JPH0618470U - 水道凍結防止帯用節電ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水道管凍結防止用ヒータの節電を行う。 【構成】 温度検出手段である温度センサ２と、温度設
定手段である差動増幅回路５、ゲイン調整回路６と、零
電圧位相トリガ手段であるシュミット回路７、トリガ回
路８と、スイッチング手段であるスイッチング回路９か
らなり、このスイッチング回路９をトリガ回路８を介し
たシュミット回路７の出力で制御し、ヒータ３に印加す
る電圧波形を正電圧位相のみに変換してヒータ３の消費
電力を低減させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は水道凍結防止帯用節電ユニットに関し、特にヒータの消費電力を低減 させるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

冬季の寒冷地においては気温が氷点下を大きく下回り、水道管内の水が凍結す ることがしばしばある。水栓が閉じられている状態で水道管内の水が凍結すると 、凍結による体積の増加によって水道管が破裂することになる。このような事態 を避ける手段として、例えば、水栓を完全に締めずに１分当り１リットル程度の 放水を行ったり、水道管付近に配した帯状ヒータで水道管を保温したりすること が行われている。しかし、少量の放水も冬季を通して見ると大変な量の水を必要 とするにも拘らず、気温が非常に低い場合にはあまり効果がない。一方、ヒータ は有効に作用するが、その消費電力はひと冬で数１０〜１００ｋｗｈ以上に昇り 、近年における省エネルギ思想に逆行する要素を含んでいる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

一般に帯状ヒータは、電源コードの先端にフレキシブルなヒータとサーモスタ ットを一体に形成した簡単な構成であるから、コスト的には最も有利である反面 、人手を介して通電させなければならないと云う操作上の煩わしさがある。万一 、通電させるのを忘れると水道管を破損させる危険性があり、逆に通電を止める のを忘れると無駄な電気を消費することになると云う課題を有している。

【０００４】 このような人手を介する煩わしさを避けるために、温度センサを用いてヒータ の通電制御を行うと共に、節電を行う手段が実公平１−３５４３５号公報に記載 されている。 これは、０〜２℃以上の非凍結温度を通電時間０％とし、一方、最低予想気温 を通電時間１００％として、この両者の間で通電時間を気温に比例変化させて節 電を行うものである。この考案は、温度制御にサーミスタ等の温度センサにより ヒータを制御するので、上記した課題は解決されているが、以下の点において課 題を有している。

【０００５】 即ち、上記公報に記載された手段を実施するに当っては、コントローラが複雑 になることを避けることができない。つまり、このような特定地域で特定季節の みに用いる特殊な商品は、大量生産によるコストダウンを享受することは実質的 に困難であり、低コストで提供するためには可能な限り簡単な構成とすることが 必要である。しかも、最低予想気温と云う不確定で曖昧な概念は内部構造に精通 していない一般使用者の混乱を招く可能性が高く、十分に性能を引き出すことが 困難であるばかりか、実際の気温が予想に反したときは十分な発熱量を得ること ができないために水道管を破損させる危険性を有している。

【０００６】 本考案はこのような状況に鑑みて開発されたものであり、従来より用いられて いる凍結防止帯を用いて、確定的な要素のみでヒータの制御を行って節電をし、 簡単な構成、低コストでありながら商品価値の高い製品を提供することを目的と する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために、水道管に長尺状のヒータを回巻し、このヒータ に交流電源を通電して発熱させることで凍結による水道管の破損を防止する装置 に用いるユニットであって、凍結温度、及び非凍結温度を検出する温度検出手段 と、ヒータへの通電開始温度、及び、通電停止温度を決定する温度設定手段と、 ヒータに供給する交流電源に同期した零電圧位相トリガ手段と、温度検出手段の 検出出力でヒータの通電を行うスイッチング手段からなり、上記したスイッチン グ手段を零電圧位相トリガで制御し、ヒータに印加する交流電圧の波形を正電圧 位相、または、負電圧位相のみに変換してヒータの消費電力を低減させることを 特徴とする構成とした。

