JP3222440U - ナノカーボンヒーター用構造体及び当該ナノカーボンヒーター用構造体を用いたナノカーボンヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、使用者における経営圧迫要因を確実に除去し得る発熱源として極めて有益なナノカーボンヒーターを提供する。【解決手段】ナノカーボンヒーター１は、円筒状で両端を閉塞した石英ガラス管１１と、炭化・黒鉛化し積層状態としたナノカーボン材を素材とし、これを丸棒状に形成し、この外周部に螺旋溝を設けたナノカーボンヒーター構造体から作成した複数の分離配置の所定長さの各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体５において前記螺旋溝に連続的に電気的に直列接続構造としたコイル状の耐熱電線６を巻き付けてなる前記各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体５とを具備し、前記各ナノカーボンヒーター用構造体５及び前記コイル状の耐熱電線６を前記石英ガラス管１１内に配置し、前記耐熱電線６の両端を前記閉塞部分から外方に導出したナノカーボン発熱体１２と、前記石英ガラス管１１の両端部において、前記コイル状の耐熱電線６の一端、他端を接続して＋入力端子、−入力端子として機能させる一対の電極端子部１３Ａ、１３Ｂとを有する構成としたものである。【選択図】図１

Description

本考案は、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、使用者における経営圧迫要因を確実に除去し得る発熱源として極めて有益なナノカーボンヒーター用構造体及び当該ナノカーボンヒーター用構造体を用いたナノカーボンヒーターに関するものである。

従来、地球温暖化や様々な要因から生じる気候変動により農業を取り巻く環境は常に変化にさらされている。例えば、予想もしなかった長雨、集中豪雨による冷害や長期間降雨が無い干ばつ等、生産者が潜在的にかかえるリスクは非常に厳しいものである。

また、気候変動から発生するリスクを可能な限り回避しつつ、市場での付加価値を高められる促成栽培、農業用ハウス栽培を選択する生産者も、電気料金や重油等の燃料費の高騰等、気候変動以外の経営を圧迫する要因をかかえながらの耕作とならざるを得ない。

従来における農業用ハウス用の暖房手段としては、例えば重油を燃料とするボイラーを商用電源からの電力供給により運転する方式が主流であり、このため設備費用が高額になるとともにランニングコストも多大となり、生産者に大きな負担を強いるものであった。

特許文献１には、ハウス暖房用温風生成と発電を行う装置であって、従来のハウス用暖房温風機とスターリングエンジンと発電機を併設して、スターリングエンジンの駆動用熱エネルギーとして、ハウス用暖房温風機の燃焼室へヒーター（熱交換器）を挿入して、燃焼室の高温の燃焼ガスの一部を受熱して、これを利用してスターリングエンジンを運転して、この動力で付設の発電機を回転させて電力を得、発電ロスはハウスの暖房として利用するように構成した農業で使用する植物栽培用温室の暖房に使用するハウス用暖房機が開示されている。

しかし、特許文献１のハウス用暖房機の場合においても、ボイラー、更にはスターリングエンジンを運転する構成であり、上述した場合と同様、設備費用が高額になるとともにランニングコストも多大となり、生産者に大きな負担を強いるものである。

特開２０１４−２２３０５２号公報

本考案は、従来における上記実情に鑑み開発されたものであり、促成栽培、ハウス栽培の現場で圧倒的なシェアを持つ農業用ハウス用の温風・温水ボイラーの発熱源としてナノカーボン技術を用いた低消費電力で機能するナノカーボンヒーター用構造体、ナノカーボンヒーターを採用し、温風・温水ボイラーの運用を抜本的に変革し、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、生産者における経営圧迫要因を確実に除去し、日本の農業の発展に大きく寄与する発熱源としてのナノカーボンヒーター用構造体及び当該ナノカーボンヒーター用構造体を用いたナノカーボンヒーターを提供するものである。

本考案に係るナノカーボンヒーターは、筒状で両端を閉塞した石英ガラス管と、炭化・黒鉛化し積層状態とした素材を基に、棒状に形成し、外周部に螺旋溝を設けたナノカーボンヒーター構造体から作成した複数の所定長さで分離配置の各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体に設けた前記螺旋溝に連続的に巻き付け前記各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体を電気的に直列接続構造としたコイル状の耐熱電線と、を具備し、前記各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体及び前記コイル状の耐熱電線を前記石英ガラス管内に配置し、前記耐熱電線の両端を前記閉塞部分から外方に導出したナノカーボン発熱体と、前記石英ガラス管の両端部において、前記コイル状の耐熱電線の一端、他端を接続して＋入力端子、−入力端子として機能させる一対の電極端子部と、を有することを最も主要な特徴とするものである。

