KR101608149B1

KR101608149B1 - 고효율 판형 열교환기

Info

Publication number: KR101608149B1
Application number: KR1020140127879A
Authority: KR
Inventors: 최성환; 신연철; 김태영; 정해영
Original assignee: (주)귀뚜라미
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-03-31
Also published as: CN106461346A; CN106461346B; RU2650458C1; US10288354B2; US20170184350A1; WO2016047859A1

Abstract

본 발명은 적층된 열교환판에 의해 형성된 단위 유동층들을 상하 방향으로 서로 연결하여 순환수의 유동 경로가 2-경로(2-PASS) 이상으로 길어지게 함으로써 배기가스와의 열교환율을 높인 고효율 판형 열교환기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이상과 같이 순환 경로를 늘리면서도 버너에 가까운 부분의 순환수의 유동량을 증가시켜 배기가스의 열을 효율적으로 회수하는 고효율 판형 열교환기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 단위 유동층들 사이에 분배공이 형성된 버플 플레이트를 삽입하여 배기가스의 배기 속도를 늦추면서 흐름을 제어하고, 버플 플레이트의 열교환핀으로 배기가스 열원을 흡수하고 전열면적을 효과적으로 이용함으로써 열교환기 효율을 향상시킨다.

Description

고효율 판형 열교환기{Plate type high efficiency heat exchanger}

본 발명은 적층된 열교환판에 의해 형성된 단위 유동층들을 상하 방향으로 서로 연결하여 순환수의 유동 경로가 2-경로(2-PASS) 이상으로 길어지게 함으로써 배기가스와의 열교환율을 높인 고효율 판형 열교환기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이상과 같이 순환 경로를 늘리면서도 버너에 가까운 부분의 순환수의 유동량을 증가시켜 배기가스의 열을 효율적으로 회수하는 고효율 판형 열교환기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 단위 유동층들 사이에 분배공이 형성된 버플 플레이트를 삽입하여, 배기가스의 열원을 흡수하고 전열면적을 효과적으로 이용함으로써 열교환기 효율을 향상시킨 고효율 판형 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는 온도가 서로 다른 가열 유체와 피가열 유체를 교차시켜 열전달이 이루어지게 하는 것으로, 보일러 및 공기 조화기를 포함한 그 외 다양한 냉난방 장치에서 난방, 공기조화, 동력발생, 냉각 및 폐열회수용 등으로 널리 사용된다.

열교환기가 적용되는 대표적인 제품으로써 콘덴싱 보일러가 있으며, 콘덴싱 보일러는 버너의 연소열과 1차 열교환을 하는 현열 열교환기 및 연소열 중 배기가스와 2차 열교환을 하는 잠열 열교환기를 포함한다.

한편, 최근에는 콘덴싱 보일러를 비롯한 다양한 기술분야의 열교환기에 판형 열교환기가 적용되고 있다. 판형 열교환기는 복수개의 열교환판을 적층하여 조립하기 때문에 사이즈를 줄이면서도 제작이 쉽고 열교환율이 높은 장점이 있다.

일 예로, 도 1과 같은 한국등록특허 제10-1389465호의 판형 잠열 열교환기는 상향 절곡 플레이트(110)과 하향 절곡 플레이트(120)를 번갈아가며 적층하고, 양측부에 입수관(150)과 출수관(160)을 각각 설치하였다.

또한, 도 2와 같이 상향 절곡 플레이트(110) 및 하향 절곡 플레이트(120)에 각각 복수개의 배기가스 통공(112, 122)를 형성하고, 각 통공(112, 122)의 주변을 절곡하여 서로 접합하였다.

따라서, 도 3과 같이 배기가스는 배기가스 통공(112, 122)을 통과하여 배출되고, 순환수는 상향 절곡 플레이트(110) 및 하향 절곡 플레이트(120) 사이의 통로(즉, '순환수 유로')를 따라 유동하면서 배기가스와 열교환을 하였다.

그러나, 이상과 같은 종래 기술은 입수관(150)에서 공급된 순환수가 각 층의 순환수 유로에 공통으로 공급되고, 공급된 순환수는 각 층별로 타측으로 직선 이동(즉, 1-PASS)한 후 출수관(160)으로 수집된다.

