(57)【要約】【課題】電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことのできる流体加熱装置を提供する。【解決手段】本発明の流体加熱装置は、流速変換手段（螺旋コイル）１８を構成する部材と発熱体（シーズヒータ）７またはケース８を構成する部材との間に電位差がないあるいは流速変換手段１８を構成する部材は発熱体７または前記ケース８を構成する部材よりも電位が低いことにより、電位腐食による課題を解決し、装置の長寿命化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口とを有し、前記ケースを構成する部材と前記発熱体を構成する部材との間に電位差がないことを特徴とした流体加熱装置。
【請求項２】
発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口と、前記流路の少なくとも一部に流速変換手段とを有し、前記流速変換手段を構成する部材と前記発熱体を構成する部材との間に電位差がないことを特徴とした流体加熱装置。
【請求項３】
発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口と、前記流路の少なくとも一部に流速変換手段とを有し、前記流速変換手段を構成する部材は前記発熱体を構成する部材よりも電位が低いことを特徴とした流体加熱装置。
【請求項４】
発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口と、前記流路の少なくとも一部に流速変換手段とを有し、前記流速変換手段を構成する部材と前記ケースを構成する部材との間に電位差がないことを特徴とした流体加熱装置。
【請求項５】
発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口と、前記流路の少なくとも一部に流速変換手段とを有し、前記流速変換手段を構成する部材は前記ケースを構成する部材よりも電位が低いことを特徴とした流体加熱装置。
【請求項６】
請求項１から５記載の構成を備えた瞬間式の流体加熱装置。
【請求項７】
請求項１から６記載の流体加熱装置を用いた給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加熱するヒータを備えた流体加熱装置と、それを用いた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流体加熱装置は、図９に示すように、円筒状の基材パイプ１と外筒２からなる二重管構造をしている。そして、基材パイプ１の外面の一部には発熱体３が設けられている。また、基材パイプ１の内孔４には、螺旋中子５が挿入されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成において、流体としての水は、基材パイプ１の内孔４を流れるものであり、その際、水は基材パイプ１の内孔４に挿入された螺旋中子５のねじ山６に沿って流れるものであり、発熱体からの熱と熱交換されて洗浄ノズルから温水を局部に向けて噴出することで洗浄するものである。このように、螺旋中子５のねじ山６によって水が螺旋状に流れることで、見かけ上の流路断面積が狭くなるため、流速が上がる。その結果、水の流れが乱流化するため、水道水中に含まれるカルシウム成分などのスケールが発熱体３に付着する量を低減することができる。
【特許文献１】特開２００１−２７９７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、螺旋中子５のねじ山６と外筒２が近接しているため、外筒２と螺旋中子５のねじ山６との間に電位差があると、異種金属接触腐食や隙間腐食により、外筒２に孔が開き、水が漏れる可能性があるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、異種金属接触腐食や隙間腐食が起こらない、あるいは起こっても水漏れなどの問題が生じない流体加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流体加熱装置は、発熱体と、前記発熱体を囲うケースと、前記発熱体の外周の流路と、前記流路に低温流体を取り込む流入口と、前記流路の高温流体を取り出す流出口と、前記流路の少なくとも一部に流速変換手段とを有し、前記流速変換手段を構成する部材と前記発熱体または前記ケースを構成する部材との間に電位差がないあるいは前記流速変換手段を構成する部材は前記発熱体または前記ケースを構成する部材よりも電位が低いことを特徴としたものである。
【０００７】
これによって、発熱体またはケースと、流速変換手段との間で異種金属接触腐食や隙間腐食が起こらない、あるいは起こっても水漏れや絶縁劣化などの問題が生じない構成となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の流体加熱装置は、装置を構成する金属の腐食による水漏れなどを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、ケースの材質と発熱体の材質との間の電位差がないことにより、ケース
