KR20210044681A - 플레이트식 열교환기 - Google Patents

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KR20210044681A
KR20210044681A KR1020200093801A KR20200093801A KR20210044681A KR 20210044681 A KR20210044681 A KR 20210044681A KR 1020200093801 A KR1020200093801 A KR 1020200093801A KR 20200093801 A KR20200093801 A KR 20200093801A KR 20210044681 A KR20210044681 A KR 20210044681A
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heat
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heat exchange
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다카히로 오노
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린나이코리아 주식회사
린나이가부시기가이샤
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Abstract

(과제) 열효율을 향상시킴과 아울러, 제2 유체의 유로의 상류 영역에 있어서의 열교환체의 로컬 히트를 방지한다.
(해결수단) 인접하는 열교환체(10)는 일방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)의 투영면(55)이 타방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)과 겹치지 않도록 형성되고, 복수의 열교환체(10)는 투영면(55)에 제1 유체의 유로의 높이가 변동하는 변동부(17, 18)을 가지는 열교환체(P)와, 투영면(55)에 제1 유체의 유로의 높이가 일정한 평면부(19)를 가지는 열교환체(Q)를 구비하고, 적어도 제2 유체의 유로의 최상류에 위치하는 최상류 열교환체(10a)의 하류측에 인접하는 제2 열교환체(10b)는 열교환체(Q)로 구성되는 플레이트식 열교환기.

Description

플레이트식 열교환기{PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}
본 발명은, 내부를 유통하는 제1 유체와 외부를 유통하는 제2 유체의 사이에서 열교환을 하는 복수의 열교환체를 구비하되, 복수의 열교환체가 적층되어 구성되는 플레이트식 열교환기에 관한 것이다.
종래에는 상측 열교환 플레이트와 하측 열교환 플레이트가 접합된 복수의 열교환체를 구비하는 플레이트식 열교환기가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 각 열교환체는 상측 열교환 플레이트와 하측 열교환 플레이트의 사이에 제1 유체인 열매체가 유통하는 내부 공간과, 내부 공간을 비연통상태로 관통하며 제2 유체인 연소배기가 상하방향으로 유통하는 복수의 관통구멍을 가진다.
상기 플레이트식 열교환기는 적어도 1개의 열교환체를 가지는 복수의 블록을 상하방향으로 적층함으로써 구성되어 있다. 또, 상하방향에서 인접하는 블록은 열매체가 유통하도록 서로 연통되어 있다. 또한, 인접하는 블록은 일방의 블록을 유통하는 열매체의 유로방향이 타방의 블록을 유통하는 열매체의 그것과 다르도록 구성되어 있다. 이것에 의해 열교환기 내를 유통하는 열매체의 유로가 블록의 단수(段數)에 따라서 길어지게 되어 열효율을 높일 수 있다.
특허문헌 1 : 한국 등록특허 제10-1608149호 공보
그런데, 상기한 바와 같은 관통구멍이 내부 공간을 비연통상태로 관통하는 열교환체에서는 연소배기가 통과하는 관통구멍의 주연부(周緣部)가 가장 가열된다. 따라서, 열효율을 높이기 위해서는, 관통구멍의 주연부에서 연소배기의 열이 효율적으로 열매체에 열전달되는 열교환체의 구조가 바람직하다.
또, 복수의 열교환체가 적층되는 플레이트식 열교환기에서는, 연소배기의 가스유로방향에서 보았을 때에, 일방의 열교환체의 관통구멍의 투영면이 타방의 열교환체의 관통구멍과 겹치지 않도록 인접하는 열교환체를 형성하면, 열교환기 내의 연소배기의 가스유로가 길어지게 되어 열효율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 관통구멍의 배치구조를 가지는 열교환기에서는, 상류측의 열교환체의 관통구멍은 하류측의 열교환체의 관통구멍이 형성되어 있지 않은 투영면과 대향한다. 그렇기 때문에, 상류측의 열교환체의 관통구멍을 유통한 연소배기는 우선 상기 하류측의 열교환체의 일면 상의 투영면에 충돌하고, 그 후 하류측의 열교환체의 일면 상으로 퍼지고, 게다가 하류측의 열교환체의 관통구멍에서 하류측으로 유통한다. 따라서, 고온의 연소배기가 유통하는 연소배기의 가스유로의 상류 영역에서는, 하류측의 열교환체에 있어서의 상류측의 열교환체의 관통구멍과 대향하는 부분, 즉 하류측의 열교환체의 관통구멍의 주연부가 집중적으로 가열되어 로컬 히트(국부 과열)가 생긴다는 문제가 있다. 특히, 연소배기의 가스유로의 최상류의 열교환체에 인접하는 하류측의 열교환체에는, 최상류의 열교환체의 내부를 유통하는 열매체와 열교환하는 일 없이, 최상류의 열교환체의 관통구멍을 유통하는 고온의 연소배기가 충돌하기 때문에 로컬 히트가 생기기 쉽다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 열효율을 향상시킴과 아울러 제2 유체의 유로의 상류 영역에서의 열교환체의 로컬 히트를 방지하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 내부를 유통하는 제1 유체와 외부를 유통하는 제2 유체의 사이에서 열교환을 하는 복수의 열교환체를 구비하되 상기 복수의 열교환체가 적층되어 구성되는 플레이트식 열교환기로서, 상기 열교환체는, 상기 열교환체의 내부를 유통하는 상기 제1 유체의 유로면과 교차하는 방향으로 상기 제2 유체가 상기 열교환체의 외부를 유통하도록 형성된 복수의 관통구멍을 가지고 있고, 인접하는 열교환체는, 상기 제2 유체의 유로방향에서 보았을 때, 일방의 열교환체의 상기 관통구멍의 투영면이 타방의 열교환체의 상기 관통구멍과 겹치지 않도록 형성되고, 상기 복수의 열교환체는, 상기 투영면에 상기 제1 유체의 유로의 높이가 변동하는 변동부를 가지는 열교환체(P)와, 상기 투영면에 상기 제1 유체의 상기 유로의 상기 높이가 일정한 평면부를 가지는 열교환체(Q)를 구비하고, 적어도 상기 제2 유체의 유로의 최상류에 위치하는 최상류 열교환체의 하류측에 인접하는 제2 열교환체는 상기 열교환체(Q)로 구성되어 있는 플레이트식 열교환기가 제공된다.
