特開 2016-31180 熱交換器及び熱交換システム

(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】特開2016-31180(P2016-31180A)

(43)【公開日】2016年3月7日

(54)【発明の名称】熱交換器及び熱交換システム

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20160208BHJP

   F24J 2/24 20060101ALI20160208BHJP

   F28D 1/06 20060101ALI20160208BHJP

   F28F 21/06 20060101ALI20160208BHJP

   F28F 9/26 20060101ALI20160208BHJP

   F28F 9/00 20060101ALI20160208BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/02 301E

   F24J2/24 D

   F28D1/06 A

   F28F21/06

   F28F9/02 301Z

   F28F9/26

   F28F9/00 321

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-153242(P2014-153242)

(22)【出願日】2014年7月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 平成２６年２月２１日に北海道グリーン・コミュニティ推進ネットワーク情報交換会にて公開 平成２６年３月６日に第５２回試錐研究会にて公開 平成２６年３月１１日に空気調和・衛生工学会北海道支部 第４８回学術講演会にて公開 平成２６年５月１日発行の北海道建設新聞にて公開 平成２６年５月２０日に地方独立行政法人北海道立総合研究機構 産業技術研究本部工業試験場成果発表会にて公開

(71)【出願人】

【識別番号】510113368

【氏名又は名称】株式会社 テスク資材販売

(71)【出願人】

【識別番号】310010575

【氏名又は名称】地方独立行政法人北海道立総合研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110000316

【氏名又は名称】特許業務法人ピー・エス・ディ

(72)【発明者】

【氏名】櫻庭 高光

(72)【発明者】

【氏名】井浦 奉昭

(72)【発明者】

【氏名】白土 博康

(72)【発明者】

【氏名】保科 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】高橋 徹哉

(72)【発明者】

【氏名】柴田 智郎

(72)【発明者】

【氏名】林 圭一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 隆広

(72)【発明者】

【氏名】月舘 司

(72)【発明者】

【氏名】村田 さやか

(72)【発明者】

【氏名】立松 宏一

【テーマコード（参考）】

3L065

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L065AA33

3L065FA19

3L103AA01

3L103AA03

3L103AA05

3L103AA06

3L103AA23

3L103AA27

3L103AA32

3L103AA36

3L103BB43

3L103CC02

3L103CC06

3L103DD08

3L103DD42

3L103DD62

3L103DD83

(57)【要約】

【課題】 温水や源泉水だけでなく、産業用排湯水を始めとする各種の気体及び液体の排熱を用いて、高効率で保守性の高い熱交換器及び熱交換システムを提供する。
【解決手段】 熱交換器は、上下の横ヘッダと、上下の横ヘッダ間に並列に配置された複数の縦管と、下側の横ヘッダに熱媒を送る縦ヘッダとを有する複数の集熱パネルを、複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向に並列に配置し、複数の集熱パネルの各々と連通する頂部ヘッダから複数の集熱パネルの各々に熱媒を供給するように構成される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の集熱パネルと、
前記複数の集熱パネルの各々と連通する第１及び第２の頂部ヘッダと
を備え、
前記複数の集熱パネルの各々は、上側横ヘッダと、該上側横ヘッダと略平行に配置された下側横ヘッダと、両端部が前記上側横ヘッダ及び前記下側横ヘッダと連通し、前記上側横ヘッダと前記下側横ヘッダとの間にこれらの長さ方向に沿って並列に配置された複数の縦管と、前記複数の縦管のうちの最外端の縦管のいずれか一方の外側に配置され、下端部において前記下側横ヘッダと連通する縦ヘッダとを有し、前記複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向に並列に配置されており、
前記第１の頂部ヘッダは、前記縦ヘッダの上端部と連通し、その長さ方向が前記集熱面と直交する方向になるように配置され、
前記第２の頂部ヘッダは、前記第１の頂部ヘッダが配置された位置とは反対側の前記上側横ヘッダの端部と連通し、その長さ方向が前記集熱面と直交する方向になるように配置された、
熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の構造を持つ第１の熱交換器と、
請求項１に記載の構造を持ち、前記第１の熱交換器の上側横ヘッダ及び下側横ヘッダより短い上側横ヘッダ及び下側横ヘッダを有する、第２の熱交換器と、
を備え、
前記第１の熱交換器の複数の集熱パネルの間に形成された空間に、前記第２の熱交換器の複数の集熱パネルが配置された、
熱交換器。

【請求項3】

前記第１の頂部ヘッダには第１の熱媒給排管が接続され、前記第２の頂部ヘッダには第２の熱媒給排管が接続されており、前記第１の熱媒給排管から供給された熱媒が、前記第１の頂部ヘッダと、前記複数の集熱パネルの前記縦ヘッダと、前記複数の集熱パネルの前記下側横ヘッダと、前記複数の集熱パネルの前記複数の縦管と、前記複数の集熱パネルの前記上側横ヘッダと、前記第２の頂部ヘッダとをこの順で経由して、前記第２の熱媒給排管から排出される、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記縦ヘッダとは連通しない前記上側横ヘッダの端部は、スペーサ管を介して前記縦ヘッダと接続されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記スペーサ管は、前記上側横ヘッダの端部を閉止する小口板から外方に突出する鞘管の内側に、一方の端部が嵌合するように設けられている、請求項４に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記縦ヘッダと前記下側横ヘッダとの間、前記縦ヘッダと前記第１の頂部ヘッダとの間、及び、前記上側横ヘッダと前記第２の頂部ヘッダとの間は、接続管を介して連通されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記接続管は、前記縦ヘッダ及び前記下側横ヘッダの端部に設けられた貫通孔を有する小口板から外方に突出する鞘管の内側に、一方の端部が嵌合するように設けられている、請求項６に記載の熱交換器。

【請求項8】

プラスチック樹脂を用いて全体が構成された、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項9】

第１の熱媒が内部を流れる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の１つ又は複数の熱交換器と、
前記熱交換器が内部に配置され、前記熱交換器によって熱が回収される第２の熱媒を貯留する槽と、
前記槽内に第２の熱媒を供給する流入管を有する流入回路と、
前記槽内から第２の熱媒を排出する排出管を有する流出回路と、
を有する熱交換システム。

【請求項10】

前記第２の熱媒は、前記槽に流入し、前記槽内を流れ、前記槽から排出される温水であり、前記熱交換器は、前記槽の内部において第２の熱媒に浸漬されており、
前記流入回路は、前記槽を貫通して第２の熱媒の常水面より下方に配置された前記流入管と、前記槽を貫通して前記常水面より上方に配置されたオーバーフロー管と、前記流入管及び前記オーバーフロー管に接続され、第２の熱媒の流れ方向上流側に配置されたコンクリート管と、前記コンクリート管に接続され、第２の熱媒の流れ方向上流側に配置された上流側流入管とを備え、
前記オーバーフロー管と前記上流側流入管とは、前記オーバーフロー管の下面が前記上流側流入管の上面より低い位置となる位置関係で配置された、
請求項９に記載の熱交換システム。

【請求項11】

前記第２の熱媒は、前記槽に流入し、前記槽内を流れ、前記槽から排出される温水であり、前記熱交換器は、前記槽の内部において第２の熱媒に浸漬されており、
前記排出回路は、下端が開放されるとともに該下端が第２の熱媒の常水面より下方に配置され、上端が開放されるとともに該上端が前記常水面より上方に配置された排水管と、該排水管の途中から前記槽を貫通して延びるように配置された排出管とを備え、
前記排出管は、その下面が前記常水面より低い位置となるように配置された、
請求項９又は請求項１０に記載の熱交換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換システムに関し、より具体的には、複数の縦管と縦ヘッダとを備える複数の集熱パネルが並列に配置された熱交換器、及び、その熱交換器を例えば貯湯槽などの槽内に配置して槽内の熱媒から熱を回収するための熱交換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

