特開 2024-72741 オイルヒーター熱交換Ｕ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】P2024072741

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】オイルヒーター熱交換Ｕ型装置

(51)【国際特許分類】

   F24D 13/04 20060101AFI20240521BHJP

   F28D 1/03 20060101ALI20240521BHJP

   F28D 1/047 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

F24D13/04

F28D1/03

F28D1/047 C

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022193822

(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

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L072AA05

3L072AC02

3L072AD01

3L072AD11

3L103AA36

3L103BB42

3L103CC08

3L103CC22

3L103DD12

3L103DD32

(57)【要約】

【課題】 オイルヒーターの全周が開放構造、密閉ヒーター構造では暖房気流の高温化は不可能な課題である。
【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、暖房側に全熱エネルギーを集束、後部からの放熱で失われる熱損失を絶つ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Ｕ字状のパイプは円形断面で放射方向は曲管部でも同じでラジェター間にオイルパイプを挟み配置すると曲面上部、側面全周に熱交換機能があり暖房側、後部側とも同じ効果がラジェター間の間隙も放射面の効果が得られるファン送風により全て、ファンモーターによる高速の熱交換気流の曲面接触で暖房方向へ狭小空間Ｕ型放熱器の配置は、騒音の発生は少なく乱流の整流機能他、万能のオイルヒーター熱交換Ｕ型装置とする。
【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℃前後で暖房器では最低であり、課題を解決するには熱交換区画を狭める手段としファン２箇搭載の熱交換カバー両側暖房面の後部片側を後部カバーで閉塞し、後述するＵ型放熱器を吊下し、上部に熱交換カバーを固定する、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ボルトで固定する、反射板後部に後部カバーを載せる余裕を取って垂直に台座幅で折り曲げ、後部カバーを載せ上部で熱交換カバー後部を連結金具で固定する、暖房側前面の開放部はパネル前面側ラジェターと最後列ラジェターを覆う熱交換カバー前面とその両側部ラジェター列下側の熱交換反射板で囲む前面側で暖気の送出口を構成する、直接暖房に不要な大きな熱損失を低減して熱交換効率の向上を促進する、従来行われている熱交換伝熱面績の拡張方法は鉄製ラジェター溶接加工や板金曲げ加工等、工作が伴い取り付けなど容易ではなく効果は期待出来ない、アルミ製Ｕ字形状のパイプは薄い厚さの加工の難しさはあるが極めて熱交換に効果的であることから熱交換曲管放熱器を考案し全てのラジェター間に装填する、曲管は上部オイルパイプに内接させ挟み、先端開放部までの直管先端部で下部オイルパイプを挟み、キャスター台座面から１０ｍｍの間隙とする仕様で取り付ける、曲管は円形断面で側面は全方向に受放熱、曲面部でも同様熱交換効果を発揮、ラジェター両側面部及び反対側も熱輻射が得られ暖房立ち上げの時間の短縮、速暖効果に顕著な結果が得られパイプ曲面では整流作用で騒音は風切り音が少なく欠点らしきものは見当たらない、狭小空間に放熱器の配置は減速を受けるが低速度では熱交換効率は低下するので広面積とし補う、曲管は形態に限らず配置は消音機能を備え理想とする低速度で無風を目指す、一方ファンモーター２箇、ファン始動、停止温度調整器、ファン速度調整器を熱交換カバーに搭載し熱交換速度を促進、始動ファン停止時、暖房側パイプ円周は暖房開始時から熱輻射効果を発揮、ファンモーター直降下気流の収斂効果でＵ型放熱器であっても熱交換効果は顕著で暖気発生機能は板金製放熱器より優れていて騒音発生も少ない、この現象は上部オイルパイプにファン発生気流の場合Ｕパイプでも気流の飛散は少なく収斂し下部オイルパイプとＵ管に十分接触して高温気流を暖房箇所に送出する、上部オイルパイプと下部オイルパイプ間は放熱循環路で接続されこの間は主気流が逸れ９０℃の高温になるがＵパイプ両側が熱交換気流で比較するとラジェター中央部の温度は高く両側の直管部は上、下部オイルパイプに囲まれ円形断面受放熱機能で熱交換され気流の収斂もＵ型放熱器は温度上昇による高温の暖気流を送出し適温到達時間を短縮し電力はオイルヒーターの半分以下で外気温度１０℃のとき７分で暖房点を１７℃３０分で２５℃に達する他エアコンと併用するとオイルの油量が少なく対流はないが広面積鉄製ラジェターの重量は大きく温度上昇は緩慢５分程度のドア開放には効果のある装置として機能するオイルヒーター熱交換Ｕ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、オイルヒーターのラジェター、ヒーターの全周囲開放構造を改善、パネル面両側暖房面を片側だけとする後面カバーで覆い床面を反射板で閉塞狭小空間とし、熱交換効率を向上させて暖房効果を急速に立ち上げる広面積曲管放熱器、Ｕ型放熱器を各ラジェター間に装填する、高速で熱交換を促進するファンモーターを搭載し速暖効果を得るオイルヒーター熱交換Ｕ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２０１６－１２５８０６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熱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ウエア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、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。

