WO2017052094A1 - 라운드 플레이트 열교환기 - Google Patents

라운드 플레이트 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
WO2017052094A1
WO2017052094A1 PCT/KR2016/009779 KR2016009779W WO2017052094A1 WO 2017052094 A1 WO2017052094 A1 WO 2017052094A1 KR 2016009779 W KR2016009779 W KR 2016009779W WO 2017052094 A1 WO2017052094 A1 WO 2017052094A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
flow path
heat medium
unit
heat exchanger
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/009779
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영모
Original Assignee
주식회사 경동나비엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 경동나비엔 filed Critical 주식회사 경동나비엔
Priority to CN201680055619.XA priority Critical patent/CN108027169B/zh
Priority to EP16848820.3A priority patent/EP3354998A4/en
Priority to US15/757,403 priority patent/US11454453B2/en
Publication of WO2017052094A1 publication Critical patent/WO2017052094A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/34—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water chamber arranged adjacent to the combustion chamber or chambers, e.g. above or at side
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0007—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0035—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for domestic or space heating, e.g. heating radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/10—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing overheating, e.g. heat shields

Definitions

  • the present invention relates to a round plate heat exchanger, and more particularly, to improve the heat exchange efficiency by forming a long flow path of the heat medium in the inner space of the plurality of laminated plates and by promoting the generation of turbulence in the flow of the heat medium and the combustion gas.
  • a round plate heat exchanger To a round plate heat exchanger.
  • the heating device is provided with a heat exchanger that performs heat exchange between the heat medium and the combustion gas by the combustion of the fuel to perform heating using the heated heat medium or supply hot water.
  • Fin-tube type heat exchanger of the conventional heat exchanger a plurality of heat transfer fins are coupled side by side at a predetermined interval to the outer surface of the tube through which the heat medium flows, end plates are coupled to both ends of the tube with the heat transfer fins The front side and the rear side of the end plate is coupled to the flow path cap is configured to switch the flow path of the heat medium flowing inside the tube.
  • a fin-tube heat exchanger is introduced in Patent Nos. 10-1400833, 10-1086917, and the like.
  • the conventional heat exchanger is configured such that the heat medium flows inside the tube from one side to the other side, and each tube has a structure in which fluid communication is possible between the tubes only at both ends thereof, so that the flow path of the heat medium is Since it is limited to the distance corresponding to the length, there is a limit in improving the heat exchange efficiency because the flow path of the heat medium exchanged with the combustion gas cannot be sufficiently long.
  • the conventional heat exchanger is configured to form a long flow path of the heat medium, the flow direction of the heat medium is changed in the flow path cap provided on both sides of the tube installed therein is configured to flow, as described above In the section in which the direction is changed, the flow rate of the heat medium is slowed, and thus a phenomenon in which the heated heat medium is boiled by the heat of combustion generated in the combustion chamber may occur, which may cause a decrease in thermal efficiency and noise.
  • the heat exchanger is usually made of a steel material
  • the combustion chamber case assembled on the outer surface of the heat exchanger may be made of a steel material coated with a cheap aluminum layer compared to the steel material, in this case between the different metals in contact with each other Corrosion occurs in the combustion chamber case due to the potential difference, which lowers the durability of the boiler and shortens the service life.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, the heat path of the heat medium is formed in the inner space of the plurality of laminated plates and the heat exchange efficiency by promoting the generation of turbulence in the flow of heat medium and combustion gas
  • the purpose is to provide an improved round plate heat exchanger.
  • Another object of the present invention is to provide a round plate heat exchanger which simplifies the assembly structure of the heat exchanger and increases the bond strength to improve durability.
  • Still another object of the present invention is to provide a round plate heat exchanger capable of preventing a decrease in thermal efficiency due to boiling of a heat medium and preventing corrosion of metals caused by a potential difference between dissimilar metals in contact with each other.
  • the heat exchange part 100 in which the heat medium flow path P1 and the combustion gas flow path P2 are alternately adjacent to each other in a space between a plurality of plates.
  • a plurality of plates constituting the heat exchange part 100 are formed by stacking a plurality of unit plates in which a first plate and a second plate are stacked, and the heat medium flow path P1 is formed of the unit plate.
  • a plurality of spaced-apart spaces are formed between the first plate and the second plate, and heat-connecting flow paths P1 'are formed in a portion of adjacent heat medium flow paths P1-1 and P1-2, and the combustion gas flow path (P2) is characterized in that formed between the second plate of the unit plate located on one side of the unit plates stacked adjacently and the first plate of the unit plate located on the other side.
  • the first plate has a first convex portion 111 protruding toward the combustion gas flow path P2 located on one side, and a first support portion 112 protruding toward the heat medium flow path P1. Alternately formed along a direction, and protruding toward the second convex portion 121 protruding toward the combustion gas flow path P2 located on the other side, and protruding toward the heat medium flow path P1.
  • the second support part 122 in which the first support part 112 and the end abut, may be alternately formed along the flow direction of the combustion gas.
  • the first support part 112 is spaced apart at predetermined intervals along the longitudinal direction to form a plurality of first flow path connecting portions 113
  • the second support part 122 is spaced apart at predetermined intervals along the longitudinal direction to the first
  • a plurality of second flow path connecting portions 123 are formed at positions corresponding to the flow path connecting portion 113
  • the heat medium connecting flow path P1 ′ is formed between the first flow path connecting portion 113 and the second flow path connecting portion 123. Can be formed.
  • the first convex portion 111 is formed with a plurality of first turbulence forming portions 114 which are spaced at predetermined intervals along the longitudinal direction and protrude toward the heat medium flow path P1, and the second convex portion 121 is formed.
  • P1 heat medium flow path
  • the first convex portion 111 formed on the first plate of the unit plate located on one side and the second support portion 122 formed on the second plate of the unit plate located on the other side face each other.
  • the first support portion 112 formed on the first plate of the unit plate located on one side and spaced apart from each other, and the second convex portion 121 formed on the second plate of the unit plate located on the other side facing It can be configured to be spaced apart from one another.
  • the first convex portion 111 of the first plate and the second support portion 122 of the second plate face each other, and the first support portion 112 and the first plate of the first plate face each other.
  • the second convex portion 121 of the second plate may be disposed while forming a clearance ⁇ h in the vertical direction.
  • the plurality of laminated unit plates, the flow path of the heat medium passing through the heat medium flow path (P1) is formed in a series structure, the heat medium flow direction in the unit plate located on one side and the other side The heat medium flow direction in the unit plate to be alternately formed to be opposite to each other.
  • the plurality of stacked unit plates, the flow path of the heat medium passing through the heat medium flow path (P1) is formed in a series-parallel mixed structure, the heat medium flow direction in the plurality of unit plates located on one side And, the heat medium flow direction in the plurality of unit plates stacked adjacent thereto may be formed alternately opposite directions.
