(57)【要約】【課題】本発明は、熱効率を高めることができるとともに安定して生産することができる熱交換器を提供することを目的とする。また、快適性に優れるとともに省エネルギー性に優れ、また現場の状況に応じて接続形態等を任意に変えることができ応用性に優れる家屋の冷暖房構造及びその施工方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の熱交換器は、熱源部と、前記熱源部が配設されたヘッダ部と、前記ヘッダ部に端部で連通するヒートパイプ部と、を備えた熱交換器であって、前記ヘッダ部の前記ヒートパイプ部と連通する連通部と、前記連通部に形成され前記ヒートパイプ部の端部が挿通された挿通孔と、前記ヒートパイプ部の端部寄りに形成され前記挿通孔に突き当てられた突き当て部と、前記ヘッダ部と前記挿通孔に挿通された前記ヒートパイプ部とを固着する固着部と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源部と、前記熱源部が配設されたヘッダ部と、前記ヘッダ部に端部で連通するヒートパイプ部と、を備えた熱交換器であって、
前記ヘッダ部の前記ヒートパイプ部と連通する連通面に形成された連通部と、前記連通部に形成され前記ヒートパイプ部の端部が挿通された挿通孔と、前記ヒートパイプ部の端部寄りに形成され前記挿通孔に突き当てられた突き当て部と、前記ヘッダ部と前記挿通孔に挿通された前記ヒートパイプ部とを固着する固着部と、を備えていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ヒートパイプ部の他端部が連通するヘッダ部と、前記ヘッダ部に配設された熱源部と、を備え、前記ヒートパイプ部の両端が一対の前記ヘッダ部の各々と連通していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記連通部が平面状に形成され、及び／又は、前記突き当て部が前記連通部の管壁の厚さに相当する位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記熱源部が、前記ヘッダ部に貫設され以下の（ａ）乃至（ｃ）のいずれか１の熱源管を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の熱交換器。
（ａ）横断面の外形形状が扁平状に形成された熱源管
（ｂ）複数本が並設された熱源管
（ｃ）突部が外周壁に形成された熱源管
【請求項５】
前記熱源部が、前記ヘッダ部の管壁の一部と面接触した伝熱壁、又は、前記ヘッダ部の管壁と一体形成され前記ヘッダ部の前記管壁の一部をなす伝熱壁を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記熱源部が、横断面の外形形状が略四角状，略三角状，略半円状の内のいずれか１に形成された熱源部管壁を備えていることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
（ａ）大引や根太等の床支持部材又は柱や間柱等の壁支持部材の間や表面に、若しくは（ｂ）床面又は壁面の表面又は背面に、又は（ｃ）天井仕上げ材の表面又は背面に配設された請求項１乃至６の内いずれか１に記載の熱交換器を備えていることを特徴とする家屋の冷暖房構造。
【請求項８】
前記熱交換器の背面及び／又は前面に密接する放熱体が配設されていることを特徴とする請求項７に記載の家屋の冷暖房構造。
【請求項９】
（ａ）大引や根太等の床支持部材又は柱や間柱等の壁支持部材の間や表面に、若しくは（ｂ）床面又は壁面の表面又は背面に、又は（ｃ）天井仕上げ材の表面又は背面に、請求項１乃至６の内いずれか１に記載の熱交換器を配設するとともに前記熱交換器の熱源部を連結して配管する熱交換器配管工程を備えていることを特徴とする家屋の冷暖房構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプを用いて熱を伝達する熱交換器及びそれを用いた家屋の冷暖房構造並びにその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヒートパイプを用いた熱交換器として、ヒートパイプの端部に熱源部を有するヘッダ部を設けた熱交換器が開発されている。
このような熱交換器を有するものとして、例えば、（特許文献１）に「パネル体にヒートパイプを沿設するとともにヒートパイプの両側にそれぞれ熱源部を有するヘッダ部を設けたヒートパネル」が開示されている。
【０００３】
（特許文献２）には、「コンクリート製のパネル本体に複数の並列状に配置された放熱凝集部と、これらに連通接続され内部に熱媒流通管が貫通された蒸発部ヘッダと、を備えた融雪用コンクリートパネル」が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５９−４３７１２号公報
【特許文献２】
特開昭６０−２３３２０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）や（特許文献２）に開示の技術は、ヒートパイプや放熱凝集部とヘッダ部や蒸発部ヘッダとを連通させる際、ヘッダ部等の内壁面とヒートパイプ等の端面とを面一に形成するのが困難でヒートパイプ等の端面がヘッダ部等の内壁面より突出し易いので、この部分でフロン等の熱媒が滞留し易く熱効率を低下させるという課題を有していた。
（２）温水等が流れる熱源部や熱媒流通管の横断面の形状が円形であり、熱源部等が貫通され内部にフロン，アンモニア等の熱媒が封入されたヘッダ部や蒸発部ヘッダの横断面の形状も円形に形成されているので、熱源部等の外周面の表面積が小さくなり、熱源部等とヘッダ部に封入された熱媒との伝熱に必要な伝熱面積が小さく熱効率が低いという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、熱媒体がヘッダ部内で滞留するのを防止して熱効率を高めることができる熱交換器を提供することを目的とする。
また、本発明は、快適性に優れるとともに省エネルギー性に優れ、また現場の状況に応じて接続形態等を任意に変えることができ応用性に優れ、さらに床面や壁面に温度斑が生じず室内の温度を安定に保つことができる家屋の冷暖房構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、作業工程を極めて簡略化でき作業工数を削減することができるとともに部品点数が少なく作業の間違い等による建築資材の破損損失が防止できるとともに工期を大幅に短縮することができ、さらに作業が簡便で品質の安定性に優れる家屋の冷暖房構造の施工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の熱交換器及びそれを備えた家屋の冷暖房構造並びにその施工方法は、以下の構成を有している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の熱交換器は、熱源部と、前記熱源部が配設されたヘッダ部と、前記ヘッダ部に端部で連通するヒートパイプ部と、を備えた熱交換器であって、前記ヘッダ部の前記ヒートパイプ部と連通する連通面に形成された連通部と、前記連通部に形成され前記ヒートパイプ部の端部が挿通された挿通孔と、前記ヒートパイプ部の端部寄りに形成され前記挿通孔に突き当てられた突き当て部と、前記ヘッダ部と前記挿通孔に挿通された前記ヒートパイプ部とを固着する固着部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ヘッダ部がヒートパイプ部と連通する連通面に形成された連通部と、ヒートパイプ部の端部寄りに形成された突き当て部と、を備えているので、ヒートパイプ部の両側とヘッダ部とを連通させる際、突き当て部で位置決めをしてヒートパイプ部をヘッダ部に確実に固着することができ安定して生産することができるとともに、ヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面の開口部を突出させずに面一にし易く、この部分でヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して熱効率が低下するのを防ぐことができる。また、ヒートパイプ部をヘッダ部に安定して固定することができるので、熱源部をヘッダ部内に貫設させたり隣接させたり自由に配設することができ自在性に優れるとともに熱効率を高めることができる。
（２）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れる。
【０００９】
ここで、ヘッダ部やヒートパイプ部の材質としては、銅製，ステンレス製，アルミニウム製，マグネシウム製，チタン製等の金属製や、ポリブテン製，架橋ポリエチレン製等の合成樹脂製等が用いられ管状に形成される。
