JP2001279783A

JP2001279783A - 局部洗浄装置用温水装置

Info

Publication number: JP2001279783A
Application number: JP2000099839A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Fujimoto; 英史藤本; Eiji Fukuzawa; 英司福澤; Kazuyuki Watanabe; 一幸渡辺
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ローコストで安全性、信頼性の高い局部洗浄
装置用の温水装置を提供する。【解決手段】所望する温水吐出温度に応じて通水路長
の総和を設計したことなどによりローコストで安全性、
信頼性の高い局部洗浄装置用の温水装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に水を所定温度
に加熱する局部洗浄装置用の温水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、円筒状や平板状の基材の内部に薄
肉状の発熱体を埋設し、基材の内外面や表裏面に通水し
て温水を生成する温水装置が提案されている。（従来例
として、実公平１−４２７５７号公報や特開平１０−３
１８６０５号公報など）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような温水生成方法においては、概して水と加熱部との
接触面積が小さく、水を効率よく加熱するためには所望
の温水温度に比べて加熱部の表面温度は非常に高い場合
がある。このため、高度な電力制御手段や万一の高温吐
水防止手段などを付加しなければ、安全性に関して信頼
性が得られないといった課題があった。また、加熱部と
水との接触箇所においては、加熱部の温度が所望の温水
温度に比べてかなり高く、加熱部の表面温度が１００℃
近くまで達し、この近傍では水が沸騰状態となり、熱交
換器に金属材料が使われた場合などには経年時、孔食に
よる漏水、漏電が生じたり、水あかの析出が促進され通
水路が目詰まりし圧損の増大による流量低下、最悪の場
合断水といった不具合があった。例えば、前記した実公
平１−４２７５７号公報や特開平１０−３１８６０５号
公報には瞬間式温水装置の構成が開示されており、加熱
ヒータにセラミックを使い、セラミックヒータ面に直接
水を接触させて温水生成している。これによれば、孔食
などの腐食には耐久性があるが、しかし、加熱ヒータの
水との接触面積が小さく、水を効率よく加熱するために
は所望の温水温度に比べて加熱部の表面温度は非常に高
い場合がある。このため、高度な電力制御手段や万一の
高温吐水防止手段や火災防止策などを付加しなければ、
温度の安定性や安全性に関して信頼性が得られないとい
った課題があった。特に、空だきや熱交換器内の水の量
が減り、セラミックヒータの加熱部の一部が空気に接し
たりするとその近傍のみ異常加熱で温度が上昇し、熱膨
張差による熱ストレスでセラミックヒータが割れて内部
に内設した電気加熱発熱体が水と直接接触し、漏電、感
電といった危険性があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、ローコストで安全性、信頼性の高い局部洗浄
装置用の温水装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、熱交換手段に略層流の状態で水を通して温
水を生成する温水装置において、所望する温水吐出温度
に応じて通水路長の総和を設計したことを特徴とする。

【０００６】これによれば、熱交換手段に略層流の状態
で水を通して温水生成する場合、熱交換器の内部の通水
路の壁と接触する近傍の水は壁との摩擦などにより、水
流の速度が主流に比べて遅い流域ができ、熱交換器の通
水路の壁からの熱エネルギーが水流に伝わりにくい境界
領域が存在し、この領域では水の熱伝導率が律束となり
効率よく熱伝達できない。

【０００７】一般に伝熱量は、熱伝達率×伝熱面積×温
度差で与えられる。効率よく熱エネルギーを水に伝える
には、熱伝達率を大きくする、伝熱面積を大きくする、
温度差を大きくする、という手段が考えられる。熱伝達
率を大きくするには、通水路の断面積を小さくし、そこ
を流れる水の流速を速くすることが考えられる。しか
し、流速を上げるとその二乗に比例して圧損が上昇し、
給水圧の低い地域などでは十分な吐水量が得られないと
いった問題がある。

【０００８】また、温度差を大きくすると、前記熱交換
手段の温度が高くなり過ぎる恐れがあり、やけど、耐食
性、目詰まりなどの問題が発生する。また伝熱面積を大
きくするには、通水路の断面積を大きくするか、通水路
の長さを長くすればよい。しかし、通水路の断面積を断
面形状が略類似のまま大きくして、伝熱面積を大きくも
層流で水が流れる場合には、伝熱効率を良くする効果が
ない。一方、通水路の長さを長くすれば、それに応じて
伝熱効率を良くすることができる。