または発熱体に異種金属腐食や隙間腐食が起こらないため、ケースからの水漏れや、発熱体の絶縁劣化などを防ぐことができる。
【００１０】
第２の発明は、流速変換手段の材質と発熱体の材質との間に電位差がないことにより、流速変換手段または発熱体に異種金属腐食や隙間腐食が起こらないため、発熱体の絶縁劣化などを防ぐことができる。
【００１１】
第３の発明は、流速変換手段の材質は発熱体の材質より電位が低いことにより、流速変換手段と発熱体との間に異種金属腐食や隙間腐食が起こった場合でも、電位の低い流速変換手段が腐食するため、発熱体には腐食が生じず、発熱体の絶縁劣化を防ぐことができる。
【００１２】
第４の発明は、流速変換手段の材質とケースの材質との間に電位差がないことにより、流速変換手段またはケースに異種金属腐食や隙間腐食が起こらないため、ケースからの水漏れなどを防ぐことができる。
【００１３】
第５の発明は、流速変換手段の材質はケースの材質より電位が低いことにより、流速変換手段とケースとの間に異種金属腐食や隙間腐食が起こった場合でも、電位の低い流速変換手段が腐食するため、ケースには腐食が生じず、ケースからの水漏れを防ぐことができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１の発明から第５の発明の構成を備えた瞬間式の流体加熱装置は、必要なときに必要な量の流体をエネルギーロス少なく瞬間的に加熱できる。また、このような瞬間式の加熱装置では大きな電力を必要とするため、発熱体の絶縁抵抗が必要となるが、本発明の構成により、発熱体の絶縁劣化を防ぐことができるため、安全長寿命の流体加熱装置にすることができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１の発明から第６の発明の流体加熱装置を用いた給湯装置は、必要なときに必要な量の水を瞬間的に加熱でき熱的安全性と合理的加工性を兼ね備えた流体加熱装置で、貯湯式に比べエネルギーロス少なく、かつ湯切れしない安全長寿命でコンパクトな給湯装置にすることができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流体加熱装置の断面図を示すものである。
【００１８】
図１において、流体加熱装置は、流体としての水を加熱する発熱体としてのシーズヒータ７と、その発熱体であるシーズヒータ７を囲う銅製の金属ケース８と、前記シーズヒータ７の外周の流路９と、前記流路９に水を取り込む流入口１０を備えた樹脂ケース１１と、前記流路９の湯を取り出す流出口１２を備えた樹脂ケース１３と、前記ケース８、１１、１３は金属ケースおよび樹脂ケースといったふうに複数の材料の構造体で構成され、また、金属ケース８と樹脂ケース１１および金属ケース８と樹脂ケース１３との間には、それぞれ流体シールのためのＯリング１４、１５を備えている。また、シーズヒータ７と樹脂ケース１１、１３との間にも、それぞれ流体シールのためのＯリング１６、１７を備えている。そして、シーズヒータ７の外周を囲って流路９を構成する前記金属ケース８と、前記９を螺旋状に構成するために銅製の螺旋コイル１８（流速変換手段）を備えている。
【００１９】
図１のシーズヒータ７は、断面が円形の棒状であり、本実施例では、熱伝導性のよい銅
管のシース１９を用いている。シーズヒータ７は、シース内部にニッケルクロムなどのヒータ線を有する発熱部２０と、シース端部の非発熱部２７、２８（網掛け部）に分けられる。この非発熱部２７（網掛け部）は内部に通電端子２１、２２があり、通電端子２１、２２は電気抵抗が小さいため通電してもほとんど発熱しない。通電端子２１、２２間のヒータ線２０の周囲は絶縁物である酸化マグネシウム粉末が高密度に充填されており、ヒータ線２０の発熱はこの酸化マグネシウムを介してシース１９に伝達され、シース表面を流れる流体が加熱される構成である。
【００２０】
そして、Ｏリング１４、１５、１６、１７は、ケース１１、８、１３内を流れる流体が外部へ漏れることを防ぐための保持部材としてのシール材である。まず、流入口１０側はシール材であるＯリング１４が、鍔出し加工した銅管にてなる金属ケース１１と樹脂ケース１１との間に嵌め込まれた状態で押さえ板２３を樹脂ケース１１にビスによって固定することで、ケース１１の外に流体が漏れないように封止している。またＯリング１６は、シース１９と樹脂ケース１１との間をシールし押さえ板２４を樹脂ケース１１にビスによって固定することで、ケース１１の外に流体が漏れないように封止している。そして、流出口１２側は、シール材であるＯリング１５が、鍔出し加工した銅管にてなる金属ケース１１と樹脂ケース１３との間に嵌め込まれた状態で押さえ板２５を樹脂ケース１３にビスによって固定することで、ケース１３の外に流体が漏れないように封止している。またＯリング１７は、シース１９と樹脂ケース１３との間をシールし押さえ板２６を樹脂ケース１３にビスによって固定することで、ケース１３の外に流体が漏れないように封止している。
【００２１】
