特許 6285564 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285564

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/12 20060101AFI20180215BHJP

   F24H 9/00 20060101ALI20180215BHJP

   F24H 8/00 20060101ALI20180215BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20180215BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/12 B

   F24H9/00 A

   F24H8/00

   F28D9/00

   F28F3/08 311

【請求項の数】16

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2016-555523(P2016-555523)

(86)(22)【出願日】2015年3月13日

(65)【公表番号】特表2017-507315(P2017-507315A)

(43)【公表日】2017年3月16日

(86)【国際出願番号】KR2015002458

(87)【国際公開番号】WO2015141994

(87)【国際公開日】20150924

【審査請求日】2016年9月2日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0031440

(32)【優先日】2014年3月18日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】506278727

【氏名又は名称】キュンドン ナビエン シーオー．，エルティーディー．

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】キム、ヨンモ

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第０２／０５０４８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００６−５０３２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１４６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２６６３０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１２

Ｆ２４Ｈ ８／００

Ｆ２４Ｈ ９／００

Ｆ２８Ｄ ９／００

Ｆ２８Ｆ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気と燃料が混合された混合気が流入する混合気流入部（１００）と、
前記混合気流入部（１００）を通じて流入する混合気を燃焼させるバーナー（２００）と、
前記バーナー（２００）の周りに具備され、前記バーナー（２００）の燃焼によって発生する燃焼ガスと、熱媒体間に熱交換がなされ、複数個の単位プレートが上下に積層されて構成される熱交換部（３００、４００）と、
前記熱交換部（３００、４００）を通過した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部（５００）と、を含み、
前記熱交換部（３００、４００）を構成する複数個の積層された単位プレートに、互いに分離されて上下に隣接するように交互に形成された熱媒体流路（Ｐ１）と燃焼ガス流路（Ｐ２）、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）と前記燃焼ガス排出部（５００）とを連結する燃焼ガス排出通路（Ｐ３）と、前記燃焼ガス排出通路（Ｐ３）の外側面を密閉する外壁構造が一体型で形成されたことを特徴とする、
熱交換器。

【請求項2】

前記単位プレートは上下に積層された第１プレートと第２プレートとで構成され、前記第１プレートには、第１貫通口（Ｂ１）が中央部に形成された第１平面部（Ａ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部から上側に延長されて外側に折り曲げられた第１フランジ部（Ｃ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で上側に盛り上がって形成された流路形成突出部（Ｄ１）が形成され、前記第２プレートには、前記第１貫通口（Ｂ１）と対応する形状の第２貫通口（Ｂ２）が中央部に形成されて前記第１平面部（Ａ１）の底面に表面が密着する第２平面部（Ａ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部から下側に延長されて外側に折り曲げられて下側に位置する単位プレートの第１フランジ部（Ｃ１）と結合される第２フランジ部（Ｃ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で下側に凹んで形成されて前記流路形成突出部（Ｄ１）との間に前記熱媒体流路（Ｐ１）を形成する流路形成溝部（Ｄ２）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記第１フランジ部（Ｃ１）は前記流路形成突出部（Ｄ１）の突出高よりさらに高く形成され、前記第２フランジ部（Ｃ２）は前記流路形成溝部（Ｄ２）の陥没した深さよりさらに深く形成され、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートの流路形成溝部（Ｄ２）の下端と、下部に位置する単位プレートの流路形成突出部（Ｄ１）の上端の間には、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を形成し、上下に離隔した空間が設けられることを特徴とする、請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記流路形成突出部（Ｄ１）には前記第１フランジ部（Ｃ１）と同じ高さで突出した複数の間隔維持突出部（Ｅ１）が周り方向に離隔して形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）には前記第２フランジ部（Ｃ２）と同じ深さで陥没した複数の間隔維持溝部（Ｅ２）が周り方向に離隔して形成され、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートに形成された間隔維持溝部（Ｅ２）の下端と、下部に位置する単位プレートに形成された間隔維持突出部（Ｅ１）の上端が互いに接触することを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記第１平面部（Ａ１）の縁部には前記燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を提供する燃焼ガス排出口（Ｆ１）が形成され、前記第２平面部（Ａ２）の縁部には前記燃焼ガス排出口（Ｆ１）と上下に対応する位置に燃焼ガス排出口（Ｆ２）が形成され、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過した燃焼ガスは上下に配置される複数の単位プレートにそれぞれ形成された燃焼ガス排出口（Ｆ１、Ｆ２）を順次通過して前記燃焼ガス排出部（５００）に向かって流動することを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記流路形成突出部（Ｄ１）または前記流路形成溝部（Ｄ２）には凹凸形状の乱流形成部（Ｇ）が形成されたことを特徴とする、請求項３に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記熱媒体流路（Ｐ１）の内部と燃焼ガス流路（Ｐ２）の内部で前記乱流形成部（Ｇ）の突出した上端と陥没した下端とが互いに当接するように形成されたことを特徴とする、請求項６に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記流路形成突出部（Ｄ１）は前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成され、前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置することを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。

【請求項9】

上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、前記熱媒体流路（Ｐ１）に沿って両方向に分岐されて流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入することを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。

【請求項10】

前記流路形成突出部（Ｄ１）は前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成され、前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置することを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。

【請求項11】

上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、前記熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向に流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入することを特徴とする、請求項１０に記載の熱交換器。

【請求項12】

前記単位プレートを積層して前記熱媒体流路（Ｐ１）を多重並列に構成することを特徴とする、請求項９または請求項１１に記載の熱交換器。

【請求項13】

前記熱交換部（３００、４００）は、前記バーナー（２００）の燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を吸収する顕熱熱交換部（３００）と、前記顕熱熱交換部（３００）で熱交換を終えた燃焼ガスに含まれた水蒸気の潜熱を吸収する潜熱熱交換部（４００）で構成され、前記顕熱熱交換部（３００）と潜熱熱交換部（４００）の間には、前記顕熱熱交換部（３００）と潜熱熱交換部（４００）を空間的に分離する断熱部（３９０）が具備され、前記バーナー（２００）の燃焼によって発生した燃焼ガスは前記顕熱熱交換部（３００）の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過して放射状の外側方向に流動し、前記燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を通過した後、前記潜熱熱交換部（４００）の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過して放射状の内側方向に流動して前記燃焼ガス排出部（５００）に排出されることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項14】

