JP7307999B1 - 暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防災用品として推奨されているカセットコンロや、キャンプで使用される焚き火や、バーベキューに使用した炭火などを利用して、安全かつ効率に優れた、暖房装置を提供する。【解決手段】液体循環式の暖房装置Ｄである。暖房装置Ｄは、液体を貯留する貯留タンクとしての貯水タンク８と、液体を加熱する加熱部としての管型ボイラ１と、貯水タンク８と管型ボイラ１とを接続する、上流側管路としての低温水供給ホース２及び下流側管路としての高温水供給ホース３と、低温水供給ホース２において貯水タンク８の近傍に配置される第１低温水逆流防止弁５１と、高温水供給ホース３において貯水タンク８の近傍に配置される第１高温水逆流防止弁６１と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、インフラ設備のない簡易住宅やテント等で使用することのできる暖房装置に関するものである。

従来、インフラ設備のない簡易住宅や冬キャンプのテント内の暖房は、暖房設備が無い、もしくは、薪を使用した暖炉・湯たんぽ・ポータブル電源を使用した暖房が主流となっている。しかしながら、湯たんぽは持続時間や能力が低く、ポータブル電源を使用した暖房も蓄電容量などの制限がある。また、薪を使用した暖炉は一酸化炭素中毒の危険性があり、安全な暖房設備が必要とされている。

そこで、例えば特許文献１に記載された流体循環暖房装置は、流体収容タンクと、流体加熱容器と、加熱手段と、接続パイプと、循環パイプと、を備えている。この構成によれば、流体収容タンクと流体加熱容器を接続パイプと循環パイプのみで接続することにより、従来と比べてきわめて簡易な循環システムが構成され、携帯性が高く、設置作業の容易な暖房装置を得ることができる、とされている。

実開平７－４１３１６号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来の暖房装置は、接続パイプや循環パイプの途中に、逆流防止弁がないため、液体（水）の一部が戻る方向に流れることで、効率よく循環できない、という問題があった。

そこで、本発明は、防災用品として推奨されているカセットコンロや、キャンプで使用される焚き火や、バーベキューに使用した炭火などを利用して、安全かつ効率に優れた、暖房装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の暖房装置は、液体循環式の暖房装置であって、液体を貯留する貯留タンクと、液体を加熱する加熱部と、前記貯留タンクと前記加熱部とを接続する、上流側管路及び下流側管路と、前記上流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される逆流防止弁と、前記下流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される逆流防止弁と、を備えている。

このように、本発明の暖房装置は、液体循環式の暖房装置であって、貯留タンクと、加熱部と、上流側管路及び下流側管路と、上流側管路において貯留タンクの近傍に配置される逆流防止弁と、下流側管路において貯留タンクの近傍に配置される逆流防止弁と、を備えている。このような構成であれば、２つの逆流防止弁の作用によって、循環する液体が逆流することなく、効率に優れた、暖房装置となる。

実施例１の暖房装置のシステム構成図である。 実施例２の暖房装置の実験の様子を撮影した写真である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は加熱部（裏側から見た）であり、（ｃ）はテント外であり、（ｄ）はテント内である。 実施例２の暖房装置の実験結果を示したグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成要素は例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。以下では、実施例１で本発明の暖房装置の基本構成について説明し、実施例２で本発明の暖房装置の実験について説明する。

（構成）
まず、図１を用いて実施例１の暖房装置Ｄの構成を説明する。本発明の暖房装置Ｄは、図１に示すように、液体（通常は水）が管路を通じて循環する循環式の暖房装置Ｄである。具体的には、暖房装置Ｄは、液体を加熱する加熱部としての管型ボイラ１と、加熱部に液体を供給する上流側管路としての低温水供給ホース２と、加熱部から液体を排出する下流側管路としての高温水供給ホース３と、外部からの注水及び排水を可能とするための注水・排水シリンダ４と、低温水供給ホース２の途中に配置される第１低温水逆流防止弁５１及び第２低温水逆流防止弁５２と、高温水供給ホース３の途中に配置される第１高温水逆流防止弁６１及び第２高温水逆流防止弁６２と、液体が有する熱を外部へ放熱するための放熱器としてのラジエータ７と、液体を貯留する貯留タンクとしての貯水タンク８と、加熱部を覆うように設置される保熱板９と、を備えている。そして、加熱部としての管型ボイラ１を外部から外部熱源１０によって加熱するようになっている。