상기 열교환기에 의하면, 열교환체(P)는 인접하는 열교환체의 관통구멍의 투영면에 제1 유체의 유로의 높이가 변동하는 변동부를 가지기 때문에, 제1 유체의 유로저항이 커지게 되어 투영면의 내부를 유통하는 제1 유체의 유량이 적어지게 된다. 또, 제1 유체가 투영면의 내부를 통과할 때 제1 유체의 난류가 발생하기 때문에, 제1 유체의 온도분포를 작게 할 수 있다. 또, 변동부에 의해서 열교환체(P)의 표면적이 커지기 때문에, 열교환체(P)의 수열(受熱)면적이 커지게 된다. 이것에 의해, 제2 유체에서 수열되는 열을 효율적으로 제1 유체에 열전달시킬 수 있다.
한편, 제2 유체의 유로의 상류 영역에서는, 최상류 열교환체의 관통구멍을 통과한 고온의 제2 유체가 제2 열교환체의 작은 면적의 투영면에 집중하게 된다. 상기한 바와 같이 투영면에 변동부가 형성되어 있는 경우, 투영면의 내부를 유통하는 제1 유체의 유량이 저하되기 쉽다. 그러므로, 모든 열교환체가 변동부를 가지는 열교환체(P)로 구성되면, 최상류 열교환체의 관통구멍을 제2 열교환체에 투영한 투영면에서 국부 과열이 생기기 쉽다. 그러나, 상기 열교환기에 의하면, 제2 열교환체는 인접하는 열교환체의 관통구멍의 투영면에 제1 유체의 유로의 높이가 일정한 평면부를 가지는 열교환체(Q)로 구성되기 때문에, 열교환체(Q)의 투영면의 내부를 유통하는 제1 유체의 유로저항은 열교환체(P)의 투영면을 통과할 때의 그것에 비해 작아지게 되므로, 열교환체(Q)의 투영면의 내부를 유통하는 제1 유체의 유량이 많아지게 된다. 또, 평면부에는 요철이 형성되어 있지 않기 때문에, 평면부에 충돌한 제2 유체가 균일하게 사방으로 퍼진다. 이것에 의해, 제2 열교환체의 투영면에서의 열의 집중을 완화시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기에 있어서, 상기 최상류 열교환체는 상기 열교환체(Q)로 구성된다.
상기 열교환기에 의하면, 고온의 제2 유체가 충돌하는 최상류 열교환체의 국부 과열을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기에 있어서, 상기 평면부는 적어도 상기 열교환체(Q)의 주연부를 제외한 상기 투영면에 형성된다.
일방의 열교환체의 관통구멍의 투영면이 타방의 열교환체의 주연부에 형성되어 있는 경우, 투영면의 적어도 주연부 측에는 관통구멍이 형성되어 있지 않다. 이것에 대해서, 열교환기의 주연부 이외의 투영면에서는 사방에 관통구멍이 형성된다. 그러므로, 사방이 관통구멍에 의해 둘러싸인 투영면에서는 제2 유체로부터의 수열량이 많아지게 된다. 그 결과, 제2 유체의 유로의 상류 영역의 열교환체에서는 주연부 이외의 투영면에서 국부 과열이 생기기 쉽다. 따라서, 평면부를 적어도 열교환체(Q)의 주연부를 제외한 투영면에 형성하면, 국부 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기에 있어서, 상기 제2 열교환체와 상기 최상류 열교환체는 상기 제1 유체가 상기 제2 열교환체 및 상기 최상류 열교환체의 내부를 이 순서로 유통하도록 직렬로 연결된다.
상기 열교환기에 의하면, 제2 열교환체의 내부를 유통하는 모든 제1 유체가 최상류 열교환체의 내부를 유통한다. 이것에 의해, 열교환기에 공급되는 제1 유체의 유량이 적은 경우에서도 최상류 열교환체 및 제2 교환체의 국부 과열을 효과적으로 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기에 있어서, 상기 열교환체(Q)의 상기 관통구멍은 직사각형상을 가지며, 상기 직사각형상의 관통구멍은 적어도 1개의 정점이 상기 투영면으로 돌출되도록 배치된다.
상기 열교환기에 의하면, 투영면의 내부를 유통하는 제1 유체의 유속이 빨라지게 된다. 이것에 의해 국부 과열을 한층 더 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 열효율을 향상시킬 수 있음과 아울러 제2 유체의 유로의 상류 영역에서의 열교환체의 로컬 히트를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고열효율이고 우수한 내구성을 가지는 플레이트식 열교환기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기를 가지는 열원기를 나타내는 개략 부분 절결 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기를 나타내는 개략 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 제1 유체와 제2 유체의 흐름을 설명하는 개략 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기를 나타내는 개략 부분 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 열교환체(P)를 구성하는 일방의 열교환 플레이트의 상면의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 열교환체(P)를 구성하는 타방의 열교환 플레이트의 상면의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 최상류 열교환체 및 제2 열교환체를 나타내는 개략 부분 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 열교환체(Q)를 구성하는 일방의 열교환 플레이트의 상면의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 열교환체(Q)를 구성하는 타방의 열교환 플레이트의 상면의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 관한 열교환기에 있어서의 개략 부분 단면도이다.
이하, 본 실시형태에 관한 플레이트식 열교환기 및 이것을 구비하는 열원기에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 열원기는 유입관(20)에서 열교환기(1) 내로 유입되는 물(제1 유체)을 버너(31)에서 생성되는 연소배기(제2 유체)에 의해 가열하고, 유출관(21)을 통해서 카란이나 샤워 등의 온수 이용처(도시생략)에 공급하는 급탕기이다. 도시하지는 않았으나 급탕기는 케이싱 내에 조립된다. 또한, 제1 유체로서 다른 열매체(예를 들면, 부동액)가 이용되어도 좋다.
