熱交換器およびそれを備えた衛生洗浄装置
【課題】発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げる、沸騰音を低減する。
【解決手段】水を温めて温水とする熱交換器１であって、円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体としてのヒータ２と、ヒータ２の外周を覆い、ヒータ外周面２ｃとの間にヒータ２により加熱する水の流路を形成するケース３と、前記流路をヒータ２の軸方向視でヒータ２の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路におけるヒータ２の軸方向の流れを規制する水流規制手段としてのバネ１１および螺旋部１２とを備える。
【解決手段】水を温めて温水とする熱交換器１であって、円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体としてのヒータ２と、ヒータ２の外周を覆い、ヒータ外周面２ｃとの間にヒータ２により加熱する水の流路を形成するケース３と、前記流路をヒータ２の軸方向視でヒータ２の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路におけるヒータ２の軸方向の流れを規制する水流規制手段としてのバネ１１および螺旋部１２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して温水とする熱交換器、およびそれにより得られた温水を洗浄水として人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を加熱して温水とする熱交換器として、円柱状の発熱体と、この発熱体を収容する筒状のケースとを備え、発熱体の外周面とケースの内周面との間に、加熱する対象の水の流路を形成する構成を有するものがある。このように発熱体とケースとの間に形成される流路は、水を発熱体の軸方向に送るための流路である。このような熱交換器は、例えば人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に備えられ、洗浄水を温水とするために用いられる。
【０００３】
上記のような構成の熱交換器においては、発熱体により水が過度に加熱されることによって、沸騰音が発生するという問題がある。こうした沸騰音の問題は、発熱体の表面温度が過度に上昇することが原因であるため、発熱体のワット密度が高くなると生じやすくなる。
【０００４】
したがって、沸騰音の問題は、発熱体の発熱量が一定の条件下では、熱交換器の小型化を図るために発熱体の表面積が縮小される場合、より深刻な問題となる。つまり、発熱体の発熱量が一定の場合、発熱体の表面積が小さくなると、ワット密度が高くなり、沸騰音が発生しやすくなる。近年、熱交換器の小型化は顕著であり、例えば発熱体の長さを従来の約半分にしようという試みもなされている。
【０００５】
沸騰音の問題を解消するためには、発熱体の表面温度を下げる必要がある。発熱体の表面温度を下げるためには、発熱体と水の間の熱伝達を向上させることが重要である。そこで、従来、上記のような構成の熱交換器において、発熱体と水の間の熱伝達を向上させるため、発熱体とケースとの間に螺旋状の流路を形成する技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
特許文献１および特許文献２においては、螺旋状の流路は、螺旋状に形成されるバネ等の金属製の部材が発熱体の外周に嵌め込まれることにより、あるいはケースの内周面側の部分により、発熱体とケースとの間の空間が螺旋状に仕切られることで形成されている。螺旋状の流路により、発熱体とケースとの間の空間が仕切られない場合の流路、つまり発熱体の外周面とケースの内周面とにより略円筒状の空間として形成され水を発熱体の軸方向に沿って流す流路との比較において、流路面積を狭くすることができ、水の流速を上げることができる。発熱体の周囲を流れる水の流速が速くなると、発熱体と水の間の熱伝達が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７１５８０号公報
【特許文献２】特開平８−９４１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発熱体とケースとの間に螺旋状の流路を形成する従来の技術においては、次のような問題がある。従来の技術では、実際に螺旋状の流路を形成しようとした場合、例えばバネ等の螺旋状の流路を形成するための部材と発熱体の表面との間に、発熱体の外径の寸法公差やバネの寸法公差等によって隙間が生じる。こうした螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に生じる隙間は、発熱体が例えばセラミック等の曲がりや寸法公差等が比較的大きい材料により構成される場合に顕著となる。
【０００９】
螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に隙間が存在することにより、その隙間が水を通してしまうことから、螺旋状の流路を形成する部材に沿う螺旋状の流れに加え、発熱体の軸方向に沿う流れが形成されるという現象が生じる。
【００１０】
具体的には、発熱体とケースとの間に形成される流路は、発熱体により加熱する水を発熱体の軸方向に送るための流路である。このため、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水は、本来的に発熱体の軸方向に沿って流れようとする。上述したような螺旋状の流路は、発熱体の軸方向に沿う水の流れを規制して発熱体の周方向に沿う螺旋状の流れに変換することで、流路面積を狭くして流速を高めようとするものである。そこで、上述したように螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に隙間が存在することにより、発熱体の軸方向に沿う水の流れが螺旋の方向に十分に規制されずに、一部の水が隙間を通ることで発熱体の軸方向に沿う流れが形成されてしまう。
【００１１】
このように、従来の技術では、発熱体とケースとの間で螺旋状の流れを形成することを目的とした流路構成において、発熱体の表面に沿って発熱体の軸方向の水の流れが生じるという"中抜け"の問題が生じる。こうした中抜けの問題が生じることにより、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができず、流速を速くすることが困難となる。結果として、従来の技術によれば、発熱体の表面温度を下げるために発熱体と水の間の熱伝達を十分に高めることができず、沸騰音の問題を解消するには至らない。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる熱交換器およびそれを備えた衛生洗浄装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の熱交換器は、水を温めて温水とする熱交換器であって、円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体と、前記発熱体の外周を覆い、前記発熱体の外周面との間に前記発熱体により加熱する水の流路を形成するケースと、前記流路を前記発熱体の軸方向視で前記発熱体の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路における前記発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段と、を備えるものである。このような構成により、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。
【００１４】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の外周面に沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部と、前記ケースの内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、前記第一の規制部とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部と、を有するものである。このような構成により、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、また、発熱体の軸方向の流れを効果的に規制することができるので、沸騰音を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部と前記第二の規制部とは、前記発熱体の軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしているものである。このような構成により、発熱体の軸方向の流れをより確実に規制することができるので、効果的に発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部と前記第二の規制部とのオーバーラップする部分は、互いに接触しているものである。このような構成により、第一の規制部と第二の規制部とにより形成される螺旋状の流路を確実に保持することができ、より効果的に沸騰音を低減することができる。
【００１７】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記第二の規制部に対して、前記水の流路における下流側で接触しているものである。このような構成により、螺旋状の流路内の水が第一の規制部に接触しやすくなり、螺旋状の流路内で乱流が発生しやすくなるので、流路内の水が発熱体の表面の熱を奪いやすくなり、発熱体と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができる。これにより、発熱体の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００１８】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記発熱体の外径よりも内径が小さい巻きバネであり、前記発熱体の外周側に巻き付いた状態で弾性力により前記発熱体に固定されるものである。このような構成により、発熱体と別体により構成される第一の規制部を発熱体に隙間なく装着でき、発熱体の軸方向の流れをより確実に規制することができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記発熱体と一体に形成されているものである。このような構成により、水流規制手段を構成するための部品を省略することができるので、構造を簡単にすることができ、熱交換器の組立てを短時間で容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記発熱体は、前記発熱体の軸方向に前記ケースに挿入されることで前記ケースに組み付けられるものであり、前記第一の規制部は、前記発熱体とは別体で、かつ前記第二の規制部よりも螺旋のピッチが広い巻きバネにより構成され、前記発熱体が前記ケースに組み付けられることにより、前記巻きバネが、前記第二の規制部によって前記発熱体の軸方向に圧縮され、前記第二の規制部とオーバーラップする部分で、前記巻きバネの弾性により、前記第二の規制部に押し付けられた状態で保持されるものである。このような構成により、第一の規制部を構成する巻きバネが流路内の水圧によって発熱体の外周面上にてずれることが防止され、螺旋状の流速を確保することができる。
【００２１】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の径方向に突出するように、前記発熱体の軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成され、前記円環状の板部材は、弾性変形することにより前記発熱体の外周面に密着し、前記流路における通水を確保するための切欠部を有するものである。このような構成により、発熱体が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、発熱体の曲がりや寸法公差にかかわらず、確実に流路を形成することができる。
【００２２】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、弾性体により構成され、複数の前記円環状の板部材の外周端に密着する筒状のシート部材を有するものである。このような構成により、発熱体がケースに対して傾いている場合であっても、流路を確実に形成することができる。
【００２３】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の外周面に沿うように螺旋状に形成され、前記発熱体に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材により構成され、前記螺旋部材は、前記発熱体の径方向に沿って形成される板状の径方向部と、前記径方向部の外周側端部に設けられ、前記発熱体の周方向に沿って形成される板状の周方向部と、を有し、前記径方向部の内周端面を前記発熱体の外周面に接触させるとともに、前記周方向部の端面を、前記発熱体の軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、前記流路を前記発熱体の外周面に沿う螺旋状に仕切るものである。このような構成により、少ない部品点数で、発熱体が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、発熱体の曲がりや寸法公差にかかわらず、簡単な構造により確実に流路を形成することができる。
【００２４】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記発熱体は、シーズヒータであり、前記流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも前記曲線部に、前記水流規制手段を有するものである。このような構成により、内周側と外周側とで水が発熱体に接触する長さが異なる流路の曲線部においても、流路を流れる水の流速を速くすることができ、シーズヒータと水の間の熱伝達の効率を向上させることができる。これにより、シーズヒータの表面温度を下げることができ、突沸の発生を抑制し、沸騰音を低減することができる。また、シーズヒータに曲線部を設けることで熱交換器の小型化を図るに際し、外周側流路の曲線部での突沸や沸騰音の発生等を効果的に抑制することができる。さらに、発熱体としてシーズヒータを採用することにより、一般的にシーズヒータが有する特性を利点として得ることができる。
【００２５】
本発明の衛生洗浄装置は、前記熱交換器を備え、前記熱交換器により生成した温水を洗浄水とし、該洗浄水をノズルから吐出することで、人体の局部を洗浄するものである。このような構成により、局部の洗浄を受ける使用者にとって不快な熱交換器における沸騰音を低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の構成を示す一部切欠断面斜視図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る水流規制手段の部分拡大図。
【図４】本発明の第一実施形態に係る比較例の構成を示す図。
【図５】本発明の第一実施形態に係るバネ位置とヒータ表面温度との関係の一例を示す図。
【図６】本発明の第二実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図７】本発明の第三実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第四実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図９】本発明の第五実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第五実施形態に係る熱交換器の構成を示す一部断面図。
【図１１】本発明の第六実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第七実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１３】本発明の第七実施形態に係るバネの構成を示す図。
【図１４】本発明の第七実施形態に係る熱交換器の製造方法についての説明図。
【図１５】本発明の第八実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１６】本発明の第八実施形態に係る水流規制手段の部分拡大図。
【図１７】本発明の第九実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１８】本発明の第十実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１９】本発明の第十実施形態に係る金属輪の構成を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図。
【図２０】本発明の第十一実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２１】本発明の第十一実施形態に係る金属輪の構成を示す図。
【図２２】本発明の第十一実施形態に係る金属輪の構成の変形例を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ矢視部分拡大図。
【図２３】本発明の第十二実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２４】本発明の第十三実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２５】本発明の第十三実施形態に係るブッシュの構成を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図。
【図２６】本発明の第十四実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２７】本発明の第十四実施形態に係る熱交換器の他の構成を示す断面図。
【図２８】本発明の一実施形態に係る衛生洗浄装置の適用例を示す斜視図。
【図２９】本発明の一実施形態に係る衛生洗浄装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、円柱状の外形を有する発熱体の外周側と、発熱体を収容するケースの内周側との間に流路を形成する構成において、流路における発熱体の軸方向に沿う流れを規制することにより、流速を高め、発熱体と水の間の熱伝達を向上させ、発熱体の表面温度を下げ、沸騰音を低減しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
本発明の第一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。本実施形態に係る熱交換器１は、水を温めて温水とするものであり、例えば便器等に設置されて人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に備えられ、洗浄水を温水とするために用いられる。
【００３０】
図１および図２に示すように、熱交換器１は、発熱体としてのヒータ２と、ヒータ２を収容するケース３とを備える。熱交換器１は、ヒータ２により形成される入水口４と、ケース３により形成される吐水口５とを有する。つまり、熱交換器１においては、入水口４から流入した水が、ヒータ２によって温められ、温水となって吐水口５から流出する。
【００３１】
ヒータ２は、円柱状の外形を有し、水を加熱する。ヒータ２は、パイプ状に構成されることで、円柱状の外形を有する。ヒータ２は、軸方向（図１における左右方向、以下「ヒータ軸方向」という。）からケース３内に挿入されることで、ケース３に組み付けられる。ヒータ２は、ヒータ軸方向の中途部に、パイプ状のヒータ２を部分的に拡径させるフランジ部２ａを有する。ヒータ２は、ヒータ軸方向でフランジ部２ａよりも一側（図１において右側）の部分がケース３に挿入された状態で収容される。
【００３２】
ヒータ２は、いわゆるセラミックパイプヒータであり、内周面（以下「ヒータ内周面」という。）２ｂおよび外周面（以下「ヒータ外周面」という。）２ｃからの発熱によって、ヒータ２の内周側および外周側を通過する水を加熱する。ヒータ２においては、セラミックによって形成される外装部分の内部に、タングステン等からなる帯状のヒータパターンが印刷等によってヒータ軸方向に沿って形成される。パイプ状に構成されるヒータ２のケース３に挿入される側と反対側の端部の開口部により、熱交換器１の入水口４が形成される。
【００３３】
ケース３は、樹脂や金属等により構成され、全体として略直方体状の外形を有するとともに、略円周面として形成される内周面部を有する。ケース３は、ヒータ２を収容する空間を形成するケース本体３ａと、ケース本体３ａの一端側に形成される開口部を覆う蓋体３ｂとを有する。
【００３４】
ケース本体３ａは、略直方体状の外形を有し、長手方向の両端側が開口する略筒状の部材である。ケース本体３ａの一方の開口部が、蓋体３ｂにより塞がれる。蓋体３ｂは、ケース本体３ａの外形に沿う形状を有する板状の部材であり、ケース本体３ａの開口端面にボルト等によって固定されることで、ケース本体３ａと一体的にケース３を構成する。蓋体３ｂは、ケース本体３ａの開口端面と蓋体３ｂとの間に介装されるＯリング６により、ケース本体３ａの内部空間に対して水密に固定される。
【００３５】
ヒータ２は、ケース本体３ａの蓋体３ｂにより塞がれる側と反対側の開口部から、ケース３に挿入されて組み付けられる。ヒータ２は、フランジ部２ａがケース３を構成するケース本体３ａの開口端面にボルト等の締結具によって固定されることで、ケース３に組み付けられる。フランジ部２ａは、ケース３の外形形状に対応して略矩形板状に形成される。フランジ部２ａの四隅には、ケース本体３ａへの固定のための締結具を貫通させる孔部２ｄが形成されている。ヒータ２は、フランジ部２ａとケース本体３ａの開口端面との間に介装されるＯリング７により、ケース３の内部空間に対して水密に固定される。
【００３６】
ヒータ２がフランジ部２ａによってケース３に組み付けられた状態においては、ヒータ２の先端と蓋体３ｂの内側の面との間に隙間が存在する。つまり、ヒータ２のケース３に収容される側の開口部は、蓋体３ｂによって塞がれることなく、ケース３内において開口する。
【００３７】
このように、ケース３は、ヒータ２のフランジ部２ａよりもケース３に対する挿入側の部分を挿入させた状態で、ヒータ２の外周を覆う。熱交換器１が有する吐水口５は、ケース３を構成するケース本体３ａの周壁部に形成される。吐水口５は、ケース本体３ａの蓋体３ｂが取り付けられる側と反対側の開口端の近傍に設けられる。本実施形態では、吐水口５は、ケース本体３ａの内部空間を上側に開口させる。
【００３８】
ケース３は、ヒータ外周面２ｃとの間にヒータ２により加熱する水の流路を形成する。以下では、ヒータ外周面２ｃとケース３との間に形成される流路を「外周側流路」とする。ヒータ外周面２ｃは、ヒータ２の円柱状の外形における外周面である。また、ヒータ２が挿入されるケース３は、略円周面として形成される内周面部を有する。そこで、互いに対向するヒータ外周面２ｃとケース３の内周面部との間に、外周側流路が形成される。
【００３９】
以上のような構成を備える熱交換器１においては、入水口４から流入した水が、ヒータ内周面２ｂにより形成されるヒータ２の内部流路内を加熱されながら流れ（図１、矢印Ａ１参照）、ヒータ２の内部流路の開口端部からケース３の内部空間内に吐出される。そして、ヒータ２の内部流路からケース３の内部空間内に吐出された水は、ヒータ外周面２ｃによって加熱されながら外周側流路によってヒータ軸方向で反対側に運ばれ、吐水口５から吐出される。
【００４０】
そして、本実施形態の熱交換器１は、外周側流路をヒータ軸方向視でヒータ２の周方向（以下「ヒータ周方向」という。）に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する水流規制手段を備える。
【００４１】
熱交換器１においては、外周側流路は、螺旋状に、あるいはヒータ軸方向に対して垂直方向に仕切られることで、ヒータ周方向に沿う方向に水を流す流路として形成される。つまり、水流規制手段について、外周側流路をヒータ周方向に沿う方向に仕切ることには、外周側流路を螺旋状に仕切ること、および外周側流路をヒータ軸方向に対して垂直方向に仕切ることが含まれる。ただし、外周側流路は、ヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切られればよく、その仕切り方は特に限定されない。
【００４２】
水流規制手段は、前記のとおり、外周側流路をヒータ周方向に沿う方向に仕切ることにより、外周側流路において、例えば螺旋状の流れ等、ヒータ周方向に沿う方向の流れを形成する。したがって、水流規制手段によって外周側流路が仕切られることでヒータ周方向に沿う方向の流れが形成される構成においては、ヒータ周方向に沿う方向の流れが保持される限り、ヒータ軸方向に沿う方向の流れは規制される。
【００４３】
そこで、水流規制手段は、ヒータ周方向に沿う方向の流れを保持することで、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する。具体的には、水流規制手段は、外周側流路において、内周側については、ヒータ外周面２ｃとの間に隙間を介することなく、また、外周側については、ケース３の内周面部との間に隙間を介することなく設けられることで、ヒータ周方向に沿う方向の流れを保持する。つまり、水流規制手段は、外周側流路において、ヒータ軸方向視で、外周側流路を貫通して向こう側が見えないように、ヒータ周方向に沿う方向の流れを形成する。
【００４４】
このように、熱交換器１が、外周側流路をヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する水流規制手段を備えることにより、外周側流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させてヒータ２の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。以下、水流規制手段の具体的な形態について説明する。
【００４５】
図１および図２に示すように、本実施形態の熱交換器１は、水流規制手段として、ヒータ２に外嵌されるバネ１１と、ケース３の内周部に設けられる螺旋部１２とを有する。
【００４６】
バネ１１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。バネ１１としては、比較的細い線径（例えば線径が０．８ｍｍ程度）のバネが用いられる。バネ１１は、ケース３内に挿入されているヒータ２の部分の略全体にわたって装着された状態で設けられる。
【００４７】
バネ１１は、ヒータ外周面２ｃに対して密着した状態で、ヒータ２に外嵌される。具体的には、バネ１１としては、内径がヒータ２の外径よりも小さいものが用いられる。そして、バネ１１をヒータ２に装着する際には、バネ１１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、バネ１１の内径を拡大させ、その状態でバネ１１をヒータ２に被せ、バネ１１のねじりを解放することで、バネ１１が弾性により戻ってヒータ外周面２ｃに密着する。ここで、バネ１１の線径が小さい方が、より確実にヒータ外周面２ｃに密着する。
【００４８】
このように、本実施形態の熱交換器１においては、バネ１１がヒータ外周面２ｃに密着した状態でヒータ２に装着されることにより、ヒータ外周面２ｃに沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ヒータ２に装着されるバネ１１によって、水流規制手段が有する第一の規制部が構成される。そして、バネ１１は、ヒータ２の外周側に巻き付いた状態で弾性力によりヒータ２に固定される。
【００４９】
螺旋部１２は、ケース３の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部１２ａを形成する。言い換えると、螺旋部１２は、ケース３の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部１２ｂを形成する。したがって、螺旋部１２は、図１に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【００５０】
螺旋部１２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、螺旋部１２は、ヒータ２に巻き付けられた状態のバネ１１に螺旋状の溝部１２ａを沿わせるように形成される。また、螺旋部１２は、螺旋状の溝部１２ａの幅がバネ１１の線径よりも広くなるように形成される。螺旋部１２とヒータ２に巻き付けられたバネ１１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【００５１】
このように、本実施形態の熱交換器１においては、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２により、ケース３の内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ケース３の内周側に形成される螺旋部１２によって、水流規制手段が有する第二の規制部が構成される。
【００５２】
そして、望ましくは、水流規制手段を構成するバネ１１と螺旋部１２とは、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしている。具体的には、図３に示すように、螺旋部１２を形成する螺旋状の突部１２ｂは、ヒータ外周面２ｃに対してクリアランス（寸法Ｂ１）を有する。一方、ヒータ外周面２ｃに密着した状態で設けられるバネ１１の線径Ｂ２は、螺旋状の突部１２ｂとヒータ外周面２ｃとの間のクリアランス（Ｂ１）よりも大きい。
【００５３】
このため、バネ１１と螺旋部１２とは、バネ１１の外周端が螺旋状の突部１２ｂの内側の端面よりも外側（図３において上側）に位置する分、ヒータ軸方向視で、ヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有する。つまり、バネ１１と螺旋部１２とは、螺旋状の突部１２ｂの端面の位置からバネ１１の外周端の位置までのヒータ２の径方向の長さ（Ｂ３＝Ｂ２−Ｂ１）分、ヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有する。
【００５４】
以上のような構成を備える本実施形態の熱交換器１によれば、バネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段によって、ヒータ周方向に沿う方向の螺旋状の流れが保持され、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが確実に規制される。
【００５５】
具体的には、外周側流路に設けられる水流規制手段において、内周側については、バネ１１がヒータ外周面２ｃに密着していることから隙間が存在しない。また、外周側については、螺旋部１２は、ケース３に一体に形成される部分であることから隙間が存在しない。そして、バネ１１と螺旋部１２とは、上述のとおり互いにオーバーラップする部分を有することから、バネ１１と螺旋部１２との間にもヒータ軸方向視での隙間が存在しない。
【００５６】
なお、上記の望ましい形態として、バネ１１と螺旋部１２との間にヒータ軸方向視での隙間が存在しないように、つまりバネ１１と螺旋部１２とがヒータ軸方向視でオーバーラップするように構成したが、バネ１１と螺旋部１２との間は、ヒータ軸方向の流れを規制できる微少隙間（例えば、Ｂ１≒Ｂ２）であれば問題ない。
【００５７】
以上より、バネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段によれば、ヒータ軸方向の流れをより確実に規制することができるので、螺旋状の流れが保持され、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、熱伝達の効率を十分に高めることができ、効果的にヒータ２の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態の熱交換器１は、次のような利点を有する。水流規制手段を構成するバネ１１の線径を細くすることにより、ヒータ２に曲がりが存在する場合であっても、その曲がりに追従してヒータ２に密着させやすくすることができる。また、同じくバネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１をその巻き方向と逆方向にねじることで内径を容易に広げることができ、バネ１１をスムーズにヒータ２にかぶせることができ、また、逆方向へのねじりを解放することで、バネ１１をヒータ２に容易に密着させることができる。つまり、バネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１の弾性変形によって容易にバネ１１をヒータ２に密着させることができる。
