WO2013150696A1

WO2013150696A1 - 熱交換器とそれを備えた衛生洗浄装置

Info

Publication number: WO2013150696A1
Application number: PCT/JP2013/000416
Authority: WO
Inventors: 靖博國木; 良一古閑
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-10-10
Also published as: JP2013217540A; JP5945717B2

Abstract

　本発明の熱交換器（１０）は、ケーシング（２３）と、ヒータ（２０）と、流体を案内する熱交換流路（２５）と、仕切リブ（３１）を備える金属板からなる流路形成部材（４１）と、を備える。そして、熱交換流路（２５）は、ケーシング（２３）の内壁面（３０ａ、４０ａ）に流路形成部材（４１）を密着させるとともに、流路形成部材（４１）の仕切リブ（３１）の先端部（４５）をヒータ（２０）の表面に当接することにより構成される。これにより、仕切リブ（３１）の先端部（４５）とヒータ（２０）との間の漏れ流を防止して、強制対流熱交換の阻害を防止する。その結果、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた熱交換器（１０）を実現できる。

Description

熱交換器とそれを備えた衛生洗浄装置

　本発明は、用便後に人体局部を温水により洗浄する衛生洗浄装置に用いる瞬間加熱式の熱交換器とそれを備えた衛生洗浄装置に関する。

　従来から、衛生洗浄装置は、用便後の人体局部を水で洗浄する際に洗浄水を適温にするための熱交換器を備えている。そして、様々のタイプの熱交換器が開発され、例えば平板状の熱交換器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

　特許文献１に記載の熱交換器は、厚み寸法の小さい直方体形状のケーシング内に平板状のヒータが縦置きに収納され、平板状のヒータの表裏各々の伝熱面のそれぞれに沿って水平方向に蛇行して上方へ向かう２つの流路が形成されて構成されている。そして、平板状のヒータを加熱している間に各流路に沿って洗浄水を通流させることにより、通流する洗浄水を適温にまで昇温させている。このとき、特許文献１に開示された熱交換器は、流路断面積を小さくすることにより、洗浄水の流速を高速化、かつ均一化している。これにより、洗浄水への熱伝達率を高めるとともに、コンパクト化が図れるとしている。

　通常、衛生洗浄装置の洗浄用の水を加熱する瞬間湯沸し用の熱交換器は、最大流量が０．５Ｌ／ｍｉｎ程度の水を、５℃入水で４０℃出湯まで加熱するために、ヒータの入力電力として１２００Ｗ程度が必要である。そのため、平板状のヒータに、ワット密度が２０Ｗ／ｃｍ^２から５０Ｗ／ｃｍ^２程度の比較的ワット密度の大きなヒータを使用している。

　しかし、従来の熱交換器では、熱交換器を通過する最大流量が０．５Ｌ／ｍｉｎ程度と少ない。そのため、熱交換器内の動作の安定性や、さらに硬水地域で使用した場合のヒータ表面へのスケールの付着などの課題があった。

　また、熱交換器の熱交換条件を安定化するには、沸騰熱伝達を伴わない強制対流熱伝達で熱交換を行う必要がある。そこで、熱交換器内のヒータの表面上を流れる洗浄水の流速を確保するために、平板状のヒータと近接して、熱交換器の外枠を構成するケーシングの内壁側に仕切リブを設け、仕切リブと平板状のヒータとの間で構成される流路に洗浄水を通過させる構成としている。これにより、強制対流熱交換による熱伝達の促進を図っている。

　つまり、平板状のヒータを用いた従来の熱交換器は、ヒータ表面に強制対流を誘起し、流速を確保しつつ、ヒータ表面上に洗浄水を均一に流すことにより、ヒータ表面での熱伝達の促進を図るように構成している。

　しかし、従来の熱交換器では、仕切リブとヒータ表面で構成される蛇行した熱交換流路である主流路を流れる液体の強制対流熱交換が、隣接する蛇行流路に漏れるようにヒータ表面と仕切リブの先端（ヒータと対向する部分）との隙間を流れる漏れ流によって、阻害されるという課題があった。

　つまり、従来の熱交換器は、平板状のヒータと近接して設けられる仕切リブを、熱交換器のケーシングと一体に樹脂材料の射出成形により形成している。そのため、ケーシングの成形時の熱収縮や成形そりなどにより、仕切リブの先端と平板状のヒータ表面との間に均一な隙間が形成できない。これにより、熱交換時に、不均一な隙間を介して洗浄水が漏れ流として流れるため、平板状のヒータの表面に温度ムラが発生する。このとき、主流路に発生した泡は、主流路に沿って流れて排除されると問題がない。しかし、漏れ流が多くなると、漏れ流の方向が主流路方向に対して直角方向に流れるため、主流路に発生した泡が、下流に排出されず流路中に流れの障害物として残存する場合がある。そして、残存した泡は伝熱の障害となるため、泡の存在する部分のヒータの表面の温度が過熱する。その結果、平板状のヒータの表面で局所的に生じる温度の高い部分にスケールが発生して付着し、熱交換器の動作が不安定になるという課題があった。なお、スケールとは、水道水などの洗浄水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどの成分が、炭酸化物や炭酸水素化物などとして析出、堆積したものを意味し、以下も同様である。

　また、特に、硬度の高い水質地域では、平板状のヒータの表面へのスケールの付着量が多くなるため、スケールの付着によりヒータの表面温度差が大きくなる。そのため、表面温度差により、ヒータに割れが生じるなどの課題があった。

　そこで、強制対流熱交換の阻害要因である平板状のヒータの表面と仕切リブの先端との隙間を流れる漏れ流を減少するために、仕切リブの先端をヒータ表面に密着させるような構成が考えられる。

　しかし、樹脂材料からなる仕切リブの先端とヒータの表面が密着した部分は、熱が断熱されて局所的に高温となる。そのため、ヒータとしてセラミックヒータを用いると、セラミックヒータの割れがより助長される。また、樹脂材料からなる仕切リブの先端は、高温に弱いため、仕切リブが熱で損傷するという課題があった。

