热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置制造方法
【专利摘要】热交换器(28)具备平板状加热器(34)和外壳(38)，加热器收纳空间(48)包括流路空间(74)，外壳具有流入口(70)、流出口(72)、流入路(50)、连通路(52)、第1肋(76)和第2肋(53)，第1肋在流路空间中从主面(48a)朝向导热面(36)突出，并在两侧面(48b)之间延伸设置，第2肋在连通路中沿与平板状加热器的下端的延伸方向垂直的方向延伸设置。
【专利说明】热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置，特别涉及设于供水路的热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置，所述供水路具有应与供水源连接的上游端并且下游端与喷嘴连接。
【背景技术】
[0002]以往，作为在设置于卫生间的卫生清洗装置等的有限的狭窄空间设置且其流量非常少的热交换器，已知例如专利文献I所示的热交换器。在该热交换器中具备:平板状加热器的导热面和外壳之间的流路空间；以及流路空间和入水口之间的集管部，在集管部内设有引导肋。从该入水口向集管部流入的清洗水由集管部内的引导肋引导而流入流路空间。然后，流入流路空间的清洗水沿着平板状加热器的导热面通过自然对流以层流方式流动。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2012-233677号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]然而，在专利文献I所示的热交换器中，基于自然对流的层流的清洗水的流速缓慢，沿着导热面呈直线状流动。因此，难以发生在导热面附近流动的清洗水和在远离导热面的位置流动的清洗水的调换。从而，始终从导热面对在导热面附近流动的清洗水赋予热量，由此导热面附近的清洗水的温度变得非常高。从而，特别地，当含有作为水垢成因的大量的钙离子等的硬水在导热面附近沸腾时，在导热面容易附着水垢。
[0008]本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于，提供能够减少水垢的产生的小型的热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明的某个形态的热交换器具备:平板状加热器，其具有沿上下方向延伸的导热面；和外壳，其具有由与所述平板状加热器的导热面对置的主面、位于所述平板状加热器的下方的下表面、位于所述平板状加热器的上方的上表面、以及将所述平板状加热器夹在中间的两侧面划定的加热器收纳空间，所述加热器收纳空间包括流路空间，该流路空间形成在所述导热面和与该导热面对置的所述主面之间的间隙中，所述外壳具有:流入口，其在所述下表面开口，沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置，并与所述加热器收纳空间连通；流出口，其设在比所述流入口靠上方的位置，与所述加热器收纳空间连通；流入路，其在所述加热器收纳空间的下方沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置；连通路，其与所述流入路连接，并且经由所述流入口与所述加热器收纳空间连接；多个第I肋，它们在所述流路空间中从所述主面朝向所述导热面突出，并在所述两侧面之间延伸设置；以及第2肋，其在所述连通路中沿与所述平板状加热器的下端的延伸方向垂直的方向延伸设置。
[0011]发明效果
[0012]本发明具有以上说明的结构，起到如下效果:能够提供能够减少水垢的产生的小型的热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置。
[0013]在参照附图的基础上，从以下优选的实施方式的详细说明中明确本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是示出本发明的实施方式I的卫生清洗装置的立体图。
[0015]图2是概大致地示出图1所示的卫生清洗装置中的清洗单元的结构的图。
[0016]图3是从正面侧观察图2的热交换器的外观图。
[0017]图4是从侧面侧观察图2的热交换器的外观图。
[0018]图5是示出沿着图4所示的B — B线切断的热交换器的剖视图。
[0019]图6A是示出沿着图5所示的C一 C线切断的热交换器的剖视图。
[0020]图6B是图6A的范围D的放大图。
[0021]图7是图6A的范围E的放大图。
[0022]图8是从内表面侧观察在图3的热交换器中使用的第一流路形成部件的外观图。
[0023]图9是示出图9的第一流路形成部件的立体图。
[0024]图10是从内表面侧观察在图3的热交换器中使用的第二流路形成部件的外观图。
[0025]图11是示出图10的第二流路形成部件的立体图。
