JP4546319B2 - 水道管凍結防止装置 - Google Patents

Description

寒冷地などにおいて電熱で水道管の凍結を防止する技術に関するものである。

一般に、上水道用の水道管の配管は、地中の水平な管路から屋外において地上へ立ち上がらせ、その立ち上がり部分から建屋内へ引込むのが通常であり、屋外にある地上への立ち上がり部分は常に外気にさらされることになる。

従って、寒冷地などにおいては水道管の立ち上がり部分が寒気にさらされることになるため、特に夜間などに長時間水道水の使用が停止されると、水道管内の水が凍結してしまい、次の使用時に開栓しても水が流れなかったり、極端な場合には凍結による体積増加によって水道管の破裂に至ることもある。

そこで従来から、図６に示すように、水道管の地上への立ち上がり部分６０にサーモスイッチに接続された帯状の電熱ヒーター６１を巻き付けて、水道管の周囲の外気温度又は水道管の温度が所定の温度よりも下がった場合には、サーモスイッチがＯＮとなって、電熱ヒーター６１が水道管を加温することにより凍結を防止する水道管凍結防止装置が用いられている。（例えば、特許文献１を参照。）

ここで、この帯状の電熱ヒーターは、水道管に巻き付けて接着テープで固定した後に、発泡スチロールなどの保温材で表面を覆って固定されるため、いったん設置された後は容易に点検や交換ができない状態になる。

そこで、水道管凍結防止装置には、年間を通じて常に、つまりサーモスイッチのオンオフにかかわらずに、電熱ヒーターの断線の有無を確認することができる機能が必要とされる。

従来の水道管凍結防止装置においては、図７に示すような回路を用いて、発光ダイオードの点灯により発熱体の導通を確認できるようになっている。（特許文献２を参照。）

この水道管凍結防止装置に係る回路の動作を、図７に基づいて以下に説明する。

まず、水道管が凍結しない期間では、サーモスイッチ７５がオフとなるため、電源プラグ７２からサーモスイッチ７５をバイパスするダイオードＤ１２、抵抗Ｒ１２及び発光ダイオードＬ１２を介して発熱体７１を経由した後に、整流用ダイオードＤ１３〜Ｄ１５をバイパスする整流用ダイオードＤ１６を介してライン７３に戻る一方向の通電回路が形成される。従って、発光ダイオードＬ１２の点灯により発熱体５１の導通を確認することができる。

次に、水道管が凍結する期間においては、サーモスイッチ７５がオンとなるため、電源プラグ７２からライン７３、発熱体７１及びライン７４を経由して電源プラグ７２に戻る給電回路が形成される。これにより、発熱体７１に電流が流れて発熱するので、水道管を加温することができる。

このとき、整流用ダイオードＤ１３〜Ｄ１５に並列接続されている発光ダイオードＬ１３にも電流が流れるため、その点灯により発熱体７１の導通を確認することができる。

以上のように図７に示す回路７０によれば、年間を通じて常に、つまりサーモスイッチ７５の状態にかかわりなく、発熱体７１の断線の有無を確認することができる。
実公昭５６−１３３６８８号公報 特開２００４−２７８２６号公報

しかし、このような従来の水道管凍結防止装置では、発熱体の断線の有無を表示する発光ダイオードが、サーモスイッチの状態により発光ダイオードＬ１２やＬ１３になったりするため、使用者の混乱を招くおそれがある。

更に、サーモスイッチの状態が表示されず使用者には分からないことから、いずれの発光ダイオードが点灯すべきかを事前に認識することができないため、この混乱が助長される可能性がある。

また、ダイオード類等の電子部品を多く使用しているため、水道管凍結防止装置が大型となり、かつ、製造コストが高くなってしまうという問題もある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、サーモスイッチの状態にかかわらず発熱体の導通を確認することができる、使用者に使いやすく、かつ、小型で安価な水道管凍結防止装置を提供するものである。

本発明に係る水道管凍結防止装置は、水道管を加温して凍結を防止するための発熱体と、前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチとからなる水道管凍結防止装置であって、第１の発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、第２の発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置である。

上記の構成による回路においては、発熱体の通電の有無と断線の有無を、それぞれ専用の発光ダイオードの点灯により表示させるため、使用者の混乱を招くことがなく、かつ、電子部品の点数が少ないことから小型で安価な水道管凍結防止装置を提供することができる。

また、本発明に係る水道管凍結防止装置は、水道管を加熱して凍結を防止するための発熱体と、前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチとからなる水道管凍結防止装置において、二色発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその第１の色の点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、前記二色発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその第２の色の点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置である。

この構成による回路においては、２個の発光ダイオードを１個の二色発光ダイオードに置き換えて、その発光色により発熱体の通電及び断線の有無を表示させるため、使用者にとってより使いやすく、かつ、更なる小型で安価な水道管凍結防止装置を提供することができる。

