CN102483261A - 筒型热交换器 - Google Patents

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Abstract

提供一种筒型热交换器，其能够提高从加热器的传热面朝向水的热传导率，并且能够将产生的气泡快速地排出至外部。筒型热交换器(7)包括：壳体(10)；收纳于壳体(10)中的圆筒状的加热器(20)；以及配设于加热器(20)内的杆状的芯部件(30)，在经由折回空间(46)而连通的内侧筒状流路(45)和外侧筒状流路(47)分别设置有内侧螺旋引导件(内侧螺旋引导件)(40)和外侧螺旋引导件(外侧螺旋引导件)(41)。

Description

筒型热交换器
技术领域
本发明涉及用于卫生清洗装置的瞬间加热式的筒型热交换器，所述卫生清洗装置能够在便后利用温水来清洗人体局部。
背景技术
卫生清洗装置具备热交换器，该热交换器用于在利用水来清洗便后的人体局部时使清洗水成为合适的温度。这样的热交换器存在多种类型，作为其中的一种，存在专利文献1所公开的那样的筒型热交换器。在所述专利文献1公开的筒型热交换器的情况下，小径圆筒状的陶瓷加热器被收纳于大径圆筒状的箱体内，在该加热器的内部空间流通的水在下游端折回，进而沿着加热器的外周流通，在这期间内被加热。而且，在专利文献1的第0066段记述有下述内容：可以形成为在上述箱体的内面设置翅片的结构，所述翅片将水的流动方向限制成一边呈漩涡状地回旋一边行进的方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-132061号公报(特别参照图26和图27)
发明内容
发明要解决的课题
可是，在这样的由专利文献1所公开的热交换器的情况下，在内部流通的水的速度比较低，因此，加热器的传热面附近的水温容易上升，当在加热器的传热面内发生局部过热时，有可能在发生该过热的部分产生气泡，因此不是优选的。而且，由于水的速度这样低，因此，高温的水和低温的水不容易混合，很难生成温度稳定的水。因此，为了消除该问题以实现水温的均匀化，设置缓冲箱(浮体收纳室)，在所述缓冲箱中使高温水和低温水搅拌来生成温度稳定的水(参照第0076段)，但是，如果具备这样的缓冲箱，则装置会变得大型化。
因此，本发明的目的在于提供一种筒型热交换器，其能够提高从加热器的传热面朝向水的热传导率，并且能够将产生的气泡快速地排出至外部。
用于解决问题的手段
本发明的筒型热交换器包括：壳体，其形成为有底圆筒状；加热器，其为圆筒状，该加热器的外周面和内周面分别形成为传热面，该加热器以使其轴心相对于所述壳体的轴心大致一致的状态收纳于所述壳体；以及杆状的芯部件，该芯部件以使其轴心相对于所述加热器的轴心大致一致的状态配设于所述加热器内，所述芯部件的外周面和所述加热器的内周面之间的空间形成为内侧筒状流路，所述加热器的外周面和所述壳体的内周面之间的空间形成为外侧筒状流路，所述内侧筒状流路的下游端和所述外侧筒状流路的上游端经由在所述壳体的内底面和所述加热器的末端之间形成的折回空间而连通，在所述内侧筒状流路设置有内侧螺旋引导件，所述内侧螺旋引导件沿着所述芯部件的外周面呈螺旋状地环绕，在所述外侧筒状流路设置有外侧螺旋引导件，所述外侧螺旋引导件沿着所述加热器的外周面呈螺旋状地环绕(技术方案1)。
通过形成为这样的结构，能够使水流的速度增大，因此，能够实现热传导率的提高，并且，能够抑制气泡的滞留，使所述气泡随着水流快速地移动。如果更详细地说明，本发明的筒型热交换器在内侧筒状流路具有内侧螺旋引导件。因此，在内侧筒状流路内流通的水一边沿着该内侧螺旋引导件进行螺旋状的回转运动一边向下游侧行进，然后，在折回空间使行进方向翻转而进入外侧筒状流路。
在此，在内侧筒状流路和外侧筒状流路内使水的回转方向成为相同的方向的情况下，能够抑制在内侧筒状流路形成的水流的回转能量的损失，在外侧筒状流路内也能够使水回转。因此，能够增大水流的速度，从而能够实现热交换效率的提高。另一方面，在内侧筒状流路和外侧筒状流路内使水的回转方向成为相反的方向的情况下，能够在外侧筒状流路的上游部分促进紊流化。因此，能够期待与该紊流化相伴的热交换效率的提高。
也可以构成为：所述内侧螺旋引导件沿着所述芯部件的外周面向一个方向呈螺旋状地环绕，所述外侧螺旋引导件向与所述内侧螺旋引导件相反的方向呈螺旋状地环绕(技术方案2)。
即，在本发明的筒型热交换器中，如上述那样，内侧螺旋引导件和外侧螺旋引导件形成为互相反向的螺旋状。因此，对于在折回部使行进方向翻转后的水流，其回转运动不会受到阻碍，能够继续一边向相同方向呈螺旋状地回转一边前进。
因此，对于本发明的筒型热交换器，水流在从内侧筒状流路至外侧筒状流路为止的范围一边进行回转运动一边行进，因此其流速变得比较大。其结果是，能够如上述那样实现热传导率的提高，并且，能够抑制气泡的滞留，使所述气泡随着水流快速移动并排出至热交换器的外部。
而且，所述内侧螺旋引导件和所述外侧螺旋引导件中的至少一方可以采用线圈状部件构成(技术方案3)。
通过形成为这样的结构，能够通过准备各种形态的线圈状部件，并采用其中合适的一种进行装配，来实现各种规格的热交换器。
而且，也可以是：所述内侧螺旋引导件由相对于所述芯部件的外周面一体地围绕设置的螺旋状肋构成，并且/或者，所述外侧螺旋引导件由相对于所述壳体的内周面一体地围绕设置的螺旋状肋构成(技术方案4)。
通过形成为这样的结构，能够在制造芯部件或壳体时也同时制作螺旋引导件，制造时的便利性优异。而且，不会因为从水流受到的冲击而发生移动和变形，因而耐久性优异。
而且，可以在划定所述折回空间的所述壳体的内底面和所述芯部件的末端中的任意一方或双方设置引导部，所述引导部用于将在所述内侧筒状流路中流动的液体引导至所述外侧筒状流路(技术方案5)。
通过形成为这样的结构，在水流从内侧筒状流路经过折回空间流向外侧筒状流路时，能够降低折回空间内的水流的能量损失，并且，能够降低回转能量的损失。
