JP3633329B2 - 瞬間加熱式温水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を所定温度に短時間で加熱する瞬間加熱式温水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の温水装置には、図７に示したものがある（例えば特開平１０−２２０８７６号公報に記載）。
【０００３】
図７に示されている温水装置１０１は、セラミックヒータ１０２とセラミックヒータ１０２の全周に一体に設けられたフランジ１０３と、セラミックヒータ１０２を収納するタンク１０４とが設けられ、タンク１０４開口部端に設けられた鍔部１０５にＯリング１０６を設置し、フランジ１０３とを、ねじ１０７で締結することにより、函体を構成している。
【０００４】
このタンク１０４は、もう一方の端部に内部と連通する入水口１０８と吐水口１０９とを有し、その内面にリブ１１０を設け、セラミックヒータ１０２との間にリブ１１０を隔壁とした蛇行水路１１１を構成している。
【０００５】
上記構成により、入水口１０８からタンク１０４内に流入した水はＡ部でセラミックヒータ１０２の両面に別れ、蛇行水路１１１を通過し、Ｂ部で合流した後、吐水口１０９より流出する。
【０００６】
セラミックヒータ１０２の通電線１１２から電力を供給した場合、セラミックヒータ１０２の内部に配設された発熱体より発生した熱がセラミックヒータ１０２の表面を経て、蛇行水路１１１を流れる水に伝達され、水は温水装置１０１を流れる短時間の間に加熱され吐水口１０９より、連続して流出する。
【０００７】
蛇行水路１１１の内壁を形成するセラミックヒータ１０２表面が熱伝達面となるが、タンク１０４の内面に設けられたリブ１１０の高さやその間隔を小さくすることにより、蛇行水路１１１の断面積を小さくして流速を増大させ、熱伝達率を大きくし、熱効率の向上を図っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のような従来の瞬間式の温水装置１０１では、流速増加によってある程度は熱伝達率の増加は望めるものの、セラミックヒータ１０２表面に沿って温水が流れるためセラミックヒータ１０２表面に境界層が発達し、セラミックヒータ１０２表面の発熱が十分温水に伝わらず熱伝達率の増加は不十分であった。
【０００９】
また、セラミックヒータ１０２と一体化されたフランジ１０３部分とタンク１０４外部に露出している通電線１１２取付部分から放熱があり、水への熱交換効率が低下していた。
【００１０】
そして、セラミックヒータ１０２をタンク１０４に固定するのにフランジ１０３を必要とするため、熱交換器の小型化が図れなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、熱効率が優れた小型の瞬間加熱式温水装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため複数設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したもである。
【００１２】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００１３】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００１４】
タンクに平板状ヒーターを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００１５】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００１６】
また、請求項２の発明は、平板状ヒータが、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータである。
【００１７】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータである。
【００１９】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものである。
【００２１】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００２２】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００２３】
タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００２４】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００２５】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものである。
【００２６】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００２７】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものである。
【００２８】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例の温水装置を図１〜図６に基づいて説明する。図１は温水装置の斜視図、図３は温水装置組立前の斜視図であり、図４はセラミックヒータ内部の発熱体形成図、図５はセラミックヒータ正面図、図６はセラミックヒータ断面図である。
温水装置１は、セラミックヒータ２をタンク３に収納後、タンク３を溶着するすることにより、函体を構成している。
【００３０】
タンク３には入水口４と吐水口５が設けられ、内面には複数の空間部６と突起部１５が設けられている。
【００３１】
また、通電端子７をタンク３外部へ取り出すため開口部８が設けられ、開口部８周囲にＯリング９が配設され、通電端子７部分を確実に水シールできる構成になっている。
【００３２】
セラミックヒータ２の内部にはタングステンを主成分とした発熱体１０が、貫通穴１１を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴１１が設けられた一対のセラミック板１２が発熱体１０を包み込むように一体構成されている。
【００３３】
通電端子７は、配設幅を広くすることにより発熱量を低減した通電部１３にろう付けで接着され、発熱体１０と電気接続されることにより、セラッミクヒータ２をなしている。
【００３４】
上記構成により、入水口４からタンク３内に流入した水はセラミックヒータ２の貫通穴１１を介し、流水経路１４を通過し、吐水口５より流出する。
【００３５】
セラミックヒータ２の通電端子７から電力を供給した場合、発熱体１０により発生した熱はセラミック板１２表面を経て、流水経路１４を流れる水に伝達され、水は温水装置１を流れる短時間の間に加熱され吐水口５より連続して流出する。
【００３６】
また、貯水部がなくタンク３内の水の熱容量を低減できるので、使用開始から適温の温水が出湯されるまでの昇温速度も速く、制御応答性も良い。
