(57)【要約】  昇温特性が高く、所定水温までの到達時間を短くすることができるセラミックヒータ、熱交換ユニット、及び温水洗浄便座を提供する。  セラミックヒータ（５）は、パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上で且つ表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上である。従って、立ち上がり時間が短く昇温特性に優れている。また、芯厚みを０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ以下（従って円筒厚みを１ｍｍ以上２．４ｍｍ以下）の間で薄くすることで、円筒内部を通過する水に効率よくセラミックヒータ（５）からの熱を伝えることができ、昇温特性に優れている。そのため、熱交換器（３）とセラミックヒータ（５）との間隙を過度に狭める必要がなく、よって、その間隙に気泡が滞留し難いので、熱衝撃によるセラミックヒータ（５）の破損を抑制できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状のセラミックヒータにおいて、
パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状のセラミックヒータにおいて、
表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項３】
内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状のセラミックヒータにおいて、
パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上であり、且つ、表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項４】
前記セラミックヒータは、前記発熱パターンより内側の筒状の芯部材と、前記発熱パターンを有し前記芯部材の外表面を覆う発熱被覆部材と、を備えたことを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
前記セラミックヒータは、前記発熱被覆部材のうち前記発熱パターンが形成された発熱部が、前記流体が流入・流出する熱交換器内に配置されるものであることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項６】
前記セラミックヒータの芯部材の厚みが、０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項４又は５に記載のセラミックヒータ。
【請求項７】
前記セラミックヒータの厚みが、１ｍｍ以上２．４ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項８】
前記セラミックヒータの軸方向の長さが、８０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項１〜７のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項９】
前記セラミックヒータの外径が、８ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックヒータを、前記流体が流入・流出する熱交換器に取り付けたことを特徴とする熱交換ユニット。
【請求項１１】
前記熱交換ユニットにおける前記流体の流路として、前記セラミックヒータを軸方向に貫く貫通孔から前記セラミックヒータの外周面側の空間に到る流路を備えたことを特徴とする前記請求項１０に記載の熱交換ユニット。
【請求項１２】
前記請求項１０又は１１に記載の熱交換ユニットを備えたことを特徴とする温水洗浄便座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば温水洗浄便座、電気温水器、２４時間風呂などに用いられるセラミックヒータ、熱交換ユニット、及び温水洗浄便座に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば温水洗浄便座には、図１１に例示する様に、樹脂製の容器（熱交換器）１０１を有する熱交換ユニット１０３が用いられており、この熱交換ユニット１０３には、熱交換器１０１内に収容された洗浄水を暖めるために、長尺のパイプ状のセラミックヒータ１０５が取り付けられている。【０００３】