更に、本発明に係る水道管凍結防止装置は、水道管を加熱して凍結を防止するための発熱体と、前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチとからなる水道管凍結防止装置において、発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、前記発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置である。

上記の構成による回路においては、１個の発光ダイオードを切替スイッチを操作することにより、発熱体の通電又は断線の有無を表示するように使い分けることができることから、同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、年間を通じて常に発熱体の断線の有無を確認することができる、使用者にとって使いやすく、かつ、小型で安価な水道管凍結防止装置を製造することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る水道管凍結防止装置の回路を図１に基づき説明する。

図１は、水道管凍結防止装置の回路図である。

水道管凍結防止装置の回路１は、図示しない水道管を加温する発熱体２、外気温度又は水道管の温度に基づきオン又はオフになるサーモスイッチ３、発熱体２に電力を供給する電源に接続する電源プラグ４、発熱体２の通電確認用の発光ダイオードＬ１、発熱体２の導通確認用の発光ダイオードＬ２、及び切替スイッチＳＷ１から構成される。

発熱体２とサーモスイッチ３は端子８ａにおいて直列に接続されている。そして、発熱体２の他端子はライン５を通じて電源プラグ４と、サーモスイッチ３の他端はライン６を介して接点９ｂにより切替スイッチＳＷ１にそれぞれ接続されている。

回路１の状態を表示するための発光ダイオードＬ１と発光ダイオードＬ２は、互いのカソード側を端子８ｂにおいて接続されている。また、発光ダイオードＬ１のアノード側は直列接続された抵抗Ｒ１とダイオードＤ１を介してライン５と端子１０ａにおいて接続され、発光ダイオードＬ２のアノード側は同じく直列接続された抵抗Ｒ２とダイオードＤ２を介して接点１３ａにより切替スイッチＳＷ１と接続されている。

そして、発熱体２とサーモスイッチ３を接続する端子８ａと、発光ダイオードＬ１と発光ダイオードＬ２を接続する端子８ｂは、ライン８により互いに接続されている。

切替スイッチＳＷ１における切替端子９ａは、通常時は接点９ｂに接続している（以下、通常状態という。）が、図示しない操作部を操作することにより、接点１３ａに切り替わる（以下、テスト状態という。）ようになっている。そして、前記操作部の操作を解除すると、切替スイッチＳＷ１は前記テスト状態から再び前記通常状態に戻る。

切替スイッチＳＷ１はオルタネイト動作型（位置保持型）又はモーメンタリ動作型（自動復帰型）のいずれも使用することができるが、テスト状態から通常状態への復帰を自動的に行わせるためモーメンタリ動作型のスイッチを使用することが好ましい。

モーメンタリ動作型のスイッチは、具体的には押しボタンスイッチやマイクロスイッチなどを使用することができ、図１の回路１において接点９ｂをスイッチのノーマルクローズ端子、接点１３ａをノーマルオープン端子とする。

このように接続することで、前記操作部を操作するとテスト状態となり、前記操作部の操作を解除した時は通常状態となる。

この切替スイッチＳＷ１を操作することにより、以下のように発熱体２の断線の有無を調べることができる。

まず、水道管が凍結する期間ではサーモスイッチ３がオンになるため、切替スイッチＳＷ１が通常状態では、電源プラグ４からライン５、発熱体２、サーモスイッチ３、ライン６及びライン７を経由する給電回路が形成され、発熱体２が発熱して水道管を加温することにより凍結を防止する。

このとき、発熱体２と並列状態にある発光ダイオードＬ１にも電流が流れて点灯するため、この点灯により発熱体２の通電を確認することができる。

この状態で、切替スイッチＳＷ１を操作してテスト状態に切り替えると、サーモスイッチ３が発光ダイオードＬ２によりバイパスされるため、電源プラグ４からライン７、発光ダイオードＬ２、発熱体２及びライン５を経由する一方向の通電回路が形成されることになる。この通電回路においては、発光ダイオードＬ２は発熱体２と直列に接続されることになるため、その点灯により発熱体２の導通を確認することができる。

なお、このテスト状態においてはサーモスイッチ３は回路１から切り離されることになるため、発光ダイオードＬ１には電流が流れず点灯することはない。

次に、水道管が凍結しない期間においてはサーモスイッチ３がオフになるため、切替スイッチＳＷ１が通常状態であっても、発熱体２には電力が供給されないため発熱することはない。従って、発光ダイオードＬ１及びＬ２は両方とも点灯することはない。

この状態で、切替スイッチＳＷ１をテスト状態に切り替えた場合には、電源プラグ４からライン７、発光ダイオードＬ２、発熱体２及びライン５を経由する一方向の通電回路が形成されて、発光ダイオードＬ２は発熱体２と直列に接続されるため、その点灯により発熱体２の導通を確認することができる。また、このとき発光ダイオードＬ１には電流が流れないため点灯することはない。

