JPS58140550A - 温水加熱装置 - Google Patents
温水加熱装置Info
- Publication number
- JPS58140550A JPS58140550A JP2231182A JP2231182A JPS58140550A JP S58140550 A JPS58140550 A JP S58140550A JP 2231182 A JP2231182 A JP 2231182A JP 2231182 A JP2231182 A JP 2231182A JP S58140550 A JPS58140550 A JP S58140550A
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- JP
- Japan
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- heat transfer
- heating
- base material
- heating device
- hot water
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
- F24H1/102—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、セラミックを基材とした発熱素子２ベージ
゛ の伝熱機構却よび流体への熱伝達機構の改良に関するも
ので、特に伝熱面上のスケール生成を防止する上で効果
を示し、長期間の使用でもスケールを生ずることなく、
コンパクトで即熱性の優れた温水加熱装置を提供するも
のである。
゛ の伝熱機構却よび流体への熱伝達機構の改良に関するも
ので、特に伝熱面上のスケール生成を防止する上で効果
を示し、長期間の使用でもスケールを生ずることなく、
コンパクトで即熱性の優れた温水加熱装置を提供するも
のである。
セラミックを、基材とした発熱素子は、一般のシーズヒ
ータ等とは異なり、発熱部と伝熱面とを薄いセラミック
シートを介して接近して設けることができるため、伝熱
面の温度の立ち上がりが非常に速く、即熱性を有し、ま
た発熱部の温度上昇も小さいため発熱゛素、子の入力（
ワット密度）を高く設定できるという特徴がある。
ータ等とは異なり、発熱部と伝熱面とを薄いセラミック
シートを介して接近して設けることができるため、伝熱
面の温度の立ち上がりが非常に速く、即熱性を有し、ま
た発熱部の温度上昇も小さいため発熱゛素、子の入力（
ワット密度）を高く設定できるという特徴がある。
しかしながらワット密度の高い伝熱面と水とが熱交換す
る際に、良く知られているようにスケールの伝熱面５の
付着という問題が生ずる。これは、ワット密度の高い伝
熱面においては、一般に伝熱面温度が高くなり水中に含
まれる炭酸カルシウム等スケール成分、の溶解度が低下
して伝熱面に付着するためである。
る際に、良く知られているようにスケールの伝熱面５の
付着という問題が生ずる。これは、ワット密度の高い伝
熱面においては、一般に伝熱面温度が高くなり水中に含
まれる炭酸カルシウム等スケール成分、の溶解度が低下
して伝熱面に付着するためである。
伝熱面に付着したスケールの熱伝導率は、アル３ページ
ミナ等を原料としたセラミック材よりも格段に低いため
、伝熱面への熱伝導が極端に悪くなり発熱素子の発熱部
の温度が異常に上昇する。。
、伝熱面への熱伝導が極端に悪くなり発熱素子の発熱部
の温度が異常に上昇する。。
特に即熱性を重視し、伝熱抵抗を低く設定した、セラミ
ックを基材とする発熱素子にあっては、このスケールの
付着の影響に敏感であり、わずかなスケール付着でも発
熱部温度の大幅な上昇をまねき、ついには発熱素子が熱
応力により破壊へと至っていた。
ックを基材とする発熱素子にあっては、このスケールの
付着の影響に敏感であり、わずかなスケール付着でも発
熱部温度の大幅な上昇をまねき、ついには発熱素子が熱
応力により破壊へと至っていた。
したがって、セラミックを基材とする発熱素子の特徴を
生かした温水加熱装置を構成するためには、スケールの
付着を防止することが最大の課題であった。
生かした温水加熱装置を構成するためには、スケールの
付着を防止することが最大の課題であった。
スケールの付着現象は先に述べたように温度依存性が高
く、伝熱面温度をできるだけ下げることがポイントとな
る。伝熱面温度は一般に、熱伝達率と伝熱面積により決
まり、伝熱面積が広ければ広いほど、熱伝達率が高けれ
ば高いほど伝熱面温度は低下する。
く、伝熱面温度をできるだけ下げることがポイントとな
る。伝熱面温度は一般に、熱伝達率と伝熱面積により決