[0026]图12A是示意地示出在图3的热交换器中使用的平板状加热器的外观图。
[0027]图12B是示意地示出在图3的热交换器中使用的平板状加热器的外观图。
[0028]图13A是示意地示出图6A的加热器收纳空间中的水流的图。
[0029]图13B是示意地示出没有缓冲肋的加热器收纳空间中的水流的图。
[0030]图14是示出图6A的流路空间中的水流的速度分布的图。
[0031]图15是示出图13A的流路空间的高度与最大速度的水流及最小速度的水流自导热面起的距尚的关系的图表。
【具体实施方式】
[0032]本发明第I方面的热交换器具备:平板状加热器，其具有沿上下方向延伸的导热面；和外壳，其具有由与所述平板状加热器的导热面对置的主面、位于所述平板状加热器的下方的下表面、位于所述平板状加热器的上方的上表面、以及将所述平板状加热器夹在中间的两侧面划定的加热器收纳空间，所述加热器收纳空间包括流路空间，该流路空间形成于所述导热面和与该导热面对置的所述主面之间的间隙中，所述外壳具有:流入口，其在所述下表面开口，沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置，并与所述加热器收纳空间连通；流出口，其设在比所述流入口靠上方的位置，与所述加热器收纳空间连通；流入路，其在所述加热器收纳空间的下方沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置；连通路，其与所述流入路连接，并且经由所述流入口与所述加热器收纳空间连接；多个第I肋，它们在所述流路空间中从所述主面朝向所述导热面突出，并在所述两侧面之间延伸设置；以及第2肋，其在所述连通路中沿与所述平板状加热器的下端的延伸方向垂直的方向延伸设置。
[0033]本发明第2方面的热交换器也可以是在第I方面的基础上，所述第I肋具有从所述主面的突出尺寸在所述流出口侧比在所述流入口侧高的截面形状。
[0034]本发明第3方面的热交换器也可以是在第I或第2方面的基础上，所述流路空间包括--第I流路，其与所述流入口连通；和第2流路，其设于比所述第I流路靠所述流出口侧的位置，并且具有比所述第I流路的间隙尺寸大的间隙尺寸，所述第I肋配置于所述第2流路。
[0035]本发明第4方面的热交换器也可以是在第3发明的基础上，所述第I肋和所述平板状加热器的导热面之间的距离形成为比所述第I流路的间隙尺寸大。
[0036]本发明第5方面的热交换器也可以是在第I~第4方面中任一方面的基础上，多个所述第I肋形成为，使得所述第I肋和所述平板状加热器的导热面之间的距离比配置为比该第I肋靠所述流入口侧的所述第I肋和所述平板状加热器的导热面之间的距离大。
[0037]本发明第6方面的热交换器也可以是在第I~第5方面中任一方面的基础上，所述流入路包括相对于所述平板状加热器的下端的延伸方向垂直地开口的入水口。
[0038]本发明第7 方面的卫生清洗装置具备:第I~第6方面中任一方面所述的热交换器；供水路，在该供水路上设有所述热交换器，该供水路具有应与供水源连接的上游端；以及喷嘴，其与所述供水路的下游端连接。
[0039]以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行具体说明。
[0040]另外，以下贯穿所有附图，对相同或相当的要素标以相同的参照标号，并省大致其重复的说明。
[0041](实施方式I)
[0042](卫生清洗装置的结构)
[0043]图1是示出本发明的实施方式I的卫生清洗装置的立体图。如图1所示，卫生清洗装置10设置在卫生间内的坐便器12上，具备主体16、便器座18、便器盖20及操作部22。主体16设置在便器座18的后侧，即从落座的使用者看设置于背后侧。主体16是横向较长的壳体，在其内部设有大致长方体形状的热交换器28作为清洗单元。
[0044]图2是概大致地示出图1所示的卫生清洗装置中的清洗单元的结构的图。如该图2所示，清洗单元具有供水路24、热交换器28和喷嘴32，还具有水箱26和电磁阀27。该清洗单元中的各结构由控制部29控制。供水路24包括应与供水源30连接的上游端和与喷嘴32连接的下游端。在该供水路24朝向下游侧依次设有热交换器28、水箱26和电磁阀27。因此，来自供水源30的管道水(流体、液体、清洗水)利用供水路24经由热交换器28和水箱26被导入喷嘴32。而且，当通过使用者进行的操作部22(图1)的操作打开电磁阀27时，由热交换器28加热并在水箱26中进行温度调整后的温水从喷嘴32呈淋浴状朝向坐便器12(图1)的开口喷出。
[0045](热交换器的结构)
[0046]图3是从正面侧观察图2的热交换器28的外观图。如图3所示，热交换器28具备长方体形状的外壳38，在外壳38—个侧面设有入水口 80和出水口 82。外壳38在正面观察时为大致长方形状，其左右方向的长度尺寸形成为比上下方向的高度尺寸大。出水口82设在入水口 80的上方，入水口 80和出水口 82从外壳38的侧面突出。另外，在以下的说明中，将热交换器28的“长度方向”也称作“X方向”或“左右方向”，将“高度方向”也称作“Z方向”或“上下方向”。
