KR20100060442A - Heat exchanger of symmetry flow pass type - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A symmetry flow pass type heat exchanger is provided to improve heat transfer performance by maintaining the heat generation value of refrigerant in high and preventing the reduction of the width of a core part. CONSTITUTION: A symmetry flow pass type heat exchanger comprises: a plurality of tubes(14) wherein a heat radiating fin which radiates high temperature and high pressured refrigerant is included; a first header(16) which is vertically communicated with one side of the tubes; a second header(18) which is vertically communicated with the other side of the tubes; a refrigerant inlet(20) wherein a pressure-reducing members(NP) which reduce the pressure difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet is installed; a refrigerant outlet(22); and baffles(24,26). The refrigerant pass is formed so that either sides of the longitudinal direction of the first and second header are symmetry each other. A supercooling region is formed in the middle part of the refrigerant pass.

Description

냉매패스 대칭형 열교환기{heat exchanger of symmetry flow pass type} Heat exchanger of symmetry flow pass type

본 발명은 냉매패스 대칭형 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과냉각 영역이 중간에 형성되는 냉매패스 대칭형 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerant path symmetric heat exchanger, and more particularly, to a refrigerant path symmetric heat exchanger in which a subcooling region is formed in the middle.

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 HFC-134a 냉매가 주로 사용되고 있으나, 초임계 사이클의 고압용 열교환기(가스 냉각기)에 사용되는 이산화탄소, 낮은 지구온난화지수를 갖는 HFC-152a, 새로운 냉매로 각광받은 HFO-1234yf 등도 사용되고 있다.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. Refrigerant HFC-134a is mainly used as a working medium of air conditioner system using the heat exchanger as a component, but HFC-152a having a low global warming index, carbon dioxide, which is used in a supercritical cycle high pressure heat exchanger (gas cooler), HFO-1234yf and the like that are used as refrigerants are also used.

일반적으로 응축기나 가스냉각기로 사용되는 열교환기는 과냉각 영역이 하부에 형성되는 냉매패스를 갖는데, 차량에 장착시 차량 하부에서 발생하는 고온의 온풍에 의한 영향을 받아 냉각 성능이 떨어지므로, DE10147521A1, EP1298405B1에 개시한 바와 같이 중간에서 과냉각 영역을 형성하도록 냉매 패스를 대칭(상하대칭 3패스)으로 형성하여, 냉매가 중간에서 유출하는 열교환기가 개시되어 있다.In general, a heat exchanger used as a condenser or a gas cooler has a refrigerant path in which a subcooling area is formed at a lower portion thereof. However, since the cooling performance is lowered due to the high temperature warm air generated from the lower portion of the vehicle, the cooling performance is reduced to DE10147521A1 and EP1298405B1. As described above, a heat exchanger is disclosed in which a refrigerant path is formed symmetrically (up and down symmetrical three passes) so as to form a subcooling region in the middle, and the refrigerant flows out in the middle.

도1은 종래 상하대칭 3패스로 된 냉매패스 대칭형 열교환기를 나타낸다. 도 시한 바와 같이, 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키는 방열핀(2)이 개재된 다수의 튜브(3)가 상호 평행하게 설치됨과 아울러 등간격으로 설치되고, 상기 다수의 튜브(3)의 일측에 제1헤더(4)가 직립으로 연통되며, 상기 다수의 튜브(3)의 타측에 제2헤더(5)가 직립으로 연통되며, 상기 제1헤더(4)의 후술하는 일측 통로에는 냉매입구(4a)가 형성되며, 상기 제2헤더(5)의 중간에는 냉매출구(5a)가 형성된다.1 shows a conventional refrigerant path symmetric heat exchanger having three passes of vertical symmetry. As shown, a plurality of tubes (3) interposed in parallel with each other interposed between the heat dissipation fins (2) for dissipating the refrigerant of the high temperature and high pressure compressed by the compressor is installed at equal intervals, and the plurality of tubes (3) The first header 4 communicates in an upright position on one side, and the second header 5 communicates in an upright position on the other side of the plurality of tubes 3, and a coolant is provided in one side path described later of the first header 4. An inlet 4a is formed, and a refrigerant outlet 5a is formed in the middle of the second header 5.

상기 제1헤더(4)는 폭방향 중간에 길이방향으로 삽입된 격리부재(6)에 의해 2개의 통로(A, B)로 나누어지는데, 일측 통로(A)는 상기 냉매입구(4a)에서 유입하는 통로이고, 타측 통로(B)는 상기 튜브(3)와 연통하는 통로이다. 상기 타측 통로(B)의 내부에는 3개의 배플(7)이 형성되고 상기 제2헤더(5)의 내부에는 2개의 배플(8)이 형성되어, 화살표로 표시한 바와 같이 상하에 대칭으로 각각 3패스가 형성되어 중간의 마지막 패스에는 과냉각 영역이 형성된다. The first header (4) is divided into two passages (A, B) by the isolation member (6) inserted in the longitudinal direction in the middle of the width direction, one side passage (A) is introduced into the refrigerant inlet (4a) The other side passage B is a passage communicating with the tube 3. Three baffles 7 are formed inside the other side passage B, and two baffles 8 are formed inside the second header 5, respectively. A pass is formed so that a supercooled region is formed in the last intermediate pass.