【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全て開放されて、直接暖気発生に不必要な大きな暖房エネルギーを消失する。課題を解決するには操作パネル面両側をアルミ板金製熱交換カバー上部に２箇のファンモーターを固定、更にアルミ製後部カバーで熱交換気流経路を狭め暖房対象空気を減少させファンモーターでヒーター発生熱を熱交換し収束、温度上昇を図る方式に大きな特徴がある、起案時ファンモーター直下のオイルパイプに発生気流を衝突させ熱交換カバーの前面を上部オイルパイプ下面までとして下部オイルパイプまで熱交換するため気流をガイドする仕様とした、上部パイプに衝突後主気流は２分されパイプ接線方向へ飛散すると予想したが他に方法がなく実験した結果、予想に反する気流の収斂現象を発見、理論の根拠なく実証できた、ラジェター間に放熱器の配置に関係なく再現する大きな発見である。
板金製放熱器より加工の容易なラジェター間の伝熱広面積の拡張にアルミ製Ｕパイプφ１９、ｔ＝１．１ｍｍを倒立配置、脚部Ｌ＝５００ｍｍの放熱器とする熱交換Ｕ型放熱器を考案、配置し熱交換効率を一層向上させる狭小空間を板金機器で構成、Ｕ型を配置ファン直下の上、下部オイルパイプ間を接続する放熱循環路は２分割気流の上部パイプ直下では気流が直接触れなく高温になるこの間はＵパイプ直管部が対向するラジェターフィン輻射熱は円形断面のＵ型放熱器によるラジェター間の受放熱機能で暖房方向と後部カバー側に伝熱され２分割気流により熱交換され収斂効果を助長し気流を高温にする全く無駄のない急速暖房となり熱回収は板金放熱器と同様である。
下部オイルパイプ両側に固定したキャスター台間に反射板をＵボルトで下部オイルパイプ２箇所をその上部から挟み反射風向板低部のキリ穴を通しキャスター台間の２箇所をその下部で固定する、反射板後部は後部カバーを両キャスター台に載せるためキャスター間の幅で後部カバー上方へ外れない位置で上方向へ直角に曲げる仕様としＵパイプイプ取り付け後、熱交換カバーと後部カバーを連結板で固定する。
ファン気流はラジェターフィン間全てのＵ型放熱器とフィン間の狭小間隙を直降下により後部カバーの気流も反射板で整流され熱交換カバー暖房側下部前縁と前面パネル側最前列ラジェターフィンから最後列フィンまでの左右間及び反射板で囲む開口部を暖気送出口とする。ファンモーター搭載の熱交換カバーは、先ずオイルパイプにＵ型放熱器を配置してオイルパイプ直径中心部を超える位置にストッパーネジでＵ型放熱器にタップネジ加工を施し固定する、Ｕパイプ下方下端開放部は下部オイルパイプに挟むだけである。Ｕパイプは板金加工より低コスト、全曲面で暖気流の乱流も発生し難く騒音の発生も少なく風を意識させない静粛性がある、オイルヒーターとしてはこれ以上の簡易な熱交換器はなく、加工も組み立ても低コスト高機能である。課題は強度を必要としないが薄型アルミパイプ曲げ加工が難しい点がある。Ｕパイプは曲面でファン発生気流に抵抗は少なくドア、窓開放で失った室温低下の回復及び急速な室温上昇、速暖とする板金