【０００９】本発明では、熱交換手段内部の通水路壁温
度と所望する温水吐出温度に応じて通水路長の総和を次
式により設計したことを特徴とする。Ｌ＝｛１／１．０６３／６×ｄ＾２／λ×ρ×ｕ×Ｃｐ
／（Ｒｅ×Ｐｒ×ｄ）＾（１／３）×Ｌｎ（（ｔｗ−ｔ
ｉ）／（ｔｗ−ｔｏ）｝＾（３／２）ここで、Ｌ：通水路長の総和、ｄ：通水路相当径、λ：
水の熱伝導率、ρ：水の密度、ｕ：水の線速、Ｃｐ：水
の比熱、Ｒｅ：レイノルズ数、Ｐｒ：プラントル定数、
Ｌｎ：自然対数、ｔｗ：通水路壁温度、ｔｉ：入水温
度、ｔｏ：出湯温度

【００１０】特に、熱交換手段の通水路壁の温度を所望
の吐水温水温度よりあまり上げない場合には、熱交換手
段の通水路内の水が、出湯口に近づくほど水温は上昇し
熱交換手段の通水路内壁との温度差が減少し、伝熱効率
が次第に低下することになる。上記、関係式で通水路長
の総和を設計すれば、熱交換手段の通水路壁の温度と所
望の吐水温水温度を適宜選べることになる。

【００１１】これによって、従来にくらべて同様な温水
昇温幅にも関わらず熱交換器容積を減少でき、トイレ空
間のようにコンパクトが要求される箇所では好適であ
る。特に局部洗浄装置ではデザイン性が近年とみに求め
られたり、さらなるコンパクト要求や各種の大便器、特
に外国製便器への取付を容易に可能とするためには局部
洗浄装置本体のコンパクト化が求められており、この要
求に応えることができる。

【００１２】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段の通水路長の総和を１ｍ〜１００ｍ、より好ましく
は略８〜２０ｍとする。

【００１３】上記のような設計指針に基づき、局部洗浄
装置においては、熱交換手段の通水路長の総和が１ｍ〜
１００ｍ、より好ましくは略８〜２０ｍとすると、コン
パクト化、熱伝達効率、安全性、信頼性等の面で好適で
ある。

【００１４】また、熱交換手段の通水路壁の温度を使用
者が火傷しない程度の温度として、所望の温水温度を吐
水することができるようになる。

【００１５】本発明の好ましい態様においては、通水路
を多数並列に形成する。

【００１６】これによれば、熱交換器での圧損が低くで
きる。一般に圧損は、水の流速の２乗に比例するため多
数並列に通水路を配設するとこれらの通水路に水が分流
でながれ一本の通水路に流れる水量が減少し低圧損とで
きる。これによって、上水などが低水圧地域や屋上に貯
水タンクのある高層建造物の上階や低圧型電気温水器か
ら給水する場合には所望の水量を確保できないといった
問題を解消できる。

【００１７】本発明の好ましい態様においては、通水路
が、３次元的な網目構造などの、複雑に屈曲した形状で
ある。

【００１８】これによれば、限られた容積の中で可能な
限り通水路長を長くできる。これによって、従来にくら
べて同様な温水昇温幅にも関わらず熱交換器容積を減少
でき、トイレ空間のようにコンパクトが要求される箇所
では好適である。特に局部洗浄装置ではデザイン性が近
年とみに求められたり、さらなるコンパクト要求や各種
の大便器、特に外国製便器への取付を容易に可能とする
ためには局部洗浄装置本体のコンパクト化が求められて
おり、この要求に答えることができる。

【００１９】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段が熱伝導材料で形成されたことを特徴とする。

【００２０】これによれば、加熱手段と熱交換手段が熱
的に結合され、加熱手段からの熱エネルギーが熱交換手
段に伝わる際に、熱伝導性が小さいと熱交換手段の隅々
までこの熱エネルギーが伝わらず水を十分に暖められな
い場合があり、伝熱効率が悪くなることがある。熱伝導
性が良いと熱交換手段内が複雑形状となっても隅々まで
熱エネルギーが行き渡り効率良く温水生成できる。

【００２１】熱伝導材料としては、銅、しんちゅうなど
の銅基合金、アルミ、ステンレスなどの鉄基合金、チタ
ン合金、ニッケル合金、フッ化グラファイトなど好適に
使用できる。

