(57)【要約】加熱装置は、入口（１１）と出口（１２）とを有する筐体（１３）と、入口（１１）と連通する熱交換流路（２４）と、熱交換流路（２４）内の流体を加熱する加熱器（２３）とを備える。さらに、出口（１２）と連通する温度緩衝部（２５）と、熱交換流路（２４）と温度緩衝部（２５）を連通する１つ以上からなる貫通孔（２１）とを備える。そして、熱交換流路（２４）は、入口（１１）から流入する流体を案内し、加熱後の流体を貫通孔（２１）から温度緩衝部（２５）へ流入させ、温度緩衝部（２５）が貫通孔（２１）から流入する流体を出口（１２）へと案内する。これにより、均一な温度の流体を流出できる加熱装置を実現する。
2014203538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、
前記筐体内に設置され、前記入口と連通する熱交換流路と、
前記熱交換流路内の流体を加熱する加熱器と、
前記筐体内に設置され、前記出口と連通する温度緩衝部および前記熱交換流路と前記温度緩衝部との間に設置され、前記熱交換流路と前記温度緩衝部とを連通する１つ以上からなる貫通孔と、を備え、
前記熱交換流路は、前記入口から流入する流体を案内し、加熱後の前記流体を前記貫通孔から前記温度緩衝部へ流入させ、前記温度緩衝部が前記貫通孔から流入する流体を前記出口へと案内する加熱装置。
【請求項２】
前記温度緩衝部は、混合リブを、さらに備えている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記混合リブは、少なくとも前記出口から最も離れた位置の前記貫通孔よりも前記出口側の位置に設けられる請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱器は、前記熱交換流路内で前記熱交換流路の壁面と接触しない位置に設置されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記筐体の前記入口と前記出口は、前記流体が前記入口から前記熱交換流路に流入する流動方向と、前記温度緩衝部から出口へと流出する流動方向とが反対となる位置に設けられている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記貫通孔から前記温度緩衝部に流入する流体の流動方向と、前記温度緩衝部内の流体の流動方向とが、交差する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
洋式便器上に載置され、着座部と枢結された便座本体と、
前記便座本体を軸として前記着座部を枢動させ、前記便座本体内に設けられた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置と、
給水源からの水を前記加熱装置に供給する給水部と、
前記加熱装置が加熱した温水を用いて人体を洗浄するノズルと、を含む衛生洗浄装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置を具備する設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱技術、特に加熱装置とそれを備える衛生洗浄装置および設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、衛生洗浄装置などに備えられる、いわゆる瞬間式熱交換器においては、熱交換器から送出する温水に加熱むらがある場合、洗浄ノズルから噴出する水の温度を安定させて噴出している。これにより、ユーザが快適かつ安全に洗浄を行うことができるようにしている。具体的には、熱交換器の送出部から洗浄ノズルまでの間に温度むらを吸収するために温度安定部を設けている。そして、洗浄ノズルから温度むらのある洗浄水が噴出しないように構成した衛生洗浄装置が公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。【０００３】
また、温度安定部の入水部分を円弧状に形成し、温度安定部中の温水の混流を促して、温度安定部から送出される温水の温度を素早く均一にする構成の衛生洗浄装置も公開されている（例えば、特許文献３参照）。【０００４】
上記各特許文献に開示された温度安定部は、加熱装置で加熱した水を、内部に一時的に貯蔵して混合し、水温を均一にしている。このとき、温度安定部は、一定量の温水を確保するための体積（容積）が必要となる。そのため、従来の衛生洗浄装置は、温度安定部と加熱装置とを分けて設置する構造が、一般的に採用されている。【０００５】
現在、衛生洗浄装置の温度安定部は、快適かつ安全に温水洗浄を行うために不可欠なものとなっている。【０００６】
しかしながら、温度安定部と加熱装置を別々に設置する構造は、衛生洗浄装置に対する温水器全体の占める空間が大きくなるため、使用や取り付けなどが不便となるという課題があった。【０００７】
そこで、上記課題を解決するためには、温度安定部と加熱装置の設備を一体化して、小型化する構成が考えられる。しかし、温度安定部と加熱装置を一体化する場合、設計上、加熱装置の内部に、かなりの体積を占める温度安定部を配置する空間を確保する必要がある。つまり、従来の加熱装置で一体化した場合、熱交換を効率よく行うために発熱体と流路の関係を最適に配置としても、温度むらをなくすためのある程度の容積を確保した温度安定部などの構成が必要になる。そのため、省スペース化が図れず、小型化できない。そのため、温度安定部を配置する空間を確保しながら、温水器を小型化するという課題に関しては、未だ解決されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７１４０６０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９６号公報
【特許文献３】特開２００９−２３５７９２号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、出湯温度をより安定にするとともに、小型化が可能な加熱装置とそれを備える衛生洗浄装置および設備を提供する。
【００１０】
つまり、本発明の加熱装置は、流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、筐体内に設置され、入口と連通する熱交換流路と、熱交換流路内の流体を加熱する加熱器とを備える。さらに、筐体内に設置され、出口と連通する温度緩衝部と、熱交換流路と温度緩衝部の間に設置され、熱交換流路と温度緩衝部を連通する１つ以上からなる貫通孔とを備える。そして、熱交換流路は、入口から流入する流体を案内し、加熱後の流体を貫通孔から温度緩衝部へ流入させ、温度緩衝部が貫通孔から流入する流体を出口へと案内する構成を備える。
【００１１】
この構成によれば、筐体内に温度緩衝部を設置し、熱交換流路と温度緩衝部とを貫通孔を介して連通させる。これにより、温度緩衝部で、熱交換流路から流入する温水の温度を均一にできる。また、温度緩衝部の占める空間を小さくすることができる。その結果、温水の温度を均一化するとともに、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して小型化した加熱装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係わる加熱装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、同実施の形態に係わる加熱装置の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、同加熱装置の上面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、同加熱装置の下面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２Ｄの２Ｅ−２Ｅ線に沿った断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ｄの２Ｆ−２Ｆ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、同実施の形態に係わる複数の貫通孔を有する加熱装置中の水の流動方向の概略図である。
【図４】図４は、同実施の形態に係わる複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向の概略図である。
