JP2011067649A - 水と砂の比熱差を利用した省エネボールと省エネ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟で耐熱性が有り、落下した時の衝撃の少ない節水、省エネの為に浴槽内に入れる容器を提供する。
【解決手段】容器に入れる重量物として、砂等を利用する。砂類の比熱が水の５分の１と小さい事等、物質の特性で有る比熱の差を利用することで、中空の容器本体を断熱構造にしなくても、十分省エネ効果が得られる。又重量調整後の容器の内圧を高めるため、蓋体に空気注入口を設け、容器の内圧を高める事により、使用時の見栄えや触感を良くした。浴槽の節水、省エネ、二酸化炭素の削減に役立つ。
【選択図】なし

Description

本発明は、浴槽の節水と省エネを目的とした、容器に関するものである。

浴槽に入れる湯の量は、何時も一定の水位を必要としているため、節水や省エネが難しい。又、入浴の条件の違いによって、浴槽から湯が溢れて、後で再度追加が発生したりする事もある。これらの不具合を無くすために、従来発明されている容器としては、容器の中に入れる、比重調整用の重量物に、食塩水を使用する物とか、ただ重量物と記された物等が有る。しかしいずれも、球形の容器自体を断熱構造にする事を、共通の特徴としている。

特開平８−２０６０２７ 特開２００４−１８７８９３

従来発明されている、浴槽の節水と省エネを目的とした、球形の容器は、中に入れる比重調整用の重量物に、食塩水を使用する物等が有る。しかし、食塩水は比熱が水と同じ様に高いため、容器自体を完全な断熱構造にしなくては効果が薄い。その他のいずれの発明も、球形の容器自体を断熱構造にする事を特徴としている。球形の容器自体を断熱構造にすることは、技術的に難しく、製造コストも高くなる。又、完全な断熱構造にする事は、技術的にも不可能である。従って、広く普及させて効果をあげるには、大きな欠点を有している。

容器に重量物を入れて比重調整しても、容器内の余った空間の内圧を高める事が出来ないと、容器が柔軟な材質の場合、浴槽内の水圧で凹みが生じ、見栄えや触感が良くない。容器自体を硬質な素材にした場合には、水圧による凹みは無くなるが、落下したときの衝撃や、物流面で好ましくない。本発明はこれらの欠点を解決し、浴槽の節水と省エネを図り、二酸化炭素の削減に役立てようとするものである。

本発明は、有る程度、柔軟で耐熱性が有る、適宜素材で出来た中空の容器に、比重を調整する重量物として、乾燥した砂や小石を利用できる構造にした。砂や小石等は水に比べて比重は大きいが、比熱や熱伝導率は小さい。これら砂や小石等の持つ物質の特性を利用することで、中空の球形容器自体を断熱構造にしなくても、浴槽の省エネに対して、十分効果が得られるようにした。

容器内に重量物を入れ易くすると共に、容器内での細工をし易くするため、容器の口を、手が入る程度の広口の口径にして、蓋体を設けた。又、蓋体の部分に逆止弁付きの空気注入口を設けた。

上述の様に、本発明は比重調節用の重量物に、乾燥した砂や小石等を利用できる構造にして、砂や小石の持つ、物質の特性を利用する事で、従来発明されている様な、容器自体を断熱構造にしなくても、省エネの効果が十分得られる。乾燥した砂の比熱は、０．８程度であり、水の比熱、４．２に比べると５分の１と小さい。仮に、砂の温度が、湯の温度と同じまで上昇したとしても、この時、容器内の砂に奪われた熱エネルギーの量は、水の時の５分の１であり、わずか２０％である。従って、砂の入った容器と置き換えるだけで、最低でも８０％の熱エネルギーが節約できる事になる。又、乾燥した砂は熱伝導率も低くいので、中心付近の砂が、数時間の使用で、湯の温度と同じになるまで上昇する事は無い。従って、容器自体を断熱構造にしなくても、浴槽に入れた容器の個数と同じ体積の水量に対して、必要な熱エネルギーを、事実上９０％程度節約することが可能である。

