凍結防止用ヒーター

【課題】ヒーターの熱を効率良くパイプに伝達するようにし、また、熱伝導率を向上させることで、従来よりワット数を小さくできて省電力化を図ること。さらには、熱伝導率を向上させることで、発熱体を小さなものを使用して小型化を図ること。
【解決手段】略半円状に形成したケース２内に発熱体を納装したヒーター本体１を形成する。ケース２内には充填剤７にて充填をし、ケース２の両端からは発熱体のリード線６がそれぞれ導出されている。ヒーター本体１のケース２の内周面の曲率とパイプ６０の外周面の曲率とは合わせており、ヒーター本体１をパイプ６０の外周面の周方向に沿って取り付ける。ヒーター本体１の内周面とパイプ６０の外周面とは面接触となり、ヒーター本体１からの熱を効率よくパイプ６０に伝達させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯機内に配管されているパイプの凍結防止用に用いられる凍結防止用ヒーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯機内のパイプの凍結防止の目的に使用されている従来のヒーターは、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。この従来例のヒーター５１を図１５に示す。このヒーター５１は、セラミック製で一面を開口した直方体状のケース５２と、このケース５２内に納装されて該ケース５２の両端よりリード線５４を導出させている発熱体５３と、この発熱体５３を保護する形でケース５２内に絶縁性でセメント剤からなる充填剤５５とで構成されている。
【０００３】
また、ケース５２の両側片には溝（図示せず）が凹設されており、この溝を介して前記発熱体５３のリード線５４が外側方へ導出されている。そして、このリード線５４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５６としている。
【０００４】
このヒーター５１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、この種の従来のヒーター５１の他面側の形状は、図１６に示すように、断面を略半円状とした凹部５７を形成したり、また、図１７に示すように断面を略三角形状とした凹部５７を形成している。
そして、図１８に示すように、ヒーター５１の凹部５７側をパイプ６０の外面に接触させて銅製のパイプ６０の長手方向と該ヒーター５１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５１をパイプ６０の表面に装着するようにしている。
【０００５】
なお、給湯機内で複数のヒーター５１がパイプ６０に配置されていて、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５１の発熱体５３に電源が通電され、また、所定の温度まで上昇した場合には、ヒーター５１の発熱体５３への通電が遮断されるようになっている。
【０００６】
この種のヒーター５１としては、例えば下記に示す特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２８４２３０号公報
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているヒーターの凹部は図１６に示すような断面を略半円状とした形状であり、そのため、パイプ６０の外周面の曲率と、ヒーター５１の凹部５７の曲率とが成形誤差等により容易に面接触することが出来ないという問題を有している。
【０００９】
図１９及び図２０はかかる場合の問題点を示す図であり、パイプ６０の曲率とヒーター５１の凹部５７の曲率とが相違するために、パイプ６０とヒーター５１との接触部分が図２０のＡ部に示すように一点（１カ所）での接触における線接触となり、ヒーター５１からの熱をパイプ６０へ効率良く伝達させることが出来ないという問題がある。
【００１０】
また、図２１及び図２２は断面を略三角形状とした凹部５７を有するヒーター５１の場合を示しており、このヒーター５１では、外周面が円形のパイプ６０と、内周面が三角形状のヒーター５１では、図２２のＢ部分に示すように２点（２カ所）での接触における線接触となり、上記と同様にヒーター５１からの熱をパイプ６０へ効率良く伝達させることが出来ないという問題を有している。
【００１１】
このように従来例におけるこの種のヒーター５１は、ケース５２の長手方向とパイプ６０の長手方向とを合わせて、ケース５２の凹部５７側をパイプ６０の外面に当接させた状態で取り付けるようにしている。そのため、ヒーター５１とパイプ６０との接触は長手方向における線接触であり、パイプ６０に伝わる熱伝達効率が悪く、ヒーター５１からの発熱のほとんどを空気中に放出してロスが大きく、発熱を効率良くパイプ６０に伝達することができないという問題があった。
【００１２】
このように、パイプ６０とヒーター５１との接触が長手方向での点接触や線接触となり、熱伝導が悪いことから、この伝導率を上げるようにしたものとして、例えば下記に示す特許文献２がある。
【００１３】
【特許文献２】実開平７−１２５６２号公報
【００１４】
この特許文献２では、正特性サーミスタを有するヒーターユニットを水道管の外周面上に固定するためのホースバンドを設け、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を、水道管とヒーターユニットとの間でホースバンドによって挟まれるように設けたものである。