【図５】図５は、同実施の形態に係わる熱交換流路および複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向全体の概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、同実施の形態の変形例における加熱器を筐体片側の内側に配設した概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、同加熱器を筐体片側の外側に配設した概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、同加熱器を熱交換流路底部に横向きに配設した概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、同実施の形態の変形例に係わる入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が同じである加熱装置の概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、同変形例に係わる入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が交差する加熱装置の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係わる加熱装置が取り付けられた衛生洗浄装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態は例示であり、これにより、本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における加熱装置の構成について、図１から図２Ｆを用いて説明する。なお、本実施の形態の加熱装置では、加熱装置内を通流する流体として、水を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。水以外の、例えば薬剤、洗剤を加えた水や機能水などの他の液体または気体でもよい。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１に係わる加熱装置の斜視図である。図２Ａは、同実施の形態に係わる加熱装置の正面図である。図２Ｂは、同加熱装置の上面図である。図２Ｃは、同加熱装置の下面図である。図２Ｄは、図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。図２Ｅは、図２Ｄの２Ｅ−２Ｅ線に沿った断面図である。図２Ｆは、図２Ｄの２Ｆ−２Ｆ線に沿った断面図である。
【００１６】
図１から図２Ｆに示すように、本実施の形態の加熱装置１は、少なくとも筐体１３と、筐体１３内に配置される混合リブ２２、熱交換流路２４、加熱器２３、温度緩衝部２５などから構成されている。熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間には貫通孔２１が設けられ、加熱器２３で温められた水が温度緩衝部２５に通流する。なお、加熱装置１は、図１に示すように、例えば直方体形状で形成され、長辺側の両側面が上下方向となるように設置される。
【００１７】
筐体１３は、下部側に水を流入させる入口１１と、上部側に水を流出させる出口１２とを備えている。なお、本実施の形態では、入口１１と出口１２を筐体１３の左右方向の同じ側面側に設けた例で示している。
【００１８】
熱交換流路２４は、筐体１３内に形成され、入口１１と連通している。加熱器２３は、例えばセラミックなどから構成された平板状のヒータで、図２Ｅや図２Ｆに示すように、熱交換流路２４の両方の壁面２６ａ、壁面２６ｂに全面が接触しないように、一部で支持された状態で熱交換流路２４内に配置されている。そして、加熱器２３は、熱交換流路２４内を流れる水を加熱器２３の両面を主とする加熱面として加熱する。熱交換流路２４内を流れる水は、加熱器２３の上端まで両面を上昇し合流した後、加熱器２３の端面に対向する貫通孔２１を通過して温度緩衝部２５へ流入する。温度緩衝部２５は、筐体１３内の熱交換流路２４の上方に設置され、出口１２と連通している。さらに、上述したように貫通孔２１は、熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間に設けられ、熱交換流路２４と温度緩衝部２５とを連通させている。
【００１９】
また、図２Ｄに示すように、混合リブ２２は、貫通孔２１を介して流入する温水の流路を狭くするように、温度緩衝部２５内に設けられる。本実施の形態では、混合リブ２２の数は、貫通孔２１の数と同数（図２Ｄでは、５つ）で、かつ隣接して対応する貫通孔２１よりも出口１２側に設けられている。さらに、混合リブ２２は、例えば出口１２側に向かうにつれて、断面幅が増大する形状としてもよい（図示せず）これにより、出口１２側に向かうにつれて、温度緩衝部２５の内壁と混合リブ２２との間隔が狭くなるため、水の流れをさらに阻害する。その結果、温度むらのある水を、温度緩衝部２５内で十分に混合できる。つまり、混合リブ２２により温度緩衝部２５に形成された狭い流路と、それ以外の広い流路を温水が流れることにより、温水を混合して、温度むらを均一にできる。具体的な、動作については、後述する。
【００２０】
そして、熱交換流路２４は、入口１１から流入する水を案内し、加熱器２３で加熱された水を貫通孔２１から温度緩衝部２５へと流入させる。さらに、温度緩衝部２５は、貫通孔２１から流入した加熱後の水を、混合リブ２２により混合しながら出口１２へと案内して、例えば衛生洗浄装置などのノズルへ供給する。なお、本実施の形態では、筐体１３で形成される空間を熱交換流路２４としているが、これに限られない。例えば、熱交換流路２４を１つの部材として構成し、筐体１３内に独立して設置してもよい。これにより、流路２４の幅、すなわち加熱器２３との隙間サイズをより精度よく形成できる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態の加熱装置が構成されている。
【００２２】
以下に、本実施の形態において、貫通孔が複数、例えば４つの場合における加熱装置の動作原理について、図３を用いて、以下で説明する。
【００２３】
図３は、同実施の形態における複数の貫通孔を有する加熱装置中の水の流動方向の概略図である。
【００２４】
図３に示す構成の加熱装置は、水が矢印Ｆ１で示す方向に流動する。このとき、貫通孔２１ａ近傍の領域２４ｃや、貫通孔２１ｄ近傍の領域２４ｄから、水が温度緩衝部２５へ流入する。この場合、貫通孔２１が４つで、かつ貫通孔２１の面積も、例えば直径２．４ｍｍなどで非常に小さい孔で形成されている。そのため、水が貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄから流入する際に、圧力損失を生じる。水は、図３の矢印Ｆ１に示す流動方向に沿って流動するため、圧力損失は貫通孔２１ａの部分で最大で、貫通孔２１ｄの部分で最小となる。つまり、圧力損失は、貫通孔２１ａ＞貫通孔２１ｂ＞貫通孔２１ｃ＞貫通孔２１ｄの関係となる。これにより、領域２４ｅの水は、圧力損失の比較的小さい貫通孔２１ｄから温度緩衝部２５に流入しやすくなる。そのため、領域２４ｅの部分での滞留部の形成を抑制できる。また、領域２４ｅの水が、長時間加熱されることが抑制される。そのため、領域２４ｅにおける水の温度が高くなりすぎることを防ぐことができる。つまり、温度が高くなりすぎると、局所的な温度上昇による熱交換流路２４内での水垢が発生し、流路にスケールが付着して流路が狭くなったり、ヒータ面へ付着して加熱面への悪影響が生じる。そこで、加熱面に滞留部を生じさせず、温度緩衝部２５へ効率よく流入することにより、これらの悪影響を未然に防ぐことができる。
【００２５】
そして、熱交換流路２４から、貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄに流入する水は、温度緩衝部２５内で混合される。そのため、温度緩衝部２５の出口１２から流出するまでに、温度の平衡（均一化）を図ることができる。その結果、均一の温度の水を、出口１２から流出させることができる。
【００２６】
さらに、図３の４つの貫通孔に対応して、４つの混合リブ２２を設けた加熱装置を例に、その動作原理について、図４を用いて、以下で説明する。
【００２７】
図４は、同実施の形態における複数の混合リブを有する温度緩衝部内の水の流動方向の概略図である。なお、図４は、理解しやすいように、断面が矩形形状の混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを有する温度緩衝部２５近傍を拡大して示している。
【００２８】
図４に示すように、温度緩衝部２５内に、４つの混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを設置すると、矢印Ｆ２で示すように、混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄにより、出口１２に向かう水流が阻害され、混流が生じる。これにより、水は、出口１２へと流動しながら混合される。その結果、出口１２から流出する水の水温が、より均一になる。つまり、複数の貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄに対応して、複数の混合リブ２２ａ〜２２ｄを設けることにより、水の温度を、温度緩衝部２５内で、さらに均一にできる。
【００２９】
つぎに、図４に示す４つの混合リブを備えた加熱装置の動作原理について、図５を用いて、さらに詳細に説明する。
【００３０】
図５は、同実施の形態における、熱交換流路および複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向全体の概略図である。なお、図５においては、貫通孔と混合リブの数が同数で、４つの場合を示している。このとき、混合リブ２２ａは、貫通孔２１ａの出口１２側に配置するように設けられている。同様に、混合リブ２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、隣接して設けられた貫通孔２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのそれぞれに対応して、出口１２側に設けられている。
【００３１】
