特許 5679968 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5679968

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 13/12 20060101AFI20150212BHJP

   F24H 9/00 20060101ALI20150212BHJP

   F24H 1/12 20060101ALI20150212BHJP

【ＦＩ】

   F28F13/12 A

   F24H9/00 A

   F24H1/12 B

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-516189(P2011-516189)

(86)(22)【出願日】2009年7月2日

(65)【公表番号】特表2011-526996(P2011-526996A)

(43)【公表日】2011年10月20日

(86)【国際出願番号】NL2009050392

(87)【国際公開番号】WO2010002255

(87)【国際公開日】20100107

【審査請求日】2012年6月29日

(31)【優先権主張番号】1035654

(32)【優先日】2008年7月3日

(33)【優先権主張国】NL

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】511003073

【氏名又は名称】インターガス・ヒーティング・アセッツ・ベスローテン・フェンノートシャップ

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(72)【発明者】

【氏名】コール，ペーテル・ヤン

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２８５７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０４９４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７０８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０２８２６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０７６００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０６０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６８５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−００２１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平０３−０１８８７０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実開昭５４−０８４６４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０２４１４５５７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第１０２８２９８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 英国特許出願公告第４３６６５６（ＧＢ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公告第４９９６４１（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １／２６

Ｆ２８Ｆ １／３２

Ｆ２８Ｆ １３／１２

Ｆ２８Ｄ １／００

Ｆ２４Ｈ １／１２

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｂ２１Ｄ ５３／０８

Ｂ２３Ｐ １５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱伝導材料の単一片から製造される熱交換器（１０）であって、流体を、前記熱交換器の一端部に近接して配置されている１つのバーナ（１２）またはバーナ群（１２）から、燃焼ガスが前記熱交換器（１０）から流出する他端部への流れ方向に案内すると共に該流体と前記熱交換器（１０）との間で熱を伝達するためのフィン（２０）を備えている、熱交換器において、
前記フィン（２０）間に、横断フィン部（２４）が設けられており、前記横断フィン部（２４）は、前記フィン（２０）間の距離よりも短い距離にわたって、前記フィン（２０）を実質的に横切る方向に延在しており、かつ前記流体の流れ方向を実質的に横切る方向に延在しており、前記横断フィン部（２４）は、前記フィン（２０）間に流れる流体を前記フィン（２０）間において蛇行経路に追従させるために、互いに隣接するフィン（２０）に近接してまたは互いに隣接するフィン（２０）上に互い違いに配置されており、前記横断フィン部（２４）の横切る方向は、前記フィン（２０）と実質的に直交しており、前記横断フィン部（２４）同士が互いに重ならない程度に互い違いに配置されて前記流体の流れを蛇行させることを特徴とする熱交換器（１０）。

【請求項2】

第２の流体を案内するための第１の導管（１６）をさらに備えており、前記導管は、前記熱交換器の前記熱伝導材料の単一片内の引っ込んだ所に配置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（１０）。

【請求項3】

第３の流体を案内するための第２の導管（１８）をさらに備えており、前記導管は、前記熱交換器の前記熱伝導材料の単一片内の引っ込んだ所に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器（１０）。

【請求項4】

前記導管（１６，１８）は、第２の熱伝導材料の中空ガイドを含んでおり、前記中空ガイドは、前記熱交換器に実質的にぴったりと嵌合して収められていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器（１０）。

【請求項5】

前記横断フィン部（２４）は、２つの互いに隣接するフィン（２０）間の距離の半分よりもかなり短い距離にわたって、前記フィン（２０）間の空間内に延在し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（１０）。

【請求項6】

前記横断フィン部（２４）は、前記フィン（２０）間の空間において、互いに隣接するフィン（２０）間の真ん中の位置まで延在し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（１０）。

【請求項7】

水を加熱するための水加熱装置において、
熱を生じさせるための加熱要素と、
前記加熱要素によって生じた熱を吸収するための請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）と、
前記熱交換器内に鋳込まれた前記流体用の前記導管（１６，１８）の供給側に接続された供給接続手段であって、水用の供給導管に接続されることが可能になっている、供給接続手段と、
前記熱交換器内に鋳込まれた前記流体用の前記導管（１６，１８）の排出側に接続された排出接続手段であって、加熱された水用の排出導管に接続可能になっている、排出接続手段と、
を備えていることを特徴とする水加熱装置。