そして、上述した構成のうち、加熱部としての管型ボイラ１及び外部熱源１０は屋外（テント等の外側の空間）に配置されるとともに、貯水タンク８やラジエータ７は、屋内（テント等の内側の空間）に配置される。そして、管型ボイラ１と貯水タンク８やラジエータ７を液体が循環する管路によって繋いでいるため、暖房装置Ｄによって一酸化炭素中毒や火災の危険性を抑えつつ、屋内を暖房できるようになっている。

加熱部としての管型ボイラ１は、金属製のパイプであれば、具体的な形態はどのようなものであってもよい。ただし、管型ボイラ１は、金属製のパイプを螺旋状（又は、渦巻状）に曲げることで形成されることが好ましい。すなわち、管型ボイラ１は、所定の中心軸線の周りに螺旋状に曲げ回される。あるいは、管型ボイラ１は、所定の中心軸線の周りに渦巻状に曲げ回される。さらに、管型ボイラ１は、円錐螺旋状や二重の螺旋状や二重の渦巻状に形成することも可能である。他にも、管型ボイラ１は、金属製のパイプを折り返すことで縞状（複数の平行な筋状）に形成することも可能である。加熱する際には、この中心軸線の領域に焚火やバーナーの炎などの熱源を配置する。

そして、管型ボイラ１の下側に低温水供給ホース２が接続され、上側に高温水供給ホース３が接続される。さらに、加熱部としての管型ボイラ１の少なくとも上方は、保熱板９によって覆われている。すなわち、保熱板９は、皿状又は浅い有底筒状に形成されており、その内部に管型ボイラ１が収納される。

上流側管路としての低温水供給ホース２は、柔軟性のあるチューブであり、一端が貯水タンク８に接続され、他端が管型ボイラ１に接続されている。さらに、後述するように、低温水供給ホース２の途中には、注水・排水シリンダ４が設置されている。

下流側管路としての高温水供給ホース３は、柔軟性のあるチューブであり、一端が管型ボイラ１に接続され、他端が貯水タンク８に接続されている。さらに、後述するように、高温水供給ホース３の途中には、ラジエータ７が設置されている。

注水・排水シリンダ４は、循環式の管路の途中に配置されて管路内外に液体を注水・排水するためのものであり、低温水供給ホース２の途中に配置されている。すなわち、注水・排水シリンダ４は、管路内の圧力を調整することで、管路内へ液体（通常は水）を引き込んだり、管路外へ液体を排出したりする。特に、運転開始時や運転終了時に使用されることが多い。なお、本実施例では、液体として水を循環させるが、装置内において部分的に水蒸気（気体）になっている場合であっても、本発明の範囲に含まれる。したがって、液体を流体と読み替えることもできる。

第１低温水逆流防止弁５１は、低温水の逆流（加熱部から貯留タンクに向かう方向の液体の流れ）を防止する逆止弁であり、低温水供給ホース２の最上流側、すなわち、貯水タンク８の近傍に設置されている。したがって、第１低温水逆流防止弁５１は、貯水タンク８へ低温水が戻ることを防止している。

第２低温水逆流防止弁５２は、低温水の逆流（加熱部から貯留タンクに向かう方向の液体の流れ）を防止する逆止弁であり、低温水供給ホース２において、注水・排水シリンダ４よりも下流側で、かつ、管型ボイラ１よりも上流側に設置されている。したがって、第２低温水逆流防止弁５２は、注水・排水シリンダ４へ低温水が戻ることを防止している。

第１高温水逆流防止弁６１は、高温水の逆流（貯留タンクから加熱部に向かう方向の液体の流れ）を防止する逆止弁であり、高温水供給ホース３の最下流側、すなわち、貯水タンク８の近傍に設置されている。したがって、第１高温水逆流防止弁６１は、ラジエータ７への高温水が戻ることを防止している。

第２高温水逆流防止弁６２は、高温水の逆流（貯留タンクから加熱部に向かう方向の液体の流れ）を防止する逆止弁であり、高温水供給ホース３において、管型ボイラ１よりも下流側で、かつ、ラジエータ７よりも上流側に設置されている。したがって、第２高温水逆流防止弁６２は、管型ボイラ１へ高温水が戻ることを防止している。

