輻射熱反射・遮熱体及びこの輻射熱反射・遮熱体を用いた凍結予防ヒーター装置

【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】輻射熱を反射、遮熱させる輻射熱反射・遮熱材にて輻射熱反射・遮熱体２０を形成する。輻射熱反射・遮熱体２０は下面を開口した箱状に形成されており、パイプ１０に装着されているヒーター本体１を輻射熱反射・遮熱体２０にて覆設する。ヒーター本体１が通電されると、ヒーター本体１の表面からは輻射熱が隙間２３の空気層へ放射されるが、輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の内面にて図中矢印イに示すように、反射、遮熱される。外部からの輻射熱は、輻射熱反射・遮熱体２０の外側の表面にて図中矢印ロに示すように反射、遮熱される。ヒーター本体１は外部の温度が低温であっても、外部（外気温）の影響をほとんど受けることがなく、従来より少ない消費電力のヒーター本体１でよく、省エネルギー化を図ることができる。

【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給排水用のパイプの凍結予防に用いられる輻射熱反射・遮熱体及びこの輻射熱反射・遮熱体を用いた凍結予防ヒーター装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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１７はこの種の既存のヒーター本体１を示し、図１７（ａ）はヒーター本体１の平面図を、図１７（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。
【０００３】
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。
【０００４】
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１８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１９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２０及び図２１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。
【０００５】
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。
【０００６】
この種のヒーターとしては、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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この特許文献１では、上記ヒーター本体１と同種類のヒーターが用いられており、また、ヒーターを発熱させたとき、表面温度を低く抑えて、周囲の低耐熱部品が接触しても、損傷させないようにするために、ヒーターを覆うヒータカバーを設けている。
このヒータカバーは、発熱体であるヒーターに周囲の低耐熱部品が直接接触しないようにしたものであり、ヒータカバーには周囲の低耐熱部品が直接接触しても部品の損傷を防ぐようにしたものである。
【０００９】
特に、この特許文献１では、周囲の低耐熱部品がヒータカバーに接触しても損傷を防ぐようにしたものであって、ヒーターの消費電力を抑えて省エネルギー化を図るという技術思想が存在していない。また、後述するように本発明では、この特許文献１のヒータカバーと同様にヒーター本体１を覆う部材を用いているものの、本発明の部材と特許文献１のヒータカバーとでは、目的及び作用効果を全く異にするものであり、根本的に技術思想が異なるものである。
【００１０】
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輻射熱反射・遮熱体及びこの輻射熱反射・遮熱体を用いた凍結予防ヒーター装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の請求項１に記載の輻射熱反射・遮熱体では、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着されるヒーター本体１の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体１からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体２０であり、
前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面と前記ヒーター本体１との間には隙間２３を設けていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の輻射熱反射・遮熱体では、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着されるヒーター本体１の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体１からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体２０であり、
前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面の略全面にわたって前記外気からの輻射熱を反射、遮熱させる第１の輻射熱反射・遮熱材２５を設け、
前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面の略全面にわたって前記ヒーター本体１からの輻射熱を反射、遮熱させる第２の輻射熱反射・遮熱材２７を設け、