なおＯリング１６、１７は、上記したケース１１、８、１３の外に流体が漏れるのを防ぐ流体の外部封止の役目のほかに、発熱体であるシーズヒータ７を保持する役目を兼ねている。つまり、Ｏリング１６は押さえ板２３とケース１１によって挟み込まれてシーズヒータ７の一方の端部の非発熱部２７の外周に当接し、Ｏリング１７は押さえ板２６とケース１３によって挟み込まれてシーズヒータ７の他方の端部の非発熱部２８の外周に当接し、シーズヒータ７の外周を保持する構成である。
【００２２】
また、金属ケース８の外周の円弧に一部密着して沿うように銅板を曲げ加工した熱伝達板２９をビスで締結固定し、前記シーズヒータ７の電力制御素子で発熱電子部品であるトライアック３０を熱的に十分接触するようにビスで締結固定してある。さらに前記熱伝達板２９と金属ケース８の外周との間には、異常温度過熱時にシーズヒータ７への通電を遮断する温度過昇防止手段である温度ヒューズ３１を熱的に十分接触するように固定してある。
【００２３】
また、樹脂ケース１３の流出口１２には、流体の温度を検知するサーミスタ３２が取付けられている。その通電遮断手段であるサーミスタ３２の信号は制御手段である制御器３３と導線接続されている。そのサーミスタ３２や制御手段３３などの電気的故障が生じた場合においても、流体の加熱温度が危険な温度になることを防止できるように、所定温度で電気接点が機械的にオンオフする温度スイッチであるサーモスタット３４が装着してある。
【００２４】
以上のように構成された流体加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、流入口１０から流体が流入すると、制御手段３３はシーズヒータ７への通電を開始する。すると、シーズヒータ７とケース８との間を流れる流体と、シーズヒータ７との間で熱交換され、所定温度まで加熱された流体が流出口１２から流出される。この際、流出口１２から流出される流体の温度は、温度検知手段であるサーミスタ３２から制御手段３３に信号が送られ、制御手段３３はサーミスタ３２からの温度信号に応じてトライアッ
ク３０を介してシーズヒータ７への供給電力をコントロールしながら、流出口１２から流出される流体の温度が所定温度になるように制御される。
【００２６】
このように、トライアック３０によってシーズヒータ７の電力を加減する際、電力制御素子で発熱電子部品であるトライアック３０も発熱するため、その熱の冷却をしなければトライアック３０が熱で破損することになるわけであるが、本実施例のように銅管の金属ケース８の外周の円弧に一部密着して沿うように銅板をプレス曲げ加工した熱伝達板２９をビスで締結固定し、前記シーズヒータ７の電力制御素子で発熱電子部品であるトライアック３０を熱的に十分接触するようにビスで締結固定した構成により、トライアック３０の熱は熱伝達板２９を伝わって流体に放熱される。
【００２７】
また、樹脂ケース１３の流出口１２付近に所定温度で電気接点が機械的に電流遮断する温度スイッチであるサーモスタット３４が装着してあるので、たとえ何かの異常でサーミスタ３２や制御手段３３などの電気的故障が生じた場合においても、流体の加熱温度が所定温度以上になるとサーモスタット３４の電気接点が機械的に開放状態になり、シーズヒータ７への通電が遮断されるので、危険な温度になることを防止できる。
【００２８】
さらにまた、金属ケース８と熱伝達板２９との間に温度過昇防止手段である温度ヒューズ１８を挟み込んで取付けてあるので、まず起こり得ないであろう前記サーミスタ３２や制御器３３が故障し、さらにサーモスタット３４までも全て不安全側の故障が生じたと仮定した場合においても、流体の温度が所定温度以上になると温度ヒューズ１８が電気的導通を遮断する。
【００２９】
以上は、ケース１１、８、１３内に水がある場合の動作、作用であるが、もしも何かの異常でケース１１、８、１３内に水がない空焚き状態の場合、シーズヒータ７の中のヒータ線２０に通電され、ヒータ線２０およびシース１９の温度が上昇する。この場合、シーズヒータ７の表面から熱を奪う水がないため、中のヒータ線２０およびシース１９の温度は通常のケース１１、８、１３内に水がある場合と比較して急速に上昇する。さらにそのままヒータ線２０にフル通電されれば、シース１９の温度は急上昇するだけでなく水の沸騰温度の１００℃をはるかに超え赤熱状態にもなり得る。
【００３０】
ところが、本実施例のように発熱体であるシーズヒータ７の発熱部であるヒータ線２０に対向する部分を耐熱材料である金属ケース８で構成したことにより、上記のような空焚き異常時に最も高温になるヒータ線２０およびシーズヒータ７からの輻射熱が対向する金属ケース８の内面を加熱し、その熱が金属ケース８の外側に密着した温度ヒューズ３１および熱伝達板２９に伝達され、不安全に事態を引き起こす温度より低い温度で温度ヒューズ３１が溶断してシーズヒータ７への通電が遮断されるように作用する。この金属ケース８を仮に樹脂ケースで構成した場合、空焚きするとシーズヒータ７の高温輻射熱により樹脂ケースから発煙する事態となり、さらに樹脂の熱伝導率が小さいため温度ヒューズ３１はまだ溶断せずに、シーズヒータ７はさらに通電加熱され続けて樹脂ケースが溶けて孔が開き、発火もあり得る。そこで、本実施例のようにケース１１、８、１３を金属ケース８と樹脂ケース１１、１３というように複数の材料で構成することにより、異常時も含めて熱負荷の高い部分は耐熱性の高い金属材料で、熱負荷の低い部分は制作しやすい樹脂材料で構成するというように熱負荷に応じて材料を配置することができ、本実施例の流体加熱装置は、熱的安全性が高く、かつケース１１を貫通するシーズヒータ７の軸心に対して偏心させた流入口１０を有するケース１１も樹脂の射出成形で簡単に生産できるなどや構成しやすい特徴を合わせ持つことができる。