이 급탕기에서는 상측에서부터 순차적으로 버너(31)의 외곽을 구성하는 버너 보디(3), 연소실(2), 열교환기(1) 및 드레인 받이(40)가 설치된다. 또, 버너 보디(3)의 일측(도 1에서는 우측)에는 버너 보디(3) 내로 연료가스와 공기의 혼합가스를 공급하는 연소 팬을 구비하는 팬 케이스(4)가 설치된다. 또, 버너 보디(3)의 타측(도 1에서는 좌측)에는 드레인 받이(40)와 연통하는 배기 덕트(41)가 설치된다. 배기 덕트(41)는 드레인 받이(40)로 배출되는 연소배기를 급탕기의 외부로 배출한다.
또한, 본 명세서에서는 팬 케이스(4) 및 배기 덕트(41)가 버너 보디(3)의 측방에 각각 배치된 상태에서 급탕기를 보았을 때, 안길이 방향이 전후방향에 대응하고, 폭방향이 좌우방향에 대응하고, 높이방향이 상하방향에 대응한다.
버너 보디(3)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가지며, 예를 들면 스테인리스계 금속으로 형성된다. 도시하지는 않았으나 버너 보디(3)는 하측으로 개방되어 있다.
팬 케이스(4)와 연통하는 가스 도입부는 버너 보디(3)의 중앙부에서 상측으로 돌출되어 있다. 버너 보디(3)는 하향의 연소면(30)을 가지는 평면형상의 버너(31)를 구비한다. 연소 팬을 작동시킴으로써 혼합가스가 버너 보디(3) 내로 공급된다.
버너(31)는 전1차 공기 연소식이며, 예를 들면 하측으로 개구되는 다수의 불꽃구멍(도시생략)을 가지는 세라믹스제의 연소 플레이트 또는 금속 섬유를 네트형상으로 짠 연소 매트로 이루어진다. 버너 보디(3) 내로 공급된 혼합가스가 연소 팬의 급기압에 의해서 하향의 연소면(30)에서 하측으로 향해서 분출된다. 이 혼합가스를 착화시킴으로써 버너(31)의 연소면(30)에 불꽃이 형성되어 연소배기가 생성된다. 따라서, 버너(31)에서 분출되는 연소배기는 연소실(2)을 통해서 열교환기(1)로 이송된다. 그리고, 열교환기(1)를 통과한 연소배기는 드레인 받이(40) 및 배기 덕트(41)를 통해서 급탕기의 외부로 배출된다.
즉, 이 열교환기(1)에서는 버너(31)가 설치되어 있는 상측이 연소배기의 가스유로의 상류측에 대응하고, 버너(31)가 설치되어 있는 측의 반대측인 하측이 연소배기의 가스유로의 하류측에 대응한다.
연소실(2)은 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 연소실(2)은 예를 들면 스테인리스계 금속으로 형성된다. 연소실(2)은 상하로 개방되도록 1장의 직사각형상의 금속판을 만곡시키고서 그 양 단부를 접합함으로써 형성된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 열교환기(1)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 열교환기(1)는 복수(여기서는 13층)의 박판형상의 열교환체(10)가 적층된 플레이트식 열교환기이다. 또한, 열교환기(1)는 그 주위를 덮는 케이스를 가져도 좋다.
도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 열교환기(1)는 1 또는 복수의 열교환체(10)를 가지는 복수(여기서는 4단)의 블록(5)을 상하방향으로 겹쳐 쌓도록 구성되어 있다{이하, 이들 블록(5)을 총칭할 경우, 간단히 "블록(5)"이라 한다. 또, 연소배기의 가스유로를 따라서 최상단의 블록(5)을 "최상류 블록(5a)", 중단의 블록(5)을 상류측에서 순차적으로 "제1 하류측 블록(5b)", "제2 하류측 블록(5c)", 최하단의 블록(5)을 "최하류 블록(5d)"이라 한다". 최상류 블록(5a) 및 제1 하류측 블록(5b)은 각각 1개의 열교환체(10)로 구성되어 있다. 또, 제2 하류측 블록(5c)은 5개의 열교환체(10)가 적층되어 구성되어 있고, 최하류 블록(5d)은 6개의 열교환체(10)가 적층되어 구성되어 있다. 또한, 열교환기(1)는 3개 이하 또는 5개 이상의 블록(5)으로 구성되어도 좋다. 후술하는 바와 같이, 1개의 블록(5)이 복수의 열교환체(10)로 구성되는 경우, 물은 이 1개의 블록(5)을 구성하는 각 열교환체(10)의 내부를 동일한 방향으로 병렬로 흐른다. 또, 각 블록(5)에 있어서의 인접하는 열교환체(10)는 물이 하측에서 상측으로 향해서 흐르도록 서로 연통되어 있다. 또, 인접하는 블록(5)은 물이 하측에서 상측으로 향해서 흐르도록 서로 연통되어 있다. 또, 인접하는 블록(5)은 일방의 블록(5)에 있어서의 각 열교환체(10)의 내부를 흐르는 물의 유로방향이 타방의 블록(5)에 있어서의 각 열교환체(10)의 내부를 흐르는 물의 유로방향과 역방향이 되도록 구성되어 있다. 따라서, 이 열교환기(1)에서는, 열교환기(1) 내의 물의 유로가 블록(5)의 단수(段數)에 대응하여 4패스가 되도록 블록(5)마다 물의 유로방향이 되돌려져 있다.이것에 의해 열교환기(1) 내에 긴 물의 유로가 형성되어 열효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 열교환체(10)의 구성에 대해 설명한다. 도 2 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 열교환체(10)는 크기나 형상 등의 기본 구성을 공통으로 하지만, 제2 하류측 블록(5c) 및 최하류 블록(5d)의 열교환체(10)와 최상류 블록(5a) 및 제1 하류측 블록(5b)의 열교환체(10)는 후술하는 관통구멍의 형상이나 변동부의 유무 등의 구성이 다르다{이하, 열교환체(10)를 총칭할 경우, 간단히 "열교환체(10)"라 한다. 또, 제2 하류측 블록(5c) 및 최하류 블록(5d)의 열교환체(10)를 총칭할 경우, "열교환체(P)"라 하고, 최상류 블록(5a) 및 제1 하류측 블록(5b)의 열교환체(10)를 총칭할 경우, "열교환체(Q)"라 한다}. 그렇기 때문에, 이하에서는, 열교환체(P)의 구성을 먼저 설명하고, 열교환체(Q)에 대해서는 열교환체(P)와 다른 구성을 주로 하여 설명한다. 또한, 각 도면은 반드시 실제 치수를 나타낸 것이 아니며, 실시형태를 한정하는 것은 아니다.