【００１０】
ヘッダ部やヒートパイプ部の内壁の全部又は一部に所定の厚さや深さを有するウィックを形成することができる。
ウィックとしては、焼結金属，金網，金属繊維，ガラス繊維，多数の細い溝状等が用いられる。ウィックを形成することで、ヘッダ部がヒートパイプ部より高い位置になるように設置された場合でも、凝結した熱媒体を毛細管現象を利用して熱源部が配設されたヘッダ部まで戻して蒸発させることができるので、バーンアウトが発生するのを防止することができる。
【００１１】
熱源部としては、ヘッダ部の長手方向に沿って配設され内部にボイラ等で加熱された温水や冷水等の液状熱媒体が流れるように管状に形成されたものが用いられる。また、ヘッダ部に配設された管状や面状等の電気ヒータ等を用いることもできる。
熱源部の材質としては、銅製，ステンレス製，アルミニウム製，マグネシウム製，チタン製等の金属製や、ポリブテン製，架橋ポリエチレン製等の合成樹脂製等が用いられ管状に形成される。
【００１２】
ヘッダ部及びヒートパイプ部には、フロンＨＣＨＣ−１４１ｂや１４２ｂ等のフロン系溶剤、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ベンゼン、メチルエチルケトン、アンモニア、エーテル、水等の揮発性を有する熱媒体が封入される。熱媒体の種類は、熱交換器を使用する温度に応じて適宜選択することができる。
【００１３】
突き当て部としては、ヒートパイプ部の端部寄りの外周面に形成された突条や突起等の突出部、挿通孔の形状に応じてヒートパイプ部の端部が先窄み状のテーパー状に形成された窄み部等が用いられる。
【００１４】
固着部としては、溶接，溶着，接着等で形成されたものが用いられる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の熱交換器は、請求項１に記載の熱交換器であって、前記ヒートパイプ部の他端部が連通するヘッダ部と、前記ヘッダ部に配設された熱源部と、を備え、前記ヒートパイプ部の両端が一対の前記ヘッダ部の各々と連通した構成を有している。
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部が配設されているので、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせて作動させることができる。熱源部及びヘッダ部が片側にしかない場合は、設置面が傾斜してヘッダ部が上になった場合、凝結した熱媒体が熱源部に戻らずバーンアウトして作動しなくなるからである。
（２）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えているので堅牢で耐久性に優れ、また構成が単純なので工場で安定生産することができ生産性に優れるとともに製品得率を高めることができる。
（３）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通しているので、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の熱交換器であって、前記連通部が平面状に形成され、及び／又は、前記突き当て部が前記連通部の管壁の厚さに相当する位置に形成された構成を有している。
この構成によって、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ヘッダ部がヒートパイプ部と連通する連通面に形成された平面状の連通部を備えているので、ヒートパイプ部の両側とヘッダ部とを連通させる際、ヒートパイプ部の端部をヘッダ部の形状に応じた湾曲状等に加工しなくてもヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面を突出させずに容易に面一にできるので、この部分でヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して熱効率が低下するのを防ぐことができる。また、生産性にも著しく優れる。
（２）突き当て部が連通部の管壁の厚さに相当する位置に形成されているので、ヒートパイプ部を挿通孔に挿通して突き当てるだけで、連通部においてヒートパイプ部の開口部をヘッダ部の内壁面と略面一にすることができ、生産性に優れるとともに連通部で熱媒体が滞留し難く熱効率を高めることができる。
【００１７】
ここで、突き当て部からヒートパイプ部の端面の開口部までの長さは、ヘッダ部の連通部の管壁の厚さと略同一の長さに形成され、ヘッダ部の連通部の管壁の内壁面からヘッダ部内へ突出したヒートパイプ部の端面の突出量は、０〜１ｍｍ好ましくは０〜０．５ｍｍになるように設定されると好ましい。突出量が０．５ｍｍより大きくなるにつれヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられ熱効率が低下する傾向がみられ、突出量が１ｍｍより大きくなると、この傾向が著しくなるため好ましくない。なお、突出量が０ｍｍ、即ちヘッダ部の管壁の内壁面とヒートパイプ部の端面の開口部とが面一に形成されていると、熱媒体の滞留が発生せず好ましい。
【００１８】
ヘッダ部の連通部としては、平面状に形成されたものが用いられる。連通面の全面が平面状に形成されていてもよいし、ヒートパイプ部と連通する連通部だけが平面状に形成されていてもよい。いずれの場合も、連通部においてヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面を突出させずに容易に面一にできるからである。
ヘッダ部の連通部における横断面の外形形状としては、略四角状、略半長円状、略蛤形状等に形成されたものを用いることができる。いずれも連通部を平面状に形成することができるからである。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の熱交換器であって、前記熱源部が、前記ヘッダ部に貫設され以下の（ａ）乃至（ｃ）のいずれか１の熱源管を備えた構成を有している。
（ａ）横断面の外形形状が扁平状に形成された熱源管
（ｂ）複数本が並設された熱源管
（ｃ）突部が外周壁に形成された熱源管
この構成によって、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）熱源部がヘッダ部に貫設され横断面の外形形状が扁平状に形成された熱源管等を有しているので、封入されたヘッダ部内の熱媒体と接触する熱源部の表面積を、横断面が短軸と同一径の円形に形成された熱源部よりも大きくでき、熱源部と封入された熱媒体との伝熱面積を大きくすることができ熱効率を高めることができる。
【００２０】
ここで、熱源部は、（ａ）横断面の外形形状が略矩形状，略長円状等の扁平状に形成された熱源管を備えたもの、（ｂ）横断面の外形形状が略円形や略矩形状，略長円状等の扁平状等に形成された熱源管が複数本並設されたもの、（ｃ）突条や突起等の突部が外周壁に形成された熱源管を備えたもののいずれか１以上が用いられる。熱源管と封入された熱媒体との伝熱面積を大きくするためである。突部は熱源管の横断面を略歯車状や略星型状等にすることで形成することもできる。
なお、熱源部の熱源管が扁平状に形成されている場合は、熱媒体と接するヘッダ部の内部に配設された熱源管の横断面の外形形状が略四角状，略長円状等の扁平状に形成されていればよく、ヘッダ部の外側の熱源部の両端の横断面は、略円形等に形成するのが望ましい。熱源部の両端同士を接合する際、市販の管継手等を用いて容易に接合できるからである。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の熱交換器であって、前記熱源部が、前記ヘッダ部の管壁の一部と面接触した伝熱壁、又は、前記ヘッダ部の管壁と一体形成され前記ヘッダ部の前記管壁の一部をなす伝熱壁を備えた構成を有している。
この構成によって、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え以下のような作用が得られる。
（１）熱源部がヘッダ部の管壁の一部と面接触した伝熱壁、又はヘッダ部の管壁と一体形成されヘッダ部の管壁の一部をなす伝熱壁を有しているので、熱源部に冷水や温水等の液状熱媒体を流すことによって熱源部から放熱させることができるとともに、この熱源部と面接触等しているヘッダ部からは熱媒体を蒸発又は凝縮させて放熱させることができる。このようにヘッダ部からだけでなく熱源部からも放熱させることができるので、熱効率を高めることができる。
（２）熱源部をヘッダ部と一体形成することで、引抜成形によって容易に熱源部及びヘッダ部を形成することができ生産性に優れるとともに、一体形成されているので、熱源部の伝熱壁がヘッダ部の管壁の一部をなし伝熱効率を高めることができる。