  • the boiling prevention cover 130 for preventing the boiling phenomenon of the heating medium caused by local overheating due to the stagnation of the heating medium may be provided.
  • Combustion chamber case made of a different metal material from the plate constituting the heat exchange unit 100 is coupled to the outer surface of the heat exchange unit 100, and between the heat exchange unit 100 and the combustion chamber case, due to the potential difference between dissimilar metals Insulation packing 140 may be provided to prevent corrosion of the combustion chamber case.
  • Through-holes H1, H2, H3, H4 and clogging portions H1 ', H2 for forming flow paths of the heat medium passing through the heat medium flow path P1 at both sides of the first plate and both sides of the second plate. ', H3', H4 ') may be selectively formed.
  • first and second protrusions D1 and D2 protruding toward the combustion gas flow path P2 are formed at both sides of the first plate of the unit plate located on one side.
  • the combustion gas flow path (P2) On both sides of the second plate of the unit plate located on the other side, protruding toward the combustion gas flow path (P2), the third projection (D3) and abuts the first projection (D1), and the second projection (D2) A fourth projection (D4) in contact with the) is formed, the combustion gas flow path (P2) may be formed at a constant interval.
  • a plurality of heat medium flow paths are formed to be spaced apart between the first plate and the second plate of a plurality of unit plates, and a heat medium connection flow path is formed in a portion of the heat medium flow paths adjacent to each other to form a combustion gas.
  • the first turbulence forming portion is formed on the first convex portion of the first plate, and the second turbulence forming portion is formed on the second convex portion of the second plate so as to be located between the first turbulence forming portion. It is possible to further improve heat exchange efficiency by promoting the generation of turbulence in the flow.
  • first support part of the first plate and the second support part of the second plate are configured to abut each other, and the pressure resistance performance of the heat exchanger can be improved by joining the surfaces where the first support part and the second support part abut together by welding. .
  • first and second protrusions protruding toward the combustion gas flow path are formed on both sides of the first plate of the unit plate located on one side, and both side parts of the unit plate located on the other side.
  • both sides of the unit plate where the flow direction of the heat medium is changed to decrease the flow rate may be provided with a boiling prevention cover around it to prevent boiling by the local overheating of the heat medium, thereby improving thermal efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view of a round plate heat exchanger according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the heat exchanger and the boiling preventing cover and the insulating packing separated from the round plate heat exchanger illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a unit plate constituting a heat exchanger
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of a part of a unit plate
  • FIG. 8 is a perspective view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view taken along the line B-B of FIG.
  • 10 is a (a) cross-sectional view and (b) partial cutaway perspective view taken along the line C-C of FIG.
  • FIG. 11 is a (a) front view and (b) a perspective view of the second unit plate and the third unit plate laminated, cut along the F-F line, FIG.
  • FIG. 12 is a (a) cross-sectional view and (b) a partial cutaway perspective view taken along the line D-D of FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 5,
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a modified embodiment of the heat exchange unit.
  • first turbulence forming unit 115 first flange portion
  • second flow path connecting portion 124 second turbulence forming portion
  • H1, H2, H3, H4 Through hole H1 ', H2', H3 ', H4': Blocked part
  • P1 heat medium oil
  • P1-1 heat medium oil on the upper side
  • the round plate heat exchanger 1 includes a heat exchanger 100 formed by stacking a plurality of plates.
  • both sides of the heat exchange part 100 are surrounded by a boiling-proof cover 130, and the insulating packing 140 is attached to the outer surface of the boiling-proof cover 130 and the front and rear surfaces of the heat-exchanging part 100.
  • Combustion gas flow paths P2 are alternately formed adjacent to each other.
  • the heat medium may be heating water or hot water, or other fluid.
  • the plurality of plates as shown in Figure 6, the first to 12th unit plate (100-1,100-2,100-3,100-4,100-5,100-6,100-7,100-8,100-9,100-10,100-11,100- 12) and each unit plate includes a first plate 100a-1,100a-2,100a-3,100a-4,100a-5,100a-6,100a-7,100a-8,100a-9,100a-10,100a -11,100a-12 and second plates stacked behind them, respectively (100b-1,100b-2,100b-3,100b-4,100b-5,100b-6,100b-7,100b-8,100b-9,100b-10,100b- 11,100b-12).
  • the number of the plurality of plates may be configured differently from this embodiment according to the capacity of the heat exchanger.
  • the heat medium flow path P1 is formed in plural in the space between the first plate and the second plate constituting each unit plate. In some regions of adjacent heat medium flow paths P1-1 and P1-2, the heat medium is mixed between the heat medium flow path P1-1 located above and the heat medium flow path P1-2 located below it. And a heat medium connecting passage P1 'is provided to provide a flow path.
  • the combustion gas flow path P2 is formed in a space between the second plate of the unit plate located on one side and the first plate of the unit plate located adjacent thereto.
  • the first plate has a first convex portion 111 protruding toward the combustion gas flow path P2 located on one side, and a first support part 112 protruding toward the heat medium flow path P1 has a flow direction of the combustion gas. Are formed alternately along.
  • the second plate has a shape substantially symmetrical with the first plate, and protrudes toward the second convex portion 121 protruding toward the combustion gas flow path P2 located on the other side and the heat medium flow path P1.
  • Second support portions 122 are alternately formed along the flow direction of the combustion gas.
  • the protruding end of the first support part 112 of the first plate and the protruding end of the second support part 122 of the second plate are disposed to be in contact with each other, and the first support part 112 and the second support part 122 are contacted with each other.
  • the surface on which the part abuts may be joined by welding. According to such a configuration, separated heat medium paths P1; P1-1 and P1-2 are formed on the upper side and the lower side of the first support 112 and the second support 122 in contact with each other.
  • the first plate and the second plate may be firmly coupled to improve the pressure resistance performance of the heat exchanger.
  • the first support part 112 of the first plate is spaced apart at predetermined intervals along the longitudinal direction to form a plurality of first flow path connecting portions 113, and the second support part 122 of the second plate along the longitudinal direction
  • a plurality of second flow path connecting portions 123 are formed at positions corresponding to the first flow path connecting portions 113 and spaced apart at predetermined intervals, and the first flow path connecting portions 113 and the second flow path connecting portions 123 are disposed between the first flow path connecting portions 113 and the second flow path connecting portions 123.
  • the heat medium connection passage (P1 ') is formed.
  • the heat medium is located on the upper side While flowing through the flow path P1-1 and the heat medium flow path P1-2 located below, some heat medium flows through the plurality of heat medium flow paths P1-1 and P1-2 located up and down. Since the fluid flows, the flow distance of the heat medium can be formed long, and the heat medium passing through each heat medium flow path (P1-1, P1-2) is mixed with each other to promote the generation of turbulent flow, thereby greatly improving the heat exchange efficiency. .
