DE10146368A1 - Wärmetauscher - Google Patents

Wärmetauscher

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DE10146368A1
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tubes
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combustion gas
heat
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Hiroyuki Osakabe
Takaki Okochi
Toshihide Ninagawa
Yuuji Sako
Akihiro Maeda
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Denso Corp
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Abstract

Offenbart ist ein Wärmetauscher, bei dem eine Führung sowohl an der linken als auch der rechten Seite eines Raums mit darin angeordneten Rippen (3) zwischen benachbarten Rohren, in mehrschichtiger Anordnung, angeordnet ist und ein Verbrennungsgas durch den Raum hindurchtreten kann, dessen beide Seiten durch die Führungen begrenzt sind. Die unteren Enden der Rippen (3), die zwischen den Rohren angeordnet sind, erstrecken sich weiter nach unten von dem unteren Endbereich (verlöteten Bereich (4b)) der Rohre aus. Zwei Wärmeleitungsplatten (4), die jedes der Rohre (2) bilden, sind im Wege des Falzens des gefalzten Bereichs (4a) einer zweiten Wärmeleitungsplatte (4B) an dem Endbereich der ersten Wärmeleitungsplatte (4A) zusammengefügt. Ein erster Verbindungsbereich (12), der innenseitig eines gebogenen Bereichs der zweiten Wärmeleitungsplatte (4B) angeordnet ist, die dem heißen Wasser ausgesetzt ist, ist unter Verwendung eines Lötmaterials aus Kupfer oder dergleichen angeschlossen, während ein zweiter Verbindungsbereich (13), der außenseitig des gebogenen Bereichs angeordnet ist, der dem Verbrennungsgas ausgesetzt ist, unter Verwendung eines Lötmaterials aus Nickel oder dergleichen angeordnet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwi­ schen einem Fluid und einem Verbrennungsgas oder insbesondere einen Wärmetauscher, der in geeigneter Weise mit einer Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine herkömmliche Wärmetauscher-Vorrichtung ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-126 554 beschrieben. Diese Wärmetauscher-Vorrichtung umfasst einen primären Wärmetauscher zum Erhitzen von Wasser durch Rückgewinnung der fühlbaren Wärme des Verbren­ nungsgases und einen sekundären Wärmetauscher, der stromabwärts das primären Wärmetauschers entlang der Strömungsrichtung des Verbrennungs­ gases angeordnet ist, wobei die latente Kondensationswärme des Verbren­ nungsgases mittels des sekundären Wärmetauschers ebenfalls zurückgewon­ nen wird, um hierdurch das heiße Wasser vor dem Erhitzen in dem primären Wärmetauscher zu erhitzen.
Bei dem oben beschriebenen sekundären Wärmetauscher fällt jedoch die Temperatur des Verbrennungsgases auf den Taupunkt (50 bis 60°C), um kondensiertes Wasser mit darin gelöstem Stickstoffoxid (NOx) oder Schwefeloxid (SOx) erzeugen. In dem Falle, bei dem ein Wärmetauscher der Gattung eines gezogenen Napfs, der eine große Wärmeleitungsfläche sicherstellen kann, verwendet wird, tritt daher das Problem der Korrosion des Anschlussbereichs des Rohrs auf, wo das heiße Wasser fließt. Insbesondere ist das Rohr, das für den Wärmetauscher der Gattung eines gezogenen Napfs verwendet wird, normalerweise durch Zusammenfassen von zwei Wärmeleitungsplatten entlang der Dicke derselben und durch Verlöten der umfangsseitigen Ränder derselben gebildet. In dem Fall, bei dem ein Lötmaterial der Cu-Gruppe verwendet wird, korrodiert das Lötmaterial durch das kondensierte Wasser, und kann keine ausreichende Verbindungsfestigkeit (Haltbarkeit) gewährleistet werden.
Wie gut bekannt ist, kann dieses Problem durch die Verwendung eines Lötmate­ rials der Ni-Gruppe als das Lötmaterial gelöst werden, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-285 888 beschrieben ist. Die Richtlinie für die Wasserqualität für Trinkwasser, festgelegt durch die WHO (World Health Organization) legt jedoch fest, dass der Ni-Gehalt geringer als 0,02 mg/L im Vergleich mit einem Cu-Gehalt von weniger als 0,5 mg/L sein muss. Es ist daher nicht erwünscht, ein Lötmaterial der Ni-Gruppe für den Verbindungsbereich des Rohrs zu verwenden, der wahrscheinlich dem heißen Wasser direkt ausgesetzt ist.
Andererseits kann die Wärmeaustausch-Leistung des sekundären Wärmetau­ schers durch jedes der beiden nachfolgend beschriebenen Verfahren verbessert werden.
  • 1. Eine Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche der Rippen.
  • 2. Eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit durch Überwindung der Entwick­ lung einer Temperatur-Grenzschicht an der Fläche der Rippen.
Der oben beschriebene sekundäre Wärmetauscher, bei dem die Temperatur des Verbrennungsgases auf den Taupunkt durch den Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser abfällt, erzeugt jedoch kondensiertes Wasser und führt zu dem nachfolgend angegebenen Problem.
Aus dem oben unter (1) beschriebenen Grund sind in dem Fall, bei dem ein Wärmetauscher der Gattung eines gezogenen Napfs verwendet wird, der eine große Wärmeleitungsfläche der Rippen sicherstellen kann, eine verkleinerte Rippenteilung oder eine verkleinerte Rippenhöhe zur Verkleinerung der Größe des Wärmetauschers dafür verantwortlich, eine Ausbildung von kondensiertem Wasser, das zwischen benachbarten Rohren mit dazwischen befindlicher Rippe für einen vergrößerten Luftströmungswiderstand gehalten wird, zu bewirken.
Aus dem oben unter (2) beschriebenen Grund ist es andererseits gängige Praxis, Lamellen für die Rippen vorzusehen. Das Vorsehen von Lamellen nach Verkleinerung der Rippenteilung oder der Rippenhöhe beeinträchtigt jedoch die Abgabe des kondensierte Wassers nachteilig, was die Leistung herabsetzt.
Bei dem Wärmetauscher für eine Wasser-Heizeinrichtung gemäß der Erfindung, beschrieben in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-146 305, wird andererseits der Wärmeaustausch zwischen heißem Wasser und Verbrennungsgas dadurch begünstigt, dass Rippen aus dünnen Platten an der Außenfläche der Rohre, in denen das heiße Wasser fließt, vorgesehen werden.
Die Temperatur des Verbrennungsgases wird durch den Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser herabgesetzt. Wenn die Temperatur des Verbrennungs­ gases auf beispielsweise unter 200°C absinkt, kann das kondensierte Wasser (Schwefelsäure und Salpetersäure), das eine Sulfid- und eine Stickstoffverbin­ dung enthält, die in dem Verbrennungsgas vorhanden ist, die Rohre und die Rippen, die den Wärmetauscher bilden, korrodieren.
In dem Falle, bei dem die Rippen so angeordnet sind, dass sie sich in der Richtung parallel zu der Strömung des Verbrennungsgases erstrecken, bleibt das kondensierte Wasser des Verbrennungsgases, das an der Oberfläche der Rippen erzeugt wird, anhaftend und breitet sich über den gesamten Oberfläche der Rippen aus. Dadurch neigen die Rippen dazu, schnell zu korrodieren.
Auch bildet das kondensierte Wasser an den Rippen einen Wärmewiderstand, der die Wärmeleitung von dem Verbrennungsgas aus an die Rippen blockiert. Somit nimmt der Wärmewiderstand an den unteren Teilen der Rippen, an denen das kondensierte Wasser eine größere Dicke aufweist, stärker zu, wodurch die Effizienz des Wärmeaustauschs nachteilig beeinträchtigt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf diese Situation geschaffen worden, und es ist eine Aufgabe derselben, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Standzeit verbessert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, der eine verbesserte Strahlungsleistung realisieren kann, ohne einen Aufbau des kondensierten Wassers zu bewirken.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zu schaffen, der verhindert, dass das kondensierte Wasser an Vorsprüngen wie den Rippen dick wird, und dadurch verhindert, dass die Effizienz des Wärmeaus­ tauschs beeinträchtigt wird.
Unter einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, der eine Vielzahl von Rippen und eine Vielzahl von Stufen bzw. Abschnitten von Rohren, wie in einer mehrschichtigen an Ordnung mit dazwischen befindlicher Rippen ausgebildet sind, wobei der Verbindungsbereich der benachbarten Rohren verlötet ist, um hierdurch Wärme zwischen dem Fluid, das durch den Fluidweg in den Rohren strömt, und dem Verbrennung, dass an der Außenseite der Rohren nach unten strömt, auszutauschen. Die Rippen des Wärmetauschers erstrecken sich weiter nach unten als der verlötete Bereich der Rohre am Auslass des Verbrennungsgases.
Das durch die Kondensation des Verbrennungsgases an der Oberfläche der Rippen erzeugte kondensierte Wasser strömt entlang der Oberfläche der Rippen nach unten und tropft von dem unteren Ende jeder Rippe ab. In Hinblick auf den Umstand, dass das untere Ende der Rippe tiefer als der verlötete Bereich der Rohre am Auslass für das Verbrennungsgas angeordnet ist, berührt das kon­ densierte Wasser, das entlang der Oberfläche der Rippen nach unten fließt, den verlöteten Bereich der Rohre in Wesentlichen nicht. Als Folge ist verhindert, dass das für den verlöteten Bereich der Rohre verwendete Lötmaterial durch Berührung des kondensierten Wassers korrodiert, und daher kann die Festigkeit (Korrosionsbeständigkeit) des verlöteten Bereichs für eine verbesserte Standzeit des Wärmetauschers gewährleistet werden.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem ein Hochtemperatur-Gas, das Wasserdampf enthält, an der Außenseite der Rohre nach unten fließt und ein Fluid, dessen Temperatur niedriger als diejenige des Hochtemperatur-Gases ist, in dem Fluidweg in den Rohren fließt, um hierdurch das Niedertemperatur-Fluid durch Rückgewinnung der latenten Kondensationswärme sowie der fühlbaren Wärme von dem Hochtemperatur-Gas zu erhitzen, und bei dem die Rippen eine Vielzahl von ausgeschnitten und angehobenen Bereichen aufweist, die von der Oberfläche derselben aus in die Hochtemperatur-Gasströmung vorstehen, wobei die ausgeschnitten und ange­ hobenen Bereiche nur an dem oberen Teil der Rippen ausgebildet sind.
Ein dieser Konfigurationen besteht die Wirkung der ausgeschnitten und angeho­ benen Bereiche in der Führung des Hochtemperatur-Gases zu der Oberfläche der Rippen, und daher ist die Entwicklung einer Temperatur-Grenzschicht an der Rippenoberfläche für eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit überwunden.
Auch ist in Hinblick auf den Umstand, dass die ausgeschnitten und angehobe­ nen Bereiche nur an dem oberen Teil der Rippen ausgebildet sind, nicht verhin­ dert, dass das durch die Kondensation des Hochtemperatur-Gases gebildete kondensierte Wasser durch die ausgeschnitten und angehobenen Bereiche austritt, und ist daher die Strahlungsleistung durch einen Aufbau von konden­ sierten Wasser beeinträchtigt.
Unter einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem eine Führung an jeder Seite von linker und rechter Seite des Raums angeordnet ist, innerhalb dessen eine Rippe zwischen jedem Paar benachbarter Rohre in mehrschichtiger Anordnung angeordnet ist, sodass das Verbrennungs­ gas durch den durch die Führungen an der linken und der rechten Seite gebil­ deten Raum hindurchtritt, und bei dem die Führungen innenseitig des verlöteten Bereichs der Rohre, die an der linken und der rechten Seite angeordnet sind, entlang der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases und der verlöteten Bereiche zwischen den Rohren angeordnet sind.
Bei dieser Konfigurationen tritt das Verbrennungsgas durch den durch die beiden Führungen an der linken und der rechten Seite gebildeten Raum hindurch, und kann daher verhindert werden, dass das kondensierte Wasser sogar dann, wenn es durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugt wird, aus den Führungen heraus fließt. Als Folge berührt das kondensierte Wasser den verlöteten Bereich der Rohre und den verlöteten Bereich zwischen den Rohren, der außenseitig der Führungen angeordnet ist, nicht, wodurch es möglich ist, die Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsbereiche zu gewährleisten.
Unter einem vierten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem eine Platte an jeder Seite des verlöteten Bereichs der Rohre, der an dem Auslass für das Verbrennungsgas angeordnet ist, angeordnet ist, sodass das kondensierte Wasser aus dem Verbrennungsgas entlang der Oberfläche der Platten tropft.
Bei dieser Konfiguration tropft das kondensierte Wasser sogar dann, wenn es durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugt wird, entlang der Oberfläche der Platten nach unten, und berührt daher das kondensierte Wasser den verlöteten Bereich der Rohre am Auslass für das Verbrennungsgas nicht.
Unter einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem Rohre einen Verbindungsbereich mit einem ersten Plattenelement (einer ersten Wärmeleitungsplatte) und einem zweiten Plattenelement (einer zweiten Wärmeleitungsplatte) aufweisen, die miteinander zur hermetischen bzw. abge­ dichteten Ausbildung eines Raums zwischen der inneren Seite, die mit einem Fluidweg ausgebildet ist, und der äußeren Seite, die einen Weg für ein äußeres Fluid bildet, verlötet sind, wobei der Verbindungsbereich durch Zurückrollen (Falzen) des ersten Plattenelements um das zweite Plattenelement herum von einer Oberfläche zur anderen des Letzteren hin und durch dichtes Festhalten eines Endbereichs des zweiten Plattenelements von beiden Seiten desselben aus gebildet ist und wobei die beiden Oberflächen des zweiten Plattenelements, die auf diese Weise dicht festgehalten sind, mit dem ersten Plattenelement unter Verwendung anderer Lötmaterialien verbunden sind.
Bei dieser Konfiguration sind die beiden Oberflächen des zweiten Platten­ elements mit dem ersten Plattenelement verbunden. Daher kann ein Lötmaterial, das dem inneren Fluid gegenüber sicher ausgesetzt ist, für den inneren Verbin­ dungsbereich verwendet werden, der mit einem inneren Fluidweg ausgebildet ist, und kann ein Lötmaterial mit einer Korrosionsbeständigkeit gegenüber einem äußeren Fluid für den äußeren Verbindungsbereich der Strömung des äußeren Fluids verwendet werden.
Unter einem sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem Bildungselemente (Rohre) (131) zur Bildung eines ersten Wegs, in dem ein erstes Fluid fließt, und eines zweiten Wegs, in dem ein zweites Fluid fließt, durch Verlöten von Metallelementen (133, 140) gebildet sind, wobei die Verbin­ dungsbereiche (133a, 140c) der Bildungselemente (131) eine doppelte Verbin­ dungsstruktur aufweisen, die erste Verbindungsflächen (133c, 140d), die durch ein erstes Lötmaterial angeschlossen sind, und zweite Verbindungsflächen (133b, 140c), die durch ein zweites Lötmaterial angeschlossen sind, das sich von dem ersten Lötmaterial unterscheidet, aufweist, und wobei Vertiefungen (133d, 140b) zwischen den ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) bzw. den zweiten Verbindungsflächen (133b, 140c) ausgebildet sind.
