JPH1061832A

JPH1061832A - ヒータ付配管

Info

Publication number: JPH1061832A
Application number: JP22292796A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamaguchi; 哲生山口; Fumitaka Ishimori; 史高石森; Kiyoko Yasui; 紀代子安井
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成のヒータ付配管を提供する
こと。【解決手段】ヒータ付配管１は、たとえば塩化ビニルな
どの合成樹脂で構成された樹脂管２の外周面には、伝熱
板３が密着した状態に設けられている。伝熱板３の外表
面には、ＰＴＣ素子発熱体を樹脂で絶縁被覆することに
よって長尺テープ状に形成された２本のヒータモジュー
ルＨ１，Ｈ２が二重螺旋状に巻き付けられている。ヒー
タ付配管１にはさらに、ヒータモジュールＨが伝熱板３
の外表面に巻装された状態で、伝熱板３とヒータモジュ
ールＨとを覆うように外装された断熱材４を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば凍結防止
のためのヒータが取り付けられた配管に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すように、陸屋根９０のような
傾斜の小さい屋根には、通常、溜まった雨水などを排出
するためのルーフドレン９１が配設されている。陸屋根
９０上の雨水などは、このルーフドレン９１から、塩化
ビニル製の配管９２を通して地中の下水管など（図示せ
ず）に排出されるようになっている。

【０００３】ところで、たとえば北海道などの寒冷地域
では、ルーフドレン９１から排出された水が、夜間に配
管９２内で凍結することがある。具体的には、配管９２
が屋内に設けられている部分９３および地中に埋設され
ている部分９４では、それぞれ屋内の熱および地熱によ
って排水が凍結することはないが、床９５と地面９６と
の間に配管されている部分９７で凍結してしまい、この
部分で配管９２が割れるおそれがある。

【０００４】そこで、実開昭５９−３５５２０号公報に
開示されている技術では、地下水の熱で温められるヒー
トパイプを配管内に突出させることによって、配管内で
の凍結が防止されている。ところが、この技術では、地
下水が存在する地域でしか、凍結を防止することができ
ない。また、配管内における凍結を防止する他の技術と
して、実公平５−２０８１９号公報には、配管内に電熱
ヒータ線を配設することによって、配管内の凍結を防止
する技術が開示されている。しかし、電熱ヒータ線の異
常過熱を防止するためには、サーモスタットのような発
熱温度制御装置が必要となり、装置のイニシャルコスト
が高くなってしまう。

【０００５】さらに、特開平７−１８９３０７号公報に
は、配管内に配設された電熱ヒータ線に太陽電池から電
力を供給することによって、ランニングコストを低減し
た装置が開示されている。しかしながら、太陽電池が比
較的高価なものであるから、装置全体にかかるイニシャ
ルコストが高くなってしまう。配管内における凍結を防
止するためのさらに他の方法として、配管の外周面にヒ
ータ線を巻回して、このヒータ線に通電して配管自体を
加温することが考えられる。ところが、この方法では、
前記実公平５−２０８１９号公報に開示されている技術
と同様に、ヒータ線の異常過熱を防止するために、サー
モスタットなどが必要となり、装置のイニシャルコスト
が高くなってしまう。

【０００６】また、供給電圧が急変したり、環境温度が
急上昇した場合に、ヒータ線が異常過熱して配管が融け
るおそれがあるので、ヒータ線を配管に直接取り付ける
ことはできない。そこで、ヒータ線の発熱によって配管
を加熱する場合には、図７に示すように、たとえばステ
ンレスなどの金属材料で構成された金属管部１０３の両
端部に塩化ビニル製の管継手１０１，１０２を取り付
け、金属管部１０３の外周面にヒータ線１０４が巻回さ
れる。これにより、ヒータ線の異常過熱による配管の溶
融が防止される。このようにして作成された配管は、図
６に示す床９５と地面９６との間の配管部分９７に介装
されて、凍結を防止する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７の装置で
は、依然としてサーモスタットなどが必要であるうえ、
管継手１０１，１０２と金属管部１０３とを、直に接触
しないように、かつ、水漏れがないように接続すること
は、非常に製造上面倒なことである。また、発熱線によ
る加熱効率を高めるために配管の外側を断熱材で覆う場
合には、断熱材が発熱線に直に接触しないようにする必
要もある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単かつ安価に構成できるヒータ付配管を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載のヒータ付配管は、合成樹脂製の配管
と、上記配管の表面に沿わせて取り付けられ、柔軟な合
成樹脂を用いて構成された正温度特性を有するヒータモ
ジュールとを含むことを特徴とするものである。

