(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１の流体を一方向に流す循環流路を形成する第１の導管と；
前記第１の導管内で前記第１の流体を流動させる搬送機器と；
前記第１の導管が延びる方向に沿って前記第１の導管の内部に配設され、前記第１の流体と熱交換する第２の流体を内部に流す第２の導管とを備え；
前記第１の導管に挿入孔が形成され；
前記第２の導管が、前記第１の流体の流れ方向と同じ方向に前記第２の流体を流す並行管と、前記第１の流体の流れ方向と逆方向に前記第２の流体を流す対向管とを有し、前記並行管と前記対向管とが連続し、前記並行管及び前記対向管が同一の前記挿入孔を通って前記並行管及び前記対向管の前記連続する端部とは反対側の端部が前記第１の導管の外に導かれるように構成され、かつ、前記並行管及び前記対向管の前記連続する端部が前記挿入孔に戻ってくるように前記第１の導管内に配設された；
熱交換器。
【請求項２】
前記第２の導管が可とう性を有する材質で形成された；
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１の導管が床コンクリートに埋設された；
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１の流体が空気であり；
前記搬送機器が、前記第１の導管内に圧縮空気を供給して前記第１の導管内にあった空気を吸引して送り出す空気増幅器で構成された；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
冷房又は暖房を行う空間に隣接して配設された請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器を備え；
前記第２の導管が、前記第２の流体の温度を調整する熱源に接続された；
冷暖房システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器及び冷暖房システムに関し、特に圧力損失を低減させた熱交換器及びこの熱交換器を備える冷暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーと快適性とを両立する冷暖房方式として、放射冷暖房システムが注目されている。放射冷暖房システムは、天井面や床面等に設置された放射パネルを冷やし（温め）、放射パネルからの放射熱により冷暖房室の温度を調整するシステムである。放射熱による冷暖房は、温度調節した空気を吹出口から吹き出す冷温風空調と異なり在室者が気流を感じることがないだけでなく、音が静か、室内温度が均一となり、サラッとした空間を体感することができる。また、放射冷暖房システムでは、放射パネルを冷やす（温める）ために用いる冷水（温水）の温度が、低温（高温）空気を吹き出す冷温風空調システムに比べて高く（低く）て済む。このため、放射冷暖房システムは、より省エネルギーなシステムと言える。一般的な放射冷暖房システムは、冷暖房を行う部屋を区画する面（天井や床等）に、内部に冷水（温水）を流すチューブをＵ字型を繰り返すように密に載置して構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
他方、省エネルギー化を実現するシステムとして、雨水、海水、下水処理水等の未利用水を有効利用するシステムの開発が期待されている。未利用水利用システムは、未利用水が保有する熱量（冷熱も含む）を取り出して有効利用しようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４１９７号公報（段落００２４、図４−５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷暖房を行う部屋を区画する面にチューブをＵ字型を繰り返すように密に載置する放射冷暖房システムではチューブの長さが大きくなる傾向にあり、これによって管摩擦抵抗による圧力損失が大きくなってしまっていた。また、長さが大きくなる傾向にあるチューブの部位によりチューブ内を流れる冷水（温水）に温度勾配が生じ、冷暖房を行う部屋に温度ムラが発生することがあった。