【００２２】
熱源部としては、ヘッダ部の管壁の一部に沿って面接触した伝熱壁、又はヘッダ部の管壁と一体形成されヘッダ部の管壁の一部をなす伝熱壁を有し、内部にボイラ等で加熱された温水や冷水等の液状熱媒体が流れるように管状に形成されたものが用いられる。また、管状や面状等の電気ヒータ等を用いることもできる。
【００２３】
なお、伝熱壁に突部を形成することで、ヘッダ部と熱源部との伝熱面積を広げて熱効率をより高めることができる。
突部としては、突条や突起等をヘッダ部側及び／又は伝熱部側に面した伝熱壁に形成することができる。伝熱壁のヘッダ部側及び伝熱部側の双方に形成すると、伝熱面積をより大きくすることができるので好ましい。なお、突部は伝熱壁自体を波型等にすることで形成することもできる。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の熱交換器に記載の熱交換器であって、前記熱源部が、横断面の外形形状が略四角状，略三角状，略半円状の内のいずれか１に形成された熱源部管壁を備えた構成を有している。
この構成によって、請求項５で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）横断面の外形形状が略四角状等に形成された熱源部管壁を有しているので、熱源部管壁と熱媒体が封入されたヘッダ部との伝熱面積を大きくすることができ、熱効率を高めることができる。
【００２５】
ここで、熱源部の横断面の外形形状としては、略四角状，略三角状，略半円状の内のいずれか１に形成された熱源部管壁を備えたものが用いられる。熱源部管壁と熱媒体が封入されたヘッダ部の管壁との伝熱面積を大きくするためである。
なお、熱源部は、熱媒体と接するヘッダ部の管壁と接する熱源部管壁の横断面の外形形状が略四角状，略三角状，略半円状に形成されていればよく、ヘッダ部の外側の熱源部の両端の横断面は、略円形等に形成するのが望ましい。熱源部の両端同士を接合する際、市販の管継手等を用いて容易に接合できるからである。
【００２６】
本発明の請求項７に記載の家屋の冷暖房構造は、（ａ）大引や根太等の床支持部材又は柱や間柱等の壁支持部材の間や表面に、若しくは（ｂ）床面又は壁面の表面又は背面に、又は（ｃ）天井仕上げ材の表面又は背面に配設された請求項１乃至６の内いずれか１に記載の熱交換器を備えた構成を有している。
この構成によって、以下のような作用が得られる。
（１）ヘッダ部内に封入された熱媒体と接触する熱源部管壁や熱源管の表面積が大きな熱交換器を用いると熱効率を高めることができ、家屋の冷房や暖房を行う際に快適性に優れるとともに省エネルギー性に優れる。
（２）熱交換器がヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部を備えると、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせてバーンアウトすることなく作動させることができるため、熱交換器を設置する際に高い精度が要求されず現場施工を容易に行うことができる。
（３）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えると堅牢で取扱性に優れる。
（４）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ大面積の床面や壁面への施工を容易に行うことができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れる。
（５）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通した熱交換器を用いると、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができるため、床面や壁面等に温度斑が生じず室内の温度を安定に保つことができる。
（６）既設の床面や壁面等の表面に熱交換器が配設されると、床面や壁面等を冷暖房構造とする家屋のリフォームを容易に行うことができる。
【００２７】
ここで、床支持部材としては、大引、根太、コンクリート等で形成された床スラブ、木製，合成樹脂製，金属製等の棒状部材等で格子状に形成された格子状構造物等が用いられる。
壁支持部材としては、柱、間柱、木製，合成樹脂製，金属製等の棒状部材等で格子状に形成された格子状構造物等が用いられる。
【００２８】
床材、壁材、天井仕上げ材としては、フローリング、畳、カーペットやクロス等のシート、石材、小石、ガラス粒、木材屑，椰子等の木質材の繊維、炭、セメントコンクリート，アスファルトコンクリート，レジンコンクリート，プラスチックコンクリート，ポリマーセメントコンクリート，シンダーコンクリート等のコンクリート、モルタル、アスファルト、合成樹脂製充填剤、泥、珪藻土、石膏等やこれらの混合物、これらの積層体等が用いられる。
【００２９】
床材や壁材の表面に窪部を形成して、窪部に熱交換器を収納するようにすることができる。これにより、熱交換器の厚さ分だけ床面や壁面が上方や前方に押上げられることにより室内が狭くなるのを防止することができる。
また、床材や壁材の表面に熱交換器の厚さに相当する厚さの合成樹脂製，木製等で形成されたスペーサを隙間無く配設して、スペーサと熱交換器の上面を同じ高さに揃えることができる。これにより、床材や壁材に加わる荷重を分散させて床材や壁材、熱交換器が破損するのを防止することができる。
【００３０】
熱交換器の背面に断熱体が配設されると熱源部、ヘッダ部、ヒートパイプ部からの熱の背面への流出を防止し、熱効率に優れるとともに省エネルギー性に優れ、また遮音性にも優れる。
なお、断熱体としては、グラスウール，ロックウール等の無機繊維系や木質繊維等の繊維状のもの、ウレタンフォーム，発泡ポリスチレン等の合成樹脂系や高分子ゲル等を発泡した発泡状のもの、ウレタン樹脂等の発泡体等を袋等に収容し袋の中を脱気することによって真空にし密封した真空断熱材等を有するものが用いられる。
【００３１】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の家屋の冷暖房構造であって、前記熱交換器の背面及び／又は前面に密接する放熱体が配設された構成を有している。
この構成によって、請求項７で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）放熱体が配設されているので、熱交換器のヘッダ部や熱源部、ヒートパイプ部の直上部以外にも熱を拡散させて伝達させることができ、温度分布を均一にすることができ温度斑がなく快適性に優れる。
【００３２】
ここで、放熱体としては、アルミニウム製、ガルバニウム鋼製、亜鉛製、銅製等の金属製の薄板や箔状体、これらの薄板や箔状体に穴部が形成されているもの、これらの材質を針金状に形成したものをメッシュ状に形成したもの等が用いられる。また、コンクリート敷設時に用いられる鉄筋や溶接金網等も放熱体として用いることができる。
室内側に配置されるヘッダ部や熱源部、ヒートパイプ部が面一に形成されていると、平坦な平板状やメッシュ状等の放熱体をヘッダ部や熱源部等の室内側に載置することができ好ましい。
【００３３】
本発明の請求項９に記載の家屋の冷暖房構造の施工方法は、（ａ）大引や根太等の床支持部材又は柱や間柱等の壁支持部材の間や表面に、若しくは（ｂ）床面又は壁面の表面又は背面に、又は（ｃ）天井仕上げ材の表面又は背面に、請求項１乃至６の内いずれか１に記載の熱交換器を配設するとともに前記熱交換器の熱源部を連結して配管する熱交換器配管工程を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）床支持部材や壁支持部材の間や表面に、又は、床面，壁面，天井仕上げ材の表面又は背面等に定型化された熱交換器を配設し、熱交換器間の配管を行うだけなので、作業工程を極めて簡略化でき作業工数を削減することができる。
（２）熱交換器がユニット化されているので、部品点数が少なく、また作業の間違い等による建築資材の破損損失が防止できるとともに工期を大幅に短縮することができる。
（３）熱交換器は工場で安定生産することができ、建築現場では該熱交換器を床支持部材や壁支持部材の表面や間、又は床面や壁面の表面等に配設した後に配管するだけなので、作業が簡便で品質の安定性に優れる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における熱交換器の一部破断斜視図であり、図２は実施の形態１における熱交換器の要部断面図である。