【００３１】
なお、樹脂ケース１１、１３と対向するシーズヒータ７のシース端部は非発熱部２７、２８（網掛け部）であるため、発熱部２０の外周のシースと比較すると温度は低い。した
がって、シーズヒータ７のシース端部は非発熱部２７、２８（網掛け部）と対向する樹脂１１、１３は樹脂の耐熱温度で実用可能である。また、金属ケース８と樹脂ケース１１、１３の間のシール材１４、１５は、フッ素ゴムのＯリングで耐熱温度は約２００℃である。ニトリルゴムやエチレンプロピレンゴムのＯリングの場合、耐熱温度は約１００℃前後に比較すると約２倍の耐熱性の耐熱シール材である。つまり、金属ケース８と樹脂ケース１１、１３の間のシール材は、耐熱シール材を用いたシール構成にしたことにより、金属ケース８が高温になった場合においてもシールを確実にすることができ、流体の外部漏れを防止することができる。
【００３２】
また、シーズヒータ７のシース１９と樹脂ケース１１、１３の間のシール材１６、１７も、耐熱シール材であるフッ素ゴムのＯリングでシールしているため、空焚き異常が発生して温度ヒューズ３１が通電遮断するまでに、シース１９が高温になってＯリング１６、１７に伝熱した場合でも、耐熱シールであるため流体の外部漏れを防止することができる。
【００３３】
さらにまた、上記したシール部材１４、１５、１６、１７はゴムのＯリングで、金属に比べて桁違いに熱伝導率が小さく優れた断熱シール材であり、金属ケース８やシース１９が高温になった場合でも、樹脂ケース１１、１３への熱伝導を抑制でき、樹脂ケース１１、１３が高温で軟化や焦げなどの損傷で、シール性を損なって流体がケースの外部に漏れる外部漏れを防止することができる。さらに外部漏れ防止の効果だけでなく、本実施例は棒状のシーズヒータ７両端の外周部と樹脂ケース１１、１３内側との間をゴムのＯリング１６、１７でシールした構成により、温度変化によってシーズヒータ７が軸方向および径方向に膨張収縮しても、ゴムのＯリング１６、１７がゴム弾性によってシール性を確保したまま径方向や軸方向に撓むことができ、軸方向の膨張収縮が大きい場合もシーズヒータ７がＯリング１６、１７によってシールされながら軸方向摺動自在に支持されるので、シーズヒータ７および樹脂ケース１１、１３に無理な引っ張りや圧縮の応力が作用しないため、熱による膨張収縮の繰返しに対し、優れた耐久信頼性を確保できるという特有の効果を有する。
【００３４】
なお、シーズヒータ７がＯリング１６、１７によって軸方向に摺動自在に支持した構成で、シーズヒータ７が膨張収縮を繰り返すことによって次第に軸方向にずれて外れることを防止するため、押さえ板２３、２６の一部をＵ字型に曲げてストッパー３５、３６が形成してある。シーズヒータ７が軸方向の左右いずれにずれたとしても、ストッパー３５、３６によって当接すると、それ以上ずれることはなく、シーズヒータ７および樹脂ケース１１、１３にも無理な機械的応力も作用しない。たとえば仮に、シーズヒータ７の両端にフランジをロー付けしてケースに固定したような固定支持だとしたら、シーズヒータの膨張収縮による寸法変化を弾力的に吸収することができずロー付け部などに機械的応力が繰り返し作用して亀裂破損の発生する恐れがあるが、本実施例のようなシーズヒータ７がＯリング１６、１７によって軸方向に摺動自在に支持した構成であれば、膨張収縮による亀裂破損の防止効果と樹脂ケース１１、１３への熱伝導を抑制効果がある。
【００３５】
またケース１１、１３は樹脂にすることで、多少複雑な形状も射出成形など樹脂成形加工法で簡単に形成できるため、流入口１０および流出口１２を設けるだけでなく、サーミスタ３２やサーモスタット３４を一体的に小型コンパクトに装着できる形を簡単に実現することができる。たとえば流入口１０および流出口１２をスムーズに流路断面積が変化するような低圧力損失の流路形状や、流入口１０および流出口１２をシーズヒータ７や金属ケース８の軸心より偏心させて、流体をシーズヒータ７の表面を旋回しながら流しスケール付着防止効果を高める流路形状にするために、ケース１１、１３が多少複雑な形状になっても樹脂成形で簡単に加工できるので、金属ケース８との組み合わせにより熱的安全性と生産しやすい合理的加工性の両方を満足させることができる。
【００３６】
また、本実施例の流体加熱装置について水は、図２の側面断面図（図1のＡ−Ａ断面）に示すように、樹脂ケース１１の中心から偏芯した側面位置に設けた流入口１０から入水し、シーズヒータ７のシース１９の外周に流れ込み、さらに、シース１９の外周に沿って螺旋状に配置した螺旋コイル１８によって、シース１９の外周を螺旋状に旋回して流れ、再び側面に設けた吐出口１２より吐出されることになる。ここで、螺旋状に配置する螺旋コイル１８は、螺旋コイル１８のピッチ間に形成される流路断面積が、ケース８とシース１９との間に構成された略ドーナツ状の流路の断面積より狭くなるようなピッチで旋回させるようにした。この結果、螺旋コイル１８に沿って螺旋状に流れる旋回流の流速は、螺旋コイル１８がない場合に比べて速くなり、流速が加速されることになる。