[0047]图4是示出从图3的箭头方向(侧面侧)观察热交换器28的结构的外观图。如图4所示，热交换器28的外壳38的侧面为纵长的大致长方形状，其厚度尺寸形成为比高度尺寸小。另外，在以下说明中，将热交换器28的“厚度方向”也称作“Y方向”或“前后方向”。
[0048]图5是示出沿着图4所示的B — B线切断的热交换器28的结构的剖视图。并且，图6A是示出沿着图5所示的C一 C线切断的热交换器28的结构的剖视图。如这些图5及图6A所示，在外壳38内具备平板状加热器34。
[0049]平板状加热器34是对清洗水进行加热的部件，收纳于外壳38的加热器收纳空间48。平板状加热器34是矩形的平板形状，其两面(在收纳于加热器收纳空间48的状态下，朝向正面侧和背面侧的2个面)由包括第一导热面36a和第二导热面36b的导热面36构成。另外，这些第一和第二导热面36a、36b被控制成不会局部地高于规定温度。该规定温度设定为水的沸点即100°C以下，优选80°C以下。但是，也可以根据水中含有的钙或镁等的离子浓度和加热器所要的耐久时间等，适当决定规定温度。
[0050]外壳38是用于在其内部空间(加热器收纳空间48)收纳平板状加热器34的壳体。外壳38在其内部除了具有加热器收纳空间48之外还具有流入路50和连通路52，在侧部具有与流入路50连接的入水口 80和与加热器收纳空间48上部连接的出水口 82。外壳38例如通过组合由XZ平面分割开的第一流路形成部件40和第二流路形成部件42来构成。
[0051]加热器收纳空间48为大致板形状，由外壳38的内表面即前后2个主面48a、左右2个侧面48b、上表面48c和下表面48d划定。前后2个主面48a分别与平板状加热器34的第一和第二导热面36a、36b对置，并且相对于各导热面36a、36b平行地扩展。左右2个侧面48b以将平板状加热器34夹在中间的方式相对于各导热面36a、36b垂直地扩展。上表面48c位于平板状加热器34的上方，沿着平板状加热器34的上端的延伸方向(即，X方向(左右方向))延伸。下表面48d位于平板状加热器34的下方，与平板状加热器34的下端对置，并沿其延伸方向(即，X方向(左右方向))延伸。
[0052]在加热器收纳空间48设有流入口 70、流出口 72和流路空间74。如图6A所示，流入口 70在划定加热器收纳空间48的下部的下表面48d开口，并沿着平板状加热器34的下端的延伸方向(即，X方向(左右方向))延伸。如图5所示，流出口 72配置在流入口 70的上方，例如在划定加热器收纳空间48的一个侧部的侧面48b开口，并与外壳38的出水口82连通。并且，加热器收纳空间48的下部与流入口 70连通，上部与流出口 72连通。
[0053]在划定加热器收纳空间48的主面48a和平板状加热器34的导热面36之间的间隙形成流路空间74。即，流路空间74具有一侧(正面侧、前侧)的主面48a和第一导热面36a之间的间隙的第一流路空间74a;和另一侧(背面侧、后侧)的主面48a和第二导热面36b之间的间隙的第二流路空间74b。
[0054]流路空间74根据主面48a与导热面36的间隙的宽度(厚度)尺寸的不同，沿上下方向被划分成多个(在该实施方式中为3个)。S卩，流路空间74由下部流路74f、中部流路74s和上部流路74t构成。这3个流路74f、74s、74t的左右方向(X方向)的尺寸分别相等，其宽度尺寸(前后方向的尺寸)越靠上方的流路越大。因此，流路空间74的宽度尺寸和在XY面上的截面积按照下部流路74f、中部流路74s及上部流路74t的顺序阶段地变大。具体地说，下部流路74f的宽度尺寸wl设定为比流入口 70的宽度尺寸和后述的最大速度的水流距导热面36的距离中的任何一个都大，例如设定为0.5?1.0mm。中部流路74s的宽度尺寸w2设定为比宽度尺寸wl和气泡穿过的宽度尺寸中的任何一个都大,例如设定为1.5?3.0mm。上部流路74t的宽度尺寸w3设定为比宽度尺寸w2和气泡穿过的宽度尺寸中的任何一个都大。
[0055]缓冲肋76设于宽度较宽的中部流路74s和上部流路74t，构成用于混合这些流路74s、74t内的水流的第I肋。在该实施方式中，在形成中部流路74s的各主面48a配置有6个缓冲肋76，在形成上部流路74t的各主面48a配置有2个缓冲肋76。这些多个缓冲肋76例如沿左右方向(X方向)延伸设置，并且，以在上下方向(Z方向)形成等间隔的方式相互平行地设置。各缓冲肋76从形成加热器收纳空间48的主面48a朝向各导热面36突出，并在加热器收纳空间48的两侧面48b之间沿全长延伸。缓冲肋76自主面48a起的高度设定为，使得缓冲肋76和各导热面36之间的距离比下部流路74f的宽度尺寸wl大，并且比中部流路74s和上部流路74t的宽度w2、w3的一半小。并且，缓冲肋76自主面48a起的高度(突出尺寸)设定为，使得后述的最大速度的水流位于缓冲肋76和各导热面36之间。若该缓冲肋76的高度尺寸过大，则气泡无法通过缓冲肋76和导热面36之间。另一方面，若缓冲肋76高度尺寸过小，则无法充分混合流路74s、74t内的水流或者无法加快流路74s、74t内的水流。
