JP2005226897A - Heat exchanger and sanitary washing device provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷水を温水に加熱するヒータを備えた熱交換器と、それを用いて人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger provided with a heater that heats cold water to warm water, and a sanitary washing device that cleans a local part of the human body using the heat exchanger.
従来、この種の熱交換器は、図11に示すように、円筒状の基材パイプ1と外筒2からなる二重管構造をしている。そして、基材パイプ1の外面の一部にはヒータ部3が設けられている。また、基材パイプ1の内孔4には、らせん中子5が挿入されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, this type of heat exchanger has a double tube structure including a
上記構成において、流体としての水は、基材パイプ1の内孔4を流れるものであり、その際、水は基材パイプ1の内孔4に挿入されたらせん中子5のねじ山6に沿って流れるものであり、ヒータ部からの熱と熱交換されて温水が吐出されるものである。
しかしながら、前記従来の構成では、基材パイプの外にヒータ部を設けているために、ヒータ部を熱絶縁して囲うための外筒が必要となり大きな構成となっていた。また、ヒータ部の熱が外部へ逃げるため熱交換効率が悪いという課題があった。さらに、内孔にらせん中子を挿入して保持するためには、ヒータ部がある基材パイプ内面に接触する必要があり、らせん中子は熱的に強固な材質にしなければならないという制限があった。 However, in the conventional configuration, since the heater portion is provided outside the base pipe, an outer cylinder for enclosing and insulating the heater portion is necessary, which is a large configuration. Moreover, since the heat of the heater part escapes to the outside, there is a problem that heat exchange efficiency is poor. Furthermore, in order to insert and hold the helical core in the inner hole, it is necessary to make contact with the inner surface of the base material pipe where the heater is located, and there is a restriction that the helical core must be made of a thermally strong material. there were.
本発明は、小型で熱交換効率のよい熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置において、螺旋状のガイドを設けることで発熱部のスケール付着を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce scale adhesion of a heat generating part by providing a spiral guide in a small heat exchanger having high heat exchange efficiency and a sanitary washing apparatus using the heat exchanger.
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを備えたものである。 In order to solve the conventional problems, a heat exchanger according to the present invention and a sanitary washing device using the heat exchanger include a flow path provided on an outer periphery of a heating element, a case constituting the flow path, and the flow path. A spiral guide that converts a flow direction into a turning direction is provided.
これによって、発熱体の外周に流路を設けることで熱絶縁が流路によって行われるので、熱的な絶縁層を設ける必要がなく小型にすることができる。そして、発熱部を流路で囲うことで外部へ熱を逃がさない構成とすることができ、熱交換効率を高めることができる。 Accordingly, since the heat insulation is performed by the flow path by providing the flow path on the outer periphery of the heating element, it is not necessary to provide a thermal insulating layer, and the size can be reduced. And it can be set as the structure which does not escape heat outside by enclosing a heat-emitting part with a flow path, and can improve heat exchange efficiency.
また、流路に設けた螺旋状のガイドは、温度の低いケース内壁などで保持することができるので樹脂などの耐熱性が弱い材質でも使用することができるので加工性に優れ、軽量とすることができる。 In addition, since the spiral guide provided in the flow path can be held by the inner wall of the case at a low temperature, it can be used with materials with low heat resistance such as resin, so it has excellent workability and should be lightweight. Can do.
そして、螺旋状のガイドによって、流路内を流れる水の向きを旋回方向に変えることで、見かけ上の流路断面積が減少することから、同じ流量の水を流路に流した場合、流速を速めることができる。流速が速くなると、水と発熱体の境界層が狭くなることで、発熱体表面温度の上昇を防ぐことができるので、発熱部表面に発生するスケールなどの付着を低減することができる。また、流速が速いので、スケールを堆積させずに、熱交換器外へ流水と一緒に排出させることができる。 And by changing the direction of the water flowing in the flow path to the swirl direction by the spiral guide, the apparent flow cross-sectional area is reduced. Can speed up. When the flow rate is increased, the boundary layer between water and the heating element is narrowed, so that an increase in the surface temperature of the heating element can be prevented, and adhesion of scales and the like generated on the surface of the heating part can be reduced. Moreover, since the flow rate is fast, it can be discharged together with running water outside the heat exchanger without depositing scale.