另外，也可以使内侧筒状流路内的水流和外侧筒状流路内的水流向彼此相反的方向回转。即，也可以是这样的筒型热交换器，所述筒型热交换器包括：壳体，其形成为有底圆筒状；加热器，其为圆筒状，该加热器的外周面和内周面分别形成为传热面，该加热器以使其轴心相对于所述壳体的轴心大致一致的状态收纳于所述壳体；以及杆状的芯部件，该芯部件以使其轴心相对于所述加热器的轴心大致一致的状态配设于所述加热器内，所述芯部件的外周面和所述加热器的内周面之间的空间形成为内侧筒状流路，所述加热器的外周面和所述壳体的内周面之间的空间形成为外侧筒状流路，所述内侧筒状流路的下游端和所述外侧筒状流路的上游端经由在所述壳体的内底面和所述加热器的末端之间形成的折回空间而连通，在所述内侧筒状流路设置有内侧螺旋引导件，所述内侧螺旋引导件沿着所述芯部件的外周面向一个方向呈螺旋状地环绕，在所述外侧筒状流路设置有外侧螺旋引导件，所述外侧螺旋引导件沿着所述加热器的外周面向与所述内侧螺旋引导件相同的方向呈螺旋状地环绕。
通过形成为这样的结构，能够使水流的速度增大，因此，能够实现热传导率的提高，并且，能够抑制气泡的滞留，使所述气泡随着水流快速地移动。如果更详细地说明，本发明的筒型热交换器在内侧筒状流路具有内侧螺旋引导件。因此，在内侧筒状流路内流通的水一边沿着该内侧螺旋引导件进行螺旋状的回转运动一边向下游侧行进，然后，在折回空间使行进方向翻转而进入外侧筒状流路。在此，如上述那样，内侧螺旋引导件和外侧螺旋引导件形成为彼此同向的螺旋状。因此，在折回部使行进方向翻转后的水流的回转运动被外侧螺旋引导件阻碍，从而能够促进紊流化。其结果是，能够如上述那样实现热传导率的提高。而且，筒型热交换器内的水流在从内侧筒状流路至外侧筒状流路为止的范围一边进行回转运动一边行进，能够使流速变得比较大，因此，能够抑制气泡的滞留，使所述气泡随着水流快速移动并排出至热交换器的外部。
发明效果
根据本发明，能够提供这样的筒型热交换器：该筒型热交换器能够提高从加热器的传热面朝向水的热传导率，并且能够将产生的气泡快速地排出至外部。
附图说明
图1是示出具备本发明的实施方式的热交换器的卫生清洗装置的外观立体图。
图2是示出筒型热交换器的外观结构的立体图。
图3是图2所示的筒型热交换器的分解立体图。
图4是示出加热器(加热单元)的结构的图，图4的(a)示出了从与圆筒基部的轴心正交的方向观察到的外观形状，图4的(b)示出了沿图4的(a)中的B-B线的截面形状。
图5是图2所示的筒型热交换器的沿V-V线的剖视图。
图6是能够应用于图2所示的筒型热交换器的构成为其他结构的实施方式2的筒型热交换器的剖视图。
图7是放大示出折回空间附近的剖视图。
图8是示出构成为其他结构的折回空间附近的图，图8的(a)是折回空间附近的放大剖视图，图8的(b)是芯部件的一端部附近的外观立体图。
图9是实施方式3的筒型热交换器的分解立体图。
图10是图9所示的筒型热交换器的沿图2所示的V-V线的剖视图。
图11是实施方式4的筒型热交换器的剖视图。
具体实施方式
以下，采用应用于卫生清洗装置的热交换器作为例子并参照附图来对本发明的实施方式的热交换器进行说明。
【卫生清洗装置】
图1是示出具备本发明的实施方式的热交换器的卫生清洗装置的外观立体图。如图1所示，卫生清洗装置1被配设于马桶2的上表面，卫生清洗装置1包括主体部3、马桶座部4、马桶盖部5以及操作部6等。其中，主体部3配设于马桶座部4的后侧(从落座后的使用者观察，为背后侧)，在横长且中空的箱体3a内，除了未图示的清洗单元、干燥单元以及对所述清洗单元和干燥单元的动作进行控制的控制单元外，还收纳有本实施方式的筒型热交换器7(由虚线图示)等。从设置马桶2的建筑中附带的自来水设备将自来水(清洗水)导入至该筒型热交换器7，并在该筒型热交换器7的内部将所述自来水加热至合适的温度。然后，当使用者操作操作部6来进行预定的输入时，清洗单元被驱动，从而从该清洗单元所具有的喷嘴呈喷淋状地对人体局部喷射清洗水。
(实施方式1)
【热交换器】
图2是示出筒型热交换器7的外观结构的立体图，图3是该筒型热交换器7(7A)的分解立体图。如图2所示，筒型热交换器7A在整体上形成为圆筒形状，如图3所示，筒型热交换器7A具备壳体10、加热器(加热单元)20、芯部件30以及线圈状部件40、41。
其中，壳体10构成为内径尺寸D1的有底圆筒状。更具体而言，壳体10具备形成为圆筒形状的主体筒部11，所述壳体10的轴心方向的一端被封闭而形成底部12，在所述壳体10的轴心方向的另一端具有开口部13。在所述开口部13设置有凸缘部14，所述凸缘部14沿着扩径方向延伸，并且在沿着轴心方向观察时形成为大致矩形。而且，在主体筒部11的凸缘部14附近突出设置有管部件15，所述管部件15的内部空间形成为该筒型热交换器7A的流出口7b，并且所述管部件15的内部空间与主体筒部11的内部空间连通。
加热器(加热单元)20形成为具有外径尺寸D2(＜D1)和内径尺寸D3(＜D2)的圆筒状(也参照后述的图4的(b))。更具体而言，加热器(加热单元)20具备圆筒基部21，所述圆筒基部21形成为圆筒形状并具有内径尺寸D3，在所述加热器(加热单元)20的轴心方向的一端部21a和另一端部21b分别具有开口22、23。而且，在该圆筒基部21的外周面卷绕有片状加热器24，包括该片状加热器24的所述圆筒基部21的外径的尺寸为D2。并且，在圆筒基部21的靠近另一端部21b且卷绕有片状加热器24的部分，外嵌接合有凸缘部25，所述凸缘部25形成为与壳体10的凸缘部14相同的大致矩形。
图4是示出加热器(加热单元)20的结构的图，图4的(a)示出了从与圆筒基部21的轴心正交的方向观察到的外观形状，图4的(b)示出了沿图4的(a)中的B-B线的截面形状。如图4的(a)所示，片状加热器24以覆盖圆筒基部21的从轴心方向的一端部21a至另一端部21b附近的外周面的方式卷绕一圈，并且圆筒基部21的另一端部21b的一小部分外周面露出。