請求項１乃至４記載の考案によれば、カーボンを発熱源としてナノカーボン技術を用いた低消費電力で機能し、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、使用者における経営圧迫要因を確実に除去し得る発熱源として極めて有益なナノカーボンヒーター用構造体を実現し提供することができる。

請求項５記載の考案によれば、発熱源としてナノカーボン技術を用いた低消費電力で機能し、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、使用者における経営圧迫要因を確実に除去し得る発熱源として極めて有益なナノカーボンヒーターを実現し提供することができる。

請求項６記載の考案によれば、請求項４記載のナノカーボンヒーター用構造体を温風・温水ボイラー又は農業用ハウス内の発熱源として用いることから、各種設備機器や農業用ハウス内の発熱源として低電力で運用できるナノカーボンヒーター用構造体を用いた温風・温水ボイラー又は農業用ハウスを実現し提供することができる。

請求項７記載の考案によれば、請求項５記載のナノカーボンヒーターを温風・温水ボイラー又は農業用ハウス内の発熱源として用いることから、各種設備機器や農業用ハウス内の発熱源として低電力で運用できるナノカーボンヒーターを用いた温風・温水ボイラー又は農業用ハウスを実現し提供することができる。

図１は本考案の実施例に係るナノカーボンヒーターを示す概略正面図である。 図２は本実施例に係るナノカーボンヒーターを構成するナノカーボンヒーター用構造体の素材を示す概略斜視図である。 図３は本実施例に係るナノカーボンヒーターを構成する丸棒状としたナノカーボンヒーター用構造体を示す概略正面図である。 図４は本実施例に係るナノカーボンヒーターを構成する螺旋溝付きの丸棒状としたナノカーボンヒーター用構造体を示す概略正面図である。 図５は図４に示す螺旋溝付きの丸棒状としたナノカーボンヒーター用構造体の部分拡大図である。 図６は本実施例に係るナノカーボンヒーターを構成する螺旋溝付きでチップ状としたナノカーボンヒーター用構造体を示す概略正面図である。 図７は本実施例に係るナノカーボンヒーターを構成するチップ状とした例えば８個のナノカーボンヒーター用構造体を耐熱電線を用いて連設した状態を示す概略正面図である。 図８は本実施例に係るナノカーボンヒーターを発熱源として含む温風・温水ボイラー及び農業用ハウスを示す概略構成図である。 図９は本実施例に係るナノカーボンヒーターを発熱源として含む温風・温水ボイラー及び農業用ハウスを示す概略平面図である。

本考案は、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、使用者における経営圧迫要因を確実に除去し得る発熱源として極めて有益なナノカーボンヒーターを実現し提供するという目的を、円筒状で両端を閉塞した石英ガラス管と、炭化・黒鉛化し積層状態とした素材を基に、この素材を丸棒状に形成し、当該丸棒状とした素材の外周部に螺旋溝を設けたナノカーボンヒーター構造体から作成した複数の所定長さで分離配置の各チップ状としたナノカーボンヒーター用構造体と、当該ナノカーボンヒーター用構造体に設けた前記螺旋溝に連続的に巻き付け前記複数の各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体を電気的に直列接続構造としたコイル状の耐熱電線と、を具備し、前記複数の各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体及び前記コイル状の耐熱電線を前記石英ガラス管内に配置して、前記耐熱電線の両端を前記閉塞部分から外方に導出したナノカーボン発熱体と、前記石英ガラス管の両端部において、前記コイル状の耐熱電線の一端、他端を接続して＋入力端子、−入力端子として機能させる一対の電極端子部と、を有する構成により実現した。

以下、図面を参照して、本考案の実施例に係るナノカーボンヒーター用構造体及び当該ナノカーボンヒーター用構造体を用いたナノカーボンヒーターについて詳細に説明する。

本実施例に係るナノカーボンヒーター用構造体（詳細は後述する）を用いたナノカーボンヒーター１について、図１を参照して説明する。

本実施例に係るナノカーボンヒーター１は、図１に示すように、円筒状で両端を閉塞部１１ａ、１１ｂにより閉塞した石英ガラス管１１と、複数（図示例では８個としているが当該個数に限定するものではない）の分離配置のチップ状とした各ナノカーボンヒーター用構造体５に設けた螺旋溝４に連続的に巻き付け、前記各ナノカーボンヒーター用構造体５を電気的に直列接続構造としたコイル状の例えばカンタル線からなる耐熱電線６と、を具備し、前記各ナノカーボンヒーター用構造体５及び前記コイル状の耐熱電線６を前記石英ガラス管１１内に配置し、前記耐熱電線６の両端を前記閉塞部１１ａ、１１ｂから各々外方に導出したナノカーボン発熱体１２と、前記石英ガラス管１１の両端部において、前記コイル状の耐熱電線６の一端、他端を接続して＋入力端子、−入力端子として機能させる一対の電極端子部１３Ａ、１３Ｂと、を有している。

