JP2008057855A - 流体加熱装置およびそれを用いた給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を加熱するヒーターを備えて、ケースと発熱体との取付構成において、加熱流体の漏れなどの課題を解決して、熱的安全性と合理的加工性とを両立す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、円柱状の発熱体７と、この発熱体７に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケース８とを備え、発熱体７とケース８の両端を一体的に構成したことで、熱的安全性と生産しやすい合理的加工性の両方を確保することができる。
【選択図】図１

Description

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。

従来、この種の流体加熱装置は、図１１に示すように、流入口１０１と出水口１０２を設けたパイプ状ケース１０３の中に、片側にフランジ１０４を設けたシーズヒータ１０５をビス１０６で固定し、パッキン受け部１０７に配置したパッキン１０８でシールする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成において、洗浄水は、流入口１０１からパイプ状ケース１０３に流れ込み、シーズヒータ１０５の表面の流路１０９を流れながら加熱され、出水口１０２から温水が吐出されるものである。
特開２００１−３３６２０３号公報

しかしながら、前記従来の構成ではシーズヒータ１０５にフランジ１０４とパッキン受け部１０７を二箇所に取り付け、更にパッキン１０８を２個パッキン受け部に配置して、ビス１０６によりケース１０３とシーズヒータ１０５を固定するようにしている。このように多くの部品の組合せにより構成されているので、組立に時間がかかりコスト高となるだけでなく、水漏れ等の不良の原因となる可能性があった。

また、洗浄水を使用するとき瞬間的に加熱する瞬間式の流体加熱装置は、貯湯式のヒータに比べて一般的に瞬間消費電力が高く、洗浄水加熱時のヒータ表面温度は貯湯式のものに比べて高温になる。しかも流路１０９となるパイプ状ケース１０３とシーズヒータ１０５の表面との距離が近いため、何らかの異常たとえばシーズヒータ１０５の通電を制御する制御器や水の有無や流れを検知するセンサなどが故障して、パイプ状ケース１０３内に水が無いにもかかわらずシーズヒータ１０５に連続通電されるような異常故障を想定した場合、パイプ状ケース１０３を樹脂で形成すると発煙・発火事故の可能性がある。また、パイプ状ケース１０３を金属で形成しても、パッキン１０８は一般にゴム等で構成されるために、このパッキン１０８が焼けて、そこから中の水が漏れ出してしまう可能性があるなどの課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱的安全性と合理的加工性とを両立する流体加熱装置を提供することを目的とする。

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、円柱状の発熱体と、前記発熱体に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケースとを備え、前記発熱体とケースの両端を一体的に構成したものである。

これによって、発熱体とケースの間にパッキンをなくした一体構成とすることで、水漏れの心配がなく、熱負荷の高い部分の熱的安全性と生産しやすい合理的加工性の両方を確保する構成となる。

本発明の流体加熱装置は、水漏れの心配がなく、熱的安全性と合理的加工性とを両立する流体加熱装置を提供することができる。

第１の発明は、円柱状の発熱体と、前記発熱体に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケースと、前記発熱体とケースとの間隙で構成される流路と、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備え、前記発熱体とケースの両端を一体的に構成したことにより、発熱体とケースの間にパッキンをなくすことができて、構造が簡単になり加工性が良くなるとともに水漏れの心配がなくなる。

第２の発明は、特に第１の発明のケースは、円筒の少なくとも一端を発熱体の表面に密着するように縮径し、前記縮径部において前記発熱体とケースを接着または溶着して一体的に構成することにより、構造が簡単で部品点数を減らすことができる。

第３の発明は、特に第１の発明のケースの円筒の少なくとも一端に、前記ケースと発熱体との間隙に挿入するスペーサを配置し、前記スペーサを介して前記発熱体とケースを接着または溶着して一体的に構成することにより、少ない部品でケースと発熱体との間のクリアランスを精度よく保持することができ、かつケースと発熱体を強固に一体化できる。

