JP2005336805A - 衛生洗浄装置用熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の寿命を向上するためのものである。
【解決手段】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速変換手段と水還元手段５を設置することで、流体の流速が加速され、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着物を軽減することができるとともに水還元手段５で生成した酸化還元電位の低下した水によりスケールを溶解剥離することができ、小型で高効率・省エネルギーを実現しかつ長寿命とすることができる。
【選択図】図１

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。

従来、この種の衛生洗浄装置に用いる熱交換器は、図１４に示すように、円筒状の基材パイプ１０１と外筒１０２からなる二重管構造をしている。そして、基材パイプ１０１の外面の一部にはヒータ部１０３が設けられている。また、基材パイプ１０１の内孔１０４には、らせん中子１０５が挿入されている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成において、流体としての水は、基材パイプ１０１の内孔１０４を流れるものであり、その際、水は基材パイプ１０１の内孔１０４に挿入されたらせん中子１０５のねじ山１０６に沿って流れるものであり、ヒータ部１０３からの熱と熱交換されて温水が吐出されるものである。
特開２００１−２７９７８６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、基材パイプ１０１の外にヒータ部１０３を設けているために、ヒータ部１０３を熱絶縁して囲うための外筒１０２が必要となり大きな構成となっていた。また、基材パイプ１０１の外面にヒータ部１０３を設けた構成なので、ヒータ部１０３の熱が基材パイプ１０１の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１０４にらせん中子１０５を挿入して保持するためには、ヒータ部１０３がある基材パイプ１０１の内面に接触する必要があり、らせん中子１０５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。

本発明は、小型で熱交換効率のよい熱交換器の流路部のスケール付着またはスケール詰まりを軽減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し、長寿命の衛生洗浄装置を得ることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の衛生洗浄用熱交換器は、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、少なくとも前記流路の一部に流速を変化させる流速変換手段と、水の酸化還元電位を低下させる水還元手段とを備えたものである。

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ため、熱的な絶縁層を設ける必要がなく熱交換器を小型にすることができる。そして、発熱体の外周を流路で囲うことでケースの外部へ熱をほとんど逃がさない構成とすることができ、小型で熱交換効率を高めた熱交換器を得ることができる。

また、流路に設けた流速変換手段は、温度の低いケース内壁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とともに、流速変換手段によって、流路の流速が加速されることで、発熱体表面に発生するスケールなどの付着を軽減することができる。さらに、水還元手段により、酸化還元電位を低下させた水を流路に流すことで、発熱体表面にスケールが発生した場合にもスケールを溶解剥離することができる。

本発明の衛生洗浄装置用熱交換器は、発熱体の外周に設けた流路に流速変換手段と水還元手段とを設置することで、酸化還元電位の低下した水が加速して流れるので、発熱体表面に発生するスケールを付着しづらくしたり、たとえスケールが付着しかかっても加速された流速によって剥離することができるとともに、かりに発熱体表面にスケールが発生した場合にも水還元手段で水の酸化還元電位を低下させることで、スケールを溶解剥離することができ、スケールの付着を軽減することができる。よって、小型で高効率の熱交換器を実現することが出来るので、洗浄ノズルにスケール破片が詰まることを防止し、長寿命で、本体も小型である衛生洗浄装置を実現することが出来る。

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、少なくとも前記流路の一部に流速を変化させる流速変換手段と水の酸化還元電位を低下させる水還元手段とを備えた構成とすることにより、流路の流速により、発熱体表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるとともに、水還元手段で生成した酸化還元電位の低下した水により発熱体表面に発生するスケールを溶解剥離することができるのでスケールの付着を軽減することができ、熱交換器を小型で高効率とすることができ、そして小型で長寿命な衛生洗浄装置を得ることができる。

第２の発明は、水還元手段をマグネシウムないしはマグネシウム合金で構成することで、マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させることができ、簡単な構成で酸化還元電位の低下した水を得ることができ、発熱体表面に発生するスケールを溶解剥離することができるので、熱交換器を小型で高効率とすることができる。

第３の発明は、特に第１の発明の流速変換手段を、流速を速くする方向に変化させる構成としたことにより、流路の流速が加速され、発熱体表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるので付着を軽減することができ、熱交換器を小型で高効率とすることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明と第３の発明の流速変換手段を、少なくとも流路の一部を狭くするようにしたことにより、簡単な構成で流速を加速することができ、発熱体表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるので付着を軽減することができ、熱交換器を小型で高効率とすることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の流速変換手段を、流路の下流側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。

