JPH0712562U - 水道管凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 正特性サーミスタを有するヒーターユニット
１を水道管２の外周面上に固定するためのホースバンド
３を設ける。熱を伝達し、かつ、押圧によって変形する
ステンレスウール４を、水道管２とヒーターユニット１
との間でホースバンド３によって挟まれるように設け
る。 【効果】 水道管２の外周面の曲率が、成形誤差等によ
って変化しても上記ステンレスウール４と水道管２との
接触部位を確保することができるから、ヒーターユニッ
ト１から水道管２への熱伝導効率の低下を回避できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、寒冷地において用いられ、水道管内の水の凍結を防止する水道管凍 結防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、実開昭62−184686号公報に開示された水道管凍結防止装置が知られ ている。上記水道管凍結防止装置では、正特性サーミスタを有するＰＴＣヒータ ーをヒートシンクに固定し、上記ヒートシンクが、複数個リード線で連続的に接 続されている。上記水道管凍結防止装置は、取付対象物である水道管の外周面に 上記各ヒートシンクを沿うようにそれぞれ取り付けて用いられる。

【０００３】 したがって、上記ヒートシンクでは、ＰＴＣヒーターからの熱を水道管に有効 に伝達するために、水道管の外周面に沿って密着するように断面略半円形状の凹 部が形成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記従来の構成では、ヒートシンクの凹部を個々の水道管の外周面 の曲率にそれぞれ合わせる必要があるが、水道管や上記凹部の成形誤差により、 上記凹部を水道管の外周面の曲率に完全に合わせることは困難であり、僅かでも 曲率が合わない場合、ヒートシンクと水道管との接触が線接触あるいは点接触と なり、接触面積が減少するため熱伝導効率が低下して、水道管の中に滞留した水 が凍結して、上記水道管が破裂することがあるという問題を生じている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案の請求項１記載の水道管凍結防止装置は、以上の課題を解決するために 、正特性サーミスタを有する発熱体を水道管の外周面上に固定するための固定手 段が設けられ、熱を伝達し、かつ、押圧によって変形する伝熱手段が、上記水道 管と発熱体との間で上記固定手段によって挟まれるように設けられていることを 特徴としている。

【０００６】 本考案の請求項２記載の水道管凍結防止装置は、水道管を加熱するための発熱 体が正特性サーミスタを有して設けられ、弾性変形する形状記憶合金からなる取 付手段が、室温のときに上記発熱体を水道管の外周面に対して着脱自在となり、 かつ、加熱されると上記水道管に密着する方向に変形するように形成されて上記 発熱体に取り付けられていることを特徴としている。

【０００７】 本考案の請求項３記載の水道管凍結防止装置は、正特性サーミスタを有する発 熱体を水道管の外周面上に固定するための固定手段が設けられ、可撓性を有する 袋状体が、水道管内の水の凍結を防止するための加熱によって変形自在となる伝 熱部材を内包して、上記水道管と発熱体との間で上記固定手段によって挟まれる ように設けられていることを特徴としている。

【０００８】

【作用】

上記の請求項１記載の構成によれば、上記発熱体からの熱は伝熱手段を介して 水道管の外周面に伝達され、上記水道管を加熱するから、上記水道管の中の水の 凍結を防止できる。このとき、上記発熱体は、正特性サーミスタにより所定温度 に達すると、上記所定温度を維持するから温度調節機構を省くことができて、小 型化できる。

【０００９】 その上、上記構成では、伝熱手段は押圧によって変形するから、固定手段によ り上記伝熱手段を水道管と発熱体の間に挟んで設けることにより、上記伝熱手段 を水道管の外周面に沿うように変形させて上記発熱体を水道管に対して固定する ことができる。

【００１０】 これにより、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化 しても上記伝熱手段と水道管との接触部位を確保することができる。

【００１１】 上記の請求項２記載の構成によれば、発熱体に取り付けられた取付手段は、室 温のときに水道管に対して着脱自在に形成され、かつ、弾性変形するので、発熱 体の水道管への取付けが容易となり、また、上記取付手段は、加熱すると水道管 に密着するから、発熱体からの熱を金属からなる上記取付手段を介して水道管に 伝達することができる。

【００１２】 よって、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化して も上記取付手段と水道管との接触部位を確保することができる。

【００１３】 上記の請求項３記載の構成によれば、伝熱部材は、加熱によって変形自在とな るから、固定手段により上記伝熱部材を内包する袋状体を水道管と発熱体の間に 挟んで取り付けることによって、上記伝熱部材および袋状体を一体的に水道管の 外周面に沿うように変形させて上記発熱体を水道管に対して固定することができ る。