この熱交換ユニット１０３では、瞬間的に水を温水に交換する必要があるため、セラミックヒータ１０５としては、昇温特性の良いものが使用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３９３７９８号公報 （図１、第２頁）
【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、上述した熱交換器１０１内の水の量が多いと、昇温特性の良いセラミックヒータ１０５をもってしても、所定の温度まで上げるために時間がかかるという問題があった。【０００５】
この対策として、例えば熱交換器１０１の内径を小さくして容積を小さくすることにより、熱交換器１０１内の水の量を減らすことが考えられる。
ところが、熱交換器１０１をあまり小さくすると、熱交換器１０１の内壁とセラミックヒータ１０５の外壁との間の空間（水路）１０７が狭くなってしまい、セラミックヒータ１０５の表面にて発生した気泡が流れてゆかず、水路１０７内に滞留することがある。その場合には、セラミックヒータ１０５の気泡が付着した箇所とその周囲との温度差が大きくなって熱衝撃が発生し、セラミックヒータ１０５が破損することがある。【０００６】
従って、水路１０７を狭くするにも限界があり、結果として、高い昇温特性が得られないという問題があった。
本発明はこうした問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇温特性が高く、所定水温までの到達時間を短くすることができるセラミックヒータ、熱交換ユニット、及び温水洗浄便座を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）請求項１の発明は、内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状（例えば円筒状）のセラミックヒータにおいて、パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とする。【０００８】
本発明では、セラミックヒータのパターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上であるので、後述する実験例からも明かな様に、立ち上がり時間（セラミックヒータの作動開始から所定の温度に達するまでの時間）が短く昇温特性に優れている。【０００９】
つまり、本発明では、例えば従来と同様なワット数とした場合でも、高いパターンワット密度を有するので、例えば流体が収容される容器（熱交換器）の容積を小さくすることにより、液体が所定温度に達する時間を短くすることができる。【００１０】
また、本発明では、昇温特性に優れているので、熱交換器とセラミックヒータとの間隙を過度に狭める必要がなく、よって、その間隙に気泡が滞留し難いので、熱衝撃によるセラミックヒータの破損を抑制できる。【００１１】
しかも、熱交換器を小さくすることにより、熱交換ユニットもコンパクトにできるという利点がある。
ここで、前記パターンワット密度とは、後に詳述する様に、ワット数（電源オンの突入時ではなく定常時）を発熱パターンの面積で割った値の１／２である。尚、パターンワット密度の上限値としては、例えば１２０Ｗ／ｃｍ2が考えられる。【００１２】
（２）請求項２の発明は、内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状（例えば円筒状）のセラミックヒータにおいて、表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とする。【００１３】
本発明では、セラミックヒータの表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上であるので、後述する実験例からも明かな様に、立ち上がり時間（セラミックヒータの作動開始から所定の温度に達するまでの時間）が短く昇温特性に優れている。【００１４】
つまり、本発明では、例えば従来と同様なワット数とした場合でも、高い表面ワット密度を有するので、例えば流体が収容される容器（熱交換器）の容積を小さくすることにより、液体が所定温度に達する時間を短くすることができる。【００１５】
