JP2013008600A

JP2013008600A - 凍結予防ヒーター装置

Info

Publication number: JP2013008600A
Application number: JP2011141278A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Asada; 規義浅田; Akira Kataoka; 昭片岡
Original assignee: FKK Corp
Current assignee: FKK Corp
Priority date: 2011-06-25
Filing date: 2011-06-25
Publication date: 2013-01-10

Abstract

【課題】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。
【解決手段】ヒーター本体１の熱を効率良くパイプ１０へ伝導させるための熱伝導部材としてのアルミ台座２０を、ヒーター本体１とパイプ１０との間に介在させている。アルミ台座２０の装着部２１の円弧状の面がパイプ１０の外周面に全面にわたって接触し、アルミ台座２０の載置台２２の上面とヒーター本体１の底面とは略全面にわたって接触している。これにより、ヒーター本体１からの熱はアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、従来より小さなワット数のヒーター本体１で良い。
【選択図】図１

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。

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１６はこの種の既存のヒーター本体１を示し、図１６（ａ）はヒーター本体１の平面図を、図１６（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。

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。

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１７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１８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１９及び図２０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。

なお、給湯機内で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。

この種のヒーターのパイプへの取り付け例として、例えば下記に示す特許文献１が挙げられる。

特開平１０−２８４２３０号公報

上記特許文献１では、図２０に示すのと同様の取り付け方法が開示されている。すなわち、ヒーター本体１の凹部７の内面が三角形状であり、パイプ１０の表面が円形のために、ヒーター本体１の凹部７の内面をパイプ１０の表面に接触させた場合、両者は線接触あるいは複数の点接触となり、そのため、ヒーター本体１からの熱をパイプ１０へ効率良く伝導させることができないという問題を有している。

したがって、パイプ１０内の水を凍結させないために、必要以上の電力を消費するヒーター本体１（例えば、１６Ｗのヒーター）を用いなければならず、しかも、１つの給湯機内では、６個〜８個のヒーター本体１を用いていることで、全体として大きな電力を消費するという問題がある。

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。

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、前記パイプ１０の表面に配設され、前記ヒーター本体１からの熱を前記パイプ１０へ伝導させる熱伝導部材とを備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の凍結予防ヒーター装置では、前記熱伝導部材の一方の面は、前記ヒーター本体１の底面と略全面にわたって接触しており、前記熱伝導部材の他方の略全面は前記パイプ１０の外周面に接触していることを特徴としている。

請求項３に記載の凍結予防ヒーター装置では、前記熱伝導部材は、熱伝導性が良い金属製とした台座２０であり、前記台座２０の下部は断面を略三日月状とした装着部２１が形成され、前記装着部２１の上方に一体に形成されている載置台２２の上面は平面とし、前記台座２０の装着部２１の下面は略全面にわたって前記パイプ１０の外周面と接触しており、前記台座２０の載置台２２の上面は、前記ヒーター本体１の平面とした底面の略全面にわたって接触していることを特徴としている。

請求項４に記載の凍結予防ヒーター装置では、前記熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤４０であり、前記台座２０の下部は断面を略三日月状とした装着部２１が形成され、前記装着部２１の上方に載置台２２が一体に形成されており、前記台座２０の装着部２１の下面は略全面にわたって前記パイプ１０の外周面と接触しており、前記台座２０の載置台２２の上面は、ヒーター本体１の底面が前記接着剤４０を介して略全面にわたって接触していることを特徴としている。

請求項５に記載の凍結予防ヒーター装置では、前記熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤４０であり、前記接着剤４０を介してヒーター本体１を前記パイプ１０の外周面に配設し、前記接着剤４０の一方の面は、前記ヒーター本体１の底面の略全面にわたって接触しており、前記接着剤４０の他方の面の略全面は、前記パイプ１０の外周面と接触していることを特徴としている。

請求項６に記載の凍結予防ヒーター装置では、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒーター本体１に、該ヒーター本体１の表面に対して隙間３１を介して金属製のカバー３０を覆設していることを特徴としている。

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、前記パイプ１０の表面に配設され、前記ヒーター本体１からの熱を前記パイプ１０へ伝導させる熱伝導部材とを備えていることで、ヒーター本体１からの熱は熱伝導部材を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。