特開平１０－２２０８７６号公報（特に、図２参照）

　上記課題を解決するために、本発明の熱交換器は、入水口と出水口を有するケーシングと、ケーシングに内包され、発熱抵抗体を内蔵するヒータと、入水口から流入した流体が出水口に流れるように案内する熱交換流路と、ケーシング内に内包され、バネ性を有する仕切リブを備える金属板からなる流路形成部材と、を備える。そして、熱交換流路は、ケーシングの内壁面に流路形成部材を密着させるとともに、流路形成部材の仕切リブの先端部をヒータの表面に当接することにより構成される。

　これにより、流路形成部材の仕切リブの先端部とヒータとの間からの漏れ流を防止して、熱交換流路を流れる液体の強制対流熱交換の阻害を防止する。そして、ヒータの表面での局部沸騰の発生を防ぐとともに、ヒータ表面の温度を低下させる。その結果、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた熱交換器を実現できる。

　また、バネ性を有する流路形成部材の仕切リブにより、ヒータやケーシングの寸法バラツキを吸収して、ヒータ表面の伝熱面と仕切リブとを確実に当接させることができる。これにより、仕切リブが当接するヒータへの荷重応力の集中を防止できる。その結果、ヒータの割れなどの不具合の発生を防いで、高い信頼性の熱交換器を実現できる。

　また、本発明の衛生洗浄装置は、上記熱交換器を備えている。これにより、小型で安定した熱交換性能と、耐スケール性に優れ、長寿命な熱交換器を備えた衛生洗浄装置を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る熱交換器を備える衛生洗浄装置を示す外観斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の外観構成を示す正面図である。図３は、図２に示す熱交換器の右側面図である。図４は、図２に示す熱交換器の４－４線断面図である。図５は、図２に示す熱交換器の分解斜視図である。図６は、図４に示す熱交換器のヒータに形成された発熱抵抗体の印刷パターンの例を示す平面図である。図７は、図４に示す熱交換器のヒータに形成された発熱抵抗体の印刷パターンの別の例を示す平面図である。図８は、図２に示す熱交換器の第２仕切リブを第２ケーシング部材に組み込んだ後の斜視図である。図９は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブの形状の例を示す図８のＢ部拡大斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブの形状の別の例を示す図８のＢ部拡大斜視図に相当する図である。図１１は、リブピッチＰが１４ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１２は、リブピッチＰが７ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１３は、リブピッチＰが３．５ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１４は、リブピッチＰが３．５ｍｍ、リブ高さＨ１が０．９５ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１５は、実際の熱交換器における、隙間Ｈｃと平板状ヒータのヒータ線温度との関係を示すグラフである。図１６は、実際の熱交換器における、隙間Ｈｃと、図１５に示すヒータ線温度から評価した熱交換器の平均熱伝達率との関係を示す図である。図１７は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第１仕切リブを第１ケーシング部材に組み込む前の正面図である。図１８は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第１仕切リブを第１ケーシング部材に組み込んだ後の正面図である。図１９は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブを第２ケーシング部材に組み込む前の正面図である。図２０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブを第２ケーシング部材に組み込んだ後の正面図である。図２１は、図２に示す別の例に係る熱交換器の４－４線断面図である。

　以下、本発明の実施の形態に係る熱交換器について、衛生洗浄装置に適用した例を用いて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

　（実施の形態）
　以下、本発明の実施の形態に係る熱交換器およびそれを備えた衛生洗浄装置について、図１を用いて説明する。

　図１は、本発明の実施の形態に係る熱交換器を備える衛生洗浄装置を示す外観斜視図である。

　図１に示すように、本実施の形態の衛生洗浄装置１は、少なくとも本体部３、便座部４、便蓋部５および操作部６などから構成され、便器２の上面に配設されている。本体部３は、便座部４の後側（着座した使用者から見て背後側）に配設されている。そして、本体部３は、横長で中空の筐体３ａ内に、図示しない洗浄ユニット、乾燥ユニット、およびこれらの動作を制御する制御ユニットと、本実施の形態の熱交換器１０（破線で図示）などを収納している。なお、熱交換器１０は、便器２の設置建物に付随する水道設備から導入される水道水（流体、液体、洗浄水）を内部で適温まで暖める機能を備えている。

　そして、本実施の形態の衛生洗浄装置１は、使用者が操作部６を操作して所定の入力を行うと、洗浄ユニットが駆動して、洗浄ユニットが有するノズルからシャワー状に人体局部に対して洗浄水が噴射するように構成されている。

　以下に、本実施の形態の衛生洗浄装置１に組み込まれる熱交換器１０について、図２から図５を用いて説明する。

　図２は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の外観構成を示す正面図である。図３は、図２に示す熱交換器の右側面図である。図４は、図２に示す熱交換器の４－４線断面図である。図５は、図２に示す熱交換器の分解斜視図である。

　なお、以下では、図４に示す熱交換器１０を、平板状ヒータ２０（以下、「ヒータ２０」と記す）の一方の表面２０ａ（以下、「第１伝熱面２０ａ」と記す）および他方の表面２０ｂ（以下、「第２伝熱面２０ｂ」と記す）が鉛直方向に平行になるように縦置きした状態について説明するが、これに限られないことはいうまでもない。また、図２に示すように鉛直方向をＺ方向、Ｚ方向と直交してヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに平行な方向をＸ方向とし、図３に示すように、Ｚ方向とＸ方向の２方向の何れとも直交する方向（第１伝熱面２０ａに垂直な方向）をＹ方向として説明する。

　まず、図３に示すように、本実施の形態の熱交換器１０は、厚み寸法（Ｙ方向）が小さく、図２に示すように正面視で略長方形状（長方形状を含む）の平板状の外観形状で構成されている。

　また、図２から図５に示すように、熱交換器１０は、入水口２３ａおよび出水口２３ｂを有する第１ケーシング部材２１および第２ケーシング部材２２からなるケーシング２３内に、例えば矩形平板状のヒータ２０と、第１流路形成部材４１ａと、第２流路形成部材４１ｂとを収納して構成されている。なお、ヒータ２０は、例えばセラミック製のセラミックヒータから構成されている。また、第１ケーシング部材２１および第２ケーシング部材２２は、例えばＡＢＳ樹脂にガラス繊維をコンパウンドした強化ＡＢＳ樹脂製で構成されている。

　そして、図４に示すように、第１ケーシング部材２１は、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａに対向して配置されている。第２ケーシング部材２２は、ヒータ２０の第２伝熱面２０ｂに対向して配置されている。

