JP6796651B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は熱交換器に関するものであって、さらに詳細には、プレート間に形成された熱媒体流路に沿って流動する熱媒体の循環が円滑に行われるようにすることによって熱媒体の圧力降下を最小化し、局部的な過熱を防止することによって熱交換効率を向上させると共に製作が容易な熱交換器に関するものである。

暖房用または温水用に用いられるボイラーは、暖房水または直結水（以下、「熱媒体」と通称する）を熱源によって加熱させて所望する区域を暖房したり温水を供給する装置であって、ガスと空気の混合器を燃焼させるバーナーと、燃焼ガスの燃焼熱を熱媒体に伝達する熱交換器を含んで構成される。

従来の熱交換器と関連した先行技術の一例として、韓国登録特許第１０−０８１３８０７号には、中央にバーナーが位置し、バーナーの周りにコイルの形態で巻かれた熱交換パイプで構成された熱交換器が開示されている。

前記先行技術文献に開示された熱交換器は、チューブを平たい形態に成形したため熱伝達媒体部に圧力が加えられる場合、丸い形態に変形される問題を有しており、またチューブを巻き上げて製作するため厚さが厚くなる問題がある。

また、従来の熱交換器は熱交換管が燃焼室の周りにコイルの形態で巻かれた構造で形成されており、燃焼ガスと熱媒体との間の熱交換がコイルの形態で形成される熱交換器周辺の局部的な空間でのみ行われるため伝熱面積を広く確保できない短所がある。

このような問題を解決するための方案として、最近は多数個のプレートを積層させてその内部に熱媒体流路と燃焼ガス流路を形成し、熱媒体と燃焼ガスと間に熱交換が行われるように構成されたプレート式熱交換器が開発されている。

しかし、従来のプレート式熱交換器は熱媒体が複数のプレート間を流動する過程で圧力降下および流速が減速する現象が発生し、これによって熱媒体が局部的に過熱して騒音および異物の発生を招く問題点がある。

特に、複数のプレートを直立構造で構成する場合には、重力の影響によって熱媒体が熱媒体流路の一部の領域へのみ流動し、残りの領域には空気が残留するようになって熱交換効率が低下する問題点がある。

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、プレート間に形成された熱媒体流路に沿って流動する熱媒体の循環が円滑に行われるようにすることによって熱媒体の圧力降下を最小化し、局部的な過熱を防止することによって熱交換効率を向上させると共に製作が容易な熱交換器を提供することにその目的がある。

前述のような目的を実現するための本発明の熱交換器は、複数のプレート間の空間に熱媒体が流動する熱媒体流路Ｐ１と、バーナーで燃焼した燃焼ガスが流動する燃焼ガス流路Ｐ２が隣接して交互に形成された熱交換部を具備し、前記熱交換部は中央の燃焼室Ｃ空間の外側を包み込み、複数個が積層構造で備えられ、前記各層に備えられた熱媒体流路Ｐ１のうち一部の熱媒体流路は熱媒体の流動方向が一方向へのみ形成されたことを特徴とする。

本発明に係る熱交換器によると、燃焼室の周りに沿って循環する熱媒体の流動方向を一方向に形成することによって熱媒体の循環が円滑に行われて熱媒体の圧力降下を最小化し、局部的な過熱を防止することによって熱交換効率を向上させることができる。

また、燃焼室の外側空間を包み込んで積層される複数の熱交換部を具備し、複数の熱交換部間には熱媒体流路を直列に形成し、それぞれの熱交換部の内部には熱媒体流路を並列に形成することによって、熱交換器の容量増大時に並列流路の数を調節して熱媒体の圧力降下なしに容量を増大させることができる。

また、複数のプレートを積層させて顕熱部と潜熱部を一体型に製作するので、熱交換器の部品数を減らすことができ、生産工程が簡素化されて生産自動化が可能である。

また、第１突出部と第１陥没部の表面に段差を形成し、熱媒体流路および燃焼ガス流路の内部には対応する位置に突起が相接するように構成することによって、熱媒体と燃焼ガスの乱流の発生を誘導して熱交換効率を向上させると共に、流体の圧力によるプレートの変形を防止し、耐圧性能を向上させることができる。