Als Folge können das erste Lötmaterial, das für das erste Fluid geeignet ist, und das zweite Lötmaterial, das für das zweite Fluid geeignet ist, gewählt werden. In dem Fall, bei dem das erste Fluid beispielsweise ein Verbrennungsgas ist, kann Nickel oder ein derartiges Material als erstes Lötmaterial verwendet werden, und in dem Fall, bei dem das zweite Fluid heißes Wasser ist, kann Kupfer oder ein derartiges Material als zweites Lötmaterial verwendet werden.
In dem Fall, bei dem der Wärmetauscher gemäß der Erfindung beispielsweise für eine Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird, kann eine hohe Korrosions­ beständigkeit gesichert werden, während gleichzeitig verhindert wird, das Nickel oder ein ähnliches Metall, das für Trinkwasser nicht geeignet ist, dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird.
Obwohl die doppelte Verbindungsstruktur verwendet wird, können das erste Lötmaterial (Nickel oder dergleichen Material bei dem oben beschriebenen Beispiel), das zu der Zeit des Verlötens zu den zweiten Verbindungsflächen (133b, 140c) infolge eines Kapillarphänomens mit der Folge fließen kann, dass das erste Lötmaterial und das zweite Lötmaterial (Kupfer oder dergleichen Material bei dem oben beschriebenen Beispiel) miteinander vermischt werden, wodurch häufig das erste Lötmaterial dem zweiten Fluid (heißen Wasser bei dem oben beschriebenen Beispiel) ausgesetzt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung sind jedoch im Gegensatz hierzu die Vertiefun­ gen (133d, 140b) zwischen den ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) bzw. den zweiten Verbindungsflächen (133b, 140c) ausgebildet, und hierdurch ist die Strömung des ersten Lötmaterials infolge des Kapillarphänomens durch die Vertiefungen (133d, 140b) blockiert.
Als eine Folge ist durch die Vertiefungen (133d, 140b) verhindert, dass das erste Lötmaterial die zweiten Verbindungsflächen (133b, 140c) erreicht, und daher kann definitiv verhindert werden, dass das erste Lötmaterial dem zweiten Fluid direkt ausgesetzt wird.
Unter einem siebten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, bei dem Bildungselemente (Rohre) (131) zur Bildung eines ersten Wegs, in dem ein erstes Fluid fließt, und eines zweiten Wegs, in dem ein zweites Fluid fließt, durch Verlöten von Metallelementen (133, 140) gebildet sind, wobei die Verbindungs­ bereiche (133a, 140c) der Bildungselemente (131) eine doppelte Verbindungs­ struktur aufweisen, die erste Verbindungsflächen (133c, 140d), die durch ein erstes Lötmaterial angeschlossen sind, und zweite Verbindungsflächen (133b, 140c), die durch ein zweites Lötmaterial angeschlossen sind, das sich von dem ersten Lötmaterial unterscheidet, aufweist, und wobei eine Fläche (133f), die unter einem Winkel zu mindestens einer Fläche von erster Verbindungsfläche (133c) und zweiter Verbindungsfläche (133b) geneigt ist, zwischen der ersten Verbindungsfläche (133c) und der zweiten Verbindungsfläche (133b) gebildet ist.
Als eine Folge kann die Länge L zwischen der ersten Verbindungsfläche (133c) und der zweiten Verbindungsfläche (133b) (die nachfolgend bezeichnet wird als die Länge L der Zwischen-Verbindungsfläche) im Vergleich zu dem Falle vergrößert werden, bei dem eine Fläche, die frei von Unebenheiten ist, zwischen der ersten Verbindungsfläche (133c) und der zweiten Verbindungsfläche (133b) gebildet ist, ohne die Größe des Wärmetauschers zu vergrößern.
Wenn das erste Fluid das Verbrennungsgas ist, das zweite Fluid heißes Wasser ist, das erste Lötmaterial Nickel oder dergleichen ist und das zweite Lötmaterial und Kupfer oder dergleichen ist, dies beispielhaft, ist verhindert, dass das erste Lötmaterial, das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzen ist, die zweite Verbindungsfläche (133b) erreicht, und ist daher verhindert, dass das erste Lötmaterial (Nickel oder dergleichen Material bei diesem Beispiel) dem zweiten Fluid (heißen Wasser bei diesem Beispiel) direkt ausgesetzt ist.
Unter einem achten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, der Rohre (131) je mit einem Verbindungsbereich (141) umfasst, die mit einem Metallelement (Wärmeleitungsplatte) (133) verlötet sind und das Hindurchfließen des ersten Fluids gestatten, wobei das zweite Fluid um die Rohre (131) herum strömen kann, wodurch Wärme zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid ausgetauscht wird, wobei der Wärmetauscher weiter eine Sperrwand (143) umfasst, den die stromaufwärts des verlöteten Verbindungsbereichs (141) in der Strömung des zweiten Fluids ausgebildet ist um zu verhindern, dass das zweite Fluid mit dem verlöteten Verbindungsbereich (141) zusammentrifft.
Als eine Folge wird das kondensierte Wasser, das eine Korrosion hervorruft, von dem verlöteten Verbindungsbereich (141) abgehalten, und daher kann der Verbindungsbereich (141) mit einem Lötmaterial verlötet werden, das für Trinkwasser geeigneter ist. Auf diese Weise ist ein Wärmetauscher geschaffen, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, jedoch mit Metallelementen im Wege des Verlötens verbunden ist.
Unter einem neunten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher geschaffen, der Rohre (131) umfasst, die je aus einem Metallplatttenelement (einer Wärme­ leitungsplatte) (133) mit einem gebogenen Bereich (144) und einem Verbin­ dungsbereich (141), der an der gegenüber liegenden Seite des gebogenen Bereichs (144) angelötet ist, bestehen, wobei das Rohr (131) das Hindurchströ­ men eines ersten Fluids und das Herumströmen eines zweiten Fluids um das Rohr (131) herum gestattet, wodurch Wärme zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid ausgetauscht wird, und wobei der gebogene Bereich (144) stromabwärts des verlöteten Verbindungsbereichs (141) in der Strömung des zweiten Fluids angeordnet ist.
Das zweite Fluid fließt nach unten, während seine Temperatur durch den Austausch von Wärme mit dem ersten Fluid, das in dem Rohr (131) fließt, herabgesetzt wird. In dem Fall, bei dem das zweite Fluid das Verbrennungsgas ist, neigt daher das eine Korrosion verursachende kondensierte Wasser dazu, stromabwärts in der Strömung des zweiten Fluids zu verbleiben. Um eine solche Situation zu verhindern, ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung der gebogene Bereich (144) stromabwärts in der Strömung des zweiten Fluids ausgebildet, und ist der verlötete Verbindungsbereich (141) an der anderen Seite (stromaufwärti­ gen Seite) ausgebildet, ohne irgendein Korrosionsproblem zu verursachen, weil der verlötete Verbindungsbereich (141) dem kondensierten Wasser nicht ausgesetzt ist.
Unter diesem Aspekt der Erfindung ist daher ein Wärmetauscher geschaffen, der einer hohe Korrosionsbeständigkeit mit im Wege des Verlötens verbundenen Metallelementen aufweist.
Unter einem zehnten Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher einer Wasser- Heizeinrichtung für den Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und dem Verbrennungsgas geschaffen, der Rohre (131), damit heißes Wasser dort hindurch strömen kann, und eine Vielzahl von Vorsprüngen (132a) von der äußeren Fläche der Rohre (131) aus umfasst, um den Wärmeaustausch zwi­ schen heißem Wasser und dem Verbrennungsgas zu begünstigen, wobei die Vielzahl der Vorsprünge (132a) einzeln bzw. diskret mit einem vorbestimmten Spalt (δ) entlang der Richtung angeordnet sind, in der das Verbrennungsgas strömt.
Als eine Folge kann der Film aus kondensiertem Wasser durch den Spalt δ abgetrennt sein, und daher wird das kondensierte Wasser, das an den Vor­ sprüngen (132a) anhaftet, von diesen in den aufgeteilten Bereichen (Spalten δ) von diesen getrennt.
Somit ist die Dicke des Films aus kondensiertem Wasser, der an den Vorsprün­ gen (132a) anhaftet, nicht vergrößert, und daher kann eine Vergrößerung des Heizwiderstandes, die ansonsten durch das kondensierte Wasser verursacht sein könnte, überwunden werden, wodurch verhindert ist, dass die Effizienz des Wärmeaustauschs herabgesetzt ist.
Auch in Hinblick auf den Umstand, dass das kondensierte Wasser, das an den Vorsprüngen (132a) anhaftet, an den abgetrennten Bereichen (Spalten δ) getrennt ist, kann die Menge des kondensierte Wassers, das an den Vorsprün­ gen (132a) anhaftet, verkleinert werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Vorsprünge (132a) etc. schnell korrodieren.
Unter einem elften Aspekt der Erfindung ist ein Wärmetauscher einer Wasser- Heizeinrichtung zum Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und dem Verbrennungsgas geschaffen, der Rohre (131), damit heißes Wasser dort hindurch strömen kann, und eine Vielzahl von rechteckigen, gewellten Rippen, die von der äußeren Fläche der Rohre (131) aus vorstehen, umfasst, um den Wärmeaustausch zwischen dem heißen Wasser und dem Verbrennungsgas zu begünstigen, wobei die Rücken der Rippen (132) im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases verlaufen und wobei jede der Rippen (132) eine Vielzahl von ausgeschnittenen und diskret bzw. einzeln angeordneten Schlitzen aufweist.
Die Schlitze entsprechen den Spalten (δ), und die Bereiche zwischen benach­ barten Schlitzen der Rippen (132) entsprechen den Vorsprüngen (132a). Wie bei dem oben beschriebenen vorausgehenden Aspekt der Erfindung kann daher definitiver verhindert werden, dass die Dicke des Films aus kondensiertem Wasser, der an den Rippen (132) anhaftet, größer wird, während gleichzeitig die Menge des kondensierten Wassers, das an den Rippen (132) anhaftet, verklei­ nert wird.
Die vorliegende Erfindung ist vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefüg­ ten Zeichnungen und die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zu verstehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 enthält (a) eine Schnittdarstellung eines Wärmetauschers entlang der Linie A-A in Fig. 2 und (b) eine vergrößerte Schnittdarstellung eines gerollten Bereichs in Fig. 2,
Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 ist eine zeichnerische Darstellung mit drei Ansichten einer Wärme­ leitungsplatte,
Fig. 6 ist eine zeichnerische Darstellung mit drei Ansichten einer anderen Wärmeleitungsplatte,
Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der in Fig. 5 darge­ stellten Wärmeleitungsplatte,
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E der in Fig. 5 dargestellten Wärmeleitungsplatte,
Fig. 9 enthält (a) eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C und (b) eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D der in Fig. 5 darge­ stellten Wärmeleitungsplatte,
Fig. 10 enthält (a) eine Schnittdarstellung und (b) eine Vorderansicht von Rippen,
Fig. 11 ist eine zeichnerische Darstellung mit drei Ansichten einer Führung,
Fig. 12 enthält (a) eine Schnittansicht, die Fig. 1(a) entspricht, und (b) eine vergrößerte Schnittansicht des gerollten Bereichs eines Wärmetau­ schers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 enthält (a) eine perspektivische Ansicht einer äußeren Rippe und (b) eine Vorderansicht der verlöteten Fläche mit der Darstellung der Gestalt von Schenkeln eines Wärmetauschers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Rippe mit Lamellen einer anderen Gestalt,
Fig. 15 ist eine Vorderansicht eines Wärmetauschers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 16 ist eine Seitenansicht des in Fig. 15 dargestellten Wärmetauschers,
Fig. 17 ist eine zeichnerische Darstellung mit drei Ansichten einer Führung eines Wärmetauschers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 18 enthält (a) eine Draufsicht und (b) eine Seitenansicht der Platte eines Wärmetauschers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 19 ist eine schematische Darstellung der Art, in der die Platte ange­ bracht ist,
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht einer Rippe, die mit einer Führung zusammengefasst ist, gemäß einer Modifikation der dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht einer Rippe, die mit einer Führung zusammengefasst ist, gemäß einer Modifikation der dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,
Fig. 22 ist eine vergrößerte Ansicht mit der Darstellung des Verbindungs­ bereichs von zwei Wärmeleitungsplallen eines Wärmetauschers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 23 ist eine vergrößerte Ansicht mit der Darstellung des Verbindungs­ bereichs von zwei Wärmeleitungsplatten eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Modifikation der vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 24 ist eine Seitenansicht mit der Darstellung eines Teils des gerollten Bereichs der zweiten Wärmeleitungsplatte gemäß der vierten Aus­ führungsform der Erfindung,
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung einer Wasser-Heizeinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 26 ist eine Vorderansicht eines sekundären Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 27 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines sekundären Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfin­ dung,
Fig. 28 enthält (a) eine Vorderansicht einer Platte, (b) eine Seitenansicht der in (a) dargestellten Platte und (c) eine vergrößerte Ansicht des Teils A der Platte eines sekundären Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 29 enthält (a) eine Vorderansicht einer Platte, (b) eine Seitenansicht der in (a) dargestellten Platte und (c) eine vergrößerte Ansicht des Teils A der Platte eines sekundären Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 30 ist eine Vorderansicht eines ersten Abstandhalters gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 31 enthält (a) eine Vorderansicht eines zweiten Abstandhalters und (b) eine Seitenansicht des in (a) dargestellten zweiten Abstandhalters gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 32 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfin­ dung,
Fig. 33 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer ersten Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 34 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer zweiten Modifikationen der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 35 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer dritten Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 36 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer dritten Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 37 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer vierten Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 38 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer fünften Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 39 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer fünften Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 40 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer sechsten Modifikation der fünften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 41 enthält (a) eine Vorderansicht (b) eine Ansicht von unten eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer sechsten Ausführungs­ form der Erfindung,
Fig. 42 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfin­ dung und
Fig. 43 ist eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung eines sekundären Wärmetauschers gemäß einer Modifikation der sechsten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,
Fig. 44 enthält (a) eine Draufsicht und (b) eine Vorderansicht einer äuße­ ren Rippe eines Wärmetauschers gemäß einer siebten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,
Fig. 45 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 41(b),
Fig. 46 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Rippe gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 47 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Rippe gemäß einer ersten Modifikation der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 48 ist eine Draufsicht einer äußeren Rippe gemäß einer zweiten Modifikation der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 49 ist eine Vorderansicht einer äußeren Rippe gemäß einer dritten Modifikation der siebten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 50 ist eine Draufsicht einer äußeren Rippe gemäß einer dritten Modifikation der siebten Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Erste Ausführungsform
Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines Wärmetauschers 1, Fig. 3 ist eine Seiten­ ansicht des Wärmetauschers 1, und Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Wärme­ tauschers 1.
Der Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform wird mit einer Wasser- Heizeinrichtung zum Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und Verbrennungsgas verwendet. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Wärmetauscher 1 ein solcher der Gattung eines gezogenen Napfs und in einer mehrschichtigen Anordnung einer Vielzahl von Rohren 2 und Rippen 3 konfiguriert und, nachdem alle Teile zusammengefügt sind, durch miteinander Verlöten derselben herge­ stellt.