【００３７】
また、ケース８とシース１９で囲まれた円筒状の流路空間はアスペクト比の大きな流路断面となり、もし螺旋コイル１８がない場合は、ケース８の中心から偏芯した側面位置に設けた流入口１０から入った水は、当初はシース１９の外周に沿って螺旋状に流れるが、下流になるにしたがって旋回流が失われ、徐々に円筒状の軸方向の流れ成分が主体となり、下流においては実質上、水の流速が遅くなる。しかし、本実施例では、流路９を螺旋状に構成するための流速変換手段としての螺旋コイル１８を、発熱体であるシーズヒータ７の外周に備えた構成なので、流れは旋回流で速い流速状態が継続し、シーズヒータ７のシース１９と流体である水の境界層の領域が非常に薄くなる。その様子を示す流速分布図を、図３と図４に模式的に示す。このように、図３に示す流速の遅い部分３７が、図４に示す流速分布の境界層３８のように少なくなり、シーズヒータ７のシース１９に付着するスケールなどが蓄積することを防止することができる。
【００３８】
また、析出したスケール分は、速い流れによって下流側に流されてしまう効果があるとともに、流速の旋回流によってスケールが小さく砕かれて下流側に流れていくので、下流側で詰まることがない。そして、流体加熱装置内にスケールが付着しにくくなることによって、流体加熱装置としての寿命を延ばすことができる。また、螺旋状のスムーズな流れとすることで、速い流速でありながら、流路の圧損を少なく実現できるとともに、速い流速とすることで熱交換効率を向上することができ、小型化を実現することができる。
【００３９】
このように、発熱体７の外周に設けたケース８によって流路９を構成し、その流路９の一部に流速を加速させる流速変換手段である螺旋コイル１８を備えた構成とすることにより、流路の流速が加速され、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着を軽減することができる。そして、発熱体７の外周に流速旋回する流路９を構成することで、小型で高効率を実現し、かつスケールが付着しなくて長寿命とすることができる。そして、発熱体７の外周に流路９を設けることで、発熱体７の熱は流路の水に奪われるため、熱絶縁が流路によって行われることになり、ケース８の外側に断熱層を設ける必要がなく小型にすることができる。また、発熱体７を流路で囲うことで外部へ熱を逃がさない構成とすることができ、熱交換効率を高めることができる。また、流速を速くすることで、気泡の発生を低減し、スケールの発生を抑制すると共に、シーズヒータ７のシース１９の表面温度を低く抑えることができるので、沸騰音の発生を低減することができる。
【００４０】
つまり、発熱体７の外周に設けた流路９と、前記流路９を構成するケース８と、少なくとも前記流路９の一部に流速を変化させる流速変換手段である螺旋コイル１８を備えた構成とすることにより、流路９の流速により、発熱体７表面に発生するスケールなどの付着物を剥離することができるので付着を軽減することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。
【００４１】
しかし、シーズヒータ７と螺旋コイル１８間、あるいは金属ケース８と螺旋コイル１８間の隙間が大きい場合、流路９内を流れる水は螺旋コイル１８に沿って流れず、円筒状の
軸方向の流れ成分が主体となってしまい、前述したようなスケール付着量の低減などの効果を得ることができない。そのため、シーズヒータ７と螺旋コイル１８、および金属ケース８と螺旋コイル１８を近接する必要があるため、それぞれの物体間での異種金属接触腐食や隙間腐食などの電位腐食により、金属ケース８に孔が開くことによる水漏れや、シーズヒータ７のシース１９に孔が開くことによる絶縁劣化などが生じる危険性がある。
【００４２】
しかし、本実施の形態では、発熱体であるシーズヒータ７のシース１９、螺旋コイル１８、金属ケース８の各部品を同種の材質である銅製とすることにより、各部品間の電位差をなくすことで、電位腐食を防ぎ、装置の長寿命化を実現している。なお、本実施の形態では、同種の材質として熱伝導性に優れ、低コストかつ加工性の高い銅を用いて説明したが、使用する流体や、求められる性能により、他の材質を用いても良い。例えば、ステンレスを用いて強度を上げる構成や、アルミニウムを用いて軽量化を図る構成などが考えられる。この場合でも、発熱体であるシーズヒータ７のシース１９と螺旋コイル１８、および金属ケース８と螺旋コイル１８を同種の材質とすることで、各部品間の電位差をなくし、装置の長寿命化を実現することができる。
【００４３】
また、各部品の材質を変えなければならない場合は、銅（海水中における銅の電位：−０．３６Ｖ）とステンレス（海水中におけるＳＵＳ３０４の電位：−０．０８Ｖ）のような電位差が小さい組み合わせとし、電位腐食を生じにくくすることで、装置の長寿命化を図る構成とすることが望ましい。
【００４４】
