WO2015141994A1 - 열교환기 - Google Patents

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WO2015141994A1
WO2015141994A1 PCT/KR2015/002458 KR2015002458W WO2015141994A1 WO 2015141994 A1 WO2015141994 A1 WO 2015141994A1 KR 2015002458 W KR2015002458 W KR 2015002458W WO 2015141994 A1 WO2015141994 A1 WO 2015141994A1
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heat medium
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heat
unit
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김영모
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주식회사 경동나비엔
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger provided in a boiler for heating or hot water, and more particularly, to improve heat transfer efficiency between a heat medium and a combustion gas, and to stack unit plates formed in a predetermined pattern to heat the heat medium flow path and the combustion gas flow path and combustion.
  • the present invention relates to a heat exchanger that has a simplified structure by integrally forming a gas discharge passage.
  • a boiler used for heating or hot water is a device that heats heating water or direct water (hereinafter referred to as 'heat medium') by a heat source to heat a desired area or to supply hot water.
  • a burner that burns a gas and air mixer.
  • a heat exchanger for transferring the heat of combustion of the combustion gas to the heat medium.
  • the boiler produced used a heat exchanger that heats the heat medium by using only the sensible heat generated when the burner is burned.
  • a boiler that produces sensible heat absorbs the sensible heat of the combustion gas generated in the combustion chamber to improve thermal efficiency.
  • a condensing boiler having a heat exchanger and a latent heat exchanger that absorbs latent heat generated by condensation of water vapor contained in the combustion gas having undergone heat exchange in the sensible heat exchanger has been used.
  • Such condensing boilers have been put into practical use not only for gas boilers but also for oil boilers, contributing to increasing boiler efficiency and reducing fuel costs.
  • a blower, a fuel supply nozzle, and a burner are generally installed at an upper portion of the housing, and a heat exchanger fin is formed outside the heat exchange pipe at the lower side of the burner.
  • the combined sensible heat exchanger and the latent heat exchanger are constructed sequentially.
  • Patent Nos. 10-1321708, 10-0581578, 10-0813807, etc. have a burner at the center. Is disclosed, and a heat exchanger composed of heat exchange pipes wound in a coil form around a burner is disclosed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat exchanger of a condensing boiler disclosed in the above Patent No. 10-0813807.
  • the heat exchanger 40 shown in FIG. 1 includes a burner 10 installed to discharge combustion gas downwardly.
  • the heat exchange pipe 20 wound in a coil form around the burner 10 to heat the water supplied to the inside by the heat generated from the burner 10 to a desired temperature to provide heating water or hot water.
  • a diaphragm 30 installed transversely to the lower portion of the heat exchange pipe 20 to form a flow path of the combustion gas, and the heat exchange pipe 20 faces the center direction of the burner 10.
  • the heat exchanger introduced in the above-mentioned prior art documents has a disadvantage that it is not easy to process the entire surface into a uniform shape because a torsion phenomenon occurs in the process of spirally processing the heat exchange pipe.
  • the conventional heat exchanger has a structure for sealing the outer periphery of the spirally wound heat exchanger pipe 20, so that the housing (H) must be provided separately, so that the installation structure of the heat exchanger is complicated, and by the combustion of the burner 10,
  • the generated combustion gas flows through the space spaced above and below the heat exchange pipe 20 and flows through the space between the heat exchange pipe 20 and the inner wall of the housing H, and the heat transferred to the housing H is transferred to the housing H. Since the heat dissipation to the outside of the heat sink as it is lost, there is a problem that the heat source of the combustion gas cannot be sufficiently delivered to the heat medium flowing inside the heat exchange pipe 20.
  • the heat exchanger according to the related art is transferred to the plate 11 side fixing the burner 10 by the heat generated by the combustion of the nubber 10 and overheated. Since it must be added separately, the structure is complicated and heat is lost.
  • the present invention has been made to solve the above problems, by forming a long flow path of the heat medium in a limited space to ensure a wide heat transfer area between the heat medium and the combustion gas while promoting the generation of turbulence in the flow of heat medium and combustion gas
  • the purpose is to provide a heat exchanger that can maximize the thermal efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger which reduces the number of components constituting the heat exchanger and simplifies the coupling structure by integrally configuring the heat medium flow path, the combustion gas flow path, and an outer wall structure for sealing the outer surface thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of further improving the thermal efficiency by allowing the heat of combustion of the combustion gas discharged through the discharge passage of the combustion gas to be recovered to the heat medium as much as possible.
  • the heat exchanger of the present invention for achieving the above object, the mixer inlet 100, the air inlet and the mixer mixed with fuel; A burner (200) combusting the mixer introduced through the mixer inlet (100); A heat exchanger (300,400) provided around the burner (200) and configured to exchange heat between the combustion gas generated by combustion of the burner (200) and the heat medium, and a plurality of unit plates are stacked up and down; And a combustion gas discharge part 500 through which the combustion gas passing through the heat exchange parts 300 and 400 is discharged.
  • the heat medium flow path P1 is included in the plurality of stacked unit plates constituting the heat exchange parts 300 and 400.
  • the combustion gas flow path P2 are separated from each other and alternately formed up and down adjacently, and a combustion gas discharge path P3 connecting the combustion gas flow path P2 and the combustion gas discharge part 500 is formed. It is characterized by.
  • the unit plate is composed of a first plate and a second plate stacked up and down, the first plate, the first planar portion (A1) having a first through-hole (B1) formed in the center portion, and the first plate A region between the first flange portion C1 extending upward from the edge portion of the first flat portion A1 and bent outward, and the edge portion of the first flat portion A1 and the first through hole B1.
  • the second plate, the second through hole (B2) of the shape corresponding to the first through hole (B1) is formed in the center and the first A second planar portion A2 having an upper surface in close contact with a bottom surface of the flat portion A1, and a first portion of the unit plate extending downward from the edge of the second planar portion A2 and bent outwardly;
  • the edge portion of the second flat portion A2 and the second through hole B2. are formed concavely in the area to the lower side may be configured that the flow path forming groove (D2) to form the heat medium flow path (P1) between said passage-forming projections (D1) is formed.
  • the first flange portion C1 is formed higher than the protruding height of the flow path forming protrusion D1, and the second flange part C2 is formed deeper than the recessed depth of the flow path forming groove D2.
  • the combustion gas It may be configured to form a flow path (P2) and to provide a space spaced vertically.
  • a plurality of gap holding protrusions E1 protruding at the same height as the first flange portion C1 are spaced apart in the circumferential direction, and the flow path forming groove portion D2 is formed in the flow path forming protrusion D1.
  • a plurality of spacing holding grooves E2 recessed in the same depth as the flange portion C2 are formed to be spaced apart in the circumferential direction, and the spacing holding grooves formed in the unit plates positioned at an upper portion of the unit plates positioned vertically adjacent to each other ( The lower end of E2) and the upper end of the gap maintaining protrusion E1 formed on the unit plate positioned at the lower part may be in contact with each other.
  • a combustion gas discharge port F1 is provided at an edge of the first flat portion A1 to provide the combustion gas discharge passage P3, and the combustion gas discharge port is formed at an edge of the second flat portion A2.
  • Combustion gas outlets F2 are formed at positions corresponding to F1) up and down, and the combustion gas passing through the combustion gas flow path P2 has combustion gas outlets F1 and F2 respectively formed in a plurality of unit plates arranged up and down. ) May be configured to flow toward the combustion gas discharge unit 500 in sequence.
  • An uneven turbulence forming portion G may be formed in the flow path forming protrusion D1 or the flow path forming groove D2.
  • the protruding upper end of the turbulence forming part G and the lower end recessed in the heat medium flow path P1 and the combustion gas flow path P2 may contact each other.
  • the flow path forming protrusion (D1) is formed so that the entire section is communicated along the circumferential direction in the region between the edge portion of the first flat portion (A1) and the first through hole (B1)
  • the flow path forming groove part D2 is formed so that the entire section communicates in the circumferential direction in the area between the edge portion of the second flat part A2 and the second through hole B2, and the gap maintaining protrusion E1 is formed.
  • the interval maintaining groove portion E2 are formed with through-holes for connecting the heat medium flow path P1 of the unit plate located below and the heat medium flow path P1 of the unit plate located above, respectively.
  • the heat medium flow path (P1) direction in the unit plate located in the lower portion and the heat medium flow path (P1) direction in the unit plate located in the upper portion may be configured to be located opposite to each other.
  • the flow path forming protrusion D1 is formed such that a portion of the flow path forming protrusion D1 communicates along the circumferential direction in an area between the edge portion of the first flat portion A1 and the first through hole B1.
  • the flow path forming groove part D2 is formed so that some sections communicate in the circumferential direction in the area between the edge portion of the second flat part A2 and the second through hole B2, and the gap maintaining protrusion E1 is formed.
  • the interval maintaining groove portion E2 are formed with through-holes for connecting the heat medium flow path P1 of the unit plate located below and the heat medium flow path P1 of the unit plate located above, respectively.
  • the heat medium flow path (P1) direction in the unit plate located in the lower portion and the heat medium flow path (P1) direction in the unit plate located in the upper portion may be configured to be located opposite to each other.
  • the heat medium flowing through the through-hole formed in one side of the second plate constituting the unit plate located in the lower portion flows in one direction along the heat medium flow path (P1) and then to the other side. It may be configured to pass through the through-hole formed in the first plate to be positioned, and the through-hole formed in the second plate constituting the unit plate located in the upper portion, to flow into the heat medium flow path (P1) of the unit plate located in the upper portion. have.
  • the unit plate may be stacked to configure the heat medium passage P1 in multiple parallel.
  • the heat exchange parts 300 and 400 may include a sensible heat exchanger 300 that absorbs sensible heat of combustion gas generated by combustion of the burner 200, and steam included in the combustion gas that has undergone heat exchange in the sensible heat exchanger 300. It consists of a latent heat exchanger 400 for absorbing the latent heat of the, between the sensible heat exchanger 300 and the latent heat exchanger 400, the sensible heat exchanger 300 and the latent heat exchanger 400 spatially separated Is provided with a heat insulating part 390, the combustion gas generated by the combustion of the burner 200 passes through the combustion gas flow path (P2) of the sensible heat exchange unit 300 flows in a radially outward direction, the combustion After passing through the gas discharge passage (P3), passing through the combustion gas flow path (P2) of the latent heat exchange unit 400 and flow in a radially inward direction may be configured to be discharged to the combustion gas discharge unit (500). have.
