KR20070111656A - Header of high pressure heat exchanger - Google Patents

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Abstract

A header of a high pressure heat exchanger is provided to reduce a sectional area of the header and increase pressure-resistance in a simple machining structure. A header of a high pressure heat exchanger includes a header body part(42) formed with a space part inside, and a cover plate(44) covering an opening of the header body part and formed with tube fitting holes(44a), wherein supporting parts(42a) are protruded in the center of the header body part to be supported by an inner surface of the cover plate in close contact. The supporting part has fitting grooves to be fitted by ends of the tubes.

Description

고압 열교환기의 헤더{Header of high pressure heat exchanger} Header of high pressure heat exchanger

도1은 종래 고압 열교환기의 헤더의 일예를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing an example of a header of a conventional high pressure heat exchanger;

도2는 본 발명이 적용된 고압 열교환기를 나타내는 구성도,2 is a configuration diagram showing a high pressure heat exchanger to which the present invention is applied;

도3는 본 발명의 제1실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 분리 사시도,3 is an exploded perspective view showing a part of a header of a high pressure heat exchanger according to a first embodiment of the present invention;

도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 조립 사시도,4 is an assembled perspective view of a header of the high pressure heat exchanger according to the first embodiment of the present invention;

도5는 도3에서 헤더 몸체의 지지부에 형성된 삽입홈을 나타내는 사시도,FIG. 5 is a perspective view illustrating an insertion groove formed in a supporting part of a header body in FIG. 3; FIG.

도6은 본 발명의 제2실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도,6 is an assembled perspective view showing a part of a header of a high pressure heat exchanger according to a second embodiment of the present invention;

도7은 본 발명의 제3실시예에 의한 고압 열교환기의 헤더의 일부를 나타내는 조립 사시도. Fig. 7 is an assembled perspective view showing a part of a header of the high pressure heat exchanger according to the third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

36, 38 : 헤더 42 : 헤더 몸체36, 38: header 42: header body

42a : 지지부 42b : 양측단42a: support portion 42b: both ends

42c: 삽입홈 44 : 커버 플레이트42c: insertion groove 44: cover plate

본 발명은 고압 열교환기의 헤더에 관한 것이다.The present invention relates to a header of a high pressure heat exchanger.

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.In general, a heat exchanger is a device in which a high temperature fluid and a low temperature fluid transfer heat from a high temperature to a low temperature through a heat exchanger wall surface to perform heat exchange. HFC refrigerants have been mainly used as an operating medium of air conditioner systems having such heat exchangers, but such HFC refrigerants are recognized as one of the main factors of global warming, and regulations on their use are gradually being expanded. Under these circumstances, research on the next generation carbon dioxide refrigerant to replace the HFC refrigerant is being actively conducted.

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. Carbon dioxide, the representative of these next-generation refrigerants, has a global warming index (GWP) of about 1300th of HFC-R134a, and has a low compression ratio. As the temperature difference between the inlet temperature of the air and the outlet temperature of the refrigerant can be much smaller than that of the conventional refrigerant, the heat can be extracted even at a low outside temperature in winter, so it is also applied to a heat pump that performs cooling in summer and heating in winter. Since the volume cooling capacity (evaporative latent heat x gas density) is 7 to 8 times that of the existing refrigerant R134a, the capacity of the compressor can be greatly reduced. Because of its large and low viscosity, it has excellent heat transfer performance and thus has excellent thermodynamic properties as a refrigerant.

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.Since a high pressure heat exchanger using carbon dioxide as a refrigerant requires high pressure resistance because it operates at about 10 times higher pressure than a conventional heat exchanger for HFC-R134a refrigerant, headers having various structures having increased pressure resistance have been disclosed.

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. FIG. 1 shows a header 10 of a high pressure heat exchanger which ensures pressure resistance by increasing the thickness of a conventional material. As shown in the drawing, two header elements 12 and 14 are joined and welded so that flow paths R1 and R2 are formed therebetween, and a tube insertion hole in which a tube is inserted into one header element 12 is installed. 12a is formed, and the flow path R1 and the flow path R2 are divided by the thick partition walls 12b and 14b to increase the rigidity of the header 10.

