流体加熱装置およびそれを用いた各種の洗浄装置
【課題】流体加熱容器内に臨んでいる部位の発熱体の温度を検知可能な流体加熱装置を提供する。
【解決手段】流体流路６内に臨ませた加熱手段１０の流体接触部８と流体加熱容器７とを熱的に接続する伝熱体１１を設け、この伝熱体１１と対向する流体加熱容器７の外部に温度検知手段１２を備え、流体流路内の加熱手段の温度は流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができる。
【解決手段】流体流路６内に臨ませた加熱手段１０の流体接触部８と流体加熱容器７とを熱的に接続する伝熱体１１を設け、この伝熱体１１と対向する流体加熱容器７の外部に温度検知手段１２を備え、流体流路内の加熱手段の温度は流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を所定温度に加熱する流体加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流体加熱装置は流体加熱容器内の発熱体に感熱板を接触させ、温度検知手段は、発熱体の温度を感熱板を介して検知することにより、流体の加熱制御や、空焚き時などの異常温度上昇対策を行う構成としている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載された従来の流体加熱装置を示すものである。図１２に示すように、流体を滞留させる流体加熱容器１と、発熱体２と、感熱板３と、温度検知手段４と、発熱体２への加熱制御を行う制御手段５から構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３２２７１３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、感熱板が流体加熱容器内の流体の自然対流による流れを阻害したり、感熱板と発熱体を精度良く接触するように組み立てることが困難であると言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、流体加熱容器内に臨んでいる部位の発熱体と流体加熱容器外とを熱的に接触する構成とすることで、流体の流れや組み立て性を阻害することなく、流体加熱容器内に臨んでいる部位の発熱体の温度を検知可能な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、流体流路内に臨ませた加熱手段の流体接触部と流体加熱容器とを熱的に接続する伝熱体を設け、この伝熱体と対向する流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えたものである。
【０００７】
これによって、流体流路内の加熱手段は、伝熱体により熱的に接続された温度検知手段により、流体加熱容器外部より、検知される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の流体加熱装置は、流体流路内の加熱手段の温度を流体加熱容器の外部から計測する構成で、精度および応答速度を高めた検知ができ、流路内の流体の流れや組み立て性を阻害することなく、加熱装置としての信頼性を向上できるものである。
【０００９】
また、本発明の流体加熱装置を用いた各種の装置は、信頼性の向上と小型化の促進ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、流体が貫流する流体流路を有する流体加熱容器と、流体に接触する流体接触部とその内側に配置した発熱部を有し前記流体接触部を前記流体流路内に臨ませた加熱手段と、前記加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、前記伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えた。これにより、流体流路内の加熱手段の温度が流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができ、信頼性を向上できる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第２の発明の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体とした。これにより、流体流路内の流速分布を安定化でき、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体とした。これにより、流体内の温度分布の均等化でき局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができ、さらに伝熱面での熱伝達率を向上できるので、伝熱面のコンパクト化により装置の小型化を促進できる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の伝熱体を伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持したことにより、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第４の発明の突出部を突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成したことにより、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の流体加熱容器を流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けたことにより、感熱部による温度検知手段への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第６の発明の感熱部を感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体としたことにより、感熱部を形成する時の生産性が向上でき、伝熱部の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の温度検知手段を温度検知手段は温度過昇防止手段としたことにより、流体流路において加熱手段の流体接触部の温度が最も高くなることが予測される位置に伝熱体および温度検知手段を配置でき、温度過昇防止手段とすることにより安全性が確保できる。
【００１８】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の加熱手段を加熱手段はシーズヒータとしたことにより、機械的強度が強く割れる心配なく水中で使用でき、シーズヒータの非発熱部に流体の外部漏洩防止を行うゴム製のシール部材を当接して使用することができ、安価で確実なシール構成にできる。
【００１９】
第１０の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えたことにより、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、異常をすばやく検出して加熱手段への熱供給を停止して安全性を高めることができ、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。
【００２０】
第１１の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えた洗濯洗浄装置としたので、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので、この装置の取付け位置の自由度が高く、洗濯洗浄装置としても小型コンパクトなものとすることができる。
【００２１】
第１２の発明は、請求項１〜９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た食器洗浄装置とした。これにより、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので、この装置の取付け位置の自由度が高く、洗濯洗浄装置としても小型コンパクトなものとすることができる。また、安全性を高めた小型コンパクトな強制循環型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、使い勝手のよい食器洗浄装置とすることができる。
【００２２】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の流体加熱装置の構成を示す断面図である。