排熱エネルギーを回収して給湯などに再利用する手法は、既に各種提案され実施されている。
図８は、従来例１の金属製プレート型熱交換器であって、特許文献１として挙げたものであり、図８（Ａ）は、金属製の複数の熱交換プレート群から成るプレートパッケージを備えたプレート型熱交換器の側面図、図８（Ｂ）はフレームプレートの正面図、図８（Ｃ）は第１の熱交換プレートの正面図、図８（Ｄ）は第２の熱交換プレートの正面図である。特許文献１に記載の熱交換器は、交互に配置された第１の熱交換プレートと第２の熱交換プレートとの間に、ガスケットの突出やプレート面に備えた凹凸部の当接で生じる２つの間隔を設けたものであり、一方の間隔には第１の熱媒を通水し、他方の間隔には第２の熱媒を通水して熱交換を実施する。

【0003】

図９は、従来例２の合成樹脂製のシェルアンドチューブ型熱交換器であって、特許文献２として挙げたものであり、図９は熱交換器の縦断側面図である。特許文献２に記載の熱交換器は、一端の入口から流入し、複数のチューブ（伝熱管）の内部を流水して他端の出口から排出される第１流体と、上面他端の入口から流入し、複数のチューブの間を流水して上面一端の出口から排出される第２流体との間で熱交換を行うものである。ＣＦＲエポキシ樹脂製の複数のチューブは、固定管板によって取付けられている。

【0004】

図１０は、従来例３のパイプ型熱交換器であって、特許文献３として挙げたものであり、図１０（Ａ）は熱交換器の構成斜視図、図１０（Ｂ）は外観斜視図、図１０（Ｃ）は樹脂ケースの縦断面図である。特許文献３に記載の熱交換器は、金属製の屈曲したパイプの外側に水通路を設けて樹脂製のケースに収納するものであり、パイプに加熱熱媒を流水し、水通路を加熱される熱媒が流水して熱交換を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００９−５００５８８号公報

【特許文献2】特開平１１−３３７２９５号公報

【特許文献3】特開２００２−３３３２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の熱交換器は、熱交換プレートの洗浄の際に、締付けボルトを取外してプレートごとに洗浄することが必要であるため、煩雑な作業となる。スケール分、浮遊物又は油分等が含まれる水質又は源泉にシャンプー、石鹸、毛髪又は垢等が含まれる排湯水を熱媒として用いる場合には、隣接する熱交換プレート間の凹凸部に目詰まりが生じ、熱交換プレート間の流水に支障を与え、熱交換能力の低下を招くことになるため、高頻度の洗浄を必要とし、さらに煩雑である。熱交換プレート及びガスケットは、熱媒に応じて材料を選定することになり、例えば海水や低ＰＨの流体を熱媒として利用する場合には、高価となる。ガスケットは、プレートの取外しで損傷を受けると共に、熱媒の影響やガスケット自体の経年変化によって劣化が生じる。

【0007】

特許文献２に記載の熱交換器は、第１流体及び第２流体の出入口部材を取り外して実施する保守点検や洗浄の際のＯリングの損傷、部材自体の経年劣化、固定管板の圧入用孔に挿合するチューブの熱変形などによって、第１流体と第２流体とが混合するおそれがある。第２流体として排湯水を用いる場合には、チューブ間の間隔に目詰まりが生じて熱交換効率が低下する。

【0008】

特許文献３に記載の熱交換器は、水通路内に熱回収する熱媒が流水し、温熱を保持する熱媒が細かく屈曲する金属製内パイプを流水するため、排湯水や汚水を流水すると内パイプ内周面にスケール又は浮遊物が付着して、熱交換効率が低下する。また、屈曲する金属製パイプは、内部の洗浄が煩雑であるとともに、腐食の問題がある。

【0009】

本発明の目的は、これらの従来例の問題を解決し、温水又は排気ガス等の各種の液体又は気体から高効率に熱エネルギーを回収できるとともに保守性に優れた熱交換器と、こうした熱交換器を用いた熱交換システムとを提供することである。また、本発明の別の目的は、スケール分、浮遊物又は油分等が含まれる水質又は源泉にシャンプー、石鹸、毛髪又は垢等といった異物が含まれる産業用排湯水を用いた場合でも、高効率で保守性及び耐久性に優れた熱交換器と、こうした熱交換器を用いた熱交換システムとを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の目的は、上下の横ヘッダと、上下の横ヘッダ間に並列に配置された複数の縦管と、下側の横ヘッダと連通する縦ヘッダとを有する複数の集熱パネルを、複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向に並列に配置し、複数の集熱パネルの各々と連通する頂部ヘッダから複数の集熱パネルの各々に熱媒が供給され、複数の集熱パネルの各々と連通する別の頂部ヘッダから熱媒が排出されるように構成した熱交換器によって達成される。また、本発明の別の目的は、熱交換器全体をプラスチック樹脂製とすることによって達成される。

【0011】

一態様において、本発明は、複数の集熱パネルと、前記複数の集熱パネルの各々と連通する第１及び第２の頂部ヘッダとを備えた熱交換器を提供する。複数の集熱パネルの各々は、上側横ヘッダと、この上側横ヘッダと略平行に配置された下側横ヘッダと、両端部が上側横ヘッダ及び下側横ヘッダと連通し、上側横ヘッダと下側横ヘッダとの間にこれらの長さ方向に沿って並列に配置された複数の縦管と、複数の縦管のうちの最外端の縦管のいずれか一方の外側に配置され、下端部において下側横ヘッダと連通する縦ヘッダとを有する。複数の集熱パネルは、前記複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向に並列に配置されている。

【0012】

第１の頂部ヘッダは、縦ヘッダの上端部と連通し、その長さ方向が集熱面と直交する方向になるように配置される。第２の頂部ヘッダは、第１の頂部ヘッダが配置された位置とは反対側の上側横ヘッダの端部と連通し、その長さ方向が集熱面と直交する方向になるように配置される。

【0013】

一実施形態においては、第１の頂部ヘッダには第１の熱媒給排管が接続され、第２の頂部ヘッダには第２の熱媒給排管が接続されており、第１の熱媒給排管から供給された熱媒が、第１の頂部ヘッダと、複数の集熱パネルの縦ヘッダと、複数の集熱パネルの下側横ヘッダと、複数の集熱パネルの複数の縦管と、複数の集熱パネルの上側横ヘッダと、第２の頂部ヘッダとをこの順で経由して、第２の熱媒給排管から排出されるようにすることが好ましい。

【0014】

一実施形態においては、縦ヘッダとは連通しない上側横ヘッダの端部は、スペーサ管を介して縦ヘッダと接続されることが好ましい。スペーサ管は、上側横ヘッダの端部を閉止する小口板から外方に突出する鞘管の内側に、一方の端部が嵌合するように設けられることが好ましい。一実施形態においては、縦ヘッダと下側横ヘッダとの間、縦ヘッダと第１の頂部ヘッダとの間、及び、前記上側横ヘッダと前記第２の頂部ヘッダとの間は、接続管を介して連通されることが好ましい。接続管は、縦ヘッダ及び下側横ヘッダの端部に設けられた貫通孔を有する小口板から外方に突出する鞘管の内側に、一方の端部が嵌合するように設けられることが好ましい。

【0015】

一実施形態においては、熱交換器全体が、例えばポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）などのプラスチック樹脂によって構成されることが好ましい。

【0016】

別の態様において、本発明は、上述の構造を持つ第１の熱交換器と、上述の構造を持ち、第１の熱交換器の上側横ヘッダ及び下側横ヘッダより短い上側横ヘッダ及び下側横ヘッダを有する、第２の熱交換器とを備え、第１の熱交換器の複数の集熱パネルの間に形成された空間に、第２の熱交換器の複数の集熱パネルが配置された熱交換器を提供する。