請求項２に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、熱伝導部材の一方の面は、前記ヒーター本体１の底面と略全面にわたって接触しており、前記熱伝導部材の他方の略全面は前記パイプ１０の外周面に接触していることで、ヒーター本体１からの熱は熱伝導部材を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。

請求項３に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、熱伝導部材は、熱伝導性が良い金属製とした台座２０であり、前記台座２０の下部は断面を略三日月状とした装着部２１が形成され、前記装着部２１の上方に一体に形成されている載置台２２の上面は平面とし、前記台座２０の装着部２１の下面は略全面にわたって前記パイプ１０の外周面と接触しており、前記台座２０の載置台２２の上面は、前記ヒーター本体１の平面とした底面の略全面にわたって接触しているので、ヒーター本体１からの熱は、台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。
例えば、従来ワット数が１６Ｗのヒーターを用いていたが、本発明により１２Ｗのヒーター本体１を用いても、１６Ｗでの雰囲気温度が−２０℃でのパイプ１０内の水温よりも高くすることができ、そのため、１６Ｗから１２Ｗへと２５％の消費電力を抑制でき、省エネルギー化を図ることができる。

請求項４に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤４０であり、前記台座２０の下部は断面を略三日月状とした装着部２１が形成され、前記装着部２１の上方に載置台２２が一体に形成されており、前記台座２０の装着部２１の下面は略全面にわたって前記パイプ１０の外周面と接触しており、前記台座２０の載置台２２の上面は、ヒーター本体１の底面が前記接着剤４０を介して略全面にわたって接触していることで、ヒーター本体１からの熱は接着剤４０及び台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。

請求項５に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤４０であり、前記接着剤４０を介してヒーター本体１を前記パイプ１０の外周面に配設し、前記接着剤４０の一方の面は、前記ヒーター本体１の底面の略全面にわたって接触しており、前記接着剤４０の他方の面の略全面は、前記パイプ１０の外周面と接触していることで、ヒーター本体１からの熱は接着剤４０を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。

請求項６に記載の凍結予防ヒーター装置によれば、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒーター本体１に、該ヒーター本体１の表面に対して隙間３１を介して金属製のカバー３０を覆設していることで、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、カバー３０にて熱が反射、遮熱され、カバー３０内の隙間３１の温度が、カバー３０が存在しない場合よりも高くなり、かかる熱が台座２０や接着剤４０等を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができる。そのため、各請求項の構成にカバー３０を追加することで、従来より小さなワット数のヒーター本体１で良く、省エネルギー化を一層図ることができる。

本発明の第１の実施の形態における凍結予防ヒーター装置の分解斜視図である。本発明の第１の実施の形態における凍結予防ヒーター装置をパイプに取り付けた状態を示す図である。本発明の第１の実施の形態における凍結予防ヒーター装置をパイプに取り付け状態の断面図である。本発明の第１の実施の形態におけるアルミ台座を用いない場合の各部の温度を測定するための図である。本発明の第１の実施の形態におけるアルミ台座を用いた場合の各部の温度を測定するための図である。本発明の第１の実施の形態における各部の温度の測定結果を示す図である。本発明の第２の実施の形態における凍結予防ヒーター装置の分解斜視図である。本発明の第２の実施の形態における凍結予防ヒーター装置をパイプに取り付けた状態を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるカバーの他の例を示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態における各部の温度の測定結果を示す図である。本発明の第３の実施の形態におけるカバーの斜視図である。本発明の第３の実施の形態における凍結予防ヒーター装置をパイプに取り付けた状態を示す図である。本発明の第３の実施の形態における各部の温度の測定結果を示す図である。本発明の第４の実施の形態における凍結予防ヒーター装置をパイプに取り付け状態を示す断面図である。本発明の第５の実施の形態におけるヒーター本体を接着剤を介してパイプに取り付けた状態を示す断面図である。（ａ）（ｂ）は既存のヒーターの平面図及び正面図である。凹部の断面を略半円状としたヒーターの側面図である。凹部の断面を略三角形状としたヒーターの側面図である。パイプにヒーターを取り付けた状態を示す図である。パイプにヒーターを取り付けた状態を示す図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面（図１〜図６）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。