在此，圆筒基部21由矾土(氧化铝)等的陶瓷制成，片状加热器24是在同质的陶瓷片24a印刷形成由钨的糊料等构成的加热器图案24b而得到的。并且，将这样的片状加热器24卷绕成使加热器图案24b与圆筒基部21的外周面对置，并以这样的状态对所述片状加热器24进行烧结。由此，能够得到如图4的(b)所示那样由陶瓷制的圆筒基部21和陶瓷片24a夹着加热器图案24b而成的截面结构。
再返回烧结前的状态进行说明，在圆筒基部21上卷绕有片状加热器24的状态下，将凸缘部25外嵌于该片状加热器24。如图3所示，该凸缘部25形成为大致矩形板状，并且在中央具有贯穿孔25a，该贯穿孔25a具有比圆筒基部21的外径尺寸D2稍大的内径。因此，当将圆筒基部21贯穿插入于贯穿孔25a时，贯穿孔25a能够外嵌于在所述圆筒基部21卷绕的片状加热器24。并且，在凸缘部25隔着片状加热器24外嵌于圆筒基部21的状态下，在贯穿孔25a与片状加热器24之间的间隙加入玻璃制片材，并在该状态下进行烧结。
其结果是，获得如上述那样得到图4的(b)所示的截面结构，并且凸缘部25隔着片状加热器24液密地外嵌接合于圆筒基部21。对于这样形成的加热器(加热单元)20，其外周面(陶瓷片24a的外周面)形成为传热面(外侧传热面)26b，并且其内周面(圆筒基部21的内周面)也形成为传热面(内侧传热面)26a。
另一方面，如图3所示，芯部件30形成为具有外径尺寸D4(＜D3)的杆状，在所述芯部件30的轴心方向一端部30a形成有朝向轴心方向另一端侧凹陷的凹部31。而且，在芯部件30的一端部30a的外周面和另一端部30b的外周面突出设置有适当个数(在本实施方式中各有3个)的突起状的隔离件(spacer)32。
在上述的芯部件30和加热器(加热单元)20分别外嵌有线圈状部件40、41，所述线圈状部件40、41由预定的线材形成。即，在沿着轴心方向观察时，外嵌于芯部件30的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向一个方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。而且，在沿着轴心方向观察时，外嵌于加热器(加热单元)20的线圈状部件(外侧螺旋引导件)41构成为随着沿该轴心方向远离而沿着加热器(加热单元)20的外周面向与上文中的线圈状部件40相反的方向(在本实施方式中为逆时针方向)呈螺旋状地环绕。
并且，形成线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的线材的厚度尺寸(线直径)比加热器(加热单元)20的内径尺寸D3与芯部件30的外径尺寸D4的差(即，后述的内侧筒状流路45的宽度尺寸)小。同样，形成线圈状部件(外侧螺旋引导件)41的线材的厚度尺寸(线直径)比壳体10的内径尺寸D1与加热器(加热单元)20的外径尺寸D2的差(即，后述的外侧筒状流路47的宽度尺寸)小。而且，上述的芯部件30的隔离件32还具有用于卡定线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的卡定部的作用。
图5是图2所示的筒型热交换器7A的沿V-V线的剖视图。如图5所示，外嵌有线圈状部件(外侧螺旋引导件)41的加热器(加热单元)20呈同轴心状地贯穿插入于上述壳体10，壳体10的凸缘部14的一端面与加热器(加热单元)20的凸缘部25的一端面相抵接。而且，外嵌有线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的芯部件30呈同轴心状地贯穿插入于该加热器(加热单元)20。在此，在壳体10的底部12的内面中央部突出设置有预定尺寸的凸部16，所述凸部16嵌入到在芯部件30的一端部30a形成的凹部31，从而实现芯部件30相对于壳体10的定位。其结果是，芯部件30的另一端部30b和加热器(加热单元)20的圆筒基部21的另一端部21b的轴心方向位置变得大致一致。
在这样装配成的筒型热交换器7A中，在芯部件30的外周面和加热器(加热单元)20的圆筒基部21的内周面之间形成有内侧筒状流路45，所述内侧筒状流路45形成为相对小径的筒状空间。并且，该内侧筒状流路45中的靠芯部件30的另一端部30b侧的端部形成为该筒型热交换器7A的流入口7a。而且，在加热器(加热单元)20的圆筒基部21的外周面的比凸缘部25靠一端部21a侧的部分和壳体10的内周面之间形成有外侧筒状流路47，所述外侧筒状流路47形成为相对大径的筒状空间。并且，在内侧筒状流路45配设有上述线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在外侧筒状流路47配设有线圈状部件(外侧螺旋引导件)41。
而且，线圈状部件(内侧螺旋引导件)40以与加热器(加热单元)20的传热面26a隔开了间隙而不接触的状态设置。而且，线圈状部件(外侧螺旋引导件)41也以与加热器(加热单元)20的传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。
而且，如图5所示，壳体10的内部空间的深度尺寸比加热器(加热单元)20所具有的圆筒基部21的比凸缘部25靠一端部21a侧的长度尺寸稍大。因此，在圆筒基部21的一端部21a与壳体10的底部12内面之间形成有间隙，该间隙形成为折回空间46，并且该间隙将上述的内侧筒状流路45的上游端与外侧筒状流路47的下游端连通。
并且，折回空间46的一部分由壳体10的底部12的内面(以下，称作底部内面12a)划定。并且，如图5所示，除了凸部16之外，该底部内面12a形成为平坦面，并且与主体筒部11的内面(以下，称作主体内面11a)呈大致直角地交叉并连接。
【水的流动】
接下来，对这样的筒型热交换器7A的功能、特别是着眼于水在内部的流动进行说明。首先，所述筒型热交换器7A经由螺钉等紧固构件被支承于卫生清洗装置1的主体部3(参照图1)的适当部位，所述螺钉等贯穿插入于在壳体10和加热器(加热单元)20的各个凸缘部14、25贯穿形成的孔9(参照图2)中。并且，从筒型热交换器7A的流入口7a将从外部供给的自来水等水导入，并在内部利用加热器(加热单元)20对所述水进行加热后，从流出口7b将其取出。这样调整为适当温度后取出的水被引导至清洗单元，并从清洗单元的喷嘴进行喷射。
