KR100765674B1 - 열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

열교환기는 대략 원주형상의 시즈 히터, 대략 원통 형상의 케이스 및 나성형 스프링에 의해 구성된다. 시즈 히터는 케이스내에 수용된다. 시즈 히터의 외주면상에 감기도록 설치되어 있다. 이로써, 시즈 히터의 외주면, 케이스의 내주면 및 스프링 사이에 나선형 유로가 형성된다. 스프링은 유속 변환 기구, 난류 발생 기구, 흐름 방향 변환 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다. 입수구 및 출수구는 케이스의 측면상에서 케이스의 중심축으로부터 편심된 위치에 각각 배치되어 있다.

Description

열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치{HEAT EXCHANGER AND CLEANING DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은 유체를 가열하는 열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치에 관한 것이다.
인체의 국부를 세정하는 위생 세정 장치, 의류를 세정하는 의류 세정 장치 및 식기를 세정하는 식기 세정 장치에는, 물을 가열하기 위한 열교환기가 이용되고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
도 48은 종래의 열교환기의 모식적인 단면도이다. 도 48에 도시하는 바와 같이, 이 열교환기는 통형상의 기재 파이프(801)와 외통(802)으로 이루어지는 2중관구조를 갖는다. 기재 파이프(801)의 외측에는 히터(803)가 설치되어 있다. 또한, 기재 파이프(801)의 내측 구멍(804)에는, 나사형 코어(805)가 삽입되어 있다. 세정수는 기재 파이프(801)의 내측 구멍(804)에 있어서 나사형 코어(805)의 나사산(806)을 따라 흐른다. 이 때, 히터(803)와 물의 열교환에 의해 온수가 생성된다.
그러나, 종래의 열교환기에서는, 히터(803)에 의해 물이 40℃ 정도까지 가열됨으로써, 물에 포함되는 칼슘 성분 등의 스케일이 기재 파이프(801)의 내면 및 나사형 코어(805)의 표면에 퇴적해서 부착된다. 이에 의해, 열교환 효율이 나빠진다. 또한, 열교환기를 장기간 사용하면, 스케일이 유로를 막음으로써 물이 흐르지 않게 되고, 물 없이 달궈지는 상태가 발생한다. 마찬가지로, 물때, 먼지 등의 다른 불순물도 기재 파이프(801)의 내면 및 나사형 코어(805)의 표면에 퇴적해서 부착된다. 따라서, 열교환기의 수명이 줄어든다.
또한, 기재 파이프(801)의 외면에 히터(803)가 설치되므로, 히터부(803)를 열절연하여 둘러싸기 위한 외통(802)이 필요하게 된다. 그 때문에, 열교환기의 소형화가 곤란하다.
또한, 기재 파이프(801)의 외면에 설치된 히터(803)의 열이 기재 파이프(801)의 외부로 달아나기 때문에, 열교환 효율이 나쁘다.
또한, 내측 구멍(804)에 나사형 코어(805)가 삽입되어서 유지되므로, 나사형 코어(805)가 히터(803)로 가열되는 기재 파이프(801)의 내면에 접촉한다. 그 때문에, 나사형 코어(805)를 내열성이 높은 재료로 형성할 필요가 있다. 따라서, 나사형 코어(805)의 재료에 제한이 있고, 열교환기의 경량화가 곤란하다.
이러한 종래의 열교환기는, 예컨대 인체의 국부를 세정하는 위생 세정 장치에 사용할 수 있다. 그러나, 종래의 열교환기에는, 장기간의 사용에 의해 스케일 등의 불순물이 퇴적해서 부착된다. 그 때문에, 열교환기에 부착된 다량의 불순물의 파편이 열교환기로부터 배출되면, 세정 노즐이 막히고, 세정수를 분출할 수 없 어진다. 그 결과, 위생 세정 장치의 수명이 줄어든다.
또한, 종래의 열교환기는 소형화가 곤란하기 때문에, 그것을 이용한 위생 세정 장치도 소형화가 어려워진다.
특허문헌1: 일본 특허 공개 제 2001-279786 호 공보
발명의 요약
본 발명의 목적은 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형화, 고효율화 및 장기 수명화가 가능한 열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형화, 고효율화, 장기 수명화 및 경량화가 가능한 열교환기 및 그것을 구비한 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는, 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성되고, 유로의 적어도 일부에 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 더 구비한 것이다.
그 열교환기에 있어서는, 케이스내에 발열체가 수용되고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성된다. 또한, 유로의 적어도 일부에 유속을 변화시키는 유속 변환 기구가 설치된다.
이 경우, 발열체의 외주에 설치된 유로에 의해 열절연이 수행되므로, 열적인 절연층을 설치할 필요가 없다. 이로써, 열교환기를 소형화할 수 있다.
또한, 발열체의 외주가 유로에서 둘러싸여지므로, 케이스의 외부로 대부분의 열이 달아나 버린다. 이로써, 열교환 효율을 높일 수 있고, 열교환기의 고효율화를 실현할 수 있다.
또한, 유속 변환 기구에 의해 유로내를 흐르는 유체의 유속이 변화한다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되기 어려워진다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유속 변환 기구를 온도가 낮은 케이스의 내벽에서 유지할 수 있음으로써, 유속 변환 기구에 내열성이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 이로써, 유속 변환 기구의 가공성이 향상하는 동시에, 유속 변환 기구를 경량화할 수 있다.
이들의 결과, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율, 장수명 및 경량의 열교환기를 실현할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로내에서 유체의 유속을 높이도록 변화시켜도 좋다.
이 경우, 유속 변환 기구에 의해 유로내를 흐르는 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 유체와 발열체 사이의 유속의 경계층의 두께가 작아지므로, 발열체의 열이 효율적으로 유체에 전달된다. 따라서, 발열체의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 발열체의 표면에 불순물이 퇴적하기 어려워진다.
또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 예컨대 불순물이 부착되었을 경우에도, 높은 유속의 유체에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로의 적어도 일부를 좁게 하도록 구성되어도 좋다.
이 경우, 간단한 구성으로 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 예컨대 불순물이 부착되었을 경우라도, 높은 유속의 유체에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로의 하류측을 좁게 하도록 구성되어도 좋다.
이 경우, 비교적 불순물의 부착이 발생하기 쉬운 유로의 하류측에서 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 하류측에서 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 높은 유속의 유체에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유로의 전역을 좁게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 고효율화가 가능해진다.
유속 변환 기구는 유로의 하류측을 향하여 유로 단면이 연속적으로 좁아지도록 구성되어도 좋다.
이 경우, 불순물의 부착이 발생하기 쉬운 하류측을 향하여 유체의 유속이 연속적으로 높아질 수 있다. 이로써, 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유로의 전역을 좁게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 고효율화가 가능해진다.
유속 변환 기구는 유로의 하류측을 향해서 유로 단면이 단계적으로 좁아지도록 구성되어도 좋다.
이 경우, 불순물의 부착이 발생하기 쉬운 하류측을 향해서 유체의 유속이 단계적으로 높일 수 있다. 이로써, 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유로의 전역을 좁게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 고효율화가 가능해진다.
케이스는 유로의 상류측으로부터 하류측의 방향으로 설치된 복수의 유체 입구를 갖고, 유속 변환 기구는 복수의 유체 입구에 의해 구성되어도 좋다.
이 경우, 복수의 유체 입구로 유체가 공급됨으로써, 불순물의 부착이 발생하기 쉬운 하류에서 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 하류측에서 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 높은 유속의 유체에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유로를 좁게 할 필요가 없으므로, 유로의 압력 손실을 충분히 작게 할 수 있다. 따라서, 더욱 고효율화가 가능해진다.
유속 변환 기구는, 유로 내에 유체를 도입하는 유체 도입 기구와, 상기 유로 내에 상기 유체와는 다른 유체를 도입하기 위한 다른 유체 도입 기구를 포함해도 좋다.
이 경우, 다른 유체 도입 기구에 의해 도입된 다른 유체에 의해 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 높은 유속의 유체에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다. 또한, 다른 유체의 도입에 의한 부가 가치를 얻을 수 있다.
다른 유체는 기체를 포함해도 좋다. 이 경우, 기체는 열용량이 작으므로, 유체의 열을 빼앗지 않고 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 열교환 효율을 낮게 하지 않고 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로의 적어도 일부에 있어서 난류를 발생시키는 난류 발생 기구를 포함해도 좋다.
이 경우, 난류 발생 기구에 의해 유로내에 난류가 발생된다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 보다 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 난류에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 케이스의 내벽에 설치되어도 좋다. 이 경우에도, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 발열체의 표면에 설치되어도 좋다. 이 경우, 발열체의 표면에 유속 변환 기구가 설정됨으로써, 발열체의 표면적이 커진다. 이로써, 발열체 의 방열성이 향상하고, 발열체의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 발열체의 표면에 불순물이 퇴적하기 어려워지므로, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 발열체 및 케이스와는 별도의 부재로 형성되어도 좋다. 이 경우, 유속 변환 기구를 케이스 또는 발열체에 완전 고정하지 않고, 유체의 흐름으로부터 받는 힘에 의해 유속 변환 기구를 가동 상태로 유지하는 것이 가능해진다. 이로써, 유로내에 난류가 발생되므로, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 보다 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 난류에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 발열체 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 유속 변환 부재를 포함해도 좋다.
이 경우, 유속 변환 기구는 발열체에 직접 접촉하지 않으므로, 열이 유속 변환 기구에 전달되기 어려워진다. 이로써, 유속 변환 기구의 열손상을 방지할 수 있다. 그 결과, 열교환기를 더욱 장기 수명화할 수 있다.
유속 변환 기구는 케이스의 내벽 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 유속 변환 부재를 포함해도 좋다.
이 경우, 유속 변환 기구는 케이스에 직접 접촉하지 않으므로, 발열체의 열이 유속 변환 기구를 거쳐서 케이스에 전달되기 어려워진다. 이로써, 케이스의 열 손상을 방지할 수 있다. 그 결과, 열교환기를 더욱 장기 수명화할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로내의 유체의 방향을 변환하는 흐름 방향 변환 기구를 포함해도 좋다.
이 경우, 흐름 방향 변환 기구에 의해 유로내의 유체의 흐름의 방향을 외견상의 유로 단면적이 감소하는 방향으로 변화시킬 수 있으므로, 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 유체와 발열체 사이의 유속의 경계층의 두께가 작아지고, 발열체의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 발열체의 표면에 불순물이 퇴적하기 어려워진다. 또한, 높은 유속의 유체에 의해 불순물을 유체와 함께 열교환기의 외부에 배출시킬 수 있다.
또한, 흐름 방향 변환 기구에 의해 유로내의 유체의 흐름의 방향을 변화시킴으로써, 유로내에 난류를 발생시킬 수 있다. 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 보다 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 난류에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로의 상류 또는 하류 중 적어도 일부에 설치되어도 좋다. 이 경우, 유속 변환 기구가 유로의 전역에 설치되는 경우에 비해 유로의 압력손실을 작게 할 수 있는 동시에, 열교환기의 경량화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
유속 변환 기구는 유로내에 단속적으로 설치되어도 좋다. 이 경우, 유속 변 환 기구가 유로의 전역에 설치되는 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있는 동시에, 열교환기의 경량화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
유속 변환 기구는 발열체의 표면 온도가 소정 온도 이상으로 되는 영역에 설치되어도 좋다.
이 경우, 발열체의 온도가 높아지는 영역에서 유체의 유속을 변화시킬 수 있다. 이로써, 발열체의 온도가 과잉으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
유속 변환 기구는 발열체의 표면 온도가 소정 온도 이상으로 되는 영역과, 그 근방 또한 상류의 영역에 설치되어도 좋다.
이 경우, 발열체의 온도가 높아지는 것에 의한 유속 변환 기구로의 영향을 방지할 수 있다. 또한, 발열체의 온도가 높아지는 영역에서 유체의 유속을 변화시킬 수 있다. 이로써, 발열체의 온도가 과잉으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
흐름 방향 변환 기구는 유로내에 공급된 유체의 흐름 방향을 선회 방향으로 변환해도 좋다. 이 경우, 압력 손실을 대폭 증대시키지 않고 유로내의 유체의 흐름의 방향을 변화시킬 수 있다.
흐름 방향 변환 기구는 유로의 적어도 일부에 설치된 가이드를 포함해도 좋다. 이 경우, 간단한 구성으로 유로내의 유체의 흐름 방향을 변화시킬 수 있다. 이로써, 공간 절약화가 가능해지고, 열교환기를 보다 소형화할 수 있다.
흐름 방향 변환 기구는 유로내의 유체의 흐름 방향을 선회 방향으로 변환하 는 나선형 부재를 포함해도 좋다.
이 경우, 유로내의 나선형 부재를 온도가 낮은 케이스의 내벽에서 유지할 수 있으므로, 나선형 부재에 내열성이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 이로써, 나선형 부재의 가공성이 향상하는 동시에, 나선형 부재를 경량화할 수 있다.
또한, 나선형 부재에 의해 유로내의 유체의 흐름 방향을 선회 방향으로 변화시킬 수 있다. 이로써, 외견상의 유로 단면적이 감소하므로, 유체의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 유체와 발열체 사이의 유속의 경계층의 두께가 작아지고, 발열체의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 발열체의 표면에 불순물이 퇴적되지 않는다. 또한, 높은 유속의 유체에 의해 불순물을 유체와 함께 열교환기의 외부에 배출시킬 수 있다.
또한, 나선형 부재에 의해 유로내의 유체의 흐름의 방향을 원활하게 또 선회 방향으로 이끌 수 있으므로, 압력 손실이 작은 열교환기를 실현할 수 있다.
나선형 부재는 불균일한 피치를 가져도 좋다.
이 경우, 피치가 작은 부분에서는 유체의 유속을 높일 수 있고, 피치가 큰 부분에서는 유로의 압력 손실을 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기는, 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하며, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성되고, 유로내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비한 것이다.
그 열교환기에 있어서는, 케이스내에 발열체가 수용되고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성된다. 또한, 유로내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재가 설치된다.
이 경우, 발열체의 외주에 설치된 유로에 의해 열절연이 수행되므로, 열적인 절연층을 설치할 필요가 없다. 이로써, 열교환기를 소형화할 수 있다.
또한, 발열체의 외주가 유로에서 둘러싸여지므로, 케이스의 외부에 대부분의 열이 달아나지 않는다. 이로써, 열교환 효율을 높일 수 있고, 열교환기의 고효율화를 실현할 수 있다.
또한, 물 환원 기구에 의해 유로내를 흐르는 유체의 산화 환원 전위가 저하한다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 불순물이 용해 및 박리할 수 있다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
이 결과, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율 및 장수명의 열교환기를 실현할 수 있다.
유체 환원재는 유체와의 반응에 의해 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 포함해도 좋다.
이 경우, 마그네슘 또는 마그네슘 합금이 유체와 반응함으로써 유체의 산화 환원 전위가 저하한다. 이로써, 간단한 구성으로 산화 환원 전위가 낮은 유체를 얻을 수 있고, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 부착되는 불순물을 용해 박리 할 수 있다. 그 결과, 열교환기를 보다 소형화 및 고효율화할 수 있다.
유로의 적어도 일부에 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 더 구비하며, 유속 변환 기구는 유체 환원재로 형성되어도 좋다.
이 경우, 유속 변환 기구에 의해 유로내를 흐르는 유체의 유속이 변화된다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 보다 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 유체 환원재에 의해 불순물이 용해 및 박리한다. 유체 환원재가 유속 변환 기구를 겸하므로, 간단한 구성으로 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 따라서, 열교환기를 소형화 및 고효율화할 수 있다.
또한, 물 환원 기구가 유속 변환 기구를 겸함으로써, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기는, 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하며, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성되고, 유로내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 더 구비한 것이다.
그 열교환기에 있어서는, 케이스내에 발열체가 수용되고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유체가 흐르는 유로가 형성된다. 또한, 유로내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구가 설치된다.
이 경우, 발열체의 외주에 설치된 유로에 의해 열절연이 수행되므로, 열적인 절연층을 설치할 필요가 없다. 이로써, 열교환기를 소형화할 수 있다.
또한, 발열체의 외주가 유로에서 둘러싸여지므로, 케이스의 외부에 대부분의 열이 달아나지 않는다. 이로써, 열교환 효율을 높일 수 있고, 열교환기의 고효율화를 실현할 수 있다.
또한, 불순물 제거 기구에 의해 유로내의 불순물이 물리적으로 제거된다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 따라서, 불순물의 부착에 의한 불량을 피하고, 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 불순물 제거 기구를 온도가 낮은 케이스의 내벽에서 유지할 수 있으므로, 불순물 제거 기구에 내열성이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 이로써, 유속 변환 기구의 가공성이 향상하는 동시에, 불순물 제거 기구를 경량화할 수 있다.
그 결과, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율, 장수명 및 경량의 열교환기를 실현할 수 있다.
불순물 제거 기구는 유로내의 유체의 흐름을 이용해서 불순물을 제거해도 좋다.
이 경우, 특별한 장치를 설치하지 않고 불순물을 제거하는 것이 가능해진다. 이로써, 열교환기의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
불순물 제거 기구는 유로내의 유체의 흐름을 난류화시키도록 구성되어도 좋다.
이 경우, 유로내에 난류가 발생하므로, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 보다 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 난류에 의해 부착된 불순물이 박리된다. 따라서, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 유체와 발열체 사이의 유속의 경계층의 두께가 작아지고, 발열체의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 발열체의 표면에 불순물이 퇴적하기 어려워진다. 또한, 높은 유속의 유체에 의해 불순물을 유체와 함께 열교환기의 외부에 배출시킬 수 있다.
