CN106104167A - 热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热交换器，其特征在于，包括：燃烧器，用于使空气和燃料的混合气燃烧；热交换部，实现由所述燃烧器的燃烧而产生的燃烧气体和热介质之间的热交换；其中，所述热交换部由多个单元板层叠而构成，在所述单元板一体地形成有在燃烧器的周围以同心结构布置的显热热交换部和潜热热交换部。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种配备于制热用或热水用锅炉的热交换器，尤其涉及一种如下的热交换器，将制造成预定图案的单元板层叠而一体地形成在燃烧器的周围以同心结构布置的显热热交换部和潜热热交换部，从而可以在简化结构的同时提高热介质和燃烧气体之间的热传递效率。
背景技术
用于制热或热水的锅炉是一种利用热源加热制热水或直水(以下，统称为“热介质”)，从而对所要的区域进行制热或供应热水的装置，其包括燃烧气体和空气的混合气体的燃烧器，以及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了较大的作用。
如上所述地，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，因为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，而存在热交换器的体积变大的问题。
为了在解决上述问题的同时，具有最小的体积并提高热交换效率，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制热水或热水；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机而言，在螺旋形地加工热交换管的过程中，会产生扭曲的现象，因此具有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损坏的隐患，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成，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，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被消散的问题。
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，通过层叠单元板而在一体地构成显热热交换部和潜热热交换部的同时，一体地构成热介质流路、燃烧气体流路、和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。
本发明的另一目的在于，提供如下的热交换器，能够通过在热交换器内部的有限的空间内形成尽可能最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，另外可以在热介质和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，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
用于实现上述目的的本发明的热交换器的特征在于，包括：燃烧器200，用于使空气和燃料的混合气燃烧；热交换部300，实现由所述燃烧器200的燃烧而产生的燃烧气体和热介质之间的热交换，其中，所述热交换部300由多个单元板层叠而构成，在所述单元板一体地形成有在燃烧器200的周围以同心结构布置的显热热交换部300-1和潜热热交换部300-2。
其特征在于，在所述显热热交换部300-1中，第一热介质流路P1和第一燃烧气体流路P2彼此分离而相邻地交替形成。
在所述潜热热交换部300-2中，第二热介质流路P3和第二燃烧气体流路P4彼此分离而相邻地交替形成，在所述边缘位置部形成有燃烧气体排出通道P5，所述燃烧气体排出通道P5用于使通过所述第一燃烧气体流路P2和第二燃烧气体流路P4的燃烧气体排出。
所述单元板可以由上下层叠的第一板和第二板构成，所述第一板包括：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的边缘部向上侧延伸而向外侧弯曲；第一流路形成突出部D1和第二流路形成突出部D3，为向上侧凸出的形状，且在所述第一平面部A1的边缘部和所述第一贯通口B1之间的区域向内侧和外侧相隔地布置。所述第二板包括：第二平面部A2，其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的边缘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；第一流路形成槽部D2和第二流路形成槽部D4，在所述第二平面部A2的边缘部和所述第二贯通口B2之间的区域向内侧和外侧相隔地布置并向下侧凹陷地形成，所述第一流路形成槽部D2在与所述第一流路形成突出部D1之间形成所述第一热介质流路P1，所述第二流路形成槽部D4在与所述第二流路形成突出部D3之间形成所述第二热介质流路P3。