さらに、流路内を流れる水の向きをスムーズにかつ旋回方向に導くため、圧力損出が少ない熱交換器を実現できる。 Furthermore, since the direction of water flowing in the flow path is smoothly guided in the swirl direction, a heat exchanger with little pressure loss can be realized.
本発明の熱交換器とそれを備えた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路に螺旋状のガイドを設置することで、流路内を流れる水の流速を速め、発熱部表面や流路内に発生するスケールなどの付着を減少することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。 The heat exchanger according to the present invention and the sanitary washing apparatus including the heat exchanger increase the flow rate of the water flowing in the flow path by installing a spiral guide in the flow path provided on the outer periphery of the heat generating body, In addition, adhesion of scales and the like generated in the flow path can be reduced, and it is possible to achieve a small size, high efficiency and a long life.
第1の発明は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを備えた構成とすることにより、見かけ上の流路断面積が減少することで、流路内を流れる水の流速を速め、発熱部表面や流路内に発生するスケールなどの付着物を減少することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。さらに、螺旋状のガイドにより、流路内を流れる水の向きをスムーズかつ旋回方向に導くため、圧力損出が少ない熱交換器を実現できる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path provided on the outer periphery of the heating element, a case that forms the flow path, and a spiral guide that converts the flow direction into a turning direction in the flow path. By reducing the apparent cross-sectional area of the flow path, it is possible to increase the flow rate of water flowing in the flow path, and to reduce deposits such as the surface of the heat generating part and the scale generated in the flow path. And a long life. Furthermore, since the direction of the water flowing in the flow path is guided smoothly and in the swirl direction by the spiral guide, a heat exchanger with little pressure loss can be realized.
第2の発明は、特に、第1の発明の、螺旋状のガイドのピッチを不均一とした構成とすることにより、部分的にピッチを広くすることで、流路の圧力損失を低減することができる。 The second invention reduces the pressure loss of the flow path by partially widening the pitch, in particular, by adopting a configuration in which the pitch of the spiral guide of the first invention is made non-uniform. Can do.
第3の発明は、特に、第2の発明の、螺旋状のガイドの、発熱体の表面温度が所定温度以上になる領域でピッチを狭くする構成とすることにより、発熱体の温度が高くなる領域の流速を速めることができるので、効果的に発熱体の温度が過剰に上昇することを防ぐことができ、スケール付着量を低減することができる。 In the third invention, in particular, the temperature of the heating element is increased by adopting a configuration in which the pitch of the spiral guide of the second invention is narrowed in a region where the surface temperature of the heating element is equal to or higher than a predetermined temperature. Since the flow rate in the region can be increased, the temperature of the heating element can be effectively prevented from rising excessively, and the amount of scale adhesion can be reduced.
第4の発明は、特に、第2または3の発明の、螺旋状のガイドの、流路の下流側でピッチを狭くする構成とすることにより、比較的スケール付着が発生しやすい下流側におけるスケールの付着を軽減することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the scale on the downstream side of the spiral guide of the second or third aspect is relatively easy to cause scale adhesion by adopting a configuration in which the pitch is narrowed on the downstream side of the flow path. Can be reduced, and pressure loss in the flow path can be reduced as compared with narrowing the flow path in the entire area.
第5の発明は、特に、第2から4の発明の、螺旋状のガイドの流路の下流側に向かって連続的にピッチを狭くする構成とすることにより、スケール付着が発生しやすい下流に行くにしたがって連続的に流速が速くなり、効果的にスケールの付着を軽減することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, in the second to fourth aspects of the invention, the pitch is continuously narrowed toward the downstream side of the flow path of the spiral guide, so that the scale adhesion is likely to occur downstream. The flow rate is continuously increased as it goes, so that the adhesion of scale can be effectively reduced, and the pressure loss of the flow path can be reduced as compared with the case where the flow path in the entire area is narrowed.
第6の発明は、特に、第2から4の発明の、螺旋状のガイドの流路の下流側に向かって断続的にピッチを狭くする構成とすることにより、スケール付着が発生しやすい下流に行くにしたがって断続的に流速が速くなり、効果的にスケールの付着を軽減することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, in the second to fourth aspects of the invention, the pitch is intermittently narrowed toward the downstream side of the flow path of the spiral guide, so that the scale adhesion is likely to occur downstream. The flow rate is intermittently increased as it goes, and scale adhesion can be effectively reduced, and pressure loss in the flow path can be reduced as compared with narrowing the flow path in the entire area.