불순물 제거 기구는 나선형 스프링을 포함해도 좋다. 이 경우, 유로내를 흐르는 유체의 힘에 의해 나선형 스프링이 신축한다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 부착된 불순물을 박리시킬 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 열교환기내에 부착되는 불순물을 제거할 수 있다.
나선형 스프링은 적어도 1개의 자유 단부를 가져도 좋다. 이 경우, 나선형 스프링의 신축량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 이로써, 열교환기내에 부착되는 불순물의 제거 효과를 증가시킬 수 있다.
불순물 제거 기구는 맥동하는 압력으로 유로내에 유체를 공급해서 맥동하는 압력에 의해 불순물을 제거하는 유체 공급 장치를 포함해도 좋다.
이 경우, 유체 공급 장치에 의해 맥동하는 압력으로 유로내에 유체가 공급되고, 맥동하는 압력에 의해 불순물이 제거된다. 이로써, 특별한 장치를 설치하지 않고, 효과적으로 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 따라서, 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
유체 공급 장치는 발열체가 소정 온도 이상으로 된 후에 맥동하는 압력으로 유로내에 유체를 공급해도 좋다.
이 경우, 불순물이 부착되기 쉬운 상태의 발생 후에 효과적으로 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 이로써, 열교환기의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 피세정부에 분출하는 세정 장치로서, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기의 하류에 접속되고 열교환기로부터 공급되는 유체를 피세정부에 분출하는 분출 장치와, 열교환기의 세정 동작시에, 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시보다도 커지도록, 열교환기에 공급되는 유체의 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비한 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되어, 열교환기로부터 공급되는 유체가 분출 장치에 의해 피세정부에 분출된다. 이로써, 피세정부가 세정된다. 열교환기의 세정 동작시에는, 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시보다도 커지도록, 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 유량 조절기에 의해 조절된다.
이 경우, 열교환기에 피세정부의 세정 동작시보다도 큰 유량으로 유체가 공급된다. 이로써, 열교환기내의 유체의 유속을 높일 수 있으므로, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되기 어려워진다. 또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면에 불순물이 부착되었을 경우에도, 높은 유속의 유체에 의해 불순물에 충격이 줌으로써 불순물이 박리된다. 이로써, 발열체의 표면 또는 케이스의 내 면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 분출 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 발열체의 표면 또는 케이스의 내면으로의 불순물의 부착을 방지 또는 경감하기 위해서 열교환기에 특별한 장치를 설치할 필요가 없으므로, 열교환기를 소형화 및 경량화할 수 있다. 이로써, 세정 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 화장실 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
유량 조절기는, 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시에, 열교환기에 공급되는 유체의 유량을 조절해도 좋다.
이 경우, 유량 조절기가 열교환기의 세정 동작을 위한 유량의 조절 및 피세정부의 세정 동작시의 유량 조절 때문에 겸용된다. 이로써, 세정 장치의 새로운 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
세정 장치는, 분출 장치에 유체를 인도하는 주 유로와, 분출 장치 이외의 부분에 유체를 이끄는 부 유로와, 열교환기와 분출 장치 사이에 설치되고, 주 유로 및 부 유로의 한쪽을 선택적으로 열교환기에 연통시키는 유로 전환기를 더 구비해도 좋다.
이 경우, 피세정부의 세정 동작시에는, 유로 전환기가 주 유로를 열교환기에 연통시킨다. 이로써, 주 유로를 통과시켜서 분출 장치에 유체가 도입된다. 또한, 열교환기의 세정 동작시에는, 유로 전환기가 부 유로를 열교환기에 연통시킨다. 이로써, 부 유로를 통과시켜서 분출 장치 이외의 부분에 유체가 도입되어, 큰 유량의 유체로 열교환기가 세정된다.
이와 같이, 분출 장치에 의해 피세정부를 세정하지 않는 경우에는, 유체가 부 유로에 인도되므로, 분출 장치로부터 큰 유량의 유체가 분사되지 않고, 피세정부에 큰 유량의 유체가 접촉하지 않는다. 따라서, 세정 장치를 안전 또한 쾌적하게 사용할 수 있다.
유량 조절기 및 유로 전환기는 일체적으로 구성되어도 좋다. 이 경우, 세정 장치의 새로운 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
부 유로는 분출 장치의 표면에 유체를 도입하도록 설치되어도 좋다.
이 경우, 열교환기의 세정 동작시에 큰 유량의 유체가 열교환기에 공급되는 동시에 분출 장치의 표면을 세정할 수 있다. 이로써, 세정 장치를 청결하게 유지할 수 있다.
세정 장치는 열교환기의 하류로부터 분기하도록 설치되고, 열교환기의 세정 동작시에, 열교환기로부터 배출되는 유체가 공급되는 바이패스 유로를 더 구비해도 좋다.
이 경우, 열교환기의 세정 동작시에는 열교환기로부터 배출되는 큰 유량의 유체가 바이패스 유로에 공급된다. 이로써, 열교환기의 세정 동작시의 압력 손실을 작게 할 수 있으므로, 열교환기에 큰 유량의 유체를 용이하게 공급할 수 있다. 따라서, 열교환기내에 부착된 불순물에 충격을 주어서 박리시키는 것이 가능해지고, 효과적으로 열교환기의 세정을 실행할 수 있다. 그 결과, 세정 장치의 장기 수명화가 더욱 가능해진다.
세정 장치는 열교환기의 세정 동작을 지령하기 위한 스위치를 더 구비하며, 유량 조절기는 스위치의 조작에 응답해서 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시보다도 커지도록 열교환기에 공급되는 유체의 유량을 조절해도 좋다.
이 경우, 사용자가 스위치를 조작하면, 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시보다도 커지도록 유량 조절기에 의해 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 조절된다. 따라서, 사용자는 화장실 청소 등의 필요시에 스위치를 조작함으로써 열교환기의 세정 동작을 확실하게 실행할 수 있다.
세정 장치는, 변기와, 변기로의 착석을 검지하는 착석 검지기를 더 구비하며, 유량 조절기는 착석 검지기가 착석을 검지하면, 열교환기의 세정 동작시의 유량의 조절을 실행하지 않아도 좋다.
이 경우, 착석 검출기에 의해 사용자의 착석이 검지되면, 열교환기의 세정 동작시의 유량의 조절이 실행되지 않는다. 이로써, 사용자의 착석시에 열교환기의 세정 동작이 실행되지 않으므로, 세정 장치를 안전 또한 쾌적하게 사용할 수 있다.
유량 조절기는, 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작 후에, 열교환기에 공급되는 유체의 유량이 분출 장치에 의한 피세정부의 세정 동작시보다도 커지도록 열교환기에 공급되는 유체의 유량을 조절해도 좋다.
분출 장치에 의해 온수로 피세정부의 세정 동작이 수행된 직후에는, 불순물이 열교환기내에 정착하기 쉽다. 따라서, 인체 세정 노즐에 의한 피세정부의 세정 동작후에 큰 유량의 유체로 열교환기를 세정함으로써, 보다 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
세정 장치는 변기에 장착되어, 변기를 사용하는 인체를 검지하는 인체 검지 기를 더 구비하며, 유량 조절기는 인체 검지기가 인체를 검지하면, 열교환기의 세정 동작시의 유량의 조절을 실행하지 않아도 좋다.
이 경우, 인체 검지기에 의해 인체가 검지되면, 열교환기의 세정 동작시의 유량의 조절이 실행되지 않는다. 이로써, 남성의 소변시에 열교환기의 세정 동작이 수행되지 않으므로, 사용자는 세정 장치를 안전 또한 쾌적하게 사용할 수 있다.
열교환기의 세정 동작시에 열교환기에 공급하는 전력을 변화시키는 전력 제어기를 더 구비해도 좋다.
이 경우, 열교환기에 공급되는 전력이 변화됨으로써 열교환기의 열팽창 및 열수축에 의한 열충격이 발생한다. 이로써, 열교환기내에 부착된 불순물에 충격이 주어져서 불순물이 박리된다. 그 결과, 효과적으로 불순물의 부착을 방지 또는 경감할 수 있고, 세정 장치의 장기 수명화가 더욱 가능해진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 인체에 분출하는 분출 장치 를 구비하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유로의 적어도 일부에 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 더 구비한 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 분출 장치에 의해 인체에 분출된다. 이로써, 인체의 피세정부가 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율, 장수명 및 경량의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 분출 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 화장실 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 인체에 분출하는 분출 장치를 구비하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유로내의 유체의 산화 환원 전 위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비하는 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 분출 장치에 의해 인체에 분출된다. 이로써, 인체의 피세정부가 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율 및 장수명의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 분출 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 화장실 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 인체에 분출하는 분출 장치를 포함하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유체내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 더 구비하는 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 분출 장치에 의해 인체에 분출된다. 이로써, 인체의 피세정부가 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율, 장수명 및 경량의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 분출 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 화장실 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서, 세정 대상을 수용하는 세정조와, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조내에 공급하는 공급 장치를 구비하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유로의 적어도 일부에 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 더 구비하는 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 세정조내에 공급된다. 이로써, 세정조내의 세정 대상이 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율, 장수명 및 경량의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 공급 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서, 세정 대상을 수용하는 세정조와, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조내에 공급하는 공급 장치를 구비하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유로내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비하는 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 세정조내에 공급된다. 이로써, 세정조내의 세정 대상이 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효율 및 장수명의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장시간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 공급 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세정 장치는, 급수원으로부터 공급되는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서, 세정 대상을 수용하는 세정조와, 급수원으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와, 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조내에 공급하는 공급 장치를 구비하며, 열교환기는 케이스와, 케이스에 수용되는 발열체를 구비하고, 발열체의 외면과 케이스의 내면 사이에 유로가 형성되고, 유체내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 더 구비하는 것이다.
그 세정 장치에 있어서는, 급수원으로부터 공급되는 유체가 열교환기에 의해 가열되고, 가열된 유체가 세정조내에 공급된다. 이로써, 세정조내의 세정 대상이 세정된다.
이 세정 장치에는, 불순물의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에 소형, 고효 율, 장수명 및 경량의 열교환기를 이용할 수 있다. 따라서, 동작 불량을 발생하지 않고, 장기간 안정한 열교환을 실행할 수 있다.
또한, 열교환기내에 불순물이 장기간에 걸쳐 퇴적 및 부착되지 않으므로, 열교환기로부터 배출된 불순물의 파편이 공급 장치에 막히지 않는다. 그 결과, 세정 장치의 동작 불량이 발생하기 어려워서, 세정 장치의 고효율화 및 장기 수명화를 실현할 수 있다.
또한, 세정 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다. 따라서, 세정 장치를 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 3은 도 1 및 도 2의 열교환기의 횡단면도,
도 4a는 유속이 낮을 경우의 열교환기내에서의 유속 분포를 도시한 도면,
도 4b는 유속이 높을 경우의 열교환기내에서의 유속 분포를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 11은 본 발명의 제 8 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 12는 본 발명의 제 8 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 13은 본 발명의 제 9 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 14는 본 발명의 제 10 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 15는 본 발명의 제 11 실시예에 있어서의 열교환기의축방향의 단면도,
도 16은 본 발명의 제 12 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 17은 본 발명의 제 13 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 18은 본 발명의 제 13 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 19는 본 발명의 제 14 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 20은 본 발명의 제 15 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 21은 본 발명의 제 16 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 22는 본 발명의 제 17 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 23은 본 발명의 제 18 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 24는 본 발명의 제 19 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 25는 본 발명의 제 19 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 26은 본 발명의 제 20 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 27은 본 발명의 제 21 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 28은 본 발명의 제 22 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 29는 본 발명의 제 23 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 30은 본 발명의 제 24 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 31은 본 발명의 제 25 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 32는 본 발명의 제 26 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 33은 본 발명의 제 27 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 34는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 35는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도,
도 36은 시즈 히터(7)에 스케일이 부착된 상태를 도시하는 축방향의 단면도,
도 37은 열교환기의 세정 동작을 설명하기 위한 축방향의 단면도,
도 38은 본 발명의 제 29 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 모식적인 단면도,
도 39는 본 발명의 제 30 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 외관 사시도,
도 40은 도 39의 위생 세정 장치(600)의 리모트 컨트롤러(150)의 모식도,
도 41은 도 39의 위생 세정 장치(600)의 물 회로를 도시하는 모식도,
도 42는 도 41의 전환 밸브(310)의 종단면도,
도 43a는 도 42의 전환 밸브(310)의 A-A선 단면도,
도 43b는 도 42의 전환 밸브(310)의 B-B선 단면도,
도 44는 본 발명의 제 31 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 물 회로를 도시하는 모식도,
도 45는 본 발명의 제 32 실시예에 있어서의 위생 세정 장치가 주로 하여 열교환기를 도시하는 모식도,
도 46은 본 발명의 제 33 실시예에 있어서의 의류 세정 장치(세탁기)의 모식적인 단면도,
도 47은 본 발명의 제 34 실시예에 있어서의 식기 세정 장치의 모식적인 단면도,
도 48은 종래의 열교환기의 모식적인 단면도.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(제 1 실시예)
도1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이며, 도 1은 케이스의 단면 및 시즈 히터의 측면을 도시하고, 도 2는 케이스 및 시즈 히터의 단면을 도시한다. 도 3은 도 1 및 도 2의 열교환기의 횡단면도이다.
도 1에 있어서, 열교환기는 대략 원주형상의 시즈 히터(7), 대략 원통형의 케이스(8) 및 나선 형상의 스프링(100)으로 구성된다. 시즈 히터(7)는 유체로서의 물을 가열하는 발열체로서, 케이스(8)내에 수용된다. 케이스(8)는 원형 또는 타원형의 단면의 공동을 갖고, 시즈 히터(7)의 외주부를 둘러싸도록 설치된다. 스프링(100)은 시즈 히터(7)의 외주면상에 감기도록 설치된다. 이로써, 시즈 히터(7)의 외주면, 케이스(8)의 내주면 및 스프링(100) 사이에 나선형 유로(9)가 형성된다.
스프링(100)은, 후술하는 바와 같이 유속 변환 기구, 난류 발생 기구, 흐름 방향 변환 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
케이스(8)의 측면의 일단부 근방에 입수구(11)가 설치되고, 케이스(8)의 측면의 다른 단부 근방에 출수구(12)가 설치되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 입수구(11) 및 출수구(12)는 케이스(8)의 측면상에서 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 각각 배치되어 있다. 시즈 히터(7)는 양단부에 전극 단자(13, 14)를 갖는다. 케이스(8)의 양단부 근방의 내주면과 시즈 히터(7)의 양단부 근방의 외주면 사이를 밀봉하기 위해서 시즈 히터(7)의 양단부 근방에 O링(15)이 각각 장착되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 시즈 히터(7)는 산화마그네슘(도시하지 않음)이 봉입된 동 파이프(17)를 구비한다. 동 파이프(17) 중에는, 코일 형상의 전열선(18)이 삽입되어 있다. 전열선(18)의 양단부는 전극 단자(13, 14)에 접속되어 있다. 전극 단자(13, 14)는 동 파이프(17)의 양단부 부착되어 있다.
이상과 같이 구성된 열교환기의 동작 및 작용을 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 물은 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치된 입수구(11)로부터 시즈 히터(7)의 강 파이프(17)의 외주면상에 흘러 들어오고, 또 나선형 스프링(100)에 의해 동 파이프(17)의 외주면을 따라 나선형으로 선회하면서 유동하고, 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치된 출수구(12)에서 유출한다. 이와 같이, 물이 나선형 유로(9)를 흐름으로써 선회류(16)가 형성된다.
전극 단자(13, 14)를 통과시켜서 전열선(18)에 전류를 공급함으로써 전열선(18)이 가열된다. 전열선(18)으로부터 산화마그네슘을 통과시켜서 동 파이프(17)에 열이 전달됨으로써, 동 파이프(17)의 외주면상을 흐르는 물이 가열된다. 이와 같이 하여, 동 파이프(17)와 물 사이에서 열교환이 수행됨으로써 온수가 생성된다.
여기서, 스프링(100)이 존재하지 않는 경우에는, 케이스(8)의 내주면과 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 원통형 유로(도넛 형상 유로)가 형성된다. 이 경우, 케이스(8)내에 유입한 물은 원통형 유로를 시즈 히터(7)의 축방향을 따라 흐른다.
본 실시예에서는, 나선형 유로(9)의 유로 단면적[선회류(16)의 방향에 수직한 단면의 면적]은 원통형 유로의 유로 단면적[시즈 히터(7)의 축방향에 수직한 단면의 면적]보다도 작아지도록, 스프링(100)의 권회 방향 및 피치(P)가 설정되어 있다.
이로써, 스프링(100)을 따라 나선 형상으로 흐르는 선회류(16)가 가속되어, 나선형 유로(9)를 흐르는 물의 유속은 스프링(100)이 존재하지 않을 경우에 비해 높아진다. 이와 같이, 본 실시예의 스프링(100)은 유체의 유속을 높이는 유속 변환 기구로서 기능하는 동시에, 유체의 흐름의 방향을 선회 방향으로 변환하는 흐름 방향 변환 기구로서도 기능한다. 또한, 외견상의 유로 단면적은 시즈 히터(7)와 케이스(8) 사이의 간극과 스프링(100)의 피치(P)의 곱으로 나타낸다.
또한, 나선형 유로(9)내를 흐르는 물의 유속이 높아짐으로써 난류가 발생한다. 이와 같이, 본 실시예의 스프링(100)은 난류를 발생하는 난류 발생 기구로서도 기능한다.