図１において、１は実施の形態１における熱交換器、２は銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で管状に形成され所定間隔を空けて略平行に配設された一対の熱源部、２ａは横断面の外形形状が略長円状の扁平状に形成された熱源部２の熱源管、３は銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製で横断面の外形形状が略四角状の管状に形成され熱源部２が貫設されたヘッダ部である。ここで、本実施の形態においては、熱源部２のヘッダ部３の外側の両端の横断面の外形形状は略円形状に形成されている。熱源部２の端部同士を市販の管継手等で容易に接続できるようにするためである。
４は後述するヒートパイプ部５の端部が連通するヘッダ部３の管壁の一面の連通面、４ａは連通面４の長手方向に所定間隔で平面状に形成された連通部、５は銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面が略円形状の管状に形成されヘッダ部３の連通部４ａに連通するヒートパイプ部である。ヘッダ部２及びヒートパイプ部５には図示しないアルコール類，アンモニア等の熱媒体が封入されている。
図２において、５ａはヒートパイプ部５の端部近くの管壁の外周に後述する挿通孔５ｂの内径よりも大きく突出した突出部からなる突き当て部、５ｂはヘッダ部３の連通部４ａにヒートパイプ部５の外径と略同一の大きさに穿設されヒートパイプ部５の端部が挿入された挿通孔、６はヒートパイプ部５の管壁の外周とヘッダ部３の連通部４ａとを溶接等によって固着した固着部である。ａはヘッダ部３の連通部４ａの管壁の内周面からヘッダ部３内へ突出したヒートパイプ部５の端面の突出量である。なお、突き当て部５ａからヒートパイプ部５の端面までの長さは、ヘッダ部３の連通部４ａの管壁の厚さと略同一の長さに形成されている。
本実施の形態においては、突出量ａは０〜１ｍｍ好ましくは０〜０．５ｍｍになるように設定されている。突出量ａが０．５ｍｍより大きくなるにつれヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられ熱効率が低下する傾向がみられ、突出量ａが１ｍｍより大きくなると、この傾向が著しくなるため好ましくない。なお、突出量ａが０ｍｍ、即ちヘッダ部３の管壁の内周面とヒートパイプ部５の端面とが面一に形成されていると、熱媒体の滞留が発生せず好ましい。
【００３５】
以上のように構成された実施の形態１における熱交換器について、以下その製造方法を説明する。
まず、引抜加工等で横断面が略四角状に形成された管状の一対のヘッダ部３を形成する。また、ヘッダ部３とは別に、ヘッダ部３の長さよりも長く、横断面が略円形状に形成された管状の一対の熱源部２を形成する。次いで、熱源部２の両端部を除くヘッダ部３の長さに相当する箇所を塑性変形させて横断面が略長円状の扁平状にされた熱源管２ａを形成する。また、横断面が略円形状に形成された管状のヒートパイプ部５を１本乃至複数本形成し、ヒートパイプ部５の端部近くに管壁の外周に突出した突き当て部５ａを形成する。突き当て部５ａからヒートパイプ部５の端面までの長さは、ヘッダ部３の連通部４ａの管壁の厚さと略同一の長さに形成しておく。
次に、ヘッダ部３の連通面４の連通部４ａにヒートパイプ部５の外径と略同一の大きさに挿通孔５ｂを所定数穿設する。次いで、ヘッダ部３の挿通孔５ｂにヒートパイプ部５の端部を突き当て部５ａが連通部４ａに当接するまで挿入した後、溶接等によって固着部６を形成して固着し、ヒートパイプ部５の両側をヘッダ部３に連通させる。
次に、ヘッダ部３の長手方向に沿って熱源部２を挿入した後、ヘッダ部３の端面と熱源部２の管壁の外周面とを図示しない熱媒体注入口を残して溶接等により封着し、熱源部２をヘッダ部３に貫設する。
最後に、図示しない熱媒体注入口からヘッダ部３内及びヒートパイプ部５内を所定圧力に減圧した後、所定量の熱媒体を注入し、この状態を維持するように熱媒体注入口を密閉して、実施の形態１における熱交換器を製造する。
【００３６】
以上のように構成された実施の形態１における熱交換器について、以下その動作を説明する。
熱交換器１の熱源部２の端部同士を図示しない溶接や管継手等で接続して熱源部２を一連のループ状にした後、熱源部２の一端から温水等を流してヘッダ部３を加熱すれば、ヘッダ部３内の熱媒体が気化熱を吸収して蒸発を開始する。ヒートパイプ部５が冷されると、ヒートパイプ部５内及びヘッダ部３内が熱媒体の飽和蒸気圧になっているため、ヒートパイプ部５内の熱媒体の蒸気は液化熱を出して凝縮する。その結果、ヘッダ部３とヒートパイプ部５の蒸気相で圧力差が生じ、熱媒体の蒸気はヘッダ部３からヒートパイプ部５へ移動する。一方、ヒートパイプ部５内で凝縮し液化した熱媒体の凝縮液は、ヘッダ部３へ流れる。このように、ヘッダ部３で蒸発した蒸気はヒートパイプ部５まで移動して凝縮し、液体となってヘッダ部３に戻るという蒸発・凝縮サイクルを繰り返すことにより、熱は主として蒸気によってヘッダ部３からヒートパイプ部５に輸送される。
熱源部２の一端から冷水等を流してヘッダ部３を冷却するとともにヒートパイプ部５を温めれば、ヒートパイプ部５内の熱媒体が気化熱を吸収して蒸発を開始する。ヒートパイプ部５内及びヘッダ部３内が熱媒体の飽和蒸気圧になっているため、ヘッダ部３では熱媒体の蒸気は液化熱を出して凝縮する。その結果、ヘッダ部３とヒートパイプ部５の蒸気相で圧力差が生じ、熱媒体の蒸気はヒートパイプ部５からヘッダ部３へ移動する。一方、ヘッダ部３内で凝縮し液化した熱媒体の凝縮液は、ヒートパイプ部５へ流れる。このように、ヒートパイプ部５で蒸発した蒸気はヘッダ部３まで移動して凝縮し、液体となってヒートパイプ部５に戻るという蒸発・凝縮サイクルを繰り返すことにより、熱は主として蒸気によってヒートパイプ部５からヘッダ部３に輸送される。
【００３７】
以上のように、実施の形態１における熱交換器は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）熱源部がヘッダ部に貫設され横断面の外形形状が扁平状に形成された熱源管を有しているので、封入されたヘッダ部内の熱媒体と接触する熱源部の表面積を、横断面が短軸と同一径の円形に形成された熱源部よりも大きくでき、熱源部と封入された熱媒体との伝熱面積を大きくすることができ熱効率を高めることができる。
（２）ヘッダ部がヒートパイプ部と連通する連通面に形成された平面状の連通部を備えているので、ヒートパイプ部の両側とヘッダ部とを連通させる際、ヒートパイプ部の端面を湾曲面等に加工しなくてもヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面を突出させずに容易に面一にできるので、生産性に優れるとともに、この部分でヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して熱効率が低下するのを防ぐことができる。
（３）ヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部が配設されているので、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせて作動させることができる。熱源部及びヘッダ部が片側にしかない場合は、設置面が傾斜してヘッダ部が上になった場合、凝結した熱媒体が熱源部に戻らずバーンアウトして作動しなくなるからである。
（４）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えているので堅牢であり、また構成が単純なので工場で安定生産することができ生産性に優れるとともに製品得率を高めることができる。
（５）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れる。
（６）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通しているので、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができる。
（７）ヒートパイプ部の端部近傍に突き当て部が形成されているので、ヘッダ部に形成された挿通孔にヒートパイプ部を挿入する際に、ヘッダ部の連通部の管壁の内周面からヘッダ部内へ突出するヒートパイプ部の端面の突出量を０若しくは著しく小さくすることができ、この部分で熱媒体の滞留が発生せず、熱媒体の滞留によって熱効率が低下するのを防止することができる。
（８）ヒートパイプ部とヘッダ部との連通部において、ヒートパイプ部端面の突出量ａが０〜１ｍｍ好ましくは０〜０．５ｍｍになるように設定されているので、ヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して、熱効率が低下するのを防ぐことができる。
【００３８】
なお、実施の形態１においては、突き当て部を突出部で形成した場合について説明したが、先窄み状に形成することもできる。
【００３９】
（実施の形態２）