【００２４】
図１において、内部に流体が貫流する流体流路６を有する流体加熱容器７は、流体流路６内に臨ませ流体に接触する流体接触部８とその内側に配置した発熱部９とを有する加熱手段１０を内蔵している。加熱手段１０の流体接触部８と流体加熱容器７は流体流路６の途中で伝熱体１１により熱的に接続されるとともに、伝熱体１１と対向する位置の流体加熱容器７の外部に温度検知手段１２を備えている。なお、本実施の形態は加熱手段１０をシーズヒータ１５を用いて実施したものである。
【００２５】
流体加熱容器７は流体の流入口１３と流出口１４を有する略円筒状であり、流体を所定温度まで加熱するための加熱手段１０であるシーズヒータ１５が、加熱器容器７を貫通する形で取り付けられている。図１のシーズヒータ１５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。
【００２６】
シーズヒータ１５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９と、シース端部の非発熱部１６に分けられる。この非発熱部１６は内部に電極端子１７があり、電極端子１７は電気抵抗が小さいため通電しても発熱しない。電極端子間のヒータ線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、ヒータ線の発熱はこの酸化マグネシウムを介してシースに伝達され、シース表面を流れる流体が加熱される構成である。
【００２７】
そして、流体加熱容器７内を流れる流体が外部へ漏れることを防ぐための気密部材としてのＯリング１８を設けている。まず、流入口１３側は流体加熱容器７と熱伝達部材である押え板１９と蓋２０がＯリング１８ａ、１８ｂによってシールされることで、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防いでいる。そして、流出口１４側は、流体加熱容器７と熱伝達部材である押え板２１と蓋２２が気密部材であるＯリング１８ｃ、１８ｄによってシールされることで、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防いでいる。
【００２８】
なおＯリング１８ｂ、１８ｄは、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防ぐ流体の外部封止の役目と、加熱器であるシーズヒータ１５を保持する役目とを兼ねている。つまり、Ｏリング１８ｂは押え板１９と蓋２０によって挟み込まれてシーズヒータ１５の一方の端部の非発熱部１６の外周に当接し、Ｏリング１８ｄは押え板２１と蓋２２によって挟み込まれてシーズヒータ１５の他方の端部の非発熱部１６の外周に当接した構成である。
【００２９】
また、流入口１３側の熱伝達部材である押え板１９には、前記シーズヒータ１５の電力制御素子で発熱電子部品であるトライアック２３を熱的に十分接触するようにビスで締結固定してある。
【００３０】
伝熱体１１は加熱手段１０の外周側に環状に形成した流体流路６を螺旋状に区切るだけでなく、通路断面が環状部よりも小さくなるように設定し、流体が加熱手段１０の周りを螺旋状に旋回して流動するように流れ方向を規制する流れ方向規制体２４であり、この流れ方向規制体２４は内周側は加熱手段１０に熱的に接続され、また流れ方向規制体２４の外周側は流体加熱容器７に熱的に接続されている。そして、伝熱体１１としての流れ方向規制体２４に対向する位置の流体加熱容器７の外部に前述の温度検知手段１２を設け、流体加熱容器７は熱伝導性の良い金属などで形成している。また、ここでは温度検知手段１２は異常温度過熱時にシーズヒータ１５への通電を遮断する温度過昇防止手段２５である温度ヒューズ２６を熱的に十分接触するように固定してある。さらに、流体加熱容器７の流出口１４には、流体の温度を検知するサーミスタ２７が取付けられている。そのサーミスタ２７の信号は制御手段２９と導線接続されている。そのサーミスタ２７や制御手段２８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２９が装着してある。
【００３１】
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。
【００３２】
まず、流入口１３から流体を流入させ、制御手段２８はシーズヒータ１５への通電を開始する。すると、シーズヒータ１５と流体加熱容器７との間を流れる流体と、シーズヒータ１５との間で熱交換が起こる。ここで、流体流路６を流れる流体は環状に断面を流出口１４方向に流れるのではなく、流動する断面が環状部よりも小さい螺旋状の流路を流れるので、乱流化促進および旋回流れの攪拌作用により熱伝達を高めた流れにより流体流路６内の流速分布を安定化し、加熱手段１０からの伝熱が促進されるとともに局所過熱を防止した安定加熱がなされ、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することが低減される。このようにして所定温度まで加熱された流体が流出口１４から流出される。この際、流出口１４から流出される流体の温度は、サーミスタ２７から制御手段２８に信号が送られ、制御手段２８はサーミスタ２７からの温度信号に応じてトライアック２３を介してシーズヒータ１５への供給電力をコントロールしながら、流出口１４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。
【００３３】
もし、このとき流入口１３からの流体に供給異常が発生して、流体の供給が停止したりあるいは加熱開始の当初から流体が供給されない時など流体加熱容器７内の加熱手段１０が空焼き状態となった場合、加熱手段１０の発熱部９は急速な温度上昇を発生するが、この異常過熱は伝熱体１１として作用する流れ方向規制体２４により流体加熱容器７の外部に設けた温度検知手段１２に計測精度が高く時間遅れの少ない応答速度を高めた状態で検知されて制御手段２８に伝達され、即座に加熱手段１０への通電を遮断して安全を確保する。また、温度検知手段１２として温度過昇防止手段２５となる温度ヒューズ２６とした場合は、流体流路６において加熱手段１０の流体接触部８の温度が最も高くなることが予測される位置に伝熱体１１および温度検知手段１２としての温度過昇防止手段２５を配置でき、高精度の異常過熱の検出と高応答性が確保できるとともに、温度ヒューズ２６自体が異常温度により物理的に切断されて加熱手段１０への通電を遮断するため、制御手段２８に故障が発生した場合でも安全性が確保できる。
【００３４】
また、加熱手段１０としてシーズヒータ１５とすることにより、機械的強度が強く割れる心配なく水中で使用でき、シーズヒータ１５の非発熱部１６に流体の外部漏洩防止を行うＯリングなどのゴム製のシール部材を当接して使用することができ、安価で確実なシール構成にできる。
【００３５】
また、トライアック２３によってシーズヒータ１５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２３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２３が熱で破損することになるわけであるが、本実施例のように流体の流入口１３および流出口１４を有する流体加熱容器７を貫通するように設けた加熱手段１０と、その貫通部で流体に接触した熱伝達部材である押え板１９に熱的に接触させて発熱電子部品であるトライアック２３を取付けた構成により、トライアック２３の熱は熱伝達部材である押え板１９を伝わって流体に放熱される。したがって、発熱電子部品であるトライアック２３の水冷効果を確保でき、熱伝達部材である押え板１９に取付けた発熱電子部品の損傷を防止できる。また、熱伝達部材である押え板１９は流体の漏洩防止と発熱電子部品２３の放熱とを兼用できる。
【００３６】
しかも、トライアック２３を取付けた熱伝達部材である押え板１９を流体加熱容器７の流入口側１３に設けたことにより、流体が加熱器であるシーズヒータ１５で加熱される前の低い温度の流体すなわち水が前記熱伝達部材である押え板１９と接触し、トライアック２３と水との温度差がより大きいため、発熱電子部品であるトライアック２３の熱が押え板１９からより流体である水に放熱されやすく、トライアック２３をより効果的に冷却することができる。
【００３７】
先に説明したように、制御手段２８が、サーミスタ２７で検知した温度信号に基づいてシーズヒータ１５の加熱量を制御することにより、流体加熱容器７内を流れる流量が変わっても、所定の温度の流体を流出口１４より得ることができる。このような必要な流量だけ流体を短時間で所定の温度まで上昇させる制御を行う瞬間式の流体加熱装置は、流体を滞留させて加熱、保温を行う貯湯式の流体加熱装置と比較して保温時の放熱ロスを削減できるため省エネ性が高い。