【００１０】請求項１記載の構成によれば、配管がヒー
タモジュールから発生する熱によって加温されるので、
配管内で水分が凍結するといったようなことがない。ま
た、ヒータモジュールが正温度特性を有するものである
から、温度制御のためのサーミスタなどの装置を必要と
しない。ゆえに、装置のイニシャルコストを低減でき
る。さらに、配管がヒータモジュールから発生した熱に
よって異常過熱されることがなく、配管が融けるといっ
た不具合を生じるおそれがない。

【００１１】また、ヒータモジュールが柔軟な合成樹脂
を用いて構成されているから、配管の外周面が曲面であ
っても、ヒータモジュールを配管に密着した状態に取り
付けることができる。ゆえに、無駄のない加温が達成で
きる。また、請求項２記載の発明は、表面側をヒータ取
付面とし、裏面側が上記配管の表面に接する伝熱部材を
さらに含み、上記ヒータモジュールは、上記伝熱部材の
ヒータ取付面に取り付けられていることを特徴とする請
求項１記載のヒータ付配管である。

【００１２】請求項２記載の構成によれば、ヒータモジ
ュールが伝熱部材を介して配管に取り付けられているの
で、ヒータモジュールからの発熱は、伝熱部材に伝播し
て、伝熱部材の面全体から配管に与えられるから、配管
を効率良く加温することができる。請求項３記載の発明
は、上記配管の表面に沿って、複数本の上記ヒータモジ
ュールが互いに交差しないように、それぞれ螺旋状に巻
回されていることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載のヒータ付配管である。

【００１３】請求項３記載の構成によれば、配管または
伝熱部材に取り付けるヒータモジュールの本数を変更す
ることによって、複数本のヒータモジュール全体として
の発熱量を変更することができる。また、ヒータモジュ
ールは互いに交差しないように取り付けられるので、ヒ
ータモジュールと配管または伝熱部材との接触面積が多
大となり、配管を効率良く加温することができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記複数本のヒー
タモジュールには、並列に電力が供給されており、この
複数本のヒータモジュールには、１つ以上のヒータモジ
ュールを選択して通電するための切換手段が接続されて
いることを特徴とする請求項３記載のヒータ付配管であ
る。

【００１５】請求項４記載の構成によれば、切換手段に
よって、複数本のヒータモジュールのうち、１つ以上の
ヒータモジュールを選択して通電することができる。こ
れにより、たとえば、配管を急速に加温したい場合に
は、すべてのヒータモジュールに通電し、通常の使用状
態においては、１本のヒータモジュールに通電するとい
ったように、使用状況に応じて発熱量を変更することが
できる。

【００１６】請求項５記載の発明は、上記配管を外装す
る断熱部材をさらに含むことを特徴とする請求項１ない
し請求項４のいずれかに記載のヒータ付配管である。請
求項５記載の構成によれば、ヒータユニットが取り付け
られた配管の外表面が断熱部材によって覆われるので、
加温効率を高めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を、添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係るヒータ付配管の構成を一部切り欠いて示
す図である。このヒータ付配管１は、たとえば、凍結を
防止するために、図６に示す配管９２の中で特に凍結し
やすい部分９７に配管される。

【００１８】図１を参照して、ヒータ付配管１は、たと
えば塩化ビニルなどの合成樹脂で構成された樹脂管２
と、樹脂管２の外周面に密着した状態に設けられた伝熱
板３と、ヒータ取付面となる伝熱板３の外表面に二重螺
旋状に巻き付けられた２本のヒータモジュールＨ１，Ｈ
２（以下、総称するときには「ヒータモジュールＨ」と
いう。）とを有している。ヒータ付配管１にはさらに、
ヒータモジュールＨが伝熱板３の外表面に巻装された状
態で、伝熱板３とヒータモジュールＨとを覆うように外
装された断熱材４を有している。