使用水については、浴槽に入れた容器の個数と同じ体積の水量が節水出来る。又、温水供給時間や、沸かす時間の短縮にもつながる。その他、入浴条件の違いによって、入浴時に湯が溢れ、再度追加が発生する様な場合には、容器を出し入れする事で、その分の水と、熱エネルギーも節約出来る。

容器内の砂と湯の温度に、温度差が有っても、砂は熱伝導率も低く、液体の様な対流が起きないので、容器の表面から奪われる熱の速度は遅い。従って、容器を断熱構造にしなくても、入浴中に容器が体に触れて冷たさを感じることは無い。

容器自体を断熱構造にする必要が無いので、製造工程が簡単である。製造コストも安く出来ることから、広く普及が可能で有り、節水や省エネに効果をあげ易い。

容器の中に入れる重量物が砂や小石類で済むため安価で、どこでも入手が比較的簡単である。廃棄する時も環境的に問題が無い。又、必ずしも砂や小石に限らず、比重が水より重くて比熱が小さい物質であれば利用出来る。土石、砂利、コンクリート片等でも、乾燥していれば、比熱は砂と変わらないので利用が可能である。

容器に空気注入口を設ける事で、容器内の余った空間に空気を吹き込むことが可能であり、容器の内圧を高める事で、浴槽の水圧による容器の凹みを防ぐことが出来る。従って、見栄えや触感が良くなると共に、容器の体積を最大限に利用出来る。

容器の口を、手が入る程度の広口にする事により、重量物として、砂利、小石、コンクリート片あるいは、鉄片等でも緩衝材で包むような形で入れることも可能である。容器内での細工もし易い。又、蓋体を容器の外に突出させる様な形状にする事で、ボール状の容器、一個の体積を大きくしても、浴槽内で蓋体を掴むことができ、完全な球体に比べて持ち易い。

一つの浴槽に使う容器の使用個数は、浴槽等の条件に合わせて、自由に個数調整できるため利用がし易い。

本発明の容器の断面図である。 本発明の容器の正面図である。

耐熱性のある、適宜な素材で出来たボール状の容器に、比重調整用の重量物をいれ易くするため、手が入る程度の広口を設けると共に、蓋体の部分に逆止弁付きの空気注入口を設ける。

中空の容器の中に、規定量の、乾燥した砂等の重量物を入れる。重量物を入れた後の余った空間に、浴槽の水圧で凹まない程度まで空気を吹き込んで、容器の内圧を高める。

容器内に入れる重量物は、必ずしも砂に限らず、乾燥した砂利、土石、コンクリート片等を、新聞紙等の緩衝材で包むような形で入れても良い。又、川砂や土砂、小石、コンクリート片等が混ざった状態で容器の中に入れても良い。

ボール状の容器一個の大きさは、任意で良いが、４リットルから５リットル程度が望ましく効果を上げ易い。又、持つ時安定度が増すように、蓋体は球体の外に突出する様な形状にする。

以下添付図面に従って一実施例を説明する。ある程度柔軟で耐熱性の有る適宜素材で形成された、容器本体１に、乾燥した砂や小石等の重量物２を規定量入れる。蓋体３をかぶせて締め付ける。余った容器内の空間に浴槽の水圧で凹まない程度まで、空気注入口４から、専用の空気入れで、空気を注入する。容器の内圧を高めた後、栓５で空気が容器から漏れないように締め付ける。

利用する個数などは、個人の環境意識の差に依って異なるが、使用水量２００リットル程度の浴槽の場合で、４０リットル程度は、浴槽の湯と置き換える事が可能と思われる。従って、この容器を有効に利用した浴槽の場合、使用水、熱エネルギー、二酸化炭素の排出量を、従来に比べて１５％程度は削減が可能と思われる。家庭の浴槽で消費する熱エネルギーの割合は比較的大きく。これを少しでも削減出来れば、経済的効果だけでなく、二酸化炭素排出量削減につながる。又この容器を使う事で、地球温暖化防止の意識付けにも役立つ。