図３（ａ）は実施の形態２における熱交換器の熱源部を示す斜視図であり、図３（ｂ）はその要部断面図である。
２´は実施の形態２における熱交換器の熱源部、２ａ´，２ａ´は横断面の外形形状が略円形状の管状に形成され２本が並設された熱源管、３ａは一端が広がって熱源管２ａ´，２ａ´の端部と連通する熱源ヘッダ部である。
実施の形態２における熱交換器は、断面略円形状の熱源管２ａ´が２本並設されているので、実施の形態１に記載の作用と同様に、熱源部２´の伝熱面積を広げることができ熱効率を高めることができるという作用が得られる。
なお、実施の形態２においては、２本の熱源管２ａ´が並設された場合について説明したが、３本以上並設することもできる。なお、熱源管は所定間隔を空けて並設するのが望ましい。接触させると熱媒体が流動し難くなるとともに熱媒体と接触する熱源管全体の表面積が低下するからである。
【００４０】
（実施の形態３）
図４は実施の形態３における熱交換器の要部断面図である。なお、実施の形態２で説明したのと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
２″は実施の形態３における熱交換器の熱源部、２ａ″は熱源管２ａ´の外周壁の長手方向に略平行状や略スパイラル状等の突条に形成されたフィンからなる突部である。
実施の形態３における熱交換器は、熱源管２ａ´に突部２ａ″が形成されているので、実施の形態１に記載の作用と同様に、熱源部２´の伝熱面積を広げることができ熱効率を高めることができるという作用が得られる。
【００４１】
（実施の形態４）
図５は実施の形態４における熱交換器の斜視図であり、図６は実施の形態４における熱交換器の要部断面図であり、図７（ａ）は実施の形態４における熱交換器の変形例の要部断面図であり、図７（ｂ）は実施の形態４における熱交換器の他の変形例の要部断面図である。なお、実施の形態１と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図５、図６において、１ａは実施の形態４における熱交換器、２ｂは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面の外形形状が略半円状の管状に形成された熱源部２の熱源部管壁、２ｂ´は後述するヘッダ部３ｂと一体形成されヘッダ部３ｂの管壁の一部及び熱源部管壁２ｂの一部をなす伝熱壁、２ｃは熱源部管壁２ｂの両端部に溶接等によって接続され延設された管状の接続部、３ｂは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製で熱源部管壁２ｂと一体に横断面の外形形状が略四角状の管状に形成されたヘッダ部である。
図７（ａ）において、２ｄは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面の外形形状が略四角状（略矩形状）の管状に形成された熱源部２の熱源部管壁、２ｄ´は後述するヘッダ部３ｄと一体形成されヘッダ部３ｄの管壁の一部及び熱源部管壁２ｄの一部をなす伝熱壁、３ｄは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製で熱源部管壁２ｄと一体に横断面の外形形状が略四角状（略矩形状）の管状に形成されたヘッダ部である。ヘッダ部３ｄと熱源部管壁２ｄとの伝熱面積（伝熱壁の面積）を広げ熱効率を高めることを目的としたものである。
図７（ｂ）において、２ｅは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面の外形形状が略三角状の管状に形成された熱源部２の熱源部管壁、２ｅ´は後述するヘッダ部３ｅと一体形成されヘッダ部３ｅの管壁の一部及び熱源部管壁２ｅの一部をなす伝熱壁、３ｅは銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製で熱源部管壁２ｅと一体に横断面の外形形状が略三角状の管状に形成されたヘッダ部である。ヘッダ部３ｅと熱源部管壁２ｅとの伝熱面積（伝熱壁の面積）をさらに広げ熱効率をさらに高めることを目的としている。
【００４２】
以上のように構成された実施の形態４における熱交換器１ａは、熱源部２の熱源部管壁２ｂとヘッダ部３ｂを引抜加工等によって一体に形成した後、熱源部管壁２ｂの両端部に溶接等によって管状の接続部２ｃを接続する。次いで、実施の形態１で説明したのと同様の方法を用いて製造される。
実施の形態４における熱交換器の動作は、実施の形態１で説明したのと同様なので説明を省略する。
【００４３】
以上のように、実施の形態４における熱交換器は構成されているので、実施の形態１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）熱源部が、ヘッダ部の管壁と一体形成され横断面の外形形状が略四角状，略三角状，略半円状に形成された熱源部管壁を備えているので、熱源部管壁と熱媒体が封入されたヘッダ部との伝熱面積を大きくすることができ、熱効率を高めることができる。
（２）熱源部がヘッダ部の管壁と一体形成されヘッダ部の管壁の一部をなす伝熱壁を有しているので、熱源部に冷水や温水等の液状熱媒体を流すことによって熱源部から放熱させることができるとともに、この熱源部と伝熱壁で接触しているヘッダ部からは熱媒体を蒸発又は凝縮させて放熱させることができる。ヘッダ部からだけでなく熱源部からも放熱させることができるので、熱効率を高めることができる。
（３）熱源部をヘッダ部と一体形成することで、引抜成形によって容易に熱源部及びヘッダ部を形成することができ生産性に優れるとともに、一体形成されているので、熱源部をヘッダ部の管壁の一部をなす伝熱壁で確実に接触させることができ伝熱効率を高めることができる。
【００４４】
（実施の形態５、６）
図８は実施の形態５における熱交換器の要部断面図であり、図９は実施の形態６における熱交換器の要部断面図である。なお、実施の形態４と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図８において、１ｂは実施の形態５における熱交換器、２ｆはヘッダ部３ｂと一体形成されヘッダ部３ｂの管壁の一部及び熱源部管壁２ｂの一部をなす断面略波型に形成された伝熱壁、２ｆ´は熱源部２側に面する伝熱壁２ｆの長手方向に略平行して形成された突条の突部、２ｆ″はヘッダ部３ｂ側に面する伝熱壁２ｆの長手方向に略平行して形成された突条の突部である。
図９において、１ｃは実施の形態６における熱交換器、２ｇはヘッダ部３ｂと一体形成されヘッダ部３ｆの管壁の一部及び熱源部管壁２ｆの一部をなす伝熱壁、２ｇ´は熱源部２側に面する伝熱壁２ｇの長手方向に略平行して形成された突条のフィンからなる突部、２ｇ″はヘッダ部３ｂ側に面する伝熱壁２ｇの長手方向に略平行して形成された突条のフィンからなる突部である。
【００４５】
以上のように構成された実施の形態５における熱交換器１ｂ、実施の形態６における熱交換器１ｃは、熱源部２の熱源部管壁２ｂ，ヘッダ部３ｂ，突部２ｆ´，２ｆ″を有する伝熱壁２ｆを引抜加工等によって一体に形成した後、又は、熱源部２の熱源部管壁２ｂ，ヘッダ部３ｂ，突部２ｇ´，２ｇ″を有する伝熱壁２ｇを引抜加工等によって一体に形成した後に突部２ｇ´，２ｇ″を溶接等により伝熱壁２ｇに接合した後、実施の形態４で説明したのと同様の方法を用いて製造される。
実施の形態５、実施の形態６における熱交換器の動作は、実施の形態１で説明したものと同様なので説明を省略する。
以上のように、実施の形態５、実施の形態６における熱交換器は構成されているので、実施の形態４に記載の作用に加え、伝熱壁に突部が形成されているので伝熱面積を広げることができ熱効率をより高めることができるという作用が得られる。
【００４６】
（実施の形態７、８）
図１０は実施の形態７における熱交換器の要部断面図であり、図１１は実施の形態８における熱交換器の要部断面図である。なお、実施の形態４と同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図１０において、１ｄは実施の形態７における熱交換器、２ｈは横断面の外形形状が略矩形状に形成された熱源部管壁、２ｈ´は熱源部管壁２ｈが一面に形成された蓋部、６´は蓋部２ｈ´とヘッダ部３ｂの管壁とが溶接等で固着された固着部である。
図１１において、１ｅは実施の形態８における熱交換器、３ｉは横断面の外形形状が略矩形状に形成されたヘッダ部、３ｉ´はヘッダ部３ｉの管壁が一面に形成され挿通孔５ｂが穿設された蓋部、６´は蓋部３ｉ´と熱源部２の管壁とが溶接等で固着された固着部である。
以上のように、実施の形態７、実施の形態８における熱交換器は蓋部２ｈ´，３ｉ´が固着されているので、ヘッダ部及び熱源部の設計を自由に行うことができるとともに、実施の形態４と同様の作用が得られる。
【００４７】