【００３８】
また、流体加熱容器７の流出口１４付近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２９が装着してあるので、たとえ何かの異常でサーミスタ２７や制御手段２８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２９の電気接点が機械的に開放状態になり、加熱器であるシーズヒータ１５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。
【００３９】
さらにまた、流体加熱容器７の流出口１４側の押え板２１に温度過昇防止手段２５である温度ヒューズ２６が取付けてあるので、まず起こり得ないであろう前記サーミスタ２７や制御手段２８が故障し、さらにはサーモスタット２９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２６が電気的導通を遮断する。
【００４０】
図２および図３は図１に示した流体加熱装置の伝熱体１１部の他の構成を示す断面図である。
【００４１】
図２において、伝熱体１１は流体加熱容器７に設け加熱手段１０に向かって飛び出した突出部３０と加熱手段１０の間ではさみ付けるように挟持したもので、熱接触部を流れ方向の全域に拡げずに、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００４２】
図３において、突出部３０は流体加熱容器７を加熱手段１０方向に凹部３１となるように変形させて形成させたもので、変形方向と押圧方向を略一致させることで、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。また、流体加熱容器７として薄肉のパイプ状形状にでき生産性を向上できる。
【００４３】
図４および図５は図１に示した流体加熱装置の流体加熱容器７の他の構成を示す断面図である。
【００４４】
図４において、流体加熱容器７は樹脂材料とし、少なくとも伝熱体１１および温度検知手段１２と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部３２を設けたもので、感熱部３２として部分的に金属粉などを混入させたものや、局所的に熱伝導性が比較的に良い別の樹脂材料などを用いることにより、感熱部３２による温度検知手段１２への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器７は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。また、感熱部３２の局所に高価な材料を用いてもコストアップを最小に低減できる。
【００４５】
図５において、感熱部３２は流体加熱容器７の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体３３としたもので、インサート体３３として熱伝導に優れた金属などのブロックで伝熱体１１と温度検知手段１２とを接続することにより、感熱部３２を形成する時の生産性が向上でき、感熱部３２の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えたことにより、流体流路内の加熱手段の温度が流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができ、信頼性を向上できる。
【００４７】
また、本実施の形態の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体としたことにより、流体流路内の流速分布を安定化でき、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができる。
【００４８】
また、本実施の形態の伝熱体を伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持したことにより、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００４９】
また、本実施の形態の突出部を突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成したことにより、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。
【００５０】
また、本実施の形態の流体加熱容器を流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けたことにより、感熱部による温度検知手段への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。
【００５１】
また、本実施の形態の感熱部を感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体としたことにより、感熱部を形成する時の生産性が向上でき、伝熱部の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態の流体加熱装置の構成を示す断面図である。
【００５３】
図６において、図１〜図５の実施の形態と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００５４】
伝熱体１１は流体流路６の流れの乱れを促進する乱れ促進体３４としたもので、図７のように乱れ促進体３４には複数の通過孔３５が開けられている。この乱れ促進体３４を流体過熱容器７に設けた環状の流体流路６に流れ方向に間隔を置いて複数個設置している。
【００５５】
このため、流体流路６内の流れは伝熱体１１である乱れ促進体３４の通過孔３５を貫流する毎にその流れの乱れが促進されて伝熱面である流体接触部８での熱伝達の向上と流体内の温度分布が均等化され局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱がなされる。さらに、加熱手段１０による加熱エネルギーが効率よく流体に伝達できるので、伝熱面積の小型化による装置の小型化ができる。また、流体が供給されず空焼きが発生した場合などでは、加熱手段１０の発熱部９の異常温度上昇が伝熱体１１である乱れ促進体３４によりすばやく温度検知手段１２に伝えられ、加熱手段１０への通電を停止して安全性が確保される。特に、温度検知手段１２に対向する部分の乱れ促進体３４を加熱手段１０に熱的に接続するだけでなく、温度検知手段１２に対向しない他の部分の乱れ促進体３４をも加熱手段１０に熱的に接続することにより、有効な伝熱面積を拡大できるので装置の小型化を一層促進できる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては伝熱体を伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体としたことにより、流体内の温度分布の均等化でき局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができ、さらに伝熱面での熱伝達率を向上できるので、伝熱面のコンパクト化により装置の小型化を促進できる。
【００５７】
（実施の形態３）
図８〜図１１は実施の形態１から２のいずれかの流体加熱装置を用いた第３実施の形態を示す各種の洗浄装置の構成図であり、図８は衛生洗浄装置、図９および図１０は洗濯洗浄装置、図１１は食器洗浄装置である。
【００５８】
図８において、便器３６の上に暖房便座３７と衛生洗浄装置本体３８を設置している。そして、衛生洗浄装置本体３８の中に、流体加熱装置３９を備え、熱交換された温水が洗浄ノズル４０から噴出して人体４１の局部を洗浄するものである。そして、衛生洗浄装置本体の中には主用部品として遮断弁４２と流量制御装置４３、水道などの給水源に接続される給水管４４を備えている。その他、制御基板などの部品は省略する。
【００５９】
以上のように構成された衛生洗浄装置において、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、異常をすばやく検出して加熱手段１０への熱供給を停止して安全性の高かめた流体加熱装置３９を使用することで安全性の高い装置を提供でき、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。また、小型でスケールの付着の少ない流体加熱装置３９を衛生洗浄装置本体３８に内蔵することで、本体の小型化を実現すると共に、流体加熱装置３９の長寿命化とともに衛生洗浄装置としての寿命も伸ばすことができ、流体加熱装置３９はもとより洗浄ノズル４０などが詰まることがなく動作の安定した衛生洗浄装置とすることができる。