前記断熱部（３９０）は、上下に積層された上部遮蔽板（３９０ａ）と下部遮蔽板（３９０ｂ）の間に熱媒体が充填され、前記上部遮蔽板（３９０ａ）上には断熱材（３９０ｃ）が積層されたことを特徴とする、請求項１３に記載の熱交換器。

【請求項15】

前記単位プレートは、前記バーナー（２００）の周りに多角形状または円の形状または楕円状に配置されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項16】

前記バーナー（２００）の上部側面の周りには上部に位置する熱媒体流路（Ｐ１）に連結されて熱媒体が経由する熱媒体連結流路（Ｐ）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は暖房用または温水用ボイラーに具備される熱交換器に関するもので、さらに詳細には熱媒体と燃焼ガスと間の熱伝達効率を向上させるとともに一定のパターンで製作された単位プレートを積層させて熱媒体流路と燃焼ガス流路および燃焼ガス排出通路を一体形成することによって構造を簡素化した熱交換器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

初期に生産されたボイラーはバーナーの燃焼時発生する顕熱だけを利用して熱媒体を加熱する方式の熱交換器を使用したが、最近生産されるボイラーは熱効率を向上させるために、燃焼室で発生する燃焼ガスの顕熱を吸収する顕熱熱交換器と、前記顕熱熱交換器で熱交換を終えた燃焼ガスに含まれている水蒸気が凝縮されながら発生する潜熱を吸収する潜熱熱交換器を具備したコンデンシングボイラーが使用されている。このようなコンデンシングボイラーはガスボイラーだけでなく石油ボイラーにも実用化され、ボイラー効率の増加および燃料費の削減に多いに寄与している。

【0004】

このように顕熱熱交換器と潜熱熱交換器で構成される従来のコンデンシング方式の熱交換器は、通常ハウジングの上部に送風機と燃料供給ノズルおよびバーナーが設置され、前記バーナーの下側にハウジングの内部には熱交換パイプの外側に熱交換フィンが結合された顕熱熱交換器と潜熱熱交換器が順次設置された構造で形成されている。

【0005】

しかし、このようなコンデンシング方式の熱交換器においては、ハウジングの上部に位置する送風機と、ハウジングの内部に上下に位置する顕熱熱交換器と潜熱熱交換器の構造上熱交換器の体積が大きくなる問題があった。

【0006】

このような問題を解消し、最小限の体積を有しつつ熱交換効率を向上させるための先行技術として、（韓国の）登録特許第１０−１３２１７０８号、登録特許第１０−０５８１５７８号、登録特許第１０−０８１３８０７号などには、中央にバーナーが位置し、バーナーの周りにコイル形態で巻かれた熱交換パイプで構成された熱交換器が開示されている。

【0007】

図１は前記登録特許第１０−０８１３８０７号に開示されたコンデンシングボイラーの熱交換器の断面図を示した図面で、図１に図示された熱交換器（４０）は、燃焼ガスが下向き式に排出されるように設置されるバーナー１０と、前記バーナー１０で発生する熱によってその内部に供給される水を所望の温度に加熱して暖房水または温水に提供できるように前記バーナー１０の周りにコイル形態で巻かれた熱交換パイプ２０、前記熱交換パイプ２０の下部に横方向に設置されて燃焼ガスの流路を形成する隔膜３０を含んで構成され、前記熱交換パイプ２０はバーナー１０の中心方向に向かうように本体の外側から内側に所定の傾斜面２１を有するように配置され、前記隔膜３０の本体にはその内部に連通ホール３２を形成しながら、一側と他側には熱交換パイプ２０の一側と他側を相互連結する接続管３３が連結設置された構成が開示されている。

【0008】

しかし、前記先行技術文献に紹介された熱交換器は、熱交換パイプを螺旋形に加工する過程において捩れ現象が発生するため、その表面を全体的に均一な形態に加工するのが容易でない短所がある。

【0009】

また、熱交換パイプの曲げ加工時にバーナーの中心に向かう内側面とその反対側の外側面と間には変形率に差があるため、曲げ加工時に破損の恐れがあり、燃焼ガスと熱交換がなされる熱交換パイプの幅を大きく形成するのに限界がある。このため、熱媒体と燃焼ガスと間の熱伝達効率をより向上させるための構成として、熱交換パイプの表面に乱流流動を促進する凹凸形態を加工するための面積を十分に確保できないという構造的な限界がある。

【0010】

また、従来の熱交換器は螺旋形に巻かれた熱交換パイプ２０の外側周りを密閉するための構成としてハウジング（Ｈ）が別途具備されなければならないため、熱交換器の設置構造が複雑であり、バーナー１０の燃焼によって発生した燃焼ガスが熱交換パイプ２０の上下に離隔した空間を通過して熱交換パイプ２０とハウジング（Ｈ）の内壁の間の空間を通じて流動しながらハウジング（Ｈ）に伝達される熱がハウジング（Ｈ）の外部にそのまま放熱されて消失するため、熱交換パイプ２０の内部を流れる熱媒体に燃焼ガスの熱源を十分に伝達できないという問題点がある。

【0011】

また、従来の熱交換器はバーナー１０の燃焼によって発生する熱がバーナー１０を固定するプレート１１側に伝達されて過熱され、これを防止するためには断熱材またはプレート１１側の外部に放熱フィンを別途追加しなければならないため、構造が複雑となり、熱が損失する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたもので、限定された空間に熱媒体の流動経路を長く形成して熱媒体と燃焼ガスと間の伝熱面積を広く確保する一方、熱媒体と燃焼ガスの流動に乱流発生を促進させることによって熱効率を最大化できる熱交換器を提供することにその目的がある。

【0013】

本発明の他の目的は、熱媒体流路と燃焼ガス流路およびその外側面を密閉する外壁構造を一体型に構成することによって、熱交換器を構成する部品の個数を減らし結合構造を簡素化した熱交換器を提供するところにある。