第４の発明は、特に、第１の発明から第３の発明の発熱体を複数備え、それぞれの発熱体を囲う複数のケースとを備えた構成としたことにより、１本当たりの発熱体の長さを短くできるので、設計の自由度が向上する。また、発熱量を複数に分割して制御することができるので、電気容量の小さなスイッチング素子が使えたり、スイッチングにより発生するノイズや電圧変動、高調波などが軽減できる。

第５の発明は、特に、第４の発明の複数の発熱体の外周に形成される複数の流路を、それぞれ直列に構成したことにより、各流路の通水量を一定にできるので各発熱体の発熱負荷を一定にしやすい。また、流入口と流出口が一箇所にできるので、構造が簡単になるとともに、高温流体の温度制御を行う場合に一箇所の温度検出でできるので制御性がよくなる。

第６の発明は、特に、第１の発明から第５の発明のケースと流入口および流出口を一体的に構成したことにより、部品点数が減らせるので生産性が向上する。

第７の発明は、特に、第１の発明から第６の発明のケースは、金属で構成したことにより、発熱体が連続通電されるような異常故障した場合に、発煙・発火事故等がなく、熱的安全性が確保できる。また、発熱体からの金属ケースへの伝熱により流路内の流体への伝熱面積が増加して熱交換効率が向上する。

第８の発明は、特に、第１の発明から第７の発明の流路の少なくとも一部に流速変換手段を備えことにより、流体の流速が早くなり、発熱体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、また流体が乱流状態になることで、熱伝達係数が高くなり、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。

第９の発明は、特に、第１の発明から第８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熱的安全性と合理的加工性を兼ね備えた流体加熱装置にすることができる。

第１０の発明は、特に、第１の発明から第９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でコンパクトな給湯装置にすることができる。

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。

（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。

図１において、流体加熱装置は、流体である水を加熱する発熱体としての円柱状のシーズヒータ７と、その発熱体であるシーズヒータ７を囲う金属製の円筒状ケース８と、シーズヒータ７の外周の流路９と、流路９に水を取り込む流入口１０と、流路９の湯を取り出す流出口１２とを備え、シーズヒータ７とケース８とを接着または溶着して一体的に構成している。そして、流路９を螺旋状に構成するために螺旋コイル１８（流速変換手段）を備えている。

図１のシーズヒータ７は、断面が円形の棒状である。本実施例では、熱伝導性のよい銅管のシース１９を用いているが、流体の種類によっては耐食性の高いステンレスなどのシースを用いてもよい。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と通電端子２１、２２があり、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。

ケース８の一端１３はシーズヒータ７の表面に密着するように縮径し、前記縮径部においてシーズヒータ７とケース８をロー付けにより接着して一体的に構成している。なお、ロー付けによらずに接着剤やシール剤によって接着したり、溶接による一体化構成でもよい。このようにケース８とシーズヒータ７とを直接接合することにより、構造が簡単で部品点数を減らすことができる。

他の一端１４は、ケース８とシーズヒータ７との間隙に挿入するリング状のスペーサ１５を配置し、スペーサ１５を介してシーズヒータ７とケース８をロー付けにより接着して一体的に構成している。こちらもロー付けによらずに接着または溶接による一体化構成でもよい。これはケース８の素材である銅パイプをカットするだけなので、加工が簡単でかつ、少ない部品でケース８と発熱体としてのシーズヒータ７との間のクリアランスを精度よく保持することができる。さらに、ケース８とシーズヒータ７を強固に一体化できる。ケース８の両端をシーズヒータ７の表面に密着するように縮径してしまうとシーズヒータ７の外形よりも径が大きい螺旋コイル１８を挿入できない。そのため、ケース８の少なくとも一端は螺旋コイル１８の外形よりも大きな内径で残しておくことで、シーズヒータ７とケース８の間に螺旋コイル１８を挿入することができる。

本実施の形態ではケース８の一端を縮径してシーズヒータ７にロー付けして、他端はスペーサ１５を介してロー付けしたが、ケース８の両端を縮径してロー付けしてもよいし、両端にスペーサを装着してロー付けしてもよい。