【0017】

さらに別の態様において、第１の熱媒と第２の熱媒との間で熱交換を行う熱交換システムが提供される。熱交換システムは、第１の熱媒が内部を流れる上述の構造の熱交換器と、熱交換器が内部に配置され、熱交換器によって熱が回収される第２の熱媒を貯留する槽と、槽内に第２の熱媒を供給する流入管を有する流入回路と、槽内から第２の熱媒を排出する排出管を有する流出回路とを有する。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る熱交換器は、横ヘッダを上下部位として並列に配置された複数の縦管群が集熱面となり、その集熱面を持つ複数の集熱パネルが、集熱面と直交する方向に並列に配置されることによって、全体として柵状の多くの集熱面が形成されるため、水流の上下貫流を許容する等間隔のスペースにおいて第２の熱媒が澱むことなくスムーズに上下に貫流して熱伝達が向上するとともに、柵状の集熱面の間を貫流する第２の熱媒から均質にかつ多量に温熱を回収することが可能な熱交換器及び熱交換システムを提供することが出来る。また、本発明に係る熱交換器は、複数の集熱パネル間の接続が左右の頂部ヘッダによって行われており、さらに、これらの集熱パネルが集熱面と直交する方向に並列に配置されていることにより、圧力損失が小さく、熱交換能力及び出口温度が高まるとともに、洗浄が容易となる。

【0019】

また、複数の集熱パネルの各々において、複数の縦管の各々における第１の熱媒の経路長が同一であるため、複数の縦管によって各々が形成される複数の集熱パネルの集熱面は、実質上均斉な集熱作用を奏する。さらに、複数の集熱パネルの各々において、第１の熱媒が縦ヘッダから下側横ヘッダに供給され、下側横ヘッダから複数の縦管内を通って上側横ヘッダに収集される場合には、第１の熱媒は、複数の縦管内を充満して上昇流となるため、集熱パネルの上部に位置する頂部ヘッダの空気溜りを抑制することができ、流水経路に空気溜り生じず、エア抜き装置の付設の不要な熱交換器及び熱交換システムを提供することができる。

【0020】

熱交換器全体をプラスチック樹脂製とすれば、部材の切断、融着が容易であるとともに、軽量で、製作、運搬及び取付作業が容易である。例えば、プラスチック樹脂を、第２の熱媒が、その溶存成分を高濃度の塩化物泉や、酸性泉、ナトリウム塩化物質等の泉質とするものであっても、腐食や劣化が生じない材料とすることによって、毛髪やスケール、浮遊物質などを外側のみの高圧洗浄で容易に洗い流すことができ、耐久性及び保守性に優れる熱交換器及び熱交換システムを提供することができる。さらに、上下横ヘッダに設けられる取付孔Ｈａは、パイプの一側面に自動孔開機で容易に穿設することができるとともに、複数の縦管を取付孔Ｈａに嵌合して融着することによって接合することができるため、均質な集熱効果を有する複数の集熱パネルを簡単かつ低コストで製作することができる。

【0021】

熱交換器全体をプラスチック樹脂製とする場合には、同構造の２つの熱交換器の集熱パネルを交互に配置して組み立てられる熱交換器（本明細書において説明される熱交換器Ｈｅ）とすることによって、同性能を有する全プラスチック製の熱交換器を単体で製作した場合に問題となる自重による全体のゆがみ、破損、取り扱いの困難さなどを考慮することなく、軽量で、製作、運搬、現場での組立、及び取付作業が容易な熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態による熱交換器Ｈ１を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は右側面図である。

【図2】本発明の別の実施形態による熱交換器Ｈｅを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は右側面図である。

【図3】本発明の別の実施形態による熱交換器Ｈｅを構成する熱交換器Ｈ２を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は右側面図である。

【図4】熱交換器Ｈｅにおいて熱交換器Ｈ１と熱交換器Ｈ２との嵌入状態を説明する図である。

【図5】熱交換器Ｈ１又は熱交換器Ｈ２の内部における熱媒の流れの説明図であり、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は正面図である。

【図6】本発明の一実施形態による熱交換器Ｈ１の部分断面図であって、（Ａ）左図は一端部の縦断側面図、右図は他端部の縦断側面図、（Ｂ）は一端部の頂部ヘッダの横断面図、（Ｃ）は一端部の縦ヘッダ横断上面図である。

【図7】本発明の一実施形態による熱交換器を用いた熱交換システムの構成概要図であり、（Ａ）は横断面概要図、（Ｂ）は縦断面概要図である。

【図8】従来例１のプレート型熱交換器の説明図であって、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は第１の熱交換プレートの正面図、（Ｄ）は第２の熱交換プレートの正面図である。

【図9】従来例２のシェルアンドチューブ型熱交換器の縦断面説明図である。

【図10】従来例３のパイプ型熱交換器の説明図であって、（Ａ）は構成斜視図、（Ｂ）は外観斜視図、（Ｃ）は縦断側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

［本発明に係る熱交換器の説明］
図１は、本発明の第１の実施形態による熱交換器Ｈ１を示す。また、図６は、熱交換器Ｈ１の部分断面図を示す。熱交換器Ｈ１は、複数の集熱パネル１が並列に配置され、それらの複数の集熱パネル１の各々と、第１の頂部ヘッダ１３ａ及び第２の頂部ヘッダ１３ｂとが接続された構造を有する。複数の集熱パネル１の各々においては、略平行に配置された上側横ヘッダ１０ａと下側横ヘッダ１０ｂと間に、これらのヘッダより径が小さい同径同長の複数の縦管１１が、横ヘッダ１０ａ及び１０ｂの長さ方向に沿って並列に配置されており、複数の縦管１１は、その両端部において上側横ヘッダ１０ａ及び下側横ヘッダ１０ｂと連通している。集熱パネル１の数及び縦管１１の数は、図１において示される数に限定されるものではなく、熱交換器のサイズ、回収する熱エネルギー量、又は第２の熱媒の状態等に応じて、適宜決定することができる。

【0024】

上側横ヘッダ１０ａの左端部にはスペーサ管１７が、下側横ヘッダ１０ｂの左端部には接続管１６ｃが、おのおの外方に突出して設けられ、これらのさらに外側には、縦管１１より大径の縦ヘッダ１２が配置される。上側横ヘッダ１０ａと縦ヘッダ１２とは、スペーサ管１７を介して接続されているため連通しておらず、下側横ヘッダ１０ｂと縦ヘッダ１２とは、接続管１６ｃを介して連通している。

【0025】

縦ヘッダ１２の上端部には、接続管１６ａが上方に突出して設けられる。接続管１６ａには、集熱パネル１に第１の熱媒を案内する（又は、集熱パネル１から第１の熱媒を収集する）第１の頂部ヘッダ１３ａの側面が接続されており、第１の頂部ヘッダ１３ａは、並列に配置された複数の集熱パネル１の上側横ヘッダ１０ａの各々と直交するように、すなわち、その長さ方向が複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向になるように、配置される。縦ヘッダ１２と第１の頂部ヘッダ１３ａとは、接続管１６ａを介して連通している。なお、本発明において熱交換器内を流れる第１の熱媒として、気体、又は、水道水、井水などスケールや浮遊物のない液体を用いることができ、典型的には、水道水を用いることが好ましい。

【0026】

上側横ヘッダ１０ａの右端部上面（すなわち、上側横ヘッダ１０ａの側面）には、接続管１６ｂが上方に突出して設けられる。接続管１６ｂには、集熱パネル１から第１の熱媒を収集する（又は、集熱パネル１に第１の熱媒を案内する）第２の頂部ヘッダ１３ｂの側面が接続されている。第２の頂部ヘッダ１３ｂは、並列に配置された複数の集熱パネル１の上側横ヘッダ１０ｂの各々に対して垂直方向に延びるように、すなわち、その長さ方向が複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向になるように、配置される。上側横ヘッダ１０ｂと第２の頂部ヘッダ１３ｂとは、接続管１６ｂを介して連通している。

【0027】

第１の頂部ヘッダ１３ａの後端部には、集熱パネル１に供給（又は、集熱パネル１から排出）される第１の熱媒が通る第１の熱媒給排管１８ａが接続され、第２の頂部ヘッダ１３ｂの後端部には、集熱パネル１から排出（又は、集熱パネル１に供給）される第１の熱媒が通る第２の熱媒給排管１８ｂが接続される。