本発明の一実施例に係る熱交換器の斜視図。 本発明の一実施例に係る熱交換器の正面図。 本発明の一実施例に係る熱交換器の分解斜視図。 図３に図示された単位プレートの一部を拡大して図示した斜視図。 熱媒体の流動経路を示した斜視図。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。 熱交換器の下部に燃焼ガス通過部が形成された姿を示した部分分解斜視図。 図２のＢ−Ｂ線に沿った断面斜視図。 熱媒体分散部の作用を説明するための部分斜視図。 熱媒体分配部の作用を説明するための図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図。 図２のＤ−Ｄ線に沿った断面斜視図。 図２のＥ−Ｅ線に沿った断面斜視図。 本発明の他の実施例に係る熱交換器の斜視図。 図１３のＦ−Ｆ線に沿った断面斜視図。 図１３のＧ−Ｇ線に沿った断面斜視図。 熱媒体の流動経路を示した斜視図。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例に対する構成および作用を詳細に説明する。

図１〜図７を参照する。本発明の一実施例に係る熱交換器１は、バーナー（図示されず）の燃焼によって燃焼熱と燃焼ガスが発生する燃焼室Ｃの周りに複数個のプレートが積層されてなる熱交換部１００で構成される。

前記熱交換部１００は、複数のプレートが縦方向に直立され、前方から後方に積層されて構成され、複数の熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃが積層された構造で形成され得る。したがって、前記燃焼室Ｃにはバーナーが正面から水平方向に挿入されて組み立てられ得、これにより、バーナーの着脱および熱交換器１のメンテナンスの便宜性を向上させることができる。

一実施例として、前記複数のプレートは、第１〜第１２単位プレート１００−１、１００−２、１００−３、１００−４、１００−５、１００−６、１００−７、１００−８、１００−９、１００−１０、１００−１１、１００−１２で構成され、前記それぞれの単位プレートは、前方に位置する第１プレート１００ａ−１、１００ａ−２、１００ａ−３、１００ａ−４、１００ａ−５、１００ａ−６、１００ａ−７、１００ａ−８、１００ａ−９、１００ａ−１０、１００ａ−１１、１００ａ−１２と、その後方にそれぞれ積層される第２プレート１００ｂ−１、１００ｂ−２、１００ｂ−３、１００ｂ−４、１００ｂ−５、１００ｂ−６、１００ｂ−７、１００ｂ−８、１００ｂ−９、１００ｂ−１０、１００ｂ−１１、１００ｂ−１２で構成され得る。

前記それぞれの単位プレートを構成する第１プレートと第２プレートとの間には熱媒体が流動する熱媒体流路Ｐ１が形成され、隣接して積層される単位プレートのうち一側に位置する単位プレートを構成する第２プレートと、他側に位置する単位プレートの第１プレートと、の間には燃焼ガスが流動する燃焼ガス流路Ｐ２が形成される。前記熱媒体流路Ｐ１と燃焼ガス流路Ｐ２は複数のプレート間に隣接して交互に形成され、熱媒体と燃焼ガス間に熱交換が行われる。

図３〜図５を参照する。前記第１プレートは、第１開放口Ａ１が中央に形成された第１平面部１１０と、前記第１平面部１１０から周り方向に一部の区間が連通し、前方に膨らんで形成された第１突出部１２０と、前記第１平面部１１０の縁部から後方に延びた第１フランジ部１３０で構成される。

前記第２プレートは、前記第１開放口Ａ１と前後方向に対応する第２開放口Ａ２が中央に形成され、前記第１平面部１１０と当接する第２平面部１４０と、前記第２平面部１４０から周り方向に一部の区間が連通し、後方に膨らんで形成されて前記第１突出部１２０との間に前記熱媒体流路Ｐ１を形成する第１陥没部１５０と、前記第２平面部１４０の縁から後方に延びて隣接して位置する単位プレートの第１フランジ部１３０と結合される第２フランジ部１６０で構成される。

図３と図５において、矢印は熱媒体の流動方向を示したものである。

図５を参照する。前記熱交換部１００は複数個が積層された構造からなり、一実施例として、第１熱交換部１００−Ａと第２熱交換部１００−Ｂおよび第３熱交換部１００−Ｃで構成され得る。