【請求項8】

水道水およびＣＨ水を加熱するためのコンビボイラーにおいて、請求項７に記載の温水加熱器を備えており、前記温水加熱器は、請求項３〜６のいずれかに記載の熱交換器（１０）を備えており、前記第１の導管（１６）が前記水道水を案内するために設けられており、前記第２の導管（１８）が前記ＣＨ水を案内するために設けられていることを特徴とするコンビボイラー。

【請求項9】

熱交換器（１０）を製造するためのプロセスにおいて、
熱交換器（１０）を熱伝導材料の単一片から製造するための金型を設けることであって、前記金型は、
流体を案内することを目的として鋳込まれることになる導管（１６，１８）の供給部を受け入れるための開口と、
流体を案内することを目的として鋳込まれることになる導管（１６，１８）の排出部を受け入れるための開口と、
を少なくとも備えており、
前記金型は、前記熱交換器（１０）上にフィン（２０）を一体成形するための凹部を備えており、前記フィン（２０）用の前記凹部は、前記フィン（２０）上にまたは前記フィン（２０）に近接して横断フィン部（２４）を成形するための凹部を同様に備えており、前記横断フィン部（２４）は、前記フィン（２０）間の距離よりも短い距離にわたって、前記フィン（２０）を実質的に横切る方向に延在するようになっており、かつ成形されることになる前記フィン間を流れることが可能な流体の予想される流れ方向を実質的に横切る方向に延在するようになっており、前記流れ方向は、前記熱交換器の一端部に近接して配置されている１つのバーナ（１２）またはバーナ群（１２）から、燃焼ガスが前記熱交換器から流出する他端部へと方向付けられ、前記横断フィン部（２４）は、互いに隣接して成形されることになるフィン（２０）間を流れる流体を前記フィン（２０）間の蛇行経路に追従させるために、前記成形されることになるフィン（２０）に近接してまたは該フィン（２０）上に互い違いに配置されるようになっており、前記横断フィン部（２４）の横切る方向は、前記フィン（２０）と実質的に直交するようになっており、前記横断フィン部（２４）同士が互いに重ならない程度に互い違いに配置されて前記流体の流れを蛇行させることと、
流体を案内するための導管（１６，１８）を前記金型内に配置することであって、前記導管（１６，１８）の前記供給部が、前記供給部用の前記金型の前記開口に受け入れられ、前記導管（１６，１８）の前記排出部が、前記排出部用の前記金型の前記開口に受け入れられる、ことと、
除去可能な実質的に非圧縮性のコアを前記流体用の前記導管（１６，１８）内に配置することと、
少なくとも一種の熱伝導材料または前記金型内において熱伝導材料に少なくとも変換可能な材料によって、前記金型を充填することと、
熱伝導材料の単一片から熱交換器（１０）を得るために、前記金型の前記充填物を処理することと、
前記熱交換器（１０）から前記金型を取り外すことと、
前記流体用の前記導管（１６，１８）から前記コアを除去することと、
を含んでいることを特徴とするプロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱伝導材料の単一片から製造される熱交換器であって、流体を案内すると共に該流体と熱交換器との間で熱を伝達するためのフィンを備えている、熱交換器に関する。

【0002】

さらに、本発明は、水を加熱するための水加熱装置に関する。

【0003】

また、本発明は、水道水およびセントラルヒーティング水を加熱するためのコンビボイラー（combi-boiler）に関する。

【0004】

また、本発明は、熱交換器を製造するための方法に関する。

【0005】

熱交換器は、多くの冷却装置および加熱装置に利用されている。周知の加熱装置として、例えば、セントラルヒーティング設備（ＣＨ設備）のセントラルヒーティング水（ＣＨ水）を加熱するためのボイラー、および水道水を加熱するための自動湯沸し器またはボイラーが挙げられる。

【0006】

省スペース化の理由から、ＣＨ設備用の水および水道水の両方を加熱するために、所謂、コンビボイラーの形態にある組合せ装置を利用すると有利である。バーナのような単一の熱発生器しか必要とされないので、スペースが節約されることになる。加えて、第２のバーナの省略は、コストの点で有利である。