  • the first convex portion 111 is formed with a plurality of first turbulence forming portions 114 which are spaced at predetermined intervals along the longitudinal direction and protrude toward the heat medium flow path P1, and in the second convex portion 121.
  • a plurality of second turbulence forming portions 124 which are spaced apart at predetermined intervals along the longitudinal direction and protrude toward the heat medium flow path P1 are positioned between the plurality of first turbulence forming portions 114. .
  • the configuration of the first turbulence forming unit 114 and the second turbulence forming unit 124 it is possible to further improve the heat exchange efficiency by promoting the generation of turbulence in the flow of the heat medium and the combustion gas.
  • the first convex portion 111 formed on the first plate of the unit plate located on one side and the second support portion 122 formed on the second plate of the unit plate located on the other side are
  • the first support portion 112 formed on the first plate of the unit plate located on one side and spaced apart from each other and facing each other, and the second convex portion 121 formed on the second plate of the unit plate located on the other side face each other. It may be configured to be spaced apart from each other at a position.
  • the first convex portion 111 of the first plate and the second support portion 122 of the second plate face each other, and the first support portion of the first plate.
  • the combustion gas flow path P2 is roughly formed by manufacturing the first plate and the second plate in a constant shape and arranging the upper and lower heights of adjacent unit plates differently. It can be configured to bend in an 'S' shape.
  • the heat exchange efficiency between the combustion gas and the heat medium can be improved by promoting the generation of turbulence in the flow of the combustion gas passing through the combustion gas flow path P2 in the dotted arrow direction in FIG. 5.
  • the gap ⁇ h is formed in the vertical direction between the unit plates disposed adjacent to each other as in the present invention, the second plate and the other side of the unit plate on one side disposed on the lower end of the combustion gas flow path P2 are formed. Since the interval between the first plate of the unit plate is widened, water condensation by the capillary phenomenon is prevented, and smooth discharge of condensate is possible.
  • the first flange portion 115 is formed on the edge of the first plate
  • the second plate for sealing the heat medium flow path (P1) is formed in a shape that is in contact with the first flange portion 115.
  • Branch 125 is formed.
  • the first protrusion D1 and the second protrusion protruding toward the combustion gas flow path P2 are formed at both sides of the first plate of the unit plate located on one side among the unit plates stacked adjacent to each other. (D2) is formed, and the third projection (D3) which protrudes toward the combustion gas flow path (P2) on both sides of the second plate of the unit plate located on the other side, abutting the first projection (D1), and
  • the fourth protrusion D4 may be formed to be in contact with the second protrusion D2, and thus the combustion gas flow path P2 may be formed to maintain a predetermined interval, thereby increasing the bonding strength between the plurality of unit plates.
  • H2 ', H3', H4 ') may be optionally formed.
  • the first unit plate 100-1 through the heat medium inlet 101 formed on one side of the first plate 100a-1 of the first unit plate 100-1.
  • Heat medium flowing into the heat medium flow path P1 is blocked by a blockage portion H4 'formed at one side of the second plate 100b-1, and guided to the other side of the heat medium flow path P1.
  • the second unit plate 100 -passes through the through hole H3 formed at the other side and the through hole H1 formed at the other side of the first plate 100a-2 of the second unit plate 100-2 disposed at the rear side. It flows into the heat medium flow path (P1) of 2).
  • the heat medium flowing into the heat medium flow path P1 of the second unit plate 100-2 is blocked by a blockage portion H3 ′ formed on the other side of the second plate 100 b-2, and thus, one side of the heat medium flow path P1.
  • a blockage portion H3 ′ formed on the other side of the second plate 100 b-2, and thus, one side of the heat medium flow path P1.
  • the flow direction of the heat medium is alternately changed toward one side and the other side, and then flows sequentially, and then is discharged through the heat medium outlet 102 formed at the rearmost unit plate 100-12.
  • a heat medium flows.
  • the heat medium flow path (P1) is formed in a series structure, the heat medium flow direction in the unit plate located on one side and the heat medium flow direction in the unit plate located on the other side alternately configured to be opposite to each other. .
  • the heat medium flow paths P1 are formed in a series / parallel mixed structure, and the heat medium flow directions in a plurality of unit plates located on one side and a plurality of heat stacked adjacent to each other.
  • the heat medium flow direction in a unit plate may be comprised so that it may alternately oppose each other.
  • the flow path of the heat medium differs from the positions where the through holes H1, H2, H3 and H4 formed in the first plate and the second plate and the blocking portions H1 ', H2', H3 'and H4' are formed.
  • Various changes can be made.
  • the flow of the heat medium is slowed at both sides of the heat exchange unit 100, thereby heating by the combustion heat generated in the combustion chamber Boiled heat medium may be boiled, which causes a decrease in thermal efficiency and noise.
  • the configuration for preventing the boiling phenomenon of the heat medium in the both sides of the heat exchange unit 100, both sides of the heat exchange unit 100 is provided with a boiling prevention cover 130.
  • the boiling-proof cover 130 is composed of a side portion 131 and an upper end portion 132 and a lower end portion 133 extending a predetermined length from the top and bottom thereof to the heat exchange part 100, respectively.
  • the material may be made of the same stainless steel (SUS) as the plate constituting the heat exchange unit (100).
  • a combustion chamber case (not shown) is coupled to an outer surface of the heat exchange part 100, and the combustion chamber case may be made of a steel material coated with an aluminum layer.
  • the plate of the heat exchanger 100 and the boiling preventing cover 130 and the combustion chamber case are made of different materials, corrosion of the combustion chamber case may occur due to a potential difference between dissimilar metals in contact with each other.
  • the insulating packing 140 made of ceramic or inorganic material is provided to prevent the potential difference between the combustion chamber case. .
  • the combustion chamber case is made of a steel material coated with a relatively inexpensive aluminum layer compared to the stainless steel material to reduce the manufacturing cost of the boiler and to effectively prevent corrosion of the combustion chamber case, thereby improving the durability of the boiler.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명의 라운드 플레이트 열교환기는, 복수의 플레이트 사이의 공간에 열매체유로와 연소가스유로가 인접하게 교대로 형성된 열교환부를 구비하되, 상기 열교환부를 구성하는 복수의 플레이트는, 제1플레이트와 제2플레이트가 적층된 단위플레이트가 다수로 적층되어 이루어지고, 상기 열매체유로는 상기 단위플레이트의 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 이격되어 복수로 형성되되, 인접하게 위치하는 열매체유로의 일부 영역에는 열매체연결유로가 형성되며, 상기 연소가스유로는, 인접하게 적층되는 단위플레이트 중 일측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트 사이에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

라운드 플레이트 열교환기
본 발명은 라운드 플레이트 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수로 적층된 플레이트의 내부 공간에 열매체의 유동 경로를 길게 형성함과 아울러 열매체와 연소가스의 유동에 난류의 발생을 촉진시켜 열교환 효율을 향상시킨 라운드 플레이트 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 난방장치에는 열매체와 연료의 연소에 의한 연소가스 간에 열교환이 이루어지는 열교환기가 구비되어 가열된 열매체를 이용하여 난방을 수행하거나 온수를 공급하게 된다.