[0056]如图5所示，流入路50沿平板状加热器34下端的延伸方向(左右方向)延伸，其一端与入水口 80连接。如图6A所示，在流入路50的上部设有开口部78。开口部78在流入路50全长设置，并沿平板状加热器34下端的延伸方向延伸。开口部78的宽度尺寸(前后方向尺寸)比流路空间74的下部流路74f的宽度尺寸窄，具体地，根据从入水口 80流入的清洗水的每单位时间的流量来确定。若开口部78的宽度过窄，则通过开口部78的清洗水的压力损失变大。另一方面，若开口部78的宽度过宽，则从入水口 80流入的清洗水的前后方向的速度在流入路50充分下降后，难以使清洗水向上方通过开口部78。
[0057]连通路52是将加热器收纳空间48的流入口 70和流入路50的开口部78连接起来、并用于提高从开口部78朝向流入口 70向上方流动的清洗水的速度的流路。连通路52沿平板状加热器34下端的延伸方向延伸，且从开口部78朝向流入口 70在前后方向上弯曲并向上方延伸。更具体地说明的话，连通路52从开口部78向上方延伸，在途中呈大致直角弯曲而向前后方向延伸，进一步在中途呈大致直角弯曲而向上方延伸，到达流入口 70 (也参照后述图7)。连通路52的宽度尺寸和XY面的截面积比流入路50的宽度尺寸和XY面的截面积、以及流路空间74的下部流路74f的宽度尺寸和XY面的截面积小。
[0058]图6B是图6A的范围D的放大图。如图6B所示，缓冲肋76在YZ面上的截面为大致直角三角形状或者梯形状，流出口 72 (图5)侧的自主面48a起的高度尺寸比流入口 70 (图6A)侧的自主面48a起的高度尺寸大。该缓冲肋76具有斜面76a、顶部76b及垂直面76c。斜面76a朝向斜上方从主面48a向顶部76b以钝角平滑地立起。即，斜面76a是一边接近导热面36 —边朝向上方并到达顶部76b的面。顶部76b在缓冲肋76中离主面48a最远，换句话说，位于离导热面36最近的位置。垂直面76c是从顶部76b相对于导热面36和主面48a垂直地延伸的面。另外,缓冲肋76在YZ平面的截面形状不限定为图6B所示的直角三角形状或梯形状。但是，优选构成为，清洗水的水流中的上游侧的面(上述“斜面76a”)和主面48a所成的角度比下游侧的面(上述“垂直面76c”)和主面48a所成的角度大。并且，从主面48a朝向导热面36突出的缓冲肋76至少具有倾斜面，该倾斜面在相对于导热面36垂直的YZ平面中自主面48a起的高度尺寸随着朝向平板状加热器34上端而变高。优选的是，该倾斜面以从流入口 70侧朝向流出口 72引导清洗水的水流的方式倾斜。
[0059]图7是图6A的范围E的放大图。如图7所示，引导肋53是对流过连通路52的清洗水向上方整流并引导的第2肋，由第一引导肋部分60和第二引导肋部分68构成。L字状的第一引导肋部分60从流入路50的开口部78向上方延伸，并沿着连通路52向前后方向弯曲。第二引导肋部分68从第一引导肋部分60附近朝向加热器收纳空间48的流入口 70向上方延伸。如图5所示，这些引导肋53在左右方向上隔开间隔地配置有多个。根据从流入路50向连通路52流入的清洗水的流量来设定该多个引导肋53的配置间隔。例如，清洗水在左右方向上以大致均匀的流量流入的情况下，多个引导肋53的配置间隔设定为相等。在左右方向上在入水口 80侧有较多流量的清洗水流入的情况下，越接近入水口 80，多个引导肋53的配置间隔设定得越窄。
[0060]图8是示出从内表面侧(后方)观察第一流路形成部件40时的结构的外观图。图9是第一流路形成部件40的立体图。如这些图8和图9所示，第一流路形成部件40包括与XZ面平行的内表面和外表面。该内表面是指第一流路形成部件40的两面中包括划定加热器收纳空间48的主面48a的一侧的面。另一方面，外表面是指第一流路形成部件40的两面中另一侧的面。第一流路形成部件40由耐热性、耐冲击性和加工性优秀的树脂、例如由在ABS树脂中混合玻璃纤维而形成的强化ABS树脂形成。
[0061]第一流路形成部件40主要具有:形成外壳38的内部空间(加热器收纳空间48、流入路50和连通路52)的第一板状部54 ;和以包围第一板状部54周围的方式设置的第一凸缘56。另外，在以下的第一流路形成部件40的说明中，将各部位中朝向后方的面适当称作“顶面”或“底面”。
[0062]在第一板状部54上部且在第一凸缘56的下方设有第一突条部55。该第一突条部55从第一板状部54的一侧的面朝向后方突出，并且在左右方向延伸。而且，在左右方向的一侧(靠近出水口 82侧)向下方弯曲，其结果为，整体呈大致L字状。在第一突条部55的下方设有第一凹陷部57，该第一凹陷部57沿着第一突条部55形成为大致L字状。第一凹陷部57具有相对于第一突条部55的顶面向前方凹陷的底面。