在此，当着眼于筒型热交换器7A内的水的流动时，如图5所示，从流入口7a进入了内侧筒状流路45的水通过被线圈状部件(内侧螺旋引导件)40引导而一边沿着芯部件30的外周面进行回转运动一边沿着轴心方向行进。在本实施方式中，根据已经说明的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的结构，当沿着轴心方向从外侧以面对流入口7a的视线观察时，内侧筒状流路45内的水流的回转方向成为顺时针方向(参照图5的粗实线箭头)。并且，在这期间，利用来自加热器(加热单元)20的内侧传热面26a的传热使水升温。
当该水流到达内侧筒状流路45的下游端并进入折回空间46时，在此，该水流被壳体10的底部12的内底面反射。因此，水流行进方向翻转而被引导至外侧筒状流路47。进入了外侧筒状流路47的水流通过被线圈状部件(外侧螺旋引导件)41引导而一边沿着加热单元20的外周面进行回转运动一边沿着轴心方向行进，并最终从流出口7b被排出至外部。在本实施方式中，根据已经说明的线圈状部件(外侧螺旋引导件)41的结构，当沿着轴心方向从外侧以面对流入口7a的视线观察时，外侧筒状流路47内的水流的回转方向成为顺时针方向(参照图5的粗虚线箭头)。并且，在这期间，利用来自加热器(加热单元)20的外侧传热面26b的传热使水进一步升温。
在此，如前面所述，线圈状部件(内侧螺旋引导件)40和线圈状部件(外侧螺旋引导件)41分别以与加热器(加热单元)20的传热面26a和传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。形成于该间隙部分的用于供水(或者温水)通过的流路的截面积比该间隙部分以外的流路的截面积小。因此，通过该间隙部分的流路的水(或者温水)的流速变得比通过该间隙部分以外的流路的水(或者温水)的流速大。
因此，如果形成为能够利用在间隙部分的流路中流动的比较快的水(或者温水)的流速的结构，则能够容易地使产生于传热面26a和传热面26b的气泡在长大之前的较小的气泡的阶段从流出口7b排出。即，能够充分防止气泡滞留在热交换器7A内。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的筒型热交换器7A，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47这两个路径中，由于使水流一边进行回转运动一边行进，因此能够增大水的流速。而且，如上述那样，水流的回转方向在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中相同(在本实施方式中都是顺时针方向)，因此能够进一步实现水流的高速化。
并且，利用这样的水流的高速化，能够提高来自各传热面26a、26b的热传导率。
由此，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中，能够充分防止发生局部过热，从而能够充分防止产生气泡。而且，其结果是，使得加热器(加热单元)20的耐久性得到提高。
而且，即使是在筒型热交换器7A的内部产生了气泡的情况，也能够与高速的水流一同运送所述气泡从而将所述气泡快速地从流出口7b排出至外部。
而且，在筒型热交换器7A中，能够充分减小从流出口7b出来的温水(热水)的温度不均。
因此，能够省略为了对从在现有的卫生清洗装置所采用的筒型热交换器7A的下游侧配置的缓冲箱等的流出口7b出来的温水(热水)临时进行储存和搅拌来减小该温水的温度不均而设置的结构要素。其结果是，能够使卫生清洗装置1的主体3的结构紧凑并且简单。而且，其结果是，在有限的设置空间内也能够容易地充分确保卫生清洗装置1的马桶座4的落座面的大小。
而且，存在下述情况：在流出口7b附近的外部设置温度检测传感器来检测从流出口7b出来的温水(热水)的温度，从而对利用加热器(加热单元)20加热水时的加热量(通电量)进行反馈控制。此时，由于充分减小了从流出口7b出来的温水(热水)的温度不均，因此能够通过温度检测传感器检测出正确的温度，从而能够充分提高反馈控制的精度。
如上所述，该筒型热交换器7A在搭载于卫生清洗装置1(特别是所谓的、在使用者使用时瞬时产生温水而无需一直储存温水的“瞬间式”卫生清洗装置)的情况下是优选的。
并且，只要是能够搭载该热交换器7A的、要求流体的热交换功能的装置，即使是卫生清洗装置以外的装置，也能够搭载筒型热交换器7A。
而且，如已经说明的那样，线圈状部件40、41的线直径分别比内侧筒状流路45和外侧筒状流路47的宽度尺寸(径向的宽度尺寸)小。因此，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中流动的水流之中，除了受线圈状部件40、41限制而成为回转流的水流之外，还存在以越过线圈状部件40、41的线材的方式行进的水流。因此，通过使这些水流混合在一起，而使得水被搅拌，从而能够期待热传导率进一步提高。
并且，在上述的说明中，对下述结构进行了说明：当沿着面对流入口7a的方向观察时，内侧筒状流路45和外侧筒状流路47内的水流一边绕顺时针方向回转一边行进，但是，也可以与此相反地构成为一边绕逆时针方向回转一边行进。在该情况下，只要如下构成即可：对于外嵌于芯部件30的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在沿着轴心方向观察时，使其构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向逆时针方向呈螺旋状地环绕；对于外嵌于加热器(加热单元)20的线圈状部件(外侧螺旋引导件)41，使其构成为随着沿轴心方向远离而沿着加热器(加热单元)20的外周面向与上文中的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40相反的顺时针方向呈螺旋状地环绕。