【００２２】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段は、少なくとも水と接する最表面が耐食材料で形成
されたことを特徴とする。

【００２３】これによれば、長期間の使用でも孔食など
による漏水がなく、これによって引き起こされる漏電な
どなく安全に使用できる。耐食材料としては、銅基、鉄
基、チタン基、ニッケル基、Ｓｎ基、フッ化ニッケルな
どやＰｔ、Ａｕなどといった貴金属が好適に使用でき
る。

【００２４】また、熱交換手段全体が同一材料である必
要はなく、たとえば母材がアルミで水と接する最表面の
み耐食性に優れたＳＵＳにするといったこともできる。
これによって、アルミの持つ熱容量の少なさによる温度
の立ち上がりの良さや、加工性の良さによりローコスト
に作れる。最表層のみ耐食材料とする手段は、電気メッ
キ、溶融メッキ、溶射などのコーティング法やクラッド
法などが適宜使用できる。

【００２５】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段は、少なくとも水と接する表面が電気絶縁材料で形
成されたことを特徴とする。

【００２６】これによれば、万一加熱手段の電気絶縁機
能がブレークダウンした場合でも、加熱手段と水との電
気絶縁性を保て安全に使用でき漏電ブレーカーなどの付
加安全装置を省け、ローコスト化に寄与できる。電気絶
縁材料としては、アルミナ、ＳｉＣ、ＡＬＮ、ＢＮ、フ
ッ化グラファイトなど電気絶縁性だけでなく熱伝導性の
良い材料はさらに好適に使用できる。

【００２７】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段に、少なくとも水と接する最表面にＳｉ酸化物や炭
酸Ｃａなどで構成された、水アカに対して難付着性ある
いは易剥離性の層を形成する。

【００２８】これによれば、熱交換手段の通水路の断面
面積を小さくできコンパクトな熱交換手段とすることが
できる。難付着性あるいは易剥離性の層としては、シリ
コーン系、フッ素系、フルオロアルキル基を有するシラ
ン化合物などや溶融Ｓｎメッキなどが好適に使用でき
る。これらの材料の持つ特性として、その表面エネルギ
ーが低く他の物質と接しても互いに引き合う力が弱く、
付きにくくまた付いても落し易くなる性質を利用したも
のである。

【００２９】本発明の好ましい態様においては、加熱手
段が、ＰＴＣヒータなど熱量制御機能を併有する。

【００３０】これによれば、加熱手段を直接制御する熱
量制御手段をもっていれば高効率な熱交換手段と相まっ
て、加熱手段の温度が使用者にとって危険な温度まで上
昇することを防げ、しかも簡易な制御でもよくローコス
ト化に寄与できる。さらに、加熱手段自身が自己温度制
御機能を有していれば、加熱と自己温度制御が同時に可
能でローコストで部品点数が減らせることで、信頼性の
高いものとなる。また、ＰＴＣヒータは、万一故障して
も熱暴走することがなく加熱できない不良モードとなる
ので、本質的に安全となる。それにより、ヒータ近傍の
樹脂材料に難燃グレードや高耐熱グレードを使わなくて
も良くなる。

【００３１】また、ＰＴＣの利点は温度が上がりすぎる
と自身で電力を制御してそれ以上の温度上昇をコントロ
ールすることで、たとえば熱交換手段と加熱手段を熱結
合して使用した場合、ある一カ所が熱結合不足でたとえ
ば空気層があったりすると通常の加熱手段ではその箇所
だけ熱を熱交換手段に伝えられず、どんどん温度上昇し
異常加熱が起き加熱手段が電気絶縁破壊や割れたり燃焼
したりといった装置の重要な信頼性を損なう結果となり
やすいが、本発明ではＰＴＣ加熱手段内のどの箇所でも
個々に自己温度制御機能を有しているので、ヒートスポ
ットは本質的に起きず安全に使用できる。

【００３２】また、局部洗浄する温水温度を変更したい
場合には、簡易電子温度制御で加熱手段と熱交換手段の
温度制御を行う場合には、制御手段の温度設定を任意に
変更できるようにしておけばよいが、自己温度制御機能
を有した加熱手段の場合には温度を一定に保つ動作をす
るため、吐水温水温度を変更したい場合には、温水手段
の後段で水と混合調整する手段を設けて温度微調整して
もよい。

【００３３】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段の設定温度と、温水吐出温度とを略同一あるいは一
定の温度差の中で保持するように設計した。