第６の発明は、特に、第４の発明の流速変換手段を、流路の下流側に向かって流路断面が連続的に狭くなる構成にしたことにより、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。

第７の発明は、特に、第４の発明の流速変換手段を、流路の下流側に向かって流路断面が断続的に狭くなる構成にしたことにより、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。

第８の発明は、特に、第３の発明の流速変換手段を、流路の上流から下流方向に複数個の入水口を配置して流速を速める構成としたことにより、スケール付着が発生しやすい下流の流速が速くなり、スケールの付着を軽減することができるとともに、流路を狭くすることがないため流路の圧力損失も少なくすることができる。

第９の発明は、流速変換手段を、マグネシウムないしはマグネシウム合金で構成することで、流速変換手段と水還元手段を兼ねることができ、簡単な構成で、発熱体表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるとともに、水還元手段で生成した酸化還元電位の低下した水により発熱体表面に発生するスケールを溶解剥離することができるのでスケールの付着を軽減することができ、熱交換器を小型で高効率とすることができる。さらに、流速変換手段と水還元手段を兼ねることで部品点数および組み立て工数も低減することができる。

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。

（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。

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９を構成するケース８と、流路９と接するようにケース８の内側に設けた水還元手段としてのマグネシウム合金５と、流路９を螺旋状に構成するための流速変換手段としてのバネ１０で構成されている。そして、入水口１１と、吐水口１２と、シーズヒータ７の電極端子１３、１４と、流路９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。

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。

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、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。

ここで、水は、図３の側面断面図に示すように、ケース８の中心から偏芯した側面位置に設けた入水口１１から入水し、シーズヒータ７の銅パイプ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バネ１０によって、銅パイプ１７の外周を螺旋状に旋回して流れ、再び側面に設けた吐出口１２より吐出されることになる。ここで、螺旋状に配置するバネ１０は、バネ１０のピッチ間６を構成する流路断面積が、ケース８と銅パイプ１７との間に構成された略ドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにした。この結果、バネ１０に沿って螺旋状に流れる旋回流の流速は、バネ１０がない場合に比べて速くなり、流速が加速されることになる。

また、マグネシウム合金５が水に浸漬すると、マグネシウムが水と反応して水素ガスを発生する。発生した水素ガスが水中に溶解することで、水の酸化還元電位を低下させることができる。酸化還元電位の低い水にはスケールが溶解しやすくなり、発熱体７に付着したスケールを溶解剥離することができる。

また、ケース８と銅パイプ１７で囲まれた円筒状の流路空間はアスペクト比の大きな流路断面となり、もしバネ１０がない場合は、ケース８の中心から偏芯した側面位置に設けた入水口１１から入った水は、当初は銅パイプ１７の外周に沿って螺旋状に流れるが、下流になるにしたがって旋回流が失われ、徐々に円筒状の軸方向の流れ成分が主体となり、下流においては実質上、水の流速が遅くなる。しかし、本実施例では、流路９を螺旋状に構成するための流速変換手段としてのバネ１０を、発熱体であるシーズヒータ７の外周に備えた構成なので、流れは旋回流で速い流速状態が継続し、シーズヒータ７の銅パイプ１７と流体である水の境界層の領域が非常に薄くなる。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。このように、図４に示す流速の遅い部分１９が、図５に示す流速流速分布の境界層２０のように少なくなり、シーズヒータ７の銅パイプ１７に付着するスケールなどが蓄積することを防止することができる。

また、析出したスケール分は、速い流れによって下流側に流されてしまう効果があるとともに、流速の旋回流によって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、流路の圧損を少なく実現できるとともに、速い流速と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。

このように、発熱体７の外周に設けたケース８および水還元手段であるマグネシウム合金７によって流路９を構成し、その流路９の一部に流速を加速させる流速変換手段１０を備えた構成とすることにより、流路の流速が加速され、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着を軽減することができる。そして、かりに発熱体表面にスケールが発生した場合でも、酸化還元電位の低下した水により、スケールを溶解剥離することができるのでスケールの付着を軽減することができる。

さらに、酸化還元電位の低下した水は、スケール溶解のみならず汚れの溶解作用を有するため、酸化還元電位の低下した水を人体局部洗浄に用いることで、局部の洗浄効果を高めることも出来るとともに、酸化還元電位の低下した水の還元作用により、臭気成分の酸化を抑制するため、便器の臭気を低減することもできる。

