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公開番号2024072737
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022193818
出願日2022-11-16
発明の名称オイルヒーター熱交換横型装置
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】低速時、就寝時には低騒音で横方向の送気が機能するオイルヒーター横型装置を提供する。
【解決手段】発生気流が上部オイルパイプと衝突による気流が2分され上、下部パイプ間中央部の減速、過流、乱流で高温となり下部オイルパイプに収斂すると推測するこの収斂現象は降下気流の下部オイルパイプに引き込まれ非常に大きな熱交換が得られる。更に中央の高温部は横型放熱器の伝熱機能で暖房、非暖房方向に熱交換、降下気流で圧送後、暖房方向に収束し到達する、横型収斂熱交換面積が広く暖房側にも狭小だが開放し暖房機能が優れている横型放熱器はファン発生気流に対し波板で減速を受けるが十分な熱交換が可能である。
【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比較すると特異な存在である、発生熱が８０度前後で最低であり、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横型放熱器を操作パネル最前列から最後列まで吊下し操作パネル片側を後部カバーで閉塞し暖房側を暖気送出口とする、キャスター台座両側間下側に熱交換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、後部に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閉塞し、暖房側前面は、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の各ラジェター列に放熱器を使用しない状態での試行では上部ラジェターパイプ下端までとし後部カバーで閉塞とした、この位置では発生気流を熱交換カバーの下方延長とするスライド式も考慮したが、送風量の減少、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、熱交換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、その後床面を急激に水平方向に向きを変え距離を延伸する驚異的効果を発見引き込み現象は負圧か、の理論は別とし実証した、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伝達を付加放熱器として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で遅延なく伝達、後部も効果は同じである高温通過気流となり、起ち上げ時の熱輻射効果、暖房点の高温化に大きく寄与する横型放熱器で、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、高温とし直接暖房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、この熱回収を通過気流で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、その断面をアルミ０．３ｍｍの矩形波横型放熱器を横型放熱器とし上下オイルパイプ間にＵボルトで吊下する放熱器両側はラジェター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、横型は断面を床面に垂直に配置し降下気流に対し気流抵抗が大きく広面積、熱交換速度が低速で暖気の延伸距離が短いが不快な風や騒音対策には優れる、エアコン使用時ファンを併用運転すると鉄製広面積重量大のラジェター、オイルの対流はないが熱容量が大きく５分程度の室温上昇抑止と風速効果で涼風が得られ冷房効果がある、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、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外気温度１０℃の時、室温１５℃では熱交換能力１０℃、２５℃を３０分以内、暖房直近点で得る、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熱交換効率の向上を促進し対象暖房空気の半分以上狭小化による電力もオイルヒーターの半減の急速暖房効果を実現化したオイルヒーター熱交換横型装置を提供する。

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、オイルヒーター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横型放熱器を全てのラジェターフィン間に配置、ファンモーター搭載の熱交換カバーで放熱器を覆い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横型装置である。
続きを表示（約 4,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ラジェターフィンの面積拡大が実施されている。
従来、ラジェター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造り作業で、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。
（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、広面積の矩形波デジタル波形状断面を床面に垂直に配置する板金化放熱器を横型とし配置する。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で、上両側部左右は下部オイルパイプ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上部オイルパイプに衝突後左右に２分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最下部側面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脅威の収斂効果を発見、ラジェターフィン間に板金放熱器を装填しても効果は減衰せず再現を実証した、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で急激に暖房方向に進む、この現象は付加放熱器の使用に関係なく収斂する。