次に、前記ナノカーボンヒーター１の構造体について、図２乃至図７を参照して説明する。
図２は、本実施例に係るナノカーボンヒーター１を構成するナノカーボンヒーター用構造体の素材２を示す概略斜視図である。

通常一般におけるカーボン素材の抵抗代表値は、１４００〜１６００μΩ／ｃｍであり、これを炭化・黒鉛化加工し積層状態とした図２に示すナノカーボン材の素材２の抵抗値は、約３５００μΩ／ｃｍと抵抗値が２．５倍になっていることを測定により確認した。

また、前記素材２の成分は下記表１のような例を挙げることができる。

図３は、本実施例に係るナノカーボンヒーター１を構成する丸棒状としたナノカーボンヒーター用構造体３を示すものである。

図４は、前記ナノカーボンヒーター用構造体３を基にこのナノカーボンヒーター用構造体３の全長にわたって螺旋溝４を加工して作成した本実施例に係るナノカーボンヒーター１を構成する螺旋溝４付きの丸棒状としたナノカーボンヒーター用構造体３Ａを示すものである。

また、図５は、前記ナノカーボンヒーター用構造体３Ａの部分拡大状態を示すものである。

図６は、前記ナノカーボンヒーター用構造体３Ａを所定長さに切断することにより作成した螺旋溝４付きでチップ状としたナノカーボンヒーター用構造体５を示すものである。

また、図７は、前記チップ状としたナノカーボンヒーター用構造体５を８個使用し耐熱電線６を各ナノカーボンヒーター用構造体５の螺旋溝４に巻き付けて直列状態に連設して構成したナノカーボンヒーター用構造体７を示すものである。

このナノカーボンヒーター用構造体７を発熱源として前記石英ガラス管１１内に配置することで、図１に示すようなナノカーボンヒーター１を構成するものである。

ここで、本実施例の前記ナノカーボンヒーター１等の機構的、電気的、熱的仕様例について説明する。

本実施例における各要素については、例えば下記の如くである。
・石英ガラス管１１の直径：１８ｍｍ
・一対の電極端子部１３Ａ、１３Ｂ間の間隔：３８０ｍｍ
・カーボンチューブ（１本）の消費電力、約５００Ｗ
・耐熱温度：カンタル線：１２００℃、チップ状としたナノカーボンヒーター用構造体５、７:９８０℃、石英ガラス管１１：４８０℃のような例を挙げることができる。

通常のカーボンヒーターはカーボン自体に熱をもたせ温度を上げるが、本実施例のナノカーボンヒーター１においては、チップ状としたナノカーボンヒーター用構造体５、７は耐熱電線６の流動熱とカーボン自体への電動熱を合わせた温度により発熱させるために通常のカーボンヒーターに比べ温度を素早く上げ、低電力での運用が可能になる。

また、ナノカーボンヒーター用構造体５、７の発熱により遠赤外線を放出させる効果も期待できる。

次に、本実施例に係るナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７を発熱源として含む温風・温水ボイラー１０及び農業用ハウス２１について、図８、図９を参照して説明する。

本実施例に係るナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７を発熱源として含む温風・温水ボイラー１０及び農業用ハウス２１においては、図８、図９に示すように、前記温風・温水ボイラー１０は、例えばトマト苗２２の育成を行う農業用ハウス２１の内部に配置している。

前記農業用ハウス２１内には、温風・温水ボイラー１０から温風を吸引し農業用ハウス２１の天井側からこの農業用ハウス２１の室内に温風を送風する例えば２台の送風ファン２４と、前記農業用ハウス２１の天井部に配置され天井側から農業用ハウス２１の室内への温水の散水を行う空中温水散水系２３と、前記農業用ハウス２１の地面２１ａの下の土中内に配置され温水による土中の保温を行う土中配管系２６と、温度計２５とを配置している。

上述した構成において、前記温風・温水ボイラー１０を運転した実験によれば、外気温度１℃の環境で、前記農業用ハウス２１の室内温度は１４℃〜１５℃、土中温度３℃に維持できることが判明した。

上述したナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７を発熱源として含む温風・温水ボイラー１０及び農業用ハウス２１によれば、従来例のようなボイラーやスターリングエンジンを採用することなく、ナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７への給電に伴う発熱を利用して土中配管系２６による土中の保温、空中温水散水系２３による農業用ハウス２１の室内への温水の散水、送風ファン２４による農業用ハウス２１の室内への温風の送風を実行することができ、野や果物の良好な育成環境を実現でき、かつ、従来例のようなボイラーを採用することなく、設備費用の低減、ランニングコストの削減を実現し、生産者における経営圧迫要因を確実に除去し、日本の農業の発展に大きく寄与するという斬新な効果を発揮させることができる。

