JPH0679859U - 水道管の凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水道管１の外側に、断面略円弧状に形成され
た伝熱板２・２が密着して設けられており、この伝熱板
２の背面２ｂに、正特性サーミスタからなる発熱体を内
部に備えたヒータ３が密着して設けられている。伝熱板
２は、弾性を備えると共に、水道管１の外周の少なくと
も半分以上にわたって密着可能な大きさに形成されてい
る。また、水道管１等は、断熱材１１により保温されて
いる。 【効果】 例えば寒冷地域における屋外または屋内に配
管されている水道管に設けることにより、水道水の凍結
を防止することができる。それゆえ、体積膨張による水
道管の破裂や、給湯設備等の損傷・破損を防止すること
が可能となる。伝熱板を水道管の外側に填めることによ
り凍結防止装置を固定できるので、取り付け方法が容易
となり、かつ、短時間で行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を有する定温ヒ ータ、例えばチタン酸バリウム系磁器半導体からなるヒータを備えた水道管の凍 結防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

寒冷地域では冬季に、屋外または屋内に配管されている水道管内の水道水が、 例えば夜間に凍結して氷となり、翌日、水道水が流れなくなる場合がある。そし て、水道水が凍結すると、体積膨張により水道管が破裂したり、あるいは給湯設 備等を損傷・破損する虞れがあるので、従来は、水道管に湯を懸けて氷を溶解し たり、あるいは前日に水道管内の水道水を抜き取り、凍結を防止する等の作業を 行っている。

【０００３】 ところが、氷を溶解するためには湯を沸かさなければならず、手間と時間が掛 かると共に、屋内等、湯を懸けることができない場所に配管されている水道管に は、この方法を用いることが不可能となっている。また、毎日、水道管内の水道 水を抜き取る作業は面倒であると共に、作業を行うことを忘れる虞れがある。

【０００４】 そこで、従来より、帯状ヒータを水道管に巻き付ける等して水道水の凍結を防 止することが行われている。上記の帯状ヒータを備えた従来の凍結防止装置は、 図６に示すように、水道管３１の外側に、ニクロム線等が内蔵されている帯状ヒ ータ３２が密着して設けられ、この帯状ヒータ３２および水道管３１を保温する ために、発泡ポリウレタン樹脂や発泡ポリエチレン樹脂等からなる断熱材３３が 水道管３１に固定されている。そして、帯状ヒータ３２にて発生する熱を断熱材 ３３により保温すると共に、水道管３１を介して水道水３４に伝達することによ り、水道水３４の凍結を防止している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の凍結防止装置が備えている帯状ヒータ３２は、発熱 温度を一定にするための温度制御回路や、過熱を防止するための過熱防止回路が 必要であり、凍結防止装置が大型化するという問題を有している。また、帯状ヒ ータ３２を水道管３１に固定するためには、例えば帯状ヒータ３２を水道管３１ に巻き付けた後、帯状ヒータ３２を針金や紐、接着剤、ビニル製のテープ等で係 止する必要があり、取り付け方法が面倒であるという問題を有している。従って 、水道管への取り付け方法が容易で、しかも小型化・軽量化がなされている凍結 防止装置が求められている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の考案の凍結防止装置は、上記の課題を解決するために、水道管 の凍結を防止する凍結防止装置であって、上記水道管の外側に、断面略円弧状に 形成された伝熱板が密着して設けられ、上記伝熱板の背面に、正特性サーミスタ からなる発熱体を内部に備え、周囲を電気絶縁性被覆材料にて被覆されたヒータ が密着して設けられていることを特徴としている。

【０００７】 請求項２記載の考案の凍結防止装置は、上記の課題を解決するために、請求項 １記載の凍結防止装置において、上記伝熱板が、弾性を備えると共に、水道管の 外周の少なくとも半分以上にわたって密着可能な大きさに形成されていることを 特徴としている。