【0007】

さらなる改良は、単一片からの熱交換器の製造であり、これによって、必要とされる製造の工程数が少なくなる。

【0008】

熱伝達を高めることによっても、熱交換器をより小型化することができ、これによって、より小さい熱交換器で十分なものとすることができる。熱交換器にフィンを設けることによって熱交換器の接触面を拡大することによって、熱交換器における熱交換を高めることが知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前述の改良にも関わらず、加熱装置および冷却装置をさらに小型化すること、加えて、経済的および技術的な理由から、該装置を可能な限り簡素化することが、今もなお必要とされている。従って、本発明は、その目的として、先行技術による装置よりもさらに小型化された加熱装置または冷却装置を、この装置をさらに一層複雑にすることなく、提供することを意図するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、熱伝導材料の単一片から製造される熱交換器であって、流体を案内すると共に該流体と熱交換器との間で熱を伝達するためのフィンを備えている、熱交換器を提供することによって、この目的を達成することになる。この熱交換器において、フィン間に、横断フィン部が設けられており、横断フィン部は、フィン間の距離よりも短い距離にわたって、フィンを実質的に横切る方向に延在しており、かつ流体の流れ方向を実質的に横切る方向に延在しており、横断フィン部は、フィン間に流れる流体をフィン間の蛇行経路に追従させるために、互いに隣接するフィンに近接してまたは互いに隣接するフィン上に互い違いに配置されており、上記横方向は、フィンと実質的に直交している。

【0011】

好ましい実施形態では、熱交換器は、金属、例えば、アルミニウムの単一片から製造されている。従って、鋳造技術を利用することによって、この熱交換器を簡単に製造することができる。

【0012】

本発明によるこのような熱交換器を利用するのに際して、熱交換器のフィンは、流体の流れに配置されるのに極めて適している。この場合、フィンは、フィンの長軸が流体の流れ方向に位置するように、配置されるようになっている。従って、流体と熱交換器との間の接触面が拡大され、これによって、流体と熱交換器との間の熱伝達が高められることになる。

【0013】

フィン上に配置された横断フィン部によって、フィン間における流体が移動する経路が延びることが確実になる。加えて、フィン内の通路が狭くなり、その結果、フィン間における流体の流速が増大する。フィン間における流体が移動する経路が延びる効果および狭くなった通路によって流速が増大する効果は、概して、互いに相殺されることになる。しかし、驚いたことに、流体と熱交換器との間の熱交換の程度は、熱交換に有効な接触面の変化によるよりも、増大した流速によって、より強い影響を受けることになる。従って、熱交換器の全体的な大きさを変更することなく、高流速をもたらす横断フィン部を配置するために、フィンをさらに離間して配置し、これによって、接触面を低減させることがさらに有利であることが、見出されている。

【0014】

さらに有利な実施形態では、横断フィン部が設けられていない場合と比較して、流体の流速を増大させることによって、熱交換効果がさらに一層高められることが見出されている。ファンを用いて流速を高めることが有利である。横断フィン部を有することなく熱交換面がほぼ等しくなっている熱交換器と比較して、フィンが横断フィン部を備えている場合、フィン間の流体の滞留時間が短くなるにも関わらず、流体の流速がより増大することによって、より多量の熱が交換されることになる。

【0015】

さらに他の実施形態では、下流側の横断フィン部は、上流側におけるよりも２つの互いに隣接するフィン間の距離のより長い部分にわたって、延在している。下流側では、流体がさらに冷却され、流体が占める体積が縮小し、これによって、流速、従って、熱伝達が低下する可能性がある。この下流側では、横断フィン部をさらに延ばすことによって通路の大きさを縮小することによって、この流速低下の影響を補うことができ、その結果、より高い流速、従って、より高い熱伝達が維持されることになる。

【0016】

さらに他の実施形態では、本発明による熱交換器は、第２の流体を案内するための第１の導管をさらに備えている。この導管は、熱交換器の熱伝導材料の単一片内の引っ込んだ所に配置されている。第２の導管は、第２の流体をそれぞれ冷却および加熱するのに極めて適している。

【0017】

特定の好ましい実施形態では、熱交換器のフィンに沿って流れる第１の流体からの熱は、特にそれらのフィンを介して、熱交換器に伝達されるようになっている。フィンに近接して配置された横断フィン部は、単位流体量当たりの熱交換器への可能な最大熱量の伝達を可能とするために、流体と熱交換器との間のより大きな熱交換を担うものである。次いで、熱交換器は、この熱を導管内の第２の流体に伝達する。これによって、第１の流体から第２の流体への熱の間接的な伝達が、効率よく実現されることになる。