前記第１の輻射熱反射・遮熱材２５と前記第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間には隙間２６を設けていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の輻射熱反射・遮熱体では、前記ヒーター本体１の両側からリード線４がそれぞれ導出されている部分に対応した輻射熱反射・遮熱体２０の側部の内面には、前記第１の輻射熱反射・遮熱材２５及び第２の輻射熱反射・遮熱材２７は設けていないことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の輻射熱反射・遮熱体では、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第１の輻射熱反射・遮熱材２５を保形させる支持体２４を備え、該支持体２４の内面と前記第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間の隙間２６は複数のスペーサー２８にて形成され、前記隙間２６の厚みは全面にわたってほぼ一定の厚みとしていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の輻射熱反射・遮熱体では、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第２の輻射熱反射・遮熱材２７の断面形状を略逆Ｕ字状としていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の輻射熱反射・遮熱体では、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第１の輻射熱反射・遮熱材２５または／および第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料としてアルミフォイルを用いていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の輻射熱反射・遮熱体では、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着されるヒーター本体１の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体１からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体２０であり、
前記輻射熱反射・遮熱体２０は、
全体の形状を維持させるための支持体２４と、
前記支持体２４の外面の略全面にわたって第１の隙間３６を介して配設される第１の輻射熱反射・遮熱材２５と、
前記支持体２４の内面の略全面にわたって第２の隙間２６を介して配設される第２の輻射熱反射・遮熱材２７とで構成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８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７のいずれかに記載の輻射熱反射・遮熱体２０と、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着され、前記輻射熱反射・遮熱体２０にて略全体が覆われるヒーター本体１とを備え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に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体１からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体２０であり、前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面と前記ヒーター本体１との間には隙間２３を設けているので、ヒーター本体１の表面からは輻射熱が隙間２３の空気層へ放射されるが、輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の内面にて反射、遮熱される。そのため、輻射熱反射・遮熱体２０の内部では、輻射熱反射・遮熱体２０が無い場合と比べて温度は高く維持されることになる。
また、外部からの輻射熱は、輻射熱反射・遮熱体２０の外側の表面にて反射、遮熱される。そのため、低温である外部からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０にて反射、遮熱されるために、輻射熱反射・遮熱体２０の内部の温度をほとんど低下させることはない。これにより、ヒーター本体１は外部の温度が低温であっても、外部（外気温）の影響をほとんど受けることがなく、ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ効率良く伝達ないし伝導させることができる。そのため、従来より少ない消費電力のヒーター本体１でよく、省エネルギー化を図ることができる。
【００２０】
請求項２に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面の略全面にわたって前記外気からの輻射熱を反射、遮熱させる第１の輻射熱反射・遮熱材２５を設け、前記輻射熱反射・遮熱体２０の内面の略全面にわたって前記ヒーター本体１からの輻射熱を反射、遮熱させる第２の輻射熱反射・遮熱材２７を設け、前記第１の輻射熱反射・遮熱材２５と前記第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間には隙間２６を設けているので、輻射熱反射・遮熱体２０内では、ヒーター本体１からの輻射熱は第２の輻射熱反射・遮熱材２７にて反射、遮熱されて、熱が輻射熱反射・遮熱体２０内にこもり、輻射熱反射・遮熱体２０内の温度の低下を防止している。