(实施方式2)
图6是示出能够应用于图2所示的筒型热交换器7的其他结构的筒型热交换器7(7B)的剖视图。如图6所示，在该热交换器7B中，设置有螺旋状肋50、51来代替上述的线圈状部件40、41。
如果更具体地进行说明，在芯部件30的外周面，相对于该芯部件30一体地形成有螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50。在沿着芯部件30的轴心方向观察时，该螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向一个方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。另一方面，在壳体10的内周面，相对于该壳体10一体地形成有螺旋状肋(外侧螺旋引导件)51。在沿着壳体10的轴心方向观察时，该螺旋状肋(外侧螺旋引导件)51构成为随着沿该轴心方向远离而沿着壳体10的内周面向与上文中的螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50相反的方向(在本实施方式中为逆时针方向)呈螺旋状地环绕。对于所述热交换器7B的其他结构，由于与已经说明的实施方式1的筒型热交换器7A的结构相同，因此在此省略说明。
根据这样的筒型热交换器7B，能够在制造壳体10和芯部件30时同时制作螺旋状肋50、51，制造时的便利性优异。而且，由于螺旋状肋50、51相对于壳体10和芯部件30成一体化，因此不会因水流的流势而发生移动和变形，从而使得耐久性优异。
而且，在本实施方式中，螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50与线圈状部件(内侧螺旋引导件)40相同地如在上文的实施方式1中说明的那样，以与加热器(加热单元)20的传热面26a隔开了间隙而不接触的状态设置。而且，螺旋状肋(外侧螺旋引导件)51也以与加热器(加热单元)20的传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。
形成于该间隙部分的用于供水(或者温水)通过的流路的截面积比该间隙部分以外的流路的截面积小。因此，通过该间隙部分的流路的水(或者温水)的流速变得比通过该间隙部分以外的流路的水(或者温水)的流速大。
因此，如果形成为能够利用在间隙部分的流路中流动的比较快的水(或者温水)的流速的结构，则能够容易地使产生于传热面26a和传热面26b的气泡在长大之前的较小的气泡的阶段从流出口7b排出。即，能够充分防止气泡滞留在热交换器7B内。
并且，也可以一并使用线圈状部件和螺旋状肋，例如，可以在内侧筒状流路45配设线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在外侧筒状流路47配设螺旋状肋(外侧螺旋引导件)51。
而且，也可以与此相反地在内侧筒状流路45配设螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50，在外侧筒状流路47配设线圈状部件(外侧螺旋引导件)41。
另外，在上述实施方式1、2中，对使划定折回空间46的壳体10的底部内面12a形成为平坦面的结构进行了说明，但底部内面12a的结构并不限于此。例如，可以在划定折回空间46的壳体10的内底面和芯部件30的一端部30a中的任何一方或双方设置引导部，所述引导部用于将在内侧筒状流路45中流动的水流引导至外侧筒状流路47。
图7是放大示出筒型热交换器7的折回空间46附近的剖视图。在该图7所示的筒型热交换器7中，在底部内面12a和主体内面11a的连接部分形成有圆弧面(引导部)60，所述圆弧面(引导部)60形成为圆弧形状(R形状)。而且，在芯部件30的一端部30a形成有凸肩部61，所述凸肩部61沿着芯部件30的一端部30a的外周面环绕。凸肩部61以其外表面相对于芯部件30的外周面成预定的角度的方式形成为锥面(引导部)62。
因此，图7所示的折回空间46主要由芯部件30的一端部30a的外周面、凸肩部61的锥面(引导部)62、底部内面12a以及圆弧面(引导部)60划定。而且，利用这样的结构，在内侧筒状流路45中流动的水流在经过折回空间46前往外侧筒状流路47时借助锥面(引导部)62和圆弧面(引导部)60被顺畅地折回，因此能够降低流速的损失，也能够降低回转能量的损失。
并且，与上述相反，也可以在底部内面12a和主体内面11a的连接部分形成锥面，在芯部件30的一端部30a的凸肩部61的外表面形成圆弧面。而且，也可以使两者都形成为圆弧面，或者使两者都形成为锥面。
图8是示出筒型热交换器7的构成为其他结构的折回空间46附近的图，图8的(a)是折回空间46附近的放大剖视图，图8的(b)是芯部件30的一端部30a附近的外观立体图。如图8的(a)所示，在该筒型热交换器7中，与上述的图7的情况相同，在底部内面12a和主体内面11a的连接部分形成有圆弧面(引导部)60。
另一方面，在芯部件30的一端部30a设置有引导部65，所述引导部65突出设置于所述一端部30a的外周面，并且形成为肋状。引导部65的立起面65a(与芯部件30的外周面大致正交的面)形成为以与外嵌于芯部件30的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40大致相同的间距绕芯部件30回转。
通过形成为这样的结构，在内侧筒状流路45中流动的水流在经过折回空间46前往外侧筒状流路47时被引导部65的立起面65a引导而顺畅地折回。因此能够降低流速的损失，也能够降低回转能量的损失。
并且，也可以在壳体10的底部内面12a设置构成为相同结构的肋状的引导部，以代替在芯部件30的一端部30a设置引导部65。
(实施方式3)