【００５９】
また、バネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１の断面二次モーメントを小さくすることができるので、ヒータ２が熱変形する場合であっても、バネ１１をヒータ２の熱変形に容易に追従させることができ、ヒータ２の割れや破壊等を防止することができる。さらに、バネ１１は、広く一般に流通している線材によって容易に作製できるものであるため、水流規制手段を安価に作製することが可能となる。バネ１１としては、円柱状の外形を有するヒータ２との関係において、ヒータ２の外径よりも十分に小さい線径（大きくてもヒータ２の外径の１／１０程度）のものが好適に用いられる。
【００６０】
また、水流規制手段を構成する螺旋部１２をケース３の一部として形成することにより、螺旋部１２とケース３との間に隙間が生じることを確実に防止することができる。また、同じく螺旋部１２をケース３の一部として形成することにより、バネ１１と螺旋部１２との螺旋のピッチを略同じにしておくことで、バネ１１を装着した状態のヒータ２を、螺旋部１２を有するケース３に対してネジのように組み付けることが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の熱交換器１においては、ヒータ２に密着するバネ１１を通して、ヒータ２の熱を水に伝えることができるので、ヒータ２の温度を効果的に下げることができる。つまり、ヒータ２に密着するバネ１１によってヒータ２の伝熱面積を広くすることができ、熱交換器１の熱伝達を向上させることができる。したがって、バネ１１を構成する材料としては、銅やステンレス鋼やアルミニウム等、比較的熱伝導率の高い材料が採用される。
【００６２】
また、本実施形態の熱交換器１においては、バネ１１と螺旋部１２とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることが好ましい。本実施形態では、バネ１１と螺旋部１２とがオーバーラップする部分は、バネ１１を構成する線材が螺旋状の溝部１２ａ内に入る部分である。
【００６３】
図３に示すように、バネ１１は、断面形状が略円形状であり、ヒータ外周面２ｃの表面に密着する。したがって、バネ１１の線径（Ｂ２）が、螺旋状の突部１２ｂとヒータ外周面２ｃとの間のクリアランスの寸法Ｂ１よりも大きいことにより、バネ１１を構成する線材を螺旋部１２に接触させることができる。本実施形態では、バネ１１は、螺旋状の溝部１２ａに対してヒータ軸方向において蓋体３ｂと反対側に接触している。
【００６４】
このように、バネ１１と螺旋部１２とのオーバーラップする部分が互いに接触することにより、バネ１１と螺旋部１２とにより形成される螺旋状の流路を確実に保持することができる。これにより、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を確実に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、より効果的に沸騰音を低減することができる。
【００６５】
また、互いに接触するバネ１１と螺旋部１２との接触の態様としては、本実施形態の熱交換器１のように、バネ１１は、螺旋部１２に対して、外周側流路における下流側で接触していることが好ましい。本実施形態では、上記のとおり螺旋状の溝部１２ａに対してヒータ軸方向において蓋体３ｂと反対側に接触するバネ１１は、螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触している。
【００６６】
具体的には、本実施形態の熱交換器１において、外周側流路における水の流れの方向は、ヒータ軸方向に沿う方向であり、図１および図３における左右方向に対応する。そして、このヒータ軸方向において、外周側流路における上流側は、両端に開口を有するケース本体３ａが蓋体３ｂにより塞がれる側（図１、図３において右側）であり、外周側流路における下流側は、上流側の反対側、つまりケース本体３ａがヒータ２のフランジ部２ａにより塞がれる側（図１、図３において左側）である。しがって、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触するということは、バネ１１が、螺旋部１２に対して、ヒータ軸方向視において蓋体３ｂと反対側であるフランジ部２ａ側で接触するということである。
【００６７】
詳細には、図３に示すように、螺旋部１２において形成される溝部１２ａは、外周側流路における上流側の面である上流側壁面１２ｃと、外周側流路における下流側の面である下流側壁面１２ｄとを有する。つまり、図３に示すように、螺旋状の溝部１２ａが有する上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄは、上記のとおり螺旋状の突部１２ｂが複数の歯状の部分として表れる、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、互いに隣り合う歯状の部分間でヒータ軸方向に対向する壁面として表れる。
【００６８】
螺旋部１２を構成する螺旋状の突部１２ｂに着目した場合、上流側壁面１２ｃは、外周側流路における下流側の面となり、下流側壁面１２ｄは、外周側流路における上流側の面となる。また、螺旋状の突部１２ｂにおいて形成される上流側壁面１２ｃを、ヒータ軸方向における一方の側の面とした場合、下流側壁面１２ｄは、ヒータ軸方向における他方の側の面となる。
【００６９】
このように上流側壁面１２ｃと下流側壁面１２ｄとを有する螺旋部１２に対して、バネ１１は、下流側壁面１２ｄに接触した状態で設けられることが好ましい。線材により構成されるバネ１１は、その線径Ｂ２が螺旋部１２における溝部１２ａの幅寸法、つまり互いに対向する上流側壁面１２ｃと下流側壁面１２ｄとの間の間隔Ｂ４よりも小さい。したがって、上述のとおり螺旋状の溝部１２ａ内に入る部分を有するバネ１１は、螺旋部１２に対して、ヒータ軸方向について、上流側壁面１２ｃに接触する位置から下流側壁面１２ｄに接触する位置までの範囲で位置することができる。
【００７０】
このようにバネ１１が螺旋部１２に対してヒータ軸方向で所定の範囲内で異なる位置に位置することができる構成において、バネ１１は、螺旋部１２に対して、外周側流路における下流側で接触すること、つまりヒータ軸方向について螺旋部１２の下流側壁面１２ｄに接触する位置に設けられることが好ましい。言い換えると、バネ１１は、螺旋部１２の突部１２ｂに対して、突部１２ｂの上流側の面となる下流側壁面１２ｄに接触した状態で設けられることが好ましい。
【００７１】
このように、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触することにより、バネ１１と螺旋部１２とにより形成される螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすくなり、水がバネ１１を通じてヒータ外周面２ｃから熱を奪いやすくなる。また、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすくなることで、螺旋状の流路内で乱流が発生しやすくなり、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなる。これらのことから、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができる。これにより、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００７２】
バネ１１の螺旋部１２に対するヒータ軸方向における相対的な位置に関し、本実施形態の熱交換器１のようにバネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触する位置が好ましいことについて、本実施形態の場合の例（「本実施例」とする。）に対する比較例を挙げて説明する。
【００７３】
ここでは、図３に示す本実施例に対する比較例として、図４（ａ）に示すように、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における上流側で接触する位置にある場合（「第一比較例」とする。）と、同図（ｂ）に示すように、バネ１１が螺旋部１２の溝部１２ａに対してヒータ軸方向の中央の位置にある場合（「第二比較例」とする。）とを挙げる。つまり、第一比較例では、バネ１１は、螺旋部１２の上流側壁面１２ｃに接触した状態で設けられ、第二比較例では、バネ１１は、螺旋部１２の上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄのいずれにも接触せず、これらの上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄの間の中央位置にある状態で設けられる。
【００７４】
図５は、本実施例、第一比較例、および第二比較例について、同一の条件の下でのヒータ外周面２ｃの温度（ヒータ表面温度）［℃］の測定結果の一例を示す。つまり、図５に示すグラフＧ１は、バネ１１の螺旋部１２に対するヒータ軸方向における相対的な位置（バネ位置）と、ヒータ表面温度との関係を表す。
【００７５】
図５に示すように、第一比較例、第二比較例、本実施例の順に、ヒータ表面温度は下がっている。本測定結果の場合、第一比較例では、ヒータ表面温度は約１４０℃であり（測定点Ｐ１参照）、第二比較例では、ヒータ表面温度は約１３０℃である（測定点Ｐ２参照）。そして、これらの比較例に対し、本実施例では、ヒータ表面温度は約１２６℃と低い。
【００７６】
このように、本実施例のヒータ表面温度が比較例に対して低いことから、上述したようにヒータ２の表面温度を効果的に下げることができるという効果が得られるという観点に基づくと、本実施例の方が、比較例よりも、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすく、乱流が発生しやすいと言える。そして、図５のグラフＧ１から、ヒータ表面温度は、バネ位置が外周側流路におけるより上流側の位置である第一比較例の方が、第二比較例よりも高い。したがって、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすく、乱流が発生しやすいという作用は、バネ位置が、外周側流路におけるより下流側に位置するほど得やすいということが言える。
【００７７】
以上のように、比較例を用いたヒータ表面温度の測定結果から、バネ位置に関して、本実施形態の熱交換器１のようにバネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触する位置が好ましいということが実証されている。
【００７８】
さらに、本実施形態の熱交換器１においては、好ましくは次のような構成が採用される。ヒータ２は、ケース３に対して螺旋状の流路の旋回中心の方向と平行なヒータ軸方向に挿入されることで、ケース３に組み付けられる。このようなヒータ２とケース３との組付け構成において、ヒータ２とは別体として構成される巻きバネであるバネ１１の螺旋のピッチが、螺旋部１２の螺旋のピッチよりも広く構成される。言い換えると、螺旋の巻き数が略同じとされるバネ１１と螺旋部１２との関係において、バネ１１の自然長が螺旋部１２のヒータ軸方向の長さよりも長くなるようにバネ１１の長さが設定される。つまりこの場合、バネ１１が圧縮バネとして機能する。
【００７９】
このように、バネ１１が圧縮バネとして機能する構成において、ヒータ２がケース３に組み付けられる際に、バネ１１が螺旋部１２に押し付けられてピッチが整いながら（螺旋部１２の螺旋のピッチに揃いながら）、ヒータ２がケース３に挿入される。したがって、ヒータ２がケース３に組み付けられることにより、バネ１１が、螺旋部１２によってヒータ軸方向に圧縮され、螺旋部１２とオーバーラップする部分で、バネ１１の弾性により、螺旋部１２に押し付けられた状態で保持される。
【００８０】
ここで、バネ１１と螺旋部１２とはヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有することから、ヒータ２のケース３に対する組付けに際しては、バネ１１が装着された状態のヒータ２が、ケース３に対してネジのように回転させられながら挿入される。
【００８１】
このように、バネ１１を圧縮バネとしてバネ１１の弾性によってバネ１１を螺旋部１２に押し付けた状態で設けることにより、バネ１１が外周側流路内の水圧によってヒータ外周面２ｃ上にてずれることが防止され、螺旋状の流速を確保することができる。
【００８２】
本発明の第二実施形態について、図６を用いて説明する。なお、以下に説明する各実施形態においては、第一実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。本実施形態の熱交換器２０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、パイプ状のヒータ２の内部流路にも、外周側流路に設けられる水流規制手段と同様の機能を果たす構成が設けられる点で異なる。
【００８３】
具体的には、図６に示すように、本実施形態の熱交換器２０は、ヒータ２のケース３に対する挿入側の開口部からヒータ２の内部にヒータ軸方向に沿って挿入された状態で設けられる円柱状の軸部２１を有する。軸部２１は、一端側が蓋体３ｂの内側の面に固定されることで、ヒータ２と同軸心配置された状態で支持される。
【００８４】
軸部２１の外周面には、第一バネ２２が装着される。これに対向するように、ヒータ内周面２ｂには、第二バネ２３が装着される。第一バネ２２および第二バネ２３は、いずれも巻きバネであり、巻き数およびピッチが略同じとされる。
【００８５】
第一バネ２２および第二バネ２３は、それぞれ軸部２１の外周面およびヒータ内周面２ｂに密着した状態で設けられる。具体的には、第一バネ２２としては、内径が軸部２１の外径よりも小さいものが用いられる。そして、第一バネ２２を軸部２１に装着する際には、第一バネ２２をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、第一バネ２２の内径を拡大させ、その状態で第一バネ２２を軸部２１に被せ、第一バネ２２のねじりを解放することで、第一バネ２２が弾性により戻って軸部２１の外周面に密着する。
【００８６】
ここで、軸部２１と第一バネ２２の双方を金属製や樹脂製とすることにより、寸法公差や曲がりを少なく作製することができるので、第一バネ２２をねじる等の工程を行わなくても、軸部２１と第一バネ２２との間に隙間を生じさせることなく、軸部２１と第一バネ２２とを組み付けることも可能である。
【００８７】
また、第二バネ２３としては、外径がヒータ２の内径よりも大きいものが用いられる。そして、第二バネ２３をヒータ２に装着する際には、第二バネ２３をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、第二バネ２３の外径を縮小させ、その状態で第二バネ２３をヒータ２内に挿入し、第二バネ２３のねじりを解放することで、第二バネ２３が弾性により戻ってヒータ内周面２ｂに密着する。
【００８８】
そして、望ましくは、第一バネ２２と第二バネ２３とは、各バネの線径の選択等により、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップするように設けられる。本実施形態では、軸部２１側に設けられる第一バネ２２の線径よりも、ヒータ２側に設けられる第二バネ２３の線径の方が小さい。ここで、ヒータ内周面２ｂの表面に沿う水の流速が低下することを防止する観点から、ヒータ２側に設けられる第二バネ２３をヒータ内周面２ｂに密着させることが好ましいので、第二バネ２３としてはヒータ内周面２ｂに密着させやすい線径の比較的細いものが用いられる。
【００８９】
以上のように、本実施形態の熱交換器２０においては、軸部２１の外周面とヒータ内周面２ｂとにより形成される流路が、第一バネ２２と第二バネ２３とにより螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。すなわち、熱交換器２０において軸部２１、第一バネ２２、および第二バネ２３を含む構成は、外周側流路に設けられる水流規制手段と同様に、流路をヒータ軸方向視で螺旋状に仕切るとともに、流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する。
【００９０】
このように、ヒータ２の内部にも水流規制手段を備えることにより、ヒータ２の内部流路についても流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させることができる。なお、本実施形態では、ヒータ２の内部に螺旋状の流路を構成するために、軸部２１またはヒータ２とは別体の部材としての第一バネ２２および第二バネ２３が用いられているが、これに限定されない。つまり、ヒータ２の内部に構成される螺旋状の流路は、軸部２１またはヒータ２と一体に設けられる部分によって形成されてもよい。
【００９１】
本発明の第三実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態の熱交換器３０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ３１として、角断面のバネが用いられている点で異なる。
【００９２】
図７に示すように、本実施形態の熱交換器３０は、ヒータ外周面２ｃに装着される角断面のバネ３１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ３１を構成する螺旋状の部材は、ヒータ軸方向を板厚方向とする板状となる形状を有する。
【００９３】
したがって、図７に示すように、バネ３１については、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視での形状が、ヒータ２の径方向を長手方向とする矩形状となる。また、バネ３１の板厚の寸法は、螺旋部１２を形成する螺旋状の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【００９４】
このように、第一の規制部を構成する部材として角断面のバネ３１を用いることにより、バネ３１の角断面の径方向の長さを長くすることで、バネ３１と螺旋部１２との重ね代を大きくとることができる。これにより、ヒータ２のケース３に対する組付け時にヒータ２がケース３に対して傾いた場合や、ヒータ２自体に曲がりが存在する場合であっても、バネ３１と螺旋部１２との間のオーバーラップ部分を容易に確保することができる。
【００９５】
また、角断面のバネ３１は、例えば第一実施形態のバネ１１のように円断面のバネとの比較において、径方向の寸法が同等の場合、円断面のバネよりも断面二次モーメントが小さくなるので、曲げやすく、弾性変形させながらのヒータ２への装着が容易となる。また、同じく円断面との比較において、角断面のバネ３１は、表面積を広くとることが容易となるので、ヒータ２に密着するバネ３１によってヒータ２の伝熱面積を広くすることができ、熱交換器３０の熱伝達を向上させることができる。
【００９６】
本発明の第四実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態の熱交換器４０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ４１として、断面形状がＬ字型となるバネが用いられている点で異なる。
【００９７】
図８に示すように、本実施形態の熱交換器４０は、ヒータ外周面２ｃに装着されるＬ字断面のバネ４１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ４１を構成する螺旋状の部材は、ヒータ外周面２ｃに沿うように板状に形成される周壁部４１ａと、周壁部４１ａの一端側（図６においては右端側）から径方向外側に突出形成されるフランジ部４１ｂとを有し、断面形状がＬ字状となるように形成される。
【００９８】
したがって、図８に示すように、Ｌ字断面のバネ４１は、ヒータ２に装着された状態において、周壁部４１ａの部分をヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、フランジ部４１ｂをヒータ２の径方向外側に向けて鍔状に突出させる。また、螺旋部１２の溝部１２ａ内に一部突出するバネ４１のフランジ部４１ｂの板厚の寸法は、螺旋部１２の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【００９９】
このように、第一の規制部を構成する部材としてＬ字断面のバネ４１を用いることにより、ヒータ２からの伝熱面積を広げることができ、熱交換器４０の熱伝達を向上させることができる。特に、ヒータ外周面２ｃに接触する部分である周壁部４１ａの幅（ヒータ軸方向の寸法）を長くすることにより、効率的に伝熱面積を広げることができる。
【０１００】
本発明の第五実施形態について、図９および図１０を用いて説明する。本実施形態の熱交換器５０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ５１として、断面形状がヒータ外周面２ｃに対して接触する斜め方向の薄板形状となるバネが用いられている点で異なる。
【０１０１】
図９および図１０に示すように、本実施形態の熱交換器５０は、ヒータ外周面２ｃに装着される斜め巻きのバネ５１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ５１を構成する螺旋状の部材は、薄板状の部材であり、螺旋形状における各周回部分（螺旋形状における一回転分）が縮径方向の揃った略円錐の一部形状となるように形成される。
【０１０２】
したがって、図９および図１０に示すように、斜め巻きのバネ５１は、ヒータ２に装着された状態において、螺旋形状における各周回部分の略円錐の一部形状の縮径側の先端を、ヒータ外周面２ｃに接触させる。なお、図９は、ヒータ２およびバネ５１を含む部分が断面で示されている点で図１０と異なる。
【０１０３】
このように、第一の規制部を構成する部材として斜め巻きのバネ５１を用いることにより、例えば第三実施形態の角断面のバネ３１や第四実施形態のＬ字断面のバネ４１等と比べて、断面二次モーメントを小さくすることができる。また、断面二次モーメントが大きいと、ヒータ２への装着のためにヒータ２の最大外径以上にバネの内径を広げた際に、許容曲げ応力を超えやすくなる。そこで、本実施形態に係る斜め巻きのバネ５１によれば、断面二次モーメントを小さくすることができ、ヒータ２への装着の際等、容易に内径を変化させることが可能となる。
【０１０４】
なお、上述の第二〜四実施形態、および本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、螺旋状の流路を構成するバネの螺旋のピッチを螺旋部１２の螺旋のピッチよりも広くし、バネ３１，４１，５１を圧縮バネとする構成を適用することができる。これにより、ヒータ２がケース３に組み付けられることにより、バネが、螺旋部１２によってヒータ軸方向に圧縮され、螺旋部１２とオーバーラップする部分で、バネの弾性により、螺旋部１２に押し付けられた状態で保持される。
【０１０５】
本発明の第六実施形態について、図１１を用いて説明する。本実施形態の熱交換器６０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、第一の規制部を構成する部分が、ヒータ２と一体に形成されている点で異なる。つまり、上述した実施形態では、第一の規制部がヒータ２とは別部材のバネ１１等により構成されているのに対し、本実施形態では、ヒータ２の一部分により、第一の規制部が構成されている。
【０１０６】
図１１に示すように、本実施形態の熱交換器６０においては、ヒータ外周面２ｃに、螺旋状の突起部分である螺旋突部６１が形成されている。螺旋突部６１は、ヒータ２の径方向に板状に突出する。螺旋突部６１は、螺旋部１２との関係において、螺旋の巻き数およびピッチが略同じとされる。また、螺旋突部６１の幅寸法（板厚の寸法）は、螺旋部１２を形成する螺旋状の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【０１０７】
螺旋突部６１は、例えば、螺旋状に形成されるセラミック製のシート状の部材をヒータ２の本体に巻き付け、焼結させることで形成することができる。ただし、ヒータ２に螺旋突部６１を形成する方法は、特に限定されない。
【０１０８】
このように、螺旋部１２とともに螺旋状の流路を形成する第一の規制部が、ヒータ２と一体の螺旋突部６１として設けられることにより、水流規制手段を構成するための部品を省略することができるので、構造を簡単にすることができ、熱交換器の組立てを短時間で容易に行うことができる。つまり、第一の規制部がバネ１１等のようにヒータ２とは別の部材により構成される場合、熱交換器の組立て工程において、バネ１１をヒータ２に装着する工程が必要となるが、本実施形態の熱交換器６０によれば、第一の規制部がヒータ２と一体であるため、工程を省略することができ、熱交換器の組立ての時間を短縮することができる。
【０１０９】
本発明の第七実施形態について、図１２を用いて説明する。本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、第二の規制部を構成する部分が、ヒータ２を収容するケースとは別体の部材により形成されている点で異なる。つまり、上述した実施形態では、第二の規制部がケース３の一部である螺旋部１２として設けられているのに対し、本実施形態では、ヒータ２を収容するケースとは別部材により、第二の規制部が構成されている。
【０１１０】
図１２に示すように、本実施形態の熱交換器７０は、ヒータ２を収容するケース７３を備える。ケース７３は、内周面７３ｃを有する略筒状のケース本体７３ａと、ケース本体７３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体７３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器７０は、第二の規制部を構成する部材として、螺旋筒７１を備える。つまり、本実施形態の熱交換器７０においては、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１と、螺旋筒７１とにより、外周側流路において螺旋状の流路が形成される。
【０１１１】
本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１においてケース３の内周面部に設けられる螺旋部１２の部分を（図１参照）、ケース７３を構成するケース本体７３ａとは別体の螺旋筒７１として備える。言い換えると、本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１における螺旋部１２の部分が、略筒状の部材である螺旋筒７１としてケース本体７３ａから分離された構成を有する。
【０１１２】
したがって、螺旋筒７１は、内周側に、上述した実施形態における螺旋部１２と同様の螺旋部７２を有する。すなわち、螺旋部７２は、螺旋筒７１の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部７２ａおよび突部７２ｂを形成する。したがって、螺旋部７２は、図１２に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。螺旋部７２と、ヒータ２に巻き付けられたバネ１１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０１１３】
螺旋筒７１は、ケース７３を構成する略筒状のケース本体７３ａとの関係において、互いの筒軸方向を一致させた状態での相対的な近接離間方向（図１２における左右方向）の移動により、ケース本体７３ａに対する抜き差しができる形状を有する。螺旋筒７１は、ケース本体７３ａに対して、抜き差しされる方向に相対的に移動可能に嵌合した状態で収納される。つまり、螺旋筒７１の外周面７１ａが、ケース本体７３ａの内周面７３ｃに対する摺動面となる。
【０１１４】
したがって、螺旋筒７１の外周面７１ａと、ケース本体７３ａの内周面７３ｃとは、筒軸方向視での形状を共通にする。これにより、螺旋筒７１は、ケース本体７３ａに挿入された状態で、筒軸方向に対する垂直な面方向について位置決めされる。
【０１１５】
例えば、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状が、四角柱の外周面のように筒軸方向視で矩形形状である場合、ケース本体７３ａの内周面７３ｃの形状も、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状および大きさに合うように、筒軸方向視で矩形形状とされる。また、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状が、円柱の外周面のように筒軸方向視で円形状である場合、ケース本体７３ａの内周面７３ｃの形状も、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状および大きさに合うように、筒軸方向視で円形状とされる。
【０１１６】
また、螺旋筒７１は、螺旋部７２とバネ１１とにより形成される螺旋状の流路をケース７３が有する吐水口５に連通させるための出口孔部７５を有する。出口孔部７５は、螺旋筒７１がケース７３に収容された状態で吐水口５に連通するように設けられる。出口孔部７５は、例えば吐水口５と同径の孔を形成する部分である。
【０１１７】
本実施形態の熱交換器７０は、ヒータ２に巻き付けられたバネ１１とともに螺旋状の流路を形成する部分がケース７３とは別体である点を除き、第一実施形態の熱交換器１と同様の構成を備える。このため、第一実施形態の熱交換器１と共通する部分については説明を省略する。
【０１１８】
本実施形態の熱交換器７０のように、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する螺旋部７２を有する螺旋筒７１をケース７３とは別体で備えることにより、熱交換器７０の組立て性を向上させることができる。また、螺旋筒７１をケース７３から取り出すことができるので、螺旋状の流路を形成する螺旋部７２等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０１１９】
なお、上述の第二〜六実施形態、および本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成する部分と螺旋部１２とのオーバーラップする部分を互いに接触させる構成を適用することで、上述したように効果的に沸騰音を低減することができる。また、第一実施形態の場合と同様に、バネ１１等の第一の規制部を構成する部材が、第二の規制部に対して外周側流路における下流側で接触する構成を適用することで、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなり、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができるので、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【０１２０】
本実施形態の熱交換器７０の製造方法の一例について、バネ１１の好ましい構成とともに説明する。図１３に、バネ１１の構成の一例を示す。なお、図１３（ｂ）は、同図（ａ）におけるＥ１矢視図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）におけるＥ２矢視図である。
【０１２１】
上述したように、バネ１１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、バネ１１は、一端側の端部に、固定部１１ａを有する。固定部１１ａは、バネ１１を形成する線材の端部が、バネ１１の円筒形状の外形において径方向に沿うように内側に曲げられた直線状の部分である。
【０１２２】
また、図１３（ａ）、（ｃ）に示すように、バネ１１は、他端側の端部、つまり固定部１１ａが設けられる側と反対側の端部に、引掛け部１１ｂを有する。引掛け部１１ｂは、バネ１１を形成する線材の端部が、バネ１１の円筒形状の外形において接線方向に延び出た部分である。
