CN106104166A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器，其特征在于，包括：混合气流入部，用于使空气与燃料被混合的混合气流入；燃烧器，用于使通过所述混合气流入部流入的混合气燃烧；热交换部，配备于所述燃烧器的周围，由多个单元板上下层叠而构成，以实现借助于所述燃烧器的燃烧而产生的燃烧气体与热介质之间的热交换；燃烧气体排出部，用于使经过所述热交换部的燃烧气体排出，其中，在构成所述热交换部的多个层叠的单元板的内部，热介质流路与燃烧气体流路彼此分离而上下相邻地交替形成，并形成有用于连接所述燃烧气体流路和所述燃烧气体排出部的燃烧气体排出通道。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种配备于供暖用或热水用锅炉的热交换器，尤其涉及一种可以提高热介质和燃烧气体之间的热传递效率，并通过将制造成预定图案的单元板层叠而一体地形成热介质流路、燃烧气体流路和燃烧气体排出通道，从而简化结构的热交换器。
背景技术
用于供暖或热水的锅炉是一种利用热源加热供暖水或直水(以下，统称为“热介质”)，从而对所要的区域进行供暖或供应热水的装置，其包括用于使气体和空气的混合气体燃烧的燃烧器以及用于将燃烧气体的燃烧热传递至热介质的热交换器。
初期生产的锅炉使用了只利用燃烧器的燃烧时产生的显热而加热热介质的方式的热交换器，但是最近生产的锅炉为了提高热效率而使用如下的冷凝式锅炉，包括：吸收从燃烧室产生的燃烧气体的显热的显热热交换器，以及吸收在所述热交换器中完成热交换的燃烧气体中包含的水蒸气冷凝而产生的潜热的潜热热交换器。这种冷凝式锅炉不仅用于燃气锅炉，也用于燃油锅炉，因此对锅炉效率的提高和削减燃料费起到了较大的作用。
如上所述，由显热热交换器和潜热热交换器构成的现有冷凝方式的热交换器通常在外壳的上部设置送风机、燃料供应喷嘴和燃烧器，并在所述燃烧器的下侧，外壳的内部依次设置有在热交换管的外侧结合有热交换销的显热热交换器和潜热热交换器。
但是，上述冷凝方式的热交换器中，位于外壳的上部的送风机、以及沿着上下方向位于外壳的内部的显热热交换器和潜热热交换器的结构决定了存在热交换器的体积变大的问题。
为了解决上述问题，与此同时实现体积的最小化并提高热交换效率，作为现有技术的韩国授权专利第10-1321708号、韩国授权专利第10-0581578号、韩国授权专利第10-0813807号等中，公开了燃烧器位于中央，并由在燃烧器周围以线圈形态缠绕的热交换管构成的热交换器。
图1是示出所述韩国授权专利第10-0813807号中公开的冷凝式锅炉的热交换器的剖视图，图1中示出的热交换器40包括：燃烧器10，以使燃烧气体向下排出的方式设置；热交换管20，在所述燃烧器10的周围以线圈的形态缠绕，以借助于从所述燃烧器10产生的热而将供应至其内部的水加热至所要的温度而提供供暖水或热水；隔膜30，在所述热交换管20的下部向横向设置而形成燃烧气体的流路。所述热交换管20为了朝向燃烧器10的中心方向，而以从主体的外侧到内侧具有预定的倾斜面21的方式布置，所述隔膜30的主体向其内部形成连通孔32，并在一侧和另一侧设置有连接管33以相互连接热交换管20的一侧和另一侧。
但是，对所述现有技术文献中介绍的热交换器而言，在螺旋形地加工热交换管的过程中，会产生扭曲的现象，因此存在难以将热交换管的表面加工成整体上均匀的形态的缺点。
并且，在热交换管的弯曲加工中，朝向燃烧器的中心的内侧面与其相反侧外侧面之间存在变形率的差异，因此在弯曲加工时存在破损的隐患，因此难以较大地形成产生与燃烧气体的热交换的热交换管的宽度。因此存在结构上的限制而难以确保用于加工凹凸形态的面积，所述凹凸形态是进一步提高热介质和燃烧气体之间的热传递效率的构造，并用于在热交换管的表面促进紊流的流动。
并且，现有的热交换器需要专门配备用于封闭螺旋形地缠绕的热交换管20的外侧周围的外壳H，因此导致热交换器的设置结构复杂，并且因为在燃烧器10的燃烧时产生的燃烧气体通过热交换管20的上下隔离的空间，而使热在热交换管20和外壳H的内壁之间的空间流动并传递至外壳H后直接散热到外壳H的外部而消失，因此存在无法将燃烧气体的热源充分地传递给在热交换管20的内部流动的热介质的缺点。
并且，在现有的热交换器中，在燃烧器10燃烧时产生的热被传递至固定燃烧器10的板11侧而被过热，为了防止上述问题，需要额外地在隔热部件或板11侧的外部添加散热销，因此存在结构变复杂且热量损失的问题。
发明内容
技术问题
本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于提供如下的热交换器：能够通过在有限的空间内形成长的热介质流动路径而确保足够大的热介质与燃烧气体之间的传热面积，另外可以在燃烧气体的流动中促进紊流的产生而能够最大化热效率。
本发明的另一目的在于提供如下的热交换器：通过一体型地形成热介质流路、燃烧气体流路及封闭其外侧面的外壁结构，而减少构成热交换器的部件的数量，并简化结合结构。
本发明的又一目的在于提供如下的热交换器：使通过燃烧气体的排出通道而排出的燃烧气体的燃烧热被热介质最大程度地回收，从而进一步提高热效率。
技术方案
用于实现上述目的之本发明的一种热交换器，其特征在于，包括：混合气流入部100，使空气和燃料被混合的混合气流入；燃烧器200，使通过所述混合气流入部100而流入的混合气燃烧；热交换部300、400，配备于所述燃烧器200的周围，由多个单元板上下层叠而构成，实现借助于所述燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体和热介质之间的热交换；燃烧气体排出部500，使经过所述热交换部300、400的燃烧气体被排出；其中，在构成所述热交换部300、400的多个层叠的单元板的内部，热介质流路P1和燃烧气体流路P2彼此分离而上下相邻地交替形成，并且形成有用于连接所述燃烧气体流路P2和所述燃烧气体排出部500的燃烧气体排出通道P3。