【０００８】

【作用】

請求項１記載の構成によれば、水道管の外側に、断面略円弧状に形成された伝 熱板が密着して設けられており、この伝熱板の背面に、正特性サーミスタからな る発熱体を内部に備え、周囲を電気絶縁性被覆材料にて被覆されたヒータが密着 して設けられている。このため、伝熱板の表面温度は、ヒータの通電後に所定温 度まで迅速に上昇し、所定温度に達すると、その温度を保つことになる。

【０００９】 これにより、発熱体にて発生する熱を伝熱板を介して水道管内の水道水に効率 良く伝達することができ、水道水の凍結防止の効果を素早く発揮することができ る。即ち、例えば寒冷地域における屋外または屋内に配管されている水道管に設 けることにより、水道水の凍結を防止することができる。それゆえ、体積膨張に よる水道管の破裂や、給湯設備等の損傷・破損を防止することが可能となる。

【００１０】 請求項２記載の構成によれば、伝熱板が、弾性を備えると共に、水道管の外周 の少なくとも半分以上にわたって密着可能な大きさに形成されているので、伝熱 板を僅かに変形させて水道管の外側に填めることにより、伝熱板、即ち凍結防止 装置を水道管における所定位置に固定することができる。

【００１１】 これにより、凍結防止装置を水道管に固定するための特別な部材・工程が不要 となり、部品点数および工程数を削減することができる。また、水道管への取り 付け方法が容易となり、かつ、短時間で行うことができる。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例について図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通り である。尚、以下の説明においては、２個のヒータを備えた凍結防止装置を例に 挙げることとする。

【００１３】 本実施例にかかる水道管の凍結防止装置は、図１ないし図３に示すように、鉄 やポリ塩化ビニル樹脂等からなる水道管１の外側における所定位置に、水道管１ の長さ方向に対して垂直な断面が略円弧状に形成された伝熱板２・２が密着状態 で設けられている。伝熱板２の背面２ｂにおける所定位置には、扁平な略円柱状 のヒータ３が密着状態で設けられている。また、上記の伝熱板２・２、ヒータ３ ・３、および水道管１を保温するために、保温部材である断熱材１１が水道管１ に設けられている。

【００１４】 上記の伝熱板２は、熱伝導性に優れると共に弾性を備えた金属板、例えば銅板 やリン青銅板、アルミニウム板、ステンレス板等で、例えば 0.3mm程度の厚みに 作製されている。伝熱板２の正面２ａは、水道管１外周の曲率よりも僅かに小さ い曲率を有しており、水道管１の外周の少なくとも半分以上にわたって密着可能 な大きさに形成されている。また、伝熱板２は、水道管１の外側における所望の 位置に取り付け易いように、各ヒータ３に別個に設けられている。尚、伝熱板２ は、ポリ塩化ビニル樹脂やシリコン樹脂等の難燃性プラスチックで作製されてい てもよい。

【００１５】 伝熱板２を水道管１に固定する際には、応力を掛けることにより伝熱板２を僅 かに変形させて水道管１の外側に填める。伝熱板２は、弾性を備えており、上述 した曲率および大きさに形成されているので、水道管１の外側に填めた後、応力 を除去すると元の形状に戻り、水道管１に固定される。

【００１６】 上記のヒータ３は、図４および図５に示すように、発熱体４、金属端子８・８ 、給電線であるリード線９・９、および電気絶縁性被覆材料で形成された絶縁ケ ース１０で構成されている。