제2 하류측 블록(5c) 및 최하류 블록(5d)의 각 열교환체(P)는, 상하 관통구멍의 위치나 코너부의 통수(通水)구멍의 유무 등의 일부 구성이 상이한 것 이외는 공통의 구성을 가지는 1세트의 상측 열교환 플레이트(11)와 하측 열교환 플레이트(12)를 상하방향으로 서로 겹치고서 후술하는 소정 개소를 땜납재 등의 접합수단으로 접합함으로써 형성된다. 도 4 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 열교환체(P)의 상하 열교환 플레이트(11, 12)는 평면측에서 보았을 때에 타원형상을 가진다. 상하 열교환 플레이트(11, 12)는 예를 들면 소정 두께를 가지는 스테인리스제의 금속판으로 형성된다. 상하 열교환 플레이트(11, 12)는 각각 코너부를 제외한 플레이트의 거의 전면에 다수의 원형상의 상하 관통구멍(11a, 12a)과, 상하 관통구멍(11a, 12a)의 주연부(周緣部)에 형성된 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)를 가진다. 또한, 상하 관통구멍(11a, 12a)은 타원형상이나 직사각형상 등의 다른 형상을 가져도 좋다.
상하 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부에는 각각 상측으로 향해서 돌출되는 상하 주연 접합부(W1, W2)가 형성되어 있다. 하측 열교환 플레이트(12)의 하측 주연 접합부(W2)는, 하측 주연 접합부(W2)와 상측 열교환 플레이트(11)의 하면 주연부를 접합시켰을 때에, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 소정 높이의 간격을 두고서 이간되도록 설정되어 있다.
또, 상측 열교환 플레이트(11)의 상측 주연 접합부(W1)는, 상측 주연 접합부(W1)와 상측에 인접하는 열교환체(P)의 하측 열교환 플레이트(12)의 하면 주연부를 접합시켰을 때에, 하측의 열교환체(P)의 상측 열교환 플레이트(11)와 상측의 열교환체(P)의 하측 열교환 플레이트(12)가 소정 높이의 간격을 두고서 이간되도록 설정되어 있다.
따라서, 하측 열교환 플레이트(12)의 하측 주연 접합부(W2)와 상측 열교환 플레이트(11)의 하면 주연부를 접합시킴으로써, 소정 높이의 내부 공간(14)이 형성된다(도 3 참조). 또, 복수의 열교환체(P)를 접합시킴으로써, 상하로 인접하는 열교환체(P) 사이에는 소정 높이의 배기 공간(15)이 형성된다(도 3 참조).
열교환체(P)의 상하 관통구멍(11a, 12a)은 각각 4개의 코너부를 제외한 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 거의 전면에 걸쳐서 전후 및 좌우방향으로 소정 간격으로 격자상으로 형성되어 있다. 또, 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)는 상하 관통구멍(11a, 12a)의 개구연부에서 둘레방향 외측으로 수평하게 펼쳐지며, 평면측에서 보았을 때에 정팔각형상의 외형을 가지도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 상하 관통구멍(11a, 12a)은 동일한 크기 및 형상을 가진다. 그러나, 상하 관통구멍(11a, 12a)은, 상하방향에서 대향하는 1쌍의 상하 관통구멍(11a, 12a)이 동일한 크기 및 형상으로 형성되어 있으면, 다른 1쌍의 상하 관통구멍(11a, 12a)의 그것과 달라도 좋다.
상하 관통구멍(11a, 12a) 및 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)는 각각 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때에 서로 대응하는 위치에 형성되어 있다. 또, 상하 관통구멍(11a, 12a) 및 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)는 드로잉 가공에 의해서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때에 대향하는 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)가 면접촉하도록 내측으로 돌출되는 단차부의 저면에 형성되어 있다.
따라서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐진 상태에서 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)가 땜납재 등의 접합수단에 의해 접합되면, 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)에 의해서 내부 공간(14)을 폐색하는 플랜지부(16)가 형성된다(도 10 참조). 또, 상하 관통구멍(11a, 12a)에 의해서 내부 공간(14)을 비연통상태로 관통하는 관통구멍(13)이 형성된다.
전후 및 좌우방향에서 인접하는 4개의 상하 관통구멍(11a, 12a) 사이에는 각각 원형상의 상하 오목부(11b, 12b)가 형성되어 있다. 또, 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부에 있어서, 전후 또는 좌우방향에서 인접하는 2개의 상하 관통구멍(11a, 12a) 사이에는, 평면측에서 보았을 때에 타원형상의 상하 오목부(11b, 12b)가 형성되어 있다. 또, 이들 상하 오목부(11b, 12b)의 중앙부에는, 상하 오목부(11b, 12b)보다도 작은 직경의 상하 볼록부(11d, 12d)가 형성되어 있다. 이들 상하 오목부(11b, 12b) 및 상하 볼록부(11d, 12d)는 각각 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때에 서로 대응하는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 상하 오목부(11b, 12b) 및 상하 볼록부(11d, 12d)는 각각 4개의 코너부를 제외한 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 거의 전면에 걸쳐서 전후 및 좌우방향으로 소정 간격으로 격자상으로 형성되어 있다. 또, 인접하는 상하 오목부(11b, 12b) 사이의 전후 및 좌우방향의 간격은, 인접하는 상하 관통구멍(11a, 12a) 사이의 그것과 동일하게 설정되어 있다. 그렇기 때문에, 상하 관통구멍(11a, 12a)과 상하 오목부(11b, 12b)는, 전후 및 좌우방향으로 교호로 동일 간격으로 형성되어 있다. 또, 상하 오목부(11b, 12b)는 각각 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부를 제외하고, 전후 및 좌우방향에서 인접하는 4개의 상하 관통구멍(11a, 12a)에 의해 둘러싸이는 영역의 중앙부에 위치하도록 형성되어 있다. 또, 상하 오목부(11b, 12b)는 각각 전후 및 좌우방향에서 인접하는 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c) 사이의 최단 거리보다도 작은 직경을 가진다.