【００３４】これによれば、従来型の瞬間式では使用者
が吐水開始操作後に水流量、圧力、水位などを検知する
ことで水が流れていることを確認判断して、ヒータ加熱
を開始していた。万一上記水の流れ検知手段が故障し、
水が流れていないにもかかわらず流れていると誤った判
断がなされると、ヒータ加熱により熱交換器内部の水は
沸騰状態になっているにもかかわらず、一般に水温検知
手段は熱交換手段の出湯口に配設されヒータ温度そのも
のを制御しているのではないので、この近傍の水温は低
い状態となり、ヒータが熱暴走し人体にとって危険な状
態となる。また、この状態が続くと装置の火災といった
最悪の事態となることもあり得る。

【００３５】また、吐水のＯＮ，ＯＦＦを使用者が繰り
返し行うと、たとえば、吐水ＯＦＦの直後にはヒータＯ
ＦＦになったにもかかわらず、若干冷水が熱交換手段内
部に流れ込み、続けざまに吐水ＯＮにすると一瞬の間ノ
ズルから冷水が吐出し、使用者の局部を急に冷水が刺激
し、精神衛生上苦痛をあたえることがあった。

【００３６】また、逆に吐水ＯＦＦになったにもかかわ
らず、ヒータの発熱部の温度は一般的に１５０℃以上ま
で上昇していることがあり、ヒータＯＦＦになってもヒ
ータの持つ熱容量（残熱）により、熱交換器内部の水は
加熱され再度使用者が吐水ＯＮすると熱い湯がノズルか
ら噴出し使用者のデリケートな局部をやけどさせるとい
った危険性もあった。

【００３７】これに対して、本発明では熱交換手段温度
と温水吐出温度とを略同一としたことで、水の流れを検
知せずとも、たとえば、使用者の着座を検知してヒータ
ＯＮしたり、人体検知手段で使用者が入室した時点でヒ
ータＯＮすることもできる。これによって、使用者の吐
水操作時にはヒータ、熱交換手段、熱交換手段内部の水
も充分所望の温度になっており、いきなり冷水がでると
いった不具合がなくなる。なお、熱交換手段からノズル
先端までの残水は、熱交換手段を装置本体のノズル収納
近傍に置けば暖められる。また、局部洗浄前にノズルク
リーニング、捨て水、便器ボウル面プレ洗浄に用いても
良い。また、使用者の吐水操作時にヒータＯＮしてもよ
い。

【００３８】さらに、水が流れていなくても加熱できる
ので、たとえば冬場の夜など装置内の水が凍って温水装
置や周辺の配管などが割れたりする問題に対して、水抜
きで対処したり、専用のヒーターを付けたりしている
が、本装置では常時加熱手段をＯＮすることも可能で内
部が凍ることはなく利用できる。

【００３９】本発明の好ましい態様においては、加熱手
段と熱交換手段とは均熱手段を介して熱的に結合されて
いる。

【００４０】これによれば、加熱手段が熱交換手段の全
面になくても均熱手段を介して熱交換手段に熱を拡散で
きるので、加熱手段はコンパクトでよく、加熱手段のロ
ーコスト化に寄与できる。また、均熱板によって熱交換
手段の均熱化がはかれ所望の温度を得やすくなる。

【００４１】さらに、加熱手段が大面積を加熱しなけれ
ばならない場合などでは、入水口近くでは加熱手段の温
度が下がり気味で、出湯口近くでは温度が上がり気味に
なりやすく、たとえば加熱手段にセラミック製のものを
用いた場合などでは、加熱手段内の温度ムラによる熱膨
張差で熱ストレスが生じ、セラミック製加熱手段が割れ
てしまうといった不具合を解消できる。

【００４２】さらには、加熱手段と熱交換手段の間の熱
結合が不十分で、空気層がこの間に存在したりするとそ
こだけ熱が伝わらず、加熱手段の一部だけ異常加熱を起
こすという、いわゆるヒートスポットが発生する危険性
も防止でき、信頼性を増すことができる。

【００４３】熱的結合手段としては、ロー付けやハンダ
付けなどの溶接、導電性熱伝導性接着剤、絶縁性熱伝導
接着剤、シリコーングリースなどのゲル状粘着材などが
好適に使用できる。

【００４４】均熱手段としては、熱伝導率の良い銅、グ
ラファイト、アルミ、ＢＮ、ＡＬＮ、ＳｉＣなど用いて
もよいし、ヒートパイプのようにさらに熱伝導、熱輸送
性の高い手段を用いれば好適である。特に、ループ式の
ような平板状にでき均熱輸送ができるものが好適であ
る。