【０００６】
他方、未利用水には砂等の砂状物（固形物）が混じっていることが多いため、一般的に水−水熱交換器として使われるプレート熱交換器を用いて未利用水から熱を取り出すことは難しい。プレート熱交換器を用いずに熱回収媒体を流す配管を未利用水の中に浸水させて熱を取り出そうとすると、伝熱面積を増加させるために熱回収媒体を流す配管を長くする必要が生じ、これによって管摩擦抵抗による圧力損失が大きくなってしまっていた。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑み、圧力損失を低減させた熱交換器及び温度ムラの発生を低減する冷暖房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る熱交換器は、例えば図２に示すように、内部に第１の流体ＣＡを一方向に流す循環流路を形成する第１の導管１１と；第１の導管１１内で第１の流体ＣＡを流動させる搬送機器１５と；第１の導管１１が延びる方向に沿って第１の導管１１の内部に配設され、第１の流体ＣＡと熱交換する第２の流体ＣＨを内部に流す第２の導管１２とを備え；第１の導管１１に挿入孔１１ｐが形成され；第２の導管１２が、第１の流体ＣＡの流れ方向と同じ方向に第２の流体ＣＨを流す並行管１３と、第１の流体ＣＡの流れ方向と逆方向に第２の流体ＣＨを流す対向管１４とを有し、並行管１３と対向管１４とが連続し、並行管１３及び対向管１４が同一の挿入孔１１ｐを通って並行管１３及び対向管１４の連続する端部１２ｅとは反対側の端部が第１の導管１１の外に導かれるように構成され、かつ、並行管１３及び対向管１４の連続する端部１２ｅが挿入孔１１ｐに戻ってくるように第１の導管１１内に配設されている。
【０００９】
このように構成すると、第２の導管内を流れる第２の流体と、搬送機器によって流動させられた第１の流体との間で熱交換が行われることとなって、単位長さあたりの交換熱量を増加させることができる。これにより、例えば熱交換器を放射冷暖房システムに用いる場合は、第１の導管の表面積を大きくすることができ、放射熱伝達面積が大きくなることに伴う第１及び第２の導管の短縮化により圧力損失を低減させることができ、また、第２の導管が、第１の流体の流れ方向と同じ方向に第２の流体を流す並行管と第１の流体の流れ方向と逆方向に第２の流体を流す対向管とを有し、並行管と対向管とが連続し、並行管及び対向管が同一の挿入孔を通って並行管及び対向管の連続する端部とは反対側の端部が第１の導管の外に導かれるように構成され、かつ、並行管及び対向管の連続する端部が挿入孔に戻ってくるように第１の導管内に配設されているので、第１の導管内の第１の流体の平均温度がほぼ均一となって温度ムラが低減される。また、例えば熱交換器を第２の流体を熱回収媒体として廃熱回収システムに用いる場合は、第２の導管の短縮化による圧力損失の低減が可能となる。
また、前記第１の流体が空気であり；前記搬送機器が、前記第１の導管内に圧縮空気を供給して前記第１の導管内にあった空気を吸引して送り出す空気増幅器で構成されていてもよい。
また、前記第１の導管が床コンクリートに埋設されていてもよい。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明に係る熱交換器は、請求項１に記載の熱交換器において、前記第２の導管が可とう性を有する材質で形成されている。
【００１１】