  • a sensible heat exchanger 300 that absorbs sensible heat of combustion gas generated by combustion of the burner 200, and steam included in the combustion gas that
  • the heat insulating part 390 may be configured to be filled with a heat medium between the upper screening plate 390a and the lower screening plate 390b stacked up and down, and the heat insulating material 390c may be stacked on the upper screening plate 390a. Can be.
  • the unit plate may be disposed around the burner 200 in a polygonal shape or a circular shape or an elliptic shape.
  • the heat medium connecting passage P connected to the heat medium flow path P1 positioned at the upper portion may be formed around the upper side of the burner 200.
  • a plurality of unit plates manufactured in a similar pattern are stacked to form a heat medium flow path and a combustion gas flow path which are separated from each other in an inner space and alternately arranged, and a flow path of the heat medium in a limited space
  • a turbulence generating section By forming as long as possible, and on the surface of the unit plate can be configured to form a turbulence generating section to promote the generation of turbulence in the flow of the heat medium and combustion gas in a wide area to maximize the thermal efficiency.
  • the heat exchanger since a heat medium flow path and a combustion gas flow path are formed inside the heat exchanger portion in which a plurality of unit plates are stacked, and an outer wall structure for sealing the outer surface through which the combustion gas passes, the heat exchanger is integrally formed. Since the number of parts can be reduced, the installation structure is simplified, and heat of the combustion gas transferred to the outer wall of the unitary structure is transferred back to the heat medium by conduction method, thereby further improving thermal efficiency.
  • the heat medium flow path and the combustion gas are formed in a unit plate connected to each other, the heat efficiency can be further improved by heat exchange through the entire unit plate.
  • the heat insulation efficiency between the sensible heat exchanger and the latent heat exchanger can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heat exchanger in which a heat exchange pipe is spirally installed around a conventional burner;
  • FIGS. 2 and 3 are a perspective view of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention seen from the upper side and the lower side,
  • FIG. 4 is a right side view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a bottom view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view taken along the line A-A of FIG. 6,
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view of a part of the unit plate shown in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 6,
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 6,
  • FIG. 13 is a view for explaining the flow path of the heat medium in the latent heat exchanger of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a perspective view showing a laminated structure of a unit plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of FIG. 15;
  • 17 is a view for explaining the flow path of the heat medium in the unit plate shown in FIG.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view illustrating an embodiment of a heat insulation unit provided at a boundary between a sensible heat exchanger and a latent heat exchanger, and (b) a perspective view of the combined heat exchanger;
  • FIG. 19 is a perspective view showing a laminated structure of a unit plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a (a) perspective view and (b) a partially cutaway perspective view showing an embodiment in which a heat medium flow path is further formed on the burner.
  • heat exchanger 100 mixer inlet
  • 410a, 420a, 430a, 440a first plate 410b, 420b, 430b, 440b: second plate
  • 450,460,470,480 Unit plate 450a, 460a, 470a, 480a: First plate
  • Second plate 500 Combustion gas discharge part
  • the heat exchanger 1 includes a mixer inlet part 100 through which a mixer in which air and fuel are mixed is introduced; A burner (200) combusting the mixer introduced through the mixer inlet (100); A heat exchanger (300,400) provided around the burner (200) and configured to exchange heat between the combustion gas generated by combustion of the burner (200) and the heat medium, and a plurality of unit plates (310,320,330,340,350,360,370,380,390,410,420,430,440) stacked up and down; And a combustion gas discharge part 500 through which the combustion gas passing through the heat exchange parts 300 and 400 is discharged.
  • the mixer inlet 100, the upper cover plate 110 is formed with a through hole 111 through which the heat medium discharge pipe 112 is penetrated on one side, the mixer is introduced through the center of the upper cover plate 110 It is configured to include a mixer inlet pipe (120).
  • the burner 200 generates a high temperature combustion gas by burning a mixture of air and fuel introduced through the mixer inlet 100.
  • the burner 200 is fixed to the burner support plate 210 and is configured to generate a flame in the downward direction.
  • the burner support plate 210 has a planar portion A having a through hole B through which burner 200 penetrates at the center thereof, and extends downward from an edge portion of the planar portion A to be bent outwardly. It consists of the flange part C and the groove part D of the shape recessed downward in the area
  • the heat exchange parts 300 and 400 may include a sensible heat exchanger 300 that absorbs sensible heat of combustion gas generated by combustion of the burner 200, and water vapor included in the combustion gas that has undergone heat exchange in the sensible heat exchanger 300. It may be configured as a latent heat exchanger 400 to absorb the latent heat generated while condensing.
  • the combustion gas discharge part 500 communicates downwardly with a lower cover plate 510 covering a lower portion of the latent heat exchange part 400 and a through hole B formed at the center of the lower cover plate 510.
  • the exhaust gas discharge pipe 520 is connected to the condensate discharge pipe 513 is composed of a flue 530 connected to one side of the exhaust gas discharge pipe 520 extending upward.
  • the lower cover plate 510 may include a flat portion A having a through hole B formed at a center thereof, a flange portion C extending upward from an edge portion of the flat portion A, and bent outwardly; In the area between the edge portion of the flat portion (A) and the through hole (B) and upwardly convex in the shape of the flow path forming protrusion (D1) and the edge of the flow path forming protrusion (D1) and the flange portion (C) and Comprising a plurality of gap holding protrusions (E1) protruding at the same height, the through hole 511 through which the heat medium inlet pipe 512 is formed in the gap holding protrusion (E1) located on one side.
  • the heat medium passage (P1), the combustion gas passage (P2) and the combustion gas discharge passage (P3) are formed in the interior of the plurality of unit plates 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 410, 420, 430, 440 which constitute the heat exchange unit (300,400). It features.
  • the sensible heat exchanger 300 includes a plurality of unit plates 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380 stacked up and down
  • the latent heat exchanger 400 is A plurality of unit plates 410, 420, 430, and 440 are stacked up and down.
  • the sensible heat exchanger 300 and the latent heat exchanger 400 are spatially separated, and the sensible heat generated by the sensible heat exchanger 300 is latent heat.
  • Insulation 390 is provided to block direct transfer to heat exchanger 400.
  • the unit plates 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, and 380 constituting the sensible heat exchanger 300 are first plates 310a, 320a, 330a, 340a, 350a, 360a, 370a, and 380a positioned at an upper portion thereof, respectively. It consists of two plates 310b, 320b, 330b, 340b, 350b, 360b, 370b, and 380b.
  • the unit plates 410, 420, 430, and 440 constituting the latent heat exchange part 400 may include first plates 410a, 420a, 430a, and 440a positioned at an upper portion thereof, and second plates 410b, 420b, 430b coupled to a lower portion thereof. , 440b) and has a laminated structure similar to that of the sensible heat exchanger 300.
  • the first plate has a first planar portion A1 having a first through hole B1 formed in the center portion thereof, and a first flange portion extending upward from an edge portion of the first planar portion A1 and bent outwardly.
  • C1 the flow path forming protrusion D1 formed convexly upward in the region between the edge portion of the first flat portion A1 and the first through hole B1, and the first flat portion A1.
  • a combustion gas discharge port F1 is formed which penetrates up and down at an edge portion of the edge portion to provide the combustion gas discharge passage P3.
  • the second plate has a second plane portion in which a second through hole B2 having a shape corresponding to the first through hole B1 is formed at a central portion thereof, and an upper surface thereof is in close contact with a bottom surface of the first plane portion A1.
  • (A2) and the second flange portion (C2) is extended to the lower side from the edge portion of the second flat portion (A2) and bent outward and coupled to the first flange portion (C1) of the unit plate located on the lower side; And a concave downwardly formed in an area between the edge of the second flat portion A2 and the second through hole B2 to form a heat medium flow path P1 between the flow path forming protrusion D1.
  • a flue gas discharge port F2 is formed to penetrate up and down the forming groove portion D2 and the edge portion of the second flat portion A2 to provide the combustion gas discharge passage P3.
  • the first flange portion C1 is formed higher than the protruding height of the flow path forming protrusion D1, and the second flange part C2 is formed deeper than the recessed depth of the flow path forming groove D2. . Therefore, among the unit plates stacked up and down adjacently, between the lower end of the flow path forming groove portion D2 of the unit plate located on the upper side and the upper end of the flow path forming protrusion D1 of the unit plate located on the lower side, spaced up and down Space is provided to form the combustion gas flow path (P2).
  • the flow path forming protrusions D1 are formed with a plurality of interval maintaining protrusions E1 protruding at the same height as the first flange part C1 spaced apart from each other in the circumferential direction, and in the flow path forming groove part D2, A plurality of spacing grooves E2 recessed to the same depth as the flange portion C2 are formed. Therefore, of the unit plates stacked up and down adjacently, the second flange portion C2 formed on the unit plate positioned on the upper portion is coupled to the first flange portion C1 formed on the unit plate disposed on the lower portion, and positioned above. The lower end of the gap holding groove E2 formed in the unit plate and the upper end of the gap holding protrusion E1 formed in the unit plate positioned at the lower portion are contacted and supported.
  • the second flange portion C2 of the upper portion and the first flange portion C1 of the lower portion are coupled to each other, and the gap maintaining groove portion E2 of the upper portion and the gap maintaining protrusion E1 of the lower portion are contacted and supported, and the first plate And the combustion gas discharge ports F1 and F2 communicating up and down at the edges of the second plate, so that the heat medium flow path P1 and the combustion gas flow path are formed inside the unit plates stacked up and down adjacent to each other when the unit plates are stacked.
  • P2 and the combustion gas discharge passage P3 are integrally formed, and the bonding strength between the unit plates can be improved.
  • any one or both of the flow path forming protrusion D1 and the flow path forming groove D2 may include an uneven turbulence forming part G.
  • the turbulence forming unit G may be configured to protrude outwardly or recess inwardly from the surfaces of the flow path forming protrusion D1 and the flow path forming groove D2, and the shape may be embossed, elliptical, or one side. It can be configured in various forms such as inclined rib form.
  • the heat exchange efficiency can be improved by promoting the generation of turbulence in the flow of the heat medium passing through the heat medium flow path P1 and the flow of the combustion gas passing through the combustion gas flow path P2. .
  • the flow path forming protrusion D1 of the first plate is recessed downward, and the flow path forming groove part D2 of the second plate protrudes upward.