종래의 열교환기 중 핀-튜브 방식의 열교환기는, 열매체가 유동하는 튜브의 외측면에 복수의 전열핀이 일정 간격으로 나란하게 결합되고, 상기 전열핀이 결합된 튜브의 양끝단에는 엔드플레이트가 결합되며, 상기 엔드플레이트의 전방측과 후방측에는 유로캡이 각각 결합되어 튜브의 내부를 흐르는 열매체의 유로를 전환하도록 구성되어 있다. 이러한 핀-튜브 방식의 열교환기는, 등록특허 제10-1400833호, 등록특허 제10-1086917호 등에 소개되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 핀-튜브 방식의 열교환기는 부품의 수가 과다하여, 부품간의 연결부를 용접에 의해 결합하게 되므로, 그 결합구조가 복잡하고, 제조공정이 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한 종래 열교환기는 열매체가 튜브의 내부를 일측에서 타측으로 유동하도록 구성되어 있고, 각각의 튜브는 그 양끝단에서만 튜브 간에 유체의 소통이 가능하도록 연통된 구조로 이루어져 있어, 열매체의 유동 경로가 튜브의 길이에 대응되는 거리로 제한되므로, 연소가스와 열교환되는 열매체의 유동 경로를 충분히 길게 확보할 수 없어 열교환 효율을 향상시키는데 한계가 있다.
한편, 종래의 열교환기는 열매체의 유동 경로를 길게 형성하기 위한 구성으로, 그 내부에 설치되는 튜브의 양측부에 구비되는 유로캡에서 열매체의 유동방향이 변경되어 유동하도록 구성되는데, 이와 같이 열매체의 유동방향이 변경되는 구간에서는 열매체의 유동 속도가 느려지게 되고, 이에 따라 연소실에서 발생하는 연소열에 의해 가열된 열매체가 비등하는 현상이 발생할 수 있으며, 이는 열효율의 저하 및 소음 발생을 유발하는 문제가 있다.
또한 열교환기는 통상 스틸 재질로 구성되고, 열교환기의 외측면에 조립되는 연소실 케이스는 스틸 재질에 비해 저렴한 알루미늄층이 코팅된 스틸 재질로 구성될 수 있는데, 이 경우 서로 접촉되는 이종(異種) 금속 간의 전위차에 의해 연소실 케이스의 부식이 발생되어 보일러의 내구성이 저하되고 수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수로 적층된 플레이트의 내부 공간에 열매체의 유동 경로를 길게 형성함과 아울러 열매체와 연소가스의 유동에 난류의 발생을 촉진시켜 열교환 효율을 향상시킨 라운드 플레이트 열교환기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열교환기의 조립구조를 간소화함과 아울러 결합 강도를 증대시켜 내구성을 향상시킨 라운드 플레이트 열교환기를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열매체의 비등에 의한 열효율의 저하를 방지하는 한편, 서로 접촉되는 이종 금속간의 전위차에 의해 발생하는 금속의 부식을 방지할 수 있는 라운드 플레이트 열교환기를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 라운드 플레이트 열교환기(1)는, 복수의 플레이트 사이의 공간에 열매체유로(P1)와 연소가스유로(P2)가 인접하게 교대로 형성된 열교환부(100)를 구비하되, 상기 열교환부(100)를 구성하는 복수의 플레이트는, 제1플레이트와 제2플레이트가 적층된 단위플레이트가 다수로 적층되어 이루어지고, 상기 열매체유로(P1)는 상기 단위플레이트의 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 이격되어 복수로 형성되되, 인접하게 위치하는 열매체유로(P1-1,P1-2)의 일부 영역에는 열매체연결유로(P1')가 형성되며, 상기 연소가스유로(P2)는, 인접하게 적층되는 단위플레이트 중 일측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트 사이에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1플레이트에는, 일측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1볼록부(111)와, 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 제1지지부(112)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성되고, 상기 제2플레이트에는, 타측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제2볼록부(121)와, 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출되며, 상기 제1지지부(112)와 끝단이 맞닿는 제2지지부(122)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성될 수 있다.
상기 제1지지부(112)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 복수의 제1유로연결부(113)가 형성되고, 상기 제2지지부(122)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 제1유로연결부(113)와 대응되는 위치에 복수의 제2유로연결부(123)가 형성되어, 상기 제1유로연결부(113)와 상기 제2유로연결부(123) 사이에 상기 열매체연결유로(P1')가 형성될 수 있다.
상기 제1볼록부(111)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 복수의 제1난류형성부(114)가 형성되고, 상기 제2볼록부(121)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출되되, 상기 복수의 제1난류형성부(114)의 사이사이에 위치하는 복수의 제2난류형성부(124)가 형성될 수 있다.
또한 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1볼록부(111)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2지지부(122)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하고, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1지지부(112)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2볼록부(121)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하도록 구성할 수 있다.
또한 인접하게 적층되는 단위플레이트는, 상기 제1플레이트의 제1볼록부(111)와 상기 제2플레이트의 제2지지부(122)가 대면하고, 상기 제1플레이트의 제1지지부(112)와 상기 제2플레이트의 제2볼록부(121)가 대면하도록 상하 방향으로 유격(Δh)을 형성하며 배치될 수 있다.
일실시예로서, 상기 다수개의 적층된 단위플레이트에는, 상기 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동 경로가 직렬 구조로 형성되되, 일측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 타측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 형성될 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 다수개의 적층된 단위플레이트에는, 상기 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동 경로가 직렬·병렬 혼합 구조로 형성되되, 일측에 위치하는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 이에 인접하게 적층되는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 플레이트의 양측부 둘레에는, 열매체의 정체에 의한 국부적인 과열에 의해 발생하는 열매체의 비등 현상을 방지하기 위한 비등방지 커버(130)가 구비될 수 있다.
상기 열교환부(100)의 외측면에는 상기 열교환부(100)를 구성하는 플레이트와 상이한 금속 재질로 이루어진 연소실 케이스가 결합되고, 상기 열교환부(100)와 연소실 케이스 사이에는, 이종 금속간의 전위차에 의한 연소실 케이스의 부식을 방지하기 위한 절연 패킹(140)이 구비될 수 있다.
상기 제1플레이트의 양측부와 제2플레이트의 양측부에는 열매체유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동경로를 형성하기 위한 관통구(H1,H2,H3,H4)와 막힘부(H1',H2',H3',H4')가 선택적으로 형성될 수 있다.