第7の発明は、特に、第1から第6の発明の熱交換器を備えた衛生洗浄装置は、熱交換器を小型化することで衛生洗浄装置本体の小型化が実現でき、狭いトイレ空間にも容易に設置することができるとともに、スケールの付着を早期に防止することで、衛生洗浄装置の洗浄ノズルにスケール破片が詰まることを防止でき、長寿命で、かつ動作不良の発生しにくい装置とすることができる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, the sanitary washing apparatus provided with the heat exchanger according to the first to sixth inventions can realize a reduction in the size of the sanitary washing apparatus body by downsizing the heat exchanger, and a narrow toilet space. In addition, it is possible to prevent the scale nozzle from clogging in the cleaning nozzle of the sanitary cleaning device by preventing the scale from adhering at an early stage. It can be.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における熱交換器の断面図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
図1において、熱交換器は、流体としての水を加熱する発熱体としてのシーズヒータ7と、シーズヒータ7の外周を囲って流路8を構成するケース9と、流路8内の水の流れを旋回方向へと誘うための螺旋状のガイドである螺旋バネ10で構成されている。そして、流入口11と、流出口12と、シーズヒータの電極端子13、14と、流路をシールするためのOリング15を備えている。また、図中16の矢印は水の流れを示す。
In FIG. 1, the heat exchanger includes a
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、発熱体であるシーズヒータ7は、図2に示すように、酸化マグネシウム(図示せず)が封入された銅パイプ17の中に電熱線18がコイル状に配設されているものである。そして、その電熱線18と接続された電極端子13、14に電気を通電することで電熱線18が加熱され、酸化マグネシウムを介して銅パイプ17に熱が伝わることで、銅パイプ17の外周を流れる水が加熱されて温水となり、熱交換されるものである。
First, as shown in FIG. 2, the sheathed
この際、水は、図3に示すように、ケース9の中心から偏芯した側面位置に設けた流入口11から入水し、銅パイプ17の外周に流れ込み、さらに、銅パイプ17の外周に沿って螺旋状に配置した螺旋バネ10によって、銅パイプ17の外周を矢印16のように旋回して流れ、再びケース9の中心から偏芯した側面位置に設けた吐出口12より吐出されることになる。
At this time, as shown in FIG. 3, water enters the
ここで、螺旋状に配置する螺旋バネ10は、見かけ上の流路断面積である螺旋バネ10のピッチ間およびシーズヒータ7とケース9との間隙で構成される流路断面積が、ケース9と銅パイプ17の間に構成されたドーナツ状の流路の断面積より狭くなるような方向およびピッチで旋回させるようにした。この結果、螺旋バネ10に沿って螺旋状に流れる旋回流16の流速が、螺旋バネ10がない場合に比べて速くなる。例えば、シーズヒータ7の外径がφ6.5mm、ケース9の内径がφ9mm、バネ10のピッチが6mmの場合、螺旋バネ10がない場合の流路断面積が約30mm2であるのに対して、螺旋バネ10を用いた場合の見かけ上の流路断面積は約7.5mm2となるため、同じ流量を流した場合、流速を約4倍とすることができる。また、水の流れ16を旋回状にすることで、流路断面積を小さくしても比較的圧力損失が増えることがない。さらに、流入口11と流出口12をケース9の中心から偏芯した側面位置に設けたことおよび螺旋状のガイドとしたことで、流路8内の水の流れ16をスムーズに旋回方向へ誘うことができるため、圧力損失を低減することができる。
Here, the