【0028】

一実施形態においては、図５に示されるように、第１の熱媒は、第１の熱媒給排管１８ａ（この場合は、熱媒供給管として機能する）から第１の頂部ヘッダ１３ａに入り、接続管１６ａを通って縦ヘッダ１２に案内され、縦ヘッダ１２の下端部から接続管１６ｃを通って下側横ヘッダ１０ｂに流れるようにすることが好ましい。下側横ヘッダ１０ｂに入った第１の熱媒は、複数の縦管１１内を上方に向かって流れ、その間に、第１の熱媒と、複数の縦管１１の周囲を流れる第２の熱媒との間で熱交換が行われる。第１の熱媒は、次に上側横ヘッダ１０ａに入り、接続管１６ｂを通って第２の頂部ヘッダ１３ｂに収集され、第２の熱媒給排管１８ｂ（この場合は、熱媒排出管として機能する）から排出される。

【0029】

縦ヘッダ１２の位置、第１及び第２の頂部ヘッダ１３ａ、１３ｂの位置、並びに第１の熱媒の流れの方向については、図１の形態に限定されるものではない。例えば、縦ヘッダ１２を上側及び下側横ヘッダ１０ａ、１０ｂの右端部の外側に配置し、スペーサ管１７及び接続管１６ｃを、それぞれ上側横ヘッダ１０ａ及び下側横ヘッダ１０ｂの右端部に設けてもよい。この場合には、第１の熱媒は、第２の熱媒給排管１８ｂ（この場合は、熱媒供給管として機能する）から縦ヘッダ１２に供給され、第１の熱媒給排管１８ａ（この場合は、熱媒排出管として機能する）から排出されるようにすることができる。また、例えば、第１及び第２の頂部ヘッダ１３ａ、１３ｂを複数の集熱パネル１の下方に配置してもよい。また、例えば、図１に示される構造の熱交換器において、第１の熱媒の流れの方向のみを逆方向としてもよい。ただし、第１の熱媒の流水による熱交換器内の空気が効果的に抜けて排出されるように、複数の縦管１１内の流れの方向は上昇流であることが好ましい。なお、スペーサ管１７及び接続管１６ａ〜１６ｃの位置は、縦ヘッダ１２及び頂部ヘッダ１３の位置並びに第１の熱媒の流れの方向に応じて、適宜変更することができる。

【0030】

図２は、本発明の第２の実施形態による熱交換器Ｈｅを示す。この実施形態の熱交換器は、図１に示される熱交換器Ｈ１と、熱交換器Ｈ１と同じ構造を有し、熱交換器Ｈ１より横ヘッダの長さが短い、図３に示されるような熱交換器Ｈ２とを組み合わせて構成される。なお、熱交換器Ｈｅに用いられる場合には、熱交換器Ｈ１は、複数の集熱パネル１間の間隔が図１に示されるものより広い熱交換器が用いられる。熱交換器Ｈｅは、熱交換器Ｈ１及び熱交換器Ｈ２が、いずれも、例えばポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）などのプラスチック樹脂によって形成される場合に用いられることが好ましい。熱交換器がプラスチック樹脂製の場合には、熱交換器Ｈ１単体の集熱パネルで適切な熱交換性能を得ようとすると、自重が大きくなり、全体のゆがみ、破損、取り扱いの困難さなどが問題となるおそれがある。したがって、熱交換器Ｈｅのように、２つの熱交換器を組み合わせて構成し、２つの熱交換器の各々を、その自重による影響が生じないサイズで製作することによって、こうした問題を解決することができる。

【0031】

熱交換器Ｈ２は、複数の集熱パネル２が並列に配置され、それらの複数の集熱パネル２の各々と、第１の頂部ヘッダ２３ａ及び第２の頂部ヘッダ２３ｂとが接続された構造を有する。熱交換器Ｈ２は、図３に示されるように、複数の集熱パネル２の各々が有する上側横ヘッダ２０ａ及び下側横ヘッダ２０ｂの長さが、熱交換器Ｈ１が有する上側横ヘッダ１０ａ及び下側横ヘッダ１０ｂの長さより短いこと以外は、熱交換器Ｈ１と同じ構造である。熱交換器Ｈ２の縦ヘッダ２２の位置、第１及び第２の頂部ヘッダ２３ａ、２３ｂの位置、並びに第１の熱媒の流れの方向については、図３の形態に限定されるものではないことは、熱交換器Ｈ１の場合と同様である。熱交換器Ｈ２においても、熱交換器Ｈ１と同様に、集熱パネル２の数及び縦管２１の数は、図３において示される数に限定されるものではなく、熱交換器のサイズ、回収する熱エネルギー量、又は第２の熱媒の状態等に応じて、適宜決定することができる。

【0032】

以上のように構成された熱交換器Ｈ１と熱交換器Ｈ２と組み合わせることによって、熱交換器Ｈｅを製作することができる。熱交換器Ｈｅは、例えば工場や施工現場で熱交換器Ｈ１と熱交換器Ｈ２とを別々に組み立てた後に、熱交換器Ｈ１の複数の集熱パネル１の間に形成された空間に、熱交換器Ｈ２の複数の集熱パネル２を挿入するように配置することによって、形成することができる。熱交換器Ｈｅにおいては、集熱パネル１と集熱パネル２とが１枚ずつ交互に配置されることが好ましいが、交互に配置される集熱パネルの数はこれに限定されるものではなく、例えば集熱パネル１の間に２枚の集熱パネル２が配置されるようにしてもよく、２枚の集熱パネル１と２枚の集熱パネル２とが交互に配置されるようにしてもよい。

【0033】

この実施形態においては、図２に示されるように、熱交換器Ｈ１の複数の縦管１１と熱交換器Ｈ２の複数の縦管２１とは、複数の縦管によって形成される集熱面と直交する方向に沿って一列に並んでいる（すなわち、図２（Ａ）に示される正面からみると、複数の縦管２１は、複数の縦管１１と重なって見えない位置関係となっている）が、縦管の並び方はこれに限定されるものではなく、たとえば、集熱面と直交する方向に沿って、複数の縦管１１と複数の縦管２１とが千鳥状に配置されていてもよい（すなわち、正面からみると、複数の縦管２１の各々が複数の縦管１１の間に見える位置関係となる）。ただし、第２の熱媒が、異物を含む排湯水の場合には、異物が縦管の間に滞留しないように、流れに対する抵抗を小さくすることが望まれることが多く、このようなときには、複数の縦管が千鳥状に配置される形態より一列に並ぶように配置されることが好ましい。

【0034】

熱交換器Ｈ１における複数の縦管１１の間の間隔（ｇＡ）、複数の集熱パネル１の各々の間での横ヘッダ１０ａ、１０ｂ同士の間隔（ｇＢ）、複数の集熱パネル１の各々の間での縦管１１同士の間隔（ｇＣ）については、第２の熱媒の種類や性状に応じて適切に設計されればよく、特に限定されるものではないが、第２の熱媒として多くの異物が含まれる流体を用いる場合でも少なくともその異物が上記間隔の各々に閉塞しない程度に密接していることが好ましい。このことは、熱交換器Ｈｅにおける複数の縦管１１の間の間隔（ｇＡ）、複数の縦管２１間の間隔（ｇＡ）、熱交換器Ｈ１及び熱交換器Ｈ２の各々における横ヘッダ１０間及び横ヘッダ２０間の間隔（ｇＢ）、熱交換器Ｈ１と熱交換器Ｈ２との間における縦管１１と縦管２１との間の間隔（ｇＤ）についても同様である。本発明において、熱交換器の外部を流れる第２の熱媒は、特に限定されないが、第１の熱媒より高温の液体又は気体とすることができ、例えば、酸性の水質、スケール分、浮遊物質又は油分等がある水質又は源泉にシャンプー、石鹸、毛髪又は垢等が含まれる排湯水とすることができる。

