(57)【要約】【課題】適度に温められ又は冷やされたきれいな空気並びに温冷水を施設内（室内）に供給できて施設内（室内）の自然環境を損なうことがなく、栽培物の成育上並びに作業者の健康維持に好ましい環境を作り出すことができる温冷風・温冷水熱交換器を提供することを課題とする。【解決手段】下部に加熱室２を備え、その上に不凍液槽３を配設した本体ケース１を設け、加熱室２内には、不凍液槽３内の不凍液を通流させるためのドラム５を配し、ドラム５内に、本体ケース１の外側面に設置されるバーナーからの燃焼ガスを導入可能にし、不凍液槽３内に、ドラム５と連通していてドラム５から導入された燃焼ガスを上端部から排出する蓄熱塔４を配設し、蓄熱塔４内を通り抜ける燃焼ガスの熱により不凍液槽３内の不凍液を加温可能にし、本体ケース１内に吸入された外気が、不凍液槽の外側面に触れることによって加温されて排出されるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に加熱室を備え、その上に不凍液槽を配設した本体ケースを設け、前記加熱室内には、前記不凍液槽内の不凍液を通流させるためのドラムを配し、前記ドラム内に、前記本体ケースの外側面に設置されるバーナーからの燃焼ガスを導入可能にし、前記不凍液槽内に、前記ドラムと連通していて前記ドラムから導入された燃焼ガスを上端部から排出する蓄熱塔を配設し、前記蓄熱塔内を通り抜ける燃焼ガスの熱により前記不凍液槽内の不凍液を加温可能にし、前記本体ケース内に吸入された外気が、前記不凍液槽の外側面に触れることによって加温されて排出されることを特徴とする温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項２】
前記加熱室内のドラム内には、その内周面に沿って、前記不凍液を通流させるための加熱パイプが複数本配設され、前記各加熱パイプはその一端が、隣接する加熱パイプの内の一方と連結されると共に、その他端が隣接する加熱パイプの内の他方と連結される関係において、互いに連結されて連続する１本のドラム内液路を形成し、前記ドラム内液路の一端は前記不凍液槽から出る往路に接続され、前記ドラム内液路の他端は前記不凍液槽に戻る復路に接続される請求項１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項３】
前記往路の途中に循環ポンプが配設され、前記復路の途中にラジエータが設置される請求項２に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項４】
前記蓄熱塔は、底面に前記ドラムとの連通部を有すると共に、上面に前記燃焼ガス排出用の煙突を有していて、中間部に１又は複数のくびれ部が形成されたものである請求項１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項５】
前記蓄熱塔には、前記不凍液との接触面積を増やすための中抜き部が形成される請求項１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項６】
前記蓄熱塔の前記煙突には、排気量調整弁が設置される請求項４に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項７】
前記蓄熱塔には、水が流される金属チューブが巻装される請求項１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項８】
前記金属チューブの流出側端部は、前記本体ケースに設置された温水槽に導かれる請求項７に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項９】
前記金属チューブは、苗床、床下等を巡る閉鎖水路に接続される請求項７に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項１０】
前記蓄熱塔には、前記金属チューブと共に、冷媒が供給される冷却用金属チューブが巻装される請求項７に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項１１】