【００１４】 これにより、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化 しても上記袋状体と水道管との接触部位を確保することができる。

【００１５】

【実施例】

〔実施例１〕 本考案の一実施例を実施例１として図１ないし図８に基づいて説明すれば、以 下の通りである。 水道管凍結防止装置では、図１および図２に示すように、通電すると発熱する 正特性サーミスタを有するヒーターユニット（発熱体）１が水道管２を加熱する ために用いられている。また、上記ヒーターユニット１を水道管２の外周面上に 固定するためのホースバンド（固定手段）３が、ヒーターユニット１の背面側か ら水道管２の外周面に到り、上記水道管２の外周面上で、ネジ３ａによって締結 できるように設けられている。なお、上記ヒーターユニット１の背面側とは、ヒ ーターユニット１の発熱面１ａに対して反対側をいう。

【００１６】 そして、上記水道管凍結防止装置では、熱をよく伝達し、かつ、押圧されると 変形するステンレスウール（伝熱手段）４が、上記水道管２とヒーターユニット １との間で挟めるように上記ヒーターユニット１の発熱面１ａの全面上にわたっ て設けられている。なお、上記ステンレスウール４は、発熱面１ａ上に張り付け られてもよいし、また、上記発熱面１ａと水道管２との間で当接によって挟持さ れているだけでもよい。

【００１７】 これにより、上記ヒーターユニット１が、ステンレスウール４を水道管２の外 周面に密に当接するようにホースバンド３により上記水道管２に対して押しつけ て取り付けられることにより、上記ステンレスウール４が水道管２の外周面に沿 って変形する。したがって、上記ヒーターユニット１を通電によって発熱させる と、そのヒーターユニット１からの熱をステンレスウール４を介して水道管２に 伝達するようになっている。

【００１８】 ところで、従来では、水道管に熱を伝達するヒートシンクに、上記水道管の外 周面に沿うように断面略半円形状の凹部を形成していたため、上記水道管の成形 誤差により、上記ヒートシンクと水道管とが点接触や線接触となることがあり、 接触面積が減少するため熱の伝導効率が低下していた。また、上記ヒートシンク を別の規格の水道管に取り付けようとすると、同様に、点接触や線接触となり、 熱の伝導効率が低下していた。このような伝導効率の低下は、水道管の加熱効率 を減少させるから凍結防止の不良を招来していた。

【００１９】 しかしながら、上記実施例１の構成では、水道管２に成形誤差が生じても、ス テンレスウール４が上記水道管２の外周面の成形誤差に応じて変形するから、ス テンレスウール４と水道管２の外周面との密な当接状態を維持できる。

【００２０】 これにより、上記構成は、従来生じ易かった水道管２の成形誤差等による接触 面積の減少に起因するヒーターユニット１からの熱伝導効率の低下を回避できる から、上記水道管２の中に滞留した水の凍結を防止できるものとなっている。

【００２１】 また、上記構成は、ステンレスウール４の変形の範囲を大きくできるため、種 々の規格の水道管２に対して用いても、各水道管２の外周面とステンレスウール ４との密な当接状態をそれぞれ維持できることとなり、ヒーターユニット１から の熱の伝導効率の低下を回避しながら、種々の規格の各水道管２に適用できるも のとなっている。

【００２２】 次に、上記ヒーターユニット１について説明する。上記ヒーターユニット１は 、図３および図４に示すように、発熱体５、金属端子６・６、給電線であるリー ド線７・７、および電気絶縁性を備えた被覆部材である絶縁ケース８で構成され ている。

【００２３】 発熱体５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を円盤状に成形 してなり、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 を越えると抵抗値が急峻に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。

【００２４】 上記の特性により、発熱体５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、温度が急激に上昇する一方、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。すなわち、発熱体 ５は自己温度制御機能を備えることができる。

【００２５】 したがって、ヒーターユニット１は、温度制御回路や過熱防止回路を省くこと ができるから、消費電力が少なく、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や、騒音等の発生もなく、常時通電させても電気代等が殆ど かからない。

【００２６】 なお、この発熱体５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５では、ヒーターユ ニット１の表面温度を水道管内の水の凍結を防止する温度に設定でき、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。

【００２７】 上記の発熱体５は、扁平な円盤状の上面および下面に、例えば銀塗料を塗布し て形成された電極５ａ・５ａを備えている。一方、金属端子６は、発熱体５の外 径に略等しい径の円形平板状に形成され、各金属端子６には、リード線７を接続 するための給電部６ａが形成されている。上記各給電部６ａ・６ａは、相互にほ ぼ平行となり、対応するリード線７・７の導入方向へ延びている。