【0014】

本発明の他の目的は、燃焼ガスの排出通路を通じて排出される燃焼ガスの燃焼熱が熱媒体に最大限回収されるようにして熱効率をさらに向上させることができる熱交換器を提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前述したような目的を実現するための本発明の熱交換器は、空気と燃料が混合された混合気が流入する混合気流入部１００、前記混合気流入部１００を通じて流入する混合気を燃焼させるバーナー２００、前記バーナー２００の周りに具備され、前記バーナー２００の燃焼によって発生する燃焼ガスと、熱媒体間に熱交換がなされ、複数個の単位プレートが上下に積層されて構成される熱交換部３００、４００、および前記熱交換部３００、４００を通過した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部５００、を含み、前記熱交換部３００、４００を構成する複数個の積層された単位プレートの内部には、熱媒体流路（Ｐ１）と燃焼ガス流路（Ｐ２）が互いに分離されて上下に隣接するように交互に形成されるとともに、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）と前記燃焼ガス排出部５００とを連結する燃焼ガス排出通路（Ｐ３）が形成されたことを特徴とする。

【0016】

この場合、前記単位プレートは、上下に積層された第１プレートと第２プレートとで構成され、前記第１プレートには、第１貫通口（Ｂ１）が中央部に形成された第１平面部（Ａ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部から上側に延長されて外側に折り曲げられた第１フランジ部（Ｃ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で上側に盛り上がって形成された流路形成突出部（Ｄ１）が形成され、前記第２プレートには、前記第１貫通口（Ｂ１）と対応する形状の第２貫通口（Ｂ２）が中央部に形成されて前記第１平面部（Ａ１）の底面に表面が密着する第２平面部（Ａ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部から下側に延長されて外側に折り曲げられて下側に位置する単位プレートの第１フランジ部（Ｃ１）と結合される第２フランジ部（Ｃ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で下側に凹んで形成されて前記流路形成突出部（Ｄ１）との間に前記熱媒体流路（Ｐ１）を形成する流路形成溝部（Ｄ２）が形成されるように構成され得る。

【0017】

前記第１フランジ部（Ｃ１）は前記流路形成突出部（Ｄ１）の突出高よりさらに高く形成され、前記第２フランジ部（Ｃ２）は前記流路形成溝部（Ｄ２）の陥没した深さよりさらに深く形成され、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートの流路形成溝部（Ｄ２）の下端と、下部に位置する単位プレートの流路形成突出部（Ｄ１）の上端の間には、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を形成し、上下に離隔した空間が設けられるように構成され得る。

【0018】

前記流路形成突出部（Ｄ１）には前記第１フランジ部（Ｃ１）と同じ高さで突出した複数の間隔維持突出部（Ｅ１）が周り方向に離隔して形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）には前記第２フランジ部（Ｃ２）と同じ深さで陥没した複数の間隔維持溝部（Ｅ２）が周り方向に離隔して形成され、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートに形成された間隔維持溝部（Ｅ２）の下端と、下部に位置する単位プレートに形成された間隔維持突出部（Ｅ１）の上端が互いに接触するように構成され得る。

【0019】

前記第１平面部（Ａ１）の縁部には前記燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を提供する燃焼ガス排出口（Ｆ１）が形成され、前記第２平面部（Ａ２）の縁部には前記燃焼ガス排出口（Ｆ１）と上下に対応する位置に燃焼ガス排出口（Ｆ２）が形成され、前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過した燃焼ガスは上下に配置される複数の単位プレートにそれぞれ形成された燃焼ガス排出口（Ｆ１、Ｆ２）を順次通過して前記燃焼ガス排出部５００に向かって流動するように構成され得る。

【0020】

前記流路形成突出部（Ｄ１）または前記流路形成溝部（Ｄ２）には凹凸形状の乱流形成部（Ｇ）が形成され得る。

【0021】

この場合、前記熱媒体流路（Ｐ１）の内部と燃焼ガス流路（Ｐ２）の内部で前記乱流形成部（Ｇ）の突出した上端と陥没した下端とが互いに当接するように形成され得る。

【0022】

一実施例として、前記流路形成突出部（Ｄ１）は前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成され、前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置するように構成され得る。

【0023】

上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、前記熱媒体流路（Ｐ１）に沿って両方向に分岐されて流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入するように構成され得る。

【0024】

他の実施例として、前記流路形成突出部（Ｄ１）は前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成され、前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置するように構成され得る。

【0025】

上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、前記熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向に流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入するように構成され得る。

【0026】

前記各実施例において、前記単位プレートを積層して前記熱媒体流路（Ｐ１）を多重並列に構成することができる。

【0027】

前記熱交換部３００、４００は、前記バーナー２００の燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を吸収する顕熱熱交換部３００と、前記顕熱熱交換部３００で熱交換を終えた燃焼ガスに含まれた水蒸気の潜熱を吸収する潜熱熱交換部４００で構成され、前記顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００の間には、前記顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００を空間的に分離する断熱部３９０が具備され、前記バーナー２００の燃焼によって発生した燃焼ガスは前記顕熱熱交換部３００の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過して放射状の外側方向に流動し、前記燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を通過した後、前記潜熱熱交換部４００の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過して放射状の内側方向に流動して前記燃焼ガス排出部５００に排出されるように構成され得る。

【0028】

前記断熱部３９０は、上下に積層された上部遮蔽板３９０ａと下部遮蔽板３９０ｂの間に熱媒体が充填され、前記上部遮蔽板３９０ａ上には断熱材３９０ｃが積層されるように構成され得る。

【0029】

前記単位プレートは、前記バーナー２００の周りに多角形状または円の形状または楕円状で配置され得る。

【0030】

前記バーナー２００の上部側面の周りには上部に位置する熱媒体流路（Ｐ１）に連結されて熱媒体が経由する熱媒体連結流路（Ｐ）が形成され得る。

【発明の効果】

【0031】

本発明に係る熱交換器によれば、類似のパターンで製作された複数の単位プレートを積層させてその内部空間に互いに分離されて隣接するように交代で配置された熱媒体流路と燃焼ガス流路を形成し、限定された空間内に熱媒体の流動経路を最大限長く形成するとともに単位プレートの表面には熱媒体と燃焼ガスの流動に乱流発生を促進させる乱流発生部を広い領域に形成できるように構成することによって、熱効率を最大化することができる。

