JP2013012365A - Anti-freezing heater device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯機内に配管されている給排水用のパイプの水の凍結予防に用いられる凍結予防ヒーター装置に関するものである。 The present invention relates to a freeze prevention heater device used for preventing freezing of water in a water supply / drain pipe piped in a water heater.
給湯機内の給排水用のパイプの凍結予防の目的に使用されているこの種のヒーターは、直方体状のケースに発熱体を収容し、該ケース内に絶縁性の充填剤を充填したものである。図10はこの種の既存のヒーター本体1を示し、図10(a)はヒーター本体1の平面図を、図10(b)はヒーター本体1の正面図をそれぞれ示している。
このヒーター本体1は、セラミック製で一面を開口した直方体状のケース2と、このケース2内に納装されて該ケース2の両端よりリード線4を側方へそれぞれ導出させている発熱体3と、この発熱体3を保護する形でケース2内に絶縁性でセメント剤からなる充填剤5とで構成されている。
This type of heater used for the purpose of preventing freezing of pipes for water supply and drainage in a water heater is a rectangular parallelepiped case in which a heating element is accommodated and an insulating filler is filled in the case. 10 shows an existing
The heater
また、ケース2の両側には溝(図示せず)が凹設されており、この溝を介して前記発熱体3のリード線4が外側方へそれぞれ導出されている。そして、このリード線4の基部側の溝の部分をシリコン樹脂にて封止しており、この封止している部分を封止部6としている。
Further, grooves (not shown) are provided on both sides of the
このヒーター本体1は、給湯機内に配管されているパイプに取り付けられるために、ヒーター本体1の他面側の形状は、図11に示すように、断面を略半円状とした凹部7が形成されている。また、図12に示すように、凹部7を断面を略三角形状としたものも提供されている。
そして、図13及び図14に示すように、ヒーター本体1の凹部7側をパイプ10の外面に接触させて銅製のパイプ10の長手方向と該ヒーター本体1の長手方向とを合わせるようにして配設し、その上から取付金具(図示せず)にて該ヒーター本体1をパイプ10の表面に装着するようにしている。
Since the
13 and 14, the
なお、給湯機内では、複数のヒーター本体1がパイプ10の要所に配置されていて、各ヒーター本体1は直列あるいは並列に接続されている。そして、給湯機内の温度が予め設定した所定の温度に低下すれば、図外の制御部によりヒーター本体1の発熱体3に電源が通電され、該ヒーター本体1の熱がパイプ10へ熱伝達してパイプ10内の水が凍結しないように予防している。
また、所定の温度まで上昇した場合には、パイプ10内の水は凍結しないものとしてヒーター本体1の発熱体3への通電が遮断されるようになっている。
In the water heater, a plurality of
Further, when the temperature rises to a predetermined temperature, the water in the
この種のヒーターとして、例えば下記に示す特許文献1が挙げられる。
An example of this type of heater is
この特許文献1では、上記ヒーター本体1と同種類のヒーターが用いられており、また、ヒーターを発熱させたとき、表面温度を低く抑えて、周囲の低耐熱部品が接触しても、損傷させないようにするために、ヒーターを覆うヒータカバーを設けている。
このヒータカバーは、発熱体であるヒーターに周囲の低耐熱部品が直接接触しないようにしたものであり、ヒータカバーには周囲の低耐熱部品が直接接触しても部品の損傷を防ぐようにしたものである。
In this
This heater cover is designed to prevent the surrounding heat-resistant parts from coming into direct contact with the heater, which is a heating element, and to prevent the heater cover from being damaged even if the surrounding low-heat resistant parts are in direct contact with the heater cover. Is.