【００６０】
図９において、水を供給する給水口４５と、給水口４５から洗濯槽４６に至る給水経路を主水路４７とバイパス経路４８に分岐する切換弁４９とを備え、バイパス経路４８の途中に流体加熱装置３９を備えた構成とした。ここで、バイパス経路４８を開閉する開閉弁５０、温水吐出口５１、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５２、排水口５３である。また、図９でのＡ−Ａ断面である図１０に示すように、流体加熱装置３９は円筒状に構成し、洗濯機のコーナー部５４に縦方向に設置して省スペースを図っている。
【００６１】
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。
【００６２】
まず、水は給水口４５から供給され、流量比制御弁を兼用した切換弁４９によって、バイパス経路４８に供給される。供給された水は、瞬間式の流体加熱装置３９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３９の適温制御機能は、流路の下流側に設けたサーミスタ２７によって検出される水温が、洗濯に適した温度となるように加熱用ヒータの通電制御を行うものである。
【００６３】
給水する水を瞬時に加熱して適温の水を洗濯槽に供給することで、使用時のみに加熱するので低消費電力とすることができるとともに、流体加熱装置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洗濯装置とすることができる。
【００６４】
図１１において、洗浄槽５５、扉５６により開閉自在とした開口部５７、洗浄槽５５の下方に設け洗浄水を噴出する噴出手段５８および洗浄水を循環させるポンプ５９、洗浄水を溜める水受け６０、食器などの被洗浄物６１を収納する洗浄かご６２、洗浄かご６２を移動可能に支持するレール６３、送風ファン６４、洗浄槽５５の下方に設けた流体加熱装置３９、流体加熱装置３９に給水する給水管６５である。
【００６５】
以上のように構成された食器洗浄装置において、洗浄槽５５内の洗浄水は流体加熱装置３９によって温水化され、ポンプ５９の運転により噴出手段５８に圧送されて噴出手段５８から勢いよく噴射される。この噴出手段５８から噴射される洗浄水により洗浄かご６２に収容された食器などの被洗浄物６１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６３の運転による換気で食器などの被洗浄物６１を乾燥させるものである。
【００６６】
流体加熱装置３９として強制循環型とすることにより洗浄水の温度を被洗浄物６１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３９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、安全性を高めた強制循環型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、小型コンパクトな食器洗浄装置とすることができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えたことにより、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、異常をすばやく検出して加熱手段への熱供給を停止して安全性の高かめることができ、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えたことにより、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので本体内への取付位置の自由度が高く、小型コンパクトな洗濯洗浄装置とすることができる。
【００６９】
また、本実施の形態においては、請求項１〜９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たことにより、安全性を高めた強制循環型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、小型コンパクトな食器洗浄装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる流体加熱装置は、以上のように流体の流れや装置の組み立て性を阻害することなく、発熱体の温度を検知することが可能となり安全性が高くコンパクトにできるので、衛生洗浄装置、洗濯洗浄装置、食器洗浄装置などの熱交換器などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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】図１における伝熱体部の他の構成の断面図
【図３】図１における伝熱体部の他の構成の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における流体加熱容器の他の構成の断面図
【図５】図４における流体加熱容器の他の構成の断面図
【図６】本発明の実施の形態２における伝熱体の他の構成の断面図
【図７】図６における伝熱体の外観図
【図８】本発明の実施の形態３における衛生洗浄装置の断面図
【図９】本発明の実施の形態３における洗濯洗浄装置の断面図
【図１０】図９における洗濯洗浄装置の横断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における食器洗浄装置の断面図
【図１２】従来の流体加熱装置の断面図
【符号の説明】
【００７２】
６ 流体流路
７ 流体加熱容器
８ 流体接触部
１０ 加熱手段
１１ 伝熱体
１２ 温度検知手段
１５ シーズヒータ
２４ 流れ方向規制体
２５ 温度過昇防止手段
３０ 突出部
３２ 感熱部
３３ インサート体
３４ 乱れ促進体
３９ 流体加熱装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を所定温度に加熱する流体加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流体加熱装置は流体加熱容器内の発熱体に感熱板を接触させ、温度検知手段は、発熱体の温度を感熱板を介して検知することにより、流体の加熱制御や、空焚き時などの異常温度上昇対策を行う構成としている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図１２は、特許文献１に記載された従来の流体加熱装置を示すものである。図１２に示すように、流体を滞留させる流体加熱容器１と、発熱体２と、感熱板３と、温度検知手段４と、発熱体２への加熱制御を行う制御手段５から構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３２２７１３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、感熱板が流体加熱容器内の流体の自然対流による流れを阻害したり、感熱板と発熱体を精度良く接触するように組み立てることが困難であると言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、流体加熱容器内に臨んでいる部位の発熱体と流体加熱容器外とを熱的に接触する構成とすることで、流体の流れや組み立て性を阻害することなく、流体加熱容器内に臨んでいる部位の発熱体の温度を検知可能な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、流体流路内に臨ませた加熱手段の流体接触部と流体加熱容器とを熱的に接続する伝熱体を設け、この伝熱体と対向する流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えたものである。
【０００７】
これによって、流体流路内の加熱手段は、伝熱体により熱的に接続された温度検知手段により、流体加熱容器外部より、検知される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の流体加熱装置は、流体流路内の加熱手段の温度を流体加熱容器の外部から計測する構成で、精度および応答速度を高めた検知ができ、流路内の流体の流れや組み立て性を阻害することなく、加熱装置としての信頼性を向上できるものである。