따라서, 각 층의 순환수 유로가 상하 방향으로 서로 연결되어 있지 않고 독립된 유로를 제공하므로 순환수의 유동 경로가 짧고, 그에 따라 배기가스와의 충분한 열교환이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

또한, 펌프에 의해 입수관(150)에서 고압 분출된 순환수는 버너에서 가장 먼 최하층(도면 기준임)에 가장 먼저 많은 양의 순환수를 공급한 후 버너에서 가까운 최상층에는 상대적으로 적은 양의 순환수가 공급된다.

따라서, 버너에서 가깝기 때문에 배기가스의 온도가 가장 높은 최상층에서는 오히려 풍부한 수량을 이용하여 배기가스와 열교환이 이루어지지 못하므로, 배기가스의 열을 효율적으로 회수하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 상향 절곡 플레이트(110) 및 하향 절곡 플레이트(120)에 각각 복수개의 배기가스 통공(112, 122)를 분산 배치하고 이를 통해 배기가스를 배기시켰다.

따라서, 크기가 큰 배기가스 통공(112, 122)을 통해 배기가스가 별다른 저항없이 빠르게 배기되므로 순환수와의 열교환이 충분한 시간 동안 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 순환수의 유동 경로를 2-경로 이상으로 늘리면서도 버너에 가까운 부분의 순환수의 유동량을 증가시켜 배기가스의 열을 효율적으로 회수하는 고효율 판형 열교환기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 버플 플레이트로 배기가스의 열원을 흡수하고, 순환수와 배기가스의 전열면적을 효과적으로 이용함으로써 열교환기 효율을 향상시킨 고효율 판형 열교환기를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기는 상하부가 각각 개방되어 버너에서 발생한 고온의 배기가스를 배기시키며, 일측에는 순환수가 유입되는 입수구가 구비되어 있고, 타측에는 순환수가 출수되는 출수구가 구비되어 있는 열교환기 몸체; 및 상기 열교환기 몸체 내부에 복수개 적층되어 순환수가 유동하는 통로가 내부에 구비된 단위 유동층을 다층으로 형성하며, 배기가스가 상기 단위 유동층들을 가로질러 통과하도록 각각 복수개의 배기공이 형성된 열교환판;을 포함하되, 상기 입수구는 상기 다층의 단위 유동층들 중 최하층에 연결되고, 상기 출수구는 상기 다층의 단위 유동층들 중 최상층에 연결되며, 상기 단위 유동층 간의 연결은 순환수가 일측에서 타측으로 유동하는 제1 경로 및 타측에서 일측으로 유동하는 제2 경로를 포함한 2-경로(2-PASS) 이상이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 다층 구조의 단위 유동층들 중 버너와 가까운 순서로 배치된 일부 개수의 단위 유동층들은 각각의 순환수 유입부가 유체 가이드에 의해 상기 입수구에 공통으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유체 가이드에 형성된 순환수 공급 통로의 개구 면적은 상기 입수구에서 공급되는 순환수가 상기 버너에서 먼 곳에 배치된 단위 유동층보다 상기 버너에서 가까운 곳에 배치된 단위 유동층으로 더 많이 공급되도록 조절되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단위 유동층들 사이 중 어느 하나 이상에 삽입되며, 상기 열교환판의 배기공과 겹치는 각 부분에 상기 배기공보다 크기가 작은 분배공이 각각 복수개 형성되어 있는 버플 플레이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 버플 플레이트에는 상기 열교환판의 배기공과 겹치는 각 부분에 상기 배기공보다 크기가 작은 열교환핀이 각각 복수개 돌출 형성되되, 상기 각 열교환핀은 상기 배기공을 바라보는 방향으로 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 적층된 열교환판에 의해 형성된 단위 유동층들을 상하 방향으로 서로 연결하여 순환수의 유동 경로가 2-경로(2-PASS) 이상이 되게 한다. 따라서, 순환수의 유동경로가 길어져서 배기가스와의 열교환율이 높아진다.

또한, 본 발명은 단위 유동층들을 공통으로 연결하는 유체 가이드의 개도율을 조절하여 버너에 가까운 부분의 순환수의 유동량을 상대적으로 증가시킨다. 따라서, 배기가스의 열을 효율적으로 회수한다.

또한, 본 발명은 단위 유동층들 사이에 분배공이 형성된 버플 플레이트를 삽입하여, 버플 플레이트의 열교환핀으로 배기가스의 열원을 흡수하고 전열면적을 효과적으로 이용함으로써 열교환기 효율을 향상시킨다.