前記本体ケース内には、吸入された空気を前記不凍液槽に沿って時間をかけて周回させるための通気路が形成される請求項１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【請求項１２】
前記通気路内に、空気の直進を妨げるための波状板が設置される請求項１１に記載の温冷風・温冷水熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温冷風・温冷水熱交換器、より詳細には、例えば、ビニールハウス、温室等の植物栽培用施設や、住宅その他の居住施設内の暖冷房並びに温冷水供給を行なうための機器で、特に、植物の成育や作業者の健康上好ましい自然環境を作り出すことを企図した温冷風・温冷水熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、花卉、野菜、果実等の栽培は、自然条件下における風雨、降霜、異常低温等の影響、あるいは、鳥類による食害、病害虫の異常発生等の影響を受けることなく安全供給可能にするために、ビニールハウス、温室等の園芸施設内にて行われることが少なくない。
【０００３】
この場合、施設内を適温に維持するために、暖房又は冷房するための設備が設置される。施設内を加温するための装置としては、ファン付きのバーナーが一般的で、それは、バーナーによる燃焼排気ガスを、直接又は間接的にファンで施設内に吹き出すものである。
【０００４】
しかし、上記方式の場合は、施設内に吹き出される温風中に不完全燃焼ガスが含まれ、これが施設内の空気を汚染し、栽培物の成育や品質に悪影響を及ぼすだけでなく、施設内作業者の健康を害するおそれもある。
【０００５】
バーナー方式にはこのような問題があることに鑑み、太陽光を利用する加温装置が種々考えられているが（特開２００４−２０５１８４号公報、特開昭５９−４１７２５号公報）、それらは大掛かりなものとなり、コスト上の問題もあって一般的ではない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０５１８４号公報
【特許文献２】特開昭５９−４１７２５号公報
【特許文献３】特開２００３−１６４２２５号公報
【特許文献４】特開平７−２１３１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかかる状況に鑑みてなされたもので、比較的コンパクトな構成で設備コスト及び維持コストが比較的低廉で省エネ効果が高く、しかも、適度に温められ又は冷やされたきれいな空気並びに温冷水を施設内（室内）に供給できて施設内（室内）の自然環境を損なうことがなく、栽培物の成育上並びに作業者の健康維持に好ましい環境を作り出すことができる温冷風・温冷水熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、下部に加熱室を備え、その上に不凍液槽を配設した本体ケースを設け、前記加熱室内には、前記不凍液槽内の不凍液を通流させるためのドラムを配し、前記ドラム内に、前記本体ケースの外側面に設置されるバーナーからの燃焼ガスを導入可能にし、前記不凍液槽内に、前記ドラムと連通していて前記ドラムから導入された燃焼ガスを上端部から排出する蓄熱塔を配設し、前記蓄熱塔内を通り抜ける燃焼ガスの熱により前記不凍液槽内の不凍液を加温可能にし、前記本体ケース内に吸入された外気が、前記不凍液槽の外側面に触れることによって加温されて排出されることを特徴とする温冷風・温冷水熱交換器である。
【０００９】
好ましくは、前記加熱室内のドラム内には、その内周面に沿って、前記不凍液を通流させるための加熱パイプが複数本配設され、前記各加熱パイプはその一端が、隣接する加熱パイプの内の一方と連結されると共に、その他端が隣接する加熱パイプの内の他方と連結される関係において、互いに連結されて連続する１本のドラム内液路を形成し、前記ドラム内液路の一端は前記不凍液槽から出る往路に接続され、前記ドラム内液路の他端は前記不凍液槽に戻る復路に接続され、前記往路の途中に循環ポンプが配設され、前記復路の途中にラジエータが設置される。
【００１０】
また、好ましくは、前記蓄熱塔は、底面に前記ドラムとの連通部を有すると共に、上面に前記燃焼ガス排出用の煙突を有していて、中間部に１又は複数のくびれ部が形成されたものであり、前記蓄熱塔には、前記不凍液との接触面積を増やすための中抜き部が形成され、前記蓄熱塔の前記煙突には、排気量調整弁が設置される。