[0063]在第一凹陷部57的下方设有第一壁上部59。该第一壁上部59的顶面呈大致长方形状，该顶面如后所述构成主面48a。因此，如已经说明地，在该第一壁上部59的顶面(主面48a)，在左右方向的整个区域延伸设置有多个缓冲肋76。在第一壁上部59的下方设有沿左右方向延伸的第一横突部58。第一横突部58从第一壁上部59的顶面进一步向后方突出，如图7所示，在YZ面上的截面呈矩形状。
[0064]在第一横突部58的下方设有第一壁下部61。第一壁下部61具有相对于第一横突部58的顶面向前方凹陷的底面，该底面沿着第一横突部58在左右方向延伸设置。在这些第一横突部58和第一壁下部61中设有第一纵突部60。更详细地，该第一纵突部60由从第一横突部58的下表面向下方突出的部分和从第一壁下部61的底面向后方突出的部分构成，在侧视观察时呈大致L字状(参照图7)。[0065]图10是示出从内表面侧(前方)观察第二流路形成部件42时的结构的外观图。图11是第二流路形成部件42的立体图。如这些图10和图11所示，第二流路形成部件42包括与XZ面平行的内表面和外表面。该内表面是指第二流路形成部件42的两面中包括划定加热器收纳空间48的主面48a的一侧的面。另一方面，外表面是指第二流路形成部件42的两面中另一侧的面。第二流路形成部件42与第一流路形成部件40同样地由耐热性、耐冲击性和加工性优秀的树脂形成。
[0066]第二流路形成部件42主要具有:形成外壳38的内部空间(加热器收纳空间48、流入路50和连通路52)的第二板状部62 ;和以包围第二板状部62周围的方式设置的第二凸缘64。该第二凸缘64形成为相对于第二板状部62向前方突出。另外，在以下的第二流路形成部件42的说明中，将各部位中朝向前方的面适当称作“顶面”或“底面”。
[0067]第二板状部62具有占据第二凸缘64所包围的区域的大部分的第二壁部65。该第二壁部65的顶面呈大致长方形状，该顶面如后所述构成主面48a。因此，在该第二壁部65的顶面(主面48a)，如已说明的，多个缓冲肋76在左右方向的整个区域延伸。在第二壁部65的下方设有沿左右方向延伸的第二横突部66。第二横突部66形成为阶梯状,具有向前方的突出尺寸小的低部66a和在其下侧向前方突出尺寸大的高部66b。
[0068]在第二横突部66设有多个第二纵突部68。该第二纵突部68设在第二横突部66中的低部66a的顶面，从该顶面向前方突出，并且沿上下方向延伸。在第二横突部66的下方设有沿左右方向延伸的第二凹陷部67。该第二凹陷部67具有相对于第二横突部66的顶面向后方凹陷的底面。
[0069]如图6A所示，以第一流路形成部件40的第一突条部55和第一壁下部61分别进入第二流路形成部件42的第二凸缘64内侧的方式，将第一流路形成部件40的第一凸缘56和第二流路形成部件42的第二凸缘64通过超声波焊接水密地接合。由此，形成外壳38。在该外壳38中，第一流路形成部件40的第一突条部55的顶面和下表面、第一凹陷部57的底面、第一壁上部59的上表面和顶面、以及第一横突部58的上表面划定加热器收纳空间48的一部分。并且，第二流路形成部件42的第二凸缘64的下表面、第二壁部65的顶面、第二横突部66的低部66a的上表面划定加热器收纳空间48的另一部分。并且，第一壁上部59的顶面构成与平板状加热器34的第一导热面36a对置的主面48a，第二壁部65的顶面构成与平板状加热器34的第二导热面36b对置的主面48a。而且，第一横突部58的上表面和第二横突部66的低部66a的上表面构成与平板状加热器34的下端对置的下表面48d。由第一横突部58的顶面与第二横突部66的低部66a的顶面之间的间隔、第一横突部58的下表面与第二横突部66的高部66b的上表面之间的间隔、以及第一壁下部61的底面与第二横突部66的高部66b的顶面之间的间隔，划定出连通路52。第一壁下部61的顶面的下部覆盖第二凹陷部67的开口，划定流入路50。并且,第一纵突部60构成引导肋53的第一引导肋部分60，第二纵突部68构成引导肋53的第二引导肋部分68。
[0070]图12A和图12B示意地示出平板状加热器的外观图。如图12A和图12B所示，平板状加热器34由陶瓷基体44、电热线46和电极(未图示)构成。电热线46是在陶瓷基体44上印刷的电阻图案，其两端与电极连接。当从电极向电热线46通入电流时，电热线46发热，热传导优秀的陶瓷基体44传递该热，各导热面36成为高温。以使该导热面36上的每单位面积的发热量越靠下方越高的方式，将电热线46设在陶瓷基体44上。例如，如图12A所示，在电热线46的截面积越靠下方越细的情况下，电热线46的电阻值越靠下方越大，导热面36上的每单位面积的发热量越靠下方越高。并且，作为其他例，如图12B所示，在蜿蜒配置的电热线46的间隔越靠下方越小情况下，导热面36上的每单位面积的发热量越靠下方越高。
[0071 ](热交换器中的清洗水的水流)