【０００９】
また、本発明の流体加熱装置を用いた各種の装置は、信頼性の向上と小型化の促進ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、流体が貫流する流体流路を有する流体加熱容器と、流体に接触する流体接触部とその内側に配置した発熱部を有し前記流体接触部を前記流体流路内に臨ませた加熱手段と、前記加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、前記伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えた。これにより、流体流路内の加熱手段の温度が流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができ、信頼性を向上できる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第２の発明の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体とした。これにより、流体流路内の流速分布を安定化でき、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体とした。これにより、流体内の温度分布の均等化でき局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができ、さらに伝熱面での熱伝達率を向上できるので、伝熱面のコンパクト化により装置の小型化を促進できる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の伝熱体を伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持したことにより、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第４の発明の突出部を突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成したことにより、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の流体加熱容器を流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けたことにより、感熱部による温度検知手段への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第６の発明の感熱部を感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体としたことにより、感熱部を形成する時の生産性が向上でき、伝熱部の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の温度検知手段を温度検知手段は温度過昇防止手段としたことにより、流体流路において加熱手段の流体接触部の温度が最も高くなることが予測される位置に伝熱体および温度検知手段を配置でき、温度過昇防止手段とすることにより安全性が確保できる。
【００１８】
第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の加熱手段を加熱手段はシーズヒータとしたことにより、機械的強度が強く割れる心配なく水中で使用でき、シーズヒータの非発熱部に流体の外部漏洩防止を行うゴム製のシール部材を当接して使用することができ、安価で確実なシール構成にできる。
【００１９】
第１０の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えたことにより、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、異常をすばやく検出して加熱手段への熱供給を停止して安全性を高めることができ、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。
【００２０】
第１１の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えた洗濯洗浄装置としたので、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので、この装置の取付け位置の自由度が高く、洗濯洗浄装置としても小型コンパクトなものとすることができる。
【００２１】
第１２の発明は、請求項１〜９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た食器洗浄装置とした。これにより、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので、この装置の取付け位置の自由度が高く、洗濯洗浄装置としても小型コンパクトなものとすることができる。また、安全性を高めた小型コンパクトな強制循環型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、使い勝手のよい食器洗浄装置とすることができる。
【００２２】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の流体加熱装置の構成を示す断面図である。
【００２４】
図１において、内部に流体が貫流する流体流路６を有する流体加熱容器７は、流体流路６内に臨ませ流体に接触する流体接触部８とその内側に配置した発熱部９とを有する加熱手段１０を内蔵している。加熱手段１０の流体接触部８と流体加熱容器７は流体流路６の途中で伝熱体１１により熱的に接続されるとともに、伝熱体１１と対向する位置の流体加熱容器７の外部に温度検知手段１２を備えている。なお、本実施の形態は加熱手段１０をシーズヒータ１５を用いて実施したものである。
【００２５】
流体加熱容器７は流体の流入口１３と流出口１４を有する略円筒状であり、流体を所定温度まで加熱するための加熱手段１０であるシーズヒータ１５が、加熱器容器７を貫通する形で取り付けられている。図１のシーズヒータ１５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。
【００２６】
シーズヒータ１５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９と、シース端部の非発熱部１６に分けられる。この非発熱部１６は内部に電極端子１７があり、電極端子１７は電気抵抗が小さいため通電しても発熱しない。電極端子間のヒータ線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、ヒータ線の発熱はこの酸化マグネシウムを介してシースに伝達され、シース表面を流れる流体が加熱される構成である。
【００２７】
そして、流体加熱容器７内を流れる流体が外部へ漏れることを防ぐための気密部材としてのＯリング１８を設けている。まず、流入口１３側は流体加熱容器７と熱伝達部材である押え板１９と蓋２０がＯリング１８ａ、１８ｂによってシールされることで、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防いでいる。そして、流出口１４側は、流体加熱容器７と熱伝達部材である押え板２１と蓋２２が気密部材であるＯリング１８ｃ、１８ｄによってシールされることで、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防いでいる。
【００２８】
なおＯリング１８ｂ、１８ｄは、流体加熱容器７外に流体が漏れるのを防ぐ流体の外部封止の役目と、加熱器であるシーズヒータ１５を保持する役目とを兼ねている。つまり、Ｏリング１８ｂは押え板１９と蓋２０によって挟み込まれてシーズヒータ１５の一方の端部の非発熱部１６の外周に当接し、Ｏリング１８ｄは押え板２１と蓋２２によって挟み込まれてシーズヒータ１５の他方の端部の非発熱部１６の外周に当接した構成である。
【００２９】
また、流入口１３側の熱伝達部材である押え板１９には、前記シーズヒータ１５の電力制御素子で発熱電子部品であるトライアック２３を熱的に十分接触するようにビスで締結固定してある。
【００３０】