【0018】

特定の代替的な実施形態では、熱伝達の方向が、前述の実施形態において述べた方向と逆方向になっている。この場合、第１の導管を通流する第２の流体が、熱を熱交換器に放出するようになっている。次いで、熱交換器が、フィン間を流れる第１の流体を加熱することになる。

【0019】

さらに他の有利な実施形態では、横断フィン部は、フィン上に設けられており、これによって、フィンと横断フィン部との間に十分な熱接触がもたらされることになる。これによって、横断フィン部が熱交換器と第１の流体との間の接触面の拡大に貢献するという付加的な効果が得られる。

【0020】

さらに他の実施形態では、横断フィン部は、フィンを実質的に横切る方向に延在している。

【0021】

さらに他の実施形態では、本発明は、第３の流体を案内するための第２の導管をさらに備えている熱交換器を提供することになる。この導管は、熱交換器の熱伝導材料の単一片内の引っ込んだ所に配置されている。第２の導管の利点は、熱交換を３つの流体間で起こすことができることにある。有利に適用されるさらに特定の実施形態は、以下に述べるＣＨ水と水道水の両方を加熱するためのコンビボイラーである。

【0022】

種々の実施形態において、熱交換器内の第１の導管および第２の導管は、種々の形態を取れるようになっている。これらの導管は、好ましくは、可能な最長の滞留時間を実現するために、熱交換器を通る可能な最長経路を画定している。これによって、良好な熱交換器が得られることになる。小型熱交換器を得るために、熱交換器を通る単一の直線通路としてではなく、曲管によって互いに接続された複数の直線通路として、または代替的に単一の湾曲通路として、導管を具体化すると、有利である。さらに、製造技術的な理由から、熱交換器の外側において曲管片によって互いに接続された複数の直線通路を実現することが一般的により簡単であるが、曲管は、熱交換器自体の内部に配置されていてもよい。

【0023】

好ましい実施形態では、本発明は、導管が第２の熱伝導材料の中空ガイドを含んでいる熱交換器を提供することになる。この中空ガイドは、熱交換器に実質的にぴったりと嵌合して収められている。例えば、中空ガイドとしてパイプを用いることによって、このような実施形態を製造することができる。次いで、例えば、このパイプを金型内に配置することによって、熱交換器がパイプの少なくとも一部の周りに鋳込まれる。具体的には、パイプを金型内に配置した後、例えば、パイプの融点よりも低い温度の溶融金属によって、金型を充填することによって、熱交換器が成形されることになる。このような方法によれば、導管の曲管を熱交換器内に配置することも容易である。

【0024】

特定の実施形態では、横断フィン部が、２つの互いに隣接するフィン間の距離の半分よりもかなり短い距離にわたって、フィン間の空間内に延在している熱交換器が提供されることになる。

【0025】

代替的な実施形態では、横断フィン部が、フィン間の空間において、互いに隣接するフィン間の真ん中の位置まで延在している熱交換器が提供されることになる。

【0026】

熱交換のための可能な最も大きい接触面をもたらすために、熱交換器は、可能な最も多くの数のフィンを備えていなければならない。しかし、所定の大きさの熱交換器において、フィンの数を増すと、その結果、フィンが互いにより近接して配置されることになり、これによって、フィン間の通路が、ますます狭くなる。もしフィン間の通路があまりにも狭くなると、フィン間の流体の貫流が悪影響を受ける。特に、流体が蒸気を含むガス混合物、例えば、燃焼ガスの場合、フィン間の通路があまりにも狭いと、フィン間における凝縮が流体の貫流を妨げることになる。加えて、フィンを有する熱交換器を製造するための選択された技術も、フィン間の距離を制限する。フィン間に横断フィン部を配置することが、この現象をさらに強めることになる。従って、所定の設計において、流体の良好な貫流をさらに保証するために、フィン間の最小距離が必要とされる。横断フィン部の存在によって、この最小距離は、大きくなる。横断フィン部がフィンを横切る方向により長く延びるにつれて、この最小距離もより大きくなる。このように、フィンが延在するこの距離は、実用上の理由からも制限されることになる。出願人は、試験によって、横断フィン部が延在している距離を除くフィン間の最小距離は、３ｍｍであることを確認している。この場合、選択された射出成形技術が、制限因子であることが見出されている。しかし、距離が小さくなるにつれて、ある時点において、フィン間の流体の貫流が、悪影響を受けることになる。