【0035】

熱交換器Ｈ１（又は熱交換器Ｈｅ（なお、本明細書の以下の記載において、（ ）内の符号は、熱交換器Ｈｅ、熱交換器Ｈ２又は集熱パネル２の各部材を指す））は、集熱パネル１（２）の一方の左端部に大径の縦ヘッダ１２（２２）が配置されているため、第１の頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）から第１の熱媒が流入する際の配管抵抗が小さくなり、複数の縦管１１（２１）に第１の熱媒をスムーズに供給することができる。また、集熱パネル１（２）においては、下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）の左端部の位置、すなわち複数の縦管１１（２１）への第１の熱媒の実質的な供給位置から、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の右端部の位置、すなわち第１の熱媒の排出位置までの、第１の熱媒の流水経路は、いずれの縦管１１（２１）を経由する場合でも同一長であり、したがって、複数の縦管１１（２１）によって形成される集熱面は、実質上、均斉な集熱作用を奏する。

【0036】

また、複数の縦パイプ１１（２１）を集熱面とする集熱パネル１（２）は、複数の縦管１１（２１）の間隔、複数の集熱パネル１の前後間隔（集熱パネル１と集熱パネル２との間の間隔）を保って配置されるため、熱交換器の周囲に流れる第２の熱媒の温熱を効率良く吸収して、複数の縦管１１（２１）内の第１の熱媒に均斉な加熱作用を奏する。

【0037】

熱交換器Ｈ１（Ｈｅ）は、大径の横ヘッダ１０（２０）が上下に略平行に存在しており、複数の縦管１１（２１）によって形成される面の間の間隔、即ち集熱パネルの集熱面間の間隔は、下端から上端まで同一寸法であるため、上下開通状態となり、熱交換器の周囲を流れる第２の熱媒の上下貫流が澱むことなくスムーズであり、その結果、伝導熱伝達が向上する。

【0038】

熱交換器Ｈ１（Ｈｅ）は、複数の集熱パネル１間（又は、複数の集熱パネル１と複数の集熱パネル２との間）の接続が左右の頂部ヘッダ１３（２３）によって行われており、さらに、これらの集熱パネルが集熱面と直交する方向に並列に配置されていることにより、圧力損失が小さく、熱交換能力及び出口温度が高まるとともに、洗浄が容易となる。

【0039】

熱交換器Ｈ１（Ｈｅ）は、プラスチック樹脂製の場合には、軽量かつ安価で、作業性に優れ、耐腐食性が高く、第２の熱媒が、酸性の水質、スケール分、浮遊物質又は油分がある水質又は源泉にシャンプー、石鹸、毛髪又は垢等が含まれる排湯水の場合でも、長期間浸漬後の強度試験結果は良好で、物性低下がなく、耐久性に優れる。

【0040】

また、熱交換器Ｈ１（Ｈｅ）の構成要素である上下横ヘッダ１０（２０）、縦管１１（２１）、縦ヘッダ１２（２２）、頂部ヘッダ１３（２３）は、単純かつ安価な形状の押出成形で準備することができ、複数の縦管１１（２１）の上下横ヘッダ１０（２０）への取付位置や、縦ヘッダ１２（２２）の頂部ヘッダ１３（２３）への取付位置などの配置も自由に選択することができる。したがって、複数の縦管１１（２１）を並列に配置した高性能集熱パネルを、簡単かつ安価に製作することが可能であり、さらに、集熱パネル１（集熱パネル２）を容易に増加することができるため、需要者の要求に容易に対応することが可能である。

【0041】

熱交換器Ｈ１（Ｈｅ）は、第１の熱媒が複数の縦管１１（２１）内を上昇流として流れる形態の場合には、流水で生じる熱交換器内の空気が、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の右端部から頂部ヘッダ１３ｂ（２３ｂ）を経て、第２の熱媒給排管１８ｂ（２８ｂ）に排出され、熱源機に常備される膨張タンクやエア抜き具から放出されるため、熱交換器自体にエア抜き装置を設けることが不要であり、高性能で稼働率に優れた熱交換器とすることができる。

【0042】

[熱交換器の実施例]
以下に、全プラスチック製熱交換器Ｈｅを例として、本発明に係る熱交換器の実施例を説明する。
（熱交換器Ｈｅの構造）
熱交換器Ｈｅは、横方向の長さが異なる同形態の熱交換器Ｈ１と熱交換器Ｈ２とによって構成される。熱交換器Ｈｅは図２に、熱交換器Ｈ１は図１に、熱交換器Ｈ２は図３に示される。熱交換器Ｈ１（又は熱交換器Ｈ２）の集熱パネル１（２）は、外径２７ｍｍ、肉厚５ｍｍの上下横ヘッダ１０（２０）間に、外径１３ｍｍ、肉厚１．６ｍｍの複数の縦管１１（２１）が、露出長さ６４６ｍｍ、間隔ｇＡを７ｍｍとして並列に配置される。上下横ヘッダ１０（２０）には、側面に、直径１３ｍｍの複数の貫通孔Ｈａが設けられており、複数の縦管１１（２１）の両端部は、貫通孔Ｈａに嵌合している。

【0043】

上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の両端部及び下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）の右端部には、上側ヘッダ１０ａ（２０ａ）と同質同径で３ｍｍ厚のプレート状の小口板１４ｂ（２４ｂ）が配置され、横ヘッダの端部を閉止している。上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の左端部の小口板１４ｂ（２４ｂ）の外方には、外径１７ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ１５ｍｍの鞘管１５（２５）の内側に一方の端部が嵌合し、縦管１１（２１）と同質同径で露出長さが３０ｍｍの、プレート板１７ａで他方の端部が閉止されたスペーサ管１７（２７）が突出して設けられる。鞘管１５（２５）を設けることによって、例えばスペーサ管１７（２７）と小口板１４ｂとの間の融着面積が大きくなり、接続部分の強度を高めることができる。

【0044】

下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）の左端部には、直径１３ｍｍの貫通孔Ｈｂを備えた小口板１４ａ（２４ａ）が配置され、小口板１４ａ（２４ａ）の外方には、一方の端部が鞘管１５（２５）の内側に嵌合する、縦管１１（２１）と同質同径で露出長さが３０ｍｍの接続管１６ｃ（２６ｃ）が突出して設けられる。

【0045】

接続管１６ｃ（２６ｃ）及びスペーサ管１７（２７）の外端（すなわち、複数の縦管のうち最外端の縦管のさらに外側）には、横ヘッダ１０（２０）と同質同径で全長ｈ_３が７００ｍｍの縦ヘッダ１２（２２）が立設される。縦ヘッダ１２（２２）は、上下横ヘッダ１０（２０）と同質同径で３ｍｍ厚のプレート状の小口板１４ｂ（２４ｂ）が下端部に、外径１３ｍｍの貫通孔Ｈｂを備えた小口板１４ａ（２４ａ）が上端部に、おのおの配置され、接続管１６ｃ（２６ｃ）及びスペーサ管１７（２７）が接続される取付孔Ｈａを側面に備える。

【0046】

縦ヘッダ１２（２２）の上端部には、外径１７ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ１５ｍｍの鞘管１５（２５）の内側に下端が嵌合された、縦管１１（２１）と同質同径で露出長さが３０ｍｍの接続管１６ａ（２６ａ）が、上方に突出するように設けられる。上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）は、外径１３ｍｍ、深さ（奥行き）がヘッダと同厚の５ｍｍの取付孔Ｈａを右端部上面（すなわち、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の上向きの側面）に備え、取付孔Ｈａには、縦管１１（２１）と同質同径で露出長さが３０ｍｍの接続管１６ｂ（２６ｂ）が上方に突出するように配置される。