放熱器としてのラジエータ７は、金属製の細い管路が幾重にも折り返されることで、全体として縞状に形成される。より具体的に言うと、ラジエータ７は、折り返された細い管路と、これを支持する支持枠と、から構成される。したがって、ラジエータ７の細い管路を通過する液体（水）は、周囲の空気を温めることになり、液体（水）自体は温度が下がることになる。温度が下がった液体（水）は、最終的に貯留タンク（貯水タンク８）に戻る。

貯留タンクとしての貯水タンク８は、液体としての水を貯留するものであり、所定の容量を有している。貯水タンク８としては、一般的なバケツやポリタンクを使用することができる。そして、貯留タンクとしての貯水タンク８には、水が出ていく低温水供給ホース２と、水が入ってくる高温水供給ホース３とが接続されている。

すなわち、液体（水）は、貯水タンク８、第１低温水逆流防止弁５１、注水・排水シリンダ４、第２低温水逆流防止弁５２、管型ボイラ１、第２高温水逆流防止弁６２、ラジエータ７、第１高温水逆流防止弁６１、貯水タンク８の順に循環するようになっている。この際には、４つの弁５１、５２、６２、６１が配置されているため、液体の逆流を防いで効率よく液体を一方向に循環させることができる。

保熱板９は、保熱板９は、金属製の皿状又は浅い有底筒状に形成されており、その内部に管型ボイラ１が収納される。すなわち、皿状の保熱板９は凹部を下に向けた状態で、その内部に管型ボイラ１が配置される。この保熱板９の作用によって、外部熱源１０で発生された熱エネルギーを効率よく管型ボイラ１（及び内部の液体）へ伝達することができる。

外部熱源は、加熱部としての管型ボイラ１を加熱することで、内部の液体を加熱し、液体を移動させる。外部熱源としては、例えば、防災用品として推奨されているカセットコンロ、キャンプで使用される焚き火、バーベキューに使用した炭火などを使用することができる。前述したように、外部熱源は、暖房される屋内ではなく、屋外に配置される。

（作用・効果）
次に、本実施例の暖房装置Ｄの作用・効果を列挙しながら説明する。

（１）上述してきように、実施例の暖房装置Ｄは、液体循環式の暖房装置Ｄであって、液体を貯留する貯留タンクとしての貯水タンク８と、液体を加熱する加熱部としての管型ボイラ１と、貯水タンク８と管型ボイラ１とを接続する、上流側管路としての低温水供給ホース２及び下流側管路としての高温水供給ホース３と、低温水供給ホース２において貯水タンク８の近傍に配置される第１低温水逆流防止弁５１と、高温水供給ホース３において貯水タンク８の近傍に配置される第１高温水逆流防止弁６１と、を備えている。このような構成であれば、２つの逆流防止弁５１、６１の作用によって、循環する液体が逆流することなく、効率に優れた、暖房装置Ｄとなる。

（２）また、下流側管路としての高温水供給ホース３において、第１高温水逆流防止弁５１よりも上流側に、液体が有する熱を外部へ放熱するための、放熱器としてのラジエータ７がさらに設置されることが好ましい。このようにラジエータ７を配置することによって、周囲を温めることができるうえ、液体の放熱を促進して効率よく循環させることができる。

（３）また、上流側管路としての低温水供給ホース２において、第１低温水逆流防止弁５１よりも下流側に、外部からの注水及び排水を可能とするための、注水・排水シリンダ４がさらに設置されているため、貯水タンク８を開けなくても注水及び排水できる。さらに、注水・排水シリンダ４を備えることで、管路内の圧力を容易に調整できる。

（４）さらに、加熱部としての管型ボイラ１を覆うように、金属製の保熱板９がさらに設置されることで、外部熱源１０で発生された熱エネルギーを、保熱板９で捕捉して逃がさないようにできる。結果として、加熱部としての管型ボイラ１において、内部の液体を効率よく加熱できる。

（５）さらに、加熱部としての管型ボイラ１は、金属管によって螺旋状又は渦巻状に形成されており、中心近傍を加熱するようにされているため、外部熱源の熱を効率よく管型ボイラ１に伝達することができる。

（６）そして、上流側管路としての低温水供給ホース２において、注水・排水シリンダ４よりも下流側に、第２低温水逆流防止弁５２をさらに備えるとともに、下流側管路としての高温水供給ホース３において、放熱器としてのラジエータ７よりも上流側に、第２高温水逆流防止弁６２をさらに備えることで、全部で４つの逆止弁５１、５２、６１、６２によって、熱のやり取りがある部位の前後に逆止弁を設けて、いっそう自動的（強制的）に液体を循環させやすくなる。つまり、細かいピッチで逆止弁５１、５２、６１、６２を設けることで、全体の流れを促進できる。