상하 오목부(11b, 12b)는 각각 드로잉 가공에 의해서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때에 내부 공간(14)의 내측으로 향해서 소정 높이 돌출되도록 형성되어 있다. 이 상하 오목부(11b, 12b)의 내측으로의 돌출 높이는 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)의 그것보다도 낮게 설정되어 있다. 또, 상하 볼록부(11d, 12d)는 각각 드로잉 가공에 의해서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때에 내부 공간(14)의 외측으로 향해서 소정 높이 돌출되도록 형성되어 있다. 따라서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때, 상하 오목부(11b, 12b)에 의해서 내부 공간(14)의 높이를 감소시키는 변동부(17)가 형성되어, 상하 오목부(11b, 12b) 사이에 소정 높이의 좁은 내부 공간(14)가 형성된다(도 10 참조). 또, 상하 오목부(11b, 12b)의 중앙부에 형성된 상하 볼록부(11d, 12d)에 의해서 내부 공간(14)의 높이를 증가시키는 변동부(18)가 형성되어, 상하 볼록부(11d, 12d) 사이에 소정 높이의 넓은 내부 공간(14)이 형성된다(도 10 참조). 또, 도시하지는 않았으나 변동부(17)와 인접하는 플랜지부(16)의 사이에는 물의 유로가 형성된다. 또한, 상하 오목부(11b, 12b)나 상하 볼록부(11d, 12d)는 타원형상이나 직사각형상 등의 다른 형상을 가져도 좋다. 또, 변동부(17, 18)는 어느 한 쪽만이 형성되어도 좋다.
열교환체(P)의 상하 열교환 플레이트(11, 12)는 각각 적어도 1개의 코너부에 통수구멍(63)과, 통수구멍(63)의 주연부에서 외측으로 향해서 돌출되는 통수구멍 플랜지부를 가진다. 1개의 열교환체(P)를 형성하는 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 적어도 1개의 코너부에 형성된 통수구멍(63)은, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때, 상하 열교환 플레이트(11, 12) 사이에 형성되는 내부 공간(14)과 연통하도록 형성되어 있다.
도 2 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, 열교환체(Q)는 상하 관통구멍(11a, 12a) 및 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)의 형상이 다른 것, 전후 및 좌우방향에서 인접하는 4개의 상하 관통구멍(11a, 12a)에 의해 둘러싸이는 영역에 상하 오목부 및 상하 볼록부가 형성되어 있지 않은 것, 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부에 있어서 전후 또는 좌우방향에서 인접하는 2개의 상하 관통구멍(11a, 12a)의 사이에 상하 오목부가 형성되어 있지 않은 것, 최상류의 열교환체(Q)를 형성하는 상측 열교환 플레이트(11)에는 통수구멍이 형성되어 있지 않은 것 이외는 열교환체(P)와 동일한 구성을 가진다. 또, 최상류 블록(5a) 및 제1 하류측 블록(5b)의 각 열교환체(Q)는, 상하 관통구멍(11a, 12a)의 위치나 코너부의 통수구멍(63)의 유무 등의 일부 구성이 상이한 것 이외는 공통의 구성을 가지는 1세트의 상측 열교환 플레이트(11)와 하측 열교환 플레이트(12)를 상하방향으로 서로 겹치고서, 소정 개소를 땜납재 등의 접합수단으로 접합함으로써 형성된다. 따라서, 열교환체(Q)를 구성하는 상하 열교환 플레이트(11, 12)를 접합시킴으로써, 소정 높이의 내부 공간(14)이 형성된다(도 3 참조). 또, 복수의 열교환체(Q)를 접합시킴으로써, 상하로 인접하는 열교환체(Q) 사이에는 소정 높이의 배기 공간(15)이 형성된다(도 3 참조). 또, 열교환체(P)와 열교환체(Q)를 접합시킴으로써, 상하로 인접하는 열교환체(P)와 열교환체(Q)의 사이에는 소정 높이의 배기 공간(15)이 형성된다(도 3 참조).
열교환체(Q)의 상하 열교환 플레이트(11, 12)는 각각 코너부 및 주연부를 제외한 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 거의 전면에 다수의 정사각형상의 상하 관통구멍(11a, 12a)을 가진다. 또, 정사각형상의 상하 관통구멍(11a, 12a)의 주연부에는 정사각형상의 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)가 형성되어 있다. 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 주연부에는 5각형상의 상하 관통구멍(11a, 12a)이 형성되어 있다. 또, 5각형상의 상하 관통구멍(11a, 12a)의 주연부에는 5각형상의 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)가 형성되어 있다. 또한, 이들 상하 관통구멍(11a, 12a)은 정사각형상이나 대략 타원형상 등의 다른 형상을 가져도 좋다. 이들 상하 관통구멍(11a, 12a) 및 상하 관통구멍 플랜지부(11c, 12c)는 열교환체(P)의 그것들과 동일한 피치로 형성되어 있다. 따라서, 상하 열교환 플레이트(11, 12)를 접합시키면, 열교환체(Q)의 주연부를 제외하고 정사각형상의 관통구멍(13) 및 내부 공간(14)을 폐색하는 정사각형상의 플랜지부(16)가 형성된다. 또, 열교환체(Q)의 주연부에서는 5각형상의 관통구멍(13) 및 내부 공간(14)을 폐색하는 5각형상의 플랜지부(16)가 형성된다. 또, 열교환체(P)와는 달리, 사방이 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역에는 요철부가 형성되어 있지 않기 때문에, 열교환체(Q)는 전후 및 좌우방향에서 인접하는 4개의 관통구멍(13) 사이에 내부 공간(14)의 높이가 일정한 평면부(19)를 가진다.