【００１１】
更に好ましくは、前記蓄熱塔には、水が流される金属チューブと冷媒が流される冷却用金属チューブとが巻装され、前記金属チューブの流出側端部は、前記本体ケースに設置された温水槽に導かれ、前記金属チューブは、苗床、床下等を巡る閉鎖水路に接続される。
【００１２】
更に好ましくは、前記本体ケース内には、吸入された空気を前記不凍液槽に沿って時間をかけて周回させるための通気路が形成され、前記通気路内に、空気の直進を妨げるための波状板が設置される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記のとおりであって、吸入した新鮮な外気を装置内で温め、あるいは、冷やしてそのまま送出するので、何ら施設内の空気を汚すことがなく、且つ、花卉、果菜等の成育に好適であり、また、居住者の生活に好適な温度条件と、良好な自然環境とを作り出すことができる効果がある。
【００１４】
更に、本発明に係る機器は、そのドラムの構成（請求項２）及び蓄熱塔の構成（請求項４〜６）からして、燃焼排気ガスと不凍液との間の熱交換時間が十分に長いために熱交換効率がよく、且つ、不凍液の蓄熱作用のために省エネ効果が高い。
【００１５】
また更に、本発明に係る機器は、コンパクトな構成にて、温風や温水の供給だけでなく冷風や冷水の供給も可能であり（請求項１０）、更に給湯機能も備えた多機能性を有する、非常に有用なものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態につき、添付図面に依拠して説明する。図１は本発明に係る機器の側面縦断面図、図２はその正面縦断面図である。図中１は箱状の本体ケースで、下部に加熱室２を有し、加熱室２の上に不凍液槽３が設置され、不凍液槽３内に蓄熱塔４が配備される。
【００１７】
加熱室２内にはドラム５が横置きに配置され、ドラム５の側面に、本体ケース１の外側に設置されたバーナー６から延びる横向ダクト７が、連通状態に接続される。また、ドラム５は、その上面に１又は複数本設置された縦向ダクト８を介して蓄熱塔４内に連通状態にされる。
【００１８】
バーナー６としては、通例ファン付きの灯油バーナーが用いられ、その高熱の燃焼排気ガスが、横向ダクト７を通ってドラム５内に導入される。ドラム５内に導入された燃焼排気ガスは、しばしドラム５内に滞留した後、縦向ダクト８を通って蓄熱塔４内に流入し、最終的には、蓄熱塔４の上面から本体ケース１外に延びるように設置された煙突９を通って、大気中に放出される。
【００１９】
ドラム５内には、その内周面に沿って、不凍液を通流させるための加熱パイプ１０が複数本配設される。各加熱パイプ１０は、その一端が流入口で他端が流出口となっていて、その流出口は、ドラム５の内端面に設置される端面連通路１１を介し、隣接する加熱パイプ１０の流入口に連通するように構成される。即ち、１つの加熱パイプとこれに隣接する加熱パイプとでは、流入口と流出口の位置が逆になる。従って、第１の加熱パイプ１０ａに供給されてそこを通り抜けた不凍液は、端面連通路１１を経て隣接する一方の加熱パイプ１０ｂに流入し、加熱パイプ１０ｂ内を加熱パイプ１０ａとは逆方向に流れた後、上記同様に、加熱パイプ１０ｂに隣接する加熱パイプ１０ｃに流入し、以後同様にして末端の加熱パイプ１０ｄへと通流する。図示した例のように加熱パイプ１０の数が奇数の場合は、第１の加熱パイプ１０ａと末端の加熱パイプ１０ｄにおける流れ方向が同じになる。
【００２０】
第１の加熱パイプ１０ａは、不凍液槽３からドラム５に向かう往路１２を介して不凍液槽３に接続され、往路１２の途中に配設された循環ポンプ１３の作用で、不凍液槽３内の不凍液が加熱パイプ１０ａ内に送り込まれる。そして、加熱パイプ１０ａに送り込まれた不凍液は、各加熱パイプ１０を巡った後、末端の加熱パイプ１０ｄの端部に接続されていて、ラジエータ１５にまで延びる復路１４を介し、ラジエータ１５内に供給される。なお、図２における復路１４（加熱パイプ１０ｄ）の位置は、重なり合いを避けて分かりやすくするために、図１に示す位置から上方にずらして表現してある。
【００２１】
ラジエータ１５はその上部に、不凍液槽３の入液口１６に連結される流出口１７を有する。従って、復路１４からラジエータ１５内に供給された不凍液は、逐次流出口１７から出て入液口１６より不凍液槽３内に戻される。