また、本発明では、昇温特性に優れているので、熱交換器とセラミックヒータとの間隙を過度に狭める必要がなく、よって、その間隙に気泡が滞留し難いので、熱衝撃によるセラミックヒータの破損を抑制できる。【００１６】
しかも、熱交換器を小さくすることにより、熱交換ユニットもコンパクトにできるという利点がある。
ここで、前記表面ワット密度とは、後に詳述する様に、ワット数（電源オンの突入時ではなく定常時）を発熱パターンが形成されている発熱部の面積で割った値の１／２である。尚、表面ワット密度の上限値としては、例えば６０Ｗ／ｃｍ2が考えられる。【００１７】
（３）請求項３の発明は、内部に発熱パターンを備えた流体加熱用の筒状（例えば円筒状）のセラミックヒータにおいて、パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上であり、且つ、表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上であることを特徴とする。【００１８】
本発明は、前記請求項１及び請求項２の発明の作用効果を奏する。
（４）請求項４の発明は、前記セラミックヒータは、前記発熱パターンより内側の筒状の芯部材と、前記発熱パターンを有し前記芯部材の外表面を覆う発熱被覆部材と、を備えたことを特徴とする。【００１９】
本発明は、セラミックヒータの構成を例示したものである。本発明では、発熱パターンに電流が流されて発熱した場合には、芯部材を介して、芯部材の貫通孔（即ち芯部材の軸方向に貫通する貫通孔）を流れる流体を加熱できるとともに、発熱被覆部材を介して、発熱被覆部材の外周側を流れる流体を加熱できる。【００２０】
（５）請求項５の発明は、前記セラミックヒータは、前記発熱被覆部材のうち前記発熱パターンが形成された発熱部が、前記流体が流入・流出する熱交換器内に配置されるものであることを特徴とする。【００２１】
本発明は、セラミックヒータが、熱交換器に配置されるものであることを例示したものである。ここで、発熱部とは、発熱被覆部材のうち、発熱パターンが形成されている部分から先端側（即ち発熱パターンから伸びる端子パターンが形成された後端側に対してその反対側）を示している。【００２２】
（６）請求項６の発明は、前記セラミックヒータの芯部材の厚みが、０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ以下であることを特徴とする。
後の実験例でも示す様に、セラミックヒータの芯部材（即ちセラミックヒータのうち、発熱パターンが設けられた位置より内側の部分の部材）の厚みを、１．９ｍｍ以下に薄くすることにより、それより厚い場合と比較して、芯部材の厚み方向における温度差を小さくできるので、熱衝撃を緩和することができる。また、芯部材の厚みを、０．５ｍｍ以上とすると強度が高くなるので好適である。【００２３】
（７）請求項７の発明は、前記セラミックヒータの厚みが、１ｍｍ以上２．４ｍｍ以下であることを特徴とする。
セラミックヒータの厚みを、２．４ｍｍ以下に薄くすることで、それより厚い場合と比較して、円筒内部を通過する流体（例えば水）に効率良くヒータからの熱を加えることができるため、セラミックヒータの表面に気泡が発生した場合でも、その熱衝撃を緩和することができる。また、セラミックヒータの厚みを、１ｍｍ以上とすると強度が高くなるので好適である。【００２４】
（８）請求項８の発明は、前記セラミックヒータの軸方向の長さ（Ｌ）が、８０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明は、セラミックヒータの軸方向の好ましい長さを例示したものである。つまり、上述したパターンワット密度や表面ワット密度を採用することにより、セラミックヒータの軸方向の長さを従来より短くすることが可能である。よって、熱交換器の軸方向の長さを短くして熱交換器の容積を小さくすることができるので、このセラミックヒータを用いて、流体の速やかな加熱が可能となる。【００２５】
尚、発熱部の軸方向の長さ（Ａ）としては、８０〜１１０ｍｍの２／３の範囲が挙げられる。
（９）請求項９の発明は、前記セラミックヒータの外径が、８ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする。【００２６】