在此情况下，所述单元板可以由在上下方向层叠的第一板和第二板构成，在所述第一板形成有：第一平面部A1，在中央部形成有第一贯通口B1；第一法兰部C1，从所述第一平面部A1的边框部向上侧延伸而向外侧弯曲；流路形成突出部D1，在所述第一平面部A1的边框部和所述第一贯通口B1之间的区域中，向上侧突出地形成；在所述第二板形成有：第二平面部A2，上表面紧贴到所述第一平面部A1的底面，在中央部形成有形状与所述第一贯通口B1的形状对应的第二贯通口B2；第二法兰部C2，从所述第二平面部A2的边框部向下侧延伸而向外侧弯曲，并与位于下侧的单元板的第一法兰部C1结合；流路形成槽部D2，在所述第二平面部A2的边框部和所述第二贯通口B2之间的区域向下侧凹进去而形成，并在与所述流路形成突出部D1之间形成有所述热介质流路P1。
所述第一法兰部C1的高度可以比所述流路形成突出部D1的突出高度更高；所述第二法兰部C2的深度可以比所述流路形成槽部D2的凹陷深度更深，因此在上下方向相邻地布置的单元板中，在位于上部的单元板的流路形成槽部D2的下端与位于下部的单元板的流路形成突出部D1的上端之间，在上下方向相隔而形成有空间并形成所述燃烧气体流路P2。
在所述流路形成突出部D1中可以沿着周长方向相隔地形成有多个间距维持突出部E1，所述间距维持突出部E1以和所述第一法兰部C1相同的高度突出；在所述流路形成槽部D2沿着周长方向相隔地形成有多个间距维持槽部E2，所述间距维持槽部E2以和所述第二法兰部C2相同的深度凹进去，因此，在上下方向相邻地布置的单元板中，形成在位于上部的单元板的间距维持槽部E2的下端与形成在位于下部的单元板的间距维持突出部E1的上端彼此接触。
在所述第一平面部A1的边缘位置部中可以形成有用于提供燃烧气体排出通道P3的燃烧气体排出口F1；在所述第二平面部A2的边缘位置部的在与所述燃烧气体排出口F1上下对应的位置处形成有燃烧气体排出口F2，从而使经过所述燃烧气体流路P2后的燃烧气体依次通过上下布置的多个单元板上分别形成的燃烧气体排出口F1、F2而流向所述燃烧气体排出部500。
在所述流路形成突出部D1或者所述流路形成槽部D2可以形成有凹凸形状的紊流形成部G。
在此情况下，在所述热介质流路P1的内部和燃烧气体流路P2的内部，所述紊流形成部G的突出的上端和凹陷的下端可以彼此抵接。
作为一实施例，所述流路形成突出部D1可以按如下的方式形成：在所述第一平面部A1的边框部和所述第一贯通口B1之间的区域中，整个区间沿着周长方向连通；所述流路形成槽部D2可以按如下的方式形成：在所述第二平面部A2的边框部和所述第二贯通口B2之间的区域中，整个区间沿着周长方向连通。在所述间距维持突出部E1和间距维持槽部E2分别形成有用于连接位于下部的单元板的热介质流路P1和位于上部的单元板的热介质流路P1的贯通孔，其中，所述各个贯通孔以如下的方式布置：位于下部的单元板中的热介质流路P1的方向与位于上部的单元板中的热介质流路P1的方向彼此相反。
在上下方向相邻地布置的单元板中，通过构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质可以沿着所述热介质流路P1而向两个方向分叉而流动，然后经过形成在位于另一侧的第一板的贯通孔、以及构成位于上部的单元板的第二板上形成的贯通孔，并流入到所述位于上部的单元板的热介质流路P1。
作为另一实施例，所述流路形成突出部D1可以按如下的方式形成：在所述第一平面部A1的边框部和所述第一贯通口B1之间的区域中，一部分区间沿着周长方向连通，所述流路形成槽部D2可以按如下的方式形成：在所述第二平面部A2的边框部和所述第二贯通口B2之间的区域中，一部分区间沿着周长方向连通。在所述间距维持突出部E1和间距维持槽部E2分别形成有用于连接位于下部的单元板的热介质流路P1和位于上部的单元板的热介质流路P1的贯通孔，其中，所述各个贯通孔以如下的方式布置：位于下部的单元板中的热介质流路P1的方向与位于上部的单元板中的热介质流路P1的方向彼此相反。
在上下方向相邻地布置的单元板中，通过构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质可以沿着所述热介质流路P1而向单方向流动，然后经过形成在位于另一侧的第一板的贯通孔、以及构成位于上部的单元板的第二板上形成的贯通孔，并流入到所述位于上部的单元板的热介质流路P1。
在所述实施例中，可以将所述单元板层叠而使所述热介质流路P1以多重并列的方式构成。
所述热交换部300、400可以包括：显热热交换部300，用于吸收因所述燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体的显热；潜热热交换部400，用于吸收在所述显热热交换部300中完成热交换后的燃烧气体中包含的水蒸气的潜热；其中，在所述显热热交换部300和潜热热交换部400之间，配备有用于在空间上分离所述显热热交换部300和潜热热交换部400的隔热部390，因所述燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体经过所述显热热交换部300的燃烧气体流路P2而向辐射状的外侧方向流动，并在经过所述燃烧气体排出通道P3之后，经过所述潜热热交换部400的燃烧气体流路P2而向辐射状的内侧方向流动，从而通过所述燃烧气体排出部500排出。
所述隔热部390可以在上下方向层叠的上部挡板390a和下部挡板390b之间填充有热介质，并在所述上部挡板390a上层叠有隔热件390c。
所述单元板可以在所述燃烧器200的周围以多边形、圆形或椭圆形的形状布置。
在所述燃烧器200的上部侧面的周围可以形成有：连接流路P，连接到位于上部的热介质流路P1而使热介质经过。
有益效果
根据如本发明所述的热交换器，通过将制造成类似图案的多个单元板层叠而在其内部空间形成彼此分离而相邻地交替布置的热介质流路和燃烧气体流路，并在限定的空间内最大程度地形成长的热介质的流动路径，并在单元板的表面的大的区域形成用于促进热介质和燃烧气体的流动中的紊流的产生的紊流发生部，从而能够最大化热效率。
而且，根据本发明，在由多个单元板层叠而构成的热交换部的内部形成有热介质流路和燃烧气体流路，并一体型的形成用于封闭使燃烧气体通过的外侧面的外壁结构，从而能够减少构成热交换器的部件的数量，因此可以在简化设置结构的同时，使传递至一体型结构的外壁的燃烧气体的热通过传导方式再次传递至热介质，从而能够进一步提高热效率。