【0027】

本発明による特定の実施形態では、水を加熱するための水加熱装置が提供されることになる。この水加熱装置は、熱を生じさせるための加熱要素と、加熱要素によって生じた熱を吸収するための熱交換器と、熱交換器内に鋳込まれた流体用の導管の供給側に接続された供給接続手段であって、水用の供給導管に接続されることが可能になっている、供給接続手段と、熱交換器内に鋳込まれた流体用の導管の排出側に接続された排出接続手段であって、加熱された水用の排出導管に接続されることが可能になっている、排出接続手段と、を備えている。例示的な実施形態では、加熱要素は、ガスを燃焼するバーナから構成されている。高温燃焼ガスが、熱交換器に沿って、具体的にはフィン間で案内され、これによって、この高温燃焼ガスが熱をフィン、従って、熱交換器に放出することになる。供給接続手段に接続された水供給源が水を熱交換器内の導管に供給するようになっている。熱交換器からの熱が、導管内の水を加熱する。次いで、加熱された水は、排出接続手段に接続された排出部を介して熱交換器内の導管から流出することになる。

【0028】

さらに特定の実施形態では、水加熱装置は、水道水用の温水加熱器から構成されている。他の実施形態では、水加熱装置は、セントラルヒーティング用のＣＨ水を加熱するためのＣＨボイラーから構成されている。

【0029】

さらに他の実施形態では、本発明は、水道水およびＣＨ水を加熱するためのコンビボイラーを提供することになる。このコンビボイラーは、温水加熱器を備えている。温水加熱器は、熱交換器を備えており、この熱交換器では、第１の導管が水道水を案内するために設けられており、第２の導管がＣＨ水を案内するために設けられている。この実施形態は、極めて有利である。何故なら、先行技術によるコンビボイラーは、一般的に、熱交換器によって吸収された熱がＣＨ水の加熱または水道水の加熱のいずれに用いられるかを選択するために、三方弁を利用しているからである。ＣＨ水用の導管と共に水道水用の導管を熱交換器に設けることによって、三方弁を省略することができ、ＣＨ水用および水道水の両方を同時に加熱することができる。

【0030】

本発明のさらに他の態様によれば、熱交換器を製造するための方法が提供されることになる。この方法は、熱伝導材料の単一片から熱交換器を製造するための金型を設けることを含んでいる。金型は、流体を案内することを目的として鋳込まれることになる導管の供給部を受け入れるための開口と、流体を案内することを目的として鋳込まれることになる導管の排出部を受け入れるための開口と、を少なくとも備えている。金型は、熱交換器上にフィンを一体成形するための凹部を備えている。フィン用の凹部は、フィン上にまたはフィンに近接して横断フィン部を成形するための凹部を同様に備えており、横断フィンは、フィン間の距離よりも短い距離にわたって、フィンを実質的に横切る方向に延在するようになっており、かつ成形されることになるフィン間を流れることが可能な流体の予想される流れ方向を実質的に横切る方向に延在するようになっている。横断フィン部は、互いに隣接して成形されることになるフィン間を流れる流体をフィン間の蛇行経路に追従させるために、成形されることになるフィンに近接してまたは該フィン上に互い違いに配置されるようになっている。上記横方向は、フィンと実質的に直交するようになっている。さらに、この方法は、流体を案内するための導管を金型内に配置することであって、導管の供給部が、供給部用の金型の開口に受け入れられ、導管の排出部が、排出部用の金型の開口に受け入れられる、ことと、除去可能な実質的に非圧縮性のコアを流体用の導管内に配置することと、少なくとも一種の熱伝導材料または金型内において熱伝導材料に少なくとも変換可能な材料によって、金型を充填することと、熱伝導材料の単一片から作製される熱交換器を得るために、金型の充填物を処理することと、熱交換器から金型を取り外すことと、流体用導管からコアを除去することと、を含んでいる。

【0031】

この方法を具体化する適切なプロセスとして、例えば、本発明による熱交換器を成形するための射出成形プロセスが挙げられる。このプロセスでは、溶融金属、例えば、溶融アルミニウムが、例えば、銅からなる導管が配置された金型内に加圧下で導入されるようになっている。この液体金属が金型内で凝固し、これによって、熱交換器がその形状を呈し、横断フィン部を有するフィンが金型の形状によって形成されることになる。