열교환체(Q)의 주연부를 제외하는 관통구멍(13)은 4개의 정점(頂点)이 열교환체(Q)의 전후좌우의 주연부로 향하고, 또한 관통구멍(13)의 1변이 인접하는 관통구멍(13)의 그것과 평행하게 되도록 형성되어 있다. 그렇기 때문에, 관통구멍(13)은 연소배기의 가스유로의 방향에서 보았을 때, 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역에 각 정점이 돌출되도록 형성되어 있다. 또, 플랜지부(16)는, 플랜지부(16)의 4개의 정점(예를 들면, 우측의 정점)이 경사방향으로 인접하는 플랜지부(16)의 반대측의 정점(예를 들면, 좌측의 정점)보다도 경사방향으로 인접하는 관통구멍(13)의 중심 근방에 위치하도록 형성되어 있다.
각 열교환체(Q)를 형성하는 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 적어도 1개의 코너부에 형성된 통수구멍(63)은, 상하 열교환 플레이트(11, 12)가 서로 겹쳐졌을 때, 상하 열교환 플레이트(11, 12) 사이에 형성되는 내부 공간(14)과 연통하도록 개구되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 열교환체(P,Q) 모두는 인접하는 열교환체(10)에 있어서의 일방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)의 투영면이 타방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)과 겹치지 않도록, 연소배기의 가스유로방향에 대해서 수직으로 교차하는 좌우방향으로 어긋나 있다. 따라서, 상류측에서 흘러 온 연소배기는 1개의 열교환체(10)의 관통구멍(13)을 통과한 후, 당해 열교환체(10)와 하류측에서 인접하는 열교환체(10)의 사이의 배기 공간(15)으로 흘러 들어간다. 그리고, 배기 공간(15)으로 흘러 들어간 연소배기는 하류측에서 인접하는 열교환체(10)의 상측 열교환 플레이트(11)에 충돌하고, 하류측에서 인접하는 열교환체(10)의 관통구멍(13)에서 더 하류측으로 흐른다. 즉, 연소배기가 열교환기(1) 내를 상류측에서 하류측으로 향해서 흐를 때, 열교환기(1) 내에는 지그재그형상의 가스유로가 형성된다. 이것에 의해, 열교환기(1) 내에 있어서의 연소배기와 상하 열교환 플레이트(11, 12)의 접촉시간이 증가한다. 또, 상기한 열교환체(P)의 변동부(17, 18) 및 열교환체(Q)의 평면부(19)는 각각 인접하는 열교환체(10)의 관통구멍(13)의 투영면(55)(도 10 참조)에 배치된다. 또한, 열교환체(P)의 관통구멍(13)과 열교환체(Q)의 관통구멍(13)의 관계도 상기한 바와 같다(도 3 및 도 10 참조).
이어서, 도 3을 참조하여 열교환기(1)에 있어서의 연소배기 및 물의 흐름을 설명한다. 각 블록(5)은 물을 블록(5) 내부로 도입하는 도입구(71)와 물을 블록(5) 외부로 도출하는 도출구(72)를 가진다. 이들 도입구(71) 및 도출구(72)는 각각 각 블록(5)의 연소배기의 가스유로의 최하류 및 최상류에 위치하는 열교환체(10)의 소정의 통수구멍(63)에 의해 구성된다. 또한, 번잡화를 피하기 위해서, 도 3에 있어서의 관통구멍(13) 주위의 플랜지부(16)나 요철부는 생략되어 있다.
연소배기의 가스유로의 최하류에 위치하는 열교환체(P){이하, "최하류 열교환체(10s)"라 한다}를 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 우측 전방의 코너부의 통수구멍(63)에는 유입관(20)이 접속되어 있다. 또, 최하류 열교환체(10s)를 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 우측 후방의 코너부의 통수구멍(63)에는, 최하류 열교환체(10s)에서부터 연소배기의 가스유로의 최상류에 위치하는 열교환체(Q){이하, "최상류 열교환체(10a)"라 한다}까지 상측으로 향해서 연장되는 도출관(23)이 삽입되어 있다. 도출관(23)의 상단부는 최상류 열교환체(10a)를 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 우측 후방의 코너부의 통수구멍(63)과 접속되어 있다. 도출관(23)의 외주면은 최하류 열교환체(10s)를 형성하는 하측 열교환 플레이트(12)의 우측 후방의 코너부의 통수구멍(63)의 내주연과 땜납재 등의 접합수단에 의해 접합되어 있다. 또, 도출관(23)의 상단 개구부는 최상류 열교환체(10a)의 내부 공간(14)과 연통되어 있다. 또, 도출관(23)이 최하류 열교환체(10s)에서부터 최상류 열교환체(10a)까지 삽입되면, 도출관(23)은 최상류 열교환체(10a) 이외의 열교환체(10)의 내부 공간(14) 및 모든 배기 공간(15)을 비연통상태로 관통한다.
따라서, 우측 전방의 코너부의 통수구멍(63)에서 최하류 블록(5d)의 각 열교환체(P)의 내부 공간(14) 내로 유입되는 물은 내부 공간(14) 내를 좌우방향의 일방향(도 3에서는 우측에서 좌측)으로 흐른다. 또, 좌측 전후 양방의 코너부의 통수구멍(63)에서 제2 하류측 블록(5c)의 각 열교환체(P)의 내부 공간(14) 내로 유입되는 물은 내부 공간(14) 내를 좌우방향의 일방향(도 3에서는 좌측에서 우측)으로 흐른다. 이 제2 하류측 블록(5c)의 열교환체(P)의 내부 공간(14)을 유통하는 물의 유로방향은 최하류 블록(5d)의 그것과 반대가 된다. 또, 우측 전방의 코너부의 통수구멍(63)에서 제1 하류측 블록(5b)의 열교환체(Q){이하, "제2 열교환체(10b)"라 한다}의 내부 공간(14) 내로 유입되는 물은 내부 공간(14) 내를 좌우방향의 일방향(도 3에서는 우측에서 좌측)으로 흐른다. 이 제2 열교환체(10b)의 내부 공간(14)을 유통하는 물의 유로방향은 제2 하류측 블록(5c)의 그것과 반대가 된다. 또, 좌측 전후 양방의 코너부의 통수구멍(63)에서 최상류 열교환체(10a)의 내부 공간(14) 내로 유입되는 물은 내부 공간(14) 내를 좌우방향의 일방향(도 3에서는 좌측에서 우측)으로 흐른다. 이 최상류 열교환체(10a)의 내부 공간(14)을 유통하는 물의 유로방향은 제2 열교환체(10b)의 그것과 반대가 된다. 그리고, 최상류 열교환체(10a)의 내부 공간(14) 내를 유통하는 물은 최상류 열교환체(10a)의 우측 후방의 코너부의 통수구멍(63)에 삽입된 도출관(23)으로 유출된다. 도출관(23)으로 유출되는 물은, 도출관(23)을 흘러 내려서 최하류 열교환체(10s)에 접속된 유출관(21)에서 열교환기(1)의 외부로 유출된다. 이와 같이, 연소배기의 가스유로의 상류 영역에 있어서의 최상류 열교환체(10a) 및 제2 열교환체(10b)는, 제2 열교환체(10b)의 내부로 유입되는 모든 물이 최상류 열교환체(10a)의 내부로 유입되도록 직렬로 접속되어 있다. 또, 최하류 블록(5d)의 복수의 열교환체(P)는 복수의 평행 유로가 형성되도록 병렬로 접속되어 있다. 제2 하류측 블록(5c)도 최하류 블록(5d)과 같다.