　このとき、図４および図５に示すように、ヒータ２０の表面と対向する第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの一方の面には、バネ性を有する、例えばステンレス板などの金属板から構成される第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂが設けられている。なお、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂは、以下で説明する熱交換流路２５を形成するように、複数箇所を、例えば円弧状に曲げ加工して形成されている。これにより、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂにバネ性を付与している。

　そして、熱交換流路２５は、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａおよび第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａに他方の面が密着する第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂに設けた先端部４５を、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに当接させることにより形成されている。これにより、液体が、入口側流路２５ａから出口側流路２５ｂに蛇行して形成された熱交換流路２５を流れる。

　また、図４に示すように、第１ケーシング部材２１のベース部３０の周縁部には、第２ケーシング部材２２に近接する方向へ向かって所定寸法だけ延設された壁状のフランジ部３２が周設されている。そして、フランジ部３２の先端部には、フランジ部３２に沿って周回する係合溝３３が形成されている。

　一方、第２ケーシング部材２２のベース部４０の周縁部には、第１ケーシング部材２１から離隔する方向へ向かって所定寸法だけ延設された壁状のフランジ部４２が周設されている。そして、フランジ部４２の先端部には、第１ケーシング部材２１側へ折り返され、端部にフランジ部４２に沿って周回する係合突起４３が形成されている。

　これにより、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａが、第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａと対向し、ヒータ２０を内包するように、第２ケーシング部材２２に外嵌装着される。

　具体的に説明すると、まず、第１ケーシング部材２１のフランジ部３２が、第２ケーシング部材２２のフランジ部４２に外嵌される。このとき、第１ケーシング部材２１の係合溝３３に第２ケーシング部材２２の係合突起４３が嵌入される。そして、例えば超音波溶着などで、係合突起４３と係合溝３３を溶着することにより、第１ケーシング部材２１と第２ケーシング部材２２とが固定されてケーシング２３が形成される。これにより、第１ケーシング部材２１と第２ケーシング部材２２とは液密的に接合される。そして、内部に挟み込まれたヒータ２０の第１伝熱面２０ａと第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａの先端部４５、およびヒータ２０の第２伝熱面２０ｂと第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とが当接して、２つの蛇行する熱交換流路２５が形成される。

　そして、図２と図３に示すように、ケーシング２３のＸ方向の一端の下部に設けられ、外部の水道設備に接続された入水口２３ａから、水道水などの液体が熱交換器１０内に注入される。ケーシング２３の入水口２３ａから注入された液体は、蛇行する熱交換流路２５を通過する。そして、熱交換流路２５を流れる液体は、入口側流路２５ａから出口側流路２５ｂへ通過する間に、ヒータ２０で適温に加熱されて出水口２３ｂから流出する。これにより、適温に加熱された液体が、衛生洗浄装置１の洗浄ユニットに供給され、洗浄ユニットのノズルからシャワー状に噴射して人体局部を洗浄する。

　以上で説明したように、本実施の形態の熱交換器１０および熱交換器１０を備えた衛生洗浄装置１が構成される。

　つまり、本実施の形態の熱交換器１０によれば、ヒータ２０の表面と、バネ性を有する第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とを、ほとんど隙間のない状態で当接して熱交換流路２５が形成される。これにより、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０の表面との隙間を介して熱交換流路２５間を流れる液体の漏れ流を防止して、熱交換器１０内を強制対流熱交換が阻害されない状態で液体を通流させることができる。その結果、ヒータ２０の表面での局部沸騰の発生を抑制するとともに、ヒータ２０の表面温度を低下させることができる。そして、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた熱交換器１０を実現できる。

　また、本実施の形態の熱交換器１０によれば、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂを金属板で構成する。そのため、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと当接する第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂを介して、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂに高い熱伝達率でヒータ２０の熱を伝達できる。これにより、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂに伝達された熱を、効果的に熱交換流路２５を流れる液体に伝達できる。その結果、従来の樹脂材料から構成された仕切リブを当接させた場合に発生する、ヒータ２０表面の熱が断熱されて局所的に高温となることを防いで、スケールの付着およびスケールの付着によるヒータの破損を防止できる。さらに、ヒータ２０表面の断熱部をなくすことにより、水などの液体への熱伝達率が高く、長期間にわたって優れた熱交換効率を維持できる熱交換器１０を実現できる。

　また、本実施の形態の熱交換器１０によれば、第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂはバネ性を有し、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂの先端部４５がヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと当接する構成を有している。そのため、ヒータ２０やケーシング２３の形状寸法にバラツキがあっても、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂの先端部４５が撓むことにより、バラツキを吸収してヒータ２０の第１伝熱面と２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂとを、より確実に当接させることができる。これにより、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂの先端部４５が当接するヒータ２０への荷重応力の集中を防止できる。その結果、ヒータ２０の割れなどを防ぐとともに、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた、高い信頼性の熱交換器１０を実現できる。

　また、本実施の形態の熱交換器１０によれば、熱交換流路２５が、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに当接した第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂに沿ってケーシング２３の入水口２３ａから出水口２３ｂまで延設された２つの蛇行流路により構成されている。これにより、ヒータ２０の熱が第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに接触して流れる洗浄水に伝熱される。その結果、放熱ロスがほとんどない熱効率の高い熱交換を実現できる。また、ヒータ２０の表裏の両面を伝熱面として活用できるので、熱交換器１０を小型でコンパクトに構成できる。さらに、蛇行流路により熱交換流路２５を構成することにより、流路長を長くできるとともに、流速を速めることができる。そのため、ヒータ２０の表面と洗浄水との境界層の厚みを、より薄くできる。これにより、熱交換器１０の熱伝達率を向上できるとともに、ヒータ２０の表面温度を、より低下させることができる。その結果、局所的な沸騰現象をさらに抑制して、スケールの生成および付着をより効果的に防止できる。

　また、本実施の形態の熱交換器１０を備えた衛生洗浄装置１によれば、小型で安定した熱交換性能と耐スケール性に優れ、長寿命な熱交換器１０を備えることにより、小型で、狭いトイレ空間にも容易に設置できる衛生洗浄装置１を実現できる。さらに、熱交換器１０内のスケールの生成および付着を防止することにより、スケールの破片による洗浄ノズルの詰まりを防止できる。その結果、特に、硬水地域においても、長期間にわたって使用できる衛生洗浄装置１を実現できる。