또한 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트의 양측부에는 상기 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1돌출부(D1)와 제2돌출부(D2)가 형성되고, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트의 양측부에는 상기 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출되며, 상기 제1돌출부(D1)와 맞닿는 제3돌출부(D3)와, 상기 제2돌출부(D2)와 맞닿는 제4돌출부(D4)가 형성되어, 상기 연소가스유로(P2)가 일정 간격을 유지하며 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수로 적층되는 단위플레이트의 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 복수의 열매체유로를 이격되도록 형성함과 아울러 인접하게 위치하는 열매체유로의 일부 영역에는 열매체연결유로를 형성하여 연소가스와 열교환되는 열매체의 유동 거리를 길게 형성함으로써 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 제1플레이트의 제1볼록부에 제1난류형성부를 형성하고, 제2플레이트의 제2볼록부에는 제1난류형성부의 사이사이에 위치하도록 제2난류형성부를 형성함으로써, 열매체와 연소가스의 유동에 난류의 발생을 촉진시켜 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 제1플레이트의 제1지지부와 제2플레이트의 제2지지부가 서로 맞닿도록 구성하고, 제1지지부와 제2지지부가 맞닿는 면을 용접에 의해 결합함으로써, 열교환기의 내압 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트의 양측부에 연소가스유로를 향하여 돌출된 제1돌출부와 제2돌출부를 형성하고, 타측에 위치하는 단위플레이트의 양측부에는 연소가스유로를 향하여 돌출되며 제1돌출부와 제2돌출부에 각각 맞닿는 제3돌출부와 제4돌출부를 형성함으로써, 연소가스유로를 일정한 간격으로 형성하는 동시에 열교환기의 조립상태를 견고하게 유지할 수 있다.
또한 인접하게 배치되는 단위플레이트 간에 상하방향으로 유격이 형성되도록 배치함으로써, 연소가스유로의 하단에서 모세관현상에 의한 물맺힘이 방지되어 응축수의 원활한 배출이 가능하다.
또한 열매체의 유동방향이 변경되어 유속이 느려지는 단위플레이트의 양측부에는 그 둘레에 비등방지 커버를 구비함으로써 열매체의 국부적인 과열에 의한 비등 현상을 방지하여 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한 열교환부와 연소실 케이스 사이에 절연 패킹을 구비함으로써, 서로 접촉되는 이종 금속 간의 전위차에 의한 연소실 케이스의 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 라운드 플레이트 열교환기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 라운드 플레이트 열교환기에서 열교환부와 비등방지 커버 및 절연 패킹을 분리하여 도시한 사시도,
도 3은 열교환부의 평면도,
도 4는 열교환부의 정면도,
도 5는 열교환부의 우측면도,
도 6은 열교환부를 구성하는 단위플레이트의 분해 사시도,
도 7은 단위플레이트의 일부를 확대하여 도시한 사시도,
도 8은 도 3의 A-A 선을 따라 절개한 사시도,
도 9는 도 3의 B-B 선을 따라 절개한 사시도,
도 10은 도 4의 C-C 선을 따라 절개한 (a) 단면도 및 (b) 부분 절개 사시도,
도 11은 제2단위플레이트와 제3단위플레이트가 적층된 모습의 (a) 정면도 및 (b) F-F 선을 따라 절개한 사시도,
도 12는 도 4의 D-D 선을 따라 절개한 (a) 단면도 및 (b) 부분 절개 사시도,
도 13은 도 5의 E-E 선을 따라 절개한 단면도,
도 14는 열교환부의 변형 실시예를 나타낸 단면도.
** 부호의 설명 **
1 : 라운드 플레이트 열교환기 100 : 열교환부
101 : 열매체 입구 102 : 열매체 출구
100-1~100-12 : 단위 플레이트 100a-1~100a-12 : 제1플레이트
100b-1~100b-12 : 제2플레이트 111 : 제1볼록부
112 : 제2지지부 113 : 제1유로연결부
114 : 제1난류형성부 115 : 제1플랜지부
121 : 제2볼록부 122 : 제2지지부
123 : 제2유로연결부 124 : 제2난류형성부
125 : 제2플랜지부 130 : 비등방지 커버
140 : 절연 패킹 D1,D2,D3,D4 : 돌출부
H1,H2,H3,H4 : 관통구 H1',H2',H3',H4' : 막힘부
P1 : 열매체유로 P1-1 : 상측의 열매체유로
P1-2 : 하측의 열매체유로 P1' : 열매체연결유로
P2 : 연소가스유로
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 라운드 플레이트 열교환기(1)는, 복수의 플레이트가 적층되어 이루어진 열교환부(100)를 포함한다. 그리고, 상기 열교환부(100)의 양측부는 비등방지 커버(130)로 둘러싸이고, 상기 비등방지 커버(130)의 외측면과, 열교환부(100)의 전면 및 후면에는 절연 패킹(140)이 부착될 수 있다.
이하, 상기 열교환부(100)의 구성 및 작용을 먼저 설명하고, 상기 비등방지 커버(130)와 절연 패킹(140)의 구성 및 작용은 후술하기로 한다.
상기 열교환부(100)를 구성하는 복수의 플레이트 사이의 공간에는, 도 10에 도시된 바와 같이 열매체가 유동하는 열매체유로(P1)와, 버너(미도시됨)의 연소에 의해 발생한 연소가스가 유동하는 연소가스유로(P2)가 인접하게 교대로 형성된다. 상기 열매체는 난방수 또는 온수일 수 있고, 그 이외의 유체일 수도 있다.
일실시예로, 상기 복수의 플레이트는, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 내지 제12단위플레이트(100-1,100-2,100-3,100-4,100-5,100-6,100-7,100-8,100-9,100-10,100-11,100-12)로 구성되고, 각각의 단위플레이트는 전방에 위치하는 제1플레이트(100a-1,100a-2,100a-3,100a-4,100a-5,100a-6,100a-7,100a-8,100a-9,100a-10,100a-11,100a-12)와, 그 후방에 각각 적층되는 제2플레이트(100b-1,100b-2,100b-3,100b-4,100b-5,100b-6,100b-7,100b-8,100b-9,100b-10,100b-11,100b-12)로 구성될 수 있다. 다만, 상기 복수의 플레이트의 개수는 열교환기의 용량에 따라 본 실시예와 달리 구성될 수 있다.
도 6과 도 7 및 도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 열매체유로(P1)는 각각의 단위플레이트를 구성하는 제1플레이트와 제2플레이트 사이의 공간에 복수로 형성된다. 인접하게 위치하는 열매체유로(P1-1,P1-2)의 일부 영역에는, 상측에 위치하는 열매체유로(P1-1)와, 그 하측에 위치하는 열매체유로(P1-2) 간에 열매체가 서로 혼합되어 유동할 수 있도록 유로를 제공하는 열매체연결유로(P1')가 형성된다.
