JP2007113350A - ソーラー式水道凍結防止システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池を電源として用いることのできる節電型の水道凍結防止システムを提案すること。
【解決手段】ソーラー式水道凍結防止システム１では、水道管２に巻き付けられたヒーター３にＤＣ１２Ｖの電力を供給する。また、最低気温がマイナス25℃前後の場合においても、水道管２の内部の水温が凍結することの無い０℃以上であって、室温度以下の温度状態に保持されるように、ヒーター３の出力、および、保温材４の巻き付け量あるいは厚さを調整する。これにより、太陽電池のみを駆動源として実用可能な節電型の水道凍結防止システムを実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池を電源とする節電型のソーラー式水道凍結防止システムおよびソーラー式水道凍結防止方法に関するものである。

水道凍結防止システムとしては各種のものが知られているが、基本的には、水道管に凍結防止帯と呼ばれるヒーターを取り付け、ヒーターと共に水道管を断熱材あるいは保温材で包み込み、夜間などにおける凍結のおそれのある時間帯に、ヒーターに交流電流を流して発熱させる構成となっている。使用されているヒーターは一般に、商用１００Ｖの交流電源を電源としており、ＡＣ１００Ｖで１ｍ当たり１５Ｗ出力のものである。

従来の水道凍結防止システムが取り付けた水道管において経験されることであるが、朝方などにおいて水道管の栓を開いて水を使用する際に温水が流れ出ることが良くある。換言すると、従来の水道凍結防止システムは不必要に水道管を加熱して無駄な電力を消費している。

従来においては、消費電力を低減するための節電型の水道凍結防止システムが各種提案されてはいるが、いずれのシステムにおいても、上記のような過剰な加熱状態については何ら考慮されていないのが現状である。このために、太陽電池を電源とする省電力型の水道凍結防止システムの実用化も達成されていない。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、太陽電池を用いて水道管の凍結を確実に防止可能な節電型のソーラー式水道凍結防止システムおよび水道凍結防止方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のソーラー式水道凍結防止システムは、太陽電池と、太陽電池により発生した電力を蓄えるバッテリと、水道管に巻き付けられた凍結防止用ヒーターと、当該ヒーターの上から前記水道管に巻き付けた保温材と、前記ヒーターに対する給電制御を行う制御器とを有し、当該制御器は、外気温が所定温度以下になると、前記バッテリを用いて直流電流（例えば、ＤＣ１２Ｖ）を前記ヒーターに供給する給電を開始し、所定温度を超えると当該給電を止め、前記バッテリの電圧降下が確認されると、交流電源（例えば、商用ＡＣ１００Ｖ電源）に切り替えて、直流電流（例えば、ＤＣ１２Ｖ）を前記ヒーターに供給する給電動作を行うようになっていることを特徴としている。

本発明の水道凍結防止システムでは、ＤＣ１２Ｖなどの直流電流を用いてヒーターを駆動するように構成されているので、太陽電池を電源として用いた節電型のシステムを構築することが可能である。

また、かかる構成のソーラー式水道凍結防止システムを用いた水道凍結防止方法においては、最低気温が約マイナス25℃前後になる環境下において、前記凍結防止用ヒーターが巻き付けられている水道管内の水温を、０℃から20℃までの範囲内の温度に維持することを特徴としている。水道管内の水温を、水が凍らない０℃以上に保持すると共に、不必要に加熱せずに常温以下の温度に保持することにより、水道凍結防止システムの消費電力を大幅に削減できる。

具体的には、前記凍結防止用ヒーターとして、ＤＣ１２Ｖ、１ｍ当たり５Ｗで、表面発熱温度が40〜45℃に保持されるものを用いることが望ましい。また、前記保温材として、内部に微細な独立気泡が形成されている合成樹脂素材、あるいは、発泡スチロールを用いることが望ましい。さらに、前記凍結防止用ヒーターの巻き付け量と、前記保温材の巻き付け量あるいは厚さを調整することにより、前記水道管内の水温を前記の値の範囲内に維持すればよい。

本発明によれば、水道凍結防止用ヒーターをＤＣ１２Ｖで駆動し、また、水道管内の水温を不必要に加熱しないようにしているので、太陽電池を用いた節電型のソーラー式水道凍結防止システムを実用化できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したソーラー式水道凍結防止システムの実施の形態を説明する。

図１は本例のソーラー式水道凍結防止システムの全体構成図である。ソーラー式水道凍結防止システム１は、水道管２に巻き付けられたテープ状あるいはリボン状の凍結防止用ヒーター３と、ヒーター３の外側から水道管２を円筒状に覆っている保温材４と、ヒーター３に対する給電を制御するＡＣ−ＤＣ電源自動切替器（制御器）５と、ソーラーシステム６を有している。ソーラーシステム６は、太陽電池７と、チャージコントローラ８と、バッテリ９を備えている。

