KR100812497B1

KR100812497B1 - 고압 열교환기의 헤더

Info

Publication number: KR100812497B1
Application number: KR1020060044731A
Authority: KR
Inventors: 이홍열; 박정상; 김도균
Original assignee: 주식회사 두원공조
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2008-03-11
Also published as: KR20070111656A

Abstract

본 발명에 의한 고압 열교환기의 헤더는, 상호 평행하게 이격되어 배치되고 양단부가 밀폐된 두 개의 헤더 사이에 복수개의 튜브가 연통되어 그 내부에 고압 냉매가 유동하는 고압 열교환기에 있어서, 상기 헤더는, 그 내부에 공간부가 형성된 헤더 몸체(42)와, 상기 헤더 몸체의 개구부에 덮어 마감하는 커버 플레이트(44)로 이루어지되, 상기 헤더 몸체의 내부 중간에는 상기 커버 플레이트의 내면에 밀착하여 지지하는 지지부(44a)가 돌출하여 형성되어 있으므로, 가공이 용이하며 헤더의 단면적을 줄이면서 내압성을 높이는 효과가 있다.

Description

고압 열교환기의 헤더{Header of high pressure heat exchanger}

도1은 종래 고압 열교환기의 헤더의 일예를 나타내는 사시도,

도2는 본 발명이 적용된 고압 열교환기를 나타내는 구성도,

도3는 본 발명의 제1실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 분리 사시도,

도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 조립 사시도,

도5는 도3에서 헤더 몸체의 지지부에 형성된 삽입홈을 나타내는 사시도,

도6은 본 발명의 제2실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도,

도7은 본 발명의 제3실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

36, 38 : 헤더 42 : 헤더 몸체

42a : 지지부 42b : 양측단

42c: 삽입홈 44 : 커버 플레이트

본 발명은 고압 열교환기의 헤더에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 온도가 높은 유체와 온도가 낮은 유체가 열교환기 벽면을 통해 높은 온도에서 낮은 온도로 열을 전달함으로써 열교환을 행하는 장치이다. 이러한 열교환기를 구성요소로 하는 에어컨 시스템의 작동매체로 HFC냉매가 주로 사용되어 왔으나, 이러한 HFC냉매는 지구 온난화의 주요 요인 중의 하나로 인식되어 그 사용에 대한 규제가 점차 확대되고 있다. 이러한 상황 하에서, HFC 냉매를 대체할 차세대 이산화탄소 냉매에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 차세대 냉매의 대표주자인 이산화탄소는, 지구 온난화 지수(GWP)가 HFC-R134a의 약1300분의 1에 해당되며, 작동 압축비가 낮아 압축효율이 우수하고, 열전달 성능이 매우 우수하여 2차 유체인 공기의 입구온도와 냉매의 출구온도 사이의 온도차이가 기존의 냉매에 비해 훨씬 작아질 수 있으므로 겨울철 낮은 외기 온도에서도 열을 뽑아 쓸 수 있으므로 여름철에는 냉방, 겨울철에는 난방 역할을 수행하는 히트펌프에도 적용가능하며, 체적냉방능력(증발잠열 x 기체밀도)이 기존의 냉매인 R134a의 7 ~ 8배에 달하기 때문에 압축기의 용량을 크게 줄일 수 있으며, 표면장력이 작아서 비등 열전달이 우수하고, 정압비열이 크고 점도가 낮아 열전달 성능이 뛰어나므로 냉매로서 우수한 열역학적 특성을 갖고 있다.

이산화탄소를 냉매로 사용하는 고압 열교환기는 기존의 HFC-R134a 냉매용 열교환기에 비해 약 10배 정도의 고압에서 작동되어 높은 내압성을 요구하므로 내압성을 높인 다양한 구조의 헤더가 개시되어 있다.

도1은 종래 소재의 두께를 증가시켜 내압성을 확보하는 고압 열교환기의 헤더(10)를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 두 개의 헤더요소(12)(14)가 그 사이에 유로(R1, R2)가 형성되게 결합되어 용착되고, 일측의 헤더요소(12)에는 튜브가 끼워져 설치되는 튜브 삽입구멍(12a)이 형성되며, 상기 유로(R1)와 유로(R2)는 두꺼운 격벽(12b, 14b)에 의해 나누어져 헤더(10)의 강성을 높이게 된다.

상기한 바와 같은 종래 고압 열교환기의 헤더는 헤더 단면적의 크기에 비해 내압성이 낮으며 가공성도 나쁘다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 가공이 용이하며 헤더의 단면적을 줄이면서 내압성을 높이는 고압 열교환기의 헤더를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 고압 열교환기의 헤더는, 상호 평행하게 이격되어 배치되고 양단부가 밀폐된 두 개의 헤더 사이에 복수개의 튜브가 연통되어 그 내부에 고압 냉매가 유동하는 고압 열교환기에 있어서, 상기 헤더는, 그 내부에 공간부가 형성된 헤더 몸체와, 상기 헤더 몸체의 개구부에 덮어 마감하며 튜브가 삽입되는 튜브삽입구멍이 형성된 커버 플레이트로 이루어지되, 상기 헤더 몸체의 내부 중간에는 상기 커버 플레이트의 내면에 밀착하여 지지하는 지지부가 돌출하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 지지부에는 상기 튜브의 단부가 끼워지는 삽입홈이 형성되어 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도2은 본 발명이 적용된 고압 열교환기를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키는 방열핀(32)이 개재된 다수의 튜브(34)가 상호 평행하게 설치됨과 아울러 등간격으로 설치되고, 상기 다수의 튜브(34) 양측에 헤더(36)(38)가 직립으로 연통되며, 상기 헤더(36)(38)에는 냉매 유입구(36a)와 냉매 유출구(38a)가 형성된다.