また、外気からの輻射熱は、第１の輻射熱反射・遮熱材２５にて反射、遮熱されて、輻射熱反射・遮熱体２０内の熱の低下を防止している。さらに、輻射熱を反射、遮熱する第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７と熱伝導をしにくくする空気層である隙間２６との相乗効果により、外気の温度が０℃以下となっても、ヒーター本体１の熱は外部と反射、遮熱にて遮断されて、ヒーター本体１自体が冷却されにくくなり、ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ効率良く伝達している。
これらは、単にヒーター本体１をカバーで覆って熱の伝導を遅くさせるという熱伝導を利用した技術思想では、ヒーター本体１の省エネルギー化にはあまり効果が無いと考えられる。ヒーター本体１からの高温の輻射熱を反射、遮熱し、また外気の低温の輻射熱を反射、遮熱するという本発明の技術思想によりヒーター本体１の消費電力を抑えることができて省エネルギー化を達成できたものである。
このように、輻射熱反射・遮熱体２０にてヒーター本体１を覆う場合と、輻射熱反射・遮熱体２０を用いずに裸の状態でヒーター本体１を使用する場合とでは、大きな差があるという実験結果を得た。したがって、輻射熱反射・遮熱体２０を用いることで、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。例えば、１６Ｗの標準品のヒーター本体１を輻射熱反射・遮熱体２０を用いることで、１２Ｗの消費電力のヒーター本体１を使用することができ、約２５％の省電力化を図ることができた。
【００２１】
請求項３に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記ヒーター本体１の両側からリード線４がそれぞれ導出されている部分に対応した輻射熱反射・遮熱体２０の側部（側片３１）の内面には、前記第１の輻射熱反射・遮熱材２５及び第２の輻射熱反射・遮熱材２７は設けていない場合でも、槽内温度が０℃〜−２０℃において標準品の場合よりもパイプ１０内の水温が若干良いという結果を得た。
すなわち、消費電力が１６Ｗの標準品と比べて消費電力が１２Ｗのヒーター本体１の場合でも、パイプ１０内の水温を高めにでき、凍結予防ができて、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【００２２】
請求項４に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第１の輻射熱反射・遮熱材２５を保形させる支持体２４を備え、該支持体２４の内面と前記第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間の隙間２６は複数のスペーサー２８にて形成され、前記隙間２６の厚みは全面にわたってほぼ一定の厚みとしていることで、消費電力が１６Ｗの標準品と比べて、消費電力が１２Ｗのヒーター本体１でも槽内温度が０℃〜−２０℃において標準品の場合よりもパイプ１０内の水温が若干良いという結果を得た。
すなわち、消費電力が１６Ｗの標準品と比べて消費電力が１２Ｗのヒーター本体１の場合でも、パイプ１０内の水温を高めにでき、凍結予防ができて、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【００２３】
請求項５に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第２の輻射熱反射・遮熱材２７の断面形状を略逆Ｕ字状としている場合でも、測定結果から、ヒーター本体１が１２Ｗでも１６Ｗの標準品の場合と比べて槽内温度が−２０℃までの良好な結果を得ることができた。
【００２４】
請求項６に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記輻射熱反射・遮熱体２０の第１の輻射熱反射・遮熱材２５または／および第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料としてアルミフォイルを用いた場合でも、図１３のＣに示すように、図１３のＡの標準品はもちろん、Ｂの場合よりもパイプ１０内の水温を高めにすることができるという結果を得た。
したがって、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料として、やや特殊で少し高価なサーモプロテクトを用いるよりも、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料として市販で料理用のアルミフォイルにて十分な効果を得ることができる。
【００２５】
請求項７に記載の輻射熱反射・遮熱体によれば、前記輻射熱反射・遮熱体２０は、全体の形状を維持させるための支持体２４と、前記支持体２４の外面の略全面にわたって第１の隙間３６を介して配設される第１の輻射熱反射・遮熱材２５と、前記支持体２４の内面の略全面にわたって第２の隙間２６を介して配設される第２の輻射熱反射・遮熱材２７とで構成していることで、第１の隙間３６は、支持体２４の内面と第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間に形成されている第２の隙間２６と同様の作用効果を持たせることができ、一層省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
