特開 2024-72738 オイルヒーター熱交換縦横型装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072738

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】オイルヒーター熱交換縦横型装置

(51)【国際特許分類】

   F24D 15/02 20060101AFI20240521BHJP

   F24H 3/06 20220101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

F24D15/02 G

F24H3/06 301

F24H3/06 302

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022193819

(22)【出願日】2022-11-16

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】509229935

【氏名又は名称】佐藤 將之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 將之

【テーマコード（参考）】

3L072

【Ｆターム（参考）】

3L072AA02

3L072AB02

3L072AD06

(57)【要約】

【課題】 オイルヒーターの全外周開放構造を熱交換カバー、後部カバー、反射板の板金部品で構成する熱交換部の狭小化を図り、気流の高温化、上下オイルパイプを接続する放熱循環路の高温熱回収、急速直近高温暖房、低騒音化が課題であった。
【解決手段】上下オイルパイプを接続する放熱循環路の熱回収、縦型は断面を床面に水平配置するファン発生の降下気流を抵抗僅少とし高速で熱交換し就寝時には横方向の暖房箇所に直接送風する、縦型、横型共縦横方向の熱交換機能がありファン発生気流の風の不自然な強弱の揺らぎ風圧の変化を抑止、何れも低速時広面積により熱交換機能を発揮より自然な無風に近い暖房とする、縦型は横方向の横型は縦方向の開放構造による間隙が狭小でもファン発生の風圧による両方向の熱交換機能があるオイルヒーター縦横型装置である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オイルヒーターを取り巻く空間は全て開放空間であり狭小化する、ファンモーター２箇を搭載する架台を熱交換カバーとしその直下に縦型と横型放熱器を配置する、縦型放熱器はデジタル波形を可視化、矩形波形状をそのまま板金化して放熱器としたもので横型も断面形状は同じである、０．３ｍｍのアルミ製で断面を床面に平行に配置ファン発生の降下気流に対し気流抵抗は僅少で熱交換側速度は横型より高速である最大の特徴は向かい合うラジェターフィンの輻射熱を９０度、角度を変え暖房側、後部側にも伝熱して特に暖房側全面が暖房箇所に輻射熱を直接放射する効果は画期的でファン発生の気流に影響されなく起ち上げ時にも大いに性能を発揮する、縦方向だけでなく放熱器両側の狭小間隙も熱交換気流は横方向にも暖気を送出する、横型放熱器は断面を床面に垂直とする配置で降下気流は縦方向で減速され就寝時のファン低速度では縦型の風圧が加わり機能し横方向に暖気を直接送出する、縦型、横型ともラジェターフィンとの間隙が狭小でも気流の縦横の熱交換機能を備え騒音の低減にも対応する減衰機能がありファンが発生する気流の強弱の揺らぎを抑止、ファン低速度では無風に近い理想とする送風方式である、ラジェター上部オイルパイプと下部オイルパイプに縦型放熱器と横型放熱器を交互に取り付ける、仕様が異なるが何れもＵボルトで上部パイプと下部パイプとはＵボルトと伝熱ホルダーで固定する、熱交換カバーには冷風送出を避けるため始動及び停止の温度調節器とファン速度調節器を熱交換カバーとその後部突き出し部に固定する、熱交換空間の狭小化は暖房片側をアルミ板金製の後部カバーで後部ラジェターフィン列を閉塞し、反射板は熱交換機能が大きく風向板は上、下部ラジェターフィン発生熱を直接暖房方向とする、この熱交換過程はファンモーター２箇の給気口から下部オイルパイプ下の反射板までのラジェター高さの最短、熱交換距離である更に効果はファン採用による降下気流の収斂は全く予期しない現象で熱交換に大きく寄与した、上部オイルパイプで２分されパイプ接線方向に飛散する予想としたが、ラジェター中心部で気流速度が減速、両側の気流速度が大きく速度の差で負圧による現象かは確認できないが気流は散逸すると予測していたので思いがけない信じ難い大きな効果となった、これは放熱器、後部カバーの効果ではなくラジェター両側開放でも収斂する結果を確認している、更にこの中央部は上部オイルパイプに接続する放熱循環路が接続され９０℃の高温となり縦型、横型共高温の熱回収が可能で気流の高温化に寄与し収斂効果と共に省エネルギーとなる、縦型、横型放熱器はファン低速度及び高速度では熱交換特性と騒音特性が変化しその機能を発揮する開口部左右上下の送風角度も変化して暖房効果を向上する、夏季はオイルの循環はないが鉄製のラジェターでエアコンとサーキュレーターとして運転すると冬季と逆の油温が低下５分程度の温度上昇が避けられ送風効果もあって２～３℃の涼風体感が得られる、冬季は外気温度１０℃の時室温１５℃で２５℃に３０分以内に直近点に送出、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オイルヒーターの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、オイルヒーターの発熱体及びラジェターフィンを囲む全外周は開放構造で極めて特異であり短時間で全室内の空気を直接適温とするのは不可能である、先ず狭めた機器の空間内で高温にするには板金部品で空間を構成しその空間内に高性能の放熱器を配置してファンモーターで熱気流を発生させ直近暖房点に送出する。デジタル信号波形状の矩形波断面は開放した波板で縦型、横型の形状は同じであり気流方向により適切な特性の縦型、横型の組み合わせを選択し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、無風に迫る低騒音のオイルヒーター熱交換縦横型装置である。