以上のように、サーモスイッチ３のオンオフにかかわらず、発光ダイオードＬ２の点灯により発熱体２の断線の有無を確認することができる。

そして、切替スイッチＳＷ１がテスト状態にあるときは発光ダイオードＬ１は点灯することはないことから、切替スイッチＳＷ１を操作して発熱体２の断線の有無を調べるときは、使用者は常に発光ダイオードＬ２のみが点灯するか否かを確認すればよく、操作上の混乱を生じさせるおそれはない。

また、回路１は発光ダイオード２個と切替スイッチ１個を用いた簡易な構成の回路であるため、小型で安価な水道管凍結防止装置を製造することが可能である。

（実施の形態２）
回路１では２個の発光ダイオードＬ１、Ｌ２を使用しているが、図２に示すように、これらの代わりに１個の二色発光ダイオードを用いることにより、更に小型で安価なものとすることができる。

図２は本発明の実施の形態２に係る回路図である。なお、図１と同じとなる符号の一部は省略してある。

図２に示す回路２０の動作は図１の回路１と同じであるためその説明は省略するが、表示部分については、赤色と緑色の二色を発光するダイオードＬ３を使用して、発光ダイオードＬ１の点灯の代わりに赤色を、発光ダイオードＬ２の点灯の代わりに緑色を点灯させるようにしている。

これにより、使用者がより使いやすくなるとともに、水道管凍結防止装置の表示部を簡略化することができる。

図３に本発明に係る水道管凍結防止装置の製品化した例を示す。なお、図１と同じとなる符号の一部は省略してある。

水道管凍結防止装置の製品化に当たっては、電源のオンオフ状態を表示させることが、使用者の利便と安全性向上の点から望ましい
図３に示す回路３０は、図１に示す回路１において、電源プラグ４からみて端子１０ａ及び切替端子９ａの手前に、ダイオードＤ５、発光ダイオードＬ５、及び抵抗Ｒ５からなる電源確認用の回路を付加したものである。この発光ダイオードＬ５は、発熱体２の断線の有無や、サーモスイッチ３のオンオフにかかわらず、電源プラグ４に電源が供給されている場合には常に点灯するため、使用者にとっての使いやすさと安全性とを向上させることができる。

なお、図２に示す回路２０についても、この電源確認用の回路を付加することができる。

（実施の形態３）
１個の発光ダイオードにより、発熱体の通電及び断線の有無を表示させることができる回路を図４に示す。

図４は、本発明の実施の形態３に係る回路図を示したものである。

図４に示す回路４０は、発熱体２、サーモスイッチ３、電源プラグ４、発光ダイオードＬ６及び二連式の切替スイッチＳＷ２から構成されている。

発熱体２とサーモスイッチ３は、端子４７ａにおいて直列に接続されている。そして、発熱体２の他端はライン４１に接続しており、サーモスイッチ３の他端は接点４２ａにより切替スイッチＳＷ２に接続している。

発光ダイオードＬ６のアノード側は、直列接続された抵抗Ｒ６とダイオードＤ６を介して、発熱体２とサーモスイッチ３が接続している端子４７ａに接続している。また、発光ダイオードＬ６のカソード側は、端子４８ｂにより切替スイッチＳＷ２に接続している。

この切替スイッチＳＷ２は２つの切替端子４８ａと４８ｂを有しており、通常時はそれぞれ接点４２ａと４３ａに接続されている（以下、通常状態という。）が、図示しない操作部を押すことにより、それぞれ接点４４ａと４４ｂに接続される（以下、テスト状態という。）ように同時に切り替えられる仕組みになっている。そして、前記操作部の押し下げを解除すると、切替スイッチＳＷ２はテスト状態から再び通常状態へ戻るようになっている。

なお、接点４３ａはライン４３を介して端子４３ｂによりライン４１に接続しており、また、接点４４ａと４４ｂはライン４４により短絡されている。

この切替スイッチＳＷ２を操作することにより、以下のように発熱体の断線の有無を調べることができる。

まず、水道管が凍結する期間ではサーモスイッチ３がオンになるため、切替スイッチＳＷ２が通常状態では、電源プラグ４からライン４１、発熱体２、サーモスイッチ３及びライン４２を経由する給電回路が形成され、発熱体２が発熱して水道管を加温して凍結を防止する。