[0072]在热交换器28中，如图5和图6A所示，清洗水从与水道连接的入水口 80向流入路50流入。此时，利用水道的供水压力，清洗水沿长度方向在流入路50内流动。在此，开口部78的XY面上的截面积比流入路50的XY面上的截面积小。因此，在流入路50内，清洗水在左右方向(X方向)的速度降低后，从开口部78流入连通路52。
[0073]由于该连通路52的XY面上的截面积小，因此清洗水向上方的速度得以提高，并以快的速度通过连通路52。由此，清洗水中含有的气泡沿着清洗水的快的水流不停留地通过连通路52。这里，在连通路52中清洗水通过引导肋53之间。此时，沿上下方向延伸的引导肋53向相对于左右方向垂直的上方引导清洗水，从连通路52向加热器收纳空间48流入的清洗水的流量在左右方向上大致均匀。
[0074]从流入口 70向加热器收纳空间48流入的清洗水，均等地向第一流路空间74a和第二流路空间74b分开流动。此时的各流路空间74中，下部流路74f、中部流路74s和上部流路74t各部分的形状设计成，使得各部分的流体(清洗水)的雷诺数约为200以下。SP，流经各流路空间74的清洗水的雷诺数远小于临界雷诺数:2300，因此以层流状态流动。
[0075]而且，在下部流路74f中XY面上的截面积比较小，因此清洗水的水流快，产生强制对流。从而，清洗水的水流相对于导热面36在宽度方向(前后方向)上速度大，从导热面36向清洗水的热传递率高，高效地加热清洗水。并且，导热面36对清洗水赋予热，其温度降低，由此防止导热面36过热。并且，在下部流路74f中水流快，清洗水中含有的气泡随着水流被迅速运送至上方。而且，下部流路74f中的导热面36的每单位面积的发热量设定得高，从流入口 70向下部流路74f流入的清洗水为低温状态,且利用该清洗水的快的流速而热传递率高。因此，抑制了清洗水滞留或被局部地加热，因此清洗水也不会沸腾而产生气泡。
[0076]图13A是示意地示出加热器收纳空间48中的清洗水的水流的图。图13B是示意地示出没有缓冲肋的加热器收纳空间中的清洗水15的流动的图。如该图13A所示，清洗水从加热器收纳空间48的下部流路74f向中部流路74s流入。这样，在从下部流路74f朝向中部流路74s的边界部分，外壳38的主面48a向从导热面36离开的方向突然扩宽流路空间74的宽度。这里，产生水流的剥离，沿着主面48a的水流向导热面36侧离开。因此，该剥离的水流与沿着导热面36的自然对流的水流合流，导热面36侧的水流变快。由此，热传递率变高，清洗水被迅速加热。并且，由于从主面48a剥离的水流比沿着导热面36的水流温度低，所以通过使它们混合，能够抑制沿着导热面36的水流变成高温而沸腾。
[0077]由于在中部流路74s中宽度宽且XY面上的截面积大，所以清洗水通过自然对流以层流方式流动。因此，如图13B所示，在没有缓冲肋76的流路空间74中清洗水沿着导热面36平行地流动。该自然对流的水流速度非常小，因此特别地，导热面36附近的清洗水的温度变得非常高，从而变得容易沸腾。
[0078]与此相对，如图13A所示，在设有缓冲肋76的中部流路74s中，远离导热面36的沿着主面48a的水流在层流状态下，沿着缓冲肋76的斜面76a顺畅地流动，并靠近导热面36侧。由此，离导热面36远的水流与导热面36附近的水流合流，利用离导热面36远的低温的清洗水，降低导热面36附近的清洗水的过度升温。因此，防止清洗水在导热面36附近沸腾。
[0079]并且，在中部流路74s流动的清洗水以图14所示的速度分布流动。图14的曲线F概大致地表示沿着加热器收纳空间的宽度方向的假想的直线S上的各位置处的清洗水的速度。该直线S和曲线F之间的长度尺寸越大，流过该直线S上的位置的清洗水的速度越大。具体地，越接近导热面36和主面48a，清洗水的速度越小，在与宽度方向的中央相比靠近导热面36的位置，清洗水的速度最大。表示该最大速度的水流的、在直线S和曲线F之间示出的箭头的长度，示意地表示该箭头的基端位置Sm处的清洗水的速度。
[0080]图15是表示图13A的流路空间中的上下方向的位置(横轴)和最大速度的水流及最小速度的水流距导热面的距离(纵轴)的关系的图表。另外，在图15的图表中，O?15mm的范围相当于下部流路74f, 15?40mm的范围相当于中部流路74s, 40?50mm的范围相当于上部流路74t。并且，在该图表中，用max表示的线表示最大速度的水流的位置。如该图15所示，清洗水的速度最大的最大速度的水流位于距导热面36大约0.5mm的距离的位置。
[0081]根据用“max”表示的线，最大速度的水流距该导热面36的距离大约为0.5mm，位于导热面36的附近。但是，最大速度的水流距导热面36的距离随着在流路空间74中的上下方向的位置朝向上方而稍稍变大。这样，通过在流路空间74中其宽度朝向上方阶段地扩大，最大速度的水流从导热面36离开。与此相对，以使最大速度的水流位于缓冲肋76和导热面36之间的方式设定缓冲肋76的高度，因此最大速度的水流不会被缓冲肋76阻挡。从而，导热面36附近的最大速度的水流能够将其速度维持在高速的状态。
