JP4293007B2 - Heat exchanger and sanitary washing device equipped with the same - Google Patents

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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 cylindrical base pipe 1 and an outer cylinder 2 as shown in FIG. A heater unit 3 is provided on a part of the outer surface of the base pipe 1. A spiral core 5 is inserted into the inner hole 4 of the base pipe 1 (see, for example, Patent Document 1).

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。
特開2001−279786号公報
In the above configuration, water as a fluid flows through the inner hole 4 of the base pipe 1, and at this time, the water is inserted into the inner hole 4 of the base pipe 1 to the screw thread 6 of the spiral core 5. The hot water is discharged by exchanging heat with the heat from the heater section.
JP 2001-279786 A

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とを備え、前記螺旋状ガイドは、前記流路内の流れの力によって振動するように、少なくとも前記発熱体の表面上を摺動自在に保持されたものである。 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 swirl direction, and the spiral guide is slidably held on at least a surface of the heating element so as to vibrate by a flow force in the flow path. Is.

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。さらに、螺旋状ガイドは少なくとも一部が摺動自由に保持された構成で流れの力によって振動するため、スケールを剥離する作用がありまた、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. Furthermore, since the spiral guide is vibrated by the flow force in a configuration in which at least a part is slidably held, there is an action of peeling the scale, and since the flow rate is high, heat exchange is performed without depositing the scale. It can be discharged out of the vessel with running water.

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少なくとも一部が摺動自由に設置することで、流れの力によって振動しスケールを剥離する効果があり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 equipped with the heat exchanger vibrate by the force of the flow by at least partly installing a spiral guide in a flow path provided on the outer periphery of the heating element. It has the effect of peeling the scale and can increase the flow rate of the water flowing in the flow path, reduce the adhesion of the heat generating part surface and the scale generated in the flow path, etc. can do.

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とを備え、前記螺旋状ガイドは、前記流路内の流れの力によって振動するように、少なくとも前記発熱体の表面上を摺動自在に保持され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、流れの力によって螺旋状ガイドが振動してスケールを剥離するように作用し、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。 1st invention is equipped with the flow path provided in the outer periphery of a heat generating body, the case which comprises the said flow path, and the spiral guide which converts a flow direction into the turning direction in the said flow path , The said spiral guide is The apparent cross-sectional area of the flow path is reduced by adopting a configuration in which at least the surface of the heating element is slidably held so as to vibrate by the flow force in the flow path. The flow velocity of water flowing in the passage is increased, and the spiral guide vibrates by the force of the flow and acts to peel off the scale, reducing the deposits such as the scale generated on the surface of the heat generating part and the flow path. It can be small, achieve high efficiency and have 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 is a 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 sheathed heater 7 as a heating element that heats water as a fluid, a case 9 that surrounds the outer periphery of the sheathed heater 7 to form a flow path 8, and water in the flow path 8. The spiral spring 10 is a spiral guide for inducing a flow in the turning direction. And the inflow port 11, the outflow port 12, the electrode terminals 13 and 14 of a sheathed heater, and the O-ring 15 for sealing a flow path are provided. In addition, 16 arrows in the figure indicate the flow of water.

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 heater 7 as a heating element has a heating wire 18 disposed in a coil shape in a copper pipe 17 in which magnesium oxide (not shown) is sealed. . Then, by supplying electricity to the electrode terminals 13 and 14 connected to the heating wire 18, the heating wire 18 is heated, and heat is transmitted to the copper pipe 17 through the magnesium oxide, so that the outer periphery of the copper pipe 17 is The flowing water is heated to become warm water and heat exchange is performed.

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 inlet 11 provided at the side surface position eccentric from the center of the case 9, flows into the outer periphery of the copper pipe 17, and further along the outer periphery of the copper pipe 17. The spiral spring 10 arranged in a spiral manner flows around the outer periphery of the copper pipe 17 as shown by an arrow 16 and is again discharged from the discharge port 12 provided at the side surface position eccentric from the center of the case 9. Become.