所述第一法兰部C1可以比所述第一流路形成突出部D1和第二流路形成突出部D3的突出的高度更高地形成，所述第二法兰部C2比所述第一流路形成槽部D2和第二流路形成槽部D4的凹陷的深度更深地形成，从而，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第一流路形成槽部D2的下端，以及位于下部的单元板的第一流路形成突出部D1的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述燃烧气体流路P2；在位于上部的单元板的第二流路形成槽部D4的下端，以及位于下部的单元板的第二流路形成突出部D3的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述第二燃烧气体流路P4。
在所述第一流路形成突出部D1可以形成有以和所述第一法兰部C1相同的高度突出的多个第一间距维持突出部E1；在所述第二流路形成突出部D3可以形成有以和所述第一法兰部C1相同的高度突出的多个第二间距维持突出部E3；在所述第一流路形成槽部D2可以形成有以和所述第二法兰部C2相同的深度凹陷的多个第一间距维持槽部E2；在所述第二流路形成槽部D2可以形成有以和所述第二法兰部C2相同的深度凹陷的多个第二间距维持槽部E4。
在所述第一平面部A1的边缘位置部可以形成有用于提供燃烧气体排出通道P5的第一燃烧气体排出口F1；在所述第二平面部A2的边缘位置部的与所述第一燃烧气体排出口F1在上下方向对应的位置形成有第二燃烧气体排出口F2，从而使通过所述第一燃烧气体流路P2和第二燃烧气体流路P4的燃烧气体依次通过在上下布置的多个单元板上分别形成的第一燃烧气体排出口F1和第二燃烧气体排出口F2而被排出。
在所述第一流路形成突出部D1、第一流路形成槽部D2、第二流路形成突出部D3和第二流路形成槽部D4可以形成有凹凸形状的紊流形成部G，在所述第一热介质流路P1的内部和所述第二热介质流路P3的内部，所述紊流形成部G的突出的上端和凹陷的下端以彼此相接的方式形成。
一实施例中，所述第一流路形成突出部D1可以沿着所述第一板的周长方向而以连通整个区间的方式形成，所述第一流路形成槽部D2沿着所述第二板的周长方向而以连通整个区间的方式形成；在所述第一间距维持突出部E1和第一间距维持槽部E2，分别形成有用于连接位于上部单元板的第一热介质流路P1以及位于下部的单元板的第一热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路P1的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
在此情况下，在上下方向相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质可以沿着所述第一热介质流路P1而向两个方向分叉而流动，然后通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔，以及在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔而流入所述位于下部的单元板的第一热介质流路P1。
另一实施例中，所述第一流路形成突出部D1可以沿着所述第一板的周长方向而以连通部分区间的方式形成；所述第一流路形成槽部D2沿着所述第二板的周长方向而以连通部分区间的方式形成，在所述第一间距维持突出部E1和第一间距维持槽部E2中，分别形成用于连接位于上部的单元板的第一热介质流路P1和位于下部的单元板的第一热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路P1的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
在上下方向相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质可以沿着所述第一热介质流路P1而向单方向流动后，通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔和在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔，而流入所述位于下部的单元板的第一热介质流路P1。
所述实施例中，将所述单元板层叠而使所述第一热介质流路P1可以以多重并列的方式构成。
在所述潜热热交换部300-2的下部可以连接有用于使热介质流入所述第二热介质流路P3的热介质流入管410，在所述潜热热交换部300-2和显热热交换部300-1的上部可以配备有流路连接部E，所述流路连接部E与所述第二热介质流路P3的上部和所述第一热介质流路P1的上部连通并进行引导而使通过所述第二热介质流路P3的热介质流入所述第一热介质流路P1；在所述显热热交换部300-1的下部可以连接有用于使经过所述第一热介质流路P1的热介质被排出的热介质排出管420。
在所述热交换部300的上部可以配备有上部风道100，所述上部风道100用于使通过所述燃烧气体排出通道P5而向上流动的燃烧气体被排出；在所述热交换部300的下部可以配备有下部风道400，所述下部风道形成有冷凝水引导部401，所述冷凝水引导部401用于将通过所述燃烧气体排出通道P5的燃烧气体中包含的水蒸气的冷凝水引导至冷凝水排出管430侧。
所述单元板可以在所述燃烧器200的周围以多边形、圆形、或椭圆形形状布置。
在所述燃烧器200的上部侧面的周围可以形成有：热介质连接流路P，连接到位于上部的第一热介质流路P1而使热介质经过。
有益效果
根据本发明的热交换器的优点在于，通过在以多段的方式层叠的单元板的内部一体地形成围绕燃烧器并以同心结构布置的显热热交换部和潜热热交换部的同时，一体地构成热介质流路、燃烧气体流路和燃烧气体排出通道，从而减少构成热交换器的部件的数量并简化结合结构。