また、流体が流れる距離が長くなると、徐々に整流効果が働き、旋回力が弱まってシーズヒータ7に沿った流れとなる。その場合、流路断面積が広くなるため、流速が低下する。しかし、本発明では、螺旋バネ10により流出口12まで旋回流が持続する構成とすることで、速い流速を持続可能であるので、流路8内の銅パイプ17と流体である水の境界層の領域が全域に渡り非常に狭くなる。その様子を示す流速分布図を、図4と図5に模式的に示す。図4に示すように、流速が遅い場合、境界層19が広くなるが、流速が速く水の流れが乱流になると、図5に示す流速分布の境界層20のように狭くなるため、銅パイプ17の表面温度が過剰に上昇することがない。一般的に、スケール成分は温度が高いほど析出量が増えるため、本実施例のように流路8内を流れる水の流速を早め、銅パイプ17と水との境界層の領域を狭くすることで、銅パイプ17の表面温度の上昇を抑えることが可能となり、結果として銅パイプ17に付着するスケール量を減少することができる。なお、本実施例では、スケール量低減効果を高めるために、螺旋状のガイドである螺旋バネ10によって乱流となるまで流速を高める構成としたが、層流のままであっても、螺旋状のガイドである螺旋バネ10によって流速を早めることで、銅パイプ17と水の境界層の領域を狭くすることができるため、スケール低減効果を得ることができる。
Further, when the distance through which the fluid flows becomes long, the rectifying effect is gradually activated, and the turning force is weakened to flow along the
さらに、スケールが銅パイプ17に析出した場合でも、流路8内を流れる水の流速が速いため、析出したスケールを下流側に流す効果があるとともに、スケールが小さく砕かれて下流側に流れていくので、下流側で詰まることがない。そして、熱交換器内にスケールが付着しにくくなることによって、熱交換器としての寿命を延ばすことができる。また、螺旋状のスムーズな流れとすることで、速い流速でありながら、流路8の圧損を少なく実現できるとともに、銅パイプ17と水との境界層を狭くすることで熱交換効率を向上することができ、小型化を実現することができる。
Furthermore, even when the scale is deposited on the
このように、発熱体であるシーズヒータ7の外周に設けたケース9によって流路8を構成し、その流路8に螺旋状のガイドである螺旋バネ10を備えた構成とすることにより、流路8内を流れる水の流速を速めることができ、銅パイプ17の表面に発生するスケールなどの付着物を剥離あるいは粉砕することができる。また、流速を早め、銅パイプ17と水との境界面が狭くなることで、小型で高効率を実現し、かつスケール付着を低減して長寿命とすることができる。また、流速を速くすることで、気泡の発生を低減し、スケールの発生を抑制すると共に、銅パイプ17表面の温度を低く抑えることができるので、沸騰音の発生を低減することができる。そして、発熱体であるシーズヒータ7の外周に流路8を設けることで熱絶縁が流路8によって行われるので、熱的な絶縁層を設ける必要がなく小型にすることができる。また、発熱部を流路8で囲うことで外部へ熱を逃がさない構成とすることができ、熱交換効率を高めることができる。
In this way, the
また、螺旋状のガイドである螺旋バネ10を、発熱体であるシーズヒータ7やケース9とは別部材を用いた構成にすることによって、螺旋バネ10は、シーズヒータ7あるいはケース9に完全固定せずに、螺旋バネ10の一部が摺動自由の状態で保持されることによって、流れから受ける流力とバネ力などによって振動するため、スケールを剥離する効果を得ることができる。
Further, the
さらに、水道水のスケール成分の少ない地域や、水道水圧の低い地域で使用する場合は、低圧損となるように、別部材の螺旋バネ10を取り外して、螺旋バネ10を圧力損失が小さくなるように形状を変更したり、取り付ける場所を流速の遅くなる場所に取り付けたりすることで、低圧損かつ流速を速めることでスケールの付着を防止することができる。また、異常時の交換も容易となるので、メンテナンス性を向上させることができる。
Furthermore, when using it in an area where the scale component of tap water is small or an area where the tap water pressure is low, the
また、螺旋バネ10は、発熱体であるシーズヒータ7との間に間隙を設けた構成とすることにより、螺旋バネ10はシーズヒータ7に直接接触しないので、熱が螺旋バネ10に伝熱されにくくなり、螺旋バネ10の熱損傷を防げ、長寿命とすることができる。さらに、熱が螺旋バネ10に伝熱されにくくなるので、樹脂などの耐熱性が弱い材質でも使用することができる。よって、螺旋バネ10は加工性のしやすい材料で製造することができ、軽量とすることができる。なお、螺旋バネ10は、全ての範囲においてシーズヒータ7との間に間隙を設ける必要はなく、例えば、螺旋バネ10とシーズヒータ7とが一部で接していても何ら問題はない。ただし、その場合は、螺旋バネ10を非金属とするか、シーズヒータ7のシースの材質と同じ金属とすることが、腐食を防ぐために望ましい。
In addition, since the
また、螺旋バネ10は、ケース9内壁との間に間隙を設けた構成とすることにより、螺旋バネ10を介してシーズヒータ7からの熱がケース9へ伝熱されにくくなるので、ケース9の熱損傷が発生しにくくなり、長寿命とすることができる。さらに、水は遠心力によって、ケース9内壁に沿って流れようとするため、剥離したスケールはケース9内壁に沿って流れ、螺旋バネ10に引っかかり再び銅パイプ17表面に堆積するのを防止でき、長寿命とすることができる。なお、螺旋バネ10は、全ての範囲においてケース9内壁との間に間隙を設ける必要はなく、例えば、螺旋バネ10とケース9内壁とが一部で接していても何ら問題はない。