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 spiral spring 10 arranged in a spiral shape has a flow path cross-sectional area constituted by a pitch between the spiral springs 10 that is an apparent flow path cross-sectional area and a gap between the sheathed heater 7 and the case 9. And the copper pipe 17 are swung in a direction and a pitch so as to be narrower than the cross-sectional area of the donut-shaped channel. As a result, the flow velocity of the swirling flow 16 that flows spirally along the spiral spring 10 becomes faster than when the spiral spring 10 is not provided. For example, when the outer diameter of the sheathed heater 7 is φ6.5 mm, the inner diameter of the case 9 is φ9 mm, and the pitch of the springs 10 is 6 mm, the cross-sectional area of the passage without the spiral spring 10 is about 30 mm2. Since the apparent flow path cross-sectional area when the spiral spring 10 is used is about 7.5 mm 2, the flow rate can be increased about 4 times when the same flow rate is applied. Further, by making the water flow 16 swirl, the pressure loss does not increase relatively even if the flow path cross-sectional area is reduced. Furthermore, by providing the inflow port 11 and the outflow port 12 at a side surface position eccentric from the center of the case 9 and using a spiral guide, the water flow 16 in the flow path 8 is smoothly guided in the turning direction. Therefore, the pressure loss can be reduced.

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 sheathed heater 7. In that case, since the cross-sectional area of the flow path becomes wide, the flow velocity decreases. However, in the present invention, since the swirl flow is sustained to the outlet 12 by the spiral spring 10, a high flow rate can be maintained, so the boundary layer of the copper pipe 17 in the flow path 8 and the water that is fluid This area becomes very narrow over the entire area. A flow velocity distribution diagram showing this state is schematically shown in FIGS. As shown in FIG. 4, when the flow velocity is low, the boundary layer 19 becomes wide. However, when the flow velocity is high and the water flow becomes turbulent, the flow becomes narrow like the boundary layer 20 of the flow velocity distribution shown in FIG. The surface temperature of the pipe 17 does not rise excessively. In general, since the amount of precipitation of the scale component increases as the temperature increases, the flow rate of the water flowing in the flow path 8 is increased as in the present embodiment, and the boundary layer region between the copper pipe 17 and the water is narrowed. Thus, it is possible to suppress an increase in the surface temperature of the copper pipe 17, and as a result, the amount of scale attached to the copper pipe 17 can be reduced. In this embodiment, in order to enhance the effect of reducing the scale amount, the flow velocity is increased until the turbulent flow is generated by the spiral spring 10 which is a spiral guide. Since the area of the boundary layer between the copper pipe 17 and the water can be narrowed by increasing the flow velocity by the spiral spring 10 that is a guide for the above, a scale reduction effect can be obtained.

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 copper pipe 17, the flow rate of the water flowing in the flow path 8 is high, so that the deposited scale has an effect of flowing downstream, and the scale is crushed small and flows downstream. As it goes, there is no clogging downstream. And since a scale becomes difficult to adhere in a heat exchanger, the lifetime as a heat exchanger can be extended. Moreover, by making it a smooth flow of a spiral, it is possible to reduce pressure loss of the flow path 8 while having a high flow rate, and to improve the heat exchange efficiency by narrowing the boundary layer between the copper pipe 17 and water. And miniaturization can be realized.

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 flow path 8 is configured by the case 9 provided on the outer periphery of the sheathed heater 7 that is a heating element, and the flow path 8 is provided with the spiral spring 10 that is a spiral guide. The flow rate of the water flowing in the path 8 can be increased, and deposits such as scales generated on the surface of the copper pipe 17 can be peeled off or pulverized. Further, the flow velocity is increased and the interface between the copper pipe 17 and the water is narrowed, so that a small size and high efficiency can be realized, and the scale adhesion can be reduced and the life can be extended. In addition, by increasing the flow rate, the generation of bubbles can be reduced, the generation of scale can be suppressed, and the temperature of the surface of the copper pipe 17 can be suppressed low, so the generation of boiling noise can be reduced. And since the heat insulation is performed by the flow path 8 by providing the flow path 8 in the outer periphery of the sheathed heater 7 which is a heat generating body, it is not necessary to provide a thermal insulation layer, and it can be reduced in size. Moreover, it can be set as the structure which does not escape heat outside by enclosing the heat generating part with the flow path 8, and can improve heat exchange efficiency.

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 spiral spring 10 that is a spiral guide is configured to use a member different from the sheathed heater 7 and the case 9 that are heating elements, so that the spiral spring 10 is completely fixed to the sheathed heater 7 or the case 9. Without being held, a part of the spiral spring 10 is held in a freely slidable state, so that it vibrates due to a flow force and a spring force received from the flow, so that an effect of peeling off the scale can be obtained.

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 spiral spring 10 as a separate member is removed so that the pressure loss of the spiral spring 10 is reduced so as to cause a low pressure loss. It is possible to prevent the scale from adhering by changing the shape or attaching the attachment place to a place where the flow velocity becomes slow, thereby increasing the low pressure loss and the flow velocity. Moreover, since the replacement at the time of abnormality is facilitated, the maintainability can be improved.