特に、この特許文献1では、周囲の低耐熱部品がヒータカバーに接触しても損傷を防ぐようにしたものであって、そのため、ヒータカバーに熱伝導率の悪いマイカ製を用いている。また、後述するように本発明では、この特許文献1のヒータカバーと同様にヒーター本体1を覆う部材を用いているものの、本発明の部材と特許文献1のヒータカバーとでは、目的及び作用効果を全く異にするものであり、根本的に技術思想が異なるものである。
In particular, in
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、ヒーターの消費電力を抑えて省エネルギー化を図ることを目的とした凍結予防ヒーター装置を提供するものである。 The present invention has been provided in view of the above-mentioned problems, and provides a freeze prevention heater device aimed at saving energy by suppressing power consumption of a heater.
そこで、本発明の請求項1に記載の凍結予防ヒーター装置では、パイプ10内に流通する水の凍結予防用の熱源としてのヒーター本体1と、前記ヒーター本体1の略全体を隙間31を介して覆う金属製のカバー30とを備えていることを特徴としている。
Therefore, in the freeze prevention heater device according to claim 1 of the present invention, the
本発明の請求項1に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、パイプ10内に流通する水の凍結予防用の熱源としてのヒーター本体1と、前記ヒーター本体1の略全体を隙間31を介して覆う金属製のカバー30とを備えていることで、ヒーター本体1からの周囲に放熱する熱が、空気層の隙間31にて断熱されると共に、金属カバー30にて熱が反射、遮熱され、金属カバー30内の隙間31の温度が金属カバー30が存在していない場合よりも高くなり、かかる熱がパイプ10の外周面を加熱することで、パイプ10内の水温を温めることができる。
実験結果では、ワット数が16Wの標準品と比べて、金属カバー30を設けた場合では、12Wのヒーター本体1を用いている場合では、槽内温度が−20℃でパイプ10の水温を高くすることができた。そのため、ヒーター本体1の消費電力が12Wであり、従来の16Wに対して消費電力を25%も抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。
ここで、上記ヒーター本体1を給湯機内で用いている場合には、上記特許文献1と比較して以下の利点を有している。上記特許文献では、マイカ製のヒータカバーにてヒーター本体1からの放熱を遮断する構成であり、ヒータカバーから放熱する熱量が少なくなり、以下に示す問題を呈することになる。
すなわち、ヒーター本体1をヒータカバーにて覆ってヒーター本体1にてパイプ10だけを加熱する特許文献1のような構成であると、給湯機内全体への放熱量が少なくなり、給湯機内の温度が上昇しにくく、氷点下等の低温時に、給湯機を制御しているIC等の電子部品が故障するという問題がある。
この特許文献1の技術思想に対して本発明は、ヒーター本体1を覆うカバーを金属製のカバー(金属カバー30)を用いており、これは、金属製故にカバー自体に良好な熱伝導性を持たせることで、ヒーター本体1からの熱を金属カバー30で単に遮断するだけでなく、空気層(隙間31)を介して金属カバー30に熱伝導した熱を該金属カバー30の表面より給湯機内に放熱させる点で、特許文献1の技術思想とは異なるものである。
金属カバー30の表面から放熱させることで、給湯機内の温度をある程度上昇させることができ、そのため、雰囲気温度が氷点下になっても給湯機内のIC等の電子部品の損傷を防ぐことができる。つまり、この金属カバー30には給湯機内の電子部品の損傷を防ぐという一石二鳥の機能ないし効果を持たせているものである。
According to the freeze prevention heater device of the first aspect of the present invention, the heater
As a result of the experiment, in the case where the
Here, when the
That is, when the
In contrast to the technical idea of
By dissipating heat from the surface of the
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明は、ヒーター本体1からパイプ10へは、従来と同様に既存のヒーター本体1の熱を伝達して、パイプ10内の水が凍結するのを予防するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, the heat of the existing
図1は凍結予防ヒーター装置の分解斜視図を示し、この凍結予防ヒーター装置は、パイプ10に装着されるヒーター本体1と、このヒーター本体1の略全体を覆う断面を略コ字型とした金属カバー30とで構成されている。図2は、ヒーター本体1を金属カバー30で覆設している状態の斜視図を、図3はその断面図をそれぞれ示している。