상기 연소가스유로(P2)는 일측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트와, 이에 인접하게 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트 사이의 공간에 형성된다.
상기 제1플레이트는, 일측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1볼록부(111)와, 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 제1지지부(112)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성된다.
상기 제2플레이트는, 제1플레이트와 대략 대칭되는 형상으로 이루어지며, 타측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제2볼록부(121)와, 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 제2지지부(122)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성된다.
상기 제1플레이트의 제1지지부(112)의 돌출된 단부와 제2플레이트의 제2지지부(122)의 돌출된 단부는 서로 맞닿도록 배치되고, 제1지지부(112)와 제2지지부(122)가 맞닿는 면은 용접에 의해 결합될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제1지지부(112)와 제2지지부(122)가 맞닿는 면을 기준으로 그 상측과 하측에는 분리된 열매체유로(P1;P1-1,P1-2)가 이격되어 형성됨과 아울러 제1플레이트와 제2플레이트가 견고하게 결합되어 열교환기의 내압 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제1플레이트의 제1지지부(112)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 복수의 제1유로연결부(113)가 형성되고, 상기 제2플레이트의 제2지지부(122)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 제1유로연결부(113)와 대응되는 위치에 복수의 제2유로연결부(123)가 형성되어, 상기 제1유로연결부(113)와 제2유로연결부(123) 사이에 상기 열매체연결유로(P1')가 형성된다.
이와 같이 상하로 이격되어 형성되는 복수의 열매체유로(P1-1,P2-2)를 연결하는 열매체연결유로(P1')를 형성함으로써, 도 11에 도시된 바와 같이, 열매체가 상측에 위치하는 열매체유로(P1-1)와 하측에 위치하는 열매체유로(P1-2)를 각각 통과하여 유동하는 동시에 일부의 열매체는 상하로 위치하는 복수의 열매체유로(P1-1,P1-2) 사이를 경유하여 유동하게 되므로 열매체의 유동 거리를 길게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 열매체유로(P1-1,P1-2)를 통과하는 열매체가 서로 혼합되어 난류의 발생이 촉진되므로 열교환효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
상기 제1볼록부(111)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 복수의 제1난류형성부(114)가 형성되고, 상기 제2볼록부(121)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출되되, 상기 복수의 제1난류형성부(114)의 사이사이에 위치하는 복수의 제2난류형성부(124)가 형성된다.
상기 제1난류형성부(114)와 제2난류형성부(124)의 구성에 의하면, 열매체와 연소가스의 유동에 난류의 발생을 촉진시켜 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1볼록부(111)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2지지부(122)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하고, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1지지부(112)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2볼록부(121)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하도록 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 인접하게 적층되는 단위플레이트는, 상기 제1플레이트의 제1볼록부(111)와 제2플레이트의 제2지지부(122)가 대면하고, 상기 제1플레이트의 제1지지부(112)와 제2플레이트의 제2볼록부(121)가 대면하여 위치되도록, 일측에 위치하는 단위플레이트의 높이(h1)와, 이에 인접하게 배치되는 단위플레이트의 높이(h2) 간에서는 상하 방향으로 유격(Δh)이 형성되도록 배치된다.
따라서, 도 6과 도 10에 도시된 바와 같이, 제1플레이트와 제2플레이트를 일정한 형태로 제작하고, 인접하게 배치되는 단위플레이트의 상하 높이를 달리하여 배치함으로써, 연소가스유로(P2)를 대략‘S자’형태로 굴곡지도록 구성할 수 있다.
이에 따라, 도 5에서 점선 화살표 방향을 따라 연소가스유로(P2)를 통과하는 연소가스의 유동에 난류의 발생을 촉진시켜 연소가스와 열매체 간에 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 인접하게 배치되는 단위플레이트 간에 상하방향으로 유격(Δh)이 형성되도록 배치함으로써, 연소가스유로(P2)의 하단에서 모세관현상에 의한 물맺힘이 방지되어 응축수의 원활한 배출이 가능하다. 만일, 인접하게 배치되는 단위플레이트가 동일한 높이로 배치된 경우에는, 연소가스유로(P2)를 통과하며 냉각된 연소가스에 포함된 수증기가 응축되면서 연소가스유로(P2)의 하단부에 좁은 간격으로 평행하게 배치되는 일측의 단위플레이트의 제2플레이트와 타측의 단위플레이트의 제1플레이트 사이에 응축수가 맺히게 되는 문제가 있다.
이에 반해, 본 발명에서와 같이 인접하게 배치되는 단위플레이트 간에 상하방향으로 유격(Δh)이 형성되도록 배치하게 되면, 연소가스유로(P2)의 하단부에 배치되는 일측의 단위플레이트의 제2플레이트와 타측의 단위플레이트의 제1플레이트 사이의 간격이 넓게 벌어지게 되므로 모세관현상에 의한 물맺힘이 방지되어 응축수의 원활한 배출이 가능해진다.
한편, 제1플레이트의 테두리에는 제1플랜지부(115)가 형성되고, 제2플레이트의 테두리에는 상기 제1플랜지부(115)와 맞닿는 형상으로 이루어져 열매체유로(P1)를 밀폐하기 위한 제2플랜지부(125)가 형성되어 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 인접하게 적층되는 단위플레이트 중, 일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트의 양측부에는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1돌출부(D1)와 제2돌출부(D2)가 형성되고, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트의 양측부에는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출되며, 상기 제1돌출부(D1)와 맞닿는 제3돌출부(D3)와, 상기 제2돌출부(D2)와 맞닿는 제4돌출부(D4)가 형성되어, 상기 연소가스유로(P2)가 일정 간격을 유지하며 형성될 수 있으며, 복수의 단위플레이트 간의 결합 강도를 높일 수 있다.
또한, 상기 제1플레이트의 양측부와 제2플레이트의 양측부에는 열매체유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동경로를 형성하기 위한 관통구(H1,H2,H3,H4)와 막힘부(H1',H2',H3',H4')가 선택적으로 형성될 수 있다.
일실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1단위플레이트(100-1)의 제1플레이트(100a-1)의 일측에 형성된 열매체 입구(101)를 통해 제1단위플레이트(100-1)의 열매체유로(P1)로 유입된 열매체는, 제2플레이트(100b-1)의 일측에 형성된 막힘부(H4')에 의해 가로막혀 열매체유로(P1)의 타측으로 유도되고, 제2플레이트의 타측에 형성된 관통구(H3)와 후방에 배치되는 제2단위플레이트(100-2)의 제1플레이트(100a-2)의 타측에 형성된 관통구(H1)를 통과하여 제2단위플레이트(100-2)의 열매체유로(P1)로 유입된다.