太陽電池７としては、例えば、大きさが530×1200×35mm、出力が70Ｗ／4.43Ｖ／ＤＣ15.8Ｖ（ｍａｘ）のものを用いることができる。バッテリ９としては、例えば、１２Ａｈのものを２個直列に接続して用いることができる。

ＡＣ−ＤＣ電源自動切替器５は、通常はソーラーシステム６をヒーター３の電源として用いており、当該ソーラーシステム６のバッテリ電源の電圧降下を確認すると、ＡＣ１００Ｖの商用電源１０に切り替えて、ここから得られるＡＣ１００ＶをＤＣ１２Ｖに変換して出力する。また、外気温が所定温度、例えば、10℃以下になるとヒーター３への給電を開始し、10℃を超えると給電を止める。さらに、内蔵タイマを備えており、外気温が最低になる早朝の時間帯などにおいてヒーター３への給電を行い、設定された時間帯においても、外気温が10℃を超えると給電を止めるようにしている。

凍結防止用ヒーター３としては、テープ状あるいはリボン状のヒーターを用いることができる。例えば、幅45mm、長さ800mmで、能力がＤＣ12Ｖ／5.3Ｗ／40℃で、外気温が25.5℃の時にＤＣ１２Ｖを供給すると、表面の発熱温度が約42℃に保持されるものを用いることができる。

また、保温材４としては、内部に微細な独立気泡が形成された構造の保温材を用いることができる。例えば、最低気温がマイナス20℃程度の場所の水道管に用いる場合には、厚さ20mm程度のものを用いればよい。最低気温がマイナス25℃以下になるような場所の水道管に用いる場合には、発泡スチロール製の保温材を用いればよい。

この構成の水道凍結防止システム１においては、凍結防止用ヒーター３として、ＤＣ１２Ｖ、１ｍ当たり約５Ｗで、表面発熱温度が40〜45℃に保持されるものを用いているので、ソーラーシステム６による発電量だけで充分に対応できる。また、凍結防止用ヒーター３の巻き付け量と、保温材４の巻き付け量あるいは厚さを調整することにより、水道管２内の水温を０℃以上で、室温（15〜20℃）以下の状態に保持でき、不必要に水道管が加熱されることもない。よって、本例によれば、太陽電池を用いた節電型のソーラー式水道凍結防止システムを実現できる。

本発明者等の測定によれば、一般的に普及しているＡＣ１００Ｖ、１ｍ当たりの出力が１５Ｗの凍結防止用ヒーターを用いた水道凍結防止システムを用いた場合に比べて、電気代を約半額に低減できることが確認された。

本発明を適用したソーラー式水道凍結防止システムの全体構成図である。

符号の説明

１ ソーラー式水道凍結防止システム
２ 水道管
３ ヒーター
４ 保温材
５ ＡＣ−ＤＣ電源自動切替器
６ ソーラーシステム
７ 太陽電池
８ チャージコントローラ
９ バッテリ
１０ 商用１００Ｖ電源

Claims (5)

1. 太陽電池と、
   太陽電池により発生した電力を蓄えるバッテリと、
   水道管に巻き付けられた凍結防止用のヒーターと、
   当該ヒーターの上から前記水道管に巻き付けた保温材と、
   前記ヒーターに対する給電制御を行う制御器とを有し、
   当該制御器は、外気温が所定温度以下になると、前記バッテリから供給される直流電流を前記ヒーターに供給する給電を開始し、所定温度を超えると当該給電を止め、前記バッテリの電圧降下を確認すると、交流電源から得られる直流電流を前記ヒーターに供給する給電動作を行うようになっていることを特徴とするソーラー式水道凍結防止システム。
2. 請求項１に記載のソーラー式水道凍結防止システムを用いた水道凍結防止方法であって、
   最低気温が約マイナス25℃前後になる環境下において、前記凍結防止用ヒーターが巻き付けられている水道管内の水温を、０℃から約20℃までの範囲内の温度に維持することを特徴とする水道凍結防止方法。
3. 請求項２において、
   前記凍結防止用ヒーターとして、ＤＣ１２Ｖ、１ｍ当たり５Ｗの出力で、表面発熱温度が40〜45℃のものを用いることを特徴とする水道凍結防止方法。
4. 請求項２または３において、
   前記保温材として、内部に微細な独立気泡が形成されている合成樹脂素材、あるいは、発泡スチロールを用いることを特徴とする水道凍結防止方法。
5. 請求項４において、
   前記凍結防止用ヒーターの巻き付け量と、前記保温材の巻き付け量あるいは厚さを調整することにより、前記水道管内の水温を前記の値の範囲内に維持することを特徴とする水道凍結防止方法。

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