그런데, 종래 상하대칭 3패스로 된 냉매패스 대칭형 열교환기에 의하면, 냉매 입출구 사이의 압력차, 즉 압력강하가 클 뿐만 아니라 압력의 불균형으로 인해 열교환기의 성능이 저하한다는 문제점이 있었다. 또한, 제1헤더(4)의 폭이 크므로 열교환기의 전체폭(W)이 일정할 경우 코어(방열핀과 튜브부분) 부분이 줄어 들므로 열교환성능이 저하한다는 문제점이 있었다.By the way, according to the conventional refrigerant path symmetric heat exchanger having a three-pass upper and lower symmetrical, the pressure difference, that is, the pressure drop between the refrigerant inlet and outlet is not only large, there is a problem that the performance of the heat exchanger is deteriorated due to the pressure imbalance. In addition, since the width of the first header 4 is large, if the total width W of the heat exchanger is constant, a portion of the core (heat radiating fin and tube portion) is reduced, and thus there is a problem that the heat exchange performance is deteriorated.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 냉매 입출구 사이의 압력차를 줄이고 압력의 균형을 이루어 열교환성능을 높이는 냉매패스 대칭형 열교환기를 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 refrigerant path symmetric heat exchanger to increase the heat exchange performance by reducing the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet and balance the pressure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉매패스 대칭형 열교환기는, 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키는 방열핀이 개재된 다수의 튜브가 상호 평행하게 설치되고, 상기 다수의 튜브의 일측에 제1헤더가 직립으로 연통되며, 상기 다수의 튜브의 타측에 제2헤더가 직립으로 연통되며, 상기 제1헤더와 제2헤더의 길이방향 양측이 서로 대칭되게 냉매 패스를 형성하되 중간부에 과냉각 영역이 형성되는 배치로 상기 제1헤더와 제2헤더에 냉매입구와 냉매출구와 배플이 구비되며, 상기 냉매입구에는 상기 냉매입구와 냉매출구 사이의 압력차를 줄이도록 감압수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.The refrigerant path symmetric heat exchanger according to the present invention for achieving the above object is provided with a plurality of tubes in parallel with the heat dissipation fins to radiate the heat of the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor, the first side of the plurality of tubes The header communicates in an upright position, and a second header is communicated in an upright direction to the other side of the plurality of tubes, and both sides of the first header and the second header form a refrigerant path symmetrically with each other, but the subcooling region is formed in the middle portion. The first header and the second header are formed with a coolant inlet, a coolant outlet, and a baffle, and the coolant inlet is provided with a decompression means to reduce the pressure difference between the coolant inlet and the coolant outlet. do.

상기 제1헤더의 양측에는 냉매입구가 형성되는 한편 상기 제1헤더의 중간에 냉매출구가 형성되고, 상기 제1헤더의 내부에는 2개의 배플이 구비되고 제2헤더의 내부에는 중간에 1개의 배플이 구비되어, 상기 제1헤더와 제2헤더의 길이방향 양측이 서로 대칭되게 2패스로 된 냉매 패스를 형성하고 있다.Refrigerant inlets are formed on both sides of the first header, while a refrigerant outlet is formed in the middle of the first header, two baffles are provided in the first header, and one baffle in the middle of the second header. The first header and the second header are each formed in two longitudinal paths symmetrically with each other to form a refrigerant path.

상기 감압수단은 냉매출구에 추가로 구비되어 있을 수도 있다.The decompression means may be further provided at the refrigerant outlet.

상기 감압수단은 냉매의 흐름방향에 따라 내경이 작아지는 축관 형태로 되어 있다.The decompression means is in the form of a shaft tube whose inner diameter decreases in accordance with the flow direction of the refrigerant.

본 발명에 의한 냉매패스 대칭형 열교환기에 의하면, 냉매 입출구 사이의 압력차를 줄이고 압력의 균형을 이루며 냉매의 발열량을 항상 높게 유지가능하고, 동일한 폭의 열교환기에서 코어 부분의 폭이 감소되지 않게 하여, 열교환성능을 높이는 효과가 있다.According to the refrigerant path symmetric heat exchanger according to the present invention, it is possible to reduce the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet, achieve a pressure balance, and maintain the heat generation amount of the refrigerant at all times, so that the width of the core portion is not reduced in the heat exchanger of the same width, It is effective to increase heat exchange performance.