【0047】

熱交換器Ｈ１の複数の集熱パネル１の各々は、左右方向の全長Ｌ１が１，５２７ｍｍ、上下横ヘッダ１０の長さＬ_２が１，４７０ｍｍ、上下横ヘッダ１０の左端部から縦ヘッダ１２外端までの距離Ｌ_３が５７ｍｍ、上側横ヘッダ１０ａの上面から下側横ヘッダ１０ｂの下面までの高さｈ３が７００ｍｍ（ｈ_１：７５７ｍｍ−ｈ_２：５７ｍｍ）、厚さが２７ｍｍである。熱交換器Ｈ２の複数の集熱パネル２の各々は、高さ及び厚さが集熱パネル１と同一であり、左右方向全長Ｌ_４が１，４０７ｍｍ、上下横ヘッダ２０の長さＬ_４が１，３５０ｍｍ、上下横ヘッダ２０の左端部から縦ヘッダ２２外端までの距離Ｌ_３が５７ｍｍである。集熱パネル１及び集熱パネル２は、共に、左端部の縦ヘッダ１２（２２）の上端部から接続管１６ａ（２６ａ）が、右端部の上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の上面から接続管１６ｂ（２６ｂ）が、おのおの露出長さ３０ｍｍで上方に突出している。

【0048】

熱交換器Ｈ１は、図１に示されるように、縦ヘッダ１２の上端部から突出する接続管１６ａに頂部ヘッダ１３ａが、上側横ヘッダ１０ａの右端部上面から突出する接続管１６ｂに頂部ヘッダ１３ｂが、接続されている。頂部ヘッダ１３ａ、１３ｂは、一側面に中心距離６０ｍｍ間隔で複数の取付孔Ｈａが設けられ、外径が２７ｍｍ、肉厚が５ｍｍ、長さＤ_１が６００ｍｍである。熱交換器Ｈ１は、９枚の集熱パネル１を有し、集熱パネル１の各々の接続管１６の上端の外周部は、頂部ヘッダ１３の複数の取付孔Ｈａに融着されている。９枚の集熱パネル１は、その集熱面に直交する方向に並列に配置され、頂部ヘッダ１３によって一体的に連通される。

【0049】

熱交換器Ｈ２は、図３に示されるように、縦ヘッダ２２の上端部から突出する接続管２６ａに頂部ヘッダ２３ａが、上側横ヘッダ２０ａの右端部上面から突出する接続管２６ｂに頂部ヘッダ２３ｂが、接続されている。頂部ヘッダ２３ａ、２３ｂは、長さＤ_２が５４０ｍｍであり、８枚の集熱パネル２と連通されること以外は、熱交換器Ｈ１と同様である。

【0050】

頂部ヘッダ１３（２３）の前端部には、肉厚３ｍｍ、外径が頂部ヘッダ１３（２３）と同径のプレート状の小口板１４ｂが、後端部には、外径１７ｍｍの貫通孔Ｈｂを備えた小口板１４ａが設けられる。一方の頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）の後端からは第１の熱媒給排管１８ａが、他方の頂部ヘッダ１３ｂ（２３ｂ）の後端からは第２の熱媒給排管１８ｂが、おのおの長さ１，０００ｍｍで延出している。小口板１４ａ（２４ａ）、１４ｂ（２４ｂ）の外方に、外径２２ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの鞘管１５（２５）が設けられ、鞘管１５（２５）の内面には、外径１７ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さが１，０００ｍｍの入出管１８（２８）の一方の端部が融着されている。

【0051】

熱交換器Ｈｅは、図４に示されるように、集熱パネル１の下側横ヘッダ１０ｂ間の間隔ｇＢ（３３ｍｍ）に集熱パネル２の下側横ヘッダ２０ｂが、縦管１１間の間隔ｇＣ（４７ｍｍ）に集熱パネル２の縦管２１が、上側横ヘッダ１０ａ間の間隔ｇＢ（３３ｍｍ）に集熱パネル２の上側横ヘッダ２０ａがおのおの嵌入された形態である。これらの集熱パネル１と集熱パネル２とは、上下横ヘッダ１０及び２０の上下面に配置された板状のプラスチック樹脂製の平板（図示せず）又はプラスチック樹脂製の小径パイプ（図示せず）と、上下横ヘッダ１０又は２０とを融着することによって一体化されている。あるいは、慣用のプラスチック樹脂製の結束バンドを用いて、集熱パネル１と集熱パネル２とを一体化してもよい。集熱パネル１の各々と集熱パネル２の各々とは、両端同士が横ヘッダの長さ方向にｄ１（６０ｍｍ）の段差をもって交互に配置される。熱交換器Ｈｅは、全長Ｌ_１が１，５２７ｍｍ、全高ｈ_１が７５７ｍｍ、奥行き（厚さ）Ｄ_１が６００ｍｍである。

【0052】

（熱交換器Ｈｅの製造方法）
以下に、熱交換器Ｈｅの製造方法を説明する。集熱パネル１及び集熱パネル２の上下横ヘッダ１０（２０）、縦管１１（２１）及び縦ヘッダ１２（２２）はいずれも、ポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）を押出成形して準備することができる。上下横ヘッダ１０（２０）の側面に、図６に示されるように、その長さ方向に沿って複数の取付孔Ｈａを設ける。複数の取付孔Ｈａの間隔は、複数の縦管１１（２１）の配置間隔ｇＡ（７ｍｍ）と整合させる。

【0053】

次いで、上下横ヘッダ１０（２０）の取付孔Ｈａの各々に、縦管１１（２１）の各々の両端部を嵌合してその外周面を融着することによって、上下横ヘッダ１０（２０）間に複数の縦管１１（２１）を間隔ｇＡ（７ｍｍ）で並列に配置する。

【0054】

次いで、上下横ヘッダ１０（２０）の右端部に、プレート状の小口板１４ｂ（２４ｂ）を融着し、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の左端部にも小口板１４ｂ（２４ｂ）を融着する。後者の小口板１４ｂ（２４ｂ）には鞘管１５（２５）を融着し、鞘管１５（２５）の内面にはスペーサ管１７（２７）を融着する。下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）の左端部には、小口板１４ａを融着する。小口板１４ａには貫通孔Ｈｂを設け、外方には鞘管１５（２５）を融着し、鞘管１５（２５）の内面には接続管１６ｃ（２６ｃ）を融着する。

【0055】

次いで、接続管１６ｃ（２６ｃ）及びスペーサ管１７（２７）の外端に、縦ヘッダ１２（２２）を立設する。縦ヘッダ１２（２２）には、接続管１６ｃ（２６ｃ）及びスペーサ管１７（２７）と整合する取付孔Ｈａを設ける。縦ヘッダ１２（２２）の取付孔Ｈａには、接続管１６ｃ（２６ｃ）及びスペーサ管１７（２７）を嵌合して融着する。

【0056】

縦ヘッダ１２（２２）の下端部には、プレート状の小口板１４ｂ（２４ｂ）を融着し、上端部には、小口板１４ａ（２４ａ）を融着する。小口板１４ａ（２４ａ）には、鞘管１５（２５）を上方に突出させて融着し、鞘管１５（２５）の内面には、接続管１６ａ（２６ａ）を融着する。また、上側横ヘッダ１０（２０）の右端部の上面に取付孔Ｈａを設け、この取付孔Ｈａに、接続管１６ｂ（２６ｂ）を上方に突出するように嵌合し、融着する。

【0057】

一方、並列に配置される複数の集熱パネル１（２）の各々を接続するとともに、第１の熱媒を複数の集熱パネル１（２）に分配する頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）は、ポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）を押出成形することによって得られる。また、並列に配置される複数の集熱パネル１（２）の各々を接続するとともに、第１の熱媒を複数の集熱パネル１（２）から収集する頂部ヘッダ１３ｂ（２３ｂ）もまた、ポリプロピレンランダムコポリマー樹脂（ＰＰＲ樹脂）を押出成形することによって得られる。頂部ヘッダ１３（２３）の一側面に、その長さ方向に沿って、複数の接続管１６（２６）を嵌合して融着するための複数の取付孔Ｈａを間隔６０ｍｍで設ける。