そして、図３を用いて上記で説明したように、圧力損失の原理により、熱交換流路２４中を流動する、図中Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５で示す水は、圧力損失の小さい貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａの順で温度緩衝部２５に流入する。そして、熱交換流路２４内から貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａを介して流入した水は、温度緩衝部２５内に元からある水と、混ざり合いながら出口１２へと流動する。このとき、貫通孔２１ａ〜２１ｄの直径は非常に小さいので、貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａを介して流入した水の流速は比較的速い。そのため、流入する水と、温度緩衝部２５内の水とが容易に混ざり合う。これにより、熱交換流路２４内から流入した水と、温度緩衝部２５内に元からある水とは、容易に混合して、均一な温度になる。その結果、均一の温度の水を、加熱装置１の出口１２から流出させることができる。
【００３２】
また、図５に示すように、温度緩衝部２５内に混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを設置しているので、温度緩衝部２５内を流動する水流に、さらに混合流を発生させることができる。その結果、出口１２から温度がより均一化した水を流出させることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、加熱器２３を熱交換流路２４の両方の壁面２６ａ、壁面２６ｂと接触しないように配置した構成を例に説明したがこれに限られない。以下で、具体的に説明するように、例えば加熱器２３を熱交換流路２４の壁面に設置したり、熱交換流路２４の外側壁面上に設置してもよい。つまり、熱交換流路２４内の水を加熱できる配置であれば、加熱器２３を任意の位置に設置してもよい。
【００３４】
具体的に、加熱器の配置の別の例について、図６Ａから図６Ｃを参照して、説明する。
【００３５】
図６Ａは、本発明の実施の形態１に係わる変形例における加熱器を筐体片側の内側に配設した概略図である。図６Ｂは、同加熱器を筐体片側の外側に配設した概略図である。図６Ｃは、同加熱器を熱交換流路の底部に横向きに配設した概略図である。
【００３６】
まず、図６Ａに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の内部の１つの内壁に密着させ、かつ加熱面２３ａを熱交換流路２４に向けて配置する。これにより、熱交換流路２４を流れる水を、効果的に加熱できる。さらに、加熱器２３の取り付けが容易で、かつ安定して配設できる。
【００３７】
また、図６Ｂに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の外部の１つの外壁面に、かつ加熱面２３ａを外壁面側に貼設してもよい。この場合、筐体１３内部の空間を熱交換流路２４として使用するので、加熱器２３を熱交換流路２４外部の１つの外壁に貼設することは、筐体１３の外壁に貼設することに相当する。これにより、熱交換流路２４の容積が増大して、温水量を増加させることができる。
【００３８】
また、図６Ｃに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の底部に、例えば横向きに配置し、かつ加熱面２３ａを熱交換流路２４に向けて配置してもよい。これにより、図６Ａと同様に、熱交換流路２４を流れる水を、効果的に加熱できる。さらに、加熱器２３の取り付けが容易で、かつ安定して配設できる。
【００３９】
さらに、図６Ａから図６Ｃのように、熱交換流路２４に対して、加熱器２３を１つだけ配設する例に限らず、１つ以上配設してもよい。これにより、熱交換流路２４を流れる水を、さらに効果的に加熱できる。
【００４０】
また、本実施の形態では、筐体が形成する空間を熱交換流路とする例で説明したが、これに限られない。例えば、熱交換流路を筐体から独立して設置する場合には、加熱器を熱交換流路の外部の１つの外壁に貼設してもよい。この場合、加熱器は、筐体と熱交換流路との間にある熱交換流路の外壁上に設置される。これにより、熱交換流路を効果的に加熱できる。
【００４１】
また、本実施の形態では、図２Ｄ、図３および図５に示すように、筐体に設ける入口１１と出口１２を、水が入口１１から熱交換流路２４に流入する流動方向と、温度緩衝部２５から出口１２へと流出する流動方向とが反対にとなるように配置した例で説明したが、これに限られない。例えば、以下で図７Ａや図７Ｂを用いて説明するように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。
【００４２】
図７Ａは、同実施の形態の変形例における入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が同じである加熱装置の概略図である。図７Ｂは、同変形例における入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が交差する加熱装置の概略図である。
【００４３】
つまり、図７Ａに示すように、入口１１から流入する水の流動方向と、出口１２から流出する水の流動方向が同じとなるように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。これにより、上記と同様に、出湯温度の安定が図れる。
【００４４】
また、図７Ｂに示すように、入口１１から流入する水の流動方向と、出口１２から流出する水の流動方向が交差するように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。ここで、「交差」するとは、図７Ｂのように、例えば入口１１に水平方向から流入し、垂直方向に出口１２から流出する関係である。しかし、これに限られず、水平方向と交差する方向であれば、斜め方向でもよいことはいうまでもない。これにより、同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本実施の形態では、混合リブ２２の断面形状（図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線で切断する方向の断面）が、出口側に向かって断面幅が拡大する例や、図４に示す長方形を例に説明したが、これに限られない。混合リブ２２の形状は、例えば柱状や球形などの形状でよく、さらに混合リブ２２の断面形状は、矩形、円形、楕円形などの形状でもよい。つまり、混合リブ２２で水流を制限して、温度が不均一な水を温度緩衝部２５内で十分に混合できる形状であれば任意でよい。
【００４６】
具体的には、図２Ｄに示すように、略三日月型断面（三日月型断面を含む）の混合リブ２２としてもよい。この場合、混合リブ２２の上流側は、角張った箇所がなく丸まった凸部形状であるため、圧力損失が少なくなる。一方、混合リブ２２の下流側は、略凹部形状（凹部形状を含む）が出口１２方向に向けて形成される。これにより、貫通孔２１より入水し温度緩衝部２５内を出口１２方向へ向かって流出する際に、混合リブ２２の丸まった凸部形状に沿って流れた洗浄水は、凹部で内側に向って流れて混合される。つまり、図２Ｄに示す混合リブ２２の形状とすることにより、より混合が促進され温度を均一化できる。
【００４７】
また、本実施の形態では、図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、出口１２と連通する温度緩衝部２５および熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間に設置され、熱交換流路２４と温度緩衝部２５とを連通する複数の貫通孔２１と、を備える。そして、複数の貫通孔２１を熱交換流路２４と温度緩衝部２５との中間位置に配置し、複数の各貫通孔２１の下流に複数の混合リブ２２を配置する。さらに、混合リブ２２は、上流側は角張った箇所がなく丸まった略凸部を有する断面形状で下流側は略凹部を有する断面形状とする、これにより、少ない圧力損失で混合撹拌効果が高く、より温度むらが少なく温水の温度を均一化できる。同時に、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して、より小型化できる。
【００４８】
また、本実施の形態では、図２Ｄに示したように、混合リブの数は１つ以上で、かつ貫通孔の数と同一で、さらに各混合リブに対応する各貫通孔の出口に向いた側に配置する例で説明したが、これに限られない。例えば、混合リブの数と貫通孔の数は、同じでなくてもよい。また、混合リブの設置は、必ずしも貫通孔の出口に向いた側に設ける必要はなく、水流を有効に阻害して、温度緩衝部内で温度むらのある水を、効果的に混合させることができる位置であれば、任意でよい。
【００４９】
上述したように、本実施の形態によれば、筐体内に温度緩衝部を設置するとともに、熱交換流路と温度緩衝部とを連通させる貫通孔を設置する。これにより、温度緩衝部に流入する温水の温度を均一にすることができる。また、温度緩衝部が占める空間をできるだけ小さくすることができる。そのため、熱交換流路および温度緩衝部を同時に具備する加熱装置などを、容易に小型化できる。
【００５０】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２に係る設備について、図８を用いて説明する。
【００５１】
なお、本実施の形態の設備は、上記実施の形態１で説明した加熱装置を備える、例えば衛生洗浄装置、洗面台、浴槽などの入浴装置、瞬間湯沸かし器、ウォーターサーバーなどである。さらに、安定した温度の流体の提供が必要である設備などが含まれる。
【００５２】
そこで、以下では、設備として、衛生洗浄装置を例に、具体的に説明する。
【００５３】