請求項８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７のいずれかに記載の輻射熱反射・遮熱体２０と、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着され、前記輻射熱反射・遮熱体２０にて略全体が覆われるヒーター本体１とを備えていることで、ヒーター本体１からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の内面で反射、遮熱され、外気からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の外面で反射、遮熱されることで、ヒーター本体１の消費電力が少なくても、パイプ１０の水の凍結予防ができ、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるパイプの表面に取り付けられているヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した状態を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるパイプの表面に取り付けられているヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した状態を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における輻射熱反射・遮熱体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。
【図５】本発明の第２の実施の形態における輻射熱反射・遮熱体を用いた場合の各部の温度を測定するための図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における輻射熱反射・遮熱体の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における輻射熱反射・遮熱体の横方向の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における輻射熱反射・遮熱体の縦方向の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した場合の動作説明図である。
【図１０】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。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における支持体の内面を表にした展開図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した状態を示す図である。
【図１３】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。
【図１４】本発明の第４の実施の形態におけるヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した状態を示す図である。
【図１５】本発明の第４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。
【図１６】本発明の第５の実施の形態におけるヒーター本体に輻射熱反射・遮熱体を覆設した状態を示す図である。
【図１７】（ａ）（ｂ）は既存のヒーターの平面図及び正面図である。
【図１８】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１９】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２０】パイプにヒーターを取り付けた状態を示す図である。
【図２１】パイプにヒーターを取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（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３）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のである。しかし、本発明では、ヒーター本体１からの輻射熱（電磁波）を反射・遮熱したり、外部からのヒーター本体１への輻射熱（電磁波）を反射、遮熱することで、ヒーター本体１の消費電力を少なくしてもパイプ１０内の水の凍結を予防するようにしたものである。
【００２９】
ところで、すべての熱は、対流・伝導・輻射の３つの要素で移動するものであり、これを熱移動の三要素と言われている。その熱移動の割合は、上下左右方向を平均すると対流熱１５％、伝導熱１０％、輻射熱７５％程度と言われている。このことから、熱損失のほとんどが熱伝導と対流によって起こるのではなく、輻射熱によるものと言える。
【００３０】
そこで、本発明では、輻射熱（電磁波）を反射、遮熱する部材である輻射熱反射・遮熱材にて構成した輻射熱反射・遮熱体でヒーター本体１を覆い、輻射熱反射・遮熱体の内部ではヒーター本体１からの輻射熱を外部へ透過させないように反射、遮熱し、外部からの輻射熱は、輻射熱反射・遮熱体内へ透過しないように輻射熱反射・遮熱体にて外部へ反射させ、また遮熱するようにしたものである。
【００３１】
図１は、凍結予防ヒーター装置の分解斜視図を示し、この凍結予防ヒーター装置は、給湯機内に配管されているパイプ１０と、このパイプ１０に取り付けられる既存のヒーター本体１と、このヒーター本体１を覆う輻射熱反射・遮熱体２０とで構成されている。パイプ１０やヒーター本体１は従来例の欄で説明したものと同じ部材である。
輻射熱反射・遮熱体２０は、輻射熱を反射、遮熱させる輻射熱反射・遮熱材からなり、下面を開口した箱状に形成されている。この輻射熱反射・遮熱体２０の両側にはヒーター本体１のリード線４を挿通させる溝２１が切り欠き形成され、さらにこの溝２１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２２が形成されている。
【００３２】