并且，通过使多个单元板以多重的方式层叠而使热介质流路以多重并列的方式构成，能够最小化压力损失，且无需专门的连接部件，并且用于连接热介质流路之间的部分也可以被应用为热交换面积。
并且，通过使热介质流路和燃烧气体流路内部的用于形成紊流的形状彼此抵接而被焊接，能够防止热介质的压力引起的单元板的变形，并可提高耐压性能。
并且，由于热介质流路和燃烧气体以在单元板彼此相连的形态构成，因此可以通过单元板整体进行热交换，从而进一步提高热交换效率。
并且，可以在燃烧器的上部侧面部形成使热介质经过的流路，从而可以防止燃烧器支撑板的过热，并进一步提高热效率。
并且，可以使位于显热热交换部和潜热热交换部之间的隔热部以热介质能够在板之间的空间经过的方式构成，从而提高显热热交换部和潜热热交换部之间的隔热效率。
附图说明
图1是示出在现有燃烧器的周围螺旋形地设置的热交换器的剖视图。
图2和图3是从上侧和下侧观察的根据本发明的一实施例的热交换器的立体图。
图4是根据本发明的一实施例的热交换器的右侧视图。
图5是根据本发明的一实施例的热交换器的分解立体图。
图6是根据本发明的一实施例的热交换器的平面图。
图7是根据本发明的一实施例的热交换器的底视图。
图8是沿着图6的A-A线切开的立体图。
图9是放大示出图8中示出的单元板的一部分的立体图。
图10是沿着图6的A-A线切开的剖视图。
图11是沿着图6的B-B线切开的剖视图。
图12是沿着图7的C-C线切开的剖视图。
图13是用于说明根据本发明的一实施例的热交换器的潜热交换部中的热介质的流动路径的图。
图14是用于说明根据本发明的一实施例的热交换器的显热交换部中的热介质的流动路径的图。
图15是示出根据本发明的另一实施例的单元板的层叠结构的立体图。
图16是图15的分解立体图。
图17是用于说明图15中示出的单元板中的热介质的流动路径的图。
图18是示出配备于显热热交换部和潜热热交换部的边界的隔热部的一实施例的图，其中(a)是分解立体图，(b)是结合立体图。
图19是示出根据本发明的又一实施例的单元板的层叠结构的立体图。
图20是示出在燃烧器的上部额外地形成热介质流路的实施例的图，其中(a)是立体图，(b)是局部剖切立体图。
符号说明
1：热交换器 100：混合气流入部
110：上部盖板 112：热介质排出管
200：燃烧器 300：显热热交换部
310、320、330、340、350、360、370、380：显热热交换部的单元板
310a、320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a：第一板
310b、320b、330b、340b、350b、360b、370b、380b：第二板
390：隔热部 390a：上部挡板
390b：下部挡板 390c：隔热件
410、420、430、440：潜热热交换部的单元板
410a、420a、430a、440a：第一板
410b、420b、430b、440b：第二板
450、460、470、480：单元板
450a、460a、470a、480a：第一板
450b、460b、470b、480b：第二板
500：燃烧气体排出部 510：下部盖板
520：燃烧气体排出管 530：烟道
A、A1、A2：平面部 B、B1、B2：贯通口
C、C1、C2：法兰部 D、D1：流路形成突出部
D2：流路形成槽部 E1：间距维持突出部
E2：间距维持槽部 F1、F2：燃烧气体排出口
G：紊流形成部 P1：热介质流路
P2：燃烧气体流路 P3：燃烧气体排出通道
P：热介质连接流路
具体实施方式
以下，参照附图而对本发明的优选实施例的构成和作用进行详细的说明。
参照图2至图5，根据本发明的热交换器1包括：混合气流入部100，使混合空气和燃料的混合气流入；燃烧器200，使通过所述混合气流入部100流入的混合气燃烧；热交换部300、400，配备于所述燃烧器200的周围而实现借助于燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体与热介质之间的热交换，并由多个单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、410、420、430、440上下层叠而构成；燃烧气体排出部500，使通过所述热交换部300、400的燃烧气体被排出。
所述混合气流入部100包括：上部盖板110，在一侧形成有使热介质排出管112贯通的贯通孔111；混合气流入管120，贯通所述上部盖板110的中央而使混合气流入。
所述燃烧器200使通过混合气流入部100而流入的空气和燃料的混合气燃烧而产生高温的燃烧气体。所述燃烧器200固定于燃烧器支撑板210，并以向下方产生火焰的方式构成。所述燃烧器支撑板210包括：平面部A，在中央形成有使燃烧器200贯通的贯通口B；法兰部C，从所述平面部A的边框部向下侧延伸而向外侧弯曲；槽部D，在所述平面部A的边框部和所述贯通口B之间的区域向下侧凹进去。
所述热交换部300、400可以包括：显热热交换部300，用于吸收燃烧器200的燃烧所产生的燃烧气体的显热；潜热热交换部400，用于吸收在所述显热热交换部300完成热交换的燃烧气体中所包含的水蒸气被冷凝而产生的潜热。
所述燃烧气体排出部500包括：下部盖板510，用于覆盖潜热热交换部400的下部；排气气体排出管520，连通到形成于所述上部盖板510的中央的贯通口B的下侧，并且在下端连接有冷凝水排出管513；烟道530，连接到所述排气气体排出管520的一侧而向上侧延伸。
所述下部盖板510包括：平面部A，在中央形成有贯通口B；法兰部C，从所述平面部A的边框部向上侧延伸而向外侧弯曲；流路形成突出部D1，在所述平面部A的边框部和所述贯通口B之间的区域向上侧突出；多个间距维持突出部E1，在所述流路形成突出部D1的边角部突出与所述法兰部C相同的高度。并且在位于一侧的间距维持突出部E1形成有用于使热介质流入管512贯通的贯通孔511。
以下，对作为本发明的特征性构成要素的热交换部300、400的显热热交换部300和潜热热交换部400的构造和作用进行说明。
本发明的特征在于，在构成所述热交换部300、400并且上下层叠的多个单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、410、420、430、440的内部一同形成有热介质流路P1、燃烧气体流路P2和燃烧气体排出通道P3。