本発明は、セラミックヒータの外径の好ましい寸法を例示したものである。つまり、上述したパターンワット密度や表面ワット密度を採用することにより、セラミックヒータの外径を従来より小さくすることが可能である。よって、熱交換器の内径を小さくして熱交換器の容積を小さくすることができるので、このセラミックヒータを用いて、流体の速やかな加熱が可能となる。【００２７】
（１０）請求項１０の発明は、前記請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックヒータを、前記流体が流入・流出する熱交換器に取り付けた熱交換ユニットである。
本発明は、上述したセラミックヒータを備えた熱交換ユニットを例示したものである。【００２８】
（１１）請求項１１の発明は、前記熱交換ユニットにおける前記流体の流路として、前記セラミックヒータを軸方向に貫く貫通孔から前記セラミックヒータの外周面側の空間に到る流路を備えたことを特徴とする。【００２９】
本発明は、熱交換ユニットにおける流体の流路を示したものである。本発明では、流体を、セラミックヒータの内周面側の空間（即ち貫通孔）からセラミックヒータの外周側の
空間（即ちセラミックヒータの外周面と熱交換器の内周面とに挟まれた空間）に流すことにより、効率良く流体を加熱することができる。【００３０】
（１２）請求項１２の発明は、前記請求項１０又は１１に記載の熱交換ユニットを備えた温水洗浄便座である。
本発明は、上述した熱交換ユニットを備えた温水洗浄便座を例示したものである。【００３１】
尚、熱交換器を構成する容器の容積は、セラミックヒータの体積を含む場合は１５〜２５ｃｍ3の範囲、セラミックヒータの体積を含まない場合（水量のみの場合）は１０〜２０ｃｍ3の範囲が好ましい。ここで、前記熱交換器の容積の下限値以上の場合は、熱衝撃等で破損する恐れが少なく、上限値以下の場合は、加熱特性が良いので好適である。【００３２】
また、熱交換器内に流入・流出する液体の流量としては、３００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎの範囲を採用できる。
更に、熱交換器の内壁（内周面）とセラミックヒータの外壁（外周面）との間隙の寸法としては、１〜５ｍｍの範囲を採用できる。【００３３】
また、流体の加熱前と加熱後の温度差としては、２０〜４５℃の範囲を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は実施例１の熱交換ユニットを破断して示す説明図、（ｂ）はセラミックヒータを軸方向から示す側面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は実施例１の発熱被覆部材の導電パターンを展開して示す説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は実施例１の熱交換ユニットの製造方法を示す説明図である。
【図４】（ａ）は実施例２の熱交換ユニットを破断して示す説明図、（ｂ）はセラミックヒータを軸方向から示す側面図である。
【図５】（ａ）は実施例３の熱交換ユニットを破断して示す説明図、（ｂ）はセラミックヒータを軸方向から示す側面図である。
【図６】（ａ）は実施例４の熱交換ユニットを破断して示す説明図、（ｂ）はセラミックヒータを軸方向から示す側面図である。
【図７】（ａ）は実験に用いる試料１の（フランジを備えた）セラミックヒータの正面図、（ｂ）はその（フランジを除いた）セラミックヒータの側面図、（ｃ）はその熱交換ユニットを破断して示す説明図である。
【図８】（ａ）は実験に用いる試料２の（フランジを備えた）セラミックヒータの正面図、（ｂ）はその（フランジを除いた）セラミックヒータの側面図、（ｃ）はその熱交換ユニットを破断して示す説明図である。
【図９】（ａ）は実験に用いる試料３の（フランジを備えた）セラミックヒータの正面図、（ｂ）はその（フランジを除いた）セラミックヒータの側面図、（ｃ）はその熱交換ユニットを破断して示す説明図である。
【図１０】（ａ）は実験に用いる試料４の（フランジを備えた）セラミックヒータの正面図、（ｂ）はその（フランジを除いた）セラミックヒータの側面図、（ｃ）はその熱交換ユニットを破断して示す説明図である。