【０１２３】
このような構成のバネ１１を備える熱交換器７０の製造方法の一例について、図１４を用いて説明する。熱交換器７０の製造方法では、まず、図１４（ａ）に示すように、バネ１１がヒータ２に装着される。バネ１１をヒータ２に装着するに際しては、所定の治具により、バネ１１の径が広げられる。
【０１２４】
具体的には、バネ１１は、所定の治具に装着され、径が広がるような力を受ける。治具に装着された状態のバネ１１は、固定部１１ａ（図１３参照）により固定される。つまり、治具において、固定部１１ａの部分が挟まれたり引っ掛けられたりして固定されることで、バネ１１の一端側が固定される。治具においてバネ１１が固定された状態で、引掛け部１１ｂ（図１３参照）により、バネ１１がその巻き方向（螺旋方向）と逆方向に回転させられることで、バネ１１の径が広げられる。図１３に示す例では、同図（ｃ）において時計方向に引掛け部１１ｂが回転させられることで、バネ１１の径が広げられる。バネ１１は、治具において径が広げられた状態で保持される。
【０１２５】
このように治具によって径が広げられた状態のバネ１１に対して、ヒータ２が挿入される。すなわち、ヒータ２のフランジ部２ａよりもケース７３内に挿入される側の部分が、広がった状態のバネ１１に挿入される。ヒータ２がバネ１１に挿入された後、バネ１１が、治具により広げられた状態から解放される。つまり、バネ１１が巻き方向と逆方向に回転した状態が戻される。これにより、図１４（ａ）に示すように、バネ１１が弾性により戻ってヒータ２に巻き付き、ヒータ外周面２ｃに密着する。そして、バネ１１が装着されたヒータ２が、治具から取り外される。
【０１２６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、バネ１１が装着されたヒータ２に、螺旋筒７１がセットされる。バネ１１と螺旋部７２とは、ヒータ軸方向視でオーバーラップするか、あるいはバネ１１の外周端と螺旋部７２の内周端とが略同じ位置となるように構成される。このため、バネ１１と螺旋部７２との関係としては、バネ１１の外径よりも螺旋部７２の突部７２ｂの内径の方が小さいか、あるいは、バネ１１の外周端と螺旋部７２の突部７２ｂの突出側の端面とが接触する。
【０１２７】
このため、螺旋筒７１は、バネ１１が装着されたヒータ２に対して、ヒータ２を挿入させるとともに、中心軸方向（直線Ｆ１）を回転軸方向として回転しながら装着される（矢印Ｆ２，Ｆ３参照）。螺旋筒７１の回転にともなって、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａに入った状態で、螺旋筒７１がヒータ２を挿入させていく。このように、螺旋筒７１が回転しながらヒータ２に装着されることで、バネ１１がヒータ２に装着された時点ではバネ１１のピッチが多少ばらついていた場合であっても、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａに入っていくことで、バネ１１のピッチが螺旋部７２の螺旋形状に沿ってある程度修正される。
【０１２８】
図１４（ｃ）に示すように、螺旋筒７１は、その端面７１ｂがヒータ２のフランジ部２ａに接触した状態で、ヒータ２に装着される。螺旋筒７１は、ヒータ２のフランジ部２ａに接触した状態から、さらに半回転程度回転させられる。つまり、螺旋筒７１は、端面７１ｂをフランジ部２ａに接触させた状態で、半回転程度空回しされる。
【０１２９】
この螺旋筒７１の空回しにより、螺旋部７２の突部７２ｂがバネ１１を迎えに行き、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が、ヒータ２のフランジ部２ａ側となる。つまり、図１４（ｄ）に示すように、バネ１１が外周側流路における下流側で螺旋部７２の突部７２ｂに接触した状態となる。
【０１３０】
詳細には、螺旋筒７１の端面７１ｂがヒータ２のフランジ部２ａに接触した際には、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が中心位置や外周側流路における上流側（ヒータ２の先端側）の位置にあっても、螺旋筒７１の空回しを行うことで、螺旋部７２の突部７２ｂがバネ１１を迎えに行き、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が外周側流路における下流側（フランジ部２ａ側）に移動する。上述したような螺旋筒７１が回転しながらヒータ２に装着される過程におけるバネ１１のピッチの修正は、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａの中に収まる程度のピッチ修正であるが、上述のような螺旋筒７１の空回しを行うことで、バネ１１の大半の部分が、螺旋部７２に対して、溝部７２ａにおける外周側流路の下流側（フランジ部２ａ側）に押し付けられたような格好となり、バネ１１のピッチがさらに修正される。
【０１３１】
このような螺旋筒７１の空回しを行う際には、螺旋筒７１がケース７３に収容された状態で出口孔部７５が吐水口５に連通する位置となるように、ヒータ２と螺旋筒７１との回転方向についての相対的な位置が確認される。つまり、螺旋筒７１がケース７３に挿入されることで吐水口５が螺旋筒７１の周壁により塞がれないように、ヒータ２と螺旋筒７１との回転方向における相対的な位置が調整される。
【０１３２】
このように螺旋筒７１のヒータ２に対する空回しが行われた後、図１４（ｅ）に示すように、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体が、ケース７３内に差し込まれる。すなわち、上述したように互いの筒軸方向を一致させた状態での相対的な近接離間方向の移動により抜き差しができる螺旋筒７１とケース本体７３ａとの関係において、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体が、ケース本体７３ａの蓋体８３ｂにより塞がれる側と反対側の開口に対して、螺旋筒７１側から差し込まれる（矢印Ｆ４参照）。
【０１３３】
ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体は、ケース７３に差し込まれた後、ヒータ２のフランジ部２ａがケース７３のケース本体７３ａの開口端面にボルト等の締結具によって固定されることで、ケース７３に組み付けられる。これにより、図１４（ｆ）に示すように、熱交換器７０が完成する。
【０１３４】
なお、ヒータ２とケース３との間は、フランジ部２ａとケース本体７３ａの開口端面との間に介装されるＯリング７によりシールされる。このため、螺旋筒７１は、その外径がヒータ２のフランジ部２ａの外径よりも小さくなるように構成される。つまり、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体は、螺旋筒７１をケース７３内に差し込みつつ、フランジ部２ａをケース本体７３ａとの間にＯリング７を挟む部分として用いることから、上述したようにケース本体７３ａの内周面７３ｃに対する摺動面となる外周面７１ａを形成する螺旋筒７１の外径寸法は、フランジ部２ａの外径寸法よりも小さくされる。
【０１３５】
以上のような製造方法を行うことができる本実施形態の熱交換器７０によれば、組立てを容易に行うことができる。熱交換器７０においては、例えば、ケース７３には温度ヒューズ等の他部品が組み付けられ、ヒータ２にはワイヤハーネス等の他部品が取り付けられる。このため、熱交換器７０の組立てに際し、ケース７３やヒータ２を回転させることは行いにくく、作業性の低下を招く。この点、本実施形態の熱交換器７０のように、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する部分がケース７３とは別体の螺旋筒７１として備えられることで、ケース７３やヒータ２を回転させることなく、螺旋筒７１をヒータ２に対して回転させる等の単純な作業により、部品同士の組付けを行うことが可能となり、熱交換器７０が組み立てやすくなる。
【０１３６】
また、上述したような熱交換器７０の製造方法においては、バネ１１を螺旋筒７１に組み付けた状態で、バネ１１の固定部１１ａを所定の治具に固定し、引掛け部１１ｂによりバネ１１を巻き方向（螺旋方向）と逆方向に回転させてバネ１１の径を広げてから、ヒータ２をバネ１１に挿入してもよい。このように、あらかじめバネ１１を螺旋筒７１に組み付けた状態（バネ１１が螺旋筒７１の溝部７２ａに１：１で収まった状態）でバネ１１の径を広げることで、バネ１１の径を広げる際のバネ１１のピッチの変形（ばらつき）を防止することができ、バネ１１のピッチを保ったままでヒータ２を組み付けることができる。つまり、あらかじめバネ１１を螺旋筒７１に組み付けてからヒータ２をバネ１１に挿入することで、螺旋筒７１の溝部７２ａによってバネ１１のピッチの変化が規制され、螺旋筒７１の溝部７２ａにおいてバネ１１が嵌らない部分や２巻き分が重複して入る部分等が生じる事態を回避することができる。
【０１３７】
本発明の第八実施形態について、図１５および図１６を用いて説明する。本実施形態の熱交換器８０は、第七実施形態と同様に、第二の規制部を構成する部分が、ヒータ２を収容するケースとは別体の部材により形成されている。
【０１３８】
図１５および図１６に示すように、本実施形態の熱交換器８０は、ヒータ２を収容するケース８３を備える。ケース８３は、内周面８３ｃを有する略筒状のケース本体８３ａと、ケース本体８３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体８３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器８０は、第二の規制部を構成する部材として、巻きバネ８１を備える。つまり、本実施形態の熱交換器８０は、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１と、巻きバネ８１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０１３９】
巻きバネ８１は、螺旋状の部材であり、ごく薄い板状の巻きバネである。巻きバネ８１は、その中心軸方向がヒータ軸方向に一致するように設けられる。つまり、図１５に示すように、巻きバネ８１は、その内部に、ヒータ２のうちのケース８３内に位置する部分を挿入させ、バネ１１が装着されるヒータ外周面２ｃの外側に設けられる。
【０１４０】
図１５および図１６に示すように、巻きバネ８１は、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視での形状が、ヒータ２の径方向を長手方向とする矩形状となるように、板状の部材により構成される。巻きバネ８１は、螺旋状の流路を形成する部材として必要な強度を有する限り、なるべく薄い方が好ましい。図１６に示すように、巻きバネ８１の板厚の寸法Ｋ１は、例えば、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１の線径Ｂ２（図３参照）よりも小さい。
【０１４１】
巻きバネ８１は、例えば、ケース８３の内周面部に装着された状態で設けられる。この場合、具体的には、巻きバネ８１として、自然状態での外径がケース８３の内周面８３ｃの内径よりも大きいものが採用される。そして、巻きバネ８１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、巻きバネ８１の外径を縮小させ、その状態で巻きバネ８１をケース８３の内部に挿入する。その後、巻きバネ８１のねじりを解放することで、巻きバネ８１が弾性により戻ってケース８３の内周面８３ｃに密着し、ケース８３の内周面部に装着される。
【０１４２】
また、図１５および図１６に示すように、本実施形態の熱交換器８０においては、ケース８３の内周面部に、ガイド部８２が設けられている。ガイド部８２は、ケース８３とは別体の巻きバネ８１のピッチを一定に保つためのガイド部分である。
【０１４３】
具体的には、ガイド部８２は、ケース８３の内周面８３ｃに形成される部分であり、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部である。したがって、ガイド部８２は、図１５に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【０１４４】
ガイド部８２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、ガイド部８２は、螺旋状の部材である巻きバネ８１の、外周側流路における下流側（図１５および図１６において左側）への移動を規制することで、巻きバネ８１をガイドする。
【０１４５】
図１６に示すように、ガイド部８２により巻きバネ８１がガイドされた状態では、ヒータ軸方向でガイド部８２の外周側流路における上流側の面であるガイド面８２ａに、板状の巻きバネ８１の一方の板面８１ａが接触する。つまり、巻きバネ８１は、一方の板面８１ａをガイド部８２のガイド面８２ａに接触させることで、ガイド部８２の螺旋形状に沿って螺旋のピッチが略一定に保たれた状態で設けられる。
【０１４６】
本実施形態の熱交換器８０のように、バネ１１等とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部を、ケース８３とは別体の部材である巻きバネ８１により構成することにより、螺旋状の突出部分である第二の規制部の幅寸法（ヒータ軸方向の寸法）を容易に小さくすることができる。第二の規制部の幅寸法が小さいことは、次のような観点から好ましい。
【０１４７】
螺旋状の流路を形成する第二の規制部は、バネ１１等とともに外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制するための構成であること等から、ヒータ外周面２ｃに対してわずかな隙間を有するように設けられる。このため、第二の規制部の幅寸法が大きいと、第二の規制部とヒータ外周面２ｃとの間に、発熱により生じるスケールや水中のゴミ等が詰まりやすくなる。
【０１４８】
例えば、図３に示す第一実施形態の熱交換器１においては、第二の規制部である螺旋部１２を構成する突部１２ｂの幅寸法Ｂ５が大きいほど、突部１２ｂのヒータ外周面２ｃに対向する端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分（符号Ｈ１で示す破線楕円部分参照）に、スケールやゴミ等が詰まりやすい。突部１２ｂの端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分においてスケールやゴミ等が詰まった部分には、水が通らないため、ヒータ外周面２ｃ付近で熱がこもる。
【０１４９】
このようにヒータ外周面２ｃ付近において部分的に熱がこもると、その熱がこもる部分と、例えばヒータ２の内部等の他の部分とで、水の温度差が生じる。このようなヒータ２周りにおける水の温度差は、ヒータ２の割れを誘発する熱衝撃を発生させる原因となる。
【０１５０】
このような観点から、螺旋部１２を構成する突部１２ｂの幅寸法は小さい方が好ましい。つまり、突部１２ｂの幅寸法が小さいと、突部１２ｂの端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分においてスケールやゴミ等が詰まりにくくなり、ヒータ２周りにおける温度差が生じにくくなる。
【０１５１】
そして、第二の規制部の幅寸法を小さくするためには、本実施形態の熱交換器８０のように、第二の規制部をケース８３とは別部材の巻きバネ８１とする構成が好適に採用される。すなわち、本実施形態の熱交換器８０によれば、巻きバネ８１の板厚（図１６、寸法Ｋ１参照）がそのまま第二の規制部の幅寸法となるので、巻きバネ８１の板厚を薄くすることにより、第二の規制部の幅寸法を容易に小さくすることができる。
【０１５２】
また、本実施形態の熱交換器８０のように、第二の規制部を構成する部材としてケース８３とは別体の巻きバネ８１を備える構成において、巻きバネ８１をガイドするガイド部８２が設けられることで、巻きバネ８１のピッチを一定に保つことができる。これにより、螺旋状の流路において、螺旋に沿う水の流れを安定させることができ、熱効率の向上を図ることができる。ただし、ガイド部８２に関し、上述したようなヒータ２の外周部でのスケールやゴミ等の詰まりを防止する観点から、ガイド部８２は、ヒータ外周面２ｃとの間に十分な隙間が開くように、巻きバネ８１の断面形状である矩形状の長手方向（図１６における上下方向）の寸法との比較において、ケース８３の内周面８３ｃからわずかに突出する部分として形成される。
【０１５３】
なお、本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成するバネ１１と巻きバネ８１とのオーバーラップする部分を互いに接触させる構成を適用することで、上述したように効果的に沸騰音を低減することができる。また、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成するバネ１１が、第二の規制部を構成する巻きバネ８１に対して外周側流路における下流側で接触する構成を適用することで、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなり、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができるので、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【０１５４】
例えば、本実施形態の熱交換器８０においては、図１６に示すように、バネ１１は、巻きバネ８１に対して、外周側流路における下流側で接触すること、つまりヒータ軸方向について巻きバネ８１の他方の板面８１ｂに接触する位置に設けられることが好ましい。言い換えると、バネ１１は、巻きバネ８１に対して、上流側の面となる板面８１ｂに接触した状態で設けられることが好ましい。
【０１５５】
また、本実施形態の熱交換器８０においては、ケース８３の内周面部に設けられるガイド部８２を、第七実施形態の熱交換器７０が備える螺旋筒７１のように、ケース８３とは別部材により構成することができる。かかる構成を採用することにより、熱交換器８０は、例えば次のような製造方法によって製造される。なお、以下では、ケース８３とは別部材としてガイド部８２を構成する部材を「螺旋ガイド部材」という。螺旋ガイド部材は、略筒状に構成される部材であり、内周側に、上述した実施形態におけるガイド部８２を有する。
【０１５６】
熱交換器８０の製造方法では、螺旋ガイド部材に、巻きバネ８１が回転させられながら挿入されることで、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１とが組み立てられる。ここでは、例えば、上述したように、巻きバネ８１として外径がケース８３の内周面８３ｃの内径よりも大きいものが採用され、巻きバネ８１が、弾性によってケース８３の内周面８３ｃに密着した状態で、ケース８３の内周面部に装着される。
【０１５７】
そして、本実施形態の熱交換器８０の製造方法としては、上述した第七実施形態の熱交換器７０の製造方法において、螺旋筒７１が、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１との組立て体で置き換えられたものが採用される。すなわち、本実施形態の熱交換器８０の製造方法においては、バネ１１が装着されたヒータ２に、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１との組立て体がセットされ、空回しが行われる。そして、ヒータ２と螺旋ガイド部材および巻きバネ８１との組付け体は、ケース８３に差し込まれ、固定されることで、ケース８３に組み付けられる。これにより、本実施形態の熱交換器８０が完成する。
【０１５８】
以上のような構成および製造方法を本実施形態の熱交換器８０において採用することで、第七実施形態の場合と同様に、組立てを容易に行うことができる。また、螺旋ガイド部材をケース８３から取り出すことができるので、螺旋ガイド部材が有するガイド部８２等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０１５９】
本発明の第九実施形態について、図１７を用いて説明する。本実施形態の熱交換器９０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、ヒータ２を収容するケースの内周部を用いずに螺旋状の流路を形成する点で異なる。つまり、上述した実施形態では、水流規制手段を構成する第二の規制部として、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２が用いられるのに対し、本実施形態では、ヒータ２側に設けられる構成のみによって水流規制手段が構成される。
【０１６０】
具体的には、図１７に示すように、本実施形態の熱交換器９０が備えるケース９３は、内周面９３ｃを有するケース本体９３ａと、ケース本体９３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体９３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器９０は、ヒータ２に装着される螺旋部材９１により、螺旋状の流路を形成する。つまり、本実施形態の熱交換器９０においては、水流規制手段が、ヒータ外周面２ｃに沿うように螺旋状に形成され、ヒータ２に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材９１により構成される。
【０１６１】
螺旋部材９１は、ヒータ２の径方向に沿って形成される板状の径方向部９１ａと、径方向部９１ａの外周側端部に設けられ、ヒータ周方向に沿って形成される板状の周方向部９１ｂとを有し、断面形状がＬ字状となるように形成される。径方向部９１ａは、ヒータ軸方向を板厚方向とする板状の部分である。周方向部９１ｂは、径方向部９１ａの外周側端部から、径方向部９１ａに対して垂直方向（ヒータ軸方向）に突出するように形成される板状の部分である。
【０１６２】
そして、螺旋部材９１は、Ｌ字状となる断面形状の径方向部９１ａ側の端部をヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、Ｌ字状となる断面形状の周方向部９１ｂ側の端部を、ヒータ軸方向の一側（図１７においては左側）に位置する隣の周回部分の径方向部９１ａの背面側（周方向部９１ｂが突出する側と反対側、図１７において右側）に接触させる。すなわち、図１７に示すように、螺旋部材９１は、径方向部９１ａの内周端面９１ｃをヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、周方向部９１ｂの端面９１ｄを、ヒータ軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、外周側流路をヒータ外周面２ｃに沿う螺旋状に仕切る。
【０１６３】
つまり、螺旋状の螺旋部材９１は、径方向部９１ａによってヒータ外周面２ｃに接触するとともに、周方向部９１ｂによってヒータ軸方向に隣り合う周回部分に接触した状態（螺旋形状における回転方向の同じ角度の部分同士が接触した状態）で設けられる。ここで、螺旋部材９１は、第一実施形態のバネ１１等と同様に、内径がヒータ２の外径よりも小さなものとされ、弾性変形によって拡径させられることでヒータ外周面２ｃに対して密着した状態で設けられる。
【０１６４】
これにより、ヒータ外周面２ｃと、径方向部９１ａの周方向部９１ｂが突出する側の面９１ｅと、周方向部９１ｂの内周側の面９１ｆと、周方向部９１ｂの端面９１ｄが接触する隣の周回部分の径方向部９１ａの背面９１ｇとによって螺旋状の閉空間が形成される。このように、本実施形態では、螺旋部材９１により、外周側流路がヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切られ、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが規制される。
【０１６５】
なお、螺旋部材９１の外周側とケース９３の内周面９３ｃとの間には、螺旋部材９１の外側とケース９３の内周面９３ｃとの間の水の流れ（外抜け）を防止するためのＯリング９２が設けられる。
【０１６６】
本実施形態の熱交換器９０によれば、螺旋部材９１のみでヒータ２の周りに螺旋状の閉空間を形成することができるので、構造を簡単にすることができる。また、螺旋部材９１の巻き具合によって、螺旋部材９１を容易にヒータ外周面２ｃに密着させることができるので、ヒータ２の曲がりや寸法公差を容易に吸収することができる。また、外周側流路において螺旋状の流路を形成するためにケース９３の一部を用いないことにより、ヒータ２の曲がりや寸法公差の影響をケース９３に与えることなく、流路を形成することができる。このように、本実施形態の熱交換器９０によれば、少ない部品点数で、ヒータ２が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、ヒータ２の曲がりや寸法公差にかかわらず、簡単な構造により確実に流路を形成することができる。
【０１６７】
さらに、本実施形態の熱交換器９０においては、螺旋部材９１をヒータ２に巻き付けた後、螺旋部材９１の外周側をゴム等のシートを巻くことで覆ったり、ケース９３とは別のケースに収容したりすることにより、螺旋部材９１において互いに接触する周回部分同士の間（線と線の間）から水が漏れることを防止することができる。
【０１６８】
本発明の第十実施形態について、図１８および図１９を用いて説明する。なお、第十実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。本実施形態の熱交換器１００においては、図１８に示すように、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材である金属輪１０１により構成される。
【０１６９】
金属輪１０１は、例えば、銅やステンレス鋼やアルミニウム等、比較的熱伝導率の高い材料により構成される。図１９（ａ）に示すように、金属輪１０１は、ドーナツ型の板状部材であり、ヒータ２を貫通させた状態で、ヒータ２に保持される。図１８に示すように、複数の金属輪１０１がヒータ２に装着されることにより、ヒータ外周面２ｃからヒータ２の径方向に突出する複数の鍔状の部分が形成される。図１８においては、ヒータ軸方向に略等間隔を隔てて十枚の金属輪１０１がヒータ２に装着されている。
【０１７０】
金属輪１０１は、弾性変形することにより、ヒータ外周面２ｃに密着する。図１９に示すように、本実施形態の金属輪１０１は、弾性変形することによりヒータ外周面２ｃに密着する部分として、複数の歯部１０１ａを有する。歯部１０１ａは、金属輪１０１の内径側から径方向の外側に向けて複数箇所に切込み部１０１ｂが形成されることにより、金属輪１０１の内周側の縁端部が切り出されることで形成される。本実施形態では、金属輪１０１の周方向に五箇所に切込み部１０１ｂが設けられることで、五枚の歯部１０１ａが形成されている。
【０１７１】
図１９（ｂ）に示すように、歯部１０１ａは、金属輪１０１の板厚方向の一側（図１９（ｂ）において上側）に向けて折り曲げられた状態とされる。歯部１０１ａは、金属輪１０１の内径がヒータ２の外径よりも若干小さくなる程度に折り曲げられる。したがって、金属輪１０１に対して歯部１０１ａが折れ曲がる側と反対側からヒータ２が差し込まれることにともない、折れ曲った状態の歯部１０１ａが弾性によってさらに折れ曲がる方向に変形する。これにより、金属輪１０１がヒータ２に装着された状態においては、歯部１０１ａが弾性によってヒータ外周面２ｃに押し付けられて密着した状態となる。ここで、あらかじめ曲げられた状態とされる歯部１０１ａの曲げ具合は、例えば、金属輪１０１がヒータ２に装着されることによってヒータ外周面２ｃに傷が付かない程度とされる。
【０１７２】
このように、金属輪１０１が弾性変形することによりヒータ外周面２ｃに密着する部分として有する歯部１０１ａは、金属輪１０１の円環状の外形における内周縁部に、円周方向に沿って複数設けられ、ヒータ軸方向に向けて折れ曲がった状態で、弾性によりヒータ外周面２ｃに押し付けられる。
【０１７３】
金属輪１０１は、外周端が筒状のケース９３の内周面９３ｃに接触するように形成される。つまり、金属輪１０１の外径寸法は、ケース９３の内径寸法と略同じとなるように設定される。このように、ヒータ２に対してヒータ軸方向に間隔を隔てて複数装着される金属輪１０１が、ケース９３の内周面９３ｃに接触するように設けられることにより、ヒータ外周面２ｃとケース９３の内周面９３ｃとの間に形成される外周側流路が、ヒータ軸方向に対して垂直方向に複数に仕切られる。つまり、ヒータ外周面２ｃと、ケース９３の内周面９３ｃと、ヒータ軸方向に隣り合う一対の金属輪１０１とによって複数の円環状の空間が形成される。
【０１７４】
そして、金属輪１０１は、外周側流路における通水を確保するための切欠部１０１ｃを有する。本実施形態では、切欠部１０１ｃは、金属輪１０１の外周側に、金属輪１０１の周方向について一箇所に形成される。切欠部１０１ｃにより、ヒータ２に装着された状態の金属輪１０１が筒状のケース９３の内周面９３ｃに接触した状態で複数の円環状の空間が形成される構成において、金属輪１０１によって仕切られる空間同士の通水が確保される。つまり、切欠部１０１ｃは、ケース９３の内周面９３ｃとともに金属輪１０１による仕切りにおける開口部を形成し、金属輪１０１によって仕切られる空間内に存在する水は、切欠部１０１ｃによって形成される開口部を介して隣の（図１８において左隣の）空間部分に流れ込む。
【０１７５】
複数の金属輪１０１がヒータ２に装着される構成において、各金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃの位相（円周方向の位置）は特に限定されないが、ヒータ軸方向に隣り合う金属輪１０１間では、各金属輪１０１の切欠部１０１ｃが互いに周方向にずれた位置に存在することが好ましい。つまり、ヒータ軸方向に隣り合う各金属輪１０１の切欠部１０１ｃ同士がヒータ軸方向に重なる部分を有しないことが好ましい。
【０１７６】
このように、複数の金属輪１０１は、ヒータ軸方向に隣り合う金属輪１０１間で、切欠部１０１ｃがヒータ軸方向視で重ならないように設けられている。これにより、隣り合う金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃが周方向にずれた位置に配置されるので、水が複数の金属輪１０１それぞれが有する切欠部１０１ｃを連続的に通って水がヒータ軸方向に抜けてしまうことを防止することができる。これにより、ヒータ軸方向の流れを規制することができ、流速を確保することができる。
【０１７７】
また、各金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃの位相については、隣り合う金属輪１０１間で１８０°ずれていることが好ましい。この場合、例えばある金属輪１０１の切欠部１０１ｃが上側に位置する場合、その金属輪１０１の隣の金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃは下側に位置するように配置される。このような切欠部１０１ｃの位置関係が用いられることで、ヒータ外周面２ｃとケース９３の内周面９３ｃとの間において水を万遍なくヒータ外周面２ｃに沿わせることができる。
【０１７８】
このように、複数の金属輪１０１が、隣り合う金属輪１０１間で切欠部１０１ｃの位相が１８０°ずれた状態となるように設けられる場合において、金属輪１０１により仕切られる空間部分の水の流れは次のとおりである。図１８に示すように、金属輪１０１をヒータ軸方向に沿って通過しようとする水は、切欠部１０１ｃの部分から通過する（矢印Ｃ１参照）。切欠部１０１ｃを通過した水は、ヒータ外周面２ｃの周囲に沿って反対側の位相まで流れる（矢印Ｃ２参照）。そして、直前に通過した切欠部１０１ｃとは逆位相にある切欠部１０１ｃを通過することで、金属輪１０１を通過して次の空間部分へと流れ込む（矢印Ｃ３参照）。このような互いに反対位相にある切欠部１０１ｃを金属輪１０１ごとに交互に通過する流れが、外周側流路において吐水口５まで繰り返される。
【０１７９】
本実施形態の熱交換器１００によれば、複数の金属輪１０１がヒータ軸方向に連続して設けられる構成であるため、ヒータ２とケース９３との間の流路を仕切るための構造を、ヒータ２の曲がりや寸法公差等に追従させることが容易となる。これにより、ヒータ２に曲がりや寸法公差等があっても、金属輪１０１をヒータ２に密着させることができ、確実に流れを規制することができる。また、金属輪１０１は、複数の歯部１０１ａによってしっかりとヒータ外周面２ｃの表面に密着することから、熱交換器１００の運搬中や施工中等に金属輪１０１がずれることを防止することができる。
【０１８０】