이어서, 도 10을 참조하여 연소배기의 가스유로의 상류 영역에 있어서의 연소배기의 흐름 및 열교환체(P, Q)의 내부 공간(14) 내의 물의 흐름에 대해 설명한다. 또한, 도 10에서는 열교환체(P, Q)의 상이가 명확하게 되도록, 열교환체(P, Q)의 전후 및 좌우방향에 대해서 경사지는 방향의 부분 단면도가 도시되어 있다.
물은 각 열교환체(P, Q)의 좌우방향으로 떨어진 통수구멍(63) 사이를 흐른다. 이 때, 열교환체(P)는 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역에 물의 유로의 높이가 증감하는 변동부(17, 18)를 가진다. 그렇기 때문에, 내부 공간(14) 내의 상류측에서 흘러 온 물이 변동부(17, 18)의 내부를 통과할 때, 물의 유로저항이 커지게 되므로 물의 유량이 저하된다. 또, 물이 변동부(17, 18)의 내부를 통과할 때, 물의 난류가 발생하므로 물의 온도분포가 작아지게 된다. 또한, 변동부(17, 18)에 의해서 열교환체(P)의 표면적이 커지기 때문에, 열교환체(P)의 수열(受熱)면적이 커지게 된다. 이것에 의해, 연소배기의 가스유로의 하류측에 있어서, 연소배기로부터 수열되는 열을 효율적으로 물에 열전달시킬 수 있다. 그리고, 열교환체(Q)의 하류측에 열전달성이 우수한 열교환체(P)를 적층함으로써, 고온의 연소배기의 현열을 상류측의 열교환체(Q)에서 흡수하고, 연소배기의 잠열을 하류측의 열교환체(P)에서 흡수할 수 있다. 이것에 의해 열효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 연소배기는 각 열교환체(10)를 관통하는 관통구멍(13)을 상하방향으로 유통한다. 따라서, 각 열교환체(10)의 관통구멍(13)은 연소배기가 각 열교환체(10)의 내부를 유통하는 물의 유로면에 대해서 수직으로 교차하는 방향으로 열교환체(10)의 외부를 유통하도록 형성되어 있다. 또, 관통구멍(13)은 각 열교환체(10)의 거의 전면에 전후 및 좌우방향으로 일정한 간격으로 형성되어 있다. 그렇기 때문에, 가스유로의 상류측에서 흘러 오는 연소배기는, 관통구멍(13)을 제외한 최상류 열교환체(10a)의 일면 전체에 충돌하여 최상류 열교환체(10a)를 가열한다. 즉, 최상류 열교환체(10a)에서는 관통구멍(13)을 제외한 부분이 수열면이 된다. 한편, 인접하는 열교환체(10)는, 일방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)의 투영면(55)이 타방의 열교환체(10)의 관통구멍(13)과 겹치지 않도록 형성되어 있다. 그렇기 때문에, 최상류 열교환체(10a)의 관통구멍(13)을 유통하는 연소배기는 제2 열교환체(10b) 상의 작은 면적의 투영면(55)에 우선 충돌한다. 이 제2 열교환체(10b)에 충돌하는 연소배기는 최상류 열교환체(10a)와 접촉하지 않은 고온의 연소배기{즉, 최상류 열교환체(10a)의 내부 공간(14) 내를 유통하는 물과 열교환을 하지 않은 연소배기}도 포함하고 있다. 그러므로, 열교환기(1)가 변동부(17, 18)를 가지는 열교환체(P)만으로 구성되어 있는 경우, 최상류 열교환체(10a)의 하류측에 인접하는 제2 열교환체(10b)에서 국부 과열이 생기기 쉽다.
그러나, 본 실시형태에 의하면, 제2 열교환체(10b)는 물의 유로의 높이가 일정한 평면부(19)를 가지는 열교환체(Q)로 구성되어 있다. 이 평면부(19)는 사방이 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역, 즉 최상류 열교환체(10a)의 관통구멍(13)의 투영면(55)에 형성되어 있다(도 7 내지 도 10 참조). 그렇기 때문에, 열교환체(Q)의 투영면(55)의 내부를 유통하는 물의 유로저항이 열교환체(P)의 투영면(55)의 내부를 유통하는 물의 유로저항에 비해 작아지게 되므로, 열교환체(Q)의 투영면(55)의 내부를 유통하는 제1 유체의 유량이 많아지게 된다. 또, 평면부(19)에는 요철이 형성되어 있지 않기 때문에, 평면부(19)에 충돌한 연소배기가 균일하게 사방으로 퍼진다. 그 결과, 연소배기가 집중적으로 충돌하는 투영면(55)에서의 열의 집중을 완화시킬 수 있다. 이것에 의해, 제2 열교환체(10b)의 국부 과열을 방지할 수 있다.