【００２８】 発熱体５と金属端子６・６との電気的な接続は、発熱体５の電極５ａと金属端 子６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６ａ・６ａとリード線７・７との電気的な接続は、給 電部６ａ・６ａの対向面側にそれぞれ対応するリード線７を例えば半田付けする ことにより行われている。

【００２９】 絶縁ケース８は、被覆基体としての絶縁ケース下部８ａと、絶縁ケース上部８ ｂとで構成されている。この絶縁ケース８は、発熱体５および金属端子６・６を 被覆して密封、すなわち、シールして形成されている。また、絶縁ケース８は、 リード線７と金属端子６の給電部６ａ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７・７の金属端子６側末端部も覆うように なっている。

【００３０】 上記の絶縁ケース８は、射出成形等により予め成形された絶縁ケース下部８ａ に発熱体５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８ｂ部分となるプラスチックを射出成形することにより、絶縁ケース下部８ ａと絶縁ケース上部８ｂとを一体化し形成される。これにより、発熱体５等は絶 縁ケース８内部に密封され、固定される。

【００３１】 絶縁ケース８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５の発熱温度に耐え得る耐熱性、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備えること、および、リード線７・７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、ポリプ ロピレンおよびガラス繊維からなるポリマアロイ等によって形成されている。

【００３２】 上記のヒーターユニット１では、金属端子６・６の給電部６ａ・６ａの対向面 側にそれぞれリード線７・７を接続していることにより、金属端子６・６の外面 側にはリード線７・７の接続による凹凸が生じない。

【００３３】 したがって、このような凹凸を吸収するための厚みを絶縁ケース８に設ける必 要がなく、絶縁ケース８、すなわちヒーターユニット１を薄く形成することがで きる。よって、ヒーターユニット１を小型化することができると共に発熱体５で 発生する熱を金属端子６を介して、図１に示すように、発熱面１ａから効率良く ステンレスウール４に伝達することができる。

【００３４】 なお、上記のヒーターユニット１は、常時通電するようにしてもよく、また、 スイッチ（図示せず）を設けて、手動でＯＮ／ＯＦＦを行うようにしてもよい。

【００３５】 このように上記構成では、水道管２にヒーターユニット１が取り付けられると 、上記ヒーターユニット１上のステンレスウール４は、水道管４との間で最も押 圧されて変形する部位が、ヒーターユニット１の発熱体５の中心上を通り、かつ 、水道管２の中心軸と平行な上記ヒーターユニット１上に沿うことになる。

【００３６】 これにより、取り付けた際に押圧によって最も変形して密集するために伝熱効 率の最も高くなる部位と最も高温となる発熱体５の中心上のヒーターユニット１ とが当接するため、熱の伝導効率の向上を図ることができる。

【００３７】 なお、上記実施例１の構成では、ステンレスウール４を用いた例を挙げたが、 熱をよく伝達し、押圧により変形するものであれば特に限定されることはなく、 例えば、図５および図６に示すように、弾性を有するリン青銅製薄板９を蛇腹状 に成形してヒーターユニット１１に取り付けてもよい。なお、上記ヒーターユニ ット１１は、前記ヒーターユニット１に対し、上記リン青銅製薄板９を取り付け るための後述する取付孔１１ａを有するものである。

【００３８】 また、上記ステンレスウール４に代えて、ステンレス等の金属線を帯状に編ん だ金属バンドを蛇腹状あるいは輪状に形成して、ヒーターユニット１１上に取り 付けてもよい。

【００３９】 このようなリン青銅製薄板９や金属バンドは、水道管２の外周面に押圧される と、上記外周面に沿って変形するから、ヒーターユニット１からの熱を効率よく 水道管２に伝達することができる。

【００４０】 また、上記のようにリン青銅製薄板９や金属バンドをヒーターユニット１１上 に取り付けるために、図７および図８に示すように、上記ヒーターユニット１１ では、前述したように、発熱体５の中心軸と同軸な取付孔１１ａが設けられてい る。

【００４１】 したがって、上記ヒーターユニット１１では、前記発熱体５に代えて円環状の 発熱体１２が用いられ、また、上記取付孔１１ａを成形するように絶縁ケース１ ５や各電極板１３も形成されている。なお、図中のリード線１４は前記リード線 ７と同様であり、また、上記発熱体１２、電極板１３、および絶縁ケース１５の 素材は、前記発熱体５、電極板６および絶縁ケース８と同様である。