図２は、パイプ１０の表面に取り付けられているヒーター本体１の上から輻射熱反射・遮熱体２０を被せた状態を示し、図３はその断面図を示している。なお、本発明は、ヒーター本体１や輻射熱反射・遮熱体２０のパイプ１０への取付構造を要旨とするのではなく、原理的な構造を要旨とするものであるから、パイプ１０へのヒーター本体１の取付金具や、輻射熱反射・遮熱体２０のパイプ１０への取付金具等の取付構造は図示省略している。
【００３３】
輻射熱反射・遮熱体２０でヒーター本体１を覆うようにしてパイプ１０に装着した状態では、図２及び図３に示すように、ヒーター本体１の外面と、輻射熱反射・遮熱体２０の内面との間には隙間２３が形成されるようになっている。この隙間２３にて空気層が形成されている。
【００３４】
ヒーター本体１が通電されると、ヒーター本体１は発熱してパイプ１０に熱伝達してパイプ１０内の水が凍結しないようにする。一方、ヒーター本体１の表面からは輻射熱が隙間２３の空気層へ放射されるが、輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の内面にて図中矢印イに示すように、反射、遮熱される。そのため、輻射熱反射・遮熱体２０の内部では、輻射熱反射・遮熱体２０が無い場合と比べて温度は高く維持されることになる。
【００３５】
また、外部からの輻射熱は、輻射熱反射・遮熱体２０の外側の表面にて図中矢印ロに示すように反射、遮熱される。そのため、低温である外部からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０にて反射、遮熱されるために、輻射熱反射・遮熱体２０の内部の温度をほとんど低下させることはない。これにより、ヒーター本体１は外部の温度が低温であっても、外部（外気温）の影響をほとんど受けることがなく、ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ効率良く伝達ないし伝導させることができる。
そのため、従来より少ない消費電力のヒーター本体１でよく、省エネルギー化を図ることができる。なお、この技術思想を証明するために、次の実施形態で具体的に説明していく。また、輻射熱反射・遮熱体２０の材料も後述する。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４〜図１０により第２の実施形態を説明する。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の場合は上記輻射熱反射・遮熱体２０を用いずに、ヒーター本体１のみの場合を示している。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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で上記輻射熱反射・遮熱体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、輻射熱反射・遮熱体２０にてヒーター本体１を覆った場合の図である。
【００３９】
図６は本実施形態における輻射熱反射・遮熱体２０の斜視図を示し、図７は輻射熱反射・遮熱体２０の横方向の断面図を、図８は輻射熱反射・遮熱体２０の縦方向の断面図をそれぞれ示している。
先の実施形態では、輻射熱反射・遮熱体２０を１つの輻射熱反射・遮熱材にて構成していたが、本実施形態では、複数の部材で複数層の構成で輻射熱反射・遮熱体２０を形成している。
【００４０】
図７及び図８に示すように、本実施形態の輻射熱反射・遮熱体２０は、下面を開口した箱状の支持体２４と、この支持体２４の外側の表面の全面に密着して配設した第１の輻射熱反射・遮熱材２５と、上記支持体２４の内面の全面にわたって隙間２６を介して配設した第２の輻射熱反射・遮熱材２７と、上記隙間２６を形成すべく支持体２４の内面と第２の輻射熱反射・遮熱材２７の外面との間に介在させた複数のスペーサー２８とで構成されている。
【００４１】
ここで、第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７は、ハウスサポート倶楽部という会社から販売されているサーモプロテクトＳ（商品名ＴＰ−Ｓ）という輻射熱反射・遮熱材を用いており、この輻射熱反射・遮熱材の厚さは０．２ｍｍである。このサーモプロテクトを用いた場合、厚さが若干薄いために、箱状の形を維持させるためにステンレス製の支持体２４を用いており、この支持体２４の厚みは１ｍｍとしている。
また、支持体２４の内面と第２の輻射熱反射・遮熱材２７の外面との間の隙間２６を略全面にわたって約２ｍｍとしており、この隙間２６を形成すべくスペーサー２８の厚みを２ｍｍとしている。
【００４２】
なお、ヒーター本体１は高温となるため、支持体２４にはステンレスを用いており、また、スペーサー２８も同様に金属製を用いている。もちろん、支持体２４やスペーサー２８に耐熱性の合成樹脂を用いても良い。第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７はもちろん耐熱性を備えているものであり、表面は純度の高いアルミで形成されている。
【００４３】
図９は、パイプ１０の表面にヒーター本体１を配設し、そのヒーター本体１を覆うようにして輻射熱反射・遮熱体２０を配設した状態を示している。
【００４４】
図１０Ａ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、輻射熱反射・遮熱体２０を用いずに、図４の状態で各部の温度を測定した結果を示し、図１０Ｂは、ヒーター本体１の入力ワット数（消費電力）を１２Ｗとして、図５に示すようにヒーター本体１を輻射熱反射・遮熱体２０にて覆って測定した結果を示している。
また、図１０Ｃは、１２Ｗのヒーター本体１を用いて輻射熱反射・遮熱体２０を使用せずに測定した結果を示している。