并且，可以通过在以多段的方式层叠的单元板的内部以热介质流动路径交替转换的方式形成热介质流路，而在限定的空间内形成尽可能长的热介质的流动路径，从而在确保大的热介质和燃烧气体之间的传热面积的同时，在热介质和燃烧气体的流动中促进紊流的产生，从而最大化热效率。
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，从而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于热交换面积。
并且，可以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相接而被焊接，而防止热介质的压力引起的单元板的变形，并提高耐压性能。
并且，因为热介质流路和燃烧气体以在单元板彼此相连的形态构成，所以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，可以通过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，可以通过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热交换管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分解立体图。
图5是根据本发明的根据本发明的一实施例的热交换器的平面图。
图6是根据本发明的一实施例的热交换器的底视图。
图7是沿着图5的A-A线切开的立体图。
图8是示出单元板的一部分的剖切立体图。
图9是沿着图5的A-A线切开的剖视图。
图10是沿着图5的B-B线切开的剖视图。
图11是沿着图6的C-C线切开的剖视图。
图12是沿着图6的D-D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中的热介质的流动路径的图。
图14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15是图14的分解立体图。
图16是用于说明图14中示出的单元板中的热介质的流动路径的图。
图17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18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
100：上部风道 110：混合气流入部
120：烟道 200：燃烧器
300：热交换部 300-1：显热热交换部
300-2：潜热热交换部
310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1：单元板
310a、320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a、390a、390a-1：第一板
310b、320b、330b、340b、350b、360b、370b、380b、390b、390b-1：第二板
400：下部风道 410：热介质流入管
420：热介质排出管 430：冷凝水排出管
510、520、530、540、610、620、630、640、650：单元板
A1、A2：平面部 B1、B2：贯通口
C1、C2：法兰部 D1、D3：流路形成突出部
D2、D4：流路形成槽部 E1、E3：间距维持突出部
E2、E4：间距维持槽部 F1、F2：燃烧气体排出口
G：紊流形成部 P1、P3：热介质流路
P2、P4：燃烧气体流路 P5：燃烧气体排出通道
P：热介质连接流路
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例的构成和作用进行详细的说明。
以下，参照附图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包括：上部风道100，形成有使混合空气和燃料后的混合气流入的混合气流入部110以及排出燃烧气体的烟道120；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，配备于所述燃烧器200的周围而实现因燃烧器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、390-1上下层叠而构成；下部风道400，结合到所述热交换部300的下部。
所述混合气流入部110包括：混合气流入管111；以及支撑板112，用于支撑燃烧器200并阻断燃烧气体的泄露。
所述燃烧器200用于燃烧通过混合气流入部110而流入的空气和燃料的混合气，从而产生高温的燃烧气体。所述燃烧器200以固定有所述支撑板112，并向下产生火焰的方式构成。
如图7所示，所述热交换部300由显热热交换部300-1和潜热热交换部300-2构成。所述显热热交换部300-1用于吸收燃烧器200的燃烧所产生的燃烧气体的显热。所述潜热热交换部300-2用于吸收在所述显热热交换部300-1完成热交换的燃烧气体中所包含的冷凝器被冷凝后产生的潜热。本发明中，在以多段的方式层叠的单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1一体地构成有以燃烧器200为中心的同心结构的显热热交换部300-1和潜热热交换部300-2。
