(57)【要約】【課題】施工が簡単に行える熱交換器であって、熱交換効率が高く、様々な自然熱エネルギーを利用することができる熱交換器を提供する。【解決手段】内部に気体流通路２を有する柱状体からなり、気体を流通させるための流入口と流出口とを備えること、前記柱状体の周壁の少なくとも一部が、金属製の熱交換盤３からなること、前記熱交換盤３の内面が前記気体流通路２に面しており、且つ、当該内面に、前記気体流通路２に沿って平行に延びる複数列の内部伝熱部材４が立設されていること、および前記内部伝熱部材４が板状の金属または前記列に沿って連立する棒状の金属であることを特徴とする熱交換器１。【選択図】図７
2009287834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体流通路を有する柱状体からなり、
気体を流通させるための流入口と流出口とを備えること、
前記柱状体の周壁の少なくとも一部が、金属製の熱交換盤からなること、
前記熱交換盤の内面が前記気体流通路に面しており、且つ、当該内面に、前記気体流通路に沿って平行に延びる複数列の内部伝熱部材が立設されていること、および
前記内部伝熱部材が板状の金属または前記列に沿って連立する棒状の金属であること
を特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記柱状体の周壁が、金属製の熱交換盤と断熱性部材とを連結して構成され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】
前記内部伝熱部材が、前記列に沿って連立する棒状の金属であることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換盤の外面に、板状の金属または棒状の金属からなる外部伝熱部材が立設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記内部伝熱部材および／または外部伝熱部材と前記熱交換盤とが一体形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記熱交換器のバイパスファクタが０．１５以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換盤の厚みが１．０〜５．０ｍｍであり、
前記内部伝熱部材の高さが１０ｍｍ以上であり、幅が０．５〜３．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器と、送風装置、断熱性導管とを含むことを特徴とする熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱・水熱・太陽熱等を利用して気体を加熱冷却するための熱交換器、および、当該熱交換器と、加熱冷却された気体を必要な場所まで送風するための断熱性導管、送風装置を備えた熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化問題の深刻化により、化石燃料を使用せず、地熱・太陽熱等の自然エネルギーを利用することに関心が集まっている。例えば、地表と地中の温度差を利用し、冬は、地中の熱を吸い上げ暖房に、夏は熱を地中に逃がすことで冷房に供する地中熱利用システム等の導入が進んでいる。
【０００３】
特許文献１には、地中の熱を利用するために、少なくとも一部を地中に埋設して用いる熱交換用埋設管であって、採取したい地中温度の深さに対応して、前記埋設管、または前記埋設管の中空内部に、熱の交換効率に優れた加工を施した熱交換用埋設管が開示されている。