In addition, since the
さらに、螺旋バネ10は、シーズヒータ7およびケース9内壁の両方と間隙を有する構成とすることにより、組み立て性を向上させることができる。
Further, the
なお、シーズヒータ7のシースの材質を銅パイプで説明したが、SUSパイプなど他の金属パイプでも同様の効果がある。そして、螺旋状のガイドとして螺旋バネで説明したが、金属の螺旋バネやバネ性を持たない螺旋線や樹脂性の同等形状のものでも同様である。さらに、衛生洗浄装置に用いる場合は、流量が100から2000mL/分程度であるため、銅パイプ17は外径が、φ3から20mm程度で、螺旋のピッチは3から20mm程度がよい。ケース9の内径は、φ5から30mmの範囲で、流速を速めた構成とすることができる。また、螺旋状のガイドに螺旋バネを用いる場合は、螺旋バネの線径が、0.1から3mm程度のものがよく加工性にも優れている。なお、本実施例では、螺旋状のガイドとして螺旋バネ10を用いているが、ケース9やシーズヒータ7と一体とする構成としても良い。また、螺旋バネ10を流路の一部に設け、圧力損失をさらに減らす構成としても良い。
In addition, although the material of the sheath of the sheathed
また、本実施例では螺旋状のガイドとして螺旋バネ10で説明したが、バネ以外の流れを螺旋状に変換させる翼やガイドのようなものでもスケールの付着低減効果は得られる。
In this embodiment, the
(実施の形態2)
図6は本発明の第2の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、螺旋状のガイドである螺旋バネ21を銅パイプ17の表面温度が所定温度以上になる領域で螺旋バネ21のピッチを狭く、それ以外の領域で螺旋バネ21のピッチを広くした点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a sectional view of a heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that the
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
シーズヒータ7は、図2に示すようにコイル状の電熱線18が加熱されることで水を加熱しているが、電熱線18同士での熱干渉などによって中央部が最も温度が上昇する性質を持っている。また、水が熱交換されることによって下流側ほど水の温度が高く、かつ水と共に銅パイプ17の表面温度も上昇していく。これらのことから、図6に示す領域Aの部分、すなわち、シーズヒータ7の中央よりやや下流側を中心とする領域で銅パイプ17の表面温度が他の部分よりも上昇し、その結果領域Aでのスケール付着量が増加することになる。
As shown in FIG. 2, the sheathed
そこで、本実施例では、銅パイプ17の表面温度が所定温度以上となる領域Aで螺旋バネ21のピッチを狭く、それ以外の領域で螺旋バネ21のピッチを広くした。このことにより、領域Aでの見かけ上、水の流れ16の流路断面積8aが減ることから、領域Aでの水の流速を速めることができるので、銅パイプ17の表面温度の上昇を防ぎ、スケール付着量を低減させることができる。なお、所定温度は60℃、より好ましくは45℃とすることが望ましい。これは、スケールを含んだ水の温度が約60℃を超えるとスケール付着量が急激に増加していく傾向があるためである。
Therefore, in this embodiment, the pitch of the spiral springs 21 is narrowed in the region A where the surface temperature of the
つまり、銅パイプ17の表面温度が所定温度以上になる領域で螺旋バネ21のピッチが狭くなるように構成したことにより、比較的スケール付着が発生しやすい高温部におけるスケールの付着を軽減することができるとともに、全域で螺旋バネ21のピッチを狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。
That is, the pitch of the spiral springs 21 is narrowed in the region where the surface temperature of the
なお、本実施例では、例えば銅パイプ17の表面温度が60℃未満の領域では螺旋バネ21のピッチを10mmに、60℃以上の領域ではピッチを6mmとするなど、ピッチを一段階のみ変更しているが、例えば、銅パイプ17の表面温度が45℃未満の領域では螺旋バネ21のピッチを10mmに、45℃以上60℃未満の領域ではピッチを8mmに、60℃以上の領域ではピッチを6mmにするなど、ピッチを多段階変更させる構成としても良い。