即，在所述单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1的内侧布置有显热热交换部300-1，在其外侧的相隔的位置一体地形成有潜热热交换部300-2。
在所述下部风道400连接有：热介质流入管410，用于使热介质流入潜热热交换部300-2；冷凝水排出管430，用于排出如下的冷凝水，通过所述潜热热交换部300-2的燃烧气体中包含的水蒸气冷凝而下降的冷凝水。
并且，在所述下部风道400形成有槽形状的冷凝水引导部401，以进行引导而使下降的冷凝水流向冷凝水排出管430，并且在所述冷凝水引导部401的外侧周围形成有法兰部402，以结合到在位于最下端的单元板390a上形成的法兰部C2。
以下，对构成作为本发明的特征性结构的热交换部300的显热热交换部300-1和潜热热交换部300-2的构成和作用进行说明。
本发明的特征在于，在构成所述热交换部300且上下层叠的多个单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1一体地形成有显热热交换部300-1和潜热热交换部300-2，并且一同形成有热介质流路P1、P3、燃烧气体流路P2、P4以及燃烧气体排出通道P5。
参照图4、图7、图8、图13，所述热交换部300由多个单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1上下层叠而构成，并以形成类似图案的方式构成。
所述单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1由位于上部的第一板310a、320a、330a、340a、350a、360a、370a、380a、390a、390a-1(以下统称为“第一板”)以及在其下部分别结合的第二板310b、320b、330b、340b、350b、360b、370b、380b、390b、390b-1(以下统称为“第二板”)构成。
所述第一板包括：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的边缘部向上侧延伸而向外侧弯曲；第一流路形成突出部D1和第二流路形成突出部D3，为向上侧凸出的形状，且在所述第一平面部A1的边缘部和所述第一贯通口B1之间的区域向内侧和外侧相隔地布置。
所述第二板包括：第二平面部A2，其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的边缘部向下侧延伸而向外侧弯曲，从而结合到位于下侧的单元板的第一法兰部C1；第一流路形成槽部D2和第二流路形成槽部D4，在所述第二平面部A2的边缘部和所述第二贯通口B2之间的区域向内侧和外侧相隔地布置并向下侧凹陷地形成，所述第一流路形成槽部D2在与所述第一流路形成突出部D1之间形成所述第一热介质流路P1，所述第二流路形成槽部D4在与所述第二流路形成突出部D3之间形成所述第二热介质流路P3。
所述第一法兰部C1比所述第一流路形成突出部D1和第二流路形成突出部D3的突出的高度更高地形成，所述第二法兰部C2比所述第一流路形成槽部D2和第二流路形成槽部D4的凹陷的深度更深地形成。
据此，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第一流路形成槽部D2的下端，以及位于下部的单元板的第一流路形成突出部D1的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述燃烧气体流路P2；在位于上部的单元板的第二流路形成槽部D4的下端，以及位于下部的单元板的第二流路形成突出部D3的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述第二燃烧气体流路P4。
并且，在所述第一流路形成突出部D1形成有以和所述第一法兰部C1相同的高度突出的多个第一间距维持突出部E1；在所述第二流路形成突出部D3形成有以和所述第一法兰部C1相同的高度突出的多个第二间距维持突出部E3；在所述第一流路形成槽部D2形成有以和所述第二法兰部C2相同的深度凹陷的多个第一间距维持槽部E2；在所述第二流路形成槽部D2形成有以和所述第二法兰部C2相同的深度凹陷的多个第二间距维持槽部E4。
因此，在上下方向相邻地层叠的单元板中，在位于上部的单元板上形成的第二法兰部C2结合到在位于下部的单元板上形成的第一法兰部C1；在位于上部的单元板上形成的间距维持槽部E2的下端接触到在位于下部的单元板上形成的第一间距维持突出部E1的上端；在位于上部的单元板上形成的第二间距维持槽部E4的下端接触到在位于下部的单元板上形成的第二间距维持突出部E3的上端而被支撑。
并且，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P5的第一燃烧气体排出口F 1；在所述第二平面部A2的边缘位置部的与所述第一燃烧气体排出口F1在上下方向对应的位置形成有第二燃烧气体排出口F2，从而使通过所述第一燃烧气体流路P2和第二燃烧气体流路P4的燃烧气体依次通过在上下布置的多个单元板上分别形成的第一燃烧气体排出口F1和第二燃烧气体排出口F2而被排出。