【0032】

また、本発明によれば、複数個の単位プレートが積層されて構成される熱交換部の内部には熱媒体流路と燃焼ガス流路が形成されるとともに燃焼ガスが通過する外側面を密閉する外壁構造が一体型に形成されるため、熱交換器を構成する部品の数を減らすことができ、設置構造が簡素化されるとともに一体型構造の外壁に伝達された燃焼ガスの熱が熱媒体に伝導方式によって再び伝達されるため、熱効率をさらに向上させることができる。

【0033】

また、複数個の単位プレートを多重積層させて熱媒体流路を多重並列に構成することによって圧力損失を最小化し、別途の連結部品を必要とせず、連結される熱媒体流路の間を連結する部分も熱交換される面積として活用することができる。

【0034】

また、熱媒体流路および燃焼ガス流路の内部に乱流形成のための形状が当接して溶接されるようにすることによって熱媒体の圧力による単位プレートの変形を防止し、耐圧性能を向上させることができる。

【0035】

また、熱媒体流路と燃焼ガスとが単位プレートに互いに繋がれた形態で構成されるため、単位プレート全体を通じて熱交換がなされ、熱効率をさらに向上させることができる。

【0036】

また、バーナーの上部の側面部にも熱媒体が経由する流路を形成することによってバーナー支持プレートの過熱を防止し、熱効率をさらに向上させることができる。

【0037】

また、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部の間に位置する断熱部を構成するプレートの間の空間に熱媒体が経由するように構成することによって、顕熱熱交換部と潜熱熱交換部間の断熱効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来のバーナーの周りに熱交換パイプが螺旋形に設置された熱交換器を示している断面図。

【図2】本発明の一実施例に係る熱交換器を上側から見た斜視図。

【図3】本発明の一実施例に係る熱交換器を下側から見た斜視図。

【図4】本発明の一実施例に係る熱交換器の右側面図。

【図5】本発明の一実施例に係る熱交換器の分解斜視図。

【図6】本発明の一実施例に係る熱交換器の平面図。

【図7】本発明の一実施例に係る熱交換器の底面図。

【図8】図６のＡ−Ａ線に沿って切開した斜視図。

【図9】図８に図示された単位プレートの一部を拡大して示した斜視図。

【図10】図６のＡ−Ａ線に沿って切開した断面図。

【図11】図６のＢ−Ｂ線に沿って切開した断面図。

【図12】図７のＣ−Ｃ線に沿って切開した断面図。

【図13】本発明の一実施例に係る熱交換器の潜熱熱交換部で熱媒体の流動経路を説明するための図面。

【図14】本発明の一実施例に係る熱交換器の顕熱熱交換部で熱媒体の流動経路を説明するための図面。

【図15】本発明の他の実施例に係る単位プレートの積層構造を示した斜視図。

【図16】図１５の分解斜視図。

【図17】図１５に図示された単位プレートで熱媒体の流動経路を説明するための図面。

【図18】顕熱熱交換部と潜熱熱交換部の境界に具備される断熱部の一実施例を示した（ａ）分解斜視図と、（ｂ）結合斜視図。

【図19】本発明のさらに他の実施例に係る単位プレートの積層構造を示した斜視図。

【図20】バーナーの上部に熱媒体流路がさらに形成された実施例を示した（ａ）斜視図と、（ｂ）一部切開斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0039】

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

【0040】

図２〜図５を参照する。本発明に係る熱交換器１は、空気と燃料が混合された混合気が流入する混合気流入部１００、前記混合気流入部１００を通じて流入する混合気を燃焼させるバーナー２００、前記バーナー２００の周りに具備されてバーナー２００の燃焼によって発生する燃焼ガスと熱媒体間に熱交換がなされ、複数個の単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４１０、４２０、４３０、４４０が上下に積層されて構成される熱交換部３００、４００、および前記熱交換部３００、４００を通過した燃焼ガスが排出される燃焼ガス排出部５００を含んで構成される。

【0041】

前記混合気流入部１００は、一側に熱媒体排出管１１２が貫通する貫通孔１１１が形成された上部蓋プレート１１０と、前記上部蓋プレート１１０の中央を貫通して混合気が流入する混合気流入管１２０を含んで構成される。

【0042】

前記バーナー２００は混合気流入部１００を通じて流入する空気と燃料の混合気を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。前記バーナー２００はバーナー支持プレート２１０に固定され、下方向に火炎を発生させるように構成されている。前記バーナー支持プレート２１０は、バーナー２００が貫通する貫通口（Ｂ）が中央に形成された平面部（Ａ）と、前記平面部（Ａ）の縁部から下側に延長されて外側に折り曲げられたフランジ部（Ｃ）と、前記平面部（Ａ）の縁部と前記貫通口（Ｂ）の間の領域で下側に凹んだ形状の溝部（Ｄ）で構成される。

【0043】

前記熱交換部３００、４００は、バーナー２００の燃焼によって発生した燃焼ガスの顕熱を吸収する顕熱熱交換部３００と、前記顕熱熱交換部３００で熱交換を終えた燃焼ガスに含まれた水蒸気が凝縮されながら発生する潜熱を吸収する潜熱熱交換部４００で構成され得る。

【0044】

前記燃焼ガス排出部５００は、潜熱熱交換部４００の下部を覆う下部蓋プレート５１０と、前記下部蓋プレート５１０の中央に形成された貫通口（Ｂ）に下側に連通され、下端には凝縮水排出管５１３が連結された排気ガス排出管５２０と、前記排気ガス排出管５２０の一側に連結されて上側に延長される煙道５３０で構成される。

【0045】

前記下部蓋プレート５１０は、貫通口（Ｂ）が中央に形成された平面部（Ａ）と、前記平面部（Ａ）の縁部から上側に延長されて外側に折り曲げられたフランジ部（Ｃ）と、前記平面部（Ａ）の縁部と前記貫通口（Ｂ）の間の領域で上側に盛り上がった形状の流路形成突出部（Ｄ１）および前記流路形成突出部（Ｄ１）の角部で前記フランジ部（Ｃ）と同じ高さで突出した複数の間隔維持突出部（Ｅ１）を含み、一側に位置する間隔維持突出部（Ｅ１）には熱媒体流入管５１２が貫通する貫通孔５１１が形成されている。

【0046】

以下、本発明の特徴的構成である熱交換部３００、４００を構成する顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００の構成および作用を説明する。