（実施の形態９）
図１２（ａ）は実施の形態９における熱交換器の平面図であり、図１２（ｂ）は実施の形態９における熱交換器のヒートパイプ部の要部断面図であり、図１２（ｃ）は実施の形態９における熱交換器の変形例のヒートパイプ部の要部断面図である。なお、実施の形態４と同様のものは同じ符号を付して、説明を省略する。
図中、５´は銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面が略矩形状の複数の管状が列設されヘッダ部３ｂに連通する一体形成されたヒートパイプ部である。５″は銅，アルミニウム，ステンレス等の金属製等で横断面が略円形状の複数の管状が列設されヘッダ部３ｂに連通する一体形成されたヒートパイプ部である。
以上のように実施の形態９における熱交換器は構成され、一体形成されたヒートパイプ部を備えているので、実施の形態４に記載の作用に加え、より堅牢にでき耐久性を高めることができるという作用が得られる。また、ヒートパイプ部の伝熱面積を広げるので、熱効率を高めることができるという作用が得られる。
【００４８】
（実施の形態１０）
次に、実施の形態１における熱交換器を用いた床面の冷暖房構造について、図面を参照しながら説明する。
図１３は実施の形態１における熱交換器を用いた実施の形態１０における床面の冷暖房構造を示す要部断面図であり、図１４は床材を配設する以前の床面の状態を示す要部平面図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
図１３において、１０は実施の形態１０における床面の冷暖房構造、１１は図示しない大引受に架設・接合された大引、１２は大引１１上に載置・接合された根太、１３は根太１２間に敷設されたグラスウール，ロックウール等の無機繊維系、ウレタンフォーム，発泡ポリスチレン等の合成樹脂系、木質繊維等の繊維等の断熱体、１３ａは合成樹脂製等で形成され根太１２及び断熱体１３に載置された遮熱シート等のシート状等の断熱体、１４は発泡ポリスチレン等の合成樹脂系、木質繊維系、コンパネ等で熱交換器１の厚さに相当する厚さに形成され熱交換器１や後述する配管が配設される部分を残して断熱体１３ａに固設されたスペーサー、１４ａは断熱体１３ａ上に固設されたスペーサー１４によって熱交換器１や配管の幅や長さ等に応じて形成された窪部、１５はスペーサー１４上に載置されたアルミニウム製，銅製，亜鉛製等の薄板からなる放熱体、１５ａは窪部１４ａの位置や幅等に対応して所定箇所に形成された放熱体１５の凹部、１６は凹部１５ａに熱交換器１が配設された放熱体１５上に配設された床材である。
図１４において、１７は熱交換器１の熱源部２同士を接続するフレア式管継手，くい込み式管継手，ビクトリック型管継手等からなる管継手、１８は熱交換器１の熱源部２の端部に接続されたフレア式管継手，くい込み式管継手，ビクトリック型管継手等からなる管継手、１９は管継手１８，１８間に接続されたポリブテン管や銅管等からなる接続用配管、２０は図示しないボイラ等の温水加熱循環手段等に接続されたポリブテン管や銅管等からなる接続用配管、２１は接続用配管２０の他端部と熱交換器１の熱源部２とを接続する管継手である。
【００４９】
以上のように実施の形態１０における家屋の冷暖房構造は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）ヘッダ部内に封入された熱媒体と接触する熱源部管壁の表面積が大きな熱交換器を用いているので熱効率を高めることができ、家屋の床面や壁面を介して冷房や暖房を行う際に快適性に優れるとともに省エネルギー性に優れる。
（２）熱交換器がヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部を備えているので、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせてバーンアウトすることなく作動させることができるため、熱交換器を設置する際に高い精度が要求されず現場施工を容易に行うことができる。
（３）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えているので、構造が単純で堅牢で耐久性に優れる。
（４）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ大面積の床面や壁面への施工を容易に行うことができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れる。
（５）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通しているので、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができるため、床面や壁面に温度斑が生じず室内の温度を安定に保つことができる。
（６）既設の床面や壁面の上面に熱交換器が配設されると、床面や壁面を冷暖房構造とする家屋のリフォームを容易に行うことができる。
（７）熱交換器の背面に断熱体が配設されているので、熱源部、ヘッダ部、ヒートパイプ部からの熱の背面への流出を防止し、熱効率に優れるとともに省エネルギー性に優れ、また遮音性にも優れる。
（８）熱交換器のヘッダ部や熱源部、ヒートパイプ部の直上部以外にも熱を拡散させて伝達させるので、温度分布を均一にすることができ温度斑がなく快適性に優れる。
【００５０】
次に、家屋の冷暖房構造の施工方法について、図面を参照しながら説明する。
図１３、図１４に示すように、まず根太１２に沿って大引１１の上に断熱体１３を敷設する。次に、根太１２間に断熱体１３ａを架設する。次いで、熱交換器１や配管が配設される窪部１４ａを残しながら断熱体１３ａにスペーサー１４を固設していく。次いで、窪部１４ａの位置や幅等に対応する凹部１５ａが所定箇所に形成された放熱体１５をスペーサー１４の上に載置する。なお、アルミニウム製等の平板状の薄板をスペーサー１４の上に載置した後、窪部１４ａに相当する箇所を上方から押し込んで窪ませて凹部１５ａを形成することもできる。
次いで、熱交換器１を放熱体１５の凹部１５ａ内に配設するとともに、熱源部２の端部同士を管継手１７や管継手１８及び接続用配管１９で接続し、熱交換器１の熱源部２のループを形成し、さらにそのループの一端の熱源部２に図示しないボイラ、温水循環ポンプ、温水分配機等の温水加熱循環手段や冷水循環手段が接続された接続用配管２０を管継手２１で接続する（熱交換器配管工程）。
次いで、配管された熱交換器１及び放熱体１５の上面に床材１６を配設する（床壁材配設工程）。
【００５１】
実施の形態１０における家屋の冷暖房構造の施工方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）大引や根太等の床支持部材の間や上に断熱体を配設した後、定型化された熱交換器を配設して配管した後に床材又は壁材を配設するだけなので、作業工程を極めて簡略化でき作業工数を削減することができる。
（２）熱交換器がユニット化されているので、部品点数が少なく、また位置決め等も容易で作業の間違い等による建築資材の破損損失が防止できるとともに工期を大幅に短縮することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、熱交換器１の熱源部２間を管継手１７や管継手１８及び接続用配管２０等で接続した場合について説明したが、熱源部２の端部同士を溶接等で接続することもできる。
また、リフォームの場合は、既設の床材の上面に断熱体１３ａ、スペーサー１４、放熱体１５を配設し、次いで熱交換器１を放熱体１５の凹部１５ａに配設し配管後に床材１６を配設することができる。これにより、既設の床面の上面に熱交換器を配設するので、床面を冷暖房構造とする家屋のリフォームを容易に行うことができるとともに施工性に優れるという作用が得られる。
なお、施工する家屋が寒冷地にあるか温暖な土地にあるか等に応じて、断熱体１３，１３ａを除去したり、層数を増やしたりすることができる。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
既設の２階建ての家屋について、既設の床面の全面を実施の形態３で説明した家屋の冷暖房構造を用いてリフォームを行った。既設のフローリング等の床面を除去した後、根太の間に厚さ４０ｍｍの発泡ポリスチレン製の断熱体を敷設した。次いで、断熱体の上面に厚さ１２ｍｍのコンパネで形成されたスペーサーを固着して窪部を形成した。スペーサー及び窪部の上面に厚さ０．５ｍｍのアルミニウム製の放熱体を配設し、放熱体の凹部を窪部に嵌挿した。放熱体の凹部に配設した熱交換器は、約１．５ｍの間隔に隔てられ横断面が厚さ１０ｍｍ，幅２０ｍｍの略矩形状に形成された一対のヘッダ部（長さ約１ｍ）を有しているものであり、ヘッダ部に７本のヒートパイプ部の両側が連通されているものを使用した。また、熱源部に貫設された熱源管は、横断面の外形形状が略長円状に形成されたものを使用した。