【００４５】本発明の好ましい態様においては、熱交換
手段、あるいは加熱手段の近傍に、熱暴走防止手段を配
設した。

【００４６】これによれば、万一加熱手段、熱量制御手
段が何らかの理由で故障して熱暴走するような事態にな
っても、燃焼や漏電といった災害を未然に防げる。

【００４７】熱暴走防止手段としては、形状記憶合金、
バイメタル、サーマルリードスイッチ、ＰＴＣサーミス
タなど繰り返し動作復帰可能な手段を配設したことを特
徴とする。従来技術では出湯温度を測定するために熱交
換器ケーシングに孔をあけＯリングなどでシールして温
度検知を行っていた。本発明によれば、出湯温度と熱交
換器温度を略同一とできるので、直接水温を測る必要は
なく、万一の安全対策として熱交換器の出湯近傍やヒー
タ近傍に上記手段を配設することで対応でき、熱交換器
の製造工程、組立工程、部品点数を削減でき、コストダ
ウンが可能となる。

【００４８】さらに熱暴走防止手段が温度フューズや電
流フューズ、バイメタルスイッチなどの動作自動復帰不
可能な手段を配設してもよい。動作復帰可能な手段と不
可能な手段を組み合わせて使用するのが好適である。

【００４９】本発明の好ましい態様においては、加熱手
段と熱交換手段に蓄熱手段が熱結合されたことを特徴と
する。

【００５０】これによれば、特に均熱手段を利用すれば
蓄熱手段との熱の出し入れが速やかに行えるので、セミ
貯湯のように熱エネルギーのみ蓄熱し、温水が必要な時
に瞬間で温水を生成できるので、従来たとえば４０℃で
貯湯した場合などでは、１日も経てば雑菌が繁殖すると
いった不具合がなく、局部洗浄においては炎症を防止で
き衛生的に使用できる。蓄熱のみでもヒータ併用でもよ
い。また、通常の貯湯タンク容量よりコンパクト化でき
るので、放熱による熱エネルギーのロスが少なくでき省
エネとなる。

【００５１】瞬間式においても、加熱手段の補助熱エネ
ルギーとして使える。例えば日本国内の一般家庭で使用
できる電力容量は１５００Ｗ以下のことが多く、おのず
と昇温可能温度は水量によって制限される。（たとえ
ば、１２００Ｗの電力で流量０．７Ｌ／分の水の昇温温
度範囲は入水温度プラス略２５℃であり、冬時期の入水
温度が５度以下の場合、出湯温度は３０℃にしか到達せ
ず物足りない場合がある。）本発明のように、蓄熱エネ
ルギーを速やかに取り出せれば、瞬間電力プラス蓄熱エ
ネルギー加熱で電力と蓄熱量に応じて、昇温範囲や水量
を設定できる。

【００５２】水道水の圧力の耐圧は熱交換手段のみでよ
く、蓄熱部は耐圧構造が必要なくローコスト化に寄与で
きる。特に、従来貯湯方式が大容量の場合には貯湯タン
クを耐圧構造にするとコスト並びに大きく重くなり実用
的でなかった。たとえば、従来の電気温水器などでは水
道圧を減圧し、ゲージ圧で1kg/cm2以下でしか使えず配
管が長くなったりして圧損があると所望の流量が得られ
なかった。圧力がほしい場合には、加圧ポンプを併用し
ていた。本発明によりこのような不具合を解消でき、使
用者は刺激感のある洗浄行為を行える。

【００５３】また、蓄熱槽は断熱保温できる構造が好ま
しい。たとえば、ステンレス製などの真空断熱壁を持っ
た容器であれば、一度所望の温水温度とすれば一昼夜以
上略一定の温度を保ち、従来保温のためのエネルギーが
ほぼ必要なくなる。これは、上記のように蓄熱槽が耐圧
構造である必要がないことから比較的にローコストで実
現できる。たとえば、熱交換手段を真空ロー付け法で組
立てる場合など、必然的に高真空中でロー付けするため
自ずと真空容器は作れることになる。