【0047】

本発明では、前記熱交換部３００、４００を構成して上下に積層される複数個の単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４１０、４２０、４３０、４４０の内部に熱媒体流路（Ｐ１）と燃焼ガス流路（Ｐ２）および燃焼ガス排出通路（Ｐ３）が共に形成されたことを特徴とする。

【0048】

図５、図８、図９、図１３および図１４を参照する。前記顕熱熱交換部３００は、複数個の単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０が上下に積層されて構成され、前記潜熱熱交換部４００は、複数個の単位プレート４１０、４２０、４３０、４４０が上下に積層されて構成される。そして、前記顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００の間には、顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００を空間的に分離し、顕熱熱交換部３００で発生した顕熱が潜熱熱交換部４００に直接伝達されることを遮断するための断熱部３９０が具備される。

【0049】

前記顕熱熱交換部３００を構成する単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０は、上部に位置する第１プレート３１０ａ、３２０ａ、３３０ａ、３４０ａ、３５０ａ、３６０ａ、３７０ａ、３８０ａと、その下部にそれぞれ結合される第２プレート３１０ｂ、３２０ｂ、３３０ｂ、３４０ｂ、３５０ｂ、３６０ｂ、３７０ｂ、３８０ｂで構成される。

【0050】

前記潜熱熱交換部４００を構成する単位プレート４１０、４２０、４３０、４４０は、上部に位置する第１プレート４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ａと、その下部にそれぞれ結合される第２プレート４１０ｂ、４２０ｂ、４３０ｂ、４４０ｂで構成され、前記顕熱熱交換部３００と類似の形態の積層構造を有する。

【0051】

前記顕熱熱交換部３００を構成する第１プレート３１０ａ、３２０ａ、３３０ａ、３４０ａ、３５０ａ、３６０ａ、３７０ａ、３８０ａと、潜熱熱交換部４００を構成する第１プレート４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ａは類似の形態のパターンで構成されるため、以下、「第１プレート」と通称し、前記顕熱熱交換部３００を構成する第２プレート３１０ｂ、３２０ｂ、３３０ｂ、３４０ｂ、３５０ｂ、３６０ｂ、３７０ｂ、３８０ｂと、潜熱熱交換部４００を構成する第２プレート４１０ｂ、４２０ｂ、４３０ｂ、４４０ｂは類似の形態のパターンで構成されるため、以下、「第２プレート」と通称してその構成を説明する。

【0052】

前記第１プレートは、第１貫通口（Ｂ１）が中央部に形成された第１平面部（Ａ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部から上側に延長されて外側に折り曲げられた第１フランジ部（Ｃ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で上側に盛り上がって形成された流路形成突出部（Ｄ１）と、前記第１平面部（Ａ１）の縁部に上下に貫通して燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を提供する燃焼ガス排出口（Ｆ１）が形成されている。

【0053】

前記第２プレートは、前記第１貫通口（Ｂ１）と対応する形状の第２貫通口（Ｂ２）が中央部に形成されて前記第１平面部（Ａ１）の底面に表面が密着する第２平面部（Ａ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部から下側に延長されて外側に折り曲げられて下側に位置する単位プレートの第１フランジ部（Ｃ１）に結合される第２フランジ部（Ｃ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で下側に凹んで形成されて前記流路形成突出部（Ｄ１）と間に熱媒体流路（Ｐ１）を形成する流路形成溝部（Ｄ２）と、前記第２平面部（Ａ２）の縁部に上下に貫通して燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を提供する燃焼ガス排出口（Ｆ２）が形成されている。

【0054】

前記第１フランジ部（Ｃ１）は流路形成突出部（Ｄ１）の突出高よりさらに高く形成され、前記第２フランジ部（Ｃ２）は流路形成溝部（Ｄ２）の陥没した深さよりさらに深く形成されている。したがって、上下に隣接するように積層される単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートの流路形成溝部（Ｄ２）の下端と、下部に位置する単位プレートの流路形成突出部（Ｄ１）の上端の間には、上下に離隔した空間が設けられて燃焼ガス流路（Ｐ２）を形成することになる。

【0055】

そして、前記流路形成突出部（Ｄ１）には第１フランジ部（Ｃ１）と同じ高さで突出した複数の間隔維持突出部（Ｅ１）が周り方向に離隔して形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）には第２フランジ部（Ｃ２）と同じ深さで陥没した複数の間隔維持溝部（Ｅ２）が形成される。したがって、上下に隣接するように積層される単位プレートのうち、上部に位置する単位プレートに形成された第２フランジ部（Ｃ２）は下部に位置する単位プレートに形成された第１フランジ部（Ｃ１）に結合され、上部に位置する単位プレートに形成された間隔維持溝部（Ｅ２）の下端と、下部に位置する単位プレートに形成された間隔維持突出部（Ｅ１）の上端が互いに接触して支持される。

【0056】

このように上部の第２フランジ部（Ｃ２）と下部の第１フランジ部（Ｃ１）が結合され、上部の間隔維持溝部（Ｅ２）と下部の間隔維持突出部（Ｅ１）が接触支持され、第１プレートと第２プレートの縁部には上下に連通する燃焼ガス排出口（Ｆ１、Ｆ２）を形成することによって、単位プレートの積層時、上下に隣接するように積層される単位プレートの内部には熱媒体流路（Ｐ１）と燃焼ガス流路（Ｐ２）および燃焼ガス排出通路（Ｐ３）が一体型に形成されるとともに各単位プレート間の結合強度を向上させることができる。

【0057】

また、前記流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）のいずれか一つまたは両者には凹凸形状の乱流形成部（Ｇ）が含まれて構成され得る。前記乱流形成部（Ｇ）は流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）の表面から外側に突出するか内側に陥没した形態で構成され得、その形態はエンボシング形態、楕円形態、または一側に傾斜したリブ形態など、多様な形態で構成され得る。

【0058】

前記乱流形成部（Ｇ）の構成によれば、熱媒体流路（Ｐ１）を通過する熱媒体の流動および燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過する燃焼ガスの流動に乱流発生を促進させることによって熱交換効率を向上させることができる。