또한, 난류란, 방향이 변화되는 흐름 또는 유속이 변화되는 흐름 등을 포함하는 흐름의 혼란을 의미하는 총칭이다.
예컨대, 시즈 히터(7)의 외경이 지름 6.5mm, 케이스(8)의 내경이 지름 9mm, 스프링(100)의 피치가 6mm인 경우, 스프링(100)이 존재하지 않을 경우의 유로 단면적이 약 30mm2인 것에 대해서, 스프링(100)이 존재할 경우의 외견상의 유로 단면적은 약 7.5mm2가 된다. 그 때문에, 동일한 유량으로 물을 흘리면, 스프링(100)이 존재하는 경우에는, 유속을 스프링(100)이 존재하지 않을 경우의 약 4배로 할 수 있다. 또한, 물의 흐름이 선회류(16)가 되므로, 유로 단면적이 작아도 압력 손실의 증가가 비교적 작다. 더욱이, 입수구(11) 및 출수구(12)가 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치되므로, 케이스(8)내의 물의 흐름을 원활하게 선회 방향에 유도할 수 있다. 이로써, 압력 손실을 저감할 수 있다.
스프링(100)이 존재하지 않는 경우에는, 케이스(8)와 시즈 히터(7)로 둘러싸여진 원통형 유로는 아스펙트비(aspect ration)가 큰 유로 단면을 갖는다. 이 경우, 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치된 입수구(11)로부터 유입된 물은, 당초는 시즈 히터(7)의 외주면을 따라 나선 형상으로 흐르지만, 서서히 정류 효과가 작용함으로써 선회 방향의 흐름 성분이 잃어, 축방향의 흐름 성분이 주체가 된다. 그 결과, 출수구(12)에 가까운 하류측의 영역에 있어서는 실질 상수의 유속이 낮아진다.
이에 대하여, 본 실시예에서는, 시즈 히터(7)의 외주면상의 나선 형상의 스프링(100)에 의해 나선형 유로(9)가 형성된다. 이로써, 항상 편향되고 또 높은 유속을 갖는 난류 상태의 선회류가 계속하고, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)와 물 사이의 유속의 경계층의 두께가 매우 얇아진다.
도 4a는 유속이 낮을 경우의 열교환기내에서의 유속 분포를 도시하고, 도 4b는 유속이 높을 경우의 열교환기내에서의 유속 분포를 도시한다.
물의 유속이 낮을 경우에는, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 물과 동 파이프(17) 사이의 유속의 경계층(19)의 두께가 커진다. 이로써, 동 파이프(17)의 열이 물의 전체에 효율적으로 전달되지 않는다. 이에 대해, 물의 유속이 높고 또 물의 흐름이 난류로 되면, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 물과 동 파이프(17) 사이의 유속의 경계층(20)의 두께가 작아진다. 이로써, 동 파이프(17)의 열이 물의 전체에 효율적으로 전달된다. 그 결과, 동 파이프(17)의 표면 온도가 과잉으로 상승하는 것이 방지된다.
일반적으로, 온도가 높으면 스케일의 석출량이 증가한다. 그 때문에, 본 실시예와 같이, 나선형 유로(9)내에서 물의 유속이 높아지도록 물과 동 파이프(17) 사이의 유속의 경계층(20)의 두께가 작아지면, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 억제하는 것이 가능해지고, 결과적으로 동 파이프(17)에 스케일이 석출하는 것을 방지할 수 있고, 혹은 동 파이프(17)상에 석출하는 스케일 성분의 양을 감소시킬 수 있다.
또한, 가령 스케일이 석출했을 경우라도, 스케일은 높은 유속을 갖고 또 난류 상태의 선회류(16)에 의해 작게 분쇄되면서 빠른 흐름에 의해 하류측에 흘러가게 된다. 이로써, 열교환기내에 스케일이 부착되기 어려워지고 또 열교환기내의 하류측에서 막히지는 않는다. 또한, 열교환기내에 부착된 스케일은 높은 유속을 갖고 또 난류 상태의 선회류(16)에 의해 박리된다. 이와 같이, 본 실시예의 스프링(100)은 불순물 제거 기구로서 기능한다. 그 결과, 열교환기의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 원활한 나선 형상의 흐름이 형성되므로, 높은 유속을 갖고 또 나선형 유로(9)내의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 또 열교환기의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 시즈 히터(7)의 외주에 형성되는 나선형 유로(9)에 의해 열절연이 수행되므로, 열적인 절연층을 설치할 필요가 없다. 따라서, 열교환기를 보다 소형화할 수 있다. 또한, 시즈 히터(7)의 외주에 형성되는 나선형 유로(9)에 의해 시즈 히터(7)의 열이 외부로 달아나는 것이 방지된다. 따라서, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 나선 형상의 스프링(1OO)이 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하므로, 스케일의 부착이 방지 또는 경감되는 동시에, 장기 수명화, 고효율화 및 소형화가 실현된다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 스케일의 부착뿐만 아니라, 물때, 먼지 등의 다른 불순물의 부착도 마찬가지로 방지 또는 경감할 수 있지만, 이하의 기재에 있어서는, 불순물로서 스케일을 대표적으로 들어서 설명한다.
또한, 선회류(16)가 높은 유속을 가지므로, 거품의 발생이 저감되는 동시에, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면 온도가 낮게 억제되므로, 비등음의 발생을 저감할 수 있다.
또한, 스프링(100)은 저온의 케이스(8)의 내벽에서 유지되므로, 스프링(100)의 재료로서 수지 등의 내열 온도가 낮은 재료를 이용할 수 있다. 그 때문에, 스프링(100)을 가공하기 용이해서 경량인 재료로 제조할 수 있다. 따라서, 열교환기를 경량화할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스케일의 저감 효과를 높이기 위해서, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구 및 난류 발생 기구로서 기능하는 스프링(100)에 의해 물의 흐름이 난류 상태가 될 때까지 선회류(16)의 유속을 높이고 있지만, 물의 흐름이 층류 상태이어도, 스프링(100)에 의해 선회류(16)의 유속을 높임으로써 물과 동 파이프(17) 사이의 유속의 경계층(20)의 두께를 작게 할 수 있다. 이로써, 스케일의 저감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스프링(100)은 시즈 히터(7) 및 케이스(8)와는 별도의 부재로 형성되고, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17) 또는 케이스(8)에 완전히는 고정되지 않는다. 이 경우, 스프링(100)의 일부가 진동 자유의 상태로 유지된다. 이로써, 스프링(100)이 물의 흐름으로부터 받는 힘과 탄성에 의해 진동할 수 있고, 스케일 부착의 방지 또는 경감의 효과 및 스케일의 박리의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 별도 부재인 스프링(100)을 열교환기로부터 용이하게 떼어낼 수 있다. 그 때문에, 열교환기를 수돗물 중의 스케일 성분이 적은 지역 또는 수돗물 수압이 낮은 지역에서 사용할 경우에는, 별도의 부재인 스프링(100)을 떼고, 스프링(100)의 형상을 압력 손실이 작아지도록 변경할 수 있고, 또는 열교환기내에서 스프링(100)을 유속이 낮아지는 개소에 부착할 수 있다. 이로써, 열교환기내의 압력 손실이 보다 낮아지고, 또 유속이 보다 높아지게 된다. 그 결과, 스케일의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다. 또한, 이상시에 스프링(100)을 용이하게 교환 할 수 있으므로, 유지 보수성이 향상한다.
또한, 본 실시예에서는, 시즈 히터(7)의 시스(sheath)로서 동 파이프(17)가 사용될 수 있지만, 시스로서 철 파이프, SUS(스테인리스강) 파이프 등의 다른 재료로 이루어진 부재를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
스프링(100)의 재료로서는 금속, 수지 등의 여러 가지의 재료를 이용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 나선형 스프링(100) 대신에, 스프링성을 갖지 않는 나선 등의 동등한 형상을 갖는 여러 가지의 부재를 이용할 수 있다.
본 실시예에 따른 열교환기를 위생 세정 장치에 이용하는 경우에는, 유량이 1OOmL/분 내지 200OmL/분 정도이기 때문에, 동 파이프(17)의 외경은 지름 3mm 내지 지름 20mm 정도이며, 나선형 스프링(100)의 피치(P)는 3mm 내지 20mm 정도인 것이 바람직하다. 케이스(8)의 내경은 지름 5mm 내지 지름 30mm의 범위인 것이 바람직하다. 이로써, 선회류(16)를 가속하고, 유속을 높이는 동시에 난류 상태를 발생할 수 있다. 스프링(100)의 선직경이 지름 0.1mm 내지 지름 3mm 정도인 경우, 가공성에도 우수하다.
또한, 본 실시예에서는, 스프링(100)의 피치(P)는 일정하지만, 후술하는 실시예에서 설명하는 바와 같이, 스프링(100)의 피치를 부분적으로 좁게 또는 넓히고, 또는 스프링(100)의 피치를 서서히 변화시켜도 좋다. 이 경우에도, 스프링(100)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스프링(100)이 유로의 전체에 설치되지만, 후술하는 실시예에서 설명하는 바와 같이, 스프링(100)이 유로의 일부에 설치되어도 좋다. 이 경우에도, 스프링(100)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 나선형 스프링(100)이 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 혼란 촉진 날개 또는 가이드와 같은 다른 형상을 갖는 부재에 의해 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구를 실현해도 좋다. 이러한 경우에도, 스케일 부착의 방지 또는 경감의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 열교환기를 위생 세정 장치의 본체부에 이용하는 경우에는, 위생 세정 장치의 본체부의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 세정 노즐에 스케일의 파편이 막히는 것이 방지되므로, 수명이 긴 위생 세정 장치를 얻을 수 있다.
(제 2 실시예)
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선형상의 스프링(101)이 케이스(8)내의 하류측의 일부에 설치된 점이다. 이로써, 케이스(8)내의 상류측에 원통형 유로(9a)가 형성되고, 케이스(8)내의 하류측에 나선형 유로(9b)가 형성된다. 스프링(101)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
이하, 도 5의 열교환기의 동작 및 작용을 설명한다. 입수구(11)는, 제 1 실시예와 같이, 케이스(8)의 측면상에서 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치되어 있다. 따라서, 입수구(11)로부터 케이스(8)내에 유입한 물은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 스프링(101)이 존재하지 않는 상류측에 있어서 원통형 유로(9a)를 따라 나선 형상으로 선회하면서 흘러서, 선회류의 상태를 지속하게 된다.
물이 입수구(11)와 출수구(12)의 중간점 부근에 도달하면, 선회 방향의 흐름 성분이 감쇠한다. 원통형 유로(9a)가 하류까지 계속하면, 선회 방향의 흐름 성분은 없어지고, 축방향의 흐름 성분만이 된다. 본 실시예에서는, 선회 방향의 흐름 성분이 감쇠하기 시작하는 부근, 즉 유속이 낮아 중앙부에서 하류측의 영역에 나선형상의 스프링(101)이 설치되어 있다. 이로써, 하류측에 형성되는 나선형 유로(9b)에 의해 선회 방향의 흐름 성분이 회복된다. 그 결과, 하류측에서 유속을 높일 수 있다.
즉, 열교환기내의 상류측에 있어서는, 스프링(1O1)이 존재하지 않기 때문에, 하류측에 비해 유로 단면적이 커져 있다. 그 결과, 상류측에서는 유속이 낮은 상태가 된다. 그러나, 열교환기내의 하류측에는, 스프링(101)이 존재하므로, 유로 단면적이 작아진다. 그 결과, 하류측에서는, 상류측에 비해 유속이 높아지고, 난류가 생성된다.
이와 같이, 하류측의 스프링(101)이 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하므로, 하류측에 있어서 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
특히, 시즈 히터(7)와 물의 열교환이 수행됨으로써 하류측 근방의 물의 온도가 높아지고, 또 물과 함께 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면 온도도 하류측 근방에서 높아진다. 이로써, 하류측일 수록 스케일의 발생이 많아진다. 본 실시예에서는, 하류측에 스프링(101)이 배치됨으로써, 하류측에서의 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 열교환기내의 유로의 반의 영역만에 스프링(1O1)이 배치되므로, 유로의 전역에 스프링이 배치될 경우에 비해 열교환기 전체의 압력 손실을 저감할 수 있다. 이로써, 열교환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스프링(101)이 중앙부에서 하류측의 영역에 설치되지만, 스프링(101)을 중앙부에서 상류의 개소로부터 하류측의 영역에 설치해도 좋고, 스케일의 부착 상황에 따라 스프링(101)을 이동가능하게 설치해도 좋다.
또한, 스프링(101)의 피치를 가능하게 변경할 수 있다. 그 때문에, 스케일이 부착되지 않는 수돗물을 이용하는 경우에는, 압력 손실을 보다 작게 하기 위해서 스프링(101)의 피치를 확대할 수 있다. 이 경우, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)는 O링(15)으로서 끼워 부착함으로써 케이스(8)에 고정되어 있기만 하므로, 절하가 용이하다. 따라서, 케이스(8)내로부터 스프링(101)을 떼어서, 스프링(101)의 피치를 용이하게 변경할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 3 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 복수의 나선형 스프링(102, 103, 104)이 케이스(8)내에 단속적으로 설치된 점이다. 이로써, 케이스(8)내에 나선형 유로(9c, 9e, 9g)가 단속적으로 형성되고, 그들 사이에 원통형 유로(9d, 9f)가 형성된다. 스프링(102, 103, 104)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
이하, 도 6의 열교환기의 동작 및 작용을 설명한다. 입수구(11)로부터 케이스(8)내에 유입한 물은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 시즈 히터(7)의 외주면을 선회하면서 흐르고, 선회류(16)를 형성한다. 단속적으로 스프링(102, 103, 104)이 배치됨으로써, 유속이 저하하는 개소에서 유속을 높일 수 있다.
스프링(102, 103)의 하류측에서도, 선회류가 잠시 지속하므로, 스프링이 존재하지 않는 원통형 유로(9d, 9f)에서도 선회류(16)가 형성된다. 그리고, 선회 방향의 흐름 성분이 감쇠하는 개소에 배치된 스프링(103, 104)에 의해 다시 선회 방향의 흐름 성분이 회복된다. 이로써, 유속을 높일 수 있어, 난류가 생성된다.
기다란 동 파이프(17)를 이용한 시즈 히터(7)에서는, 케이스(8)내의 전역에 스프링이 배치되면, 열교환기내의 압력 손실이 커진다. 본 실시예에서는, 복수의 스프링(102, 103, 104)이 단속적으로 배치됨으로써, 열교환기내의 압력 손실을 저감하고 또 유속을 높일 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다.
이와 같이, 복수의 스프링(102, 103, 104)을 단속적으로 배치함으로써, 간단한 구성으로 열교환기내의 유로의 적어도 일부를 좁게 할 수 있다. 이로써, 긴 열교환기에 있어서도, 스케일의 부착을 방지 또는 경감하는 동시에, 장기 수명화, 고효율화 및 소형화를 실현할 수 있다.
특히, 케이스(8)내의 유로가 U자형과 같은 굽힘을 갖는 경우에는, 유로의 U자형 부분에 스프링을 배치하지 않고 유로의 직선 부분에 스프링을 배치함으로써 조밀한 열교환기를 실현할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 4 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선형 스프링(100) 대신에 케이스(8)의 내벽에 나선형 리브(가이드)(111)가 설치된 점이다. 나선형 리브(111)는 수지의 성형에 의해 케이스(8)와 일체적으로 형성된다. 이로써, 케이스(8)내에 나선형 유로(9)가 형성된다. 리브(111)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
이하, 도 7의 열교환기의 동작 및 작용을 설명한다. 입수구(11) 및 출수구(12)는, 제 1 실시예와 같이, 케이스(8)의 중심축으로부터 편심된 위치에 설치된다. 따라서, 입수구(11)로부터 입수한 물은, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 외주면상에 흘러 들어오고, 또 원심력에 의해 케이스(8)의 내벽에 설치된 나선형 리브(111)를 따라 나선 형상으로 선회하면서 유동하고, 출수구(12)에서 온수로서 유출한다. 이와 같이, 물이 나선형 유로(9)를 흐름으로써 선회류가 형성된다.
본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 같이, 나선형 유로(9)의 유로 단면적이 원통형 유로의 유로 단면적보다도 작아지도록, 리브(111)의 방향 및 피치(P)가 설정되어 있다.
이로써, 리브(111)를 따라 나선 형상으로 흐르는 선회류가 가속되어, 나선형 유로(9)를 흐르는 물의 유속이 리브(111)가 존재하지 않을 경우에 비해 높아진다. 이와 같이, 본 실시예의 리브(111)는 유체의 유속을 높이는 유속 변환 기구로서 기능하는 동시에, 유체의 흐름의 방향을 선회 방향으로 변환하는 흐름 방향 변환 기구로서도 기능한다. 또한, 나선형 유로(9)내를 흐르는 물의 유속이 높아짐으로써 난류가 발생한다. 이와 같이, 본 실시예의 리브(111)는 난류를 발생하는 난류 발생 기구로서도 기능한다.
이 결과, 스케일의 부착을 방지 또는 경감하는 동시에, 열교환기의 장기 수명화, 고효율화 및 소형화를 실현할 수 있다.
더군다나, 제 1 실시예와 같이 별도의 부재의 스프링(100)을 사용할 필요가 없고, 케이스(8)의 내벽에 나선 형상의 리브(111)를 일체적으로 형성할 수 있으므로, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다. 그 결과, 열교환기의 조립성이 향상한다.