【００４２】 〔実施例２〕 次に、本考案の他の実施例を実施例２として図９および図１０に基づいて説明 する。なお、上記実施例１と同様の機能を有する部材については同一の部材番号 を付与して、その説明を省いた。

【００４３】 水道管凍結防止装置では、図９に示すように、ヒーターユニット１１を水道管 ２の外周面上に固定するための把持部（取付手段）１０がヒーターユニット１１ 上に取り付けられている。上記の取り付けは、ヒーターユニット１１の取付孔１ １ａと把持部１０とにボルト１６を通して締結することにより行われている。

【００４４】 そして、上記把持部１０は、形状記憶合金を弾性変形し、かつ、水道管２の外 周面を両側から挟持して把持できるように、一対の弓形板状に湾曲したアーム部 １０ａを有して成形されている。これにより、上記把持部１０は、弾性変形によ って水道管２に対して着脱自在となるようになっている。

【００４５】 その上、上記把持部１０は、図１０に示すように、水道管２内の水の凍結を防 止し得る温度まで加熱されると、上記把持部１０の各アーム部１０ａ・１０ａが 相互に近づく方向に変位するように設定されている。これによって、上記各アー ム部１０ａ・１０ａは、上記のように加熱されると、上記両者の内面が水道管２ の外周面に沿って密着するようになっている。

【００４６】 これにより、上記実施例２の構成は、室温時には容易に水道管２に対して着脱 できる一方、水道管２に装着されて加熱されると、上記把持部１０は水道管２に 対して、上記把持部１０の各アーム部１０ａ・１０ａと水道管２の外周面とが密 着した状態で固定される。

【００４７】 したがって、上記構成は、上記ヒーターユニット１１からの熱が上記把持部１ ０を介して水道管２をそのほぼ全周にわたって効率よく加熱するから、上記水道 管２内の水の凍結を防止できる。

【００４８】 〔実施例３〕 次に、本考案のさらに他の実施例を実施例３として図１１に基づいて説明する 。水道管凍結防止装置では、前記実施例１におけるステンレスウール４に代えて 、耐熱性プラスチックからなる可撓性を有する袋状体１７内に、熱を蓄熱する液 体１８が充填されている。上記液体１８としては、水、加熱時に液体となるオイ ル、あるいは、120 ℃〜150 ℃で溶融する低融点ハンダ等を挙げることができる 。また、上記袋状体１７の素材としては、フッ素樹脂系エラストマーを挙げるこ とができる。なお、上記実施例３の構成では、図示しないが、前記実施例１に示 したホースバンド（固定手段）が、ヒーターユニット１を水道管２に対して固定 するために用いられている。

【００４９】 これにより、上記構成は、水道管２内の水の凍結を防止し得るように加熱され ているときに液体１８は変形自在であるから、水道管２の外周面に成形誤差等が 生じても、上記外周面に沿って袋状体１７を密着させることができる。よって、 袋状体１７と外周面との接触部位を確保できるので、ヒーターユニット１からの 熱を効率よく水道管２に伝達することができ、上記水道管２の中の水の凍結を防 止できる。また、上記構成は、種々な規格の水道管に対しても適用可能である。

【００５０】

【考案の効果】

本考案の請求項１記載の水道管凍結防止装置は、以上のように、正特性サーミ スタを有する発熱体を水道管の外周面上に固定するための固定手段が設けられ、 熱を伝達し、かつ、押圧によって変形する伝熱手段が、上記水道管と発熱体との 間で上記固定手段によって挟まれるように設けられている構成である。

【００５１】 それゆえ、上記構成は、伝熱手段は、押圧によって変形するから、固定手段に より上記伝熱手段を水道管と発熱体の間に挟んで取り付けることにより、上記伝 熱手段を水道管の外周面に沿うように変形させて上記発熱体を水道管に対して固 定することができる。

【００５２】 これにより、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化 しても上記伝熱手段と水道管との接触部位を確保することができるから、発熱体 から水道管への熱伝導効率の低下を回避できるという効果を奏する。

【００５３】 また、上記構成は、水道管の外周面の曲率が変化しても、上記外周面に伝熱手 段を沿わすことができるので、種々の規格の水道管に適用することができ、適用 範囲を広げることができるという効果も奏する。