In this embodiment, for example, the pitch of the
また、本実施例では、螺旋状のガイドとして螺旋バネ21を用いているが、ケース9やシーズヒータ7と一体とする構成としても良い。
In this embodiment, the
(実施の形態3)
図7は本発明の第3の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、下流側で螺旋バネ31のピッチHbを狭く、上流側で螺旋バネ31のピッチHaを広くした点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to the third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that the pitch Hb of the spiral spring 31 is narrowed on the downstream side and the pitch Ha of the spiral spring 31 is widened on the upstream side. Others are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the detailed description is omitted with the same numbers hidden.
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図7のような熱交換器では、水が熱交換されることによって下流側ほど水の温度が高く、かつ水と共に銅パイプの表面温度も高温になるので、スケールの発生も多くなる。しかし、下流側の螺旋バネ31のピッチを狭くしているため、見かけ上の流路断面積は下流側の8cで上流側の8bよりも狭くなり、水の流れ16流速を速めることができるので、比較的スケール付着が発生しやすい下流側におけるスケールの付着を軽減することができるとともに、上流側では螺旋バネ31のピッチを広くしているため、螺旋バネ31全域のピッチを狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。
In the heat exchanger as shown in FIG. 7, the temperature of the water is higher toward the downstream side due to the heat exchange of the water, and the surface temperature of the copper pipe becomes higher together with the water. However, since the pitch of the spiral spring 31 on the downstream side is narrowed, the apparent flow path cross-sectional area is narrower on the downstream side 8c than on the upstream side 8b, and the
また、図8は螺旋バネ41のピッチを流路の上流側から下流側になるにしたがって、次第に狭くなるように構成したものである。したがって、スケール付着が発生しやすい下流に行くにしたがって連続的に流速が速くなり、効果的にスケールの付着を軽減することができるとともに、螺旋バネ41全域のピッチを狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。また、螺旋バネ41のピッチを連続的に狭くしているため、上流から下流に向けてスムーズに流速を速めることができる。 FIG. 8 shows a configuration in which the pitch of the spiral spring 41 is gradually narrowed from the upstream side to the downstream side of the flow path. Therefore, the flow velocity continuously increases as going downstream where scale adhesion is likely to occur, and scale adhesion can be effectively reduced, and the pressure in the flow path can be reduced rather than the pitch of the entire spiral spring 41 being narrowed. Loss can be reduced. Moreover, since the pitch of the spiral spring 41 is continuously narrowed, the flow velocity can be smoothly increased from upstream to downstream.