　以下に、本実施の形態の熱交換器のヒータの構成および動作について、図６を用いて詳細に説明する。

　図６は、図４に示す熱交換器のヒータに形成された発熱抵抗体の印刷パターンの例を示す平面図である。

　図６に示すように、ヒータ２０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるセラミック基体２０ｋで、発熱抵抗体を挟み込んで形成したセラミックヒータで構成されている。なお、発熱抵抗体は、例えばタングステン、モリブデンやマンガンなどを含有するペーストを印刷して形成した所定のヒータ線幅２０ｓを有する印刷パターン２０ｐで構成される。また、図６では、理解を助けるために一方のセラミック基体２０ｋ上に発熱抵抗体を形成し、他方のセラミック基体を省略した状態で示している。以降の図においても同様である。

　このとき、発熱抵抗体のヒータ線を構成する印刷パターン２０ｐは、熱交換器１０の入水口２３ａに近い側のヒータ２０の部分ではヒータ線幅２０ｓが細く、出水口２３ｂに近い側のヒータ２０の部分ではヒータ線幅２０ｓが、例えば順次、太くなるように構成している。

　つまり、発熱抵抗体のヒータ線を構成する印刷パターン２０ｐのヒータ線幅２０ｓを、ヒータ２０の入水口２３ａに近い側（例えば、図２の下部側）ほど細くすることにより、発熱抵抗体の抵抗値を高くして発熱密度を高めている。一方、印刷パターン２０ｐのヒータ線幅２０ｓを出水口２３ｂに近い側（例えば、図２の上部側）ほど太くすることにより、発熱抵抗体の抵抗値を低くして発熱密度を低くしている。つまり、ヒータ２０は、熱交換器１０の出水口２３ｂに近い側の出口側流路２５ｂに面する部分の発熱密度が、入水口２３ａに近い側の入口側流路２５ａに面する部分の発熱密度より低くなるように構成されている。

　これにより、ケーシング２３の入水口２３ａから流入した液体は、ヒータ２０の表面に蛇行して形成された熱交換流路２５を流れながら、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂにより加熱される。そして、流入した液体の温度は、出水口２３ｂに近づくにしたがって上昇する。このとき、ケーシング２３の入水口２３ａに近い側の熱交換流路２５に面したヒータ２０の表面温度は、ヒータ２０の高い発熱密度によって高温になろうとする。しかし、ケーシング２３の入水口２３ａから流入する加熱されていない低い温度の液体に、ヒータ２０の熱が多く奪われる。すなわち、サブクール（水の沸騰温度に対しての冷却度）の値が大きく、ヒータ２０から液体に伝わる熱伝達率が高くなる。そのため、ケーシング２３の入水口２３ａに近い側のヒータ２０の発熱密度を高くしても、局所的な沸騰現象が生じるほどの高温にはならない。

　一方、ケーシング２３の出水口２３ｂに近い側の熱交換流路２５に面したヒータ２０の表面温度は、入水口２３ａに近い側に比べて高い温度になりやすい。その理由は、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに接触する流体は、熱交換器１０を通流する間に、既に加熱されているためである。そのため、ヒータ２０の表面から液体に奪われる熱は少なくなる。すなわち、サブクールの値は小さくなる。しかし、ヒータ２０は出水口２３ｂに近い側の発熱密度を、入水口２３ａに近い入口側流路２５ａ側の発熱密度より小さくしている。そのため、熱交換器１０の出水口２３ｂに近い側の出口側流路２５ｂを通流してきた液体の温度は、局所的な沸騰現象が生じるほどの高温にはならない。

　これにより、流体の温度が高くなる出水口２３ｂに近い側のヒータ２０と水との境界面においても、局所的な沸騰現象が生じるような高温になることが抑制される。その結果、ヒータ２０の表面へのスケールの生成および付着を防止できるとともに、長寿命で高い信頼性の熱交換器１０を実現できる。

　なお、通常のヒータの伝熱面の発熱密度が均一な場合には、ヒータの出水口に近い側が最高温度となるため、ヒータの出水口に近い側の部分にスケールが生成される。

　しかし、本実施の形態の熱交換器１０では、ヒータ２０の発熱密度分布を、出水口２３ｂに近い側の熱交換流路２５付近が、入水口２３ａに近い側の熱交換流路２５付近よりも小さくなるように構成している。そのため、熱交換器１０の熱流束は、ヒータ２０の発熱密度の大きい箇所では高く、発熱密度が小さい箇所では低くなる。これにより、ヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂの温度の均一化を図ることができる。その結果、ヒータ２０の表面の温度の局所的な上昇による、スケールの付着を抑制できる。

　また、ヒータ２０の両面に熱交換流路２５を設けることにより、ヒータ２０の熱を表裏の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂに接触して流れる水道水などの液体に伝熱できる。これにより、放熱ロスがほとんどない熱効率の高い熱交換を行うことができる。また、ヒータ２０の表裏の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂを伝熱面として活用することにより、より小型でコンパクトな熱交換器１０を実現できる。

　以下に、本実施の形態の熱交換器の平板状ヒータの別の例に係る構成および動作について、図７を用いて詳細に説明する。

　図７は、図４に示す熱交換器のヒータに形成された発熱抵抗体の印刷パターンの別の例を示す平面図である。なお、ヒータ２０の構成は、図６と同じであるので、説明は省略する。

　すなわち、図７に示す発熱抵抗体の印刷パターン２０ｐは、ヒータ２０の入水口２３ａに近い側の部分では隣接するヒータ線間隔２０ｈが狭く、出水口２３ｂに近い側の部分ではヒータ線間隔２０ｈを広くした点で、図６に示すヒータ２０とは異なる。

　つまり、発熱抵抗体のヒータ線を構成する均一な幅からなる印刷パターン２０ｐのヒータ線間隔２０ｈをヒータ２０の熱交換器１０の入水口２３ａに近い側（例えば、図２の下部側）ほど狭くすることにより、発熱抵抗体の発熱密度を高くしている。一方、印刷パターン２０ｐのヒータ線間隔２０ｈを出水口２３ｂに近い側（例えば、図２の上部側）ほど広くすることにより、発熱抵抗体の発熱密度を低くしている。