Die Rohre 2 sind durch Zusammenfassen von zwei Wärmeleitungsplatten 4 (4A, 4B), die in Fig. 5 und 6 dargestellt sind, gebildet und weisen je einen flachen Rohrbereich 2A mit einem inneren U-förmigen Wasserweg und einen Satz von Behälterbereichen 2B auf, die mit den Enden des Wasserwegs in Verbindung stehen. Die Behälterbereiche 2B besitzen Öffnungen 2b zur Verbindung (Fig. 5).
Die beiden Wärmeleitungsplatten 4 besitzen im Wesentlichen dieselbe Gestalt mit der Ausnahme, dass ein gefalzter Bereich 4a an dem umfangsseitigen Rand der ersten Wärmeleitungsplatte 4A angeordnet ist (Fig. 5). Diese beiden Wär­ meleitungsplatten 4 sind, wie in Fig. 1(b) dargestellt ist, in einer solchen Weise zusammengebaut, dass der gefalzte Bereich 4a der ersten Wärmeleitungsplatte 4A von der Seite der inneren Fläche in Richtung zu der Seite der äußeren Fläche der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B zurückgefaltet ist und die Enden der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B dicht festgehalten sind, indem sie von beiden Seiten aus gerollt sind. Die Berührungsflächen 4b der beiden Platten sind durch die Verwendung eines Lötmaterials aus Cu o. dgl. verbunden. Die verlöteten Bereiche (Berührungsbereiche) 4b der beiden Wärmeleitungsplatten 4 sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist, in einer Ebene angeordnet, die sich von der Plattenfläche unterscheidet, die mit den Rippen 3 an im Wesentlichen dem zentralen Bereich zwischen den beiden Platten verbunden ist.
Die Behälterbereiche 2B besitzen eine größere Dicke als der flache Rohrbereich 2A. Ringförmige flache Bereiche 2c (Fig. 7 und 9), die Lötflächen bilden, sind um die Verbindungsöffnungen 2b herum an der äußeren Fläche der Wärmeleitungs­ platten 4 angeordnet, die die Behälterbereiche 2B bilden. Die Schnittansichten (entlang der Linien B-B, C-C und D-D) der Wärmeleitungsplatten 4, die die Behälterbereiche 2B bilden, und die Schnittansichten (entlang der Linie E-E) der Wärmeleitungsplatten 4, die die flache Rohreinheit 2A bilden, sind in Fig. 7 bis 9 dargestellt.
Eine Vielzahl der Rohre 2 besitzt, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, die Behälter­ bereiche 2B ausgebildet in Schichten eine an der anderen, wobei die flachen Bereiche 2c um die Verbindungsanschlüsse 2b angeschlossen und miteinander verbunden sind. Als Folge stehen die Wasserwege der Rohre 2 miteinander über die Verbindungsanschlüsse 2b in Verbindung, die zu den Behälterbereichen 2B hin offen sind. Eine innere Rippe 5 kann in jedes Rohr 2 eingesetzt sein, wie in Fig. 1(a) dargestellt ist, um die Wärmeleitungsfläche zu vergrößern.
Das Rohr 2 besitzt an einem Ende der mehrschichtigen Anordnung, wie in Fig. 4 dargestellt ist, einen Heißwasser-Einlass 6 und einen Heißwasser-Auslass 7, die mit den Behälterbereichen 2B verbunden sind. Auch ist eine Verstärkungsplatte 8 mit jedem der beiden seitlichen Enden der mehrschichtigen Anordnung verbunden.
Ein flacher Raum mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Breite ist zwischen jedem Paar benachbarter, flacher Rohrbereiche 2A ausgebildet, je mit einer geringeren Dicke als die Behälterbereiche 2B, und eine äußere Rippe 3 und Führungen 9 (Fig. 3) sind in jedem der Räume angeordnet.
Die äußere Rippe 3 wird hergestellt, indem ein dünnes Metallmaterial mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (beispielsweise Aluminium) zu einer unregelmäßigen Gestalt in einer solchen Weise gebogen wird, dass das Verbrennungsgas von dem oberen Teil des Wärmetauschers 1 aus durch den unregelmäßigen Raum hindurch nach unten strömt. Die äußere Rippe 3 ist durch Verwendung eines Lötmaterials der Ni-Gruppe mit der Fläche der Wärmeleitungsplatte 4 verbun­ den, die den flachen Rohrbereich 2A bildet.
Diese äußere Rippe 3 kann eine normale gewellte Rippe sein, wobei der unregelmäßige Raum derselben entlang der Richtung der Strömung des Ver­ brennungsgases ausgebildet ist. Alternativ kann jedoch eine versetzte Rippe verwendet werden, wobei die gesamte Rippe in eine Vielzahl von Einheitsrippen 3a mit einer geringen vertikalen Breite, wie in Fig. 10(b) dargestellt ist, aufgeteilt ist und die vertikal benachbarten Einheitsrippen 3a in gestaffelter Weise quer zu der Strömung des Verbrennungsgas angeordnet sind, wie in Fig. 10(a) darge­ stellt ist. Jede äußere Rippe 3 gemäß dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch, wie in Fig. 1(a) dargestellt ist, von dem unteren Endbereich (verlöteten Bereich 4b) des entsprechenden Rohrs 2 an dem Auslass für das Verbren­ nungsgas weiter nach unten.
Die Führungen 9 sind an jeder Seite der äußeren Rippe 3 in dem Raum ange­ ordnet, in dem die äußere Rippe 3 angeordnet ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, und erstrecken sich von etwa dem oberen Ende aus zu dem unteren Ende des Wärmetauschers 1 hin entlang der Richtung der Strömung des Verbrennungs­ gases, um hierdurch in einer solchen Position die linke und die rechte Seite des Raums, innerhalb dessen die äußere Rippe 3 angeordnet ist, zu schließen.
Die Führungen 9 sind aus einer Metallplatte (beispielsweise einer Aluminium­ platte) mit einer überlegenen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Insbesondere weist, wie in Fig. 11 dargestellt ist, die Führung 9 einen Trennbereich 9A, der in der Gestalt eines U gebogen ist, und rechteckige Schutzbereiche 9B an der Seite jedes Längsendes auf. Ein Aufteilungsbereich 9A ist zwischen benachbarten flachen Rohrbereichen 2A eingesetzt (Fig. 3). Die Schutzbereiche 9B sind an der Einlassseite bzw. der Auslassseite für das Verbrennungsgas angeordnet (Fig. 2).
Die Enden des Trennbereichs 9a, der in der Gestalt eines U gebogen ist, sind zurückgefaltet, wie in Fig. 11(c) dargestellt ist, um Anschlussränder 9a zu bilden. Die Anschlussränder 9a und die U-förmigen Oberteile sind mittels eines Lötmaterials der Ni-Gruppe an der Fläche der Wärmeleitungsplatte 4, die mit dem flachen Rohrbereich 2A jedes Rohrs 2 ausgebildet ist, verbunden.
Jeder Schutzbereich 9B besitzt, wie in Fig. 4 dargestellt ist, seine flache Fläche in Anordnung entlang der Richtung, in der die mehreren Schichten der Rohre 2 gebildet sind. Durch das kontinuierliche Anordnen der Schutzbereiche 9B in der Richtung der mehrschichtigen Anordnung ohne jeglichen Spalt dazwischen ist verhindert, dass das Verbrennungsgas von den Schutzbereichen 9B aus ausströmt.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen dieser Ausführungs­ form beschrieben.
Das heiße Wasser fließt von dem Heißwassere-Einlass 6 des Wärmetauschers 1 zu den Behälterbereichen 2B an einer Seite der Rohre 2, von wo es in die Behälterbereiche 2B an der anderen Seite durch den in dem flachen Rohrbe­ reich 2A gebildeten Wasserweg hindurch fließt und dann durch den Heißwasser- Auslass 7 hindurch von den anderen Behälterbereichen 2B aus herausfließt.
Andererseits strömt, wie in Fig. 2 dargestellt ist, das Verbrennungsgas von dem oberen Teil des Wärmetauschers 1 aus nach unten, und führt es bei dem Hindurchtritt durch den Wärmetauscher 1 einen Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser durch, und erhitzt es das Wasser. Bei dem Verfahren wird das Verbrennungsgas durch Absenken der Temperatur auf mindestens unterhalb des Taupunktes (um etwa 30 bis 50°C) am Auslass des Wärmetauschers kondensiert. Mit anderen Worten absorbiert der Wärmetauscher 1 nicht nur die fühlbare Wärme, sondern auf die latente Wärme, die zu der Zeit der Kondensa­ tion des Verbrennungsgases abgegeben wird, um das heiße Wasser zu erhitzen.
Der Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform ist derart gestaltet, dass das Verbrennungsgas durch den Raum hindurchtritt, dessen linke und rechte Seite durch zwei Führungen 9 getrennt sind, und sich an der Auslassseite des Wärmetauschers (der Auslassseite für das Verbrennungsgas) die Rippen weiter als die unteren Endbereiche (verlöteten Bereiche 4b) der Rohre 2 nach unten erstrecken. Bei dieser Bauweise strömt der größte Teil des durch die Kondensa­ tion an der Oberfläche der Rippen 3 erzeugten kondensierten Wassers direkt entlang der Oberfläche der Rippen 3 nach unten, und kann dieses kondensierte Wasser von dem unteren Enden der Rippen 3 aus nach unten tropfen.
Wie in Fig. 1(a) dargestellt ist, ist das untere Ende jeder Rippe unterhalb der verlöteten Bereiche 4b der Rohre 2 angeordnet, die an der Auslassseite für das Verbrennungsgas angeordnet sind, und ist jeder verlötete Bereich 4b in einer sich von der Ebene der entsprechenden Wärmeleitungsplatten 4 unterscheiden­ den Ebene angeordnet. Daher fließt das entlang der Oberfläche der Rippen 3 nach unten fließende kondensierte Wasser zu dem verlöteten Bereich 4b des Rohrs 2 an dem Verbrennungsgas-Auslass in einer kleineren Mengen, und tropft es direkt von dem Wärmetauscher 1 aus von dem unteren Ende der Rippen 3 aus nach unten. Als Folge ist verhindert, dass das Cu-Lötmaterial, das für den verlöteten Bereich 4b des Rohrs 2 verwendet wird, durch die Berührung mit dem kondensierten Wasser korrodiert, sodass die Korrosionsbeständigkeit das verlöteten Bereichs 4b für eine verbesserte Lebensdauer des Wärmetauschers 1 sichergestellt werden kann.
Auch verwendet jedes Rohre 2 gemäß dieser Ausführungsform eine gerollte Struktur der beiden Wärmeleitungsplatten 4. Somit kann der Verbindungsbereich (verlötete Bereich) der ersten Wärmeleitungsplatte 4A an jeder der beiden Flächen der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B gebildet sein, und kann daher eine ausreichende Verbindungsfestigkeit sichergestellt sein.
Zweite Ausführungsform
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist jede äußere Rippe 3, wie in Fig. 13(a) dargestellt ist, durch Biegen, in abwechselnd entgegengesetz­ ten Richtungen, eines dünnen Plattenelements aus Metall (beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder Aluminium) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet. Der durch solches Biegen gebildete Raum ist in einer solchen Weise angeord­ net, dass das Verbrennungsgas nach unten strömt, und die äußere Rippe 3 ist an der Oberfläche der Wärmeleitungsplatte 4, die den flachen Rohrbereich 2A bildet, angelötet.
Eine Vielzahl von ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen (nachfolgend bezeichnet als Flügel 3a) ist, wie in Fig. 12(a) und 13(a) dargestellt ist, nur an dem Bereich der äußeren Rippe 3 näher bei dem Verbrennungsgas-Einlass (der Fläche, wo hauptsächlich die fühlbare Wärme von dem Verbrennungsgas zurückgewonnen wird) ausgebildet. An der äußeren Rippe 3, die in Figur sind 13(a) dargestellt ist, sind die Flügel 3a an der Oberfläche 3A ausgebildet, die mit der Wärmeleitungsplatte 4 verlötet ist. Als eine Alternative können die Flügel 3a jedoch an den seitlichen Flächen 3B der äußeren Rippe 3 ausgebildet sein.
Die Flügel 3a besitzen je Gestalt eines dreieckigen, aus der Rippenfläche unter einem Winkel zu der Richtung, in der das Verbrennungsgas strömt, ausge­ schnittenen und angehobenen Bereichs, ausgenommen an einer Seite. Jedes Paar der benachbarten Flügel 3a, die vertikal aus der Rippe 3 gebildet sind, ist, wie in Fig. 13(b) dargestellt ist, unter unterschiedlichen Winkeln zu der Richtung, in der das Verbrennungsgas strömt, ausgeschnittenen und angehobenen. Insbesondere ist der obere Flügel (erste ausgeschnittene und angehobene Bereich) 3a, der in Fig. 13(b) dargestellt ist, aus der Rippenfläche ausgenom­ men die rechte Seite des Dreiecks, ausgeschnittenen und angehoben, während der untere Flügel 3a (zweite ausgeschnittene und angehobene Bereich) aus der Rippenfläche, ausgenommen die linke Seite des Dreiecks, ausgeschnittenen und angehoben ist.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen dieser zweiten Ausfüh­ rungsform erläutert.
Das heiße Wasser, das von dem Heißwasser-Einlass 6 des Wärmetauschers 1 aus in die Behälterbereiche 2B an einer Seite der Rohre 2 einströmt, fließt durch einen Wasserweg, der in dem flachen Rohrbereich 2A ausgebildet ist, hindurch in die Behälterbereiche 2B an der anderen Seite der Rohre 2 und fließt über den Heißwasser-Auslass 7 aus.
Andererseits strömt das Verbrennungsgas, wie in Fig. 2 dargestellt ist, von dem oberen Bereich des Wärmetauschers 1 aus nach unten, und erfährt es bei dem Hindurchtritt durch den Wärmetauscher 1 einen Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser, und erhitzt es das heiße Wasser. Bei dem Vorgang wird das Verbrennungsgas durch Absenken der Temperatur auf mindestens unter den Taupunkt (etwa 30 bis 50°C) am Auslass des Wärmetauschers kondensiert. Mit anderen Worten kann der Wärmetauscher 1 das heiße Wasser durch Absorbie­ ren nicht nur der fühlbaren Wärme des Verbrennungsgases, sondern auch der latenten Wärme erhitzen, die zu der Zeit der Kondensation des Verbrennungs­ gases abgegeben wird.
Bei dem Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform wirken die Flügel 3a, die an den äußeren Rippen 3 gebildet sind, um das Verbrennungsgas zu der Oberfläche der Rippe zu führen. Weiter kann, weil die Flügel 3a unter einem Winkel zu der Richtung ausgebildet sind, in der das Verbrennungsgas strömt, eine Wirbelströmung des Verbrennungsgases erzeugt werden. Insbesondere ist jedes Paar von zwei vertikal benachbarten Flügel 3a der äußeren Rippe 3 unter unterschiedlichen Winkeln zu der Richtung, in der das Verbrennungsgas strömt, ausgeschnitten, und können daher die Wirbelströmungen in abwechselnd unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden. Als eine Folge kann die Entwick­ lung einer Temperatur-Grenzschicht, die ansonsten an der Oberfläche der äußeren Rippen 3 erzeugt werden könnte, unterdrückt bzw. überwunden werden. Auf diese Weise ist die Wärmeleitfähigkeit für eine verbesserte Strah­ lungsleistung verbessert.