상기 헤더(36)(38)의 내부에는 상기 튜브(34)를 통해 헤더(36)(38) 사이를 지그재그로 냉매가 유동하면서 냉매 유로를 형성하도록 상기 헤더(36)(38)의 내부에 삽입되어 유로를 막는 한편 헤더 파이프를 보강하는 배플(44)이 설치되어 있다. 상기 헤더(36)(38)의 양단은 캡에 의해 막혀 있다.

도3 및 도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 분리 사시도 및 조립 사시도이다. 도시한 바와 같이, 상기 헤더(36, 38)는, 그 내부에 공간부가 형성된 헤더 몸체(42)와, 상기 헤더 몸체(42)의 개구부에 덮어 마감하는 커버 플레이트(44)로 이루어진다.

상기 헤더 몸체(42)의 내부 중간에는 상기 커버 플레이트(44)의 내면에 밀착하여 지지하는 지지부(42a)가 헤더 몸체(42)의 길이방향을 따라 돌출하여 형성되어 있다. 상기 지지부(42a)는 상기 헤더 몸체(42)의 폭방향 양측단(42b)보다 길게 돌출형성되어 있으며 단면적이 작은 다수개로 되어 있다.

도5에 도시한 바와 같이, 상기 지지부(42a)에는 상기 튜브(34)의 단부가 끼워지는 삽입홈(42c)이 형성되어 있다.

상기 삽입홈(42c)의 깊이(a)는 상기 지지부(42a)의 하단에서 상기 양측단(42b)까지의 거리(b)보다 작게 되어 있다. 이는 삽입홈(42c)의 가공을 용이하게 하고, 상기 헤더 몸체(42)의 양측단과 상기 커버 플레이트(44)의 내면 사이에 냉매가 용이하게 연통되게 하여 냉매의 유동성을 높인다.

상기 커버 플레이트(44)는, ㄷ자 단면형상으로서 상기 헤더 몸체(42)의 양측단(42b)의 측면에 밀착하여 헤더 몸체(42)를 감싸고 있으며, 상기 커버 플레이트(44)의 내부면에는 상기 헤더 몸체(42)와 브레이징되도록 클래드재가 코팅되어 있다. 또한 상기 커버 플레이트(44)에는 상기 튜브(34)의 단부가 삽입되는 튜브삽입구멍(44a)이 형성되어 있다. 상기 커버 플레이트(44)는 프레스 가공에 의해 성형되는 것이 바람직하다.

상기 커버 플레이트(44)의 내부면에 코팅되는 클래드재는 공지의 알루미늄 클래드재이다.

도6은 본 발명의 제2실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 실시예의 헤더는 헤더 몸체(142)의 양측단(142b)이 커버 플레이트(144)의 플랜지에 형성된 단턱에 걸리어 브레이징 되는 구조이다. 나머지 지지부(142a) 등은 제1실시예의 구성과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

도7은 본 발명의 제3실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 실시예의 헤더는 커버 플레이트(244)의 플랜지(244c)가 헤더 몸체(242)의 양측단(242b)을 완전히 감싸서 헤더 몸체(242)의 상면(베이스면)까지 절곡되어 밀착하여 브레이징되는 구조이다. 나머지 지지부(242a) 등은 제1실시예의 구성과 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

이와 같이 구성된 고압 열교환기의 헤더는, 헤더 몸체(42)의 내부 중간에서 돌출된 지지부(42a)가 커버 플레이트(44)를 지지하므로 내압성을 높이게 되는데, 지지부(42a)는 단면적이 작은 다수의 지지부(42a)로 이루어져 내부의 통로면적을 크게 하면서 열교환율도 높이게 된다.

그리고, 지지부(42a)에 형성되는 삽입홈(42c)은 튜브(34)를 안정적으로 잡아주게 되어 내구성을 높인다. 이때 삽입홈(42c)의 깊이(a)는 상기 지지부(42a)의 하단에서 상기 양측단(42b)까지의 거리(b)보다 작게 되어 있으므로, 삽입홈(42c)의 가공을 용이하게 하고, 상기 헤더 몸체(42)의 양측단과 상기 커버 플레이트(44)의 내면 사이에 냉매가 용이하게 연통되게 하여 냉매의 유동성을 높인다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 의한 고압 열교환기의 헤더에 의하면, 가공이 용이하며 헤더의 단면적을 줄이면서 내압성을 높이는 효과가 있다.

Claims

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상호 평행하게 이격되어 배치되고 양단부가 밀폐된 두 개의 헤더 사이에 복수개의 튜브가 연통되어 그 내부에 고압 냉매가 유동하는 고압 열교환기에 있어서,

상기 헤더는,

그 내부에 공간부가 형성된 헤더 몸체(42)와, 상기 헤더 몸체의 개구부에 덮어 마감하며 튜브가 삽입되는 튜브삽입구멍이 형성된 커버 플레이트(44)로 이루어지고, 상기 헤더 몸체(42)의 내부 중간에는 상기 커버 플레이트의 내면에 밀착하여 지지하는 지지부(42a)가 돌출하여 형성되어 있되,

상기 지지부(42a)에는 상기 튜브의 단부가 끼워지는 삽입홈(42c)이 형성되어 있고,

상기 삽입홈(42c)의 깊이(a)는 상기 지지부(42a)의 하단에서 양측단(42b)까지의 거리(b)보다 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.
청구항 3에 있어서,

상기 커버 플레이트(44)는,

ㄷ자 단면형상으로서 상기 헤더 몸체(42)의 양측단(42b)의 측면에 밀착하여 헤더 몸체(42)를 감싸고 있으며,

상기 커버 플레이트(44)의 내부면에는 상기 헤더 몸체(42)와 브레이징되도록 클래드재가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.