参照图5、图8、图9、图13和图14，所述显热热交换部300由多个单元板310、320、330、340、350、360、370、380上下层叠而构成，所述潜热热交换部400由多个单元板410、420、430、440上下层叠而构成。并且，在所述显热热交换部300和潜热热交换部400之间配备有隔热部390，所述隔热部390用于在空间上分离显热热交换部300和潜热热交换部400，并且用于阻断从显热热交换部300产生的显热直接传递至潜热热交换部400。
构成所述显热热交换部300的单元板310、320、330、340、350、360、370、380包括：位于上部的第一板310a、320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a以及分别结合到其下部的第二板310b、320b、330b、340b、350b、360b、370b、380b。
构成所述潜热热交换部400的单元板410、420、430、440包括：位于上部的第一板410a、420a、430a、440a以及分别结合到其下部的第二板410b、420b、430b、440b，并具有与所述显热热交换部300类似的形态的层叠结构。
构成所述显热热交换部300的第一板310a、320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a和构成潜热热交换部400的第一板410a、420a、430a、440a由类似形态的图案构成，因此以下统称为“第一板”；并且因为构成所述显热热交换部300的第二板310b、320b、330b、340b、350b、360b、370b、380b和构成潜热热交换部400的第二板410b、420b、430b、440b由类似形态的图案构成，因此以下统称为“第二板”而对其构成进行说明。
所述第一板形成有：第一平面部A1，在中央部形成有第一贯通口B1；第一法兰部C1，从所述第一平面部A1的边框部向上侧延伸而向外侧弯曲；流路形成突出部D1，在所述第一平面部A1的边框部和所述第一贯通口B1之间的区域向上侧突出；燃烧气体排出口F1，在所述第一平面部A1的边缘位置部沿上下方向贯通而提供燃烧气体排出通道P3。
所述第二板形成有：第二平面部A2，在中央部形成有形状与所述第一贯通口B1对应的第二贯通口B2，且上表面紧贴到所述第一平面部A1的底面；第二法兰部C2，从所述第二平面部A2的边框部向下侧延伸而向外侧弯曲，并结合到位于下侧的单元板的第一法兰部C1；流路形成槽部D2，在所述第二平面部A2的边框部和所述第二贯通口B2之间的区域向下侧凹进去，从而在与所述流路形成突出部D1之间形成热介质流路P1；燃烧气体排出口F2，在所述第二平面部A2的边缘位置部沿上下方向贯通而提供燃烧气体排出通道P3。
所述第一法兰部C1比流路形成突出部D1的突出高度更高地形成，所述第二法兰部C2比流路形成槽部D2的凹陷深度更深地形成。因此，在上相方向相邻地层叠的单元板中，在位于上部的单元板的流路形成槽部D2的下端，以及位于下部的单元板的流路形成突出部D1的上端之间，形成有沿上下方向相隔的空间而形成燃烧气体流路P2。
并且，在所述流路形成突出部D1沿着周长方向相隔地形成有以和第一法兰部C1相同的高度突出的多个间距维持突出部E1，并且在所述流路形成槽部D2，形成有以和第二法兰部C2相同的深度凹进去的多个间距维持槽部E2。因此，在上下方向相邻地层叠的单元板中，位于上部的形成于单元板的第二法兰部C2结合到位于下部的形成于单元板的第一法兰部C1，并且位于上部的形成于单元板的间距维持槽部E2的下端，与位于下部的形成在单元板的间距维持突出部E1的上端彼此接触而被支撑。
如上所述，上部的第二法兰部C2与下部的第一法兰部C1结合，上部的间距维持槽部E2与下部的间距维持槽部E1接触而被支撑，并且在第一板和第二板的边框部形成有在上下方向连通的燃烧气体排出口F1、F2，从而在层叠单元板时，在上下方向相邻地层叠的单元板的内部一体型地形成热介质流路P1、燃烧气体流路P2以及燃烧气体排出通道P3，从而可以提高单元板之间的结合强度。
并且，所述流路形成突出部D1和流路形成槽部D2中的任意一个或者两者可以包括凹凸形状的紊流形成部G。所述紊流形成部G可以在流路形成突出部D1和流路形成槽部D2的表面以向外侧突出或向内侧凹陷的形态构成，其形态可以是压花形态、椭圆形态或者向一侧倾斜的肋形态等多种形态。
根据所述紊流形成部G的构造，可以在通过热介质流路P1的热介质的流动以及通过燃烧气体流路P2的燃烧气体的流动中促进紊流的产生而提高热交换效率。
并且，在构成所述紊流形成部G时，可以在第一板的流路形成突出部D1以向下侧凹进去的形态构成，并在第二板的流路形成槽部D2以向上侧突出的形态构成，从而使所述向下侧凹陷的紊流形成部的下端与所述向上侧突出的紊流形成部的上端彼此接触，在此情况下，可以提高流路形成突出部D1和流路形成槽部D2之间的结合强度，因此可以防止流路形成突出部D1和流路形成槽部D2由于通过热介质流路P1的热介质的压力而变形及损坏。
根据现有技术的螺旋形热交换管的结构中，存在随着管的弯曲加工的管的变形和破损问题，因此存在结构上的限制而无法充分地确保用于在热交换管的表面加工用于促进紊流的流动的凹凸形态的面积，但是本发明中，通过层叠单元板而构成热交换器，因此具有能够确保用于形成紊流形成部G的宽阔的空间的优点。
以下，对根据本发明的热交换器中的燃烧气体的流动路径和热介质的流动路径进行说明。
首先，对燃烧气体的流动路径进行说明。
参照图6及图8至图11，因燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体的上下方向的流动被上部盖板110和隔热部390而被阻断，并以燃烧器200为中心辐射状向外侧方向流动而通过构成显热热交换部300的单元板310、320、330、340、350、360、370、380上形成的燃烧气体流路P2，在此过程中，给通过显热热交换部300的热介质流路P1的热介质传递热量。
在流经所述燃烧气体流路P2的过程中，燃烧气体和热介质的流动中的紊流的产生被形成在流路形成突出部D1和流路形成槽部D2的紊流形成部G而促进，因此可以提高燃烧气体和热介质之前的热传递效率。