図2及び図3に示すように、金属カバー30をヒーター本体1に対して隙間31をあけて該ヒーター本体1の上面と前後面を覆う形で配置している。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a freeze prevention heater device. This freeze prevention heater device has a
As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、パイプ10へのヒーター本体1の取り付け用の金具や、金属カバー30のパイプ10への取り付け用の金具は示していないが、取り付け金具が本発明の要旨ではないので、説明は省略する。
In addition, although the metal fitting for attaching the heater
ヒーター本体1が通電されると、ヒーター本体1は発熱し、その発熱した熱は、パイプ10へ伝導していき、パイプ10内に水が加熱されることになる。また、ヒーター本体1とパイプ10との接触は、線接触や点接触であり、本発明の金属カバー30が無い場合には、従来と同様の構成であるため、ヒーター本体1からのパイプ10への熱伝導はそれほど効率は良くない。
しかしながら、本発明では、ヒーター本体1を金属カバー30で覆っていることで、従来のヒーター本体1のワット数(消費電力)より小さなワット数でよく、省エネルギー化を図ることができた。
When the
However, in the present invention, the heater
以下に図3の構成で実験した結果について説明する。図4は雰囲気温度を3℃からマイナス20℃まで変化させたときのヒーター本体1、パイプ10、パイプ10内の水の温度を測定する場合の実験装置を示しており、図4の場合は上記金属カバー30を用いずに、従来の16Wのヒーター本体1を用いた場合を示している。
実験用の槽51内の底面には台座52を置き、この台座52の上に略コ字型に折曲ないし曲成したパイプ10を配置し、このパイプ10の略中央部分にヒーター本体1を配置している。
The results of an experiment with the configuration shown in FIG. 3 will be described below. FIG. 4 shows an experimental apparatus for measuring the temperature of the water in the
A
図4において、ポイントP1は、ヒーター本体1の温度を測定するポイントであり、ポイントP2、P3は、パイプ10の表面温度を測定するポイントであり、ヒーター本体1の中央部分から約100mm離れた箇所としている。また、ポイントP4は、パイプ10内に位置し、パイプ10内の水の温度を測定するポイントであり、パイプ10は、直径15mmで40ccの水を入れている。ポイントP5は槽51の内部の温度を測定するポイントである。
In FIG. 4, point P1 is a point for measuring the temperature of the
各ポイントP1〜5での温度測定は周知の温度センサを用いており、槽51の内部の温度を3℃から−20℃まで変化させたときの各部の温度を測定する。図4で用いたヒーター本体1は、消費電力が16Wの標準品であり、この標準品を用いた場合と、標準品より消費電力が少ない12Wのヒーター本体1で上記金属カバー30を用いた場合の各部の温度の測定結果を比較することで、省エネルギー化を実証しようとするものである。
図5は、図4の場合と同様の構成であるが、ヒーター本体1を金属カバー30で覆った場合の構成である。
The temperature measurement at each point P1-5 uses a known temperature sensor, and measures the temperature of each part when the temperature inside the
FIG. 5 shows the same configuration as in FIG. 4, but the configuration when the
図6のAは、ヒーター本体1の入力ワット数(消費電力)が16Wの標準品(現在、給湯機内で実際に使用されているヒーター)で、図4の状態で各部の温度を測定した結果を示し、図6のBは、ヒーター本体1の入力ワット数(消費電力)を12Wとして、金属カバー30でヒーター本体1を覆設せずに測定した結果を示している。また、図6のCは、ワット数を12Wとしたヒーター本体1を金属カバー30にて覆った場合の測定結果を示している。
FIG. 6A shows a standard product (heater actually used in a water heater) whose input wattage (power consumption) of the
図6において、槽内設定温度は、12時間かけて徐々に3℃から−20℃まで降下させ、槽内温度が−20℃になってから2時間、−20℃を保持している。「ヒーター本体温度」で、「max温度」は、通電してからのヒーター本体1の最高に上昇した温度を示し、槽内温度の0℃、−10℃、−20℃、−20℃飽和時点での温度をそれぞれ左側に記載している。槽内温度が低下するにしたがいヒーター本体1の温度も徐々に低下している。