また、本実施形態の熱交換器１００においては、次のようなメリットを得ることができる。本実施形態の熱交換器１００においては、金属輪１０１の切欠部１０１ｃの位相を一段ごとに変えることにより、水がヒータ２の周りを万遍なく流れる構成にすることができる。また、歯部１０１ａを形成するための切込み部１０１ｂの位相を、隣り合う金属輪１０１間でずらすことにより、ヒータ外周面２ｃに沿うヒータ軸方向の流れを確実に規制することができる。したがって、上述のとおり切欠部１０１ｃを１８０°ずらして交互に配置する構成を採用する場合は、周方向に等間隔に設けられる切込み部１０１ｂの数は、奇数個であることが好ましい。これにより、隣り合う金属輪１０１間において、切込み部１０１ｂの位相が自動的にずれることとなる。
【０１８１】
また、歯部１０１ａによって金属輪１０１のヒータ外周面２ｃに対する接触面積を増やすことができることから、熱伝達の効率を高めることができる。また、金属輪１０１は、比較的公差を小さく作ることが可能であるため、金属輪１０１とケース９３との間に隙間を生じさせにくい。これにより、金属輪１０１の外周側を通過するヒータ軸方向の流れ（外抜け）を効果的に防止することができる。さらに、金属輪１０１にヒータ軸方向に沿う突出部分（足）を形成することで、複数の金属輪１０１についてヒータ軸方向の位置決め（ピッチ決め）を行うことが可能となる。このような位置決めのための突出部分は、本実施形態に係る金属輪１０１が有する切込み部１０１ｂで兼用することができる。
【０１８２】
なお、本実施形態では、円環状の板部材として、金属製の金属輪１０１が採用されているが、円環状の板部材としては、樹脂製等、他の材料により構成されるものであってもよい。
【０１８３】
本発明の第十一実施形態について、図２０、図２１および図２２を用いて説明する。なお、第九実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。図２０に示すように、本実施形態の熱交換器１１０は、第十実施形態と同様に、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材である金属輪１１１により構成される。そして、図２１に示すように、金属輪１１１が、円環状における周方向の一部が切り欠かれた切欠部１１１ａを有する略Ｃ字状の板状部材である。
【０１８４】
金属輪１１１は、切欠部１１１ａを利用して周方向に弾性変形することにより、ヒータ外周面２ｃに密着する。つまり、金属輪１１１の内径は、ヒータ２の外径よりも小さく設定され、金属輪１１１がヒータ２に装着される際には、切欠部１１１ａの間隔が広がるように弾性変形させられる（矢印Ｄ１参照）。また、金属輪１１１が有する切欠部１１１ａにより、外周側流路における通水が確保される。また、第十実施形態の場合と同様に、各金属輪１１１が有する切欠部１１１ａの位相については、隣り合う金属輪１１１間で１８０°ずれていることが好ましい。
【０１８５】
本実施形態の熱交換器１１０によれば、金属輪１１１の切欠部１１１ａにより、通水を確保する機能と、ヒータ２の曲がりや寸法公差等を吸収するための機能とを兼ねることができる。また、金属輪１１１は、ヒータ２の外径公差に対しても比較的広範囲で追従することができ、金属輪１１１をヒータ２にしっかり取り付けることができる。
【０１８６】
図２２に、金属輪１１１の変形例を示す。図２２に示すように、本例に係る金属輪１１１は、複数の曲げ部１１１ｂを有する。曲げ部１１１ｂは、板状の部分が曲がることによって金属輪１１１の略径方向に沿うように筋状に形成される突部（反対側の面から見ると溝部）である。曲げ部１１１ｂは、金属輪１１１の周方向に複数形成される。本例では、図２２に示すように、曲げ部１１１ｂは、金属輪１１１の周方向に略等間隔を隔てて五箇所に形成されている。このように、金属輪１１１は、曲げ部１１１ｂを有することによってより弾性変形しやすくなり、金属輪１１１のヒータ２への装着が容易となる。
【０１８７】
本発明の第十二実施形態について、図２３を用いて説明する。なお、第十一実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。図２３に示すように、本実施形態の熱交換器１２０は、複数の金属輪１１１の外周側を覆う筒状のシート部材１２１を有する。
【０１８８】
シート部材１２１は、ゴムや樹脂等の弾性体により構成される。シート部材１２１は、ヒータ２に装着される複数の金属輪１１１の外周端に接触するように形成される。つまり、シート部材１２１の内径は、金属輪１１１の外径と略同じ寸法とされる。シート部材１２１は、ヒータ２に装着される全ての金属輪１１１を外周側から覆うことができる長さを有する。シート部材１２１は、例えば、ケース９３の内周面９３ｃのヒータ軸方向の長さと略同じ長さを有する。シート部材１２１には、シート部材１２１によって囲まれる内部空間を吐水口５に連通させるための開口部１２１ａが形成されている。
【０１８９】
このように、本実施形態の熱交換器１２０においては、水流規制手段が、弾性体により構成され複数の金属輪１１１の外周端に密着する筒状のシート部材１２１を有する。本実施形態の熱交換器１２０によれば、シート部材１２１によって、金属輪１１１の外周端とケース９３の内周面９３ｃとの間の隙間を発生させることなく、金属輪１１１の外周側を通過するヒータ軸方向の流れ（外抜け）を効果的に防止することができる。なお、シート部材１２１の外周側とケース９３の内周面９３ｃとの間には、シート部材１２１の外側とケース９３の内周面９３ｃとの間の水の流れを防止するためのＯリングを設けてもよい。また、ヒータ２の傾きがシート部材１２１の弾性変形によって吸収されることから、ヒータ２がケース７３内において傾いている場合であっても、金属輪１１１の外周側に隙間を生じさせることがない。
【０１９０】
本発明の第十三実施形態について、図２４および図２５を用いて説明する。図２４に示すように、本実施形態の熱交換器１３０においては、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材であるブッシュ１３１により構成される。
【０１９１】
図２５に示すように、ブッシュ１３１は、ヒータ軸方向を中心軸の方向とする筒状の筒部１３１ａと、この筒部１３１ａの一端側から径方向外側に突出するフランジ部１３１ｂとを有する。図２５（ａ）に示すように、ブッシュ１３１は、円環状における周方向の一部が切り欠かれた切欠部１３１ｃを有する略Ｃ字状の部材である。ブッシュ１３１は、例えば深絞り加工等によって作製することができる。
【０１９２】
図２５（ｂ）に示すように、ブッシュ１３１は、隣り合うブッシュ１３１との関係において周方向についての相対的な位置決めのため、ヒータ軸方向の一端部に、係止突部１３１ｄを有し、ヒータ軸方向の他端部に、係止凹部１３１ｅを有する。係止突部１３１ｄは、ヒータ軸方向の一方側の隣り合うブッシュ１３１と係合することで、一方側の隣り合うブッシュ１３１に対する周方向の相対回転を規制する。そして、係止凹部１３１ｅは、ヒータ軸方向の他方側の隣り合うブッシュ１３１が有する係止突部１３１ｄを嵌合させ、他方側の隣り合うブッシュ１３１に対する周方向の相対回転を規制する。
【０１９３】
係止突部１３１ｄは、三角形状の突部として形成され、係止凹部１３１ｅは、係止突部１３１ｄがヒータ軸方向に沿って嵌合可能な三角形状の凹部として形成される。ただし、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅについては、形状や設けられる数や位置等については特に限定されない。また、上述したように、隣り合うブッシュ１３１間で切欠部１３１ｃの位相を１８０°ずらす構成を採用する場合、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅについては、それぞれ切欠部１３１ｃから周方向の両側に略９０°ずれた二箇所の位置に設けられることが好ましい。これにより、切欠部１３１ｃの位相を１８０°ずらす構成において、切欠部１３１ｃがいずれの位相にあるかにかかわらず、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅを共用することができ、複数種類のブッシュ１３１を準備する必要がない。
【０１９４】
本実施形態の熱交換器１３０によれば、ブッシュ１３１の周方向の位置決めが容易となり、切欠部１３１ｃの位相を一段ずつずらす作業が容易となる。また、ブッシュ１３１の筒部１３１ａの長さを規定することで、ブッシュ１３１をヒータ２上で重ねていくだけで、複数のブッシュ１３１間において自動的に一定のピッチを得ることができ、組立てが容易である。なお、本実施形態においても、第十二実施形態と同様に、シート部材１２１を備える構成を採用することができる。
【０１９５】
本発明の第十四実施形態について説明する。本実施形態は、発熱体に折り返し部を設け、その折り返し部の周囲に形成される外周側流路に、発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段を設けた点で、他の実施形態と異なる。
【０１９６】
図２６に示すように、本実施形態の熱交換器１４０は、発熱体としてのシーズヒータ１４２と、シーズヒータ１４２を収容するケース１４３とを備える。熱交換器１４０は、互いに略平行に形成される直線部１４０ａ・１４０ａと、これら直線部１４０ａ・１４０ａ同士を繋ぐ円弧状に湾曲する半円状の曲線部１４０ｂとを有し、全体として略Ｕ字状に構成される。
【０１９７】
熱交換器１４０は、一方の（図２６において上側の）直線部１４０ａの曲線部１４０ｂに繋がる側と反対側の端部を入水口１４４とし、他方の（図２６において下側の）直線部１４０ａの曲線部１４０ｂに繋がる側と反対側の端部を吐水口１４５とする。つまり、熱交換器１４０においては、入水口１４４から流入した水が、シーズヒータ１４２によって温められ、温水となって吐水口１４５から流出する。
【０１９８】
シーズヒータ１４２は、金属管の内部に螺旋状の発熱線をＭｇＯ（酸化マグネシウム）等の熱伝導性の良い絶縁材とともに封入した管状のヒータであり、両端に端子（図示略）を有する。シーズヒータ１４２は、折曲げ加工等によって略Ｕ字状に形成され、直線部１４０ａ・１４０ａと曲線部１４０ｂとを有する熱交換器１４０の形状に沿う形状を有する。つまり、シーズヒータ１４２は、熱交換器１４０の各直線部１４０ａ・１４０ａの部分を構成する直線部１４２ａ・１４２ａと、熱交換器１４０の曲線部１４０ｂの部分を構成する曲線部１４２ｂとを有する。シーズヒータ１４２は、外周面（以下「ヒータ外周面」という。）１４２ｃからの発熱によって、シーズヒータ１４２の外周側を通過する水を加熱する。
【０１９９】
ケース１４３は、全体として略Ｕ字状に構成される熱交換器１４０の外装を形成する部分であり、略Ｕ字状の外形を有するシーズヒータ１４２の形状に対応して、樹脂や金属等により略Ｕ字形状のパイプ状に構成される。ケース１４３は、略Ｕ字状のシーズヒータ１４２の形状に沿って、シーズヒータ１４２を収容する略Ｕ字状の空間を形成する。したがって、ケース１４３は、シーズヒータ１４２の各直線部１４２ａ・１４２ａを収容する直線部１４３ａ・１４３ａと、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂを収容する曲線部１４３ｂとを有する。
【０２００】
パイプ状のケース１４３は、その略中心（軸心）部にシーズヒータ１４２が位置するように、シーズヒータ１４２を収容する。このため、熱交換器１４０の直線部１４０ａ・１４０ａおよび曲線部１４０ｂの各部において、シーズヒータ１４２の周方向の全周にわたって、ヒータ外周面１４２ｃとケース１４３との間に空間が形成される。かかる空間が、外周側流路として用いられる。
【０２０１】
すなわち、ケース１４３は、シーズヒータ１４２の外周を覆い、ヒータ外周面１４２ｃとの間に、シーズヒータ１４２により加熱する水の流路（外周側流路）を形成する。具体的には、本実施形態では、ヒータ外周面１４２ｃは、直線部１４２ａ・１４２ａおよび曲線部１４２ｂを含むシーズヒータ１４２全体の外周面である。また、シーズヒータ１４２が収容されるケース１４３は、直線部１４３ａ・１４３ａおよび曲線部１４３ｂの各部において略円周面として形成される内周面部を有する。そこで、熱交換器１４０の直線部１４０ａ・１４０ａおよび曲線部１４０ｂの各部において、互いに対向するヒータ外周面１４２ｃとケース１４３の内周面部との間に、外周側流路が形成される。
【０２０２】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、外周側流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有する。詳細には、外周側流路の直線部は、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａ・１４２ａとケース１４３の直線部１４３ａ・１４３ａとにより形成され、外周側流路の曲線部は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂとケース１４３の曲線部１４３ｂとにより形成される。そして、熱交換器１４０の両端部において、ヒータ外周面１４２ｃとケース１４３の内周面部とにより形成される円環状の開口部が、外周側流路に対する入水口１４４または吐水口１４５である。
【０２０３】
以上のような構成を備える熱交換器１４０においては、入水口１４４から流入した水が、一方の直線部１４０ａにおける外周側流路をシーズヒータ１４２の直線部１４２ａによって加熱されながら流れ（矢印Ｊ１参照）、熱交換器１４０の曲線部１４０ｂにおける外周側流路に流れ込む。曲線部１４０ｂの外周側流路に流れ込んだ水は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂによって加熱されながら曲線部１４０ｂの外周側流路によって熱交換器１４０の他方の直線部１４０ａにおける外周側流路まで運ばれる。この直線部１４０ａの外周側流路をシーズヒータ１４２の直線部１４２ａによって加熱されながら流れ（矢印Ｊ２参照）、吐水口１４５から吐出される。
【０２０４】
そして、本実施形態の熱交換器１４０は、曲線部１４０ｂにおいて、外周側流路をシーズヒータ１４２の軸方向視でシーズヒータ１４２の周方向（以下「ヒータ周方向」という。）に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるシーズヒータ１４２の軸方向（以下「ヒータ軸方向」という。）の流れを規制する水流規制手段を有する。
【０２０５】
図２６に示すように、本実施形態の熱交換器１４０は、水流規制手段として、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに外嵌されるバネ１５１と、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周部に設けられる螺旋部１５２とを有する。
【０２０６】
バネ１５１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。バネ１５１としては、比較的細い線径（例えば線径が０．８ｍｍ程度）のバネが用いられる。バネ１５１は、ケース１４３内に挿入されているシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの略全体にわたって装着された状態で設けられる。
【０２０７】
バネ１５１は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂのヒータ外周面１４２ｃに対して密着した状態で、シーズヒータ１４２に外嵌される。具体的には、バネ１５１としては、内径がシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの外径よりも小さいものが用いられる。そして、バネ１５１をシーズヒータ１４２に装着する際には、バネ１５１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、バネ１５１の内径を拡大させ、その状態でバネ１５１をシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに被せ、バネ１５１のねじりを解放することで、バネ１５１が弾性により戻ってヒータ外周面１４２ｃに密着する。ここで、バネ１５１の線径が小さい方が、より確実にヒータ外周面１４２ｃに密着する。
【０２０８】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、バネ１５１がヒータ外周面１４２ｃに密着した状態でシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに装着されることにより、ヒータ外周面１４２ｃに沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに装着されるバネ１５１によって、水流規制手段が有する第一の規制部が構成される。そして、バネ１５１は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの外周側に巻き付いた状態で弾性力によりシーズヒータ１４２に固定される。
【０２０９】
螺旋部１５２は、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部１５２ａを形成する。言い換えると、螺旋部１５２は、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部１５２ｂを形成する。したがって、螺旋部１５２は、図２６に示すような断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【０２１０】
螺旋部１５２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１５１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、螺旋部１５２は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに巻き付けられた状態のバネ１５１に螺旋状の溝部１５２ａを沿わせるように形成される。また、螺旋部１５２は、螺旋状の溝部１５２ａの幅がバネ１５１の線径よりも広くなるように形成される。螺旋部１５２とシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに巻き付けられたバネ１５１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０２１１】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部に形成される螺旋部１５２により、ケース１４３の内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、バネ１５１とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周側に形成される螺旋部１５２によって、水流規制手段が有する第二の規制部が構成される。
【０２１２】
以上のように、本実施形態の熱交換器１４０においては、水を加熱する発熱体として、直線部１４２ａ・１４２ａおよび曲線部１４２ｂを有する略Ｕ字状のシーズヒータ１４２が用いられている。そして、シーズヒータ１４２とケース１４３との間に形成される外周側流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも曲線部に、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段を有する。
【０２１３】
以上のような構成を備える本実施形態の熱交換器１４０によれば、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段によって、ヒータ周方向に沿う方向の螺旋状の流れが保持され、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが確実に規制される。そして、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段によれば、ヒータ軸方向の流れをより確実に規制することができるので、螺旋状の流れが保持され、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、熱伝達の効率を十分に高めることができ、効果的にシーズヒータ１４２の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができ
る。
【０２１４】
また、曲線部１４０ｂを有する本実施形態の熱交換器１４０においては、次のような作用・効果が得られる。仮に、熱交換器１４０が曲線部１４０ｂにおいて水流規制手段を備えない場合、曲線部１４０ｂの外周側流路では、その湾曲形状における内周側と外周側とで、水がシーズヒータ１４２と接触する流路の長さ（外周側流路の長さ）が異なることから、熱伝達が一様に行われない。このことは、外周側流路での突沸や沸騰音の発生等、温度特性に悪影響を及ぼす。
【０２１５】
そこで、本実施形態の熱交換器１４０のように、曲線部１４０ｂに水流規制手段が設けられることにより、曲線部１４０ｂの外周側流路において、シーズヒータ１４２とケース１４３との間に形成される外周側流路を流れる水の流速を速くすることができ、シーズヒータ１４２と水の間の熱伝達の効率を向上させることができる。これにより、シーズヒータ１４２の表面温度を下げることができ、突沸の発生を抑制し、沸騰音を低減することができる。
【０２１６】
さらに、シーズヒータ１４２が曲線部１４２ｂを有することは、シーズヒータ１４２が直線部１４２ａのみを有する場合との比較において、熱交換器１４０の小型化に有利である。つまり、本実施形態の熱交換器１４０によれば、シーズヒータ１４２に曲線部１４２ｂを設けることで熱交換器１４０の小型化を図るに際し、曲線部１４０ｂにおいて外周側流路での突沸や沸騰音の発生等を効果的に抑制することができる。
【０２１７】
また、水を加熱する発熱体としてシーズヒータ１４２を採用することにより、一般的にシーズヒータが有する特性を利点として得ることができる。シーズヒータの特性としては、例えば、振動・衝撃に強く長寿命であること、加工が容易であり様々な形状に対応可能であること、電気的な絶縁性により直接的な加熱を安全に行えること、量産性に優れ安価であること等が挙げられる。
【０２１８】
なお、本実施形態の熱交換器１４０においては、水流規制手段は、曲線部１４０ｂのみに設けられているが、直線部１４０ａに設けられてもよい。この場合、例えば図２７に示すように、熱交換器１４０の直線部１４０ａにおいて、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａに外嵌されるバネ１５１Ａと、ケース１４３の直線部１４３ａの内周部に設けられる螺旋部１５２Ａとにより、水流規制手段が構成される。なお、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａに外嵌されるバネ１５１Ａは、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに外嵌されるバネ１５１と一体のバネであってもよい。このように熱交換器１４０の直線部１４０ａにおいてバネ１５１Ａと螺旋部１５２Ａとにより構成される水流規制手段によれば、上述した第一実施形態の熱交換器１においてバネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段と同様の作用・効果を得ることができる。
【０２１９】
また、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段として、第一実施形態の熱交換器１のバネ１１および螺旋部１２と同様に、シーズヒータ１４２に外嵌されるバネ１５１と、ケース１４３の内周部に設けられる螺旋部１５２とを有する構成が採用されていることから、上述したようなバネ１１および螺旋部１２についての好ましい構成を適宜採用することができる。したがって、例えば、熱交換器１４０においては、望ましくは、バネ１５１と螺旋部１５２とは、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしている。また、バネ１５１と螺旋部１５２とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることが好ましい。
【０２２０】
また、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段として、第一実施形態の熱交換器１と同様にバネ１５１と螺旋部１５２とを有する構成が採用されているが、上述した他の実施形態の熱交換器が水流規制手段として備える構成を採用することができる。すなわち、本実施形態の熱交換器１４０では、バネ１５１として、角断面のバネ（第三実施形態参照）や、断面形状がＬ字型となるバネ（第四実施形態参照）や、断面形状がヒータ外周面１４２ｃに対して接触する斜め方向の薄板形状となるバネ（第五実施形態参照）が用いられてもよい。また、本実施形態の熱交換器１４０では、シーズヒータ１４２の一部分により、水流規制手段の第一の規制部が構成されたり（第六実施形態参照）、ケース１４３とは別部材により、水流規制手段の第二の規制部が構成されたり（第七、第八実施形態参照）、シーズヒータ１４２側に設けられる構成のみによって水流規制手段が構成されたり（第九実施形態参照）してもよい。さらに、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段が、シーズヒータ１４２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成されたり（第十、第十一、第十三実施形態参照）、その複数の円環状の板部材の外周側を覆う筒状のシート部材を有する構成が採用されたり（第十二実施形態参照）てもよい。
【０２２１】
なお、以上説明したような各実施形態に例示した水流規制手段は、ケース３（ケース１４３）内に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって熱伝達を向上させてヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面温度を下げるものである。このため、水流規制手段によれば、水の流速が速くなることから、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面等に発生するスケールの生成を抑制することができ、また、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に生じたスケールを剥離する効果も期待できる。さらに、スケールと同様にヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に存在することでヒータ２（シーズヒータ１４２）と水との熱伝達を低下させる要因となる気泡についても、水流規制手段による流速が速くなる作用によって、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面から剥離する効果を規定することができる。このように、水流規制手段によれば、流速が速くなることによってヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に生じるスケールや気泡を取り除く効果を期待することができ、熱伝達の低下を効果的に抑制することができる。
【０２２２】
以下では、上述したような各実施形態に係る熱交換器を備える衛生洗浄装置の一例について、図２８および図２９を用いて説明する。図２８に示すように、本実施形態に係る衛生洗浄装置２００は、トイレ装置３００において、洋式腰掛便器３０１の上に設置された状態で設けられる。
【０２２３】
衛生洗浄装置２００は、本体部２０１と、本体部２０１に対して開閉自在に軸支された便座２０２及び便蓋２０３と、ノズル２０４とを備える。ノズル２０４は、トイレ装置３００の使用者によるスイッチ操作等に応じて、本体部２０１から洋式腰掛便器３０１のボウル内に対して進退可能に設けられる。衛生洗浄装置２００は、ノズル２０４を洋式腰掛便器３０１のボウル内に伸び出した状態で、ノズル２０４の先端部に設けられる吐水口から洗浄水を噴射する。ノズル２０４から噴射された洗浄水は、人体の局部を洗浄する。
【０２２４】
図２９に示すように、衛生洗浄装置２００は、水道や貯水タンクなどの給水源２０５から給水される水を、バルブユニット２０６を介して熱交換器１に供給する。そして、熱交換器１において、供給された水が温められた温水とされ、洗浄水としてノズル２０４に供給される。バルブユニット２０６は、止水弁としての機能を有する電磁開閉弁や調圧弁等の弁機構を有する。
【０２２５】
以上のように、本実施形態に係る衛生洗浄装置２００は、第一実施形態に係る熱交換器１を備え、熱交換器１により生成した温水を洗浄水とし、この洗浄水をノズル２０４から吐出することで、人体の局部を洗浄する。このように、本実施形態に係る熱交換器１を備える衛生洗浄装置２００によれば、局部の洗浄を受ける使用者にとって不快な熱交換器における沸騰音を低減することができる。なお、衛生洗浄装置２００においては、第一実施形態の熱交換器１に限らず、他の実施形態の熱交換器であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【０２２６】
１ 熱交換器
２ ヒータ（発熱体）
３ ケース
１１ バネ
１２ 螺旋部
３１ バネ
４１ バネ
５１ バネ
６１ 螺旋突部
７１ 螺旋筒
７２ 螺旋部
７３ ケース
８１ 巻きバネ
８２ ガイド部
９１ 螺旋部材
９１ａ 径方向部
９１ｂ 周方向部
９３ ケース
１０１ 金属輪（円環状の板部材）
１０１ａ 歯部
１０１ｃ 切欠部
１１１ 金属輪（円環状の板部材）
１１１ａ 切欠部
１２１ シート部材
１３１ ブッシュ
１４２ シーズヒータ
１４２ａ 直線部
１４２ｂ 曲線部
１４３ ケース
１４３ａ 直線部
１４３ｂ 曲線部
１５１ バネ
１５２ 螺旋部
２００ 衛生洗浄装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を加熱して温水とする熱交換器、およびそれにより得られた温水を洗浄水として人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を加熱して温水とする熱交換器として、円柱状の発熱体と、この発熱体を収容する筒状のケースとを備え、発熱体の外周面とケースの内周面との間に、加熱する対象の水の流路を形成する構成を有するものがある。このように発熱体とケースとの間に形成される流路は、水を発熱体の軸方向に送るための流路である。このような熱交換器は、例えば人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に備えられ、洗浄水を温水とするために用いられる。
【０００３】
上記のような構成の熱交換器においては、発熱体により水が過度に加熱されることによって、沸騰音が発生するという問題がある。こうした沸騰音の問題は、発熱体の表面温度が過度に上昇することが原因であるため、発熱体のワット密度が高くなると生じやすくなる。
【０００４】
したがって、沸騰音の問題は、発熱体の発熱量が一定の条件下では、熱交換器の小型化を図るために発熱体の表面積が縮小される場合、より深刻な問題となる。つまり、発熱体の発熱量が一定の場合、発熱体の表面積が小さくなると、ワット密度が高くなり、沸騰音が発生しやすくなる。近年、熱交換器の小型化は顕著であり、例えば発熱体の長さを従来の約半分にしようという試みもなされている。
【０００５】
沸騰音の問題を解消するためには、発熱体の表面温度を下げる必要がある。発熱体の表面温度を下げるためには、発熱体と水の間の熱伝達を向上させることが重要である。そこで、従来、上記のような構成の熱交換器において、発熱体と水の間の熱伝達を向上させるため、発熱体とケースとの間に螺旋状の流路を形成する技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
特許文献１および特許文献２においては、螺旋状の流路は、螺旋状に形成されるバネ等の金属製の部材が発熱体の外周に嵌め込まれることにより、あるいはケースの内周面側の部分により、発熱体とケースとの間の空間が螺旋状に仕切られることで形成されている。螺旋状の流路により、発熱体とケースとの間の空間が仕切られない場合の流路、つまり発熱体の外周面とケースの内周面とにより略円筒状の空間として形成され水を発熱体の軸方向に沿って流す流路との比較において、流路面積を狭くすることができ、水の流速を上げることができる。発熱体の周囲を流れる水の流速が速くなると、発熱体と水の間の熱伝達が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７１５８０号公報