通过所述燃烧气体流路P2的燃烧气体依次通过燃烧气体排出通道P3而进行向下移动，所述燃烧气体排出通道P3借助于在上下方向层叠的单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、410、420、430、440分别形成的燃烧气体排出口F1、F2而上下连通。此时，在所述燃烧气体通过燃烧气体排出通道P3的过程中，传递至燃烧气体排出通道P3的外壁的热通过传导方式而经过平面部A1、A2、流路形成突出部D1和流路形成槽部D2而再次传递至通过热介质流路P1的热介质，因此可以最小化热损失并进一步提高热效率。
此后，进入到潜热热交换部400的燃烧气体排出通道P3的燃烧气体的向下移动被下部盖板510阻断，并通过形成在构成潜热热交换部400的单元板410、420、430、440的燃烧气体流路P2而流动至潜热热交换部400的内侧，在此过程中，燃烧气体的水蒸气中包含的冷凝水的潜热被传递至通过潜热热交换部400的热介质流路P1的热介质而对热介质进行预热。在燃烧气体通过潜热热交换部400的燃烧气体流路P2的过程中，燃烧气体和热介质的流动中的紊流的产生被形成在流路形成突出部D1和流路形成槽部D2的紊流形成部G促进，从而可以提高潜热的回收率。
经过所述潜热热交换部400的燃烧气体流路P2的燃烧气体通过燃烧气体排出管520和烟道530而被向上侧排出，冷凝水通过连接到燃烧气体排出管520的下部的冷凝水排出管513而被排出到下侧。
以下，对热介质的流动路径进行说明。
热介质的流动路径以如下的方式构成：通过连接到潜热热交换部400的下部的热介质流入管512而流入潜热热交换部400，并依次经过潜热热交换部400和显热热交换部300而吸收潜热和显热，然后通过连接到显热热交换部300的上部的热介质排出管112而被排出。
首先，参照图5、图7、图12、图13、图14而对热介质的流动路径的一实施例进行说明。
根据一实施例的热介质的流动路径以如下方式构成：通过上下相邻地布置的单元板中的构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质沿着热介质流路P1而向两个方向分叉而流动，然后通过形成在位于另一侧的第一板的贯通孔，以及构成位于上部的单元板的第二板上形成的贯通孔，并流入到所述位于上部的单元板的热介质流路P1。
作为用于实现此的构成，所述流路形成突出部D1在第一平面部A1的边框部和第一贯通口B1之间的区域沿着周长方向而以连通整个区间的方式形成，所述流路形成槽部D2在第二平面部A2的边框部和第二贯通口B2之间的区域沿着周长方向以连通整个区间的方式形成，在所述间距维持突出部E1和间距维持槽部E2分别形成有用于连接位于下部的单元板的热介质流路P1和位于上部的单元板的热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔可以以位于下部的单元板中的热介质流路P1的方向与位于上部的单元板中的热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
以下，参照图5、图13和图14而对热交换部300、400中的热介质的流动进行更具体的说明。
首先，参照图5和图13而对潜热热交换部400中的热介质的流动路径进行说明。如图13中的箭头所示，通过热介质流入管512而流入的热介质通过位于潜热热交换部400的最下部的单元板440的第二板440b上形成的贯通孔443而流入到单元板440内部的热介质流路P1。
流入到所述单元板440内部的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成在第一板440a的贯通孔441以及层叠在上部的单元板430的第二板430b上形成的贯通孔432而流入单元板430内部的热介质流路P1，流入所述单元板440内部的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通孔443为基准而向两侧分叉，而向形成于另一侧的贯通孔442的方向流动后，通过层叠在上部的单元板430的第二板430b上形成的贯通孔433而流入到单元板430内部的热介质流路P1。
通过所述单元板430的贯通孔432而流入的热介质向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔431的方向，然后通过层叠在上部的单元板420的第二板420b上形成的贯通孔423而流入到单元板420的热介质流路P1。
流入到所述单元板420的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板420a的贯通口422和形成于层叠在上部的单元板410的第二板410a的贯通口413而流入到单元板410内部的热介质流路P1，流入到所述单元板420的热介质流路P1的热介质中的其余热介质以所述贯通口423为基准而向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔421的方向，然后通过形成于单元板410的第二板410b的贯通口412而流入到单元板410内部的热介质流路P1。
通过形成于所述第二板410b的贯通口413而流入到单元板410内部的热介质流路P1的热介质向两侧分叉而流向位于另一侧的贯通口411，然后通过形成在构成隔热部390的下部挡板390b上形成的贯通口392和形成于上部挡板390a的贯通孔391而流向显热热交换部300侧。另外，在所述上部挡板390a和下部挡板390b之间填充有热介质而阻断显热热交换部300的燃烧热传递至潜热热交换器400侧。
如上所述，在潜热热交换部400中，位于下部的单元板440、430中，热介质的流路在左上端向两侧分叉而向右下端方向流动，位于上部的单元板420、410中，热介质的流路在右下端向两侧分叉而流向左上端方向，因此可以通过改变热介质的流路方向而使热介质的流路更长地形成。
以下，参照图5和图14而对显热热交换部300中的热介质的流动路径进行说明。如图14中的箭头所示，通过形成在隔热部390的上部挡板390a的贯通孔391的热介质通过位于显热热交换部300的最下部的单元板380的第二板380b上形成的贯通孔383而流入到单元板380内部的热介质流路P1。