  • the coupling strength between the flow path forming protrusion (D1) and the flow path forming groove (D2) It can increase, and it can prevent that the flow path formation protrusion D1 and the flow path formation groove part D2 deform
  • the combustion gas generated by the combustion of the burner 200, the flow in the vertical direction is blocked by the upper cover plate 110 and the heat insulating portion 390, the burner It passes through the combustion gas flow path (P2) formed in the unit plates (310,320,330,340,350,360,370,380) constituting the sensible heat exchange unit 300 by flowing in the radially outward direction about the (200), in this process sensible heat exchange unit (300) Heat is transferred to the heat medium passing through the heat medium flow path P1.
  • the combustion gas passing through the combustion gas flow path P2 sequentially passes through the combustion gas discharge passage P3 which is communicated vertically by the combustion gas discharge ports F1 and F2 formed in the unit plates 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 410, 420, 430 and 440 stacked up and down. To move downward.
  • the heat transferred to the outer wall of the combustion gas discharge passage (P3) in the course of the combustion gas passing through the combustion gas discharge passage (P3) is a flat portion (A1, A2) and the flow path forming protrusion (D1) by the conduction method And since it is transferred back to the heat medium passing through the heat medium flow path (P1) through the flow path forming groove (D2) it can minimize the heat loss can further improve the thermal efficiency.
  • the combustion gas entering the combustion gas discharge passage P3 of the latent heat exchange part 400 is blocked downward by the lower cover plate 510, and unit plates 410, 420, 430, and 440 constituting the latent heat exchange part 400. Passes through the combustion gas flow path (P2) formed in the flow inside the latent heat exchange unit 400, in this process the latent heat of condensate contained in the steam of the combustion gas is the heat medium flow path (P1) of the latent heat exchange unit 400 It is transferred to the heat medium passing through), and preheats the heat medium.
  • the combustion gas passing through the combustion gas flow path P2 of the latent heat exchange part 400 is discharged upward through the combustion gas discharge pipe 520 and the flue 530, and the condensed water is connected to the lower portion of the combustion gas discharge pipe 520. It is discharged downward through the condensate discharge pipe 513.
  • the flow path of the heat medium flows into the latent heat exchanger 400 through the heat medium inlet pipe 512 connected to the lower part of the latent heat exchanger 400, and sequentially passes through the latent heat exchanger 400 and the sensible heat exchanger 300. And after absorbing the latent heat and sensible heat, it is configured to be discharged through the heat medium discharge pipe 112 connected to the upper portion of the sensible heat exchanger (300).
  • FIG. 7 FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, one Example of the flow path of a heat medium is demonstrated.
  • the flow path of the heat medium according to an embodiment of the heat medium, the heat medium flowing through the through-hole formed in one side of the second plate constituting the lower unit plate of the unit plate located up and down adjacent, the heat medium flow path (P1) After branching and flowing in both directions along), the unit plate positioned in the upper portion passes through the through hole formed in the first plate positioned on the other side and the through hole formed in the second plate constituting the unit plate positioned in the upper portion. It is configured to flow into the heat medium flow path (P1).
  • the flow path forming protrusion (D1) is formed so that the entire section is communicated along the circumferential direction in the region between the edge portion of the first flat portion (A1) and the first through hole (B1)
  • the flow path forming The groove portion D2 is formed so that the entire section is communicated along the circumferential direction in the region between the edge portion of the second flat portion A2 and the second through hole B2, and the gap maintaining protrusion E1 and the gap holding groove portion In (E2)
  • through holes for connecting the heat medium flow path (P1) of the unit plate located at the bottom and the heat medium flow path (P1) of the unit plate located at the top are formed, respectively, wherein each through hole is located at the bottom
  • the direction of the heat medium flow path P1 in the unit plate and the direction of the heat medium flow path P1 in the unit plate located at the upper part are positioned so as to be opposite to each other.
  • the flow path of the heat medium in the latent heat exchange part 400 will be described with reference to FIGS. 5 and 13.
  • the heat medium flowing through the heat medium inlet pipe 512 is formed in the second plate 440b of the unit plate 440 located at the bottom of the latent heat exchange part 400.
  • Through the 444 is introduced into the heat medium flow path (P1) inside the unit plate (440).
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 in the unit plate 440 is formed through the through hole 441 formed in the first plate 440a and the second plate 430b of the unit plate 430 stacked thereon.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 430 through the through hole 432 formed in the heat sink, and the rest of the heat medium flowed into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 440 is formed through the through hole ( 443 is a unit through the through hole 433 formed in the second plate 430b of the unit plate 430 which is stacked on both sides and flows in the direction toward the through hole 442 formed on the other side based on the other side. It flows into the heat medium flow path P1 inside the plate 430.
  • the second plate of the unit plate 420 stacked on top of the heat medium flowing through the through hole 432 of the unit plate 430 flows in a direction toward the through hole 431 formed on the other side by branching to both sides.
  • the heat medium flow path P1 of the unit plate 420 flows through the through hole 423 formed at 420b.
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 420 is formed in the through hole 422 formed in the first plate 420a and the second plate 410a of the unit plate 410 stacked thereon.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 410 through the formed through hole 413, and the rest of the heat medium flowed into the heat medium flow path P1 of the unit plate 420 passes through the through hole 423.
  • Unit plate 410 through the through hole 412 formed in the second plate 410b of the unit plate 410 stacked on the upper side flows in the direction toward the through hole 421 formed on the other side branched to both sides as a reference ) Flows into the heat medium flow path P1.
  • the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 410 through the through hole 413 formed in the second plate 410b is branched to both sides and flows toward the through hole 411 located on the other side.
  • the through-hole 392 formed in the lower cover plate 390b constituting the heat insulating part 390 passes through the through hole 391 formed in the upper cover plate 390a and flows toward the sensible heat exchange part 300.
  • the heat medium is filled between the upper shielding plate (390a) and the lower shielding plate (390b) to block the combustion heat of the sensible heat exchanger 300 is transferred to the latent heat exchanger (400) side.
  • the flow path of the heat medium in the sensible heat exchange part 300 will be described with reference to FIGS. 5 and 14.
  • the heat medium passing through the through hole 391 formed in the upper blocking plate 390a of the heat insulating part 390 is located at the bottom of the sensible heat exchange part 300.
  • Through the through hole 383 formed in the second plate (380b) of the) is introduced into the heat medium flow path (P1) inside the unit plate (380).
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 in the unit plate 380 is a through hole 381 formed in the first plate 380a and a second plate 370b of the unit plate 370 stacked thereon.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 370 through the through hole 372 formed in the heat sink, and the rest of the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 380 is formed through the through hole ( 383 is a unit through the through hole 373 formed in the second plate 370b of the unit plate 370 which is branched to both sides and flows in the direction toward the through hole 382 formed on the other side and then stacked on the upper side. It flows into the heat medium flow path P1 inside the plate 370.
  • the second plate of the unit plate 360 stacked on the upper part after the heat medium flowing through the through hole 372 of the unit plate 370 flows toward both sides of the through hole 371 formed on the other side. It flows into the heat medium flow path P1 of the unit plate 360 through the through hole 363 formed in 360b.
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 360 is formed in the second plate 350b of the unit plate 350 and the through hole 362 formed in the first plate 360a.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 350 through the formed through hole 353, and the rest of the heat medium flowed into the heat medium flow path P1 of the unit plate 360 may pass through the through hole 363.
  • the unit plate 350 through the through hole 352 formed in the second plate 350b of the unit plate 350 which is branched to both sides and flows in a direction toward the through hole 361 formed on the other side and then stacked on the upper side. ) Flows into the heat medium flow path P1.
  • the second plate of the unit plate 340 stacked on the upper part after the heat medium flowing through the through hole 353 of the unit plate 350 flows in a direction toward the through hole 351 formed on the other side by branching to both sides. It flows into the heat medium flow path P1 of the unit plate 340 through the through hole 343 formed in 340b.
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 340 is formed in the through hole 341 formed in the first plate 340a and the second plate 330b of the unit plate 330 stacked thereon.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 330 through the formed through hole 332, and the rest of the heat medium flowed into the heat medium flow path P1 of the unit plate 340 may pass through the through hole 343.
  • Unit plate 330 through the through hole 333 formed in the second plate 330b of the unit plate 330 stacked on the upper side flows in the direction toward the through hole 342 formed on the other side branched to both sides as a reference ) Flows into the heat medium flow path P1.
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 320 may be formed in the through hole 322 formed in the first plate 320a and the second plate 310b of the unit plate 310 stacked thereon.
  • the heat medium flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 310 through the formed through hole 313, and the rest of the heat medium flowed into the heat medium flow path P1 of the unit plate 320 may pass through the through hole 323.
  • the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 310 is branched to both sides based on the through hole 313 and flows toward the through hole 311 positioned on the other side, and then through the heat medium discharge pipe 112. Discharged.
  • the heat flow paths of the heat medium flow in the direction toward the bottom right from the upper left end in the unit plates 380 and 370 positioned at the bottom, and in the unit plates 360 and 350 positioned above the heat medium.
  • the flow path of the branch flows from the lower right end to both sides and flows in the direction toward the upper left end.
  • the flow path of the heat medium flows from the upper left end to both sides and flows toward the lower right end.
  • the flow path of the heat medium is branched from the lower right end to both sides and flows in a direction toward the upper left end, so that the flow path of the heat medium is alternately changed to form a long flow path of the heat medium.
  • the heat medium flowing through the through hole formed in one side of the second plate constituting the unit plate located at the lower side among the unit plates positioned up and down is the heat medium flow path ( After flowing in one direction along P1), through the through hole formed in the first plate located on the other side and the through hole formed in the second plate constituting the unit plate located in the upper portion, the heat medium of the unit plate located in the upper portion It is configured to flow into the flow path (P1).
  • the flow path forming protrusion D1 is formed such that a portion of the flow path forming protrusion D1 communicates along the circumferential direction in an area between the edge of the first flat portion A1 and the first through hole B1.
  • the flow path forming groove part D2 is formed so that some sections communicate in the circumferential direction in the area between the edge portion of the second flat part A2 and the second through hole B2, and the gap maintaining protrusion E1 is formed.
  • the interval maintaining groove portion E2 are formed with through-holes for connecting the heat medium flow path P1 of the unit plate located below and the heat medium flow path P1 of the unit plate located above, respectively.
  • the direction of the heat medium flow path P1 in the unit plate located in the lower part and the direction of the heat medium flow path P1 in the unit plate located in the upper part are located in opposite directions.
  • the remaining one of the heat medium flowing into the P1 and flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 480 is in one direction along the heat medium flow path P1 based on the through hole 483 (counterclockwise when viewed in plan view).