In FIG. 6, the set temperature in the tank is gradually lowered from 3 ° C. to −20 ° C. over 12 hours, and is kept at −20 ° C. for 2 hours after the temperature in the tank reaches −20 ° C. “Heater body temperature”, “max temperature” indicates the highest temperature of the
「左、右パイプ温度」は、図4及び図5に示すように、本来は左右の温度であるが、左右の温度がほぼ同一だったので、各左側に各槽内温度に対応した温度を記載している。「max温度」は、通電してから最高温度を示している。パイプ10の温度も槽内温度が低下するにしたがい徐々に低下している。
「水温」は、パイプ10内の水の温度を示し、「max温度」は上記と同様に通電してからの最高の温度を示している。槽内温度が低下するにしたがい水温も低下し、実際に使用されている16Wの標準品で、槽内温度が0℃の時に、パイプ10内の水温が25.3℃、槽内温度が−10℃の時に水温が15.6℃、槽内温度が−20℃の時に水温が4.2℃、槽内温度が−20℃の飽和時に水温が4.2℃という測定結果を得た。
As shown in FIGS. 4 and 5, the “left and right pipe temperatures” are originally the left and right temperatures, but the left and right temperatures were almost the same. It is described. “Max temperature” indicates the maximum temperature after energization. The temperature of the
“Water temperature” indicates the temperature of the water in the
ヒーター本体1に16Wの標準品を用いていることで、ヒーター本体1からの熱がパイプ10に伝達されて、この熱伝達により槽内温度(雰囲気温度)が−20℃になった場合や、−20℃を2時間保持させた場合でも、パイプ10内の水温は共に4.2℃であり、パイプ10内の水が凍結するのを予防している。
By using a 16 W standard product for the
図6のBでは、ヒーター本体1のワット数をAの16Wから、単純に12Wとした場合であり、その測定結果は、槽内温度が0℃の時に水温が19.7℃、槽内温度が−10℃の時に水温が10.1℃、槽内温度が−20℃の時に水温が0.6℃、槽内温度が−20℃の飽和時に水温が0.3℃という測定結果を得た。
したがって、ヒーター本体1の消費電力(ワット数)を単に12Wとした場合は、槽内温度が−20℃では、パイプ10内の水温が氷点下近くになり、16Wの標準品と比べても大きく低下し、実使用上難しいという結果を得た。
6B shows the case where the wattage of the
Therefore, when the power consumption (wattage) of the
一方、ヒーター本体1のワット数をBと同じ12Wとして、ヒーター本体1に金属カバー30を覆設した場合の測定結果を、図6のCに示す。すなわち、槽内温度が−10℃の時に、水温が17.3℃、槽内温度が−20℃の時に、水温が5.6℃、槽内温度が−20℃を2時間保持させた飽和状態で、水温が5.6℃であり、16Wの標準品の場合よりも水温が高いという結果を得た。
しかも、ヒーター本体1の消費電力は、12Wであり、16Wに対して消費電力を25%も抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。
On the other hand, the measurement result when the wattage of the
In addition, the power consumption of the
ここで、金属カバー30でヒーター本体1を覆うことで、16Wの標準品より消費電力が少ない12Wのヒーター本体1でも良いのは、以下のことが考えられる。すなわち、ヒーター本体1からの周囲に放熱する熱が、空気層の隙間31にて断熱されると共に、金属カバー30にて熱が反射、遮熱され、金属カバー30内の隙間31の温度が金属カバー30が存在していない場合よりも高くなり、かかる熱がパイプ10の外周面を加熱することで、パイプ10内の水温を温めているものと考えられる。
Here, by covering the
なお、金属カバー30の材料としては、ステンレス、鉄、アルミ、銅、真鍮のいずれかを用いても良い。また、図1に示すような断面を略コ字型とした金属カバー30に対して、図7に示すような断面を逆U字状にした金属カバー30を用いた場合でも、同様の効果を得た。
In addition, as a material of the
図8及び図9は金属カバー30の更に他の例を示し、図1で示すような両側の面が開口したタイプの金属カバー30ではなく、両側の面を閉塞したタイプの金属カバー30を用いた場合である。この金属カバー30の両側の側片33には、ヒーター本体1のリード線4を挿通させる溝34が切り欠き形成され、さらに、この溝34の下部と連通しパイプ10の表面の形状に合わせて湾曲した切欠部35が形成されている。
かかる場合でも図3に示す場合と同様の結果を得た。
8 and 9 show still another example of the
Even in such a case, the same result as that shown in FIG. 3 was obtained.
