給湯器の種類、ワット密度、購入者向け選択ガイド

毎朝午前 6 時にブレーカーが落ちる 50 ガロンの業務用給湯器には、通常、原因が 1 つあります。 給湯器 。中国江蘇省の興華雅定電熱素子有限公司で 30 年間浸漬型ヒーターを製造してきた後、当社のエンジニアは、ホテル、ランドリー、食品加工工場で同じ 4 つの故障パターンが繰り返されるのを観察してきました。どれもランダムではありませんでした。それぞれの仕様は、水の化学的性質、ワット密度、設置条件を無視した仕様によって数週間前に決定されました。

このガイドは、調達エンジニアとメンテナンス チームに、私たちが工場現場で使用しているのと同じフレームワーク、つまり給湯器の構造、故障の理由、耐用年数を実際に制御する定格、注文品の出荷前にサプライヤーが確認しなければならない内容を提供します。

給湯器とは何か、そしてなぜ動作しなくなるのか

温水発熱体は、金属シースに囲まれ、圧縮酸化マグネシウムが充填された抵抗コイルで、ジュール加熱によって電気エネルギーを熱に変換し、その熱を伝導によって周囲の水に伝達します。

構造はほぼすべてのメーカーの標準手順に従っています。80/20 ニッケルクロム線がセラミックまたはマイカの支持体に巻き付けられ、銅、ステンレス鋼、またはインコロイのチューブに挿入され、酸化マグネシウムの粉末が充填され、圧縮されてコイルの機械的固定と電気絶縁が行われます。 220 V 回路では、3,000 W の素子は 13.6 A を消費します。シース温度は、通常動作時の最も高温となる点で約 350°C 未満に保つ必要があり、ここでワット密度が議論されます。

給湯器の故障の一般的な原因は次の 4 つです。

1. 空焚き: エレメントの上に水がない状態でエレメントのスイッチを入れます。シースの温度は 1 分以内に 100°C から 400°C 以上に上昇し、酸化マグネシウムに亀裂が入り、コイルが短絡します。
2. スケールの蓄積: 炭酸カルシウムの堆積によりシースが絶縁され、内部温度が上昇し、ニッケルクロム線が早期に酸化します。
3. 腐食：塩化物による孔食やガルバニック作用によりシースにピンホールが開き、水が浸入し、絶縁抵抗が破壊されます。
4. 端子の緩み: 接続部の抵抗が大きいとスタッドが加熱され、ピンが酸化し、最終的には端子筐体内でアークが発生します。

スケールは 4 つの中で最も予測しやすいものです。 300 ppm のカルシウム硬度では、高密度要素は通常 4 ～ 6 か月以内に目に見える外皮を成長させます。同じ硬度でワット密度を 8 W/cm2 未満に下げると、通常のメンテナンス間隔で十分にシースをきれいに保つことができます。

高ワット密度 vs 低ワット密度: 素子の寿命を決めるトレードオフ

ワット密度は、要素のワット数を活性シース表面積 (W/cm2 単位) で割ったものとして定義され、シースの温度を決定し、したがってスケールの形成速度を決定するため、給湯要素のデータシートで最も重要な仕様です。

アクティブ シース面積が 400 cm2 の 3,000 W の要素を考えてみましょう。つまり、7.5 W/cm2、低密度設計です。同じ 3,000 W を 200 cm2 に圧縮すると、15 W/cm2 の高密度設計になります。高密度エレメントにより、タンクの温度が数分早く上昇しますが、そのシースはより高温になります。より熱い表面に触れたウロコは、硬くセメント状の表面に焼き上がります。冷たい表面では柔らかいままで、通常の膨張と収縮中に脱落します。

ねじ込み式 vs フランジ式給湯器: タンクに適合する取り付けスタイル

ねじ込み要素は標準のねじ開口部を通って小型および中型のタンクを稼働させ続ける一方、フランジ要素はボルトで締められたプレートを介して商業および産業用の容器に高ワット数を供給します。

ねじ込み式給湯エレメントは、ねじ込みエレメントまたはネジプラグエレメントとも呼ばれ、NPT または BSP の雄ネジを使用します。通常、家庭用給湯器では 1 インチ、大型の輸出用タンクでは 1.25 または 2 インチです。このエレメントは U 字型で、タンク壁のネジ穴から挿入し、資格のある配管工であれば約 40 分で交換できます。通常、定格電力は 1,500 W ～ 6,000 W です。現在、Xinghua Yading は、対象市場の水の化学的性質に合わせて、銅、ステンレス鋼、およびインコロイのバージョンでこれらを製造しています。

タンク用ねじ込み式給湯エレメント このネジ式またはネジプラグのエレメントは、迅速な交換が重要な国内および輸出用給湯器に適しています。銅、ステンレス鋼、またはインコロイで入手可能で、以前の 1,500 ～ 6,000 W の範囲に適合し、フランジ オプションに移行する前にワット密度制限を満たすのに役立ちます。 製品を見る→

フランジ要素は、タンク壁に溶接された相手フランジにボルトで固定されます。 3 インチから 8 インチのフランジは、単一のプレート上に複数のヘアピン チューブを搭載し、より広いシース領域全体に 6,000 W から 60,000 W を超える出力を広げます。フランジ ヒーターは、単一のねじ込み式エレメントではワット密度制限を超えずに必要なワット数を供給できないボイラー、プロセス タンク、および大型貯蔵容器の標準です。