【背景技術】

【0002】

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】

【特許文献1】特開平２０１６－１２５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そのためには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と比較しても最大で暖房効果の目的を失っている。
（ハ）電熱機器に比較してもオイルの熱特性が加わり電力効率は最低である。
（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の熱エネルギーで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、ヒーター他ハードウエアの研究開発では１℃の室温上昇が如何に困難であるかが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８０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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

オイルヒーターはオイルが、上下オイルパイプ、ラジェターに全て充填されて更にこの発熱体の全外周が開放構造で室内空気全てが暖房対象である、ラジェターフィン温度は８０℃前後と低く手段は殆どなく対流に任せる方式は排除、ファンモーター２箇搭載の熱交換カバーを操作パネル側最前列から最後部列ラジェターフィン間に縦型と横型放熱器を上部オイルヒーターと下部オイルヒーター間にＵボルトと伝熱ホルダーで交互に取り付ける。開放空気を板金機器、ファンモーター熱交換カバー、後部片側側面を閉鎖する後部カバーで構成この結果空気の給気はファンモーター２箇で暖房送出口は暖房側最前列から最後列ラジェターフィン、縦２辺と熱交換カバー下端及び反射板の暖房側下端の２辺で囲む面積でありファンモーターから送出口は反射板までラジェターを通過しラジェターの高さが熱交換の直線距離で、発生気流は暖房方向へ向かう。
（１）縦型放熱器はデジタル波形の断面形状を板金化したもので断面を床面に平行に配置するファン降下気流に抵抗の少ない熱交換速度は横型放熱器より高速である、最大の効果はラジェターフィン間の対向する熱輻射面の角度を９０度変える機能がありその効果は暖房側と後部ファン側で、フィン間の間隙と輻射面が開放部暖房側全面に輻射効果を風による影響を直接受けず起ち上げ時から暖房効果は大きい、ファン効果は主気流低床下部であり後部側の気流も整流され圧送、熱交換に大きく寄与する。横型放熱器は断面を床面に垂直に配置する降下気流は起伏面で抵抗が大きく熱交換速度は遅いが縦方向の熱交換距離は長く横方向は開放し低速時の熱交換は優れている、ファン騒音の抑制効果は大きく放熱循環路が高温になりラジェターフィン間の狭小間隙から横方向、暖房方向へ暖気流が送気圧で暖房点に向かう。
放熱器は熱交換能の他ファンの旋回による風の強弱揺らぎを抑制する減衰機能があり自然で就寝時に快適である。
（２）ラジェターにファン気流を衝突させ熱交換するがフィン及び上部パイプで両側へ２分する、この箇所は熱交換カバーで上部オイルパイプ下方、下部オイルパイプ側に面する下端までその両側方を覆っている。暖房側に注目するとパイプ接線方向の熱交換カバー下端で暖気流の飛散が予想され熱交カバーを下方に延長を検討したが輻射熱と暖気流の遮蔽で暖房効果が低下すると予想され起案を変更せず試行した。その結果はテストスタンド貼付の短冊はカバー下端から弧を描きラジェター内に引き込み下部パイプに収斂、反射板に接触後暖房方向へ方向を変え驚異的な熱交換を実証、課題最高の効果を得た。
（３）そのパイプ直下、下部オイルパイプ間中央部の放熱循環路２箇所が高温になる中央部の気流速度の低下が認められる、従ってパイプ両側の気流速度と中央部の渦流、乱流の速度差による負圧結果と見られる推定でしかないが、放熱器の有無に関係なく収斂効果は再現する。放熱器の高温部箇所の配置は熱交換の合理性を実証し暖気流の高温化、速暖に大きく寄与する。
（４）縦型、横型放熱器はラジェターフィンが８枚なので交互配置７枚となる縦型が横型より熱交換速度が速く速度優先とすると縦型が４箇、横型が３個の配列とする。
風を抑制すると逆の配置とし就寝時に低騒音となる、このように縦型、横型放熱器はオイルヒーターの無風に近い送風を目標とする。
縦、横型放熱器の有無は収斂のカーブの大きな変化はなく送気速度は減少し騒音レベルも減少する、ファン速度が減少すると熱交換機能は低くなるが広面積の輻射効果で高温を維持し就寝時安眠と省エネルギーが得られる。エアコン併用時の効果もサーキュレーターより快適で風を感じさせなく季節商品から脱却する。