このように構成すると、第２の導管を第１の導管内に配設するのが容易となり、施工性が向上する。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明に係る冷暖房システムは、例えば図１に示すように、冷房又は暖房を行う空間Ｒに隣接して配設された請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器１０を備え；第２の導管１２（例えば図２参照）が、第２の流体ＣＨの温度を調整する熱源Ｇに接続されている。
【００１３】
このように構成すると、熱交換器から冷房又は暖房を行う空間への熱放射により冷房又は暖房を行うことができ、ドラフト感がなく静寂な冷暖房空間の構築が可能となる。ここで、熱放射には、温熱の放射のみならず冷熱を放射する冷放射も含まれる。
【００１４】
また、例えば図３に示すように、熱交換器３０と；第１の流体ＲＷを貯留する貯留タンク３８とを備え；搬送機器３５が、貯留タンク３８内の第１の流体ＲＷを第１の導管３１に導くように構成された廃熱回収システムとしてもよい。
【００１５】
このように構成すると、第１の流体と共に棄てられる熱を第２の流体と熱交換することにより回収して、回収した熱の有効利用が可能となる。なお、回収する熱は、温熱のみならず冷熱も含まれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第２の導管内を流れる第２の流体と、搬送機器によって流動させられた第１の流体との間で熱交換が行われることとなって、単位長さあたりの交換熱量を増加させることができる。これにより、例えば熱交換器を放射冷暖房システムに用いる場合は、第１の導管の表面積を大きくすることができ、放射熱伝達面積が大きくなることに伴う第１及び第２の導管の短縮化により圧力損失を低減させることができ、また、第２の導管が、第１の流体の流れ方向と同じ方向に第２の流体を流す並行管と第１の流体の流れ方向と逆方向に第２の流体を流す対向管とを有し、並行管と対向管とが連続し、並行管及び対向管が同一の挿入孔を通って並行管及び対向管の連続する端部とは反対側の端部が第１の導管の外に導かれるように構成され、かつ、並行管及び対向管の連続する端部が挿入孔に戻ってくるように第１の導管内に配設されているので、第１の導管内の第１の流体の平均温度がほぼ均一となって温度ムラが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
まず図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器１０を備える本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房システム２０について説明する。図１は冷暖房システム２０の概念を示す斜視図である。図２は図１のＡ部詳細図であり、熱交換器１０の一部分を示している。冷暖房システム２０は、冷房又は暖房を行う空間である冷暖房空間Ｒの床に熱交換器１０が敷設されており、熱交換器１０の第２の導管としてのペアチューブ１２と熱源Ｇとが接続管８２を介して接続されている。
【００１９】
以下図２を参照して、熱交換器１０について詳細に説明する。熱交換器１０は、第１の導管としてのダクト１１と、ペアチューブ１２と、搬送機器１５とを備えている。
【００２０】
ダクト１１は、第１の流体としての空気ＣＡを内部に流す風導である。ダクト１１は、丸ダクト、矩形ダクト等さまざまな形状のものを使用することができ、配管材を用いてもよい。加工及び組み立ての容易性の観点から丸ダクトや配管材を使用するのが好ましい。また、ダクト１１は、亜鉛めっき鋼板、炭素鋼鋼管やステンレス等の金属材料、あるいは合成樹脂等さまざまな材質のものを使用することができるが、ダクト１１の外側周辺にある物質（例えば冷暖房空間Ｒ（図１参照）の空気や床スラブを形成するコンクリート）への伝達熱量を大きくする観点からは熱伝達率の比較的大きな金属材質のものを使用することが好ましく、耐食性の観点からは合成樹脂製のものを使用することが好ましい。ダクト１１の内部には、搬送機器１５により空気ＣＡが一方向に流される。また、ダクト１１の内部には、ペアチューブ１２が配設されている。