大型容器用フランジ浸漬ヒーター ねじ込み式の説明に続いて、このフランジ ヒーターは複数のヘアピン チューブ全体で 6,000 W から 60,000 W 以上に対応します。 3 ～ 8 インチの取り付けプレートはボイラーやプロセスタンクに適しており、シースの材質の選択は耐食性とワット密度に直接影響します。 製品を見る→

シース材質: 銅、ステンレス鋼、またはインコロイ

シースの材質によって給湯器の耐食性、安全な最大ワット密度、価格が決まるため、カタログ価格ではなく水の化学的性質に応じて選択する必要があります。

銅はステンレス鋼より約 25 倍優れた約 401 W/mK で熱を伝導します。そのため、銅シースは同じワット負荷でも低温に保たれ、スケールを発生させることなくより高いワット密度を伝送できます。銅は、水が攻撃的であると機能しません。pH 6.5 未満では腐食し、流速が速いと柔らかい金属が侵食されます。

ステンレス鋼 304 は万能です。ほとんどの飲料水に耐性があり、約 6.5 ～ 9.5 の pH 範囲をカバーし、およそ 200 ppm までの塩化物を許容します。熱伝導率は約 16 W/mK で銅よりもはるかに低いため、安全なワット密度は 8 ～ 12 W/cm2 の範囲に低下します。

ステンレス 316 は耐塩化物性を向上させるためにモリブデンを添加しており、クロラミンで処理された供給品や、500 ppm の塩化物を含む沿岸地下水から取水された供給品に適しています。インコロイ 825 は、高ニッケル、クロム、モリブデン、銅を組み合わせて耐スケール性と耐食性を最適に組み合わせたもので、硬度が 300 ～ 400 ppm を超える硬水地域の商用給湯器の標準的な選択肢です。

• 200 ppm を超える硬水の場合は、インコロイ 825 をお勧めします。
• シースの材質に関係なく、ワット密度を 8 ～ 10 W/cm2 に保ちます。
• タンクに 2 つのタッピングがある場合は、1 つの高密度ユニットの代わりに 2 つの低密度エレメントを取り付けます。
• 意図したワット密度における素子の最大シース温度定格については、工場に問い合わせてください。

早期故障を防ぐ工場品質チェック

給湯器は、抵抗、誘電、絶縁、および接地導通のテストに合格した後にのみ、信頼できる工場から出荷されます。現場で問題となる故障は、機械的な故障ではなく、電気的な故障であるためです。

Xinghua Yading のテスト ラボで使用される合格限界は、一般的な業界慣行を反映しています。コイル抵抗は定格値の 5% 以内、AC 1,500 V で 60 秒間破壊なしの絶縁耐力、DC 500 V で測定して 100 メグオームを超える絶縁抵抗、および露出した金属部品の接地導通が 0.1 オーム未満です。これらのテストのいずれかに不合格になった製造要素は、再加工されずに廃棄されます。

調達エンジニアは、新しいサプライヤーに 3 つの文書を要求する必要があります。実際のバッチから測定された抵抗値、誘電試験レポート、および MgO の圧縮を示す切断サンプルの写真です。この 3 つすべてを抵抗なく供給できる工場には、機能する品質システムが備わっています。それができない工場は、一貫した給湯器の性能を提供するのに苦労するでしょう。

完全に浸漬したサービスには、密閉された端子ヘッドが必要です。当社のフランジ ヒーター ラインでは、成型された防水端子ブロックが通電中の端子からの結露を防ぎます。

完全浸漬型防水フランジヒーター この密閉フランジ ヒーターは、湿気の多いまたは完全に浸された液体サービス向けに IP68 防水機能を追加します。成形端子台は通電部の結露を防止するため、タンクの寸法や電圧とともに過酷な環境向けの構成を指定する場合に信頼できる選択肢となります。 製品を見る→

指定する準備ができたら、タンクの寸法、水の硬度分析、電圧、必要な回復時間を送信します。 弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせください これらの詳細を確認し、ねじ込みまたはフランジの構成、シースの材質、ワット密度、および期待できる加熱性能を確認します。

給湯器に関するよくある質問

給湯器が切れているかどうかはどうすればわかりますか?

マルチメーターを使用して 2 つの端子間の抵抗を測定します。 220 V 定格の 3,000 W 素子は、正常な場合、約 16 オームを読み取ります。開回路はコイルが破損していることを意味します。次に、各端子から金属シースまでを測定します。数メガオームを下回る測定値は絶縁不良を示しており、エレメントを交換する必要があります。

硬水にはどのくらいのワット密度を選択すればよいですか?

総硬度が 200 ppm 炭酸カルシウムを超える場合は、インコロイ シースを備えた 8 ～ 10 W/cm2 未満の低密度要素を選択してください。高ワット密度の銅は、6 か月以内に硬いスケールの皮を形成します。硬度が 400 ppm を超える場合は、シース面積が大きいフランジ エレメントを使用するか、上流の水を軟化させてください。

230 V の給湯器を 240 V 電源で稼働できますか?

はい。 240 V 電源で 230 V 定格の要素を使用すると、約 8.8 パーセント多くのワット数が消費されます。低密度の要素はこれを容易に許容します。すでにワット密度の限界近くで動作している高密度要素は、寿命が著しく短くなる可能性があります。電源が 240 V に固定されている場合は、240 V 定格のエレメントを注文してください。

給湯器の寿命はどのくらいですか?

正しい電圧、低いワット密度、および互換性のある水の化学的性質により、住宅用サービスのねじ込み式エレメントは通常 6 ～ 10 年間持続します。定期的なスケール除去を行った市販のフランジ エレメントは 3 ～ 5 年間使用できます。 1 回の空焚きでどちらのタイプも 1 分以内に破壊できます。