具体的には、地中深くで埋設管の口径を大きくすることや、埋設管内を通る熱交換用配管（水等の熱媒体が内部を流動する）を折り返して、地中深くで配管密度を高める構成が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１の熱交換用埋設管では、埋設管内にさらに熱交換用の配管を設け、この配管内に水等の熱媒体を循環させ、埋設管内部の空間にも水等の充填剤を充填し、熱媒体と地中熱とで熱交換し、さらにそれを地上のヒートポンプの冷媒と熱交換することにより冷暖房を行う必要があるため、地中および吸放熱を利用する場所の２箇所で熱交換を行う必要があり、熱損失が大きく、熱交換効率が悪いという問題がある。また、埋設管内にさらに熱交換用の配管を設けることや、埋設管の口径や配管密度を変化させるといった複雑な構造が要求される。そして、建物の下に埋設される基礎杭を利用して、冷暖房に必要な熱量を地中から得ることに主眼を置いているため、熱交換用埋設管としては、鋼管杭、コンクリートパイル等が採用されており、重量が大きく、施工の際には専門業者による大がかりな工事が必要となる。そのため、コスト面でも施工面でも、手軽に設置できないという問題がある。また、地熱専用であるため、水熱や太陽熱等、他の自然熱エネルギーを利用することはできず、汎用性に乏しいという問題がある。
【０００５】
同様に、特許文献２にも、建築物の基礎杭を利用する地中蓄熱装置が開示されている。具体的には、中空の基礎杭と、この基礎杭の中空内に熱媒体を注入し又は基礎杭の中空内から熱媒体を抽出する空調装置を具備する地中蓄熱装置が開示されており、そして、前記基礎杭の中空内を流通する熱媒体と基礎杭内壁との熱伝達を促進するために、基礎杭内壁に多数の突起をまんべんなく形成することが開示されている。
【０００６】
しかし、熱伝達を促進するために、基礎杭の内壁に突起を形成したしても、内壁表面と接触する流体の伝熱効果がわずかに上がるだけで、十分な伝熱効果を得ることができないという問題がある。すなわち、内壁表面部分の流体が加熱冷却されるだけであり、流体全体としての温度変化は非常に小さい。さらに、突起付近で滞留が起こるおそれがあるため、内壁表面部分の流体と管中心部の流体が混ざりにくく、流体全体が加熱または冷却されないという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３には、熱交換器内部に加熱または冷却した流体を流して、熱交換器外部を加熱または冷却する熱交換器として、断熱性容器の一部の面が熱伝導率の高い材料で形成された熱交換面として構成され、前記断熱性容器にはその内部の一方から他方に流体を流通させる流体入出口が設けられ、前記断熱性容器内には熱伝導率が高い可撓性を有する線状体或いは帯状体からなる熱交換部材又は熱伝導率が高い粒状体からなる熱交換部材が、流体の流通可能な空隙を有して収容されていることを特徴とする熱交換器が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献３の発明によれば、容器内部に金属の削り屑や粒状の熱交換部材を使用しており、且つ、それらの材料は固定されていない状態で容器の内部に静置されているため、容器の置かれる状態により、重力の作用によって熱交換部材の密度の偏りを生じ、設計上意図しない高い流体抵抗を生じるおそれがある。そのため、流体がスムーズに流通せず、流体を送るために性能の高いポンプや送風機が必要とされる。また、熱交換部材の偏りにより熱伝導の不均一が生じやすいという問題があり、さらに、熱交換面と熱交換部材が密着していないため、外部の熱を利用して熱交換器内部の流体を加熱冷却するには適していないという問題がある。
【特許文献１】特開２００５−６９５３７号公報
【特許文献２】特開平８−１８４０６３号公報
【特許文献３】特開２００５−３３７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の従来技術の問題点を解消するために、シンプルな構造を有し、施工が簡単に行える熱交換器であって、熱交換効率が高く、様々な自然熱エネルギーを利用することができる熱交換器および熱交換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を解決するために検討を重ねた結果、