【００２１】
ペアチューブ１２は、第２の流体としての水ＣＨを内部に流す。第２の流体は、水以外の熱媒体となりうる液体であってもよい。水ＣＨは、その用途から「冷温水ＣＨ」と呼ぶこともある。ペアチューブ１２は、ダクト１１の内部を流れる空気ＣＡの流れ方向と同じ方向に冷温水ＣＨを流す並行管１３と、ダクト１１の空気ＣＡの流れ方向と逆方向に冷温水ＣＨを流す対向管１４とを有している。並行管１３の一端と対向管１４の一端とは、典型的にはダクト１１内で連続しており、並行管１３と対向管１４との間で冷温水ＣＨを連続して流動させることができるように構成されている。なお、並行管１３の他端（対向管１４と接続された端部と反対側の端部）及び対向管１４の他端（並行管１３と接続された端部と反対側の端部）は、ダクト１１外に導かれ、接続管８２を介して熱源Ｇ（図１参照）に接続される。
【００２２】
ペアチューブ１２は、内部を流す冷温水ＣＨの流量に応じて、１本あたり（並行管１３、対向管１４の各々）の呼び径が７Ａ〜２５Ａ程度のものが用いられるが、これ以外のサイズのものを用いてもよい。ペアチューブ１２は、典型的には架橋ポリエチレン管やポリブデン管等の可とう性を有する合成樹脂管が用いられる。可とう性を有する材料を用いると施工性を向上させることができる。なお、ペアチューブ１２に、熱伝達率が比較的高い銅管等の金属製の管を用いてもよい。しかしながら、耐食性及び施工性向上の観点から、可とう性を有する合成樹脂管を使用することが好ましい。
【００２３】
ペアチューブ１２は、並行管１３と対向管１４とが接触するように構成されていてもよく、離間するように構成されていてもよい。また、ペアチューブ１２の並行管１３と対向管１４とが連続する部分（折り返し部分１２ｅ）は、１本の管を曲げることにより形成してもよく、Ｕ字状の継手を用いて並行管１３と対向管１４とを接続することにより形成してもよい。また、ペアチューブ１２をダクト１１内に配設する際には、ペアチューブ１２に適切な間隔をあけてスペーサ（不図示）を取り付けることにより、ペアチューブ１２の全周囲に空気ＣＡが存在するようにすることが好ましい。
【００２４】
搬送機器１５は、ダクト１１内の空気ＣＡを流動させる機器である。搬送機器１５には、例えば圧縮空気を供給することにより周囲の空気ＣＡを吸引して送り出す空気増幅器が用いられる。空気増幅器１５は、例えば供給した圧縮空気に対して１０〜２５倍程度の空気ＣＡを送り出すことができる。空気増幅器１５は、典型的にはダクト１１内に配設されている。空気増幅器１５には圧縮空気を供給するための圧縮空気管１６が接続されている。なお、搬送機器１５として、電力の供給を受けて作動するファン（典型的にはラインファン）を使用してもよい。ラインファンを用いる場合、ラインファンは典型的にはダクト１１の途中に配設され、このときラインファンの吐出口はダクト１１内に収容されている。
【００２５】
ダクト１１の大きさ（円形断面を有する場合の径に相当）は、内部にペアチューブ１２及び搬送機器１５の空気ＣＡの吐出口を収容できる大きさとなっている。ダクト１１が円形断面を有する場合の内径は、典型的には５０ｍｍ以上となっている。また、搬送機器が空気増幅器１５の場合、ダクト１１には供給した圧縮空気分の空気を逃がす逃がし孔１１ｈが形成される。
【００２６】