【0059】

また、前記乱流形成部（Ｇ）を構成するにおいて、第１プレートの流路形成突出部（Ｄ１）には下側に陥没した形態で構成し、第２プレートの流路形成溝部（Ｄ２）には上側に突出した形態で構成し、前記下側に陥没した乱流形成部の下端と、前記上側に突出した乱流形成部の上端が互いに接触するように構成する場合には、流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）間の結合強度を増大させることができ、熱媒体流路（Ｐ１）を通過する熱媒体の圧力による流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）が変形および破損することを防止することができる。

【0060】

従来技術に係る螺旋形熱交換パイプ構造では、パイプの曲げ加工によるパイプの変形および破損の問題があるため、熱交換パイプの表面に乱流流動を促進する凹凸形態を加工するための面積を十分に確保できないという構造的な限界があったが、本発明では単位プレートを積層させて熱交換器を構成するため、乱流形成部（Ｇ）の形成のための空間を広く確保できる長所がある。

【0061】

以下、本発明に係る熱交換器での燃焼ガスの流動経路と熱媒体の流動経路を説明する。

【0062】

まず、燃焼ガスの流動経路を説明する。

【0063】

図６と図８〜図１１を参照する。バーナー２００の燃焼によって発生した燃焼ガスは、上部蓋プレート１１０と断熱部３９０により上下方向への流動は遮断され、バーナー２００を中心に放射状の外側方向に流動して顕熱熱交換部３００を構成する単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０に形成される燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過することになり、この過程で顕熱熱交換部３００の熱媒体流路（Ｐ１）を通過する熱媒体に熱を伝達することになる。

【0064】

前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過する過程で流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）に形成された乱流形成部（Ｇ）により燃焼ガスと熱媒体の流動に乱流発生が同時に促進されるため、燃焼ガスと熱媒体間の熱伝達効率を高めることができる。

【0065】

前記燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過した燃焼ガスは、上下に積層された単位プレート３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４１０、４２０、４３０、４４０にそれぞれ形成された燃焼ガス排出口（Ｆ１、Ｆ２）により上下に連通する燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を順次通過して下方移動することになる。このとき、前記燃焼ガスが燃焼ガス排出通路（Ｐ３）を通過する過程で燃焼ガス排出通路（Ｐ３）の外壁に伝達された熱は、伝導方式によって平面部（Ａ１、Ａ２）と流路形成突出部（Ｄ１）および流路形成溝部（Ｄ２）を経て熱媒体流路（Ｐ１）を通過する熱媒体に再び伝達されるため、熱損失が最小化されて熱効率をさらに向上させることができる。

【0066】

その後、潜熱熱交換部４００の燃焼ガス排出通路（Ｐ３）に進入した燃焼ガスは、下部蓋プレート５１０により下方移動が遮断され、潜熱熱交換部４００を構成する単位プレート４１０、４２０、４３０、４４０に形成された燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過して潜熱熱交換部４００の内側に流動することになり、この過程で燃焼ガスの水蒸気に含まれた凝縮水の潜熱は潜熱熱交換部４００の熱媒体流路（Ｐ１）を通過する熱媒体に伝達されて熱媒体を予熱することになる。燃焼ガスが潜熱熱交換部４００の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過する過程においても流路形成突出部（Ｄ１）と流路形成溝部（Ｄ２）に形成された乱流形成部（Ｇ）により燃焼ガスと熱媒体の流動に乱流発生が促進されて潜熱の回収率を高めることができる。

【0067】

前記潜熱熱交換部４００の燃焼ガス流路（Ｐ２）を通過した燃焼ガスは燃焼ガス排出管５２０と煙道５３０を通じて上側に排出され、凝縮水は燃焼ガス排出管５２０の下部に連結された凝縮水排出管５１３を通じて下側に排出される。

【0068】

以下、熱媒体の流動経路を説明する。

【0069】

熱媒体の流動経路は潜熱熱交換部４００の下部に連結された熱媒体流入管５１２を通じて潜熱熱交換部４００に流入し、潜熱熱交換部４００と顕熱熱交換部３００を順次経由し、潜熱と顕熱を吸収した後、顕熱熱交換部３００の上部に連結された熱媒体排出管１１２を通じて排出されるように構成される。

【0070】

まず、図５、図７、図１２、図１３、図１４を参照して、熱媒体の流動経路の一実施例を説明する。

【0071】

一実施例に係る熱媒体の流動経路は、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、熱媒体流路（Ｐ１）に沿って両方向に分岐されて流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入するように構成される。

【0072】

このための構成として、前記流路形成突出部（Ｄ１）は第１平面部（Ａ１）の縁部と第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は第２平面部（Ａ２）の縁部と第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って全体区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成され、前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置されている。

【0073】

以下、図５と図１３および図１４を参照して熱交換部３００、４００で熱媒体の流動経路をより具体的に説明する。

【0074】

まず、図５と図１３を参照して潜熱熱交換部４００での熱媒体の流動経路を説明する。図１３で矢印で図示された通り、熱媒体流入管５１２を通じて流入した熱媒体は、潜熱熱交換部４００の最下部に位置する単位プレート４４０の第２プレート４４０ｂに形成された貫通孔４４３を通じて単位プレート４４０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0075】

前記単位プレート４４０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート４４０ａに形成された貫通孔４４１と上部に積層される単位プレート４３０の第２プレート４３０ｂに形成された貫通孔４３２を通じて単位プレート４３０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート４４０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは、前記貫通孔４４３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔４４２に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート４３０の第２プレート４３０ｂに形成された貫通孔４３３を通じて単位プレート４３０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0076】

前記単位プレート４３０の貫通孔４３２を通じて流入した熱媒体は両側に分岐されて他側に形成された貫通孔４３１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート４２０の第２プレート４２０ｂに形成された貫通孔４２３を通じて単位プレート４２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0077】

前記単位プレート４２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート４２０ａに形成された貫通口４２２と上部に積層される単位プレート４１０の第２プレート４１０ａに形成された貫通口４１３を通じて単位プレート４１０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート４２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口４２３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔４２１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート４１０の第２プレート４１０ｂに形成された貫通口４１２を通じて単位プレート４１０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0078】