【0058】

頂部ヘッダ１３（２３）の前端部にプレート状の小口板１４ｂ（２４ｂ）を融着し、後端部に小口板１４ａ（２４ａ）を融着する。小口板１４ａ（２４ａ）に貫通孔Ｈｂを設け、その外方に鞘管１５ａ（２５ａ）を融着し、鞘管１５ａ（２５ａ）の内面に、入出管１８（２８）の一方の端部を融着する。

【0059】

頂部ヘッダ１３（２３）の複数の取付孔Ｈａに、複数の集熱パネル１（２）の各々の接続管１６（２６）の上端を嵌合してその外周部を融着することによって、複数の集熱パネル１（２）が並列に配置されて一体的に連通接続された熱交換器Ｈ１（Ｈ２）を得る。

【0060】

次いで、図４に示されるように、熱交換器Ｉの複数の集熱パネル１の上下横ヘッダ１０間の間隔ｇＢ及び縦パイプ１１間の間隔ｇＣに、熱交換器ＩＩの複数の集熱パネル２を嵌入する。さらに、上下横ヘッダ１０及び２０の上下面に、板状のプラスチック樹脂製の平板（図示せず）又はプラスチック樹脂製の小径パイプ（図示せず）を配置し、それらと上下横ヘッダ１０又は２０とを融着する。

【0061】

（第１の熱媒の流れ）
図５には、熱交換器Ｈｅ内における第１の熱媒の流れの方向を示す。第１の熱媒は、熱交換器Ｈ１（Ｈ２）の左側に設けられた頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）の後端から延出する第１の熱媒給排管１８ａ（２８ａ）から供給され、右側に設けられた頂部ヘッダ１３ｂ（２３ｂ）の後端から延出する第２の熱媒給排管１８ｂ（２８ｂ）から排出される。第１の熱媒給排管１８ａ（２８ａ）から供給される第１の熱媒の水流ｆ１は、頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）内を横水流ｆ２で案内され、頂部ヘッダ１３ａ（２３ａ）の下面から垂下する集熱パネル１（集熱パネル２）の各々の接続管１６ａ（２６ａ）で下降流ｆ３に方向転換される。ついで、第１の熱媒は、縦ヘッダ１２（２２）内を下降流ｆ４として案内され、縦ヘッダ１２（２２）の下端部において連通する集熱パネル１（２）の各々の接続管１６ｃ（２６ｃ）で横水流ｆ５に方向転換される。第１の熱媒は、下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）内を横水流ｆ６で案内され、下側横ヘッダ１０ｂ（２０ｂ）と直交する複数の縦管１１（２１）の各々内を上昇流ｆ７として案内される。複数の縦管１１（２１）の各々から上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）に案内された第１の熱媒は、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）で横水流ｆ８に方向転換され、上側横ヘッダ１０ａ（２０ａ）の右端部の上面から立設する接続管１６ｂ（２６ｂ）で上昇流ｆ９に方向転換される。第１の熱媒は、接続管１６ｂ（２６ｂ）に直交する頂部ヘッダ１３ｂ（２３ｂ）で横水流ｆ１０に方向転換されて収集され、第２の熱媒給排管１８ｂ（２８ｂ）から排出流ｆ１１として排出される。このように、第１の熱媒は、縦ヘッダ１２（２２）内を下降流として流れ、複数の縦管１１（２１）内を上昇流として流れることになる。

【0062】

[熱交換システムの実施例]
以下に、本発明に係る熱交換器を用いた熱交換システムの実施例を説明する。図７は、本発明に係る熱交換器を用いた熱交換システムの一例である熱交換システム５の構成を示す。この熱交換システム５は、例えば毛髪や浮遊物等の異物を含む排湯水である第２の熱媒から熱を回収する目的で用いることができる。熱交換システム５は、現場打ちコンクリート、コンクリート二次製品又はプラスチック樹脂製の貯湯槽３内に１つ又は複数の熱交換器Ｈｅを配置し、貯湯槽３に流入及び流出する第２の熱媒（排湯水）の温熱を、熱交換器Ｈｅ内を流れる第１の熱媒（例えば水道水）に伝達するものである。熱交換システム５は、熱交換器Ｈｅが、長さＬ_１方向を貯湯槽３の長辺方向入出側壁版３１ｃと平行にして配置され、貯湯槽３に第２の熱媒を供給する流入回路と、貯湯槽３から第２の熱媒を排出する流出回路と、熱交換器Ｈｅに第１の熱媒を供給する給水回路と、熱交換器Ｈｅから流出する第１の熱媒の温度調整を実施する給湯回路とから構成することができる。

【0063】

（流入回路）
流入回路は、貯湯槽３に第２の熱媒を供給するためのものであり、図７に示されるように、上流側の流入管３５ａと、慣用のコンクリート管３３（４５０ｍｍ）と、コンクリート管３３の下流側の流入管３５ｂとを有するものとすることができる。流入管３５ａは、外径１６５ｍｍ、肉厚５．１ｍｍの硬質ポリ塩化ビニル樹脂製（ＪＩＳＫ６７４１）とすることができ、コンクリート管３３の円筒面内側に面一で接続される。コンクリート管３３の下側内面には、アングル形状のプラスチック樹脂製の受材４１が配置され、受材４１上には、ステンレス鋼棒の円弧状の取手４２と上面が開放されたネット張りの籠４０とを有するプラスチック樹脂製のヘアキャッチャー４が載置される。

【0064】

ヘアキャッチャー４の上下方向中央より下側位置に、コンクリート管３３の円筒面と貯湯槽３の流入側壁版３１ａとを貫通する、流入管３５ａと同質同径の流入管３５ｂが配置される。流入管３５ｂの上方には、コンクリート管３３の円筒面と流入側壁版３１ａとを貫通する、流入管３５ａと同質同径のオーバーフロー管３６が配置される。流入管３５ｂは、貯湯槽３の常水面ＷＬより下方に配置され、オーバーフロー管３６は、常水面ＷＬより上方に配置される。オーバーフロー管３６は、その下面が、流入管３５ａの上面より段差ｄ_３（３０ｍｍ）だけ下方に位置するように配置されることが好ましい。

【0065】

ヘアキャッチャー４や流入管３５ｂが毛髪や浮遊物等で目詰まりが生じた場合には、流入管３５ａの上面より下面が段差ｄ_３の低位置にあるオーバーフロー管３６から貯湯槽３内に第２の熱媒が供給されるため、コンクリート管３３内の水位上昇は発生しない。また、オーバーフロー管３６上方の流入側壁版３１ａの内側に慣用の水位センサー（図示せず）を設置し、適宜場所にブザーを配置すれば、ヘアキャッチャー４の目詰まり等を通知することが出来る。

【0066】

（流出回路）
流出回路は、貯湯槽３から第２の熱媒を排出するためのものであり、図７に示されるように、排水管３４と排出管３７とを有する。排水管３４は、貯湯槽３内の流出側壁版３１ｂ側に配置され、下端に流入管３５ａと同質同径の直管３４ｂが嵌合し、円筒部の一側面から継手３４ｃが突出するとともに上端が開放されたＴ字管３４ａを有しており、慣用のプラスチック樹脂製のバンドで流出側壁版３１ｂから支持される。継手３４ｃには、流出側壁版３１ｂを貫通して、流入管３５ａと同質同径の排出管３７が接続されている。排出管３７は、その下面が、貯湯槽３の常水面ＷＬより段差ｄ_２（３０ｍｍ）だけ下方に位置するように配置されることが好ましい。

【0067】

貯湯槽３内に流入した第２の熱媒は、熱交換器Ｈｅを、図７（Ｂ）の貯湯槽３内の右上方から左下方に向かって傾斜状に貫流して排水管３４に入り、その下端から上昇流となって、排出管３７を横流して排水され、第２の熱媒が熱交換器Ｈｅに長く接触することで、集熱面内の第１の熱媒に温熱を効率的に付与することができる。また、排水管３４の下方が目詰まりした場合、貯湯槽３内の常水面ＷＬが上昇しても、排水管３４の上端の開放面から第２の熱媒が流入し、排水管３７を介して排水されるため、排水管３４及び排水管３７内に第２の熱媒が滞留しても貯湯槽３及びコンクリート管３３の近傍を汚損することはない。