【特許文献２】特開平８−９４１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発熱体とケースとの間に螺旋状の流路を形成する従来の技術においては、次のような問題がある。従来の技術では、実際に螺旋状の流路を形成しようとした場合、例えばバネ等の螺旋状の流路を形成するための部材と発熱体の表面との間に、発熱体の外径の寸法公差やバネの寸法公差等によって隙間が生じる。こうした螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に生じる隙間は、発熱体が例えばセラミック等の曲がりや寸法公差等が比較的大きい材料により構成される場合に顕著となる。
【０００９】
螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に隙間が存在することにより、その隙間が水を通してしまうことから、螺旋状の流路を形成する部材に沿う螺旋状の流れに加え、発熱体の軸方向に沿う流れが形成されるという現象が生じる。
【００１０】
具体的には、発熱体とケースとの間に形成される流路は、発熱体により加熱する水を発熱体の軸方向に送るための流路である。このため、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水は、本来的に発熱体の軸方向に沿って流れようとする。上述したような螺旋状の流路は、発熱体の軸方向に沿う水の流れを規制して発熱体の周方向に沿う螺旋状の流れに変換することで、流路面積を狭くして流速を高めようとするものである。そこで、上述したように螺旋状の流路を形成する部材と発熱体の表面との間に隙間が存在することにより、発熱体の軸方向に沿う水の流れが螺旋の方向に十分に規制されずに、一部の水が隙間を通ることで発熱体の軸方向に沿う流れが形成されてしまう。
【００１１】
このように、従来の技術では、発熱体とケースとの間で螺旋状の流れを形成することを目的とした流路構成において、発熱体の表面に沿って発熱体の軸方向の水の流れが生じるという"中抜け"の問題が生じる。こうした中抜けの問題が生じることにより、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができず、流速を速くすることが困難となる。結果として、従来の技術によれば、発熱体の表面温度を下げるために発熱体と水の間の熱伝達を十分に高めることができず、沸騰音の問題を解消するには至らない。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる熱交換器およびそれを備えた衛生洗浄装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の熱交換器は、水を温めて温水とする熱交換器であって、円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体と、前記発熱体の外周を覆い、前記発熱体の外周面との間に前記発熱体により加熱する水の流路を形成するケースと、前記流路を前記発熱体の軸方向視で前記発熱体の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路における前記発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段と、を備えるものである。このような構成により、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。
【００１４】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の外周面に沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部と、前記ケースの内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、前記第一の規制部とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部と、を有するものである。このような構成により、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、また、発熱体の軸方向の流れを効果的に規制することができるので、沸騰音を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部と前記第二の規制部とは、前記発熱体の軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしているものである。このような構成により、発熱体の軸方向の流れをより確実に規制することができるので、効果的に発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部と前記第二の規制部とのオーバーラップする部分は、互いに接触しているものである。このような構成により、第一の規制部と第二の規制部とにより形成される螺旋状の流路を確実に保持することができ、より効果的に沸騰音を低減することができる。
【００１７】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記第二の規制部に対して、前記水の流路における下流側で接触しているものである。このような構成により、螺旋状の流路内の水が第一の規制部に接触しやすくなり、螺旋状の流路内で乱流が発生しやすくなるので、流路内の水が発熱体の表面の熱を奪いやすくなり、発熱体と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができる。これにより、発熱体の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００１８】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記発熱体の外径よりも内径が小さい巻きバネであり、前記発熱体の外周側に巻き付いた状態で弾性力により前記発熱体に固定されるものである。このような構成により、発熱体と別体により構成される第一の規制部を発熱体に隙間なく装着でき、発熱体の軸方向の流れをより確実に規制することができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記第一の規制部は、前記発熱体と一体に形成されているものである。このような構成により、水流規制手段を構成するための部品を省略することができるので、構造を簡単にすることができ、熱交換器の組立てを短時間で容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記発熱体は、前記発熱体の軸方向に前記ケースに挿入されることで前記ケースに組み付けられるものであり、前記第一の規制部は、前記発熱体とは別体で、かつ前記第二の規制部よりも螺旋のピッチが広い巻きバネにより構成され、前記発熱体が前記ケースに組み付けられることにより、前記巻きバネが、前記第二の規制部によって前記発熱体の軸方向に圧縮され、前記第二の規制部とオーバーラップする部分で、前記巻きバネの弾性により、前記第二の規制部に押し付けられた状態で保持されるものである。このような構成により、第一の規制部を構成する巻きバネが流路内の水圧によって発熱体の外周面上にてずれることが防止され、螺旋状の流速を確保することができる。
【００２１】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の径方向に突出するように、前記発熱体の軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成され、前記円環状の板部材は、弾性変形することにより前記発熱体の外周面に密着し、前記流路における通水を確保するための切欠部を有するものである。このような構成により、発熱体が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、発熱体の曲がりや寸法公差にかかわらず、確実に流路を形成することができる。
【００２２】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、弾性体により構成され、複数の前記円環状の板部材の外周端に密着する筒状のシート部材を有するものである。このような構成により、発熱体がケースに対して傾いている場合であっても、流路を確実に形成することができる。
【００２３】
本発明の熱交換器は、好ましくは、前記水流規制手段は、前記発熱体の外周面に沿うように螺旋状に形成され、前記発熱体に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材により構成され、前記螺旋部材は、前記発熱体の径方向に沿って形成される板状の径方向部と、前記径方向部の外周側端部に設けられ、前記発熱体の周方向に沿って形成される板状の周方向部と、を有し、前記径方向部の内周端面を前記発熱体の外周面に接触させるとともに、前記周方向部の端面を、前記発熱体の軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、前記流路を前記発熱体の外周面に沿う螺旋状に仕切るものである。このような構成により、少ない部品点数で、発熱体が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、発熱体の曲がりや寸法公差にかかわらず、簡単な構造により確実に流路を形成することができる。
【００２４】
また、本発明の熱交換器は、好ましくは、前記発熱体は、シーズヒータであり、前記流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも前記曲線部に、前記水流規制手段を有するものである。このような構成により、内周側と外周側とで水が発熱体に接触する長さが異なる流路の曲線部においても、流路を流れる水の流速を速くすることができ、シーズヒータと水の間の熱伝達の効率を向上させることができる。これにより、シーズヒータの表面温度を下げることができ、突沸の発生を抑制し、沸騰音を低減することができる。また、シーズヒータに曲線部を設けることで熱交換器の小型化を図るに際し、外周側流路の曲線部での突沸や沸騰音の発生等を効果的に抑制することができる。さらに、発熱体としてシーズヒータを採用することにより、一般的にシーズヒータが有する特性を利点として得ることができる。
【００２５】
本発明の衛生洗浄装置は、前記熱交換器を備え、前記熱交換器により生成した温水を洗浄水とし、該洗浄水をノズルから吐出することで、人体の局部を洗浄するものである。このような構成により、局部の洗浄を受ける使用者にとって不快な熱交換器における沸騰音を低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発熱体とケースとの間に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させて発熱体の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の構成を示す一部切欠断面斜視図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る水流規制手段の部分拡大図。
【図４】本発明の第一実施形態に係る比較例の構成を示す図。
【図５】本発明の第一実施形態に係るバネ位置とヒータ表面温度との関係の一例を示す図。
【図６】本発明の第二実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図７】本発明の第三実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第四実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図９】本発明の第五実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第五実施形態に係る熱交換器の構成を示す一部断面図。
【図１１】本発明の第六実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１２】本発明の第七実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１３】本発明の第七実施形態に係るバネの構成を示す図。
【図１４】本発明の第七実施形態に係る熱交換器の製造方法についての説明図。
【図１５】本発明の第八実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１６】本発明の第八実施形態に係る水流規制手段の部分拡大図。
【図１７】本発明の第九実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１８】本発明の第十実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図１９】本発明の第十実施形態に係る金属輪の構成を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図。
【図２０】本発明の第十一実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２１】本発明の第十一実施形態に係る金属輪の構成を示す図。
【図２２】本発明の第十一実施形態に係る金属輪の構成の変形例を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ矢視部分拡大図。
【図２３】本発明の第十二実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２４】本発明の第十三実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２５】本発明の第十三実施形態に係るブッシュの構成を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図。
【図２６】本発明の第十四実施形態に係る熱交換器の構成を示す断面図。
【図２７】本発明の第十四実施形態に係る熱交換器の他の構成を示す断面図。
【図２８】本発明の一実施形態に係る衛生洗浄装置の適用例を示す斜視図。
【図２９】本発明の一実施形態に係る衛生洗浄装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、円柱状の外形を有する発熱体の外周側と、発熱体を収容するケースの内周側との間に流路を形成する構成において、流路における発熱体の軸方向に沿う流れを規制することにより、流速を高め、発熱体と水の間の熱伝達を向上させ、発熱体の表面温度を下げ、沸騰音を低減しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
本発明の第一実施形態について、図１および図２を用いて説明する。本実施形態に係る熱交換器１は、水を温めて温水とするものであり、例えば便器等に設置されて人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に備えられ、洗浄水を温水とするために用いられる。
【００３０】
図１および図２に示すように、熱交換器１は、発熱体としてのヒータ２と、ヒータ２を収容するケース３とを備える。熱交換器１は、ヒータ２により形成される入水口４と、ケース３により形成される吐水口５とを有する。つまり、熱交換器１においては、入水口４から流入した水が、ヒータ２によって温められ、温水となって吐水口５から流出する。
【００３１】
ヒータ２は、円柱状の外形を有し、水を加熱する。ヒータ２は、パイプ状に構成されることで、円柱状の外形を有する。ヒータ２は、軸方向（図１における左右方向、以下「ヒータ軸方向」という。）からケース３内に挿入されることで、ケース３に組み付けられる。ヒータ２は、ヒータ軸方向の中途部に、パイプ状のヒータ２を部分的に拡径させるフランジ部２ａを有する。ヒータ２は、ヒータ軸方向でフランジ部２ａよりも一側（図１において右側）の部分がケース３に挿入された状態で収容される。
【００３２】
ヒータ２は、いわゆるセラミックパイプヒータであり、内周面（以下「ヒータ内周面」という。）２ｂおよび外周面（以下「ヒータ外周面」という。）２ｃからの発熱によって、ヒータ２の内周側および外周側を通過する水を加熱する。ヒータ２においては、セラミックによって形成される外装部分の内部に、タングステン等からなる帯状のヒータパターンが印刷等によってヒータ軸方向に沿って形成される。パイプ状に構成されるヒータ２のケース３に挿入される側と反対側の端部の開口部により、熱交換器１の入水口４が形成される。
【００３３】
ケース３は、樹脂や金属等により構成され、全体として略直方体状の外形を有するとともに、略円周面として形成される内周面部を有する。ケース３は、ヒータ２を収容する空間を形成するケース本体３ａと、ケース本体３ａの一端側に形成される開口部を覆う蓋体３ｂとを有する。
【００３４】
ケース本体３ａは、略直方体状の外形を有し、長手方向の両端側が開口する略筒状の部材である。ケース本体３ａの一方の開口部が、蓋体３ｂにより塞がれる。蓋体３ｂは、ケース本体３ａの外形に沿う形状を有する板状の部材であり、ケース本体３ａの開口端面にボルト等によって固定されることで、ケース本体３ａと一体的にケース３を構成する。蓋体３ｂは、ケース本体３ａの開口端面と蓋体３ｂとの間に介装されるＯリング６により、ケース本体３ａの内部空間に対して水密に固定される。
【００３５】
ヒータ２は、ケース本体３ａの蓋体３ｂにより塞がれる側と反対側の開口部から、ケース３に挿入されて組み付けられる。ヒータ２は、フランジ部２ａがケース３を構成するケース本体３ａの開口端面にボルト等の締結具によって固定されることで、ケース３に組み付けられる。フランジ部２ａは、ケース３の外形形状に対応して略矩形板状に形成される。フランジ部２ａの四隅には、ケース本体３ａへの固定のための締結具を貫通させる孔部２ｄが形成されている。ヒータ２は、フランジ部２ａとケース本体３ａの開口端面との間に介装されるＯリング７により、ケース３の内部空間に対して水密に固定される。
【００３６】
ヒータ２がフランジ部２ａによってケース３に組み付けられた状態においては、ヒータ２の先端と蓋体３ｂの内側の面との間に隙間が存在する。つまり、ヒータ２のケース３に収容される側の開口部は、蓋体３ｂによって塞がれることなく、ケース３内において開口する。
【００３７】
このように、ケース３は、ヒータ２のフランジ部２ａよりもケース３に対する挿入側の部分を挿入させた状態で、ヒータ２の外周を覆う。熱交換器１が有する吐水口５は、ケース３を構成するケース本体３ａの周壁部に形成される。吐水口５は、ケース本体３ａの蓋体３ｂが取り付けられる側と反対側の開口端の近傍に設けられる。本実施形態では、吐水口５は、ケース本体３ａの内部空間を上側に開口させる。
【００３８】
ケース３は、ヒータ外周面２ｃとの間にヒータ２により加熱する水の流路を形成する。以下では、ヒータ外周面２ｃとケース３との間に形成される流路を「外周側流路」とする。ヒータ外周面２ｃは、ヒータ２の円柱状の外形における外周面である。また、ヒータ２が挿入されるケース３は、略円周面として形成される内周面部を有する。そこで、互いに対向するヒータ外周面２ｃとケース３の内周面部との間に、外周側流路が形成される。
【００３９】
以上のような構成を備える熱交換器１においては、入水口４から流入した水が、ヒータ内周面２ｂにより形成されるヒータ２の内部流路内を加熱されながら流れ（図１、矢印Ａ１参照）、ヒータ２の内部流路の開口端部からケース３の内部空間内に吐出される。そして、ヒータ２の内部流路からケース３の内部空間内に吐出された水は、ヒータ外周面２ｃによって加熱されながら外周側流路によってヒータ軸方向で反対側に運ばれ、吐水口５から吐出される。
【００４０】
そして、本実施形態の熱交換器１は、外周側流路をヒータ軸方向視でヒータ２の周方向（以下「ヒータ周方向」という。）に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する水流規制手段を備える。
【００４１】
熱交換器１においては、外周側流路は、螺旋状に、あるいはヒータ軸方向に対して垂直方向に仕切られることで、ヒータ周方向に沿う方向に水を流す流路として形成される。つまり、水流規制手段について、外周側流路をヒータ周方向に沿う方向に仕切ることには、外周側流路を螺旋状に仕切ること、および外周側流路をヒータ軸方向に対して垂直方向に仕切ることが含まれる。ただし、外周側流路は、ヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切られればよく、その仕切り方は特に限定されない。
【００４２】
水流規制手段は、前記のとおり、外周側流路をヒータ周方向に沿う方向に仕切ることにより、外周側流路において、例えば螺旋状の流れ等、ヒータ周方向に沿う方向の流れを形成する。したがって、水流規制手段によって外周側流路が仕切られることでヒータ周方向に沿う方向の流れが形成される構成においては、ヒータ周方向に沿う方向の流れが保持される限り、ヒータ軸方向に沿う方向の流れは規制される。
【００４３】
そこで、水流規制手段は、ヒータ周方向に沿う方向の流れを保持することで、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する。具体的には、水流規制手段は、外周側流路において、内周側については、ヒータ外周面２ｃとの間に隙間を介することなく、また、外周側については、ケース３の内周面部との間に隙間を介することなく設けられることで、ヒータ周方向に沿う方向の流れを保持する。つまり、水流規制手段は、外周側流路において、ヒータ軸方向視で、外周側流路を貫通して向こう側が見えないように、ヒータ周方向に沿う方向の流れを形成する。
【００４４】
このように、熱交換器１が、外周側流路をヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する水流規制手段を備えることにより、外周側流路を流れる水の流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させてヒータ２の表面温度を下げることができ、沸騰音を低減することができる。以下、水流規制手段の具体的な形態について説明する。
【００４５】
図１および図２に示すように、本実施形態の熱交換器１は、水流規制手段として、ヒータ２に外嵌されるバネ１１と、ケース３の内周部に設けられる螺旋部１２とを有する。
【００４６】
バネ１１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。バネ１１としては、比較的細い線径（例えば線径が０．８ｍｍ程度）のバネが用いられる。バネ１１は、ケース３内に挿入されているヒータ２の部分の略全体にわたって装着された状態で設けられる。
【００４７】
バネ１１は、ヒータ外周面２ｃに対して密着した状態で、ヒータ２に外嵌される。具体的には、バネ１１としては、内径がヒータ２の外径よりも小さいものが用いられる。そして、バネ１１をヒータ２に装着する際には、バネ１１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、バネ１１の内径を拡大させ、その状態でバネ１１をヒータ２に被せ、バネ１１のねじりを解放することで、バネ１１が弾性により戻ってヒータ外周面２ｃに密着する。ここで、バネ１１の線径が小さい方が、より確実にヒータ外周面２ｃに密着する。
【００４８】
このように、本実施形態の熱交換器１においては、バネ１１がヒータ外周面２ｃに密着した状態でヒータ２に装着されることにより、ヒータ外周面２ｃに沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ヒータ２に装着されるバネ１１によって、水流規制手段が有する第一の規制部が構成される。そして、バネ１１は、ヒータ２の外周側に巻き付いた状態で弾性力によりヒータ２に固定される。
【００４９】
螺旋部１２は、ケース３の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部１２ａを形成する。言い換えると、螺旋部１２は、ケース３の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部１２ｂを形成する。したがって、螺旋部１２は、図１に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【００５０】
螺旋部１２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、螺旋部１２は、ヒータ２に巻き付けられた状態のバネ１１に螺旋状の溝部１２ａを沿わせるように形成される。また、螺旋部１２は、螺旋状の溝部１２ａの幅がバネ１１の線径よりも広くなるように形成される。螺旋部１２とヒータ２に巻き付けられたバネ１１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【００５１】
このように、本実施形態の熱交換器１においては、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２により、ケース３の内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ケース３の内周側に形成される螺旋部１２によって、水流規制手段が有する第二の規制部が構成される。
【００５２】
そして、望ましくは、水流規制手段を構成するバネ１１と螺旋部１２とは、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしている。具体的には、図３に示すように、螺旋部１２を形成する螺旋状の突部１２ｂは、ヒータ外周面２ｃに対してクリアランス（寸法Ｂ１）を有する。一方、ヒータ外周面２ｃに密着した状態で設けられるバネ１１の線径Ｂ２は、螺旋状の突部１２ｂとヒータ外周面２ｃとの間のクリアランス（Ｂ１）よりも大きい。
【００５３】
このため、バネ１１と螺旋部１２とは、バネ１１の外周端が螺旋状の突部１２ｂの内側の端面よりも外側（図３において上側）に位置する分、ヒータ軸方向視で、ヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有する。つまり、バネ１１と螺旋部１２とは、螺旋状の突部１２ｂの端面の位置からバネ１１の外周端の位置までのヒータ２の径方向の長さ（Ｂ３＝Ｂ２−Ｂ１）分、ヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有する。
【００５４】
以上のような構成を備える本実施形態の熱交換器１によれば、バネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段によって、ヒータ周方向に沿う方向の螺旋状の流れが保持され、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが確実に規制される。
【００５５】
具体的には、外周側流路に設けられる水流規制手段において、内周側については、バネ１１がヒータ外周面２ｃに密着していることから隙間が存在しない。また、外周側については、螺旋部１２は、ケース３に一体に形成される部分であることから隙間が存在しない。そして、バネ１１と螺旋部１２とは、上述のとおり互いにオーバーラップする部分を有することから、バネ１１と螺旋部１２との間にもヒータ軸方向視での隙間が存在しない。
【００５６】
なお、上記の望ましい形態として、バネ１１と螺旋部１２との間にヒータ軸方向視での隙間が存在しないように、つまりバネ１１と螺旋部１２とがヒータ軸方向視でオーバーラップするように構成したが、バネ１１と螺旋部１２との間は、ヒータ軸方向の流れを規制できる微少隙間（例えば、Ｂ１≒Ｂ２）であれば問題ない。
【００５７】
以上より、バネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段によれば、ヒータ軸方向の流れをより確実に規制することができるので、螺旋状の流れが保持され、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、熱伝達の効率を十分に高めることができ、効果的にヒータ２の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００５８】
また、本実施形態の熱交換器１は、次のような利点を有する。水流規制手段を構成するバネ１１の線径を細くすることにより、ヒータ２に曲がりが存在する場合であっても、その曲がりに追従してヒータ２に密着させやすくすることができる。また、同じくバネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１をその巻き方向と逆方向にねじることで内径を容易に広げることができ、バネ１１をスムーズにヒータ２にかぶせることができ、また、逆方向へのねじりを解放することで、バネ１１をヒータ２に容易に密着させることができる。つまり、バネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１の弾性変形によって容易にバネ１１をヒータ２に密着させることができる。
【００５９】
また、バネ１１の線径を細くすることにより、バネ１１の断面二次モーメントを小さくすることができるので、ヒータ２が熱変形する場合であっても、バネ１１をヒータ２の熱変形に容易に追従させることができ、ヒータ２の割れや破壊等を防止することができる。さらに、バネ１１は、広く一般に流通している線材によって容易に作製できるものであるため、水流規制手段を安価に作製することが可能となる。バネ１１としては、円柱状の外形を有するヒータ２との関係において、ヒータ２の外径よりも十分に小さい線径（大きくてもヒータ２の外径の１／１０程度）のものが好適に用いられる。
【００６０】
また、水流規制手段を構成する螺旋部１２をケース３の一部として形成することにより、螺旋部１２とケース３との間に隙間が生じることを確実に防止することができる。また、同じく螺旋部１２をケース３の一部として形成することにより、バネ１１と螺旋部１２との螺旋のピッチを略同じにしておくことで、バネ１１を装着した状態のヒータ２を、螺旋部１２を有するケース３に対してネジのように組み付けることが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の熱交換器１においては、ヒータ２に密着するバネ１１を通して、ヒータ２の熱を水に伝えることができるので、ヒータ２の温度を効果的に下げることができる。つまり、ヒータ２に密着するバネ１１によってヒータ２の伝熱面積を広くすることができ、熱交換器１の熱伝達を向上させることができる。したがって、バネ１１を構成する材料としては、銅やステンレス鋼やアルミニウム等、比較的熱伝導率の高い材料が採用される。
【００６２】
また、本実施形態の熱交換器１においては、バネ１１と螺旋部１２とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることが好ましい。本実施形態では、バネ１１と螺旋部１２とがオーバーラップする部分は、バネ１１を構成する線材が螺旋状の溝部１２ａ内に入る部分である。
【００６３】
図３に示すように、バネ１１は、断面形状が略円形状であり、ヒータ外周面２ｃの表面に密着する。したがって、バネ１１の線径（Ｂ２）が、螺旋状の突部１２ｂとヒータ外周面２ｃとの間のクリアランスの寸法Ｂ１よりも大きいことにより、バネ１１を構成する線材を螺旋部１２に接触させることができる。本実施形態では、バネ１１は、螺旋状の溝部１２ａに対してヒータ軸方向において蓋体３ｂと反対側に接触している。
【００６４】
このように、バネ１１と螺旋部１２とのオーバーラップする部分が互いに接触することにより、バネ１１と螺旋部１２とにより形成される螺旋状の流路を確実に保持することができる。これにより、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を確実に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、より効果的に沸騰音を低減することができる。
【００６５】
また、互いに接触するバネ１１と螺旋部１２との接触の態様としては、本実施形態の熱交換器１のように、バネ１１は、螺旋部１２に対して、外周側流路における下流側で接触していることが好ましい。本実施形態では、上記のとおり螺旋状の溝部１２ａに対してヒータ軸方向において蓋体３ｂと反対側に接触するバネ１１は、螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触している。
【００６６】