[0082]这样，导热面36附近的速度的水流的速度大，而且如使用图13A在上面描述的那样，在导热面36附近的速度的水流中混合主面48a侧的水流。因此，在流路的截面积小的缓冲肋76的顶部76b，清洗水的流速快，靠近导热面36的位置的最大速度的水流更快。从而，从导热面36向清洗水的热传递率增加，高效地加热清洗水。并且，缓冲肋76的高度设定为气泡能穿过的尺寸，因此气泡被该快的水流顶起，以不在中部流路74s中停留的方式上升。
[0083]而且，当清洗水通过缓冲肋76的顶部76b时，由于垂直面76c，中部流路74s的宽度突然扩宽。因此，产生水流的剥离，主面48a侧的水流向导热面36侧离开。由此，水流再次混合，导热面36侧的清洗水的温度降低，清洗水的温度在流路的宽度方向上均等。
[0084]这样，在中部流路74s流动的清洗水流入上部流路74t，并与中部流路74s的情况同样地利用导热面36进行加热，混合水流，并且如图5所示，使流路空间74朝向流出口 72。这样，大致被均匀加热的清洗水经由流出口 72从出水口 82流出。
[0085](效果)
[0086]利用连通路52和引导肋53，形成清洗水的高度方向的快的水流，利用缓冲肋76在流路空间74内保持该流速。由此，气泡不停留地迅速向上方排出，并且提高了来自导热面36的热传递率，而且防止导热面36的过热。其结果为，实现了热交换器28的小型化，并且防止水垢产生。而且，利用阶段扩大的流路空间74促进了这些効果。
[0087]S卩，利用连通路52的引导肋53将沿长度方向流入的清洗水向高度方向引导。而且，清洗水在长度方向上均匀地流入流路空间74，并沿高度方向以层流方式在流路空间74中迅速流动。因此，在流路空间74中在高度方向上同样地清洗水与导热面36高效地进行热交换，导热面36的温度分布相同。从而，防止由于板状加热器的温度差所导致热应力而在平板状加热器34产生龟裂和破裂等。
[0088]并且，在流路空间74中清洗水以层流方式向上方流动，由此气泡在该层流中被顺畅地向上方运送。从而，防止气泡附着于导热面36而在导热面36产生水垢、以及导热面36局部地变成高温。
[0089]而且，在来自入水口 80的供水压力高的情况下，为了降低清洗水的长度方向的速度，需要增大流入路50的尺寸或使连通路52的宽度非常细。当增大流入路50的尺寸时，热交换器28大型化。并且，当使连通路52的宽度非常细时，压力损失变大。与此相对，利用引导肋53降低了清洗水的长度方向的速度，因此能够实现流入路50的小型化和压力损失的降低。
[0090]下部流路74f、中部流路74s和上部流路74t阶段地扩宽流路空间74的宽度，由此产生来自主面48a的水流的剥离，在导热面36附近的高温的水流中合流了主面48a侧的低温的水流。因此，导热面36附近的清洗水和导热面36的温度降低，减少了沸腾引起的气泡的产生和水垢生成。
[0091]并且，通过主面48a侧的水流与导热面36附近的最大速度的水流合流，导热面36附近水流变快。因此，提高了从导热面36对清洗水的热传递率，从而清洗水被导热面36高效地加热。而且，借助快的水流，气泡被快速地向上方运送，因此防止因气泡的附着而在导热面36上生成水垢。
[0092]在产生自然对流的中部流路74s和上部流路74t设有缓冲肋76，利用该缓冲肋76，主面48a侧的水流合流到导热面36附近的水流中。从而，导热面36附近的高温的清洗水的温度被主面48a侧的低温的清洗水降低，防止清洗水沸腾、产生气泡和生成水垢。
[0093]并且，缓冲肋76配置在不阻碍最大速度的水流的位置。因此，主面48a侧的水流合流到导热面36附近的最大速度的水流中，最大速度的水流的速度増加。由此，导热面36附近的从导热面36向清洗水的热传递率提高，高效地加热清洗水。而且，利用沿着导热面36的快的水流，气泡被迅速向上方运送，防止导热面36上的气泡附着和水垢生成。
[0094]而且，缓冲肋76具有大致直角三角形状，由此顺畅地进行水流的混合、水流的加速及气泡的移动。
[0095](实施方式2)
[0096]在上述实施方式I中，缓冲肋76的自加热器收纳空间48的主面48a起的高度全部相等。与此相对，也可以设定为缓冲肋76的高度随着朝向流出口 72侧而降低。由此，缓冲肋76和导热面36之间的距离朝向流出口 72侧扩大。因此，即使气泡被加热并朝向流出口 72侧而变大，气泡也能够顺畅地通过缓冲肋76和导热面36之间。从而，能够进一步抑制导热面36上的气泡附着和水垢生成。
[0097](其他变形例)
[0098]在上述实施方式中，入水口 80设在流入路50的长度方向的一端，但不限定于该位置。例如，入水口 80也可以设于流入路50的侧部或下部。
[0099]在上述实施方式中，从流入路50至加热器收纳空间48，连通路52的宽度设定为恒定。与此相对，也可以以从流入路50朝向加热器收纳空间48宽度变窄的方式，形成连通路52。在该情况下，随着宽度变窄，清洗水的速度变快。因此，气泡不停留在连通路52中，迅速向上方排出。