상기한 바와 같은 종래 고압 열교환기의 헤더는 헤더 단면적의 크기에 비해 내압성이 낮으며 가공성도 나쁘다는 문제점이 있었다. The header of the conventional high pressure heat exchanger as described above has a problem of low pressure resistance and poor workability compared to the size of the header cross-sectional area.

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.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a header of a high-pressure heat exchanger that is easy to process and increases the pressure resistance while reducing the cross-sectional area of the header.

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.The header of the high pressure heat exchanger according to the present invention is a high pressure heat exchanger in which a plurality of tubes are communicated between two headers which are spaced apart in parallel to each other and whose both ends are closed so that a high pressure refrigerant flows therein. It consists of a header body having a space formed therein, and a cover plate formed of a tube insertion hole for closing the opening of the header body and inserting the tube, and in close contact with the inner surface of the cover plate in the middle of the header body It characterized in that the supporting portion is formed to protrude.

상기 지지부에는 상기 튜브의 단부가 끼워지는 삽입홈이 형성되어 있다.The support portion is formed with an insertion groove into which the end of the tube is fitted.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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. Figure 2 is a block diagram showing a high pressure heat exchanger to which the present invention is applied. As shown in the drawing, a plurality of tubes 34 including heat radiating fins 32 for radiating the refrigerant of the high temperature and high pressure compressed by the compressor are installed in parallel with each other and are installed at equal intervals, respectively, on both sides of the plurality of tubes 34. The headers 36 and 38 are in communication with each other in an upright position, and the headers 36 and 38 are formed with a coolant inlet 36a and a coolant outlet 38a.

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.The inside of the header (36) 38 is inserted into the header (36) 38 to form a coolant flow path while the refrigerant flows zigzag between the header (36) 38 through the tube (34). And a baffle 44 for blocking the flow path and reinforcing the header pipe is provided. Both ends of the headers 36 and 38 are blocked by a cap.

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. 3 and 4 are an exploded perspective view and an assembled perspective view showing a part of a header of the high pressure heat exchanger according to the first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the headers 36 and 38 include a header body 42 having a space portion therein, and a cover plate 44 covering and closing the opening of the header body 42.

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.In the middle of the inside of the header body 42, a support portion 42a which is in close contact with the inner surface of the cover plate 44 is formed to protrude along the longitudinal direction of the header body 42. The support portion 42a is formed to protrude longer than both ends 42b in the width direction of the header body 42 and has a plurality of small cross-sectional areas.

도5에 도시한 바와 같이, 상기 지지부(42a)에는 상기 튜브(34)의 단부가 끼워지는 삽입홈(42c)이 형성되어 있다. As shown in Fig. 5, an insertion groove 42c into which the end of the tube 34 is fitted is formed in the support portion 42a.

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.The depth a of the insertion groove 42c is smaller than the distance b from the lower end of the support portion 42a to the both ends 42b. This facilitates the processing of the insertion groove 42c, and allows the refrigerant to easily communicate between both ends of the header body 42 and the inner surface of the cover plate 44, thereby increasing the fluidity of the refrigerant.

상기 커버 플레이트(44)는, ㄷ자 단면형상으로서 상기 헤더 몸체(42)의 양측면(42b)에 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.The cover plate 44 surrounds the header body 42 in close contact with both sides 42b of the header body 42 in a U-shaped cross-section, and the header body 42 is formed on an inner surface of the cover plate 44. Clad material is coated to be brazed). In addition, the cover plate 44 is formed with a tube insertion hole 44a into which the end of the tube 34 is inserted. The cover plate 44 is preferably molded by press working.

상기 커버 플레이트(44)의 내부면에 코팅되는 클래드재는 공지의 알루미늄 클래드재이다.The clad material coated on the inner surface of the cover plate 44 is a known aluminum clad material.