도 1은 종래 기술에 따른 플레이트를 이용한 잠열 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 위 도 1의 플레이트들 간의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 위 도 1의 잠열 교환기에서의 순환수 및 배기가스 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기의 열교환판을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기의 버플 플레이트를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기를 나타낸 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 위 도 7의 A, B, C 부분을 각각 확대한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기의 2-PASS 순환수 유동경로를 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기에 적용 가능한 다양한 순환수 유동경로를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고효율 판형 열교환기에 대해 상세히 설명한다.

다만, 이하에서는 본 발명이 보일러의 현열 열교환기에 적용되는 것을 예로 들어 설명하나 본 발명은 그 외 기술분야에도 적용됨은 자명할 것이다.

또한, 이하에서는 버너가 설치된 방향을 하측으로 정하고 그 반대측을 상측으로 정하나, 버너의 설치 위치에 따라 상하가 바뀔 수 있음은 자명할 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 고효율 판형 열교환기(200)는 열교환기 몸체(210)와, 열교환기 몸체(210) 내부에 적층되어 다층 구조의 '단위 유동층'을 형성하는 열교환판(220) 및 단위 유동층 사이에 삽입되는 버플 플레이트(230)를 포함한다.

단위 유동층은 상하 연속 배치된 상부 열교환판(220_T)과 하부 열교환판(220_B)을 포함한 2개의 열교환판(220)에 의해 형성되며, 밀폐된 상부 열교환판(220_T)과 하부 열교환판(220_B) 사이의 내부 공간에 형성된 통로가 순환수가 유동되는 단위 유동층에 해당한다.

이러한 본 발명은 일 예로 상부 몸체(210_T)와 하부 몸체(210_B)로 이루어진 열교환기 몸체(210)를 준비하고, 상부 몸체(210_T)와 하부 몸체(210_B) 사이에 열교환판(220)을 복수개 적층하며, 일정 개수의 열교환판(220) 마다 버플 플레이트(230)를 삽입하여 조립된다.

위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 대표적으로 연소열(예: 화염 및 배기가스)을 제공하는 버너(미도시)가 열교환기 몸체(210)의 하부에 설치되는 상향 연소식 보일러의 현열 열교환기로 사용된다.

이 경우 순환수(예: 저온의 직수)는 열교환기 몸체(210)의 하부에 구비된 입수구(211)를 통해 공급되고, 유입된 순환수는 단위 유동층들을 2-경로(2-PASS) 이상 순환한 후 출수구(212)로 출수된다.

1-경로(1-PASS)는 순환수가 단위 유동층의 일측 단부에서 타측 단부까지 이동하는 것을 의미(도 10 참조)하며, 2-경로는 일측에서 타측으로 이동 후 다시 반대 방향인 타측에서 일측으로 이동하는 것을 의미한다.

위와 같이 순환수가 2-경로 이상의 긴 경로를 따라 유동하는 동안 버너에서 발생한 고온의 배기가스는 최하층의 열교환판(220)부터 시작하여 최상층의 열교환판(220)까지 순차로 통과하여 상승 배기되며, 배기 도중 버플 플레이트(230)를 통과한다.

따라서, 저온의 순환수가 단위 유동층들을 따라 순환하는 동안 고온의 배기가스는 다층의 단위 유동층을 가로질러 상승하고, 이 과정에서 순환수와 배기가스 사이의 열접촉에 의해 열교환이 이루어진다. 열교환을 통해 가열된 순환수는 온수나 난방수로 제공된다.

이를 위해 열교환기 몸체(210)는 상하부가 각각 개방되어 버너에서 발생한 고온의 배기가스를 배기시킨다. 버너가 열교환기 몸체(210)의 하부에 배치(도면 기준)되면 하부에서 유입된 배기가스는 열교환기 몸체(210) 내부를 통과하여 상부로 배기된다.

또한, 열교환기 몸체(210)의 일측에는 순환수가 유입되는 입수구(211)가 구비되어 있고, 타측에는 순환수가 출수되는 출수구(212)가 구비되어 있다. 이러한 입수구(211)와 출수구(212)는 다층의 단위 유동층들을 사이에 두고 서로 연결된다.