상기 제2단위플레이트(100-2)의 열매체유로(P1)로 유입된 열매체는 제2플레이트(100b-2)의 타측에 형성된 막힘부(H3')에 의해 가로막혀 열매체유로(P1)의 일측으로 유도된 후, 제2플레이트(200b-2)의 일측에 형성된 관통구(H4)와 그 후방에 위치하는 제3단위플레이트(100-3)의 제1플레이트(100a-3)의 일측에 형성된 관통구(H2)를 통과하여 제3단위플레이트(100-3)의 열매체유로(P1)로 유입된다.
이와 같이 열매체의 유동방향이 일측과 타측을 향하여 교대로 변경되면서 순차로 유동한 후에 최후방에 위치하는 단위플레이트(100-12)에 형성된 열매체 출구(102)를 통해 배출된다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 13에서 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 열매체가 유동하게 된다.
본 실시예에서는 열매체 유로(P1)가 직렬 구조로 형성되되, 일측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 타측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 구성하였다.
다른 실시예로, 도 14에 도시된 바와 같이, 열매체 유로(P1)가 직렬·병렬 혼합 구조로 형성되되, 일측에 위치하는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 이에 인접하게 적층되는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 구성할 수도 있다.
이와 같이 열매체의 유동경로는 제1플레이트와 제2플레이트에 형성되는 관통구(H1,H2,H3,H4)와 막힘부(H1',H2',H3',H4')의 형성 위치를 달리함으로써 다양하게 변경 실시할 수 있다.
상기와 같이 열매체는 열교환부(100)의 양측부에서 유동방향이 변경되어 유동하게 되므로, 열교환부(100)의 양측부에서는 열매체의 유동이 느려지게 되고, 이에 따라 연소실에서 발생하는 연소열에 의해 가열된 열매체가 비등하는 현상이 발생할 수 있으며, 이는 열효율의 저하 및 소음 발생을 유발하게 된다.
이러한 열교환부(100)의 양측부에서 열매체의 비등 현상을 방지하기 위한 구성으로, 열교환부(100)의 양측부는 비등방지 커버(130)가 구비된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 상기 비등방지 커버(130)는 측면부(131)와 그 상단과 하단에서 각각 열교환부(100) 측으로 소정 길이 연장된 상단부(132)와 하단부(133)로 구성되고, 그 재질은 열교환부(100)를 구성하는 플레이트와 동일한 스테인리스강(SUS)으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 열교환부(100)의 외측면에는 연소실 케이스(미도시됨)가 결합되는데, 상기 연소실 케이스는 알루미늄층이 코팅된 스틸 재질로 구성될 수 있다. 이 경우 열교환부(100)의 플레이트 및 비등방지 커버(130)와, 연소실 케이스는 서로 다른 재질로 구성되므로, 서로 접촉되는 이종(異種) 금속 간의 전위차에 의해 연소실 케이스의 부식이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위한 구성으로, 비등방지 커버(130)의 외측면과 열교환부(100)의 전면 및 후면에는, 연소실 케이스와의 전위차를 방지하기 위해 세라믹 또는 무기물로 이루어진 절연 패킹(140)이 구비된다.
이와 같은 구성에 의하면, 연소실 케이스를 스테인리스 재질에 비하여 상대적으로 저렴한 알루미늄층이 코팅된 스틸 재질로 구성하여 보일러의 제조비용을 절감하는 동시에 연소실 케이스의 부식을 효과적으로 방지하여 보일러의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 복수의 플레이트 사이의 공간에 열매체유로(P1)와 연소가스유로(P2)가 인접하게 교대로 형성된 열교환부(100)를 구비하되,
    상기 열교환부(100)를 구성하는 복수의 플레이트는, 제1플레이트와 제2플레이트가 적층된 단위플레이트가 다수로 적층되어 이루어지고,
    상기 열매체유로(P1)는 상기 단위플레이트의 제1플레이트와 제2플레이트 사이에 이격되어 복수로 형성되되, 인접하게 위치하는 열매체유로(P1-1,P1-2)의 일부 영역에는 열매체연결유로(P1')가 형성되며,
    상기 연소가스유로(P2)는, 인접하게 적층되는 단위플레이트 중 일측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트에는, 일측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1볼록부(111)와, 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 제1지지부(112)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성되고,
    상기 제2플레이트에는, 타측에 위치하는 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제2볼록부(121)와, 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출되며, 상기 제1지지부(112)와 끝단이 맞닿는 제2지지부(122)가 연소가스의 유동방향을 따라 교대로 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1지지부(112)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 복수의 제1유로연결부(113)가 형성되고,
    상기 제2지지부(122)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 제1유로연결부(113)와 대응되는 위치에 복수의 제2유로연결부(123)가 형성되어,
    상기 제1유로연결부(113)와 상기 제2유로연결부(123) 사이에 상기 열매체연결유로(P1')가 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1볼록부(111)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출된 복수의 제1난류형성부(114)가 형성되고,
    상기 제2볼록부(121)에는 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 상기 열매체유로(P1)를 향하여 돌출되되, 상기 복수의 제1난류형성부(114)의 사이사이에 위치하는 복수의 제2난류형성부(124)가 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  5. 제2항에 있어서,
    인접하게 적층되는 단위플레이트 중,
    일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1볼록부(111)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2지지부(122)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하고,
    일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트에 형성된 제1지지부(112)와, 타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트에 형성된 제2볼록부(121)는 대면하는 위치에 상호 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  6. 제5항에 있어서,
    인접하게 적층되는 단위플레이트는, 상기 제1플레이트의 제1볼록부(111)와 상기 제2플레이트의 제2지지부(122)가 대면하고, 상기 제1플레이트의 제1지지부(112)와 상기 제2플레이트의 제2볼록부(121)가 대면하도록 상하 방향으로 유격(Δh)을 형성하며 배치된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 적층된 단위플레이트에는, 상기 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동 경로가 직렬 구조로 형성되되,
    일측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 타측에 위치하는 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수개의 적층된 단위플레이트에는, 상기 열매체 유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동 경로가 직렬·병렬 혼합 구조로 형성되되,
    일측에 위치하는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향과, 이에 인접하게 적층되는 복수의 단위플레이트에서의 열매체 유동 방향이 교대로 서로 반대방향이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 복수의 플레이트의 양측부 둘레에는, 열매체의 정체에 의한 국부적인 과열에 의해 발생하는 열매체의 비등 현상을 방지하기 위한 비등방지 커버(130)가 구비된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 열교환부(100)의 외측면에는 상기 열교환부(100)를 구성하는 플레이트와 상이한 금속 재질로 이루어진 연소실 케이스가 결합되고,
    상기 열교환부(100)와 연소실 케이스 사이에는, 이종 금속간의 전위차에 의한 연소실 케이스의 부식을 방지하기 위한 절연 패킹(140)이 구비된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 양측부와 제2플레이트의 양측부에는 열매체유로(P1)를 통과하는 열매체의 유동경로를 형성하기 위한 관통구(H1,H2,H3,H4)와 막힘부(H1',H2',H3',H4')가 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
  12. 제1항에 있어서,
    인접하게 적층되는 단위플레이트 중,
    일측에 위치하는 단위플레이트의 제1플레이트의 양측부에는 상기 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출된 제1돌출부(D1)와 제2돌출부(D2)가 형성되고,
    타측에 위치하는 단위플레이트의 제2플레이트의 양측부에는 상기 연소가스유로(P2)를 향하여 돌출되며, 상기 제1돌출부(D1)와 맞닿는 제3돌출부(D3)와, 상기 제2돌출부(D2)와 맞닿는 제4돌출부(D4)가 형성되어,
    상기 연소가스유로(P2)가 일정 간격을 유지하며 형성되는 것을 특징으로 하는 라운드 플레이트 열교환기.