次に図１及び図２を参照して、上述のような構成を有する熱交換器１０の、冷暖房システム２０への設置手順の一例を説明する。以下の説明では、ペアチューブ１２が可とう性を有する合成樹脂であるとして説明する。まず、ダクト１１を冷暖房空間Ｒに対して隣接する位置に設置する。冷暖房空間Ｒに対して隣接する位置とは、熱交換器１０の放熱あるいは吸熱（冷放射）を冷暖房空間Ｒに作用させることができる位置であって、例えば天井（隠蔽、露出を問わない）、床下（スラブ打ち込み）、壁面（内側、外側共）であり、本実施の形態では床下である。熱交換器１０を床に敷設すると、暖房時は特に効率的に冷暖房空間Ｒ全体を暖めることができる。本実施の形態では、まず、仕上げ前のコンクリートスラブ上にダクト１１を敷設する。このとき、ダクト１１を、平面的にできるだけ密になるようにＵ字型を繰り返すように蛇行させて、循環流路を形成するように設置する。できるだけ密にするとは、後にダクト１１内に挿入するペアチューブ１２の可とう性を考慮して、ペアチューブ１２をＵ字に沿って挿入することができる範囲内でＵ字型の曲率半径を小さくすることである。ダクト１１を平面的にできるだけ密になるように設置したとき、ダクト１１の大きさ（径）が一般的な放射冷暖房システムに用いられている冷温水を流すチューブの径に比べて大きいので、単位面積あたりに設置するダクト１１の延べ長さを一般的な放射冷暖房システムに用いられているチューブの延べ長さに比べて大幅に短くすることができる。
【００２７】
ダクト１１を所定の場所に設置したら、ペアチューブ１２を、折り返し部分１２ｅを先導部としてダクト１１内に挿入する。ダクト１１のペアチューブ１２を挿入する部分には、挿入孔１１ｐが形成される。このとき、必要に応じてペアチューブ１２にスペーサ（不図示）を取り付けて挿入すると、ダクト１１内壁とペアチューブ１２との距離を保つことができるので好ましい。ペアチューブ１２は可とう性を有するので、ダクト１１の長さに沿って挿入することができる。ペアチューブ１２の挿入は、折り返し部分１２ｅが挿入孔１１ｐに戻ってくるまで行う。なお、ペアチューブ１２が可とう性を有さない場合は、ダクト１１とペアチューブ１２とを同時に延ばしていく（同時に設置する）ようにする。ダクト１１へのペアチューブ１２の挿入が完了したら、挿入孔１１ｐを塞ぐ。なお、挿入孔１１ｐの全部あるいは一部を塞がずに、逃がし孔１１ｈとして利用してもよい。
【００２８】
ペアチューブ１２をダクト１１に挿入したら、ダクト１１の外にあるペアチューブ１２の他端を接続管８２に接続する。このとき、並行管１３を接続管８２の接続往管８３に、対向管１４を接続管８２の接続還管８４に、それぞれ接続する。そして、仕上げ前のコンクリートスラブ上に敷設した熱交換器１０の上からシンダーコンクリートを打設して、熱交換器１０を床コンクリートに埋設する。このとき、ダクト１１に逃がし孔１１ｈが形成されている場合は、スリーブを用いて逃がし孔１１ｈからダクト１１内にコンクリートが流入しないようにすると共に、仕上げ後に逃がし孔１１ｈから空気を排出できる流路を確保する。その後床を仕上げて冷暖房空間Ｒの床表面Ｆを形成する。そして、接続管８２を熱源Ｇに接続する。このとき、接続往管８３を熱源Ｇの冷温水出口に、接続還管８４を熱源Ｇの冷温水入口に、それぞれ接続する。熱源Ｇは、典型的には所定の温度の冷水及び／又は温水を製造することができるヒートポンプチラーであるが、これ以外の例えば冷凍機や冷温水発生機等でもよく、地域冷暖房の地域配管であってもよい。すなわち、熱源Ｇは、ダクト１１内のペアチューブ１２を流れた冷温水ＣＨを導入してその温度を調節し、所定温度の冷温水ＣＨを再びペアチューブ１２に供給することができるものであればよい。
【００２９】
引き続き図１及び図２を参照して、冷暖房システム２０の作用を説明する。冷暖房システム２０は、熱交換器１０からの放射熱で冷暖房空間Ｒの冷暖房を行う放射冷暖房システムである。ここでは、冷暖房空間Ｒの冷房を行うこととして説明する。したがって、第２の流体ＣＨは冷水となる。ペアチューブ１２の並行管１３は、熱源Ｇから接続往管８３を介して所定温度の冷水ＣＨの供給を受ける。並行管１３に供給される冷水の所定温度は、典型的には１５〜２０℃程度であり、一般的な冷風空調時の冷水温度（７℃程度）よりも常温（周囲環境温度）に近い温度で足りる。したがって、冷暖房システム２０の冷房時における冷水製造に必要な投入エネルギーは、一般的な冷風空調時に比べて少なくて済むので省エネルギー、低コストを実現できる。