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 spiral spring 10 is configured to have a gap with the sheathed heater 7 that is a heating element, the spiral spring 10 is not in direct contact with the sheathed heater 7, so that heat is transferred to the spiral spring 10. This makes it difficult to prevent thermal damage to the spiral spring 10 and to extend the life. Furthermore, since it becomes difficult for heat to be transferred to the spiral spring 10, even a material having low heat resistance such as resin can be used. Therefore, the spiral spring 10 can be manufactured from a material that is easy to process, and can be made lightweight. Note that it is not necessary to provide a gap between the spiral spring 10 and the sheathed heater 7 in the entire range. For example, there is no problem even if the spiral spring 10 and the sheathed heater 7 are partially in contact with each other. However, in that case, it is desirable to prevent the corrosion by making the spiral spring 10 non-metallic or using the same metal as the sheath material of the sheathed heater 7.

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 spiral spring 10 is configured to have a gap between the case 9 and the inner wall of the case 9, heat from the sheathed heater 7 is hardly transmitted to the case 9 via the spiral spring 10. Thermal damage is less likely to occur and the life can be extended. Furthermore, since water tends to flow along the inner wall of the case 9 due to centrifugal force, the peeled scale flows along the inner wall of the case 9 and can be prevented from being caught on the spiral spring 10 and being deposited on the surface of the copper pipe 17 again. Long life can be achieved. Note that it is not necessary to provide a gap between the spiral spring 10 and the inner wall of the case 9 in the entire range. For example, there is no problem even if the spiral spring 10 and the inner wall of the case 9 partially contact each other.

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 helical spring 10 can improve the assemblability by having a gap with both the sheathed heater 7 and the inner wall of the case 9.

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 heater 7 was demonstrated with the copper pipe, other metal pipes, such as a SUS pipe, have the same effect. Although the spiral guide has been described as a spiral guide, the same applies to a metal spiral spring, a spiral wire having no spring property, or a resin equivalent shape. Further, when used in a sanitary washing apparatus, the flow rate is about 100 to 2000 mL / min. Therefore, the outer diameter of the copper pipe 17 is about φ3 to 20 mm, and the spiral pitch is preferably about 3 to 20 mm. The inner diameter of the case 9 can be set in a range of φ5 to 30 mm so that the flow velocity is increased. Further, when a spiral spring is used for the spiral guide, the spiral spring has a wire diameter of about 0.1 to 3 mm and is excellent in workability. In the present embodiment, the spiral spring 10 is used as the spiral guide, but the structure may be integrated with the case 9 and the sheathed heater 7. Moreover, it is good also as a structure which provides the helical spring 10 in a part of flow path, and reduces pressure loss further.

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 spiral spring 10 is described as the spiral guide. However, the effect of reducing the adhesion of the scale can be obtained even with a blade or a guide that converts a flow other than the spring into a spiral.

(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 spiral spring 21 that is a spiral guide has a narrow pitch in the region where the surface temperature of the copper pipe 17 is equal to or higher than the predetermined temperature, and the others. This is the point that the pitch of the spiral springs 21 is widened in the region of. 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.

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 heater 7 heats water by heating the coiled heating wire 18, but the temperature of the central portion is the highest due to thermal interference between the heating wires 18. have. In addition, the temperature of the water is higher on the downstream side due to heat exchange of the water, and the surface temperature of the copper pipe 17 increases with the water. For these reasons, the surface temperature of the copper pipe 17 rises in the area A shown in FIG. 6, that is, in the area centered slightly downstream from the center of the sheathed heater 7, and as a result, the area A This will increase the amount of scale attached.

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 copper pipe 17 is equal to or higher than the predetermined temperature, and the pitch of the spiral springs 21 is widened in other regions. As a result, the apparent cross-sectional area 8a of the water flow 16 in the region A is reduced, so that the water flow rate in the region A can be increased, thereby preventing an increase in the surface temperature of the copper pipe 17. The amount of scale adhesion can be reduced. The predetermined temperature is desirably 60 ° C., more preferably 45 ° C. This is because when the temperature of the water containing scale exceeds about 60 ° C., the amount of scale adhesion tends to increase rapidly.

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 copper pipe 17 is equal to or higher than the predetermined temperature, thereby reducing the scale adhesion in the high temperature portion where the scale adhesion is relatively likely to occur. In addition, the pressure loss of the flow path can be reduced as compared with the case where the pitch of the spiral springs 21 is reduced in the entire region.