【図１１】従来技術の熱交換ユニットを破断して示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、３１、４１、５１…熱交換ユニット
３、３３、４３、５３…熱交換器
５、３５、４５、５５…セラミックヒータ
７…フランジ
１５、３４、４７、５７…芯部材
１６…セラミック基体
１７、３６、４９、５９…発熱被覆部材
２１…発熱パターン
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本発明の最良の形態の例（実施例）について説明する。
【実施例１】
【００３７】
ａ）まず、本実施例のセラミックヒータ及び熱交換ユニットについて説明する。
本実施例の熱交換ユニットは、温水洗浄便座において、洗浄水を暖めるために用いられるものである。【００３８】
図１（ａ）（ｂ）に示す様に、この熱交換ユニット１は、洗浄水を収容する熱交換器３と、熱交換器３に取り付けられて洗浄水を暖めるセラミックヒータ５と、セラミックヒータ５を熱交換器３に固定する固定部材（フランジ）７とを備えており、セラミックヒータ５は熱交換器３と同軸に配置されている。【００３９】
前記熱交換器３は、有底の円筒形の容器（内径φ１９ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×軸方向長さ（外寸）７０ｍｍ）であり、例えばガラスを添加したナイロンからなる樹脂製である。この熱交換器３の軸方向の一端（同図右側：後端側）には、セラミックヒータ５が挿入される円形の開口部９が形成され、その後端側の径方向の側面には、洗浄水が流出するパイプ状の流出部（同図破線）１１が設けられている。【００４０】
前記フランジ７は、アルミナ製の円盤状の部材であり、その中心にはセラミックヒータ５が貫挿され、ガラス接着剤１３にて固定されてシールされている。
前記セラミックヒータ５は、アルミナ製のパイプ状の円筒部材（内径φ６．６ｍｍ×外径φ１１．５ｍｍ×軸方向長さ８５ｍｍ）である。このセラミックヒータ５は、アルミナ製の円筒の芯部材１５（厚み約１．９ｍｍ）と、芯部材１５の外周面を覆うように形成されたアルミナ製の発熱被覆部材１７（厚み０．５ｍｍ）とを備えている。【００４１】
また、セラミックヒータ５の先端側、即ち、発熱パターン２１（図２（ａ）（ｂ）参照）が形成された発熱部１８側は、熱交換器３の内部に配置されており、セラミックヒータ５の後端側は、熱交換器３から外部に突出している。【００４２】
尚、セラミックヒータ５の後端側の表面には、一対の外部端子パターン１９、２０が形成されており、この外部端子パターン１９、２０は、図示しないスルーホールによって各端子パターン２３、２４（図２（ａ）（ｂ）参照）に電気的に接続されている。【００４３】
図２（ａ）に発熱被覆部材１７を展開してその芯部材１５側を示す様に、発熱被覆部材１７は、アルミナ製の薄肉のセラミック基体１６の芯部材１５側の表面に、導電パターン２２が形成されたものである。導電パターン２２は、例えばＭｏ及びＷ（重量比Ｗ：Ｍｏ＝２：３）の高融点金属からなり、その先端側（同図左側）に、通電により発熱する蛇行状の発熱パターン２１を備えるとともに、その後端側に、発熱パターン２１に連接する一対の端子パターン２３、２４を備えている。尚、発熱パターン２１の抵抗は６Ωであり、その線幅は約０．６ｍｍ、厚みは２０〜３５μｍである。【００４４】
特に本実施例では、消費電力（定常時）が１２００Ｗのセラミックヒータ５を用いるので、パターンワット密度が６８Ｗ／ｃｍ2となるように、パターン面積が設定されている。【００４５】
このパターンワット密度は、下記式（１）の様に定義されている。
パターンワット密度[W/ｃｍ2]＝消費電力[W]÷パターン面積[ｃｍ2]÷２  ・・・（１）
この式（１）で、パターン面積とは、発熱パターン２１の表面積のことであり、ここでは、パターン面積は８．８ｃｍ2と設定されているので、パターンワット密度は１２００Ｗ÷８．８ｃｍ2÷２＝６８Ｗ／ｃｍ2である。【００４６】
また、本実施例では、表面ワット密度は、下記式（２）の様に定義されている。
表面ワット密度[W/ｃｍ2]＝消費電力[W]÷発熱部表面積[ｃｍ2]÷２    ・・・（２）
この式（２）で、発熱部表面積とは、発熱パターン２１が存在する発熱被覆部材１７の先端側の領域（発熱部１８）の表面積のことである。ここでは、発熱被覆部材１７を展開した場合の表面積のうち、発熱パターン２１側と端子パターン２３、２４側とを、両端子パターン２３、２４の先端側（発熱パターン２１がある側）を繋ぐ直線で２つの領域で分けた場合の先端側の面積のことを示す。【００４７】