まり、伝熱面積が広ければ広いほど、熱伝達率が高けれ
ば高いほど伝熱面温度は低下する。
伝熱面積を広くする方法としては、伝熱面形状より表面
を粗面化することや、あるいは伝熱面上にフィンを設け
ることなどが行なわ扛ている。
を粗面化することや、あるいは伝熱面上にフィンを設け
ることなどが行なわ扛ている。
この従来の考え方による発熱素子を用いた温水加熱装置
を第１図〜第３図に示す。第１図および第２図において
、従来の温水加熱装置は筒状のセラミック基材１ｏとこ
の基材１ｏの外側面に発熱抵抗体１１を保持したセラミ
ックシー）１２’ｉ一体に成形し、■らにこのセラミッ
クシート１２の表面を粒状のセラミック材１３を吹きつ
けて粗面化した発熱素子゛１４と、この発熱素子１４０
両側面に非加熱流体を加熱する流通路１６と流体流入口
１６・流体流出口１７を有するものであった。
を第１図〜第３図に示す。第１図および第２図において
、従来の温水加熱装置は筒状のセラミック基材１ｏとこ
の基材１ｏの外側面に発熱抵抗体１１を保持したセラミ
ックシー）１２’ｉ一体に成形し、■らにこのセラミッ
クシート１２の表面を粒状のセラミック材１３を吹きつ
けて粗面化した発熱素子゛１４と、この発熱素子１４０
両側面に非加熱流体を加熱する流通路１６と流体流入口
１６・流体流出口１７を有するものであった。
、セラミックシート１２の表面はセラミック材１３に上
り粗面化されているために伝熱面積が拡大さ扛、また流
れが乱流化されるために熱伝達率もある程度は向上し、
伝熱面温度を低下させる上で効果はあるが、伝熱面の拡
大率および流れの乱流化による熱伝達率の上昇度は十分
なものとはいえなかった。
り粗面化されているために伝熱面積が拡大さ扛、また流
れが乱流化されるために熱伝達率もある程度は向上し、
伝熱面温度を低下させる上で効果はあるが、伝熱面の拡
大率および流れの乱流化による熱伝達率の上昇度は十分
なものとはいえなかった。
５ページ
このような欠点を解消するために考えられたのが、第３
図に示したようなセラミックシート１２上にセラミック
材よりなるフィン１８を同時に成形する方法である。こ
の方法によればフィン１８により伝熱面積を大幅に拡大
することができ、伝熱面温度をさらに下げることも可能
となったが、つぎに述べるような欠点があった。
図に示したようなセラミックシート１２上にセラミック
材よりなるフィン１８を同時に成形する方法である。こ
の方法によればフィン１８により伝熱面積を大幅に拡大
することができ、伝熱面温度をさらに下げることも可能
となったが、つぎに述べるような欠点があった。
フィン１８で伝熱面積を拡大する際の効率は、フィン形
状、熱伝導率および熱伝達率で決定されるフィン効率で
示すことができ、特にフィンを構成する材料の熱伝導率
が大きなファクターとなる。
状、熱伝導率および熱伝達率で決定されるフィン効率で
示すことができ、特にフィンを構成する材料の熱伝導率
が大きなファクターとなる。
アルミナを主原料としたセラミック材は比較的熱伝導率
の高いものであるが、放熱フィンとして良く用いられて
いる銅やアルミニウムと比較すると、その値が一桁はど
低いため第４図に示したようにこの従来例によるフィン
１８の温度分布は、フィン１８の先端と根本とで大きな
温度差が生じ、したがってフィン効率が低くなることは
避けられず、またスケールの生成は伝熱面の温度により
大きく支配さ几るため、この従来例ではフィン１８の根
６ページ 本にスケールが付着する可能性があった。さらにこの従
来例においては、フィン１８を経て非加熱流体に伝熱さ
れるため、加熱の立上り時間が遅くなるという欠点を有
していた。
の高いものであるが、放熱フィンとして良く用いられて
いる銅やアルミニウムと比較すると、その値が一桁はど
低いため第４図に示したようにこの従来例によるフィン
１８の温度分布は、フィン１８の先端と根本とで大きな
温度差が生じ、したがってフィン効率が低くなることは
避けられず、またスケールの生成は伝熱面の温度により
大きく支配さ几るため、この従来例ではフィン１８の根
６ページ 本にスケールが付着する可能性があった。さらにこの従
来例においては、フィン１８を経て非加熱流体に伝熱さ
れるため、加熱の立上り時間が遅くなるという欠点を有
していた。
この発明トは上記従来のものの欠点を除去するためにな
されたもので、屈曲部を両側面に有する筒状のセラミ−
ツク基材の少くとも一方の側面に発熱抵抗体を保持上た
セラミックシートラ一体に成形して伝熱特性の優れた発
熱素子と加熱流路に旋回流を生ずる手段を設けて、優れ
た性能を有する温水加熱装置を提′供するものである。