具体的には、本実施形態の熱交換器１において、外周側流路における水の流れの方向は、ヒータ軸方向に沿う方向であり、図１および図３における左右方向に対応する。そして、このヒータ軸方向において、外周側流路における上流側は、両端に開口を有するケース本体３ａが蓋体３ｂにより塞がれる側（図１、図３において右側）であり、外周側流路における下流側は、上流側の反対側、つまりケース本体３ａがヒータ２のフランジ部２ａにより塞がれる側（図１、図３において左側）である。しがって、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触するということは、バネ１１が、螺旋部１２に対して、ヒータ軸方向視において蓋体３ｂと反対側であるフランジ部２ａ側で接触するということである。
【００６７】
詳細には、図３に示すように、螺旋部１２において形成される溝部１２ａは、外周側流路における上流側の面である上流側壁面１２ｃと、外周側流路における下流側の面である下流側壁面１２ｄとを有する。つまり、図３に示すように、螺旋状の溝部１２ａが有する上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄは、上記のとおり螺旋状の突部１２ｂが複数の歯状の部分として表れる、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、互いに隣り合う歯状の部分間でヒータ軸方向に対向する壁面として表れる。
【００６８】
螺旋部１２を構成する螺旋状の突部１２ｂに着目した場合、上流側壁面１２ｃは、外周側流路における下流側の面となり、下流側壁面１２ｄは、外周側流路における上流側の面となる。また、螺旋状の突部１２ｂにおいて形成される上流側壁面１２ｃを、ヒータ軸方向における一方の側の面とした場合、下流側壁面１２ｄは、ヒータ軸方向における他方の側の面となる。
【００６９】
このように上流側壁面１２ｃと下流側壁面１２ｄとを有する螺旋部１２に対して、バネ１１は、下流側壁面１２ｄに接触した状態で設けられることが好ましい。線材により構成されるバネ１１は、その線径Ｂ２が螺旋部１２における溝部１２ａの幅寸法、つまり互いに対向する上流側壁面１２ｃと下流側壁面１２ｄとの間の間隔Ｂ４よりも小さい。したがって、上述のとおり螺旋状の溝部１２ａ内に入る部分を有するバネ１１は、螺旋部１２に対して、ヒータ軸方向について、上流側壁面１２ｃに接触する位置から下流側壁面１２ｄに接触する位置までの範囲で位置することができる。
【００７０】
このようにバネ１１が螺旋部１２に対してヒータ軸方向で所定の範囲内で異なる位置に位置することができる構成において、バネ１１は、螺旋部１２に対して、外周側流路における下流側で接触すること、つまりヒータ軸方向について螺旋部１２の下流側壁面１２ｄに接触する位置に設けられることが好ましい。言い換えると、バネ１１は、螺旋部１２の突部１２ｂに対して、突部１２ｂの上流側の面となる下流側壁面１２ｄに接触した状態で設けられることが好ましい。
【００７１】
このように、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触することにより、バネ１１と螺旋部１２とにより形成される螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすくなり、水がバネ１１を通じてヒータ外周面２ｃから熱を奪いやすくなる。また、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすくなることで、螺旋状の流路内で乱流が発生しやすくなり、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなる。これらのことから、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができる。これにより、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【００７２】
バネ１１の螺旋部１２に対するヒータ軸方向における相対的な位置に関し、本実施形態の熱交換器１のようにバネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触する位置が好ましいことについて、本実施形態の場合の例（「本実施例」とする。）に対する比較例を挙げて説明する。
【００７３】
ここでは、図３に示す本実施例に対する比較例として、図４（ａ）に示すように、バネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における上流側で接触する位置にある場合（「第一比較例」とする。）と、同図（ｂ）に示すように、バネ１１が螺旋部１２の溝部１２ａに対してヒータ軸方向の中央の位置にある場合（「第二比較例」とする。）とを挙げる。つまり、第一比較例では、バネ１１は、螺旋部１２の上流側壁面１２ｃに接触した状態で設けられ、第二比較例では、バネ１１は、螺旋部１２の上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄのいずれにも接触せず、これらの上流側壁面１２ｃおよび下流側壁面１２ｄの間の中央位置にある状態で設けられる。
【００７４】
図５は、本実施例、第一比較例、および第二比較例について、同一の条件の下でのヒータ外周面２ｃの温度（ヒータ表面温度）［℃］の測定結果の一例を示す。つまり、図５に示すグラフＧ１は、バネ１１の螺旋部１２に対するヒータ軸方向における相対的な位置（バネ位置）と、ヒータ表面温度との関係を表す。
【００７５】
図５に示すように、第一比較例、第二比較例、本実施例の順に、ヒータ表面温度は下がっている。本測定結果の場合、第一比較例では、ヒータ表面温度は約１４０℃であり（測定点Ｐ１参照）、第二比較例では、ヒータ表面温度は約１３０℃である（測定点Ｐ２参照）。そして、これらの比較例に対し、本実施例では、ヒータ表面温度は約１２６℃と低い。
【００７６】
このように、本実施例のヒータ表面温度が比較例に対して低いことから、上述したようにヒータ２の表面温度を効果的に下げることができるという効果が得られるという観点に基づくと、本実施例の方が、比較例よりも、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすく、乱流が発生しやすいと言える。そして、図５のグラフＧ１から、ヒータ表面温度は、バネ位置が外周側流路におけるより上流側の位置である第一比較例の方が、第二比較例よりも高い。したがって、螺旋状の流路内の水がバネ１１に接触しやすく、乱流が発生しやすいという作用は、バネ位置が、外周側流路におけるより下流側に位置するほど得やすいということが言える。
【００７７】
以上のように、比較例を用いたヒータ表面温度の測定結果から、バネ位置に関して、本実施形態の熱交換器１のようにバネ１１が螺旋部１２に対して外周側流路における下流側で接触する位置が好ましいということが実証されている。
【００７８】
さらに、本実施形態の熱交換器１においては、好ましくは次のような構成が採用される。ヒータ２は、ケース３に対して螺旋状の流路の旋回中心の方向と平行なヒータ軸方向に挿入されることで、ケース３に組み付けられる。このようなヒータ２とケース３との組付け構成において、ヒータ２とは別体として構成される巻きバネであるバネ１１の螺旋のピッチが、螺旋部１２の螺旋のピッチよりも広く構成される。言い換えると、螺旋の巻き数が略同じとされるバネ１１と螺旋部１２との関係において、バネ１１の自然長が螺旋部１２のヒータ軸方向の長さよりも長くなるようにバネ１１の長さが設定される。つまりこの場合、バネ１１が圧縮バネとして機能する。
【００７９】
このように、バネ１１が圧縮バネとして機能する構成において、ヒータ２がケース３に組み付けられる際に、バネ１１が螺旋部１２に押し付けられてピッチが整いながら（螺旋部１２の螺旋のピッチに揃いながら）、ヒータ２がケース３に挿入される。したがって、ヒータ２がケース３に組み付けられることにより、バネ１１が、螺旋部１２によってヒータ軸方向に圧縮され、螺旋部１２とオーバーラップする部分で、バネ１１の弾性により、螺旋部１２に押し付けられた状態で保持される。
【００８０】
ここで、バネ１１と螺旋部１２とはヒータ軸方向にオーバーラップする部分を有することから、ヒータ２のケース３に対する組付けに際しては、バネ１１が装着された状態のヒータ２が、ケース３に対してネジのように回転させられながら挿入される。
【００８１】
このように、バネ１１を圧縮バネとしてバネ１１の弾性によってバネ１１を螺旋部１２に押し付けた状態で設けることにより、バネ１１が外周側流路内の水圧によってヒータ外周面２ｃ上にてずれることが防止され、螺旋状の流速を確保することができる。
【００８２】
本発明の第二実施形態について、図６を用いて説明する。なお、以下に説明する各実施形態においては、第一実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。本実施形態の熱交換器２０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、パイプ状のヒータ２の内部流路にも、外周側流路に設けられる水流規制手段と同様の機能を果たす構成が設けられる点で異なる。
【００８３】
具体的には、図６に示すように、本実施形態の熱交換器２０は、ヒータ２のケース３に対する挿入側の開口部からヒータ２の内部にヒータ軸方向に沿って挿入された状態で設けられる円柱状の軸部２１を有する。軸部２１は、一端側が蓋体３ｂの内側の面に固定されることで、ヒータ２と同軸心配置された状態で支持される。
【００８４】
軸部２１の外周面には、第一バネ２２が装着される。これに対向するように、ヒータ内周面２ｂには、第二バネ２３が装着される。第一バネ２２および第二バネ２３は、いずれも巻きバネであり、巻き数およびピッチが略同じとされる。
【００８５】
第一バネ２２および第二バネ２３は、それぞれ軸部２１の外周面およびヒータ内周面２ｂに密着した状態で設けられる。具体的には、第一バネ２２としては、内径が軸部２１の外径よりも小さいものが用いられる。そして、第一バネ２２を軸部２１に装着する際には、第一バネ２２をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、第一バネ２２の内径を拡大させ、その状態で第一バネ２２を軸部２１に被せ、第一バネ２２のねじりを解放することで、第一バネ２２が弾性により戻って軸部２１の外周面に密着する。
【００８６】
ここで、軸部２１と第一バネ２２の双方を金属製や樹脂製とすることにより、寸法公差や曲がりを少なく作製することができるので、第一バネ２２をねじる等の工程を行わなくても、軸部２１と第一バネ２２との間に隙間を生じさせることなく、軸部２１と第一バネ２２とを組み付けることも可能である。
【００８７】
また、第二バネ２３としては、外径がヒータ２の内径よりも大きいものが用いられる。そして、第二バネ２３をヒータ２に装着する際には、第二バネ２３をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、第二バネ２３の外径を縮小させ、その状態で第二バネ２３をヒータ２内に挿入し、第二バネ２３のねじりを解放することで、第二バネ２３が弾性により戻ってヒータ内周面２ｂに密着する。
【００８８】
そして、望ましくは、第一バネ２２と第二バネ２３とは、各バネの線径の選択等により、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップするように設けられる。本実施形態では、軸部２１側に設けられる第一バネ２２の線径よりも、ヒータ２側に設けられる第二バネ２３の線径の方が小さい。ここで、ヒータ内周面２ｂの表面に沿う水の流速が低下することを防止する観点から、ヒータ２側に設けられる第二バネ２３をヒータ内周面２ｂに密着させることが好ましいので、第二バネ２３としてはヒータ内周面２ｂに密着させやすい線径の比較的細いものが用いられる。
【００８９】
以上のように、本実施形態の熱交換器２０においては、軸部２１の外周面とヒータ内周面２ｂとにより形成される流路が、第一バネ２２と第二バネ２３とにより螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。すなわち、熱交換器２０において軸部２１、第一バネ２２、および第二バネ２３を含む構成は、外周側流路に設けられる水流規制手段と同様に、流路をヒータ軸方向視で螺旋状に仕切るとともに、流路におけるヒータ軸方向の流れを規制する。
【００９０】
このように、ヒータ２の内部にも水流規制手段を備えることにより、ヒータ２の内部流路についても流速を速くすることによって発熱体と水の間の熱伝達を向上させることができる。なお、本実施形態では、ヒータ２の内部に螺旋状の流路を構成するために、軸部２１またはヒータ２とは別体の部材としての第一バネ２２および第二バネ２３が用いられているが、これに限定されない。つまり、ヒータ２の内部に構成される螺旋状の流路は、軸部２１またはヒータ２と一体に設けられる部分によって形成されてもよい。
【００９１】
本発明の第三実施形態について、図７を用いて説明する。本実施形態の熱交換器３０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ３１として、角断面のバネが用いられている点で異なる。
【００９２】
図７に示すように、本実施形態の熱交換器３０は、ヒータ外周面２ｃに装着される角断面のバネ３１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ３１を構成する螺旋状の部材は、ヒータ軸方向を板厚方向とする板状となる形状を有する。
【００９３】
したがって、図７に示すように、バネ３１については、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視での形状が、ヒータ２の径方向を長手方向とする矩形状となる。また、バネ３１の板厚の寸法は、螺旋部１２を形成する螺旋状の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【００９４】
このように、第一の規制部を構成する部材として角断面のバネ３１を用いることにより、バネ３１の角断面の径方向の長さを長くすることで、バネ３１と螺旋部１２との重ね代を大きくとることができる。これにより、ヒータ２のケース３に対する組付け時にヒータ２がケース３に対して傾いた場合や、ヒータ２自体に曲がりが存在する場合であっても、バネ３１と螺旋部１２との間のオーバーラップ部分を容易に確保することができる。
【００９５】
また、角断面のバネ３１は、例えば第一実施形態のバネ１１のように円断面のバネとの比較において、径方向の寸法が同等の場合、円断面のバネよりも断面二次モーメントが小さくなるので、曲げやすく、弾性変形させながらのヒータ２への装着が容易となる。また、同じく円断面との比較において、角断面のバネ３１は、表面積を広くとることが容易となるので、ヒータ２に密着するバネ３１によってヒータ２の伝熱面積を広くすることができ、熱交換器３０の熱伝達を向上させることができる。
【００９６】
本発明の第四実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態の熱交換器４０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ４１として、断面形状がＬ字型となるバネが用いられている点で異なる。
【００９７】
図８に示すように、本実施形態の熱交換器４０は、ヒータ外周面２ｃに装着されるＬ字断面のバネ４１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ４１を構成する螺旋状の部材は、ヒータ外周面２ｃに沿うように板状に形成される周壁部４１ａと、周壁部４１ａの一端側（図６においては右端側）から径方向外側に突出形成されるフランジ部４１ｂとを有し、断面形状がＬ字状となるように形成される。
【００９８】
したがって、図８に示すように、Ｌ字断面のバネ４１は、ヒータ２に装着された状態において、周壁部４１ａの部分をヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、フランジ部４１ｂをヒータ２の径方向外側に向けて鍔状に突出させる。また、螺旋部１２の溝部１２ａ内に一部突出するバネ４１のフランジ部４１ｂの板厚の寸法は、螺旋部１２の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【００９９】
このように、第一の規制部を構成する部材としてＬ字断面のバネ４１を用いることにより、ヒータ２からの伝熱面積を広げることができ、熱交換器４０の熱伝達を向上させることができる。特に、ヒータ外周面２ｃに接触する部分である周壁部４１ａの幅（ヒータ軸方向の寸法）を長くすることにより、効率的に伝熱面積を広げることができる。
【０１００】
本発明の第五実施形態について、図９および図１０を用いて説明する。本実施形態の熱交換器５０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、外周側流路にて螺旋状の流路を形成する第一の規制部を構成するバネ５１として、断面形状がヒータ外周面２ｃに対して接触する斜め方向の薄板形状となるバネが用いられている点で異なる。
【０１０１】
図９および図１０に示すように、本実施形態の熱交換器５０は、ヒータ外周面２ｃに装着される斜め巻きのバネ５１と、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２とにより、外周側流路において螺旋状の流路を形成する。バネ５１を構成する螺旋状の部材は、薄板状の部材であり、螺旋形状における各周回部分（螺旋形状における一回転分）が縮径方向の揃った略円錐の一部形状となるように形成される。
【０１０２】
したがって、図９および図１０に示すように、斜め巻きのバネ５１は、ヒータ２に装着された状態において、螺旋形状における各周回部分の略円錐の一部形状の縮径側の先端を、ヒータ外周面２ｃに接触させる。なお、図９は、ヒータ２およびバネ５１を含む部分が断面で示されている点で図１０と異なる。
【０１０３】
このように、第一の規制部を構成する部材として斜め巻きのバネ５１を用いることにより、例えば第三実施形態の角断面のバネ３１や第四実施形態のＬ字断面のバネ４１等と比べて、断面二次モーメントを小さくすることができる。また、断面二次モーメントが大きいと、ヒータ２への装着のためにヒータ２の最大外径以上にバネの内径を広げた際に、許容曲げ応力を超えやすくなる。そこで、本実施形態に係る斜め巻きのバネ５１によれば、断面二次モーメントを小さくすることができ、ヒータ２への装着の際等、容易に内径を変化させることが可能となる。
【０１０４】
なお、上述の第二〜四実施形態、および本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、螺旋状の流路を構成するバネの螺旋のピッチを螺旋部１２の螺旋のピッチよりも広くし、バネ３１，４１，５１を圧縮バネとする構成を適用することができる。これにより、ヒータ２がケース３に組み付けられることにより、バネが、螺旋部１２によってヒータ軸方向に圧縮され、螺旋部１２とオーバーラップする部分で、バネの弾性により、螺旋部１２に押し付けられた状態で保持される。
【０１０５】
本発明の第六実施形態について、図１１を用いて説明する。本実施形態の熱交換器６０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、第一の規制部を構成する部分が、ヒータ２と一体に形成されている点で異なる。つまり、上述した実施形態では、第一の規制部がヒータ２とは別部材のバネ１１等により構成されているのに対し、本実施形態では、ヒータ２の一部分により、第一の規制部が構成されている。
【０１０６】
図１１に示すように、本実施形態の熱交換器６０においては、ヒータ外周面２ｃに、螺旋状の突起部分である螺旋突部６１が形成されている。螺旋突部６１は、ヒータ２の径方向に板状に突出する。螺旋突部６１は、螺旋部１２との関係において、螺旋の巻き数およびピッチが略同じとされる。また、螺旋突部６１の幅寸法（板厚の寸法）は、螺旋部１２を形成する螺旋状の溝部１２ａの幅寸法よりも小さい。
【０１０７】
螺旋突部６１は、例えば、螺旋状に形成されるセラミック製のシート状の部材をヒータ２の本体に巻き付け、焼結させることで形成することができる。ただし、ヒータ２に螺旋突部６１を形成する方法は、特に限定されない。
【０１０８】
このように、螺旋部１２とともに螺旋状の流路を形成する第一の規制部が、ヒータ２と一体の螺旋突部６１として設けられることにより、水流規制手段を構成するための部品を省略することができるので、構造を簡単にすることができ、熱交換器の組立てを短時間で容易に行うことができる。つまり、第一の規制部がバネ１１等のようにヒータ２とは別の部材により構成される場合、熱交換器の組立て工程において、バネ１１をヒータ２に装着する工程が必要となるが、本実施形態の熱交換器６０によれば、第一の規制部がヒータ２と一体であるため、工程を省略することができ、熱交換器の組立ての時間を短縮することができる。
【０１０９】
本発明の第七実施形態について、図１２を用いて説明する。本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、第二の規制部を構成する部分が、ヒータ２を収容するケースとは別体の部材により形成されている点で異なる。つまり、上述した実施形態では、第二の規制部がケース３の一部である螺旋部１２として設けられているのに対し、本実施形態では、ヒータ２を収容するケースとは別部材により、第二の規制部が構成されている。
【０１１０】
図１２に示すように、本実施形態の熱交換器７０は、ヒータ２を収容するケース７３を備える。ケース７３は、内周面７３ｃを有する略筒状のケース本体７３ａと、ケース本体７３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体７３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器７０は、第二の規制部を構成する部材として、螺旋筒７１を備える。つまり、本実施形態の熱交換器７０においては、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１と、螺旋筒７１とにより、外周側流路において螺旋状の流路が形成される。
【０１１１】
本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１においてケース３の内周面部に設けられる螺旋部１２の部分を（図１参照）、ケース７３を構成するケース本体７３ａとは別体の螺旋筒７１として備える。言い換えると、本実施形態の熱交換器７０は、第一実施形態の熱交換器１における螺旋部１２の部分が、略筒状の部材である螺旋筒７１としてケース本体７３ａから分離された構成を有する。
【０１１２】
したがって、螺旋筒７１は、内周側に、上述した実施形態における螺旋部１２と同様の螺旋部７２を有する。すなわち、螺旋部７２は、螺旋筒７１の内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部７２ａおよび突部７２ｂを形成する。したがって、螺旋部７２は、図１２に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。螺旋部７２と、ヒータ２に巻き付けられたバネ１１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０１１３】
螺旋筒７１は、ケース７３を構成する略筒状のケース本体７３ａとの関係において、互いの筒軸方向を一致させた状態での相対的な近接離間方向（図１２における左右方向）の移動により、ケース本体７３ａに対する抜き差しができる形状を有する。螺旋筒７１は、ケース本体７３ａに対して、抜き差しされる方向に相対的に移動可能に嵌合した状態で収納される。つまり、螺旋筒７１の外周面７１ａが、ケース本体７３ａの内周面７３ｃに対する摺動面となる。
【０１１４】
したがって、螺旋筒７１の外周面７１ａと、ケース本体７３ａの内周面７３ｃとは、筒軸方向視での形状を共通にする。これにより、螺旋筒７１は、ケース本体７３ａに挿入された状態で、筒軸方向に対する垂直な面方向について位置決めされる。
【０１１５】
例えば、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状が、四角柱の外周面のように筒軸方向視で矩形形状である場合、ケース本体７３ａの内周面７３ｃの形状も、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状および大きさに合うように、筒軸方向視で矩形形状とされる。また、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状が、円柱の外周面のように筒軸方向視で円形状である場合、ケース本体７３ａの内周面７３ｃの形状も、螺旋筒７１の外周面７１ａの形状および大きさに合うように、筒軸方向視で円形状とされる。
【０１１６】
また、螺旋筒７１は、螺旋部７２とバネ１１とにより形成される螺旋状の流路をケース７３が有する吐水口５に連通させるための出口孔部７５を有する。出口孔部７５は、螺旋筒７１がケース７３に収容された状態で吐水口５に連通するように設けられる。出口孔部７５は、例えば吐水口５と同径の孔を形成する部分である。
【０１１７】
本実施形態の熱交換器７０は、ヒータ２に巻き付けられたバネ１１とともに螺旋状の流路を形成する部分がケース７３とは別体である点を除き、第一実施形態の熱交換器１と同様の構成を備える。このため、第一実施形態の熱交換器１と共通する部分については説明を省略する。
【０１１８】
本実施形態の熱交換器７０のように、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する螺旋部７２を有する螺旋筒７１をケース７３とは別体で備えることにより、熱交換器７０の組立て性を向上させることができる。また、螺旋筒７１をケース７３から取り出すことができるので、螺旋状の流路を形成する螺旋部７２等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０１１９】
なお、上述の第二〜六実施形態、および本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成する部分と螺旋部１２とのオーバーラップする部分を互いに接触させる構成を適用することで、上述したように効果的に沸騰音を低減することができる。また、第一実施形態の場合と同様に、バネ１１等の第一の規制部を構成する部材が、第二の規制部に対して外周側流路における下流側で接触する構成を適用することで、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなり、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができるので、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【０１２０】
本実施形態の熱交換器７０の製造方法の一例について、バネ１１の好ましい構成とともに説明する。図１３に、バネ１１の構成の一例を示す。なお、図１３（ｂ）は、同図（ａ）におけるＥ１矢視図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）におけるＥ２矢視図である。
【０１２１】
上述したように、バネ１１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、バネ１１は、一端側の端部に、固定部１１ａを有する。固定部１１ａは、バネ１１を形成する線材の端部が、バネ１１の円筒形状の外形において径方向に沿うように内側に曲げられた直線状の部分である。
【０１２２】
また、図１３（ａ）、（ｃ）に示すように、バネ１１は、他端側の端部、つまり固定部１１ａが設けられる側と反対側の端部に、引掛け部１１ｂを有する。引掛け部１１ｂは、バネ１１を形成する線材の端部が、バネ１１の円筒形状の外形において接線方向に延び出た部分である。
【０１２３】
このような構成のバネ１１を備える熱交換器７０の製造方法の一例について、図１４を用いて説明する。熱交換器７０の製造方法では、まず、図１４（ａ）に示すように、バネ１１がヒータ２に装着される。バネ１１をヒータ２に装着するに際しては、所定の治具により、バネ１１の径が広げられる。
【０１２４】
具体的には、バネ１１は、所定の治具に装着され、径が広がるような力を受ける。治具に装着された状態のバネ１１は、固定部１１ａ（図１３参照）により固定される。つまり、治具において、固定部１１ａの部分が挟まれたり引っ掛けられたりして固定されることで、バネ１１の一端側が固定される。治具においてバネ１１が固定された状態で、引掛け部１１ｂ（図１３参照）により、バネ１１がその巻き方向（螺旋方向）と逆方向に回転させられることで、バネ１１の径が広げられる。図１３に示す例では、同図（ｃ）において時計方向に引掛け部１１ｂが回転させられることで、バネ１１の径が広げられる。バネ１１は、治具において径が広げられた状態で保持される。
【０１２５】
このように治具によって径が広げられた状態のバネ１１に対して、ヒータ２が挿入される。すなわち、ヒータ２のフランジ部２ａよりもケース７３内に挿入される側の部分が、広がった状態のバネ１１に挿入される。ヒータ２がバネ１１に挿入された後、バネ１１が、治具により広げられた状態から解放される。つまり、バネ１１が巻き方向と逆方向に回転した状態が戻される。これにより、図１４（ａ）に示すように、バネ１１が弾性により戻ってヒータ２に巻き付き、ヒータ外周面２ｃに密着する。そして、バネ１１が装着されたヒータ２が、治具から取り外される。
【０１２６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、バネ１１が装着されたヒータ２に、螺旋筒７１がセットされる。バネ１１と螺旋部７２とは、ヒータ軸方向視でオーバーラップするか、あるいはバネ１１の外周端と螺旋部７２の内周端とが略同じ位置となるように構成される。このため、バネ１１と螺旋部７２との関係としては、バネ１１の外径よりも螺旋部７２の突部７２ｂの内径の方が小さいか、あるいは、バネ１１の外周端と螺旋部７２の突部７２ｂの突出側の端面とが接触する。
【０１２７】
このため、螺旋筒７１は、バネ１１が装着されたヒータ２に対して、ヒータ２を挿入させるとともに、中心軸方向（直線Ｆ１）を回転軸方向として回転しながら装着される（矢印Ｆ２，Ｆ３参照）。螺旋筒７１の回転にともなって、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａに入った状態で、螺旋筒７１がヒータ２を挿入させていく。このように、螺旋筒７１が回転しながらヒータ２に装着されることで、バネ１１がヒータ２に装着された時点ではバネ１１のピッチが多少ばらついていた場合であっても、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａに入っていくことで、バネ１１のピッチが螺旋部７２の螺旋形状に沿ってある程度修正される。
【０１２８】
図１４（ｃ）に示すように、螺旋筒７１は、その端面７１ｂがヒータ２のフランジ部２ａに接触した状態で、ヒータ２に装着される。螺旋筒７１は、ヒータ２のフランジ部２ａに接触した状態から、さらに半回転程度回転させられる。つまり、螺旋筒７１は、端面７１ｂをフランジ部２ａに接触させた状態で、半回転程度空回しされる。
【０１２９】
この螺旋筒７１の空回しにより、螺旋部７２の突部７２ｂがバネ１１を迎えに行き、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が、ヒータ２のフランジ部２ａ側となる。つまり、図１４（ｄ）に示すように、バネ１１が外周側流路における下流側で螺旋部７２の突部７２ｂに接触した状態となる。
【０１３０】
詳細には、螺旋筒７１の端面７１ｂがヒータ２のフランジ部２ａに接触した際には、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が中心位置や外周側流路における上流側（ヒータ２の先端側）の位置にあっても、螺旋筒７１の空回しを行うことで、螺旋部７２の突部７２ｂがバネ１１を迎えに行き、螺旋部７２の溝部７２ａ内におけるバネ位置が外周側流路における下流側（フランジ部２ａ側）に移動する。上述したような螺旋筒７１が回転しながらヒータ２に装着される過程におけるバネ１１のピッチの修正は、バネ１１が螺旋部７２の溝部７２ａの中に収まる程度のピッチ修正であるが、上述のような螺旋筒７１の空回しを行うことで、バネ１１の大半の部分が、螺旋部７２に対して、溝部７２ａにおける外周側流路の下流側（フランジ部２ａ側）に押し付けられたような格好となり、バネ１１のピッチがさらに修正される。