　これにより、上述したヒータ線幅２０ｓを変えて発熱密度を変えた場合と同様に、スケールの生成および付着を防止できるとともに、セラミックヒータの割れを防止して、長寿命で高い信頼性の熱交換器１０を実現できる。

　以下に、本実施の形態の熱交換器の第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂの詳細な形状について、図８から図１０を用いて説明する。なお、以下では、第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂを例に説明するが、第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａでも同様である。

　図８は、図２に示す熱交換器の第２仕切リブを第２ケーシング部材に組み込んだ後の斜視図である。図９は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブの形状の例を示す図８のＢ部拡大斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２仕切リブの形状の別の例を示す図８のＢ部拡大斜視図に相当する図である。

　図８と図９に示すように、第２流路形成部材４１ｂは第２仕切リブ３１ｂとベース部材４４とから構成され、第２仕切リブ３１ｂは、例えば断面形状が円弧状の先端部４５と切り起こし部４５ａから構成されている。

　そして、円弧状の第２仕切リブ３１ｂの先端部４５が撓むことにより、ヒータ２０の表面の寸法バラツキを吸収して当接する。これにより、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０との隙間をなくすことができる。

　このとき、ベース部材４４から円弧状の先端部４５に繋がる第２仕切リブ３１ｂの切り起こし部４５ａは、垂直に至らない角度、例えば４５度から７０度程度に傾斜させて形成することが好ましい。

　これにより、円弧状の先端部４５だけでなく、傾斜して形成した切り起こし部４５ａも、バネ性を有する撓み部として作用する。その結果、ケーシングなどの部材やヒータの形状寸法のバラツキを、効果的に吸収し、より確実に隙間の形成を抑制して第２仕切リブ３１ｂとヒータ２０とを当接することができる。

　また、図８と図１０に示すように、第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂは、例えば断面形状が略く字形（く字形を含む）から構成してもよい。このとき、略く字形の第２仕切リブ３１ｂの屈曲部が撓むことにより、第２仕切リブ３１ｂにバネ性を付与することができる。

　これにより、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５をヒータ２０の表面に、ケーシングなどの部材やヒータの形状寸法のバラツキを吸収して当接させることができる。その結果、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０との隙間をなくすことができる。なお、斜めの２辺からなる略く字形でなく、斜め１辺だけの略ノ字形状（ノ字形状を含む）で、第２仕切リブ３１ｂを構成してもよい。これにより、簡単な形状で、略く字形と同様に、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５がヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと当接することができる。

　以下に、本実施の形態に係る熱交換器の熱交換流路間の仕切リブを介して流れる漏れ流量の影響について、図８と図１１から図１４を用いて説明する。

　まず、本実施の形態の熱交換器内の熱交換流路を流れる流量（Ｑｍａｉｎ）と、熱交換流路間の仕切リブを介して流れる漏れ流量（Ｑｌｅａｋ）との関係を、仕切リブの先端部とヒータとの隙間Ｈｃを変化させてシミュレーションした。

　なお、上記シミュレーションは、図８に示す形状パラメータの組み合わせを４種類で変更した構成で、熱交換器内に５００ｃｃ／ｍｉｎの流量を流した場合について行っている。また、以下では、第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂで形成される熱交換流路２５を例に説明するが、第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａで形成される熱交換流路２５でも同様であることはいうまでもない。

　具体的には、図８に示すように、熱交換流路２５を形成する第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂのリブピッチＰと、第２仕切リブ３１ｂのリブ高さＨ１の組み合わせを変えて、シミュレーションした。その結果を、図１１から図１４に示す。

　図１１は、リブピッチＰが１４ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１２は、リブピッチＰが７ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１３は、リブピッチＰが３．５ｍｍ、リブ高さＨ１が１．９ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。図１４は、リブピッチＰが３．５ｍｍ、リブ高さＨ１が０．９５ｍｍの場合における隙間Ｈｃの影響をシミュレーションした結果を示すグラフである。

　なお、図１１の場合、通常使用する流量範囲となる熱交換流路２５の流速は０．１６ｍ／ｓｅｃで、図１２の場合、流速は０．３２ｍ／ｓｅｃで、図１３の場合、流速は０．６４ｍ／ｓｅｃで、図１４の場合、流速は１．２５ｍ／ｓｅｃに相当する。

　上記図１１から図１４に示すシミュレーションの結果から、熱交換流路２５の断面積が小さく、流速が速くなるにしたがって、隙間Ｈｃの変化に対する漏れ流量の、熱交換流路２５の流量に対する影響が大きくなることがわかる。

　つまり、上記パラメータの範囲内において、漏れ流量を全流量５００ｃｃ／ｍｉｎの、例えば１０％である５０ｃｃ／ｍｉｎ以下とするには、隙間Ｈｃを、０．１５ｍｍ以下に設定する必要があることがわかる。なお、隙間Ｈｃが、０ｍｍであることが、最も好ましいことはいうまでもない。しかし、隙間Ｈｃを０．１５ｍｍ以下とすれば、漏れ流量の影響を所定の範囲に抑制できることがわかる。その理由は、隙間Ｈｃ流れる漏れ流量を５０ｃｃ／ｍｉｎ以下になるよう設定すれば、強制対流熱伝達に主として寄与する熱交換流路２５の流れが支配的となることによるものである。そのため、平板状ヒータ２０の表面温度を低下させるとともに、流路中に発生した泡を熱交換流路２５の流れで効果的に排除することができる。

　以下に、上記シミュレーションの結果に基づいて、実際の熱交換器で、隙間Ｈｃの影響について、ヒータ線温度と平均熱伝達率から検討した結果を図１５と図１６に示す。

　図１５は、実際の熱交換器における、隙間Ｈｃとヒータのヒータ線温度との関係を示すグラフである。このとき、熱交換器１０の形状パラメータとして、仕切リブ３１のリブピッチＰを７ｍｍ、仕切リブ３１のリブ高さＨ１を１．９ｍｍに設定した熱交換器で行った。

