JP2521756Y2 - 瞬間加熱式熱交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、適温に加熱した洗浄水を局部に噴射させて
洗浄を行う衛生洗浄装置において、前記洗浄水を瞬間的
に効率よく加熱する瞬間加熱式熱交換装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

洋式便器に付設されて、適温に加熱した洗浄水を噴出
させて局部洗浄を行う衛生洗浄装置は、今日種々の構成
のものが使用されており、例えば、第７図に示す衛生洗
浄装置１は、便器２の後部上面に取付けられており、そ
の構造は、上，下一対のケーシング3,3aを組合せて設け
たハウジング４に、便座５及び便蓋６をヒンジ構造にて
開閉自在に取付け、前記ハウジング４内には、洗浄水の
熱交換装置や便器２内に出没する洗浄ノズル７、乾燥装
置等を内蔵し、更に、ハウジング４の上部側方には操作
スイッチ4a等を備えた操作パネルを取付けて構成されて
いる。

そして、局部洗浄を行う洗浄水を適温に加熱する装置
としては、例えば、第８図に示すように、外部給水源８
を、前記洗浄ノズル７との間の配管途中において、電磁
弁９と、洗浄水加熱用のヒータ、温度センサ等を内蔵し
た後述する瞬間加熱式の熱交換器10とを管接続して構成
した所謂瞬間加熱方式のものとがある。

〔考案が解決しようとする課題〕

前記瞬間加熱式熱交換器としては、例えば、両端部を
閉鎖した加熱タンク内に、セラミック等の絶縁基材中に
電気発熱体を埋設したパイプ状のヒータを挿入し、前記
加熱タンクの一側に設けた流入口から洗浄水をタンク内
に流入させ、この洗浄水をパイプ状のヒータと接触させ
て適温に加熱し、前記加熱された洗浄水をパイプ状ヒー
タの中空部を通して洗浄ノズルに給送するように構成し
たり、あるいは、第６図で示すように、有底筒状に形成
した加熱タンク10aを、その開口11側を上方側に傾斜さ
せて設置するとともに、前記開口11を、中央にヒータを
挿通した状態で一体的に形成した蓋13にて閉鎖し、一
方、前記ヒータ12は、例えば、セラミックスにて内部に
通水路14を備えて中空円筒体に形成し、その表面に電気
発熱体12aをプリントし、かつ、その上から再度セラミ
ックスを被覆してセラミックスヒータ（以下、単にヒー
タという）12を形成し、このヒータ12の一側端を加熱タ
ンク10aの内周壁と適当な間隔を保って前記タンク10a内
に挿入して、その先端を出水口15とするとともに、基端
側を蓋13の外に突出させて入水口16と連結させ、更に、
加熱タンク10aの内周壁とヒータ12との間には、加熱タ
ンク10aの全長にわたりその軸方向に沿って螺旋状に屈
曲した状態で整流板17を設け、ヒータ12の出水口15から
吐水する洗浄水を、整流板17により旋回させながらヒー
タ12の外表面と接触させて加熱し、この加熱された洗浄
水を加熱タンク10aの出口18から洗浄ノズル７に給水管8
aを介して給送するように構成した熱交換器等が見受け
られる。なお、19は温度検知センサで、前記出口18から
流れる洗浄水の温度を検出し、別に設けた図示しないコ
ントローラを介して前記ヒータ12に流れる電流を増減さ
せて洗浄水の温度を所定の設定値に維持する。

然るに、前者の場合、パイプ状のヒータと近接する部
分の洗浄水は良好に加熱されるものの、ヒータから離れ
た部分の洗浄水は十分に加熱されることが難しく、この
結果、洗浄ノズルから噴出する洗浄水は温・冷水が良好
に混合されない状態で噴出されることとなり、局部洗浄
時、利用者に不快感を与える問題があった。

又、後者の場合、整流板の使用により洗浄水は加熱タ
ンク内を旋回しながら流れるので、ヒータに近接する部
分の高温の洗浄水と、ヒータから離れている部分のやや
温度の低い洗浄水とが適度に混合された状態で洗浄ノズ
ルから噴出するため、利用者には適温の洗浄水の噴出に
より局部洗浄をある程度快適に行える反面、整流板の使
用により熱交換器自体の部品点数が増加するとともに、
ヒータと加熱タンク内周壁との間の狭隘な空間に複数枚
の整流板を螺旋状に配設しなければならないので、組立
作業に手間がかかる等、この種の熱交換器の製作に際し
ては、部品点数の増加を相まって生産性に乏しく、製作
コストを高くする問題があった。