この熱交換器を２階の洋室及び和室（いずれも６畳間）に各々４個配設し、配設された４個の熱交換器の熱源部を管継手等で接続し一連のループを形成した後、その端部にボイラ、温水循環ポンプ、温水分配機等の温水加熱循環手段を接続した。次いで、洋室の場合は、床材として厚さ１２ｍｍのコンパネ（実験のために木製のフローリングの代わりに用いたもの）を敷設し、和室の場合は、床材として厚さ１５ｍｍの畳を敷設した。
各部屋の入口と窓のカーテンを閉鎖した後、１月の早朝午前６時から深夜午前０時までの１８時間、温水加熱循環手段を用いて熱源部に温水を循環させ、熱源部の表面、床材の表面、床材の表面から鉛直方向に６００ｍｍの高さ、１０００ｍｍの高さ、１７００ｍｍの高さ、天井近傍の各点における温度、及び北側の軒下における外気温を連続的に測定し記録した。
図１５は洋室における各点の温度測定結果を示す図であり、図１６は和室における各点の温度測定結果を示す図である。
【００５４】
図１５から、外気温は約３〜１１℃の間で変化し低温であるにもかかわらず、熱源部の表面の温度を約４５〜６５℃の間にすることによって、洋室においては、床材の表面の温度が約２７〜３３℃の温度に維持されていることがわかった。また、床材から６００ｍｍ以上の高さにおいては約２０〜２６℃の快適な温度に維持されていることがわかった。また、熱源部の表面の温度は約２０℃の範囲で大きく変動しているのに対し、床材の表面や室内の温度の変化量は、外気温の変化量とほぼ同じ約６〜８℃であることがわかった。これらのことから、本実施例によれば、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができることが明らかになった。このことは、ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通しているので、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動するからであると推察している。
【００５５】
図１６から、外気温は約３〜１１℃の間で変化し低温であるにもかかわらず、熱源部の表面の温度を約４１〜５８℃の間にすることによって、和室においては、床材の表面の温度及び床材の鉛直方向の温度が約２０〜２６℃の快適な温度に維持されていることがわかった。また、熱源部の表面の温度は約１７℃の範囲で大きく変動しているのに対し、床材の表面や室内の温度の変化量は、外気温の変化量とほぼ同じ約６〜８℃であることがわかった。これらのことから、本実施例によれば、和室の場合でも洋室の場合と同様に、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができることが明らかになった。なお、床材表面の温度と床材の鉛直方向の温度とがほぼ同一になっていることは、洋室の床面に敷設したコンパネより和室の床面に敷設した畳のほうが、熱伝導率が小さく断熱性に優れているためであると推察している。
【００５６】
（比較例）
約１．５ｍの間隔に隔てられ横断面の外径が１６ｍｍの略円形状に形成された一対のヘッダ部（長さ約１ｍ）と、ヘッダ部に貫設され外径が実施例１の熱源管の短軸と同じ長さの略円形状に形成された熱源管と、を有する熱交換器を用いたこと、厚さ１８ｍｍのスペーサーを用いて凹部を形成したこと以外は実施例１と同様にして、比較例の家屋の冷暖房構造を形成した。スペーサーを厚くしたのは、実施例１の熱交換器よりもヘッダ部の外径が大きくなったからである。
（実施例２）
ヒートパイプ部の内部に金網で形成されたウィックを配設した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の家屋の冷暖房構造を形成した。
（実施例３）
実施の形態５に示す伝熱壁を略波状に形成して表面積が実施例１の熱源管の表面積より大きくなるように形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の家屋の冷暖房構造を形成した。
（実施例４）
実施の形態６に示す突部を有する伝熱壁を形成して表面積が実施例１の熱源管の表面積より大きくなるように形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例４の家屋の冷暖房構造を形成した。
（実施例５）
実施の形態２に示したように、比較例と同じ外径の熱源管を２本配設した以外は、実施例１と同様にして、実施例５の家屋の冷暖房構造を形成した。
（実施例６）
実施の形態３に示したように、比較例と同じ外径の熱源管の外周にフィンからなる突部を形成した以外は、実施例１と同様にして、実施例６の家屋の冷暖房構造を形成した。
【００５７】
（床材の表面が所定温度に達するまでの時間の測定）
実施例２〜６、比較例の家屋の冷暖房構造において、床材の表面温度が所定温度（本実験例では２５℃）になるように熱源部に温水を循環し、温水の循環を開始してから床材の表面が所定温度になるまでの時間を測定した。
図１７は床材の表面が所定温度になるまでの時間を、比較例の家屋の冷暖房構造の場合の時間を１００として比較した図である。
図１７から、実施例２の場合が最も時間が短く、実施例３及び４、実施例５、実施例６の順に時間が長くなることが明らかになった。
本実験例によれば、実施例３及び４、実施例５、実施例６の順に時間が長くなることは、伝熱面積の違いによるものであると推察される。また、実施例２のようにヒートパイプ部にウィックを配設することで、熱効率が高まり床材表面の温度が所定温度に達するまでの時間を短縮できたと推察される。また、実施例３及び４のように伝熱壁を形成し、さらに突部を形成することで、伝熱面積を大きくすることができ、またヘッダ部及びヒートパイプ部からの放熱に加え熱源部からの放熱も得られ、熱効率を高めることができることができたと推察される。また、実施例５や実施例６のようにヘッダ部に貫設された熱源管の伝熱面積を広げることにより、比較例と比べて熱効率を高めることができることができたと推察される。
また、比較例ではヘッダ部が外径１６ｍｍの略円形状に形成されているのに対し、実施例１〜６のヘッダ部では同じ断面積（約２００ｃｍ２）を実現するためには厚さを１０ｍｍ（幅は２０ｍｍ）にすればよく、薄型でしかも熱効率に優れた熱交換器を実現できることが明らかになった。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の熱交換器及びそれを備えた家屋の冷暖房構造並びにその施工方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ヘッダ部がヒートパイプ部と連通する連通面に形成された連通部と、ヒートパイプ部の端部寄りに形成された突き当て部と、を備えているので、ヒートパイプ部の両側とヘッダ部とを連通させる際、突き当て部で位置決めをしてヒートパイプ部をヘッダ部に確実に固着することができ安定して生産することができるとともに、ヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面の開口部を突出させずに面一にし易く、この部分でヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して熱効率に優れた熱交換器を提供することができる。
（２）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れた熱交換器を提供することができる。
【００５９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）ヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部が配設されているので、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせて作動させることができる安定性に優れた熱交換器を提供することができる。
（２）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えているので堅牢で耐久性に優れ、また構成が単純なので工場で安定生産することができ生産性に優れるとともに製品得率を高めることができる熱交換器を提供することができる。
（３）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通しているので、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができる熱交換器を提供することができる。
