JP7301286B1 - オイルヒーター熱交換直接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルヒーターの操作パネル隣接ラジェターから最後部ラジェター間の上、下オイルパイプを取り囲む空間は床面を含む全てが開放空間であり他の暖房機器と比較しても極めて特異で直接暖房エネルギーの大きな損失となり、暖房箇所の直接の温度上昇にならず、上昇気流となって低床部の温度上昇は長時間必要とされ大きな電力損失となる。【解決手段】この開放空間を狭め対象空気を限定する開口部を設定する。操作パネル両側が暖房面であるが片側後部を閉塞し開放空間を半分以下とし、暖房側に全熱エネルギーを収束、後部からの開放放熱で失われる熱損失を絶ち後部カバーにファンモーターを取り付け、底面の開放部は熱交換反射板の設置による閉塞とする、ファンンモーターに直接最短の高速の熱交換気流で騒音の発生は少なく乱流のない暖気の搬送距離の延伸、風向板を不要とする低コストを実現したオイルヒーター熱交換直接装置である。【選択図】図１

Description

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機器構成を考案、オイルヒーターは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区画とし構成する熱交換カバー、後部カバー、反射板でラジェターを覆い、単数或いは複数のファンモーターを熱交換カバー後部、上部ラジェターパイプ下端に接し後部カバーに横列に固定して、直接ファン気流で高速暖房する低騒音のオイルヒーター熱交換直接装置である。

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。

特開平２０１６－１２５８０６号公報

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。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回復に時間を必要とする。
（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、電気ストーブとは比較して改善上余地はない。
（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。

課題を解決するには開放空間を狭小化、ラジェターフィン最前列から最後列を熱交換カバーで上部オイルパイプ及びその両側部を覆う、狭小空間を構成する反射板をキャスター両側間下部に渡し、ラジェターに固定された下部オイルパイプ上部に２箇のＵボルトで２箇所を挟み反射板キリ穴を通し下部をナットで固定する、次に熱交換カバー内の上部オイルパイプ後部近接位置に２箇のファンモーターを風向暖房方向へ水平横列に配置ラジェターに取り付けずファン給気穴を空けた後部カバーに配置を変えず固定しラジェターとは接触しない位置とする。
上部オイルパイプに近接し下部オイルパイプ間の配置し、ファンは上部パイプとフィン列を冷却して、下部オイルパイプの急速な対流を促進し上昇気流になる損失を抑止、下部パイプは高温化し暖房エネルギーの水平方向速度ベクトルを加速させ、オイルの高速対流による熱交換、熱交換カバーを適温付近に冷却する熱交換効果を発揮する。
後部カバー下部を両側キャスター台座間に載せ反射板折り曲げ部で外れないように配置、後部カバー上部と２箇所で熱交換カバー後部を連結板で連結して開放空間を狭小とした。
上部オイルパイプと下部ラジェターフィン列部間側部の気流抵抗は付加放熱器を使用しないので僅少で最短距離とするが暖房送出面積は広い。
この配置とすると気流は縦列ラジェター側面で整流、ファンの旋回による不快な脈流が除去され騒音レベルも抑止して上部オイルパイプを急速な熱交換で対流を促進し室温の急上昇を図り消費電力を半分とする狭小化を図る。
ファン速度の変化最大から最小により水平方向上側から上下方７５度、下方６０度を風向可変可能であり風向板は水平方向の送出には特に必要としないのでコストからオプションとする。
外観はオイルヒーターをカバーで覆っただけの簡素化したデザインになった。

後部カバー上部のファンモーターで上部オイルパイプ及び下部オイルパイプ間のラジェターフィンで熱交換、ファン送風暖房方向の垂直配置は初試行で結果を考察するとファン後部配置の発生気流は直接暖房箇所に反射、衝突がなく到達し高速で熱交換を促進する上部オイルパイプは急速に対流を高速化し下部パイプは対流の活発化で高温になる、この結果暖房箇所の温度は急上昇スポット急速暖房を短時間で可能にした。高温気流は直接暖房箇所に到達し、延伸距離は部屋の対角線距離に到達８畳でも余裕があり寒冷地でも補助暖房を必要とせずオイルヒーターのイメージを一掃、完全に払拭し室温１５℃から２５℃に３０分電力５０％の節電を可能に低騒音とした、冷房時ファン運転すると対流がなくても５分程度のドア開放に室温上昇を防ぎ風速の効果もあって涼感を実感できる。