本考案は前記の問題点に鑑み、加熱タンクの最奥部に
ヒータの出水口から吐水する洗浄水を旋回させながら攪
拌する機能を備えたプロペラ状の傾斜段部を形成するこ
とにより、洗浄水旋回用の整流板を特に使用することな
く、洗浄水の旋回・攪拌作用を可能とした簡素な構造で
安価に、かつ、コンパクトに製作することができる加熱
タンクを備えた瞬間加熱式の熱交換装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、耐熱性に優れた合成樹脂によりほぼ截頭円
錐状に形成した貯湯筒の内部下側に、銅等熱伝導性に富
む金属材料により両端を開口して筒状に形成した加熱タ
ンクを嵌着し、この加熱タンク内には内部に通水路を有
する中空円筒状のヒータを、その一方端を加熱タンク外
において通水管と連結させた状態で遊合固定し、前記ヒ
ータの出水口と対応する加熱タンク内における貯湯筒の
壁面には、加熱タンクの軸方向と直交させて一条、ある
いは、複数条に分割して螺旋状に斜設したプロペラ状の
傾斜段部を形成し、この傾斜段部によりヒータの出水口
から吐水する洗浄水を加熱タンクの内周壁とヒータ外周
面との間の空所にて旋回させながら加熱タンク内を流通
させるという手段を講じたものであって、その作用は次
に示す通りである。

〔作用〕

本考案は、加熱タンク内において、貯湯筒の壁面に一
条あるいは複数条にわたって螺旋状の傾斜段部が形成さ
れているので、ヒータの出水口から吐口する洗浄水は、
前記傾斜段部に衝突すると、波打現象が生じて前記傾斜
段部の傾斜面に案内されて旋回流となり、ヒータの外周
に触れながら加熱タンク内を旋回・攪拌させながら移送
させることができるので、洗浄水はヒータを接触する機
会が増し、この結果、熱交換率が高まり部分的な温度差
が生じるのを減少させ、局部洗浄に適した設定温度の洗
浄水を生成することができるとともに、加熱タンクの構
造を簡素化し、瞬間加熱式熱交換装置の製作を経済的に
行うようにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第５図により説
明する。

第２図は本考案の瞬間加熱式熱交換装置を具備した衛
生洗浄装置20の内部構造を示す概略平面図で、前記衛生
洗浄装置20は大別すると、減圧弁21、電磁弁22、真空破
壊弁23等からなるバルブユニット24と、直接加熱式のセ
ラミックスヒータや温度センサ等を内蔵した後述する瞬
間加熱式熱交換装置25と、洗浄水及び温風の温度制御を
行う制御装置の回路基板26と、洗浄水噴出用のノズル装
置27及び温風装置28とによって構成されており、前記ノ
ズル装置27への洗浄水の供給は、外部給水源29と接続す
るバルブユニット24を通して行われる。なお、第２図
中、30は衛生洗浄装置20のハウジングであり、31はバル
ブユニット24と瞬間加熱式熱交換装置25とを接続する通
水管である。