されたもので、屈曲部を両側面に有する筒状のセラミ−
ツク基材の少くとも一方の側面に発熱抵抗体を保持上た
セラミックシートラ一体に成形して伝熱特性の優れた発
熱素子と加熱流路に旋回流を生ずる手段を設けて、優れ
た性能を有する温水加熱装置を提′供するものである。
第５図、第６図は、本発明の一実施例を示すもので、屈
曲部１を両側面に有する筒状のセラミック基材２とこの
基材２の一方の側面に発熱抵抗体３を保持したセラミッ
クシート４を一体に成形した発熱素子６と、この発熱素
子５の両側面に被加熱流体を加熱する流通路６ａ＋６ｂ
と流体流入ロア、流体流出口８を設けると共に、流通路
５ａ。
曲部１を両側面に有する筒状のセラミック基材２とこの
基材２の一方の側面に発熱抵抗体３を保持したセラミッ
クシート４を一体に成形した発熱素子６と、この発熱素
子５の両側面に被加熱流体を加熱する流通路６ａ＋６ｂ
と流体流入ロア、流体流出口８を設けると共に、流通路
５ａ。
６ｂに旋回流を生ずる手段としてラセン状線体９＆ｔ
９ｂを挿入した４のである。
９ｂを挿入した４のである。
７ ページ
つぎに本実施例での伝熱、熱伝達上での作用効果につい
て述べる。
て述べる。
まず本実施例に２いては、屈曲部を設けた筒状のセラミ
ック基材２の側面に発熱抵抗体３を保持したセラミック
シート４を一体に成形した発熱素子６であるため、屈曲
面による伝熱面積の大幅増加による効果と発熱抵抗体３
により形成される発熱部とセラミックシート４の表面に
より形成される伝熱面とが、セラミックシート４の比較
的薄い厚さく例えば０．４１１ｍ ）で熱的に等距離に
結合されているために、伝熱面温度均一になるという均
一化効果が生じ、したがって伝熱面を効果的に拡′大し
て伝熱面温度を低下させることができる。さらに本構成
では、発熱部と伝熱面を近接して設けることができるた
め即熱性も同時に確保することができる。
ック基材２の側面に発熱抵抗体３を保持したセラミック
シート４を一体に成形した発熱素子６であるため、屈曲
面による伝熱面積の大幅増加による効果と発熱抵抗体３
により形成される発熱部とセラミックシート４の表面に
より形成される伝熱面とが、セラミックシート４の比較
的薄い厚さく例えば０．４１１ｍ ）で熱的に等距離に
結合されているために、伝熱面温度均一になるという均
一化効果が生じ、したがって伝熱面を効果的に拡′大し
て伝熱面温度を低下させることができる。さらに本構成
では、発熱部と伝熱面を近接して設けることができるた
め即熱性も同時に確保することができる。
つぎに、本実施例において旋回流を得るために設けたラ
セン状線体９ａ、９ｂの効果について述べる。伝熱面温
度を低下させるためには、先に述：ｉたように、伝熱面
積を広くする方法と、熱伝達率を高くする方法があるが
、本発明において達成しようとしているコンパクトで即
熱性を有する温水加熱装置を得るためには、この両者の
組み合せが必要であ゛る。本発明において対象としてい
る流体への熱伝達機構の改善とは、強制対流域における
熱伝達機構の改善であり、一般には乱流化による熱伝達
率°の向上という手段がとられている。本発明者らは並
行流、と旋回流を有する水流機構が本発明の温水加勢装
置の熱伝達率の向上に顕著な効果があるこぶヲ見いだし
た。これは旋回流による伝熱面相対流速め、向上による
効果のほかに、旋回流と並行流が徘存することによる乱
れ生成への相乗効果があるものと考えらｎる。したがっ
て本実施例においてはラセン状線体９１Ｌｔ９ｂにより
誘起される旋回流とラセン状線体９ａ、９ｂと流通路６
ａ＄６ｂのすきまを通過する並行流とが前述した効果に
よシ高い熱伝達率を実現するものである。
セン状線体９ａ、９ｂの効果について述べる。伝熱面温
度を低下させるためには、先に述：ｉたように、伝熱面
積を広くする方法と、熱伝達率を高くする方法があるが
、本発明において達成しようとしているコンパクトで即
熱性を有する温水加熱装置を得るためには、この両者の
組み合せが必要であ゛る。本発明において対象としてい
る流体への熱伝達機構の改善とは、強制対流域における
熱伝達機構の改善であり、一般には乱流化による熱伝達
率°の向上という手段がとられている。本発明者らは並
行流、と旋回流を有する水流機構が本発明の温水加勢装
置の熱伝達率の向上に顕著な効果があるこぶヲ見いだし
た。これは旋回流による伝熱面相対流速め、向上による
効果のほかに、旋回流と並行流が徘存することによる乱
れ生成への相乗効果があるものと考えらｎる。したがっ
て本実施例においてはラセン状線体９１Ｌｔ９ｂにより
誘起される旋回流とラセン状線体９ａ、９ｂと流通路６
ａ＄６ｂのすきまを通過する並行流とが前述した効果に