【００１７】 発熱体４は、正温度係数（Positive Temperature Coefficient）を有する素材 、例えばチタン酸バリウム等を主原料としたセラミックス半導体からなり、室温 からキュリー温度Ｔc （抵抗急変温度）までは低抵抗であるが、キュリー温度Ｔ c を越えると急峻に抵抗値が増大する特性を有する感熱素子としての正特性サー ミスタである。この特性により、発熱体４は、電圧が印加されると、最初は、低 温であるために抵抗値が小さくて大電流が流れ、この結果、急激に温度が上昇す る一方、温度がキュリー温度Ｔc を越えると抵抗値が急峻に増大することにより 、一定温度以上には温度が上がらず、一定温度を安定に保つこととなる。即ち、 発熱体４は自己温度制御機能を備えることができる。従って、ヒータ３は、消費 電力が少なく、温度制御回路や過熱防止回路を省くことができ、小型化が可能と なっている。また、局部過熱による発火等の虞れもない。尚、この発熱体４は、 材料組成によりキュリー温度Ｔc が、およそ30〜250 ℃の範囲で任意に設定でき るので、本実施例における発熱体４では、被加熱物である水道管１の加熱に有効 な伝熱板２の表面温度が実現でき、かつ、安全性や省電力化を考慮してキュリー 温度Ｔc を設定すればよい。

【００１８】 上記の発熱体４は、扁平な円柱状をなし、図５に示すように、上面および下面 に、例えば銀塗料を塗布して形成された電極４ａ・４ａを備えている。

【００１９】 金属端子８は、発熱体４の外径に略等しい径の円形平板状をなしている。また 、各金属端子８には、リード線９を接続するための給電部８ａが形成されている 。これら給電部８ａ・８ａは、互いに平行となり、対応するリード線９・９の導 入方向へ延びている。

【００２０】 発熱体４と金属端子８・８との電気的な接続は、発熱体４の電極４ａと金属端 子８とを、例えばエポキシ樹脂／銀混合の導電性接着剤で貼着することにより行 われている。また、給電部８ａ・８ａとリード線９・９との電気的な接続は、給 電部８ａ・８ａの対向面側にそれぞれ対応するリード線９を例えば半田付けする ことにより行われている。

【００２１】 絶縁ケース１０は、被覆基体である絶縁ケース下部１０ａと、絶縁ケース上部 １０ｂとで構成されている。この絶縁ケース１０は、発熱体４および金属端子８ ・８を被覆して密封、即ち、シールしている。また、絶縁ケース１０は、リード 線９と金属端子８の給電部８ａとの半田付け部分に力学的負荷が掛かって断線等 が起こらないように、リード線９・９の金属端子８側末端部も覆うようになって いる。さらに、絶縁ケース下部１０ａの底面１０ｃは、伝熱板２の背面２ｂの曲 率と略等しい曲率を有する略円弧状になっており、これにより、ヒータ３は、伝 熱板２の背面２ｂに密着可能となっている。

【００２２】 上記の絶縁ケース１０は、射出成形等により予め成形された絶縁ケース下部１ ０ａに発熱体４等を収容し、射出成形用金型（図示せず）に設置した後、絶縁ケ ース上部１０ｂ部分となる電気絶縁性被覆材料を射出成形することにより、絶縁 ケース下部１０ａと絶縁ケース上部１０ｂとを一体化し形成される。これにより 、発熱体４等は絶縁ケース１０内部に密封され、固定される。

【００２３】 絶縁ケース１０は、熱収縮率が小さく、熱伝導性や機械的強度に優れると共に 、発熱体４の発熱温度に耐え得る耐熱性、および、リード線９・９の被覆材料と の密着性が良好であることが必要であり、例えば、ポリアミド樹脂、ポリプロピ レン樹脂およびガラスからなるポリマアロイ等によって形成されている。また、 絶縁ケース１０は、水蒸気等の水分を内部に通さない防水性および空気を内部に 通さない気密性をも備えている。

【００２４】 また、伝熱板２の背面２ｂへの絶縁ケース１０、即ちヒータ３の取り付けは、 例えば接着剤で両者を貼着することにより行われている。尚、伝熱板２の背面２ ｂへのヒータ３の取り付けを、ボルト・ナットを用いて行ってもよい。