しかし、本発明では、ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ直接伝導させるのではなく、図１に示すように、ヒーター本体１の熱を効率良くパイプ１０へ伝導させるための熱伝導部材としてのアルミ台座２０を、ヒーター本体１とパイプ１０との間に介在させている。
また、ヒーター本体１のケース２の底面は図３に示すように、平面としている。これは、ヒーター本体１の底面が上記アルミ台座２０の上面と密着して接触させるようにしているためである。なお、本発明で用いるヒーター本体１は、従来例で説明したヒーター本体１とは機能としては同一であるが、後述するように従来より小さな消費電力のものを用いている。

上記アルミ台座２０は、図１〜図３に示すように、下部は断面を略三日月状とした装着部２１と、該装着部２１と一体に形成されていて上面を平面とした載置台２２とで構成されている。アルミ台座２０の装着部２１の曲率は、該アルミ台座２０を取り付けるパイプ１０の外周の曲率と同じにしている。
アルミ台座２０の長手方向の寸法は、ヒーター本体１の長手方向の寸法と略同じとしており、また、ヒーター本体１の短方向の寸法と、アルミ台座２０の載置台２２の短方向の寸法とを略同じにしている。そのため、アルミ台座２０の載置台２２の上面にヒーター本体１の底面を載せた場合、ヒーター本体１の底面の全面と載置台２２の上面の全面とが接触した状態となる。

アルミ台座２０は、例えば押し出し成形により形成されるものであり、装着部２１の円弧状の下面は滑らかに形成され、また、載置台２２の上面も滑らかに形成されている。したがって、アルミ台座２０の装着部２１をパイプ１０の外周面に取り付けると、装着部２１の下面とパイプ１０の外周面とは略全面にわたって接触した状態を得ることができる。
また、アルミ台座２０の載置台２２の上面にヒーター本体１を載置すると、載置台２２の上面とヒーター本体１の底面とは略全面にわたって接触した状態を得ることができる。

なお、ヒーター本体１のケース２をセラミック製で形成しているが、セラミック製のために、ケース２つまりヒーター本体１の底面（下面）は、比較的滑らかな平面となっており、アルミ台座２０の載置台２２の上面とヒーター本体１の底面とは略全面にわたって良好な接触状態を得ている。
パイプ１０も銅製で形成しているので、パイプ１０の外周面も滑らかであり、アルミ台座２０の装着部２１の下面とパイプ１０の外周面とも略全面にわたって良好な接触状態を得ている。

なお、ここでは、パイプ１０へのアルミ台座２０とヒーター本体１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。ただ、ヒーター本体１をアルミ台座２０の上に載置して取付固定するためのバネ体の下端部を係止するための溝２３が、アルミ台座２０の両側の側面に長手方向に沿って全長にわたって凹設してある。

図２は、パイプ１０の表面に、上面にヒーター本体１を装着したアルミ台座２０を取り付けた状態を示し、図３はその断面図を示している。また、ヒーター本体１は、図３の矢印に示すようにバネ体にてアルミ台座２０側へ弾発付勢されているために、ヒーター本体１の底面とアルミ台座２０の上面との接触は略全面にわたって接触ないし密着している。
なお、上記ヒーター本体１とアルミ台座２０とで凍結予防ヒーター装置を構成している。

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、その発熱した熱は主にアルミ台座２０へ伝導していき、さらにアルミ台座２０の熱はパイプ１０へと伝導していき、ヒーター本体１からの熱は、アルミ台座２０を介して効率良くパイプ１０へ伝導していく。

ここで、ヒーター本体１の底面とアルミ台座２０の上面とは、略全面にわたって接触していることで、ヒーター本体１からの熱はアルミ台座２０へ効率良く伝導していく。また、熱伝導部材として熱伝導率の良いアルミ製のアルミ台座２０を用いていることと、アルミ台座２０の下面は略全面にわたってパイプ１０の外周面と接触していることとで、ヒーター本体１からの熱はアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導していく。

従来では、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、効率良くパイプ１０へ熱伝導ができず、また、ヒーター本体１から空気中へ放熱していたのが、本実施形態では、効率良くヒーター本体１からアルミ台座２０を介してパイプ１０へ熱伝導できるので、ヒーター本体１の消費電力を従来と比べて小さくでき、省エネルギー化を図ることができる。