본 실시예에 따른 열교환기를 위생 세정 장치에 이용한 경우에는, 유량이 100mL/분 내지 2000mL/분 정도이기 때문에, 동 파이프(17)의 외경은 지름 3mm 내지 지름 20mm 정도이며, 나선 형상의 리브(111)의 피치(P)는 3mm 내지 20mm 정도인 것이 바람직하다. 케이스(8)의 내경은 지름 5mm 내지 지름 30mm의 범위인 것이 바람직하다. 이로써, 선회류(16)를 가속하고, 유속을 높이는 동시에 난류 상태를 발생 할 수 있다. 리브(111)의 높이가 0.1mm 내지 3mm 정도인 경우, 가공성에도 우수하다.
또한, 본 실시예에서는, 리브(111)의 피치(P)는 일정하지만, 후술하는 실시예에서 설명하는 바와 같이, 리브(111)의 피치를 부분적으로 좁거나 또는 넓히고, 또는 리브(111)의 피치를 서서히 변화시켜도 좋다. 이 경우에도, 리브(111)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 리브(111)가 유로의 전체에 설치되지만, 후술하는 실시예에서 설명하는 바와 같이, 리브(111)가 유로의 일부에 설정되어도 좋다. 이 경우에도, 리브(111)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 나선 형상의 리브(111)가 사용되지만, 이것에 한정되지 않고, 혼란 촉진 날개 또는 가이드와 같은 다른 형상을 갖는 부재에 의해 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구를 실현해도 좋다. 이러한 경우에도, 스케일 부착의 방지 또는 경감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 리브(111)가 케이스(8)와 일체적으로 형성되어 있지만, 리브가 케이스(8)의 내벽과 협동하여 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하면, 리브가 케이스(8)로 다른 부재에 의해 형성되어, 케이스(8)의 내벽에 접착되어도 좋다.
(제 5 실시예)
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 5 실시예에 따른 열교환기가 제 2 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선 형상의 스프링(101) 대신에 케이스(8)의 하류측의 내벽에 나선 형상의 리브(가이드)(112)가 설치된 점이다. 나선 형상의 리브(112)는 수지의 성형에 의해 케이스(8)와 일체적으로 형성된다. 이로써, 케이스(8)내의 상류측에 원통형 유로(9a)가 형성되고, 케이스(8)내의 하류측에 나선형 유로(9b)가 형성된다. 리브(112)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 8의 열교환기의 동작 및 작용은 도 5의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 나선 형상의 리브(112)가 하류측에 배치되므로, 하류측의 유로 단면적이 작아진다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측의 나선형 유로(9b)에서 유속을 높일 수 있다. 이 경우, 유로의 전역의 유로 단면적을 작게 하는 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전체의 압력 손실을 저감하면서, 스케일의 부착을 효과적으로 방지 또는 경감할 수 있다.
더군다나, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다. 그 결과, 열교환기의 조립성이 향상한다.
(제 6 실시예)
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 6 실시예에 따른 열교환기가 제 3 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 복수의 나선 형상의 스프링(102, 103, 104) 대신에 케이스(8)의 내벽에 복수의 나선 형상의 리브(가이드)(113, 114, 115)가 단속적으로 설치된 점이다. 복수의 나선 형상의 리브(113, 114, 115)는 수지의 성형에 의해 케이스(8)와 일체적으로 형성된다. 이로써, 케이스(8)내에 나선형 유로(9c, 9e, 9g)가 단속적으로 형성되고, 그들 사이에 원통형 유로(9d, 9f)가 형성된다. 리브(113, 114, 115)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 9의 열교환기의 동작 및 작용은 도 6의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 복수의 나선 형상의 리브(113, 114, 115)가 단속적으로 배치되므로, 유로 단면적이 단속적으로 작아진다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측에 가까이 감에 따라서 복수의 나선형 유로(9c, 9e, 9g)에서 단속적으로 유속을 높일 수 있다. 이 경우, 유로의 전역의 유로 단면적을 작게 하는 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전체의 압력 손실을 저감하면서, 스케일의 부착을 효과적으로 방지 또는 경감할 수 있다.
더군다나, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다. 그 결과, 열교환기의 조립성이 향상한다.
(제 7 실시예)
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 7 실시예에 따른 열교환기가 제 4 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 같은 피치(P)를 갖는 나선 형상의 리브(111) 대신에 케이스(8)의 내벽에 상류측에서 하류측에 연속적으로 감소하는 피치를 갖는 나선 형상의 리브(가이드)(116)가 설치된 점이다. 나선 형상의 리브(116)는 수지의 성형에 의해 케이스(8)와 일체적으로 형성된다. 이로써, 케이스(8)내에 나선형 유로(9h)가 형성된다. 리브(116)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
본 실시예에 따른 열교환기에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 나선 형상의 리브(116)의 피치가 상류측에서 하류측에 연속적으로 감소하므로, 케이스(8)내에 형성되는 나선형 유로(9h)의 유로 단면적이 상류측에서 하류측에 점차 감소한다. 이로써, 스케일이 부착하기 쉬운 하류측에 가까이 감에 따라서 나선형 유로(9h)에서 연속적으로 유속을 높일 수 있다. 이 경우, 유로의 전역의 유로 단면적을 작게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전체의 압력 손실을 저감하면서, 스케일의 부착을 효과적으로 방지 또는 경감할 수 있다.
더군다나, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다. 그 결과, 열교환기의 조립성이 향상한다.
또한, 본 실시예에서는, 나선 형상의 리브(116)의 피치를 상류측에서 하류측에 연속적으로 감소시킴으로써 유로 단면적을 상류측에서 하류측에 점차 감소시켜 있지만, 케이스(8)의 내벽에 나선 형상의 리브(116)를 설치하지 않고, 케이스(8)의 원통형의 내벽의 직경이 상류측에서 하류측에 점차 감소하도록 케이스(8)의 원통형의 내벽에 테이퍼를 설치해도 좋다. 이 경우에도, 유로 단면적을 상류측에서 하류측에 점차 감소시킬 수 있다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측에 가까이 감에 따라서 연속적으로 유속이 높아져서, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 8 실시예)
도 11 및 도 12는 본 발명의 제 8 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이며, 도 11은 케이스의 단면 및 시즈 히터의 측면을 도시하고, 도 12는 케이스 및 시스 히터의 단면을 도시한다.
제 8 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선 형상의 스프링(100)이 시즈 히터(7)의 외주면 및 케이스(8)의 내주면에 직접 접촉하지 않도록 설치된 점이다. 이 경우에도, 케이스(8)내에 나선형 유로(9)가 형성된다. 스프링(100)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 11 및 도 12의 열교환기의 동작 및 작용은 도 1 및 도 2의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 같이, 나선형 유로(9)의 유로 단면적이 원통형 유로의 유로 단면적보다도 작아지도록, 스프링(100)의 방향 및 피치가 설정되어 있다. 이로써, 스프링(100)에 따라 나선 형상으로 흐르는 선회류(16)가 가속되어, 나선형 유로(9)를 흐르는 물의 유속은 스프링(100)이 존재하지 않을 경우에 비해 높아진다. 그 결과, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 제 1 실시예에 따른 열교환기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 스프링(100)과 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 간극이 설치되므로, 스프링(100)이 시즈 히터(7)에 직접 접촉하지 않는다. 이로써, 시즈 히터(7)의 열이 스프링(100)에 전달되기 어려워지므로, 스프링(100)의 열손상이 방지되고, 스프링(100)의 수명이 길어진다. 또한, 스프링(100)의 재료로서 수지 등의 내열 온도의 낮은 재료를 이용할 수 있다. 그 때문에, 스프링(100)을 가공이 용이해서 경량인 재료로 제조할 수 있다. 따라서, 열교환기를 경량화할 수 있다.
또한, 케이스(8)내의 모든 범위에 있어서 스프링(100)과 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 간극을 설치할 필요는 없고, 예컨대 스프링(100)과 시즈 히터(7)가 일부로 접촉하고 있어도 좋다. 단지, 그 경우, 스프링(100)의 부식을 방지하기 위해서, 스프링(100)을 비금속에 의해 형성하거나 또는 시즈 히터(7)의 시스의 금속과 같은 금속으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 스프링(100)과 케이스(8)의 내주면 사이에 간극이 설치되므로, 스프링(100)이 케이스(8)에 직접 접촉하지 않는다. 이로써, 시즈 히터(7)의 열이 스프링(100)을 거쳐서 케이스(8)에 전달되기 어려워지므로, 케이스(8)의 열손상이 방지되어, 케이스(8)의 수명이 길어진다.
또한, 물은 원심력에 의해 케이스(8)의 내벽을 따라 흐르려고 하기 때문에, 박리한 스케일은 스프링(100)과 케이스(8) 사이의 간극에 있어서 케이스(8)의 내벽을 따라 흐른다. 이로써, 스케일이 스프링(100)에 걸려 다시 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면에 퇴적하는 것이 방지된다. 그 결과, 열교환기의 장기 수명화가 실현된다.
또한, 케이스(8)의 모든 범위에 있어서 스프링(100)과 케이스(8)의 내주면 사이에 간극을 설치할 필요는 없고, 예컨대 스프링(100)과 케이스(8)의 내주면이 일부로 접촉하고 있어도 좋다.
또한, 스프링(100)과 시즈 히터(7) 사이 및 스프링(100)과 케이스(8) 사이의 양쪽에 간극을 설치했을 경우, 열교환기로의 스프링(100)의 설치 및 열교환기로부터의 스프링(100)의 분리가 용이해지므로, 조립성이 향상한다.
(제 9 실시예)
도 13은 본 발명의 제 9 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 9 실시예에 따른 열교환기가 제 2 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선 형상의 스프링(101)이 시즈 히터(7)의 외주면 및 케이스(8)의 내주면에 직접 접촉하지 않도록 설치된 점 및 스프링(101)의 단부가 케이스(8)의 내주면에 접촉하지 않도록 지지하는 스프링 지지대(21)가 설치된 점이다. 이 경우에도, 케이스(8)내의 상류측에 원통형 유로(9a)가 형성되고, 케이스(8)내의 하류측에 나선형 유로(9b)가 형성된다. 스프링(101)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 13의 열교환기의 동작 및 작용은 도 5의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 있어서도, 제 2 실시예와 같이, 나선 형상의 스프링(101)이 하류측에 배치되므로, 하류측의 유로 단면적이 작아진다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측의 나선형 유로(9b)에서 유속을 높일 수 있다. 이 경우, 유로의 전역의 유로 단면적을 작게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 제 2 실시예에 따른 열교환기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 스프링(101)과 시즈 히터(7)의 외주면 사이 및 스프링(101)과 케이스(8)의 내주면 사이에 간극이 설치되므로, 열교환기를 장기 수명화 및 경량화할 수 있다.
또한, 스프링 지지대(21)를 미끄럼운동 가능하게 설치하거나 또는 복수의 스프링 지지대(21)를 설치함으로써, 스케일의 부착 상황에 따라 스프링(101)을 용이하게 이동시키는 것이 가능해진다.
(제 1O 실시예)
도 14는 본 발명의 제 10 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 10 실시예에 따른 열교환기가 제 3 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 복수의 나선형 스프링(102, 103, 104)이 시즈 히터(7)의 외주면 및 케이스(8)의 내주면에 직접 접촉하지 않도록 설치된 점 및 스프링(102, 103, 104)의 단부가 케이스(8)의 내주면에 접촉하지 않도록 지지하는 복수의 스프링 지지대(21)가 설치된 점이다. 이 경우에도, 케이스(8)내에 나선형 유로(9c, 9e, 9g)가 단속적으로 형성되고, 그들 사이에 원통형 유로(9d, 9f)가 형성된다. 스프링(102, 103, 104)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 14의 열교환기의 동작 및 작용은 도 6의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 있어서도, 제 3 실시예와 같이, 복수의 나선 형상의 스프링(102, 103, 104)이 단속적으로 배치되므로, 유로 단면적이 단속적으로 작아진다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측에 가까이 감에 따라서 복수의 나선형 유로(9c, 9e, 9g)에서 단속적으로 유속을 높일 수 있다. 이 경우, 유로의 전역의 유로 단면적을 작게 할 경우에 비해 유로의 압력 손실을 작게 할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 제 3 실시예에 따른 열교환기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 스프링(102, 103, 104)과 시즈 히터(7)의 외주면 사이 및 스프링(102, 103, 104)과 케이스(8)의 내주면 사이에 간극이 설치되므로, 열교환기를 장기 수명화 및 경량화할 수 있다.
(제 11 실시예)
도 15는 본 발명의 제 11 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 11 실시예에 따른 열교환기가 제 9 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)에 나선형 스프링(105)이 설치된 점이다. 영역(RA)은 동 파이프(17)의 중앙부에서 약간 하류측을 중심으로 하는 영역이다. 이 경우, 케이스(8)내의 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA) 주위에 나선형 유로(9b)가 형성되고, 다른 영역의 주위에 원통형 유로(9a)가 형성된다. 스프링(105)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 15의 열교환기의 동작 및 작용은 다음 점을 제외하고 도 13의 열교환기와 동일하다. 도 12에 도시한 것 같이, 시즈 히터(7)내의 코일 형상의 전열선(18)이 발열함으로써 물이 가열된다. 이 경우, 전열선(18)은 복수 부분끼리의 열간섭 등에 의해 중앙부의 온도가 가장 상승하는 성질을 가지고 있다. 또한, 동 파이프(17)와 물의 열교환에 의해 하류측 근방의 물의 온도가 높고, 또 물과 함께 동 파이프(17)의 표면 온도도 상승해 간다. 이로써, 도 15에 도시하는 바와 같이, 시즈 히터(7)의 중앙부에서 약간 하류측을 중심으로 하는 영역(RA)에서 동 파이프(17)의 표면 온도가 다른 부분보다도 상승한다. 그 결과, 영역(RA)에서의 스케일의 부착량이 증가한다.
본 실시예에서는, 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)에 스프링(105)이 설치된다. 이로써, 영역(RA)에서의 물의 유속을 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 저감할 수 있다.
또한, 소정 온도는 60℃인 것이 바람직하고, 45℃인 것이 보다 바람직하다. 이것은 스케일 성분을 포함하는 물의 온도가 약 60℃를 넘으면 스케일 부착량이 급격하게 증가하는 경향이 있기 때문이다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서도, 제 9 실시예에 따른 열교환기와 같이, 유로의 일부의 영역만에 스프링(105)이 배치되므로, 유로의 전역에 스프링이 배치될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
(제 12 실시예)
도 16은 본 발명의 제 12 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 12 실시예에 따른 열교환기가 제 11 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 시즈 히터(7)의 강 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 근방 또한 상류에 나선형 스프링(106)이 설치된 점이다. 영역(RA)은 동 파이프(17)의 중앙부에서 약간 하류측을 중심으로 하는 영역이다. 이 경우, 케이스(8)내의 강 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 주위에 원통형 유로(9a)가 형성되고, 영역(RA)의 근방 또한 상류에 나선형 유로(9b)가 형성된다. 스프링(106)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 16의 열교환기의 동작 및 작용은 다음 점을 제외하고 도 15의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 근방 또한 상류에 스프링(106)이 설치된다. 즉, 스프링(106)은 동 파이프(17)의 표면 온도가 낮은 위치에 배치된다. 따라서, 스프링(106)이 내열성의 낮은 재료로 이루어진 경우에도, 열에 의한 스프링(106)의 손상 및 열화가 생기지 않는다.
이 경우, 스프링(106)에 의한 선회류(16)는 스프링(106)의 하류에서도 잠시 지속하므로, 스프링(106)이 존재하지 않는 영역(RA)의 주위에서도 선회류(16)가 형성된다. 이로써, 영역(RA)에서의 물의 유속을 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서도, 제 11 실시예에 따른 열교환기와 같이, 유로의 일부의 영역만에 스프링(106)이 배치되므로, 유로의 전역에 스프링이 배치될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
또한, 제 11 및 제 12 실시예에 있어서의 스프링(105, 106) 대신에, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하는 리브(가이드) 등의 다른 구조를 케이스(8) 또는 시즈 히터(7)와 일체적으로 설치해도 좋다.
(제 13 실시예)
도 17 및 도 18은 본 발명의 제 13 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이며, 도 17은 케이스의 단면 및 시즈 히터의 측면을 도시하고, 도 18은 케이스 및 시즈 히터의 단면을 도시한다.
제 13 실시예에 따른 열교환기가 제 4 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 나선 형상의 리브(가이드)(117)와 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 간극(d)이 설치된 점이다. 이 경우에도, 케이스(8)내에 나선형 유로(9)가 형성된다. 리브(117)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 17 및 도 18의 열교환기의 동작 및 작용은 도 7의 열교환기와 동일하다. 본 실시예에 있어서도, 제 4 실시예와 같이, 나선형 유로(9)의 유로 단면적이 원통형유로의 유로 단면적보다도 작아지도록, 리브(117)의 방향 및 피치가 설정되어 있다. 이로써, 리브(117)를 따라 나선 형상으로 흐르는 선회류(16)가 가속되어, 나선형 유로(9)를 흐르는 물의 유속은 리브(117)가 존재하지 않을 경우에 비해 높아진다. 그 결과, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 제 4 실시예에 따른 열교환기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 리브(117)와 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 간극(d)이 설치되므로, 리브(117)가 시즈 히터(7)에 직접 접촉하지 않는다. 이로써, 시즈 히터(7)의 열이 리브(117)에 전달되기 어려워지므로, 리브(117)의 열손상이 방지되어, 리브(117)의 수명이 길어진다. 또한, 시즈 히터(7)의 열이 리브(117)를 거쳐서 케이스(8)에 전달되기 어려워지므로, 케이스(8)의 열손상이 방지되어, 케이스(8)의 수명이 길어진다.