内部に気体流通路を有する柱状体からなり、
気体を流通させるための流入口と流出口とを備えること、
前記柱状体の周壁の少なくとも一部が、金属製の熱交換盤からなること、
前記熱交換盤の内面が前記気体流通路に面しており、且つ、当該内面に、前記気体流通路に沿って平行に延びる複数列の内部伝熱部材が立設されていること、および
前記内部伝熱部材が板状の金属または前記列に沿って連立する棒状の金属であること
を特徴とする熱交換器を構成することにより、前記課題を解決することに成功し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明にかかる熱交換器は、内部に気体流通路が形成された柱状体からなり、気体を流通させるための流入口と流出口とを備えるため、柱状体内部に気体を流通させることができる。そして、柱状体の周壁の少なくとも一部が金属製の熱交換盤からなり、この熱交換盤の内面が気体流通路に面しているため、熱交換盤を通じて外部の自然熱を内部の気体に伝熱することができる。また、前記熱交換盤の内面には、前記気体流通路に沿って平行に延びる複数列の内部伝熱部材が立設されているので、気体の流通を妨げずに、気体を送風することができる。そして、前記内部伝熱部材が板状の金属（プレートフィン）あるいは前記列に沿って連立する棒状の金属（スリットフィン）であるため、単に内壁の表面積を広げるための突起が形成された管とは異なり、内部伝熱部材に接触する気体量が多く、内壁周囲の気体だけでなく、柱状体内の気体全体を効果的に加熱または冷却することができる。
また、従来の地中熱利用システムのように、地中に埋設した採熱用パイプの中に液体を通し、中の液体と地中熱とで熱交換し、さらにそれを地上のヒートポンプの冷媒と熱交換することにより冷暖房を行うといった、２段階の熱交換が不要であり、直接熱交換した気体を吹き出させて利用できるので、熱交換が２箇所以上になるものに比べて熱損失が著しく小さく、熱交換効率が非常に高い。そのため、地中熱利用に用いる際などにも、地中深くに埋設しなくても高い熱交換効果が得られるため、設置箇所に関する拘束が少なく、また、複雑な構造を有しないため、専門業者でなくとも施工することができる。
さらに、本発明にかかる熱交換器は、地中熱だけに限定されず、地下水、河川、太陽熱エネルギー、氷室等の様々な自然エネルギーを利用して気体の加熱冷却を行うことができる。
また、構造がシンプルなため、量産できるとともにサイズ（幅、長さ）の大きな加工が可能である。そして、熱交換器同士の接続が簡単に行える構造であるため、小サイズの熱交換器を製造しておき、設置箇所の環境や所望する熱交換効果に応じて、必要個数の熱交換器を接続することにより、熱交換面積の大きいものであっても容易に設計できるため、熱負荷が大きくても容易に対応することが出来る。
【００１２】
また、金属製の熱交換盤と、軽量の断熱性部材とを連結して柱状体の周壁を構成することにより、熱交換器の軽量化を図ることができる。
【００１３】
内部伝熱部材を、前記列に沿って連立する棒状の金属とすれば、気体の流通に対する抵抗が減るため、送風が容易となり、且つ、内部伝熱部材の表面積を増すことができるため、熱交換効果を高めることができる。
【００１４】
伝熱部材を熱交換盤の外面に設ければ、水熱および太陽熱等を利用する場合のように、外部環境が液体または気体の場合に好適であり、熱交換盤の外面と自然熱との熱交換効率を高めることができる。
【００１５】
伝熱部材と熱交換盤とが一体形成されていれば、伝熱部材と熱交換盤の接続箇所における熱損失を防ぐことができる。
【００１６】
柱状体内部の気体全体に効率よく伝熱する観点から、前記熱交換器のバイパスファクタは、０．１５以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明にかかる熱交換器の好適な一例として、熱交換盤の厚みが１．０〜５．０ｍｍであり、内部伝熱部材の高さが１０ｍｍ以上であり、幅が０．５〜３．０ｍｍの熱交換器を挙げることができる。