なお、各部品の材質を電位差が大きい組み合わせにしなければならない場合は、螺旋コイル１８の材質を、シーズヒータ７および金属ケース８よりも電位の低い卑な金属とすることが望ましい。これは、電位腐食は、電位の低い方の金属で生じるためである。例えば、シーズヒータ７のシース１９と金属ケース８の材質を熱伝導性の良い銅（標準電極電位：＋０．３４Ｖ）とし、螺旋コイル１８の材質を加工性が良く低コストの鉄（標準電極電位：−０．４４Ｖ）とした場合、電位腐食が起こるのは、電位が低い鉄を用いた螺旋コイル１８の方となる。このため、シーズヒータ７や金属ケース８が電位腐食することによる水漏れや絶縁劣化を防ぐことができる。
【００４５】
また、生成する湯の温度が低い、あるいは使用する水のスケール濃度が低いなど、スケール付着があまり生じない場合には、必ずしも螺旋コイル１８を必要としない。この場合、流路は金属ケース８とシーズヒータ７で構成される円筒状の軸方向の流れとなる。このような場合でも、シーズヒータ７と金属ケース８を電位差が少ない、好ましくは同種の金属で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことができる。
【００４６】
なお、押さえ板２３、２４、２５、２６は、Ｏリング１４、１５、１６、１７により、流路内９内を流れる水に触れないように構成されているため、シーズヒータ７や金属ケース８との間に電位腐食が生じることが無いので、どのような材質を用いても良い。ただし、湿度が高い場所で使用するなど、押さえ板２３、２４、２５、２６と、シーズヒータ７や金属ケース８との間に水滴が付着する可能性がある場合は、シーズヒータ７や金属ケース８との電位差が少ない、好ましくは同種の金属で押さえ板２３、２４、２５、２６を構成することが望ましい。
また、ケース１１、１３は、シールのため、シーズヒータ７やケース８と近接して構成されている上、流路９を流れる水と接してしまうが、本実施の形態のように、ケース１１、１３を樹脂製とすることにより、シーズヒータ７や金属ケース８との間に電位腐食が生じない構成とすることができる。なお、ケース１１、１３を金属製とする場合は、ケース１１、１３と、シーズヒータ７や金属ケース８とを電位差が少ない、好ましくは同種の金属で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことができる。
さらに、金属ケース８を複数の金属製の部品の組み合わせで構成した場合にも、各部品を
電位差が少ない、好ましくは同種の金属で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことができる。なお、ケース１１、１３などを複数の金属部品の組み合わせとした場合も同様である。
このように、発熱体であるシーズヒータ７のシース１９、螺旋コイル１８、金属ケース８の各部品を同種の材質である銅製とすることにより、各部品間の電位差をなくすことで、異種金属接触腐食や隙間腐食などの電位腐食によって金属ケース８に孔が開くことによる水漏れや、シーズヒータ７のシース１９に孔が開くことによる絶縁劣化を防ぐことができるので、装置の長寿命化を実現することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態の給湯装置を示す断面図である。この給湯装置は一般的には温水洗浄便座と称されるもので、実施の形態１の流体加熱装置を用いて水道水を瞬間的に加熱して、適温の温水を洗浄ノズル５５から噴出して人体局部を洗浄するものである。構成は、便器５１の上に暖房便座５２と給湯装置本体５３が設置してある。そして、給湯装置本体５３の中に、実施の形態１の流体加熱装置５４を備え、適温に加熱された温水が洗浄ノズル５５から噴出して人体５６の局部を洗浄する。なお、給湯装置本体５３の中には主用部品として開閉弁５７と流量制御弁５８を備えている。その他、制御基板などの部品は省略する。
【００４８】
このような温水洗浄便座と称される給湯装置において、暖房便座５２に着座すると開閉弁５７が開き水道水が実施の形態１の流体加熱装置５４に導入される状態になる。そして、リモコン（図示せず）の洗浄ボタン（図示せず）を押すと、流体加熱装置５４によって水道水が好みの適温に加熱され、設定した好みの流量になるように流量制御弁５８によって制御されて、洗浄ノズル５５から噴出して人体局部を洗浄する。つまり流体加熱装置５４は、温水洗浄したいときに水道水を瞬間的に加熱できる瞬間式の流体加熱装置として作用するものである。
【００４９】
従来の温水洗浄便座は、このような瞬間式の流体加熱装置ではなく約1リットル程度の温水タンクを備え、常時約４０℃程度にヒータ保温しておいて前記温水タンクの湯を洗浄に使用する貯湯式のものが一般的であった。しかし、貯湯式の温水洗浄便座の場合、温水タンクの湯を常時約４０℃程度にヒータ保温しているため、温水タンクからの放熱ロスがあり、瞬間式の約２倍の電気代になり省エネルギー的に好ましくないという不都合があった。しかも、温水タンクの貯湯量が１リットルの場合、約１分間お湯を使用すると、温水タンク内の湯がなくなり冷たい水で洗浄することになる。このように貯湯式の場合いわゆるお湯切れの不都合もあった。また温水タンクの容積が大きいため、機器のコンパクト性を損なうという不都合もあった。