Auf diese Weise wird in Hinblick auf den Umstand, dass die Flügel 3a nur an dem oberen Bereich jeder äußeren Rippe 3 (der Fläche, an der die fühlbare Wärme aus dem Verbrennungsgas zurückgewonnen wird) ausgebildet sind, auch die Abgabe des kondensierten Wassers, das durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugt wird, durch die Flügel 3a nicht beeinträchtigt, und kann die Beeinträchtigung der Strahlungsleistung, den ansonsten durch den Aufbau des kondensierten Wassers verursacht würde, verhindert werden.
Anders als bei dieser Ausführungsform, bei der die dreieckigen Flügel 3a aus den äußeren Rippen 3 ausgeschnitten und angehoben sind, können rechteckige Lamellen 3b, wie in Fig. 14 dargestellt ist, ausgebildet sein.
Dritte Ausführungsform
Der Wärmetauscher 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist Führungen 9 und Platten 10, wie nachfolgend beschrieben, auf, sodass das durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugte kondensierte Wasser mit dem Verbindungsbereich des Rohrs 2 und dem Verbindungsbereich zwi­ schen den Rohren 2 (dem verlöteten Bereich, der mittels eines Cu-Lötmaterials angeschlossen ist) nicht in Berührung kommt.
Die Führungen 9 sind, wie in Fig. 16 dargestellt ist, an der linken und der rechten Seite (der oberen und der unteren Seite in Fig. 16) des Raums, wo die Rippen 3 zwischen benachbarten Rohren 2 in der mehrschichtigen Anordnung angeordnet sind, entlang der Richtung, in der das Verbrennungsgas strömt (in Richtung nach rechts bezogen auf den Wärmetauscher 1 gemäß Darstellung in Fig. 15) angeordnet. Die Führungen 9 sind derart angeordnet, dass sie den Hindurchtritt des Verbrennungsgases durch den Raum mit der linken und der rechten Seite gebildet durch die Führungen 9 gestatten.
Die Führungen 9 besitzen, wie in Fig. 17 dargestellt ist, je einen Trennbereich 9A, der in der Gestalt eines U gebogen ist, und einen Schutzbereich 9B, der an der Verbrennungsgas-Einlassseite (linke Seite in Fig. 15) jedes benachbarten Paars der flachen Rohrbereiche 2A angeordnet ist, zwischen denen der Trenn­ bereich 9A eingesetzt ist. Diese Führung 9 ist wie die Rippe 3 aus einer Metall­ platte (beispielsweise einer Aluminiumplatte oder einer Platte aus rostfreiem Stahl) mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt und besitzt die Funktion der Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche mit den Rippen 3.
Der Trennbereich 9A ist, wie in Fig. 17(c) dargestellt ist, in der Gestalt eines U gebogen, und seine Verbindungsränder 9a sind durch Zurückfalten der Enden gebildet. Die Verbindungssender 9a und der obere Teil des U-förmigen Bereichs sind unter Verwendung eines Ni-Lötmaterials mit der Fläche der Wärmeleitungs­ platte 4, die mit dem flachen Rohrbereich 2A des Rohrs 2 ausgebildet ist, verbunden.
Jedes Paar der Schutzbereiche 9B weist eine jeweilige flache Fläche auf, die entlang der Richtung der mehrschichtigen Anordnung eng bzw. dicht angeordnet ist, wodurch verhindert ist, dass das Verbrennungsgas von den Schutzbereichen 9B aus ausströmt.
Die Platten 10 sind rechteckige, dünne Plattenelemente (Fig. 18) und, wie in Fig. 19 dargestellt ist, an jeder Seite des Verbindungsbereichs (verlöteten Bereichs) derart angeordnet, dass der Verbindungsbereich, wo zwei Wärmeleitungsplatten 4, die das Rohr 2 bilden, miteinander miteinander verbunden sind, sandwichartig angeordnet ist, wobei sich die Platte 10 weiter als der Verbindungsbereich in der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases erstreckt. Jede Platte 10 ist derart angeordnet, dass ihr oberes Ende die untere Endfläche der Führung 9 ohne irgendeinen Spalt zwischen den beiden Führungen 9 berührt, und ist unter Verwendung des Ni-Lötmaterials mit der Fläche der Wärmeleitungsplatte 4 verbunden, die den flachen Rohrbereich 2A des Rohrs 2 bildet.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen dieser zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung erläutert.
Das heiße Wasser fließt in die Behälterbereiche 2B an einer Seite der Rohre 2 von dem Einlass 5 des Wärmetauschers 1 aus ein und fließt in die Behälter­ bereiche 2B an der anderen Seite der Rohre 2 durch den Wasserweg hindurch, der in dem flachen Rohrbereich 2A gebildet ist, ein und fließt durch den Auslass 7 von den Behälterbereichen 2B an der anderen Seite aus.
Andererseits strömt das Verbrennungsgas von dem oberen Teil des Wärmetau­ schers 1 aus (von links nach rechts in Fig. 15) nach unten, und erfährt es bei dem Hindurchtritt durch den Wärmetauscher 1 einen Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser, und erhitzt es das heiße Wasser. Bei dieser Vorgang wird das Verbrennungsgas durch Absenken der Temperatur auf mindestens unter den Taupunkt (etwa 30 bis 50°C) am Auslass des Wärmetauschers 1 kondensiert. Mit anderen Worten absorbiert der Wärmetauscher 1 nicht nur die fühlbare Wärme des Verbrennungsgases, sondern auch die latente Wärme, die zu der Zeit der Kondensation des Verbrennungsgases abgegeben wird, um das heiße Wasser zu erhitzen.
Der Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform ist so konfiguriert, dass das Verbrennungsgas durch den Raum hindurchtritt, der an der linken und der rechten Seite desselben durch zwei Führungen 9 aufgeteilt ist, und der Verbin­ dungsbereich (verlötete Bereich) jedes Rohrs 2, der an dem Auslass des Wärmetauschers 1 angeordnet ist, ist von beiden Seiten durch die Platten 10 sandwichartig angeordnet. Dadurch ist verhindert, dass das durch die Konden­ sation des Verbrennungsgases erzeugte kondensierte Wasser über den Verbin­ dungsbereich des Rohrs 2 oder den Verbindungsbereich (verlöteten Bereich, der unter Verwendung des Cu-Lötmaterials angeschlossen ist) zwischen den Rohren 2 fließt. Insbesondere tropft das an der Oberfläche jeder Rippe 3 oder jedes Rohrs 2 kondensierte Wasser, wie in Fig. 19 dargestellt ist, durch sein Eigen­ gewicht entlang der Fläche der Platte 10 nach unten. Auf diese Weise wird das kondensierte Wasser außer Berührung mit dem Verbindungsbereich (verlöteten Bereich) des Rohrs 2 gehalten.
Als eine Folge kann die Korrosion des verlöteten Bereichs, die ansonsten durch die Berührung mit dem kondensierten Wasser verursacht sein könnte, verhindert werden, wodurch die Standzeit des Wärmetauschers 1 verbessert ist.
Auch können die so vorgesehenen Führungen 9 als ein Teil der Rippe 3 ver­ wendet werden und daher die Wärmeleitungsfläche für eine verbesserte Lei­ stung entsprechend vergrößern.
Alternativ kann eine einzige Platte 10 einstückig bzw. zusammenhängend mit der Rippe 3 in der untersten Stufe, wie in Fig. 10(b) dargestellt ist, vorgesehen sein, in welchem Fall die Platte 10 nicht für jede jedes Rohr der Vielzahl der Rohre 2, die in der Vielzahl von Stufen vorgesehen sind, erforderlich ist, sondern nur an dem Auslass des Verbrennungsgases angeordnet sein kann, was es möglich macht, einer Vergrößerung der Zahl der Arbeitsschritte zu verhindern. Mit anderen Worten ist, weil die Platte 10 nicht an dem Einlass für das Verbren­ nungsgas erforderlich ist, das Gewicht nicht notwendigerweise durch das Vorsehen der Platte 10 vergrößert.
Obwohl der Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform Wärme zwischen dem heißen Wasser und dem Verbrennungsgas austauscht, können andere Mittel als das heiße Wasser mit gleicher Wirkung verwendet werden.
Modifikation der dritten Ausführungsform
Diese Modifikation gibt eine Beispiel jeder Führung 9 wieder, die mit einer entsprechenden Rippe 3 zusammengefasst bzw. einstückig ausgebildet ist.
Die Führung 9 und die Rippe 3, die als separate Elemente bei der ersten Ausführungsform angeordnet sind, können alternativ einstückig bzw. zusam­ menhängend angeordnet sein, weil beide zwischen benachbarten Rohren der mehrschichtigen Anordnung angeordnet sind. In diesem Fall kann die Führung 9, wie bei der vorausgehenden Ausführungsform (Fig. 17) beschrieben ist, mit der entsprechenden Rippe 3 direkt zusammengefasst sein. Dennoch können, wie beispielsweise in Fig. 20 dargestellt ist, die Seitenflächen 3a an den beiden äußeren quer liegenden Seiten der Rippe 3 als Führung 9 verwendet werden.
Wie oben beschrieben ist, kann die zusammenhängende Ausbildung der Führung 9 und der Rippe 3 die Anzahl der erforderlichen Teile verringern und die Zusammenbauarbeiten erleichtern, was es möglich macht, die Kosten infolge einer geringeren Anzahl von Zusammenbauschritten herabzusetzen.
Wie in Fig. 21 dargestellt ist, kann zur Erzielung der Turbulenz, indem eine Strömung des Verbrennungsgases auf einem Zickzackweg verursacht wird, jede Rippe 3 mit ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen 3b ausgebildet sein. Die Rippenseitenflächen 3a, die die Führung 9 bilden, sind selbstverständlich nicht mit den ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen 3b ausgestattet.
Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform der Erfindung besitzt ein neues Merkmal bei dem Verbindungsbereich (verlöteten Bereich) der Rohre 2 des Wärmetauschers 1. Die beiden Wärmeleitungsplatten 4, die das Rohr 2 bilden, wie oben beschrieben ist, werden in einer solchen Weise zusammengebaut, dass der gerollte Bereich 4a der ersten Wärmeleitungsplatte 4A auf die äußere Flächenseite von der inneren Flächenseite der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B aus zurückgefaltet und zum Halten der Enden der zweiten Wärmeleitungsplatte 4b von den beiden Seiten aus gerollt ist. Bei der Anbringung der ersten Wärmeleitungsplatte 4A, indem sie im Wesentlichen in der Gestalt eines U gebogen wird, an der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B wird ein Raum 11 zwischen der inneren Fläche des gebogenen Bereichs der ersten Wärmeleitungsplatte 4A und der Stirnfläche der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B ausgebildet (Fig. 22).
Die beiden so zusammengefügten Wärmeleitungsplatten 4 werden mittels der beiden Flächen der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B und der Innenfläche der ersten Wärmeleitungsplatte 4A miteinander verbunden. Bei diesem Vorgang werden der erste Verbindungsbereich 12 innenseitig und der zweite Verbin­ dungsbereich 13 außenseitig des gebogenen Bereichs der ersten Wärme­ leitungsplatte 4A mit unterschiedlichen Lötmaterialien angeschossen. Gemäß dieser Ausführungsform wird der erste Verbindungsbereich 12 unter Verwen­ dung eines Cu-Lötmaterials angeschlossen den, während der zweite Verbin­ dungsbereich 13 unter Verwendung eines Ni-Lötmaterials angeschlossen wird.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen der vierten Ausfüh­ rungsform erläutert.
Das heiße Wasser fließt in die Behälterbereiche 2B an einer Seite jedes Rohrs vorn dem Einlass 6 des Wärmetauschers 1 aus ein und tritt durch den Wasser­ weg, der in dem flachen Rohrbereich 2A gebildet ist, von den besonderen Behälterbereichen 2B aus hindurch und fließt in die Behälterbereiche 2B auf der anderen Seite ein, von der es durch den Auslass 7 hindurch heraus fließt.
Andererseits erhitzt das Verbrennungsgas, wie in Fig. 2 dargestellt ist, das heiße Wasser, indem es Wärme mit diesem austauscht, während es durch den Wärmetauscher 1 hindurch nach unten strömt. Gleichzeitig wird das Verbren­ nungsgas durch Absenken der Temperatur niedriger als mindestens der Tau­ punkt (etwa 30 bis 50°C) an der Auslassseite des Wärmetauschers 1 konden­ siert. Mit anderen Worten kann der Wärmetauscher 1 das heiße Wasser durch Absorbieren nicht nur der fühlbaren Wärme des Verbrennungsgases, sondern auch der latenten Wärme erhitzen, die freigesetzt werden, wenn das Verbren­ nungsgas kondensiert wird.
Bei dem Wärmetauscher 1 gemäß dieser Ausführungsform wird die erste Wärmeleitungsplatte 4A an der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B gerollt (gefalzt), und werden die beiden Flächen der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B, die so gerollt (gefalzt) sind, mit der ersten Wärmeleitungsplatte 4A mit unterschied­ lichen Lötmaterialien verbunden.
Ein Cu-Lötmaterial, das zu keinem Problem führt, wird, wenn es dem heißen Wasser ausgesetzt wird, für den ersten Verbindungsbereich 12 innenseitig des gebogenen Bereichs der ersten Wärmeleitungsplatte 4A verwendet, während ein Ni-Lötmaterial, das gegenüber dem Verbrennungsgas korrosionsbeständig ist, für den zweiten Verbindungsbereich 13 außenseitig desselben gebogenen Bereichs verwendet wird. Bei dieser Gestaltung wird das für den ersten Verbin­ dungsbereich 12 verwendete Cu-Lötmaterial dem Verbrennungsgas nicht ausgesetzt, und wird daher sogar in dem Fall, bei dem durch die Kondensation des Verbrennungsgases kondensiertes Wasser erzeugt wird, das Cu-Lötmaterial nicht korrodiert. Als eine Folge kann eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht werden, und kann die Standzeit des Wärmetauschers 1 verbessert werden.
Auch wird, weil ein Raum 11 (Fig. 22) zwischen dem ersten Verbindungsbereich 12 und dem zweiten Verbindungsbereich 13 gebildet ist, das für den ersten Verbindungsbereich 12 verwendete Cu-Lötmaterial nicht mit dem für den zweiten Verbindungsbereich 13 verwendeten Lötmaterial vermischt. Als eine Folge ist verhindert, dass das Ni-Lötmaterial in den ersten Verbindungsbereich 12 eindringt und dem Heißwasser ausgesetzt wird. Auf diese Weise ist ein in hohem Maße sicherer Wärmetauscher 1 geschaffen.
Weiter kann in Hinblick auf den Umstand, dass eine gefalzte Struktur der beiden Wärmeleitungsplatten 4 verwendet wird, der Verbindungsbereich der ersten Wärmeleitungsplatte 4A an jeder der beiden Flächen der zweiten Wärme­ leitungsplatte 4B ausgebildet sein. Im Vergleich mit dem Fall, bei dem der zweite Verbindungsbereich 13 an der Verlängerung des ersten Verbindungsbereichs 12 angeordnet ist, kann daher der Totraum in dem Wärmetauscher 1 verkleinert sein. Auf diese Weise kann ein Wärmetauscher 1 geschaffen werden, der nicht sperrig ist und überlegene anti-korrosive Eigenschaften aufweist.
Erste Modifikation der vierten Ausführungsform
Fig. 23 ist eine vergrößerte Ansicht mit der Darstellung der Verbindungsbereiche für die beiden Wärmeleitungsplatten.