【００１８】
本発明にかかる熱交換器は、送風装置、および、熱交換器を通過した気体を必要な場所に送るための断熱性導管とを組み合わせた熱交換装置として用いるのに好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、単純な構造を持ち、熱交換効率が非常に高い熱交換器であって、個人であっても取り扱いや施工を容易に行うことができ、また、様々な自然熱エネルギーを利用して気体の加熱冷却を行うことができる熱交換器および熱交換装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明にかかる熱交換盤の例を図１〜４に示す。それぞれの図において（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。図１は、板状の伝熱部材が片面に形成された熱交換盤（片面プレートフィンタイプ）であり、図２は、板状の伝熱部材が両面に形成された熱交換盤であり（両面プレートフィンタイプ）、図３は、棒状の伝熱部材が片面に形成された熱交換盤であり（片面スリットフィンタイプ）、図４は、棒状の伝熱部材が両面に形成された熱交換盤である（両面スリットフィンタイプ）。また、本発明にかかる熱交換器の横断面の例を図５〜６に示す。図５は、内面にのみ伝熱部材が立設された熱交換盤を利用した図、図６は、両面に伝熱部材が立設された熱交換盤を利用した図であり、それぞれの図において、（Ａ）は円筒体を縦に二分した形状の断熱性部材と熱交換盤からなる半円柱形状の熱交換器の例を、（Ｂ）は一面が熱交換盤により構成され、残りの三面が断熱性部材で構成された、四角柱形状の熱交換器の例を、（Ｃ）は二面が熱交換盤により構成され、残りの二面が断熱性部材で構成された四角柱形状の熱交換器の例を、（Ｄ）は二面が熱交換盤により構成され、残りの二面が金属板で構成された略四角柱形状の熱交換器であって、熱交換盤と金属板とを梯子状に組み合わせて断熱性の角柱材で接着した熱交換器の例を示す。
【００２１】
柱状体は、内部に気体が流通できる空間を有するものであればよく、形状は特に限定されない。例えば、周壁全てが平面からなる多角柱であってもよく、周壁に曲面部を有する柱体であってもよく、壁面の一部が突出した形状のものでもよい。図５に示すように、横断面が半円形状の半円柱体（Ａ）や、横断面が長方形状の四角柱体（Ｂ，Ｃ）の他にも、六角柱体や三角柱体であってもよく、また、（Ｄ）に示すように壁面の一部が突出し、横断面がＨ形状であって、連続した周壁を構成しないものであってもよい。また、気体流通方向に平行な仕切りにより気体流通路が複数に分割されていてもよい。このように仕切りを設けることにより、気体流通路の幅方向に熱交換盤をつなげて、熱交換面を容易に広げることができる。また、熱交換盤のたわみ等を防止するために仕切りを設けても良い。
また、柱状体を構成する熱交換盤は一枚であっても、複数枚であってもよい。例えば、図５（Ｃ）のように二面が熱交換盤からなる四角柱であってもよく、あるいは、四面が熱交換盤からなる四角柱であってもよい。熱交換盤を製造し、断熱性部材等と連結して、柱状体を製造すれば、一体形成品と比べて、形状の自由度が高くなり、製造が容易である。熱交換盤と断熱性部材とは接着剤等で連結することができる。
【００２２】
熱交換盤および伝熱部材は、銅、アルミニウム、真鍮、鋼鉄等、熱伝導率の高い金属からなることが好ましく、加工性、価格、軽量面から、特にアルミニウムが好ましい。
【００２３】
断熱性部材は、熱交換器を軽量とし、運搬等を容易にする観点から、発泡プラスチック等、軽量の材質からなるものが好ましい。重量・断熱性・コストの点から、特に発泡ポリスチレンが好ましい。また、発泡ポリスチレンは廃材の再利用にもつながるため、環境保護の面からも好ましい。
【００２４】