【００５４】 本考案の請求項２記載の水道管凍結防止装置は、以上のように、水道管を加熱 するための発熱体が正特性サーミスタを有して設けられ、弾性変形する形状記憶 合金からなる取付手段が、室温のときに上記発熱体を水道管の外周面に対して着 脱自在となり、かつ、加熱されると上記水道管に密着する方向に変形するように 形成されて上記発熱体に取り付けられている構成である。

【００５５】 それゆえ、上記構成は、発熱体に取り付けられた取付手段は、室温のときに水 道管に対して着脱自在に形成され、かつ、弾性変形するので、発熱体の水道管へ の取付けが容易となり、また、上記取付手段は、加熱すると水道管に密着するか ら、発熱体からの熱を金属からなる上記取付手段を介して水道管に伝達すること ができる。

【００５６】 よって、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化して も上記取付手段と水道管との接触部位を確保することができるので、発熱体から 水道管への熱伝導効率の低下を回避できるという効果を奏する。

【００５７】 また、上記構成は、水道管の外周面の曲率が変化しても、上記外周面に取付手 段を沿わすことができるので、種々の規格の水道管に適用することができ、適用 範囲を広げることができるという効果も奏する。

【００５８】 本考案の請求項３記載の水道管凍結防止装置は、以上のように、正特性サーミ スタを有する発熱体を水道管の外周面上に固定するための固定手段が設けられ、 可撓性を有する袋状体が、水道管内の水の凍結を防止するための加熱によって変 形自在となる伝熱部材を内包して、上記水道管と発熱体との間で上記固定手段に よって挟まれるように設けられている構成である。

【００５９】 それゆえ、上記構成は、伝熱部材は、加熱によって変形自在となるから、固定 手段により上記伝熱部材を内包する袋状体を水道管と発熱体の間に挟んで取り付 けることによって、上記伝熱部材および袋状体を一体的に水道管の外周面に沿う ように変形させて上記発熱体を水道管に対して固定することができる。

【００６０】 これにより、上記構成は、水道管の外周面の曲率が、成形誤差等によって変化 しても上記袋状体と水道管との接触部位を確保することができることにより、発 熱体から水道管への熱伝導効率の低下を回避できるという効果を奏する。

【００６１】 また、上記構成は、水道管の外周面の曲率が変化しても、上記外周面に沿って 袋状体および伝熱部材を変形させることができるので、種々の規格の水道管に適 用することができ、適用範囲を広げることができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１の水道管凍結防止装置を水道
管に取り付けた際の平面図である。

【図２】上記水道管凍結防止装置を水道管に取り付けた
際の正面図である。

【図３】上記水道管凍結防止装置のヒーターユニットの
一部破断平面図である。

【図４】上記ヒーターユニットの断面図である。

【図５】上記の実施例１の一変形例を示す水道管凍結防
止装置の平面図である。

【図６】上記水道管凍結防止装置を水道管に取り付けた
際の平面図である。

【図７】上記水道管凍結防止装置のヒーターユニットの
一部破断平面図である。

【図８】上記ヒーターユニットの断面図である。

【図９】本考案の実施例２の水道管凍結防止装置を水道
管に取り付けた際における室温時の平面図である。

【図１０】上記水道管凍結防止装置の加熱時の平面図で
ある。

【図１１】本考案の実施例３の水道管凍結防止装置を水
道管に取り付けた際の平面図である。

【符号の説明】

１ ヒーターユニット（発熱体） ２ 水道管 ３ ホースバンド（固定手段） ４ ステンレスウール（伝熱手段）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】正特性サーミスタを有する発熱体を水道管
   の外周面上に固定するための固定手段が設けられ、熱を
   伝達し、かつ、押圧によって変形する伝熱手段が、上記
   水道管と発熱体との間で上記固定手段によって挟まれる
   ように設けられていることを特徴とする水道管凍結防止
   装置。
2. 【請求項２】水道管を加熱するための発熱体が正特性サ
   ーミスタを有して設けられ、弾性変形する形状記憶合金
   からなる取付手段が、室温のときに上記発熱体を水道管
   の外周面に対して着脱自在となり、かつ、加熱されると
   上記水道管に密着する方向に変形するように形成されて
   上記発熱体に取り付けられていることを特徴とする水道
   管凍結防止装置。
3. 【請求項３】正特性サーミスタを有する発熱体を水道管
   の外周面上に固定するための固定手段が設けられ、可撓
   性を有する袋状体が、水道管内の水の凍結を防止するた
   めの加熱によって変形自在となる伝熱部材を内包して、
   上記水道管と発熱体との間で上記固定手段によって挟ま
   れるように設けられていることを特徴とする水道管凍結
   防止装置。