Eine erste Modifikation der vierten Ausführungsform ist ein Beispiel des Falles, bei dem eine geneigte Fläche 4C an dem Endbereich der zweiten Wärme­ leitungsplatte 4B ausgebildet ist. Insbesondere ist der Endbereich der zweiten Wärmeleitungsplatte 48 mit der geneigten Fläche 4c in einer solchen Weise ausgebildet, dass ein keilförmiger Raum mit der Verbindungsfläche der ersten Wärmeleitungsplatte 4B gebildet ist. In diesem Falle bildet der keilförmige Raum einen Sumpf für Lötmaterial, und daher können unterschiedliche Arten von Lötmaterialien, die an den beiden Seiten der zweiten Wärmeleitungsplatte 4B verwendet werden, definitiv an einer gegenseitigen Vermischung gehindert werden. Obwohl die geneigte Fläche 4C an dem zweiten Verbindungsbereich 13 in Fig. 23 ausgebildet ist, kann sie entweder an dem ersten Verbindungsbereich 12 oder sowohl an dem ersten als auch an dem zweiten Verbindungsbereich 12, 13 ausgebildet sein.
Zweite Modifikation der vierten Ausführungsform
Eine zweite Modifikation der vierten Ausführungsform der Erfindung gibt, wie in Fig. 24 dargestellt ist, ein Beispiel wieder, bei dem ein Loch 14 in dem gerollten Bereich 4a der ersten Wärmeleitungsplatte 4A ausgebildet ist. Dieses Loch 14 ist, wie in Fig. 23 dargestellt ist, ausgebildet, um eine Verbindung mit dem Raum 11 herzustellen, der innenseitig des gebogenen Bereichs der ersten Wärme­ leitungsplatte 4A ausgebildet ist.
Bei dieser Ausbildung kann Luft von dem Loch 14 aus abgeführt werden, wenn der zusammengefügte Wärmetauscher 1 im Vakuum verlötet wird, und daher ist der Fall einer fehlerhaften Verbindung verhindert, bei der die Luft in dem ersten Verbindungsbereich 12 und dem zweiten Verbindungsbereich 13 vermischt werden, was eine Herabsetzung der Verbindungsfestigkeit bewirkt.
Auch kann der Verlötungszustand der Verbindungsbereiche 12, 13 durch das Loch 14 hindurch geprüft werden. In dem Fall, bei dem eine hermetische Abdichtung aufrechterhalten wird, nachdem ein Vakuum beispielsweise an dem Loch 14 zur Einwirkung gebracht worden ist, wird der Verbindungszustand als zufriedenstellend bestimmt.
Fünfte Ausführungsform
Diese Ausführungsform ist eine Anwendung eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung bei einer Gas-Wasser-Heizeinrichtung. Fig. 25 ist eine schematische Darstellung einer Gas-Wasser-Heizeinrichtung 100 gemäß dieser Ausführungs­ form.
In Fig. 25 bezeichnet das Bezugszeichen 110 einen Gasbrenner für die Ver­ brennung des Gases (Brennstoffs), und bezeichnet das Bezugszeichen 120 einen primären Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und einem Hochtemperatur-Verbrennungsgas (von etwa 800°C), das mittels des Gasbrenners 110 erzeugt wird.
Das Bezugszeichen 130 bezeichnet einen sekundären Wärmetauscher gemäß dieser Ausführungsform zum Austausch von Wärme zwischen dem heißen Wasser und dem Verbrennungsgas, dessen Temperatur auf etwa 200°C nach dem Wärmeaustausch in dem primären Wärmetauscher 110 herabgesetzt ist. Das heiße Wasser wird, nachdem das mittels des zweiten Wärmetauschers 130 erhitzt worden ist, mittels des primären Wärmetauschers 120 erhitzt.
Das Bezugszeichen 111 bezeichnet einen Lüfter zum Blasen der Verbren­ nungsluft zu dem Gasbrenner 110 hin, das Bezugszeichen 112 bezeichnet eine Abwasserleitung zum Abführen des kondensierten Wassers, das aus dem Verbrennungsgas erzeugt wird, und das Bezugszeichen 113 bezeichnet eine Auslassleitung zum Freisetzen des Verbrennungsgases nach dem Wärmeaus­ tausch.
Nachfolgend wird die Struktur des sekundären Wärmetauschers 130 erläutert.
Fig. 26 ist eine Vorderansicht des sekundären Wärmetauschers 130, bei dem das Verbrennungsgas als um den zweiten Wärmetauscher 130 in der Richtung rechtwinklig zu der Zeichnungsebene von Fig. 26 herum strömend dargestellt ist. Das Bezugszeichen 131 bezeichnet ein Rohr (Begrenzungs- bzw. Umschlie­ ßungselement), das einen Heißwasserweg bildet, während es gleichzeitig sowohl einen Gasweg (ersten Weg), in dem das Verbrennungsgas (erste Fluid) strömt, und einen Heißwasserweg (zweiten Weg), in dem das heiße Wasser (zweite Fluid) fließt, begrenzt bzw. umschließt.
Gemäß dieser Ausführungsform strömt das Verbrennungsgas um den sekundä­ ren Wärmetauscher 130 herum, und ist daher der Gasweg, wie in Fig. 25 dargestellt ist, als ein Gehäuse 101 zur Unterbringung des sekundären Wärme­ tauschers 130 gestaltet.
Das Bezugszeichen 132 bezeichnet äußere Rippen, die zwischen Rohren 131 zur Begünstigung des Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas und dem heißen Wasser angeordnet sind, indem die Wärmeleitungsfläche für das Verbrennungsgas vergrößert wird. Dieser Ausführungsform macht von versetz­ ten Rippen (Rippen für einen mehrfachen Eintritt) Gebrauch.
Die versetzten Rippen sind aus tafelförmigen Segmenten gebildet, die in einer versetzten Weise angeordnet sind.
Die Rohre 131 weisen, wie in Fig. 27 dargestellt ist, je einen Satz von zwei Wärmeleitungsplatten (Seitenelementen) 133 aus rostfreiem Stahl auf, die zu einer vorbestimmten Gestalt in einer Presse ausgebildet sind. Die besonderen Wärmeleitungsplatten (nachfolgend bezeichnet als Platten) 133 sind in ihrer Dickenrichtung gestapelt und im Wege des Verlötens verbunden. Der mittlere Bereich des verlöteten Verbindungsbereichs 133a der Platte 133 ist mit zusam­ menhängenden spitzen Vertiefungen 133d an den Verbindungsflächen 133b und 133c in entgegengesetzte Beziehung zueinander zu der Zeit der Herstellung (des Pressformens) ausgebildet.
Andererseits ist eine versetzte innere Rippe 134 in jedem Rohr 131 zur Begün­ stigung des Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas und dem heißen Wasser durch Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche in Hinblick auf das heiße Wasser angeordnet.
An jedem längsgerichteten Endbereich des Rohrs 131 ist ein Behälterbereich 135 zur Ausbildung einer Verbindung zwischen einer Vielzahl von Rohren 131 ausgebildet. Der Behälterbereich 135 an der linken Seite des Zeichnungsblatts in Fig. 26 dient zur verteilten Zuführung von heißem Wasser zu den Rohren 131, und der Behälterbereich 135 an der rechten Seite des Zeichnungsblatts von Fig. 26 dient zum Sammeln und Zurückgewinnen des heißen Wassers nach dem Wärmeaustausch.
Auf diese Weise fließt das heiße Wasser in das Rohr 131 durch den Behälter­ bereich 135 hindurch von dem Einlass 136 aus ein, der an dem oberen linken Teil des Zeichnungsblatts von Fig. 26 angeordnet ist, und fließt es aus dem sekundären Wärmetauscher 130 von dem Auslass 137 aus aus, der an dem oberen rechten Teil des Zeichnungsblatts von Fig. 26 angeordnet ist. Der Einlass 136 und der Auslass 137 sind mit einem Innengewinde zum Anschließen eines Rohrs ausgebildet.
Fig. 28 und 29 zeigen die Platte 131. Das Bezugszeichen 138 in Fig. 28 be­ zeichnet Löcher für den Hindurchtritt von heißem Wasser. Die in Fig. 29 darge­ stellte Platte 133, die nicht mit Löchern 138 ausgebildet ist, wird für den anderen Endbereich des sekundären Wärmetauschers 130 verwendet, der nicht mit dem Einlass 136 und dem Auslass 137 ausgestattet ist.
In Fig. 27 bezeichnet das Bezugszeichen 139 einen ersten Abstandhalters aus rostfreiem Stahl, der an einem Bereich des Spalts zwischen den Platten 133 angeordnet ist, der dem Inneren des Rohrs 131 (Heißwasserweg) entspricht und mit der Platte 133 zur Sicherstellung des Raums in dem Rohr 131 (Heißwasser­ weg) verlötet ist. Der erste Abstandhalter 139 ist, wie in Fig. 30 dargestellt ist, im Wesentlichen halbkreisförmig gestaltet.
Das Bezugszeichen 140 bezeichnet einen zweiten Abstandhalters, der zwischen benachbarten Rohren 131 in dem Spalt zwischen den Platten 133 angeordnet und mit der Platte 133 aus rostfreiem Stahl zur Gewährleistung eines vorbe­ stimmten Raums verlötet ist, damit das Verbrennungsgas zwischen den Rohren 131 (Platten 133) strömen kann. Wie in Fig. 31(a) dargestellt ist, ist der zweite Abstandhalter 140 ringförmig gestaltet.
Ein Teil jeder axialen Stirnfläche 140a des zweiten Abstandhalters 140, der mit der Platte 133 in Berührung steht, ist mit einer ringförmigen Nut (Vertiefung) 140b ausgebildet.
Nachfolgend wird das Verlöten des sekundären Wärmetauschers 130 erläutert.
Fig. 32 ist eine vergrößerte Ansicht mit der Darstellung von verlöteten Verbin­ dungsbereichen 133a und verlöteten Verbindungsbereichen 140c zwischen dem zweiten Abstandhalter 140 und den Platten 133. Von dem verlöteten Bereich 133a ist die Verbindungsfläche 133c, die an der Seite des Wasserwegs ange­ ordnet ist, mit einem Lötmaterial der Ni-Gruppe verlötet, während die Verbin­ dungsfläche 133b, die innenseitig des Rohrs 133 (Heißwasserwegs) angeordnet ist, mit einem Lötmaterial der Cu-Gruppe verlötet ist.
In gleicher Weise ist bei dem verlöteten Verbindungsbereich 140 die Verbin­ dungsfläche 140d, die an der Seite des Gaswegs angeordnet ist, mit einem Lötmaterial der Ni-Gruppe verlötet, während die Verbindungsfläche 140e, die innenseitig des Rohrs 131 (Heißwasserwegs) angeordnet ist, mit einem Lötmate­ rial der Cu-Gruppe verlötet ist.
Bei dem Vorgang wird das Kupfer-Lötmaterial (das Lötmaterial für die Verbin­ dungsfläche 133b, 140e) angebracht, indem eine Lötplatte aus Kupfer o. dgl. in der Form eines dünnen Films festgehalten wird, während das Lötmaterial der Nickel-Gruppe (das Lötmaterial für die Verbindungsflächen 133c, 140d) im Wege eines Überziehens angebracht wird.