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の場合は上記アルミ台座２０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。

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。

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で上記熱伝導部材としてのアルミ台座２０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をアルミ台座２０を介してパイプ１０に取り付けた場合の図である。

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、アルミ台座２０を介在させずに、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、同様にアルミ台座２０を介さずに測定した結果を示している。また、図６のＣは、１２Ｗのヒーター本体１を用いてアルミ台座２０を介在させて測定した結果を示している。

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。

「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。

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。

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。

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とパイプ１０との間にアルミ台座２０を介在させて測定した結果を、図６のＣに示す。すなわち、槽内温度が−２０℃の時に、水温が５．５℃、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。

この実験結果から、ヒーター本体１の底面とアルミ台座２０の上面とが略全面にわたって接触し、アルミ台座２０を熱伝導の良い材料を用い、更には、アルミ台座２０の下面の略全面とパイプ１０の外周面とが接触していることで、ヒーター本体１からの熱をアルミ台座２０へ効率良く伝導し、さらにアルミ台座２０の熱をパイプ１０へ効率良く伝導しているものと考えられる。
これにより、ヒーター本体１のワット数を小さくでき、省エネルギー化を図ることができるものである。なお、上記アルミ台座２０の材料として、アルミ製としていたが、アルミ製の他に熱伝導率の良いステンレス、鉄、銅を用いても良い。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態では、図７及び図８に示すように、先の実施形態の構成に金属製のカバー３０を追加したものである。このカバー３０は、断面を略コ字型としており、両側の面を開口している。このカバー３０の開口面からヒーター本体１のリード線４を導出するようにしている。

上記カバー３０をヒーター本体１に対して図８に示すように隙間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。また、このカバー３０の形状は、図８に示す断面がコ字型以外に、図９に示すように、断面を略Ｕ字状としても良く、実験結果からは、断面形状が異なっても効果としては差異はなかった。
なお、図８では、カバー３０の側片がヒーター本体１の下端部までしか描いていないが、カバー３０の側片はヒーター本体１及びアルミ台座２０を覆うようにして配設している。

図１０に測定結果を示す。図１０のＡとＢは、図６のＡとＢに対応しており、図１０のＣに本実施形態での測定結果を示す。アルミ台座２０の上面に載置したヒーター本体１をカバー３０にて覆うことで、先の実施形態より良い結果を得た。ヒーター本体１のワット数は図６のＣと同じ１２Ｗである。
すなわち、槽内温度が−２０℃の時に、水温が６．８℃、槽内温度が−２０℃を２時間保持させた飽和状態で、水温が６．０℃であり、１６Ｗの標準品の場合はもちろん、ヒーター本体１とパイプ１０の間にアルミ台座２０を介在させた場合よりも水温が高いという結果を得た。

これは、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、カバー３０にて熱が反射、遮熱され、カバー３０内の隙間３１の温度が、カバー３０が存在しない場合よりも高くなり、かかる熱がアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導されるものと考えられる。
カバー３０が無い場合の図６のＣでは、ヒーター本体１の温度が槽内温度が−２０℃の時に、１０２．９℃、槽内温度が−２０℃の飽和時で、１０６．２℃であるが、カバー３０が有る場合では、図１０のＣに示すように、ヒーター本体１の温度が槽内温度が−２０℃の時に、１１６．３℃、槽内温度が−２０℃の飽和時で、１１４．６℃である。

カバー３０が有る場合はヒーター本体１自体の温度が高くなり、温度が高くなっているヒーター本体１からの高熱がアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導するものと考えられる。
なお、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。

このように、本実施形態では、パイプ１０に取り付けるアルミ台座２０に配設したヒーター本体１を隙間３１を介してカバー３０を配置することで、氷点下においても先の実施形態の場合よりもパイプ１０内の水温が高くなり、しかも、今までのワット数が１６Ｗの標準品と比べて良い結果を得ることができ、また、消費電力も１２Ｗで良く、１６Ｗの標準品より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。