즉, 입수구(211)는 다층의 단위 유동층들 중 최하층에 연결되어 단위 유동층들을 향해 순환수를 공급하고, 출수구(212)는 다층의 단위 유동층들 중 최상층에 연결되어 단위 유동층들을 통과하는 과정에서 열교환을 마친 순환수를 배출시킨다.

열교환기 몸체(210)가 상부 몸체(210_T)와 하부 몸체(210_B)로 이루어진 경우라면 입수구(211)는 하부 몸체(210_B)에 고정 설치되고, 출수구(212)는 상부 몸체(210_T)에 고정 설치된다. 입수구(211)와 출수구(212)의 외측 단부에는 각각 수배관이 연결된다.

열교환판(220)은 열교환기 몸체(210) 내부에 복수개 적층되어 순환수가 유동하는 단위 유동층을 다층 구조로 형성한다. 이 열교환판(220)에는 배기가스가 가로질러 통과하도록 각각 복수개의 배기공(221)이 형성되어 있다.

도 5와 같이 열교환판(220)은 대략 직사각형의 판 형상으로 이루어져 있고 일 예로 사각 판의 테두리부를 따라서는 일정 길이 하향 연장된 설치용 걸림구가 구비된다.

또한, 열교환판(220)의 배기공(221)은 길이가 긴 장공 형상(혹은 타원형)을 가지며 복수개가 분산 배치된다. 각 배기공(221)의 테두리에는 일정 높이의 절곡부(222)가 형성되어 있다. 절곡부(222)의 연단부에는 접합부(222a)가 구비된다.

이때, 상하 연속 배치된 상부 열교환판(220_T)과 하부 열교환판(220_B)의 절곡부(222)가 서로 마주보도록 적층시키면 상부 열교환판(220_T)과 하부 열교환판(220_B)의 접합부(222a)들이 서로 밀착되어 누수가 방지된다.

따라서, 밀폐된 상하 2개의 상부 열교환판(220_T)과 하부 열교환판(220_B) 사이의 내부 공간에 단위 유동층이 형성되며, 그와 별개로 배기공(221)을 통해서는 배기가스가 통과하게 된다.

이는 도 2의 종래기술과 마찬가지이며, 도 2를 참조하여 이미 설명한 바와 같이 배기공(221)의 주변은 접합부(222a)에 의해 막혀 있으므로 순환수와 배기가스가 직접 접촉하여 혼합되지 않고 각각 독립된 유로를 따라 유동한다.

버플 플레이트(230)는 '단위 유동층 사이' 중 어느 하나 이상에 삽입되는 것으로, 도 6과 같이 열교환판(220)의 배기공(221)과 겹치는 각 부분 이내에 배기공(221)보다 크기가 작은 분배공(231)들이 각각 복수개 형성되어 있다.

분배공(231)은 일 예로 버플 플레이트(230)를 'ㄷ'자 패턴으로 절개한 것이 사용된다. 분배공(231)은 배기공(221)을 통과한 배기가스를 재분산시키고, 배기가스의 배기속도를 늦추어 너무 빠른 배기에 의한 열교환율 저하를 방지한다.

나아가, 버플 플레이트(230)에는 열교환판(220)의 배기공(221)과 겹치는 각 부분 이내에 배기공(221)보다 크기가 작은 열교환핀(232)이 각각 복수개 돌출 형성되어 있다. 각 열교환핀(232)은 배기공(221)을 바라보는 방향으로 돌출된다.

도 6에서는 일 예로 버플 플레이트(230)의 저면에서 하측으로 돌출된 작은 판 형상의 열교환핀(232)을 일 예로 도시하였다. 이러한 열교환핀(232)은 배기가스와의 전열면적을 효과적으로 이용함으로써 열교환기 효율을 향상시키는 역할을 한다.

한편, 도 7에는 일 실예로서 열교환판(220)을 10개 적층하여 열교환기를 구성한 것이 도시되어 있다. 상하부 열교환판(220_T, 220_B) 2개가 1개의 단위 유동층을 형성하므로 열교환판(220)이 10개인 경우에는 5개의 단위 유동층이 적층 형성된다.

즉, 첫 번째와 두 번째 열교환판(220)의 내부에 1개의 단위 유동층을 형성하고, 세 번째와 네 번째 열교환판(220)의 내부에 1개의 단위 유동층을 형성한다. 같은 방식으로 그 위에 3개의 단위 유동층을 형성한다.