具体的には、図２（ｂ）に示す様に、発熱部表面積（同図のドットで示す灰色部分）は、Ｃ×（Ａ１＋Ｂ１＋Ｂ２）＝３．３ｃｍ×（４．７ｃｍ＋０．２ｃｍ＋０．３ｃｍ）＝１７．１ｃｍ2と設定されているので、表面ワット密度は１２００Ｗ÷１７．１ｃｍ2÷２＝３５Ｗ／ｃｍ2である。【００４８】
また、前記Ｃは、展開した発熱被覆部材１７の同図の縦寸法、Ａ１は発熱パターン２１の蛇行部分の横寸法、Ｂ１は、発熱パターン２１の蛇行部分の先端から発熱被覆部材１７の先端までの寸法、Ｂ２は、発熱パターン２１の蛇行部分の後端から端子パターン２３、２４の先端までの寸法、Ａは（Ａ１＋Ｂ１＋Ｂ２）である。【００４９】
尚、前記Ｃは、｛（発熱被覆部材外径−芯部材外径）×π−巻き付けた発熱被覆部材の端部間のスリットの間隙寸法ｓ（図３（ｂ）参照）｝で求められる。従って、Ｃ＝｛（１１．５ｍｍ−１０．４ｍｍ）×π−１ｍｍ｝≒３３．４ｍｍ≒約３．３ｃｍである。【００５０】
ここで、前記熱交換器３の容積は、セラミックヒータ５の体積を含む場合は約１７ｃｍ3であり、セラミックヒータ５の体積を含まない場合は約１３ｃｍ3である。また、熱交換器３内に流入・流出する洗浄水の流量は、４３０ｍｌ／ｍｉｎである。更に、熱交換器３の内壁（内周面）とセラミックヒータ５の外壁（外周面）との間隙の寸法は、約３．５ｍｍである。【００５１】
従って、上述した構成を有する熱交換ユニット１においては、前記図１（ａ）に示す様に、矢印の向きに、例えば温度５℃の水道水が導入されると、水道水はセラミックヒータ５の後端側から内部の貫通孔６に流入し先端側から流出する。【００５２】
そして、その水道水は、貫通孔６を通過する際に、セラミックヒータ５により加熱されて温度が上昇するとともに、セラミックヒータ５の周囲の水道水もセラミックヒータ５により加熱され、温度が例えば３０℃上昇し、温水の洗浄水として、流出部１１から熱交換器３外に供給される。【００５３】
ｂ）次に、本実施例の熱交換ユニット１の製造方法について説明する。
・まず、パイプ状のアルミナ質のセラミック基体（芯部材１５）を仮焼成により形成する。一方、アルミナ質のセラミックシートの表面に、Ｍｏ及びＷの高融点金属を含むペーストを印刷して発熱パターン２１や端子パターン２３となるパターンを形成する。【００５４】
・次に、このセラミックシートにセラミックペースト（アルミナペースト）を塗布し、セラミックシートを芯部材１５の外周面に巻き付けて接着して、一体焼成する。これにより、図３（ａ）に示す様に、芯部材１５に発熱被覆部材１７が巻き付けられた形状のセラミックヒータ５が得られる。【００５５】
・次に、セラミックヒータ５の後端側（同図右側）の所定の取付位置にセラミック製のフランジ７を外嵌し、更に、セラミックヒータ５とフランジ７との間に、リング状のガラス接着剤１３等で接着し、セラミックヒータ５と接合する。【００５６】
・その後、図３（ｂ）に示す様に、フランジ７を取り付けたセラミックヒータ５の先端側（同図左側）を、熱交換器３の内部に挿入し、フランジ７をＯリングなどのシール材２５を用いて熱交換器３の開口端部２７に当接させ、ネジ２９により締め付けて、セラミックヒータ５及び熱交換器３からなる熱交換ユニット１を完成する。【００５７】
ｃ）この様に、本実施例では、パターンワット密度が５０Ｗ／ｃｍ2以上で、且つ、表面ワット密度が２５Ｗ／ｃｍ2以上である。従って、後述する実験例からも明かな様に、立ち上がり時間（セラミックヒータ５の作動開始から所定の温度に達するまでの時間）が短く昇温特性に優れているという効果がある。【００５８】
つまり、従来と同様なワット数のセラミックヒータ５とした場合でも、高いパターンワット密度及び表面ワット密度を備えているので、熱交換器３の容積を小さくすることにより、洗浄水が常温から所定温度（例えば３５℃）に達する時間を短くすることができる。【００５９】
また、本実施例では、昇温特性に優れているので、熱交換器３とセラミックヒータ５との間隙を過度に狭める必要がなく、よって、その間隙に気泡が滞留し難いので、熱衝撃によるセラミックヒータ５の破損を抑制できる。【００６０】