また、マグネシウム合金５の表面に酸化マグネシウムの皮膜が形成した場合には、発熱体７により加熱することで酸化皮膜を除去することができるため、連続して酸化還元電位の低下した水を得ることが出来る。

そして、発熱体７の外周に流速旋回する流路９を構成することで、小型で高効率を実現し、かつスケールが付着しなくて長寿命とすることができる。そして、発熱体７の外周に流路９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。また、発熱体７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。さらに、流路に設けた流速変換手段１０は、温度の低い部分であるケース８の内壁で保持することができるので、樹脂などの耐熱温度の低い材質でも使用することができる。よって、このような材料であれば、流速変換手段１０は加工性よく軽量なものとして製造することができて、流速変換手段１０によって、流路に流速が加速されることで、発熱体表面に発生するスケールなどの付着を防止することができる。

つまり、発熱体７の外周に設けた流路９に流速変換手段１０と水還元手段とを備えた構成とすることで、流路９の流速により、発熱体７の表面に発生するスケールを付着しづらくしたり、たとえスケールが付着しかかっても流路９の流速によって剥離することができるとともに、かりに発熱体７の表面にスケールが発生した場合にもマグネシウム合金５と水との反応で発生した水素により水の酸化還元電位を低下させ、スケールを溶解剥離することができ、スケールの付着を軽減することができる。これにより小型で高効率の熱交換器を実現し、衛生洗浄装置本体の小型化を実現することが出来るとともに、洗浄ノズルにスケール破片が詰まることを防止し、長寿命の衛生洗浄装置を得ることができる。さらには、酸化還元電位の低下した水により人体局部洗浄を行うことで、洗浄力を高めることが出来、洗浄効果の高い衛生洗浄装置を得ることができる。

また、流速を速くする方向に変化させる構成としたことにより、流路９の流速が加速され、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるので付着を軽減することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。

なお、シーズヒータ７のシース材質を銅パイプ１７で説明したが、鉄パイプやＳＵＳパイプなど他の材質でも同様の効果がある。そして、流速変換手段１０はバネで説明したが、金属の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、流量が１００から２０００ｍＬ／分程度であるため、銅パイプ１７は外径が、φ３ｍｍからφ２０ｍｍ程度で、螺旋のピッチは３ｍｍから２０ｍｍ程度がよい。ケース８の内径は、φ５ｍｍからφ３０ｍｍの範囲で、流速を速めた構成とすることができ、流速を加速することができる。また、流速変換手段１０にバネを用いる場合は、バネの線径が、φ０．１ｍｍからφ３ｍｍ程度のものがよく加工性にも優れている。

また、流速変換手段であるバネ１０は、ケース８あるいはシーズヒータ７の銅パイプ１７に完全固定されてはいないので、バネ１０の一部が振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性等によって振動させ、スケール付着をさらに防止できるような条件にすることも可能である。また、ピッチは一定で説明したが、部分的にピッチを狭くしたり広くしたり、徐々に変化させて流速可変することによっても、スケール付着を軽減する効果がある。

また、本実施例ではケース内面に水還元手段であるマグネシウム合金を用いた構成としているが、流速変換手段のバネ１０をマグネシウム合金で構成することや、流速変換手段を並列した複数のバネで形成し、一方をマグネシウム合金で構成した場合でも同様の効果を得ることが出来る。

（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の実施の形態と異なる点は、流速変換手段としてのバネ２１を下流側の一部に設けたことにある。

そして、以下その動作、作用を説明する。

入水口１１は、第１の実施の形態と同様にケース８の側面から偏芯した方向に取り付けられている。よって、図６に示すように入水した水は、バネ２１がない上流においても、ケース８とシーズヒータ７の銅パイプ１７で構成された円筒状の流路２２に沿って旋回しながら流れ、その状態を持続することになる。しかし、入水口１１と吐出口１２の中間点付近になると、旋回の勢いが衰えてくる。そのまま円筒状の流路２２が継続すると旋回成分はなくなり、軸方向の流れになるが、この旋回が衰え始める付近、すなわち流速が遅くなる部分である中央部より下流の領域に、流速変換手段であるバネ２１を設置しておくことで、旋回流路２３を構成し旋回する流れに戻すことができる。その結果、流速が速くなり、下流におけるスケール付着を軽減することができる。