本発明にかかる熱交換器では、内部伝熱部材に接触せず素通りしてしまう気体（バイパスエア）の割合であるバイパスファクタが小さいほど、内部伝熱部材と接触して加熱・冷却される気体（コンタクトエア）の割合が多くなるため、気体全体を効率よく加熱・冷却できる。本発明において、バイパスファクタは、０．２０以下が好ましく、０．１５以下がより好ましく、０．１０以下が特に好ましい。バイパスファクタは、バイパスファクタデーター表（フィン数、列数、風速）から求めることができる。
バイパスファクタを小さくするため、前記柱状体の横断面において、内部伝熱部材４の先端と断熱性部材６との間に形成される空隙Ｇの面積（図５Ａ・Ｂ参照）、または、内部伝熱部材４の先端と内部伝熱部材４の先端との間に形成される空隙Ｇの面積（図５Ｃ・Ｄ参照）は小さい方が好ましく、横断面における当該空隙Ｇの面積は、柱状体の内面積に対し、１／３以下であることが好ましく、１／４以下であることがより好ましく、１／５以下であることが特に好ましい。なお、内部伝熱部材４の高さＨ（図１Ｃの一部拡大図参照）は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以上がより好ましく、２０ｍｍ以上が特に好ましい。
また、内部伝熱部材４の幅Ｗ（図１Ｃの一部拡大図参照）が大きすぎると、気体を流通させる際の抵抗が大きくなるので、当該幅Ｗは、０．５〜３．０ｍｍ程度が好ましく、０．５〜２．０ｍｍ程度がより好ましく、０．５〜１．２ｍｍ程度が特に好ましい。また同様に、内部伝熱部材４間の間隙Ｓが狭すぎると、気体の流通に対する抵抗が大きくなるので、内部伝熱部材４間の間隙Ｓは、２．０ｍｍ以上が好ましい。他方、間隙Ｓが大きすぎると、熱交換効率が低下するため、好ましい間隙は、状況によって異なるものの、一般家庭用であれば、２．０〜５．０ｍｍ程度が好ましく、２．０〜３．０ｍｍ程度がより好ましい。なお、上述した内部伝熱部材の幅Ｗ、内部伝熱部材からなる列と列との間隙Ｓは、熱交換器を設置する外部環境、期待する熱交換効果、気体の風量、温度、湿度によって適切な範囲が異なるので、設置する環境や熱交換器全体のサイズ等により、適宜調節すればよい。
【００２５】
伝熱部材を、熱交換盤の外面に設ける場合、外面に設ける外部伝熱部材の表面積と内面に設ける内部伝熱部材の表面積の比は、０．７：１．０〜１．０：０．７の範囲が好ましく、０．９：１．０〜１．０〜０．９の範囲がより好ましい。内外の伝熱部材の表面積比を１．０に近づけることにより、吸熱面積対放熱面積の比を、最も熱交換効率がよい割合である１：１とすることができるため、熱交換率の非常に高い熱交換器を得ることができる。特に、外部伝熱部材が内部伝熱部材と同一の構成を持つ熱交換器が好ましい。
外部伝熱部材を有する熱交換器は、熱交換器の周囲が液体または気体環境の場合に好ましく、一方、地中に埋設して用いる場合など、熱交換盤と接するのが固体である場合は、内部伝熱部材のみを有する熱交換器が好ましい。
【００２６】
本発明にかかる熱交換盤と伝熱部材は一体形成されることが好ましい。伝熱部材が板状の場合（プレートフィンタイプ）は、押出形成により一体形成品を製造することが可能であり、伝熱部材が棒状の場合（スリットフィンタイプ）は、押出形成により板状の伝熱部材を有する熱交換盤を作成した後、板面と直行する方向にスリットを入れることにより形成することができる。
熱交換効率の観点からは、熱交換盤の厚みは薄い方が好ましい。他方、薄すぎると、たわみ等が発生するので、熱交換盤のサイズや内部伝熱部材の重量によって適宜調節する必要があるが、一般的には、１．０〜５．０ｍｍが好ましく、１．５〜３．０ｍｍがより好ましい。
内部伝熱部材のサイズや配置は、気体の風量・温度・湿度、設置する箇所の外部環境、期待する熱交換効果によっても異なってくるため、適宜調節すればよい。好ましくは、バイパスファクタが０．１５以下となるように設計する。一例を挙げると、個人の家庭用に設置する熱交換器であれば、幅１００〜２００ｍｍ×長さ５００〜１５００ｍｍで厚み１．５〜３．０ｍｍの熱交換盤に、高さ（Ｈ）１０〜３０ｍｍ×厚み（幅Ｗ）０．５〜１．５ｍｍ×長さ５００〜１５００ｍｍの板状の内部伝熱部材を、２．０〜５．０ｍｍの間隙（Ｓ）を空けて、２５〜４５枚程度設ければよい。