【００６０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え
（１）ヘッダ部がヒートパイプ部と連通する連通面に形成された平面状の連通部を備えているので、ヒートパイプ部の両側とヘッダ部とを連通させる際、ヒートパイプ部の端部をヘッダ部の形状に応じた湾曲状等に加工しなくてもヘッダ部の管壁の内周面からヒートパイプ部の端面を突出させずに容易に面一にできるので、この部分でヘッダ部及びヒートパイプ部に封入されたフロン等の熱媒体が滞留して熱移動が妨げられるのを防止して熱効率に優れるとともに生産性に優れた熱交換器を提供することができる。
（２）突き当て部が連通部の管壁の厚さに相当する位置に形成されているので、ヒートパイプ部を挿通孔に挿通して突き当てるだけで、連通部においてヒートパイプ部の開口部をヘッダ部の内壁面と略面一にすることができ、生産性に優れるとともに連通部で熱媒体が滞留し難く熱効率を高めることができる熱交換器を提供することができる。
【００６１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）熱源部がヘッダ部に貫設され横断面の外形形状が扁平状に形成された熱源管等を有しているので、封入されたヘッダ部内の熱媒体と接触する熱源部の表面積を、横断面が短軸と同一径の円形に形成された熱源部よりも大きくでき、熱源部と封入された熱媒体との伝熱面積を大きくすることができ熱効率を高めることができる熱交換器を提供することができる。
【００６２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）熱源部がヘッダ部の管壁の一部と面接触した伝熱壁、又はヘッダ部の管壁と一体形成されヘッダ部の管壁の一部をなす伝熱壁を有しているので、熱源部に冷水や温水等の液状熱媒体を流すことによって熱源部から放熱させることができるとともに、この熱源部と面接触等しているヘッダ部からは熱媒体を蒸発又は凝縮させて放熱させることができ熱効率に優れた熱交換器を提供することができる。
（２）熱源部をヘッダ部と一体形成することで、引抜成形によって容易に熱源部及びヘッダ部を形成することができ生産性に優れるとともに、一体形成されているので、熱源部の伝熱壁がヘッダ部の管壁の一部をなし伝熱効率を高めることができる熱交換器を提供することができる。
【００６３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、
（１）横断面の外形形状が略四角状等に形成された熱源部管壁を有しているので、熱源部管壁と熱媒体が封入されたヘッダ部との伝熱面積を大きくすることができ、熱効率を高めることができる熱交換器を提供することができる。
【００６４】
請求項７に記載の発明によれば、
（１）ヘッダ部内に封入された熱媒体と接触する熱源部管壁や熱源管の表面積が大きな熱交換器を用いると熱効率を高めることができ、家屋の冷房や暖房を行う際に快適性に優れるとともに省エネルギー性に優れた家屋の冷暖房構造を提供することができる。
（２）熱交換器がヒートパイプ部の両側が連通する一対のヘッダ部を備えると、熱交換器が傾いて設置された場合でも、少なくとも一つの熱源部で、封入された熱媒体を蒸発若しくは凝縮させることができ、ヒートパイプ部とヘッダ部の間で熱媒体の蒸発及び凝縮を繰り返し行わせてバーンアウトすることなく作動させることができるため、熱交換器を設置する際に高い精度が要求されず現場施工を容易に行うことができる家屋の冷暖房構造を提供することができる。
（３）一対の熱源部と熱源部の各々が配設された一対のヘッダ部とヘッダ部に両端で連通するヒートパイプ部とを備えると堅牢で取扱性に優れた家屋の冷暖房構造を提供することができる。
（４）複数の熱交換器の熱源部の端部同士を接続するだけで、大面積の熱交換器を容易に形成することができ大面積の床面や壁面への施工を容易に行うことができ、また熱交換器を設置する現場の状況に応じて接続する熱交換器の数や接続形態等を任意に変えることができ施工性に優れた家屋の冷暖房構造を提供することができる。
（５）ヒートパイプ部の両側が一対のヘッダ部に連通した熱交換器を用いると、熱源部に配設された一方のヘッダ部から他方のヘッダ部へヒートパイプ部を介して熱媒体が移動し、一個又は複数個の熱交換器の熱源部の端部同士を溶接や管継手等で接続して熱源部を一連のループ状にすることで、熱源部に温度斑が生じても熱媒体の移動によってヘッダ部やヒートパイプ部には温度斑が生じ難く均一に熱交換を行うことができるため、床面や壁面等に温度斑が生じず室内の温度を安定に保つことができる家屋の冷暖房構造を提供することができる。
（６）既設の床面や壁面等の表面に熱交換器が配設されると、床面や壁面等を冷暖房構造とする家屋のリフォームを容易に行うことができる家屋の冷暖房構造を提供することができる。
【００６５】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の効果に加え、
（１）放熱体が配設されているので、熱交換器のヘッダ部や熱源部、ヒートパイプ部の直上部以外にも熱を拡散させて伝達させることができ、温度分布を均一にすることができ温度斑がなく快適性に優れた家屋の冷暖房構造を提供することができる。
【００６６】
請求項９に記載の発明によれば、
（１）床支持部材や壁支持部材の間や表面に、又は、床面，壁面，天井仕上げ材の表面又は背面等に定型化された熱交換器を配設し、熱交換器間の配管を行うだけなので、作業工程を極めて簡略化でき作業工数を削減することができる家屋の冷暖房構造の施工方法を提供することができる。
（２）熱交換器がユニット化されているので、部品点数が少なく、また作業の間違い等による建築資材の破損損失が防止できるとともに工期を大幅に短縮することができる家屋の冷暖房構造の施工方法を提供することができる。
（３）熱交換器は工場で安定生産することができ、建築現場では該熱交換器を床支持部材や壁支持部材の表面や間、又は床面や壁面の表面等に配設した後に配管するだけなので、作業が簡便で品質の安定性に優れた家屋の冷暖房構造の施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における熱交換器の一部破断斜視図
【図２】実施の形態１における熱交換器の要部断面図
【図３】（ａ）実施の形態２における熱交換器の熱源部の斜視図
（ｂ）熱源部の要部断面図
【図４】実施の形態３における熱交換器の要部断面図
【図５】（ａ）実施の形態４における熱交換器の斜視図
【図６】実施の形態４における熱交換器の要部断面図
【図７】（ａ）実施の形態４における熱交換器の変形例の要部断面図
（ｂ）実施の形態４における熱交換器の他の変形例の要部断面図
【図８】実施の形態５における熱交換器の要部断面図
【図９】実施の形態６における熱交換器の要部断面図
【図１０】実施の形態７における熱交換器の要部断面図
【図１１】実施の形態８における熱交換器の要部断面図
【図１２】（ａ）実施の形態９における熱交換器の平面図
（ｂ）実施の形態９における熱交換器のヒートパイプ部の要部断面図
（ｃ）実施の形態９における熱交換器の変形例のヒートパイプ部の要部断面図
【図１３】実施の形態１における熱交換器を用いた床面の冷暖房構造を示す要部断面図
【図１４】床材を配設する以前の床面の状態を示す要部平面図
【図１５】洋室における各点の温度測定結果を示す図
【図１６】和室における各点の温度測定結果を示す図
【図１７】床材の表面が所定温度になるまでの時間を、比較例の家屋の冷暖房構造の場合の時間を１００として比較した図
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  熱交換器
２，２´，２″  熱源部
２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｈ  熱源部管壁
２ａ´  熱源管
２ａ″，２ｆ´，２ｆ″，２ｇ´，２ｇ″  突部
２ｂ´，２ｄ´，２ｅ´，２ｇ  伝熱壁
２ｃ  接続部
２ｈ，２ｈ´，３ｉ´  蓋部
３，３ｂ，３ｄ，３ｅ，３ｉ  ヘッダ部
３ａ  熱源ヘッダ部
４  連通面
４ａ  連通部
５，５´，５″  ヒートパイプ部
５ａ  突き当て部
５ｂ  挿通孔
６，６´  固着部
１０  床面の冷暖房構造
１１  大引
１２  根太
１３  断熱体
１３ａ  断熱体
１４  スペーサー
１４ａ  窪部
１５  放熱体
１５ａ  凹部
１６  床材
１７，１８，２１  管継手
１９，２０  接続用配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004353874.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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