【０１３１】
このような螺旋筒７１の空回しを行う際には、螺旋筒７１がケース７３に収容された状態で出口孔部７５が吐水口５に連通する位置となるように、ヒータ２と螺旋筒７１との回転方向についての相対的な位置が確認される。つまり、螺旋筒７１がケース７３に挿入されることで吐水口５が螺旋筒７１の周壁により塞がれないように、ヒータ２と螺旋筒７１との回転方向における相対的な位置が調整される。
【０１３２】
このように螺旋筒７１のヒータ２に対する空回しが行われた後、図１４（ｅ）に示すように、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体が、ケース７３内に差し込まれる。すなわち、上述したように互いの筒軸方向を一致させた状態での相対的な近接離間方向の移動により抜き差しができる螺旋筒７１とケース本体７３ａとの関係において、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体が、ケース本体７３ａの蓋体８３ｂにより塞がれる側と反対側の開口に対して、螺旋筒７１側から差し込まれる（矢印Ｆ４参照）。
【０１３３】
ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体は、ケース７３に差し込まれた後、ヒータ２のフランジ部２ａがケース７３のケース本体７３ａの開口端面にボルト等の締結具によって固定されることで、ケース７３に組み付けられる。これにより、図１４（ｆ）に示すように、熱交換器７０が完成する。
【０１３４】
なお、ヒータ２とケース３との間は、フランジ部２ａとケース本体７３ａの開口端面との間に介装されるＯリング７によりシールされる。このため、螺旋筒７１は、その外径がヒータ２のフランジ部２ａの外径よりも小さくなるように構成される。つまり、ヒータ２と螺旋筒７１との組付け体は、螺旋筒７１をケース７３内に差し込みつつ、フランジ部２ａをケース本体７３ａとの間にＯリング７を挟む部分として用いることから、上述したようにケース本体７３ａの内周面７３ｃに対する摺動面となる外周面７１ａを形成する螺旋筒７１の外径寸法は、フランジ部２ａの外径寸法よりも小さくされる。
【０１３５】
以上のような製造方法を行うことができる本実施形態の熱交換器７０によれば、組立てを容易に行うことができる。熱交換器７０においては、例えば、ケース７３には温度ヒューズ等の他部品が組み付けられ、ヒータ２にはワイヤハーネス等の他部品が取り付けられる。このため、熱交換器７０の組立てに際し、ケース７３やヒータ２を回転させることは行いにくく、作業性の低下を招く。この点、本実施形態の熱交換器７０のように、バネ１１とともに螺旋状の流路を形成する部分がケース７３とは別体の螺旋筒７１として備えられることで、ケース７３やヒータ２を回転させることなく、螺旋筒７１をヒータ２に対して回転させる等の単純な作業により、部品同士の組付けを行うことが可能となり、熱交換器７０が組み立てやすくなる。
【０１３６】
また、上述したような熱交換器７０の製造方法においては、バネ１１を螺旋筒７１に組み付けた状態で、バネ１１の固定部１１ａを所定の治具に固定し、引掛け部１１ｂによりバネ１１を巻き方向（螺旋方向）と逆方向に回転させてバネ１１の径を広げてから、ヒータ２をバネ１１に挿入してもよい。このように、あらかじめバネ１１を螺旋筒７１に組み付けた状態（バネ１１が螺旋筒７１の溝部７２ａに１：１で収まった状態）でバネ１１の径を広げることで、バネ１１の径を広げる際のバネ１１のピッチの変形（ばらつき）を防止することができ、バネ１１のピッチを保ったままでヒータ２を組み付けることができる。つまり、あらかじめバネ１１を螺旋筒７１に組み付けてからヒータ２をバネ１１に挿入することで、螺旋筒７１の溝部７２ａによってバネ１１のピッチの変化が規制され、螺旋筒７１の溝部７２ａにおいてバネ１１が嵌らない部分や２巻き分が重複して入る部分等が生じる事態を回避することができる。
【０１３７】
本発明の第八実施形態について、図１５および図１６を用いて説明する。本実施形態の熱交換器８０は、第七実施形態と同様に、第二の規制部を構成する部分が、ヒータ２を収容するケースとは別体の部材により形成されている。
【０１３８】
図１５および図１６に示すように、本実施形態の熱交換器８０は、ヒータ２を収容するケース８３を備える。ケース８３は、内周面８３ｃを有する略筒状のケース本体８３ａと、ケース本体８３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体８３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器８０は、第二の規制部を構成する部材として、巻きバネ８１を備える。つまり、本実施形態の熱交換器８０は、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１と、巻きバネ８１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０１３９】
巻きバネ８１は、螺旋状の部材であり、ごく薄い板状の巻きバネである。巻きバネ８１は、その中心軸方向がヒータ軸方向に一致するように設けられる。つまり、図１５に示すように、巻きバネ８１は、その内部に、ヒータ２のうちのケース８３内に位置する部分を挿入させ、バネ１１が装着されるヒータ外周面２ｃの外側に設けられる。
【０１４０】
図１５および図１６に示すように、巻きバネ８１は、ヒータ２の中心軸を通る方向の断面視での形状が、ヒータ２の径方向を長手方向とする矩形状となるように、板状の部材により構成される。巻きバネ８１は、螺旋状の流路を形成する部材として必要な強度を有する限り、なるべく薄い方が好ましい。図１６に示すように、巻きバネ８１の板厚の寸法Ｋ１は、例えば、ヒータ外周面２ｃに装着されるバネ１１の線径Ｂ２（図３参照）よりも小さい。
【０１４１】
巻きバネ８１は、例えば、ケース８３の内周面部に装着された状態で設けられる。この場合、具体的には、巻きバネ８１として、自然状態での外径がケース８３の内周面８３ｃの内径よりも大きいものが採用される。そして、巻きバネ８１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、巻きバネ８１の外径を縮小させ、その状態で巻きバネ８１をケース８３の内部に挿入する。その後、巻きバネ８１のねじりを解放することで、巻きバネ８１が弾性により戻ってケース８３の内周面８３ｃに密着し、ケース８３の内周面部に装着される。
【０１４２】
また、図１５および図１６に示すように、本実施形態の熱交換器８０においては、ケース８３の内周面部に、ガイド部８２が設けられている。ガイド部８２は、ケース８３とは別体の巻きバネ８１のピッチを一定に保つためのガイド部分である。
【０１４３】
具体的には、ガイド部８２は、ケース８３の内周面８３ｃに形成される部分であり、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部である。したがって、ガイド部８２は、図１５に示すようなヒータ２の中心軸を通る方向の断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【０１４４】
ガイド部８２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、ガイド部８２は、螺旋状の部材である巻きバネ８１の、外周側流路における下流側（図１５および図１６において左側）への移動を規制することで、巻きバネ８１をガイドする。
【０１４５】
図１６に示すように、ガイド部８２により巻きバネ８１がガイドされた状態では、ヒータ軸方向でガイド部８２の外周側流路における上流側の面であるガイド面８２ａに、板状の巻きバネ８１の一方の板面８１ａが接触する。つまり、巻きバネ８１は、一方の板面８１ａをガイド部８２のガイド面８２ａに接触させることで、ガイド部８２の螺旋形状に沿って螺旋のピッチが略一定に保たれた状態で設けられる。
【０１４６】
本実施形態の熱交換器８０のように、バネ１１等とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部を、ケース８３とは別体の部材である巻きバネ８１により構成することにより、螺旋状の突出部分である第二の規制部の幅寸法（ヒータ軸方向の寸法）を容易に小さくすることができる。第二の規制部の幅寸法が小さいことは、次のような観点から好ましい。
【０１４７】
螺旋状の流路を形成する第二の規制部は、バネ１１等とともに外周側流路におけるヒータ軸方向の流れを規制するための構成であること等から、ヒータ外周面２ｃに対してわずかな隙間を有するように設けられる。このため、第二の規制部の幅寸法が大きいと、第二の規制部とヒータ外周面２ｃとの間に、発熱により生じるスケールや水中のゴミ等が詰まりやすくなる。
【０１４８】
例えば、図３に示す第一実施形態の熱交換器１においては、第二の規制部である螺旋部１２を構成する突部１２ｂの幅寸法Ｂ５が大きいほど、突部１２ｂのヒータ外周面２ｃに対向する端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分（符号Ｈ１で示す破線楕円部分参照）に、スケールやゴミ等が詰まりやすい。突部１２ｂの端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分においてスケールやゴミ等が詰まった部分には、水が通らないため、ヒータ外周面２ｃ付近で熱がこもる。
【０１４９】
このようにヒータ外周面２ｃ付近において部分的に熱がこもると、その熱がこもる部分と、例えばヒータ２の内部等の他の部分とで、水の温度差が生じる。このようなヒータ２周りにおける水の温度差は、ヒータ２の割れを誘発する熱衝撃を発生させる原因となる。
【０１５０】
このような観点から、螺旋部１２を構成する突部１２ｂの幅寸法は小さい方が好ましい。つまり、突部１２ｂの幅寸法が小さいと、突部１２ｂの端面１２ｅとヒータ外周面２ｃとの間の隙間部分においてスケールやゴミ等が詰まりにくくなり、ヒータ２周りにおける温度差が生じにくくなる。
【０１５１】
そして、第二の規制部の幅寸法を小さくするためには、本実施形態の熱交換器８０のように、第二の規制部をケース８３とは別部材の巻きバネ８１とする構成が好適に採用される。すなわち、本実施形態の熱交換器８０によれば、巻きバネ８１の板厚（図１６、寸法Ｋ１参照）がそのまま第二の規制部の幅寸法となるので、巻きバネ８１の板厚を薄くすることにより、第二の規制部の幅寸法を容易に小さくすることができる。
【０１５２】
また、本実施形態の熱交換器８０のように、第二の規制部を構成する部材としてケース８３とは別体の巻きバネ８１を備える構成において、巻きバネ８１をガイドするガイド部８２が設けられることで、巻きバネ８１のピッチを一定に保つことができる。これにより、螺旋状の流路において、螺旋に沿う水の流れを安定させることができ、熱効率の向上を図ることができる。ただし、ガイド部８２に関し、上述したようなヒータ２の外周部でのスケールやゴミ等の詰まりを防止する観点から、ガイド部８２は、ヒータ外周面２ｃとの間に十分な隙間が開くように、巻きバネ８１の断面形状である矩形状の長手方向（図１６における上下方向）の寸法との比較において、ケース８３の内周面８３ｃからわずかに突出する部分として形成される。
【０１５３】
なお、本実施形態においては、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成するバネ１１と巻きバネ８１とのオーバーラップする部分を互いに接触させる構成を適用することで、上述したように効果的に沸騰音を低減することができる。また、第一実施形態の場合と同様に、第一の規制部を構成するバネ１１が、第二の規制部を構成する巻きバネ８１に対して外周側流路における下流側で接触する構成を適用することで、流路内の水がヒータ外周面２ｃの熱を奪いやすくなり、ヒータ２と水との間の熱伝達の効率を効果的に向上させることができるので、ヒータ２の表面温度をより効果的に下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができる。
【０１５４】
例えば、本実施形態の熱交換器８０においては、図１６に示すように、バネ１１は、巻きバネ８１に対して、外周側流路における下流側で接触すること、つまりヒータ軸方向について巻きバネ８１の他方の板面８１ｂに接触する位置に設けられることが好ましい。言い換えると、バネ１１は、巻きバネ８１に対して、上流側の面となる板面８１ｂに接触した状態で設けられることが好ましい。
【０１５５】
また、本実施形態の熱交換器８０においては、ケース８３の内周面部に設けられるガイド部８２を、第七実施形態の熱交換器７０が備える螺旋筒７１のように、ケース８３とは別部材により構成することができる。かかる構成を採用することにより、熱交換器８０は、例えば次のような製造方法によって製造される。なお、以下では、ケース８３とは別部材としてガイド部８２を構成する部材を「螺旋ガイド部材」という。螺旋ガイド部材は、略筒状に構成される部材であり、内周側に、上述した実施形態におけるガイド部８２を有する。
【０１５６】
熱交換器８０の製造方法では、螺旋ガイド部材に、巻きバネ８１が回転させられながら挿入されることで、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１とが組み立てられる。ここでは、例えば、上述したように、巻きバネ８１として外径がケース８３の内周面８３ｃの内径よりも大きいものが採用され、巻きバネ８１が、弾性によってケース８３の内周面８３ｃに密着した状態で、ケース８３の内周面部に装着される。
【０１５７】
そして、本実施形態の熱交換器８０の製造方法としては、上述した第七実施形態の熱交換器７０の製造方法において、螺旋筒７１が、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１との組立て体で置き換えられたものが採用される。すなわち、本実施形態の熱交換器８０の製造方法においては、バネ１１が装着されたヒータ２に、螺旋ガイド部材と巻きバネ８１との組立て体がセットされ、空回しが行われる。そして、ヒータ２と螺旋ガイド部材および巻きバネ８１との組付け体は、ケース８３に差し込まれ、固定されることで、ケース８３に組み付けられる。これにより、本実施形態の熱交換器８０が完成する。
【０１５８】
以上のような構成および製造方法を本実施形態の熱交換器８０において採用することで、第七実施形態の場合と同様に、組立てを容易に行うことができる。また、螺旋ガイド部材をケース８３から取り出すことができるので、螺旋ガイド部材が有するガイド部８２等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０１５９】
本発明の第九実施形態について、図１７を用いて説明する。本実施形態の熱交換器９０は、第一実施形態の熱交換器１との比較において、ヒータ２を収容するケースの内周部を用いずに螺旋状の流路を形成する点で異なる。つまり、上述した実施形態では、水流規制手段を構成する第二の規制部として、ケース３の内周面部に形成される螺旋部１２が用いられるのに対し、本実施形態では、ヒータ２側に設けられる構成のみによって水流規制手段が構成される。
【０１６０】
具体的には、図１７に示すように、本実施形態の熱交換器９０が備えるケース９３は、内周面９３ｃを有するケース本体９３ａと、ケース本体９３ａの一端側の開口部を塞ぐ蓋体９３ｂとを有する。そして、本実施形態の熱交換器９０は、ヒータ２に装着される螺旋部材９１により、螺旋状の流路を形成する。つまり、本実施形態の熱交換器９０においては、水流規制手段が、ヒータ外周面２ｃに沿うように螺旋状に形成され、ヒータ２に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材９１により構成される。
【０１６１】
螺旋部材９１は、ヒータ２の径方向に沿って形成される板状の径方向部９１ａと、径方向部９１ａの外周側端部に設けられ、ヒータ周方向に沿って形成される板状の周方向部９１ｂとを有し、断面形状がＬ字状となるように形成される。径方向部９１ａは、ヒータ軸方向を板厚方向とする板状の部分である。周方向部９１ｂは、径方向部９１ａの外周側端部から、径方向部９１ａに対して垂直方向（ヒータ軸方向）に突出するように形成される板状の部分である。
【０１６２】
そして、螺旋部材９１は、Ｌ字状となる断面形状の径方向部９１ａ側の端部をヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、Ｌ字状となる断面形状の周方向部９１ｂ側の端部を、ヒータ軸方向の一側（図１７においては左側）に位置する隣の周回部分の径方向部９１ａの背面側（周方向部９１ｂが突出する側と反対側、図１７において右側）に接触させる。すなわち、図１７に示すように、螺旋部材９１は、径方向部９１ａの内周端面９１ｃをヒータ外周面２ｃに接触させるとともに、周方向部９１ｂの端面９１ｄを、ヒータ軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、外周側流路をヒータ外周面２ｃに沿う螺旋状に仕切る。
【０１６３】
つまり、螺旋状の螺旋部材９１は、径方向部９１ａによってヒータ外周面２ｃに接触するとともに、周方向部９１ｂによってヒータ軸方向に隣り合う周回部分に接触した状態（螺旋形状における回転方向の同じ角度の部分同士が接触した状態）で設けられる。ここで、螺旋部材９１は、第一実施形態のバネ１１等と同様に、内径がヒータ２の外径よりも小さなものとされ、弾性変形によって拡径させられることでヒータ外周面２ｃに対して密着した状態で設けられる。
【０１６４】
これにより、ヒータ外周面２ｃと、径方向部９１ａの周方向部９１ｂが突出する側の面９１ｅと、周方向部９１ｂの内周側の面９１ｆと、周方向部９１ｂの端面９１ｄが接触する隣の周回部分の径方向部９１ａの背面９１ｇとによって螺旋状の閉空間が形成される。このように、本実施形態では、螺旋部材９１により、外周側流路がヒータ軸方向視でヒータ周方向に沿う方向に仕切られ、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが規制される。
【０１６５】
なお、螺旋部材９１の外周側とケース９３の内周面９３ｃとの間には、螺旋部材９１の外側とケース９３の内周面９３ｃとの間の水の流れ（外抜け）を防止するためのＯリング９２が設けられる。
【０１６６】
本実施形態の熱交換器９０によれば、螺旋部材９１のみでヒータ２の周りに螺旋状の閉空間を形成することができるので、構造を簡単にすることができる。また、螺旋部材９１の巻き具合によって、螺旋部材９１を容易にヒータ外周面２ｃに密着させることができるので、ヒータ２の曲がりや寸法公差を容易に吸収することができる。また、外周側流路において螺旋状の流路を形成するためにケース９３の一部を用いないことにより、ヒータ２の曲がりや寸法公差の影響をケース９３に与えることなく、流路を形成することができる。このように、本実施形態の熱交換器９０によれば、少ない部品点数で、ヒータ２が有する曲がりや寸法公差を吸収することができるので、ヒータ２の曲がりや寸法公差にかかわらず、簡単な構造により確実に流路を形成することができる。
【０１６７】
さらに、本実施形態の熱交換器９０においては、螺旋部材９１をヒータ２に巻き付けた後、螺旋部材９１の外周側をゴム等のシートを巻くことで覆ったり、ケース９３とは別のケースに収容したりすることにより、螺旋部材９１において互いに接触する周回部分同士の間（線と線の間）から水が漏れることを防止することができる。
【０１６８】
本発明の第十実施形態について、図１８および図１９を用いて説明する。なお、第十実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。本実施形態の熱交換器１００においては、図１８に示すように、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材である金属輪１０１により構成される。
【０１６９】
金属輪１０１は、例えば、銅やステンレス鋼やアルミニウム等、比較的熱伝導率の高い材料により構成される。図１９（ａ）に示すように、金属輪１０１は、ドーナツ型の板状部材であり、ヒータ２を貫通させた状態で、ヒータ２に保持される。図１８に示すように、複数の金属輪１０１がヒータ２に装着されることにより、ヒータ外周面２ｃからヒータ２の径方向に突出する複数の鍔状の部分が形成される。図１８においては、ヒータ軸方向に略等間隔を隔てて十枚の金属輪１０１がヒータ２に装着されている。
【０１７０】
金属輪１０１は、弾性変形することにより、ヒータ外周面２ｃに密着する。図１９に示すように、本実施形態の金属輪１０１は、弾性変形することによりヒータ外周面２ｃに密着する部分として、複数の歯部１０１ａを有する。歯部１０１ａは、金属輪１０１の内径側から径方向の外側に向けて複数箇所に切込み部１０１ｂが形成されることにより、金属輪１０１の内周側の縁端部が切り出されることで形成される。本実施形態では、金属輪１０１の周方向に五箇所に切込み部１０１ｂが設けられることで、五枚の歯部１０１ａが形成されている。
【０１７１】
図１９（ｂ）に示すように、歯部１０１ａは、金属輪１０１の板厚方向の一側（図１９（ｂ）において上側）に向けて折り曲げられた状態とされる。歯部１０１ａは、金属輪１０１の内径がヒータ２の外径よりも若干小さくなる程度に折り曲げられる。したがって、金属輪１０１に対して歯部１０１ａが折れ曲がる側と反対側からヒータ２が差し込まれることにともない、折れ曲った状態の歯部１０１ａが弾性によってさらに折れ曲がる方向に変形する。これにより、金属輪１０１がヒータ２に装着された状態においては、歯部１０１ａが弾性によってヒータ外周面２ｃに押し付けられて密着した状態となる。ここで、あらかじめ曲げられた状態とされる歯部１０１ａの曲げ具合は、例えば、金属輪１０１がヒータ２に装着されることによってヒータ外周面２ｃに傷が付かない程度とされる。
【０１７２】
このように、金属輪１０１が弾性変形することによりヒータ外周面２ｃに密着する部分として有する歯部１０１ａは、金属輪１０１の円環状の外形における内周縁部に、円周方向に沿って複数設けられ、ヒータ軸方向に向けて折れ曲がった状態で、弾性によりヒータ外周面２ｃに押し付けられる。
【０１７３】
金属輪１０１は、外周端が筒状のケース９３の内周面９３ｃに接触するように形成される。つまり、金属輪１０１の外径寸法は、ケース９３の内径寸法と略同じとなるように設定される。このように、ヒータ２に対してヒータ軸方向に間隔を隔てて複数装着される金属輪１０１が、ケース９３の内周面９３ｃに接触するように設けられることにより、ヒータ外周面２ｃとケース９３の内周面９３ｃとの間に形成される外周側流路が、ヒータ軸方向に対して垂直方向に複数に仕切られる。つまり、ヒータ外周面２ｃと、ケース９３の内周面９３ｃと、ヒータ軸方向に隣り合う一対の金属輪１０１とによって複数の円環状の空間が形成される。
【０１７４】
そして、金属輪１０１は、外周側流路における通水を確保するための切欠部１０１ｃを有する。本実施形態では、切欠部１０１ｃは、金属輪１０１の外周側に、金属輪１０１の周方向について一箇所に形成される。切欠部１０１ｃにより、ヒータ２に装着された状態の金属輪１０１が筒状のケース９３の内周面９３ｃに接触した状態で複数の円環状の空間が形成される構成において、金属輪１０１によって仕切られる空間同士の通水が確保される。つまり、切欠部１０１ｃは、ケース９３の内周面９３ｃとともに金属輪１０１による仕切りにおける開口部を形成し、金属輪１０１によって仕切られる空間内に存在する水は、切欠部１０１ｃによって形成される開口部を介して隣の（図１８において左隣の）空間部分に流れ込む。
【０１７５】
複数の金属輪１０１がヒータ２に装着される構成において、各金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃの位相（円周方向の位置）は特に限定されないが、ヒータ軸方向に隣り合う金属輪１０１間では、各金属輪１０１の切欠部１０１ｃが互いに周方向にずれた位置に存在することが好ましい。つまり、ヒータ軸方向に隣り合う各金属輪１０１の切欠部１０１ｃ同士がヒータ軸方向に重なる部分を有しないことが好ましい。
【０１７６】
このように、複数の金属輪１０１は、ヒータ軸方向に隣り合う金属輪１０１間で、切欠部１０１ｃがヒータ軸方向視で重ならないように設けられている。これにより、隣り合う金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃが周方向にずれた位置に配置されるので、水が複数の金属輪１０１それぞれが有する切欠部１０１ｃを連続的に通って水がヒータ軸方向に抜けてしまうことを防止することができる。これにより、ヒータ軸方向の流れを規制することができ、流速を確保することができる。
【０１７７】
また、各金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃの位相については、隣り合う金属輪１０１間で１８０°ずれていることが好ましい。この場合、例えばある金属輪１０１の切欠部１０１ｃが上側に位置する場合、その金属輪１０１の隣の金属輪１０１が有する切欠部１０１ｃは下側に位置するように配置される。このような切欠部１０１ｃの位置関係が用いられることで、ヒータ外周面２ｃとケース９３の内周面９３ｃとの間において水を万遍なくヒータ外周面２ｃに沿わせることができる。
【０１７８】
このように、複数の金属輪１０１が、隣り合う金属輪１０１間で切欠部１０１ｃの位相が１８０°ずれた状態となるように設けられる場合において、金属輪１０１により仕切られる空間部分の水の流れは次のとおりである。図１８に示すように、金属輪１０１をヒータ軸方向に沿って通過しようとする水は、切欠部１０１ｃの部分から通過する（矢印Ｃ１参照）。切欠部１０１ｃを通過した水は、ヒータ外周面２ｃの周囲に沿って反対側の位相まで流れる（矢印Ｃ２参照）。そして、直前に通過した切欠部１０１ｃとは逆位相にある切欠部１０１ｃを通過することで、金属輪１０１を通過して次の空間部分へと流れ込む（矢印Ｃ３参照）。このような互いに反対位相にある切欠部１０１ｃを金属輪１０１ごとに交互に通過する流れが、外周側流路において吐水口５まで繰り返される。
【０１７９】
本実施形態の熱交換器１００によれば、複数の金属輪１０１がヒータ軸方向に連続して設けられる構成であるため、ヒータ２とケース９３との間の流路を仕切るための構造を、ヒータ２の曲がりや寸法公差等に追従させることが容易となる。これにより、ヒータ２に曲がりや寸法公差等があっても、金属輪１０１をヒータ２に密着させることができ、確実に流れを規制することができる。また、金属輪１０１は、複数の歯部１０１ａによってしっかりとヒータ外周面２ｃの表面に密着することから、熱交換器１００の運搬中や施工中等に金属輪１０１がずれることを防止することができる。
【０１８０】
また、本実施形態の熱交換器１００においては、次のようなメリットを得ることができる。本実施形態の熱交換器１００においては、金属輪１０１の切欠部１０１ｃの位相を一段ごとに変えることにより、水がヒータ２の周りを万遍なく流れる構成にすることができる。また、歯部１０１ａを形成するための切込み部１０１ｂの位相を、隣り合う金属輪１０１間でずらすことにより、ヒータ外周面２ｃに沿うヒータ軸方向の流れを確実に規制することができる。したがって、上述のとおり切欠部１０１ｃを１８０°ずらして交互に配置する構成を採用する場合は、周方向に等間隔に設けられる切込み部１０１ｂの数は、奇数個であることが好ましい。これにより、隣り合う金属輪１０１間において、切込み部１０１ｂの位相が自動的にずれることとなる。
【０１８１】
また、歯部１０１ａによって金属輪１０１のヒータ外周面２ｃに対する接触面積を増やすことができることから、熱伝達の効率を高めることができる。また、金属輪１０１は、比較的公差を小さく作ることが可能であるため、金属輪１０１とケース９３との間に隙間を生じさせにくい。これにより、金属輪１０１の外周側を通過するヒータ軸方向の流れ（外抜け）を効果的に防止することができる。さらに、金属輪１０１にヒータ軸方向に沿う突出部分（足）を形成することで、複数の金属輪１０１についてヒータ軸方向の位置決め（ピッチ決め）を行うことが可能となる。このような位置決めのための突出部分は、本実施形態に係る金属輪１０１が有する切込み部１０１ｂで兼用することができる。
【０１８２】
なお、本実施形態では、円環状の板部材として、金属製の金属輪１０１が採用されているが、円環状の板部材としては、樹脂製等、他の材料により構成されるものであってもよい。
【０１８３】
本発明の第十一実施形態について、図２０、図２１および図２２を用いて説明する。なお、第九実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。図２０に示すように、本実施形態の熱交換器１１０は、第十実施形態と同様に、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材である金属輪１１１により構成される。そして、図２１に示すように、金属輪１１１が、円環状における周方向の一部が切り欠かれた切欠部１１１ａを有する略Ｃ字状の板状部材である。
【０１８４】
金属輪１１１は、切欠部１１１ａを利用して周方向に弾性変形することにより、ヒータ外周面２ｃに密着する。つまり、金属輪１１１の内径は、ヒータ２の外径よりも小さく設定され、金属輪１１１がヒータ２に装着される際には、切欠部１１１ａの間隔が広がるように弾性変形させられる（矢印Ｄ１参照）。また、金属輪１１１が有する切欠部１１１ａにより、外周側流路における通水が確保される。また、第十実施形態の場合と同様に、各金属輪１１１が有する切欠部１１１ａの位相については、隣り合う金属輪１１１間で１８０°ずれていることが好ましい。
【０１８５】
本実施形態の熱交換器１１０によれば、金属輪１１１の切欠部１１１ａにより、通水を確保する機能と、ヒータ２の曲がりや寸法公差等を吸収するための機能とを兼ねることができる。また、金属輪１１１は、ヒータ２の外径公差に対しても比較的広範囲で追従することができ、金属輪１１１をヒータ２にしっかり取り付けることができる。
【０１８６】
図２２に、金属輪１１１の変形例を示す。図２２に示すように、本例に係る金属輪１１１は、複数の曲げ部１１１ｂを有する。曲げ部１１１ｂは、板状の部分が曲がることによって金属輪１１１の略径方向に沿うように筋状に形成される突部（反対側の面から見ると溝部）である。曲げ部１１１ｂは、金属輪１１１の周方向に複数形成される。本例では、図２２に示すように、曲げ部１１１ｂは、金属輪１１１の周方向に略等間隔を隔てて五箇所に形成されている。このように、金属輪１１１は、曲げ部１１１ｂを有することによってより弾性変形しやすくなり、金属輪１１１のヒータ２への装着が容易となる。
【０１８７】
本発明の第十二実施形態について、図２３を用いて説明する。なお、第十一実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。図２３に示すように、本実施形態の熱交換器１２０は、複数の金属輪１１１の外周側を覆う筒状のシート部材１２１を有する。
【０１８８】
シート部材１２１は、ゴムや樹脂等の弾性体により構成される。シート部材１２１は、ヒータ２に装着される複数の金属輪１１１の外周端に接触するように形成される。つまり、シート部材１２１の内径は、金属輪１１１の外径と略同じ寸法とされる。シート部材１２１は、ヒータ２に装着される全ての金属輪１１１を外周側から覆うことができる長さを有する。シート部材１２１は、例えば、ケース９３の内周面９３ｃのヒータ軸方向の長さと略同じ長さを有する。シート部材１２１には、シート部材１２１によって囲まれる内部空間を吐水口５に連通させるための開口部１２１ａが形成されている。
【０１８９】
このように、本実施形態の熱交換器１２０においては、水流規制手段が、弾性体により構成され複数の金属輪１１１の外周端に密着する筒状のシート部材１２１を有する。本実施形態の熱交換器１２０によれば、シート部材１２１によって、金属輪１１１の外周端とケース９３の内周面９３ｃとの間の隙間を発生させることなく、金属輪１１１の外周側を通過するヒータ軸方向の流れ（外抜け）を効果的に防止することができる。なお、シート部材１２１の外周側とケース９３の内周面９３ｃとの間には、シート部材１２１の外側とケース９３の内周面９３ｃとの間の水の流れを防止するためのＯリングを設けてもよい。また、ヒータ２の傾きがシート部材１２１の弾性変形によって吸収されることから、ヒータ２がケース７３内において傾いている場合であっても、金属輪１１１の外周側に隙間を生じさせることがない。
【０１９０】
本発明の第十三実施形態について、図２４および図２５を用いて説明する。図２４に示すように、本実施形態の熱交換器１３０においては、水流規制手段が、ヒータ２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材であるブッシュ１３１により構成される。
【０１９１】