また、マグネシウム合金５が水に浸漬すると、マグネシウムが水と反応して水素ガスを発生する。発生した水素ガスが水中に溶解することで、水の酸化還元電位を低下させることができる。酸化還元電位の低い水にはスケールが溶解しやすくなり、発熱体７に付着したスケールを溶解剥離することができる。

つまり、上流側においては、下流側に比べて、バネ２１がないために、流路が広くなっている。その結果、流速が遅い状態になる。しかし、下流側にはバネ２１が入っているので、流路２３の断面積が狭く、上流側に比べ流速が速くなる。このように、下流側において上流側より流速を速くすることで、下流側においてスケールの付着を軽減することができる。特に、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、かつ水と共にシーズヒータ７の銅パイプ１７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、下流側に流速変換手段であるバネ２１を配置することで、スケールの付着を軽減することができる。

そして、流路全体の半分の領域のみにバネ２１を配置しているので、流路全域にバネ２１を配置するよりも熱交換器全体の圧力損失を少なくすることができる。

なお、流速変換手段であるバネ２１を中央から下流側の部分に設けることで説明したが、中央より上流から始めても良く、スケールの付着状況に応じて移動させる構成としておけば対応することができる。また、バネ２１のピッチを自在に変更することもでき、スケールの付着しない水道水の場合は、低圧損とするためにピッチを広げて使用することもできる。例えば、発熱体であるシーズヒータ７の銅パイプ１７はＯリング１５で挟みつけているだけなので、取り外しが容易であり、バネ２１を取り外してピッチを変更することも容易に行える。

さらに、図７のように、断続的に流速変換手段であるバネ２４、２５、２６を配置することで、流速が弱まったところの流速を速くすることができる。すなわち、長いパイプを用いたシーズヒータでは、全域にバネを配置させると圧力損失が大きくなるので、図７のように断続的にバネ２４、２５、２６を配置することで低圧損とすることができ、かつ流速を速めることでスケールの付着を軽減することができる。

断続的に配置したバネ流路２７、２９の後流２８、３０でも、旋回流がしばらく持続するので、バネのない流路域があっても旋回流とすることができる。そして、旋回が弱まったところでバネを配置して再び旋回成分を発生させることで、流速を速めるのである。

このように断続的に流速変換手段であるバネ２４、２５、２６を配置することで、長い熱交換器にも適用でき、低圧損でスケール付着の少ない長寿命の熱交換器を実現することができる。特に、Ｕ字のような曲がりがある場合は、Ｕ字部分をバネのない流路とし、直線部分にバネを配置することで構成することができ、コンパクトな熱交換器とすることができる。

つまり、少なくとも流路の一部を狭くするようにしたことにより、簡単な構成で流速を加速することができ、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるので付着を軽減することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。

（実施の形態３）
図８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の実施の形態と異なる点は、流速変換手段として、バネ２１を設ける代わりにケース３１を樹脂で成型し、そのケース３１の内側に螺旋状のリブ３２をマグネシウム合金で形成した水還元手段を一体的に成型して設けたことにある。

以下その動作、作用を説明する。

入水口１１は、第１の実施の形態と同様にケース３１の側面から偏芯した方向に取り付けられている。したがって、入水口１１から入水した水は、シーズヒータ７の銅パイプ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ケース３１の内側に螺旋状のリブ３２によって、銅パイプ１７の外周を螺旋状に旋回して流れて温水となり、側面に設けた吐出口１２より吐出される。螺旋状のリブ３２はマグネシウム合金で形成されているため、マグネシウム合金が水と反応して水素ガスを発生する。発生した水素ガスが水中に溶解することで、水の酸化還元電位を低下させることができる。酸化還元電位の低い水にはスケールが溶解しやすくなり、発熱体７に付着したスケールを溶解剥離することができる。

ここで、螺旋状のリブ３２のピッチ間６を構成する流路３３の断面積が、ケース３１と銅パイプ１７との間に構成された略ドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにした。この結果、流速変換手段としての螺旋状のリブ３２に沿って流れる旋回流の流速は、螺旋状のリブ３２がない場合に比べて速くなり、流速が加速されることになる。

したがって、第１の実施の形態と同様にスケール付着を軽減する効果が得られる。しかも第１の実施の形態のようにバネ１０を用いる必要がなく、ケース３１の内側に螺旋状のリブ３２をマグネシウム合金で形成した水還元手段を一体成型したものなので、部品点数および組み立て工数を低減することができる。