更に、本実施例では、セラミックヒータ５の軸方向の長さが、８０〜１１０ｍｍの範囲であるので、従来より熱交換器３の軸方向長さを短くして、熱交換器３の容積を小さくできる。よって、洗浄水の速やかな加熱が可能となる。【００６１】
しかも、熱交換器３を小さくすることにより、熱交換ユニット１もコンパクトにできるという利点がある。
【実施例２】
【００６２】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図４（ａ）（ｂ）に示す様に、本実施例の熱交換ユニット３１は、前記実施例１と比べて、熱交換器３３の軸方向長さが長く、その直径が短く、それに対応して、セラミックヒータ３５の軸方向長さが長く、その直径が短い。【００６３】
具体的には、熱交換器３３の寸法は、内径φ１５ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×軸方向長さ（外寸）１００ｍｍであり、セラミックヒータ３５の寸法は、内径φ３．２ｍｍ×外径φ８ｍｍ×軸方向長さ１１０ｍｍである。尚、芯部材３４の厚みは約１．９ｍｍ、発熱被覆部材３６の厚みは約０．５ｍｍである。【００６４】
また、熱交換器３３の容積は、セラミックヒータ３５の体積を含む場合は約１６ｃｍ3であり、セラミックヒータ３５の体積を含まない場合は約１２ｃｍ3である。熱交換器３３に流入・流出する洗浄水の流量は、４３０ｍｌ／ｍｉｎであり、熱交換器３３の内壁（内周面）とセラミックヒータ５の外壁（外周面）との間隙の寸法は、約３．５ｍｍである。【００６５】
更に、本実施例では、パターンワット密度は５２Ｗ／ｃｍ2であり、表面ワット密度は３４Ｗ／ｃｍ2である。
本実施例では、上述した寸法や特性値を有するので、前記実施例１と同様な効果を奏する。【００６６】
特に、本実施例では、セラミックヒータ３５の外径が、８〜１５ｍｍの範囲内であり、従来より小さい。よって、熱交換器３３の内径を小さくして熱交換器３３の容積を小さくすることができるので、このセラミックヒータ３５を用いて、流体の速やかな加熱が可能となる。また、熱交換器３３の外径を小さくできるので、熱交換ユニット３１全体をコンパクトにできるという利点がある。
【実施例３】
【００６７】
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図５（ａ）（ｂ）に示す様に、本実施例の熱交換ユニット４１は、前記実施例１と比べて、熱交換器４３の形状は同様であるが、セラミックヒータ４５の厚みが少ない。【００６８】
具体的には、熱交換器４３の寸法は、内径φ１９ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×軸方向長さ（外寸）７０ｍｍであり、セラミックヒータ４５の寸法は、内径φ８．５ｍｍ×外径φ１１．５ｍｍ×軸方向長さ８５ｍｍである。【００６９】
尚、セラミックヒータ４５の壁の厚みは１．５ｍｍと薄いが、これは、芯部材４７の厚みを１．０ｍｍとし、実施例１より薄くしたからである（発熱被覆部材４９の厚みは実施例１と同様に０．５ｍｍである）。【００７０】
また、熱交換器４３の容積は、セラミックヒータ４５の体積を含む場合は約１７ｃｍ3であり、セラミックヒータ４５の体積を含まない場合は約１４ｃｍ3である。熱交換器４３に流入・流出する洗浄水の流量は、４３０ｍｌ／ｍｉｎであり、熱交換器４３の内壁（内周面）とセラミックヒータ４５の外壁（外周面）との間隙の寸法は、約３．５ｍｍである。【００７１】
更に、本実施例では、パターンワット密度は６８Ｗ／ｃｍ2であり、表面ワット密度は３５Ｗ／ｃｍ2である。
本実施例では、上述した寸法や特性値を有するので、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、芯部材４７の壁が薄い（０．５ｍｍ以上１．９ｍｍ以下の範囲内）ので、加熱時に気泡が発生したとしても、熱衝撃が発生しにくく、よって、熱衝撃による破損を抑制できるという利点がある。
【実施例４】
【００７２】
次に、実施例４について説明するが、前記実施例２と同様な内容の説明は省略する。
図６（ａ）（ｂ）に示す様に、本実施例の熱交換ユニット５１は、前記実施例２と比べて、熱交換器５３の形状は同様であるが、セラミックヒータ５５の厚みが少ない。【００７３】
具体的には、熱交換器５３の寸法は、内径φ１５ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×軸方向長さ（外寸）１００ｍｍであり、セラミックヒータ５５の寸法は、内径φ５ｍｍ×外径φ８ｍｍ