【００３０】
並行管１３に流入した冷水ＣＨは、ダクト１１内に配設された並行管１３内を流れ、折り返し部分１２ｅを経由して対向管１４に流入し、対向管１４内を流れてダクト１１外の接続還管８４に到達する。他方、搬送機器１５によってダクト１１内の空気ＣＡは流動させられている。これにより、並行管１３及び対向管１４内を流れる冷水ＣＨとダクト１１内を流れる空気ＣＡとの間で効率よく熱交換が行われ、空気ＣＡが冷やされて冷水ＣＨの温度が上昇する。このとき、冷水ＣＨは、並行管１３、折り返し部分１２ｅ、対向管１４を流れる際に下流に行くほど温度が高くなるが、ペアチューブ１２内を流れるのでペアチューブ１２における冷水ＣＨの平均温度（当該部分の並行管１３内の冷水ＣＨの温度と対向管１４内の冷水ＣＨの温度との平均温度）をほぼ均一にすることができ、ダクト１１内の空気ＣＡをほぼ均一に冷やすことができる。
【００３１】
冷水ＣＨと熱交換することにより冷やされたダクト１１内の空気ＣＡは、ダクト１１の表面を冷やし、ダクト１１の表面から床コンクリートに伝熱して、床表面Ｆからの冷放射により冷暖房空間Ｒを冷房する。この現象は、伝熱論的には、床表面Ｆの表面が冷やされることにより冷暖房空間Ｒに在室する人間が受け取る電磁波の量が相対的に少なくなることからこの人間が涼しく感じると説明されるが、ここでは便宜上、床表面Ｆからの冷放射により冷暖房空間Ｒが冷房されると表現することとする。
【００３２】
上述のように、ダクト１１の大きさ（径）は一般的な放射冷暖房システムに用いられている冷温水を流すチューブの径に比べて大きいので、ダクト１１の熱伝達面積が大きくなる。したがって、ダクト１１の単位長さ、すなわちペアチューブ１２の単位長さを短くすることができ、ペアチューブ１２を流れる冷水ＣＨの圧力損失を低減することができる。上述のように、ダクト１１内の空気ＣＡが搬送機器１５によって流動させられているので、ペアチューブ１２を短くしても、熱交換器１０からの冷放射ができる程度にダクト１１の表面を冷やすことができる。また、ペアチューブ１２内を流れる冷水ＣＨの温度が１５〜２０℃と比較的高い温度であるので、結露する可能性は極めて低い。また、冷暖房システム２０は、冷放射による冷房を行うので、ドラフトのない快適な空間を提供することができる。
【００３３】
ダクト１１内の空気ＣＡと熱交換して温度が上昇し、ダクト１１外の接続還管８４に到達した冷水ＣＨは、熱源Ｇに導かれて熱源Ｇで冷房に適した温度（１５〜２０℃程度）に調整された後、再び接続往管８３を介して並行管１３に供給されてダクト１１内の空気ＣＡとの熱交換に供される。
【００３４】
以上では冷房の場合を説明したが、暖房の場合は、第２の流体ＣＨとして温水が用いられる。暖房の場合に熱源Ｇで温度が調節されて並行管１３に供給される温水ＣＨの温度は、典型的には２５〜３０℃程度であり、一般的な温風空調時の温水温度（４０℃程度）よりも常温に近い温度で足りる。したがって、冷暖房システム２０の暖房時における温水製造に必要な投入エネルギーは、一般的な温風空調時に比べて少なくて済むので省エネルギー、低コストを実現できる。暖房の場合は、ペアチューブ１２内の温水ＣＨとダクト１１内の空気ＣＡとの間で効率よく熱交換が行われ、空気ＣＡが均一に温められて温水ＣＨの温度が下降することとなる。そして、温められた空気ＣＡはダクト１１の表面を温め、ダクト１１の表面から床コンクリートに伝熱し、床表面Ｆからの熱放射により冷暖房空間Ｒを暖房する。
【００３５】