【発明の効果】

【0006】

暖房対象空気の縮小、搭載ファンモーター２箇の給気口を、熱交換カバー、後部カバー、反射板で取り囲み開口部は熱交換カバー暖房側前面下端と操作パネル最前列から最後列間のラジェターフィン縦列、及び反射板前面で囲む面積が暖房気流の送出口となる。
全開放空間は狭くなりこれは電力損失の低減と暖房気流の熱交換効率に大きく寄与する。
全開放面積の狭小化はファンによる暖房の急速な温度上昇を得る。ファンモーター発生気流直下、上部オイルパイプの衝突で２分されるが熱交換カバー通過後は飛散せず下部オイルパイプに収斂し極めて高い熱交換が可能であることを実証し、課題で区画狭小化と共に大きな効果である。縦型、横型放熱器は表裏が開放構造で縦横の熱交換機能を発揮する。
更に縦型放熱器の高速熱交換機能で暖気の搬送距離を延伸、横型放熱器の減速は低速時の熱交換特性に優れ騒音抑制は就寝時に大きな効果を発揮する、縦型放熱器はファン低速時の横型放熱器の気流搬送圧走力を暖房方向の送出を促進する、広面積放熱器はファン運転速度が低速時にも熱交換効率、暖房効果も低下しない消費電力を半分にした。
ファンの高速度運転は急速な温度上昇に寄与し低速度運転は熱交換性能が低下するが横型放熱器は横方向が暖房方向で気流に対する抵抗が僅少である縦型の送気圧も助長し暖房方向に暖気を直接搬送し騒音も低下、無風に近い就寝時にベストな環境とする。静寂そして微風、ラジェターフィンは室温近く冷却される、これは電力の熱変換が効果的である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の縦横型装置の斜視図