【００２５】 上記のヒータ３においては、金属端子８・８の給電部８ａ・８ａの対向面側に それぞれリード線９を接続していることにより、金属端子８・８の外面側にはリ ード線９・９の接続による凹凸が生じない。従って、この凹凸を吸収するための 厚みを絶縁ケース１０に設ける必要がなく、絶縁ケース１０、即ちヒータ３を薄 く形成することができる。これにより、ヒータ３を小型化・軽量化・薄型化する ことができると共に、発熱体４で発生した熱を効率良く伝熱板２に伝達すること ができる。さらに、絶縁ケース１０の底面１０ｃと伝熱板２の背面２ｂとを密着 させるので、熱の伝達効率をより一層向上させることができる。

【００２６】 図１および図３に示すように、断熱材１１は、略円筒形状をなしており、伝熱 板２・２、ヒータ３・３、および水道管１を保温するようになっている。断熱材 １１は、熱収縮率が小さく、保温性および断熱性に優れ、弾性や可撓性、撥水性 を備えると共に、ヒータ３の発熱温度に耐え得る耐熱性を備えることが必要であ り、例えば、発泡ポリエチレン樹脂や発泡ポリウレタン樹脂等の発泡プラスチッ クで作製されている。また、断熱材１１の厚みは、水道管１等を保温するのに有 効な厚みとなっている。このため、例えば外気温が氷点下であっても、ヒータ３ 、即ち発熱体４にて発生する熱が外部に逃げる虞れはなく、発熱体４にて発生す る熱を伝熱板２を介して水道管１内の水道水２０に効率良く伝達することができ る。

【００２７】 さらに、断熱材１１は、断熱材１１を水道管１に容易に取り付けることができ るように、例えば、断熱材１１の長さ方向に沿って外周面から内周面に通じる切 れ目（図示せず）が設けられている。従って、断熱材１１を水道管１に取り付け る際には、応力を掛けることにより断熱材１１を変形させて上記の切れ目を開き 、水道管１の外側に填める。断熱材１１は、弾性や可撓性を備えているので、水 道管１の外側に填めた後、応力を除去して切れ目を閉じると、元の形状に戻って 水道管１を包み込み、水道管１の所定位置に固定される。

【００２８】 尚、例えば水道管１が太い場合等は、断熱材１１に切れ目を設ける代わりに、 断熱材１１を長さ方向に沿って２つに分割し、これら断面略円弧状に分割された 断熱材にて水道管１を挟み込むようにしてもよい。但し、この場合には、断熱材 を水道管１に固定するために、例えば針金や紐、接着剤、ビニル製のテープ等が 必要となる。また、発熱体４のキュリー温度Ｔc が充分に高く設定されることに より、水道管１の温度が０℃以上の温度に充分に保たれる場合には、断熱材１１ を省略してもよい。

【００２９】 上記の各ヒータ３に接続されているリード線９・９は、図１ないし図３に示す ように、ターミナル部材１５を介して電源コード１６と接続されており、この電 源コード１６を通じて外部電源と電気的に接続されている。従って、各ヒータ３ は、互いに並列に接続されている。尚、リード線９…および電源コード１６の長 さは、凍結防止装置の取り扱い易さや取り付け位置等を考慮して、適宜設定すれ ばよい。

【００３０】 上記の構成において、水道管１に凍結防止装置を取り付ける際には、先ず、伝 熱板２・２の正面２ａを水道管１の所望の位置に押し付ける。伝熱板２は、弾性 を備えているので、上記の如く水道管１に押し付けられると、僅かに拡がるよう に変形し、伝熱板２の正面２ａが水道管１の外側に密着した状態で水道管１に固 定される。その後、上述のようにして断熱材１１を取り付けて凍結防止装置が完 成する。尚、伝熱板２・２同士、即ちヒータ３・３同士の取り付け間隔は、例え ば、発熱体４のキュリー温度Ｔc や、水道管１の直径等に応じた最適の間隔とな るように設定すればよい。また、ヒータ３・３同士は、水道管１の長さ方向に沿 って同一直線上に固定してもよく、また、水道管１を取り巻くように螺旋状に固 定してもよい。さらに、必要に応じて、断熱材１１の固定に、例えば針金や紐、 ビニル製のテープ等を用いてもよい。