なお、本実施の形態における衛生洗浄装置は、通水しながら温水化する瞬間式タイプであって、タンクに温水を貯留しておく貯湯タイプとは区別される。通常瞬間式タイプの衛生洗浄装置の通水量は、１分当たり４００から５００ｍＬ前後で、加熱装置により温水を生成して人体局部を洗浄する。
【００５４】
図８は、本発明の実施の形態２に係わる加熱装置が取り付けられた衛生洗浄装置の斜視図である。
【００５５】
図８に示すように、本実施の形態の衛生洗浄装置１００は、少なくとも便座本体１０１と、給水部（図示せず）と、操作部１０４と、ノズル１０５などから構成されている。便座本体１０１は、着座部１０２と枢結され、便座本体１０１を軸として着座部１０２を枢動させる。そして、便座本体１０１は、洋式便器１０３上に載置される。さらに、便座本体１０１内には、実施の形態１で説明した加熱装置１が設けられている。このとき、便座本体１０１の内部に熱交換器の平面状のヒータが垂直に立設するように配置される。これにより、加熱装置１の入口１１は熱交換流路２４の下方、出口１２は熱交換流路２４の上方に位置することになる。
【００５６】
つぎに、本実施の形態に係わる衛生洗浄装置の動作について、説明する。
【００５７】
衛生洗浄装置１００を使用して洗浄を行う場合、まず、ユーザは操作部１０４を操作する。これにより、給水部は、加熱装置１に給水源から水を供給する。
【００５８】
加熱装置１に供給された水は、下方に位置する入口１１から入り、垂直に立設された加熱面に沿って強制対流と自然対流作用も合わせて効率よく熱交換され昇温しながら、熱交換流路２４を上昇する。そして、上述したように、加熱器２３の上端で合流し、貫通孔２１を介して通流する熱交換流路２４および温度緩衝部２５により、均一な温度に加熱される。そして、加熱装置１で瞬間的に加熱された均一な温度の温水が、衛生洗浄装置１００のノズル１０５から噴出される。これにより、人体に対する洗浄が行われる。
【００５９】
本実施の形態によれば、小型の加熱装置１を組み込むことにより、衛生洗浄装置１００などの設備をより小型にできる。また、加熱装置１で、温度むらの少ない均一な温度の水を生成して、ノズル１０５から噴出させることができる。これにより、使用感に優れた衛生洗浄装置１００などの設備を実現できる。通常、衛生洗浄装置は、使用時と不使用時があるため、常に、通水していない。そのため、必要な時に最適な温度の温水が吐水する必要がある。そこで、本発明の熱交換器により温度むらの少ない人体洗浄用の温水を瞬時に生成して、快適な使用感を実現できる。
【００６０】
なお、上記では、具体的な実施の形態により本発明を説明したが、これらの説明はすべて例示であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。さらに、本発明の主旨および原理に基づいて、本発明に加えられる各種の変形や修正も、本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００６１】
以上で説明したように、本発明の加熱装置は、流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、筐体内に設置され、入口と連通する熱交換流路と、熱交換流路内の流体を加熱する加熱器とを備える。さらに、筐体内に設置され、出口と連通する温度緩衝部と、熱交換流路と温度緩衝部の間に設置され、熱交換流路と温度緩衝部を連通する１つ以上からなる貫通孔とを備える。そして、熱交換流路は、入口から流入する流体を案内し、加熱後の流体を貫通孔から温度緩衝部へ流入させ、温度緩衝部が貫通孔から流入する流体を出口へと案内する構成としてもよい。
【００６２】
この構成によれば、温度緩衝部を設置し、熱交換流路と温度緩衝部とを１つ以上の貫通孔を介して連通させる。これにより、温度緩衝部に貫通孔から水をより均一に流入させることができる、その結果、温度緩衝部で、熱交換流路から流入する温水の温度を均一にできる。また、温度緩衝部の占める空間を小さくすることができる。その結果、温水の温度を均一化するとともに、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して小型化した加熱装置を実現できる。
【００６３】
また、本発明の加熱装置は、温度緩衝部に、混合リブを、さらに備えてもよい。この構成によれば、温度緩衝部内で流動する温水は、温度緩衝部内を流動しながら、混合リブにより、その流動が阻害される。このとき、貫通孔から流入し温度緩衝部内を流動する温水は、混合リブと温度緩衝部の内壁との間の隙間、および混合リブがない温度緩衝部において、さらに混合される。これにより、温水の温度を、より均一にして、出口から流出させることができる。
【００６４】
また、本発明の加熱装置は、混合リブを、少なくとも出口から最も離れた位置の貫通孔よりも出口側の位置に設けてもよい。これにより、温度緩衝部内を流動する温水の流動方向を、さらに効果的に阻害できる。その結果、温度むらのある温水を、さらに混合して均一にできる。
【００６５】
また、本発明の加熱装置は、加熱器を、熱交換流路内で熱交換流路の壁面と接触しない位置に設置してもよい。これにより、加熱器の両面で水を加熱することできる。その結果、加熱の速度を加速して、瞬時に温水を供給できる。
【００６６】
また、本発明の加熱装置は、筐体の入口と出口を、流体が入口から熱交換流路に流入する流動方向と、温度緩衝部から出口へと流出する流動方向とが反対となる位置に設けてもよい。これにより、貫通孔から温度緩衝部に流入する流体と、流出する流体とのバランスを維持することができる。その結果、熱交換流路内に流体を滞留させることなく、温水を効率よく温度緩衝部に流入させることができる。
【００６７】
また、本発明の加熱装置は、貫通孔から温度緩衝部に流入する流体の流動方向と、温度緩衝部内の流体の流動方向とが交差してもよい。これにより、温度緩衝部内を流動する流体と貫通孔から流入する流体とを、徐々に混ざり合わせることができる。その結果、出口から流出する時に、温度を均一にできる。
【００６８】
また、本発明の衛生洗浄装置は、洋式便器上に載置され、着座部と枢結された便座本体と、便座本体を軸として着座部を回転させ、便座本体中に設けられた上記の加熱装置と、給水源からの水を加熱装置に供給する給水部と、加熱装置が加熱した温水を用いて人体を洗浄するノズルと、を含んでいてもよい。
【００６９】
これにより、加熱装置で生成された均一な温度の温水をノズルから噴射させることができる。また、小型の加熱装置を組み込むことにより、衛生洗浄装置の小型化を実現できる。
【００７０】
また、本発明の設備は、上記加熱装置を備えていてもよい。
【００７１】
これにより、加熱装置で生成された均一な温度の温水を設備から噴射させることができる。また、小型の加熱装置を組み込むことにより、設備の小型化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、小型で、均一な温度の温水の生成が要望される加熱装置や、それを備える衛生洗浄装置および設備などの分野に有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１    加熱装置
１１    入口
１２    出口
１３    筐体
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ    貫通孔
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    混合リブ
２３    加熱器
２３ａ    加熱面
２４    熱交換流路
２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ    領域
２５    温度緩衝部
２６ａ，２６ｂ    壁面
１００    衛生洗浄装置
１０１    便座本体
１０２    着座部
１０３    洋式便器
１０４    操作部
１０５    ノズル
【図１】
2014203538.tif 000003
【図２Ａ】
2014203538.tif 000004
【図２Ｂ】
2014203538.tif 000005
【図２Ｃ】
2014203538.tif 000006
【図２Ｄ】
2014203538.tif 000007
【図２Ｅ】
2014203538.tif 000008
【図２Ｆ】
2014203538.tif 000009
【図３】
2014203538.tif 000010
【図４】
2014203538.tif 000011
【図５】
2014203538.tif 000012
【図６Ａ】
2014203538.tif 000013
【図６Ｂ】
2014203538.tif 000014
【図６Ｃ】
2014203538.tif 000015
【図７Ａ】
2014203538.tif 000016
【図７Ｂ】
2014203538.tif 000017
【図８】
2014203538.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月10日(2014.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、
前記筐体内に設置され、前記入口と連通する熱交換流路と、
前記熱交換流路内の流体を加熱する加熱器と、
前記筐体内に設置され、前記出口と連通する温度緩衝部および前記熱交換流路と前記温度緩衝部との間に設置され、前記熱交換流路と前記温度緩衝部とを連通する複数の貫通孔と、を備え、
前記温度緩衝部には、前記貫通孔から流入して前記出口に流出する前記温度緩衝部の流路を狭くする混合リブを、前記貫通孔よりも前記出口側に備え、
前記熱交換流路は、前記入口から流入する流体を案内し、加熱後の前記流体を前記貫通孔から前記温度緩衝部へ流入させ、前記温度緩衝部が前記貫通孔から流入する流体を前記出口へと案内する加熱装置。