【００５０】
貯湯式とは対象的に瞬間式の場合、洗浄ノズル５５から噴出する洗浄流量の水を流体加熱装置５４のシーズヒータ７によって瞬間的に適温加熱するため、お湯切れの課題を解消でき、連続して好みの時間洗浄でき、かつ放熱ロスもほとんどなくすることができ省ネルギーである。しかも、流体加熱装置５４は貯湯式のような大きい温水タンクが不要でコンパクトにできる。
ただし瞬間式の場合、瞬間的に湯に加熱するために、シーズヒータ７の定格電力（ワット数）は貯湯式のヒータの定格電力（ワット数）に較べて大きくせざるを得ない。シーズヒータ７の定格電力が大きいだけに、何かの異常故障でシーズヒータ７に定格電力が入りっ放しになったり、空焚きになったりした場合の安全性を十分確保する必要があるわけである。前にも説明したとおり、本実施例は熱的安全性を十分確保した流体加熱装置５４を用いた給湯装置であり、必要な量の水を瞬間的に加熱でき熱的安全性と合理的加工性を兼ね備えた流体加熱装置で、貯湯式に比べエネルギーロス少なく、かつ湯切れしない安全でコンパクトな給湯装置にすることができる。
また、瞬間式の場合、湯温をすばやく制御するために応答性を良くする必要がある。そのため、シーズヒータ７のワット密度を高くするなどの対策が必要であるが、その結果、シーズヒータ７の表面温度が貯湯式と比べて高くなるため、スケール付着による問題が生じてしまう。しかし、本実施の形態の流体加熱装置は、螺旋コイル１８により、流路９を流れる水の流速を早めることでスケール付着を低減させる構成となっている。また、シーズヒータ７のシース１９と金属ケース８と螺旋コイル１８を同種の材質で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことが可能であるため、給湯装置の長寿命化を実現することができる。
【００５１】
なお、本実施例の給湯装置は、人体局部を洗浄する温水洗浄便座で説明したが、洗面・台所・風呂などで手洗いやシャワー用などに使用される電気給湯器の場合でも、実施の形態１の流体加熱装置５４を用いて温水洗浄便座の場合と同様に、エネルギーロス少なく、かつ湯切れしない安全でコンパクトな給湯装置にすることができる。しかも、大きい貯湯タンクを無くすことができるので、軽量・薄型にもでき、外観デザイン面、設置性でも有利である。
【００５２】
（実施の形態３）
図６は本発明の第３の実施の形態の給湯装置を示す断面図である。この給湯装置は一般的には洗濯洗浄装置と称されるもので、図６において、水を供給する給水口６１と、給水口６１から洗濯槽６２に至る給水経路を主水路６３とバイパス経路６４に分岐する切換弁６５とを備え、バイパス経路６４の途中に実施の形態１の流体加熱装置６６を備えた構成である。ここで、洗剤溶解槽６７、水路の切換えや流量や温度の調整、および洗濯に関する制御を行う制御回路６８、排水口６９である。また、図６でのＢ-Ｂ断面である図７に示すように、流体加熱装置６６は円筒状に構成し、洗濯洗浄装置のコーナー部７０に縦方向に設置して省スペースを図っている。
【００５３】
以上のように構成された洗濯洗浄装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、水は給水口６１から供給され、流量制御もできる切換弁６５によって、バイパス経路６４に供給される。供給された水は、瞬間式の流体加熱装置６６によって適温に加熱されるものである。ここで、流体加熱装置６６の適温制御機能は、流路の下流側に設けたサーミスタ２４によって検出される水温が、洗剤の溶解に適した温度となるように加熱用のシーズヒータ７の通電制御を行うものである。給水する水を瞬時に加熱して適温の水を洗剤溶解槽６７に供給することで、冬季などの水温が低過ぎて洗剤が溶解しにくいときも、洗剤溶解槽６７でよく解ける。
【００５４】
すなわち、この洗剤溶解槽６７の洗剤が、流体加熱装置６６を経て加熱された適温水によってよく解けて、濃度の高い洗剤溶液となった状態で洗濯槽６２の中の衣類に注がれる。そのよく解けた濃度の高い洗剤溶液は洗濯槽６２の中の衣類によく染み込む。これは、たとえば、頑固な汚れのワイシャツの襟などに、あらかじめ液体洗剤を染み込ませてから洗濯洗浄装置に入れて洗うとよく汚れが落ちるのと同様の効果が得られることになる。このように洗濯洗浄装置に瞬間式の流体加熱装置６６で適温の水に加熱し、洗剤溶解槽６７であらかじめ洗剤を溶解して洗濯槽６２に供給することで、時期を問わず汚れが落ちやすい給湯装置（洗濯洗浄装置）を提供できる。
また、瞬間式の流体加熱装置６６にすることにより、使用時のみに加熱するので電力の無駄を少なくすることができるとともに、流体加熱装置６６の取付け姿勢の高い自由度とコンパクト性により小型コンパクトな給湯装置（洗濯洗浄装置）とすることができる。しかも、流体の供給異常などにより空焼きなどが発生した場合でも、熱的安全性を十分確保した実施の形態１の流体加熱装置６６を使用することで安全性の高い給湯装置（洗濯洗浄装置）を提供できる。
さらに、本実施の形態の流体加熱装置は、螺旋コイル１８により、流路９を流れる水の流
