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公開番号2024072736
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022193817
出願日2022-11-16
発明の名称オイルヒーター熱交換縦型装置
出願人個人
代理人
主分類F24D 15/02 20060101AFI20240521BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】オイルヒーターの暖房起ち上げに長時間を必要とし、しかも低温低床部の適温到達も同様で天井と床面の温度差が大きく暖房効果21℃前後と低く、大電力を必要とする。
【解決手段】操作パネル両側が暖房面であるが片側を閉塞し熱交換経路を狭小化、暖房側に全熱エネルギーを集束、後部からの開放放熱で失われる熱損失を絶ち熱交換機能のアルミ後部カバーを取り付ける、底面の開放部は熱交換反射板の設置による閉塞とする、伝熱面積の拡大による熱交換効率を向上させる方法としアルミ製矩形波状の熱交換器断面を床平面に水平に配置する放熱器をラジェターフィン間に配置し縦型放熱器とする、熱交換カバーのファン発生主気流は上部オイルパイプに衝突後2分割され暖房側、後部側に引き込む現象は下部オイルパイプに強く接触する現象で驚異的熱交換効果のオイルヒーター縦型装置を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
オイルヒーターは前面パネル側ラジェターと最後部間の各ラジェター上部オイルヒーター、下部オイルパイプを取り巻く空間は全て開放空間であり他の暖房器とは特異な存在である、発生熱が９０℃前後で最低であり、課題を解決するには熱交換区画を狭める手段としてファン搭載の熱交換カバーを後述の縦型放熱器を操作パネル最前列から最後列まで吊下後、操作パネル片側の熱交換カバー後部をアルミ板金製後部カバーで閉塞し前部を暖気送出口とする、キャスター台座両側間下側に反射板を渡し下部オイルパイプにＵボルト２箇で固定する、後部カバーを載せる余裕を取って垂直にキャスター台座幅で折り曲げ、後部カバーを載せその上側は熱交換カバー後部と連結金具で連結し、暖房側前面は反射板、開放構造を熱交換カバー、反射板、後部カバーの僅か３点で解決した、ファン搭載熱交換カバーだけの各ラジェター列に放熱器を使用しない状態での試行中でも上部ラジェターパイプ下端までとした熱交カバー前、後部を覆う位置とした、この位置では熱交換が発生気流を熱交カバーの下方延長とするスライド式も考慮したが片側暖房面とすると、送風、輻射熱効果が失われるなど合理性はなく初期の起案とした、この時点でファン直下オイルパイプに衝突気流は２分されパイプ断面の接線方向に飛散すると想定したが、熱交カバー下端に引き込まれ下部オイルパイプに熱気流が衝突するまで接触、その後風向を急変して床面を暖房水平方向に距離を延伸する驚異的効果を発見、引き込み現象の合理性、理論の確認は別とし再現性を確認した、今回の課題は関連する上部オイルパイプ下方、下部オイルパイプまでのパイプに接合する放熱循環路が高温９０℃付近であり付加放熱器を起案、この高温部を熱交換し対向する輻射熱の効果を付加放熱器としてその伝熱効果で矩形波両面暖房側と後部カバーの両側の輻射熱を矩形波伝熱面として遅延なく伝達、９０度角度を変えたことになる、後部も効果は同じであるが暖房側は放熱器の側面でラジェターフィンが８箇であれば伝熱面が上部オイルパイプから下部オイルパイプのパイプ間の距離の高さの側面が７列並ぶことになり、起ち上げ時の熱輻射効果、暖房点の高温化送風にその後も大きく寄与する縦型放熱器を考案、オイルヒーターの室温を上から下へ時間をかけ無風とするコンセプトとは別の直近スポットを高速、高温とし直近暖房を指向する低床暖房から上下温度差を僅少とする、上下オイルパイプを接続する放熱循環路が高温になる熱回収を暖房エネルギーに変換する付加放熱器とするデジタル矩形波を可視化、断面をアルミ０．３ｍｍの矩形波縦型を縦型放熱器とし上下オイルパイプ間をＵボルトで吊下する、放熱器両側はラジェターフィン間に狭小間隙があって気流は縦横に熱交換が可能で渦流、乱流にも対応し多機能である、縦型は断面を床面に水平に配置し降下気流に対し気流抵抗が僅少で広面積、熱交換速度が速く暖気の延仲距離が大きい特徴がある、最大の特徴は前述下部オイルパイプへの引き込み吸引効果である、夏季のファン使用は５分程度のドア、窓開放は室温上昇をオイル熱容量特性で抑止する、更に課題最大の効果は板金機器の構成による省電力と上部オイルパイプから下部オイルパイプへの収斂現象による驚異的熱交換効果である、