前記複数個の熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃでの熱媒体流路Ｐ１は、熱媒体の流動方向が一方向へのみ形成されるように構成されている。すなわち、前記複数個の熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃのうち隣接して積層される熱交換部間には、熱媒体の流動方向が一方向に形成され、互いに反対方向（時計回り方向と反時計回り方向）となるように直列に形成される。

そして、前記それぞれの熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃを構成する複数の単位プレートには熱媒体流路Ｐ２が並列に形成されている。

前記のような熱媒体の一方向流動のための構成を説明する。

図５を参照する。前記複数個の熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃの一側部には、それぞれ熱媒体流入口と熱媒体流出口が隣接した間隔を置いて形成され、前記それぞれの熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃで隣接して位置する熱媒体流入口と熱媒体流出口との間は塞がれた形状からなり、隣り合って積層される熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃのうちいずれか一つの熱交換部に形成された熱媒体流入口および熱媒体流出口は、残りの一つの熱交換部に形成された熱媒体流入口および熱媒体流出口と相反する位置に形成されている。

ここで、前記「熱媒体流入口」と「熱媒体流出口」を定義すると、第３熱交換部１００−Ｃの熱媒体流入口は第１２単位プレート１００−１２の第２プレート１００ｂ−１２に形成された熱媒体入口１０１であり、第３熱交換部１００−Ｃの熱媒体流出口は第９単位プレート１００−９の第１プレート１００ａ−９に形成された第２貫通口Ｈ２であり、第２熱交換部１００−Ｂの熱媒体流入口は第８単位プレート１００−８の第２プレート１００ｂ−８に形成された第４貫通口Ｈ４であり、第２熱交換部１００−Ｂの熱媒体流出口は第５単位プレート１００−５の第１プレート１００ａ−５に形成された第１貫通口Ｈ１であり、第１熱交換部１００−Ａの熱媒体流入口は第４単位プレート１００−４の第２プレート１００ｂ−４に形成された第３貫通口Ｈ３であり、第１熱交換部１００−Ａの熱媒体流出口は第１単位プレート１００−１の第１プレート１００ａ−１に形成された熱媒体出口１０２を意味する。

図３と図４を参照する。前記第１プレートの上部の一側部には第１貫通口Ｈ１と第２貫通口Ｈ２が隣接して形成され、前記第２プレートの上部の一側部には前記第１貫通口Ｈ１と対応する第３貫通口Ｈ３と、前記第２貫通口Ｈ２と対応する第４貫通口Ｈ４が形成されている。

最前方に位置する第１プレート１００ａ−１の上部の一側部には、前記第１貫通口Ｈ１と対応する位置に第１閉塞部Ｈ１’が形成され、前記第２貫通口Ｈ２と対応する位置に熱媒体出口１０２が形成されている。

最後方に位置する第２プレート１００ｂ−１２の上部の一側部には、前記第３貫通口Ｈ３と対応する位置に熱媒体入口１０１が形成され、前記第４貫通口Ｈ４と対応する位置に第４閉塞部Ｈ４’が形成されている。

そして、第４単位プレート１００−４の第２プレート１００ｂ−４には第４貫通口Ｈ４と対応する位置に第４閉塞部Ｈ４’が形成され、第５単位プレート１００−５の第１プレート１００ａ−５には第２貫通口Ｈ２と対応する位置に第２閉塞部Ｈ２’が形成され、第８単位プレート１００−８の第２プレート１００ｂ−８には第３貫通口Ｈ３と対応する位置に第３閉塞部Ｈ３’が形成され、第９プレート１００−９の第１プレート１００ａ−９には第１貫通口Ｈ１と対応する位置に第１閉塞部Ｈ１’が形成されている。

したがって、最後方に位置する第１２単位プレート１００−１２の第２プレート１００ｂ−１２に形成された熱媒体入口１０１を通じて第１２単位プレート１００−１２の熱媒体流路Ｐ１に流入した熱媒体は、第１２〜第９単位プレート１００−１２、１００−１１、１００−１０、１００−９に形成された第１〜第４貫通口Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を通じて前方に流動し、これと同時に第９単位プレート１００−９の第１プレート１００ａ−９には第１閉塞部Ｈ１’が形成されているため、第１２〜第９単位プレート１００−１２、１００−１１、１００−１０、１００−９の内部の熱媒体流路Ｐ１では熱媒体が時計回り方向に流動する。