  • the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 470 flows in one direction (counterclockwise when viewed in plan view) along the heat medium flow path P1 based on the through hole 473, and is located on the other side.
  • the heat medium flow path inside the unit plate 460 through the through hole 471 formed in the first plate 470a and the through hole 463 formed in the second plate 460b of the unit plate 460 stacked thereon. Flows into (P1).
  • Some of the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 460 through the through hole 463 is formed through the through hole 461 formed in the first plate 460a and the unit plate 450 stacked thereon.
  • the heat medium flow path (P1) inside the unit plate 450 through the through hole 452 formed in the second plate (450b) of the remaining, of the heat medium flows into the heat medium flow path (P1) of the unit plate 460
  • the through hole 462 formed in the first plate 460a located on the other side after flowing in the other direction (clockwise when viewed in a plane) along the heat medium flow path (P1) with respect to the through hole 463, It flows into the heat medium flow path P1 inside the unit plate 450 through the through hole 453 formed in the second plate 450b of the unit plate 450 stacked thereon.
  • the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the unit plate 450 flows in the other direction (clockwise when viewed in plan view) along the heat medium flow path P1 based on the through hole 452, and is located on the other side.
  • Through the through hole 451 formed in the first plate (450a) is introduced into the heat medium flow path of the unit plate (not shown) located on the upper portion.
  • the heat medium flows in one direction (counterclockwise in plan view) along the heat medium flow path P1, and the unit plates 460 and 450 positioned above.
  • the heat medium flows in the other direction (clockwise in plan view) along the heat medium flow path P1, whereby the flow direction of the heat medium is alternately changed to form a long flow path.
  • the unit plates 450, 460, 470, and 480 described in the present exemplary embodiment may be stacked in a plurality of set units to form the heat exchange parts 300 and 400.
  • the heat insulating part 390 as shown in Figure 18, the heat medium is filled between the upper screening plate 390a and the lower screening plate 390b stacked up and down, the heat insulating material on the upper screening plate (390a). 390c may be stacked to block the combustion heat generated in the sensible heat exchanger 300 from being transferred to the latent heat exchanger 400. In this case, since the heat medium is filled between the upper shielding plate 390a and the lower shielding plate 390b to perform a heat insulating function, the insulating material 390c may be selectively used as necessary.
  • the unit plates constituting the heat exchange unit 300 and 400 have a square shape around the burner 200 as an example, but in addition to the square shape, the unit plates may be configured in a polygonal shape such as a pentagon and an ellipse shape. As illustrated in FIG. 19 and FIG. 20, the unit plates 610, 620, 630, 640 and 650 may be arranged in a circular shape.
  • the upper side circumference of the burner 200 is connected to the heat medium flow path (P1) located in the upper can be configured to further form a heat medium connection flow path (P) via the heat medium have.
  • the configuration of the heat medium connection passage (P) it is possible to prevent overheating of the burner support plate due to the heat of combustion transmitted through the upper portion of the burner 200, the combustion gas to the heat medium passing through the heat medium connection passage (P) Since heat of combustion of is absorbed, heat insulation and thermal efficiency can be further improved.
  • the heat exchange unit (300,400) has been described as an example of the condensing heat exchanger consisting of the sensible heat exchanger 300 and the latent heat exchanger 400, the heat exchanger of the present invention uses only the sensible combustion as well as the condensing method Of course, it can be applied to a general heat exchanger is a heat exchange.

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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 유입되는 혼합기 유입부; 상기 혼합기 유입부를 통해 유입되는 혼합기를 연소시키는 버너; 상기 버너의 둘레에 구비되어, 상기 버너의 연소에 의해 발생하는 연소가스와, 열매체 간에 열교환이 이루어지고, 다수개의 단위플레이트가 상하로 적층되어 구성되는 열교환부; 및 상기 열교환부를 통과한 연소가스가 배출되는 연소가스 배출부;를 포함하되, 상기 열교환부를 구성하는 다수개의 적층된 단위플레이트의 내부에는, 열매체 유로와 연소가스 유로가 서로 분리되어 상하로 인접하게 교대로 형성됨과 아울러, 상기 연소가스 유로와 상기 연소가스 배출부를 연결하는 연소가스 배출통로가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기
본 발명은 난방용 또는 온수용 보일러에 구비되는 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열매체와 연소가스 간의 열전달 효율을 향상시킴과 아울러 일정한 패턴으로 제작된 단위플레이트를 적층시켜 열매체 유로와 연소가스 유로 및 연소가스 배출통로를 일체로 형성함으로써 구조를 간소화 한 열교환기에 관한 것이다.
난방용 또는 온수용으로 사용되는 보일러는 난방수 또는 직수(이하, ‘열매체’라 통칭함)를 열원에 의해 가열시켜 원하는 지역을 난방하거나 온수를 공급하는 장치로서, 가스와 공기의 혼합기를 연소시키는 버너와, 연소가스의 연소열을 열매체로 전달하는 열교환기를 포함하여 구성된다.
초기에 생산된 보일러는 버너의 연소 시 발생하는 현열만을 이용하여 열매체를 가열하는 방식의 열교환기를 사용하였으나, 근래에 생산되는 보일러는 열효율을 향상시키기 위해 연소실에서 발생되는 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환기와, 상기 현열 열교환기에서 열교환을 마친 연소가스에 포함되어 있는 수증기가 응축되면서 발생하는 잠열을 흡수하는 잠열 열교환기를 구비한 콘덴싱 보일러가 사용되고 있다. 이러한 콘덴싱 보일러는 가스보일러 뿐만 아니라 기름보일러에도 실용화되어 보일러 효율의 증가 및 연료비 절감에 많은 기여를 하고 있다.
이와 같이 현열 열교환기와 잠열 열교환기로 구성되는 종래의 콘덴싱 방식의 열교환기는, 통상 하우징의 상부에 송풍기와 연료공급노즐 및 버너가 설치되고, 상기 버너의 하측으로 하우징의 내부에는 열교환파이프의 외측에 열교환핀이 결합된 현열 열교환기와 잠열 열교환기가 순차적으로 설치된 구조로 이루어져 있다.
그러나, 이와 같은 콘덴싱 방식의 열교환기에 있어서는, 하우징의 상부에 위치하는 송풍기와, 하우징의 내부에 상하로 위치하는 현열 열교환기와 잠열 열교환기의 구조상 열교환기의 부피가 커지게 되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하고 최소한의 부피를 갖도록 하면서 열교환 효율을 향상시키기 위한 선행기술로, 등록특허 제10-1321708호, 등록특허 제10-0581578호, 등록특허 제10-0813807호 등에는, 중앙에 버너가 위치하고, 버너의 둘레에 코일형태로 감겨진 열교환파이프로 구성된 열교환기가 개시되어 있다.
도 1은 상기 등록특허 제10-0813807호에 개시된 콘덴싱 보일러의 열교환기의 단면도를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 열교환기(40)는, 연소가스가 하향식으로 배출되게 설치되는 버너(10)와, 상기 버너(10)에서 발생되는 열에 의해 그 내부로 공급되는 물을 원하는 온도로 가열하여 난방수 또는 온수로 제공할 수 있도록 상기 버너(10)의 둘레에 코일형태로 감겨진 열교환파이프(20), 상기 열교환파이프(20)의 하부에 횡방향으로 설치되어 연소가스의 유로를 형성하는 격막(30)을 포함하여 구성되고, 상기 열교환파이프(20)는 버너(10)의 중심방향을 향하도록 몸체 외측에서 내측으로 소정의 경사면(21)을 갖도록 배치되며, 상기 격막(30)의 몸체에는 그 내부로 연통홀(32)을 형성하면서, 일측과 타측으로는 열교환파이프(20)의 일측과 타측을 상호 연결하는 접속관(33)이 연결 설치된 구성이 나타나 있다.
그러나, 상기 선행기술 문헌들에 소개된 열교환기는, 열교환파이프를 나선형으로 가공하는 과정에서 비틀림 현상이 발생하게 되므로 그 표면을 전체적으로 균일한 형태로 가공하기가 용이하지 않은 단점이 있다.
또한, 열교환파이프의 굽힘 가공 시 버너의 중심을 향하는 내측면과 그 반대측의 외측면 간에는 변형율에 차이가 있으므로 굽힘 가공 시 파손의 우려가 있어, 연소가스와 열교환이 이루어지는 열교환파이프의 너비를 크게 형성하는데 한계가 있다. 이로 인하여 열매체와 연소가스 간의 열전달 효율을 보다 향상시키기 위한 구성으로, 열교환파이프의 표면에 난류 유동을 촉진하는 요철 형태를 가공하기 위한 면적을 충분히 확보할 수 없는 구조적인 한계가 있다.