또한, 케이스(8) 및 리브(117)의 재료로서 수지 등의 내열 온도가 낮은 재질을 이용할 수 있다. 그 때문에, 케이스(8) 및 리브(117)를 가공하기 용이해서 경량인 재료로 제조할 수 있다. 따라서, 열교환기를 경량화할 수 있다.
또한, 시즈 히터(7)로부터 박리한 스케일이 리브(117)와 시즈 히터(7)의 외주면 사이의 간극(d)에 있어서 시즈 히터(7)를 따라 흐를 수 있다. 이로써, 스케일이 리브(117)에 걸려 다시 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면에 퇴적하는 것이 방지된다. 그 결과, 열교환기의 장기 수명화가 실현한다.
또한, 케이스(8)의 모든 범위에 있어서 리브(117)와 시즈 히터(7)의 외주면 사이에 간극(d)을 설치할 필요는 없고, 예컨대 리브(117)와 시즈 히터(7)의 외주면이 일부로 접촉하고 있어도 좋다.
(제 14 실시예)
도 19는 본 발명의 제 14 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 14 실시예에 따른 열교환기가 제 13 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 시즈 히터(7)의 외주면에 나선 형상의 리브(가이드)(121)가 일체적으로 설치된 점 및 리브(121)와 케이스(8)의 내주면 사이에 간극(e)이 설치된 점이다. 이로써, 케이스(8)내에 나선형 유로(9)가 형성된다. 리브(121)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 19의 열교환기의 동작 및 작용은 이하의 점을 제외하고 도 17 및 도 18의 열교환기와 동일하다.
본 실시예에 따른 열교환기에서는, 시즈 히터(7)의 외주면에 리브(121)가 설치되므로, 시즈 히터(7)의 표면적이 커진다. 이로써, 시즈 히터(7)의 방열성이 향상하고, 시즈 히터(7)의 표면 온도의 상승이 억제된다. 그 결과, 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 석출해서 부착되는 것을 충분히 방지 또는 경감할 수 있다. 또한, 시즈 히터(7)의 와트 밀도가 낮아지므로, 열교환기의 고효율화 및 장기 수명화가 가능해진다. 더욱이, 시즈 히터(7)의 표면적이 커지므로, 시즈 히터(7)의 와트 밀도를 높이는 것도 가능해진다. 이로써, 열교환기의 응답성이 향상한다.
또한, 시즈 히터(7) 및 리브(121)가 일체적으로 형성되므로, 열교환기의 조립성이 향상한다.
또한, 리브(121)와 케이스(8)의 내주면 사이에 간극(e)이 설치되므로, 리브(121)가 케이스(8)에 직접 접촉하지 않는다. 이로써, 시즈 히터(7)의 열이 리브(121)를 거쳐서 케이스(8)에 전달되기 어려워지므로, 케이스(8)의 열손상이 방지되어, 케이스(8)의 수명이 길어진다.
또한, 물은 원심력에 의해 케이스(8)의 내벽을 따라 흐르려고 하기 때문에, 박리한 스케일은 리브(121)와 케이스(8) 사이의 간극에 있어서 케이스(8)의 내벽을 따라 흐른다. 이로써, 스케일이 리브(121)에 걸려 다시 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면에 퇴적하는 것이 방지된다. 그 결과, 열교환기의 장기 수명화가 실현한다.
또한, 케이스(8)의 모든 범위에 있어서 리브(121)와 케이스(8)의 내주면 사이에 간극(e)을 설치할 필요는 없고, 예컨대 리브(121)와 케이스(8)의 내주면이 일부로 접촉하고 있어도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 리브(121)가 유로의 전체에 설치되지만, 리브(121)가 유로의 일부에 설치되어도 좋다. 이 경우에도, 리브(121)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 나선 형상의 리브(121)가 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 혼란 촉진 날개 또는 혼란 촉진 가이드와 같은 다른 형상을 갖는 부재에 의해 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구를 실현해도 좋다. 이러한 경우에도, 스케일 부착의 방지 또는 경감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 리브(121)가 시즈 히터(7)와 일체적으로 형성되어 있지만, 리브(121)가 시즈 히터(7)의 외주면과 접촉해서 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하면, 리브(121)가 시즈 히터(7)와 다른 부재로 형성되어, 시즈 히터(7)의 외주면에 접착 또는 납땜되어도 좋다.
(제 15 실시예)
도 20은 본 발명의 제 15 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 15 실시예에 따른 열교환기가 제 8 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 주위에서 나선형 스프링(107)의 피치(P1)가 다른 영역의 주위에서의 피치(P2)에 비해 작게 설정된 점이다. 영역(RA)은 강 파이프(17)의 중앙부에서 약간 하류측을 중심으로 하는 영역이다. 이 경우, 케이스(8)내의 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 주위 및 다른 영역의 주위에 각각 나선형 유로(9i, 9j)가 형성된다. 스프링(107)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 20의 열교환기의 동작 및 작용은 다음 점을 제외하고 도 11 및 도 12의 열교환기와 동일하다. 도 15를 이용하여 설명한 바와 같이, 시즈 히터(7)의 중앙부에서 약간 하류측을 중심으로 하는 영역(RA)에서 동 파이프(17)의 표면 온도가 다른 부분보다도 상승한다. 그 결과, 영역(RA)에서의 스케일의 부착량이 증가한다.
본 실시예에서는, 동 파이프(17)의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 주위에서 스프링(107)의 피치(P1)가 다른 영역의 주위에서의 피치(P2)에 비해 작게 설정된다. 이로써, 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역(RA)의 주위에 형성되는 나선형 유로(9i)의 유로 단면적이 다른 영역의 주위에 형성되는 나선형 유로(9j)의 유로 단면적보다도 작아진다. 그 결과, 영역(RA)에서의 물의 유속을 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 저감할 수 있다.
또한, 소정 온도는 60℃인 것이 바람직하고, 45℃인 것이 보다 바람직하다. 이것은 스케일 성분을 포함하는 물의 온도가 약 60℃를 넘으면 스케일 부착량이 급격하게 증가하는 경향이 있기 때문이다.
예를 들면 동 파이프(17)의 표면 온도가 60℃ 미만의 영역의 주위에서 스프링(107)의 피치(P2)를 10mm로 설정하고, 표면 온도가 60℃ 이상의 영역의 주위에서 피치(P1)를 6mm로 설정한다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 유로의 일부의 영역만으로 스프링(107)의 피치(P1)가 작게 설정되므로, 유로의 전역에서 스프링의 피치가 작게 설정될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
본 실시예에서는, 스프링(107)의 피치를 2단계로 변경하고 있지만, 스프링(107)의 피치를 3단계 이상으로 변경해도 좋다. 예를 들면 동 파이프(17)의 표면 온도가 45℃ 미만의 영역의 주위에서 스프링(107)의 피치를 10mm로 설정하고, 표면 온도가 45℃ 이상 60℃ 미만의 영역의 주위에서 피치를 8mm로 설정하고, 표면 온도가 60℃ 이상의 영역의 주위에서 피치를 6mm로 설정해도 좋다.
또한, 스프링(1O7) 대신에, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하는 리브(가이드) 등의 다른 구조를 케이스(8) 또는 시즈 히터(7)와 일체적으로 설치해도 좋다.
(제 16 실시예)
도 21은 본 발명의 제 16 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 16 실시예에 따른 열교환기가 제 8 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 케이스(8)내의 하류측에서 나선형 스프링(108)의 피치(P1)가 상류측에서의 피치(P2)에 비해 작게 설정된 점이다. 이 경우, 케이스(8)내의 하류측 및 상류측에 각각 나선형 유로(9i, 9j)가 형성된다. 스프링(108)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 21의 열교환기의 동작 및 작용은 다음 점을 제외하고 도 11 및 도 12의 열교환기와 동일하다. 상술한 바와 같이, 시즈 히터(7)와 물의 열교환이 수행됨으로써 하류측 근방의 물의 온도가 높아지고, 또 물과 함께 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면 온도도 하류측 근방에서 높아진다. 이로써, 하류측일 수록 스케일의 발생이 많아진다.
본 실시예에서는, 하류측에서의 스프링(108)의 피치(P1)가 상류측에서의 피치(P2)에 비해 작게 설정된다. 이로써, 하류측의 나선형 유로(9i)의 유로 단면적이 상류측의 나선형 유로(9j)의 유로 단면적보다도 작아진다. 그 결과, 하류측에서의 물의 유속을 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 유로의 일부의 영역만으로 스프링(108)의 피치(P1)가 작게 설정되므로, 유로의 전역에서 스프링의 피치가 작게 설정될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
또한, 스프링(108) 대신에, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하는 리브(가이드) 등의 다른 구조를 케이스(8) 또는 시즈 히터(7)와 일체적으로 설치해도 좋다.
(제 17 실시예)
도 22는 본 발명의 제 17 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 17 실시예에 따른 열교환기가 제 16 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 케이스(8)내의 상류측에서 하류측으로 나선형 스프링(109)의 피치가 연속적으로 감소하도록 설정된 점이다. 이 경우, 케이스(8)내의 상류측에서 하류측에 나선형 유로(9k)가 형성된다. 스프링(109)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
본 실시예에서는, 스프링(109)의 피치가 상류측에서 하류측으로 연속적으로 감소한다. 이로써, 나선형 유로(9k)의 유로 단면적이 상류측에서 하류측으로 연속적으로 감소한다. 그 결과, 상류측에서 하류측을 향해서 물의 유속을 원활하게 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 상류측에서 하류측으로 스프링(109)의 피치가 연속적으로 감소하므로, 유로의 전역에서 스프링의 피치가 작게 설정될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
또한, 스프링(1O9) 대신에, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하는 리브(가이드) 등의 다른 구조를 케이스(8) 또는 시즈 히터(7)와 일체적으로 설치해도 좋다.
(제 18 실시예)
도 23은 본 발명의 제 18 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 18 실시예에 따른 열교환기가 제 16 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 케이스(8)내의 상류측에서 하류측에 나선형 스프링(110)의 피치가 단계적으로 감소하도록 설정된 점이다. 이 경우, 케이스(8)내의 상류측에서 하류측에 나선형 유로(9l)가 형성된다. 스프링(110)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
본 실시예에서는, 스프링(110)의 피치가 상류측에서 하류측으로 단계적으로 감소한다. 이로써, 나선형 유로(9l)의 유로 단면적이 상류측에서 하류측으로 단계적으로 감소한다. 그 결과, 상류측에서 하류측을 향해서 물의 유속을 단계적으로 높일 수 있으므로, 동 파이프(17)의 표면 온도의 상승을 방지하고, 스케일의 부착량을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 상류측에서 하류측으로 스프링(110)의 피치가 단계적으로 감소하므로, 유로의 전역에서 스프링의 피치가 작게 설정될 경우에 비해 압력 손실이 작아진다. 이로써, 열교환 효율이 향상한다.
또한, 스프링(110)의 피치를 단계적으로 감소시키는 것은 스프링의 피치를 연속적으로 감소시키는 것에 비해 용이하다. 따라서, 스프링(110)의 제조가 용이하다.
또한, 피치가 단계적으로 감소하는 스프링(110) 대신에 다른 피치를 갖는 복수의 스프링을 이용하여도 좋다.
또한, 스프링(110) 대신에, 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하는 리브(가이드) 등의 다른 구조를 케이스(8) 또는 시즈 히터(7)와 일체적으로 설치해도 좋다.
(제 19 실시예)
도 24 및 도 25는 본 발명의 제 19 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이며, 도 24는 케이스의 단면 및 시즈 히터의 측면을 도시하고, 도 25는 케이스 및 시즈 히터의 단면을 도시한다.
제 19 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 물 환원재(30)가 나선형 유로(9)에 면하도록 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다. 이 경우, 시즈 히터(7)의 외주면, 물 환원재(30) 및 스프링(100)에 의해 나선형 유로(9)가 형성된다. 물 환원재(30)로서 마그네슘을 이용하여도 좋다.
도 24 및 도 25의 열교환기의 동작 및 작용은 다음 점을 제외하고 도 1 및 도 2의 열교환기와 동일하다.
본 실시예에 따른 열교환기에서는, 마그네슘 합금으로 이루어지는 물 환원재(30)에 물이 접촉한다. 이로써, 마그네슘이 물과 반응해서 수소 가스를 발생한다. 발생된 수소 가스가 수중에 용해함으로써, 물의 산화 환원 전위가 저하한다. 산화 환원 전위가 낮은 물에는, 스케일이 용해하기 쉽다. 따라서, 시즈 히터(7)에 부착된 스케일이 용해하고, 시즈 히터(7)로부터 스케일이 박리할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 스프링(100)이 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하므로, 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되는 것을 방지 또는 경감할 수 있다. 또한, 나선형 유로(9)내의 물이 물 환원재(30)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우라도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 산화 환원 전위가 저하한 물은, 스케일의 용해 작용뿐만 아니라 오염의 용해 작용을 갖는다. 그 때문에, 산화 환원 전위가 저하한 물을 인체의 국부 세정에 사용함으로써, 국부 세정의 효과를 높일 수 있다. 또한, 산화 환원 전위가 저하한 물의 환원 작용에 의해 악취 성분의 산화를 억제할 수 있으므로, 변기의 악취를 저감할 수도 있다.
또한, 물 환원재(30)의 표면에 산화마그네슘의 피막이 형성되었을 경우에는, 시즈 히터(7)로 가열함으로써 피막을 제거할 수 있다. 따라서, 산화 환원 전위가 저하한 물을 연속해서 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 열교환기를 위생 세정 장치의 본체에 사용한 경우에는, 위생 세정 장치의 본체의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 세정 노즐에 스케일의 파편이 막히는 것이 방지되므로, 수명이 긴 위생 세정 장치를 얻을 수 있다. 더욱이, 산화 환원 전위의 저하한 물에 의해 인체의 국부 세정을 실행함으로써, 세정력을 높일 수 있으므로, 세정 효과가 높은 위생 세정 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 케이스(8)의 내주면상에 물 환원재(30)를 배치하고 있지만, 스프링(100)을 마그네슘 합금에 의해 형성해도 좋다. 또한, 케이스(8)내에 복수의 스프링을 배치하고, 어느 하나의 스프링을 마그네슘 합금에 의해 형성해도 좋다. 이 경우에도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 물 환원재(30)로서 마그네슘을 이용하여도 좋다.
(제 20 실시예)
도 26은 본 발명의 제 20 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 20 실시예에 따른 열교환기가 제 2 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 물 환원재(30)가 원통형 유로(9a) 및 나선형 유로(9b)에 면하도록 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 2 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 원통형 유로(9a) 및 나선형 유로(9b)내의 물이 물 환원재(30)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 21 실시예)
도 27은 본 발명의 제 21 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 21 실시예에 따른 열교환기가 제 3 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 물 환원재(30)가 나선형 유로(9c, 9e, 9g) 및 원통형 유로(9d, 9f)에 면하도록 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 3 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9c, 9e, 9g) 및 원통형 유로(9d, 9f)내의 물이 물 환원재(30)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 22 실시예)
도 28은 본 발명의 제 22 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 22 실시예에 따른 열교환기가 제 4 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 리브(111) 대신에 마그네슘 합금으로 이루어지는 나선 형상의 리브(131)를 갖는 물 환원재(31)가 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다. 물 환원재(31)는 수지로 이루어진 케이스(8)에 성형에 의해 일체적으로 형성된다. 이 경우, 리브(131)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구에 가해서 물 환원재로서 기능한다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 4 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9)내의 물이 물 환원재(31)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 23 실시예)
도 29는 본 발명의 제 23 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 23 실시예에 따른 열교환기가 제 5 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 리브(112) 대신에 마그네슘 합금으로 이루어진 나선 형상의 리브(132)를 갖는 물 환원재(32)가 케이스(8)의 하류측의 내주면상에 설정된 점이다. 물 환원재(32)는 수지로 이루어진 케이스(8)에 성형에 의해 일체적으로 형성된다. 이 경우, 리브(132)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구에 가해서 물 환원재로서 기능한다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 5 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9)내의 물이 물 환원재(32)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 24 실시예)
도 30은 본 발명의 제 24 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 24 실시예에 따른 열교환기가 제 6 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 리브(113, 114, 115) 대신에 마그네슘 합금으로 이루어진 나선 형상의 리브(133, 134, 135)가 케이스(8)의 내주면상에 단속적으로 설정된 점이다. 리브(133, 134, 135)는 수지로 이루어진 케이스(8)에 성형에 의해 일체적으로 형성된다. 이 경우, 리브(133, 134, 135)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구에 가해서 물 환원재로서 기능한다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 6 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9)내의 물이 리브(133, 134, 135)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 25 실시예)
도 31은 본 발명의 제 25 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 25 실시예에 따른 열교환기가 제 7 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 리브(116) 대신에 마그네슘 합금으로 이루어지는 나선 형상의 리브(136)가 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다. 리브(136)는 수지로 이루어진 케이스(8)에 성형에 의해 일체적으로 형성된다. 리브(136)의 피치는 상류측에서 하류측으로 연속적으로 감소한다. 이 경우, 리브(136)는 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구에 가해서 물 환원재로서 기능한다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 7 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9)내의 물이 리브(136)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 케이스(8)의 내벽에 나선 형상의 리브(136)를 설치하지 않고, 케이스(8)의 원통형의 내벽의 직경이 상류측에서 하류측으로 점차 감소하도록 케이스(8)의 원통형의 내벽에 테이퍼를 설치해도 좋다. 이 경우에는, 케이스(8)의 내주면상에 물 환원재를 설치한다.