そして、第９単位プレート１００−９の第１プレート１００ａ−９に形成された第２貫通口Ｈ２と第８単位プレート１００−８の第２プレート１００ｂ−８に形成された第４貫通口Ｈ４を通じて第８単位プレート１００−８の熱媒体流路Ｐ１に流入した熱媒体は、第８〜第５単位プレート１００−８、１００−７、１００−６、１００−５に形成された第１〜第４貫通口Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を通じて前方に流動し、これと同時に第５単位プレート１００−５の第１プレート１００ａ−５には第２閉塞部Ｈ２’が形成されているため、第８〜第５単位プレート１００−８、１００−７、１００−６、１００−５の内部の熱媒体流路Ｐ１では熱媒体が反時計回り方向に流動する。

そして、第５単位プレート１００−５の第１プレート１００ａ−５に形成された第１貫通口Ｈ１と第４単位プレート１００−４の第２プレート１００ｂ−４に形成された第３貫通口Ｈ３を通じて第４単位プレート１００−４の熱媒体流路Ｐ１に流入した熱媒体は、第４〜第１単位プレート１００−４、１００−３、１００−２、１００−１に形成された第１〜第４貫通口Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を通じて前方に流動し、これと同時に第１単位プレート１００−１の第１プレート１００ａ−１には第１閉塞部Ｈ１’が形成されているため、第４〜第１単位プレート１００−４、１００−３、１００−２、１００−１の内部の熱媒体流路Ｐ１では熱媒体が時計回り方向に流動する。

前記のように熱交換部１００が縦方向に直立された構造において、熱媒体が一方向に流動するように熱媒体流路Ｐ１と、第１〜第４貫通口Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４からなる熱媒体の連結流路を形成することによって、燃焼室Ｃの周りに沿って流動する熱媒体の循環が円滑に行われて熱媒体の圧力降下を最小化し、局部的な過熱を防止することによって熱効率を向上させることができる。

また、熱交換器の容量増大時にそれぞれの熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃでの並列流路の数を調節することによって熱媒体の圧力降下なしに容量を増大させることができる。

図６と図７を参照する。燃焼室Ｃでバーナーの燃焼によって発生した燃焼ガスは熱交換部１００の下部を通じて下方向に排出される。

前記燃焼ガスが複数の燃焼ガス流路Ｐ２を通過して均一に排出されるようにするための構成として、第１プレートと第２プレートの積層時、第１プレートの第１フランジ部１３０と第２プレートの第２フランジ部１６０は一部が重なり、前記第１プレートと第２プレートの縁のうち一部の領域には燃焼ガス流路Ｐ２を通過して流動する燃焼ガスが排出される燃焼ガス通過部Ｄが形成される。

前記第１フランジ部１３０の燃焼ガス排出側には複数の第１切開部１３１が形成され、前記第２フランジ部１６０の燃焼ガス排出側には複数の第２切開部１６１が形成され、前記第１プレートと第２プレートの積層時、前記第１切開部１３１と第２切開部１６１の一部の領域に前記燃焼ガス通過部Ｄが形成される。

前記燃焼ガス通過部Ｄは熱交換部１００の下部に横方向と縦方向に一定の間隔離隔して多数で形成され、これによって熱交換部１００を通過した燃焼ガスが熱交換部１００の下部の全領域に亘って均一な流量ずつ分配されて排出され得るため、排出される燃焼ガスの流動抵抗を減少させ、騒音および振動を防止する機能をする。

一方、前記複数の熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃで熱媒体の流動方向が転換される区間、すなわち第３熱交換部１００−Ｃから第２熱交換部１００−Ｂに連結される区間、または第２熱交換部１００−Ｂから第１熱交換部１００−Ａに連結される区間では、各熱交換部１００−Ａ、１００−Ｂ、１００−Ｃに形成された熱媒体流路Ｐ１に流動する熱媒体の流量は、慣性と圧力によって不均一に分配される傾向を示す。