　そして、上記構成の熱交換器１０に、入水温度が５℃で、５００ｃｃ／ｍｉｎの流量を流したときのヒータ線温度を測定した。

　なお、熱交換器１０内の液体の状態を把握するために、熱交換器１０を透明の材料で作製し、ヒータと液体との熱交換の状態を評価した。

　その結果、図１５に示すように、隙間Ｈｃを０．２ｍｍ程度から０．０５ｍｍ程度まで小さくすると、ヒータ線温度が急激に低下することがわかった。これは、漏れ流量が、この範囲で大幅に低下することを示している。それは、隙間Ｈｃが狭くなると、流速があがって、液体への熱伝熱率が高まるからである。

　また、図１６は、実際の熱交換器における、隙間Ｈｃと、図１５に示すヒータ線温度から評価した熱交換器の平均熱伝達率との関係を示す図である。このとき、図中には、熱交換器内を流れる液体の状態を示すために、強制対流熱伝達と沸騰熱伝達との割合を模式的に示している。

　図１６に示すように、隙間Ｈｃが０．０５ｍｍ以下では、熱交換器１０内で局所的な沸騰は認められなかった。つまり、隙間Ｈｃが０．０５ｍｍ以下では、ほぼ全域で、液体に強制対流熱伝達で熱が伝達されていると考えられる。その結果、熱交換器１０の出水口２３ｂから、高い熱伝達率で安定した出湯動作が行われていると考えられる。

　また、隙間Ｈｃが０．１５ｍｍ付近では、熱交換器１０内で一部、局所的な沸騰が認められ、強制対流熱伝達のほかに沸騰熱伝達が発生している。しかし、通常、強制対流熱伝達に対して沸騰熱伝達の割合が小さい場合、水蒸気などの気泡の発生が抑えられ、発生した気泡も強制対流により容易に搬出されるため熱交換器１０の出水口２３ｂからの出湯動作は安定する。そのため、一部沸騰熱伝達が発生した状態においても、熱交換器１０の出水口２３ｂから安定した出湯が可能である。

　一方、図１６に示すように、隙間Ｈｃが０．３ｍｍ付近では、熱交換器１０内で沸騰が発生し、強制対流熱伝達に対して沸騰熱伝達の割合が大きい場合、沸騰熱伝達の影響が大きくなる。そのため、熱交換器１０内の液体の流れが、例えば水蒸気などの気泡などが発生し、この発生した気泡が強制対流により搬出されにくくなるため不安定となる。

　つまり、図１５と図１６に示すように、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０との間の隙間Ｈｃが変化すると、ヒータ線温度や熱伝達の状態が変化する。そこで、隙間Ｈｃを０．１５ｍｍ以下に、好ましくは０ｍｍから０．１ｍｍ程度とすることにより、熱交換器１０から安定した出湯が可能となる。これにより、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた熱交換器１０およびそれを備えた衛生洗浄装置１を実現できる。

　しかし、従来、熱交換器の外郭のケーシング２３を構成する樹脂成形品である第１ケーシング部材２１および第２ケーシング部材２２とを一体樹脂成形で形成する場合、成形時の反りの発生や、超音波溶着時において溶着寸法がばらつく。そのため、従来、第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０との隙間Ｈｃを０．１５ｍｍ以下、好ましくは０ｍｍから０．１ｍｍに設定することが困難である。

　そこで、以下に、上記隙間Ｈｃを実現する本実施の形態の熱交換器の構成および製造方法について、図４と図５を参照しながら、図１７から図２０を用いて簡単に説明する。

　図４と図５に示すように、まず、例えばステンレス板などの金属板を、例えばプレス加工により、切り起こし、および、例えば円弧状に曲げ加工して、一方の面にバネ性を有する複数の第１仕切リブ３１ａを形成した第１流路形成部材４１ａおよび複数の第２仕切リブ３１ｂを形成した第２流路形成部材４１ｂを作製する。

　つぎに、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａ、および第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａに、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの他方の面（第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂが形成されていない面）側を嵌め合うように挿入する。

　このとき、予め、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａに第１流路形成部材４１ａを組み込むとともに、第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａに第２流路形成部材４１ｂを組み込んで、２つの部材を作製する。

　以下に、具体的な上記２つの部材を形成する方法について、図１７から図２０を用いて説明する。

　図１７は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第１流路形成部材を第１ケーシング部材に組み込む前の正面図である。図１８は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第１流路形成部材を第１ケーシング部材に組み込んだ後の正面図である。図１９は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２流路形成部材を第２ケーシング部材に組み込む前の正面図である。図２０は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の第２流路形成部材を第２ケーシング部材に組み込んだ後の正面図である。

　まず、図１７に示すように、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａに設けられた小突起２１ｔと第１流路形成部材４１ａの小孔４１ｈとを位置合わせして嵌め合う。これにより、図１８に示すように、第１流路形成部材４１ａを第１ケーシング部材２１に組み込んだ状態となる。このとき、第１流路形成部材４１ａに形成されている複数の第１仕切リブ３１ａのＸ方向の端部が、第１仕切リブ３１ａに対応して一つ置き設けられた第１ケーシング部材２１のサイドリブ２１ｓの位置と合致するように組み込まれる。これにより、図１８中の矢印で示すような、蛇行流路からなる熱交換流路２５が形成される。

　また、図１９に示すように、第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａに第２流路形成部材４１ｂを設置する。この状態で、第２流路形成部材４１ｂを第２ケーシング部材２２の、例えばＺ方向から、第２流路形成部材４１ｂをスライドさせて、第２ケーシング部材２２の小突起２２ｔと第２流路形成部材４１ｂの小孔４１ｈとを嵌め合う。これにより、図２０に示すように、第２ケーシング部材２２の係止突起２２ｋに第２流路形成部材４１ｂが嵌まり込んで係止される。その結果、以降で説明する超音波溶着組立て時において、第２ケーシング部材２２に組み込まれた第２流路形成部材４１ｂを下向きの姿勢で、第１ケーシング部材２１に対向して配置しても、第２ケーシング部材２２から第２流路形成部材４１ｂが落下することを防止できる。

　このとき、第２流路形成部材４１ｂに形成されている複数の第２仕切リブ３１ｂのＸ方向の端部が、第２仕切リブ３１ｂに対応して一つ置き設けられた第２ケーシング部材２２のサイドリブ２２ｓの位置と合致するように組み込まれる。これにより、図１９中の矢印で示すような、蛇行流路からなる熱交換流路２５が形成される。