【００３７】
さ らに、セラミックヒータ２の通電端子７部分以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率をさらに高めることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
【００３９】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するために設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものなので、
【００４０】
（１）入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００４１】
（２）さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００４２】
（３）タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００４３】
（４）貫通穴を介し流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００４４】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものなので、
【００４５】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００４６】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものなので、
【００４７】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の温水装置の斜視図である。
【図２】同温水装置の流水経路を示した斜視図である。
【図３】同温水装置組立前の斜視図である。
【図４】同温水装置のセラミックヒータ内部の発熱体形成図である。
【図５】同温水装置のセラミックヒータの正面図である。
【図６】同温水装置のセラミックヒータの側面図である。
【図７】従来の温水装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…温水装置、２…平板状ヒータ（セラミックヒータ）、３…タンク
４…入水口、５…吐水口、６…空間部、７…通電端子、８…開口部
９…Ｏリング、１０…発熱体、１１…貫通穴、１２…セラミック板
１３…通電部、１４…流水経路、１５…突起部
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を所定温度に短時間で加熱する瞬間加熱式温水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の温水装置には、図７に示したものがある（例えば特開平１０−２２０８７６号公報に記載）。
【０００３】
図７に示されている温水装置１０１は、セラミックヒータ１０２とセラミックヒータ１０２の全周に一体に設けられたフランジ１０３と、セラミックヒータ１０２を収納するタンク１０４とが設けられ、タンク１０４開口部端に設けられた鍔部１０５にＯリング１０６を設置し、フランジ１０３とを、ねじ１０７で締結することにより、函体を構成している。
【０００４】
このタンク１０４は、もう一方の端部に内部と連通する入水口１０８と吐水口１０９とを有し、その内面にリブ１１０を設け、セラミックヒータ１０２との間にリブ１１０を隔壁とした蛇行水路１１１を構成している。
【０００５】
上記構成により、入水口１０８からタンク１０４内に流入した水はＡ部でセラミックヒータ１０２の両面に別れ、蛇行水路１１１を通過し、Ｂ部で合流した後、吐水口１０９より流出する。
【０００６】
セラミックヒータ１０２の通電線１１２から電力を供給した場合、セラミックヒータ１０２の内部に配設された発熱体より発生した熱がセラミックヒータ１０２の表面を経て、蛇行水路１１１を流れる水に伝達され、水は温水装置１０１を流れる短時間の間に加熱され吐水口１０９より、連続して流出する。
【０００７】
蛇行水路１１１の内壁を形成するセラミックヒータ１０２表面が熱伝達面となるが、タンク１０４の内面に設けられたリブ１１０の高さやその間隔を小さくすることにより、蛇行水路１１１の断面積を小さくして流速を増大させ、熱伝達率を大きくし、熱効率の向上を図っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のような従来の瞬間式の温水装置１０１では、流速増加によってある程度は熱伝達率の増加は望めるものの、セラミックヒータ１０２表面に沿って温水が流れるためセラミックヒータ１０２表面に境界層が発達し、セラミックヒータ１０２表面の発熱が十分温水に伝わらず熱伝達率の増加は不十分であった。
【０００９】
また、セラミックヒータ１０２と一体化されたフランジ１０３部分とタンク１０４外部に露出している通電線１１２取付部分から放熱があり、水への熱交換効率が低下していた。
【００１０】
そして、セラミックヒータ１０２をタンク１０４に固定するのにフランジ１０３を必要とするため、熱交換器の小型化が図れなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、熱効率が優れた小型の瞬間加熱式温水装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため複数設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したもである。
【００１２】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００１３】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００１４】
タンクに平板状ヒーターを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００１５】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００１６】
また、請求項２の発明は、平板状ヒータが、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータである。
【００１７】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータである。
【００１９】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するため設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものである。
【００２１】
上記構成によれば、入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００２２】
さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００２３】
タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００２４】
そして、貫通穴を介して流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００２５】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものである。
【００２６】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００２７】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものである。
【００２８】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例の温水装置を図１〜図６に基づいて説明する。図１は温水装置の斜視図、図３は温水装置組立前の斜視図であり、図４はセラミックヒータ内部の発熱体形成図、図５はセラミックヒータ正面図、図６はセラミックヒータ断面図である。
温水装置１は、セラミックヒータ２をタンク３に収納後、タンク３を溶着するすることにより、函体を構成している。
【００３０】
タンク３には入水口４と吐水口５が設けられ、内面には複数の空間部６と突起部１５が設けられている。
【００３１】
また、通電端子７をタンク３外部へ取り出すため開口部８が設けられ、開口部８周囲にＯリング９が配設され、通電端子７部分を確実に水シールできる構成になっている。
【００３２】
セラミックヒータ２の内部にはタングステンを主成分とした発熱体１０が、貫通穴１１を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴１１が設けられた一対のセラミック板１２が発熱体１０を包み込むように一体構成されている。
【００３３】
通電端子７は、配設幅を広くすることにより発熱量を低減した通電部１３にろう付けで接着され、発熱体１０と電気接続されることにより、セラッミクヒータ２をなしている。
【００３４】
上記構成により、入水口４からタンク３内に流入した水はセラミックヒータ２の貫通穴１１を介し、流水経路１４を通過し、吐水口５より流出する。
【００３５】
セラミックヒータ２の通電端子７から電力を供給した場合、発熱体１０により発生した熱はセラミック板１２表面を経て、流水経路１４を流れる水に伝達され、水は温水装置１を流れる短時間の間に加熱され吐水口５より連続して流出する。
【００３６】
また、貯水部がなくタンク３内の水の熱容量を低減できるので、使用開始から適温の温水が出湯されるまでの昇温速度も速く、制御応答性も良い。
【００３７】
さ らに、セラミックヒータ２の通電端子７部分以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率をさらに高めることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
【００３９】
表裏を貫通した複数の貫通穴と、発熱体へ通電するため設けられた通電端子とを備えた平板状ヒータを、内面に貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、内面に平板状ヒータを固定するために設けられた突起部と、通電端子をタンク外部へ取り出すため設けられた開口部と、入水口および吐水口とを備えたタンク内部に隔壁として収納し、入水口から吐水口へ貫通穴を介し水を連通したものなので、
【００４０】
（１）入水口からタンク内に流入した水が、平板状ヒータに面した複数の狭い空間部を順次通過しながら流れるため、流速を増加し熱伝達率を大きくすることができる。
【００４１】
（２）さらに、平板状ヒータに設けた複数の貫通穴を順次通過しながら熱交換が行われるため、平板状ヒータ表面付近で乱れが生じ、境界層が薄くなりまた、剥離することによって、熱伝達係数が向上し、熱交換効率を大幅に向上させることができ、熱交換器の小型化が図れる。
【００４２】
（３）タンクに平板状ヒータを固定するためのフランジを必要としないため、タンク外部に放熱がなく発熱体からの熱がほとんど水に伝達されるため、熱交換効率が優れており、かつ、熱交換器の小型化が図れる。
【００４３】
（４）貫通穴を介し流水するため、平板状ヒータの表裏面の温度差を小さくすることができ、均一に加熱できる。
【００４４】
また、平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータを備えたものなので、
【００４５】
貫通穴を複数形成しても防水性、電気絶縁性が低下することはなく、通電端子部以外水没させる構成が可能となり、熱交換効率を高めることができる。
【００４６】
また、貫通穴の半径が、セラミックヒータの外郭を形成しているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータを備えたものなので、
【００４７】
同外郭形状にて、蓄熱容積を減らし、電熱表面積を増やすことが可能になり、熱熱伝達率を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の温水装置の斜視図である。
【図２】同温水装置の流水経路を示した斜視図である。
【図３】同温水装置組立前の斜視図である。
【図４】同温水装置のセラミックヒータ内部の発熱体形成図である。
【図５】同温水装置のセラミックヒータの正面図である。
【図６】同温水装置のセラミックヒータの側面図である。
【図７】従来の温水装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…温水装置、２…平板状ヒータ（セラミックヒータ）、３…タンク
４…入水口、５…吐水口、６…空間部、７…通電端子、８…開口部
９…Ｏリング、１０…発熱体、１１…貫通穴、１２…セラミック板
１３…通電部、１４…流水経路、１５…突起部
Claims (3)
- 平板状ヒータと、前記平板状ヒータに設けられた表裏を貫通した複数の貫通穴と、前記平板状ヒータの発熱体に通電するため設けられた通電端子と、前記平板状ヒータを隔壁として収納するタンクと、前記タンク内面に前記貫通穴を介し水を連通するため複数設けられた空間部と、前記タンク内面に前記平板状ヒータを固定するため設けられた突起部と、前記タンクの外部に前記通電端子を取り出すため設けられた開口部と、前記タンクに設けられた入水口および吐水口を備えた瞬間加熱式温水装置。
- 平板状ヒータは、電力によりジュール熱を発生する発熱体が貫通穴を避けて形成され、その両側を同様の貫通穴が設けられたアルミナ等からなる一対のセラミック板により挟んで形成したセラミックヒータである請求項１記載の瞬間加熱式温水装置。
- 貫通穴の半径は、外郭をなしているセラミック板の厚みより小さいことを特徴とするセラミックヒータである請求項１記載の瞬間加熱式温水装置。
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