【請求項２】
前記混合リブを、前記貫通孔の数と同数備えた請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記混合リブは、上流側が丸まった凸部形状の略三日月型断面形状とした請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱器は、前記熱交換流路内で前記熱交換流路の壁面と接触しない位置に設置されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記筐体の前記入口と前記出口は、前記流体が前記入口から前記熱交換流路に流入する流動方向と、前記温度緩衝部から出口へと流出する流動方向とが反対となる位置に設けられている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記貫通孔から前記温度緩衝部に流入する流体の流動方向と、前記温度緩衝部内の流体の流動方向とが、交差する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
洋式便器上に載置され、着座部と枢結された便座本体と、
前記便座本体を軸として前記着座部を枢動させ、前記便座本体内に設けられた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置と、
給水源からの水を前記加熱装置に供給する給水部と、
前記加熱装置が加熱した温水を用いて人体を洗浄するノズルと、を含む衛生洗浄装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置を具備する設備。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月24日(2015.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱技術、特に加熱装置とそれを備える衛生洗浄装置および設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、衛生洗浄装置などに備えられる、いわゆる瞬間式熱交換器においては、熱交換器から送出する温水に加熱むらがある場合、洗浄ノズルから噴出する水の温度を安定させて噴出している。これにより、ユーザが快適かつ安全に洗浄を行うことができるようにしている。具体的には、熱交換器の送出部から洗浄ノズルまでの間に温度むらを吸収するために温度安定部を設けている。そして、洗浄ノズルから温度むらのある洗浄水が噴出しないように構成した衛生洗浄装置が公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、温度安定部の入水部分を円弧状に形成し、温度安定部中の温水の混流を促して、温度安定部から送出される温水の温度を素早く均一にする構成の衛生洗浄装置も公開されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
上記各特許文献に開示された温度安定部は、加熱装置で加熱した水を、内部に一時的に貯蔵して混合し、水温を均一にしている。このとき、温度安定部は、一定量の温水を確保するための体積（容積）が必要となる。そのため、従来の衛生洗浄装置は、温度安定部と加熱装置とを分けて設置する構造が、一般的に採用されている。
【０００５】
現在、衛生洗浄装置の温度安定部は、快適かつ安全に温水洗浄を行うために不可欠なものとなっている。
【０００６】
しかしながら、温度安定部と加熱装置を別々に設置する構造は、衛生洗浄装置に対する温水器全体の占める空間が大きくなるため、使用や取り付けなどが不便となるという課題があった。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するためには、温度安定部と加熱装置の設備を一体化して、小型化する構成が考えられる。しかし、温度安定部と加熱装置を一体化する場合、設計上、加熱装置の内部に、かなりの体積を占める温度安定部を配置する空間を確保する必要がある。つまり、従来の加熱装置で一体化した場合、熱交換を効率よく行うために発熱体と流路の関係を最適に配置としても、温度むらをなくすためのある程度の容積を確保した温度安定部などの構成が必要になる。そのため、省スペース化が図れず、小型化できない。そのため、温度安定部を配置する空間を確保しながら、温水器を小型化するという課題に関しては、未だ解決されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７１４０６０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９６号公報
【特許文献３】特開２００９−２３５７９２号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、出湯温度をより安定にするとともに、小型化が可能な加熱装置とそれを備える衛生洗浄装置および設備を提供する。
【００１０】
つまり、本発明の加熱装置は、流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、筐体内に設置され、入口と連通する熱交換流路と、熱交換流路内の流体を加熱する加熱器とを備える。さらに、筐体内に設置され、出口と連通する温度緩衝部と、熱交換流路と温度緩衝部の間に設置され、熱交換流路と温度緩衝部を連通する１つ以上からなる貫通孔とを備える。そして、熱交換流路は、入口から流入する流体を案内し、加熱後の流体を貫通孔から温度緩衝部へ流入させ、温度緩衝部が貫通孔から流入する流体を出口へと案内する構成を備える。
【００１１】
この構成によれば、筐体内に温度緩衝部を設置し、熱交換流路と温度緩衝部とを貫通孔を介して連通させる。これにより、温度緩衝部で、熱交換流路から流入する温水の温度を均一にできる。また、温度緩衝部の占める空間を小さくすることができる。その結果、温水の温度を均一化するとともに、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して小型化した加熱装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係わる加熱装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、同実施の形態に係わる加熱装置の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、同加熱装置の上面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、同加熱装置の下面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２Ｄの２Ｅ−２Ｅ線に沿った断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ｄの２Ｆ−２Ｆ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、同実施の形態に係わる複数の貫通孔を有する加熱装置中の水の流動方向の概略図である。
【図４】図４は、同実施の形態に係わる複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向の概略図である。
【図５】図５は、同実施の形態に係わる熱交換流路および複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向全体の概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、同実施の形態の変形例における加熱器を筐体片側の内側に配設した概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、同加熱器を筐体片側の外側に配設した概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、同加熱器を熱交換流路底部に横向きに配設した概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、同実施の形態の変形例に係わる入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が同じである加熱装置の概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、同変形例に係わる入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が交差する加熱装置の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係わる加熱装置が取り付けられた衛生洗浄装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態は例示であり、これにより、本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における加熱装置の構成について、図１から図２Ｆを用いて説明する。なお、本実施の形態の加熱装置では、加熱装置内を通流する流体として、水を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。水以外の、例えば薬剤、洗剤を加えた水や機能水などの他の液体または気体でもよい。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１に係わる加熱装置の斜視図である。図２Ａは、同実施の形態に係わる加熱装置の正面図である。図２Ｂは、同加熱装置の上面図である。図２Ｃは、同加熱装置の下面図である。図２Ｄは、図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線に沿った断面図である。図２Ｅは、図２Ｄの２Ｅ−２Ｅ線に沿った断面図である。図２Ｆは、図２Ｄの２Ｆ−２Ｆ線に沿った断面図である。