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，位于上部的单元板的第一间距维持槽部E1和第二间距维持槽部E4分别接触到位于下部的单元板的第一间距维持突出部E1和第二间距维持突出部E3而被支撑，并且在第一板和第二板的边缘位置部形成有在上下方向连通的第一燃烧气体排出口F1和第一燃烧气体排出口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地形成：构成显热热交换部300-1的第一热介质流路P1和第一燃烧气体流路P2、构成潜热热交换部300-2的第二热介质流路P3和第二燃烧气体流路P4；将通过潜热热交换部300-2的燃烧器气体朝所述风道100的烟道120排出的燃烧气体排出通道P5，并且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、D3和流路形成槽部D2、D4中的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、D3和流路形成槽部D2、D4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的构成，可以在通过热介质流路P1、P3的热介质的流动以及通过燃烧气体流路P2、P4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、D3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、D4以向上侧突出的形态构成，从而在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在热介质流路P1、P3的内部以彼此接触的方式构成的情况下，可以提高流路形成突出部D1、D3和流路形成槽部D2、D4之间的结合强度，因此可以防止流路形成突出部D1、D3和流路形成槽部D2、D4由于通过热介质流路P1、P3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损坏问题，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，但是在本发明中，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的大的空间的优点。
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5和图7至图9，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位于燃烧器200的上侧的支撑板112和位于下侧的单元板390-1而被阻断，并以燃烧器200为中心向放射状的外侧方向流动而通过显热热交换部300-1的第一燃烧气体流路P2和潜热热交换部300-2的第二燃烧气体流路P4，在此过程中，给通过显热热交换部300-1的第一热介质流路P1和潜热热交换部300-2的第二热介质流路P3的热介质传递热。
在通过所述燃烧气体流路P2、P4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、D3和流路形成槽部D2、D4的紊流形成部G促进，因此可以提高燃烧气体和热介质之前的热传递效率。
通过所述第二燃烧气体流路P4的燃烧气体借助于上下层叠的单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1上分别形成的燃烧气体排出口F1、F2而依次通过在上下方向连通的燃烧气体排出通道P5，从而向上移动而通过配备于上部风道100的烟道120而被排出到外部。
此时，在所述燃烧气体通过燃烧气体排出通道P5的过程中，传递至燃烧气体排出通道P5的外壁的热通过传导方式再次传递给经过平面部A1、A2、流路形成突出部D1、D3和流路形成槽部D2、D4而通过热介质流路P1、P3的热介质，因此可以最小化热损失而进一步提高热效率。
热介质的流动路径构成为，通过连接到潜热热交换部400的下部的热介质流入管410而流入潜热热交换部300-2的第一热介质流路P1而向上侧移动，移动至第一热介质流路P1的上部的热介质通过在位于最上端的单元板310的第一板310a上形成的流路连接部E的内部空间S而流入连通的显热热交换部300-1的第二热介质流路P3的上部，然后向下移动后通过连接到显热热交换部300-1的下部的热介质排出管420而被排出。
参照图6和图11至图13而对热介质的流动路径进行说明。
首先，对潜热热交换部300-2中的热介质的流动路径进行说明。
在所述单元板310、320、330、340、350、360、370、380、390、390-1中的第二流路形成突出部D3和第二流路形成槽部D4的四个边角部分别形成有第二间距维持突出部E3和第二间距维持槽部E4，在位于对角线方向的第二间距维持突出部E3和第二间距维持槽部E4形成有上下对应的贯通孔311、321、322、324、325、331、332、335、336、341、342、344、345、351、352、355、356、361、362、364、365、371、372、375、376、381、382、384、385、391、392、395、396、391a、392a、392b、391b。
因此，通过热介质流入管410而流入的热介质通过位于潜热热交换部300-2的最下部的单元板390-1的贯通孔391-b而流入第二热介质流路P3后，从位于下部的单元板经过位于上部的单元板的各个第二热介质流路P3后，通过在位于最上部的单元板310上形成的贯通孔311后，流路被流路连接部E转换，并通过形成于所述单元板310的贯通孔312而移动至显热热交换部300-1的第一热介质流路P1的上部。
在此情况下，在形成于所述潜热热交换部300-2的内部的第二热介质流路P3中，使热介质通过形成于对角线方向的贯通孔而流入及流出，因此能够使热介质向两个方向流动，因此可以通过形成较长的流动路径而提高潜热的回收效率。