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 spiral spring 21 is changed to 10 mm when the surface temperature of the copper pipe 17 is less than 60 ° C., and the pitch is changed to 6 mm when the surface temperature is 60 ° C. or higher. However, for example, when the surface temperature of the copper pipe 17 is less than 45 ° C., the pitch of the spiral spring 21 is 10 mm, in the region of 45 ° C. or more and less than 60 ° C., the pitch is 8 mm, and in the region of 60 ° C. or more, the pitch is changed. A configuration in which the pitch is changed in multiple stages, such as 6 mm, may be used.

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 spiral spring 21 is used as the spiral guide. However, the spiral spring 21 may be integrated with the case 9 and the sheathed heater 7.

(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 water flow 16 flow rate can be increased. In addition to being able to reduce the scale adhesion on the downstream side, where scale adhesion is relatively likely to occur, the pitch of the spiral spring 31 is widened on the upstream side. Road pressure loss can be reduced.

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 spiral spring 51 is intermittently narrowed from the upstream side to the downstream side of the flow path. Therefore, the flow velocity increases intermittently as it goes downstream, where scale adhesion is likely to occur, and scale adhesion can be effectively reduced. Can be reduced. Further, the manufacturing becomes easier as compared with the case where the pitch of the spiral spring is continuously narrowed. In this embodiment, the pitch of one spiral spring is changed. However, a configuration using a plurality of springs having different pitches may be used.

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 case 9 and the sheathed heater 7.

(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 heating toilet seat 62 and the sanitary washing apparatus main body 63 are installed on the toilet bowl 61. FIG. And the heat exchanger 64 is provided in the sanitary washing apparatus main body 63, and the heat-exchanged hot water is ejected from the washing nozzle 65 to wash the local part of the human body 66. And in the sanitary washing apparatus main body, the shut-off valve 67 and the flow control device 68 are provided as main parts. Other parts such as the control board are omitted.

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 does not produce malfunctioning easily.

本発明の実施形態1における熱交換器の断面図Sectional drawing of the heat exchanger in Embodiment 1 of this invention 同熱交換器の断面図Cross section of the heat exchanger 同熱交換器の横断面図Cross section of the heat exchanger 熱交換器内の流れ分布図Flow distribution diagram in heat exchanger 熱交換器内の流れ分布図Flow distribution diagram in heat exchanger 本発明の実施の形態2における熱交換器の断面図Sectional drawing of the heat exchanger in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3における熱交換器の断面図Sectional drawing of the heat exchanger in Embodiment 3 of this invention 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図Sectional drawing of the heat exchanger which shows the other Example of the same heat exchanger 同熱交換器の他の実施例を示す熱交換器の断面図Sectional drawing of the heat exchanger which shows the other Example of the same heat exchanger 本発明の実施の形態4における衛生洗浄装置の断面図Sectional drawing of the sanitary washing apparatus in Embodiment 4 of this invention. 従来の衛生洗浄装置の断面図Cross-sectional view of a conventional sanitary washing device

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 path 9 Case 10 Spiral spring (spiral guide)
63 Sanitary washing device 64 Heat exchanger

Claims (7)

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とを備え、
前記螺旋状ガイドは、前記流路内の流れの力によって振動するように、少なくとも前記発熱体の表面上を摺動自在に保持された熱交換器
A flow path provided on the outer periphery of the heating element;
A case constituting the flow path;
A spiral guide for converting the flow direction into the swirl direction in the flow path ,
The spiral guide is a heat exchanger that is slidably held on at least the surface of the heating element so as to vibrate due to the flow force in the flow path .
螺旋状のガイドは、ピッチを不均一とした請求項1に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein the spiral guide has a non-uniform pitch. 螺旋状のガイドは、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請求項2に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 2, wherein the spiral guide narrows the pitch in a region where the surface temperature of the heating element is equal to or higher than a predetermined temperature. 螺旋状のガイドは、流路の下流側でピッチを狭くする請求項2または3に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 2 or 3, wherein the spiral guide narrows the pitch on the downstream side of the flow path. 螺旋状のガイドは、流路の下流側に向かって連続的にピッチを狭くする請求項2〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 2 to 4, wherein the spiral guide continuously reduces the pitch toward the downstream side of the flow path. 螺旋状のガイドは、流路の下流側に向かって断続的にピッチを狭くする請求項2〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 2 to 4, wherein the spiral guide intermittently narrows the pitch toward the downstream side of the flow path. 請求項1から6記載の熱交換器を備えた衛生洗浄装置。 A sanitary washing device comprising the heat exchanger according to claim 1.
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