【図2】本発明の作動原理を表す図（ａ）主気流短冊実験、（ｂ）気流引き込み現象

【図3】本発明の熱交換縦横型装置の構成図

【図4】本発明の装置（ａ）オイルヒーターのラジェター仕様、（ｂ）熱交換カバー仕様

【図5】本発明の縦横型放熱器の縦型（ａ）、横型（ｂ）仕様図

【図6】本発明の横型放熱器のラジェター側面、縦型、横型共通固定例を図示

【図7】本発明の反射板（ａ）風向板（ｂ）オプション組み立て図

【図8】本発明の後部カバー、熱交換カバー部反射板の組み立て図

【図9】本発明の性能試験方法

【図10】本発明の試験結果 熱交換特性表

【図11】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と横型放熱器を交互に配置する、縦型（１２）は仕様都合上カートリッジ形状としＬアングル（１３）を放熱器上下にねじ止めしてＵボルトで上部オイルパイプ（２）に吊下する。横型放熱器（１２）は板金のキリ穴にＵボルト（１６）で吊下する、縦型と異なり形態が安定しないので高さ方向３点を板金リブ（１３）とリベット（２３）で補強する。
横型についてはＵボルトの調節を適切とし、矩形波板（１２）上部にボルト穴に上方からボルト先端２箇所にナットをセットし板金を通し別のナットを同様セット振れ止めキリ穴２～３箇所を通し上部パイプを適切に固定できる位置でナットを締める。
縦型、横型放熱器は交互に配置し熱交換速度を優先させるのでラジェター最前部と最後部を縦型配置とする。
各放熱器下端は伝熱ホルダ（１４）で直接下部パイプを挟むか不可能であれば９０度ホルダー方向を変えラジェター両側部をバネ圧で任意位置に固定する。熱交換カバー（５）にファンモーター（６）を取り付ける、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機能がある、カバーは下からＵボルトで上部オイルパイプを挟みカバー取り付け穴を通しナット止めする。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Ｕボルトで固定、前部暖房側前縁にはアルミ製保護Ｌアングル（１７）、不等辺アングルをリベット（２１）で固定し足部を保護する。風向板は普及型の採用はコストから採用しないオプションとする。 反射板の後部折り曲げ部に後部カバー（２１）を載せ熱交換カバー（５）の後部２箇所に連結板（１９）でネジ止めする。ファンケース（１１）を熱交換カバーに取り付ける。
本発明は以上のような構成でこれを使用するときは、始動、停止温度調整器（８）で冷風送出の防止温度を設定し、以降変更以外は必要ない、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器（７）だけでオイルヒーターと同じであり制約はない。

【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放熱器波板 縦型 横型
１３放熱器板金部品 縦型Ｌアングル、 横型補強リブ
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
２０Ｌアングル
２１リベット
２２ネジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-02-14

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オイルヒーターと、操作パネルと、上部の断面コの字型の熱交換カバーと、下部の２箇のキャスター台座と、を備えたオイルヒーター熱交換縦横型装置であって、
オイルヒーターは、操作パネルに隣接するラジェターを含む複数の縦型のラジェーターと、上部オイルパイプと、下部オイルパイプと、水平断面が矩形波形のアルミ製の０．３ｍｍ厚の縦型放熱器と、垂直断面が矩形波形のアルミ製の０．３ｍｍ厚の横型放熱器と、を備え、各ラジェター間の全てに縦型放熱器と横型放熱器と狭小間隙をもって交互に装填して、上部オイルパイプにＵボルトで吊下げ、下部オイルパイプに伝熱ホルダーで固定し、 熱交換カバーは上部に２箇のファンと、始動及び停止の温度調節器と、ファン速度調節器ファン速度調節器とを搭載し、熱交換カバーの下端は上部オイルパイプ下端までを覆う長さであり、操作パネルの片側であってオイルヒーターの後部をアルミ製板金製の後部カバーで閉塞し、前部を開放構造として暖気送出口とし、 ２箇のキャスター台座間の下側反射板を渡し、反射板の前部に風向板を有し、反射板を下部オイルパイプの下側にＵボルト２箇で固定し、反射板の後部側は後部カバーを載せる余裕を取ってキャスター台座間で垂直に折り曲げ、反射板上に後部カバーを載せ、後部カバーの上側を熱交換カバーの後部と連結金具連結する構造であって、ファンからの気流は直下の上部オイルパイプに衝突し２分され、熱交換カバーの下端に引き込まれ、下部オイルパイプに衝突、接触しその後、反射板に衝突して床面と平行な水平方向に９０度風向を変更し、前部の暖気送出口から熱気流となって送出されるオイルヒーター熱交換縦横型装置。