【００１９】伝熱板３は、熱伝導性に優れ、容易に曲げ
ることができる金属薄板、たとえば厚さ０．３ｍｍのア
ルミニウム薄板などを、縦３１０ｍｍ、横３５０ｍｍの
大きさに加工したものである。伝熱板３を樹脂管２の外
周面に巻き付けて、さらに伝熱板３の外表面に、たとえ
ば粘着テープ（図示せず）を巻き付けることによって、
伝熱板３が樹脂管２に固定されている。なお、固定手段
としては、この他に種々既知の手段を採用でき、図示し
ないが、伝熱板３の両側端に凹凸状の係合部を設けて係
合固定することもできる。要するに、伝熱板３が樹脂管
２に対して巻装状態を維持できればよい。

【００２０】伝熱板３の外表面はヒータ取付面になって
おり、２本のヒータモジュールＨが二重螺旋状に、たと
えば２，３回程度巻回されて、接着剤などで接着固定さ
れている。ヒータモジュールＨから発生した熱は、伝熱
板３を伝播して、伝熱板３のヒータモジュールＨが取り
付けられている面とは反対の面から、樹脂管２に伝達さ
れる。これにより、ヒータモジュールＨの発熱によっ
て、樹脂管２を全体的に加温できる。ゆえに、樹脂管２
内における水分の凍結を防止できる。

【００２１】断熱材４は、たとえば、発泡ポリエチレン
などの樹脂発泡体で半円筒形状に成形された２つの断熱
材片を有しており、これらの断熱材片を合致させると、
伝熱板３の外表面を覆うことができるように円筒形状を
なす。２つの断熱材片は、たとえば、半円筒形状の断熱
材片を合成樹脂発泡成形体にて形成し、２つの断熱材片
を円筒形状に合致できるようにするほか、合成樹脂発泡
体を円筒形状に成形し、この成形品を長さ方向に２つに
分割することによって作成されたものである。なお、２
つの断熱材片が、円筒形状に合致できるように、たとえ
ばヒンジによって開閉可能に連結されていてもよい。

【００２２】上記２つの断熱材片を、ヒータモジュール
Ｈが巻装された伝熱板３の外表面を覆う円筒をなすよう
に取り付けて、たとえば電線を結束する際に用いられる
結束バンド５で締め付けることで、断熱材４の取付けが
達成される。この断熱材４によって、ヒータモジュール
Ｈによる加温効果が高められる。図２は、上記ヒータモ
ジュールＨの内部構成の概略を一部切り欠いて示す平面
図であり、図３は、図２の切断面線III−IIIにおける断
面図である。

【００２３】このヒータモジュールＨは、正特性サーミ
スタ素子であるＰＴＣ（Positive Temperature Coeffic
ient）特性を有するセラミックス半導体からなる複数の
ＰＴＣ素子発熱体１１を備えている。この複数のＰＴＣ
素子発熱体１１は、ヒータモジュールＨの長手方向に沿
って配置された一対の導電線１２，１３の間に一定の間
隔を開けて並列に接続されており、全体としてはしご状
の構造物を形成している。

【００２４】ヒータモジュールＨ１およびヒータモジュ
ールＨ２のそれぞれの導電線１２，１３は、ケーブル５
０を介してスイッチＳＷに接続されている。このスイッ
チＳＷには、交流電源５１が接続されている。スイッチ
ＳＷを切り換えることによって、たとえば、樹脂管２
（図１参照）を急速に加温したい場合には、ヒータモジ
ュールＨ１およびヒータモジュールＨ２の両方に通電
し、通常の使用状態では、ヒータモジュールＨ１または
ヒータモジュールＨ２のどちらか一方に通電することが
できる。また、両方への通電をオフすることもできる。

【００２５】ＰＴＣ素子発熱体１１、導電線１２，１３
からなる発熱ユニットは、電気絶縁性およびＰＴＣ素子
発熱体１１の発熱に耐え得る耐熱性を有する合成樹脂ま
たはゴムからなる柔軟な被覆部材１４に封止されてお
り、図２には、被覆部材１４の一部を切り欠いた様子が
示されている。導電線１２，１３の各一端部は、被覆部
材１４の一端側において、被覆部材１４の外部に引き出
されている。