Das Lötmaterial zum Verlöten der innere Rippe 134 und der Platten 133 wird angebracht, indem eine Lötplatte aus Kupfer oder einem gleichartigen Metall angebracht wird, während das Lötmaterial zum Verlöten der äußeren Rippe 132 und der Rohre 1310497 00070 552 001000280000000200012000285913038600040 0002010146368 00004 30378L< (Platten 133) angebracht wird, indem das Lötmaterial der Nickel-Gruppe im Wege eines Überziehens angebracht wird. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Schmelzpunkte der beiden Lötmateria­ lien auf im Wesentlichen dieselbe Temperatur (1083°C bei dieser Ausführungs­ form) durch Einstellen der bei den Lötmaterialien zur Anwendung gebrachten Zusätze eingestellt. Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen dieser Ausführungs­ form erläutert. Gemäß dieser Ausführungsform besitzen die verlöteten Verbindungsbereiche 133a, 140c eine doppelte Verbindungsstruktur, bei der die Verbindungsflächen 133c und 140d, die dem Verbrennungsgas direkt ausgesetzt sind, mittels eines Lötmaterials der Nickel-Gruppe mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit gegen­ über Schwefelsäure und Salpetersäure verlötet, während die Verbindungsflä­ chen 133b, 140e, die dem heißen Wasser direkt ausgesetzt sind, mittels eines Lötmaterials eher Kupfer-Gruppe verlötet sind, das für Trinkwasser besser geeignet ist. Trotz der doppelten Verbindungsstruktur, von der Gebrauch gemacht wird, ist das Nickel-Lötmaterial, das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzen wird, gehalten, zu den Verbindungsflächen 133b, 140e infolge einer Kapillarwirkung zu fließen, wobei es sich mit dem Kupfer-Lötmaterial vermischt, und kann es dem heißen Wasser direkt ausgesetzt werden. Gemäß dieser Ausführungsform sind im Gegensatz, wie in Fig. 32 dargestellt ist, die Vertiefungen 133d, 140b zwischen den Verbindungsflächen 133c, 140d und den Verbindungsflächen 133b, 140e ausgebildet. Daher sind das Nickel-Lötma­ terial und das Kupfer-Lötmaterial, die infolge eines Kapillarphänomens ausströ­ men können, durch die Vertiefungen 133d, 140b blockiert. Als eine Folge ist verhindert, dass das Lötmaterial die Verbindungsflächen 133b, 140e über die Vertiefungen 133d, 140b erreicht. Auf diese Weise ist definitiv verhindert, dass das Nickel-Lötmaterial dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird, und ist definitiv verhindert, dass das Kupfer-Lötmaterial dem Verbren­ nungsgas direkt ausgesetzt wird. In Hinblick auf den Umstand, dass die vermischten Nickel- und Kupfer-Lötmate­ riahen in der Vertiefung 133d und in der Nut 140b verbleiben, können die Vertiefung 133d und die Nut 140b mit den Lötmaterialien in dem Fall aufgefüllt werden, bei dem die Menge der in der Vertiefung 133d und der Nut 140b gehaltenen Lötmaterialien übermäßig groß ist. Die Vertiefungen 133d und die Nut 140b besitzen daher in wünschenswerter Weise eine derartige Größe, dass verhindert ist, dass die zu der Zeit des Verlötens gesammelten Lötmaterialien von der Vertiefungen 133d und der Nut 140b aus überfließen und zu den Verbindungsflächen 133b, 140d fließen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Strömung des zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzenen Lötmaterials der Nickel-Gruppe durch die Vertiefung 133d und die Nut 140b blockiert. Durch das Durchführen des Lötvorgangs, während sich der sekundäre Wärmetauscher 130 in dem Ofen mit der Aussparung 133d und der Nut 140b, die unterhalb der Verbindungsflächen 133b, 140d ausgespart sind, befindet, kann daher das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzene Nickel-Lötmaterial in der Vertiefung 133d und der Nut 140b gesammelt werden, und kann daher das Nickel-Lötmaterial durch die Vertiefungen 133d und die Nut 140b definitiver blockiert werden. Erste Modifikation der fünften Ausführungsform Gemäß der zuvor angegebenen Ausführungsform wird das aufgeschmolzene Lötmaterial in dem Nutbereich 140b gesammelt, der in dem zweiten Abstand­ halter 140 ausgebildet ist. Jedoch kann die Nut 140b, die in dem zweiten Abstandhalters 140 ausgebildet ist, der in Richtung nach unten angeordnet ist, nicht aus sich heraus in einer solchen Weise angeordnet sein, dass sie unterhalb der Verbindungsfläche 140d als Vertiefung ausgebildet ist. In Hinblick hierauf ist gemäß dieser Ausführungsform, wie in Fig. 33 dargestellt ist, eine Vertiefung 140g in der Platte 133 ausgebildet, um das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzene Lötmaterial der Nickel-Gruppe definitiv zu blockie­ ren. Zweite Modifikation der fünften Ausführungsform Gemäß dieser Modifikation werden, wie in Fig. 34 dargestellt ist, der erste und der zweite Abstandhalter 139, 140 nicht verwendet, und ist gleichzeitig die Strömung des zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzenen Nickel-Lötmaterials durch die Vertiefung 133d blockiert, die in der Verbindungsfläche (Befestigungs­ fläche) der Platte 133 ausgebildet ist. Dritte Modifikation der fünften Ausführungsform Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist verhindert, dass Nickel oder dergleichen Metall dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird, indem an der Vertiefung 133d die Strömung des zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzenen Nickel-Lötmaterials blockiert wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird im Gegensatz hierzu, wie in Fig. 35, 36 dargestellt ist, die Vertiefung 133d nicht verwendet, und ist eine in Hinblick auf mindestens eine Fläche von Verbin­ dungsfläche 133c und Verbindungsfläche 133b geneigte Fläche 133f ausgebil­ det. Hierdurch kann eine längere Länge (nachfolgend bezeichnet als Länge L der Zwischen-Verbindungsfläche) zwischen der Verbindungsfläche 133c und der Verbindungsfläche 133b entlang der Platte 133 besser gewährleistet werden als in dem Fall, bei dem eine flache Fläche ohne Unebenheit zwischen der Verbin­ dungsfläche 133c und der Verbindungsfläche 133b ohne Vergrößerung der Größe des Korpus des sekundären Wärmetauschers 13 (der Platte 133) ausge­ bildet ist. Je länger bei dem Vorgang die Länge L der Zwischen-Verbindungsfläche ist, desto schwieriger ist es, dass das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzene Nickel-Material die Verbindungsfläche 133b (innenseitig des Rohrs 131 (des Wegs für das heiße Wasser)) erreicht. Gemäß dieser Modifikation ist es daher verhindert, dass Nickel oder dergleichen Metall dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird, ohne die Größe des sekundä­ ren Wärmetauschers 130 (der Platte 133) zu vergrößern. Auch in dem Fall, bei dem die Verbindungsfläche 133c, die Verbindungsfläche 133b und die geneigte Fläche 133f gewellt sind, wie in Fig. 36 dargestellt ist, ist verhindert, dass Nickel oder dergleichen Metall dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird, während zur selben Zeit die Festigkeit bzw. Steifigkeit der Platte 133 (des Rohrs 131) ohne Vergrößerung der Größe des sekundären Wärmetau­ schers 130 (der Platte 133) erhöht ist. Vierte Modifikation der fünften Ausführungsform Diese Ausführungsform ist eine Kombination der fünften Ausführungsform (Fig. 27) und der dritten Modifikation (Fig. 35). Insbesondere ist, wie in Fig. 37 dargestellt ist, die geneigte Fläche 133f mit der Vertiefung 133d ausgebildet. Als eine Folge ist definitiv verhindert, dass Nickel oder dergleichen Material dem heißen Wasser direkt ausgesetzt wird. Fünfte Modifikation der fünften Ausführungsform Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Vertiefung 133d und die Nut 140b je in dem verlöteten Verbindungsbereich 133a und dem verlöteten Verbindungsbereich 140c ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist im Gegensatz hierzu, wie in Fig. 38, 39 dargestellt ist, eine Vielzahl von Vertiefun­ gen 133d und Nuten 140b sowohl an dem verlöteten Verbindungsbereich 133a als auch an dem verlöteten Verbindungsbereich 140c ausgebildet. Sechste Modifikation der fünften Ausführungsform Gemäß dieser Modifikation ist, wie in Fig. 40 dargestellt ist, die Vertiefung 133d mit einem Anti-Strömungsmittel (bei dieser Ausführungsform aus Titanoxid) vor dem Verlöten überzogen. An den mit dem Anti-Strömungsmittel aus Titanoxid überzogenen Bereichen kann das Titanoxid bei einer anderen Temperatur als die Temperatur höher als 1200°C in hohem Vakuum nicht reduziert werden. In dem Fall, bei dem der Lötvorgang bei beispielsweise 1083°C durchgeführt wird, wird das Titanoxid nicht reduziert, und daher werden die mit dem Anti-Strömungsmittel überzoge­ nen Bereiche nicht benetzt, wodurch das möglich gemacht wird, definitiver zu verhindern, dass das erste Lötmaterial und das zweite Lötmaterial miteinander vermischt werden. Nachfolgend werden die Arbeitsweise und die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Sogar eine geringe Beschädigung an der Platte 133 (insbesondere an dem Bereich näher bei dem Wasserweg als die Vertiefung 133d) bewirkt ein Kapillar­ phänomen, wodurch das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzene Nickel- Lötmaterial dafür verantwortlich ist, dass es zu dem Wasserweg hin angezogen wird. Gemäß dieser Modifikation ist im Gegensatz hierzu ein Anti-Strömungsmittel in der Vertiefung 133d vorgesehen, und daher ist die Benetzbarkeit der Vertiefung 133d geringer als diejenige der übrigen Teile zu der Zeit des Verlötens, wodurch verhindert wird, dass die Vertiefung 133d benetzt wird. Als eine Folge ist sogar dann, wenn die Platte 133 beschädigt ist, verhindert, dass das zu der Zeit des Verlötens aufgeschmolzene Nickel-Lötmaterial zu dem Wasserweg hin durch das Kapillarphänomen, das durch die Beschädigung verursacht ist, angezogen wird. Auf diese Weise kann definitiv verhindert werden, dass Nickel oder dergleichen Metall, das für Trinkwasser nicht geeignet ist, dem heißen Wasser direkt ausge­ setzt wird, während gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleistet wird. Fig. 40 zeigt ein Beispiel, bei dem das Anti-Strömungsmittel in der Vertiefung 133d als Überzug aufgebracht (angeordnet) ist. Dennoch kann das Anti-Strö­ mungsmittel selbstverständlich auch in der Nut 140b als Überzug aufgebracht (angeordnet) sein. Das Anti-Strömungsmittel (ein Anti-Strömungsmittel zur Verhinderung, dass die Vertiefung 133d benetzt wird) ist nicht auf Titanoxid beschränkt. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der sekundäre Wärme­ tauscher 130 für die vorliegende Erfindung verwendet. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen sekundären Wärmetauscher beschränkt, sondern ist gleichfalls bei dem primären Wärmetauscher 120 oder einem zusammenge­ fassten bzw. integrierten Wärmetauscher anwendbar, der den primären Wär­ metauscher 120 und den sekundären Wärmetauscher 130 in Kombination aufweist. Sechste Ausführungsform Das Rohr 131 des sekundären Wärmetauschers 130 wird, wie in Fig. 42 darge­ stellt ist, aus einem Satz von zwei Wärmeleitungsplatten (Plattenelementen) 133 aus rostfreiem Stahl, die in einer Presse zu einer vorbestimmten Gestalt ausge­ bildet sind, hergestellt, wobei die Wärmeleitungsplatten 133 (nachfolgend bezeichnet als Platten 133) in Schichten in der Dickenrichtung derselben (seitlich auf dem Zeichnungsblatt von Fig. 41) angeordnet werden, worauf sie durch Verlöten verbunden und verschweißt werden. Insbesondere ist der Bereich 141 (nachfolgend bezeichnet als verlöteter Verbin­ dungsbereich 141) zur Ausbildung einer Verbindung zwischen dem Inneren benachbarter Rohre 131 der Platten 133 innenseitig der Platte 133 (des sekun­ dären Wärmetauschers 130) angeordnet; und daher ist er sehr schwierig zu schweißen. Daher wird der verlötete Verbindungsbereich 141 mittels eines Lötmaterials der Kupfer-Gruppe verlötet, und der äußere Umfangsbereich 142 der Platte 133 (des Rohrs 131) wird im Wege des Verschweißens angeschlos­ sen. Andererseits sind die Vorsprünge 143, die in einer Presse derart plastisch deformiert worden sind, dass sie einen Bereich der Platte 133 (des Rohrs 131) nach außenseitig der Rohre 131 vorstehen lassen, wie in Fig. 41 dargestellt ist, stromaufwärts des verlöteten Verbindungsbereichs 141 in der Strömungsrich­ tung des Verbrennungsgases ausgebildet, und sind die vorderen Enden der benachbarten Vorsprünge 143 miteinander mittels eines Lötmaterials (bei dieser Ausführungsform aus Nickel) mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit verbun­ den. Bei dem Verfahren sind die Vorsprünge 143 in einer gekrümmte Weise ausge­ bildet, um eine Schutzwand stromaufwärts des ringförmigen, verlöteten Verbin­ dungsbereichs 141 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases zu bilden und hierdurch zu verhindern, dass das Verbrennungsgas mit dem verlöteten Verbindungsbereich 141 direkt zusammentrifft, wie in Fig. 41(b) dargestellt ist. Wie in Fig. 41(a) dargestellt ist, ist andererseits ein Behälterbereich 135 zur Ausbildung einer Verbindung zwischen einer Vielzahl der Rohre 131 an den beiden längsgerichteten Endbereichen des Rohrs 131 ausgebildet. Der Behäl­ terbereich 135 an der linken Seite des Zeichnungsblatts von Fig. 41(a) dient zur verteilten Zuführung des heißen Wassers zu jedem Rohr 131, und der Behälter­ bereich 135 auf der rechten Seite des Zeichnungsblatts von Fig. 41(a) dient zum Sammeln und Zurückgewinnen des heißen Wassers nach dem Wärmeaus­ tausch. Als eine Folge fließt das heiße Wasser in das Rohr 131 durch den Behälterbe­ reich 135 hindurch von dem Einlass 136 aus ein, der an dem oberen linken Bereich des Zeichnungsblatts von Fig. 41(a) angeordnet ist, und fließt das heiße Wasser des sekundären Wärmetauschers 130 von dem Auslass 137 aus, der an dem oberen rechten Bereich des Zeichnungsblatts von Fig. 41(a) angeordnet ist, aus. Wie ebenfalls in Fig. 42 dargestellt ist, ist eine äußere Rippe 132 einer versetz­ ten Art außenseitig jedes Rohrs 131 zur Begünstigung des Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas und dem heißen Wasser durch Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche für das heiße Wasser angeordnet. Die äußere Rippe 132 und die Platte 133 halten zwischeneinander eine dünne Lötplatte aus Kupfer oder dergleichen Metall, und ein Lötmaterial der Nickel- Gruppe wird an den vorderen Enden der Vorsprünge 143 zur Verbindung derselben als Überzug aufgebracht. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Schmelzpunkt des Kupfer-Lötmaterials auf im Wesentlichen dieselben Temperatur (1083°C bei dieser Ausführungs­ form wie der Schmelzpunkt des Nickel-Lötmaterials durch Einstellen der bei dem Lötmaterial zur Anwendung gebrachten Zusätze eingestellt, sodass der Lötvorgang in einem Schnitt abgeschlossen wird. Als Nächstes werden die Eigenschaften dieser Ausführungsform erläutert. Gemäß dieser Ausführungsform ist ein Vorsprung 143, der eine Schutzwand zur Verhinderung dafür bildet, dass das Verbrennungsgas mit dem verlöteten Verbindungsbereich 141 direkt zusammentrifft, stromaufwärts des verlöteten Verbindungsbereichs 141 in der Strömung des Verbrennungsgases ausgebildet. Daher ist verhindert, dass das kondensierte Wasser, das die Korrosion des verlöteten Verbindungsbereichs 141 verursacht, an dem verlöteten Verbin­ dungsbereich 141 anhaftet. Auf diese Weise kann der verlötete Verbindungsbereich 141 durch Verlöten mit einem Lötmaterial der Kupfer-Gruppe, das für Trinkwasser besser geeignet ist, angeschlossen werden, und daher kann ein sekundärer Wärmetauscher 130, der durch Verlöten eines Metallelements angeschlossen ist, erreicht werden, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Gemäß dieser Ausführungsform sind andererseits die vorderen Enden der Vorsprünge 143 durch Verlöten mit einem Nickel-Lötmaterial angeschlossen. Dennoch stehen in Hinblick auf den Umstand, dass das Lötmaterial außenseitig des Rohrs 131 mit der dazwischen befindlichen Platte 133 angeordnet ist, das Nickel-Lötmaterial und das heiße Wasser nicht miteinander in direkter Berüh­ rung. Auch sind gemäß dieser Ausführungsform die vorderen Enden der benachbarten Vorsprünge 143 durch Verlöten angeschlossen. In dem Fall, bei dem die vorderen Enden der Vorsprünge 143 aneinander mittels eines mechanischen mittels oder dergleichen eng bzw. dicht angebracht sind, kann dennoch das Verlöten an den Vorsprüngen 143 ohne durchgeführt werden. Modifikation der sechsten Ausführungsform Bei dem oben beschriebenen Ausführungsformen sind die beiden Platten 133 miteinander verbunden, um ein einziges Rohr 131 zu bilden. Gemäß dieser Ausführungsform ist andererseits, wie in Fig. 43 dargestellt ist, eine einzige Platte 133 gebogen, und ist der Bereich weit weg von dem gebogenen Bereich 144 verlötet. Gleichzeitig ist der gebogene Bereich 144 stromaufwärts der verlöteten Verbindungsbereiche 141, 142 in der Strömung des Verbrennungs­ gases angeordnet. Der von dem gebogenen Bereich 144 abgelegene Bereich bezeichnet einen Bereich stromaufwärts des gebogenen Bereichs 144 in der Strömung des Verbrennungsgases und ist bei dieser Modifikation der "von dem gebogenen Bereich 144 abgelegene, verlötete Verbindungsbereich 144'', der den verlöteten Verbindungsbereich 141 und den äußeren Umfangsbereich 142 der Platte 133 (des Rohrs 131) aufweist, die den Bereich 142 stromaufwärts in der Strömung des Verbrennungsgases bildet. Nachfolgend werden die Eigenschaften dieser Ausführungsform erläutert. Das kondensierte Wasser (die Schwefelsäure oder die Salpetersäure), das das Kupfer-Lötmaterial korrodiert, wird, wie im Abschnitt "Beschreibung des Standes der Technik" beschrieben worden ist, durch das Absinken der Temperatur des Verbrennungsgases erzeugt. An dem Bereich des sekundären Wärmetauschers 13 stromaufwärts in der Strömung des Verbrennungsgases wird daher das kondensierte Wasser in einer geringeren Menge erzeugt, und mehr kondensier­ tes Wasser muss daher stromabwärts auftreten. Bei dieser Modifikation führt daher das Vorsehen des gebogenen Bereichs 144 ohne verlöteteh Verbindungsbereich stromabwärts in der Strömung des Ver­ brennungsgases und das Vorsehen der verlöteten Verbindungsbereiche 141, 142 an der anderen Seite (der stromaufwärtigen Seite) zu keinem Korrosions­ problem. Es ist somit möglich, einen sekundären Wärmetauscher 130 mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit und mit Metallelementen zu schaffen, die durch Verlöten verbunden sind. Gemäß dieser Ausführungsform sind wie bei den oben beschriebenen Ausfüh­ rungsformen die vorderen Enden der Vorsprünge 143 mit einem Nickel-Lötmate­ rial verlötet. Da jedoch weniger kondensiertes Wasser stromaufwärts in der Strömung des Verbrennungsgases erzeugt wird, können die vorderen Enden der Vorsprünge 143 mit einem Kupfer-Lötmaterial verlötet sein, oder können die Vorsprünge 143 (die Schutzwand) ohne ausgeführt sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern mit gleicher Wirkung bei dem primären Wärmetauscher 120 oder einer Kombination des primären Wärmetauschers 120 und des sekundären Wärme­ tauschers 130 anwendbar, die miteinander zusammengefasst sind. Siebte Ausführungsform Die siebte Ausführungsform der Erfindung betrifft Rippen (eine äußere Rippe 132 und eine innere Rippe 134) oder insbesondere eine äußere Rippe 132. Gemäß dieser Ausführungsform wird eine äußere Rippe der versetzten Art als äußere Rippe 132 verwendet, die zwischen den Rohren 131 des sekundären Wärmetauschers 130 zur Begünstigung des Wärmeaustauschs zwischen dem Verbrennungsgas und dem heißen Wasser durch Vergrößerung der Wärmelei­ tungsfläche für das Verbrennungsgas angeordnet ist. Die versetzte Rippe weist, wie in Fig. 44 dargestellt ist, tafelförmige Segmente (Vorsprünge) 132a auf, die in einer versetzten Art angeordnet sind. Als eine Folge steht eine Vielzahl von Segmenten 132a von der äußeren Fläche der Rohre 131 aus vor, und sind diese Segmenten in diskreter Form an einem vorbestimmten Spalt δ entlang der Richtung angeordnet, in der das Verbren­ nungsgas strömt, wie in Fig. 44(a) dargestellt ist. Jedes Rohr 131 weist, wie in Fig. 45 dargestellt ist, einen Satz von zwei zu einer vorbestimmten Gestalt in einer Presse ausgebildeten Wärmeleitungsplatten (Plattenelementen) 133 aus rostfreiem Stahl auf, die in Schichten entlang ihrer Dicke (seitlich auf dem Zeichnungsblatt von Fig. 44) angeordnet werden, wonach sie durch Verlöten und Verschweißen angeschlossen werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine versetzte Rippe (innere Rippe 134) auch in jedem Rohr 131 angeordnet. Das heiße Wasser fließt, wie in Fig. 25 dargestellt ist, in den sekundären Wärmetauscher 130 von der linken Seite des Zeichnungsblatts von Fig. 25 aus ein und fließt, nachdem es verteilt einer Vielzahl der Rohre 131 zugeführt worden ist, von dem sekundären Wärmetauscher 31 aus aus, indem es auf der rechten Seite des Zeichnungsblatts von Fig. 25 gesammelt und zurückgewonnen wird. Nachfolgend werden die Eigenschaften dieser Ausführungsform erläutert. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl der Segmente 132a einzeln an vorbestimmten Spalten δ in der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases angeordnet, und kann daher der Film des kondensierten Wassers durch die Spalten δ fein verteilt werden. Als eine Folge tropft das kondensierte Wasser, das an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftet, von der äußeren Rippe 132 an getrennten Punkten (Spalten δ) herunter (wird von der äußeren Rippe getrennt), ohne sich über der gesamten äußeren Rippe 132 auszubreiten. Auf diese Weise ist verhindert, dass die Dicke des Films des kondensierten Wassers, der an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftet, größer wird, und ist daher eine Vergrößerung des Heizwiderstandes infolge des kon­ densierten Wassers überwunden, wodurch es möglich gemacht ist, eine Beein­ trächtigung der Effizienz des Wärmeaustauschs zu verhindern (Fig. 46). Andererseits tropft das kondensierte Wasser, das an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftet, von der äußeren Rippe 132 an getrennten Punkten (Spalten δ) nach unten (wird von der äußeren Rippe getrennt), ohne sich über der gesamten äußeren Rippe 132 auszubreiten, und kann daher die Menge des an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftenden kondensierten Wassers verkleinert werden, wodurch es möglich gemacht wird zu verhindern, dass die äußere Rippe 132 (die Segmente 132a) schnell korrodiert. Erste Modifikation der siebten Ausführungsform Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind von der Vielzahl der Segmente 132a die entlang der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases benachbarten Segmente 132a parallel zu der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind im Gegensatz hierzu, wie in Fig. 47 dargestellt ist, von der Vielzahl der Segmente 132a die entlang der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases benach­ barten Segmente 132a zu der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Strö­ mung des Verbrennungsgases verschoben. Als eine Folge ist verhindert, dass von den in der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases benachbarten Segmenten das kondensierte Wasser, das von den Segmenten 132a, die stromaufwärts in der Strömung des Verbren­ nungsgases angeordnet sind, herunter getropfte (getrennte) kondensierte Wasser wieder an den Segmenten 132a anhaftet, die stromabwärts in der Strömung des Verbrennungsgases angeordnet sind (Fig. 47). Auf diese Weise ist definitiver verhindert, dass die Dicke des Films des konden­ sierten Wassers, der an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftet, vergrößert wird, während gleichzeitig die Menge des kondensierten Wassers, das an der äußeren Rippe 132 (den Segmenten 132a) anhaftet, verkleinert ist. Daher ist es möglich zu verhindern, dass die Effizienz des Wärmeaustauschs nachteilig beeinträchtigt wird, während gleichzeitig definitiv eine frühe Korrosion der äußeren Rippe 132 (Segmenten 132a) verhindert ist. Zweite Modifikation der siebten Ausführungsform Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen strömt das Verbrennungsgas in einer Richtung rechtwinklig zu der Länge der Rohre 131. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt, vielmehr kann das Verbrennungsgas in der Richtung parallel zu der Länge der Rohre 131 strömen. In diesem Fall ist es notwendig, dass die Richtung der Segmente 132a (die Richtung parallel zu der Fläche der Segmente) parallel zu der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases eingestellt ist, wie in Fig. 48 dargestellt ist. Dritte Modifikation der siebten Ausführungsform Bei der oben beschriebenen zweiten Modifikation wird eine äußere Rippe 132 der versetzten Art verwendet. Statt der in Fig. 48 dargestellten versetzten Rippe macht die vorliegende Modifikation jedoch von einer rechteckigen gewellten Rippe als äußere Rippe 132, wie in Fig. 49 dargestellt ist, Gebrauch. Die Richtung der Rücken, die eine Linie der Erhebungen 132b der rechteckigen, gewellten äußeren Rippe 132 bilden, wie in Fig. 50 dargestellt ist, ist im Wesent­ lichen parallel zu der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases einge­ stellt, und eine Vielzahl von Schlitzen 132c, die teilweise eingeschnitten sind, ist getrennt angeordnet. Als eine Folge entsprechen die Schlitze 132c den Spalten δ, und entsprechen die Bereiche der äußeren Rippen 132 zwischen benachbarten Schlitzen der Schlitze 132c den Segmenten 132a (den bei der obigen siebten Ausführungs­ form beschriebenen Vorsprüngen). Auf diese Weise kann definitiv verhindert werden, dass die Dicke des Films des kondensierten Wassers, der an der äußeren Rippe 132 anhaftet, vergrößert wird, während gleichzeitig die Menge des kondensierten Wassers, das an der äußeren Rippe 132 anhaftet, verringert wird. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird eine versetzte Rippe als äußere Rippe 132 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt, sondern Lamellen oder dergleichen Einschnitte können beispielsweise in der gewellten Rippe ausgebildet sein, oder eine stiftförmige Rippe kann als Alternative angeordnet sein. Bei der Heißwasser-Zuführungseinheit gemäß den oben beschriebenen Ausfüh­ rungsformen kann der Wärmetauscher für den Austausch von Wärme zwischen dem heißen Wasser und dem Verbrennungsgas ein Wärmetauscher zweier Arten sein, dem primären Wärmetauscher 120 und dem sekundären Wärmetau­ scher 130. Der primäre Wärmetauscher 120 dient dem Wärmeaustausch mit dem Verbrennungsgas höherer Temperatur als der sekundäre Wärmetauscher 130 und erzeugt daher kein kondensiertes Wasser. Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen den sekundären Wärme­ tauscher 130 verwenden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den sekundären Wärmetauscher 130 beschränkt, sondern ist sie auch bei dem primären Wär­ metauscher 120 mit gleicher Wirkung anwendbar. Auch ist die Erfindung in gleicher Weise bei einer Kombination aus primärem Wärmetauscher 120 und sekundärem Wärmetauscher anwendbar, die miteinander zusammengefasst sind. Weiter ist der Wärmetauscher gemäß dieser Erfindung nicht auf eine Heißwas­ ser-Zuführungseinheit beschränkt, sondern auch bei einer anderen ähnlichen Einrichtung anwendbar.

Claims (46)

1. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren, deren umfangsseitige Bereiche durch Verlöten angeschlossen sind und einen darin ausgebildeten Fluidweg aufweisen; und
eine Vielzahl von Rippen, die mit der Außenfläche der Rohre zur Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche in Verbindung stehen;
wobei die Rohre eine mehrschichtige Anordnung in einer Vielzahl von Stufen mit dazwischen befindlichen Rippen aufweisen, wobei benachbarte Rohre durch einen verlöteten Anschluss für den Austausch von Wärme zwischen dem Fluid, das durch den Fluidweg in den Rohren hindurch strömt, und dem Verbren­ nungsgas, das entlang des Äußeren der Rohre nach unten strömt, zusammen­ gebaut sind; und
wobei sich die Rippen weiter nach unten erstrecken als der verlötete Bereich der Rohre, der an der Auslassseite für das Verbrennungsgass angeordnet ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,
wobei Führungen an jeder der beiden seitlichen Seiten des Raums angeordnet sind, innerhalb dessen die Rippen zwischen benachbarten Rohren der Rohre entlang der mehrschichtigen Anordnung angeordnet sind und
wobei das Verbrennungsgas durch einen Raum hindurchtritt, dessen linke und dessen rechte Seite durch die beiden Führungen begrenzt sind.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei der verlötete Bereich der Rohre, die den Fluidweg bilden, durch Verlöten unter Verwendung eines Lötmaterials der Cu-Gruppe angeschlossen ist.
4. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rippen unter Verwendung eines Lötmaterials der Ni-Gruppe ange­ schlossen sind.
5. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der verlötete Bereich der Rohre und der Verbindungsbereich zum An­ schließen der Rippen an den Außenflächen der Rohre in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.
6. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren mit einem darin ausgebildeten Fluidweg; und
eine Vielzahl von Rippen, die mit der Außenfläche der Rohre zur Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche in Berührung stehen;
wobei die Rohre eine mehrschichtige Anordnung mit einer Vielzahl von Stufen mit dazwischen befindlichen Rippen, ein Hochtemperatur-Gas, das Wasser­ dampf enthält, entlang der äußeren Seite der Rohre nach unten strömt, ein Fluid mit einer Temperatur niedriger als das Hochtemperatur-Gas dazu veranlasst ist, durch den Fluidweg in den Rohren hindurch zu strömen und nicht nur fühlbare Wärme, sondern auch latente Kondensationswärme von dem Hochtemperatur- Gas zurückgewonnen wird, um hierdurch das Niedertemperatur-Fluid zu erhit­ zen; und
wobei die Rippen eine Vielzahl von ausgeschnittenen und angehobenen Berei­ chen aufweisen, die aus der Fläche der Rippen gebildet sind und in die Strö­ mung des Hochtemperatur-Gases vorstehen, und die ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen nur an der oberen Seite jeder der Rippen angeordnet sind.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, wobei die Rippen mit einer Vielzahl von ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen ausschließlich in der Fläche ausgebildet sind, von der aus hauptsäch­ lich die fühlbare Wärme von dem Hochtemperatur-Gas aus zurückgewonnen wird.
8. Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, wobei die ausgeschnittenen und angehobenen Bereiche dreieckig und unter einem Winkel zu der Richtung der Strömung des Hochtemperatur-Gases ausgebildet sind und erste ausgeschnittene und angehobene Bereiche und zweite ausgeschnittene und angehobene Bereiche mit unterschiedlichen Neigungsrichtungen aufweisen, wobei die ersten ausgeschnittenen und angeho­ benen Bereiche und die zweiten ausgeschnittenen und angehobenen Bereiche entlang der Richtung der Strömung des Hochtemperatur-Gases abwechselnd angeordnet sind.
9. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren, deren umfangsseitiger Bereich durch Verlöten ange­ schlossen ist und die einen darin ausgebildeten Fluidweg aufweisen; und
eine Vielzahl von Rippen, die mit der Außenfläche der Rohre zur Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche in Berührung stehen;
wobei die Rohre eine mehrschichtige Anordnung mit einer Vielzahl von Stufen mit dazwischen befindlichen Rippen aufweisen, wobei benachbarte Rohre der Rohre durch miteinander Verlöten verbunden sind und Wärme zwischen dem Fluid, das durch den Fluidweg in den Rohren strömt, und dem Verbrennungsgas, das entlang der Außenfläche der Rohre nach unten strömt, ausgetauscht wird; und
wobei Führungen an sowohl der rechten als auch der linken Seite eines Raums mit zwischen den benachbarten Rohren angeordneten Rippen entlang der Richtung der mehrschichtigen Anordnung angeordnet sind und das Verbren­ nungsgas durch den Raum mit der durch die Führungen begrenzten linken und rechten Seiten hindurchtritt, die Führungen innenseitig des verlöteten Bereichs der Rohre und des verlöteten Bereichs zwischen den an der linken und der rechten Seite der Strömung des Verbrennungsgases angeordneten Rohren angeordnet sind.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, wobei die Führungen einstückig bzw. zusammenhängend mit den Rippen ausgebildet sind.
11. Wärmetauscher nach Anspruch 10,
wobei die Rippen gewellt sind; und
wobei die Seitenfläche der äußersten Rippen der gewellten Rippen die Führun­ gen bildet.
12. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis zu der 11, wobei die Führungen aus einem Metallmaterial mit einer hohen Wärmeleitfähig­ keit hergestellt und durch Verlöten mit der äußeren Fläche der Rohre unter Verwendung eines Lötmaterials der Ni-Gruppe verbunden sind.
13. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei eine Platte an jeder der beiden Seiten des verlöteten Bereichs der Rohre, die an der Ausgangsseite für das Verbrennungsgas angeordnet sind, angeordnet ist; und
wobei das durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugte konden­ sierte Wasser entlang der Fläche der Platte nach unten tropft.
14. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren, deren umfangsseitiger Bereich durch Verlöten ange­ schlossen ist und die einen darin ausgebildeten Fluidweg aufweisen; und
eine Vielzahl von Rippen, die mit der Außenfläche der Rohre zur Vergrößerung der Wärmeleitungsfläche in Berührung stehen;
wobei die Rohre eine mehrschichtige Anordnung mit einer Vielzahl von Stufen mit dazwischen befindlichen Rippen aufweisen, wobei benachbarte Rohre der Rohre durch miteinander Verlöten verbunden sind und Wärme zwischen dem Fluid, das durch den Fluidweg in den Rohren strömt, und dem Verbrennungsgas, das entlang der Außenfläche der Rohre nach unten strömt, ausgetauscht wird; und
wobei eine Platte an jeder der beiden Seiten des verlöteten Bereichs der Rohre, die an der Ausgangsseite für das Verbrennungsgas angeordnet sind, angeordnet ist; und
wobei das durch die Kondensation des Verbrennungsgases erzeugte konden­ sierte Wasser entlang der Fläche der Platte nach unten tropft.
15. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Rohre durch Zusammenfassen von zwei Wärmeleitungsplatten gebildet sind, wobei der Endbereich einer der Wärmeleitungsplatten an dem Endbereich der äußeren Wärmeleitungsplatte gerollt (gefalzt) ist und diese dicht bzw. eng festhält.
16. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 9 bis 15, wobei der Verbindungsbereich der Rohre, die den Fluidweg bilden, und der Verbindungsbereich zwischen den Rohren unter Verwendung eines Lötmaterials der Cu-Gruppe verlötet sind.
17. Wärmetauscher nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Platte, die an jeder Seite des verlöteten Bereichs angeordnet ist, einstückig bzw. zusammenhängend mit den Rippen ausgebildet ist.
18. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren mit einem in diesen ausgebildeten Fluidweg, die Wärme zwischen dem inneren Fluid, das durch den Fluidweg der Rohre strömt, und dem äußeren Fluid, das entlang der äußeren Seite der Rohre strömt, austauschen;
wobei die Rohre einen Verbindungsbereich aufweisen, wo ein erstes Plat­ tenelement (eine erste Wärmeleitungsplatte) und ein zweites Plattenelement (eine zweite Wärmeleitungsplatte) durch Verlöten miteinander verbunden sind, um hierdurch die innere Seite, die mit den Fluidweg ausgebildet ist, und die äußere Seite, entlang der das äußere Fluid strömt, hermetisch zu begrenzen bzw. auszubilden; und
wobei der Verbindungsbereich ein solcher ist, dass das erste Plattenelement von einer Fläche aus zur der anderen Fläche hin entlang der Dicke des zweiten Plattenelements zurückgefaltet ist, um hierdurch das Ende des zweiten Plat­ tenelements von dessen beiden Seiten aus zu rollen und festzuhalten (falzen), wobei die beiden gefalzten Flächen des zweiten Plattenelements mit dem ersten Plattenelement unter Verwendung unterschiedlicher Lötmaterialien verbunden sind.
19. Wärmetauscher nach Anspruch 18, wobei ein Raum zwischen dem ersten Verbindungsbereich und dem zweiten Verbindungsbereich gebildet ist, wo das erste Plattenelement und das zweite Plattenelement durch miteinander Verlöten unter Verwendung unterschiedlicher Lötmaterialien verbunden sind.
20. Wärmetauscher nach Anspruch 19, wobei das erste Plattenelement dadurch, dass es im Wesentlichen in der Gestalt eines U gebogen ist, mit dem zweiten Plattenelement verbunden ist, um hier­ durch den Raum innenseitig des gebogenen Bereichs zwischen den Stirnflächen des zweiten Plattenelements und dem gebogenen Bereich des ersten Plat­ tenelements zu bilden.
21. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Endbereich des zweiten Plattenelements, der durch das erste Plat­ tenelement gerollt ist, eine derart geneigte Fläche aufweist, dass ein keilförmiger Raum mit der Verbindungsfläche des ersten Plattenelements gebildet ist.
22. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das erste Plattenelement mit einem Loch zur Ausbildung einer Verbindung zwischen dem Raum und dem Äußeren der Rohre ausgebildet ist.
23. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 18 bis 22,
wobei das innere Fluid heißes Wasser ist und das äußere Fluid Verbrennungs­ gas ist und
wobei die Verbindungsbereiche, die an dem gerollten Bereich ausgebildet sind, einen inneren Verbindungsbereich, der den Fluidweg bildet, unter Verwendung eines Lötmaterials der Cu-Gruppe und einen äußeren Verbindungsbereich, der den Weg für das äußere Fluid bildet, unter Verwendung eines Lötmaterials der Ni-Gruppe aufweisen.
24. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Begrenzungselementen (Rohren) (131) zur Begrenzung bzw. Bildung eines ersten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines ersten Fluids gestattet, und eines zweiten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines zweiten Fluids gestattet, wobei die Begrenzungselemente mit Hilfe von Lötme­ tallelementen (133, 140) verbunden sind;
wobei die Verbindungsbereiche (133a, 140c) der Begrenzungselemente (131) eine doppelte Verbindungsstruktur aufweisen, die erste Verbindungsflächen (133c, 140d), die mittels eines ersten Lötmaterials angeschlossen sind, und zweite Verbindungsflächen (133b, 140e), die mittels eines zweiten Lötmaterials, das sich von dem ersten Lötmaterial unterscheidet, aufweist; und
wobei Vertiefungen (133d, 140b) zwischen den ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) und den zweiten Verbindungsflächen (133b, 140e) ausgebildet sind.
25. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Begrenzungselementen (Rohren) (131) zur Begrenzung bzw. Bildung eines ersten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines ersten Fluids gestattet, und eines zweiten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines zweiten Fluids gestattet, wobei die Begrenzungselemente mit Hilfe von Lötme­ tallelementen (133, 140) verbunden sind;
wobei die Verbindungsbereiche (133a) der Begrenzungselemente (131) eine doppelte Verbindungsstruktur aufweisen, die erste Verbindungsflächen (133c), die mittels eines ersten Lötmaterials angeschlossen sind, und zweite Verbin­ dungsflächen (133b), die mittels eines zweiten Lötmaterials, das sich von dem ersten Lötmaterial unterscheidet, aufweist; und
wobei eine Vertiefung (133d) und eine Fläche (133f), die unter einem Winkel zu der ersten Verbindungsfläche (133c) und/oder der zweiten Verbindungsfläche (133b) geneigt ist, zwischen der ersten Verbindungsfläche (133c) mit der zweiten Verbindungsfläche (133b) ausgebildet sind.
26. Wärmetauscher nach Anspruch 24 oder 25, wobei ein Anti-Benetzungsmittel in den Vertiefungen (133d, 140b) angeordnet ist.
27. Wärmetauscher nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Vertiefungen (133d, 140b) eine geringere Benetzbarkeit als die übrigen Bereiche aufweisen.
28. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 24 bis 27, wobei die Vertiefungen (133d, 140b) in einer Vielzahl von Elementen zwischen den ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) und den zweiten Verbindungsflä­ chen (133b, 140e) ausgebildet sind.
29. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 24 bis 28, wobei die Vertiefung (133d) durch Pressen irgendeines der Metallelemente (133, 140) ausgebildet ist.
30. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 24 bis 28,
wobei die Metallelemente (133, 140) Plattenelemente (eine Wärmeleitungsplatte) (133), die in einer Presse zu einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet sind, und einen Abstandhalter (140), der zwischen den Plattenelementen (133) zur Sicherstellung eines vorbestimmten Spalts zwischen den Plattenelementen (133) angeorfnet ist, aufweisen; und
wobei die Vertiefung durch Ausbilden eine Aussparung (140b) in dem Abstand­ halter (140) gestaltet ist.
31. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Begrenzungselementen (Rohren) (131) zur Begrenzung bzw. Bildung eines ersten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines ersten Fluids gestattet, und eines zweiten Wegs, der das dortige Hindurchströmen eines zweiten Fluids gestattet, wobei die Begrenzungselemente mit Hilfe von Lötme­ tallelementen (133, 140) verbunden sind;
wobei die Verbindungsbereiche (133a, 140c) der Begrenzungselemente (131) eine doppelte Verbindungsstruktur aufweisen, die eine erste Verbindungsfläche (133c), die mittels eines ersten Lötmaterials angeschlossen ist, und eine zweite Verbindungsfläche (133b), die mittels eines zweiten Lötmaterials angeschlossen ist, das sich von dem ersten Lötmaterial unterscheidet, aufweist; und
wobei eine Fläche (133f), die unter einem Winkel zu der ersten Verbindungsflä­ che (133c) und/oder der zweiten Verbindungsfläche (133b) geneigt ist, zwischen der ersten Verbindungsfläche (133c) mit der zweiten Verbindungsfläche (133b) ausgebildet ist.
32. Wärmetauscher nach Anspruch 8, wobei die geneigte Fläche (133f) im Wege des Pressens des Metallelements (133) gebildet ist.
33. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 24 bis 32,
wobei das erste Fluid ein Verbrennungsgas ist und das zweite Fluid heißes Wasser ist, und
wobei die Metallelemente (133, 140) aus rostfreiem Stahl oder dergleichen Metall hergestellt sind und das erste Lötmaterial Nickel oder dergleichen ist und das zweite Lötmaterial Kupfer oder dergleichen ist.
34. Verfahren zum Verlöten eines Wärmetauschers (130), der in irgendeinem der Ansprüche 24 bis 32 beschrieben ist, wobei der Wärmetauscher (130) in einem solchen Zustand verlötet wird, dass die Vertiefungen (133d, 140b) unterhalb der ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) ausgebildet werden.
35. Verfahren zum Verlöten eines Wärmetauschers (130) nach irgendeinem der Ansprüche 26 bis 30, wobei der Wärmetauscher (130) in einem solchen Zustand verlötet wird, dass die Vertiefungen (133d, 140b) unterhalb der ersten Verbindungsflächen (133c, 140d) ausgebildet werden, nachdem die Vertiefungen (133d, 140b) mit dem Anti- Benetzungsmittel überzogen worden sind.
36. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren (131) mit einem ersten Fluid, das dort hindurch strömt, und je mit einem verlöteten Verbindungsbereich (141) mit einem verlöteten Metallelement (Wärmeleitungsplatte) (133), wobei der Wärmetauscher Wärme zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid dadurch austauscht, dass das zweite Fluid zum Herumströmen um die Rohre (131) herum veranlasst wird,
wobei der Wärmetauscher weiter umfasst eine Schutzwand (143), die stromauf­ wäris des verlöteten Verbindungsbereichs (141) in der Strömung des zweiten Fluids angeordnet ist um zu verhindern, dass das zweite Fluid mit dem verlöte­ ten Verbindungsbereich (141) zusammentrifft.
37. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren (131) mit einem ersten Fluid, das dort hindurch strömt, und je mit einem gebogenen Bereich (144), der durch Biegen eines Metallele­ ments (einer Wärmeleitungsplatte) (133) gebildet ist, und einem verlöteten Bereich (141), der an der Rückseite des gebogenen Bereichs (144) angelötet ist,
wobei der Wärmetauscher Wärme zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid dadurch austauscht, dass das zweite Fluid zum Herumströmen um die Rohre (131) herum veranlasst wird,
wobei der gebogene Bereich (144) des Rohrs stromabwärts des verlöteten Verbindungsbereichs (141) des Rohrs in der Richtung der Strömung des zweiten Fluids angeordnet ist;
wobei der Wärmetauscher weiter umfasst eine Schutzwand (143), die stromauf­ wärts des verlöteten Verbindungsbereichs (141) in der Richtung der Strömung des zweiten Fluids angeordnet ist um zu verhindern, dass das zweite Fluid mit dem verlöteten Verbindungsbereich (141) zusammentrifft.
38. Wärmetauscher nach Anspruch 36 unter 37, wobei die Schutzwand (143) einstückig bzw. zusammenhängend mit den Rohren (131) durch plastisches Deformieren eines Teils der Rohre (131) gebildet ist.
39. Wärmetauscher, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren (131) mit einem ersten Fluid, das dort hindurch strömt, und je mit einem gebogenen Bereich (144), der durch Biegen eines Metallele­ ments (einer Wärmeleitungsplatte) (133) gebildet ist, und einem verlöteten Bereich (141), der an der Rückseite des gebogenen Bereichs (144) angelötet ist,
wobei der Wärmetauscher Wärme zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid dadurch austauscht, dass das zweite Fluid zum Herumströmen um die Rohre (131) herum veranlasst wird,
wobei der gebogene Bereich (144) des Rohrs stromabwärts des verlöteten Verbindungsbereichs (141) des Rohrs in der Richtung der Strömung des zweiten Fluids angeordnet ist.
40. Wärmetauscher (130), der mit einer Wasser-Heizungseinheit verwendet wird, nach irgendeinem der Ansprüche 36 bis 39,
wobei die Rohre (131) aus einem Metall hergestellt sind;
wobei Trinkwasser in den Rohren (131) fließen kann; und
wobei die Verbrennungsgasseite des verlöteten Verbindungsbereichs (141) mittels eines Lötmaterials der Nickel-Gruppe angeschlossen ist und die Trink­ wasserseite des verlöteten Verbindungsbereichs (141) mittels eines Lötmaterials der Kupfer-Gruppe angeschlossen ist.
41. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung zum Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und Verbrennungsgas verwendet wird, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren (131), die das Hindurchströmen von heißem Wasser gestatten; und
eine Vielzahl von Vorsprüngen (132a), die in solcher Weise ausgebildet sind, dass sie von der Außenfläche der Rohre (131) aus vorstehen, um den Wär­ meaustausch zwischen dem heißen Wasser und dem Verbrennungsgas zu begünstigen;
wobei die Vielzahl der Vorsprünge (132a) einzeln mit einem Spalt (δ) in der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases angeordnet ist.
42. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird, nach Anspruch 41, wobei diejenigen Vorsprünge der Vielzahl der Vorsprünge (132a), die einander in der Richtung der Strömung des Verbrennungsgases benachbart sind, gegen­ einander in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung, in der das Verbren­ nungsgas strömt, versetzt angeordnet sind.
43. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird, nach Anspruch 41 oder 42, wobei die Vielzahl der Vorsprünge Segmente (132a) der versetzten Rippen aufweisen.
44. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird, nach irgendeinem der Ansprüche 41 bis 43, wobei die Rohre (131) je zwei Plattenelemente (Wärmeleitungsplatten) (133) aufweisen, die in einer Presse zu einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet und entlang der Richtung ihrer Dicke aneinander angeordnet sind.
45. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung zum Austausch von Wärme zwischen heißem Wasser und Verbrennungsgas verwendet wird, umfassend:
eine Vielzahl von Rohren (131), durch die hindurch heißes Wasser strömt; und
eine Vielzahl von rechteckigen Rippen (132), die an den Rohren (131) derart angeordnet sind, dass sie von der Außenfläche der Rohre (131) aus zur Begün­ stigung des Wärmeaustauschs zwischen dem heißen Wasser und dem Verbren­ nungsgas vorstehen;
wobei die Richtung der Rücken, die sich auf eine Linie der Erhebungen der Rippen (132) befinden, im Wesentlichen parallel zu der Richtung verläuft, in der das Verbrennungsgas strömt; und
wobei die Rippen (132) eine Vielzahl von diskreten Schlitzen aufweisen, die im Wege des teilweisen Einkerbens der Rippen gebildet sind.
46. Wärmetauscher, der mit einer Wasser-Heizeinrichtung verwendet wird, nach irgendeinem der Ansprüche 40 bis 45, gestaltet in einer solchen Weise, dass das Verbrennungsgas nach unten strömt.
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