또한, 입수구(211)는 다층 구조의 단위 유동층들 중 최하층인 1층의 단위 유동층에 연결되고, 출수구(212)는 다층의 단위 유동층들 중 최상층인 5층의 단위 유동층에 연결된다.

특히, 단위 유동층 간의 연결은 순환수가 일측에서 타측으로 유동하는 제1 경로 및 타측에서 일측으로 유동하는 제2 경로를 포함한 2-경로(2-PASS) 이상이 되게 한다. 도 7은 2-경로에 해당한다.

따라서, 본 발명은 종래처럼 순환수의 유동 경로가 독립된 1-경로(1-PASS)들로 이루어진 대신, 모든 경로를 연결하여 2-경로 이상이 되게 하므로 유동길이를 길게 하고 충분한 시간 동안 열교환이 이루어지게 한다.

도 7의 'A'부분은 배기공(221) 부분을 나타낸 것으로 도 8a에 확대 도시되어 있고, 도 7의 'B'부분은 단위 유동층의 일부를 나타낸 것으로 도 8b에 확대 도시되어 있으며, 도 7의 'C'부분은 버플 플레이트(230)의 적층 부분을 나타낸 것으로 도 8c에 확대 도시되어 있다.

나아가, 본 발명은 다층 구조의 단위 유동층들 중 버너와 가까운 순서로 일부 개수의 단위 유동층들을 유체 가이드(Via)에 의해 서로 연결한다. 따라서, 각각의 순환수 유입부가 입수구(211)에 공통으로 연결되게 한다.

도 7에서는 일 실시예로서 최하부에 배치된 2개의 단위 유동층을 유체 가이드(Via)에 의해 연결하였다. 즉, 1층과 2층에 배치된 단위 유동층의 순환수 유입부를 모두 입수구(211)에 가까운 일측 단부에 구비하고, 1층과 2층을 유체 가이드(Via)로 연결한다.

구체적으로 1층에 형성된 단위 유동층의 상부 열교환판(220_T)과 2층에 형성된 단위 유동층의 하부 열교환판(220_B)에 각각 구비된 순환수 유입부를 가공하여 유체 가이드(Via)를 형성한다.

따라서, 순환수가 유체 가이드(Via)를 통해 1층과 2층으로 동시에 공급되면, 버너에 가깝기 때문에 상대적으로 고온인 배기가스로부터 많은 양의 열을 많은 양의 순환수(2개 층의 단위 유동층에 흐르는 양)를 이용하여 효율적으로 회수한다.

이와 같이 유체 가이드(Via)에 의해 공통으로 연결됨에 따라 병렬 배치된 1층과 2층의 단위 유동층에서는 동시에 타측으로 순환수가 유동하고, 그 후 상부에 적층된 3층 내지 5층의 단위 유동층으로 공급된다.

다만, 유체 가이드(Via)에 의해 공통 연결된 단위 유동층들 간에도 버너에 가까운 측에 형성된 단위 유동층을 통해서 상대적으로 많은 순환수가 유입되는 것이 바람직하다.

따라서, 버너에서 먼 곳에 배치된 단위 유동층보다 버너에서 가까운 곳에 배치된 단위 유동층으로 순환수가 더 많이 공급되도록 유체 가이드(Via)의 개구 면적을 조절한다.

예컨대, 2개의 단위 유동층을 유체 가이드(Via)로 연결한 경우에는 1층과 2층으로 공급되는 순환수의 비율이 약 6:4가 되도록 유체 가이드(Via) 중 일부분에 크기가 작은 2개의 개구를 형성함으로써, 공급된 순환수 중 일부는 반사되어 1층으로 되돌린다.

열교환판(220)에 형성된 기타 다른 유입공(IN) 또는 유출공(OUT) 역시 도 7의 작은 원안에 단면 형상이 표시되어 있으며, 이를 통해 유체 가이드(Via)의 전체 개구 면적이 유입공(IN) 또는 유출공(OUT)보다 작음을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 버플 플레이트(230)를 포함하며, 버플 플레이트(230)는 배기가스를 분산 배기시킴과 동시에 그 배기속도를 늦춘다. 아울러 버플 플레이트(230)는 전열면적을 효과적으로 이용하는 역할을 한다.