このように複数の熱媒体流路Ｐ１に分配される流量が不均一になる場合には熱交換性能が低下し、流量が少ない領域では局部的な過熱によって熱媒体の沸騰による騒音および異物が発生する問題がある。

このような熱媒体流量の不均衡な分配の問題を解決するための手段として、図８と図９に図示された通り、前記熱媒体流路Ｐ１に熱媒体が流入する流入部または前記熱媒体流路Ｐ１から熱媒体が流出する流出部には、開放部１２３’、１５３’と遮断部１２３”、１５３”が形成された熱媒体分散部１２３、１５３が備えられる。

前記熱媒体分散部１２３、１５３は、熱媒体の流動方向に離隔して複数で備えられ、隣接して位置する熱媒体分散部１２３、１５３間には前記開放部１２３’、１５３’と遮断部１２３”、１５３”が熱媒体の流動方向に沿って互いに交差するように備えられる。

前記熱媒体分散部１２３、１５３は前記開放部１２３’、１５３’と遮断部１２３”、１５３”が円周方向に沿って交互に形成される。

したがって、図９で矢印で図示された通り、第１熱媒体分散部１２３に形成された第１開放部１２３’を通過した熱媒体はその後方に位置する第２熱媒体分散部１５３の第２遮断部１５３”に衝突して分散し、第２熱媒体分散部１５３に形成された第２開放部１５３’を通過した熱媒体はその後方に位置する第１熱媒体分散部１２３の第１遮断部１２３”に衝突して分散し、このような分散作用によって熱媒体の慣性を緩和させて各層の熱媒体流路Ｐ１に流動する熱媒体の流量を均一に調節できるようになる。

前記熱媒体流量の不均衡な分配の問題を解決するための他の手段として、図８と図１０に図示された通り、熱媒体流路Ｐ１のうち熱媒体の流動方向が転換される部分には流路が狭く形成されるようにする熱媒体分配部１２４、１５４が備えられる。

前記熱媒体分配部１２４、１５４は、前記熱媒体流路Ｐ１に熱媒体が流入する部分と熱媒体流路Ｐ１から熱媒体が流出する部分で熱媒体流路Ｐ１に向かって突出したエンボス形態に形成され得る。

したがって、第１プレートに形成された第１熱媒体分配部１２４と第２プレートに形成された第２熱媒体分配部１５４との間に形成される流路の断面積は、第１プレートと第２プレートとの間に形成される熱媒体流路Ｐ１の断面積に比べて狭く形成され、これに伴い、熱媒体が各層の熱媒体流路Ｐ１のうち一部の熱媒体流路Ｐ１に集中的に流入する現象を防止することができるため、各層の熱媒体流路Ｐ１を通じて流動する熱媒体の流量を均一に調節できるようになる。

一方、図４を参照する。前記第１プレートに形成された第１突出部１２０は前後方向に高さの異なる第１突出片１２０ａと第２突出片１２０ｂが周り方向に沿って交互に配置されたもので構成され、前記第２プレートに形成された第１陥没部１５０は前後方向に高さの異なる第１陥没片１５０ａと第２陥没片１５０ｂが周り方向に沿って交互に配置されたもので構成される。
このように、第１突出部１２０と第１陥没部１５０にそれぞれ段差を形成することによって熱媒体と燃焼ガスの流動に乱流の発生が活発に行われるように誘導して熱交換効率を向上させることができる。

図１１を参照する。前記第１突出部１２０には前記熱媒体流路Ｐ１に向かって突出した複数の第１突起１２１が形成され、前記第１陥没部１５０には前記熱媒体流路Ｐ１に向かって突出して前記第１突起１２１に当接する第３突起１５１が形成される。
図１２を参照する。前記第１突出部１２０には前記燃焼ガス流路Ｐ２に向かって突出した複数の第２突起１２２が形成され、前記第１陥没部１５０には前記燃焼ガス流路Ｐ２に向かって突出して前記第２突起１２２に当接する第４突起１５２が形成される。このように第１突起１２１と第３突起１５１が熱媒体流路Ｐ１の内側に突出して当接し、第２突起１２２と第４突起１５２が燃焼ガス流路Ｐ２の内側に突出して当接するように構成することによって、熱媒体と燃焼ガスの流動に乱流の発生を誘導して熱交換効率を向上させると共に、流体の圧力によるプレートの変形を防止し、耐圧性能を向上させることができる。