流入到所述单元板380内部的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板380a的贯通孔381和层叠在上部的单元板370的第二板370b上形成的贯通孔372而流入到单元板370内部的热介质流路P1，流入到所述单元板380内部的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通孔383为基准向两侧分叉而流向形成在另一侧的贯通孔382方向，然后通过层叠在上部的单元板370的第二板370b上形成的贯通孔373而流入到单元板370内部的热介质流路P1。
通过所述单元板370的贯通孔372而流入的热介质向两侧分叉而流向贯通孔371的方向，然后通过层叠在上部的单元板360的第二板360b上形成的贯通孔363而流入到单元板360的热介质流路P1。
流入到所述单元板360的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板360a的贯通口362和层叠在上部的单元板350的第二板350b上形成的贯通口353而流入到单元板350内部的热介质流路P1，流入到所述单元板360的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通口363为基准向两侧分叉而流向贯通孔361的方向，然后通过形成在单元板350的第二板350b的贯通口353而流入到单元板350内部的热介质流路P1。
通过所述单元板350的贯通孔353而流入的热介质向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔351的方向，然后通过层叠在上部的单元板340的第二板340b上形成的贯通孔343而流入到单元板340的热介质流路P1。
流入到所述单元板340的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板340a的贯通口341和层叠在上部的单元板330的第二板330b上形成的贯通口332而流入到单元板330内部的热介质流路P1，流入到所述单元板340的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通口343为基准向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔342的方向，然后通过形成在单元板330的第二板330b的贯通口333而流入到单元板330内部的热介质流路P1。
通过所述单元板330的贯通孔332而流入的热介质向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔331的方向，然后通过层叠在上部的单元板320的第二板320b上形成的贯通孔323而流入到单元板320的热介质流路P1。
流入到所述单元板320的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板320a的贯通口322和层叠在上部的单元板310的第二板310b上形成的贯通口313而流入到单元板310内部的热介质流路P1，流入到所述单元板320的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通口323为基准向两侧分叉而流向形成于另一侧的贯通孔321的方向，然后通过形成在单元板310的第二板310b的贯通口312而流入到单元板310内部的热介质流路P1。
流入到所述单元板310的热介质流路P1的热介质以贯通口313为基准向两侧分叉而流向位于另一侧的贯通孔311，然后通过热介质排出管112而被排出。
如上所述，在显热热交换部300中，位于最下部的单元板380、370中，热介质的流路在左上端向两侧分叉而流向右下端方向，位于其上部的单元板360、350中，热介质的流路在右下端向两侧分叉而流向左上端方向，并且位于在其上部的单元板340、330中，热介质的流路在左上端向两侧分叉而流向右下端方向，位于其上部的单元板320、310中，热介质的流路在右下端向两侧分叉而流向左上端方向，因此可以通过交替地改变热介质的流路方向而使热介质的流路更长地形成。
以下，参照图15至图17而对热介质流动路径的另一实施例进行说明，根据本实施例的单元板460、470、480、490可以代替构成上述的显热热交换部300和潜热热交换部400的单元板而得到应用，所以，以下对构成一套的单元板460、470、480、490的结构以及其内部的热介质的流动路径进行说明。
根据本实施例的热介质的流动路径构成为，在上下方向相邻地布置的单元板中，通过构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述热介质流路P1而向单方向流动后，通过位于另一侧的第一板上形成的贯通孔和构成位于上部的单元板的第二板上形成的贯通孔，并流入到所述位于上部的单元板的热介质流路P1。
作为用于此的构成方式，所述流路形成突出部D1在所述第一平面部A1的边框部和所述第一贯通口B1之间的区域中沿着周长方向而以部分区间连通的方式形成，所述流路形成槽部D2在所述第二平面部A2的边框部和所述第二贯通口B2之间的区域中沿着周长方向而以部分区间连通的方式形成，在所述间距维持突出部E1和间距维持槽部E2中，分别形成用于连接位于下部的单元板的热介质流路P1和位于上部的单元板的热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔以位于下部的单元板中的热介质流路P1的方向与位于上部的单元板中的热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