【００５４】また、蓄熱材としては潜熱型を利用すれば
溶解時あるいは凝固時に略一定の温度とでき、所望の温
水温度とその温度と略同一にした熱交換手段とあいまっ
て一定温度の温水を供給できる。たとえば、パラフィン
は分子量を選べば略４０℃で溶融、凝固点を繰り返すこ
とができる。蓄熱槽中に均熱手段があれば、大容量の蓄
熱材とも速やかに熱の出し入れができ局部洗浄装置だけ
にかぎらず、蓄熱瞬間式温水装置などに利用できる。

【００５５】また、過冷却型の蓄熱材を使えば一度溶解
させておけば、凝固点より温度が下がっても蓄熱材は固
まらずに過冷却の状態とでき、電気刺激や圧力、機械刺
激、温度刺激などを与えると凝固を開始し蓄熱した熱エ
ネルギーを放出し始める。これを利用すれば、保温の必
要がなく省エネ型蓄熱温水装置とできる。

【００５６】本発明の好ましい態様においては、温水装
置の上流側の流路に、プレフィルタを配設した。

【００５７】これによれば、上水、井水や大便器洗浄用
の貯水タンクの水をポンプ加圧して流れ込んできた赤さ
び、配管工事時などの金属片、スライムやカビなどの微
生物由来の異物などをトラップでき熱交換器の通水路と
りわけ入口部の詰まりを未然に防げる。また、適宜フィ
ルタのクリーニングができるように脱着できる構造が使
用できる。プレフィルタとしては、金属金網メッシュ、
焼結金属多孔体、フェルト状金属などや、その他有機樹
脂製でも適宜使用できる。Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇなど抗菌機
能を有した成分を含んだ金属が好適である。あるいは、
抗菌剤として抗菌金属、無機系抗菌剤、有機系抗菌剤を
含んだ樹脂でも良い。抗菌機能付与によりフィルタ面で
の菌の増殖を抑制でき、たとえばフィルタ面でスライム
が発生しフィルタが目詰まりするといったトラブルを未
然に防止できる。

【００５８】本発明の好ましい態様においては、温水装
置を備えた局部洗浄装置を提供する。

【００５９】これによれば、コンパクトが要求されるト
イレ空間の、しかも便座に組み込まれた温水洗浄便座に
おいては好適である。また、近年洗浄水の節水化、高機
能化、たとえばマッサージ機能などは、水流を間欠状に
供給することで局部近辺を刺激し便意促進効果をもたら
す。局部は、温度に対して他の部位に比べて鋭敏な感覚
を持ち、安定した温水温度の維持が必要で、水流が間欠
状など急激に変化し温水温度を安定に制御するには高度
な制御が不可欠であった。そのため、高価な電子制御手
段を搭載した高価な装置となっていた。本発明によれ
ば、熱交換器温度と出湯温度を略同一とすることも可能
で簡便でローコストな制御で安定した水温が供給できる
利点がある。

【００６０】その他、本発明を利用した温水装置として
は、これに限らず大便器、小便器の洗浄、各種人体洗浄
用、食器洗浄機などに好適に使用できる。また、本装置
の構成の加熱手段を冷却手段とすれば、逆に効率のよい
冷水装置ともできる。冷水と温水を交互に使用して血行
促進などに好適に使用できる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の局部洗浄装置用の
温水装置について説明する。なお、局部洗浄装置の構成
は従来より周知であるため、図示および詳細は省略す
る。

【００６２】（温水装置の第一実施例）図１、２に本発
明の局部洗浄装置用の温水装置の概要を示す。

【００６３】図１は、温水装置の外観図で入水口２より
水が供給され筒状の熱交換手段４中を流れ出湯口３より
温水として取り出せる。その過程で平板状ＰＴＣヒータ
ー１が熱交換器４の両面に熱結合されている。熱結合の
方法は、伝熱グリースや伝熱接着材で固着させてもよ
い。また、ハンダなどで接合してもよい。本構成では、
ＰＴＣヒーターを人体に危険でない温度で使用するの
で、有機質の材料が利用できる。

【００６４】図２は、熱交換器内部を示す構成部品図
で、筒状の熱交換器を構成する部材５、７間に通水路を
形成する波板６が挿入されている。これら部材５、６、
７は、たとえば銅製でロー付け法で強固に固定されてい
る。また、銅製にかぎらずＳＵＳでも利用できる。ま
た、セラミックヒータなど電気絶縁性の材料を使った物
では、直接水と接する構造をとっても良い。