このとき、発熱体２と並列状態にある発光ダイオードＬ６にも電流が流れて点灯するため、この点灯により発熱体２の通電を確認することができる。

ここで、切替スイッチＳＷ２を操作してテスト状態にすると、サーモスイッチ３が発光ダイオードＬ６によりバイパスされるため、電源プラグ４からライン４１、発熱体２、発光ダイオードＬ６、ライン４４及びライン４９を経由する一方向の通電回路が形成されることになる。この回路においては、発光ダイオードＬ６は発熱体２と直列に接続されるため、その点灯により発熱体２の導通を確認することができる。

次に、水道管が凍結しない期間においてはサーモスイッチ３がオフになるため、切替スイッチＳＷ２が通常状態でも、発熱体２には電力が供給されないため発熱することはない。また、発光ダイオードＬ６にも電流が流れないため点灯することはない。

ここで、切替スイッチＳＷ２を操作してテスト状態に切り替えると、電源プラグ４からライン４１、発熱体２、発光ダイオードＬ６、ライン４４及びライン４９を経由する一方向の通電回路が形成されて、発光ダイオードＬ６は発熱体２と直列に接続されるため、発光ダイオードＬ６の点灯により発熱体２の導通を確認することができる。

以上のように、回路４０においてはサーモスイッチ３のオンオフにかかわらず、発光ダイオードＬ６は、切替スイッチＳＷ２が通常状態のときは発熱体２の通電の有無を、テスト状態の場合には断線の有無を、それぞれ表示することができる。

このように、回路４０においては、１個の発光ダイオードの表示する内容が切替スイッチの状態により変わるが、両方の状態においても、点灯する場合には回路が正常であることを、点灯しない場合には回路に異常があることを示す点で共通しているため、使用者の混乱を生じることはない。

また、回路４０は発光ダイオード１個と切替スイッチから構成されているため、更に小型で安価な水道管凍結防止装置を製造することができる。

なお、回路４０においても、図３に示す電源確認用の回路を付加することができる。

実施の形態３に係る実施例を図５に示す。

なお、図５においては、図４と同じとなる符号の一部は省略してある。

図５に示す回路５０の基本的な構成は図４に示す回路４０と同じであるが、二連式の切替スイッチの内部の構成が異なっている。

二連式の切替スイッチＳＷ３においては、通常状態では切替端子５１ａと５１ｂはそれぞれ接点４２ａと５２ｂに接続されており、テスト状態においてはそれぞれ接点５２ａと５１ｃに接続される。この切替スイッチ５１の仕組みは、図４の回路４０における切替スイッチＳＷ２と同じであるが、端子５２ａと５２ｂはともにライン５２を介して発光ダイオード４５のカソード側と接続されている点が異なっている。

なお、端子５１ｃはオープン端子となっているため、回路５０の動作とは関係ない。

本回路５０の動作については、図４の回路４０と同じであるため省略するが、回路４０の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、回路５０においても、図３に示す電源確認用の回路を付加することができる。

本発明の実施の形態１に係る水道管凍結防止装置の回路図である。 本発明の実施の形態２に係る水道管凍結防止装置の回路図である。 実施の形態１に係る実施例の回路図である。 本発明の実施の形態３に係る水道管凍結防止装置の回路図である。 実施の形態３に係る実施例の回路図である。 水道管凍結防止装置の設置例である。 従来の水道管凍結防止装置の回路図である。

符号の説明

２、６１ 発熱体
３ サーモスイッチ
４、６２ 電源プラグ
５、６、７、８、４１、４２、４４、４９、５２、７３、７４ ライン
９ 切替スイッチ
４８、５１ 二連式切替スイッチ
９ａ、４８ａ、４８ｂ、５１ａ、５１ｂ 切替端子
１０、１３、２３、２５、３１、４７ ダイオード
１１、１４、２２、２４、３３、４６ 抵抗
１２、１５、４５ 発光ダイオード
２１ 二色発光ダイオード
６０ 水道管
６３ 地表面

Claims (3)

1. 水道管を加温して凍結を防止するための発熱体と、
   前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチと、
   からなる水道管凍結防止装置において、
   第１の発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、
   第２の発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態と、
   のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置。
2. 水道管を加熱して凍結を防止するための発熱体と、
   前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチと、
   からなる水道管凍結防止装置において、
   二色発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその第１の色の点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、
   前記二色発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその第２の色の点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態と、
   のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置。
3. 水道管を加熱して凍結を防止するための発熱体と、
   前記発熱体と直列に接続され前記水道管の温度または外気温度に基づいて前記発熱体に供給される電力をオンオフするサーモスイッチと、
   からなる水道管凍結防止装置において、
   発光ダイオードを前記発熱体と並列状態に接続してその点灯により前記発熱体が通電していることを表示する第１の接続状態と、
   前記発光ダイオードを前記サーモスイッチをバイパスして前記発熱体に直列に接続してその点灯により前記発熱体が導通していることを表示する第２の接続状態と、
   のいずれかに選択して接続するスイッチを有することを特徴とする水道管凍結防止装置。

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