【００１６】
図１から図２Ｆに示すように、本実施の形態の加熱装置１は、少なくとも筐体１３と、筐体１３内に配置される混合リブ２２、熱交換流路２４、加熱器２３、温度緩衝部２５などから構成されている。熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間には貫通孔２１が設けられ、加熱器２３で温められた水が温度緩衝部２５に通流する。なお、加熱装置１は、図１に示すように、例えば直方体形状で形成され、長辺側の両側面が上下方向となるように設置される。
【００１７】
筐体１３は、下部側に水を流入させる入口１１と、上部側に水を流出させる出口１２とを備えている。なお、本実施の形態では、入口１１と出口１２を筐体１３の左右方向の同じ側面側に設けた例で示している。
【００１８】
熱交換流路２４は、筐体１３内に形成され、入口１１と連通している。加熱器２３は、例えばセラミックなどから構成された平板状のヒータで、図２Ｅや図２Ｆに示すように、熱交換流路２４の両方の壁面２６ａ、壁面２６ｂに全面が接触しないように、一部で支持された状態で熱交換流路２４内に配置されている。そして、加熱器２３は、熱交換流路２４内を流れる水を加熱器２３の両面を主とする加熱面として加熱する。熱交換流路２４内を流れる水は、加熱器２３の上端まで両面を上昇し合流した後、加熱器２３の端面に対向する貫通孔２１を通過して温度緩衝部２５へ流入する。温度緩衝部２５は、筐体１３内の熱交換流路２４の上方に設置され、出口１２と連通している。さらに、上述したように貫通孔２１は、熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間に設けられ、熱交換流路２４と温度緩衝部２５とを連通させている。
【００１９】
また、図２Ｄに示すように、混合リブ２２は、貫通孔２１を介して流入する温水の流路を狭くするように、温度緩衝部２５内に設けられる。本実施の形態では、混合リブ２２の数は、貫通孔２１の数と同数（図２Ｄでは、５つ）で、かつ隣接して対応する貫通孔２１よりも出口１２側に設けられている。さらに、混合リブ２２は、例えば出口１２側に向かうにつれて、断面幅が増大する形状としてもよい（図示せず）これにより、出口１２側に向かうにつれて、温度緩衝部２５の内壁と混合リブ２２との間隔が狭くなるため、水の流れをさらに阻害する。その結果、温度むらのある水を、温度緩衝部２５内で十分に混合できる。つまり、混合リブ２２により温度緩衝部２５に形成された狭い流路と、それ以外の広い流路を温水が流れることにより、温水を混合して、温度むらを均一にできる。具体的な、動作については、後述する。
【００２０】
そして、熱交換流路２４は、入口１１から流入する水を案内し、加熱器２３で加熱された水を貫通孔２１から温度緩衝部２５へと流入させる。さらに、温度緩衝部２５は、貫通孔２１から流入した加熱後の水を、混合リブ２２により混合しながら出口１２へと案内して、例えば衛生洗浄装置などのノズルへ供給する。なお、本実施の形態では、筐体１３で形成される空間を熱交換流路２４としているが、これに限られない。例えば、熱交換流路２４を１つの部材として構成し、筐体１３内に独立して設置してもよい。これにより、熱交換流路２４の幅、すなわち加熱器２３との隙間サイズをより精度よく形成できる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態の加熱装置が構成されている。
【００２２】
以下に、本実施の形態において、貫通孔が複数、例えば４つの場合における加熱装置の動作原理について、図３を用いて、以下で説明する。
【００２３】
図３は、同実施の形態における複数の貫通孔を有する加熱装置中の水の流動方向の概略図である。
【００２４】
図３に示す構成の加熱装置は、水が矢印Ｆ１で示す方向に流動する。このとき、貫通孔２１ａ近傍の領域２４ｃや、貫通孔２１ｄ近傍の領域２４ｄから、水が温度緩衝部２５へ流入する。この場合、貫通孔２１が４つで、かつ貫通孔２１の面積も、例えば直径２．４ｍｍなどで非常に小さい孔で形成されている。そのため、水が貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄから流入する際に、圧力損失を生じる。水は、図３の矢印Ｆ１に示す流動方向に沿って流動するため、圧力損失は貫通孔２１ａの部分で最大で、貫通孔２１ｄの部分で最小となる。つまり、圧力損失は、貫通孔２１ａ＞貫通孔２１ｂ＞貫通孔２１ｃ＞貫通孔２１ｄの関係となる。これにより、領域２４ｅの水は、圧力損失の比較的小さい貫通孔２１ｄから温度緩衝部２５に流入しやすくなる。そのため、領域２４ｅの部分での滞留部の形成を抑制できる。また、領域２４ｅの水が、長時間加熱されることが抑制される。そのため、領域２４ｅにおける水の温度が高くなりすぎることを防ぐことができる。つまり、温度が高くなりすぎると、局所的な温度上昇による熱交換流路２４内での水垢が発生し、流路にスケールが付着して流路が狭くなったり、ヒータ面へ付着して加熱面への悪影響が生じる。そこで、加熱面に滞留部を生じさせず、温度緩衝部２５へ効率よく流入することにより、これらの悪影響を未然に防ぐことができる。
【００２５】
そして、熱交換流路２４から、貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄに流入する水は、温度緩衝部２５内で混合される。そのため、温度緩衝部２５の出口１２から流出するまでに、温度の平衡（均一化）を図ることができる。その結果、均一の温度の水を、出口１２から流出させることができる。
【００２６】
さらに、図３の４つの貫通孔に対応して、４つの混合リブ２２を設けた加熱装置を例に、その動作原理について、図４を用いて、以下で説明する。
【００２７】
図４は、同実施の形態における複数の混合リブを有する温度緩衝部内の水の流動方向の概略図である。なお、図４は、理解しやすいように、断面が矩形形状の混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを有する温度緩衝部２５近傍を拡大して示している。
【００２８】
図４に示すように、温度緩衝部２５内に、４つの混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを設置すると、矢印Ｆ２で示すように、混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄにより、出口１２に向かう水流が阻害され、混流が生じる。これにより、水は、出口１２へと流動しながら混合される。その結果、出口１２から流出する水の水温が、より均一になる。つまり、複数の貫通孔２１ａ〜貫通孔２１ｄに対応して、複数の混合リブ２２ａ〜２２ｄを設けることにより、水の温度を、温度緩衝部２５内で、さらに均一にできる。
【００２９】
つぎに、図４に示す４つの混合リブを備えた加熱装置の動作原理について、図５を用いて、さらに詳細に説明する。
【００３０】
図５は、同実施の形態における、熱交換流路および複数の混合リブを有する温度緩衝部中の水の流動方向全体の概略図である。なお、図５においては、貫通孔と混合リブの数が同数で、４つの場合を示している。このとき、混合リブ２２ａは、貫通孔２１ａの出口１２側に配置するように設けられている。同様に、混合リブ２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、隣接して設けられた貫通孔２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのそれぞれに対応して、出口１２側に設けられている。
【００３１】
そして、図３を用いて上記で説明したように、圧力損失の原理により、熱交換流路２４中を流動する、図中Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５で示す水は、圧力損失の小さい貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａの順で温度緩衝部２５に流入する。そして、熱交換流路２４内から貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａを介して流入した水は、温度緩衝部２５内に元からある水と、混ざり合いながら出口１２へと流動する。このとき、貫通孔２１ａ〜２１ｄの直径は非常に小さいので、貫通孔２１ｄ〜貫通孔２１ａを介して流入した水の流速は比較的速い。そのため、流入する水と、温度緩衝部２５内の水とが容易に混ざり合う。これにより、熱交換流路２４内から流入した水と、温度緩衝部２５内に元からある水とは、容易に混合して、均一な温度になる。その結果、均一の温度の水を、加熱装置１の出口１２から流出させることができる。
【００３２】
また、図５に示すように、温度緩衝部２５内に混合リブ２２ａ〜混合リブ２２ｄを設置しているので、温度緩衝部２５内を流動する水流に、さらに混合流を発生させることができる。その結果、出口１２から温度がより均一化した水を流出させることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、加熱器２３を熱交換流路２４の両方の壁面２６ａ、壁面２６ｂと接触しないように配置した構成を例に説明したがこれに限られない。以下で、具体的に説明するように、例えば加熱器２３を熱交換流路２４の壁面に設置したり、熱交換流路２４の外側壁面上に設置してもよい。つまり、熱交換流路２４内の水を加熱できる配置であれば、加熱器２３を任意の位置に設置してもよい。