オイルヒーターの最大効果２１℃を電力半分で達成した、これは対象空気の減少が寄与している、オイルヒーターの最大の長所は無風であり代替暖房器はなく縦型放熱器配置により反射板に衝突と熱交換時の気流抵抗による減速による消音効果で風の存在を最小ファン速度で感じさせない水準に達しラジェター低速時は熱交換機能が低下するが広面積縦型放熱器が熱輻射機能の発揮に成功した、外気温度１０℃の時、室温１５℃で熱交換能力１０℃を加算２５℃に３０分以内に直近点で得る吹き出し温度１７℃は７分で到達可能である、結果的に熱損失を低減しておよそ電力半分で室温２５℃に到達するオイルヒーター熱交換縦型装置を提供する。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルヒーターの熱交換効率を向上させて暖房効果を急速に立ち上げる放熱器を考案し、ラジェター床下も含む全外周が開放構造であるが板金部品で構成する狭小空間としデジタル波形状断面のアルミ板金製縦型放熱器を全てのラジェターフィン間に配置、熱交換カバーで放熱器を覆いファンモーターで熱交換効率を高め急速な室温上昇を実現するオイルヒーター熱交換縦型装置である。
続きを表示（約 4,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ラジェターフィンの変形による面積拡大が実施されている。
従来、ラジェター増設、放熱面積の拡大が実施されている。
【先行技術文献】
【０００３】
特開平２０１６－１２５８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのために、次のような問題点があった。
（イ）遮蔽されたヒーターの発生熱で充填オイルがオイルパイプ、ラジェター内を対流更に空気の対流に任せた熱交換ではオイルの熱特性で天井に達した暖気が、降下し暖房箇所に達するには１時間以上を必要とし暖房機器では最も遅い。外気温度が１０℃以下では最大電力で使用しても２０℃前後で補助暖房が主でありタイマー制御で省エネルギーとしても室温は上昇しない、結果的に大電力運転になる。
（ロ）発生熱、輻射熱も低く特に床面は長時間低温の状態で電力消費量は他の暖房機と比較しても最大で暖房効果の目的を失っている。
（ハ）電気ストーブ等の電熱機器に比較してもオイルの熱特性が加わり電力の変換効率は最低である。
（ニ）機器構成が鉄製でありラジェターの放熱面積の拡大加工は溶接作業を必要とし熱歪み修正加工、組立て作業を必要とする手作り作業で、オイル漏れの危惧他コスト低減の合理性はなく熱容量の増加により大きな効果は期待出来ない。
（ホ）ラジェターは構造上、輻射面が向かい合い非暖房方向で輻射熱効果は暖房効果に直接寄与できない大きな欠点がある。
暖房が両側とユニークだが長所より非暖房方向の熱エネルギーを暖房方向に収束し急速な室温上昇を図るべきである。
（ヘ）家電メーカーがオイルパイプ内蔵ヒーター他ハードの研究開発を促進したが１℃の室温上昇は如何に困難であるか技術文献から窺える。
（ト）エアコンの暖気搬送能力がオイルヒーターにはない。
（チ）ドア、窓の開閉で失われた暖気の回復は低温であり時間を必要とする。
（リ）密閉ヒーター、充填オイルパイプ、ラジェター温度７０度℃前後では、石油ストーブ、電気ストーブとは改善上余地はなく比較対象にならない。
（ヌ）高い天井、吹き抜け構造の建物では全く無力である。
（ル）無風とすると改良の選択肢は殆どない。
（オ）脱炭素社会対応に熱交換効率を高め消費電力低減、最小電力で最大の室温上昇の暖房効果を得る方法を考案し具体化する。
（ワ）暖房片側を窓側、壁面等に配置すると直接暖房効果に寄与せず熱損失になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