１ 容器本体
２ 砂や小石等の重量物
３ 蓋体
４ 空気注入口
５ 栓
６ 逆止弁

本発明は、水と砂の比熱差を利用して、浴槽の昇温に必要な熱エネルギーの削減と、それに伴う二酸化炭素の排出量削減、及び、浴槽使用水の削減を目的とした、浴槽の省エネに関するものである。

浴槽に入れる湯の量は、何時もほぼ一定の水位を必要としているため、節水や省エネが難しい。又、入浴の条件の違い等によって、浴槽から湯が溢れて、後で再度追加が発生したりする事もある。これらの不具合を無くすために、従来発明されている技術として、断熱構造にした容器の中に、重量物を入れ、比重調整をした後浴槽に入れ、浴槽水の一部と置き換えて、省エネする断熱容器等が発明されている。この時、断熱容器の中に入れる、該重量物に、水や食塩水を使用する物等が有る。これらの共通した省エネの方法として、断熱層で湯熱を遮断して、断熱容器内の重量物に浴槽の湯熱が奪われない様にする事で、省エネする方法がとられている。

特開平８−２０６０２７ 特開２００４−１８７８９３ 実願平１１−１５９ 実願平０８−１２２２５

以上述べた従来の発明は、浴槽の省エネを図る方法として、断熱構造にした容器の中に、比重調整用の重量物を入れ、断熱層で湯熱を遮断して、断熱容器内の重量物に湯熱が奪われない様にする事で、浴槽の省エネを図る方法である。この時、中に入れる該重量物として、水や食塩水を利用しているが、いずれの重量物も比熱が高いため、重量物を入れるための容器を、かなり断熱率の高い構造にしないと、省エネ効果は、あまり期待出来ない。その他の発明に置いても、重量物を入れるための容器を、断熱構造にする事を共通の特徴としているが、重量物を入れるための容器を、断熱率の高い構造にすることは、技術的に難しく、製造コストも高くなる。従って広く普及させて効果をあげるには、大きな欠点を有している。

重量物を入れるための容器を、断熱構造にして湯熱を遮断する省エネ方法は、容器に使用する断熱材の材質や構造などの違いから、断熱容器の断熱率を正確に算出する事は難しい。又、断熱層で熱伝導を１００％遮断する事は不可能であるため、使用時間の違い等で、断熱容器内の重量物に奪われる熱量にも、ばらつきが発生する。これらの理由から、浴槽に入れて使用しても、それによって得られる、熱エネルギーの削減量や、それに伴う二酸化炭素の排出削減量等のメリットを、数値で算出する事が出来ない。

断熱容器に重量物を入れて比重調整しても、容器内の余った空間の内圧を高める事が出来ないと、断熱容器が柔軟な材質の場合、浴槽の水圧で凹みが生じ、体積が一定しないため、比重調整が難しく、見栄えや触感も良くない。容器自体を硬質な素材にした場合には、水圧による凹みは無くなるが、落下したときの衝撃を考えると、あまり好ましくない。

本発明はこれらの欠点を解決して、浴槽の昇温に必要な熱エネルギーの削減と、それに伴う二酸化炭素の排出量削減、又、昇温時に給湯設備等から直接大気に放出される熱量の削減、浴槽使用水量の削減等に役立てようとするものである。

本発明は、柔らかめの樹脂系素材により任意の形状に成型された、中空の容器の中に、全体の比重を１程度に調整するため重量物を入れる。この該重量物に、乾燥した砂を利用した。乾燥した砂は水に比べて比重は大きいが、比熱や熱伝導率は水より小さい。このお互いの持つ物理的特性の違いを利用する事で，該重量物の外側の容器に当たる部分を、断熱構造にして湯熱を遮断しなくても、浴槽の省エネに対して、十分効果が得られるようにした。

以下本出願書の中では、文面上での表現方法や、解釈上の混乱を避けるため、この、浴槽に入れて使用する任意の形状をした中空容器の中に、乾燥した砂を入れて、比重を１程度に調整された状態の容器を「省エネボール」と便宜上、記載表現する。

