から逸脱する
ことなしに為されることが予想される。
列、作用そして組立方法に関して様々の変更と修正が前
掲請求項に記載された本発明の精神と範囲から逸脱する
ことなしに為されることが予想される。
【図１】戻り湾曲部区域において典型的な湯あか付着が
見られる先行技術による電気加熱素子の斜視図。
見られる先行技術による電気加熱素子の斜視図。
【図２】本発明による電気加熱素子の部分破断斜視側面
図。
図。
【図３】図２の３−３線に沿って切られた本発明の電気
加熱素子の断面部分側面図。
加熱素子の断面部分側面図。
【図４】本発明の“波”形電気加熱素子の部分破断側面
図。
図。
【図４（Ａ）】本発明の電気加熱素子の端部分の拡大破
断側面図。
断側面図。
【図４（Ｂ）】本発明の“波”形電気加熱素子の第１の
湾曲部分の拡大破断側面図。
湾曲部分の拡大破断側面図。
【図４（Ｃ）】本発明の“波”形電気加熱素子の第２の
湾曲部分の拡大破断側面図。
湾曲部分の拡大破断側面図。
【図４（Ｄ）】本発明の“波”形電気加熱素子の真直部
分の拡大破断側面図。
分の拡大破断側面図。
【図４（Ｅ）】本発明の“波”形電気加熱素子の第３の
湾曲部分の拡大破断側面図。
湾曲部分の拡大破断側面図。
【図４（Ｆ）】本発明の“波”形電気加熱素子の戻り湾
曲部分の拡大破断側面図。
曲部分の拡大破断側面図。
【図４（Ｇ）】本発明の“波”形電気加熱素子の第４の
湾曲部分の拡大破断側面図。
湾曲部分の拡大破断側面図。
２９ 真直部分 ３０ 加熱素子 ３１ 真直部分 ３２ 戻り湾曲部 ３３ 真直部分 ３４ 戻り湾曲部 ３５ 真直部分 ３６ 戻り湾曲部 ３７ 端部 ３９ 端部 ３８ 素子マウント ４０ 抵抗加熱線 ４２ シース ４６ 電気端子 ４８ 電気端子 ４９ 電気絶縁導熱材料 ５１ 単位シース長さ ５２ 単位シース長さあたりの出熱 ５３ 単位中心長さあたりの出熱 ５４ 戻り湾曲部曲率半径 ５６ 素子間分離距離 ５８ 素子遷移部分 ６０ 真直部分
Claims (20)
- 【請求項１】 湯沸し器のための電気加熱素子であっ
て、 第１と第２の端部とこれら端部間の湾曲部分と非湾曲部
分とを有する、加熱素子の細長いシースと、 第１の端部と第２の端部とを有するつる巻きコイル抵抗
加熱線であって、前記シース内に包囲されて前記シース
の前記第１の端部と第２の端部との間に延在しているも
のと、 熱を発生させるため前記加熱線の前記第１と第２の端部
を外部電源に接続する装置とを有し、前記湾曲部分にお
けるシースの単位長さ当たり加熱線長さが第１の値を有
し、非湾曲部分におけるシースの単位長さ当たり加熱線
長さが第２の値を有し、そして第１の値が前記第２の値
より実質的に小さい電気加熱素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記第２の値に対する前記第１の値の比が約０．１
と約０．９との間である電気加熱素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記第２の値に対する前記第１の値の比が約０．２
と約０．８との間である電気加熱素子。 - 【請求項４】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記第２の値が可変である電気加熱素子。 - 【請求項５】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記シースの前記非湾曲部分が湾曲部分によって接
続された概ね平行の真直部分から成っている電気加熱素
子。 - 【請求項６】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記シースが第１の湾曲部分によって第２の真直部
分に接続された第１の真直部分と、第２の湾曲部分によ
って第４の真直部分に接続された第３の真直部分と、前
記第２の真直部分と前記第４の真直部分とを接続してい
る第３の湾曲部分とを有し、前記第１から第４までの真
直部分が概ね平行している電気加熱素子。 - 【請求項７】 請求項１に記載の電気加熱素子であっ
て、さらに前記シース内の前記電気加熱素子を包囲して
いる電気絶縁導熱材料を有する電気加熱素子。 - 【請求項８】 請求項１に記載の電気加熱素子におい
て、前記加熱素子の前記第１と第２の端部が互いに隣接
しておりそして容器の壁内に封止係合できる素子マウン
トに封止結合されている電気加熱素子。 - 【請求項９】 電気湯沸し器であって、 封止できるポートを備えた壁を有する全体として円筒形
の圧力容器と、 細長い素子と該素子に封止して取付けられそして前記ポ
ートを封止するため前記ポート内に配置された素子マウ
ントとを有する電気加熱素子集成体とを有し、前記加熱
素子が、 第１と第２の端部とこれら端部間の湾曲部分と非湾曲部
分とを有する、加熱素子の細長いシースと、 第１の端部と第２の端部とを有するつる巻きコイル抵抗
加熱線であって、前記シース内に包囲されて前記シース
の前記第１の端部と第２の端部との間に延在しているも
のと、 電気湯沸し器の壁を貫いてその内部に前記加熱素子を封
止して差込むため前記シースの前記第１と第２の端部に
結合された装置と、 熱を発生させるため前記加熱線の前記第１と第２の端部
を外部電源に接続する装置とを有し、それにより、前記
湾曲部分におけるシースの単位長さ当たり加熱線長さが
第１の値を有し、非湾曲部分におけるシースの単位長さ
当たり加熱線長さが第２の値を有し、そして前記第２の