オイルヒーターはヒーター内蔵のオイルパイプ、ラジェターの発熱部及び直下床面も外周全てが開放されて、直接暖気発生に不必要な暖房エネルギーを消失している。課題を解決するにはファンモーター２箇を必要とし熱交換区画を狭め、広面積の放熱器を配置する。具体的にはファンモーター２箇を搭載した熱交換カバーで操作パネル最前列から最後列までのラジェターフィンと、上部オイルパイプを覆う熱交換機能の都合上、両側部左右は下部オイルパイプ直下までの適切位置としたが輻射熱、温風の開放面に制約がある。ファン発生の降下気流はパイプに衝突後左右に分流されるので飛散はある程度避けられなく、ガイドし両側部を下部オイルパイプに近づけるのが有利であるが、温風と輻射熱の遮蔽となるので上部パイプ部の側面最下部まで覆う変更しない仕様とした。この位置とすると実験の結果、驚異的収斂効果を発見ラジェターフィン間に板金放熱器を装填しても効果は再現し実証した、オイルパイプ下面の気流は熱交カバー下側でテストスタンド貼付の短冊は引き込まれその状態は下部オイルパイプに収斂し反射板に衝突後急速に暖房方向に到達する。２分割後の気流は暖房側と後部カバーに分流するが上部オイルパイプ直下ではラジェターフィン中央部両側に放熱循環路がオイルパイプ上部と下部オイルパイプが接続され９０℃以上の高温に達する、縦型放熱器配置の意図は最も適切である、そしてラジェターに対向する間に縦型放熱器を配置して暖房側と後部カバー側へ伝熱し中央部の高温箇所の熱交換を促進、縦型放熱器の矩形波形状により伝熱方向両側へ９０度方向を変え、暖房側ではラジェター列の間隙と縦型の板金側面が並び輻射熱を暖房箇所に直接到達させる、後面も後部カバーでファンによる圧送で直近点を高速で暖房し温風の到達距離も最短、無駄のない直近暖房を可能にした。このように暖気流の効果は加熱空間の狭小化と併せて課題最大の効果である。
熱交換縦型放熱器装填後その上部を覆う操作パネル面両側ファン搭載の熱交換カバー後部側の片側をアルミ製後部カバーで、更に下部オイルパイプ床面キャスター間に熱交換反射板を配置、反射板は床部の下部オイルパイプ発生熱を反射し熱交換気流と輻射熱を得る。ラジェターフィンと、熱交換縦型放熱器はデジタル信号波形を可視化した形状を板金化する。断面は矩形波形状で床面に水平配置とするとヒーター発生熱による発生気流に抵抗は少なく降下気流となり熱交換速度を得て熱交換カバー内とラジェター列内を熱交換し配置する放熱器の伝熱による側面が暖房面と一致しフィン中心部の熱を両側面に９０度方向を変え輻射熱を直接暖房箇所に放射オイルヒーターの立ち上げ時間を短縮、後部カバー側でも熱交換が大きく助長し熱交換速度で加圧、促進し熱交換カバーの下方向の速度上昇になり暖房効果に寄与する主気流方向は縦方向でファンモーターを搭載する縦型装置とする。
縦型放熱器の狭小間隙を通過した熱交換気流は直接暖房箇所へ送出する暖気の送出開口部とするアルミ板金製の反射板のキャスター間ラジェターフィン列両側の２箇所をＵボルトで下部オイルパイプと固定する。板金の暖房側はキャスターと干渉しない仕様とし余裕を取る、暖房側前面１ｍｍ程度のアルミ製とするので足部保護のアルミ不等辺アングル又はＣチャンネルで断面を覆う。後部カバー深さを考慮し上方向にカバーが外れない高さで曲げ加工し両側キャスター台座に載せ熱交換カバーと連結板２箇所で上部の熱交換カバー後部と固定し開放空間を狭小とした、風向板はオプションとしてベストだが、安全や破損サービス、コストから普及型には提案をしない検討課題とする。
【発明の効果】
【０００６】
熱交換縦放熱器の考案による直接の輻射効果は暖房側及び後部側にも機能して熱交換による急速な温度上昇が得られる、オイルヒーターにない対人暖房を最優先とした。熱交換カバーの開口部はファンモーター２個分で、その直下ラジェターフィン列に矩形波デジタル信号波形を可視化した断面形状を０．３ｍｍアルミ板金化、断面を床面に水平としたファン高速の熱交換機能に優れ低速時、就寝時にはラジェターフィン間の間隙でも熱交換機能があり横方向の暖房方向にも暖気の送出が可能でファンを搭載する縦型装置とする。ファン発生の衝突気流の驚異的収斂効果により広い開口部でも下部ラジェターパイプに収斂、熱交換効率を向上させ直近暖房点を急速高温化に成功した。大きな欠点である熱気流、上昇気流主体で不可能だった従来の欠点を直近のスポット暖房の急速化を可能とした。