（第３の実施の形態）
本実施形態では、図７で示すような両側の面が開口したタイプのカバー３０ではなく、図１１に示すような両側の面を略閉塞したタイプのカバー３０を用いた場合である。このカバー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。
なお、先の第２の実施形態と本実施形態では、ヒーター本体１、アルミ台座２０及びカバー３０とで凍結予防ヒーター装置を構成している。

図１２に示すような形で先の実施形態と同様に測定を行ない、その測定結果を図１３に示す。先の実施形態と同様に、図１３のＡとＢは、図６及び図１０のＡとＢに対応しており、図１３のＣに本実施形態での測定結果を示す。両側に側片３３を設けたカバー３０とすることで、第２の実施形態よりも良好な結果を得た。ヒーター本体１のワット数は図６及び図１０のＣと同じ１２Ｗである。
図１３のＣに示すように、すなわち、槽内温度が−２０℃の時に、水温が８．９℃、槽内温度が−２０℃を２時間保持させた飽和状態で、水温が７．５℃であり、１６Ｗの標準品の場合はもちろん、カバー３０の側片３３が無い場合よりも水温が高いという結果を得た。

カバー３０の側片３３が無い場合の図１０のＣでは、ヒーター本体１の温度が槽内温度が−２０℃の時に、１１６．３℃、槽内温度が−２０℃の飽和時で、１１４．６℃であるが、カバー３０の側片３３が有る場合では、図１３のＣに示すように、ヒーター本体１の温度が槽内温度が−２０℃の時に、１２２．２℃、槽内温度が−２０℃の飽和時で、１１９．０℃である。
これは、カバー３０の側面を側片３３にて閉塞することで、カバー３０内の温度を一層高温にして、ヒーター本体１からの熱をアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導しているものと考えられる。

このように、本実施形態では、パイプ１０に取り付けるアルミ台座２０に配設したヒーター本体１を隙間３１を介してカバー３０を配置し、該カバー３０の側面を側片３３にて閉塞することで、氷点下においても先の実施形態の場合よりもパイプ１０内の水温が高くなり、しかも、今までのワット数が１６Ｗの標準品と比べて良い結果を得ることができ、また、消費電力も１２Ｗで良く、１６Ｗの標準品より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。

（第４の実施の形態）
図１４は第４の実施形態を示し、本実施形態では、図１８に示す従来より用いられているヒーター本体１を用いた場合であり、ヒーター本体１に底面に凹部７を有する場合でも該ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ効率良く伝導させるようにしたものである。また、アルミ台座２０を用いた場合に適用している。なお、図１に示している底面が平面としたヒーター本体１を用いても良い。

本実施形態では、ヒーター本体１をアルミ台座２０の上面に配設する場合に、熱伝導性が良くて耐熱性の接着剤４０により、アルミ台座２０にヒーター本体１を固着するようにしている。
ここで、本実施形態では、接着剤４０とアルミ台座２０とで熱伝導部材を構成している。

そして、ヒーター本体１の底面は接着剤４０と全面にわたって接触しており、また、アルミ台座２０の載置台２２の上面は接着剤４０と全面にわたって接触している。そのため、ヒーター本体１からの熱は、接着剤４０及びアルミ台座２０を介してパイプ１０へ効率良く伝導され、先の実施形態と同様に１６Ｗの標準品を用いた場合と比べて１２Ｗのワット数で良い。これにより、従来と比べて省エネルギー化を図ることができる。

このように本実施形態では、底面に略半円形状や略三角形状の凹部７を有するヒーター本体１であっても、接着剤４０によりアルミ台座２０に容易に配設することができ、省エネルギー化を図ることができる。

（第５の実施の形態）
図１５に第５の実施の形態を示す。本実施形態では、第４の実施形態と同様に底面に凹部７を有するヒーター本体１を接着剤４０を介してパイプ１０に直接固着するようにしたものである。ヒーター本体１の底面は全面にわたって接着剤４０と接触し、ヒーター本体１の底面積と略同じ面積のパイプ１０の外周面が接着剤４０と接触している。
そのため、ヒーター本体１からの熱は接着剤４０を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができる。なお、本実施形態では、接着剤４０が熱伝導部材としている。

本実施形態では、先の実施形態のようにアルミ台座２０を用いていないので、凍結予防ヒーター装置としての部品点数を削減でき、コストダウンを図ることができると共に、省エネルギー化を図ることができる。