在上述的实施方式1、2中，对内侧筒状流路45内的水流的回转方向和外侧筒状流路47内的水流的回转方向互为相同方向的结构进行了说明。可是，作为用于使内侧筒状流路45和外侧筒状流路47内的各个水流都形成为回转流的结构，并不限于上述结构。因此，在下面，对使内侧筒状流路45内的水流和外侧筒状流路47内的水流互相绕反方向回转的结构进行说明。
图9是实施方式3的筒型热交换器7(7C)的分解立体图。与图2所示的筒型热交换器7相同，本实施方式3的筒型热交换器7C在整体上形成为圆筒形状，如图9所示，所述筒型热交换器7C具备壳体10、加热器(加热单元)20、芯部件30以及线圈状部件40、141。并且，该筒型热交换器7C所具备的壳体10、加热器(加热单元)20、芯部件30以及线圈状部件(内侧螺旋引导件)40成为与在实施方式1中说明的同一标号的部件相同的结构。因此，省略对这些结构的详细说明。另一方面，在本实施方式的筒型热交换器7C中，在外侧筒状流路47具备结构与在实施方式1中说明的线圈状部件(外侧螺旋引导件)41不同的线圈状部件(外侧螺旋引导件)141。
如果更详细地说明，如图9所示，在芯部件30和加热器(加热单元)20分别外嵌有线圈状部件40、141，所述线圈状部件40、41由预定的线材形成。即，在沿着轴心方向观察时，外嵌于芯部件30的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向一个方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。而且，在沿着轴心方向观察时，外嵌于加热器(加热单元)20的线圈状部件(外侧螺旋引导件)141构成为随着沿该轴心方向远离而沿着加热器(加热单元)20的外周面向与上文中的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40相同的方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。
并且，形成线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的线材的厚度尺寸(线直径)比加热器(加热单元)20的内径尺寸D3与芯部件30的外径尺寸D4的差(即，后述的内侧筒状流路45的宽度尺寸)小。同样，形成线圈状部件(外侧螺旋引导件)141的线材的厚度尺寸(线直径)比壳体10的内径尺寸D1与加热器(加热单元)20的外径尺寸D2的差(即，后述的外侧筒状流路47的宽度尺寸)小。而且，上述的芯部件30的隔离件32还具有用于卡定线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的卡定部的作用。
图10是图9所示的筒型热交换器7C的沿图2所示的V-V线的剖视图。如图9所示，外嵌有线圈状部件(外侧螺旋引导件)141的加热器(加热单元)20呈同轴心状地贯穿插入于上述壳体10，壳体10的凸缘部14的一端面与加热器(加热单元)20的凸缘部25的一端面相抵接。而且，外嵌有线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的芯部件30呈同轴心状地贯穿插入于该加热器(加热单元)20。在此，在壳体10的底部12的内面中央部突出设置有预定尺寸的凸部16，所述凸部16嵌入到在芯部件30的一端部30a形成的凹部31，从而实现芯部件30相对于壳体10的定位。其结果是，芯部件30的另一端部30b和加热器(加热单元)20的圆筒基部21的另一端部21b的轴心方向位置变得大致一致。
在这样装配成的筒型热交换器7C中，在芯部件30的外周面和加热器(加热单元)20的圆筒基部21的内周面之间形成有内侧筒状流路45，所述内侧筒状流路45形成为相对小径的筒状空间。并且，该内侧筒状流路45中的靠芯部件30的另一端部30b侧的端部形成为该筒型热交换器7C的流入口7a。而且，在加热器(加热单元)20的圆筒基部21的外周面的比凸缘部25靠一端部21a侧的部分和壳体10的内周面之间形成有外侧筒状流路47，所述外侧筒状流路47形成为相对大径的筒状空间。并且，在内侧筒状流路45配设有上述线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在外侧筒状流路47配设有线圈状部件(外侧螺旋引导件)141。
而且，线圈状部件(内侧螺旋引导件)40以与加热器(加热单元)20的传热面26a隔开了间隙而不接触的状态设置。而且，线圈状部件(外侧螺旋引导件)141也以与加热器(加热单元)20的传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。
而且，如图10所示，壳体10的内部空间的深度尺寸比加热器(加热单元)20所具有的圆筒基部21的比凸缘部25靠一端部21a侧的长度尺寸稍大。因此，在圆筒基部21的一端部21a与壳体10的底部12内面之间形成有间隙，该间隙形成为折回空间46，并且该间隙将上述的内侧筒状流路45的上游端与外侧筒状流路47的下游端连通。
【水的流动】
接下来，对这样的筒型热交换器7C的功能、特别是着眼于水在内部的流动进行说明。首先，所述筒型热交换器7C经由螺钉等紧固构件被支承于卫生清洗装置1的主体部3(参照图1)的适当部位，所述螺钉等贯穿插入于在壳体10和加热器(加热单元)20的各个凸缘部14、25贯穿形成的孔9(参照图2)中。并且，从筒型热交换器7C的流入口7a将从外部供给的自来水等水导入，并在内部利用加热器(加热单元)20对所述水进行加热后，从流出口7b将其取出。这样调整为适当温度后取出的水被引导至清洗单元，并从清洗单元的喷嘴进行喷射。