또한, 종래의 열교환기는 나선형으로 감긴 열교환파이프(20)의 외측 둘레를 밀폐하기 위한 구성으로 하우징(H)이 별도로 구비되어야 하므로, 열교환기의 설치 구조가 복잡하고, 버너(10)의 연소에 의해 발생된 연소가스가 열교환파이프(20)의 상하로 이격된 공간을 통과하여 열교환파이프(20)와 하우징(H)의 내벽 사이의 공간을 통해 유동하면서 하우징(H)에 전달되는 열은 하우징(H)의 외부로 그대로 방열되어 소실되므로 열교환파이프(20)의 내부를 흐르는 열매체에 연소가스의 열원을 충분히 전달할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 열교환기는 너버(10)의 연소에 의해 발생되는 열이 버너(10)를 고정하는 플레이트(11)측으로 전달되어 과열되고, 이를 방지하기 위해서는 단열재 또는 플레이트(11)측 외부에 방열핀을 별도로 추가해야 하므로 구조가 복잡해지고 열이 손실되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한정된 공간에 열매체의 유동 경로를 길게 형성하여 열매체와 연소가스 간의 전열 면적을 넓게 확보하는 한편 열매체와 연소가스의 유동에 난류 발생을 촉진시킴으로써 열효율을 극대화할 수 있는 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열매체 유로와 연소가스 유로 및 그 외측면을 밀폐하는 외벽 구조를 일체형으로 구성함으로써, 열교환기를 구성하는 부품의 개수를 줄이고 결합구조를 간소화 한 열교환기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 연소가스의 배출통로를 통해 배출되는 연소가스의 연소열이 열매체에 최대한 회수되도록 하여 열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 열교환기는, 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 유입되는 혼합기 유입부(100); 상기 혼합기 유입부(100)를 통해 유입되는 혼합기를 연소시키는 버너(200); 상기 버너(200)의 둘레에 구비되어, 상기 버너(200)의 연소에 의해 발생하는 연소가스와, 열매체 간에 열교환이 이루어지고, 다수개의 단위플레이트가 상하로 적층되어 구성되는 열교환부(300,400); 및 상기 열교환부(300,400)를 통과한 연소가스가 배출되는 연소가스 배출부(500);를 포함하되, 상기 열교환부(300,400)를 구성하는 다수개의 적층된 단위플레이트의 내부에는, 열매체 유로(P1)와 연소가스 유로(P2)가 서로 분리되어 상하로 인접하게 교대로 형성됨과 아울러, 상기 연소가스 유로(P2)와 상기 연소가스 배출부(500)를 연결하는 연소가스 배출통로(P3)가 형성된 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 단위플레이트는 상하로 적층된 제1플레이트와 제2플레이트로 구성되고, 상기 제1플레이트에는, 제1관통구(B1)가 중앙부에 형성된 제1평면부(A1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부에서 상측으로 연장되어 외측으로 절곡된 제1플랜지부(C1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 상측으로 볼록하게 형성된 유로형성 돌출부(D1)가 형성되고, 상기 제2플레이트에는, 상기 제1관통구(B1)와 대응되는 형상의 제2관통구(B2)가 중앙부에 형성되고 상기 제1평면부(A1)의 저면에 상면이 밀착되는 제2평면부(A2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부에서 하측으로 연장되어 외측으로 절곡되며 하측에 위치하는 단위플레이트의 제1플랜지부(C1)와 결합되는 제2플랜지부(C2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 하측으로 오목하게 형성되어 상기 유로형성 돌출부(D1)와 사이에 상기 열매체 유로(P1)를 형성하는 유로형성 홈부(D2)가 형성된 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1플랜지부(C1)는 상기 유로형성 돌출부(D1)의 돌출된 높이보다 더 높게 형성되고, 상기 제2플랜지부(C2)는 상기 유로형성 홈부(D2)의 함몰된 깊이보다 더 깊게 형성되어, 상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 홈부(D2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 돌출부(D1)의 상단 사이에는, 상기 연소가스 유로(P2)를 형성하며 상하로 이격된 공간이 마련되도록 구성될 수 있다.
상기 유로형성 돌출부(D1)에는 상기 제1플랜지부(C1)와 동일한 높이로 돌출된 복수의 간격유지 돌출부(E1)가 둘레방향으로 이격되어 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)에는 상기 제2플랜지부(C2)와 동일한 깊이로 함몰된 복수의 간격유지 홈부(E2)가 둘레방향으로 이격되어 형성되어, 상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 홈부(E2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 돌출부(E1)의 상단이 서로 접촉되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 제1평면부(A1)의 가장자리부에는 상기 연소가스 배출통로(P3)를 제공하는 연소가스 배출구(F1)가 형성되고, 상기 제2평면부(A2)의 가장자리부에는 상기 연소가스 배출구(F1)와 상하로 대응되는 위치에 연소가스 배출구(F2)가 형성되어, 상기 연소가스 유로(P2)를 통과한 연소가스는 상하로 배치되는 다수의 단위플레이트에 각각 형성된 연소가스 배출구(F1,F2)를 순차로 통과하여 상기 연소가스 배출부(500)를 향하여 유동하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 유로형성 돌출부(D1) 또는 상기 유로형성 홈부(D2)에는 요철 형상의 난류형성부(G)가 형성될 수 있다.
이 경우 상기 열매체 유로(P1)의 내부와 연소가스 유로(P2)의 내부에서 상기 난류형성부(G)의 돌출된 상단과 함몰된 하단이 서로 맞닿도록 형성될 수 있다.
일실시예로, 상기 유로형성 돌출부(D1)는 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)는 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되며, 상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치하는 것으로 구성될 수 있다.
상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 상기 열매체 유로(P1)를 따라 양방향으로 분기되어 유동한 후에, 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되는 것으로 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 유로형성 돌출부(D1)는 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)는 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되며, 상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치하는 것으로 구성될 수 있다.
상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 상기 열매체 유로(P1)를 따라 일방향으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 실시예들에서, 상기 단위플레이트를 적층하여 상기 열매체 유로(P1)를 다중 병렬로 구성할 수 있다.
상기 열교환부(300,400)는, 상기 버너(200)의 연소에 의해 발생한 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환부(300)와, 상기 현열 열교환부(300)에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(400)로 구성되고, 상기 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400) 사이에는, 상기 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)를 공간적으로 분리하는 단열부(390)가 구비되어, 상기 버너(200)의 연소에 의해 발생한 연소가스는 상기 현열 열교환부(300)의 연소가스 유로(P2)를 통과하며 방사상의 외측방향으로 유동하고, 상기 연소가스 배출통로(P3)를 통과한 후에, 상기 잠열 열교환부(400)의 연소가스 유로(P2)를 통과하며 방사상의 내측방향으로 유동하여 상기 연소가스 배출부(500)로 배출되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 단열부(390)는, 상하로 적층된 상부 가림판(390a)과 하부 가림판(390b) 사이에 열매체가 충전되고, 상기 상부 가림판(390a) 상에는 단열재(390c)가 적층된 것으로 구성될 수 있다.
상기 단위플레이트는, 상기 버너(200)의 둘레에 다각 형상 또는 원 형상 또는 타원 형상으로 배치될 수 있다.
상기 버너(200)의 상부 측면 둘레에는 상부에 위치하는 열매체 유로(P1)에 연결되어 열매체가 경유하는 열매체 연결유로(P)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기에 의하면, 유사한 패턴으로 제작된 다수의 단위플레이트를 적층시켜 그 내부 공간에 서로 분리되어 인접하게 교대로 배치된 열매체 유로와 연소가스 유로를 형성하고, 한정된 공간 내에 열매체의 유동 경로를 최대한 길게 형성함과 아울러 단위플레이트의 표면에는 열매체와 연소가스의 유동에 난류 발생을 촉진시키는 난류발생부를 넓은 영역에 형성할 수 있도록 구성함으로써 열효율을 극대화할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 다수개가 단위플레이트가 적층되어 구성되는 열교환부의 내부에는 열매체 유로와 연소가스 유로가 형성됨과 아울러 연소가스가 통과하는 외측면을 밀폐하는 외벽 구조가 일체형으로 형성되므로, 열교환기를 구성하는 부품의 수를 줄일 수 있어 설치구조가 간소화됨과 아울러 일체형 구조의 외벽에 전달된 연소가스의 열이 열매체에 전도 방식에 의해 다시 전달되므로 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 다수개의 단위플레이트를 다중으로 적층시켜 열매체 유로를 다중 병렬로 구성함으로써 압력 손실을 최소화하고 별도의 연결부품이 필요하지 않으며 연결되는 열매체 유로 사이를 연결하는 부분도 열교환되는 면적으로 활용할 수 있다.
또한 열매체 유로 및 연소가스 유로의 내부에 난류형성을 위한 형상이 맞닿아 용접되게 함으로써 열매체의 압력에 의한 단위플레이트의 변형을 방지하고 내압 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 열매체 유로와 연소가스가 단위플레이트에 서로 이어진 형태로 구성되므로 단위플레이트 전체를 통하여 열교환되어 열효율을 더욱 향상 시킬수 있다.
또한 버너의 상부 측면부에도 열매체가 경유하는 유로를 형성함으로써 버너 지지플레이트의 과열을 방지하고 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 현열 열교환부와 잠열 열교환부 사이에 위치하는 단열부를 구성하는 플레이트 사이 공간에 열매체가 경유하도록 구성함으로써, 현열 열교환부와 잠열 열교환부 간의 단열 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래 버너의 둘레에 열교환파이프가 나선형으로 설치된 열교환기를 보여주는 단면도,
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기를 상측과 하측에서 바라본 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 우측면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 평면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 저면도,
도 8은 도 6의 A-A 선을 따라 절개한 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 단위플레이트의 일부를 확대하여 나타낸 사시도,
도 10은 도 6의 A-A 선을 따라 절개한 단면도,
도 11은 도 6의 B-B 선을 따라 절개한 단면도,
도 12는 도 7의 C-C 선을 따라 절개한 단면도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 잠열 열교환부에서 열매체의 유동 경로를 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 현열 열교환부에서 열매체의 유동 경로를 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위플레이트의 적층구조를 나타낸 사시도,
도 16은 도 15의 분해 사시도,
도 17은 도 15에 도시된 단위플레이트에서 열매체의 유동 경로를 설명하기 위한 도면,
도 18은 현열 열교환부와 잠열 열교환부의 경계에 구비되는 단열부의 일실시예를 나타낸 (a) 분해 사시도, (b) 결합 사시도,
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위플레이트의 적층구조를 나타낸 사시도,
도 20은 버너의 상부에 열매체 유로가 추가로 형성된 실시예를 나타낸 (a) 사시도와, (b) 일부 절개 사시도.
** 부호의 설명 **
1 : 열교환기 100 : 혼합기 유입부
110 : 상부덮개 플레이트 112 : 열매체 배출관
200 : 버너 300 : 현열 열교환부
310,320,330,340,350,360,370,380 : 현열 열교환부의 단위플레이트
310a,320a,330a,340a,350a,360a,370a,380a : 제1플레이트
310b,320b,330b,340b,350b,360b,370b,380b : 제2플레이트
390 : 단열부 390a : 상부 가림판
390b : 하부 가림판 390c : 단열재
410,420,430,440 : 잠열 열교환부의 단위플레이트
410a,420a,430a,440a : 제1플레이트 410b,420b,430b,440b : 제2플레이트
450,460,470,480 : 단위플레이트 450a,460a,470a,480a : 제1플레이트
450b,460b,470b,480b : 제2플레이트 500 : 연소가스 배출부
510 : 하부덮개 플레이트 520 : 연소가스 배출관
530 : 연도 A,A1,A2 : 평면부
B,B1,B2 : 관통구 C,C1,C2 : 플랜지부
D,D1 : 유로형성 돌출부 D2 : 유로형성 홈부
E1 : 간격유지 돌출부 E2 : 간격유지 홈부
F1,F2 : 연소가스 배출구 G : 난류형성부
P1 : 열매체 유로 P2 : 연소가스 유로
P3 : 연소가스 배출통로 P : 열매체 연결유로
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기(1)는, 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 유입되는 혼합기 유입부(100); 상기 혼합기 유입부(100)를 통해 유입되는 혼합기를 연소시키는 버너(200); 상기 버너(200)의 둘레에 구비되어 버너(200)의 연소에 의해 발생하는 연소가스와 열매체 간에 열교환이 이루어지고, 다수개의 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380,390,410,420,430,440)가 상하로 적층되어 구성되는 열교환부(300,400); 및 상기 열교환부(300,400)를 통과한 연소가스가 배출되는 연소가스 배출부(500)를 포함하여 구성된다.