よシ高い熱伝達率を実現するものである。
第７図は本発明の他の実施例゛を示すものである。
轄述した実施例においては、発熱抵抗体３は発熱９ペー
ジ 素子６の屈曲部に沿ってほぼ均一に分布させているが、
このような形状では凸部が熱伝達率が高く、凹部の熱伝
達率は低くなるため、表面温度均一化の観点からは凸部
で発熱密度が高く、凹部で発熱密度が低いことが望まし
い。この実施例においては、凸部の発熱抵抗体３＆の発
熱密度を凹部よりも高くして表面温度をさらに均一化し
た発熱素子６ａとしたものである。
ジ 素子６の屈曲部に沿ってほぼ均一に分布させているが、
このような形状では凸部が熱伝達率が高く、凹部の熱伝
達率は低くなるため、表面温度均一化の観点からは凸部
で発熱密度が高く、凹部で発熱密度が低いことが望まし
い。この実施例においては、凸部の発熱抵抗体３＆の発
熱密度を凹部よりも高くして表面温度をさらに均一化し
た発熱素子６ａとしたものである。
以上述べたように、本発明による温水加熱装置は、伝熱
面を効果的に拡大した発熱素子と、熱伝達の高い熱伝達
機構により、従来のものとくらべて、非常にコンパクト
でしかも即熱性の優れた温水加熱装置を提供するもので
ある。
面を効果的に拡大した発熱素子と、熱伝達の高い熱伝達
機構により、従来のものとくらべて、非常にコンパクト
でしかも即熱性の優れた温水加熱装置を提供するもので
ある。
第１図は従来の温水加熱装置の概略断面図、第２図は同
装置のＢ−Ｂ断面図、第３図は従来の発熱素子の他の例
を示す概略断面図、第４図は同素子の外表面の温度分布
ＴＯを示す説明図、第５図は本発明の一実施例を示す概
略断面図、第６図は同ムーム断面図、第７図は本発明の
他の実施例を１０ページ 示す発熱素子の概略断面図である。 １・・・・・・屈曲部、２・・・・・・セラミック基材
、３・・・・・・発熱抵抗体、４・・・・・・セラミッ
クシート、５・・・・・・発熱素子、ｅｓａ、ｅｂ・・
・・・・流通路、７・・・・・・流体流入口、８・・・
・・・流体流出口、９ｔ、９ｂ・・・・・・ラセン状線
体。 代理人の氏層 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１１
３ 図 第４図 θ（廣）
装置のＢ−Ｂ断面図、第３図は従来の発熱素子の他の例
を示す概略断面図、第４図は同素子の外表面の温度分布
ＴＯを示す説明図、第５図は本発明の一実施例を示す概
略断面図、第６図は同ムーム断面図、第７図は本発明の
他の実施例を１０ページ 示す発熱素子の概略断面図である。 １・・・・・・屈曲部、２・・・・・・セラミック基材
、３・・・・・・発熱抵抗体、４・・・・・・セラミッ
クシート、５・・・・・・発熱素子、ｅｓａ、ｅｂ・・
・・・・流通路、７・・・・・・流体流入口、８・・・
・・・流体流出口、９ｔ、９ｂ・・・・・・ラセン状線
体。 代理人の氏層 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１１
３ 図 第４図 θ（廣）
Claims (2)
- （１）少くとも１側面を屈曲部とした筒状のセラミック
基材と、この基材の屈曲部を持った側面に一体に成形さ
れ発熱抵抗体が保持されたセラミックシートとでなる発
熱素子を有し、この発熱素子の両側面に流体流入口と流
体流出口と連通され被加熱流体を加熱する流通路を設け
、かつ前記流通路の少くとも一方に旋回流を生ずる手段
を設けた温水加熱装置。 に）旋回流を生ずる手段は、ラセン伏線体にて構成した
特許請求の範囲第１項記載の温水加熱装置。 - （２）発熱抵抗体は発熱密度を屈曲部の凸部では高く、
凹部では低く設定した特許請求の範囲第２項記載の温水
加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231182A JPS58140550A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 温水加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2231182A JPS58140550A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 温水加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140550A true JPS58140550A (ja) | 1983-08-20 |
| JPH0132905B2 JPH0132905B2 (ja) | 1989-07-11 |