在此，当着眼于筒型热交换器7C内的水的流动时，如图10所示，从流入口7a进入了内侧筒状流路45的水通过被线圈状部件(内侧螺旋引导件)40引导而一边沿着芯部件30的外周面进行回转运动一边沿着轴心方向行进。在本实施方式中，根据已经说明的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40的结构，当沿着轴心方向从外侧以面对流入口7a的视线观察时，内侧筒状流路45内的水流的回转方向成为顺时针方向(参照图10的粗实线箭头)。并且，在这期间，利用来自加热器(加热单元)20的内侧传热面26a的传热使水升温。
当该水流到达内侧筒状流路45的下游端并进入折回空间46时，在此，该水流被壳体10的底部12的内底面反射。因此，水流行进方向翻转而被引导至外侧筒状流路47。进入了外侧筒状流路47的水流通过被线圈状部件(外侧螺旋引导件)141引导而一边沿着加热单元20的外周面进行回转运动一边沿着轴心方向行进，并最终从流出口7b被排出至外部。在本实施方式中，根据已经说明的线圈状部件(外侧螺旋引导件)141的结构，当沿着轴心方向从外侧以面对流入口7a的视线观察时，外侧筒状流路47内的水流的回转方向成为逆时针方向(参照图10的粗虚线箭头)。并且，在这期间，利用来自加热器(加热单元)20的外侧传热面26b的传热使水进一步升温。
在此，如前面所述，线圈状部件(内侧螺旋引导件)40和线圈状部件(外侧螺旋引导件)141分别以与加热器(加热单元)20的传热面26a和传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。形成于该间隙部分的用于供水(或者温水)通过的流路的截面积比该间隙部分以外的流路的截面积小。因此，通过该间隙部分的流路的水(或者温水)的流速变得比通过该间隙部分以外的流路的水(或者温水)的流速大。
因此，如果形成为能够利用在间隙部分的流路中流动的比较快的水(或者温水)的流速的结构，则能够容易地使产生于传热面26a和传热面26b的气泡在长大之前的较小的气泡的阶段从流出口7b排出。即，能够充分防止气泡滞留在热交换器7内。
如以上所说明的那样，根据本实施方式的筒型热交换器7C，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47这两个路径中，由于使水流一边进行回转运动一边行进，因此能够增大水的流速，并且能够将在内部产生的气泡快速地从流出口7b排出至外部。而且，如上所述，由于水流的回转方向在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中相反，因此，行进方向在折回空间46翻转后的水流一进入外侧筒状流路47就与线圈状部件(外侧螺旋引导件)141冲撞而被搅拌，从而促进了紊流化。
其结果是，提高了热传导率，并且实现了水温的均匀化(充分减小水温的温度不均)。因此，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中，能够充分防止发生局部过热，从而能够充分防止产生气泡。而且，与此相伴，加热器(加热单元)20的耐久性得到提高。而且，在筒型热交换器7中，能够充分减小从流出口7b出来的温水(热水)的温度不均。
因此，能够省略为了对从在现有的卫生清洗装置所采用的筒型热交换器7C的下游侧配置的缓冲箱等的流出口7b出来的温水(热水)临时进行储存和搅拌来减小该温水的温度不均而设置的结构要素。其结果是，能够使卫生清洗装置1的主体3的结构紧凑并且简单。而且，其结果是，在有限的设置空间内也能够容易地充分确保卫生清洗装置1的马桶座4的落座面的大小。
而且，存在下述情况：在流出口7b附近的外部设置温度检测传感器来检测从流出口7b出来的温水(热水)的温度，从而对利用加热器(加热单元)20加热水时的加热量(通电量)进行反馈控制。此时，由于充分减小了从流出口7b出来的温水(热水)的温度不均，因此能够通过温度检测传感器检测出正确的温度，从而能够充分提高反馈控制的精度。
如上所述，该筒型热交换器7C在搭载于卫生清洗装置1(特别是所谓的、在使用者使用时瞬时产生温水而无需一直储存温水的“瞬间式”卫生清洗装置)的情况下是优选的。
并且，只要是能够搭载该热交换器7的、要求流体的热交换功能的装置，即使是卫生清洗装置以外的装置，也能够搭载筒型热交换器7C。
而且，如已经说明的那样，线圈状部件40、141的线直径分别比内侧筒状流路45和外侧筒状流路47的宽度尺寸(径向的宽度尺寸)小。因此，在内侧筒状流路45和外侧筒状流路47中流动的水流之中，除了受线圈状部件40、141限制而成为回转流的水流之外，还存在以越过线圈状部件40、141的线材的方式行进的水流。因此，通过使这些水流混合在一起，而使得水被搅拌，从而能够期待热传导率进一步提高。
并且，也可以使内侧筒状流路45内的水流方向和外侧筒状流路47内的水流方向都为与上述相反的方向。在该情况下，只要如下构成即可：对于外嵌于芯部件30的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在沿着轴心方向观察时，使其构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向逆时针方向呈螺旋状地环绕；对于外嵌于加热器(加热单元)20的线圈状部件(外侧螺旋引导件)141，使其构成为随着沿轴心方向远离而沿着加热器(加热单元)20的外周面向与上文中的线圈状部件(内侧螺旋引导件)40相同的逆时针方向呈螺旋状地环绕。
(实施方式4)
图11是示出能够应用于图2所示的筒型热交换器7的其他结构的实施方式4的筒型热交换器7(7D)的剖视图。如图11所示，在该热交换器7D中，设置有螺旋状肋50、151来代替上述的线圈状部件40、141。