これにより、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ステンレスウールと水道管との接触部位を確保することができて、ヒーターユニットから水道管への熱伝導効率の低下を回避できる、としている。
【００１５】
しかしながら、ヒーターユニットを現場で水道管に取り付ける際に、ステンレスウールをホースバンドで取り付けるのは、こまごまとした作業となり、取り付け作業が非常に煩雑となり、取り付けの作業効率を悪化させることになる。
特に、給湯機内のスペースはあまり無く、且つ狭いために、実際に作業を行なうことは困難であり、実際には適さないという問題を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、少なくとも以下の目的を持った凍結防止用ヒーターを提供するものである。
（１）ヒーターの熱を効率良くパイプに伝達すること。
（２）熱伝導率を向上させることで、従来よりワット数を小さくできて省電力化を図ること。
（３）熱伝導率を向上させることで、発熱体を小さなものを使用して小型化を図ること。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、本発明の請求項１に記載の凍結防止用ヒーターでは、断面を円形としたパイプ６０の外面に凍結防止用のヒーターを取り付けて前記パイプ６０内の水の凍結を防止するようにした凍結防止用ヒーターにおいて、
内部にヒーター部５を納装したヒーター本体１を略半円状に形成し、
前記ヒーター本体１の内周面２ａを前記パイプ６０の外周面の周方向に沿って面接触させた状態で、前記ヒーター本体１をパイプ６０の外周面に取り付けるようにしていることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の凍結防止用ヒーターでは、前記ヒーター本体１のケース２を前記パイプ６０の長手方向と同方向に長く形成し、前記ケース２内に前記ヒーター部５を螺旋状に配置するようにしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１に記載の凍結防止用ヒーターによれば、内部にヒーター部５を納装したヒーター本体１を略半円状に形成し、前記ヒーター本体１の内周面２ａを前記パイプ６０の外周面の周方向に沿って面接触させた状態で、前記ヒーター本体１をパイプ６０の外周面に取り付けるようにしているので、ヒーター本体１のケース２の内周面２ａがパイプ６０の外周面に成形誤差の関係から全面にわたって面接触しなくても、従来の点接触や線接触の場合と異なり、ヒーター本体１とパイプ６０との接触面積を非常に大きくすることができる。これにより、ヒーター本体１のヒーター部５からの熱を効率良くパイプ６０に伝達することができ、そのため、従来用いていたヒーターのワット数よりも小さなワット数のヒーター部５で良く省電力化を図ることができる。すなわち、ヒーター本体１からの発熱を面接触にて熱伝達率を効率良くパイプ６０に伝達することが可能なため、より小さなワット数で従来と同じ加熱能力が得られ、ヒーター本体１の消費電力が少なくてすみ、省エネルギー化を図ることができる。特に、給湯機内では複数のヒーター本体１を用いているので、全体として一層の省電力化を図ることができる。
また、従来と比べて小さなワット数で良いために、長さの短いヒーター部５を用いることができて、該ヒーター部５を納装するケース２の周方向の長さを短くでき、パイプ６０への取り付けスペースを小さくすることができる。さらには、既存の発熱体を使用するためにヒーター本体１を安価に製造することができる。
【００２０】
請求項２に記載の凍結防止用ヒーターによれば、前記ヒーター本体１のケース２を前記パイプ６０の長手方向と同方向に長く形成し、前記ケース２内に前記ヒーター部５を螺旋状に配置するようにしているものであり、ヒーター本体１のケース２の深さを深くして、発熱体４のヒーター部５を縮めたり、曲率を大きくすることなく螺旋状に配置していることで、ヒーター部５からの異常な発熱を防止することができる。しかも、曲率が大きいパイプ６０の場合でも、ヒーター本体１のケース２の内周面２ａをパイプ６０の外周面に面接触させてヒーター本体１をパイプ６０の外周面に取り付けることができるため、ヒーター本体１からの熱を効率良くパイプ６０に伝達できて、省電力化を図ることができるなど請求項１の場合と同様の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるヒーター本体をパイプに面接触させて取り付けた状態を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるヒーター本体をパイプに面接触させて取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるヒーター本体のケースの平面図である。