【０００８】

【作用】

温度検出手段は、外気温が温度設定手段により設定された通電開始温度（凍結 温度）以下になったことを検出するとスイッチング手段はＯＮになり、本考案の 節電ユニットに接続されたヒータは加熱され、水道管内の水温は氷点下とならな いように温められる。外気温が通電停止温度（非凍結温度）以上になると、スイ ッチング手段はＯＦＦになりヒータへの通電を停止し、不必要な電力の消費を避 けている。そして、このようなＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返すことで水道管が保温 されて、凍結による破損を防止している。

【０００９】 さらに、ヒーターへの通電を司るスイッチング手段は、ヒータに供給する交流 電源に同期した零電圧位相トリガ手段のトリガ信号でＯＮ−ＯＦＦされる。この 結果、ヒータに印加される電圧波形は、交流波形から正電圧位相、又は、負電圧 位相だけの波形に変換される。つまり、ヒータには正電圧位相と負電圧位相双方 のピーク電圧が印加されていたものが、正電圧位相、又は、負電圧位相だけのピ ーク電圧が印加されるので節電をすることができる。

【００１０】

【実施例】

図１は本考案の水道凍結防止帯用節電ユニットの一実施例のブロック図であり 、１はユニット本体、２は温度センサ、３はヒータ、２０は水道管を示している 。 ユニット本体１は、ケーシング１１に収められた基板１４上に電源回路４、差 動増幅回路５、ゲイン調整回路６、シュミット回路７、トリガ回路８、スイッチ ング回路９が構成され、上記した温度センサ２は差動増幅回路５に接続され、ま た、水道管２０に回巻されたヒータ３は、ケーシング１１に設けたコンセント１ ０を介してスイッチング回路９に接続されている。

【００１１】 温度センサ２は図３、及び図４に示されるように、ケーシング１１に形成され た外気導入のためのスリット１２を有するコンパートメント１３内に配置される 。本実施例において温度センサ２は、サーミスタ、サーモカップル、トランジス タ、ダイオード等さまざまな素子を用いることができるが、本実施例では白金温 度センサを用いている。また、ヒータ３は一般に市販されている、電源コードの 先端にフレキシブルヒータとサーモスタットが一体に形成された構成のものを用 い、ケーシング１１には、このヒータ３を接続する複数個、例えば３連のコンセ ント１０を設けている。

【００１２】 ユニット本体１を構成する各回路４〜９はソリッドステート化するのが好まし い。特に、回路４〜８はＩＣ化するとユニット本体１を小型化できると共に製造 コストの削減をもたらすことができる。また、スイッチング回路９はヒータ３の 通電制御をするところでトリガ回路８によって制御されるため、トランジスタや サイリスタ等の大電流がドライブできる半導体素子を用いている。 なお、本実施例のユニット本体１は屋外で用いることができるように、ケーシ ング１１は適宜防水処理を施すのが好ましく、また、ユニット本体１の設置が容 易なように取付部１１ａを設けている。

【００１３】 次に、本実施例の作用の説明を行う。 本実施例のユニット本体１は図５に示されるようにして用いられ、まず、ユニ ット本体１に設けた電源コード１７を電源に接続すると、電源表示ＬＥＤ１５が 点灯し、使用可能な状態となる。 ケーシング１１のコンパートメント１３内に収められた温度検出手段である温 度センサ２は、温度設定手段である差動増幅回路５により設定された通電開始温 度（凍結温度）、例えば３℃以下になったことを検出すると、スイッチ手段であ るスイッチング回路９はＯＮになる。すると、通電表示ＬＥＤ１６が点灯すると 共に、ケーシング１１に設けたコンセント１０を介して接続されたヒータ３は加 熱され、水道管２０内の水温は氷点下とならないように温められる。