本実施例のナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７の使用用途としては、農業・花農家他ビニールハウス内温風ボイラー（暖房・保温）用、畜産業での家畜の暖房装置（寒冷地域では深刻な問題になっている）用、公共施設（体育館・学校・保育園）、物流施設、倉庫などの広さが大きな建物の暖房機用、外食チェーン、食品工場での調理器・保温機・乾燥機用、大手クリーニング工場での乾燥装置用、入浴施設、宿泊施設での暖房装置・入浴場でのサウナ・岩盤の装置用、非常用発電機法令点検時の負荷機として使用（軽量、長時間耐久性）用等を挙げることができる。

また、全ての環境においてＣＯ_２の削減になり、環境保全に大きく貢献する。

更に、本実施例のナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７の使用用途としては、家電製品分野におけるオーブン（遠赤外線効果）、トースター（遠赤外線効果）、ホットプレート・保温鍋・ポット・フライヤー、温風ヒーター・コタツ（遠赤外線効果）・電気足温器用等としても利用でき、幅広い商品展開を期待できる

本考案のナノカーボンヒーター１、ナノカーボンヒーター用構造体７は、作物栽培、畜産等の農業分野、公共施設、物流施設、入浴施設、宿泊施設等の社会一般分野、家電製品分野等、広範な分野における低消費電力の発熱源として好適に利用可能である。

１ ナノカーボンヒーター
２ 素材
３ 丸棒状のナノカーボンヒーター用構造体
３Ａ 丸棒状で螺旋溝付きのナノカーボンヒーター用構造体
４ 螺旋溝
５ チップ状としたナノカーボンヒーター用構造体
６ 耐熱電線
７ ナノカーボンヒーター用構造体
１０ 温風・温水ボイラー
１１ 石英ガラス管
１１ａ 閉塞部
１１ｂ 閉塞部
１２ ナノカーボン発熱体
１３Ａ 電極端子部
１３Ｂ 電極端子部
２１ 農業用ハウス
２１ａ 地面
２２ トマト苗
２３ 空中温水散水系
２４ 送風ファン
２５ 温度計
２６ 土中配管系

Claims (7)

1. 炭化・黒鉛化し積層状態としたナノカーボン材を素材とし、この素材を丸棒状に形成したことを特徴とするナノカーボンヒーター用構造体。
2. 炭化・黒鉛化し積層状態としたナノカーボン材を素材とし、この素材を丸棒状に形成して外周部に螺旋溝を設けたことを特徴とするナノカーボンヒーター用構造体。
3. 炭化・黒鉛化し積層状態としたナノカーボン材を素材とし、この素材を丸棒状に形成して外周部に螺旋溝を設け、当該外周部に螺旋溝を設けた丸棒状のものを所定長さを有するチップ状としたことを特徴とするナノカーボンヒーター用構造体。
4. 炭化・黒鉛化し積層状態としたナノカーボン材を素材とし、この素材を丸棒状に形成して外周部に螺旋溝を設けて所定長さを有するチップ状としたナノカーボンヒーター用構造体とし、当該複数のチップ状のナノカーボンヒーター用構造体の螺旋溝にコイル状のカンタル線を連続的に巻き付けて、当該複数のチップ状のナノカーボンヒーター用構造体を電気的に直列接続構造としたナノカーボン発熱体からなることを特徴とするナノカーボンヒーター用構造体。
5. 筒状で両端を閉塞した石英ガラス管と、
   炭化・黒鉛化し積層状態とした素材を基に、この素材を丸棒状に形成して外周部に螺旋溝を設けたナノカーボンヒーター構造体から作成した複数の所定長さで分離配置の各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体と、当該複数のチップ状のナノカーボンヒーター用構造体に設けた前記螺旋溝に連続的に巻き付けて、前記各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体を電気的に直列接続構造としたコイル状の耐熱電線と、
   を具備し、
   前記複数の各チップ状のナノカーボンヒーター用構造体及び前記コイル状の耐熱電線を前記石英ガラス管内に配置し、前記耐熱電線の両端を前記閉塞部分から外方に導出したナノカーボン発熱体と、
   前記石英ガラス管の両端部において、前記コイル状の耐熱電線の一端、他端を接続して＋入力端子、−入力端子として機能させる一対の電極端子部と、
   を有することを特徴とするナノカーボンヒーター。
6. 前記請求項４記載のナノカーボンヒーター用構造体は、温風・温水ボイラー又は農業用ハウス内の発熱源として用いられるものであることを特徴とする請求項４記載のナノカーボンヒーター用構造体。
7. 前記請求５記載のナノカーボンヒーターは、温風・温水ボイラー又は農業用ハウス内の発熱源として用いられるものであることを特徴とする請求項５記載のナノカーボンヒーター。

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