参照图16和图17，通过形成在位于最下部的单元板480的第二板480b上的贯通孔483而流入到单元板480的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板480a的贯通口482以及层叠在上部的单元板470的第二板470b上形成的贯通口473而流入到单元板470内部的热介质流路P1，流入到所述单元板480的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通口483为基准沿着热介质流路P1而向单方向(从平面上看时为逆时针方向)流动后，通过形成在位于另一侧的第一板480a的贯通口481和层叠在上部的单元板470的第二板470b上形成的贯通口472而流入到单元板470内部的热介质流路P1。
流入到所述单元板470的热介质流路P1的热介质以所述贯通口473为基准沿着热介质流路P1而向单方向(从平面上看时为逆时针方向)流动后，通过形成在位于另一侧的第一板470a上的贯通口471以及层叠在上部的单元板460的第二板460b上形成的贯通口463而流入到单元板460内部的热介质流路P1。
通过所述贯通口463而流入到单元板460内部的热介质流路P1的热介质中的一部分通过形成于第一板460a的贯通口461以及层叠在上部的单元板450的第二板450b上形成的贯通口452而流入到单元板450内部的热介质流路P1，流入到所述单元板460的热介质流路P1的热介质中的其余部分以所述贯通口463为基准沿着热介质流路P1而向另一方向(从平面上看时为顺时针方向)流动后，通过形成在位于另一侧的第一板460a上的贯通口462和层叠在上部的单元板450的第二板450b上形成的贯通口453而流入到单元板450内部的热介质流路P1。
流入到所述单元板450的热介质流路P1的热介质以所述贯通口452为基准沿着热介质流路P1而向另一方向(从平面上看时为顺时针方向)流动后，通过形成在位于另一侧的第一板450a上的贯通口451而流入到位于其上部的单元板(未示出)的热介质流路。
如上所述，本实施例以如下的方式构成：位于下部的单元板480、470中，热介质沿着热介质流路P1而向单方向(在平面上看时为逆时针方向)流动；位于上部的单元板460、450中，热介质沿着热介质流路P1而向另一方向(在平面上看时为顺时针方向)流动。从而可以通过使热介质的流动方向交替地改变而使流路更长地形成。并且，本实施例中举例说明的单元板450、460、470、480可以以多套为单位层叠而构成热交换部300、400。
另外，如图18所示，所述隔热部390可以按如下的方式构成：通过在上下方向层叠的上部挡板390a和下部挡板390b之间填充热介质，并在所述上部挡板390a上层叠隔热件390c，从而防止从显热热交换部300产生的燃烧热传递至潜热热交换部400。在此情况下，热介质可以填充到上部挡板390a和下部挡板390b之间而起到隔热功能，因此可以根据需要而选择性地使用隔热件390c。
所述实施例中，以构成热交换部300、400的单元板沿着燃烧器200的周围而形成为四边形的情形为例进行了说明，但是可以形成为四边形以外的五边形等多边形，或者椭圆形，并且可以如图19和图20所示地，使单元板610、620、630、640、650布置成圆形。
另外，如图20所示，在所述燃烧器200的上部侧面的周围还可以额外形成有：连接流路P，连接到位于上部的热介质流路P1，并使热介质经过。
根据所述热介质连接流路P的构成，可以防止由通过燃烧器200的上部传递的燃烧热引起的燃烧器支撑板的过热，并且因为燃烧气体的燃烧热被经过所述热介质连接流路P的热介质吸收，因此可以进一步提高隔热及热效率。
在所述实施例中，以热交换部300、400由显热热交换部300和潜热热交换部400构成的冷凝方式的热交换器为例进行了说明，但是本发明的热交换器除了应用于冷凝方式，显然还可以应用到只利用燃烧显热而实现热交换的普通热交换器。
如上所述，本发明不限于上述实施例，在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的技术思想的情况下，在本发明的所属技术领域中具有一般知识的人员可以进行显而易见的变形实施，并且这种变形实施属于本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：
混合气流入部(100)，用于使空气与燃料被混合的混合气流入；
燃烧器(200)，用于使通过所述混合气流入部(100)流入的混合气燃烧；
热交换部(300、400)，配备于所述燃烧器(200)的周围，由多个单元板上下层叠而构成，以实现借助于所述燃烧器(200)的燃烧而产生的燃烧气体与热介质之间的热交换；以及
燃烧气体排出部(500)，用于使经过所述热交换部(300、400)的燃烧气体排出，
其中，在构成所述热交换部(300、400)的多个层叠的单元板的内部，热介质流路(P1)与燃烧气体流路(P2)彼此分离而上下相邻地交替形成，并形成有用于连接所述燃烧气体流路(P2)和所述燃烧气体排出部(500)的燃烧气体排出通道(P3)。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述单元板由上下层叠的第一板和第二板构成，
在所述第一板形成有：
第一平面部(A1)，在中央部形成有第一贯通口(B1)；
第一法兰部(C1)，从所述第一平面部(A1)的边框部向上侧延伸而向外侧弯曲；以及
流路形成突出部(D1)，在所述第一平面部(A1)的边框部与所述第一贯通口(B1)之间的区域中，向上侧凸出地形成，
在所述第二板形成有：
第二平面部(A2)，上表面紧贴到所述第一平面部(A1)的底面，并在中央部形成有形状与所述第一贯通口(B1)的形状对应的第二贯通口(B2)；
第二法兰部(C2)，从所述第二平面部(A2)的边框部向下侧延伸而向外侧弯曲，并与位于下侧的单元板的第一法兰部(C1)结合；以及
流路形成槽部(D2)，在所述第二平面部(A2)的边框部与所述第二贯通口(B2)之间的区域中向下侧凹陷地形成，并在与所述流路形成突出部(D1)之间处形成所述热介质流路(P1)。
3.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，
所述第一法兰部(C1)的高度形成为比所述流路形成突出部(D1)的突出高度更高；所述第二法兰部(C2)的深度形成为比所述流路形成槽部(D2)的凹陷深度更深，使得在上下相邻地布置的单元板中，在位于上部的单元板的流路形成槽部(D2)的下端与位于下部的单元板的流路形成突出部(D1)的上端之间，上下相隔形成空间并形成所述燃烧气体流路(P2)。