また、内部伝熱部材を、板状ではなく、所定の間隔で連立する棒状の部材とすれば、気体と接触する面積がさらに大きくなるため、より熱交換効率の高い熱交換器とすることができる。また、板状の場合と比べて、気体に抜け道ができるため、気体と伝熱部材との摩擦を低減することができ、気体の流通がスムーズになる。棒状の内部伝熱部材を有する熱交換盤の一例として、上述したサイズの熱交換盤に、高さ（Ｈ）１０〜３０ｍｍ×幅（Ｗ）０．５〜３．０ｍｍ×奥行０．５〜３．０ｍｍの四角柱形状の内部伝熱部材が縦横それぞれ２．０〜５．０ｍｍの間隙を空けて立設された熱交換盤を挙げることができる。
外部伝熱部材は、柱状体内部の気体とは接触しないため、気体流通路に沿って立設する必要はないが、内部伝熱部材と同様の構成とすることが好ましい。
【００２７】
流入口と流出口は、気体流通路の両端付近に位置していればいいため、柱状体の一端部付近に流入口を、他端部付近に流出口を設ければよい。また、本発明にかかる熱交換器は、例えば５００ｍｍ〜１５００ｍｍ単位の長さに形成した熱交換器を、必要に応じ任意に連結して用いることもできるが、この際、柱状体の一端面に前記流入口を、他端面に前記流出口を設ければ、柱状体を直線上に接続するのに便利である。柱状体の両端を完全に開口端としてもよい。このように、設置箇所の状況に応じて任意に連結できる構成とすれば、大サイズのものを製造するのと比べて製造が容易であり、設置箇所に応じて一点ずつ設計・製造する必要がないため、量産が可能である。
【００２８】
本発明にかかる熱交換器の斜視図を図７に示す。（Ａ）は外観形状が半円柱体の熱交換器１であって、内面にのみ板状の伝熱部材４が形成された熱交換器を、（Ｂ）は外観形状が四角柱体の熱交換器１であって、内面にのみ板状の伝熱部材４が形成され、かつ仕切りを利用して２枚の熱交換盤３を並設した熱交換器を、（Ｃ）は外観形状が四角柱体の熱交換器１であって、内面と外面に板状の伝熱部材４．５が形成された熱交換器を示す。図に示す熱交換器は、中空の柱体の一面あるいは二面が熱交換盤３から形成され、柱体の両端開口部が気体の流入口と流出口となっているので、柱体の中心軸方向へ気体を流通させることができる。そして、前記熱交換盤３は、柱体の中心軸方向に沿って延びる長方形の盤であり、その内面が気体流通路２に面しており、且つ気体流通方向に沿うように、中心軸方向に平行な複数列の伝熱部材４が立設された構成を有する。これらの熱交換器１は、図８に示すように、連結部材９によって、断熱性導管８と連結することができる。さらに、流入口側の断熱性導管８を送風装置と接続し、流出口側の断熱性導管８を、気体を利用する場所まで延設するだけで、熱交換装置を構成することができる。図８Ａは、内面にのみプレートフィンを有する熱交換器を、図８Ｂは両面にスリットフィンを有する熱交換器を２つ直列接続した図を示す。破線は柱状体周壁を透視した場合の内部伝熱部材を示す。
【００２９】
本発明にかかる熱交換器の使用例を図９に示す。符号７は送風装置（ファン）を、符号８は断熱性導管を示す。（Ａ）は地下熱利用の例で、床下での使用例を示し、（Ｂ）は地下熱利用の例で、敷地内地下での使用例を示し、（Ｃ）は河川、用水路、地下水路等での水熱利用の例を示し、（Ｄ）は太陽光輻射熱利用の例で、屋根面での使用例を示し、（Ｅ）は太陽光輻射熱利用の例で、壁面での使用例を示す。いずれの場合も、本発明にかかる熱交換器１に、送風装置７、断熱性導管８を接続するだけでよく、熱交換器１を通過した気体をヒートポンプ等を介さず直接使用することができるため、熱交換効率が高く施工が容易である。
【実施例１】
【００３０】
熱交換器の製造（片面プレートフィンタイプ）
原料としてアルミニウムを用い、押出成形することにより、板状の伝熱部材が片面に立設された熱交換盤を製造した。熱交換盤および伝熱部材のサイズを以下に示す。