×軸方向長さ１１０ｍｍである。【００７４】
尚、セラミックヒータ５５の壁の厚みは１．５ｍｍと薄いが、これは、芯部材５７の厚みを１．０ｍｍとし、実施例２より薄くしたからである。発熱被覆部材５９の厚みは実施例２と同様に約０．５ｍｍである。【００７５】
また、熱交換器５３の容積は、セラミックヒータ５５の体積を含む場合は約１６ｃｍ3であり、セラミックヒータ５５の体積を含まない場合は約１３ｃｍ3である。熱交換器５３に流入・流出する洗浄水の流量は、４３０ｍｌ／ｍｉｎであり、熱交換器５３の内壁（内周面）とセラミックヒータ５５の外壁（外周面）との間隙の寸法は、約３．５ｍｍである。【００７６】
更に、本実施例では、パターンワット密度は５２Ｗ／ｃｍ2であり、表面ワット密度は３４Ｗ／ｃｍ2である。
本実施例では、上述した寸法や特性値を有するので、前記実施例２と同様な効果を奏するとともに、芯部材５７（従ってセラミックヒータ５５）の壁が薄いので、円筒内部を通過する水に効率良くセラミックヒータ５からの熱を伝えることができ、加熱時に気泡が発生したとしても、熱衝撃が発生しにくく、よって、熱衝撃による破損を抑制できるという利点がある。
（実験例１）
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例１について説明する。【００７７】
本実験例は、各種の寸法のセラミックヒータ及びそのセラミックヒータを用いた熱交換ユニットを製造し、その熱交換性能を調べたものである。
実験に用いる比較例の試料１として、図７（ａ）〜（ｃ）に示す様な従来と同様な熱交換ユニットを製造し、また、本発明の試料２として、図８（ａ）〜（ｃ）に示す様に、実施例１と同様な熱交換ユニットを製造し、本発明の試料３として、図９（ａ）〜（ｃ）に示す様に、実施例３と同様な熱交換ユニット（即ち芯部材の厚みが実施例１より薄いもの）を製造し、本発明の試料４として、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す様に、セラミックヒータの軸方向寸法が試料１より短く試料２、３より長い熱交換ユニットを製造した。【００７８】
具体的には、各試料の寸法等の関係は、下記表１に示す様に設定した。【００７９】
【表１】
2006068131.tif 000002
そして、各試料に、下記の温度の水道水を下記の流量で流し、セラミックヒータに定常時に１２００Ｗとなるように設定し、所定の温度までに到る時間、すなわち立ち上がりまでにかかる時間（３０℃上昇するまでの立ち上がり時間）を測定した。その結果等を下記表２に示す。【００８０】
【表２】
2006068131.tif 000003
この表２から明かな様に、本発明の範囲の試料２、３、４では、特に立ち上がり時間が短いので、昇温特性に優れていることが分かる。
（実験例２）
次に、実験例２について説明する。【００８１】
本実験例は、芯部材の厚みによるセラミックヒータの耐熱衝撃性の変化を調べたものである。
本実験例では、芯部材の厚みが大きな試料として、セラミックヒータの長さを８５ｍｍ、外径を１１．５ｍｍ、厚みを２．５ｍｍとし、芯部材の厚みを２．０ｍｍとした試料５を製造した。また、芯部材の厚みが小さな試料として、セラミックヒータの長さを８５ｍｍ、外径を１１．５ｍｍ、厚みを１．８ｍｍとし、芯部材の厚みを１．３ｍｍとした試料６を製造した。更に、各セラミックヒータを熱交換器に取り付けて、それぞれ熱交換器ユニットを製造した。尚、セラミックヒータの表面の一部には真空グリスを塗布して撥水させた。【００８２】
そして、各熱交換ユニットに水道水を流して、セラミックヒータの消費電力を１８００Ｗに設定し、５分間通電した。尚、その他の条件は、前記試料２の場合と同様に設定した。【００８３】
その結果、芯部材の厚みが２．０ｍｍの試料５ではクラックが生じたが、芯部材の厚みが１．３ｍｍの試料６ではクラックが生じなかった。
従って、この実験から、芯厚みは薄くするほど、耐熱衝撃性に優れていることが分かる。【００８４】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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