【００２６】ヒータモジュールＨの先端には、ケース１
５が取り付けられている。このケース１５内には、電気
絶縁性を有する合成樹脂（たとえばシリコン樹脂）が充
填されており、被覆部材１４の先端部において露出して
いる導電線１２，１３を封止している。また、ヒータモ
ジュールＨの基端部においても、導電線１２，１３とケ
ーブル５０との接続部が絶縁封止されている。ただし、
図２において、導電線１２，１３とケーブル５０との接
続部における封止構造については、図示が省略されてい
る。

【００２７】図４は、ＰＴＣ素子発熱体１１と導電線１
２，１３との結合状態を示す斜視図である。ＰＴＣ素子
発熱体１１は、扁平な直方体に形成されたものであり、
導電性を有する金属端子１６によって、導電線１２，１
３に結合されている。より具体的には、金属端子１６
は、ＰＴＣ素子発熱体１１の端部を把持するための４つ
の発熱体把持部１７と、導電線１２，１３を把持するた
めの一対の電線把持部１８とを有している。

【００２８】ＰＴＣ素子発熱体１１の端部において、発
熱体把持部１７に当接する部分には、電極１９が形成さ
れている。したがって、ＰＴＣ素子発熱体１１は一対の
電極１９によって挟まれており、発熱体の体積全体にわ
たって電流が均一に流れるようになっている。電極１９
は、たとえば、オーミックコンタクト電極形成用の銀ペ
ーストを塗布した後に、ＰＴＣ素子発熱体１１を５６０
℃にて３０分間加熱することによって形成される。

【００２９】金属端子１６の電線把持部１８は、導電線
１２，１３に半田２０によって結合されている。また、
発熱体把持部１７と電極１９とは、導電性を有する粘着
テープまたは接着剤を用いて接着したり、半田付けされ
たりして、結合されている。ＰＴＣ素子発熱体１１は、
ＰＴＣ特性を有する素材、たとえばチタン酸バリウムな
ど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Ｔｃを越えると、急に抵抗値が増大
する特性を有する感熱素子である。この特性により、Ｐ
ＴＣ素子発熱体１１は、キュリー温度Ｔｃを下回る温度
下において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、大電流が流れる。これにより、急
激に温度が上昇する。そして、温度がキュリー温度Ｔｃ
を越えると、抵抗値が急に増大し、電流値が低下して、
発熱量が減少する。そのため、一定の温度以上に温度が
上がることがなく、或る温度で安定する。すなわち、Ｐ
ＴＣ素子発熱体１１は、自己温度制御機能を有してい
る。よって、発熱量制御のための温度制御装置やサーモ
スタットなどを別途設ける必要がなく、装置にかかるイ
ニシャルコストを低減することができる。

【００３０】以上のように、本実施形態のヒータ付配管
１によれば、ヒータモジュールＨの発熱によって樹脂管
２が加温され、たとえば樹脂管２内で水分などが凍結す
ることが防止される。また、ヒータモジュールＨは、Ｐ
ＴＣ特性を有するサーミスタ素子を用いて構成されてい
るので、一定温度以上に発熱することがなく、塩化ビニ
ルなどで成形された樹脂管２の外周面に取り付けられて
も、ＰＴＣ素子発熱体１１の発熱によって樹脂管２が融
けたり、変形するおそれがない。

【００３１】本発明の一実施形態の説明は以上の通りで
あるが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでは
ない。たとえば、上述の実施形態では、発熱体としてＰ
ＴＣ特性を有するセラミックス半導体が用いられている
が、樹脂中にカーボンや金属粉末等をねりこんだ樹脂製
のＰＴＣ素子が発熱体として用いられてもよい。また、
カーボンや金属粉末等をねりこんだ樹脂を長尺テープ状
に成形したものが、ヒータモジュールとして用いられて
もよい。

【００３２】さらに、上述の実施形態では、ヒータモジ
ュールの本数が２本の場合を例に挙げて説明したが、２
本に限定されず、１本であってもよいし、３本以上であ
ってもよい。また、ヒータモジュールは、樹脂管に直接
取り付けられてもよい。具体的には、たとえば、図５に
示すように、複数本のヒータモジュールＨが、樹脂管２
の軸方向に沿って互いに平行に、樹脂管２の外周面に直
接取り付けられてもよい。