【００２２】
不凍液槽３内に配備される蓄熱塔４は、縦向ダクト８を介してドラム５より導入された燃焼排気ガスに不規則な流れを作り出すことにより、極力燃焼排気ガスをそこに滞留させるための室で、例えば、断面三角形状ないし六角形状の滞留室１８ａ〜１８ｃを数段重ねにして成る。各滞留室１８ａ〜１８ｃの上面は先細形状とされ、各滞留室１８ａ〜１８ｃ間にくびれが形成される。従って、底面から蓄熱塔４内に入り込んだ燃焼排気ガスが、そのままストレートに上昇して煙突９から抜けてしまうことはない。
【００２３】
滞留室１８ａ〜１８ｃには、必要に応じ、不凍液との接触表面積を拡げるための中抜部２０が形成される。また、蓄熱塔４の上面の煙突９内には、必要に応じ、排気量調整弁２１が設置される。図示した排気量調整弁２１は、弁を螺進又は螺退させることによって、排気路断面積を加減するものである。
【００２４】
蓄熱塔４には、そのほぼ全体に亘り、金属チューブ２２が巻装される。通例、金属チューブ２２の下端は水道に連結され、その上端は、本体ケース１の側面に設置される温水槽２３にまで延ばされ、そこに開口される。金属チューブ２２は、閉鎖循環水路に接続されることがある。
【００２５】
図３に詳細に示されるように、不凍液槽３の外側面には、何段かの水平仕切板２５が設置され、水平仕切板２５間に、波状板２６が配設される。これらの水平仕切板２５と波状板２６は、不凍液槽３の外側面と本体ケース１の内側面との間の通気空間を不規則に区切って、不規則な空気の流れを作る通気路２７を形成し、本体ケース１の上部に設けた吸気口２８から本体ケース１内に吸入された空気が、不凍液槽３の周囲を時間をかけて巡りつつ下降していくように導く（図２参照）。なお、吸入された空気を上段から下段に導くために、水平仕切板２５の一部と本体ケース１の内側面との間に、適宜通気間隙２７ａが設けられる。
【００２６】
２９は本体ケース１の下部に設置された送風ファンで、本体ケース１内に吸気口２８から外気を吸入すると共に、機器内で温められた空気を本体ケース１外に送り出す作用を果たす。
【００２７】
上記構成において、不凍液槽３内に不凍液が満たされた後バーナー６が点火されると共に、循環ポンプ１３が始動されると、高温の燃焼排気ガスが横向きダクト７から加熱室２内のドラム５内に入り、ドラム５内の加熱パイプ１０を温める（図１参照）。その結果、循環ポンプ１３の作用で、加熱パイプ１０内を通流している不凍液が温められ、この温められた不凍液が、ラジエータ１５を通って流出口１７、入液口１６を経て不凍液槽３に戻される（図２参照）。
【００２８】
また、ドラム５内の燃焼ガスは、縦向きダクト８から蓄熱塔４内に入り込むが、蓄熱塔４の各滞留室１８ａ〜１８ｃは、上面が先細形状で、各滞留室１８ａ〜１８ｃ間がくびれていて、不凍液と接触する外表面の表面積が大きい。そのため、下段の滞留室１８ｃ（１８ｂ）からその上の滞留室１８ｂ（１８ａ）への燃焼排気ガスの流入はスムーズではなく、しばし各滞留室１８ａ〜１８ｃ内に滞留し、その間に、表面積が大きい蓄熱塔４に接している不凍液が十分に温められる。即ち、熱交換効率がよい。
【００２９】
中抜部２０を設けたときは、燃焼排気ガスの滞留効果、及び、不凍液との間の熱交換効率が一層向上する。また、排気量調整弁２１を操作することにより、燃焼ガスの滞留時間を調整することができる。
【００３０】
不凍液槽３内の不凍液は、循環ポンプ１３の作用で不凍液槽３、ドラム５及びラジエータ１５を循環しつつ、蓄熱塔４及び加熱パイプ１０によって温められ、適宜設定温度にまで昇温して不凍液槽３及びラジエータ１５を加温し続ける。
【００３１】
かかる状態において送風ファン２９を始動させると、吸気口２８から本体ケース１内の通気路２７内に外気が導入される。通気路２７内に導入された外気は、水平仕切板２５及び波状板２６に案内されて不凍液槽３の周面に沿って時間をかけて周回しつつ、通気間隙２７ａから下方へと移動していくが、その間に、不凍液槽３の外側面及びラジエータ１５に接することによって次第に温められる。
【００３２】