熱交換盤：厚み２．０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ
内部伝熱部材（プレートフィンタイプ）：高さＨ２０ｍｍ、幅Ｗ（板厚）１．０ｍｍ、奥行（長さ）１０００ｍｍ、板と板の間隙Ｓ ３．０ｍｍ、板の枚数 ３５枚
上記熱交換盤と、板状の発泡ポリスチレンを接着剤で連結することにより、一面が熱交換盤で、三面が発泡ポリスチレン（厚み２５ｍｍ）からなり、両端が開口している四角柱状の熱交換器を製造した（横断面が図５Ｂとなる）。四角柱の内径は１５０ｍｍ×３０ｍｍ、外径は２００ｍｍ×５５ｍｍであり、熱交換器の全長は１０００ｍｍ、重量は約２．５ｋｇである。
熱交換装置の製造・設置
実施例１で製造した熱交換器の開口端のうち、流入口となる一端と、送風装置（ファン）とを断熱性導管で連結し、流出口となる他端と、断熱性導管とを接続し、流出口から排出される加熱冷却された気体を利用する箇所まで延設した。断熱性導管には、発泡ポリスチレン製の内径１５０ｍｍの管を用い、断熱性導管と各開口端は、発泡ポリスチレン製の中空の連結部材により接続した（図８参照）。
上記熱交換器は、軽量であるため取り扱いが容易であり、地中、水中、建築物の屋根や壁面のいずれにも容易に設置でき、外部の自然熱により加熱冷却された気体を得ることができた。送風は１．５〜２．０ｍ／Ｓ程度でよい。また、地中に埋設する場合も、地中深くに設置する必要はなく、地下３００〜１０００ｍｍ程度に埋設するだけで効果が得られる。
【実施例２】
【００３１】
熱交換器の製造（両面プレートフィンタイプ）
原料としてアルミニウムを用い、押出成形することにより、板状の伝熱部材が両面に立設された熱交換盤を製造した。熱交換盤および伝熱部材のサイズを以下に示す。内部伝熱部材と外部伝熱部材は同じ構成を有する。
熱交換盤：厚み３．０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ
伝熱部材（プレートフィンタイプ）：高さＨ２５ｍｍ、幅Ｗ（板厚）０．７ｍｍ、奥行（長さ）１０００ｍｍ、板と板の間隙Ｓ ２．５ｍｍ、板の枚数 ４５枚（片面）×２
上記熱交換盤と、板状の発泡ポリスチレン（厚み２５ｍｍ）を接着剤で連結することにより、一面が熱交換盤で、三面が発泡ポリスチレンからなり、両端が開口している四角柱状の熱交換器を製造した（横断面が図６Ｂとなる）。四角柱の内径は１５０ｍｍ×３０ｍｍ、外径は２００ｍｍ×８０ｍｍであり、熱交換器の全長は１０００ｍｍ、重量は約３ｋｇである。
上記熱交換器を使用して実施例１と同様の構成を持つ熱交換装置を製造した。実施例２の熱交換器は、水熱・太陽輻射熱のように、外部が気体または液体の場合に、外部伝熱部材と外部の気体・液体との間の伝熱効率が高く、内部伝熱部材のみの熱交換器と比べて、より高い熱交換効率を発揮する。
【実施例３】
【００３２】
熱交換器の製造（片面スリットフィンタイプ）
原料としてアルミニウムを用い、押出成形し、さらに切削してスリットを形成することにより、四角柱状の伝熱部材が片面に立設された熱交換盤を製造した。熱交換盤および伝熱部材のサイズを以下に示す。
熱交換盤：厚み２．０ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ
内部伝熱部材（スリットフィンタイプ）：高さＨ２５ｍｍ、幅Ｗ１．０ｍｍ、奥行１．０ｍｍ、間隙Ｓ２．５ｍｍ、奥行方向の間隙２．５ｍｍ、本数：４０本×約２８０本
上記熱交換盤と、板状の発泡ポリスチレン（厚み２５ｍｍ）を接着剤で連結することにより、一面が熱交換盤で、三面が発泡ポリスチレンからなり、両端が開口している四角柱状の熱交換器を製造した（横断面が図５Ｂとなる）。四角柱の内径は１５０ｍｍ×３０ｍｍ、外径は２００ｍｍ×５５ｍｍであり、熱交換器の全長は１０００ｍｍ、重量は約２．５ｋｇである。