以上では熱交換器１０を床コンクリートに埋設することとして説明したが、コンクリートに埋設せずに床下に配設することとしてもよい。この場合は、仕上げ工事の段階で熱交換器１０を設置することができる。また、熱交換器１０を冷暖房空間Ｒの天井に配設してもよい。熱交換器１０は、天井に露出させると効率よく冷暖房空間Ｒの冷暖房をすることができる。熱交換器１０は、ダクト１１内に配設されたペアチューブ１２内を冷温水ＣＨが流れるので、仮に冷温水ＣＨがペアチューブ１２から漏水してもダクト１１内で収集することができ、特に天井に設置する場合に、ダクト１１に水抜きを設けておけば冷暖房空間Ｒに水を持ち込まずに排出することができる。
【００３６】
次に図３を参照して、参考例に係る熱交換器３０を備える廃熱回収システム４０について説明する。図３は廃熱回収システム４０の概念図である。以下、廃熱回収システム４０は、雨水から熱を回収するシステムであるとして説明する。また、回収する熱には温熱のみならず冷熱も含む。すなわち、回収する熱は、周囲環境温度（常温）に対して利用可能な熱である。廃熱回収システム４０は、熱交換器３０と、第１の流体としての雨水ＲＷを貯留する貯留タンクとしての雨水貯留槽３８と、雨水処理槽３９とを備えている。雨水処理槽３９は、導入した雨水ＲＷを濾過処理して便所の排水等に用いる中水を生成する水槽であり、濾過装置（不図示）を有している。熱交換器３０は、第１の導管としての外管３１と、第２の導管としてのペアチューブ３２と、搬送機器としてのポンプ３５とを備えている。ポンプ３５と雨水処理槽３９との間には、雨水ＲＷを圧送する圧送管３６が配設されている。
【００３７】
外管３１は、雨水ＲＷを内部に流す管である。外管３１は、典型的には可とう性のあるポリエチレンコルゲートパイプが用いられるが、これ以外の硬質塩化ビニル管、ヒューム管等を用いてもよい。外管３１には耐食性に優れた材質のものを用いることが好ましい。外管３１の呼び径は、典型的には８０Ａ以上であるが、これよりも小さいサイズ（例えば６５Ａ以下）であってもよい。外管３１は、雨水貯留槽３８の内部に配設されている。
【００３８】
ペアチューブ３２は、第２の流体としての熱媒体ＭＷを内部に流す。熱媒体ＭＷは、典型的には水であるが、これ以外の熱媒体となりうる液体であってもよい。ペアチューブ３２は、外管３１の内部を流れる雨水ＲＷの流れ方向と同じ方向に熱媒体ＭＷを流す並行管３３と、外管３１内の雨水ＲＷの流れ方向と逆方向に熱媒体ＭＷを流す対向管３４とを有している。並行管３３の一端と対向管３４の一端とは、典型的には外管３１内で連続しており、並行管３３と対向管３４との間で熱媒体ＭＷを連続して流動させることができるように構成されている。なお、並行管３３の他端（対向管３４と接続された端部と反対側の端部）及び対向管３４の他端（並行管３３と接続された端部と反対側の端部）は外部導管９２に接続され、外部導管９２は冷熱及び温熱が利用される機器（例えばファンコイル）等に接続される。
【００３９】
ペアチューブ３２は、内部を流す熱媒体ＭＷの流量に応じて、１本あたり（並行管３３、対向管３４の各々）の呼び径が１０Ａ〜５０Ａ程度のものが用いられるが、これ以外のサイズのものを用いてもよい。ペアチューブ３２は、典型的には架橋ポリエチレン管やポリブデン管等の可とう性を有する合成樹脂管が用いられる。可とう性を有する材料を用いると施工性を向上させることができる。なお、ペアチューブ３２に、熱伝達率が比較的高い銅管等の金属製の管を用いてもよい。しかしながら、耐食性及び施工性向上の観点から、可とう性を有する合成樹脂管を使用することが好ましい。
【００４０】
ペアチューブ３２は、並行管３３と対向管３４とが接触するように構成されていてもよく、離間するように構成されていてもよい。また、ペアチューブ３２の並行管３３と対向管３４とが連続する部分（折り返し部分３２ｅ）は、１本の管を曲げることにより形成してもよく、Ｕ字状の継手を用いて並行管３３と対向管３４とを接続することにより形成してもよい。ペアチューブ３２は外管３１の内部に配設されている。ペアチューブ３２は、折り返し部分３２ｅを外管３１の一方の開口端から挿入することにより、外管３１の内部に配設される。このように、熱媒体ＭＷを流す管をペアチューブとしているので、外管３１の開口端の一方から挿入することが可能となり、施工が容易になる。ペアチューブ３２を外管３１内に配設する際には、ペアチューブ３２に適切な間隔をあけてスペーサ（不図示）を取り付けることにより、ペアチューブ３２の全周囲に雨水ＲＷが存在するようにすることが好ましい。