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.6 is an assembled perspective view showing a part of a header of the high pressure heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. As shown, the header of this embodiment has a structure in which both side ends 142b of the header body 142 are caught by a step formed in the flange of the cover plate 144 and brazed. The remaining supports 142a and the like are the same as those in the first embodiment, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

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.7 is an assembled perspective view showing a part of a header of a high pressure heat exchanger according to a third embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the header of the present embodiment is bent to the upper surface (base surface) of the header body 242 by the flange 244c of the cover plate 244 completely enclosing both ends 242b of the header body 242. It is a structure that is brazed. The remaining support 242a and the like are the same as the configuration of the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

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. The header of the high-pressure heat exchanger configured as described above increases the pressure resistance because the support part 42a protruding from the inner middle of the header body 42 supports the cover plate 44. The support part 42a has a plurality of support parts having a small cross-sectional area. Comprising (42a), while increasing the internal passage area to increase the heat exchange rate.

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. In addition, the insertion groove 42c formed in the support part 42a holds the tube 34 stably, thereby increasing durability. At this time, since the depth (a) of the insertion groove (42c) is smaller than the distance (b) from the lower end of the support portion (42a) to the both ends 42b, to facilitate the processing of the insertion groove (42c), The refrigerant is easily communicated between both ends of the header body 42 and the inner surface of the cover plate 44 to increase the fluidity of the refrigerant.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. The present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways.

본 발명에 의한 고압 열교환기의 헤더에 의하면, 가공이 용이하며 헤더의 단면적을 줄이면서 내압성을 높이는 효과가 있다.According to the header of the high pressure heat exchanger according to the present invention, it is easy to process and has an effect of increasing the pressure resistance while reducing the cross-sectional area of the header.

Claims (4)

상호 평행하게 이격되어 배치되고 양단부가 밀폐된 두 개의 헤더 사이에 복수개의 튜브가 연통되어 그 내부에 고압 냉매가 유동하는 고압 열교환기에 있어서,In a high pressure heat exchanger in which a plurality of tubes are communicated between two headers spaced in parallel and spaced apart from each other, and a high pressure refrigerant flows therein, 상기 헤더는, The header, 그 내부에 공간부가 형성된 헤더 몸체(42)와, 상기 헤더 몸체의 개구부에 덮어 마감하며 튜브가 삽입되는 튜브삽입구멍이 형성된 커버 플레이트(44)로 이루어지되, It consists of a header body 42 formed with a space therein, and a cover plate 44 formed with a tube insertion hole through which the tube is inserted and closed to cover the opening of the header body. 상기 헤더 몸체(42)의 내부 중간에는 상기 커버 플레이트의 내면에 밀착하여 지지하는 지지부(42a)가 돌출하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.The header of the high-pressure heat exchanger, characterized in that the inner portion of the header body 42, the support portion (42a) that is in close contact with the inner surface of the cover plate is formed to protrude. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 지지부(42a)에는 상기 튜브의 단부가 끼워지는 삽입홈(42c)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.The support portion (42a) of the header of the high-pressure heat exchanger, characterized in that the insertion groove (42c) is formed in which the end of the tube is fitted. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 삽입홈(42c)의 깊이(a)는 상기 지지부(42a)의 하단에서 상기 양측단(42b)까지의 거리(b)보다 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.The depth (a) of the insertion groove (42c) is smaller than the distance (b) from the lower end of the support portion (42a) to the both ends (42b) header. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 커버 플레이트(44)는, The cover plate 44, ㄷ자 단면형상으로서 상기 헤더 몸체(42)의 양측면(42b)에 밀착하여 헤더 몸체(42)를 감싸고 있으며, As the U-shaped cross section, the header body 42 surrounds the header body 42 in close contact with both sides 42b of the header body 42. 상기 커버 플레이트(44)의 내부면에는 상기 헤더 몸체(42)와 브레이징되도록 클래드재가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 열교환기의 헤더.The inner surface of the cover plate 44 is a header of the high pressure heat exchanger, characterized in that the clad material is coated to be brazed with the header body (42).
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