【００３４】
具体的に、加熱器の配置の別の例について、図６Ａから図６Ｃを参照して、説明する。
【００３５】
図６Ａは、本発明の実施の形態１に係わる変形例における加熱器を筐体片側の内側に配設した概略図である。図６Ｂは、同加熱器を筐体片側の外側に配設した概略図である。図６Ｃは、同加熱器を熱交換流路の底部に横向きに配設した概略図である。
【００３６】
まず、図６Ａに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の内部の１つの内壁に密着させ、かつ加熱面２３ａを熱交換流路２４に向けて配置する。これにより、熱交換流路２４を流れる水を、効果的に加熱できる。さらに、加熱器２３の取り付けが容易で、かつ安定して配設できる。
【００３７】
また、図６Ｂに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の外部の１つの外壁面に、かつ加熱面２３ａを外壁面側に貼設してもよい。この場合、筐体１３内部の空間を熱交換流路２４として使用するので、加熱器２３を熱交換流路２４外部の１つの外壁に貼設することは、筐体１３の外壁に貼設することに相当する。これにより、熱交換流路２４の容積が増大して、温水量を増加させることができる。
【００３８】
また、図６Ｃに示すように、加熱器２３を熱交換流路２４の底部に、例えば横向きに配置し、かつ加熱面２３ａを熱交換流路２４に向けて配置してもよい。これにより、図６Ａと同様に、熱交換流路２４を流れる水を、効果的に加熱できる。さらに、加熱器２３の取り付けが容易で、かつ安定して配設できる。
【００３９】
さらに、図６Ａから図６Ｃのように、熱交換流路２４に対して、加熱器２３を１つだけ配設する例に限らず、１つ以上配設してもよい。これにより、熱交換流路２４を流れる水を、さらに効果的に加熱できる。
【００４０】
また、本実施の形態では、筐体が形成する空間を熱交換流路とする例で説明したが、これに限られない。例えば、熱交換流路を筐体から独立して設置する場合には、加熱器を熱交換流路の外部の１つの外壁に貼設してもよい。この場合、加熱器は、筐体と熱交換流路との間にある熱交換流路の外壁上に設置される。これにより、熱交換流路を効果的に加熱できる。
【００４１】
また、本実施の形態では、図２Ｄ、図３および図５に示すように、筐体に設ける入口１１と出口１２を、水が入口１１から熱交換流路２４に流入する流動方向と、温度緩衝部２５から出口１２へと流出する流動方向とが反対にとなるように配置した例で説明したが、これに限られない。例えば、以下で図７Ａや図７Ｂを用いて説明するように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。
【００４２】
図７Ａは、同実施の形態の変形例における入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が同じである加熱装置の概略図である。図７Ｂは、同変形例における入口から流入する流動方向と出口から流出する方向が交差する加熱装置の概略図である。
【００４３】
つまり、図７Ａに示すように、入口１１から流入する水の流動方向と、出口１２から流出する水の流動方向が同じとなるように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。これにより、上記と同様に、出湯温度の安定が図れる。
【００４４】
また、図７Ｂに示すように、入口１１から流入する水の流動方向と、出口１２から流出する水の流動方向が交差するように、筐体１３に設ける入口１１と出口１２を配置してもよい。ここで、「交差」するとは、図７Ｂのように、例えば入口１１に水平方向から流入し、垂直方向に出口１２から流出する関係である。しかし、これに限られず、水平方向と交差する方向であれば、斜め方向でもよいことはいうまでもない。これにより、同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本実施の形態では、混合リブ２２の断面形状（図２Ｃの２Ｄ−２Ｄ線で切断する方向の断面）が、出口側に向かって断面幅が拡大する例や、図４に示す長方形を例に説明したが、これに限られない。混合リブ２２の形状は、例えば柱状や球形などの形状でよく、さらに混合リブ２２の断面形状は、矩形、円形、楕円形などの形状でもよい。つまり、混合リブ２２で水流を制限して、温度が不均一な水を温度緩衝部２５内で十分に混合できる形状であれば任意でよい。
【００４６】
具体的には、図２Ｄに示すように、略三日月型断面（三日月型断面を含む）の混合リブ２２としてもよい。この場合、混合リブ２２の上流側は、角張った箇所がなく丸まった凸部形状であるため、圧力損失が少なくなる。一方、混合リブ２２の下流側は、略凹部形状（凹部形状を含む）が出口１２方向に向けて形成される。これにより、貫通孔２１より入水し温度緩衝部２５内を出口１２方向へ向かって流出する際に、混合リブ２２の丸まった凸部形状に沿って流れた洗浄水は、凹部で内側に向って流れて混合される。つまり、図２Ｄに示す混合リブ２２の形状とすることにより、より混合が促進され温度を均一化できる。
【００４７】
また、本実施の形態では、図２Ｄおよび図２Ｅに示すように、出口１２と連通する温度緩衝部２５および熱交換流路２４と温度緩衝部２５との間に設置され、熱交換流路２４と温度緩衝部２５とを連通する複数の貫通孔２１と、を備える。そして、複数の貫通孔２１を熱交換流路２４と温度緩衝部２５との中間位置に配置し、複数の各貫通孔２１の下流に複数の混合リブ２２を配置する。さらに、混合リブ２２は、上流側は角張った箇所がなく丸まった略凸部を有する断面形状で下流側は略凹部を有する断面形状とする、これにより、少ない圧力損失で混合撹拌効果が高く、より温度むらが少なく温水の温度を均一化できる。同時に、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して、より小型化できる。
【００４８】
また、本実施の形態では、図２Ｄに示したように、混合リブの数は１つ以上で、かつ貫通孔の数と同一で、さらに各混合リブに対応する各貫通孔の出口に向いた側に配置する例で説明したが、これに限られない。例えば、混合リブの数と貫通孔の数は、同じでなくてもよい。また、混合リブの設置は、必ずしも貫通孔の出口に向いた側に設ける必要はなく、水流を有効に阻害して、温度緩衝部内で温度むらのある水を、効果的に混合させることができる位置であれば、任意でよい。
【００４９】
上述したように、本実施の形態によれば、筐体内に温度緩衝部を設置するとともに、熱交換流路と温度緩衝部とを連通させる貫通孔を設置する。これにより、温度緩衝部に流入する温水の温度を均一にすることができる。また、温度緩衝部が占める空間をできるだけ小さくすることができる。そのため、熱交換流路および温度緩衝部を同時に具備する加熱装置などを、容易に小型化できる。
【００５０】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２に係る設備について、図８を用いて説明する。
【００５１】
なお、本実施の形態の設備は、上記実施の形態１で説明した加熱装置を備える、例えば衛生洗浄装置、洗面台、浴槽などの入浴装置、瞬間湯沸かし器、ウォーターサーバーなどである。さらに、安定した温度の流体の提供が必要である設備などが含まれる。
【００５２】
そこで、以下では、設備として、衛生洗浄装置を例に、具体的に説明する。
【００５３】
なお、本実施の形態における衛生洗浄装置は、通水しながら温水化する瞬間式タイプであって、タンクに温水を貯留しておく貯湯タイプとは区別される。通常瞬間式タイプの衛生洗浄装置の通水量は、１分当たり４００から５００ｍＬ前後で、加熱装置により温水を生成して人体局部を洗浄する。
【００５４】
図８は、本発明の実施の形態２に係わる加熱装置が取り付けられた衛生洗浄装置の斜視図である。
【００５５】
図８に示すように、本実施の形態の衛生洗浄装置１００は、少なくとも便座本体１０１と、給水部（図示せず）と、操作部１０４と、ノズル１０５などから構成されている。便座本体１０１は、着座部１０２と枢結され、便座本体１０１を軸として着座部１０２を枢動させる。そして、便座本体１０１は、洋式便器１０３上に載置される。さらに、便座本体１０１内には、実施の形態１で説明した加熱装置１が設けられている。このとき、便座本体１０１の内部に熱交換器の平面状のヒータが垂直に立設するように配置される。これにより、加熱装置１の入口１１は熱交換流路２４の下方、出口１２は熱交換流路２４の上方に位置することになる。
【００５６】
つぎに、本実施の形態に係わる衛生洗浄装置の動作について、説明する。
【００５７】
衛生洗浄装置１００を使用して洗浄を行う場合、まず、ユーザは操作部１０４を操作する。これにより、給水部は、加熱装置１に給水源から水を供給する。
【００５８】
加熱装置１に供給された水は、下方に位置する入口１１から入り、垂直に立設された加熱面に沿って強制対流と自然対流作用も合わせて効率よく熱交換され昇温しながら、熱交換流路２４を上昇する。そして、上述したように、加熱器２３の上端で合流し、貫通孔２１を介して通流する熱交換流路２４および温度緩衝部２５により、均一な温度に加熱される。そして、加熱装置１で瞬間的に加熱された均一な温度の温水が、衛生洗浄装置１００のノズル１０５から噴出される。これにより、人体に対する洗浄が行われる。
【００５９】