速を早めることでスケール付着を低減させる構成となっており、また、シーズヒータ７のシース１９と金属ケース８と螺旋コイル１８を同種の材質で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことが可能であるため、給湯装置（洗濯洗浄装置）の長寿命化を実現することができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜６のいずれかに記載の流体加熱装置と、その流体加熱装置により加熱された洗浄水を注ぐ洗濯槽を備えたことにより、生産性と安全性を両立した流体加熱装置により、汚れ落ち性能が高く安全でコンパクトかつ長寿命な給湯装置（洗濯洗浄装置）とすることができる。なお、上記実施の形態では縦型の洗濯洗浄装置の例で説明したが、本発明はこれに限られることなく、たとえば横型あるいは斜め型などのドラム式であっても同様の効果が得られる。
【００５６】
（実施の形態４）
図８は本発明の第４の実施の形態の給湯装置を示す断面図である。この給湯装置は一般的には食器洗浄装置と称されるもので、図８において、洗浄槽８１、扉８２により開閉自在とした開口部８３、洗浄槽８１の下方に設け洗浄水を噴出する噴出手段８４および洗浄水を循環させるポンプ８５、洗浄水を溜める水受け８６、食器などの被洗浄物８７を収納する洗浄かご８８、洗浄かご８８を移動可能に支持するレール８９、送風ファン９０、洗浄槽８１の下方に設けた実施の形態１の流体加熱装置９１、流体加熱装置９１に給水する給水管６５である。
【００５７】
以上のように構成された給湯装置（食器洗浄装置）において、洗浄槽８１内の洗浄水は流体加熱装置９１によって温水化され、ポンプ８５の運転により噴出手段８４に圧送されて噴出手段８４から勢いよく噴射される。この噴出手段８４から噴射される洗浄水により洗浄かご８８に収容された食器などの被洗浄物８７を洗浄し、洗浄完了後は洗浄水を排水弁（図示せず）を開いて排水し送風ファン８９の運転による換気で食器などの被洗浄物８７を乾燥させるものである。実施の形態１の瞬間式の流体加熱装置９１を用いることにより洗浄水の温度を被洗浄物８７に適した温度に短時間で変更でき、洗浄効果を高めることができるとともに、無駄な高温化を避けて省エネルギー化を促進できる。
また、安全性を高めかつコンパクトな流体加熱装置９１により洗浄装置の利便性を高めることができる。このように、安全性を高めた瞬間式の流体加熱装置により洗浄水の温度を短時間で変更できるので最適な洗浄温度を任意に設定でき、小型コンパクトな給湯装置（食器洗浄装置）とすることができる。
さらに、本実施の形態の流体加熱装置は、螺旋コイル１８により、流路９を流れる水の流速を早めることでスケール付着を低減させる構成となっており、また、シーズヒータ７のシース１９と金属ケース８と螺旋コイル１８を同種の材質で構成することにより、電位腐食による水漏れや絶縁劣化を防ぐことが可能であるため、給湯装置（洗濯洗浄装置）の長寿命化を実現することができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜６のいずれかに記載の流体加熱装置と、食器などの被洗浄物を収納する洗浄槽と、前記流体加熱装置により加熱された洗浄水を被洗浄物に噴出させる噴出手段を備え、安全性の高い瞬間式の流体加熱装置により洗浄水の温度を短時間で変更できるので最適な洗浄温度を任意に設定でき、安全で長寿命の給湯装置（食器洗浄装置）を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる流体加熱装置は、発熱体またはケースと、流速変換手段との間で異種金属接触腐食や隙間腐食が起こらない、あるいは起こっても水漏れや絶縁劣化などの問題が生じない装置とすることができるため、長寿命の給湯装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における流体加熱装置の断面図
【図２】同流体加熱装置の側面断面図
【図３】流体加熱装置内の流れ分布説明図
【図４】流体加熱装置内の流れ分布説明図
【図５】本発明の実施の形態２における給湯装置の断面図
【図６】本発明の実施の形態３における給湯装置の断面図
【図７】同給湯装置の平面断面図
【図８】本発明の実施の形態４における給湯装置の断面図
【図９】従来の流体加熱装置の断面図
【符号の説明】
【００６１】
７  発熱体（シーズヒータ）
８  ケース
９  流路
１０  流入口
１１  ケース（樹脂ケース）
１２  流出口
１３  ケース（樹脂ケース）
１４  シール材（Ｏリング）
１５  シール材（Ｏリング）
１６  シール材（Ｏリング）
１７  シール材（Ｏリング）
１８  螺旋コイル
２０  発熱部
２３  押さえ板
２４  押さえ板
２５  押さえ板
２６  押さえ板
２７  非発熱部
２８  非発熱部
２９  熱伝達板
３０  トライアック
３１  温度ヒューズ
３２  サーミスタ
３３  制御器
５８  流体加熱装置
６６  流体加熱装置
９１  流体加熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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