以下、図１３〜図１６を参照して本発明の他の実施例に係る熱交換器１’の構成および作用を説明する。

本実施例に係る熱交換器１’は、前述した実施例に係る熱交換部１００がバーナーの燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を利用して熱媒体を加熱する顕熱部１００Ａとして機能し、前記顕熱部１００Ａの一側には、複数のプレート間の空間に熱媒体が流動する潜熱部熱媒体流路Ｐ３と、前記顕熱部１００Ａの燃焼ガス流路Ｐ２を通過した燃焼ガスが流動する潜熱部燃焼ガス流路Ｐ４が隣接して交互に形成された潜熱部１００Ｂが一体に形成される。

ただし、本実施例の顕熱部１００Ａは前述した実施例の熱交換部１００と比較して、最後方の第２プレート１００ｂ−１２に形成された熱媒体流入口１０１が塞がれた形状に形成され、前記顕熱部１００Ａの一側には潜熱部１００Ａと連結される熱媒体連結流路が形成された点で構造的な差があるだけであり、その他の構成は前述した熱交換部１００と同一に構成され得る。

前記潜熱部１００Ｂが位置する第１プレートの一側部には、前記第１平面部１１０で前方に膨らんで形成された第２突出部１７０が備えられ、前記潜熱部１００Ｂが位置する第２プレートの一側部には、前記第２平面部１４０で後方に膨らんで形成されて前記第２突出部１７０との間に前記潜熱部熱媒体流路Ｐ３を形成する第２陥没部１８０が備えられる。

そして、一側に位置する単位プレートの第２陥没部１８０と他側に位置する単位プレートの第２突出部１７０との間には第１燃焼ガス流路Ｐ２に連通して燃焼ガスが流動する第２燃焼ガス流路Ｐ４が形成される。

前記第２突出部１７０と第２陥没部１８０は相反する方向に折り曲げられた櫛歯の形態に形成されて、第２突出部１７０と第２陥没部１８０とが交差しながら潜熱部熱媒体流路Ｐ３と潜熱部燃焼ガス流路Ｐ４が隣接して交互に形成され、熱媒体と燃焼ガスの流動に乱流の発生を促進させて熱交換効率を向上させることができる。

図１４を参照する。前記潜熱部１００Ｂの下部の一側には熱媒体流入口１０１’と、熱媒体流入口１０１’に流入した熱媒体がそれぞれの単位プレートに形成された潜熱部熱媒体流路Ｐ３に連結される貫通口Ｈ５、Ｈ７が形成され、潜熱部１００Ｂの上部の他側には前記潜熱部熱媒体流路Ｐ３を通過した熱媒体が顕熱部１００Ａの第３熱交換部１００Ｃ’に連結されるように貫通口Ｈ６、Ｈ８が形成されている。

そして、前記貫通口Ｈ５、Ｈ７、Ｈ６、Ｈ８には、各層に形成された潜熱部熱媒体流路Ｐ３に熱媒体が均一に分配されて流動できるように第１熱媒体分散部１２３、１２３と第２熱媒体分散部１５３、１５３、第１熱媒体分配部１２４と第２熱媒体分配部１５４がそれぞれ形成されている。

前記潜熱部熱媒体流路Ｐ３は、熱媒体が流入する熱媒体入口１０１’と前記熱媒体の連結流路の間に並列に連結されて熱媒体の流動抵抗を減少させることができる。

図１６を参照する。本実施例に係る熱交換器１’は、第１熱交換部１００−Ａ’と第２熱交換部１００−Ｂ’および第３熱交換部１００−Ｃ’が積層構造からなり、潜熱部１００Ｂを通過した熱媒体は、第３熱交換部１００−Ｃ’の顕熱部１００Ａで両方向に流動した後に、第２熱交換部１００−Ｂ’では反時計回り方向に流動し、第３熱交換部１００−Ｃ’では時計回り方向に流動する。