前記第２プレート４１０ｂに形成された貫通口４１３を通じて単位プレート４１０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体は、両側に分岐されて他側に位置する貫通口４１１に向かって流動した後、断熱部３９０を構成する下部遮蔽板３９０ｂに形成された貫通口３９２と上部遮蔽板３９０ａに形成された貫通孔３９１を通過して顕熱熱交換部３００側に流動する。一方、前記上部遮蔽板３９０ａと下部遮蔽板３９０ｂの間には熱媒体が充填されて顕熱熱交換部３００の燃焼熱が潜熱熱交換器４００側に伝達されることを遮断する。

【0079】

このように潜熱熱交換部４００では、下部に位置する単位プレート４４０、４３０では熱媒体の流路が左上端から両側に分岐されて右下端に向かう方向に流動し、上部に位置する単位プレート４２０、４１０では熱媒体の流路が右下端から両側に分岐されて左上端に向かう方向に流動するため、熱媒体の流路方向が変更されて熱媒体の流路を長く形成することができる。

【0080】

次に、図５と図１４を参照して顕熱熱交換部３００での熱媒体の流動経路を説明する。図１４で矢印で図示された通り、断熱部３９０の上部遮蔽板３９０ａに形成された貫通孔３９１を通過した熱媒体は、顕熱熱交換部３００の最下部に位置する単位プレート３８０の第２プレート３８０ｂに形成された貫通孔３８３を通じて単位プレート３８０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0081】

前記単位プレート３８０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート３８０ａに形成された貫通孔３８１と上部に積層される単位プレート３７０の第２プレート３７０ｂに形成された貫通孔３７２を通じて単位プレート３７０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート３８０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは、前記貫通孔３８３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３８２に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３７０の第２プレート３７０ｂに形成された貫通孔３７３を通じて単位プレート３７０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0082】

前記単位プレート３７０の貫通孔３７２を通じて流入した熱媒体は両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３７１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３６０の第２プレート３６０ｂに形成された貫通孔３６３を通じて単位プレート３６０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0083】

前記単位プレート３６０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート３６０ａに形成された貫通口３６２と上部に積層される単位プレート３５０の第２プレート３５０ｂに形成された貫通口３５３を通じて単位プレート３５０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート３６０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口３６３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３６１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３５０の第２プレート３５０ｂに形成された貫通口３５２を通じて単位プレート３５０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0084】

前記単位プレート３５０の貫通孔３５３を通じて流入した熱媒体は両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３５１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３４０の第２プレート３４０ｂに形成された貫通孔３４３を通じて単位プレート３４０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0085】

前記単位プレート３４０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート３４０ａに形成された貫通口３４１と上部に積層される単位プレート３３０の第２プレート３３０ｂに形成された貫通口３３２を通じて単位プレート３３０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート３４０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口３４３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３４２に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３３０の第２プレート３３０ｂに形成された貫通口３３３を通じて単位プレート３３０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0086】

前記単位プレート３３０の貫通孔３３２を通じて流入した熱媒体は両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３３１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３２０の第２プレート３２０ｂに形成された貫通孔３２３を通じて単位プレート３２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0087】

前記単位プレート３２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート３２０ａに形成された貫通口３２２と上部に積層される単位プレート３１０の第２プレート３１０ｂに形成された貫通口３１３を通じて単位プレート３１０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート３２０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口３２３を基準として両側に分岐されて他側に形成された貫通孔３２１に向かう方向に流動した後、上部に積層される単位プレート３１０の第２プレート３１０ｂに形成された貫通口３１２を通じて単位プレート３１０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0088】

前記単位プレート３１０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体は貫通口３１３を基準として両側に分岐されて他側に位置する貫通口３１１に向かって流動した後、熱媒体排出管１１２を通じて排出される。

【0089】

このように顕熱熱交換部３００では、最下部に位置する単位プレート３８０、３７０では熱媒体の流路が左上端から両側に分岐されて右下端に向かう方向に流動し、その上部に位置する単位プレート３６０、３５０では熱媒体の流路が右下端から両側に分岐されて左上端に向かう方向に流動することになり、その上部に位置する単位プレート３４０、３３０では熱媒体の流路が左上端から両側に分岐されて右下端に向かう方向に流動し、その上部に位置する単位プレート３２０、３１０では熱媒体の流路が右下端から両側に分岐されて左上端に向かう方向に流動するため、熱媒体の流路方向が交代で変更されて熱媒体の流路を長く形成することができる。

【0090】

以下、図１５〜図１７を参照して、熱媒体の流動経路の他の実施例を説明する。本実施例に係る単位プレート４６０、４７０、４８０、４９０は前述した顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００を構成する単位プレートの代わりに適用され得るため、以下では一つのセットを構成する単位プレート４６０、４７０、４８０、４９０の構造とその内部での熱媒体の流動経路を説明する。

【0091】

本実施例に係る熱媒体の流動経路は、上下に隣接するように位置する単位プレートのうち、下部に位置する単位プレートを構成する第２プレートの一側に形成された貫通孔を通じて流入した熱媒体は、前記熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向に流動した後、他側に位置する第１プレートに形成された貫通孔と、上部に位置する単位プレートを構成する第２プレートに形成された貫通孔を通過して、前記上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）に流入するように構成される。

【0092】

このための構成として、前記流路形成突出部（Ｄ１）は前記第１平面部（Ａ１）の縁部と前記第１貫通口（Ｂ１）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記流路形成溝部（Ｄ２）は前記第２平面部（Ａ２）の縁部と前記第２貫通口（Ｂ２）の間の領域で周り方向に沿って一部区間が連通するように形成され、前記間隔維持突出部（Ｅ１）と間隔維持溝部（Ｅ２）には、下部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）と上部に位置する単位プレートの熱媒体流路（Ｐ１）とを連結するための貫通孔がそれぞれ形成される。前記それぞれの貫通孔は下部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向と上部に位置する単位プレートでの熱媒体流路（Ｐ１）方向とが互いに反対方向となるように位置されている。

【0093】

図１６と図１７を参照する。最下部に位置する単位プレート４８０の第２プレート４８０ｂに形成された貫通孔４８３を通じて単位プレート４８０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート４８０ａに形成された貫通口４８２と上部に積層される単位プレート４７０の第２プレート４７０ｂに形成された貫通口４７３を通じて単位プレート４７０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート４８０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口４８３を基準として熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向（平面視の時反時計方向）に流動した後、他側に位置する第１プレート４８０ａに形成された貫通口４８１と、上部に積層される単位プレート４７０の第２プレート４７０ｂに形成された貫通口４７２を通じて単位プレート４７０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0094】

