JP2013008600A - 凍結予防ヒーター装置 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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 (6)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011141278A JP2013008600A (ja) | 2011-06-25 | 2011-06-25 | 凍結予防ヒーター装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2011141278A JP2013008600A (ja) | 2011-06-25 | 2011-06-25 | 凍結予防ヒーター装置 |
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JP2011141278A Withdrawn JP2013008600A (ja) | 2011-06-25 | 2011-06-25 | 凍結予防ヒーター装置 |
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JP (1) | JP2013008600A (ja) |
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KR20210121520A (ko) * | 2020-03-30 | 2021-10-08 | 지엔에스엠 주식회사 | 동파 방지 장치 및 이의 제조 방법 |
-
2011
- 2011-06-25 JP JP2011141278A patent/JP2013008600A/ja not_active Withdrawn
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