このように潜熱部１００Ｂでは潜熱部熱媒体流路Ｐ３が並列に形成されて熱媒体の流動抵抗を減少させることができ、顕熱部１００Ａでは一部の熱交換部１００−Ａ’、１００−Ｂ’での流動が一方向へのみ形成されるようにして、前述した実施例と同様に熱媒体の循環が円滑に行われて熱媒体の圧力降下を最小化し、局部的な過熱を防止することによって熱効率を向上させることができる。

また、本実施例によると、複数のプレートを積層させて顕熱部１００Ａと潜熱部１００Ｂを一体型に構成することによって熱交換器の部品数を減らすことができ、生産工程が簡素化されて生産自動化が可能である。

１’ 熱交換器
１００ 熱交換部
１００−Ａ、１００−Ａ’ 第１熱交換部
１００−Ｂ、１００−Ｂ’ 第２熱交換部
１００−Ｃ、１００−Ｃ’ 第３熱交換部
１００Ａ 顕熱部
１００Ｂ 潜熱部
１００−１〜１００−１２ 単位プレート
１００ａ−１〜１００ａ−１２ 第１プレート
１００ｂ−１〜１００ｂ−１２ 第２プレート
１０１、１０１’ 熱媒体入口
１０２ 熱媒体出口
１１０ 第１平面部
１２０ 第１突出部
１２０ａ 第１突出片
１２０ｂ 第２突出片
１２１ 第１突起
１２２ 第２突起
１２３ 第１熱媒体分散部
１２３’ 第１開放部
１２３” 第１遮断部
１２４ 第１熱媒体分配部
１３０ 第１フランジ部
１３１ 第１切開部
１４０ 第２平面部
１５０ 第１陥没部
１５０ａ 第１陥没片
１５０ｂ 第２陥没片
１５１ 第３突起
１５２ 第４突起
１５３ 第２熱媒体分散部
１５３’ 第２開放部
１５３” 第２遮断部
１５４ 第２熱媒体分配部
１６０ 第２フランジ部
１６１ 第２切開部
１７０ 第２突出部
１８０ 第２陥没部
Ａ１ 第１開放口
Ａ２ 第２開放口
Ｃ 燃焼室
Ｈ１〜Ｈ８ 貫通口
Ｈ１’、Ｈ２’、Ｈ３’、Ｈ４’ 閉塞部
Ｐ１ 熱媒体流路
Ｐ２ 燃焼ガス流路
Ｐ３ 潜熱部熱媒体流路
Ｐ４ 潜熱部燃焼ガス流路

Claims (11)