그러나, 상술한 바와 같이 버플 플레이트(230)는 배기가스의 흐름을 제어하는 역할도 하는데, 도 7에서는 일 실시예로서 2층 단위 유동층 위에 버플 플레이트(230)가 삽입된다. 또한, 3층 내지 5층의 단위 유동층 위에는 각각 버플 플레이트(230)가 삽입된다.

이와 같이 본 발명은 적층된 열교환판(220)의 개수 및 그에 따른 단위 유동층의 개수나, 혹은 유체 가이드(Via)에 의해 공통 연결된 단위 유동층의 개수 등에 따라 버플 플레이트(230)의 삽입 개수 및 삽입 위치를 자유롭게 조절함으로써 최적의 상태가 되게 한다.

위에서 설명을 생략한 도 9는 도 7과 동일한 구조인 10개의 열교환판(220)을 적층함에 따라 2-경로(2-PASS)의 순환수 유동이 생성된 것을 표현한 것이고, 도 10의 (a)는 도 9 및 도 7의 순환수 유동을 개략적으로 표현한 것이다.

또한, 도 10의 (b)는 12개의 열교환판(220)을 적층하여 형성된 2-경로(2-PASS)의 순환수 유동을 나타낸 것으로, 열교환기의 용량을 늘리고자 열교환판(220)의 적층 개수를 늘려 단위 유동층을 증가시킨 것이다.

물론, 도 10의 (c)와 같이 12개의 열교환판(220)을 적층하더라도 3-경로(3-PASS)의 순환수 유동을 형성할 수 있으며, 이러한 경우에는 입수구(211)와 출수구(212)가 서로 반대 방향에 배치될 것이다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

210: 열교환기 몸체
211: 입수구
212: 출수구
220, 220_T, 220,_B: 열교환판
221: 배기공
222: 절곡부
222a: 접합부
230: 버플 플레이트
231: 분배공
232: 열교환핀
Via: 유체 가이드
IN/OUT: 유입공/유출공

Claims

상하부가 각각 개방되어 버너에서 발생한 고온의 배기가스를 배기시키며, 일측에는 순환수가 유입되는 입수구(211)가 구비되어 있고, 타측에는 순환수가 출수되는 출수구(212)가 구비되어 있는 열교환기 몸체(210); 및
상기 열교환기 몸체(210) 내부에 복수개 적층되어 순환수가 유동하는 통로가 내부에 구비된 단위 유동층을 다층으로 형성하며, 배기가스가 상기 단위 유동층들을 가로질러 통과하도록 각각 복수개의 배기공(221)이 형성된 열교환판(220);을 포함하되,
상기 입수구(211)는 상기 다층의 단위 유동층들 중 최하층에 연결되고, 상기 출수구(212)는 상기 다층의 단위 유동층들 중 최상층에 연결되며, 상기 단위 유동층 간의 연결은 순환수가 일측에서 타측으로 유동하는 제1 경로 및 타측에서 일측으로 유동하는 제2 경로를 포함한 2-경로(2-PASS) 이상이 되도록 구성되되,
상기 다층 구조의 단위 유동층들 중 버너와 가까운 순서로 배치된 일부 개수의 단위 유동층들은 각각의 순환수 유입부가 유체 가이드(Via)에 의해 상기 입수구(211)에 공통으로 연결되어 있고,
상기 단위 유동층들 사이 중 어느 하나 이상에 삽입되며, 상기 열교환판(220)의 배기공(221)과 겹치는 각 부분에 상기 배기공(221)보다 크기가 작은 분배공(231)이 각각 복수개 형성되어 있는 버플 플레이트(230)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 판형 열교환기.
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제1항에 있어서,
상기 유체 가이드(Via)에 형성된 순환수 공급 통로의 개구 면적은 상기 입수구(211)에서 공급되는 순환수가 상기 버너에서 먼 곳에 배치된 단위 유동층보다 상기 버너에서 가까운 곳에 배치된 단위 유동층으로 더 많이 공급되도록 조절되어 있는 것을 특징으로 하는 고효율 판형 열교환기.
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제1항에 있어서,
상기 버플 플레이트(230)에는 상기 열교환판(220)의 배기공(221)과 겹치는 각 부분에 상기 배기공(221)보다 크기가 작은 열교환핀(232)이 각각 복수개 돌출 형성되되, 상기 각 열교환핀(232)은 상기 배기공(221)을 바라보는 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 고효율 판형 열교환기.