伝熱体１１は加熱手段１０の外周側に環状に形成した流体流路６を螺旋状に区切るだけでなく、通路断面が環状部よりも小さくなるように設定し、流体が加熱手段１０の周りを螺旋状に旋回して流動するように流れ方向を規制する流れ方向規制体２４であり、この流れ方向規制体２４は内周側は加熱手段１０に熱的に接続され、また流れ方向規制体２４の外周側は流体加熱容器７に熱的に接続されている。そして、伝熱体１１としての流れ方向規制体２４に対向する位置の流体加熱容器７の外部に前述の温度検知手段１２を設け、流体加熱容器７は熱伝導性の良い金属などで形成している。また、ここでは温度検知手段１２は異常温度過熱時にシーズヒータ１５への通電を遮断する温度過昇防止手段２５である温度ヒューズ２６を熱的に十分接触するように固定してある。さらに、流体加熱容器７の流出口１４には、流体の温度を検知するサーミスタ２７が取付けられている。そのサーミスタ２７の信号は制御手段２９と導線接続されている。そのサーミスタ２７や制御手段２８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２９が装着してある。
【００３１】
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。
【００３２】
まず、流入口１３から流体を流入させ、制御手段２８はシーズヒータ１５への通電を開始する。すると、シーズヒータ１５と流体加熱容器７との間を流れる流体と、シーズヒータ１５との間で熱交換が起こる。ここで、流体流路６を流れる流体は環状に断面を流出口１４方向に流れるのではなく、流動する断面が環状部よりも小さい螺旋状の流路を流れるので、乱流化促進および旋回流れの攪拌作用により熱伝達を高めた流れにより流体流路６内の流速分布を安定化し、加熱手段１０からの伝熱が促進されるとともに局所過熱を防止した安定加熱がなされ、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することが低減される。このようにして所定温度まで加熱された流体が流出口１４から流出される。この際、流出口１４から流出される流体の温度は、サーミスタ２７から制御手段２８に信号が送られ、制御手段２８はサーミスタ２７からの温度信号に応じてトライアック２３を介してシーズヒータ１５への供給電力をコントロールしながら、流出口１４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。
【００３３】
もし、このとき流入口１３からの流体に供給異常が発生して、流体の供給が停止したりあるいは加熱開始の当初から流体が供給されない時など流体加熱容器７内の加熱手段１０が空焼き状態となった場合、加熱手段１０の発熱部９は急速な温度上昇を発生するが、この異常過熱は伝熱体１１として作用する流れ方向規制体２４により流体加熱容器７の外部に設けた温度検知手段１２に計測精度が高く時間遅れの少ない応答速度を高めた状態で検知されて制御手段２８に伝達され、即座に加熱手段１０への通電を遮断して安全を確保する。また、温度検知手段１２として温度過昇防止手段２５となる温度ヒューズ２６とした場合は、流体流路６において加熱手段１０の流体接触部８の温度が最も高くなることが予測される位置に伝熱体１１および温度検知手段１２としての温度過昇防止手段２５を配置でき、高精度の異常過熱の検出と高応答性が確保できるとともに、温度ヒューズ２６自体が異常温度により物理的に切断されて加熱手段１０への通電を遮断するため、制御手段２８に故障が発生した場合でも安全性が確保できる。
【００３４】
また、加熱手段１０としてシーズヒータ１５とすることにより、機械的強度が強く割れる心配なく水中で使用でき、シーズヒータ１５の非発熱部１６に流体の外部漏洩防止を行うＯリングなどのゴム製のシール部材を当接して使用することができ、安価で確実なシール構成にできる。
【００３５】
また、トライアック２３によってシーズヒータ１５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２３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２３が熱で破損することになるわけであるが、本実施例のように流体の流入口１３および流出口１４を有する流体加熱容器７を貫通するように設けた加熱手段１０と、その貫通部で流体に接触した熱伝達部材である押え板１９に熱的に接触させて発熱電子部品であるトライアック２３を取付けた構成により、トライアック２３の熱は熱伝達部材である押え板１９を伝わって流体に放熱される。したがって、発熱電子部品であるトライアック２３の水冷効果を確保でき、熱伝達部材である押え板１９に取付けた発熱電子部品の損傷を防止できる。また、熱伝達部材である押え板１９は流体の漏洩防止と発熱電子部品２３の放熱とを兼用できる。
【００３６】
しかも、トライアック２３を取付けた熱伝達部材である押え板１９を流体加熱容器７の流入口側１３に設けたことにより、流体が加熱器であるシーズヒータ１５で加熱される前の低い温度の流体すなわち水が前記熱伝達部材である押え板１９と接触し、トライアック２３と水との温度差がより大きいため、発熱電子部品であるトライアック２３の熱が押え板１９からより流体である水に放熱されやすく、トライアック２３をより効果的に冷却することができる。
【００３７】
先に説明したように、制御手段２８が、サーミスタ２７で検知した温度信号に基づいてシーズヒータ１５の加熱量を制御することにより、流体加熱容器７内を流れる流量が変わっても、所定の温度の流体を流出口１４より得ることができる。このような必要な流量だけ流体を短時間で所定の温度まで上昇させる制御を行う瞬間式の流体加熱装置は、流体を滞留させて加熱、保温を行う貯湯式の流体加熱装置と比較して保温時の放熱ロスを削減できるため省エネ性が高い。
【００３８】
また、流体加熱容器７の流出口１４付近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２９が装着してあるので、たとえ何かの異常でサーミスタ２７や制御手段２８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２９の電気接点が機械的に開放状態になり、加熱器であるシーズヒータ１５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。
【００３９】
さらにまた、流体加熱容器７の流出口１４側の押え板２１に温度過昇防止手段２５である温度ヒューズ２６が取付けてあるので、まず起こり得ないであろう前記サーミスタ２７や制御手段２８が故障し、さらにはサーモスタット２９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２６が電気的導通を遮断する。
【００４０】
図２および図３は図１に示した流体加熱装置の伝熱体１１部の他の構成を示す断面図である。
【００４１】
図２において、伝熱体１１は流体加熱容器７に設け加熱手段１０に向かって飛び出した突出部３０と加熱手段１０の間ではさみ付けるように挟持したもので、熱接触部を流れ方向の全域に拡げずに、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００４２】
図３において、突出部３０は流体加熱容器７を加熱手段１０方向に凹部３１となるように変形させて形成させたもので、変形方向と押圧方向を略一致させることで、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。また、流体加熱容器７として薄肉のパイプ状形状にでき生産性を向上できる。
【００４３】
図４および図５は図１に示した流体加熱装置の流体加熱容器７の他の構成を示す断面図である。
【００４４】
図４において、流体加熱容器７は樹脂材料とし、少なくとも伝熱体１１および温度検知手段１２と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部３２を設けたもので、感熱部３２として部分的に金属粉などを混入させたものや、局所的に熱伝導性が比較的に良い別の樹脂材料などを用いることにより、感熱部３２による温度検知手段１２への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器７は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。また、感熱部３２の局所に高価な材料を用いてもコストアップを最小に低減できる。
【００４５】