よる熱交換、暖房前面部の直接熱輻射効果は予想を超えた結果である。

【発明の効果】

【0006】

Ｕ型放熱器による直接輻射効果の暖房側のＵ管曲面は断面が円で外周面積が輻射面で送風に関係なく直接届く、暖房側に限らず熱交換効果は直管部、曲管部円周全方向で顕著、理想的な熱交換を実現、更に熱交換カバー通過後の２分割後の主気流は下部オイルパイプに収斂する、中央部のオイルパイプ直下はＵ管の直管部の熱回収機能で温度上昇に寄与、ファンモーターの急速な熱交換促進により速暖を実現、外気温度１０℃で、暖気１７℃送出に７分とし消費電力を半分にした。モーター発生騒音は板金製放熱器により遥かに少なく消音器として、風の減衰効果にも寄与するファン低速時熱交換機能は低下するが広面積のＵ管表面は輻射熱を受け開放部は下端だけで蓄熱効果を助長し暖房効果は継続する、熱交換放熱器の組み立ては容易低コストである。暖房側全てが熱輻射放射面で理想的であり気流の収斂は暖房効果を一層発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の斜視図、Ｕ型装置外観

【図2】本発明の作動原理図、主気流（ａ）収斂現象、（ｂ）収斂効果

【図3】本発明のＵ型装置分解斜視図

【図4】本発明の機器構成、（ａ）ラジェター（ｂ）熱交換カバー固定位置仕様図

【図5】本発明の（ａ）Ｕ型放熱器仕様、（ｂ）Ｕ型ラジェター固定方法

【図6】本発明の反射板、オプション風向板仕様図

【図7】本発名の後部カバー、熱交換カバー、反射板の組み立て図

【図8】本発明の性能試験方法

【図9】本発明の試験結果

【図10】本発明の試験結果グラフ

【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Ｕ字管状のアルミパイプ、Ｕ型放熱器（１２）を上部オイルパイプ（２）にＵボルト（１７）で挟み、片側の上側部パイプ径を超える位置をロックネジ（１３）で固定する。
熱交換カバー（５）はファンモーター（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）を取り付ける架台であるカバーは下からＵボルト（１６）で上部オイルパイプを挟みカバー取り付け穴を通し上部でナット止めする。
反射板（１５）の断面前縁に保護Ｌアングル２箇所をリベット（２１）で固定、ラジェターに固定された下部オイルパイプ（３）のキャスター（４）台間２箇所をＵボルトで上向から挟み反射板の穴を通して下側でナット止めする。
後部カバー（１８）を反射板折り曲げ部とキャスター台間に載せ後部カバー上部と熱交換カバー後部に連結板（１９）で２箇所をネジ止めする、フィルター（１０）、ファンケース（１１）を熱交換カバー（５）のＬアングル（１４）にネジ（２２）で取り付ける。
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設定し、以降設定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、停止する運転開始時は電力最大、ファン速度定格最大速度とし、適温到達時に電力、速度を適切にセット、省エネルギーとする他はファン速度調整だけでオイルヒーターと同じであり制約はない。反射板は水平方向の風向板の機能が備わり特に必要としないがコストからオプションとする。

【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始動温度調整器
９ファン電源表示灯
１０フィルター
１１ファンケース
１２Ｕ型放熱器
１３ロックネジ
１４Ｌアングル
１５反射板
１６保護Ｌアングル
１７Ｕボルト
１８後部カバー
１９連結板
２０フィルター枠
２１リベット
２２ネジ
２３風向板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【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Ｕ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ターと、上部オイルパイプと、下部オイルパイプと、厚さ１．１ｍｍのアルミ製のＵ字形状φ１９のパイプからなるＵ型放熱器と、を備え、各ラジェター間の全てにＵ型放熱器を装填し、Ｕ型放熱器の曲管部を上部オイルパイプに内接させて挟んで吊下げ、Ｕ型放熱器の直管部の先端開放部で下部オイルパイプを挟んで固定し、
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に反射板を渡し、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２箇の連結金具で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、下部オイルパイプの衝突、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Ｕ型装置。