以下、図２、図３を用いて、本発明の暖房装置Ｄの効果を確認した実験について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（実験条件）
図２（ａ）～（ｄ）に示すような実験モデルを用いた。具体的な構成は以下の通り。
・２０２２年１２月２９日に実施。１９：３８に点火。２０：５０に消火。
・屋外気温は８度～７度。
・使用ボイラ：実施例１の管型ボイラ１＋保熱板９。
・ラジエータ：２基を直列接続して設置した。
・外部熱源：岩谷産業株式会社「タフ丸」（カセット式コンロ）。
・テント：１人用（容積約２ｍ３）。ただし、フライシート有り。
・その他：テント内にミラマット設置。
・水：７リットルを循環させた。
・テント内の温度計高さ：床から６０ｃｍの位置。

（実験結果）
１時間を超える実験の結果、図３に示す結果を得た。すなわち、１９：３８に点火すると、ラジエータ７の温度は１０分で３０度を超え、２０分を経過すると約７０度まで上昇し、約７０度を維持し続けた。一方で、テント内温度は、ゆるやかに上昇した。すなわち、点火から２０分で１７度を超え、４０分で約２７度となった。その後、開始から６０分が経過した２０：４０頃にテント内温度が３０度に到達した後に、消火した。

なお、この他の構成および作用効果については、実施例１と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、放熱器としてのラジエータ７を１つのみ使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ラジエータ７の大きさや数はどのようなものであってもよい。例えば、循環経路内に２～４つのラジエータ７を配置することもできる。

また、実施例１では、加熱部としての管型ボイラ１の形態について、螺旋状や渦巻き状に形成される場合について説明したが、実際の管型ボイラ１の形態はこれに限定されるものではない。管型ボイラ１は、二重・三重の螺旋状や渦巻き状にすることも可能であるし、他にも縞状（複数の平行な筋状）に形成することも可能である。

Ｄ 暖房装置
１ 管型ボイラ（加熱部）
２ 低温水供給ホース（上流側管路）
３ 高温水供給ホース（下流側管路）
４ 注水・排水シリンダ
５１ 第１低温水逆流防止弁
５２ 第２低温水逆流防止弁
６１ 第１高温水逆流防止弁
６２ 第２高温水逆流防止弁
７ 放熱器（ラジエータ）
８ 貯水タンク（貯留タンク）
９ 保熱板
１０ 外部熱源

Claims (5)

1. 液体循環式の暖房装置であって、
   液体を貯留する貯留タンクと、
   液体を加熱する加熱部と、
   前記貯留タンクと前記加熱部とを接続する、上流側管路及び下流側管路と、
   前記上流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される第１低温水逆流防止弁と、
   前記下流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される第１高温水逆流防止弁と、を備え、
   前記上流側管路において、前記第１低温水逆流防止弁よりも下流側に、外部からの注水及び排水を可能とするための、注水・排水シリンダがさらに設置されている、暖房装置。
2. 液体循環式の暖房装置であって、
   液体を貯留する貯留タンクと、
   液体を加熱する加熱部と、
   前記貯留タンクと前記加熱部とを接続する、上流側管路及び下流側管路と、
   前記上流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される第１低温水逆流防止弁と、
   前記下流側管路において前記貯留タンクの近傍に配置される第１高温水逆流防止弁と、を備え、
   前記下流側管路において、前記第１高温水逆流防止弁よりも上流側に、液体が有する熱を外部へ放熱するための、放熱器がさらに設置され、
   前記上流側管路において、前記第１低温水逆流防止弁よりも下流側に、外部からの注水及び排水を可能とするための、注水・排水シリンダがさらに設置されている、暖房装置。
3. 前記加熱部を覆うように、金属製の保熱板がさらに設置される、請求項１又は請求項２に記載された、暖房装置。
4. 前記加熱部は、金属管によって螺旋状又は渦巻状に形成されており、中心近傍を加熱するようにされている、請求項３に記載された、暖房装置。
5. 前記上流側管路において、前記注水・排水シリンダよりも下流側に、第２低温水逆流防止弁をさらに備えるとともに、前記下流側管路において、前記放熱器よりも上流側に、第２高温水逆流防止弁をさらに備える、請求項４に記載された、暖房装置。

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