　以上により、２つの部材が作製される。

　つぎに、上記により作製された２つの部材を用いて、第１流路形成部材４１ａの第１仕切リブ３１ａおよび第２流路形成部材４１ｂの第２仕切リブ３１ｂを対向させて配置する。そして、対向して配置された第１流路形成部材４１ａと第２流路形成部材４１ｂとの間にヒータ２０を挟み込んだ状態で、第１ケーシング部材２１と第２ケーシング部材２２を、例えば超音波溶着により溶着する。これにより、第１ケーシング部材２１のフランジ部３２の係合溝３３と、第２ケーシング部材２２のフランジ部４２の係合突起４３が溶着される。そして、ケーシング２３が形成される。このとき、第１仕切リブ３１ａおよび第２仕切リブ３１ｂのリブ高さＨ１は、ケーシング２３を形成した状態で、少なくともヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと当接する程度の高さ以上で設けることが好ましい。

　そのため、第１ケーシング部材２１および第２ケーシング部材２２やヒータ２０の形状寸法にバラツキがあっても、バネ性を有する第１仕切リブ３１ａと第２仕切リブ３１ｂが撓むことにより、第１仕切リブ３１ａと第２仕切リブ３１ｂの先端部４５がヒータ２０の第１伝熱面２０ａおよび第２伝熱面２０ｂと当接する。つまり、第１仕切リブ３１ａと第２仕切リブ３１ｂが撓むことにより、第１仕切リブ３１ａと第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０との隙間Ｈｃをほとんど無くすることができる。これにより、熱交換器１０は、第１仕切リブ３１ａと第２仕切リブ３１ｂの先端部４５とヒータ２０の表面との間の隙間Ｈｃを、目標とする０．１５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、さらには０．０５ｍｍ以下にできる。

　そして、ヒータ２０とケーシング２３との間を、例えばＯリングシールやシリコ－ンシーラントなどからなるシール材でシールする。

　以上により、本実施の形態の熱交換器１０が作製される。

　なお、本実施の形態の熱交換器では、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂを、ステンレス板の曲げ加工により形成した例で説明したが、これに限られない。例えば、リン青銅やベリリウム銅などのバネ性と熱伝導性に優れた金属板の薄板で第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂを構成してもよい。これにより、さらに高いバネ性と熱伝導性に優れた第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂを実現できる。その結果、耐食性に優れ、長寿命で長期間にわたり清潔な湯を供給できる熱交換器およびそれを備えた衛生洗浄装置を実現できる。

　また、本実施の形態の熱交換器では、第１流路形成部材４１ａおよび第２流路形成部材４１ｂに仕切リブ３１を設け、２つの熱交換流路２５を形成した例で説明したが、これに限られない。第１流路形成部材４１ａまたは第２流路形成部材４１ｂのいずれか一方を流路形成部材４１として第１ケーシング部材２１または第２ケーシング部材２２の一方の内壁面３０ａ、４０ａに挿入して、流路形成部材４１の仕切リブ３１とヒータ２０の一方の表面とにより１つの熱交換流路２５を構成してもよい。例えば、図２１に示すように、第１ケーシング部材２１の内壁面３０ａに流路形成部材４１を挿入して、第２ケーシング部材２２の内壁面４０ａにヒータ２０を設ける構成でもよい。そして、流路形成部材４１の仕切リブ３１の先端部４５とヒータ２０の表面とを当接して１つの熱交換流路２５を形成してもよい。この場合、ヒータ２０は、少なくとも仕切リブ３１を備える流路形成部材４１の仕切リブ３１と対向する面に発熱抵抗体を設ける。これにより、熱交換流路２５に、液体を均一に通流させて、ヒータ２０の表面での局部沸騰の発生を抑制し、ヒータ２０の表面温度を低下させることができる。その結果、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた、より小型でコンパクトな熱交換器１０を実現できる。

　また、上記熱交換器を備えることにより、熱交換性能と耐スケール性に優れ、長寿命で、さらに小型で、狭いトイレ空間にも容易に設置できる衛生洗浄装置１を実現できる。

　以上で説明したように、本発明の熱交換器によれば、入水口と出水口を有するケーシングと、ケーシングに内包され、発熱抵抗体を内蔵するヒータと、入水口から流入した流体が出水口に流れるように案内する熱交換流路と、ケーシング内に内包され、バネ性を有する仕切リブを備える金属板からなる流路形成部材と、を備える。そして、熱交換流路は、ケーシングの内壁面に流路形成部材を密着させるとともに、流路形成部材の仕切リブの先端部をヒータの表面に当接することにより構成される。

　これにより、流路形成部材の仕切リブの先端部とヒータとの間からの漏れ流を防止して、強制対流熱交換の阻害を防止する。そして、ヒータの表面での局部沸騰の発生を防ぐとともに、ヒータ表面の温度を低下させる。その結果、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れた熱交換器を実現できる。

　また、本発明の熱交換器によれば、流路形成部材が、第１流路形成部材および第２流路形成部材から構成されるとともに、熱交換流路は、ヒータの表裏の伝熱面に、第１流路形成部材の第１仕切リブおよび第２流路形成部材の第２仕切リブを当接することにより、ケーシングの入水口から出水口まで延設される２つの蛇行流路から構成される。

　これにより、熱交換器の熱伝達率を向上できるとともに、ヒータ表面の温度を、より低下させることができる。その結果、局所的な沸騰現象をさらに抑制して、スケールの生成および付着をより効果的に防止できる。

　また、本発明の熱交換器によれば、流路形成部材が、ステンレス板、リン青銅およびベリリウム銅のいずれかにより形成されている。これにより、流路形成部材にバネ性を付与するとともに、耐食性を高めることができる。その結果、長寿命で長期間にわたり清潔な湯を供給できる熱交換器を実現できる。

　また、本発明の熱交換器によれば、ヒータは、出水口に近い側の熱交換流路に面した発熱密度が入水口に近い側の熱交換流路に面した発熱密度より小さい。

　これにより、ヒータの熱を、ヒータに伝熱面に接触して流れる洗浄水に効率よく伝熱され、放熱ロスの無駄を低減できる。その結果、熱交換効率が高く、小型でコンパクト、かつスケールの付着が抑制できる熱交換器を実現できる。

　また、本発明の熱交換器によれば、ヒータは、セラミック基体と、セラミック基体上に所定のヒータ線幅の印刷パターンで形成した抵抗体からなる発熱抵抗体と、電極と、からなるセラミックヒータで構成される。