また、図９は第２の実施の形態で説明した図６のバネ２１を下流側に設けた構成に対して、バネ２１の代わりに流速変換手段と水還元手段を兼ねる螺旋状のリブ３５を下流側に設けた構成を示す。したがって動作および作用効果は、図６の場合と同様に全体の圧力損失を少なくしつつ、スケール付着がしやすい下流側の流速を螺旋状のリブ３５によって速くして、スケールの付着を軽減することができる。しかも、部品点数および組み立て工数も低減することができる。

つまり、流路の下流側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。

また、図１０は第２の実施の形態で説明した図７のバネ２４、２５、２６の代わりに流速変換手段および水還元手段をかねる螺旋状のリブ３７、３８、３９を断続的に設けた構成を示す。したがって動作および作用効果は、図７の場合と同様に全体の圧力損失を少なくしつつ、旋回流速が遅くなってスケール付着がしやすい個所の流速を螺旋状のリブ３７、３８、３９によって速くして、スケールの付着を軽減することができる。しかも、部品点数および組み立て工数も低減することができる。

つまり、流路の下流側に向かって流路断面が断続的に狭くなる構成にしたことにより、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。

さらに、図１１は流速変換手段である螺旋状のリブ４１のピッチを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、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。

なお、図１１は流速変換手段である螺旋状のリブ４１のピッチを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であったが、ケース４０の内側円筒部分の螺旋状のリブ４１がなく、その円筒にテーパを設け下流側になるにしたがって円筒内径が次第に狭くなるようにしても、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、スケールの付着を軽減することができる。

（実施の形態４）
図１２は本発明の第４の実施の形態の熱交換器の断面図である。第１の実施の形態と異なる点は、流速変換手段として、バネ２１を設ける代わりにケース４３の入水口１１の下流側に第２の入水口４４を配置して流速を速める構成としたことにある。

以下その動作、作用を説明する。

第２の入水口４４は、入水口１１はと同様にケース４３の側面から偏芯した方向に取り付けられている。したがって、入水口１１から入水した水は、シーズヒータ７の銅パイプ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旋回しながら流れ、その状態を持続することになる。しかし、入水口１１と吐出口１２の中間点付近になると、旋回の勢いが衰えてくる。そのまま円筒状の流路４５が継続すると旋回成分はなくなり、軸方向の流れになるが、この旋回が衰え始める付近、すなわち流速が遅くなる部分である中央付近に、流速変換手段である第２の入水口４４を設けることで、旋回流速を増加することができる。その結果、シーズヒータ７の銅パイプ１７表面の流速が速くなり、下流におけるスケール付着を軽減することができる。また、マグネシウム合金５が水に浸漬することで発生した水素ガスが水中に溶解することで、水の酸化還元電位を低下させることができ、酸化還元電位の低い水にはスケールが溶解しやすくなり、発熱体７に付着したスケールを溶解剥離することができる。

したがって、第１の実施の形態と同様にスケール付着を軽減する効果が得られる。しかも第１の実施の形態のようにバネ１０を用いる必要がなく、流路４５における圧力損失が小さく、かつ部品点数および組み立て工数も低減することができる。

つまり、流路４５の上流から下流方向に複数個の入水口１１、４４を配置して流速を速める構成としたことにより、スケール付着が発生しやすい下流の流速が速くなり、スケールの付着を軽減することができるとともに、流路を狭くすることがないため流路４５の圧力損失も少なくすることができる。

なお、上記において入水口１１、４４は、ケース４３の流路４５に偏芯して水が流入する構成で旋回流速を増加する説明をしたが、入水口１１、４４が流路４５に対して偏芯していない場合においても、入水口１１から入った水の流れに、さらに入水口４４から入った水が加えられることによって途中から流量および流速が増加するように作用する。したがって、流速変換手段として偏芯させていない入水口４４であっても、シーズヒータ７の銅パイプ１７表面の流速が速くなり、下流におけるスケール付着を軽減することができる。

また、入水口４４から水ではなく他流体たとえば空気等の気体を流入させても、流路４５の水の流速を加速することができる。すなわち、入水口１１から入った水の流れに、入水口４４から空気が入った瞬間、空気が入った容積分だけは、流路４５の水は急速に吐出口１２から押し出されるように作用する。したがって、空気ポンプ等で入水口４４から流路４５に断続的に空気を供給すると、シーズヒータ７の銅パイプ１７表面の流速が断続的に速くなり、下流におけるスケール付着を軽減することができるとともに、吐出口１２から吐出する流速を断続的に加減できるなどの作用・付加機能等が合わせて得られる。気体の場合は、水に比べて比熱は桁違いに小さいので、シーズヒータ７や水の熱を余分に奪ったりする心配もない。