次に前記瞬間加熱式熱交換装置（以下、熱交換装置と
いう）25の構造を第３図ないし第５図によって詳述す
る。

第３図において、本考案の熱交換装置25は加熱タンク
32と、この加熱タンク32を下部に内蔵した貯湯筒33と、
空焚防止用のフロートスイッチ34とによって構成されて
いる。そして、前記加熱タンク32は耐水性及び熱伝導性
に優れた銅等の金属材料を用いて円筒状に形成し、貯湯
筒33は耐久及び耐熱性に富む合成樹脂材料により截頭円
錐状に形成されている。そして、前記加熱タンク32は、
その一方の開口端縁を前記貯湯筒33の大径な開口端ｌ側
からその反対側の側壁ａに開口した小径な開口部ｓ側に
向けて、前記側壁ａに周設した係合溝ｂに、他方の自由
端となる開口端縁を下方に傾斜させた状態で係合保持さ
せて前記貯湯筒33内の下部に収容される。前記のように
して、加熱タンク32を貯湯筒33に収容すると、該貯湯筒
33内の上部に空間が生じ、この部位が貯湯部33aとな
る。なお、加熱タンク32の係合溝vbと係合する一方の開
口端付近の上面には、洗浄水の通過口35が開口されて加
熱タンク32と貯湯部33aとを連通させる。一方、前記加
熱タンク32内には、貯湯筒33の側壁ａに開口した開口部
ｓを経てヒータ36が遊合されており、このヒータ36は従
来と同様にセラミックスにより通水路を内部に備えて中
空円筒状に形成し、その外周面側に発熱体を埋設したセ
ラミックスヒータで、出水口37となる先端を加熱タンク
32内に挿入し、入水口38を備えた基端に一体的に形成さ
れた鍔状の蓋体39を貯湯筒33の開口部ｓに被せて側壁ａ
に止着することにより、前記ヒータ36は加熱タンク32内
に、内周壁との間で所定の間隙を保って取付けられる。
前記蓋体39の外側に突出するヒータ36の入水口38は通水
管31を連結されている。加熱タンク32に開口した通過口
35の上部には、側壁ａに設けた小径な挿入筒40が前記通
過口35を被覆しており、この挿入筒40内に温度検知セン
サ41を取付けることにより、加熱タンク32から通過口35
→挿入筒40を通って貯湯筒33aに流入する洗浄水の温度
を検出する。

一方、貯湯筒33の大径な開口端ｌ側は、フロートスイ
ッチ34を上下動可能に収容する収容筺42を一体に形成し
た閉鎖壁43によって水密構造に閉鎖されており、この閉
鎖壁43の取付けによって貯湯筒33の大径な開口端ｌ側に
位置する加熱タンク32の自由端側の開口端縁は、閉鎖壁
43に設けたリング溝44にＯリング等のシール部材45を介
して水密に嵌合保持され、又、前記フロートスイッチ34
を収容する収容筺42は、貯湯筒33側に開口した通水口46
によって貯湯部33aと連通している。

そして、前記閉鎖壁43の加熱タンク32内に位置する部
位は、即ち、リング溝44によって囲まれた部分の壁体に
は、第４図，第５図で示すように、中央に先細となった
円錐形の案内突起47をヒータ36の出水口37側に向けて突
設するとともに、この案内突起47の基部には、加熱タン
ク32の軸方向と直交する方向に傾斜させて複数条（一条
でもよい）に分割して螺旋状に斜設したプロペラ状の傾
斜段部48が、前記案内突起47と一体的に形成されてお
り、ヒータ36の出水口37から吐水する洗浄水が、前記案
内突起47により放射方向に分散されて傾斜段部48に衝突
すると、前記洗浄水は前記傾斜段部48に案内されて旋回
流となり、加熱タンク32内を旋回しながら流れることと
なる。

次に貯湯部33aと連通する収容筺42に収容したフロー
トスイッチ34は、収容筺42の底面に立設した支持筒49に
上下動可能に遊嵌したフロート50と、前記支持筒49内に
設けたリードスイッチ51と、フロート50内に取付けられ
て前記リードスイッチ51を開閉させる永久磁石52とによ
って構成されている。前記フロートスイッチ34は収容筺
42内の水位に応動してフロート50が上下動し、例えば、
永久磁石52がリードスイッチ51に近接すると、図示しな
いコントローラからの指令によりヒータ36を通電させ、
逆に、フロート50が降下して永久磁石52がリードスイッ
チ51から離れるとヒータ36の通電を停止させる。このた
め、本実施例では収容筺42内の水位が一定以上にならな
いとヒータ36への通電が行われないので、ヒータ36の空
焚きを確実に防ぐことができる。なお、第３図中、53は
フロートスイッチ34の上部に、流通口54を通じて収容筺
42と連通可能に取付けたバキュームブレーカで、55は前
記流通口54を開閉する弁体である。又、56は前記バキュ
ームブレーカ53を介して熱交換装置25とノズル装置27と
を接続する通水管で、前記弁体55の開放時は通水口54と
通水管56を連通させ、閉鎖時は通水管56を大気と連通さ
せる。更に、57は貯湯筒33の貯湯部33a上部に銅等熱伝
導性の良好な金属材料を介して取付けた温度過昇防止器
で、温度検知センサ41の故障により洗浄水が過熱状態と
なるのを阻止する。又、58は前記温度過昇防止器57と近
接して貯湯部33a上に取付けた半導体スイッチで、図示
しないコントローラからの指令によってヒータ36の通電
を制御する。更に、60は加熱タンク32に設けたドレン、
61は前記ドレン60の密栓である。