図２５に示すように、ブッシュ１３１は、ヒータ軸方向を中心軸の方向とする筒状の筒部１３１ａと、この筒部１３１ａの一端側から径方向外側に突出するフランジ部１３１ｂとを有する。図２５（ａ）に示すように、ブッシュ１３１は、円環状における周方向の一部が切り欠かれた切欠部１３１ｃを有する略Ｃ字状の部材である。ブッシュ１３１は、例えば深絞り加工等によって作製することができる。
【０１９２】
図２５（ｂ）に示すように、ブッシュ１３１は、隣り合うブッシュ１３１との関係において周方向についての相対的な位置決めのため、ヒータ軸方向の一端部に、係止突部１３１ｄを有し、ヒータ軸方向の他端部に、係止凹部１３１ｅを有する。係止突部１３１ｄは、ヒータ軸方向の一方側の隣り合うブッシュ１３１と係合することで、一方側の隣り合うブッシュ１３１に対する周方向の相対回転を規制する。そして、係止凹部１３１ｅは、ヒータ軸方向の他方側の隣り合うブッシュ１３１が有する係止突部１３１ｄを嵌合させ、他方側の隣り合うブッシュ１３１に対する周方向の相対回転を規制する。
【０１９３】
係止突部１３１ｄは、三角形状の突部として形成され、係止凹部１３１ｅは、係止突部１３１ｄがヒータ軸方向に沿って嵌合可能な三角形状の凹部として形成される。ただし、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅについては、形状や設けられる数や位置等については特に限定されない。また、上述したように、隣り合うブッシュ１３１間で切欠部１３１ｃの位相を１８０°ずらす構成を採用する場合、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅについては、それぞれ切欠部１３１ｃから周方向の両側に略９０°ずれた二箇所の位置に設けられることが好ましい。これにより、切欠部１３１ｃの位相を１８０°ずらす構成において、切欠部１３１ｃがいずれの位相にあるかにかかわらず、係止突部１３１ｄおよび係止凹部１３１ｅを共用することができ、複数種類のブッシュ１３１を準備する必要がない。
【０１９４】
本実施形態の熱交換器１３０によれば、ブッシュ１３１の周方向の位置決めが容易となり、切欠部１３１ｃの位相を一段ずつずらす作業が容易となる。また、ブッシュ１３１の筒部１３１ａの長さを規定することで、ブッシュ１３１をヒータ２上で重ねていくだけで、複数のブッシュ１３１間において自動的に一定のピッチを得ることができ、組立てが容易である。なお、本実施形態においても、第十二実施形態と同様に、シート部材１２１を備える構成を採用することができる。
【０１９５】
本発明の第十四実施形態について説明する。本実施形態は、発熱体に折り返し部を設け、その折り返し部の周囲に形成される外周側流路に、発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段を設けた点で、他の実施形態と異なる。
【０１９６】
図２６に示すように、本実施形態の熱交換器１４０は、発熱体としてのシーズヒータ１４２と、シーズヒータ１４２を収容するケース１４３とを備える。熱交換器１４０は、互いに略平行に形成される直線部１４０ａ・１４０ａと、これら直線部１４０ａ・１４０ａ同士を繋ぐ円弧状に湾曲する半円状の曲線部１４０ｂとを有し、全体として略Ｕ字状に構成される。
【０１９７】
熱交換器１４０は、一方の（図２６において上側の）直線部１４０ａの曲線部１４０ｂに繋がる側と反対側の端部を入水口１４４とし、他方の（図２６において下側の）直線部１４０ａの曲線部１４０ｂに繋がる側と反対側の端部を吐水口１４５とする。つまり、熱交換器１４０においては、入水口１４４から流入した水が、シーズヒータ１４２によって温められ、温水となって吐水口１４５から流出する。
【０１９８】
シーズヒータ１４２は、金属管の内部に螺旋状の発熱線をＭｇＯ（酸化マグネシウム）等の熱伝導性の良い絶縁材とともに封入した管状のヒータであり、両端に端子（図示略）を有する。シーズヒータ１４２は、折曲げ加工等によって略Ｕ字状に形成され、直線部１４０ａ・１４０ａと曲線部１４０ｂとを有する熱交換器１４０の形状に沿う形状を有する。つまり、シーズヒータ１４２は、熱交換器１４０の各直線部１４０ａ・１４０ａの部分を構成する直線部１４２ａ・１４２ａと、熱交換器１４０の曲線部１４０ｂの部分を構成する曲線部１４２ｂとを有する。シーズヒータ１４２は、外周面（以下「ヒータ外周面」という。）１４２ｃからの発熱によって、シーズヒータ１４２の外周側を通過する水を加熱する。
【０１９９】
ケース１４３は、全体として略Ｕ字状に構成される熱交換器１４０の外装を形成する部分であり、略Ｕ字状の外形を有するシーズヒータ１４２の形状に対応して、樹脂や金属等により略Ｕ字形状のパイプ状に構成される。ケース１４３は、略Ｕ字状のシーズヒータ１４２の形状に沿って、シーズヒータ１４２を収容する略Ｕ字状の空間を形成する。したがって、ケース１４３は、シーズヒータ１４２の各直線部１４２ａ・１４２ａを収容する直線部１４３ａ・１４３ａと、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂを収容する曲線部１４３ｂとを有する。
【０２００】
パイプ状のケース１４３は、その略中心（軸心）部にシーズヒータ１４２が位置するように、シーズヒータ１４２を収容する。このため、熱交換器１４０の直線部１４０ａ・１４０ａおよび曲線部１４０ｂの各部において、シーズヒータ１４２の周方向の全周にわたって、ヒータ外周面１４２ｃとケース１４３との間に空間が形成される。かかる空間が、外周側流路として用いられる。
【０２０１】
すなわち、ケース１４３は、シーズヒータ１４２の外周を覆い、ヒータ外周面１４２ｃとの間に、シーズヒータ１４２により加熱する水の流路（外周側流路）を形成する。具体的には、本実施形態では、ヒータ外周面１４２ｃは、直線部１４２ａ・１４２ａおよび曲線部１４２ｂを含むシーズヒータ１４２全体の外周面である。また、シーズヒータ１４２が収容されるケース１４３は、直線部１４３ａ・１４３ａおよび曲線部１４３ｂの各部において略円周面として形成される内周面部を有する。そこで、熱交換器１４０の直線部１４０ａ・１４０ａおよび曲線部１４０ｂの各部において、互いに対向するヒータ外周面１４２ｃとケース１４３の内周面部との間に、外周側流路が形成される。
【０２０２】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、外周側流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有する。詳細には、外周側流路の直線部は、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａ・１４２ａとケース１４３の直線部１４３ａ・１４３ａとにより形成され、外周側流路の曲線部は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂとケース１４３の曲線部１４３ｂとにより形成される。そして、熱交換器１４０の両端部において、ヒータ外周面１４２ｃとケース１４３の内周面部とにより形成される円環状の開口部が、外周側流路に対する入水口１４４または吐水口１４５である。
【０２０３】
以上のような構成を備える熱交換器１４０においては、入水口１４４から流入した水が、一方の直線部１４０ａにおける外周側流路をシーズヒータ１４２の直線部１４２ａによって加熱されながら流れ（矢印Ｊ１参照）、熱交換器１４０の曲線部１４０ｂにおける外周側流路に流れ込む。曲線部１４０ｂの外周側流路に流れ込んだ水は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂによって加熱されながら曲線部１４０ｂの外周側流路によって熱交換器１４０の他方の直線部１４０ａにおける外周側流路まで運ばれる。この直線部１４０ａの外周側流路をシーズヒータ１４２の直線部１４２ａによって加熱されながら流れ（矢印Ｊ２参照）、吐水口１４５から吐出される。
【０２０４】
そして、本実施形態の熱交換器１４０は、曲線部１４０ｂにおいて、外周側流路をシーズヒータ１４２の軸方向視でシーズヒータ１４２の周方向（以下「ヒータ周方向」という。）に沿う方向に仕切るとともに、外周側流路におけるシーズヒータ１４２の軸方向（以下「ヒータ軸方向」という。）の流れを規制する水流規制手段を有する。
【０２０５】
図２６に示すように、本実施形態の熱交換器１４０は、水流規制手段として、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに外嵌されるバネ１５１と、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周部に設けられる螺旋部１５２とを有する。
【０２０６】
バネ１５１は、巻きバネとして螺旋状に形成される線材である。バネ１５１としては、比較的細い線径（例えば線径が０．８ｍｍ程度）のバネが用いられる。バネ１５１は、ケース１４３内に挿入されているシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの略全体にわたって装着された状態で設けられる。
【０２０７】
バネ１５１は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂのヒータ外周面１４２ｃに対して密着した状態で、シーズヒータ１４２に外嵌される。具体的には、バネ１５１としては、内径がシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの外径よりも小さいものが用いられる。そして、バネ１５１をシーズヒータ１４２に装着する際には、バネ１５１をその螺旋方向と逆方向にねじることにより、バネ１５１の内径を拡大させ、その状態でバネ１５１をシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに被せ、バネ１５１のねじりを解放することで、バネ１５１が弾性により戻ってヒータ外周面１４２ｃに密着する。ここで、バネ１５１の線径が小さい方が、より確実にヒータ外周面１４２ｃに密着する。
【０２０８】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、バネ１５１がヒータ外周面１４２ｃに密着した状態でシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに装着されることにより、ヒータ外周面１４２ｃに沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに装着されるバネ１５１によって、水流規制手段が有する第一の規制部が構成される。そして、バネ１５１は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂの外周側に巻き付いた状態で弾性力によりシーズヒータ１４２に固定される。
【０２０９】
螺旋部１５２は、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の溝部１５２ａを形成する。言い換えると、螺旋部１５２は、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部において、ヒータ軸方向を旋回方向の中心軸方向とする螺旋状の突部１５２ｂを形成する。したがって、螺旋部１５２は、図２６に示すような断面視で、複数の歯状の部分として表れる。
【０２１０】
螺旋部１５２は、その螺旋形状の巻き数およびピッチがバネ１５１の巻き数と略同じとなるように形成される。そして、螺旋部１５２は、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに巻き付けられた状態のバネ１５１に螺旋状の溝部１５２ａを沿わせるように形成される。また、螺旋部１５２は、螺旋状の溝部１５２ａの幅がバネ１５１の線径よりも広くなるように形成される。螺旋部１５２とシーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに巻き付けられたバネ１５１とにより、外周側流路が螺旋状に仕切られ、螺旋状の流路が形成される。
【０２１１】
このように、本実施形態の熱交換器１４０においては、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周面部に形成される螺旋部１５２により、ケース１４３の内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、バネ１５１とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部が構成される。つまり、本実施形態では、ケース１４３の曲線部１４３ｂの内周側に形成される螺旋部１５２によって、水流規制手段が有する第二の規制部が構成される。
【０２１２】
以上のように、本実施形態の熱交換器１４０においては、水を加熱する発熱体として、直線部１４２ａ・１４２ａおよび曲線部１４２ｂを有する略Ｕ字状のシーズヒータ１４２が用いられている。そして、シーズヒータ１４２とケース１４３との間に形成される外周側流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも曲線部に、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段を有する。
【０２１３】
以上のような構成を備える本実施形態の熱交換器１４０によれば、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段によって、ヒータ周方向に沿う方向の螺旋状の流れが保持され、外周側流路におけるヒータ軸方向の流れが確実に規制される。そして、バネ１５１と螺旋部１５２とにより構成される水流規制手段によれば、ヒータ軸方向の流れをより確実に規制することができるので、螺旋状の流れが保持され、螺旋状の流路を形成することによって流路面積を狭くするという作用を十分に得ることができ、流速を速くすることが可能となる。結果として、熱伝達の効率を十分に高めることができ、効果的にシーズヒータ１４２の表面温度を下げることができ、沸騰音の低減効果を高めることができ
る。
【０２１４】
また、曲線部１４０ｂを有する本実施形態の熱交換器１４０においては、次のような作用・効果が得られる。仮に、熱交換器１４０が曲線部１４０ｂにおいて水流規制手段を備えない場合、曲線部１４０ｂの外周側流路では、その湾曲形状における内周側と外周側とで、水がシーズヒータ１４２と接触する流路の長さ（外周側流路の長さ）が異なることから、熱伝達が一様に行われない。このことは、外周側流路での突沸や沸騰音の発生等、温度特性に悪影響を及ぼす。
【０２１５】
そこで、本実施形態の熱交換器１４０のように、曲線部１４０ｂに水流規制手段が設けられることにより、曲線部１４０ｂの外周側流路において、シーズヒータ１４２とケース１４３との間に形成される外周側流路を流れる水の流速を速くすることができ、シーズヒータ１４２と水の間の熱伝達の効率を向上させることができる。これにより、シーズヒータ１４２の表面温度を下げることができ、突沸の発生を抑制し、沸騰音を低減することができる。
【０２１６】
さらに、シーズヒータ１４２が曲線部１４２ｂを有することは、シーズヒータ１４２が直線部１４２ａのみを有する場合との比較において、熱交換器１４０の小型化に有利である。つまり、本実施形態の熱交換器１４０によれば、シーズヒータ１４２に曲線部１４２ｂを設けることで熱交換器１４０の小型化を図るに際し、曲線部１４０ｂにおいて外周側流路での突沸や沸騰音の発生等を効果的に抑制することができる。
【０２１７】
また、水を加熱する発熱体としてシーズヒータ１４２を採用することにより、一般的にシーズヒータが有する特性を利点として得ることができる。シーズヒータの特性としては、例えば、振動・衝撃に強く長寿命であること、加工が容易であり様々な形状に対応可能であること、電気的な絶縁性により直接的な加熱を安全に行えること、量産性に優れ安価であること等が挙げられる。
【０２１８】
なお、本実施形態の熱交換器１４０においては、水流規制手段は、曲線部１４０ｂのみに設けられているが、直線部１４０ａに設けられてもよい。この場合、例えば図２７に示すように、熱交換器１４０の直線部１４０ａにおいて、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａに外嵌されるバネ１５１Ａと、ケース１４３の直線部１４３ａの内周部に設けられる螺旋部１５２Ａとにより、水流規制手段が構成される。なお、シーズヒータ１４２の直線部１４２ａに外嵌されるバネ１５１Ａは、シーズヒータ１４２の曲線部１４２ｂに外嵌されるバネ１５１と一体のバネであってもよい。このように熱交換器１４０の直線部１４０ａにおいてバネ１５１Ａと螺旋部１５２Ａとにより構成される水流規制手段によれば、上述した第一実施形態の熱交換器１においてバネ１１と螺旋部１２とにより構成される水流規制手段と同様の作用・効果を得ることができる。
【０２１９】
また、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段として、第一実施形態の熱交換器１のバネ１１および螺旋部１２と同様に、シーズヒータ１４２に外嵌されるバネ１５１と、ケース１４３の内周部に設けられる螺旋部１５２とを有する構成が採用されていることから、上述したようなバネ１１および螺旋部１２についての好ましい構成を適宜採用することができる。したがって、例えば、熱交換器１４０においては、望ましくは、バネ１５１と螺旋部１５２とは、ヒータ軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしている。また、バネ１５１と螺旋部１５２とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることが好ましい。
【０２２０】
また、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段として、第一実施形態の熱交換器１と同様にバネ１５１と螺旋部１５２とを有する構成が採用されているが、上述した他の実施形態の熱交換器が水流規制手段として備える構成を採用することができる。すなわち、本実施形態の熱交換器１４０では、バネ１５１として、角断面のバネ（第三実施形態参照）や、断面形状がＬ字型となるバネ（第四実施形態参照）や、断面形状がヒータ外周面１４２ｃに対して接触する斜め方向の薄板形状となるバネ（第五実施形態参照）が用いられてもよい。また、本実施形態の熱交換器１４０では、シーズヒータ１４２の一部分により、水流規制手段の第一の規制部が構成されたり（第六実施形態参照）、ケース１４３とは別部材により、水流規制手段の第二の規制部が構成されたり（第七、第八実施形態参照）、シーズヒータ１４２側に設けられる構成のみによって水流規制手段が構成されたり（第九実施形態参照）してもよい。さらに、本実施形態の熱交換器１４０では、水流規制手段が、シーズヒータ１４２の径方向に突出するように、ヒータ軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成されたり（第十、第十一、第十三実施形態参照）、その複数の円環状の板部材の外周側を覆う筒状のシート部材を有する構成が採用されたり（第十二実施形態参照）てもよい。
【０２２１】
なお、以上説明したような各実施形態に例示した水流規制手段は、ケース３（ケース１４３）内に形成される流路を流れる水の流速を速くすることによって熱伝達を向上させてヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面温度を下げるものである。このため、水流規制手段によれば、水の流速が速くなることから、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面等に発生するスケールの生成を抑制することができ、また、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に生じたスケールを剥離する効果も期待できる。さらに、スケールと同様にヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に存在することでヒータ２（シーズヒータ１４２）と水との熱伝達を低下させる要因となる気泡についても、水流規制手段による流速が速くなる作用によって、ヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面から剥離する効果を規定することができる。このように、水流規制手段によれば、流速が速くなることによってヒータ２（シーズヒータ１４２）の表面に生じるスケールや気泡を取り除く効果を期待することができ、熱伝達の低下を効果的に抑制することができる。
【０２２２】
以下では、上述したような各実施形態に係る熱交換器を備える衛生洗浄装置の一例について、図２８および図２９を用いて説明する。図２８に示すように、本実施形態に係る衛生洗浄装置２００は、トイレ装置３００において、洋式腰掛便器３０１の上に設置された状態で設けられる。
【０２２３】
衛生洗浄装置２００は、本体部２０１と、本体部２０１に対して開閉自在に軸支された便座２０２及び便蓋２０３と、ノズル２０４とを備える。ノズル２０４は、トイレ装置３００の使用者によるスイッチ操作等に応じて、本体部２０１から洋式腰掛便器３０１のボウル内に対して進退可能に設けられる。衛生洗浄装置２００は、ノズル２０４を洋式腰掛便器３０１のボウル内に伸び出した状態で、ノズル２０４の先端部に設けられる吐水口から洗浄水を噴射する。ノズル２０４から噴射された洗浄水は、人体の局部を洗浄する。
【０２２４】
図２９に示すように、衛生洗浄装置２００は、水道や貯水タンクなどの給水源２０５から給水される水を、バルブユニット２０６を介して熱交換器１に供給する。そして、熱交換器１において、供給された水が温められた温水とされ、洗浄水としてノズル２０４に供給される。バルブユニット２０６は、止水弁としての機能を有する電磁開閉弁や調圧弁等の弁機構を有する。
【０２２５】
以上のように、本実施形態に係る衛生洗浄装置２００は、第一実施形態に係る熱交換器１を備え、熱交換器１により生成した温水を洗浄水とし、この洗浄水をノズル２０４から吐出することで、人体の局部を洗浄する。このように、本実施形態に係る熱交換器１を備える衛生洗浄装置２００によれば、局部の洗浄を受ける使用者にとって不快な熱交換器における沸騰音を低減することができる。なお、衛生洗浄装置２００においては、第一実施形態の熱交換器１に限らず、他の実施形態の熱交換器であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【０２２６】
１ 熱交換器
２ ヒータ（発熱体）
３ ケース
１１ バネ
１２ 螺旋部
３１ バネ
４１ バネ
５１ バネ
６１ 螺旋突部
７１ 螺旋筒
７２ 螺旋部
７３ ケース
８１ 巻きバネ
８２ ガイド部
９１ 螺旋部材
９１ａ 径方向部
９１ｂ 周方向部
９３ ケース
１０１ 金属輪（円環状の板部材）
１０１ａ 歯部
１０１ｃ 切欠部
１１１ 金属輪（円環状の板部材）
１１１ａ 切欠部
１２１ シート部材
１３１ ブッシュ
１４２ シーズヒータ
１４２ａ 直線部
１４２ｂ 曲線部
１４３ ケース
１４３ａ 直線部
１４３ｂ 曲線部
１５１ バネ
１５２ 螺旋部
２００ 衛生洗浄装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を温めて温水とする熱交換器であって、
円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周を覆い、前記発熱体の外周面との間に前記発熱体により加熱する水の流路を形成するケースと、
前記流路を前記発熱体の軸方向視で前記発熱体の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路における前記発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段と、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の外周面に沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部と、
前記ケースの内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、前記第一の規制部とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第一の規制部と前記第二の規制部とは、前記発熱体の軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第一の規制部と前記第二の規制部とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第一の規制部は、前記第二の規制部に対して、前記水の流路における下流側で接触していることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第一の規制部は、前記発熱体の外径よりも内径が小さい巻きバネであり、前記発熱体の外周側に巻き付いた状態で弾性力により前記発熱体に固定されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第一の規制部は、前記発熱体と一体に形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記発熱体は、前記発熱体の軸方向に前記ケースに挿入されることで前記ケースに組み付けられるものであり、
前記第一の規制部は、前記発熱体とは別体で、かつ前記第二の規制部よりも螺旋のピッチが広い巻きバネにより構成され、
前記発熱体が前記ケースに組み付けられることにより、前記巻きバネが、前記第二の規制部によって前記発熱体の軸方向に圧縮され、前記第二の規制部とオーバーラップする部分で、前記巻きバネの弾性により、前記第二の規制部に押し付けられた状態で保持されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の径方向に突出するように、前記発熱体の軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成され、
前記円環状の板部材は、弾性変形することにより前記発熱体の外周面に密着し、前記流路における通水を確保するための切欠部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記水流規制手段は、
弾性体により構成され、複数の前記円環状の板部材の外周端に密着する筒状のシート部材を有することを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の外周面に沿うように螺旋状に形成され、前記発熱体に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材により構成され、
前記螺旋部材は、
前記発熱体の径方向に沿って形成される板状の径方向部と、
前記径方向部の外周側端部に設けられ、前記発熱体の周方向に沿って形成される板状の周方向部と、を有し、
前記径方向部の内周端面を前記発熱体の外周面に接触させるとともに、前記周方向部の端面を、前記発熱体の軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、前記流路を前記発熱体の外周面に沿う螺旋状に仕切ることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記発熱体は、シーズヒータであり、
前記流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも前記曲線部に、前記水流規制手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱交換器を備え、
前記熱交換器により生成した温水を洗浄水とし、該洗浄水をノズルから吐出することで、人体の局部を洗浄することを特徴とする衛生洗浄装置。
【請求項１】
水を温めて温水とする熱交換器であって、
円柱状の外形を有し、水を加熱する発熱体と、
前記発熱体の外周を覆い、前記発熱体の外周面との間に前記発熱体により加熱する水の流路を形成するケースと、
前記流路を前記発熱体の軸方向視で前記発熱体の周方向に沿う方向に仕切るとともに、前記流路における前記発熱体の軸方向の流れを規制する水流規制手段と、
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の外周面に沿って螺旋状に突出するように設けられる第一の規制部と、
前記ケースの内周面に沿って螺旋状に突出するように設けられ、前記第一の規制部とともに螺旋状の流路を形成する第二の規制部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第一の規制部と前記第二の規制部とは、前記発熱体の軸方向視で少なくとも一部がオーバーラップしていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第一の規制部と前記第二の規制部とのオーバーラップする部分は、互いに接触していることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第一の規制部は、前記第二の規制部に対して、前記水の流路における下流側で接触していることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第一の規制部は、前記発熱体の外径よりも内径が小さい巻きバネであり、前記発熱体の外周側に巻き付いた状態で弾性力により前記発熱体に固定されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第一の規制部は、前記発熱体と一体に形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記発熱体は、前記発熱体の軸方向に前記ケースに挿入されることで前記ケースに組み付けられるものであり、
前記第一の規制部は、前記発熱体とは別体で、かつ前記第二の規制部よりも螺旋のピッチが広い巻きバネにより構成され、
前記発熱体が前記ケースに組み付けられることにより、前記巻きバネが、前記第二の規制部によって前記発熱体の軸方向に圧縮され、前記第二の規制部とオーバーラップする部分で、前記巻きバネの弾性により、前記第二の規制部に押し付けられた状態で保持されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の径方向に突出するように、前記発熱体の軸方向に間隔を隔てて設けられる複数の円環状の板部材により構成され、
前記円環状の板部材は、弾性変形することにより前記発熱体の外周面に密着し、前記流路における通水を確保するための切欠部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記水流規制手段は、
弾性体により構成され、複数の前記円環状の板部材の外周端に密着する筒状のシート部材を有することを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記水流規制手段は、
前記発熱体の外周面に沿うように螺旋状に形成され、前記発熱体に巻き付いた状態で設けられる螺旋部材により構成され、
前記螺旋部材は、
前記発熱体の径方向に沿って形成される板状の径方向部と、
前記径方向部の外周側端部に設けられ、前記発熱体の周方向に沿って形成される板状の周方向部と、を有し、
前記径方向部の内周端面を前記発熱体の外周面に接触させるとともに、前記周方向部の端面を、前記発熱体の軸方向に隣り合う周回部分に接触させることで、前記流路を前記発熱体の外周面に沿う螺旋状に仕切ることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記発熱体は、シーズヒータであり、
前記流路は、直線状に形成される直線部と、湾曲状に形成される曲線部とを有し、少なくとも前記曲線部に、前記水流規制手段を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱交換器を備え、
前記熱交換器により生成した温水を洗浄水とし、該洗浄水をノズルから吐出することで、人体の局部を洗浄することを特徴とする衛生洗浄装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−８８０３１（Ｐ２０１２−８８０３１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７８９３（Ｐ２０１１−６７８９３）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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