【００３１】 上記構成の凍結防止装置は、正特性サーミスタからなる発熱体４を備えたヒー タ３を発熱手段としているので、通電後に迅速に温度上昇し、所定の温度に達す ると、その温度を保つことになる。よって、伝熱板２・２が所定の温度まで迅速 に上昇し、水道管１を介して水道管１内の水道水２０を素早く加熱することがで きる。これにより、水道管１に凍結防止の機能を付与することができる。

【００３２】 例えば具体例として、上記構成の凍結防止装置を水道管１に固定し、外気温 - 25℃の条件で通電を行った場合には、通電開始50分後の水道管１の表面温度は-1 .4℃、水道水２０の温度は 0.4℃であった。また、外気温 -10℃の条件で通電を 行った場合には、通電開始 250分後の水道管１の表面温度は15℃、水道水２０の 温度は15℃であった。これらのことから明らかなように、凍結防止装置により、 水道管１に凍結防止の機能が付与されていることがわかる。また、消費電力は 3 .5Whであった。

【００３３】 一方、上記構成の凍結防止装置の代わりに、 100Ｖ−35Ｗの帯状ヒータ（株式 会社ワーク製）を水道管１に固定し、外気温 -10℃の条件で通電を行った場合に は、通電開始 250分後の水道管１の表面温度は32.2℃、水道水２０の温度は34.4 ℃となり、水道管１および水道水２０が不必要に加熱された。また、消費電力は 38Whであった。さらに、帯状ヒータが局部過熱する虞れが生じた。

【００３４】 以上のように、上記構成の凍結防止装置は、水道管１の外側に、断面略円弧状 に形成された伝熱板２・２が密着して設けられており、この伝熱板２の背面２ｂ に、正特性サーミスタからなる発熱体４を内部に備え、周囲を絶縁ケース１０に て被覆されたヒータ３が密着して設けられているので、発熱体４にて発生する熱 を伝熱板２を介して水道管１内の水道水２０に効率良く伝達することができ、水 道水２０の凍結防止の効果を素早く発揮することができる。即ち、例えば寒冷地 域における屋外または屋内に配管されている水道管１に凍結防止装置を設けるこ とにより、水道水２０の凍結を防止することができる。それゆえ、体積膨張によ る水道管１の破裂や、給湯設備等の損傷・破損を防止することが可能となる。

【００３５】 また、伝熱板２が、弾性を備えると共に、水道管１の外周の少なくとも半分以 上にわたって密着可能な大きさに形成されているので、伝熱板２を僅かに変形さ せて水道管１の外側に填めることにより、伝熱板２、即ち凍結防止装置を水道管 １における所定位置に固定することができ、凍結防止装置を水道管１に固定する ための特別な部材・工程が不要となり、部品点数および工程数を削減することが できる。また、水道管１への取り付け方法が容易となり、かつ、短時間で行うこ とができる。

【００３６】 尚、上記の実施例では、伝熱板２は、水道管１の外側における所望の位置に取 り付け易いように、ヒータ３毎に別個に設けられている構成となっているが、例 えば、水道管１への取り付け等に支障が無い場合には、伝熱板２・２を互いに繋 げて一つの伝熱板にしてもよい。また、上記の実施例では、伝熱板２は、水道管 １の外周の少なくとも半分以上にわたって密着可能な大きさに形成されている構 成となっているが、例えば、水道管１が太い場合等には、伝熱板２を必ずしも上 記の大きさに形成しなくてもよい。この場合には、伝熱板２を、接着剤等により 水道管１に貼着すればよい。

【００３７】 また、上記の実施例では、凍結防止装置について、ヒータ３を２個用いた場合 を例に挙げて説明したが、ヒータ３の個数は、勿論、上記の２個に限定されるも のではなく、水道管１の直径や長さ、外気温等に応じて適宜変更すればよい。そ して、発熱体４およびヒータ３の形状は、上記の扁平な円柱状に限定されるもの ではなく、扁平な直方体状や三角柱状等の種々の形状であってもよい。さらに、 断熱材１１を、必要に応じて接着剤等により水道管１等に貼着してもよい。