以下，对显热热交换部300-1中的热介质的流动路径的一实施例进行说明。
本实施例中，在上下方向相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述第一热介质流路P1而向两个方向分叉而流动，然后通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔，以及在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔而流入到所述位于下部的单元板的第一热介质流路P1。
作为用于实现此的构造，所述第一流路形成突出部D1沿着所述第一板的周长方向而以连通整个区间的方式形成，所述第一流路形成槽部D2沿着所述第二板的周长方向而以连通整个区间的方式形成；在所述第一间距维持突出部E1和第一间距维持槽部E2，分别形成有用于连接位于上部单元板的第一热介质流路P1以及位于下部的单元板的第一热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路P1的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
以下，参照图4、图12和图13对显热热交换部300-1中的热介质的流动路径进行更具体的说明。
通过位于最上端的单元板310的贯通孔312和位于其下侧的贯通孔323、327、334而流入位于下部的单元板320、330内部的第一热介质流路P1的热介质朝着在对角线方向相向地布置的贯通孔326、333、337而向箭头方向流动。
并且，通过单元板330的贯通孔337和位于其下侧的贯通孔343、346、353而流入位于下部的单元板340、350内部的第一热介质流路P1的热介质朝着在对角线方向相向地布置的贯通孔347、354、357而流动。
其后，通过单元板350的贯通孔357和位于其下侧的贯通孔363、367、374而流入位于下部的单元板360、370内部的第一热介质流路P1的热介质朝着在对角线方向相向地布置的贯通孔323、373、377而流动。
然后，通过单元板370的贯通孔377和位于其下侧的贯通孔383、387、393而流入位于下部的单元板380、390内部的第一热介质流路P1的热介质朝着在对角线方向相向地布置的贯通孔387、394、397而流动。
其后，通过单元板390的贯通孔397和位于其下侧的贯通孔393a而流入单元板390-1内部的热介质通过位于对角线方向的贯通孔392b而被排出到热介质排出管420。
如上所述，显热热交换部300-1中，在位于上部的单元板和位于下部的单元板中的热介质的流路可以朝着从左下端向后上端的方向，以及从右上端向左下端的方向交替地改变，因此可以形成较长的热介质的流路而可以提高与燃烧气体的热传递效率。
以下，参照图14至图16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510、520、530、540可以代替上述的构成热交换部300的单元板而得到应用，以下，对构成一套的单元板510、520、530、540结构和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以如下方式构成：在上下方向相邻地布置的单元板中，在上下相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述第一热介质流路P1而向单方向流动后，通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔和在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔，而流入所述位于上部的单元板的第一热介质流路P1。
作为用于此的构成要素，所述第一流路形成突出部D1沿着所述第一板的周长方向而以连通部分区间的方式形成；所述第一流路形成槽部D2沿着所述第二板的周长方向而以连通部分区间的方式形成，在所述第一间距维持突出部E1和第一间距维持槽部E2中，分别形成用于连接位于上部的单元板的第一热介质流路P1和位于下部的单元板的第一热介质流路P1的贯通孔，所述各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路P1的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路P1的方向彼此相反的方式布置。
参照图15和图16，潜热热交换部是与上述实施例类似的结构，在所述单元板510、520、530、540的第一板510a、520a、530a、540a和第二板510b、520b、530b、540b的位于对角线方向的第二间距维持突出部E3和第二间距维持槽部E4形成有上下对应的贯通孔511、512、514、515、521、522、525、526、531、532、534、535、541、542、545、546。因此，在形成于所述潜热热交换部的内部的第二热介质流路P3中，热介质可以通过沿着对角线方向形成的贯通孔而流入及流出，从而使热介质向两个方向流动，因此可以通过形成较长的热介质流动路径而提高潜热的回收效率。
然后，对显热热交换部中的热介质的流动路径进行说明。
通过位于上部的单元板510的贯通孔513而流入到第一热介质流路P1的热介质沿着逆时针方向(从平面上看)而向贯通孔517流动后，通过贯通孔516和位于其下侧贯通孔524而流入到单元板520的第一热介质流路P1。