【００６５】図３は、所望の温水温度と熱交換手段の温
度が略同一を説明する概念図である。図において、横軸
が通水路長の総和を、縦軸が温水温度を示しており、通
水路長が長くなるほど温水温度が上昇し、熱交換手段の
壁面温度に近づいていく。通水路長の総和をある程度長
く設計することで、通水路壁温を所望の温水温度と略同
一とできる。これによって、熱交換手段内の最大温度が
所望の温水温度と略同一なことから本質的に安全な温水
装置とできる。また、通水路長の総和を適宜設計するこ
とで、熱交換手段内の通水路壁温と所望の温水温度とが
ある程度の温度差を保持してなるようにも設計できる。

【００６６】図４、５、６は、本発明の熱交換手段内部
の通水路の断面形状のその他の例を示す。波板状の形状
の他、図に示すように円、矩形、星型など適宜使用でき
る。その他、台形、三角形、楕円、あるいは、通水路断
面積にくらべて断面形状の外周囲の長さが大きい形状が
有利である。あるいは、これらの形状が組み合わされた
形状でもよいし、三次元網目構造のように通水路が幾重
にも屈曲する複雑形状をしていても好適である。特に、
通水路断面積／外周囲の長さの比が略１／４以下である
とより好適である。三次元網目構造においては、屈曲し
た小径の中を水は通過していくので、熱交換器の容積の
割に通水路長の総和は大きくコンパクトな熱交換器とな
りうる。なお、本例の通水路は、水の進行方向に向かっ
てストレートに流れる構造でも良いし、あるいは、水の
進行方向に向かって蛇行しながら進んだり、旋回しなが
ら進む構造でもよい。たとえば、矩形の断面形状が水の
進行方向に向かって、次第によじれる構造であれば容易
に旋回流とできる。また、入水口と出湯口が同一側にあ
るように内部で折り返す通水路構造をとっても良い。さ
らに、本例では熱交換手段４の両面に加熱手段を配設し
たが、加熱手段は片面だけでもよいし、逆に加熱手段１
の両面に熱交換手段４を配設する構造をとってもよい。

【００６７】（温水装置の第二実施例）図７、８、９
は、本発明にかかる温水装置の第二実施例を示すグラフ
である。本グラフにおいて、熱交換手段を構成する部品
はステンレス製（ＳＵＳ３０４）、銅製で平面部５、７
の肉厚０．４ｍｍ、これら上下面間に各々直径１、２、
５ｍｍで長さ１２０ｍｍの細い円形の通水路を並列に多
数個形成した。各通水路間は０．１ｍｍの肉厚とした。
この熱交換器の上面のみにヒータを配設し、加熱量制御
として、投入電力量は上面が４０℃一定になるように１
２００Ｗの範囲内で温度制御した。入水温度５、１５
℃、入水流量０．７Ｌ／分、通水路の本数をそれぞれ設
定した時の出湯温度を評価した。

【００６８】評価結果を図７、８、９に示す。図中パラ
メータ表示として、Ｌ＝６０ｃｍ〜３６００ｃｍとの記
載は、長さ１２０ｍｍの細い円形の通水路を並列に多数
個形成した時の一本の通水路長に並列に形成された通水
路の個数を乗じた通水路長の総和を表している。結果か
らわかるように通水路の長さが一定の時、通水路の直径
を大きくして接触面積を大きくしても出湯温度はほぼ変
わらないことがわかる。一方、通水路の直径によらず通
水路の総長が長くなるにつれて、出湯温度が上昇してい
ることがわかる。

【００６９】（温水装置の第三実施例）図９〜１７は、
本発明にかかる温水装置の第三実施例を示す。図中にお
いて、熱交換手段はそれぞれＣｕ製、ＳＵＳ３０４製で
平面部５、７の肉厚０．４ｍｍ、これら上下面間に各々
幅１×高さ０．５、幅１×高さ１、幅１×高さ２、幅１
×高さ５ｍｍで長さ１２０ｍｍの細い矩形の通水路を並
列に多数個形成した。各通水路間は０．１ｍｍの肉厚と
した。この熱交換器の上面にヒータを配設し、投入電力
量は上面が各々４０、４５、５０、６０、７０、８０、
９０℃一定になるように１２００Ｗの範囲内で制御し
た。また、比較のために電力１２００Ｗで温度制御をし
ない場合も示した。入水温度５、１５℃、入水流量０．
７Ｌ／分、通水路の本数をそれぞれ設定した時の出湯温
度を評価した。