前記単位プレート４７０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体は前記貫通口４７３を基準として熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向（平面視の時反時計方向）に流動した後、他側に位置する第１プレート４７０ａに形成された貫通口４７１と、上部に積層される単位プレート４６０の第２プレート４６０ｂに形成された貫通口４６３を通じて単位プレート４６０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0095】

前記貫通口４６３を通じて単位プレート４６０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の一部は、第１プレート４６０ａに形成された貫通口４６１と上部に積層される単位プレート４５０の第２プレート４５０ｂに形成された貫通口４５２を通じて単位プレート４５０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入し、前記単位プレート４６０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体中の残りは前記貫通口４６３を基準として熱媒体流路（Ｐ１）に沿って他方向（平面視の時時計方向）に流動した後、他側に位置する第１プレート４６０ａに形成された貫通口４６２と、上部に積層される単位プレート４５０の第２プレート４５０ｂに形成された貫通口４５３を通じて単位プレート４５０内部の熱媒体流路（Ｐ１）に流入する。

【0096】

前記単位プレート４５０の熱媒体流路（Ｐ１）に流入した熱媒体は前記貫通口４５２を基準として熱媒体流路（Ｐ１）に沿って他方向（平面視の時時計方向）に流動した後、他側に位置する第１プレート４５０ａに形成された貫通口４５１を通じてその上部に位置する単位プレート（図示されず）の熱媒体流路に流入する。

【0097】

このように本実施例では、下部に位置する単位プレート４８０、４７）では熱媒体が熱媒体流路（Ｐ１）に沿って一方向（平面視の時反時計方向）に流動するように構成し、上部に位置する単位プレート４６０、４５０では熱媒体が熱媒体流路（Ｐ１）に沿って他方向（平面視の時時計方向）に流動するように構成することによって、熱媒体の流動方向が交互に変更されながら流路を長く形成することができる。そして、本実施例で例を挙げて説明した単位プレート４５０、４６０、４７０、４８０は複数のセット単位で積層されて熱交換部３００、４００を構成することができる。

【0098】

一方、前記断熱部３９０は、図１８に図示された通り上下に積層された上部遮蔽板３９０ａと下部遮蔽板３９０ｂの間に熱媒体が充填され、前記上部遮蔽板３９０ａ上には断熱材３９０ｃが積層され、顕熱熱交換部３００で発生した燃焼熱が潜熱熱交換部４００に伝達されることを遮断するように構成され得る。この場合、前記上部遮蔽板３９０ａと下部遮蔽板３９０ｂの間に熱媒体が充填されて断熱機能をすることができるため、前記断熱材３９０ｃは必要に応じて選択的に使用することができる。

【0099】

前記実施例では、熱交換部３００、４００を構成する単位プレートをバーナー２００の周りに四角形状に構成した場合を例に挙げたが、四角形状の他に五角形などの多角形状、楕円の形状で構成することもでき、図１９と図２０に図示された通り、単位プレート６１０、６２０、６３０、６４０、６５０を円の形状に配置して構成することもできる。

【0100】

一方、図２０に図示された通り、前記バーナー２００の上部側面の周りには上部に位置する熱媒体流路（Ｐ１）に連結されて熱媒体が経由する熱媒体連結流路（Ｐ）が追加で形成されるように構成することができる。

【0101】

前記熱媒体連結流路（Ｐ）の構成によれば、バーナー２００の上部を通じて伝達される燃焼熱によるバーナー支持プレートの過熱を防止することができ、前記熱媒体連結流路（Ｐ）を経由する熱媒体に燃焼ガスの燃焼熱が吸収されるため、断熱および熱効率をさらに向上させることができる。

【0102】

前記実施例で、熱交換部３００、４００は顕熱熱交換部３００と潜熱熱交換部４００で構成されたコンデンシング方式の熱交換器を例にして説明したが、本発明の熱交換器はコンデンシング方式だけでなく、燃焼顕熱だけを利用して熱交換がなされる一般熱交換器にも適用できることは言うまでもない。

【0103】

以上説明した通り、本発明は前述した実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求される本発明の技術的思想を逸脱せず、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって自明な変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の範囲に属する。

【符号の説明】

【0104】

１ 熱交換器
１００ 混合気流入部
１１０ 上部蓋プレート
１１２ 熱媒体排出管
２００ バーナー
３００ 顕熱熱交換部
３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０ 顕熱熱交換部の単位プレート
３１０ａ、３２０ａ、３３０ａ、３４０ａ、３５０ａ、３６０ａ、３７０ａ、３８０ａ 第１プレート
３１０ｂ、３２０ｂ、３３０ｂ、３４０ｂ、３５０ｂ、３６０ｂ、３７０ｂ、３８０ｂ 第２プレート
３９０ 断熱部
３９０ａ 上部遮蔽板
３９０ｂ 下部遮蔽板
３９０ｃ 断熱材
４１０、４２０、４３０、４４０ 潜熱熱交換部の単位プレート
４１０ａ、４２０ａ、４３０ａ、４４０ａ 第１プレート
４１０ｂ、４２０ｂ、４３０ｂ、４４０ｂ 第２プレート
４５０、４６０、４７０、４８０ 単位プレート
４５０ａ、４６０ａ、４７０ａ、４８０ａ 第１プレート
４５０ｂ、４６０ｂ、４７０ｂ、４８０ｂ 第２プレート
５００ 燃焼ガス排出部
５１０ 下部蓋プレート
５２０ 燃焼ガス排出管
５３０ 煙道
Ａ、Ａ１、Ａ２ 平面部
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 貫通口
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２ フランジ部
Ｄ、Ｄ１ 流路形成突出部
Ｄ２ 流路形成溝部
Ｅ１ 間隔維持突出部
Ｅ２ 間隔維持溝部
Ｆ１、Ｆ２ 燃焼ガス排出口
Ｇ 乱流形成部
Ｐ１ 熱媒体流路
Ｐ２ 燃焼ガス流路
Ｐ３ 燃焼ガス排出通路
Ｐ 熱媒体連結流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】