如果更具体地进行说明，在芯部件30的外周面，相对于该芯部件30一体地形成有螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50。在沿着芯部件30的轴心方向观察时，该螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50构成为随着沿该轴心方向远离而沿着芯部件30的外周面向一个方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。另一方面，在壳体10的内周面，相对于该壳体10一体地形成有螺旋状肋(外侧螺旋引导件)151。在沿着壳体10的轴心方向观察时，该螺旋状肋(外侧螺旋引导件)151构成为随着沿该轴心方向远离而沿着壳体10的内周面向与上文中的螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50相同的方向(在本实施方式中为顺时针方向)呈螺旋状地环绕。对于所述热交换器7D的其他结构，由于与已经说明的实施方式3的筒型热交换器7C的结构相同，因此在此省略说明。
根据这样的筒型热交换器7D，能够在制造壳体10和芯部件30时同时制作螺旋状肋50、151，制造时的便利性优异。而且，由于螺旋状肋50、151相对于壳体10和芯部件30成一体化，因此不会因水流的流势而发生移动和变形，耐久性优异。
而且，在本实施方式中，螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50与线圈状部件(内侧螺旋引导件)40相同地如在上文的实施方式3中说明的那样，以与加热器(加热单元)20的传热面26a隔开了间隙而不接触的状态设置。而且，螺旋状肋(外侧螺旋引导件)151也以与加热器(加热单元)20的传热面26b隔开了间隙而不接触的状态设置。
形成于该间隙部分的用于供水(或者温水)通过的流路的截面积比该间隙部分以外的流路的截面积小。因此，通过该间隙部分的流路的水(或者温水)的流速变得比通过该间隙部分以外的流路的水(或者温水)的流速大。
因此，如果形成为能够利用在间隙部分的流路中流动的比较快的水(或者温水)的流速的结构，则能够容易地使产生于传热面26a和传热面26b的气泡在长大之前的较小的气泡的阶段从流出口7b排出。即，能够充分防止气泡滞留在热交换器7内。
并且，也可以一并使用线圈状部件和螺旋状肋，例如，可以在内侧筒状流路45配设线圈状部件(内侧螺旋引导件)40，在外侧筒状流路47配设螺旋状肋(外侧螺旋引导件)151，也可以与此相反地在内侧筒状流路45配设螺旋状肋(内侧螺旋引导件)50，在外侧筒状流路47配设线圈状部件(外侧螺旋引导件)141。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式1～4。
例如，搭载于热交换器7的加热器并不限定于陶瓷加热器，也可以采用所谓的印刷加热器。
而且，在实施方式1～4中示出了这样的结构：将内侧筒状流路45中靠芯部件30的另一端部30b侧的端部作为筒型热交换器7的流入口7a，将突出设置于主体筒部11的管部件15的开口作为流出口7b，但并不限于此。即，与此相反，也可以将内侧筒状流路45中靠芯部件30的另一端部30b侧的端部作为筒型热交换器7的流出口，将突出设置于主体筒部11的管部件15的开口作为流入口。在该情况下，在与筒状热交换器7的长度方向正交的截面观察筒状热交换器7时，优选以使形成流入口的管部件15的内部流路外切于加热器(加热单元)20的圆筒基部21的方式来配置该管部件15。由此，从管部件15流入的水能够顺畅地进入外侧筒状流路47，并且能够在外侧筒状流路47快速形成回转流。
产业上的可利用性
本发明能够应用于这样的筒型热交换器：该筒型热交换器能够提高从加热器的传热面朝向水的热传导率，并且能够将产生的气泡快速地排出至外部。
标号说明
7、7A～7D：筒型热交换器；
10：壳体；
20：加热器(加热单元)；
24：片状加热器；
26a：内侧传热面；
26b：外侧传热面；
30：芯部件；
40：线圈状部件(内侧螺旋引导件)；
41、141：线圈状部件(外侧螺旋引导件)；
45：内侧筒状流路；
46：折回空间；
47：外侧筒状流路；
50：螺旋状肋(内侧螺旋引导件)；
51、151：螺旋状肋(外侧螺旋引导件)；
60：圆弧面(引导部)；
61：凸肩部；
62：锥面(引导部)；
65：引导部。

Claims (5)

1.一种筒型热交换器，其特征在于，
所述筒型热交换器包括：
壳体，其形成为有底圆筒状；
加热器，其为圆筒状，该加热器的外周面和内周面分别形成为传热面，该加热器以使其轴心相对于所述壳体的轴心大致一致的状态收纳于所述壳体；以及
杆状的芯部件，该芯部件以使其轴心相对于所述加热器的轴心大致一致的状态配设于所述加热器内，
所述芯部件的外周面和所述加热器的内周面之间的空间形成为内侧筒状流路，
所述加热器的外周面和所述壳体的内周面之间的空间形成为外侧筒状流路，
所述内侧筒状流路的下游端和所述外侧筒状流路的上游端经由在所述壳体的内底面和所述加热器的末端之间形成的折回空间而连通，
在所述内侧筒状流路设置有内侧螺旋引导件，所述内侧螺旋引导件沿着所述芯部件的外周面呈螺旋状地环绕，
在所述外侧筒状流路设置有外侧螺旋引导件，所述外侧螺旋引导件沿着所述加热器的外周面呈螺旋状地环绕。
2.根据权利要求1所述的筒型热交换器，其中，
所述内侧螺旋引导件沿着所述芯部件的外周面向一个方向呈螺旋状地环绕，所述外侧螺旋引导件向与所述内侧螺旋引导件相反的方向呈螺旋状地环绕。
3.根据权利要求1或2所述的筒型热交换器，其中，
所述内侧螺旋引导件和所述外侧螺旋引导件中的至少一方采用线圈状部件构成。
4.根据权利要求1或2所述的筒型热交换器，其中，
所述内侧螺旋引导件由相对于所述芯部件的外周面一体地围绕设置的螺旋状肋构成，并且/或者，所述外侧螺旋引导件由相对于所述壳体的内周面一体地围绕设置的螺旋状肋构成。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的筒型热交换器，其中，
在划定所述折回空间的所述壳体的内底面和所述芯部件的末端中的任意一方或双方设置有引导部，所述引导部用于将在所述内侧筒状流路中流动的液体引导至所述外侧筒状流路。
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