ここにおいて、通気路２７内には適宜波状板２６が配置されているので、通気路２７内を進行する外気は、そこを短時間の内にストレートに抜けることなく、不規則に翻転したりして時間をかせぎ、その間に十分温められる。かくして温められた空気は、送風ファン２９の作用で風洞３０から放出され、本機器が設置されたビニールハウス、温室、居室等内を温める。
【００３３】
このように本機器においては、燃焼排気ガス自体ではなく、適度に温めた外気を室内に放出するため、それは汚れのない自然な温風となり、植物や人にとって好ましい自然環境が作り出されると共に、そこにおいて作業する人の健康が損なわれるおそれもない。
【００３４】
また、水道や閉鎖水路等から蓄熱塔４を取り巻く金属チューブ２２に供給される水は、蓄熱塔４及び不凍液によって温められて、温水槽２３に貯溜される。温水槽２３に貯められた温水は、適宜用途、例えば、苗床等や床下等に配設したパイプに流してその配設個所を温めたり、手洗い、シャワー等に用いたりすることができる。
【００３５】
また、本機器を利用して、夏期において施設内に冷風を吹き出させたり、冷水を得たりすることもできる。そのためには、金属チューブ２２と共に、これとは別個の冷却用金属チューブを金属チューブ２２と同様にして蓄熱塔４に重ねて巻装し、当該冷却用金属チューブに液化チッ素等の冷媒を供給することとする。
【００３６】
この構成において、冷却用金属チューブに冷媒が供給されると、不凍液槽３内において冷却用金属チューブに接する不凍液並びに不凍液槽３が冷却される。かくして、送風ファン２９の作用で吸気口２８から吸入される外気は、不凍液槽３の外側面に接して冷やされた後、風洞３０から施設内（室内）に送り出される。
【００３７】
この場合不凍液は、上記温風・温水供給時のように循環させてもよいし、させなくてもよい。また、循環させる場合において、不凍液は、必ずしもドラム５内を循環させる必要はなく、図示せぬ切替弁を介して往路１２と復路１４とを直結し、ラジエータ１５にのみ循環させるようにすることもできる。
【００３８】
また、上記冷却用金属チューブに冷媒が供給されると、これに接する金属チューブ２２が直接並びに不凍液によって冷却され、そこを通流する水道水等が冷却されて冷水が得られることになる。
【００３９】
このように本機器においては、吸入した新鮮な外気を装置内で温め、あるいは、冷やしてそのまま送出するので、何ら施設や居室等内の空気を汚すことがなく、且つ、花卉、果菜等の成育に好適な温度条件と良好な自然環境を作り出すことができ、同時に温水又は冷水を作り出すことができる。
【００４０】
この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示す側面縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の構成を示す正面縦断面図である。
【図３】本発明における不凍液槽の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１            本体ケース
２            加熱室
３            不凍液槽
４            蓄熱塔
５            ドラム
６            バーナー
７            横向ダクト
８            縦向ダクト
９            煙突
１０〜１０ｄ    加熱パイプ
１１            端面連通路
１２            往路
１３            循環ポンプ
１４            復路
１５            ラジエータ
１６            入液口
１７            流出口
１８ａ〜１８ｃ  滞留室
２０            中抜部
２１            排気量調整弁
２２            金属チューブ
２３            温水槽
２５            水平仕切板
２６            波状板
２７            通気路
２８            吸気口
２９            送風ファン
３０            風洞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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