(제 26 실시예)
도 32는 본 발명의 제 26 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다.
제 26 실시예에 따른 열교환기가 제 1 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 스프링(100)이 설치되지 않고 케이스(8)의 입수구(11)의 하류에 입수구(23)가 설치된 점이다. 이 경우, 시즈 히터(7)의 외주면과 케이스(8)의 내주면 사이에 원통형유로(9m)가 형성된다.
이하, 본 실시예에 따른 열교환기의 동작 및 작용을 설명한다. 입수구(23)는, 입수구(11)와 같이, 케이스(8)의 측면상에서 케이스(8)의 중심축[원통형 유로(9m)의 중심축]로부터 편심하도록 설치된다. 따라서, 입수구(11)로부터 케이스(8)내에 유입한 물은, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)를 따라 나선 형상으로 선회하면서 흘러서, 선회류의 상태를 지속하게 된다.
물이 입수구(11)와 출수구(12)의 중간점 부근에 도달하면, 선회 방향의 흐름 성분이 감쇠한다. 원통형 유로(9m)가 하류까지 계속하면, 선회 방향의 흐름 성분은 없어지고, 축방향의 흐름 성분만이 된다. 본 실시예에서는, 선회 방향의 흐름 성분이 감쇠하기 시작하는 부근, 즉 유속이 낮아지는 중앙부 부근에 입수구(23)가 설정된다. 입수구(23)로부터 물이 공급됨으로써, 선회 방향의 흐름 성분이 증가한다. 그 결과, 스케일이 부착되기 쉬운 하류측에서 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면에서의 유속을 높일 수 있다. 그 결과, 하류측에서의 스케일의 부착이 방지 또는 경감된다.
이와 같이, 케이스(8)의 상류측으로부터 하류측의 방향으로 설치된 복수의 입수구(11, 23)가 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하므로, 하류측에 있어서 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
더군다나, 케이스(8)내의 유로에 제 1 실시예와 같은 스프링(1OO)이 설치되지 않고, 유로 단면적이 작아지지 않으므로, 열교환기의 압력 손실을 저감할 수 있다. 이로써, 열교환 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 스프링(1OO)을 이용할 필요가 없으므로, 부품 개수 및 조립 공정수를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 입수구(11, 23)가 원통형 유로(9m)의 중심축으로부터 편심하도록 설치됨으로써 케이스(8)내의 선회류의 속도가 증가하지만, 입수구(11, 23)가 원통형 유로(9m)의 중심축으로부터 편심하지 않는 경우에 있어서도, 입수구(11)로부터 유입한 물의 흐름에 또 입수구(23)로부터 유입한 물의 흐름이 더하여짐으로써, 원통형 유로(9m)의 중앙부에서 하류측에서 물의 유량 및 유속이 증가하도록 작용한다. 따라서, 입수구(23)를 원통형 유로(9m)의 중심축으로부터 편심하지 않도록 설치해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면의 유속을 높일 수 있어, 하류측에서의 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 입수구(23)로부터 물이 아니라 다른 유체, 예컨대 공기 등의 기체를 유입시켜도, 원통형 유로(9m)내의 물의 유속을 높일 수 있다. 즉, 입수구(11)로부터 유입한 물의 흐름에 입수구(23)로부터의 공기가 주입됨으로써 공기의 용적만큼 원통형 유로(9m)내의 물이 급속하게 출수구(12)로부터 밀어 내지도록 작용한다. 따라서, 공기 펌프 등의 공기 공급 장치를 이용하여 입수구(23)로부터 원통형 유로(9m)에 단속적으로 공기를 공급하면, 시즈 히터(7)의 동 파이프(17)의 표면에서의 유속이 단속적으로 높일 수 있다. 이로써, 하류측에서의 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 또한, 출수구(12)로부터 유출하는 물의 유속을 단속적으로 조정할 수 있는 작용 및 부가 기능을 얻을 수 있다. 기체의 비열은 물의 비열에 비해 현격한 차이로 작으므로, 시즈 히터(7) 및 물의 열을 여분으로 빼앗지 않는다.
이와 같이, 원통형 유로(9m)내에 다른 유체를 유입시킴으로써, 유속을 높이는 것에 의한 스케일의 부착 방지 또는 경감의 효과와 함께, 다른 유체에 의한 부가 기능을 얻을 수 있다.
(제 27 실시예)
도 33은 본 발명의 제 27 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이다. 제 27 실시예에 따른 열교환기가 제 26 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 마그네슘 합금으로 이루어지는 물 환원재(30)가 케이스(8)의 내주면상에 설정된 점이다. 물 환원재(30)는 수지로 이루어진 케이스(8)에 성형에 의해 일체적으로 형성된다.
본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 제 26 실시예에 따른 열교환기의 효과에 추가해서 다음 효과를 얻을 수 있다. 나선형 유로(9)내의 물이 물 환원재(30)에 접촉하므로, 가령 시즈 히터(7)의 표면에 스케일이 부착되었을 경우에도, 산화 환원 전위가 저하한 물에 의해 스케일을 용해 및 박리시킬 수 있다. 그 결과, 스케일의 부착을 확실하게 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 28 실시예)
도 34 및 도 35는 본 발명의 제 28 실시예에 있어서의 열교환기의 축방향의 단면도이며, 도 34는 케이스의 단면 및 시즈 히터의 측면을 도시하고, 도 35는 케이스 및 시즈 히터의 단면을 도시한다.
제 28 실시예에 따른 열교환기가 제 8 실시예에 따른 열교환기와 다른 것은, 출수구(12)측의 스프링(100)의 일단부가 케이스(8)에 고정되고, 입수구(11)측의 스프링(10O)의 다른 단부가 고정되지 않고 자유 단부가 이루어져 있는 점이다. 스프링(100)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능한다.
도 36은 시즈 히터(7)에 스케일이 부착된 상태를 도시하는 축방향의 단면도이다. 도 37은 열교환기의 세정 동작을 설명하기 위한 축방향의 단면도이다.
본 실시예에 따른 열교환기에서는, 시즈 히터(7)로의 통전량 및 나선형 유로(9)내의 물의 유량은 마이크로 컴퓨터 및 그 주변 회로로 이루어진 제어기(440)(도 41 및 도 44)에 의해 제어된다.
제어기(440)는 리모트 컨트롤러(150)(도 40)로부터 열교환기를 세정하는 세정 동작의 지시를 넣으면, 시즈 히터(7)로의 통전을 정지하고, 유로 전환기 및 유량 조절기로서 기능하는 전환 밸브(310)(도 41 및 도 44)를 제어함으로써 일정 유량으로 열교환기에 물을 공급한다. 이 때, 통상의 유체 가열시보다도 많은 유량으로 물을 공급함으로써, 충분한 세정 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 제어기(440)는 시즈 히터(7)로의 통전량으로부터 시즈 히터(7)의 표면 온도를 추측하고, 추측된 표면 온도가 소정 온도 이상으로 된 후에 열교환기의 세정 동작을 수행한다.
높은 온도의 온수를 얻을 경우, 대량인 온수를 얻을 경우, 또는 입수 온도가 낮을 경우 등에, 제어기(440)가 시즈 히터(7)에의 통전량을 증가시키면, 시즈 히터(7)의 표면 온도가 높아진다. 그 결과, 시즈 히터(7)와 물 사이의 유속의 경계층의 물의 온도가 높아진다. 그 때문에, 장기간으로 열교환기를 사용하면, 도 36에 도시하는 바와 같이, 시즈 히터(7)의 표면에 스케일(40)이 퇴적하고, 열교환 효율이 저하한다. 시즈 히터(7)의 표면에 더욱 스케일(40)이 퇴적하면, 스프링(100)에 의한 나선형 유로(9)가 막힌다. 그 결과, 물이 흐르지 않는 상태에서 가열을 실행하는 물 없이 달구는 상태가 발생한다.
본 실시예에 따른 열교환기에서는, 이하에 도시하는 스프링(100)의 동작에 의해 시즈 히터(7)에 퇴적한 스케일(40)을 제거할 수 있다. 제어기(440)는 시즈 히터(7)의 표면 온도를 시즈 히터(7)로의 통전량으로부터 추측한다. 제어기(440)는 시즈 히터(7)의 표면 온도가 소정 온도 이상(바람직하게는 60℃ 이상, 보다 바람직하게는 40℃ 이상)이 되는 것을 추측했을 경우, 통전 종료 후에 시즈 히터(7)에의 통전을 실행하지 않는 상태에서 전환 밸브(310)를 제어하고, 통상의 유체 가열시보다 많은 유량으로 물을 입수구(11)로부터 나선형 유로(9)를 통과시켜서 출수 구(12)를 향해서 흘린다.
이 경우, 출수구(12)측의 스프링(100)의 일단부만이 케이스(8)에 고정되고 또 입수구(11)측의 스프링(100)의 다른 단부가 자유롭게 되어 있으므로, 도 37에 화살표로 도시하는 바와 같이, 물의 힘에 의해 입수구(11)측으로부터 출수구(12)측으로 스프링(100)이 수축한다. 이 때의 스프링(100)의 이동에 의해 시즈 히터(7)에 부착된 스케일이 박리된다.
이 경우, 박리된 스케일은 나선형 유로(9)내의 난류 상태의 선회류에 의해 작게 분쇄되어서 하류측에 흘려진다. 따라서, 스케일이 하류측에서 막히지 않는다. 이와 같이 하여, 열교환기가 충분히 세정된다.
여기서, 스프링(100)의 스프링 정수는 통상의 유체 가열시의 물의 유량에서는 대개 스프링(1O0)이 신축하지 않고, 열교환기의 세정 동작시의 물의 유량으로 신축하도록 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 케이스(8)내를 흐르는 물의 힘으로 스프링(100)을 신축시킴으로써 간단한 구성으로 스케일을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 스프링(100)의 일단부만을 고정함으로써 스프링(100)의 신축량을 크게 할 수 있다. 이로써, 스케일을 효과적으로 박리시킬 수 있다.
또한, 통상의 유체 가열시와 비교해서 많은 유량으로 물이 케이스(8)내를 흐르므로, 강한 수류의 힘을 이용해서 스프링(100)을 크게 신축시킬 수 있다. 이로써, 스케일의 박리 효과를 높일 수 있다.
또한, 열교환기의 세정 동작이 시즈 히터(7)에 전류가 통하지 않는 상태에서 수행되므로, 통상의 유체 가열시와 비교해서 시즈 히터(7)와 스케일에 온도차가 생기게 된다. 시즈 히터(7)와 스케일(40)은 열팽창 수축률이 다르기 때문에, 시즈 히터(7)와 스케일에 온도차에 의해 스케일(40)이 깨어져서 박리하기 쉬워진다.
또한, 시즈 히터(7)로의 통전량에 근거해서 시즈 히터(7)의 표면 온도가 추측되고, 추측된 표면 온도가 소정 온도 이상으로 된 후에 열교환기의 세정 동작이 수행된다. 이로써, 스케일이 부착되기 쉬운 상황 직후에 스케일을 제거할 수 있다. 그 결과, 열교환기의 수명을 연장시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 시즈 히터(7)에 스케일이 부착되어도, 스프링(100)의 신축 동작에 의해 스케일 등의 불순물을 물리적으로 박리 및 제거하는 것이 가능해진다. 따라서, 스케일 등의 불순물의 퇴적에 의한 열교환 효율의 저하 및 유로의 막힘을 방지할 수 있다. 그 결과, 시즈 히터(7)와 물의 열교환이 안정해서 행하여지고, 열교환기의 장기 수명화가 실현된다.
또한, 일반적으로 열교환기의 소형화 및 고속 응답화를 실행하기 위해서, 시즈 히터(7)의 와트 밀도를 높게 하면, 시즈 히터(7)의 표면 온도가 높아진다. 이로써, 스케일이 퇴적하기 쉬워져서, 열교환기의 수명이 줄어든다. 본 실시예에 따른 열교환기에서는, 시즈 히터(7)의 표면 온도가 높아져도, 스프링(100)에 의해 스케일의 부착이 방지 또는 경감된다. 따라서, 시즈 히터(7)의 와트 밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 열교환기의 소형화 및 고속 응답화를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제어기(440)가 통전량으로부터 시즈 히터(7)의 표면 온도를 추측하고 있지만, 제어기(440)가 입수 온도, 출탕 온도 또는 유량 등에 근거해서 시즈 히터(7)의 표면 온도를 추측해도 좋다. 또한, 여러 가지의 검출기를 이용하여 시즈 히터(7)의 표면 온도를 직접적 또는 간접적으로 검출해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 스프링(100)의 일단부만을 고정하고 있지만, 스프링(100)의 양단부를 고정하지 않고 물의 힘으로 스프링(100)을 원주방향으로 회전시킴으로써 스케일을 박리해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 스프링(100)이 유로의 전체에 설치되지만, 스프링(100)이 유로의 일부에 설치되어도 좋다. 이 경우에도, 스프링(100)은 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 및 불순물 제거 기구로서 기능하고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
(제 29 실시예)
도 38은 본 발명의 제 29 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 모식적 단면도이다. 본 실시예에 따른 위생 세정 장치는 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
도 38의 위생 세정 장치(600)는 본체부(1) 및 난방 변좌(2)를 구비한다. 변기(3)상에 본체부(1) 및 난방 변좌(2)가 장착된다. 본체부(1)내에 주 사용 부품으로서 열교환기(350), 차단 밸브(351) 및 유량 제어 장치(352)가 설치된다. 본체부(1)에 내장되는 제어 기판 등의 다른 부품은 도시를 생략한다. 열교환기(350)로서는, 제 1 내지 제 29 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
열교환기(350)의 열교환에 의해 얻어지는 온수가 인체 세정 노즐(140)로부터 분출된다. 이로써, 인체(60)의 국부가 세정된다.
소형으로 스케일의 부착이 방지 또는 경감된 열교환기(350)를 위생 세정 장치(60O)의 본체부(1)에 내장함으로써 본체부(1)의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 열교환기(350)에 스케일이 막히지 않으므로, 위생 세정 장치(600)의 수명을 연장할 수 있는 동시에, 열교환기(350)의 가열 동작뿐만 아니라 위생 세정 장치(600)의 세정 동작을 안정화할 수 있다.
특히, 상기한 바와 같이, 열교환기(350)에 있어서는, 시즈 히터(7)의 외주부에 유로가 설치되므로, 유로에 의해 열절연이 수행된다. 이로써, 열적인 절연층을 설치할 필요가 없고, 열교환기(350)를 소형화할 수 있다. 또한, 발열체의 외주부가 유로에서 둘러싸여지므로, 시즈 히터(7)의 열이 케이스(8)의 외부로 거의 달아나지 않는다. 따라서, 이러한 열교환기(350)를 이용함으로써, 방열 손실이 적어서 에너지를 줄인 소형의 위생 세정 장치(600)를 실현할 수 있다.
위생 세정 장치(600)에 있어서는, 본체부(1)에 신축하는 인체 세정 노즐(140)을 설치함으로써 인체 세정 노즐(140)의 하부에 사공간이 생긴다. 열교환기(350)는 원통형이고 또 소형이기 때문에, 인체 세정 노즐(140)의 하부의 공간에 설치할 수 있다. 따라서, 열교환기(350)를 이용함으로써, 본체부(1)를 소형화할 수 있다.
또한, 열교환기(350)에는 스케일이 부착되기 어렵고, 스케일의 유출도 억제되어 있으므로, 유량 제어 장치(352) 또는 세정 노즐(390)에서 스케일이 막히지 않는다. 따라서, 유량 제어 장치(352) 및 인체 세정 노즐(140)을 안정한 동작으로 장기간 사용할 수 있다. 따라서, 열교환기(350)를 위생 세정 장치(600)에 사용함으로써, 위생 세정 장치(600)를 안정한 동작으로 장기간 사용하는 것이 가능해진다.
(제 30 실시예)
도 39는 본 발명의 제 30 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 외관 사시도이다. 본 실시예에 따른 위생 세정 장치에는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
도 39에 있어서, 위생 세정 장치(600)는 본체부(1), 사용자가 착석하는 난방 변좌(2), 변기 커버(130) 및 인체의 국부를 세정하기 위한 인체 세정 노즐(140)을 구비한다. 변기(3)상에 본체부(1) 및 난방 변좌(2)가 장착된다.
본체부(1)는 급수원으로부터의 세정수를 공급하기 위한 급수관(도시하지 않음) 및 상용 전원으로부터 급전하기 위한 전기 케이블(도시하지 않음)을 갖는다. 또한, 위생 세정 장치(600)는 사용자가 항문의 세정을 실행하기 위한 엉덩이 세정 기능, 소변 후의 여성 국부를 세정하는 비데 세정 기능, 세정 후의 인체 국부를 건조하기 위한 건조 기능, 한랭시에 화장실 공간을 난방하는 난방 기능 등(어느 것도 도시하지 않음)을 갖고, 각각의 기능은 리모트 컨트롤러(150)에 의해 조작된다.
또한, 본체부(1)에는, 사용자의 착석을 검지하는 착석 검지기(16O) 및 사용자가 화장실에 입실 또는 퇴실한 것을 검지하는 인체 검지기(170)가 설치된다.
도 40은 도 39의 위생 세정 장치(600)의 리모트 컨트롤러(150)의 모식도이다. 리모트 컨트롤러(150)는 엉덩이 세정 스위치(180), 비데 세정 스위치(190), 건조 스위치(200), 조절 스위치(210), 정지 스위치(220) 및 열교환기 세정 스위치(230) 등을 갖는다.