図５において、感熱部３２は流体加熱容器７の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体３３としたもので、インサート体３３として熱伝導に優れた金属などのブロックで伝熱体１１と温度検知手段１２とを接続することにより、感熱部３２を形成する時の生産性が向上でき、感熱部３２の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えたことにより、流体流路内の加熱手段の温度が流体加熱容器の外部から計測精度および応答速度を高めた検知ができ、信頼性を向上できる。
【００４７】
また、本実施の形態の伝熱体を伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体としたことにより、流体流路内の流速分布を安定化でき、局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができる。
【００４８】
また、本実施の形態の伝熱体を伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持したことにより、局所的に熱接触部を限定することにより確実な熱的接続が実現でき、伝熱の信頼性を向上できる。
【００４９】
また、本実施の形態の突出部を突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成したことにより、確実な接触圧力を加えて接触部の熱抵抗を低減して伝熱性を向上でき、突出部を容易に形成できて加工性が向上できる。
【００５０】
また、本実施の形態の流体加熱容器を流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けたことにより、感熱部による温度検知手段への確実な伝熱ができるだけでなく、流体加熱容器は金属に比べて熱伝導性の低い樹脂材料でその大部分を構成するので断熱材を配置しなくても外部への放熱量を低減でき省エネルギー化の促進と断熱材の削減による低コスト化ができる。
【００５１】
また、本実施の形態の感熱部を感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体としたことにより、感熱部を形成する時の生産性が向上でき、伝熱部の伝熱性能の安定化により信頼性を向上できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態の流体加熱装置の構成を示す断面図である。
【００５３】
図６において、図１〜図５の実施の形態と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００５４】
伝熱体１１は流体流路６の流れの乱れを促進する乱れ促進体３４としたもので、図７のように乱れ促進体３４には複数の通過孔３５が開けられている。この乱れ促進体３４を流体過熱容器７に設けた環状の流体流路６に流れ方向に間隔を置いて複数個設置している。
【００５５】
このため、流体流路６内の流れは伝熱体１１である乱れ促進体３４の通過孔３５を貫流する毎にその流れの乱れが促進されて伝熱面である流体接触部８での熱伝達の向上と流体内の温度分布が均等化され局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱がなされる。さらに、加熱手段１０による加熱エネルギーが効率よく流体に伝達できるので、伝熱面積の小型化による装置の小型化ができる。また、流体が供給されず空焼きが発生した場合などでは、加熱手段１０の発熱部９の異常温度上昇が伝熱体１１である乱れ促進体３４によりすばやく温度検知手段１２に伝えられ、加熱手段１０への通電を停止して安全性が確保される。特に、温度検知手段１２に対向する部分の乱れ促進体３４を加熱手段１０に熱的に接続するだけでなく、温度検知手段１２に対向しない他の部分の乱れ促進体３４をも加熱手段１０に熱的に接続することにより、有効な伝熱面積を拡大できるので装置の小型化を一層促進できる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては伝熱体を伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体としたことにより、流体内の温度分布の均等化でき局所過熱などの発生を防止することで流体中の不純物がスケールとして析出することを低減した安定加熱ができ、さらに伝熱面での熱伝達率を向上できるので、伝熱面のコンパクト化により装置の小型化を促進できる。
【００５７】
（実施の形態３）
図８〜図１１は実施の形態１から２のいずれかの流体加熱装置を用いた第３実施の形態を示す各種の洗浄装置の構成図であり、図８は衛生洗浄装置、図９および図１０は洗濯洗浄装置、図１１は食器洗浄装置である。
【００５８】
図８において、便器３６の上に暖房便座３７と衛生洗浄装置本体３８を設置している。そして、衛生洗浄装置本体３８の中に、流体加熱装置３９を備え、熱交換された温水が洗浄ノズル４０から噴出して人体４１の局部を洗浄するものである。そして、衛生洗浄装置本体の中には主用部品として遮断弁４２と流量制御装置４３、水道などの給水源に接続される給水管４４を備えている。その他、制御基板などの部品は省略する。
【００５９】
以上のように構成された衛生洗浄装置において、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、異常をすばやく検出して加熱手段１０への熱供給を停止して安全性の高かめた流体加熱装置３９を使用することで安全性の高い装置を提供でき、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。また、小型でスケールの付着の少ない流体加熱装置３９を衛生洗浄装置本体３８に内蔵することで、本体の小型化を実現すると共に、流体加熱装置３９の長寿命化とともに衛生洗浄装置としての寿命も伸ばすことができ、流体加熱装置３９はもとより洗浄ノズル４０などが詰まることがなく動作の安定した衛生洗浄装置とすることができる。
【００６０】
図９において、水を供給する給水口４５と、給水口４５から洗濯槽４６に至る給水経路を主水路４７とバイパス経路４８に分岐する切換弁４９とを備え、バイパス経路４８の途中に流体加熱装置３９を備えた構成とした。ここで、バイパス経路４８を開閉する開閉弁５０、温水吐出口５１、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５２、排水口５３である。また、図９でのＡ−Ａ断面である図１０に示すように、流体加熱装置３９は円筒状に構成し、洗濯機のコーナー部５４に縦方向に設置して省スペースを図っている。
【００６１】
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。
【００６２】
まず、水は給水口４５から供給され、流量比制御弁を兼用した切換弁４９によって、バイパス経路４８に供給される。供給された水は、瞬間式の流体加熱装置３９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３９の適温制御機能は、流路の下流側に設けたサーミスタ２７によって検出される水温が、洗濯に適した温度となるように加熱用ヒータの通電制御を行うものである。
【００６３】
給水する水を瞬時に加熱して適温の水を洗濯槽に供給することで、使用時のみに加熱するので低消費電力とすることができるとともに、流体加熱装置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洗濯装置とすることができる。
【００６４】
図１１において、洗浄槽５５、扉５６により開閉自在とした開口部５７、洗浄槽５５の下方に設け洗浄水を噴出する噴出手段５８および洗浄水を循環させるポンプ５９、洗浄水を溜める水受け６０、食器などの被洗浄物６１を収納する洗浄かご６２、洗浄かご６２を移動可能に支持するレール６３、送風ファン６４、洗浄槽５５の下方に設けた流体加熱装置３９、流体加熱装置３９に給水する給水管６５である。
【００６５】
以上のように構成された食器洗浄装置において、洗浄槽５５内の洗浄水は流体加熱装置３９によって温水化され、ポンプ５９の運転により噴出手段５８に圧送されて噴出手段５８から勢いよく噴射される。この噴出手段５８から噴射される洗浄水により洗浄かご６２に収容された食器などの被洗浄物６１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６３の運転による換気で食器などの被洗浄物６１を乾燥させるものである。
【００６６】