【００７０】評価結果を図９〜１７に示す。結果からわ
かるように通水路の長さに応じて出湯温度が変化するこ
とがわかる。また、通水路の長さが一定の時、熱伝導率
の良好なＣｕにおいては通水路の縦／横比が大の方が出
口水温高くなる。ＳＵＳにおいては、逆に通水路の縦／
横比が大の方が出口水温低くなる。これは、片面からの
加熱では通水路の開口高さが大きいほど接触面積は増え
るが、ＳＵＳにおいては壁部の熱伝導が不十分でヒータ
から遠ざかる程壁部の温度が低下し、水を加熱し得なく
なったと考えられる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したような構成により、本発明
は、所望する温水吐出温度に応じて通水路長の総和を設
計したことなどによりローコストで安全性、信頼性の高
い局部洗浄装置用の温水装置を提供することが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様の例を示す外観図である。

【図２】本発明の一態様の例を示す分解図である。

【図３】所望の温水温度と熱交換手段の温度が略同一
を説明する概念図である。

【図４】本発明の一態様の通水路の例を示す。

【図５】本発明の一態様の通水路のその他の例を示
す。

【図６】本発明の一態様の通水路のその他の例を示
す。

【図７】本発明の一態様の評価結果を示すグラフであ
る。

【図８】本発明の一態様の評価結果を示すグラフであ
る。

【図９】本発明の一態様の評価結果を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１１】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１２】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１３】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１４】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１５】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１６】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【図１７】本発明の一態様の評価結果を示すグラフで
ある。

【００７２】

【符号の説明】

１…自己温度制御機能を有する平板状のヒーター２…入水口３…出湯口４…熱交換器本体５…熱交換器の筒状を形成する構成部品６…熱交換器の通水路を形成する構成部品７…熱交換器の筒状を形成する構成部品８…熱交換器内部の通水路の例９…熱交換器内部の通水路のその他の例１０…熱交換器内部の通水路のその他の例

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の熱交換手段の内部に略層流の状態
で水を通して温水を生成する局部洗浄装置の温水装置に
おいて、所望する温水吐出温度に応じて通水路長の総和
を設計したことを特徴とする温水装置。
【請求項２】前記熱交換手段の通水路長の総和が１ｍ
〜１００ｍ、より好ましくは略８〜２０ｍであることを
特徴とする請求項１に記載の温水装置。
【請求項３】前記通水路が、多数並列に形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜２に記載の温水装置。
【請求項４】前記通水路が、３次元的な網目構造など
の、複雑に屈曲した形状であることを特徴とする請求項
１〜３に記載の温水装置。
【請求項５】前記熱交換手段が熱伝導材料で形成され
たことを特徴とする請求項１〜４に記載の温水装置。
【請求項６】前記熱交換手段は、少なくとも水と接す
る最表面が耐食材料で形成されたことを特徴とする請求
項１〜５に記載の温水装置。
【請求項７】前記熱交換手段は、少なくとも水と接す
る表面が電気絶縁材料で形成されたことを特徴とする請
求項１〜６に記載の温水装置。
【請求項８】前記熱交換手段は、少なくとも水と接す
る最表面にＳｉ酸化物や炭酸Ｃａなどで構成された、水
アカに対して難付着性あるいは易剥離性の層が形成され
たことを特徴とする請求項１〜７に記載の温水装置。
【請求項９】前記加熱手段が、ＰＴＣヒータなど熱量
制御機能を併有することを特徴とする請求項１〜８に記
載の温水装置。
【請求項１０】前記熱交換手段の設定温度と、温水吐
出温度とを略同一あるいは一定の温度差の中で保持する
ように設計したことを特徴とする請求項１〜９に記載の
温水装置。
【請求項１１】前記加熱手段と熱交換手段とは、均熱
手段を介して熱的に結合されていることを特徴とする請
求項１〜１０に記載の温水装置。
【請求項１２】前記熱交換手段、あるいは加熱手段の
近傍に、熱暴走防止手段を配設したことを特徴とする請
求項１〜１１に記載の温水装置。
【請求項１３】前記加熱手段及び熱交換手段に、蓄熱
手段が熱結合されたことを特徴とする請求項１〜１２に
記載の温水装置。
【請求項１４】前記温水装置の上流側の流路に、プレ
フィルタを配設したことを特徴とする請求項１〜１３に
記載の温水装置。
【請求項１５】請求項１〜１４に記載の温水装置を備
えた局部洗浄装置。