【図４】発明の第１の実施の形態におけるヒーター本体のケースの斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における発熱体の平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるヒーター本体の斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるヒーター本体の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるヒーター本体のケースの平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるヒーター本体のケースの正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態におけるヒーター本体の斜視図である。
【図１３】本発明の第１、第２の実施の形態におけるケース内のヒーター部の配置を示す図である。
【図１４】本発明の第１、第２の実施の形態におけるヒーター部をケースの内壁面に接触させて配置した状態を示す図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は従来例のヒーターの平面図及び正面図である。
【図１６】従来例の凹部の断面を略半円状としたヒーターの側面図である。
【図１７】従来例の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。
【図１８】従来例のパイプにヒーターを取り付けた状態の斜視図である。
【図１９】従来例のパイプとヒーターとが１点接触における線接触での問題点を説明するための要部斜視図である。
【図２０】従来例のパイプとヒーターとが１点接触における線接触での問題点を説明するための説明図である。
【図２１】従来例のパイプとヒーターとが２点接触における線接触での問題点を説明するための要部斜視図である。
【図２２】従来例のパイプとヒーターとが２点接触における線接触での問題点を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（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７）を参照して詳細に説明する。図１は本発明のヒーター本体１を給湯機内に配管されているパイプ６０に装着した状態を示し、図２は斜視図を示している。本発明のヒーター本体１は、該ヒーター本体１からの熱をパイプ６０に伝達して、該パイプ６０内の水の凍結を防止するものである。
図示するようにヒーター本体１は全体の形状が略半円状に形成されており、該ヒーター本体１を断面を円形としたパイプ６０の外周面の周方向に沿って面的に接触配置するようにしたものである。
【００２３】
図３はヒーター本体１を構成し、外殻を形成しているケース２の平面図を、図４はケース２の斜視図を、図５は図３のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示している。このケース２は、セラミックス製で上面を開口し、全体の形状が略半円状に形成されている。図示例では、ケース２を１８０度未満で円弧状に形成しているが、パイプ６０に対して側方から装着可能なように円弧部分を略１８０度まで曲成するようにしても良い（図４及び図７参照）。また、ケース２の両端には上面を開口した溝３が形成されている。
なお、図４及び図７は、説明のためにケース２の円弧部分を略１８０度まで曲成した形で描いているが、図３に示す円弧部分に合わせて描くようにしても良い。
【００２４】
また、ケース２の内周面２ａは円弧状に形成されていて、この内周面２ａの曲率は、装着されるパイプ６０の外周面の曲率に合わせた曲率としている。すなわち、ケース２の内周面２ａやパイプ６０の外周面の成形誤差等が存在するものの、出来る限りケース２の内周面２ａがパイプ６０の外周面に面接触するようにしている。
【００２５】
図６は従来例と同様の発熱体４を示しており、この発熱体４は、通電によって発熱するヒーター部５と、このヒーター部５の両端からそれぞれ導出されているリード線６とで構成されている。なお、この発熱体４は一般に既存ないしは市販されているのを使用するようにしている。
図７に示すように、両端のリード線６をケース２の溝３より外方へ導出して発熱体４をケース２内に納装した状態で、ケース２内に熱伝導率が良く絶縁性のセメント剤からなる充填剤７（図中の斜線部分）を注入し、加熱して該充填剤７を硬化させ、ケース２内に発熱体４のヒーター部５を位置決め固定する。また、ケース２の溝３より導出されているリード線６の基部部分をシリコン樹脂にて封止を行なっており、この封止部分を封止部１０としている。
【００２６】
図７に示すように形成されたヒーター本体１を、図１に示すようにパイプ６０の外周面に取り付けて図外の取付金具によりヒーター本体１をパイプ６０に固定する。このヒーター本体１のパイプ６０への取り付け状態では、図１に示すように、ヒーター本体１はパイプ６０の外周面の周方向に沿って密着して取り付けられるものであり、また、この状態では、ケース２の内周面２ａの略全面にわたってパイプ６０の外周面に面接触する状態で取り付けられる。
【００２７】
かかる場合、ヒーター本体１のケース２の内周面２ａがパイプ６０の外周面に成形誤差の関係から全面にわたって面接触しなくても、従来の点接触や線接触の場合と異なり、ヒーター本体１とパイプ６０との接触面積を非常に大きくすることができる。
【００２８】