Family
ID=12079188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2231182A Granted JPS58140550A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 温水加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140550A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017015382A (ja) * | 2015-06-30 | 2017-01-19 | カルソニックカンセイ株式会社 | 流体加熱装置 |
| JP2017089915A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | カルソニックカンセイ株式会社 | 流体加熱装置 |
| JP2017101892A (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | カルソニックカンセイ株式会社 | 流体加熱装置 |
| CN110793191A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-14 | 河南和汇仪器设备有限公司 | 一种自除垢型稳压电热水器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102483261B (zh) * | 2009-09-08 | 2014-10-15 | 松下电器产业株式会社 | 筒型热交换器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5114133U (ja) * | 1974-07-16 | 1976-02-02 | ||
| JPS5340768U (ja) * | 1976-09-10 | 1978-04-08 | ||
| JPS5646751U (ja) * | 1979-09-14 | 1981-04-25 |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP2231182A patent/JPS58140550A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5114133U (ja) * | 1974-07-16 | 1976-02-02 | ||
| JPS5340768U (ja) * | 1976-09-10 | 1978-04-08 | ||
| JPS5646751U (ja) * | 1979-09-14 | 1981-04-25 |
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| EP3318812A4 (en) * | 2015-06-30 | 2018-07-11 | Calsonic Kansei Corporation | Fluid heating device |
| US10767899B2 (en) | 2015-06-30 | 2020-09-08 | Calsonic Kansei Corporation | Fluid-heating device |
| JP2017089915A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | カルソニックカンセイ株式会社 | 流体加熱装置 |
| JP2017101892A (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | カルソニックカンセイ株式会社 | 流体加熱装置 |
| CN110793191A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-14 | 河南和汇仪器设备有限公司 | 一种自除垢型稳压电热水器 |
| CN110793191B (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-25 | 绍兴林玖机械科技有限公司 | 一种自除垢型稳压电热水器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0132905B2 (ja) | 1989-07-11 |
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