【0032】

この方法の他の適切なプロセスでは、射出成形ではなく、むしろ大気圧下の鋳造が用いられるようになっている。本発明による方法が、金型を用いて熱交換器を成形するどのようなプロセスに適用されてもよいことが、当業者には明らかであろう。例えば、金型を粒状物によって充填し、その後、金型内の粒状物を該粒状物の溶融温度に至らせることも考えられる。ここでも、冷却および凝固の後、単一片から作製されたフィンおよび横断フィン部を有する熱交換器が得られることになる。代替的に、２つの物質が金型内に導入されてもよく、これらの物質が、任意選択的に、例えば、熱処置のようなさらなる処理の後、互いに反応し、これによって、本発明の熱交換器が得られるようになっていてもよい。

【0033】

以下、添付の図面を参照して、本発明のさらに他の実施形態およびさらに他の利点が提示されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】ＣＨ水および水道水用の供給導管および排水導管を備えている本発明による熱交換器の不等角投影図である。

【図2】外部導管が省略された図１の熱交換器の不等角投影図である。

【図3】図１の熱交換器の１つの「切断された」フィンの不等角投影図である。

【図4A-4C】本発明による横断フィンの３つの構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

熱交換器１０（図１）は、アルミニウムの単一片から製造されている。熱交換器１０は、射出成形によって製造されている。

【0036】

熱交換器１０は、多数のフィン２０を備えている（図２，３も参照）。１つのバーナ１２またはバーナ群１２が、熱交換器１０に近接して配置されている。バーナ１２からの高温燃焼ガスがフィン２０に沿って流れ、熱がフィン２０に伝達され、これによって、熱交換器１０が加熱されるように、バーナ１２がフィン２０に対して位置決めされている。フィン２０は、フィン２０と直交して位置している横断フィン部２４を備えている。横断フィン部２４は、燃焼ガスの流れ方向と直交して位置している。燃焼ガスと熱交換器１０との間の接触面を拡大することに加えて、横断フィン部２４は、通路を縮小するのに特に役立ち、これによって、燃焼ガスが高流速を得ることになる。加えて、横断フィン部２４は、熱交換器１０内において燃焼ガスが移動する経路を延ばすのにも役立ち、これによって、熱交換器１０の寸法を拡大することなく、フィン２０間の燃焼ガスの滞留時間が、わずかに延びることになる。この方策によって、より多量の熱が燃焼ガスから熱交換器１０に伝達されることになる。

【0037】

バーナ１２の周りの燃焼ガスの流れへの悪影響を可能な限り避けるために、横断フィン部２４は、バーナ１２の近くのフィン２０上には配置されていない。しかし、他の実施形態では、横断フィン部２４は、フィン２０の全長にわたって配置されている。

【0038】

図示されている実施形態における熱交換器は、約５００×３００×１００ｍｍの寸法を有している。（Ｒ）で示されている熱交換器１０から流出する燃焼ガスの温度は、６０℃の供給側水温度、８０℃の排出側水温度、および全負荷加熱運転の場合には、最大７０℃である。比較として、横断フィン部２４を有していない同様の熱交換のための接触面を有している同様の熱交換器では、燃焼ガスは、（Ｒ）で示されている熱交換器１０から流出するときに、１１０℃の温度を有している。横断フィン部２４を有している熱交換器１０は、燃焼ガスから著しく多量の熱を吸収していることになる。横断フィン部を有していない熱交換器の効率は、全負荷ＣＨ、（熱交換器の）供給側における６０℃の水温度、および（熱交換器の）排出側における８０℃の水温度の場合には、９６．５％（Ｈｉ）.である。しかし、横断フィンを有している熱交換器は、９８．０％（Ｈｉ）の効率を有している。記号「Ｈｉ」は、効率を決定するのに天然ガスの最低カロリー数が利用されていることを示している。

【0039】

熱交換器１０は、第１のグループの導管１６の周りに鋳造されている。これらの導管１６は、銅から作製されている。これらの導管１６は、ＣＨ水を加熱するために、熱交換器１０内にＣＨ水を案内することが意図されている。第２のグループの導管１８は、水道水を対象としている。第２のグループの導管１８も銅から作製されている。