【００４５】
図１０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。
【００４６】
「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。
【００４７】
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。
【００４８】
一方、ヒーター本体１のワット数を１２Ｗとして、輻射熱反射・遮熱体２０にてヒーター本体１を覆って測定した場合は、図１０Ｂに示す通りである。すなわち、各槽内温度におけるヒーター本体１の温度は、Ａの場合と比べて少し低くなるものの、パイプ１０の温度及びパイプ１０内の水温は、Ａの場合よりも高いという結果を得た。
槽内温度が−２０℃及び−２０℃を２時間保持させた場合では、Ａの４．２℃に対して６．６℃であり、１６Ｗの標準品の場合よりも温度が高いという結果を得た。そのため、パイプ１０内の水は一層凍結の予防効果が高いということである。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。
【００４９】
図１０Ｃは、ヒーター本体１のワット数を１２Ｗとし、輻射熱反射・遮熱体２０を用いない場合を示しており、−２０℃や−２０℃を２時間保持した場合におけるパイプ１０内の水温は、０．６℃、０．３℃となり、氷点下に近くなり、１６Ｗの標準品と比べても大きく低下している。
したがって、省電力化を図るために、ヒーター本体１のワット数を１２Ｗを用いた場合であって、輻射熱反射・遮熱体２０を使用しない場合には、実使用には適さないという結果を得た。
【００５０】
この実験結果（測定結果）から第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７を用いた場合、消費電力を抑えているにもかかわらず、パイプ１０内の水温が標準品の場合よりも高くなり、凍結予防という良好な結果を得たことに関して、理論的に明確な理由が分からないが、以下のことが考えられる。
すなわち、図９に示すように、輻射熱反射・遮熱体２０内では、ヒーター本体１からの輻射熱は第２の輻射熱反射・遮熱材２７にて図中矢印イに示すように反射、遮熱されて、熱が輻射熱反射・遮熱体２０内にこもり、輻射熱反射・遮熱体２０内の温度の低下を防止している。
【００５１】
また、外気からの輻射熱は、第１の輻射熱反射・遮熱材２５にて図中矢印ロに示すように反射、遮熱されて、輻射熱反射・遮熱体２０内の熱の低下を防止している。さらに、支持体２４と第２の輻射熱反射・遮熱材２７の間に形成した隙間２６による空気層により、第１の輻射熱反射・遮熱材２５及び支持体２４と、第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間の熱伝導がほとんど阻止されていることで、つまり、輻射熱を反射、遮熱する第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７と熱伝導をしにくくする空気層である隙間２６との相乗効果により、外気の温度が０℃以下となっても、ヒーター本体１の熱は外部と反射、遮熱にて遮断されて、ヒーター本体１自体が冷却されにくくなり、ヒーター本体１の熱をパイプ１０へ効率良く伝達しているものと考えられる。
【００５２】
これらは、単にヒーター本体１をカバーで覆って熱の伝導を遅くさせるという熱伝導を利用した技術思想では、ヒーター本体１の省エネルギー化にはあまり効果が無いと考えられる。ヒーター本体１からの高温の輻射熱を反射、遮熱し、また外気の低温の輻射熱を反射、遮熱するという本発明の技術思想によりヒーター本体１の消費電力を抑えることができて省エネルギー化を達成できたものである。
【００５３】
このように、輻射熱反射・遮熱体２０にてヒーター本体１を覆う場合と、輻射熱反射・遮熱体２０を用いずに裸の状態でヒーター本体１を使用する場合とでは、大きな差があるという実験結果を得た。
したがって、輻射熱反射・遮熱体２０を用いることで、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。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図１１は上記支持体２４を内面から見た展開図を示し、第２の実施形態では、リード線４を挿通させる両側の側片３１の内面側にも隙間２６を介して第２の輻射熱反射・遮熱材２７を配設していたが、本実施形態では、この両側の側片３１の内面には第２の輻射熱反射・遮熱材２７を設けずに、側片３１以外の支持体２４の内面に第２の輻射熱反射・遮熱材２７を設けたものである。
そのため、輻射熱反射・遮熱体２０の断面図は、図９の場合と同じとなる。なお、支持体２４の側片３１の下端面はパイプ１０の表面と接触している。
【００５５】
また、第２の実施形態では、第２の輻射熱反射・遮熱材２７にサーモプロテクト（商品名）を用いていたが、このサーモプロテクトはアルミを用いていることから、図１２に示すように、市販されている料理用のアルミフォイルを用いて実験をした。なお、サーモプロテクトも市販されているが、アルミフォイルの方がより安価であることからアルミフォイルを用いて実験をした理由である。その測定結果を図１３に示す。
【００５６】
図１３Ａは図１０のＡと同様にヒーター本体１に１６Ｗの標準品を用いた場合であり、図１３Ｂはヒーター本体１は１２Ｗで第２の輻射熱反射・遮熱材２７にサーモプロテクトを用いた場合であり、図１３Ｃはヒーター本体１は１２Ｗで第２の輻射熱反射・遮熱材２７にアルミフォイルを用いた場合である。輻射熱反射・遮熱体２０の層構造は図９及び図１２に示すように第２の実施形態と同じである。
【００５７】
図１３のＢに示すように、支持体２４の側片３１の内面に第２の輻射熱反射・遮熱材（サーモプロテクト）２７を設けない場合でも、槽内温度が０℃〜−２０℃において標準品の場合よりもパイプ１０内の水温が若干良いという結果を得た。