流体加熱装置３９として強制循環型とすることにより洗浄水の温度を被洗浄物６１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３９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、安全性を高めた強制循環型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、小型コンパクトな食器洗浄装置とすることができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態においては、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えたことにより、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、異常をすばやく検出して加熱手段への熱供給を停止して安全性の高かめることができ、小型コンパクトな衛生洗浄装置とすることができる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えたことにより、流体加熱装置自体が小型コンパクトなので本体内への取付位置の自由度が高く、小型コンパクトな洗濯洗浄装置とすることができる。
【００６９】
また、本実施の形態においては、請求項１〜９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たことにより、安全性を高めた強制循環型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、小型コンパクトな食器洗浄装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる流体加熱装置は、以上のように流体の流れや装置の組み立て性を阻害することなく、発熱体の温度を検知することが可能となり安全性が高くコンパクトにできるので、衛生洗浄装置、洗濯洗浄装置、食器洗浄装置などの熱交換器などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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】図１における伝熱体部の他の構成の断面図
【図３】図１における伝熱体部の他の構成の断面図
【図４】本発明の実施の形態１における流体加熱容器の他の構成の断面図
【図５】図４における流体加熱容器の他の構成の断面図
【図６】本発明の実施の形態２における伝熱体の他の構成の断面図
【図７】図６における伝熱体の外観図
【図８】本発明の実施の形態３における衛生洗浄装置の断面図
【図９】本発明の実施の形態３における洗濯洗浄装置の断面図
【図１０】図９における洗濯洗浄装置の横断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における食器洗浄装置の断面図
【図１２】従来の流体加熱装置の断面図
【符号の説明】
【００７２】
６ 流体流路
７ 流体加熱容器
８ 流体接触部
１０ 加熱手段
１１ 伝熱体
１２ 温度検知手段
１５ シーズヒータ
２４ 流れ方向規制体
２５ 温度過昇防止手段
３０ 突出部
３２ 感熱部
３３ インサート体
３４ 乱れ促進体
３９ 流体加熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が貫流する流体流路を有する流体加熱容器と、流体に接触する流体接触部とその内側に配置した発熱部を有し前記流体接触部を前記流体流路内に臨ませた加熱手段と、前記加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、前記伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えた流体加熱装置。
【請求項２】
伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体とした請求項１に記載の流体加熱装置。
【請求項３】
伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体とした請求項１に記載の流体加熱装置。
【請求項４】
伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持した請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項５】
突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成した請求項４に記載の流体加熱装置。
【請求項６】
流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項７】
感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体とした請求項６に記載の流体加熱装置。
【請求項８】
温度検知手段は温度過昇防止手段とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項９】
加熱手段はシーズヒータとした請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、前記流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えた衛生洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、前記流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えた洗濯洗浄装置。
【請求項１２】
請求項１〜９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た食器洗浄装置。
【請求項１】
流体が貫流する流体流路を有する流体加熱容器と、流体に接触する流体接触部とその内側に配置した発熱部を有し前記流体接触部を前記流体流路内に臨ませた加熱手段と、前記加熱手段の流体接触部と前記流体加熱容器を熱的に接続する伝熱体と、前記伝熱体と対向する位置の前記流体加熱容器の外部に温度検知手段を備えた流体加熱装置。
【請求項２】
伝熱体は流体流路の流れ方向を規制する流れ方向規制体とした請求項１に記載の流体加熱装置。
【請求項３】
伝熱体は流体流路の流れの乱れを促進する乱れ促進体とした請求項１に記載の流体加熱装置。
【請求項４】
伝熱体は流体加熱容器に設けた突出部と加熱手段の間で挟持した請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項５】
突出部は流体加熱容器を加熱手段方向に変形させて形成した請求項４に記載の流体加熱装置。
【請求項６】
流体加熱容器は樹脂材料とし少なくとも伝熱体と対向する部分は熱伝導性を高めた材料で形成した感熱部を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項７】
感熱部は流体加熱容器の壁面に熱伝導性の高い部材をインサートして形成したインサート体とした請求項６に記載の流体加熱装置。
【請求項８】
温度検知手段は温度過昇防止手段とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項９】
加熱手段はシーズヒータとした請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体加熱装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、前記流体加熱装置により加熱された洗浄水を人体の被洗浄部に噴出させる噴出手段を備えた衛生洗浄装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体加熱装置と、前記流体加熱装置により加熱された洗浄水を溜める洗濯槽を備えた洗濯洗浄装置。
【請求項１２】
請求項１〜９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た食器洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３８２７０（Ｐ２００６−３８２７０Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１５２２９（Ｐ２００４−２１５２２９）
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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