또, 최상류 열교환체(10a)에는 가장 고온인 연소배기가 충돌하므로, 연소배기가 통과하는 관통구멍(13)의 주연부가 가장 가열된다. 따라서, 물의 유량이 적을 때, 최상류 열교환체(10a)에서 국부 과열이 생길 우려가 있다. 그러나, 본 실시형태에 의하면, 최상류 열교환체(10a)는 열교환체(Q)로 구성되어 있어, 최상류 열교환체(10a)에 있어서의 사방이 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역, 즉 제2 열교환체(10b)의 관통구멍(13)의 투영면(55)은 평면부(19)를 가진다. 이것에 의해, 최상류 열교환체(10a)의 국부 과열을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 연소배기의 가스유로의 상류 영역에 있어서의 최상류 열교환체(10a)와 제2 열교환체(10b)는, 물이 제2 열교환체(10b) 및 최상류 열교환체(10a)를 이 순서로 유통하도록 직렬로 연결되어 있다. 그렇기 때문에, 제2 열교환체(10b)를 흐르는 모든 물이 최상류 열교환체(10a)로 유입된다. 따라서, 열교환기(1) 내로 공급되는 물이 적은 경우에서도, 제2 열교환체(10b) 및 최상류 열교환체(10a)에 있어서의 국부 과열을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 최상류 열교환체(10a) 및 제2 열교환체(10b)의 관통구멍(13)은 정사각형상을 가진다. 또, 관통구멍(13)은 연소배기의 가스유로의 방향에서 보았을 때에, 각 정점이 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역, 즉 투영면(55)으로 돌출되도록 배치된다. 그렇기 때문에, 관통구멍(13)에 의해 둘러싸인 영역을 유통하는 물의 유속이 빨라지게 된다. 이것에 의해, 국부 과열을 한층 더 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 최상류 열교환체(10a) 및 제2 열교환체(10b)를 구성하는 열교환기(Q)는, 주연부의 인접하는 관통구멍(13)의 사이에 외측으로 돌출되는 볼록부를 가진다. 이들 주연부에서도 투영면(55)이 형성되지만, 이 투영면(55)의 주연부 측에는 관통구멍(13)이 형성되어 있지 않다. 이것에 대해서, 열교환기(Q)의 주연부 이외의 투영면(55)에서는 사방에 관통구멍(13)이 형성된다. 따라서, 이 투영면(55)에서는 연소배기로부터의 수열량이 많아져서 국부 과열이 생기기 쉽다. 따라서, 평면부(19)를 적어도 열교환체(Q)의 주연부를 제외하는 투영면(55)에 형성하면, 국부 과열을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 열교환체(Q)의 주연부의 인접하는 관통구멍(13) 사이에 볼록부나 오목부 등의 변동부를 형성함으로써, 효율적으로 연소배기의 열을 물에 열전달시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 열효율을 향상시킬 수 있음과 아울러, 연소배기의 가스유로의 상류 영역에 있어서의 열교환체(10)의 로컬 히트를 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시형태 의하면, 고열효율이고 우수한 내구성을 가지는 플레이트식 열교환기를 제공할 수 있다.
(그 외의 실시형태)
(1) 상기 실시형태에서는, 제2 열교환체보다도 하류측의 열교환체는 변동부를 가지는 열교환체(P)만으로 구성되어 있다. 그러나, 제2 열교환체보다도 하류측의 열교환체에서도 국부 과열이 생길 경우, 일부의 열교환체(P) 대신에 열교환체(Q)를 이용하여도 좋다.
(2) 상기 실시형태에서는, 하향의 연소면을 가지는 버너가 열교환기의 상측에 설치되어 있다. 그러나, 상향의 연소면을 가지는 버너가 열교환기의 하측에 설치되어도 좋다.
(3) 상기 실시형태에서는 복수의 열교환체가 상하로 적층되어 있다. 그러나, 복수의 열교환체는 좌우로 적층되어도 좋다.
(4) 상기 실시형태에서는 급탕기가 이용되고 있으나, 보일러 등의 열원기가 이용되어도 좋다.
1 - 열교환기 10 - 열교환체
10a - 최상류 열교환체 10b - 제2 열교환체
13 - 관통구멍 17, 18 - 변동부
55 - 투영면

Claims (5)

  1. 내부를 유통하는 제1 유체와 외부를 유통하는 제2 유체의 사이에서 열교환을 하는 복수의 열교환체를 구비하되 상기 복수의 열교환체가 적층되어 구성되는 플레이트식 열교환기로서,
    상기 열교환체는, 상기 열교환체의 내부를 유통하는 상기 제1 유체의 유로면과 교차하는 방향으로 상기 제2 유체가 상기 열교환체의 외부를 유통하도록 형성된 복수의 관통구멍을 가지고 있고,
    인접하는 열교환체는, 상기 제2 유체의 유로방향에서 보았을 때, 일방의 열교환체의 상기 관통구멍의 투영면이 타방의 열교환체의 상기 관통구멍과 겹치지 않도록 형성되고,
    상기 복수의 열교환체는, 상기 투영면에 상기 제1 유체의 유로의 높이가 변동하는 변동부를 가지는 열교환체(P)와, 상기 투영면에 상기 제1 유체의 상기 유로의 상기 높이가 일정한 평면부를 가지는 열교환체(Q)를 구비하고,
    적어도 상기 제2 유체의 유로의 최상류에 위치하는 최상류 열교환체의 하류측에 인접하는 제2 열교환체는 상기 열교환체(Q)로 구성되어 있는 플레이트식 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최상류 열교환체는 상기 열교환체(Q)로 구성되어 있는 플레이트식 열교환기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 평면부는 적어도 상기 열교환체(Q)의 주연부를 제외한 상기 투영면에 형성되어 있는 플레이트식 열교환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 열교환체와 상기 최상류 열교환체는, 상기 제1 유체가 상기 제2 열교환체 및 상기 최상류 열교환체의 내부를 이 순서로 유통하도록 직렬로 연결되어 있는 플레이트식 열교환기.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환체(Q)의 상기 관통구멍은 직사각형상을 가지며,
    상기 직사각형상의 관통구멍은 적어도 1개의 정점이 상기 투영면으로 돌출되도록 배치되어 있는 플레이트식 열교환기.
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