4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，
在所述流路形成突出部(D1)中，沿着周长方向相隔地形成有多个间距维持突出部(E1)，所述多个间距维持突出部(E1)以与所述第一法兰部(C1)相同的高度突出，
在所述流路形成槽部(D2)中，沿着周长方向相隔地形成有多个间距维持槽部(E2)，所述多个间距维持槽部(E2)以与所述第二法兰部(C2)相同的深度凹陷，
使得在上下相邻地布置的单元板中，形成在位于上部的单元板的间距维持槽部(E2)的下端与形成在位于下部的单元板的间距维持突出部(E1)的上端彼此接触。
5.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，
在所述第一平面部(A1)的边缘位置部形成有用于提供燃烧气体排出通道(P3)的燃烧气体排出口(F1)；在所述第二平面部(A2)的边缘位置部中在与所述燃烧气体排出口(F1)上下对应的位置处形成有燃烧气体排出口(F2)，从而使经过所述燃烧气体流路(P2)的燃烧气体依次通过上下布置的多个单元板中分别形成的燃烧气体排出口(F1、F2)而流向所述燃烧气体排出部(500)。
6.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，
在所述流路形成突出部(D1)或所述流路形成槽部(D2)形成有凹凸形状的紊流形成部(G)。
7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，
在所述热介质流路(P1)的内部和燃烧气体流路(P2)的内部，所述紊流形成部(G)的突出的上端与凹陷的下端彼此抵接。
8.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，
所述流路形成突出部(D1)以如下方式形成：在所述第一平面部(A1)的边框部与所述第一贯通口(B1)之间的区域中，整个区间沿着周长方向连通，
所述流路形成槽部(D2)以如下方式形成：在所述第二平面部(A2)的边框部与所述第二贯通口(B2)之间的区域中，整个区间沿着周长方向连通，
在所述间距维持突出部(E1)和间距维持槽部(E2)中分别形成有用于连接位于下部的单元板的热介质流路(P1)与位于上部的单元板的热介质流路(P1)的贯通孔，其中，各个贯通孔以如下的方式布置：位于下部的单元板中的热介质流路(P1)的方向与位于上部的单元板中的热介质流路(P1)的方向彼此相反。
9.如权利要求8所述的热交换器，其特征在于，
在上下相邻地布置的单元板中，通过构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述热介质流路(P1)而向两个方向分叉流动，然后经过形成在位于另一侧的第一板的贯通孔以及构成位于上部的单元板的第二板中形成的贯通孔，并流入到位于上部的单元板的热介质流路(P1)。
10.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，
所述流路形成突出部(D1)以如下方式形成：在所述第一平面部(A1)的边框部与所述第一贯通口(B1)之间的区域中，一部分区间沿着周长方向连通，
所述流路形成槽部(D2)以如下方式形成：在所述第二平面部(A2)的边框部与所述第二贯通口(B2)之间的区域中，一部分区间沿着周长方向连通，
在所述间距维持突出部(E1)和间距维持槽部(E2)中分别形成有用于连接位于下部的单元板的热介质流路(P1)与位于上部的单元板的热介质流路(P1)的贯通孔，其中，各个贯通孔以如下的方式布置：位于下部的单元板中的热介质流路(P1)的方向与位于上部的单元板中的热介质流路(P1)的方向彼此相反。
11.如权利要求8所述的热交换器，其特征在于，
在上下相邻地布置的单元板中，通过构成位于下部的单元板的第二板的一侧所形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述热介质流路(P1)而向单方向流动，然后经过形成在位于另一侧的第一板的贯通孔以及构成位于上部的单元板的第二板中形成的贯通孔，并流入到位于上部的单元板的热介质流路(P1)。
12.如权利要求9或11所述的热交换器，其特征在于，
将所述单元板层叠而以多重并列方式构成所述热介质流路(P1)。
13.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热交换部(300、400)包括：
显热热交换部(300)，用于吸收因所述燃烧器(200)的燃烧而产生的燃烧气体的显热；以及
潜热热交换部(400)，用于吸收在所述显热热交换部(300)中完成热交换后的燃烧气体中包含的水蒸气的潜热，
其中，在所述显热热交换部(300)与潜热热交换部(400)之间配备有用于在空间上分离所述显热热交换部(300)和潜热热交换部(400)的隔热部(390)，
使得因所述燃烧器(200)的燃烧而产生的燃烧气体经过所述显热热交换部(300)的燃烧气体流路(P2)并向辐射状的外侧方向流动，并在经过所述燃烧气体排出通道(P3)之后，经过所述潜热热交换部(400)的燃烧气体流路(P2)并向辐射状的内侧方向流动，从而通过所述燃烧气体排出部(500)得到排出。
14.如权利要求13所述的热交换器，其特征在于，
所述隔热部(390)在上下层叠的上部挡板(390a)与下部挡板(390b)之间填充有热介质，并在所述上部挡板(390a)上层叠有隔热件(390c)。
15.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
所述单元板在所述燃烧器(200)的周围以多边形、圆形或椭圆形的形状布置。
16.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，在所述燃烧器(200)的上部侧面的周围形成有：
热介质连接流路(P)，连接到位于上部的热介质流路(P1)而使热介质经过。
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