なお、図１４及び図１５に示す構成に、図７、図９及び図１１に示すいずれかのカバー３０を組み合わせて凍結予防ヒーター装置を構成するようにしても良い。

本発明では、熱伝導部材として、アルミ台座２０、接着剤４０を用いているものであり、アルミ台座２０の外形は特に上記実施形態の形状に限定されるものではなく、ヒーター本体１の底面とパイプ１０の外周面の略全面にわたって接触する構造であれば良い。
また、接着剤４０を用いる場合は、接着剤４０が固着することで、接着剤４０の上下の面が略全面にわたってヒーター本体１の底面とパイプ１０に接触するので、熱伝導性が非常に良く、小さなワット数のヒーター本体１を用いることができ、省エネルギー化を図ることができる。

このように、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、前記パイプ１０の表面に配設され、前記ヒーター本体１からの熱を前記パイプ１０へ伝導させる熱伝導部材を備えていることで、ヒーター本体１からの熱は熱伝導部材を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができ、熱伝導部材を介在させない従来と比べてパイプ１０の水温を上昇させることができる。そのため、消費電力（ワット数）の少ないヒーター本体１を用いることができて、省エネルギー化を図ることができる。

また、上記各実施形態のヒーター本体１に、該ヒーター本体１の表面に対して隙間３１を介して金属製のカバー３０を覆設していることで、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、カバー３０にて熱が反射、遮熱され、カバー３０内の隙間３１の温度が、カバー３０が存在しない場合よりも高くなり、かかる熱がアルミ台座２０や接着剤４０等を介してパイプ１０へ効率良く伝導させることができる。そのため、各実施形態の構成にカバー３０を追加することで、従来より小さなワット数のヒーター本体１で良く、省エネルギー化を一層図ることができる。

１ヒーター本体
７凹部
１０パイプ
２０アルミ台座
２１装着部
２２載置台
３０カバー
３１隙間
４０接着剤

Claims

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、
前記パイプ（１０）の表面に配設され、前記ヒーター本体（１）からの熱を前記パイプ（１０）へ伝導させる熱伝導部材とを
備えていることを特徴とする凍結予防ヒーター装置。
前記熱伝導部材の一方の面は、前記ヒーター本体（１）の底面と略全面にわたって接触しており、
前記熱伝導部材の他方の略全面は前記パイプ（１０）の外周面に接触していることを特徴とする請求項１に記載の凍結予防ヒーター装置。
前記熱伝導部材は、熱伝導性が良い金属製とした台座（２０）であり、
前記台座（２０）の下部は断面を略三日月状とした装着部（２１）が形成され、前記装着部（２１）の上方に一体に形成されている載置台（２２）の上面は平面とし、
前記台座（２０）の装着部（２１）の下面は略全面にわたって前記パイプ（１０）の外周面と接触しており、
前記台座（２０）の載置台（２２）の上面は、前記ヒーター本体（１）の平面とした底面の略全面にわたって接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凍結予防ヒーター装置。
前記熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤（４０）であり、
前記台座（２０）の下部は断面を略三日月状とした装着部（２１）が形成され、前記装着部（２１）の上方に載置台（２２）が一体に形成されており、
前記台座（２０）の装着部（２１）の下面は略全面にわたって前記パイプ（１０）の外周面と接触しており、
前記台座（２０）の載置台（２２）の上面は、ヒーター本体（１）の底面が前記接着剤（４０）を介して略全面にわたって接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凍結予防ヒーター装置。
前記熱伝導部材は、熱伝導性と耐熱性を備えている接着剤（４０）であり、
前記接着剤（４０）を介してヒーター本体（１）を前記パイプ（１０）の外周面に配設し、
前記接着剤（４０）の一方の面は、前記ヒーター本体（１）の底面の略全面にわたって接触しており、
前記接着剤（４０）の他方の面の略全面は、前記パイプ（１０）の外周面と接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凍結予防ヒーター装置。
前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヒーター本体（１）に、該ヒーター本体（１）の表面に対して隙間（３１）を介して金属製のカバー（３０）を覆設していることを特徴とする凍結予防ヒーター装置。