また、ケース８と流入口１０、流出口１２とはロー付けにより一体的に接着して構成している。

また、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伝熱板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。さらに伝熱板２９とケース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。なお、ケース８と伝熱板２９はロー付けにより一体的に接着することにより、効率のよい熱伝導が得られるとともに、部品点数も減らすことができる。

また、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。

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。

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。

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伝熱板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の熱は伝熱板２９を伝わって流体に放熱される。

また、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。

さらにまた、ケース８と伝熱板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。

以上は、ケース８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８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８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。

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、ケース８の端部を縮径またはスペーサ１５を介してヒータ７と一体的に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からの輻射熱と伝導熱とが対向する金属ケース８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。

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、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。

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。

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。

このように、シーズヒータ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、シーズヒータ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、シーズヒータ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。ちなみに、流路９に設けた流速変換手段である螺旋コイル１８は、シーズヒータ７のシース１９や金属ケース８と同種の金属（本実施例の場合は銅）にすることで電食作用による腐
食を防止することができる。

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。

以上の実施の形態１の流体加熱装置についてまとめると、円柱状の発熱体としてのシーズヒータ７と、前記シーズヒータ７に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケース８と、前記シーズヒータ７とケース８との間隙で構成される流路９と、前記流路９に低温流体を取り込む流入口１０と、前記流路の高温流体を取り出す流出口１２とを備え、前記シーズヒータ７とケース８の両端を一体的に構成することによって、シーズヒータ７とケース８の間にパッキンをなくすことができて、構造が簡単になり加工性が良くなるとともに水漏れの心配がない流体加熱装置を提供することができる。

また、ケース８は、円筒の少なくとも一端をシーズヒータ７の表面に密着するように縮径し、前記縮径部において前記シーズヒータ７とケース８を接着または溶着して一体的に構成することによって、構造が簡単で部品点数を減らすことができる流体加熱装置が得られる。

またケース８の円筒の少なくとも一端に、前記ケース８とシーズヒータ７との間隙に挿入するスペーサ１５を配置し、前記スペーサ１５を介して前記シーズヒータ７とケース８を接着または溶着して一体的に構成することによって、少ない部品でケース８とシーズヒータ７との間のクリアランスを精度よく保持することができ、かつケース８とシーズヒータ７を強固に一体化できる。また前記ケース８とシーズヒータ７との間隙で構成される流路９へ螺旋コイル１８を挿入してからスペーサ１５を組立てることで、加工性が良くなる。

またケース８と流入口１０および流出口１２を一体的に構成したことによって、部品点数が減らせるので生産性が向上する。

またケース８は、金属で構成したことにより、発熱体としてのシーズヒータ７が連続通電されるような異常故障した場合に、発煙・発火事故等がなく、熱的安全性が確保できる。また、シーズヒータ７からの金属ケース８への伝熱により流路内の流体への伝熱面積が増加して熱交換効率が向上する。
また流路９の少なくとも一部に流速変換手段としての螺旋コイル２０を備えことによって、流体の流速が早くなり、シーズヒータ７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、また流体が乱流状態になることで、熱伝達係数が高くなり、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる流体加熱装置が得られる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２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。

図６は、本発明の第２の実施の形態における流体加熱装置のＢ−Ｂ断面図を示すものである。
図５および図６において、第１の実施の形態と異なる所は、２本のシーズヒータ７ａ、７ｂと、このシーズヒータ７ａ、７ｂを囲う２本のケース８ａ、８ｂを並列に配置して隣り合わせ、一方の流出口１２ａと他方の流入口１０ｂを接続管２３で直列に接続構成した
点にある。

なお、第１の実施の形態における流体加熱装置が２本構成される構造であるため、同一部品には同一番号を付し、上流側流体加熱装置には番号にａ記号付し、下流側流体加熱装置には番号にｂ記号を付して、説明は省略する。

このように発熱体であるシーズヒータ７ａ、７ｂを複数備え、それぞれのシーズヒータ７ａ、７ｂを囲う複数のケース８ａ、８ｂとを備えた構成としたことによって、１本当たりのシーズヒータ７ａ、７ｂの長さを短くできるので、シーズヒータ７ａ、７ｂの熱膨張張、熱収縮量が小さくなりケース８ａ、８ｂと固定された端部での熱ひずみが小さくなり信頼性の向上が図れる。また全長が短くなるので設計の自由度が向上する。