【００３３】さらにまた、上述の実施形態では、２本の
ヒータモジュールが同一のスイッチを介して交流電源に
接続されているが、それぞれのヒータモジュールが個別
のスイッチを介して交流電源に接続されて、それぞれ独
立して電力が供給されるように構成されてもよい。ま
た、上述の実施形態において、アルミニウム板によって
伝熱板が構成されているが、たとえば、樹脂管の外周面
に金属メッキを施すことによって、伝熱層が形成されて
もよい。また、アルミニウムの他にも、鉄、ニッケルお
よびステンレスのような金属や、金属以外にも酸化アル
ミニウムや窒化アルミニウムのような物質を、その材料
として用いることが可能である。

【００３４】この他、特許請求の範囲に記載された範囲
で種々の変更を施すことが可能である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、配管がヒ
ータモジュールから発生する熱によって加温されるの
で、配管内で水分が凍結するのを確実に防止することが
できる。また、ヒータモジュールが正温度特性を有する
ものであるから、温度制御のためのサーミスタなどの装
置を必要としない。ゆえに、装置のイニシャルコストを
低減できる。また、配管がヒータモジュールから発生し
た熱によって異常過熱されることがなく、配管が融ける
といった不具合を生じるおそれがない。

【００３６】さらに、ヒータモジュールが柔軟な合成樹
脂を用いて構成されているから、どのような形状の配管
であっても、ヒータモジュールを密着した状態に取り付
けることができ、無駄のない加温が達成できる。請求項
２記載の発明によれば、ヒータモジュールからの発熱
は、伝熱部材の面全体から配管に与えられるから、配管
を効率良く加温することができる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、配管または
伝熱部材に取り付けるヒータモジュールの本数を変更す
ることによって、複数本のヒータモジュール全体として
の発熱量を変更することができる。また、ヒータモジュ
ールは互いに交差しないように取り付けられるので、ヒ
ータモジュールと配管または伝熱部材との接触面積が多
大となり、配管を効率良く加温することができる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、たとえば、
配管を急速に加温したい場合には、すべてのヒータモジ
ュールに通電し、通常の使用状態においては、１本のヒ
ータモジュールに通電するといったように、使用状況に
応じて発熱量を変更することができる。請求項５記載の
発明によれば、ヒータユニットが取り付けられた配管の
外表面が断熱部材によって覆われるので、加温効率を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るヒータ付配管の構成
を一部切り欠いて示す図である。

【図２】ヒータモジュールの内部構成の概略を一部切り
欠いて示す平面図である。

【図３】図２の切断面線III−IIIにおけるヒータモジュ
ールの断面図である。

【図４】ＰＴＣ素子発熱体と導電線との結合状態を示す
斜視図である。

【図５】この発明の変形例に係るヒータ付配管を斜め上
方から見た図である。

【図６】ルーフドレンに接続された配管の配管状態を簡
略化して示す断面図である。

【図７】従来のヒータ付配管を斜め上方から見た図であ
る。

【符号の説明】

１ヒータ付配管２樹脂管３伝熱板４断熱材５結束バンド１１ＰＴＣ素子発熱体１４被覆部材ＨヒータモジュールＳＷスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｂ 3/54 Ｆ１６Ｌ 11/12 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂製の配管と、上記配管の表面に沿わせて取り付けられ、柔軟な合成樹
脂を用いて構成された正温度特性を有するヒータモジュ
ールとを含むことを特徴とするヒータ付配管。
【請求項２】表面側をヒータ取付面とし、裏面側が上記
配管の表面に接する伝熱部材をさらに含み、上記ヒータモジュールは、上記伝熱部材のヒータ取付面
に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の
ヒータ付配管。
【請求項３】上記配管の表面に沿って、複数本の上記ヒ
ータモジュールが互いに交差しないように、それぞれ螺
旋状に巻回されていることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載のヒータ付配管。
【請求項４】上記複数本のヒータモジュールには、並列
に電力が供給されており、この複数本のヒータモジュー
ルには、１つ以上のヒータモジュールを選択して通電す
るための切換手段が接続されていることを特徴とする請
求項３記載のヒータ付配管。
【請求項５】上記配管を外装する断熱部材をさらに含む
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに
記載のヒータ付配管。