この省エネボールの該重量物に、砂以外の小石等でも入れられる様にする事と、省エネボール内で細工をし易くするため、手が入る程度の広口の口と、蓋体を設けた。また、浴槽の水圧による省エネボールの凹みを防ぐために、蓋体の部分に、空気注入口と、栓を設けた。

上述の様に、本発明は比重調節用の該重量物に、乾燥した砂を利用し、砂の比熱と水の比熱の差を利用する事で、従来発明されている様な、容器を断熱構造にして湯熱を遮断しなくても、浴槽の省エネ効果が十分得られる。乾燥した砂の比熱は、０．８であり、水の比熱、４．２に比べると５分の１と小さい。省エネボールが断熱構造でないために、浴槽水の温度が上昇するに連れて、省エネボールの砂の温度も、徐々に上昇するが、仮に、省エネボールの砂全体が、湯の温度と同じまで上昇したとしても、この時、省エネボールの砂に奪われた熱エネルギーの量は、水の時の５分の１であり、水の時のわずか２０％弱である。従って、省エネボールと置き換えた分の体積分にたいして、最低でも８０％の熱エネルギーの削減が保障できる。乾燥した砂の熱伝導率は低くいので、数時間の使用で、中心付近の砂までが、湯の温度と同じになるまで上昇する事は無い。従って、省エネボールと置き換えた分に対して、事実上８５％から９０％近くの熱エネルギーの削減ができる。又、浴槽使用中の追い炊きの時にも、この熱エネルギーの削減効果は発生する。

浴槽の使用水についても、従来の発明と同じ様に、浴槽に入れた省エネボールの個数と同じ体積の水量が削減できる。又、温水供給時間や、沸かす時間の短縮にもつながる。その他、入浴条件の違いによって、入浴時に湯が溢れ、再度追加が発生する様な場合には、省エネボールを出し入れする事で、その分の水と、熱エネルギーが削減出来る。

砂は熱伝導率も低く、液体の様な対流が起きないので、省エネボールの表面から奪われる熱の速度は遅い。従って、省エネボールと湯に温度差が有っても、入浴中に体に触れて冷たさを感じることも無い。

省エネボールの該重量物に砂を使う事で、省エネボールを断熱構造にする必要が無いので、製造工程が簡単であり、製造コストも安く出来ることから、広く普及させる事が可能で有る。又、断熱構造でないため、省エネボールの形状も球体だけでなく、細長くする等任意の形状にする事も簡単であり、形状や個々の大きさを変える事で、浴槽での使用個数も増やし易くなり、浴槽の節水や省エネに効果をあげ易い。

容器の中に入れる該重量物が、普通の乾燥した砂であるため、安価でどこでも入手が簡単であり、乾燥しているので腐敗する事もないし、使用中メンテの必要も無い。又、廃棄する時も環境的に問題も発生しない。

省エネボールの蓋体の部分に、空気注入口を設ける事で、省エネボール内の余った空間に空気を注入することが可能であり、水圧による省エネ容器の凹みを防ぐことが出来るため、見栄えや触感が良くなる。また、水圧による凹みを防ぐ事で、体積が一定になるので比重調整がし易い。

省エネボールの口を、手が入る程度の広口にする事により、該重量物として、砂以外の小石や、砕いたコンクリート等でも緩衝材で包むような形で入れることも可能であり、省エネボール内での細工もし易い、また、広口にする事で洗浄する時等、浴槽内でつかみ易い。

この省エネボールは、比重調整用の該重量物に、比熱が分かっている、砂を利用するので、使用時の最大熱損失量が計算できるため、省エネボールの使用個数毎に、メリット計算が簡単に算出できる。仮に、各家庭の従来使用している浴槽使用水量の１０％分を、この砂の入った、省エネボールと置き換えた場合、浴槽全体から見て、昇温に必要な熱エネルギーを８．１％、水道水とガス燃焼から出る二酸化炭素の排出量を８．２％、昇温中給湯設備等から直接大気 に放出される熱量を８．１％、使用水を１０％、削減出来る。これらの削減率は、ガス給湯やエコ給湯等の昇温方式に関係なく、その家庭の従来に比べての削減率であるが、省エネボールの中心部の砂までが、湯の温度と同じになるまで、上昇する事はないことと、使用条件によって浴槽から溢れる分等の置き換え分等は計算に入れてないので、上記削減率以上の効果が期待できる。この削減率は、浴槽使用水の１０％を置き換えた場合に得られる、従来に比べての削減率であって、最終的には省エネボールと置き換えた分量に比例して削減率は上下する。又、各家庭のガス代の削減金額、水道代の削減金額、二酸化炭素排出の削減量、浴槽昇温時給湯設備等から直接大気に放出される熱量の削減率等が、使用個数別メリット早見表により、簡単に数値で確認出来るので、家庭の省エネ活動に取り組み易い。