次に動作について説明する。

衛生洗浄装置20の使用に際しては、該装置の操作パネ
ルに設けた図示しない操作スイッチを投入すると、電磁
弁22が開放され、第１図で示すように、外部給水源29→
電磁弁22を通って洗浄水が熱交換装置25に通水される。
熱交換装置25に流入した洗浄水は、ヒータ36の通水路を
通り抜けて前記ヒータ36と加熱タンク32内周面との間を
通り、加熱タンク32の通過口35から挿入筒40を経て貯湯
筒33の貯湯部33aに達し、前記貯湯部33aを水位が上昇す
ると、この貯湯部33aと連通するフロートスイッチ34を
収容した収容筺42の水位も同時に上昇してフロート50が
浮き上り、この結果、フロートスイッチ34が投入されて
ヒータ36を通電させ、洗浄水を加熱するとともに、収容
筺42を満水にし、この洗浄水は収容筺42の流通口からバ
キュームブレーカ53→通水管56を介してノズル装置27に
送られ、このノズル装置27の噴出孔59から局部に向って
噴出する。

そして、前記ヒータ36の通電により熱交換装置25に流
入した洗浄水は、ヒータ36の入水口38より該ヒータ36の
中空部（通水）に流入し、出水口37から加熱タンク32内
に吐水される。この際、即ち、ヒータ36の出水口37と対
応する閉鎖壁43には、洗浄水を旋回させる傾斜段部48と
が形成されているので、前記ヒータ36の出水口37から吐
水された洗浄水は、案内突起47により傾斜段部48の方向
に放射状に案内されて分散しながら前記傾斜段部48の壁
面に衝突すると、波打現象を生じながら前記傾斜段部48
の傾斜面に案内されて流れるに従い旋回流となる。この
ため、洗浄水は第３図に矢印で示すように、ヒータ36の
外周を旋回しつつ、該ヒータ36の外周面に加熱タンク32
内周面との間を、ヒータ36の外周面と接触しながら、加
熱タンク32の通過口35に向って流れることとなるので、
洗浄水はヒータ36と接触する機会が多くなり、有効に加
熱することができる。又、洗浄水がヒータ36の外周を旋
回しながら流れるため乱流が生じ、洗浄水は加熱タンク
32の内周面とヒータ36の外周面との間で設定温度よりや
や高い洗浄水と、やや低い洗浄水とが前記乱流により良
好に攪拌・混合されて貯湯部33cに適温状態で流入す
る。従って、ノズル装置27の噴出孔59から噴出する洗浄
水は、局部洗浄に適した設定温度に加熱されて噴出させ
ることができるので、利用者は局部洗浄を快適に行うこ
とができる。

局部の洗浄が終了すれば、操作スイッチを切って電磁
弁22を閉じ洗浄水の噴出を停止させる。洗浄水の噴出を
停止させると、バキュームブレーカ53の弁体55が降下
し、流通口54を閉鎖する。このため、通水管56内の洗浄
水は収容筺42内に逆流せず、又、前記弁体５の降下に伴
い、該弁体55の上部が大気と連通するため、通水管56に
は大気が流入し、通水管56内に残留している洗浄水をノ
ズル装置27の噴出孔59から便器内に排出させる。更に、
フロートスイッチ34はその収容筺体42内が洗浄水によっ
て満水状態であるので、フロート50は上昇してリードス
イッチ51を投入しつづけている。この結果、ヒータ36は
通電状態を続行して洗浄水を加熱しつづけているが、前
記加熱タンク32内の洗浄水の温度が設定温度に達する
と、温度検知センサ41によりこれが検出され、その検出
信号により図示しないコントローラが作動してヒータ36
の通電制御を行っているため、加熱タンク32内の洗浄水
は常に設定温度に維持することが可能となり、洗浄水が
設定温度以上に上昇するのを確実に阻止することができ
る。又、貯湯筒33の貯湯部33aと収容筺42とに残留して
いる洗浄水は、加熱タンク32と常時接触して貯湯されて
いるので、保温効果が低下することはない。