사용자의 조작에 근거하는 조작 신호가 적외선 등의 무선 신호에 의해 위생 세정 장치(60O)의 본체부(1)에 송신된다. 열교환기 세정 스위치(230)가 밀어지면, 후술된 열교환기(350)의 세정 동작이 실행된다. 여기에서, 인체 세정 노즐(140)에 의한 인체의 세정 동작시에 비해 큰 유량으로 세정수를 열교환기(350)에 공급하는 동작을 열교환기(350)의 세정 동작으로 부른다.
도 41은 도 39의 위생 세정 장치(600)의 물 회로를 도시하는 모식도이다. 도 41에 있어서, 급수원인 수도 배관(300)으로부터 분기하도록 급수관(320)이 설치된다. 이 급수관(320)에는 지수 수단으로서의 전자 밸브(330), 세정수의 유량을 계측하는 유량 센서(340), 온수를 생성하는 열교환기(350) 및 온수의 온도를 검출하는 온도 센서(360) 등이 설치된다. 열교환기(350)로서는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
또한, 온도 센서(360)의 하류측에는 전환 밸브(310)가 접속되어 있다. 전환 밸브(310)는 유량을 조절하기 위한 유량 조절기 및 유로를 바꾸기 위한 유로 전환기가 일체적으로 구성된 것이다.
전환 밸브(310)에는, 입구 유로(370), 제 1 출구 유로(400), 제 2 출구 유로(410) 및 제 3 출구 유로(430)가 접속되어 있다. 입구 유로(370)는 열교환기(350)에 의해 얻을 수 있은 온수를 전환 밸브(310)에 인도한다. 제 1 출구 유로(400) 및 제 2 출구 유로(410)는 각각 주 유로에 해당하고, 전환 밸브(310)로부터의 온수를 엉덩이 노즐(380) 및 비데 노즐(390)에 각각 인도한다. 엉덩이 노즐(380) 및 비데 노즐(390)이 도 39의 인체 세정 노즐(140)을 구성한다. 제 3 출구 유로(430)는 부 유로에 해당하고, 전환 밸브(310)로부터의 온수를 엉덩이 노즐(380) 및 비데 노즐(390)의 표면을 세정하는 노즐 세정부(420)에 인도한다.
또한, 제어기(440)로부터의 신호에 의해 모터(450)가 작동함으로써, 전환 밸브(310)가 입구 유로(370)를 제 1 출구 유로(400), 제 2 출구 유로(410) 또는 제 3 출구 유로(430)에 선택적으로 연통된다.
도 42는 도 41의 전환 밸브(310)의 종단면도, 도 43a는 도 42의 전환 밸브(310)의 A-A선 단면도, 도 43b는 도 42의 전환 밸브(310)의 B-B선 단면도이다.
도 42 및 도 43의 전환 밸브(310)는 유량 조절기(유량 조절 밸브)와 유로 전환기(유로 전환 밸브)를 일체적으로 포함한다. 전환 밸브(310)는 하우징(510), 밸브 본체(520) 및 모터(450)에 의해 구성된다. 밸브 본체(520)는 하우징(510)내에 회전가능하게 삽입된다. 모터(450)는 밸브 본체(520)를 회전 구동한다.
하우징(510)에는, 입구 유로(370), 제 1 출구 유로(400), 제 2 출구 유로(410) 및 제 3 출구 유로(430)가 설치된다. 밸브 본체(520)는 내부 유로(530)를 갖는다. 내부 유로(530)는 하우징(510)에 삽입된 상태에서 입구 유로(370)에 항상 연통한다. 또한, 밸브 본체(520)에는, 내부 유로(530)로부터 분기하도록 제 1 밸브 출구(540) 및 제 2 밸브 본체 출구(550)가 설치된다.
제 1 밸브 본체 출구(540)는 하우징(510)의 제 1 출구 유로(400) 및 제 2 출구 유로(410)에 대응하는 위치에 설치되고, 제 2 밸브 본체 출구(550)는 하우징(510)의 제 3 출구 유로(430)에 대응하는 위치에 설치된다.
밸브 본체(520)의 회전각도에 따라 입구 유로(370)와 제 1 출구 유로(400), 제 2 출구 유로(410) 및 제 3 출구 유로(430)의 연통 정도(유로 단면적)를 각각 변화시킬 수 있다.
또한, 입구 유로(370), 제 1 출구 유로(400), 제 2 출구 유로(410) 및 제 3 출구 유로(430)에 있어서의 내부 리크 또는 외부 누설을 방지하기 위해서 밀봉 부재로서 O링이 장착되어 있지만, 모터(450)의 부하를 경감하기 위해서는 X링, V팩킹 등의 특수 0링을 이용하면 효과적이다.
또한, 본 실시예에서는, 모터(450)로서, 오픈 제어에서도 정밀도 좋게 위치 결정을 실행하는 것이 가능한 감속 기어 내장형의 스텝핑 모터가 채용되고, 그 출력축이 밸브 본체(520)에 삽입되도록 부착된다.
또한, 모터(450)로서, 위치 결정의 정밀도마저 확보할 수 있으면, 스텝핑 모터 대신에 브러시형의 범용 DC모터 등을 이용하는 것도 가능해서, 회전형의 솔레노이드와 같은 여러 가지의 액추에이터를 응용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는, 회전형의 전환 밸브(310)가 사용되지만, 직동형의 밸브 본체 또는 다이아프램을 이용하여 복수의 유로를 바꾸어도 좋고, 혹은 원반형의 밸브 본체를 이용하여 복수의 유로를 바꾸어도 좋다.
이상과 같이 구성된 위생 세정 장치(600)의 동작 및 작용을 설명한다. 위생 세정 장치(600)에서는, 사용자가 난방 변좌(2)에 착석하고, 리모트 컨트롤러(150)의 각 스위치를 조작함으로써 인체 세정 기능 또는 건조 기능 등이 실행된다.
리모트 컨트롤러(150)의 열교환기 세정 스위치(230)를 내리 누름으로써 열교환기(350)의 세정 동작이 실행된다. 이 경우, 사용자가 열교환기 세정 스위치(230)를 내리 누르면, 착석 검지기(160)에 의해 사용자가 착석하고 있는지의 여부가 검출되고, 비착석시에만 열교환기(350)의 세정 동작이 실행된다. 이로써, 전자 밸브(300)를 열고, 세정수가 유량 센서(340)를 거쳐서 열교환기(350)에 유입한다. 전환 밸브(310)는 입구 유로(370)를 제 3 출구 유로(430)에 연통한다. 이로써, 세정수 노즐 세정부(420)로부터 엉덩이 노즐(380) 및 비데 노즐(390)의 표면에 분사된다. 이 때의 세정수의 유량은 인체의 세정 동작시보다도 많아지도록 제어기(440)에 의해 제어된다.
따라서, 열교환기(350)내를 흐르는 세정수의 유속은 인체의 세정 동작시에 흐르는 세정수의 유속보다도 빨라진다. 이로써, 시즈 히터(7)의 표면에 퇴적한 스케일이 수류에 의한 충격을 받아서 박리 가능해지고, 스케일의 부착이 저감된다. 그 결과, 위생 세정 장치(600)의 장기 수명화가 가능해진다.
또한, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기(350)의 구조에 의해 열교환기(350)내에서 나선 형상의 선회류의 유속을 높일 수 있다. 이로써, 스케일의 부착이 충분히 방지 또는 경감된다.
이상과 같이, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기(350) 중 어느 것을 이용하는 동시에, 전환 밸브(310)에 의해 인체의 세정 동작시보다도 큰 유량으로 열교환기(350)에 세정수를 공급함으로써, 열교환기(350)내에 스케일이 부착되는 것이 충분히 방지 또는 경감된다. 그 결과, 위생 세정 장치(600)의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 이용함으로써 열교환기(350)내에서의 유속을 높이고 있지만, 다른 구조에 의해 열교환기(350)내의 유속을 높여도 좋다.
또한, 열교환기(350)가 유속을 높이는 구조를 갖지 않아도 좋다. 이 경우에도, 전환 밸브(310)에 의해 인체의 세정 동작시보다도 큰 유량으로 열교환기(350)에 세정수를 공급함으로써, 열교환기(350)내에 스케일이 부착되는 것이 방지 또는 경감된다.
또한, 전환 밸브(310)는 인체 세정 노즐(140)에 공급되는 세정수의 유량도 조절할 수 있으므로, 인체의 세정 동작시에 인체 세정 노즐(140)에 공급되는 세정수의 유량을 조절하는 유량 조절기를 별도 설치할 필요가 없어진다. 이로써, 위생 세정 장치(600)의 소형화 및 저비용화를 실현할 수 있다.
또한, 전환 밸브(310)는 인체 세정 노즐(140)에 연통하는 제 1 출구 유로(400) 및 제 2 출구 유로(410)와 인체 세정 노즐(140) 이외의 노즐 세정부(420)로 연통하는 제 3 출구 유로(430)를 전환한다. 이로써, 제 3 출구 유로(430)로의 세정수의 공급시에, 열교환기(350)로 큰 유량으로 세정수를 공급해도, 제 1 출구 유로(400) 및 제 2 출구 유로(410)에 세정수가 공급되지 않는다. 그 때문에, 인체 세정 노즐(140)로부터 세정수가 분출되지 않으므로, 인체에 세정수가 접촉하지 않는다. 따라서, 위생 세정 장치(600)를 안전 또한 쾌적하게 사용할 수 있다.
또한, 유량 조절기와 유로 전환기가 전환 밸브(310)에 일체적으로 설치되므로, 위생 세정 장치(600)의 소형화 및 저비용화가 가능해진다.
또한, 제 3 출구 유로(430)는 인체 세정 노즐(140)의 표면을 세정하는 노즐 세정부(420)에 연통하므로, 인체 세정 노즐(140)의 표면을 세정하고, 청결하게 유지할 수 있다.
또한, 리모트 컨트롤러(150)에 열교환기(350)의 세정 동작을 실행하기 위한 열교환기 세정 스위치(230)가 설치되므로, 화장실 청소 등의 필요시에 열교환기 세정 스위치(230)를 밀어 내림으로써 열교환기(350)의 세정 동작을 확실하게 실행할 수 있다.
또한, 열교환기 세정 스위치(230)의 명칭으로서, 부스트 세정 스위치, 스케일 제거 스위치 등의 다른 명칭을 이용하여도 좋다.
또, 본 실시예에서는, 리모트 컨트롤러(150)에 열교환기 세정 스위치(230)가 설치되어 있지만, 본체부(1) 등의 다른 개소에 열교환기 세정 스위치(230)를 설치해도 좋다.
또한, 착석 검지기(160)에 의해 사용자가 난방 변좌(2)에 착석한 것이 검지되었을 때에는 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되지 않고, 사용자의 비착석시에만 열교환기(350)의 세정 동작이 실행된다. 이로써, 사용자가 착석 중에 잘못해서 열교환기 세정 스위치(230)를 밀어도 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되지 않는다. 따라서, 고장 등에 의해 전환 밸브(310)가 인체 세정 노즐(140)에 세정수를 공급하는 위치에서 정지했을 경우에도, 사용자가 착석 중에 인체 세정 노즐(140)로부터 열교환기(350)의 세정 동작시와 같이 큰 유량으로 세정수가 분출되는 것이 방지된다. 그 결과, 위생 세정 장치(600)의 안전성이 향상한다.
또한, 인체의 세정 동작 후에, 자동적으로 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되므로, 인체의 세정 동작 후에 스케일이 열교환기(350)내에 정착하기 전에 열교환기(350)내를 세정할 수 있다. 이로써, 스케일의 부착을 충분히 저감할 수 있다.
또한, 위생 세정 장치(600)의 사용시 마다 확실하게 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되므로, 열교환기(350)내에서의 스케일의 부착을 확실하게 저감할 수 있다.
또한, 열교환기(350)의 세정 동작은 스케일의 부착을 저감할 수 있다면, 인체의 세정 동작의 몇 분 후에 수행해도 좋다.
또한, 변기를 사용하는 인체를 검지하는 인체 검지기(170)에 의해 인체가 검지되었을 때에는, 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되지 않도록 제어기(440)가 전환 밸브(310)를 제어해도 좋다. 이 경우, 예컨대, 인체의 세정 동작 후에 자동적으로 실행되는 열교환기(350)의 세정 동작과 남성의 소변시 등이 겹쳤을 경우에, 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되지 않는다. 따라서, 위생 세정 장치(600)를 안전 또한 쾌적하게 사용할 수 있다.
또한, 열교환기 세정 스위치(230)의 조작에 의해 열교환기(350)의 세정 동작을 실행할 경우에는, 인체 검지기(170)로부터의 검지 신호를 취소하도록 제어기(440)를 구성해도 좋다. 이 경우, 열교환기 세정 스위치(230)를 밀고 있는데도 불구하고, 열교환기(350)의 세정 동작이 실행되지 않는 불량이 개선된다.
또한, 열교환기(350)의 세정 동작시에, 열교환기(350)로의 통전량을 조정할 수 있다. 이로써, 예컨대, 열교환기(350)로의 통전을 온(ON) 또는 오프(OFF)하면, 열교환기(350)의 열팽창 및 열수축에 의해 퇴적한 스케일에 열충격을 줄 수 있다. 그 결과, 스케일을 박리시키는 것이 가능해지고, 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다. 따라서, 위생 세정 장치(600)의 장기 수명화가 실현된다. 또한, 열교환기(350)로의 통전을 온 또는 오프하는 대신에 통전량을 조정해도 좋다. 이 경우에도, 스케일의 부착 방지 또는 경감의 효과를 얻을 수 있다.
(제 31 실시예)
도 44는 본 발명의 제 31 실시예에 있어서의 위생 세정 장치의 물 회로를 도시하는 모식도이다. 본 실시예에 따른 위생 세정 장치에는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
도 44의 물 회로가 도 41의 물 회로와 다른 것은, 열교환기(350)의 세정 동작을 실행할 때의 바이패스 유로(700)가 더 설치되는 동시에, 유로의 전환을 실행하기 위한 차단 밸브(710,720)가 더 설치된 점이다.
바이패스 유로(700)는 열교환기(350)의 하류로부터 분기하도록 설치된다. 차단 밸브(710)는 열교환기(350)와 전환 밸브(310) 사이에 설치되고, 차단 밸브(720)는 바이패스 유로(700)에 설치된다. 바이패스 유로(700)의 압력 손실은 전환 밸브(310) 및 인체 세정 노즐(140)의 압력 손실에 비해 작다.
이상과 같이 구성된 위생 세정 장치(600)의 동작 및 작용을 설명한다. 열교환기(350)의 세정 동작을 실행할 경우에는, 열교환기(350)의 하류에 설치된 차단 밸브(710)를 닫고, 바이패스 유로(700)의 하류에 설치된 차단 밸브(720)가 열린다. 이로써, 열교환기(350)의 세정 동작을 위한 유로가 확보된다.
또한, 인체의 세정 동작시에는, 열교환기(350)의 하류에 설치된 차단 밸브(710)가 열리고, 바이패스 유로(700)의 하류에 설치된 차단 밸브(720)를 닫을 수 있다. 이로써, 인체의 세정 동작을 위한 유로가 확보된다.
이와 같이, 열교환기(350)의 세정 동작시에는, 열교환기(350)로부터 배출되는 세정수가 작은 압력 손실을 갖는 바이패스 유로(700)에 인도된다. 이로써, 열교환기(350)에 큰 유량으로 세정수를 흘릴 수 있으므로, 열교환기(350)내에 퇴적한 스케일에 충격을 주어서 박리시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 스케일의 부착이 방지 또는 경감되어, 위생 세정 장치(600)의 장기 수명화가 실현된다.
또한, 바이패스 유로(700)의 선단부를 노즐 세정부(420)에 접속해도 좋다. 이 경우, 보다 큰 유량의 세정수를 이용하여 인체 세정 노즐(140)을 세정하는 것이 가능해진다.
또한, 예컨대, 일상은 제 3 출구 유로(430)를 이용한 열교환기(350)의 세정 동작을 실행하고, 1개월에 1회는 바이패스 유로(700)를 사용한 열교환기(350)의 세정 동작을 실행해도 좋다.
이 경우, 리모트 컨트롤러(150)의 열교환기 세정 스위치(230)의 사용 방법에 따라 제 3 출구 유로(430)를 이용한 열교환기(350)의 세정 동작 또는 바이패스 유로(700)를 이용한 열교환기(350)의 세정 동작이 선택된다. 예를 들면, 열교환기 세정 스위치(230)를 한번 누르면 바이패스 유로(700)를 이용한 열교환기(350)의 세정 동작이 선택되어, 열교환기 세정 스위치(230)를 한번 누르면 바이패스 유로(700)를 이용한 열교환기(350)의 세정 동작이 선택된다. 또한, 열교환기(350)의 세정 동작의 선택 방법은 이 방법에 한정되는 것은 아니다.
(제 32 실시예)
도 45는 본 발명의 제 32 실시예에 있어서의 위생 세정 장치를 주로 하여 열교환기를 도시하는 모식도이다. 본 실시예에 따른 위생 세정 장치에는, 제 28 실시예에 따른 열교환기를 이용할 수 있다.
본 실시예에 따른 위생 세정 장치에 있어서는, 열교환기(350)의 상류에 피스톤식의 펌프(730)가 설치된다. 열교환기(350)로서는, 제 28 실시예에 따른 열교환기를 이용할 수 있다. 다른 부분의 구성은 제 30 또는 제 31 실시예와 동일하다.