　さらに、本発明の熱交換器によれば、ヒータの印刷パターンのヒータ線幅が、入水口に近い部分より出水口に近い側の部分の方が太い構成を有する。

　これらの構成により、発熱抵抗体である印刷パターンのヒータ線幅が太いほど電流を流したときの電気抵抗が小さくなるため、発熱量を調整できるセラミックヒータを実現できる。つまり、印刷パターンのヒータ線幅が細い入水口に近い側の熱交換流路に面した部分の発熱量を大きく、すなわち発熱密度を大きくできる。一方、印刷パターンのヒータ線幅が太い出水口に近い側の熱交換流路に面した部分の発熱量を小さく、すなわち発熱密度を小さくできる。

　これにより、液体の温度が高くなる出水口に近い側のヒータと水道水などの液体との境界面においても、ヒータの温度を、液体が局所的に沸騰現象が生じる高温になることを抑制できる。その結果、ヒータへのスケールの生成および付着を防止して、高い熱交換効率を維持できる。さらに、ヒータとして、金属と比較して熱容量が小さい特長を有するが、一方で割れやすいセラミックヒータを用いても、ヒータの発熱温度差に起因する割れを防止できる。その結果、長寿命で、高い信頼性の熱交換器を実現できる。

　また、本発明の熱交換器によれば、ヒータの印刷パターンの線間の隙間は、入水口に近い側の熱交換流路に面した部分より出水口に近い側の熱交換流路に面した部分の方が広い構成を有する。

　この構成により、印刷パターンの線間の隙間が狭い入水口に近い側の熱交換流路に面した部分の発熱量を大きく、すなわち発熱密度を大きくできる。一方、印刷パターンの線間の隙間が広い出水口に近い側の熱交換流路に面した部分の発熱量を小さく、すなわち発熱密度を小さくできる。

　これにより、上述のヒータ線幅で説明した理由と同様に、ヒータへのスケールの生成および付着を防止して、高い熱交換効率を維持できる。さらに、ヒータの発熱温度差に起因するセラミックヒータの割れを防止して、長寿命で、高い信頼性の熱交換器を実現できる。

　また、本発明の衛生洗浄装置によれば、上記熱交換器を備えている。

　これにより、小型で安定した熱交換性能と、耐スケール性に優れ、長寿命な熱交換器により、衛生洗浄装置本体を小型化できる。その結果、狭いトイレ空間にも容易に衛生洗浄装置を設置することができる。

　本発明は、ヒータ表面で局部沸騰が発生せず、またヒータ表面の温度を低下させることにより、安定した熱交換性能と耐スケール性に優れ、平板型のヒータを有する熱交換器に適用することができる。

　１　　衛生洗浄装置
　２　　便器
　３　　本体部
　３ａ　筐体
　４　　便座部
　５　　便蓋部
　６　　操作部
　１０　　熱交換器
　２０　　ヒータ（平板状ヒータ）
　２０ａ　　第１伝熱面（一方の表面）
　２０ｂ　　第２伝熱面（他方の表面）
　２０ｈ　　ヒータ線間隔（線間の隙間）
　２０ｋ　　セラミック基体
　２０ｐ　　印刷パターン
　２０ｓ　　ヒータ線幅（線幅）
　２１　　第１ケーシング部材
　２１ｓ，２２ｓ　　サイドリブ
　２１ｔ，２２ｔ　　小突起
　２２　　第２ケーシング部材
　２２ｋ　　係止突起
　２３　　ケーシング
　２３ａ　　入水口
　２３ｂ　　出水口
　２５　　熱交換流路
　２５ａ　　入口側流路
　２５ｂ　　出口側流路
　３０，４０　　ベース部
　３０ａ，４０ａ　　内壁面
　３１　　仕切リブ
　３１ａ　　第１仕切リブ
　３１ｂ　　第２仕切リブ
　３２　　フランジ部
　３３　　係合溝
　４１　　流路形成部材
　４１ａ　　第１流路形成部材
　４１ｂ　　第２流路形成部材
　４１ｈ　　小孔
　４２　　フランジ部
　４３　　係合突起
　４４　　ベース部材
　４５　　先端部
　４５ａ　　切り起こし部

Claims

入水口と出水口を有するケーシングと、
前記ケーシングに内包され、発熱抵抗体を内蔵するヒータと、
前記入水口から流入した流体が前記出水口に流れるように案内する熱交換流路と、
前記ケーシング内に内包され、バネ性を有する仕切リブを備える金属板からなる流路形成部材と、を備え、
前記熱交換流路は、前記ケーシングの内壁面に前記流路形成部材を密着させるとともに、前記流路形成部材の前記仕切リブの先端部を前記ヒータの表面に当接することにより構成される熱交換器。
前記流路形成部材は、第１流路形成部材および第２流路形成部材から構成されるとともに、
前記熱交換流路は、前記ヒータの表裏の伝熱面に、前記第１流路形成部材の第１仕切リブおよび前記第２流路形成部材の第２仕切リブを当接することにより、前記ケーシングの前記入水口から前記出水口まで延設される２つの蛇行流路から構成される請求項１に記載の熱交換器。
前記流路形成部材は、ステンレス板、リン青銅およびベリリウム銅のいずれかにより形成されている請求項１に記載の熱交換器。
前記ヒータは、前記出水口に近い側の前記熱交換流路に面した発熱密度が前記入水口に近い側の前記熱交換流路に面した発熱密度より小さい請求項２に記載の熱交換器。
前記ヒータは、セラミック基体と、セラミック基体上に所定のヒータ線幅の印刷パターンで形成した抵抗体からなる発熱抵抗体と、電極と、からなるセラミックヒータで構成される請求項２に記載の熱交換器。
前記ヒータの前記印刷パターンの前記ヒータ線幅は、前記入水口に近い側の前記熱交換流路に面した部分より前記出水口に近い側の前記熱交換流路に面した部分の方が太い請求項５に記載の熱交換器。
前記ヒータの前記印刷パターンの線間の隙間は、前記入水口に近い側の前記熱交換流路に面した部分より前記出水口に近い側の前記熱交換流路に面した部分の方が広い請求項５に記載の熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器を備えた衛生洗浄装置。