また、発熱量を複数に分割して制御することができるので、電気容量の小さなトライアック３０ａ、３０ｂが使えたり、このトライアック３０ａ、３０ｂスイッチングにより発生するノイズや電圧変動、高調波などが軽減できる。

また複数のシーズヒータ７ａ、７ｂの外周に形成される複数の流路９ａ、９ｂを、直列に構成したことにより、各流路９ａ、９ｂの通水量を一定にできるので各シーズヒータ７ａ、７ｂの発熱負荷を一定にしやすい。また、流入口１０ａと流出口１２ｂが同一端に構成できるので、水回路が一箇所に構成でき構造が簡単になるとともに、高温流体の温度制御を行う場合に一箇所の温度検出でできるので制御性がよくなる。

本実施例は２個の発熱体（シーズヒータ）で説明したが３個以上の複数にしても同様の効果がある。

（実施の形態３）
図７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温水洗浄便座と称されるもので、実施の形態１または実施の形態２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。

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。

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。

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。

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または実施の形態２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。

（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洗濯洗浄装置と称されるもので、図８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または実施の形態２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８でのＣ−Ｃ断面である図９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。

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。

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または実施の形態２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。

以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜８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。

（実施の形態５）
図１０は本発明の第５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１０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。

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。

以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜８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、安全な給湯装置（食器洗浄装置）を提供できる。

以上のように、本発明にかかる流体加熱装置は、円柱状の発熱体と、前記発熱体に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケースとを備え、前記発熱体とケースの両端を一体的に構成したもので、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熱的安全性と合理的加工性を兼ね備えたもので、温水洗浄便座や洗濯洗浄装置や食器洗浄装置などの給湯装置の温水供給としても適用できる。

本発明の実施の形態１における流体加熱装置の断面図 同流体加熱装置の側面断面図 流体加熱装置内の流れ分布説明図 流体加熱装置内の流れ分布説明図 本発明の実施の形態２における流体加熱装置の断面図 本発明の実施の形態２における流体加熱装置の側面断面図 本発明の実施の形態３における給湯装置の断面図 本発明の実施の形態４における給湯装置の断面図 同給湯装置の平面断面図 本発明の実施の形態５における給湯装置の断面図 従来の流体加熱装置の断面図

符号の説明

７ 発熱体（シーズヒータ）
８ ケース
９ 流路
１０ 流入口
１２ 流出口
１５ スペーサ
１８ 流速変換手段（螺旋コイル）

Claims (10)

1. 円柱状の発熱体と、前記発熱体に対して所定の間隙を設けて囲う円筒状ケースと、前記発熱体とケースとの間隙で構成される流路と、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備え、前記発熱体とケースの両端を一体的に構成した流体加熱装置。
2. ケースは、円筒の少なくとも一端を発熱体の表面に密着するように縮径し、前記縮径部において前記発熱体とケースを接着または溶着して一体的に構成する請求項1項記載の流体加熱装置。
3. ケースの円筒の少なくとも一端に、前記ケースと発熱体との間隙に挿入するスペーサを配置し、前記スペーサを介して前記発熱体とケースを接着または溶着して一体的に構成する請求項1項記載の流体加熱装置。
4. 複数の発熱体と、前記発熱体を囲う複数のケースとを備えた請求項１〜３のいずれか１項記載の流体加熱装置。
5. 複数の発熱体の外周に形成される複数の流路を、それぞれ直列に構成した請求項４項記載の流体加熱装置。
6. ケースと流入口および流出口を一体的に構成した請求項１〜５のいずれか１項記載の流体加熱装置。
7. ケースは、金属で構成した請求項１〜６のいずれか１項記載の流体加熱装置。
8. 流路の少なくとも一部に流速変換手段を備えた請求項１〜７のいずれか１項記載の流体加熱装置。
9. 請求項１から８記載の構成を備えた瞬間式の流体加熱装置。
10. 請求項１から９記載の流体加熱装置を用いた給湯装置。