値に対する前記第１の値の比が約０．１と約０．９との
間である電気湯沸し器。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の電気湯沸し器におい
て、前記第２の値に対する前記第１の値の比が約０．２
と約０．８との間である電気湯沸し器。 - 【請求項１１】 真直部分と、少なくとも１つの湾曲部
分とそして互いに隣接していて素子マウントに結合され
た２つの端部とを有する電気加熱素子のための抵抗加熱
線であって、加熱素子の真直部分においてコイル巻き線
の高密度を、加熱素子の湾曲部分においてコイル巻き線
の低密度を生じさせるように事前形成された連続コイル
巻き加熱線から成るものにおいて、前記湾曲部分におけ
るコイル巻き線の密度が前記真直部分におけるそれの
０．１−０．９倍である抵抗加熱線。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の抵抗加熱線におい
て、前記湾曲部分におけるコイル巻き線の密度が前記真
直部分におけるそれの０．２−０．８倍である抵抗加熱
線。 - 【請求項１３】 湯沸し器のための電気加熱素子であっ
て、 第１と第２の端部とこれら端部間の少なくとも２つの湾
曲部分とを有する電気加熱素子のシースであって、前記
少なくとも２つの湾曲部分が曲率半径において互いに異
なっているものと、 第１の端部と第２の端部とを有するつる巻きコイル抵抗
加熱線であって、前記シース内に包囲されていて大体に
おいて前記シースの前記第１の端部と第２の端部との間
に延在しているものと、 湯沸し器の壁を貫いてその内部に前記加熱素子を封止し
て差込むため前記シースの前記第１の端部と第２の端部
とに結合された装置と、 熱を発生させるため前記抵抗加熱線の前記第１の端部と
前記第２の端部とを外部電源と接続する装置とを有し、
それにより前記少なくとも２つの端部分におけるシース
の単位長さ当たり加熱線長さが前記曲率半径より大きい
湯沸し器のための電気加熱素子。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の電気加熱素子にお
いて、前記シースが曲率半径Ｒ1 を有する第１の湾曲部
Ａと、曲率半径Ｒ2 を有する第２の湾曲部Ｂとを有し、
かつ前記湾曲部Ａと前記湾曲部Ｂとにおけるシースの単
位長さ当たり加熱線長さＬ1 、Ｌ2 がそれぞれ下式： Ｌ2 ／Ｌ1 ＝（Ｒ2 ／Ｒ1 ）S 、 ただし、ｓは０．０５〜０．７５に等しい湯あか付着係
数、によって関係づけられている電気加熱素子。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の電気加熱素子にお
いて、前記湯あか付着係数が０．１と０．０６５との間
の数に等しい電気加熱素子。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載の電気加熱素子にお
いて、前記湯あか付着係数が０．１５と０．６との間の
数に等しい電気加熱素子。 - 【請求項１７】 湯沸し器のための電気加熱素子であっ
て、 第１と第２の端部とこれら端部間の少なくとも２つの湾
曲部分とを有する電気加熱素子のシースであって、前記
少なくとも２つの湾曲部分が曲率半径において互いに異
なっているものと、 第１の端部と第２の端部とを有する抵抗加熱線装置であ
って、前記シース内に包囲されていて大体において前記
シースの前記第１の端部と第２の端部との間に延在して
いるものと、 湯沸し器の壁を貫いてその内部に前記加熱素子を封止し
て差込むため前記シースの前記第１の端部と第２の端部
とに結合された装置と、 熱を発生させるため前記抵抗加熱線装置の前記第１の端
部と前記第２の端部とを外部電源と接続する装置とを有
し、それにより前記抵抗加熱線装置が単位長さ当たり比
較的低い出熱の部分と比較的高い出熱の部分とを有し、
単位長さ当たり比較的低出熱の該抵抗加熱線装置の部分
が比較的小さい曲率半径の前記湾曲部分内に存在し、そ
して前記抵抗線装置のうち単位長さ当り比較的高出熱を
有する前記部分が比較的大きい曲率半径の前記湾曲部分
内に存在している湯沸し器のための電気加熱素子。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の電気加熱素子にお
いて、前記シースが曲率半径Ｒ1 を有しそして出熱Ｈ1
毎単位長さを有する長さＬ1 の加熱線部分を収容する第
１の湾曲部Ａを有し、そして前記シースが曲率半径Ｒ2
を有しそして出熱Ｈ2 毎単位長さを有する長さＬ2 の加
熱線部分を収容する第２の湾曲部を有し、そして前記湾
曲部Ａと前記湾曲部Ｂとにおける毎単位シース長さ当た
り加熱線長さＬ1 、Ｌ2 がそれぞれ下式： （Ｌ2 ×Ｈ2 ）／（Ｌ1 ×Ｈ1 ）＝（Ｒ2 ／Ｒ1 ）S 、 ただし、ｓは０．０５〜０．７５に等しい湯あか付着係
数、によって関係づけられている電気加熱素子。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載の電気加熱素子にお
いて、前記湯あか付着係数が０．１と０．６５との間の
数に等しい電気加熱素子。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の電気加熱素子にお
いて、前記湯あか付着係数が０．１５と０．６との間の
数に等しい電気加熱素子。
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