開放空間の狭小化はファンから反射板まで最短距離熱損失は最小、高温時には熱交換機能を発揮し、ファンの就寝時や低速運転時ファン速度は低速とするが高速でも直降下気流の反射板への衝突で減速により減衰し熱交換器は広面積で消音器の機能があり静粛である、低速時はファン気流が少なく熱交換機能は減少するが広面積放熱器の最大の機能の輻射熱効果を発揮し、オイルヒーターの２１℃には１０分で到達し必要電力は半分以下、熱損失の少ない理想的な熱交換環境下、より急速な熱交換促進による速暖を実現、外気温度１０℃で、暖気１７℃送出に１０分以下を可能に３０分で２５℃に到達する。１７℃はビル環法の環境基準値であり不快でなければ基準値以下の任意温度に設定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の縦型装置斜視図
本発明の作動原理を表す図（ａ）主気流収斂現象、（ｂ）主気流収斂効果
本発明の縦型装置構成斜視図
本発明の縦型装置風向板付斜視図
本発明の機器構成ラジェターと熱交換カバーの配置仕様を示す図
本発明の縦型放熱器の仕様を表す図（ａ）本体、部品図（ｂ）組み立て図
本発明の反射板、風向板の仕様図（ａ）反射板、（ｂ）風向板オプション
本発明の縦型放熱器を下部パイプに直接固定不可能の場合、別方法を示す図
本発明の後部カバー、熱交換カバー、反射板部分の組み立て図
本発明の性能試験方法
本発明の試験結果表
本発明の試験結果グラフ表示
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
オイルヒーターの操作パネル側隣接ラジェター（１）と最後部ラジェター間に全てに縦型放熱器（１２）を吊下する、縦型は断面が矩形波形状で上部オイルパイプにＵボルト（１６）で固定するには上、下部にＬアングル（１３）をネジ止めカートリッジ形状とし上部アングルはＵボルト用キリ穴加工、下部Ｌアングルも同様放熱板にネジ止めし中心部に伝熱ホルダーをリベット（２３）止めして、直接下部オイルパイプでラジェター両側面を伝熱ホルダー（１４）のバネ側圧で適切位置に固定する。ファンモーター（６）を取り付ける熱交換カバー（５）にファンモーター（６）２箇、始動停止温度調整器（８）、ファンモーター速度調整器（７）を取り付け、カバーは下からＵボルト（１６）で上部オイルパイプ（２）を挟みカバー取り付け穴を通し上部でナット止めする。次に反射板（１５）と後部カバー（１８）で狭小区画の構成は、ラジェターと下部オイルパイプは固定してあり、下部オイルパイプにキャスター（４）台間に反射板を２箇所Ｕボルト（１６）で取り付ける、反射板をラジェターキャスター台間下に渡しパイプ上からＵボルトで挟み反射板下部をナットで固定する。後部は後部カバーを載せるので上方向に１０ｍｍ曲げ加工し両キャスター台にも載せ上部２箇所を熱交換カバーと連結板（１９）をネジで固定する。反射板暖房側断面は足部を保護し、Ｌアングル（１７）をその前縁の２箇所をリベット（２３）で固定する、オイルは温まり難いが冷え難いエアコンとファンを併用時５分程度の換気ドア開閉に室温上昇は少なく送風効果で涼風が得られ快適である。
本発明は以上のような構成で使用するときは、始動、停止温度調整器（８）で冷風送出の防止温度を任意であるが１７℃に設定し、以降変更以外は必要なく、ファンは機器保護のため自動的に始動、停止する他はファン速度調整（７）だけでオイルヒーターと同じであり制約はない。始動時はファン速度を最大とし適温に達したら電力、ファン速度を適切に設定し省エネルギーとする。縦型放熱器の大きな効果はファン最大速度時送風搬送距離が大きく、騒音抑止、ファン低速時の熱交換が広面積で大きな効果がある。
【符号の説明】
【０００９】
１ラジェター
２上部オイルパイプ
３下部オイルパイプ
４キャスター
５熱交換カバー
６ファンモーター
７ファン速度調整器
８始動温度調整器
９ファン表示灯
１０フィルター
１１ファンケース
１２縦型放熱器
１３Ｌアングル
１４伝熱ホルダー
１５反射板
１６Ｕボルト
１７保護Ｌアングル
１８後部カバー
１９連結板
２０ファンケースＬアング
２１風向板
２２リベット

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