省エネボールの全国普及個数と、浴槽の追い炊きを含む平均昇温幅、エコ給湯の普及率、家庭の浴槽年間平均使用回数を把握する事が出来れば、浴槽の大小や水張量の多い少ないに関係なく、全国の浴槽で使う使用水の年間削減量、熱エネルギーの年間削減量、及び、それに伴う二酸化炭素排出量の年間削減量が数量として、算出できる。又、昇温中給湯設備等から、直接大気に放出される熱量の削減率等も算出できる。

本発明の省エネボールの断面図である。 本発明の省エネボールの正面図である。 本発明の省エネボールを、浴槽で使用する時の概念図である。

柔らかめの樹脂系素材で成型された中空容器の中に、比重調整用の重量物を入れ易くするため、手が入る程度の広口の口と蓋体を設けると共に、蓋体の部分に空気注入口と栓を設ける。この中空容器の中に重量物を入れ、全体の比重を１程度に調節する。この時の該重量物として、乾燥した砂を入れる。砂を入れた後蓋をしてから、容器内の余った空間に、浴槽の水圧で凹まない程度まで空気を注入して内圧を高めてから、栓をする。

容器内に入れる該重量物は、必ずしも砂に限らず、小石、砂利、砕いたコンクリート等でも、乾燥した状態では比熱が砂とほぼ同じであるので、利用しても良い、土類を乾燥して細かくしたものは、一般の砂より比熱が小さいので効果が上がる。又、これらのものが混ざった状態で容器の中に入れても良い。

省エネ容器の形状は、必ずしも球体でなくて任意の形状で良いが球体の場合、一個の体積が３リットルから５リットル程度が望ましく効果を上げ易い。

以下添付図面に従って一実施例を説明する。柔らかめの樹脂系素材で成型された、省エネボールの容器本体１に、省エネボール全体の比重が１程度になるように、乾燥した砂や小石等の重量物２を計量して入れる、次に蓋体３をかぶせて締め付けてから、容器内の余った空間に浴槽の水圧で凹まない程度まで、空気注入口４から、空気を注入して容器の内圧を高めた後、栓５をする

この省エネボールを、広く普及させる事が出来れば、全国的に見て、各家庭のガス使用料金の削減、水道使用料金の削減などの経済的効果だけでなく、それに伴う二酸化炭素排出量削減にも、大きな効果がある。又この省エネボールを広く普及させる事で、地球温暖化防止の意識付けにも役立つ。

１ 省エネボール本体
２ 砂や小石等の重量物
３ 蓋体
４ 空気注入口
５ 栓

Claims (2)

1. 中空の球形容器に広口の口と蓋体を設け、球形容器の広口から重量物を入れ、蓋体を締め付ける事で、球形容器内が密閉状態に出来る事と、蓋体の中心部分に逆止弁付きの空気注入口と、この空気注入口をふさぐための栓を設ける事を特徴とし、浴槽使用水量の削減と、浴槽の昇温に必要な熱エネルギーの削減、及び、それに伴う二酸化炭素の排出量の削減を図る事を目的とした、浴槽内に入れて使用する、球形容器。
2. 球形容器に入れる、該重量物に、水より比重は重くて比熱が小さい、乾燥した砂や小石を使い、水と該重量物の比熱の違いを利用する事で、球形容器自体を断熱構造にしなくても、浴槽水の昇温に必用な、熱エネルギーの削減が得られる事を特徴とした、請求項１記載の球形容器。

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