これにより、ヒーター本体１のヒーター部５からの熱を効率良くパイプ６０に伝達することができ、そのため、従来用いていたヒーターのワット数よりも小さなワット数のヒーター部５で良く省電力化を図ることができる。すなわち、ヒーター本体１からの発熱を面接触にて熱伝達率を効率良くパイプ６０に伝達することが可能なため、より小さなワット数で従来と同じ加熱能力が得られ、ヒーター本体１の消費電力が少なくてすみ、省エネルギー化を図ることができる。特に、給湯機内では複数のヒーター本体１を用いているので、全体として一層の省電力化を図ることができる。
【００２９】
また、従来と比べて小さなワット数で良いために、長さの短いヒーター部５を用いることができて、該ヒーター部５を納装するケース２の周方向の長さを短くでき、パイプ６０への取り付けスペースを小さくすることができる。さらには、既存の発熱体４を使用するためにヒーター本体１を安価に製造することができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
次に、図８〜図１２により第２の実施形態について説明する。ヒーター本体１の曲率は、ヒーター本体１を取り付けるパイプ６０の外径（曲率）に合わせているが、外径が比較的小さい場合に、パイプ６０の外径に合わせてヒーター本体１の曲率を合わせようとすると、以下に示すような問題が生じる。
すなわち、発熱体４のヒーター部５の曲がり具合をきつくすると（曲率を大きくすると）、その曲がっている部分からの発熱が大となり、異常に発熱することになる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、パイプ６０の外径が小さい場合でも、発熱体４のヒーター部５の曲率を小さくできるようにして、異常な発熱を防止するようにしたものである。図８はかかるヒーター本体１の斜視図を示し、図９はヒーター本体１のケース２の平面図を、図１０はケース２の正面図を、図１１は図９のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。
すなわち、本実施形態では、ヒーター本体１のケース２を前記パイプ６０の長手方向と同方向に長く形成し、前記ケース２内に前記ヒーター部５を螺旋状に配置するようにしたものである。
【００３２】
本実施形態では、図８に示すように、発熱体４、特にヒーター本体１を大きく曲げることがないようにパイプ６０の外周面に対して螺旋状に配置するようにしたものであり、そのため、図８〜図１１に示すように、ケース２の上下方向の寸法を先の実施形態と比較して大きく形成している。
ケース２の両端に凹設している一方の溝３は先の実施形態と同様の深さとしているが、他方の溝３ａの深さはケース２の底部付近まで深くしている。
【００３３】
このように本実施形態では、ヒーター本体１のケース２の深さを深くして、発熱体４のヒーター部５を縮めたり、曲率を大きくすることなく螺旋状に配置していることで、ヒーター部５からの異常な発熱を防止することができる。
しかも、曲率が大きいパイプ６０の場合でも、ヒーター本体１のケース２の内周面２ａをパイプ６０の外周面に面接触させてヒーター本体１をパイプ６０の外周面に取り付けることができるため、ヒーター本体１からの熱を効率良くパイプ６０に伝達できて、省電力化を図ることができるなど先の実施形態と同様の効果を奏するものである。
【００３４】
図１２は、図８とは溝３、３ａの左右の位置を異ならせたものであり、図８の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
ところで、図１３は先の実施形態における発熱体４のヒーター部５のケース２内の納装状態を示しており、ケース２の中央部分にヒーター部５が位置するように充填剤７にて位置決めされる。
しかし、図１４に示すように、発熱体４のヒーター部５がケース２の内壁面２ｂに接触するようにして配置するようにしても良い。かかる場合、ヒーター部５のほとんどがケース２の内壁面２ｂに接触しているので、ヒーター部５からの熱を早くパイプ６０へ伝達できて、パイプ６０の凍結防止という機能を一層向上させることができる。
【００３６】
なお、先の各実施形態では、パイプ６０を給湯機内で配管されている場合として説明したが、パイプ６０を一般の水道管の場合としてもよく、水道管の本発明のヒーター本体１を取り付ける場合でも本発明を適用することができるものである。本発明のヒーター本体１は前記特許文献２と比べてパイプ６０を水道管とした場合でもパイプ６０への取り付け作業が簡単であり、特に、内部のスペースは小さい給湯機では、パイプ６０へのヒーター本体１の取り付け作業が簡単にできて、本発明は好適例である。
【符号の説明】
【００３７】
１ヒーター本体
２ケース
２ａ内周面
２ｂ内壁面
３溝
４発熱体
５ヒーター部
６リード線
７充填剤

【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面を円形としたパイプ（６０）の外面に凍結防止用のヒーターを取り付けて前記パイプ（６０）内の水の凍結を防止するようにした凍結防止用ヒーターにおいて、
内部にヒーター部（５）を納装したヒーター本体（１）を略半円状に形成し、
前記ヒーター本体（１）の内周面（２ａ）を前記パイプ（６０）の外周面の周方向に沿って面接触させた状態で、前記ヒーター本体（１）をパイプ（６０）の外周面に取り付けるようにしていることを特徴とする凍結防止用ヒーター。
【請求項２】
前記ヒーター本体（１）のケース（２）を前記パイプ（６０）の長手方向と同方向に長く形成し、前記ケース（２）内に前記ヒーター部（５）を螺旋状に配置するようにしていることを特徴とする請求項１に記載の凍結防止用ヒーター。

【図１】