本実施の形態によれば、小型の加熱装置１を組み込むことにより、衛生洗浄装置１００などの設備をより小型にできる。また、加熱装置１で、温度むらの少ない均一な温度の水を生成して、ノズル１０５から噴出させることができる。これにより、使用感に優れた衛生洗浄装置１００などの設備を実現できる。通常、衛生洗浄装置は、使用時と不使用時があるため、常に、通水していない。そのため、必要な時に最適な温度の温水が吐水する必要がある。そこで、本発明の熱交換器により温度むらの少ない人体洗浄用の温水を瞬時に生成して、快適な使用感を実現できる。
【００６０】
なお、上記では、具体的な実施の形態により本発明を説明したが、これらの説明はすべて例示であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。さらに、本発明の主旨および原理に基づいて、本発明に加えられる各種の変形や修正も、本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
【００６１】
以上で説明したように、本発明の加熱装置は、流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、筐体内に設置され、入口と連通する熱交換流路と、熱交換流路内の流体を加熱する加熱器とを備える。さらに、筐体内に設置され、出口と連通する温度緩衝部と、熱交換流路と温度緩衝部の間に設置され、熱交換流路と温度緩衝部を連通する１つ以上からなる貫通孔とを備える。そして、熱交換流路は、入口から流入する流体を案内し、加熱後の流体を貫通孔から温度緩衝部へ流入させ、温度緩衝部が貫通孔から流入する流体を出口へと案内する構成としてもよい。
【００６２】
この構成によれば、温度緩衝部を設置し、熱交換流路と温度緩衝部とを１つ以上の貫通孔を介して連通させる。これにより、温度緩衝部に貫通孔から水をより均一に流入させることができる、その結果、温度緩衝部で、熱交換流路から流入する温水の温度を均一にできる。また、温度緩衝部の占める空間を小さくすることができる。その結果、温水の温度を均一化するとともに、熱交換流路と温度緩衝部を一体化して小型化した加熱装置を実現できる。
【００６３】
また、本発明の加熱装置は、温度緩衝部に、混合リブを、さらに備えてもよい。この構成によれば、温度緩衝部内で流動する温水は、温度緩衝部内を流動しながら、混合リブにより、その流動が阻害される。このとき、貫通孔から流入し温度緩衝部内を流動する温水は、混合リブと温度緩衝部の内壁との間の隙間、および混合リブがない温度緩衝部において、さらに混合される。これにより、温水の温度を、より均一にして、出口から流出させることができる。
【００６４】
また、本発明の加熱装置は、混合リブを、少なくとも出口から最も離れた位置の貫通孔よりも出口側の位置に設けてもよい。これにより、温度緩衝部内を流動する温水の流動方向を、さらに効果的に阻害できる。その結果、温度むらのある温水を、さらに混合して均一にできる。
【００６５】
また、本発明の加熱装置は、加熱器を、熱交換流路内で熱交換流路の壁面と接触しない位置に設置してもよい。これにより、加熱器の両面で水を加熱することできる。その結果、加熱の速度を加速して、瞬時に温水を供給できる。
【００６６】
また、本発明の加熱装置は、筐体の入口と出口を、流体が入口から熱交換流路に流入する流動方向と、温度緩衝部から出口へと流出する流動方向とが反対となる位置に設けてもよい。これにより、貫通孔から温度緩衝部に流入する流体と、流出する流体とのバランスを維持することができる。その結果、熱交換流路内に流体を滞留させることなく、温水を効率よく温度緩衝部に流入させることができる。
【００６７】
また、本発明の加熱装置は、貫通孔から温度緩衝部に流入する流体の流動方向と、温度緩衝部内の流体の流動方向とが交差してもよい。これにより、温度緩衝部内を流動する流体と貫通孔から流入する流体とを、徐々に混ざり合わせることができる。その結果、出口から流出する時に、温度を均一にできる。
【００６８】
また、本発明の衛生洗浄装置は、洋式便器上に載置され、着座部と枢結された便座本体と、便座本体を軸として着座部を回転させ、便座本体中に設けられた上記の加熱装置と、給水源からの水を加熱装置に供給する給水部と、加熱装置が加熱した温水を用いて人体を洗浄するノズルと、を含んでいてもよい。
【００６９】
これにより、加熱装置で生成された均一な温度の温水をノズルから噴射させることができる。また、小型の加熱装置を組み込むことにより、衛生洗浄装置の小型化を実現できる。
【００７０】
また、本発明の設備は、上記加熱装置を備えていてもよい。
【００７１】
これにより、加熱装置で生成された均一な温度の温水を設備から噴射させることができる。また、小型の加熱装置を組み込むことにより、設備の小型化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、小型で、均一な温度の温水の生成が要望される加熱装置や、それを備える衛生洗浄装置および設備などの分野に有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１    加熱装置
１１    入口
１２    出口
１３    筐体
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ    貫通孔
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    混合リブ
２３    加熱器
２３ａ    加熱面
２４    熱交換流路
２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ    領域
２５    温度緩衝部
２６ａ，２６ｂ    壁面
１００    衛生洗浄装置
１０１    便座本体
１０２    着座部
１０３    洋式便器
１０４    操作部
１０５    ノズル
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流入させる入口と流出させる出口とを有する筐体と、
前記筐体内に設置され、前記入口と連通する熱交換流路と、
前記熱交換流路内の流体を加熱する加熱器と、
前記筐体内に設置され、前記出口と連通する温度緩衝部および前記熱交換流路と前記温度緩衝部との間に設置され、前記熱交換流路と前記温度緩衝部とを連通する複数の貫通孔と、を備え、
前記温度緩衝部には、前記貫通孔から流入して前記出口に流出する前記温度緩衝部の流路を狭くする混合リブを、前記貫通孔よりも前記出口側に備え、
前記熱交換流路は、前記入口から流入する流体を案内し、加熱後の前記流体を前記貫通孔から前記温度緩衝部へ流入させ、前記温度緩衝部が前記貫通孔から流入する流体を前記出口へと案内する加熱装置。
【請求項２】
前記混合リブを、前記貫通孔の数と同数備えた請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記混合リブは、上流側が丸まった凸部形状の略三日月型断面形状とした請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱器は、前記熱交換流路内で前記熱交換流路の壁面と接触しない位置に設置されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記筐体の前記入口と前記出口は、前記流体が前記入口から前記熱交換流路に流入する流動方向と、前記温度緩衝部から出口へと流出する流動方向とが反対となる位置に設けられている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記貫通孔から前記温度緩衝部に流入する流体の流動方向と、前記温度緩衝部内の流体の流動方向とが、交差する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項７】
洋式便器上に載置され、着座部と枢結された便座本体と、
前記便座本体を軸として前記着座部を枢動させ、前記便座本体内に設けられた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置と、
給水源からの水を前記加熱装置に供給する給水部と、
前記加熱装置が加熱した温水を用いて人体を洗浄するノズルと、を含む衛生洗浄装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置を具備する設備。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014203538.tif 000019
【図３】
2014203538.tif 000020
【図４】
2014203538.tif 000021
【図５】
2014203538.tif 000022
【図６Ａ】
2014203538.tif 000023
【図６Ｂ】
2014203538.tif 000024
【図６Ｃ】
2014203538.tif 000025
【図７Ａ】
2014203538.tif 000026
【図７Ｂ】
2014203538.tif 000027
【図８】
2014203538.tif 000028
【図２Ａ】
2014203538.tif 000029
【図２Ｂ】
2014203538.tif 000030
【図２Ｃ】
2014203538.tif 000031
【図２Ｄ】
2014203538.tif 000032
【図２Ｅ】
2014203538.tif 000033
【図２Ｆ】
2014203538.tif 000034
【国際調査報告】
2014203538.tif 000035
2014203538.tif 000036
2014203538.tif 000037
2014203538.tif 000038