【００３８】 また、伝熱板２およびヒータ３の形状や大きさ、厚みも、水道管１の直径や長 さ等に応じて最適の形状や大きさ、厚みとなるように種々変更することが可能で ある。その上、上記の実施例では、発熱体４を内部に１個備えたヒータ３を用い た場合を例に挙げて説明したが、ヒータが内部に備える発熱体４の個数は、１個 に限定されるものではなく、複数個であってもよい。この場合には、ヒータ内部 に備える発熱体４の個数は、水道管１の直径や長さ、外気温等に応じて適宜変更 すればよい。発熱体４を内部に複数個備えたヒータを用いると、リード線９…の 本数が減少するので、リード線９…と電源コード１６との接続が容易となる。尚 、ヒータ内部に備える発熱体４…は、例えば一対の金属端子により、互いに並列 となるように電気的に接続すればよい。

【００３９】

【考案の効果】

請求項１記載の考案の水道管の凍結防止装置は、以上のように、水道管の外側 に、断面略円弧状に形成された伝熱板が密着して設けられ、上記伝熱板の背面に 、正特性サーミスタからなる発熱体を内部に備え、周囲を電気絶縁性被覆材料に て被覆されたヒータが密着して設けられている構成である。

【００４０】 これにより、伝熱板の表面温度は、ヒータの通電後に所定温度まで迅速に上昇 し、所定温度に達すると、その温度を保つことになるので、発熱体にて発生する 熱を伝熱板を介して水道管内の水道水に効率良く伝達することができ、水道水の 凍結防止の効果を素早く発揮することができる。即ち、例えば寒冷地域における 屋外または屋内に配管されている水道管に設けることにより、水道水の凍結を防 止することができ、体積膨張による水道管の破裂や、給湯設備等の損傷・破損を 防止することが可能となるという効果を奏する。

【００４１】 請求項２記載の考案の水道管の凍結防止装置は、以上のように、伝熱板が、弾 性を備えると共に、水道管の外周の少なくとも半分以上にわたって密着可能な大 きさに形成されている構成である。

【００４２】 これにより、伝熱板を僅かに変形させて水道管の外側に填めることにより、伝 熱板、即ち凍結防止装置を水道管における所定位置に固定することができるので 、凍結防止装置を水道管に固定するための特別な部材・工程が不要となり、部品 点数および工程数を削減することができる。また、水道管への取り付け方法が容 易となり、かつ、短時間で行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における凍結防止装置を水道
管に取り付けた状態を一部破断で示す斜視図である。

【図２】上記の凍結防止装置の斜視図である。

【図３】上記の凍結防止装置を水道管に取り付けた状態
を示す断面図である。

【図４】上記の凍結防止装置におけるヒータを一部破断
で示す概略の正面図である。

【図５】上記のヒータの断面図である。

【図６】従来の凍結防止装置を水道管に取り付けた状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 水道管 ２ 伝熱板 ２ａ 正面 ２ｂ 背面 ３ ヒータ ４ 発熱体 ８ 金属端子 ９ リード線 １０ 絶縁ケース（電気絶縁性被覆材料） １１ 断熱材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水道管の凍結を防止する凍結防止装置であ
   って、 上記水道管の外側に、断面略円弧状に形成された伝熱板
   が密着して設けられ、上記伝熱板の背面に、正特性サー
   ミスタからなる発熱体を内部に備え、周囲を電気絶縁性
   被覆材料にて被覆されたヒータが密着して設けられてい
   ることを特徴とする水道管の凍結防止装置。
2. 【請求項２】上記伝熱板が、弾性を備えると共に、水道
   管の外周の少なくとも半分以上にわたって密着可能な大
   きさに形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   水道管の凍結防止装置。