流入到所述单元板520的第一热介质流路P1的热介质沿着逆时针方向(从平面上看)而向位于下部的单元板530的贯通孔533流动后，通过贯通孔533而流入到单元板530的第一热介质流路P1。
流入所述单元板530的第一热介质流路P1的热介质沿着顺时针方向而向位于下部的单元板540的贯通孔543流动后，通过贯通孔543而流入单元板540，并与此相同地在单元板540的内部沿着顺时针方向流动。
如上所述，本实施例中，可以通过使位于上部的单元板和位于其下部的单元板中的热介质的流动方向在逆时针方向和顺时针方向之间交替地改变而形成较长的热介质的流路，从而提高热效率。
本实施例中举例说明的单元板510、520、530、540可以以多套为单位层叠而构成热交换部300。
所述实施例中，举例说明了构成热交换部300的单元板在燃烧器200的周围以四边形形状构成的情形，但是可以以四边形形状之外的五边形等多角形、或者椭圆形形状构成，并且如图17所示，单元板610、620、630、640可以布置成圆形状而构成。图17中示出的单元板610、620、630、640中的热介质与燃烧气体的流动路径可以以和所述实施例相同的方式得到应用，所以省略与之相关的说明。
另外，如图18所示，在所述燃烧器200上部侧面的周围还可以形成有：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。
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的本发明的技术思想的情况下，在本发明的所属技术领域具有一般知识的人员可以进行显而易见的变形实施，这种变形实施属于本发明的范围。

Claims (16)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：
燃烧器(200)，用于使空气和燃料的混合气燃烧；
热交换部(300)，实现由所述燃烧器(200)的燃烧而产生的燃烧气体和热介质之间的热交换，
其中，所述热交换部(300)由多个单元板层叠而构成，在所述单元板一体地形成有在燃烧器(200)的周围以同心结构布置的显热热交换部(300-1)和潜热热交换部(300-2)。
2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
在所述显热热交换部(300-1)中，第一热介质流路(P1)和第一燃烧气体流路(P2)彼此分离而相邻地交替形成，
在所述潜热热交换部(300-2)中，第二热介质流路(P3)和第二燃烧气体流路(P4)彼此分离而相邻地交替形成，
在所述边缘位置部形成有燃烧气体排出通道(P5)，所述燃烧气体排出通道(P5)用于使通过所述第一燃烧气体流路(P2)和第二燃烧气体流路(P4)的燃烧气体排出。
3.如权利要求2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，
所述第一板包括：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)的边缘部向上侧延伸而向外侧弯曲；第一流路形成突出部(D1)和第二流路形成突出部(D3)，为向上侧凸出的形状，且在所述第一平面部(A1)的边缘部和所述第一贯通口(B1)之间的区域向内侧和外侧相隔地布置；
所述第二板包括：第二平面部(A2)，其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)对应的第二贯通口(B2)；第二法兰部(C2)，从所述第二平面部(A2)的边缘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)；第一流路形成槽部(D2)和第二流路形成槽部(D4)，在所述第二平面部(A2)的边缘部和所述第二贯通口(B2)之间的区域向内侧和外侧相隔地布置并向下侧凹陷地形成，所述第一流路形成槽部(D2)在与所述第一流路形成突出部(D1)之间形成所述第一热介质流路(P1)，所述第二流路形成槽部(D4)在与所述第二流路形成突出部(D3)之间形成所述第二热介质流路(P3)。
4.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，
所述第一法兰部(C1)比所述第一流路形成突出部(D1)和第二流路形成突出部(D3)的突出的高度更高地形成，所述第二法兰部(C2)比所述第一流路形成槽部(D2)和第二流路形成槽部(D4)的凹陷的深度更深地形成，
使得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第一流路形成槽部(D2)的下端，以及位于下部的单元板的第一流路形成突出部(D1)的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述燃烧气体流路(P2)；在位于上部的单元板的第二流路形成槽部(D4)的下端，以及位于下部的单元板的第二流路形成突出部(D3)的上端之间，配备有在上下方向相隔的空间而形成所述第二燃烧气体流路(P4)。
5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，
在所述第一流路形成突出部(D1)形成有以和所述第一法兰部(C1)相同的高度突出的多个第一间距维持突出部(E1)；
在所述第二流路形成突出部(D3)形成有以和所述第一法兰部(C1)相同的高度突出的多个第二间距维持突出部(E3)；