【0068】

（給水回路）
給水回路は、熱交換器Ｈｅに第１の熱媒を供給するためのものであり、図７（Ａ）に示されるように、給水ポンプ５０と給水管５３ａと給水管５３ｂとを有するものとすることができ、例えばプラスチック樹脂製の給水管５３ａを介して、給水源から給水ポンプ５０を経由して貯湯タンク５１に接続される。給水管５３ａの途中から給水管５３ｂが分岐し、給水管５３ｂは、貯湯槽３内に配置される熱交換器Ｈｅの第１の熱媒給排管１８ａ（２８ａ）に連通する。給水管５３ａからの分岐部には、流水を停止するメンテナンス用の仕切弁５５ｂが配置されることが好ましく、給水管５３ｂと第１の熱媒給排管１８ａ（２８ａ）との接続部には、仕切弁５５ｃが配置されることが好ましい。

【0069】

（給湯回路）
給湯回路は、熱交換器Ｈｅから流出する第１の熱媒の温度調整を実施するためのものであり、図７（Ａ）に示されるように、給水管５３と給湯管５４ｂと貯湯タンク５１とを有するものとすることができる。給湯管５４ｂは、仕切弁５５ｄを介して、貯湯槽３内に配置される熱交換器Ｈｅの第２の熱媒給排管１８ｂ（２８ｂ）に連通するとともに、メンテナンス用の給湯用仕切弁５５ｂを経由して給水管５３ａに連通する。給水用仕切弁５５ｂと給湯用仕切弁５５ｂとの間の給水管５３ａに、仕切弁５５ａが配置される。給湯回路は、熱源機５２と、貯湯タンク５１と熱源機５２との間に配置された給湯管５４ｃと、循環ポンプ５６を経由する給水管５３ｃとをさらに有し、貯湯タンク５１から、蛇口等に連続する給湯管５４ａが配管される。

【0070】

（熱交換システムの運転）
熱交換システムは、以下のとおり稼働させることができる。例えば排湯水である第２の熱媒は、上流側の流入管３５ａを介して、コンクリート管３３の下側に配置されるヘアキャッチャー４で毛髪や浮遊物等の異物が除去された後、下流側の流入管３５ｂから貯湯槽３内に流入する。流入した第２の熱媒は、熱交換器Ｈｅの周囲を傾斜状に貫流し、流出側壁版３１ｂ側の排水管３４下端から上昇流で流水し、排出管３７を介して排出される。

【0071】

例えば水道水である第１の熱媒は、給水源から給水ポンプ５０と給水管５３ａ、５３ｂとを経由して貯湯槽３内の熱交換器Ｈｅに流入し、熱交換器Ｈｅ内を流れながら排湯水の温熱を回収し、給湯管５４ｂと給水管５３ａとを経由して貯湯タンク５１に送られ、循環ポンプ５６を経由して熱源機５２に流入する。第１の熱媒は、熱源機５２で加温され、給湯管５４ｃを介して貯湯タンク５１に送られ、貯湯タンク５１から給湯管５４ａによって蛇口等の端末器具に送られる。

【0072】

ヘアキャッチャー４に毛髪や浮遊物等の異物が堆積した場合には、コンクリート管３３上面の蓋３３ａを開放して、取手４２を治具（フック棒）で引っ掛けてヘアキャッチャー４を取り出し、洗浄後に受材４１に載置すれば良く、ヘアキャッチャー４の設置によって熱交換器Ｈｅの洗浄頻度を延長することができ、ヘアキャッチャー４も容易に洗浄が可能である。

【0073】

熱交換器Ｈｅの運転中には、給水管５３ａの仕切弁５５ａを閉止し、両側の仕切弁５５ｂを開放する。一方、貯湯槽３側のメンテナンスを実施する場合には、両側の仕切弁５５ｂを閉止し、仕切弁５５ａを開放する。この場合には、給水ポンプ５０からの第１の熱媒は、貯湯タンク５１に直接送られ、循環ポンプ５６を経由して熱源機５２に送水られる。次いで、第１の熱媒は、熱源機５２で加温され、給湯管５４ｃを介して貯湯タンク５１に戻り、貯湯タンク５１から蛇口等の端末器具に送られる。貯湯槽３内において第２の熱媒に接触しない位置に配置される仕切弁５５ｃ及び各仕切弁５５ｄは、第１の熱媒の熱交換器Ｈｅへの流出入を停止すると共に、入出管１８及び２８を取り外して熱交換器Ｈｅの拘束を解き、メンテナンスを実施することが出来る。

【0074】

第２の熱媒に含まれる毛髪や浮遊物等の異物によってヘアキャッチャー４からの流水が停止した場合は、コンクリート管３３内の水位が上昇しても、排湯水はオーバーフロー管３６から貯湯槽３に流水する。また、排水管３４内の上昇流が停止した場合は、貯湯槽３内の常水面ＷＬが上昇しても、第２の熱媒は排水管３４の上端から流入し、排水管３７を介して排水される。常水面ＷＬと排出管３７下面との段差ｄ_２（３０ｍｍ）によって、排出管３７は常時過半が開放された状態であり、排水量不足になることなくスムーズに排出され、常水面の上昇を回避する。

【0075】

本明細書に係る熱交換器及び熱交換システムは、上記の実施例においては、排温水内に熱交換器を浸漬し、熱交換器内に水を流水する液−液熱交換器及び熱交換システムとして説明されているが、これに限定されるものではなく、熱交換器内に水を通水し高温の排気ガスと熱交換する気−液熱交換器や、熱交換器内に空気を流し高温の排気ガスと熱交換する気−気熱交換器として用いることもでき、当業者であれば、本明細書に記載された熱交換器及び熱交換システムの形態を、気−液熱交換器及び気−気熱交換器として用いるためにどのように改変すればよいか、容易に理解することができる。

【符号の説明】

【0076】

Ｈ１、Ｈｅ、Ｈ２：熱交換器
１：熱交換器Ｈ１の集熱パネル
２：熱交換器Ｈ２の集熱パネル
３：貯湯槽
４：ヘアキャッチャー
５：熱交換システム
１０、２０：横ヘッダ
１０ａ、２０ａ：上側横ヘッダ
１０ｂ、２０ｂ：下側横ヘッダ
１１、２１：縦管
１２、２２：縦ヘッダ
１３、２３：頂部ヘッダ
１３ａ、２３ａ：第１の頂部ヘッダ
１３ｂ、２３ｂ：第２の頂部ヘッダ
１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ：小口板
１５、１５ａ、２５、２５ａ：鞘管
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ：接続管
１７、２７：スペーサ管
１７ａ：プレート板
１８、２８：熱媒給排管
１８ａ、２８ａ：第１の熱媒給排管
１８ｂ、２８ｂ：第２の熱媒給排管
３０：底板
３１、３１ｄ：壁版
３１ａ：流水側壁版
３１ｂ：流出側壁版
３１ｃ：入出側壁版
３２、３３ａ：蓋
３３：コンクリート管
３３ｂ：モルタル
３４：排水管
３４ａ：Ｔ字管
３４ｂ：直管
３４ｃ：継手
３５ａ、３５ｂ：流入管
３６：オーバーフロー管
３７：排出管
４０：籠
４１：受材
４２：取手
５０：給水ポンプ
５１：貯湯タンク
５２：熱源機
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ：給水管
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ：給湯管
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ：仕切弁
５６：循環ポンプ
Ｈａ：取付孔
Ｈｂ：貫通孔
ＷＬ：常水面
ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３：段差
ｇＡ：縦管間の間隔
ｇＢ：横ヘッダ間の間隔
ｇＣ、ｇＤ：縦管間の間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】