【００４１】
ポンプ３５は、外管３１を流れた雨水ＲＷを圧送管３６を介して処理槽３９に圧送するポンプである。ポンプ３５の吸い込み口には外管３１が接続され、吐出口には圧送管３６が接続されている。ポンプ３５は、典型的には雨水貯留槽３８の外側に配設されているが、雨水貯留槽３８内に配設されていてもよい。
【００４２】
雨水貯留槽３８は、典型的には地表よりも下の高さに設けられた躯体の水槽であるが、これ以外の例えば地表上に設けられたＦＲＰ製の水槽等であってもよい。雨水貯留槽３８に流入する雨水は、典型的には地表に到達した雨を雨水管（不図示）を介して集水して雨水貯留槽３８に導かれるが、雨水貯留槽３８の天板全体が開口して雨水貯留槽３８自体が雨水を集水するように構成されていてもよい。
【００４３】
引き続き図３を参照して、廃熱回収システム４０の作用を説明する。ポンプ３５を起動すると、雨水貯留槽３８に貯留された雨水ＲＷが外管３１内に流入する。外管３１に流入した雨水ＲＷは、ポンプ３５にて雨水処理槽３９に圧送される。そして、雨水ＲＷが外管３１内を流動するときにペアチューブ３２内の熱媒体ＭＷをポンプ３５とは別のポンプ（不図示）で流動させる。これにより、外管３１内を流れる雨水ＲＷとペアチューブ３２内を流れる熱媒体ＭＷとの間で熱交換が行われる。このとき、外管３１内を流れる雨水ＲＷがポンプ３５により流動させられているので、流動しない雨水と熱交換する場合に比べて同等の熱量を回収するのに必要なペアチューブ３２の長さを短くすることができ、圧力損失を低減することができる。また、雨水ＲＷには砂等の砂状物（固形物）が混ざっているが、外管３１の口径が砂状物の大きさに比べて十分大きい（すなわち砂状物によって外管３１が閉塞することがない）ので、プレート熱交換器を用いて熱交換する場合のように雨水の流路が閉塞することがなく、熱交換を行うことができる。
【００４４】
外管３１を流れて熱媒体ＭＷと熱交換した雨水ＲＷは、圧送管３６を介して雨水処理槽３９に導かれ、濾過処理された後、中水として利用に供される。他方、ペアチューブ３２を流れて雨水ＲＷから熱回収した熱媒体ＭＷは、熱利用機器（例えば不図示のファンコイル）に導かれて熱が利用された後、再び外管３１内のペアチューブ３２に導かれて雨水ＲＷとの間で熱交換が行われる。
【００４５】
以上の説明では、廃熱回収システム４０は雨水の熱を回収するシステムであるとして説明したが、雨水以外の海水、河川水の熱を回収するシステム、あるいは雪の熱を回収するシステムとして構築してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換器を備える冷暖房システムの概念を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】参考例に係る廃熱回収システムの概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、３０  熱交換器
１１、３１  第１の導管
１２、３２  第２の導管
１３、３３  並行管
１４、３４  対向管
１５、３５  搬送機器
２０  冷暖房システム
３８  貯留タンク
４０  廃熱回収システム
ＣＡ、ＲＷ  第１の流体
ＣＨ、ＭＷ  第２の流体
Ｇ  熱源
Ｒ  冷暖房空間
【図１】
0004590372.tif 000002
【図２】
0004590372.tif 000003
【図３】
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