[0100]在上述实施方式中，由第一引导肋部分60和第二引导肋部分68构成引导肋53。与此相对，也可以由第一引导肋部分60和第二引导肋部分68中任意一方构成引导肋。并且，也可以是第一引导肋部分60和第二引导肋部分68连结而形成引导肋。而且，第一引导肋部分60为L字状，第二引导肋部分68为直线状，但它们的形状不限于此。
[0101]在上述实施方式中，缓冲肋76的YZ面上的截面形成为大致直角三角形状，但不限于此。例如，截面形状可以形成为正三角形状等其他的三角形状、四边形状等多边形状、或者由曲线围成的形状等。
[0102]在上述实施方式中，流出口 72在加热器收纳空间48的侧面48b开口，但不限于该位置。流出口 72只要配置在加热器收纳空间48的上表面48c等流入口 70的上方即可。
[0103]并且，上述全部实施方式只要不相互排除对方，则也可以相互组合。
[0104]根据上述说明，对于本领域技术人员，本发明的许多改进和其他的实施方式是显而易见的。因此，上述说明仅是作为示例进行解释，是出于向本领域技术人员教示实施本发明的最优的方式的目的而提供的。只要在不脱离本发明的精神，能够实质地变更其结构和/或功能的详细内容。
[0105]产业上的可利用性
[0106]本发明的热交换器和具备该热交换器的卫生清洗装置作为能够减少水垢的产生的小型的热交换器及具备该热交换器的卫生清洗装置等是有用的。
[0107]标号说明
[0108]10:卫生清洗装置；
[0109]24:供水路；
[0110]28:热交换器；
[0111]30:供水源；
[0112]32:喷嘴;
[0113]34:平板状加热器；
[0114]36:导热面；
[0115]38:外壳;
[0116]48:加热器收纳空间(收纳空间);
[0117]48a:主面；
[0118]48b:侧面；
[0119]48d:下表面；
[0120]50:流入路；
[0121]52:连通路；
[0122]53:引导肋(第2肋)；
[0123]70:流入口；
[0124]72:流出口；
[0125]74:流路空间；
[0126]74f:下部流路(第I流路)；[0127]74s:中部流路(第2流路)；
[0128]74t:上部流路(第2流路)；
[0129]76:缓冲肋(第I肋)；
[0130]78:开 口部；
[0131]80:入水口。
【权利要求】
1.一种热交换器，该热交换器具备: 平板状加热器，其具有沿上下方向延伸的导热面；和 外壳，其具有由与所述平板状加热器的导热面对置的主面、位于所述平板状加热器的下方的下表面、位于所述平板状加热器的上方的上表面、以及将所述平板状加热器夹在中间的两侧面划定的加热器收纳空间， 所述加热器收纳空间包括流路空间，该流路空间形成在所述导热面和与该导热面对置的所述主面之间的间隙中， 所述外壳具有: 流入口，其在所述下表面开口，沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置，并与所述加热器收纳空间连通； 流出口，其设在比所述流入口靠上方的位置，并与所述加热器收纳空间连通； 流入路，其在所述加热器收纳空间的下方沿所述平板状加热器的下端的延伸方向延伸设置； 连通路，其与所述流入路连接，并且经由所述流入口与所述加热器收纳空间连接；多个第I肋，它们在所述流路空间中从所述主面朝向所述导热面突出，并在所述两侧面之间延伸设置；以及 第2肋，其在所述连通路中沿与所述平板状加热器的下端的延伸方向垂直的方向延伸设置。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中， 所述第I肋具有从所述主面的突出尺寸在所述流出口侧比在所述流入口侧高的截面形状。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中， 所述流路空间包括:第I流路，其与所述流入口连通；和第2流路，其设于比所述第I流路靠所述流出口侧的位置，并且具有比所述第I流路的间隙尺寸大的间隙尺寸， 所述第I肋配置于所述第2流路。
4.根据权利要求3所述的热交换器，其中， 所述第I肋和所述平板状加热器的导热面之间的距离形成为比所述第I流路的间隙尺寸大。
5.根据权利要求1?4中任意一项所述的热交换器，其中， 多个所述第I肋形成为，使得所述第I肋与所述平板状加热器的导热面之间的距离比配置为比该第I肋靠所述流入口侧的所述第I肋与所述平板状加热器的导热面之间的距离大。
6.根据权利要求1?5中任意一项所述的热交换器,其中， 所述流入路包括相对于所述平板状加热器的下端的延伸方向垂直地开口的入水口。
7.—种卫生清洗装置，其具备: 权利要求1?6中任意一项所述的热交换器； 供水路，在该供水路上设有所述热交换器，该供水路具有应与供水源连接的上游端；以及 喷嘴，其与所述供水路的下游端连接。
【文档编号】E03D9/08GK104011479SQ201280056799
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】古闲良一 申请人:松下电器产业株式会社