なお、本考案の熱交換装置25は、衛生洗浄装置の局部
洗浄用に実施した例について説明したが、これに限定す
ることなく、例えば、瞬間加熱式の電気温水器における
熱交換装置として利用しても本考案は成立するものであ
る。

又、貯湯筒33は截頭円錐状に成形加工したものを使用
した例で説明したが、単に中空状に成形加工したものを
使用してもよい。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明したように、ヒータの出水口と対応
する加熱タンクの最奥部に、前記ヒータの出水口から吐
水される水を放射方向に案内して分散させる案内突起
と、この案内突起の基部に加熱タンクの軸方向と直交す
る方向に傾斜して前記放射方向に分散された水を加熱タ
ンクの周方向に旋回・案内させるためのプロペラ状の傾
斜段部とを一体的に形成し、ヒータの出水口から吐水さ
れた水を前記案内突起と傾斜段部とにより案内させて旋
回流となし、この水をヒータの外周面において強制的に
旋回・乱流させながら加熱タンク内を移送させるように
構成したので、加熱タンク内の流入した水は、ヒータと
接触する機会がが必然的に増大するため、熱交換率が高
まり、流入水を効率的に加熱して適温の温水を得ること
ができる。又、前記温水は加熱タンク内において、旋回
し乱流をおこしながら流れるように構成されているの
で、これによって、加熱タンクを小型化したり、ヒータ
の通電量を抑制させても、適温の温水を得ることがで
き、この種の瞬間加熱式熱交換装置をコンパクトに製作
することが可能となる。更に、温水を加熱タンク内にお
いて旋回させる場合、従来のように、複数の整流板を用
いる必要は全くなく、加熱タンクの最奥部に、洗浄水を
旋回させるための案内突起と傾斜段部とを成形加工によ
り一体的に設けるだけであるので、前記熱交換装置はそ
のコンパクト化と相まって簡素な構成で安価に製作する
ことができる。

その上、本考案の熱交換装置は、加熱タンクを貯湯筒
に収容した２重管構造で設けられているので、貯湯筒内
の洗浄水は加熱タンク内で適温に加熱された温水により
保温することが可能となるため、温水の保温が確実に行
い得るとともに、使用時においても、加熱された温水は
加熱タンク内で旋回し、かつ、乱流を起しながら流れる
ため、設定温度より高い温水と、やや低い温水とを適度
にミックスさせることができるので、使用に適した温水
を迅速・確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の瞬間加熱式熱交換器を使用したときの
洗浄水の流通経路を示すブロック図、第２図は本考案の
熱交換器を取付けた衛生洗浄装置の要部を示す平面図、
第３図は本考案熱交換器の縦断面図、第４図は加熱タン
クの要部を一部切欠いて示す斜視図、第５図は第３図Ｉ
−Ｉ線における断面図、第６図は従来の瞬間加熱交換器
の一例を示す縦断面図、第７図は衛生洗浄装置を備えた
洋式便器の斜視図、第８図は衛生洗浄装置の使用状態を
示す概略図である。 32……加熱タンク、33……貯湯筒、36……ヒータ、37貯
湯筒、47案内突起、48……傾斜段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 横山 武弘 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機 株式会社内 (72)考案者 平塚 保博 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機 株式会社内 (72)考案者 平野 修一 愛知県春日井市愛知町１番地 愛知電機 株式会社内 審査官 西田 秀彦

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】中空状に形成した加熱タンク内に、通水路
   を内部に設けた中空筒状のヒータを２重管状に配設し、
   前記ヒータの外周面と加熱タンクの内周面との間で水を
   流通させて加熱するようにした瞬間加熱式熱交換装置に
   おいて、前記ヒータの水が加熱タンク内に吐水される出
   水口と対応する加熱タンクの最奥部に、前記出水口から
   吐水された水を放射方向に案内して分散される案内突起
   と、この案内突起の基部に、加熱タンクの軸方向と直交
   する方向に傾斜されて前記放射方向に分散された水を加
   熱タンクの周方向に案内して旋回させるための傾斜段部
   とを一体的に形成したことを特徴とする瞬間加熱式熱交
   換装置。