피스톤식의 펌프(730)의 입수구(732)에는 역지 밸브(734)가 접속되고, 펌프(730)의 출수구(733)에는 역지 밸브(735)를 거쳐서 열교환기(350)의 입수구(11)가 접속되어 있다. 펌프(730)의 피스톤(731)이 화살표(738)로 도시하는 바와 같이 왕복 운동함으로써, 입수구(732)로부터 물이 흡입되고, 출수구(733)로부터 물이 토출된다. 이 때, 역지 밸브(734, 735)에 의해 물의 역류가 저지된다.
우선, 제어기(440)(도 41 및 도 44 참조)의 제어에 의해 모터(736)가 회전한다. 모터(736)의 회전 동작이 기어(737)에 의해 화살표(738)로 표시되는 피스톤(731)의 왕복 동작으로 변환된다. 이로써, 물이 펌프(730)의 하류의 열교환기(350)에 보내진다. 이 때, 피스톤(731)의 왕복 동작에 합쳐서 열교환기(350)에 공급되는 물은 맥동한다. 이로써, 열교환기(350)내의 스프링(100)이 진동한다.
본 실시예에서는, 펌프(730)로부터 토출되는 물의 맥동을 이용해서 열교환기(350)의 스프링(100)을 진동시킴으로써, 스프링(100) 및 시즈 히터(7)의 표면에 부착되는 스케일을 제거할 수 있다. 이러한 구성은, 특히 스케일과 같이 딱딱하여 깨어지기 쉬운 불순물이 열교환기(350)내에 퇴적할 경우에 효과적이다.
또한, 본 실시예에서는, 피스톤식의 펌프(730)를 이용함으로써 물을 맥동시키고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 플런저 펌프 또는 다이아프램 펌프와 같이 물을 맥동시킬 수 있는 다른 가압 장치를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 열교환기(350)의 상류에 펌프(730)가 설치되지만, 사용자가 맥동을 갖는 물 또는 끓는 물을 사용하는 것을 원하는 경우에는, 열교환기(350)의 하류에 펌프(730)를 설치해도 좋다. 이 경우, 물 또는 끓는 물이 열교환기(350)를 지나는 사이에 맥동이 약해지지 않기 때문에, 사용자는 강한 맥동을 갖는 물 또는 끓는 물을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 위생 세정 장치에 열교환기(350)로서 제 1 내지 제 27 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 이용하여도 좋다. 이 경우에도, 물의 맥동을 이용해서 스케일의 부착을 방지 또는 경감할 수 있다.
또한, 제 30 또는 제 31 실시예에 있어서의 열교환기(350)의 세정 동작과 본 실시예에 있어서의 물의 맥동을 이용한 세정 동작을 조합해도 좋다.
(제 33 실시예)
도 46은 본 발명의 제 33 실시예에 있어서의 의류 세정 장치(세탁기)의 모식적 단면도이다. 본 실시예에 따른 의류 세정 장치에는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
도 46의 의류 세정 장치는 내측조(601) 및 세탁물을 저류하는 세탁조(603)를 구비한다. 세탁조(603)내에 내측조(601)가 설치되고, 내측조(601)의 바닥부에 교반 날개(602)가 부착되어 있다. 세탁조(603)의 아래쪽에는, 구동 장치인 모터(604) 및 베어링(605)이 배치되어 있다. 모터(604)의 회전력이 베어링(605)에 의하여 내측조(601) 및 교반 날개(602)에 선택적으로 전달된다.
또한, 세탁조(603)의 위쪽으로부터 측쪽에 도달하는 공간에, 급수구(606), 주수로(607), 바이패스 경로(608) 및 유로 전환 밸브(609)가 배치되어 있다. 급수 구(606)는 유로 전환 밸브(609)를 거쳐서 주수로(607)와 바이패스 경로(608)에 분기하고 있다. 즉, 주수로(607) 및 바이패스 경로(608)가 급수구(606)로부터 세탁 조(603)에 도달하는 급수 경로를 구성한다. 유로 전환 밸브(609)는 급수 경로의 주수로(607)의 유량과 바이패스 경로(608)의 유량의 비를 제어하는 유량비 제어 밸브의 기능을 겸용한다.
바이패스 경로(608)의 하류에는 입수 전환 밸브(616)가 접속된다. 입수 전환 밸브(616)의 한쪽의 출수구에는 펌프(617), 열교환기(350) 및 전환 밸브(613)가 순차적으로 접속되고, 다른 쪽의 출수구에는 흡입로(615)가 접속된다. 흡입로(615)는 세탁조(603)의 하부에 접속된다.
전환 밸브(613)의 한쪽의 출수구에는 세제 투입기(612)가 접속되고, 다른 쪽의 출수구에는 온수 토출구(611)가 접속되어 있다. 전환 밸브(613)는 열교환기(350)의 출수구를 온수 토출구(611) 또는 세제 투입기(612)에 선택적으로 연통한다. 세제 투입기(612)는 녹은 세제를 세제 출수구(614)에서 토출한다.
입수 전환 밸브(616)는 급수 경로를 수도로부터의 경로와 세탁조(603)로부터의 경로를 선택적으로 바꾼다. 펌프(617)는 선택된 경로에서의 물의 유량을 제어하면서 그 물을 열교환기(350)에 공급한다. 제어기(618)는 경로의 전환, 물의 유량 및 온도의 조정 및 세탁에 관한 제어를 실행한다.
또한, 열교환기(350)는 원통 형상을 갖고, 의류 세정 장치의 코너부(619)에 종방향으로 설치된다. 이로써, 공간 절약화가 도모된다.
이상과 같이 구성된 의류 세정 장치의 동작 및 작용을 설명한다. 우선, 바이패스 경로(608)의 물이 열교환기(350)에 공급되도록 입수 전환 밸브(616)가 설치된다. 수도물이 급수구(606)로부터 유로 전환 밸브(609)에 공급된다. 유로 전환 밸브(609)에 의해 일부의 물이 바이패스 경로(608)에 공급되고, 입수 전환 밸브(616) 및 펌프(617)를 경유해서 열교환기(350)에 공급된다. 물은 열교환기(350)에 의해 적온으로 가열된다.
또한, 세탁조(603) 남은 물의 온도가 낮을 경우에는, 세탁조(603)의 물이 펌프(617)에 공급되도록 입수 전환 밸브(616)가 설정된다. 물은 펌프(617)에 의해 열교환기(350)에 공급된다. 열교환기(350)에 의해 물이 적온으로 가열되어서 세탁 조(603)에 복귀된다. 세탁조(603)내의 물의 온도가 소정 온도가 되면 열교환기(350)의 운전이 종료한다. 이로써, 온수에서의 세탁이 가능해지고, 세정력을 향상시킬 수 있다.
또한, 유로 전환 밸브(609)에 의해 바이패스 경로(608)에 일부의 물을 공급함으로써, 열교환기(350)에 의해 적은 양의 물을 가열하고, 세제 등을 용해시키기 위한 물로서 사용하는 것이 가능해진다. 이로써, 고농도의 세제를 의복에 스며들게 함으로써 세정력을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 열교환기(350)에서 가열된 물을 세탁조(603)에 직접 토출함으로써, 세탁조(603)를 가열 및 소독하고, 살균 및 균 제거의 작용을 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 의류 세정 장치에는, 스케일의 제거가 가능하고 또 장수명의 열교환기(350)를 이용하므로, 의류 세정 장치의 수명도 연장시킬 수 있다. 또한, 시즈 히터(7)의 고 와트 밀도화에 의한 열교환기(350)의 소형화가 가능하기 때문에, 의류 세정 장치의 전체의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 펌프(617)로서 피스톤식의 펌프를 이용하는 동시에 제 28 실시예에 따른 열교환기를 이용함으로써, 제 32 실시예에 따른 위생 세정 장치와 같이, 물의 맥동에 의해 스프링(100)을 진동시켜서 스케일을 박리시켜도 좋다.
또한, 세제 가스 등의 불순물이 열교환기(350)내에 부착되어도, 불순물 제거 기구로서 기능하는 스프링(100)에 의해 불순물을 제거할 수 있다. 따라서, 열교환기(350)의 열교환 효율의 저하 및 유로의 막힘 등이 생기지 않는다.
(제 34 실시예)
도 47은 본 발명의 제 34 실시예에 있어서의 식기 세정 장치의 모식적 단면도이다. 본 실시예에 따른 식기 세정 장치에는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기 중 어느 것을 채용할 수 있다.
도 47의 식기 세정 장치는 세정조(621)를 구비한다. 세정조(621)는 개구부(622)를 갖는다. 개구부(622)에는, 문(623)이 개폐 가능하게 설치된다. 세정조(621)의 아래쪽으로, 열교환기(350) 및 세정수를 순환시키는 펌프(624)가 설치된다. 열교환기(350)로서는, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기를 이용할 수 있다.
세정조(621)의 바닥부에, 세정수를 분출하는 분출 장치(625) 및 세정수를 모아두는 물받이(626)가 설치된다. 또한, 세정조(621)내에 있어서, 식기 등의 피세정물(627)을 수용하는 세정 바구니(628)가 레일(629)에 의해 이동가능하게 지지된다. 더욱이, 세정조(621)내에 송풍하는 송풍 팬(630)이 설치된다. 열교환기(350)의 입수구에는, 세정수를 공급하기 위한 급수관(631)이 접속되어 있다. 열교환기(350)의 출수구는 세정조(621)내의 물받이(626)에 연통되어 있다.
본 실시예에 따른 식기 세정 장치에 있어서는, 세정수는 열교환기(350)에 의해 가열되고, 펌프(624)의 운전에 의해 가압되어서 분출 장치(625)에 보내져서, 분출 장치(625)로부터 강하게 분사된다. 이 분출 장치(625)로부터 분사되는 세정수에 의해 세정 바구니(628)에 수용된 식기 등의 피세정물(627)이 세정된다. 세정 동작 완료 후에는, 배수 밸브(도시하지 않음)가 열림으로써 세정수가 세정조(621)로부터 배출되어, 송풍 팬(630)의 운전에 의한 환기로 식기 등의 피세정물(627)이 건조한다.
본 실시예에 따른 식기 세정 장치에는, 스케일의 제거가 가능하고 또 장수명의 열교환기(350)를 이용하므로, 식기 세정 장치의 수명도 연장시킬 수 있다. 또한, 시즈 히터(7)의 고 와트 밀도화에 의한 열교환기(350)의 소형화가 가능하기 때문에, 식기 세정 장치의 전체의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 펌프(624)로서 피스톤식의 펌프를 이용하는 동시에 제 28 실시예에 따른 열교환기를 이용함으로써, 제 32 실시예에 따른 위생 세정 장치와 같이, 물의 맥동에 의해 스프링(100)을 진동시켜서 스케일을 박리시켜도 좋다.
또한, 세제 가스 등의 불순물이 열교환기(350)내에 부착되어도, 불순물 제거 기구로서 기능하는 스프링(100)에 의해 불순물을 제거할 수 있다. 따라서, 열교환기(350)의 열교환 효율의 저하 및 유로의 막힘 등이 생기지 않는다.
(다른 실시예)
또한, 제 1 내지 제 28 실시예에 따른 열교환기에 있어서는, 발열체로서 시즈 히터(7)가 사용되지만, 세라믹 히터 또는 그 밖의 발열체를 열원으로서 이용해도 좋다.
(실시예의 각부와 청구항의 각 구성요소의 대응)
상기 실시예에서는, 시즈 히터(7)가 발열체에 해당하고, 스프링(100 내지 110)이 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구, 나선형 부재, 나선형 스프링 또는 불순물 제거 기구에 해당하고, 리브(가이드)(111 내지 117, 121)가 유속 속도 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구, 불순물 제거 기구, 나선형 부재 또는 가이드에 해당하고, 리브(가이드)(131 내지 136)가 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 불순물 제거 기구, 나선형 부재, 가이드 또는 유체 환원재에 해당한다.
입수구(11 ,23)가 유속 변환 기구, 흐름 방향 변환 기구, 난류 발생 기구 또는 불순물 제거 기구에 해당하고, 물 환원재(30, 31, 32)가 유체 환원재에 해당한다. 또한, 펌프(730)가 유체 공급 장치에 해당하고, 전환 밸브(310)가 유량 조절기 또는 유로 전환기에 해당하고, 제 1 출구 유로(400) 및 제 2 출구 유로(410)가 주 유로에 해당하고, 제 3 출구 유로(430)가 부 유로에 해당하고, 바이패스 유로(700)가 부 유로 또는 바이패스 유로에 해당한다. 또한, 열교환기 세정 스위치(230)가 스위치에 해당하고, 인체 세정 노즐(140)이 분출 장치에 해당하고, 제어기(440)가 전력 제어기에 해당하고, 세탁조(603) 및 세정조(621)가 세정조에 해당하고, 분출 장치(625) 및 온수 토출구(611)가 공급 장치에 해당한다.

Claims (51)

  1. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 가열하는 열교환기로서,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하고,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로 내에서 유체의 유속을 높게 변화시키는
    열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 적어도 일부를 좁게 하도록 구성되는
    열교환기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 하류측을 좁게 하도록 구성되는
    열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 하류측을 향하여 유로 단면이 연속적으로 좁아지도록 구성되는
    열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 하류측을 향하여 유로 단면이 단계적으로 좁아지도록 구성되는
    열교환기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 유로의 상류측으로부터 하류측의 방향으로 설치된 복수의 유체 입구를 갖고,
    상기 유속 변환 기구는 상기 복수의 유체 입구에 의해 구성되는
    열교환기.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 유속 변환 기구는 상기 유로 내에 상기 유체를 도입하는 유체 도입 기구와, 상기 유로 내에 상기 유체와는 다른 유체를 도입하기 위한 다른 유체 도입 기구를 포함하는
    열교환기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다른 유체는 기체를 포함하는
    열교환기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 적어도 일부에 있어서 난류를 발생시키는 난류 발생 기구를 포함하는
    열교환기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체 및 상기 케이스와는 별도의 부재로 형성되는
    열교환기.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로의 상류 또는 하류의 적어도 일부에 설치되는
    열교환기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로 내에 단속적으로 설치되는
    열교환기.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역에 설치는
    열교환기.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 표면 온도가 소정 온도 이상이 되는 영역과, 그 근방 또한 상류의 영역에 설치되는
    열교환기.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로 내에 공급된 유체의 흐름 방향을 선회 방향으로 변환시키는
    열교환기.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 불균일한 피치를 갖는
    열교환기.
  25. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 가열하는 열교환기로서,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하고,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되며,
    상기 유로 내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비하는
    열교환기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유체 환원재는 유체와의 반응에 의해 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 포함하는
    열교환기.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유체 환원재에 의해 형성되는
    열교환기.
  28. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 가열하는 열교환기로서,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 상기 유체 내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 구비하고,
    상기 불순물 제거 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    열교환기.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로 내의 유체의 흐름을 이용하여 불순물을 제거하는
    열교환기.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 상기 유로 내의 유체의 흐름을 난류화시키도록 구성되는
    열교환기.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 나선형 부재는 나선형 스프링을 포함하는
    열교환기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 나선형 스프링은 적어도 1개의 자유 단부를 갖는
    열교환기.
  33. 제 28 항에 있어서,
    상기 불순물 제거 기구는 맥동하는 압력으로 상기 유로 내에 유체를 공급하여 상기 맥동하는 압력에 의해 불순물을 제거하는 유체 공급 장치를 포함하는
    열교환기.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 유체 공급 장치는 상기 발열체가 소정 온도 이상이 된 후에 맥동하는 압력으로 상기 유로 내에 유체를 공급하는
    열교환기.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 상기 인체에 분출하는 분출 장치를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하며,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    세정 장치.
  47. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 상기 인체에 분출하는 분출 장치를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하며,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되며,
    상기 열교환기는 상기 유로 내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비하는
    세정 장치.
  48. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 인체의 피세정부에 분출하는 세정 장치로서,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 상기 인체에 분출하는 분출 장치를 포함하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 상기 유체 내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 구비하며,
    상기 불순물 제거 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    세정 장치.
  49. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서,
    상기 세정 대상을 수용하는 세정조와,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조 내에 공급하는 공급 장치를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하며,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    세정 장치.
  50. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서,
    상기 세정 대상을 수용하는 세정조와,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조 내에 공급하는 공급 장치를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 유체의 유속을 변화시키는 유속 변환 기구를 구비하며,
    상기 유속 변환 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되며,
    상기 열교환기는 상기 유로 내의 유체의 산화 환원 전위를 저하시키는 유체 환원재를 더 구비하는
    세정 장치.
  51. 수도 배관으로부터 공급되는 물로 이루어지는 유체를 이용하여 세정 대상을 세정하는 세정 장치로서,
    상기 세정 대상을 수용하는 세정조와,
    상기 수도 배관으로부터 공급되는 유체를 가열하는 열교환기와,
    상기 열교환기에 의해 가열된 유체를 세정조 내에 공급하는 공급 장치를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    케이스와,
    상기 케이스에 수용되는 발열체와,
    상기 발열체의 외면과 상기 케이스의 내면 사이에 설치되어, 상기 유체 내의 불순물을 물리적으로 제거하는 불순물 제거 기구를 구비하며,
    상기 불순물 제거 기구는 나선 유로를 형성하는 나선형 부재를 포함하며,
    상기 나선형 부재는 상기 발열체의 외면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되는 동시에, 상기 케이스의 내면과의 사이에 간극을 형성하도록 설치되며,
    상기 나선형 부재의 나선 유로, 상기 나선형 부재와 상기 발열체의 외면 사이의 간극, 및 상기 나선형 부재와 상기 케이스의 내면 사이의 간극에 의해 유체가 흐르는 유로가 형성되는
    세정 장치.
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