在所述第一流路形成槽部(D2)形成有以和所述第二法兰部(C2)相同的深度凹陷的多个第一间距维持槽部(E2)；
在所述第二流路形成槽部(D2)形成有以和所述第二法兰部(C2)相同的深度凹陷的多个第二间距维持槽部(E4)。
6.如权利要求4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(P5)的第一燃烧气体排出口(F1)；在所述第二平面部(A2)的边缘位置部的与所述第一燃烧气体排出口(F1)在上下方向对应的位置形成有第二燃烧气体排出口(F2)，从而使通过所述第一燃烧气体流路(P2)和第二燃烧气体流路(P4)的燃烧气体依次通过在上下布置的多个单元板上分别形成的第一燃烧气体排出口(F1)和第二燃烧气体排出口(F2)而被排出。
7.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，
在所述第一流路形成突出部(D1)、第一流路形成槽部(D2)、第二流路形成突出部(D3)和第二流路形成槽部(D4)形成有凹凸形状的紊流形成部(G)，在所述第一热介质流路(P1)的内部和所述第二热介质流路(P3)的内部，所述紊流形成部(G)的突出的上端和凹陷的下端以彼此相接的方式形成。
8.如权利要求5所述的热交换器，其特征在于，
所述第一流路形成突出部(D1)沿着所述第一板的周长方向而以连通整个区间的方式形成，所述第一流路形成槽部(D2)沿着所述第二板的周长方向而以连通整个区间的方式形成；在所述第一间距维持突出部(E1)和第一间距维持槽部(E2)，分别形成有用于连接位于上部单元板的第一热介质流路(P1)以及位于下部的单元板的第一热介质流路(P1)的贯通孔，各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路(P1)的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路(P1)的方向彼此相反的方式布置。
9.如权利要求8所述的热交换器，其特征在于，
在上下方向相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述第一热介质流路(P1)而向两个方向分叉而流动，然后通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔，以及在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔而流入位于下部的单元板的第一热介质流路(P1)。
10.如权利要求5所述的热交换器，其特征在于，
所述第一流路形成突出部(D1)沿着所述第一板的周长方向而以连通部分区间的方式形成；所述第一流路形成槽部(D2)沿着所述第二板的周长方向而以连通部分区间的方式形成，在所述第一间距维持突出部(E1)和第一间距维持槽部(E2)中，分别形成用于连接位于上部的单元板的第一热介质流路(P1)和位于下部的单元板的第一热介质流路(P1)的贯通孔，各个贯通孔以位于上部的单元板中的第一热介质流路(P1)的方向与位于下部的单元板中的第一热介质流路(P1)的方向彼此相反的方式布置。
11.如权利要求10所述的热交换器，其特征在于，
在上下方向相邻地布置的单元板中，通过在构成位于上部的单元板的第一板的一侧形成的贯通孔而流入的热介质沿着所述第一热介质流路(P1)而向单方向流动后，通过在位于另一侧的第二板上形成的贯通孔和在构成位于下部的单元板的第一板上形成的贯通孔，并流入到位于下部的单元板的第一热介质流路(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使所述第一热介质流路(P1)以多重并列的方式构成。
13.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，
在所述潜热热交换部(300-2)的下部连接有用于使热介质流入所述第二热介质流路(P3)的热介质流入管(410)，
在所述潜热热交换部(300-2)和显热热交换部(300-1)的上部配备有流路连接部(E)，所述流路连接部(E)与所述第二热介质流路(P3)的上部和所述第一热介质流路(P1)的上部连通并进行引导而使通过所述第二热介质流路(P3)的热介质流入所述第一热介质流路(P1)；
在所述显热热交换部(300-1)的下部连接有用于使经过所述第一热介质流路(P1)的热介质被排出的热介质排出管(420)。
14.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，
在所述热交换部(300)的上部配备有上部风道(100)，所述上部风道(100)用于使通过所述燃烧气体排出通道(P5)而向上流动的燃烧气体被排出；
在所述热交换部(300)的下部配备有下部风道(400)，所述下部风道形成有冷凝水引导部(401)，所述冷凝水引导部(401)用于将通过所述燃烧气体排出通道(P5)的燃烧气体中包含的水蒸气的冷凝水引导至冷凝水排出管(430)侧。
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2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)，连接到位于上部的第一热介质流路(P1)而使热介质经过。
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