【００１４】 また、外気温が、温度設定手段であるゲイン調整回路６に設定された通電停止 温度（非凍結温度）、例えば５℃以上になると、スイッチング回路９はＯＦＦに なりヒータ３への通電を停止すると共に、通電表示ＬＥＤ１６が消灯する。そし て、このようなスイッチング回路９のＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返すことで水道管 ２０が保温されて凍結による破損を防止している。

【００１５】 このように、本実施例ではヒータ３の温度制御に、ヒータ３に設けられたサー モスタットに併せてユニット本体の温度センサ２を用いているので、細かい温度 制御が可能となっている。つまり、ゲイン調整回路６の設定により通電開始温度 と通電停止温度の幅は任意に設定することができるようになっている。なお、通 電開始温度と通電停止温度の設定温度を同じにすると、この温度付近でのスイッ チング回路９の動作が不安定になる可能性があるため、２℃程度のヒステリシス を持たせている。また、電源回路４はユニット本体１の各回路５〜９を賄うもの で、例えば９〜１２Ｖ程度の直流を供給している。

【００１６】 ヒーター３への通電を制御するスイッチング回路９は、零電圧位相トリガ手段 であるトリガ回路８の出力信号でシュミット回路７を零電圧時にトリガすること でＯＮ−ＯＦＦされる。この結果、ヒータ３に印加される電圧波形は図２ａ、ｂ に示されるように、正弦波形から正電圧位相、または、負電圧位相だけの波形に 変換される。つまり、ヒータ３に印加される電圧は、従来約２８２．８Ｖｐ−ｐ （１００Ｖｒｍｓ）であったものが、約１４１．４Ｖｐ−ｐとなるので節電をす ることができる。なお、図２ａに示した波形と図２ｂに示した波形の違いはスイ ッチング回路９の構成の違いによるものである。図２ｂに示した波形の方が効率 良く節電が行えるものであるが、これらは実施に応じて最適な方を選択すると良 い。

【００１７】

【考案の効果】

以上の説明で明らかな通り本考案によれば、ヒータの制御に温度センサを用い たので、繊細な温度制御により無駄な通電時間を省くことができ、併せてヒータ に印加する電圧波形を変化させることで節電が行える。しかも、従来例に見られ るような最低予想気温と云う不確定な概念を用いずに、水道管の凍結温度か否か と云う確定的な要素のみでヒータの制御を行うので、操作方法に混乱を来すこと がなく、誰が使用しても一様に確実な結果が得られるものである。また、実施に 当っては、比較的簡単な構成で実施することができるので、安価で商品価値の高 い製品を提供することができる等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例におけるブロック図である。

【図２】ヒータに印加される電圧の波形を示す図であ
る。

【図３】ユニット本体の内部構造を示す概略図である。

【図４】ユニット本体の底面を示す図である。

【図５】本実施例の使用状態を示す参考図である

【符号の説明】

１ ユニット本体 ２ 温度センサ ３ ヒータ ５ 差動増幅回路 ６ ゲイン調整回路 ７ シュミット回路 ８ トリガ回路 ９ スイッチング回路 ２０ 水道管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道管に長尺状のヒータを回巻し、この
   ヒータに交流電源を通電して発熱させることで凍結によ
   る水道管の破損を防止する装置に用いるユニットであっ
   て、凍結温度、及び非凍結温度を検出する温度検出手段
   と、ヒータへの通電開始温度、及び、通電停止温度を決
   定する温度設定手段と、ヒータに供給する交流電源に同
   期した零電圧位相トリガ手段と、温度検出手段の検出出
   力でヒータの通電を行うスイッチング手段からなり、上
   記したスイッチング手段を零電圧位相トリガで制御し、
   ヒータに印加する交流電圧の波形を正電圧位相、また
   は、負電圧位相のみに変換してヒータの消費電力を低減
   させることを特徴とする水道凍結防止帯用節電ユニッ
   ト。