상기 혼합기 유입부(100)는, 일측에 열매체 배출관(112)이 관통되는 관통공(111)이 형성된 상부덮개 플레이트(110)와, 상기 상부덮개 플레이트(110)의 중앙을 관통하여 혼합기가 유입되는 혼합기 유입관(120)을 포함하여 구성된다.
상기 버너(200)는 혼합기 유입부(100)를 통하여 유입되는 공기와 연료의 혼합기를 연소시켜 고온의 연소가스를 발생시킨다. 상기 버너(200)는 버너 지지플레이트(210)에 고정되고, 하방향으로 화염을 발생시키도록 구성되어 있다. 상기 버너 지지플레이트(210)는, 버너(200)가 관통되는 관통구(B)가 중앙에 형성된 평면부(A)와, 상기 평면부(A)의 테두리부에서 하측으로 연장되어 외측으로 절곡된 플랜지부(C)와, 상기 평면부(A)의 테두리부와 상기 관통구(B) 사이의 영역에서 하측으로 오목한 형상의 홈부(D)로 구성된다.
상기 열교환부(300,400)는, 버너(200)의 연소에 의해 발생한 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환부(300)와, 상기 현열 열교환부(300)에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기가 응축되면서 발생하는 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(400)로 구성될 수 있다.
상기 연소가스 배출부(500)는, 잠열 열교환부(400)의 하부를 덮는 하부덮개 플레이트(510)와, 상기 하부덮개 플레이트(510)의 중앙에 형성된 관통구(B)에 하측으로 연통되며 하단에는 응축수 배출관(513)이 연결된 배기가스 배출관(520)과, 상기 배기가스 배출관(520)의 일측으로 연결되어 상측으로 연장되는 연도(530)로 구성된다.
상기 하부덮개 플레이트(510)는, 관통구(B)가 중앙에 형성된 평면부(A)와, 상기 평면부(A)의 테두리부에서 상측으로 연장되어 외측으로 절곡된 플랜지부(C)와, 상기 평면부(A)의 테두리부와 상기 관통구(B) 사이의 영역에서 상측으로 볼록한 형상의 유로형성 돌출부(D1) 및 상기 유로형성 돌출부(D1)의 모서리부에서 상기 플랜지부(C)와 동일한 높이로 돌출된 복수의 간격유지 돌출부(E1)를 포함하고, 일측에 위치하는 간격유지 돌출부(E1)에는 열매체 유입관(512)이 관통되는 관통공(511)이 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 특징적 구성인 열교환부(300,400)를 구성하는 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)의 구성 및 작용을 설명한다.
본 발명에서는 상기 열교환부(300,400)를 구성하며 상하로 적층되는 다수개의 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380,390,410,420,430,440)의 내부에 열매체 유로(P1)와 연소가스 유로(P2) 및 연소가스 배출통로(P3)가 함께 형성된 것을 특징으로 한다.
도 5, 도 8, 도 9, 도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 현열 열교환부(300)는, 다수개의 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380)가 상하로 적층되어 구성되고, 상기 잠열 열교환부(400)는, 다수개의 단위플레이트(410,420,430,440)가 상하로 적층되어 구성된다. 그리고, 상기 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400) 사이에는, 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)를 공간적으로 분리하며, 현열 열교환부(300)에서 발생된 현열이 잠열 열교환부(400)로 직접 전달되는 것을 차단하기 위한 단열부(390)가 구비된다.
상기 현열 열교환부(300)를 구성하는 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380)는, 상부에 위치하는 제1플레이트(310a,320a,330a,340a,350a,360a,370a,380a)와, 그 하부에 각각 결합되는 제2플레이트(310b,320b,330b,340b,350b,360b,370b,380b)로 구성된다.
상기 잠열 열교환부(400)를 구성하는 단위플레이트(410,420,430,440)는, 상부에 위치하는 제1플레이트(410a,420a,430a,440a)와, 그 하부에 각각 결합되는 제2플레이트(410b,420b,430b,440b)로 구성되어, 상기 현열 열교환부(300)와 유사한 형태의 적층 구조를 갖는다.
상기 현열 열교환부(300)를 구성하는 제1플레이트(310a,320a,330a,340a,350a,360a,370a,380a)와, 잠열 열교환부(400)를 구성하는 제1플레이트(410a,420a,430a,440a)는 유사한 형태의 패턴으로 구성되므로, 이하, ‘제1플레이트’라 통칭하고, 상기 현열 열교환부(300)를 구성하는 제2플레이트(310b,320b,330b,340b,350b,360b,370b,380b)와, 잠열 열교환부(400)를 구성하는 제2플레이트(410b,420b,430b,440b)는 유사한 형태의 패턴으로 구성되므로, 이하, ‘제2플레이트’라 통칭하여 그 구성을 설명하기로 한다.
상기 제1플레이트는, 제1관통구(B1)가 중앙부에 형성된 제1평면부(A1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부에서 상측으로 연장되어 외측으로 절곡된 제1플랜지부(C1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 상측으로 볼록하게 형성된 유로형성 돌출부(D1)와, 상기 제1평면부(A1)의 가장자리부에 상하로 관통되어 연소가스 배출통로(P3)를 제공하는 연소가스 배출구(F1)가 형성되어 있다.
상기 제2플레이트는, 상기 제1관통구(B1)와 대응되는 형상의 제2관통구(B2)가 중앙부에 형성되고 상기 제1평면부(A1)의 저면에 상면이 밀착되는 제2평면부(A2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부에서 하측으로 연장되어 외측으로 절곡되며 하측에 위치하는 단위플레이트의 제1플랜지부(C1)에 결합되는 제2플랜지부(C2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 하측으로 오목하게 형성되어 상기 유로형성 돌출부(D1)와 사이에 열매체 유로(P1)를 형성하는 유로형성 홈부(D2)와, 상기 제2평면부(A2)의 가장자리부에 상하로 관통되어 연소가스 배출통로(P3)를 제공하는 연소가스 배출구(F2)가 형성되어 있다.
상기 제1플랜지부(C1)는 유로형성 돌출부(D1)의 돌출된 높이보다 더 높게 형성되고, 상기 제2플랜지부(C2)는 유로형성 홈부(D2)의 함몰된 깊이보다 더 깊게 형성되어 있다. 따라서, 상하로 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 홈부(D2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 돌출부(D1)의 상단 사이에는, 상하로 이격된 공간이 마련되어 연소가스 유로(P2)를 형성하게 된다.
그리고, 상기 유로형성 돌출부(D1)에는 제1플랜지부(C1)와 동일한 높이로 돌출된 복수의 간격유지 돌출부(E1)가 둘레방향으로 이격되어 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)에는 제2플랜지부(C2)와 동일한 깊이로 함몰된 복수의 간격유지 홈부(E2)가 형성된다. 따라서, 상하로 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 제2플랜지부(C2)는 하부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 제1플랜지부(C1)에 결합되고, 상부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 홈부(E2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 돌출부(E1)의 상단이 서로 접촉되어 지지된다.
이와 같이 상부의 제2플랜지부(C2)와 하부의 제1플랜지부(C1)가 결합되고, 상부의 간격유지 홈부(E2)와 하부의 간격유지 돌출부(E1)가 접촉 지지되고, 제1플레이트와 제2플레이트의 가장자리부에는 상하로 연통되는 연소가스 배출구(F1,F2)를 형성함으로써, 단위플레이트의 적층 시, 상하로 인접하게 적층되는 단위플레이트의 내부에는 열매체 유로(P1)와 연소가스 유로(P2) 및 연소가스 배출통로(P3)가 일체형으로 형성됨과 아울러 단위플레이트들 간의 결합강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2) 중 어느 하나 또는 양자 모두에는 요철 형상의 난류형성부(G)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 난류형성부(G)는 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2)의 표면에서 외측으로 돌출되거나 내측으로 함몰된 형태로 구성될 수 있으며, 그 형태는 엠보싱 형태, 타원 형태, 또는 일측으로 경사진 리브 형태 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 난류형성부(G)의 구성에 의하면, 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동 및 연소가스 유로(P2)를 통과하는 연소가스의 유동에 난류 발생을 촉진시킴으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 난류형성부(G)를 구성함에 있어서, 제1플레이트의 유로형성 돌출부(D1)에는 하측으로 함몰된 형태로 구성하고, 제2플레이트의 유로형성 홈부(D2)에는 상측으로 돌출된 형태로 구성하여, 상기 하측으로 함몰된 난류형성부의 하단과, 상기 상측으로 돌출된 난류형성부의 상단이 서로 접촉되도록 구성할 경우에는, 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2) 간의 결합 강도를 증대시킬 수 있어, 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 압력에 의한 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2)가 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
종래기술에 따른 나선형 열교환파이프 구조에서는 파이프의 굽힘 가공에 따르는 파이프의 변형 및 파손의 문제가 있어 열교환파이프의 표면에 난류 유동을 촉진하는 요철 형태를 가공하기 위한 면적을 충분히 확보할 수 없는 구조적인 한계가 있었으나, 본 발명에서는 단위플레이트를 적층시켜 열교환기를 구성하게 되므로, 난류형성부(G)의 형성을 위한 공간을 넓게 확보할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 열교환기에서의 연소가스의 유동 경로와 열매체의 유동 경로를 설명한다.
먼저, 연소가스의 유동 경로를 설명한다.
도 6과 도 8 내지 도 11을 참조하면, 버너(200)의 연소에 의해 발생된 연소가스는, 상부덮개 플레이트(110)와 단열부(390)에 의해 상하방향으로의 유동은 차단되고, 버너(200)를 중심으로 방사상의 외측방향으로 유동하여 현열 열교환부(300)를 구성하는 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380)에 형성되는 연소가스 유로(P2)를 통과하게 되며, 이 과정에서 현열 열교환부(300)의 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체에 열을 전달하게 된다.
상기 연소가스 유로(P2)를 통과하는 과정에서 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2)에 형성된 난류형성부(G)에 의해 연소가스와 열매체의 유동에 난류 발생이 동시에 촉진되므로, 연소가스와 열매체 간의 열전달 효율을 높일 수 있다.