【0040】

第１のグループの導管１６は、熱交換器１０の外側においてＵ字管を用いて互いに接続されており、これによって、これらの導管は、一緒になってＣＨ水用の１本の長い導管を形成している。ＣＨ水用の供給導管（ＣＶｋ）が、例えば、住宅のＣＨシステムから来るＣＨ水の返流を熱交換器に案内することを目的として、第１の導管１６に取り付けられている。ＣＨ水は、第１の導管１６を通って、Ｕ字管を介して、第２の導管１６に流れ、再びＵ字管を介して、第３の導管１６に流れ、以下、同じことが繰り返され、最終導管１６に流れ、この最終導管１６が排出導管（ＣＶｗ）に接続されている。熱交換器１０において加熱されたＣＨ水は、この排出導管（ＣＶｗ）を介して、ＣＨシステムのラジエータ内に戻されることになる。ＣＨ水の循環は、周知の方法によって、この回路内に組み込まれたポンプを用いて行われるようになっている。

【0041】

第２のグループの導管１８は、第１のグループの導管１６と同じように、Ｕ字管を介して、互いに接続されている。このようにして、バーナ１２から来る燃焼ガスから熱交換器１０によって吸収された熱を用いて水道水を加熱するための水道水用の十分に長い一本の導管が得られることになる。水道水は、供給導管（ＴＷｋ）を介して、第１の導管１８に流入するようになっている。供給導管（ＴＷｋ）は、例えば、公共用水供給システムに接続されている。次いで、水道水は、Ｕ字管を介して、第２の導管１８に案内され、以下、同じことが繰り返され、最終導管１８からの加熱された水道水が熱交換器から流出し、排出導管（ＴＷｗ）を介して、例えば、住宅内の給湯点に案内されることになる。

【0042】

横断フィン部２４の効果は、横断フィン部２４がフィン２０間の空間内に延在する程度を大きくすることによって、高められることになる。図４Ａ，４Ｂを比較されたい。図４Ａでは、横断フィン部２４は、互いに隣接するフィン２０間の距離の限られた部分にわたって延在している。図４Ｂでは、横断フィン部２４は、さらに延びており、これによって、燃焼ガスが追従する蛇行経路３２は、図４Ａにおけるよりも長い経路を画定しており、これによって、フィン２０間の滞留時間が延びることになる。しかし、もし横断フィン部２４があまりにも長く延びている場合、燃焼ガスの流れが過度に妨げられることになる。

【0043】

また、燃焼ガスと熱交換器１０との間の（フィン２０を介する）接触面を可能な限り大きくするために、可能な最も多い数のフィン２０を有する所定寸法の熱交換器１０を提供すると有利である。この場合、フィン２０は、互いに近接して配置されることになる。しかし、もしフィン２０があまりにも互いに近接して配置されると、フィン２０間の燃焼ガスの流れが過度に損なわれ、これによって、熱交換器の熱伝達が低下することになる。図４Ｃを図４Ａ，４Ｂと比較されたい。

【0044】

熱交換器の効果は、図４Ｂにおいて最大になっている。この図では、通路の大きさは、５０％であり、加えて、流通経路が最長になっている。効果は、図４Ａにおいて最も小さくなっている。図４Ａにおける通路は、図４Ｃ（および図４Ｂ）におけるよりも小さく、流通経路の長さは、図４Ｃにおける流通経路の長さと同じである。

【0045】

出願人は、試験によって、燃焼ガスの流れを過度に妨げないためには、３ｍｍの最小間隙がフィン２０と横断フィン部２４との間に必要であることを確認している。

【0046】

この明細書に記載され、かつ図面に示されている実施形態は、例として提示されているにすぎない。多くの修正および変更が本発明の範囲内において可能であることが、当業者には明らかだろう。また、提示かつ図示されている実施形態は、本発明による新規の実施形態を得るために組み合わされてもよいことも、当業者には明らかだろう。従って、求められる保護は、以下の特許請求の範囲によって定められることになる。

【符号の説明】

【0047】

１０ 熱交換器
１２ バーナ
１４ 燃焼ガス
１６ ＣＨ水導管
１８ 水道水導管
２０ フィン
２４ 横断フィン部
３２ 流体の流れ方向
３４ 流体通路の直径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】