すなわち、消費電力が１６Ｗの標準品と比べて消費電力が１２Ｗのヒーター本体１の場合でも、パイプ１０内の水温を高めにでき、凍結予防ができて、しかも省エネルギー化を図ることができる。
【００５８】
また、第２の輻射熱反射・遮熱材２７にアルミフォイルを用いた場合では、図１３のＣに示すように、図１３のＡの標準品はもちろん、Ｂの場合よりもパイプ１０内の水温を高めにすることができるという結果を得た。
したがって、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料として、やや特殊で少し高価なサーモプロテクトを用いるよりも、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の材料として市販で料理用のアルミフォイルにて十分な効果を得ることができる。
なお、本実施形態での輻射熱の反射、遮熱の作用及び効果が先の実施形態と同様である。
【００５９】
（第４の実施の形態）
第２、第３の実施形態では、輻射熱反射・遮熱体２０の内面側に配設する第２の輻射熱反射・遮熱材２７と支持体２４の内面との間には略２ｍｍの隙間２６を設けて空気層を形成するようにしていたが、本実施形態では、この隙間２６の間隔をさらに大きくし、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の配置形状も図１４に示すように逆Ｕ字状としたものである。なお、第２の輻射熱反射・遮熱材２７はサーモプロテクトを用いている。
【００６０】
図１５に測定結果を示す。図１５のＡとＢは、図１３のＡとＢと同一であり、図１５のＣが第２の輻射熱反射・遮熱材２７の形状を逆Ｕ字状とした場合の測定結果である。この測定結果から、ヒーター本体１が１２Ｗでも１６Ｗの標準品の場合と比べて槽内温度が−２０℃までの良好な結果を得た。隙間２６を２ｍｍとした場合（図１５のＢ）と比べた場合は、少しの見劣りはあるものの、槽内温度が−２０℃を保持させた場合でもパイプ１０の水温は３．５℃なので、パイプ１０内の水の凍結は防止することができる。
【００６１】
本実施形態の測定結果から、第２の輻射熱反射・遮熱材２７の形状を図１４に示すような形状よりも、図１２に示すような隙間２６の寸法を小さくして支持体２４の内面に近づける方が、効果としては若干良いという結果となる。
なお、本実施形態においても、輻射熱反射・遮熱体２０の作用効果は先の実施形態の場合と同様である。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図１６に第５の実施形態を示す。本実施形態では、輻射熱反射・遮熱体２０の支持体２４の外側面がわに空気層である隙間３６を設けるようにしたものであり、支持体２４の外側面に複数のスペーサー３３を介して第１の輻射熱反射・遮熱材２５を設けている。この支持体２４の外側面と第１の輻射熱反射・遮熱材２５の内側面との間に隙間３６を形成している。
この隙間３６は、支持体２４の内面と第２の輻射熱反射・遮熱材２７との間に形成されている隙間２６と同様の作用効果を持たせることができ、先の実施形態の場合よりも一層の効果を奏するものである。なお、ヒーター本体１は、標準品の１６Ｗよりも小さい１２Ｗを用いており、槽内温度が−２０℃でも先の実施形態の場合よりもパイプ１０内の水の温度を上げることができる。
【００６３】
なお、各実施形態において、第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７の材料として、サーモプロテクト（商品名）やアルミフォイルを用いた場合について説明したが、これに限られるものではない。輻射熱（電磁波）を反射、遮熱させる材料として、例えば、表面にアルミを蒸着したシート、金、銀、銅を用いるようにしても良い。
すなわち、第１、第２の輻射熱反射・遮熱材２５、２７の材料としては、サーモプロテクト（商品名）、アルミフォイル、アルミを蒸着したシート、金、銀、銅のいずれかを用いるようにしても良い。なお、これらの部材の厚さが薄くて箱状の形状を維持できない場合は、支持体２４を用いるが、形状を維持できる程度の厚さであれば、支持体２４を用いなくてもよい。
【００６４】
また、上記各実施形態における隙間２６、隙間３６の間隙寸法は、２ｍｍとしている場合も説明したが、特に２ｍｍに限定されるものではなく、任意の寸法であれば良く、測定結果から隙間２６、３６により空気層を形成して、熱伝導を抑えることで、効果がある。
【００６５】
ここで、上記各実施形態において、標準品として１６Ｗのヒーターを用いて説明したが、このヒーターは給湯機内に実際に使用されていて、すでに実装されているものである。そのため、上記輻射熱反射・遮熱体２０を現在装着されているヒーターに覆設し、給湯機の制御部（図示せず）を改造して装着されているヒーターへの電力を下げることで、省エネルギー化を図ることができる。つまり、輻射熱反射・遮熱体２０を後付けする形で用いることができ、簡単に省エネルギー化を図ることができる。
【００６６】
また、新たに給湯機を製造する場合では、ヒーターを予め消費電力が１２Ｗのものを使用する設計を行なうことで、給湯機で消費される電力を削減できる。特に、給湯機内で使用されるヒーターは給湯機の容量にもよるが、６個から１０個程度使用されていることから、全体として大幅な省エネルギー化を図ることができる。
【００６７】
さらに、パイプ１０内に流通する水の凍結予防として該パイプ１０の表面に装着されるヒーター本体１と、輻射熱反射・遮熱体２０とで凍結予防ヒーター装置を構成した場合には、ヒーター本体１からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の内面で反射、遮熱され、外気からの輻射熱は輻射熱反射・遮熱体２０の外面で反射、遮熱されることで、ヒーター本体１の消費電力が少なくても、パイプ１０の水の凍結予防ができ、省エネルギー化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ヒーター本体