つまり、流路４５へ他流体を流入させて流速を速める構成により、他流体による価値効果を付加すると同時に一石二鳥的に、スケールの付着を軽減することができる。また、他流体を気体とすることにより、熱を奪うことなく水の流速を速めてスケールの付着を軽減することができる。

図１３は本発明実施の形態１から４のいずれかの熱交換器を用いた衛生洗浄装置を示す断面図であり、便器５１の上に暖房便座５２と衛生洗浄装置本体５３を設置している。そして、衛生洗浄装置本体５３の中に、熱交換器５４を備え、熱交換された温水が洗浄ノズル５５から噴出して人体５６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５７と流量制御装置５８を備えている。その他、制御基板などの部品は、省略する。

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を衛生洗浄装置の本体に内蔵することで、本体の小型化を実現すると共に、熱交換器がスケールで詰まることがなく衛生洗浄装置としての寿命も伸ばすことができ、熱交換器はもとより洗浄動作の安定した衛生洗浄装置とすることができる。

特に、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、発熱体の外周を流路で囲うことでケースの外部へ熱をほとんど逃がさない熱交換器を用いたことにより、放熱ロスの少ない省エネルギーで小型の衛生洗浄装置を実現するができる。

以上のように、本発明にかかる衛生洗浄装置用熱交換器は、発熱体の外周に設けた流路に流速変換手段と水還元手段を設置することで、流路の流体流速が加速され、発熱体表面に発生するスケールなどの付着物を軽減することができるとともに、水還元手段で酸化還元電位の低下した水を得ることで付着したスケールを溶解剥離することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。そして、それを用いた衛生洗浄装置は、省エネルギーでかつ小型化が実現でき、長寿命の装置とすることができる。

本発明の実施の形態１における熱交換器の断面図 同熱交換器の断面図 同熱交換器の側面断面図 熱交換器内の流れ分布説明図 熱交換器内の流れ分布説明図 本発明の実施の形態２における熱交換器の断面図 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図 本発明の実施の形態３における熱交換器の断面図 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図 本発明の実施の形態４における熱交換器の断面図 本発明の実施の形態５における衛生洗浄装置の断面図 従来の熱交換器の断面図

符号の説明

５ 水還元手段（マグネシウム合金）
７ 発熱体（シーズヒータ）
８ ケース
９ 流路
１０ 流速変換手段（バネ）
１１ 入水口
１２ 吐出口
２１ 流速変換手段（バネ）
２３ 流路
２４、２５、２６ 流速変換手段（バネ）
３１ ケース
３２ 流速変換手段（リブ）
２３ 流路
３４ ケース
３５ 流速変換手段（リブ）
３６ 流路
３７ ケース
３８ 流速変換手段（リブ）
３９ 流路
４０ ケース
４１ 流速変換手段（リブ）
４２ 流路
４３ ケース
４４ 流速変換手段（リブ）
４５ 流路
５３ 衛生洗浄装置

Claims (9)

1. 発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を囲うケースと、少なくとも前記流路の一部に流速を変化させる流速変換手段と水の酸化還元電位を低下させる水還元手段とを備えた衛生洗浄装置用熱交換器。
2. 水還元手段はマグネシウムないしはマグネシウム合金で構成し、前記マグネシウムないしはマグネシウム合金の水との反応により水の酸化還元電位を低下させる構成とした請求項１記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
3. 流速変換手段は、流速を速くする方向に変化させる構成とした請求項１記載または２記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
4. 流速変換手段は、少なくとも流路の一部を狭くするようにした請求項１から３のいずれか１項記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
5. 流速変換手段は、流路の下流側が狭くなるようにした請求項４記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
6. 流速変換手段は、流路の下流側に向かって流路断面が連続的に狭くなる構成とした請求項４記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
7. 流速変換手段は、流路の下流側に向かって流路断面が断続的に狭くなる構成とした請求項４記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
8. 流速変換手段は、流路の上流から下流方向に複数個の入水口を配置して流速を速める構成とした請求項３記載の衛生洗浄装置用熱交換器。
9. 流速変換手段は、マグネシウムないしはマグネシウム合金で構成した請求項３から８のいづれか１項記載の衛生洗浄装置用熱交換器。

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