1. 複数のプレート間の空間に熱媒体が流動する熱媒体流路（Ｐ１）と、バーナーで燃焼した燃焼ガスが流動する燃焼ガス流路（Ｐ２）が隣接して交互に形成された熱交換部を具備し、
   前記熱交換部は中央の燃焼室（Ｃ）空間の外側を包み込み、複数個が積層構造で備えられ、
   前記複数の熱交換部の一側部には、それぞれ熱媒体流入口と熱媒体流出口が隣接した間隔を置いて形成され、
   前記それぞれの熱交換部で隣接して位置する熱媒体流入口と熱媒体流出口との間は塞がれた形状からなり、
   隣り合って積層される熱交換部のうちいずれか一つの熱交換部に形成された熱媒体流入口および熱媒体流出口は、残りの一つの熱交換部に形成された熱媒体流入口および熱媒体流出口と相反する位置に形成され、
   前記熱交換部を構成する複数のプレートは縦方向に直立されて前後方向に積層され、
   前記バーナーの燃焼によって発生した燃焼ガスは前記熱交換部の下部を通じて排出され、
   前記複数の熱交換部での熱媒体流路は熱媒体の流動方向が一方向へのみ形成されたことを特徴とする、
   熱交換器。
2. 前記熱媒体流路（Ｐ１）は、前記複数個の熱交換部のうち隣接して積層される熱交換部間に熱媒体の流動が一方向に連結され、互いに反対方向に向かうように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数個の熱交換部間には前記熱媒体流路（Ｐ１）が直列に形成され、前記それぞれの熱交換部の内部には前記熱媒体流路（Ｐ１）が並列に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記複数のプレートは、第１プレートと第２プレートが積層された複数個の単位プレートが積層されてなり、前記第１プレートには、第１開放口（Ａ１）が中央に形成された第１平面部（１１０）と、前記第１平面部（１１０）から周り方向に一部の区間が連通し、前方に膨らんで形成された第１突出部（１２０）と、前記第１平面部（１１０）の縁部から後方に延びた第１フランジ部（１３０）が形成され、前記第２プレートには、前記第１開放口（Ａ１）と前後方向に対応する第２開放口（Ａ２）が中央に形成され、前記第１平面部（１１０）と当接する第２平面部（１４０）と、前記第２平面部（１４０）から周り方向に一部の区間が連通し、後方に膨らんで形成されて前記第１突出部（１２０）との間に前記熱媒体流路（Ｐ１）を形成する第１陥没部（１５０）と、前記第２平面部（１４０）の縁から後方に延びて隣接して位置する単位プレートの第１フランジ部（１３０）と結合される第２フランジ部（１６０）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
5. 前記熱交換部の上部の一側部には、隣接して積層される熱交換部間に熱媒体が一方向に流動するように熱媒体の連結流路を提供するための一側の貫通口（Ｈ１、Ｈ３）と他側の貫通口（Ｈ２、Ｈ４）、前記一側の貫通口（Ｈ１、Ｈ３）を通じて熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体が前記燃焼室（Ｃ）の周りを一方向に経由して前記他側の貫通口（Ｈ２、Ｈ４）に向かって流動するように誘導するための閉塞部（Ｈ１’、Ｈ３’）、および、前記他側の貫通口（Ｈ２、Ｈ４）を通じて熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体が前記燃焼室（Ｃ）の周りを反対方向に経由して前記一側の貫通口（Ｈ１、Ｈ３）に向かって流動するように誘導するための閉塞部（Ｈ２’、Ｈ４’）が形成されたことを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記第１突出部（１２０）は周り方向に沿って交互に配置されて前後方向に高さの異なる第１突出片（１２０ａ）と第２突出片（１２０ｂ）からなり、前記第１陥没部（１５０）は周り方向に沿って交互に配置されて前後方向に高さの異なる第１陥没片（１５０ａ）と第２陥没片（１５０ｂ）からなることを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
7. 前記第１突出部（１２０）には前記熱媒体流路（Ｐ１）に向かって突出した複数の第１突起（１２１）が形成され、前記第１陥没部（１５０）には前記熱媒体流路（Ｐ１）に向かって突出して前記第１突起（１２１）に当接する第３突起（１５１）が形成されたことを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
8. 前記第１突出部（１２０）には前記燃焼ガス流路（Ｐ２）に向かって突出した複数の第２突起（１２２）が形成され、前記第１陥没部（１５０）には前記燃焼ガス流路（Ｐ２）に向かって突出して前記第２突起（１２２）に当接する第４突起（１５２）が形成されたことを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
9. 前記熱交換部は、前記バーナーの燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を利用して熱媒体を加熱する顕熱部（１００Ａ）として機能し、前記顕熱部（１００Ａ）の一側には、複数のプレート間の空間に熱媒体が流動する潜熱部熱媒体流路（Ｐ３）と、前記顕熱部（１００Ａ）の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過した燃焼ガスが流動する潜熱部燃焼ガス流路（Ｐ４）が隣接して交互に形成された潜熱部（１００Ｂ）が一体に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
10. 前記顕熱部（１００Ａ）と潜熱部（１００Ｂ）との間には熱媒体の連結流路が形成され、前記潜熱部熱媒体流路（Ｐ３）は、熱媒体が流入する熱媒体入口（１０１’）と前記熱媒体の連結流路との間に並列に連結されたことを特徴とする、請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記潜熱部（１００Ｂ）が位置する第１プレートの一側部には、前記第１平面部（１１０）で前方に膨らんで形成された第２突出部（１７０）が備えられ、前記潜熱部（１００Ｂ）が位置する第２プレートの一側部には、前記第２平面部（１４０）で後方に膨らんで形成されて前記第２突出部（１７０）との間に前記潜熱部熱媒体流路（Ｐ３）を形成する第２陥没部（１８０）が備えられ、前記第２突出部（１７０）と第２陥没部（１８０）は相反する方向に折り曲げられた櫛歯の形態からなることを特徴とする、請求項１０に記載の熱交換器。

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