４リード線
２０輻射熱反射・遮熱体
２３隙間
２４支持体
２５第１の輻射熱反射・遮熱材
２６隙間
２７第２の輻射熱反射・遮熱材
２８スペーサー
３１側片
３６隙間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプ（１０）内に流通する水の凍結予防として該パイプ（１０）の表面に装着されるヒーター本体（１）の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体（１）からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体（２０）であり、
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の内面と前記ヒーター本体（１）との間には隙間２３を設けていることを特徴とする輻射熱反射・遮熱体。
【請求項２】
パイプ（１０）内に流通する水の凍結予防として該パイプ（１０）の表面に装着されるヒーター本体（１）の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体（１）からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体（２０）であり、
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の内面の略全面にわたって前記外気からの輻射熱を反射、遮熱させる第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）を設け、
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の内面の略全面にわたって前記ヒーター本体（１）からの輻射熱を反射、遮熱させる第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）を設け、
前記第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）と前記第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）との間には隙間（２６）を設けていることを特徴とする輻射熱反射・遮熱体。
【請求項３】
前記ヒーター本体（１）の両側からリード線（４）がそれぞれ導出されている部分に対応した輻射熱反射・遮熱体（２０）の側部の内面には、前記第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）及び第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）は設けていないことを特徴とする請求項２に記載の輻射熱反射・遮熱体。
【請求項４】
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）を保形させる支持体（２４）を備え、該支持体（２４）の内面と前記第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）との間の隙間（２６）は複数のスペーサー（２８）にて形成され、前記隙間（２６）の厚みは全面にわたってほぼ一定の厚みとしていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の輻射熱反射・遮熱体。
【請求項５】
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）の断面形状を略逆Ｕ字状としていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の輻射熱反射・遮熱体。
【請求項６】
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）の第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）または／および第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）の材料としてアルミフォイルを用いていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の輻射熱反射・遮熱体。
【請求項７】
パイプ（１０）内に流通する水の凍結予防として該パイプ（１０）の表面に装着されるヒーター本体（１）の全体を覆う部材であって、
前記部材の外面及び内面は前記ヒーター本体（１）からの輻射熱や外気からの輻射熱を反射、遮熱させる材料を用いた輻射熱反射・遮熱体（２０）であり、
前記輻射熱反射・遮熱体（２０）は、
全体の形状を維持させるための支持体（２４）と、
前記支持体（２４）の外面の略全面にわたって第１の隙間（３６）を介して配設される第１の輻射熱反射・遮熱材（２５）と、
前記支持体（２４）の内面の略全面にわたって第２の隙間（２６）を介して配設される第２の輻射熱反射・遮熱材（２７）とで
構成されていることを特徴とする輻射熱反射・遮熱体。
【請求項８】
前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の輻射熱反射・遮熱体（２０）と、
パイプ（１０）内に流通する水の凍結予防として該パイプ（１０）の表面に装着され、前記輻射熱反射・遮熱体（２０）にて略全体が覆われるヒーター本体（１）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。

【図１】