本発明の直接装置斜視図 本発明の作動原理を表す気流図、風向板検討図 本発明の後部カバー、ファン、制御機器構成図 本発明の機器構成、ラジェター、熱交換カバー配置図 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 本発明の後部カバー内のファンモーター、機器取り付け仕様図 本発明の反射板、後部カバー、熱交換カバーの組み立て図 本発明の性能試験方法 本発明の性能試験結果表 本発明の試験結果グラフ

以下、本発明の実施の形態について説明する。
直接装置はファンモーター（７）を２箇、後部カバー（６）の上部熱交換カバー（５）の下に接する位置の後部カバーに水平横列に固定する初めての試行である、ファン、制御機器の直接取り付けが難しく前述配置で後部カバーに固定する、従って後部カバーにファン２箇孔明穴に横列ファンから、暖房箇所に高温気流を送風し上部オイルパイプ（２）及び下部オイルパイプ（３）に発生気流を暖房箇所に直接送風する。ラジェター（１）の操作パネル側最前列から最後部フィン列間の上部を熱交換カバーで覆う上部オイルパイプ中央をＵボルト（１６）で下部から挟み下熱交換カバーを通しその上部をナットで固定する。
機器構成は反射板（１３）の暖房側前面及び後面は、両側キャスター（４）台に固定、アルミ板金製で安全上暖房側断面は保護Ｌアングル（１４）、後部ではカバーの脱落防止で後部カバー（６）を上側に１０ｍｍ曲げ加工する。カバー下部はキャスター台両側に載せる、気流図からファン速度の変化に関係なく暖房方向と低床部に送出可能なので風向板は不要とした。以上は熱交換過程の機器構成でファン気流はラジェターフィン列で気流抵抗は僅少、開放状態で放熱器なしの高速熱交換が可能である、ファン発生の旋回気流はフィン列通過で整流され風の強弱の不快な揺らぎを除去騒音の軽減、高速熱交換ラジェター横方向で熱交換距離が短いが暖房開口部は最前列から最後部列ラジェター縦方向両側の縦２辺と上部の熱交換カバー前縁と下部反射板の２辺で囲む面積は大きく熱交換効果は大きい、ファンモーターの位置による熱交換効果は実験の結果、下部オイルパイプ下部から上部位置のモーターの位置を変えテストの結果、上部オイルパイプの熱交換カバー下側フィン列の熱交換効果が最も効果があった、下部オイルパイプ付近にファンを配置するとヒーター発熱部が低温に上部オイルパイプが高温となり逆転、熱交換カバー前縁から高温気流が天井方向に向かい急上昇大きな暖房効果を消失する。この結果から熱交換カバー前部位置を暖房最適温度で直近点に送出後、下部オイルパイプの対流を急激に促進活発化ファンで熱交換高温暖気が暖房点の直近点に直接到達、到達距離は大きく暖房能力に余裕を残す。後部カバーにはファンモーター（７）２箇他ファン始動温度調整器（９）を冷風防止温度、任意温度であるがビル管法の１７℃にポテンショメーターを設定しておく、ファン速度調整器（８）を定格速度の最大にして適温で省エネルギーとし、ヒーター電力を切り替えファン速度も適切に運転する、１７℃で始動しそれ以下では自動的に停止する、ファン表示灯（１０）はファン電源オンを表示、ヒーター通電中ファンは必ず低速でも作動が不可欠である他はオイルヒーターと同じである

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後部カバー
７ファンモーター
８ファン速度調整器
９始動温度調整器
１０ファン電源表示灯
１１フィルター
１２フィルターホルダ
１３反射板
１４保護Ｌアングル
１５連結Ｌ金具
１６Ｕボルトナット
１７リベット
１８ネジ

Claims (1)

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、後部カバーと、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直接装置であって、
   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、を備え、
   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、
   後部カバーは、４辺を折り曲げ加工したアルミ製シャーシであり、上部オイルパイプ下端に近接させて横に並べた２箇のファンと、ファン速度調節器と始動及び停止の温度調調節器とを搭載し、操作パネルの片側であってオイルヒーターの後部を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連結Ｌ金具で連結する構造であって、
   後部ファンからの気流は、ラジェターの間を通過し、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直接装置。 」

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