さらに、図9は螺旋バネ51のピッチを流路の上流側から下流側に向かって断続的に狭くなる構成にしたものである。したがって、スケール付着が発生しやすい下流に行くにしたがって断続的に流速が速くなり、効果的にスケールの付着を軽減することができるとともに、全域の流路を狭くするよりも流路の圧力損失を少なくすることができる。また、連続的に螺旋バネのピッチを狭める場合と比較し、製造が容易になる。なお、本実施例では、1つの螺旋バネのピッチを変化させる構成としたが、ピッチの異なる複数のバネを用いる構成としても良い。
Further, FIG. 9 shows a configuration in which the pitch of the
また、本実施例では、螺旋状のガイドとして螺旋バネ31、41、51を用いているが、ケース9やシーズヒータ7と一体とする構成としても良い。
In this embodiment, the spiral springs 31, 41, 51 are used as the spiral guides, but may be configured integrally with the
(実施の形態4)
図10は本発明の第4実施の形態の衛生洗浄装置を示す断面図である。そして、実施の形態1から3のいずれかの熱交換器を用いた衛生洗浄装置の構成であり、便器61の上に暖房便座62と衛生洗浄装置本体63を設置している。そして、衛生洗浄装置本体63の中に、熱交換器64を備え、熱交換された温水が洗浄ノズル65から噴出して人体66の局部を洗浄するものである。そして、衛生洗浄装置本体の中には主用部品として遮断弁67と流量制御装置68を備えている。その他、制御基板などの部品は、省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a sectional view showing a sanitary washing device according to a fourth embodiment of the present invention. And it is the structure of the sanitary washing apparatus using the heat exchanger in any one of Embodiment 1-3, and the
このような衛生洗浄装置において、小型でスケールの付着の少ない熱交換器64を衛生洗浄装置本体63に内蔵することで、本体の小型化を実現すると共に、熱交換器の長寿命化とともに衛生洗浄装置としての寿命も伸ばすことができ、熱交換器64はもとより洗浄ノズル65などが詰まることがなく動作の安定した衛生洗浄装置とすることができる。 In such a sanitary washing device, the heat exchanger 64 that is small and has little scale adhesion is incorporated in the sanitary washing device body 63, so that the size of the body can be reduced and the life of the heat exchanger can be extended and the sanitary washing can be performed. The service life of the apparatus can be extended, and the washing nozzle 65 and the like as well as the heat exchanger 64 are not clogged, so that a sanitary washing apparatus with stable operation can be obtained.
特に、円筒状の小型熱交換器とすることで、伸縮する洗浄ノズル65の設置によって死空間となっていた洗浄ノズル65の下部に、熱交換器64を設置することができ、本体全体の小型化に貢献できる。 In particular, by using a cylindrical small heat exchanger, the heat exchanger 64 can be installed in the lower part of the cleaning nozzle 65 which has become a dead space due to the installation of the expanding and contracting cleaning nozzle 65, and the entire main body can be reduced in size. Can contribute to
また、スケールが付着しにくい熱交換器ということで、スケールの流出も抑制されているので、洗浄ノズル65や流量制御装置68などでスケールが詰まることなく、安定した動作で長期間使用できる効果がある。 In addition, since the scale is difficult to adhere to the heat exchanger, the outflow of the scale is suppressed, so that the scale is not clogged with the cleaning nozzle 65, the flow rate control device 68, etc., and it can be used for a long time with stable operation. is there.
以上のように、本発明にかかる熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路に流向を旋回方向に変換する螺旋状のガイドを備えることで、見かけ上の流路断面積を狭くすることが可能となり、流路を流れる水の流速を速めることで、発熱体と水との境界層を狭くし、発熱体の表面温度を下げることができるため、スケールなどの付着量を低減することができる。これによって、小型で高効率を実現しかつ長寿命な熱交換器を得ることができる。そして、それを用いた衛生洗浄装置は、熱交換器を小型化することで衛生洗浄装置本体の小型化が実現でき、狭いトイレ空間にも容易に設置することができるとともに、長寿命で、かつ動作不良の発生しにくい装置とすることができる。 As described above, the heat exchanger according to the present invention and the sanitary washing device using the heat exchanger apparently include a spiral guide that converts the flow direction into the swirl direction in the flow path provided on the outer periphery of the heating element. It is possible to reduce the cross-sectional area of the flow path, and by increasing the flow rate of the water flowing through the flow path, the boundary layer between the heating element and water can be narrowed and the surface temperature of the heating element can be lowered. The amount of adhesion such as can be reduced. As a result, it is possible to obtain a heat exchanger that is small, has high efficiency, and has a long life. And the sanitary washing device using it can realize downsizing of the sanitary washing device body by downsizing the heat exchanger, can be easily installed in a narrow toilet space, has a long life, and It can be set as the apparatus which a malfunction does not generate | occur | produce easily.
7 シーズヒータ(発熱体)
8 流路
9 ケース
10 螺旋バネ(螺旋状のガイド)
63 衛生洗浄装置
64 熱交換器
7 Sheathed heater (heating element)
8 Flow
63 Sanitary washing device 64 Heat exchanger
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