상기 연소가스 유로(P2)를 통과한 연소가스는 상하로 적층된 단위플레이트(310,320,330,340,350,360,370,380,390,410,420,430,440)에 각각 형성된 연소가스 배출구(F1,F2)에 의해 상하로 연통되는 연소가스 배출통로(P3)를 순차로 통과하여 하향 이동하게 된다. 이때, 상기 연소가스가 연소가스 배출통로(P3)를 통과하는 과정에서 연소가스 배출통로(P3)의 외벽에 전달된 열은 전도방식에 의해 평면부(A1,A2)와 유로형성 돌출부(D1) 및 유로형성 홈부(D2)를 거쳐 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체에 다시 전달되므로 열손실이 최소화되어 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
그 후, 잠열 열교환부(400)의 연소가스 배출통로(P3)로 진입한 연소가스는 하부덮개 플레이트(510)에 의해 하향 이동이 차단되고, 잠열 열교환부(400)를 구성하는 단위플레이트(410,420,430,440)에 형성된 연소가스 유로(P2)를 통과하여 잠열 열교환부(400)의 내측으로 유동하게 되며, 이 과정에서 연소가스의 수증기에 포함된 응축수의 잠열은 잠열 열교환부(400)의 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체에 전달되어 열매체를 예열하게 된다. 연소가스가 잠열 열교환부(400)의 연소가스 유로(P2)를 통과하는 과정에서도 유로형성 돌출부(D1)와 유로형성 홈부(D2)에 형성된 난류형성부(G)에 의해 연소가스와 열매체의 유동에 난류 발생이 촉진되어 잠열의 회수율을 높일 수 있다.
상기 잠열 열교환부(400)의 연소가스 유로(P2)를 통과한 연소가스는 연소가스 배출관(520)과 연도(530)를 통해 상측으로 배출되고, 응축수는 연소가스 배출관(520)의 하부에 연결된 응축수 배출관(513)을 통해 하측으로 배출된다.
이하, 열매체의 유동 경로를 설명한다.
열매체의 유동 경로는 잠열 열교환부(400)의 하부에 연결된 열매체 유입관(512)을 통해 잠열 열교환부(400)로 유입되고, 잠열 열교환부(400)와 현열 열교환부(300)를 순차로 경유하며 잠열과 현열을 흡수한 후에, 현열 열교환부(300)의 상부에 연결된 열매체 배출관(112)을 통해 배출되도록 구성된다.
먼저, 도 5, 도 7, 도 12, 도 13, 도 14를 참조하여, 열매체의 유동 경로의 일실시예를 설명한다.
일실시예에 따른 열매체의 유동 경로는, 상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 열매체 유로(P1)를 따라 양방향으로 분기되어 유동한 후에, 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되도록 구성된다.
이를 위한 구성으로, 상기 유로형성 돌출부(D1)는 제1평면부(A1)의 테두리부와 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)는 제2평면부(A2)의 테두리부와 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되며, 상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치되어 있다.
이하, 도 5와 도 13 및 도 14를 참조하여 열교환부(300,400)에서 열매체의 유동 경로를 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 5와 도 13을 참조하여 잠열 열교환부(400)에서의 열매체의 유동 경로를 설명한다. 도 13에서 화살표로 도시된 바와 같이, 열매체 유입관(512)을 통해 유입된 열매체는, 잠열 열교환부(400)의 최하부에 위치하는 단위플레이트(440)의 제2플레이트(440b)에 형성된 관통공(443)을 통해 단위플레이트(440) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(440) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(440a)에 형성된 관통공(441)과 상부에 적층되는 단위플레이트(430)의 제2플레이트(430b)에 형성된 관통공(432)을 통하여 단위플레이트(430) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(440) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는, 상기 관통공(443)을 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(442)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(430)의 제2플레이트(430b)에 형성된 관통공(433)을 통하여 단위플레이트(430) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(430)의 관통공(432)을 통하여 유입된 열매체는 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(431)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(420)의 제2플레이트(420b)에 형성된 관통공(423)을 통하여 단위플레이트(420)의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(420)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(420a)에 형성된 관통구(422)와 상부에 적층되는 단위플레이트(410)의 제2플레이트(410a)에 형성된 관통구(413)를 통하여 단위플레이트(410) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(420)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(423)를 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(421)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(410)의 제2플레이트(410b)에 형성된 관통구(412)를 통하여 단위플레이트(410) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 제2플레이트(410b)에 형성된 관통구(413)를 통하여 단위플레이트(410) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체는 양측으로 분기되어 타측에 위치하는 관통구(411)를 향하여 유동한 후에, 단열부(390)를 구성하는 하부 가림판(390b)에 형성된 관통구(392)와 상부 가림판(390a)에 형성된 관통공(391)을 통과하여 현열 열교환부(300) 측으로 유동하게 된다. 한편, 상기 상부 가림판(390a)과 하부 가림판(390b) 사이에는 열매체가 충전되어 현열 열교환부(300)의 연소열이 잠열 열교환기(400) 측으로 전달되는 것을 차단하게 된다.
이와 같이 잠열 열교환부(400)에서는 하부에 위치하는 단위플레이트(440,430)에서는 열매체의 유로가 좌상단에서 양측으로 분기되어 우하단을 향하는 방향으로 유동하고, 상부에 위치하는 단위플레이트(420,410)에서는 열매체의 유로가 우하단에서 양측으로 분기되어 좌상단을 향하는 방향으로 유동하게 되므로, 열매체의 유로 방향이 변경되면서 열매체의 유로를 길게 형성할 수 있게 된다.
다음으로, 도 5와 도 14를 참조하여 현열 열교환부(300)에서의 열매체의 유동 경로를 설명한다. 도 14에서 화살표로 도시된 바와 같이, 단열부(390)의 상부 가림판(390a)에 형성된 관통공(391)을 통과한 열매체는, 현열 열교환부(300)의 최하부에 위치하는 단위플레이트(380)의 제2플레이트(380b)에 형성된 관통공(383)을 통해 단위플레이트(380) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(380) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(380a)에 형성된 관통공(381)과 상부에 적층되는 단위플레이트(370)의 제2플레이트(370b)에 형성된 관통공(372)을 통하여 단위플레이트(370) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(380) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는, 상기 관통공(383)을 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(382)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(370)의 제2플레이트(370b)에 형성된 관통공(373)을 통하여 단위플레이트(370) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(370)의 관통공(372)을 통하여 유입된 열매체는 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(371)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(360)의 제2플레이트(360b)에 형성된 관통공(363)을 통하여 단위플레이트(360)의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(360)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(360a)에 형성된 관통구(362)와 상부에 적층되는 단위플레이트(350)의 제2플레이트(350b)에 형성된 관통구(353)를 통하여 단위플레이트(350) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(360)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(363)를 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(361)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(350)의 제2플레이트(350b)에 형성된 관통구(352)를 통하여 단위플레이트(350) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(350)의 관통공(353)을 통하여 유입된 열매체는 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(351)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(340)의 제2플레이트(340b)에 형성된 관통공(343)을 통하여 단위플레이트(340)의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(340)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(340a)에 형성된 관통구(341)와 상부에 적층되는 단위플레이트(330)의 제2플레이트(330b)에 형성된 관통구(332)를 통하여 단위플레이트(330) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(340)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(343)를 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(342)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(330)의 제2플레이트(330b)에 형성된 관통구(333)를 통하여 단위플레이트(330) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(330)의 관통공(332)을 통하여 유입된 열매체는 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(331)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(320)의 제2플레이트(320b)에 형성된 관통공(323)을 통하여 단위플레이트(320)의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(320)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(320a)에 형성된 관통구(322)와 상부에 적층되는 단위플레이트(310)의 제2플레이트(310b)에 형성된 관통구(313)를 통하여 단위플레이트(310) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(320)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(323)를 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 형성된 관통공(321)을 향하는 방향으로 유동한 후에 상부에 적층되는 단위플레이트(310)의 제2플레이트(310b)에 형성된 관통구(312)를 통하여 단위플레이트(310) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(310)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체는 관통구(313)를 기준으로 양측으로 분기되어 타측에 위치하는 관통구(311)를 향하여 유동한 후에 열매체 배출관(112)을 통하여 배출된다.
이와 같이 현열 열교환부(300)에서는 최하부에 위치하는 단위플레이트(380,370)에서는 열매체의 유로가 좌상단에서 양측으로 분기되어 우하단을 향하는 방향으로 유동하고, 그 상부에 위치하는 단위플레이트(360,350)에서는 열매체의 유로가 우하단에서 양측으로 분기되어 좌상단을 향하는 방향으로 유동하게 되며, 그 상부에 위치하는 단위플레이트(340,330)에서는 열매체의 유로가 좌상단에서 양측으로 분기되어 우하단을 향하는 방향으로 유동하고, 그 상부에 위치하는 단위플레이트(320,310)에서는 열매체의 유로가 우하단에서 양측으로 분기되어 좌상단을 향하는 방향으로 유동하게 되므로, 열매체의 유로 방향이 교대로 변경되면서 열매체의 유로를 길게 형성할 수 있게 된다.
이하, 도 15 내지 도 17을 참조하여, 열매체의 유동 경로의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에 따른 단위플레이트(460,470,480,490)는 전술한 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)를 구성하는 단위플레이트를 대체하여 적용될 수 있으므로, 이하에서는 하나의 세트를 구성하는 단위플레이트(460,470,480,490)의 구조와 그 내부에서의 열매체의 유동 경로를 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 열매체의 유동 경로는, 상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 상기 열매체 유로(P1)를 따라 일방향으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되도록 구성된다.
이를 위한 구성으로, 상기 유로형성 돌출부(D1)는 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되고, 상기 유로형성 홈부(D2)는 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되며, 상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치되어 있다.
도 16과 도 17을 참조하면, 최하부에 위치하는 단위플레이트(480)의 제2플레이트(480b)에 형성된 관통공(483)을 통해 단위플레이트(480)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(480a)에 형성된 관통구(482)와 상부에 적층되는 단위플레이트(470)의 제2플레이트(470b)에 형성된 관통구(473)를 통하여 단위플레이트(470) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(480)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(483)를 기준으로 열매체 유로(P1)를 따라 일방향(평면상에서 볼 때 반시계방향)으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트(480a)에 형성된 관통구(481)와, 상부에 적층되는 단위플레이트(470)의 제2플레이트(470b)에 형성된 관통구(472)를 통하여 단위플레이트(470) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(470)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체는 상기 관통구(473)를 기준으로 열매체 유로(P1)를 따라 일방향(평면상에서 볼 때 반시계방향)으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트(470a)에 형성된 관통구(471)와, 상부에 적층되는 단위플레이트(460)의 제2플레이트(460b)에 형성된 관통구(463)를 통하여 단위플레이트(460) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 관통구(463)를 통해 단위플레이트(460) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 일부는 제1플레이트(460a)에 형성된 관통구(461)와 상부에 적층되는 단위플레이트(450)의 제2플레이트(450b)에 형성된 관통구(452)를 통하여 단위플레이트(450) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입되고, 상기 단위플레이트(460)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체 중 나머지는 상기 관통구(463)를 기준으로 열매체 유로(P1)를 따라 타방향(평면상에서 볼 때 시계방향)으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트(460a)에 형성된 관통구(462)와, 상부에 적층되는 단위플레이트(450)의 제2플레이트(450b)에 형성된 관통구(453)를 통하여 단위플레이트(450) 내부의 열매체 유로(P1)로 유입된다.