PCT/KR2016/009779 2015-09-25 2016-09-01 라운드 플레이트 열교환기 WO2017052094A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680055619.XA CN108027169B (zh) 2015-09-25 2016-09-01 圆板热交换器
EP16848820.3A EP3354998A4 (en) 2015-09-25 2016-09-01 HEAT EXCHANGER WITH ROUND PLATES
US15/757,403 US11454453B2 (en) 2015-09-25 2016-09-01 Round plate heat exchanger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150136673A KR101789503B1 (ko) 2015-09-25 2015-09-25 라운드 플레이트 열교환기
KR10-2015-0136673 2015-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017052094A1 true WO2017052094A1 (ko) 2017-03-30

Family

ID=58386241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/009779 WO2017052094A1 (ko) 2015-09-25 2016-09-01 라운드 플레이트 열교환기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11454453B2 (ko)
EP (1) EP3354998A4 (ko)
KR (1) KR101789503B1 (ko)
CN (1) CN108027169B (ko)
WO (1) WO2017052094A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101749059B1 (ko) * 2015-09-04 2017-06-20 주식회사 경동나비엔 굴곡 플레이트 열교환기
DE102019108213A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Mahle International Gmbh Wärmeübertrager
CN116412536B (zh) * 2023-06-09 2023-08-15 张家港德海锅炉有限公司 一种卧式余热回收锅炉

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001041678A (ja) * 1999-01-28 2001-02-16 Denso Corp 熱交換器
JP2002048491A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Denso Corp 冷却用熱交換器
JP2003314976A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Denso Corp 熱交換器
JP2006342997A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Denso Corp 熱交換器
KR20100088598A (ko) * 2010-07-20 2010-08-09 강창희 열교환장치

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997024562A1 (en) * 1995-12-28 1997-07-10 H-Tech, Inc. Heater for fluids
JPH09196591A (ja) * 1996-01-23 1997-07-31 Sanden Corp 熱交換チューブエレメント及びそれを用いた熱交換器
SE9601438D0 (sv) 1996-04-16 1996-04-16 Tetra Laval Holdings & Finance Plattvärmeväxlare
JP2000073878A (ja) * 1998-08-25 2000-03-07 Calsonic Corp Ｅｇｒガス冷却装置
US6401804B1 (en) * 1999-01-14 2002-06-11 Denso Corporation Heat exchanger only using plural plates
FR2855604B1 (fr) * 2003-05-28 2008-09-26 Valeo Thermique Moteur Sa Echangeur de chaleur a plaques comportant un element d'obturation des fuites du gaz a fefroidir.
KR100645734B1 (ko) 2005-12-14 2006-11-15 주식회사 경동나비엔 난방/온수 겸용 콘덴싱 보일러의 열교환기
ITMI20070955A1 (it) * 2007-05-11 2008-11-12 Angelo Rigamonti "caldaia con elementi di scambio termico variamente sagomati"
KR20100056644A (ko) 2008-11-20 2010-05-28 한라공조주식회사 축냉 열교환기
KR100950689B1 (ko) * 2009-04-16 2010-03-31 한국델파이주식회사 플레이트 열교환기
KR101086917B1 (ko) 2009-04-20 2011-11-29 주식회사 경동나비엔 열교환기
EP2397806B1 (en) * 2010-06-15 2016-11-16 Hanon Systems Heater core with connector formed by plates
JP5090515B2 (ja) * 2010-11-29 2012-12-05 株式会社タクボ精機製作所 熱交換器
KR101400833B1 (ko) 2012-12-26 2014-05-29 주식회사 경동나비엔 핀-튜브 방식의 열교환기
CN103791758B (zh) * 2014-03-07 2016-07-20 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 用于板式换热器的热交换板以及具有该热交换板的板式换热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001041678A (ja) * 1999-01-28 2001-02-16 Denso Corp 熱交換器
JP2002048491A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Denso Corp 冷却用熱交換器
JP2003314976A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Denso Corp 熱交換器
JP2006342997A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Denso Corp 熱交換器
KR20100088598A (ko) * 2010-07-20 2010-08-09 강창희 열교환장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3354998A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108027169B (zh) 2021-06-11
US11454453B2 (en) 2022-09-27
CN108027169A (zh) 2018-05-11
EP3354998A4 (en) 2019-06-05
KR20170037288A (ko) 2017-04-04
US20180245857A1 (en) 2018-08-30
EP3354998A1 (en) 2018-08-01
KR101789503B1 (ko) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017135728A1 (ko) 열교환기
WO2017171276A1 (ko) 관체형 열교환기
WO2017052094A1 (ko) 라운드 플레이트 열교환기
WO2015141995A1 (ko) 온수난방 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러
WO2010123247A2 (ko) 열교환기
WO2010120125A2 (ko) 플레이트 열교환기
WO2015141992A1 (ko) 열교환기
WO2010005179A2 (ko) 변속기 오일 쿨러
WO2016047859A1 (ko) 고효율 판형 열교환기
WO2017039346A1 (ko) 굴곡 플레이트 열교환기
WO2015141994A1 (ko) 열교환기
WO2017014499A1 (ko) 열교환기
WO2017135730A1 (ko) 열교환기
JPH0579777A (ja) 熱交換器
WO2019124847A1 (ko) 열교환기
WO2010147288A1 (ko) 열교환기
WO2016017864A1 (ko) 고효율 친환경 현열 열교환기
KR20110107014A (ko) 가스 보일러용 열교환기
KR100473083B1 (ko) 콘덴싱보일러의 열교환기
WO2015141991A1 (ko) 온수난방 다중유로 잠열열교환기 및 이를 포함하는 콘덴싱 가스보일러
KR101717092B1 (ko) 열교환기
WO2014065478A1 (ko) 물집 열교환기
WO2017014498A1 (ko) 열교환기
WO2017135727A1 (ko) 열교환기
WO2017014497A1 (ko) 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16848820

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15757403

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016848820

Country of ref document: EP