直降下気流は２分され暖房側と後部カバー側に分流するが上部オイルパイプ直下では各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が接続され９０℃の高温に達する、２分された直下のオイルパイプに接続する放熱循環路の熱量は極めて大きく広面積放熱器配置は最も適切である、そしてラジェターに対向する間に横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し暖房側ではラジェター列の間隙と横型の断面が並び輻射熱と熱気流を暖房箇所、後面も後部カバーでファンによる圧送で直近暖房箇所に熱気流の搬送で無駄のない暖房を可能にした、低速特に就寝時低騒音、横方向主に暖気を送出するのは低速時である。
収斂効果は課題、熱交換区画狭小と共に最大の効果であるが低速度以上では熱交換速度が大きく暖房効果も大きいオイルヒーターの半分とする省電力である。
熱交換横型放熱器装填後その上部を覆う操作パネル面両側の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両側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。熱交換横型放熱器はデジタル信号波形を可視化した形状で板金化する。断面は矩形波形状で床面に垂直配置とするとヒーター発生熱による発生気流に抵抗は縦型に比較し形状から起伏面から大きいが熱交換距離が大きく減速効果は無風とするオイルヒーターに迫る低騒音となり適切熱交換速度を得る、ラジェターフィンの両側面の間隙が開放され狭小間隙の気流も暖房面と一致しフィン中心部の熱を両側面交換熱が直接暖房箇所に達するオイルヒーターの立ち上げ時の欠点も解決する、後部カバー側でも熱交換が大きく助長され熱交換速度を促進し熱交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横方向で狭小間隙からも横方向の送気が可能でありオイルヒーター横型装置とする。
横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反射板は前、後部キャスター間の下部オイルパイプ２箇所にその上部をＵボルトで挟み反射板キリ穴を通し下部にナットで固定する。後部カバーを反射板折り曲げ部と両側のキャスター間に外れないように載せ熱交換カバーと連結金具２箇所で後部カバーと連結し開放空間を狭小とした、風向板は備えれば付加価値は得られるがコストを考慮すると普及型は採用しない。
【発明の効果】
【０００６】
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、断面を床面に垂直に配置して直降下気流に抵抗が大きく減速され低騒音とする放熱器の表裏と両ラジェターフィン狭小間隙と共に開放して低速時に熱交換機能を発揮する消音効果の放熱器を横型放熱器とした、就寝時にはラジェターフィン間の狭小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あるファンを搭載したので横型装置とする。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にもかかわらず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な高温化に成功した、大きな欠点である熱気流、輻射効果が上昇気流主体で不可能だった直近のスポット暖房を可能とした。開放空間の狭小化はファンから反射板まで最小直線距離でオイルヒーター内での熱損失は極めて僅少であり、前面では上部オイルパイプを熱交換カバーが覆っているが暖房側で損失にはならない。広面積放熱器の機能は低速度の熱交換時熱交換機能が低下するが熱輻射の大きな広面積効果で暖房温度を維持する。熱損失の少ない理想的な熱交換環境下、暖房対象熱交換面積の狭小化はオイルヒーターの適切室温を得る電力も２分の１とし外気温度１０℃の時室温１７℃を得るのに１０分以下とし２５℃に３０分で到達する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の斜視図
本発明の装置動作原理図（ａ）主気流収斂図、（ｂ）主気流収斂効果
本発明の熱交換横型装置分解斜視図
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図
本発明の横型放熱器の仕様図
本発明の横型放熱器のラジェター固定方法説明図
本発明の（ａ）反射板、（ｂ）風向板オプション仕様図
本発明の後部カバー、熱交換カバー、反射板組み立て図
本発明の性能試験方法、熱交換試験
本発明の試験結果、熱交換特性表
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。
横型放熱器（１２）は矩形波形状で形態が不安定、板金製リブ（１３）で補強しておき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上部オイルパイプ全てにＵボルト（１６）で吊下し下端は伝熱ホルダー（１４）のクリップ部で挟むか、９０度向きを変えバネ側圧でラジェターの適切任意箇所に固定する。
放熱器はＵボルトでオイルパイプを挟み両側ネジ部にナットをセットしておく、板金キリ穴に通しそれぞれ別のナットを仮止めボルト先端の３か所の振れ止め切り穴を通して使用する。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）を取り付ける架台は熱交換カバー（５）であり両側面折り曲げ部はファン気流の衝突による乱流を整える整流機能がある、熱交換カバーは下からＵボルトで上部オイルパイプ（２）を挟みカバー取り付け穴を通しカバー上部でナット止めする。
キャスター（４）両側台座間の下部に反射板（１５）を渡し下部オイルパイプ（３）に上部をＵボルト２箇所反射板下部で固定、反射板前縁部断面は暖房側で足部の保護Ｌアングル（１７）で取り付ける、風向板（２３）はオプションとする。
台座間に後部カバー（１８）を載せ上部で熱交換カバー（５）の後部に連結板（１９）で２箇所をネジ止めする。ファンケース（１１）は熱交換カバーにＬアングル（１７）で取り付け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に設定し以降変更以外は必要がない、ファンは機器保護のため自動的に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操作の制約はなく暖房開始時は急速な室温上昇とするファンモーター定格速度の最大にし、電力最大とする、適温に達したら適切電力、ファン速度で省エネルギーとする。
【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ファン始動温度調整器
９ファン表示灯
１０フィルター
１１ファンケース
１２横型放熱器
１３リブ
１４伝熱ホルダ
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リベット
２１ネジ
２２Ｌアングル
２３風向板

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