상기 단위플레이트(450)의 열매체 유로(P1)로 유입된 열매체는 상기 관통구(452)를 기준으로 열매체 유로(P1)를 따라 타방향(평면상에서 볼 때 시계방향)으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트(450a)에 형성된 관통구(451)를 통하여 그 상부에 위치하는 단위플레이트(미도시됨)의 열매체 유로로 유입된다.
이와 같이 본 실시예에서는 하부에 위치하는 단위플레이트(480,470)에서는 열매체가 열매체 유로(P1)를 따라서 일방향(평면상에서 볼 때 반시계방향)으로 유동하도록 구성하고, 상부에 위치하는 단위플레이트(460,450)에서는 열매체가 열매체 유로(P1)를 따라서 타방향(평면상에서 볼 때 시계방향)으로 유동하도록 구성함으로써, 열매체의 유동 방향이 교대로 변경되면서 유로를 길게 형성할 수 있게 된다. 그리고, 본 실시예에서 예를 들어 설명한 단위플레이트(450,460,470,480)는 복수의 세트 단위로 적층되어 열교환부(300,400)를 구성할 수 있다.
한편, 상기 단열부(390)는, 도 18에 도시된 바와 같이 상하로 적층된 상부 가림판(390a)과 하부 가림판(390b) 사이에 열매체가 충전되고, 상기 상부 가림판(390a) 상에는 단열재(390c)가 적층되어, 현열 열교환부(300)에서 발생된 연소열이 잠열 열교환부(400)로 전달되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다. 이 경우 상기 상부 가림판(390a)과 하부 가림판(390b) 사이에 열매체가 충전되어 단열 기능을 할 수 있으므로, 상기 단열재(390c)는 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 실시예들에서는 열교환부(300,400)를 구성하는 단위플레이트가 버너(200)의 둘레에 사각 형상으로 구성된 경우를 예로 들었으나, 사각 형상 이외에 오각형 등 다각 형상, 타원 형상으로 구성될 수 있으며, 도 19와 도 20에 도시된 바와 같이 단위플레이트(610,620,630,640,650)가 원 형상으로 배치되어 구성될 수도 있다.
한편, 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 버너(200)의 상부 측면 둘레에는 상부에 위치하는 열매체 유로(P1)에 연결되어 열매체가 경유하는 열매체 연결유로(P)가 추가로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 열매체 연결유로(P)의 구성에 의하면, 버너(200)의 상부를 통해 전달되는 연소열에 의한 버너 지지플레이트의 과열을 방지할 수 있고, 상기 열매체 연결유로(P)를 경유하는 열매체에 연소가스의 연소열이 흡수되므로, 단열 및 열효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 실시예들에서, 열교환부(300,400)는 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)로 구성된 콘덴싱 방식의 열교환기를 예로들어 설명하였으나, 본 발명의 열교환기는 콘덴싱 방식 뿐만 아니라 연소 현열만을 이용하여 열교환이 이루어지는 일반 열교환기에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 유입되는 혼합기 유입부(100);
    상기 혼합기 유입부(100)를 통해 유입되는 혼합기를 연소시키는 버너(200);
    상기 버너(200)의 둘레에 구비되어, 상기 버너(200)의 연소에 의해 발생하는 연소가스와, 열매체 간에 열교환이 이루어지고, 다수개의 단위플레이트가 상하로 적층되어 구성되는 열교환부(300,400); 및
    상기 열교환부(300,400)를 통과한 연소가스가 배출되는 연소가스 배출부(500);를 포함하되,
    상기 열교환부(300,400)를 구성하는 다수개의 적층된 단위플레이트의 내부에는, 열매체 유로(P1)와 연소가스 유로(P2)가 서로 분리되어 상하로 인접하게 교대로 형성됨과 아울러, 상기 연소가스 유로(P2)와 상기 연소가스 배출부(500)를 연결하는 연소가스 배출통로(P3)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위플레이트는 상하로 적층된 제1플레이트와 제2플레이트로 구성되고,
    상기 제1플레이트에는, 제1관통구(B1)가 중앙부에 형성된 제1평면부(A1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부에서 상측으로 연장되어 외측으로 절곡된 제1플랜지부(C1)와, 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 상측으로 볼록하게 형성된 유로형성 돌출부(D1)가 형성되고,
    상기 제2플레이트에는, 상기 제1관통구(B1)와 대응되는 형상의 제2관통구(B2)가 중앙부에 형성되고 상기 제1평면부(A1)의 저면에 상면이 밀착되는 제2평면부(A2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부에서 하측으로 연장되어 외측으로 절곡되며 하측에 위치하는 단위플레이트의 제1플랜지부(C1)와 결합되는 제2플랜지부(C2)와, 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 하측으로 오목하게 형성되어 상기 유로형성 돌출부(D1)와 사이에 상기 열매체 유로(P1)를 형성하는 유로형성 홈부(D2)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1플랜지부(C1)는 상기 유로형성 돌출부(D1)의 돌출된 높이보다 더 높게 형성되고,
    상기 제2플랜지부(C2)는 상기 유로형성 홈부(D2)의 함몰된 깊이보다 더 깊게 형성되어,
    상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 홈부(D2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트의 유로형성 돌출부(D1)의 상단 사이에는, 상기 연소가스 유로(P2)를 형성하며 상하로 이격된 공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유로형성 돌출부(D1)에는 상기 제1플랜지부(C1)와 동일한 높이로 돌출된 복수의 간격유지 돌출부(E1)가 둘레방향으로 이격되어 형성되고,
    상기 유로형성 홈부(D2)에는 상기 제2플랜지부(C2)와 동일한 깊이로 함몰된 복수의 간격유지 홈부(E2)가 둘레방향으로 이격되어 형성되어,
    상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 상부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 홈부(E2)의 하단과, 하부에 위치하는 단위플레이트에 형성된 간격유지 돌출부(E1)의 상단이 서로 접촉되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1평면부(A1)의 가장자리부에는 상기 연소가스 배출통로(P3)를 제공하는 연소가스 배출구(F1)가 형성되고, 상기 제2평면부(A2)의 가장자리부에는 상기 연소가스 배출구(F1)와 상하로 대응되는 위치에 연소가스 배출구(F2)가 형성되어, 상기 연소가스 유로(P2)를 통과한 연소가스는 상하로 배치되는 다수의 단위플레이트에 각각 형성된 연소가스 배출구(F1,F2)를 순차로 통과하여 상기 연소가스 배출부(500)를 향하여 유동하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 유로형성 돌출부(D1) 또는 상기 유로형성 홈부(D2)에는 요철 형상의 난류형성부(G)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열매체 유로(P1)의 내부와 연소가스 유로(P2)의 내부에서 상기 난류형성부(G)의 돌출된 상단과 함몰된 하단이 서로 맞닿도록 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 유로형성 돌출부(D1)는 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되고,
    상기 유로형성 홈부(D2)는 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 전체 구간이 연통되도록 형성되며,
    상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 상기 열매체 유로(P1)를 따라 양방향으로 분기되어 유동한 후에, 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 유로형성 돌출부(D1)는 상기 제1평면부(A1)의 테두리부와 상기 제1관통구(B1) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되고,
    상기 유로형성 홈부(D2)는 상기 제2평면부(A2)의 테두리부와 상기 제2관통구(B2) 사이의 영역에서 둘레방향을 따라 일부 구간이 연통되도록 형성되며,
    상기 간격유지 돌출부(E1)와 간격유지 홈부(E2)에는, 하부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)와 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)를 연결하기 위한 관통공이 각각 형성되되, 상기 각각의 관통공은 하부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향과 상부에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유로(P1) 방향이 서로 반대방향이 되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  11. 제8항에 있어서,
    상하로 인접하게 위치하는 단위플레이트 중, 하부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트의 일측에 형성된 관통공을 통하여 유입된 열매체는, 상기 열매체 유로(P1)를 따라 일방향으로 유동한 후에 타측에 위치하는 제1플레이트에 형성된 관통공과, 상부에 위치하는 단위플레이트를 구성하는 제2플레이트에 형성된 관통공을 통과하여, 상기 상부에 위치하는 단위플레이트의 열매체 유로(P1)로 유입되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  12. 제9항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 단위플레이트를 적층하여 상기 열매체 유로(P1)를 다중 병렬로 구성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열교환부(300,400)는, 상기 버너(200)의 연소에 의해 발생한 연소가스의 현열을 흡수하는 현열 열교환부(300)와, 상기 현열 열교환부(300)에서 열교환을 마친 연소가스에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하는 잠열 열교환부(400)로 구성되고,
    상기 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400) 사이에는, 상기 현열 열교환부(300)와 잠열 열교환부(400)를 공간적으로 분리하는 단열부(390)가 구비되어,
    상기 버너(200)의 연소에 의해 발생한 연소가스는 상기 현열 열교환부(300)의 연소가스 유로(P2)를 통과하며 방사상의 외측방향으로 유동하고, 상기 연소가스 배출통로(P3)를 통과한 후에, 상기 잠열 열교환부(400)의 연소가스 유로(P2)를 통과하며 방사상의 내측방향으로 유동하여 상기 연소가스 배출부(500)로 배출되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단열부(390)는, 상하로 적층된 상부 가림판(390a)과 하부 가림판(390b) 사이에 열매체가 충전되고, 상기 상부 가림판(390a) 상에는 단열재(390c)가 적층된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단위플레이트는, 상기 버너(200)의 둘레에 다각 형상 또는 원 형상 또는 타원 형상으로 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 버너(200)의 상부 측면 둘레에는 상부에 위치하는 열매체 유로(P1)에 연결되어 열매체가 경유하는 열매체 연결유로(P)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
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