上記熱交換器を使用して、実施例１と同様の構成を持つ熱交換装置を製造した。実施例１と同様、実施例３の熱交換器も、地熱・水熱・太陽輻射熱のいずれにも適用することができ、高い熱交換効率を有する。
【実施例４】
【００３３】
熱交換器の製造（両面スリットフィンタイプ：二面が熱交換盤からなる）
原料としてアルミニウムを用い、押出成形し、さらに切削してスリットを形成することにより、四角柱状の伝熱部材が両面に立設された熱交換盤を製造した。熱交換盤および伝熱部材のサイズを以下に示す。内部伝熱部材と外部伝熱部材は同じ構成を有する。
熱交換盤：厚み２．５ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍ
伝熱部材（スリットフィンタイプ）：高さＨ１４ｍｍ、幅Ｗ１．０ｍｍ、奥行１．０ｍｍ、間隙Ｓ２．５ｍｍ、奥行方向の間隙２．５ｍｍ、本数：４０本×約１４０本（片面）×２
上記熱交換盤と、板状の発泡ポリスチレンを接着剤で連結することにより、二面が熱交換盤で、二面が発泡ポリスチレンからなり、両端が開口している四角柱状の熱交換器を製造した（横断面が図６Ｃとなる）。四角柱の内径は１５０ｍｍ×３０ｍｍ、外径は２００ｍｍ×約６０ｍｍであり、熱交換器の全長は５００ｍｍ、重量は約１．５ｋｇである。
上記熱交換器を使用して実施例１と同様の構成を持つ熱交換装置を製造した。実施例４の熱交換器は、水熱・太陽輻射熱のように、外部が気体または液体の場合に、外部伝熱部材と外部の気体・液体との間の伝熱効率が高く、内部伝熱部材のみの熱交換器と比べて、より高い熱交換効率を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、板状の伝熱部材が片面に立設された熱交換盤を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図および一部拡大図である。
【図２】図２は、板状の伝熱部材が両面に立設された熱交換盤を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図３】図３は、棒状の伝熱部材が片面に立設された熱交換盤を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図および一部拡大図である。
【図４】図４は、棒状の伝熱部材が両面に立設された熱交換盤を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図５】図５は、内面にのみ伝熱部材が立設された熱交換盤を利用した熱交換器の横断面を示す図である。
【図６】図６は、両面に伝熱部材が立設された熱交換盤を利用した熱交換器の横断面を示す図である。
【図７】図７は、本発明にかかる熱交換器の斜視図であって、熱交換盤を一部破断した状態を示す図である。
【図８】図８は、本発明にかかる熱交換器を断熱性導管と接続した状態を示す図であって、熱交換器を透視図としたものである。
【図９】図９は、本発明にかかる熱交換器の使用例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  熱交換器
２  気体流通路
３  熱交換盤
４  内部伝熱部材
５  外部伝熱部材
６  断熱性部材
７  送風装置
８  断熱性導管
９  連結部材
１０  金属板
Ｇ  空隙
Ｈ  内部伝熱部材の高さ
Ｗ  内部伝熱部材の幅
Ｓ  内部伝熱部材からなる列と列の間隙
【図１】
2009287834.tif 000003
【図２】
2009287834.tif 000004
【図３】
2009287834.tif 000005
【図４】
2009287834.tif 000006
【図５】
2009287834.tif 000007
【図６】
2009287834.tif 000008
【図７】
2009287834.tif 000009
【図８】
2009287834.tif 000010
【図９】
2009287834.tif 000011