ここで、上記特許文献1のように、マイカ製のヒータカバーにてヒーター本体1からの放熱を遮断する構成であると、ヒータカバーから放熱する熱量が少なくなり、以下に示す問題を呈することになる。
すなわち、ヒーター本体1をヒータカバーにて覆ってヒーター本体1にてパイプ10だけを加熱する特許文献1のような構成であると、給湯機内全体への放熱量が少なくなり、給湯機内の温度が上昇しにくく、氷点下等の低温時に、給湯機を制御しているIC等の電子部品が故障するという問題がある。
Here, as in the above-mentioned
That is, when the
この特許文献1の技術思想に対して本発明は、ヒーター本体1を覆うカバーを金属製のカバー(金属カバー30)を用いており、これは、金属製故にカバー自体に良好な熱伝導性を持たせることで、ヒーター本体1からの熱を金属カバー30で単に遮断するだけでなく、空気層(隙間31)を介して金属カバー30に熱伝導した熱を該金属カバー30の表面より給湯機内に放熱させる点で、特許文献1の技術思想とは異なるものである。
金属カバー30の表面から放熱させることで、給湯機内の温度をある程度上昇させることができ、そのため、雰囲気温度が氷点下になっても給湯機内のIC等の電子部品の損傷を防ぐことができる。つまり、この金属カバー30には給湯機内の電子部品の損傷を防ぐという一石二鳥の機能ないし効果を持たせているものである。
In contrast to the technical idea of
By dissipating heat from the surface of the
1 ヒーター本体
10 パイプ
30 金属カバー
31 隙間
1
Claims (1)
前記ヒーター本体(1)の略全体を隙間(31)を介して覆う金属製のカバー(30)とを
備えていることを特徴とする凍結予防ヒーター装置。 A heater body (1) as a heat source for preventing freezing of water flowing in the pipe (10);
A freeze prevention heater device comprising a metal cover (30) covering substantially the entire heater body (1) through a gap (31).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011143638A JP2013012365A (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Anti-freezing heater device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011143638A JP2013012365A (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Anti-freezing heater device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013012365A true JP2013012365A (en) | 2013-01-17 |
Family
ID=47686087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011143638A Withdrawn JP2013012365A (en) | 2011-06-29 | 2011-06-29 | Anti-freezing heater device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013012365A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101826484B1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-02-08 | (주)썸텍 | anti freezing apparatus of piping system with Metal heater |
KR101826485B1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-02-08 | (주)썸텍 | anti freezing apparatus of piping system with metal heater and heating cable |
-
2011
- 2011-06-29 JP JP2011143638A patent/JP2013012365A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101826484B1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-02-08 | (주)썸텍 | anti freezing apparatus of piping system with Metal heater |
KR101826485B1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-02-08 | (주)썸텍 | anti freezing apparatus of piping system with metal heater and heating cable |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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