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

도2는 본 발명이 적용된 냉매패스 대칭형 열교환기를 나타내는 구성도이다. 본 발명에서는 이산화탄소를 냉매를 사용하는 가스냉각기를 예로 들어 설명한다. 본 발명은 일반적인 HFC-134a 냉매, 낮은 지구온난화지수를 갖는 HFC-152a, 새로운 냉매로 각광받은 HFO-1234yf 등을 냉매로 사용하는 열교환기에 적용할 수 있음은 물론이다. Figure 2 is a block diagram showing a refrigerant path symmetric heat exchanger to which the present invention is applied. In the present invention, a gas cooler using carbon dioxide as a refrigerant will be described as an example. The present invention can be applied to a heat exchanger using a general HFC-134a refrigerant, HFC-152a having a low global warming index, HFO-1234yf, which has been spotlighted as a new refrigerant, and the like.

도2에 도시한 바와 같이, 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키는 방열핀(12)이 개재된 다수의 튜브(14)가 상호 평행하게 설치되고, 상기 다수의 튜 브(14)의 일측에 제1헤더(16)가 직립으로 연통되며, 상기 다수의 튜브(14)의 타측에 제2헤더(18)가 직립으로 연통되며, 상기 제1헤더(16)의 양측에는 냉매입구(20)(20)가 형성되고 제1헤더(16)의 중앙에는 냉매출구(22)가 형성되는 한편 제1헤더(16)의 양측에 배플(24)(24)이 각각 형성되고, 상기 제2헤더(18)의 중앙에 1개의 배플(26)이 형성된 구조로 되어 있다. As shown in FIG. 2, a plurality of tubes 14 having heat radiating fins 12 for radiating the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor are disposed in parallel to each other, and on one side of the plurality of tubes 14. The first header 16 is in communication with the upright, the second header 18 is in communication with the other side of the plurality of tubes 14 in the upright, the refrigerant inlet 20 (both sides of the first header (16) ( 20 is formed and a refrigerant outlet 22 is formed at the center of the first header 16, while baffles 24 and 24 are formed at both sides of the first header 16, respectively, and the second header 18 is formed. It has a structure in which one baffle 26 is formed in the center.

따라서, 냉매는 화살표로 표시한 바와 같이, 제1헤더(16)의 양측으로 유입하여 제1헤더(16)와 제2헤더(18)의 길이방향 양측이 대칭으로 2패스(PA1과 PA2, PB1과 PB2)를 이루며, 제1헤더(16)의 중앙에 있는 냉매출구(22)를 통해 유출하여 도시하지 않는 팽창밸브로 유동한다. 열교환기의 중앙에 있는 냉매패스(PA2, PB2)는 과냉각영역을 이룬다. Accordingly, the refrigerant flows into both sides of the first header 16, as indicated by the arrow, so that both sides of the first header 16 and the second header 18 in the longitudinal direction are symmetrically with two passes PA1, PA2, and PB1. And PB2, and flows out through the refrigerant outlet 22 in the center of the first header 16 to an expansion valve (not shown). The refrigerant paths PA2 and PB2 at the center of the heat exchanger form a supercooling zone.

상기 제1헤더(16)와 제2헤더(18)의 양측은 캡으로 막혀 있다.Both sides of the first header 16 and the second header 18 are closed with a cap.

상기 2개의 냉매입구(20)는 하나의 입구파이프(28)에 연통되어 있으며, 입구파이프(28)의 중앙에는 냉매가 유입하는 유입구(28a)가 형성되어 있다. 상기 냉매입구(20)(20)에는 상기 냉매입구와 냉매출구 사이의 압력차를 줄이도록 감압수단(NP)이 구비되어 있다. 상기 감압수단(NP)은 냉매의 흐름방향에 따라 내경이 작아지는 축관 형태로 되어 있으며, 오리피스 또는 노즐 등의 형상으로 되어 있다.The two refrigerant inlets 20 communicate with one inlet pipe 28, and an inlet 28a through which the refrigerant flows is formed in the center of the inlet pipe 28. The refrigerant inlets 20 and 20 are provided with a decompression means NP to reduce the pressure difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. The decompression means NP is in the form of a shaft tube whose inner diameter decreases in the flow direction of the refrigerant, and has a shape such as an orifice or a nozzle.

상기 감압수단(NP)는 상기 냉매출구(22)에도 구비되어 있다. 그러나 이산화탄소를 냉매로 사용하는 열교환기에서는 입출구의 압력강하치가 매우 낮으므로 이러한 냉매특성상 냉매출구(22)에는 감압수단이 없어도 무방하다.The decompression means NP is also provided at the refrigerant outlet 22. However, in a heat exchanger using carbon dioxide as a refrigerant, the pressure drop of the inlet and outlet is very low, and thus, the refrigerant outlet 22 may not have a decompression means due to the characteristics of the refrigerant.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 냉매패스 대칭형 열교환기에 의하면, 냉매 패스가 상하 대칭으로 2패스로 형성되어 중간에서 과냉각 영역이 형성된다. 이와같이 중간에 형성된 과냉각 영역은 차량에 장착시 차량 하부에서 발생하는 고온의 온풍의 영향을 적게 받으므로 냉각성능을 높일 수 있다. 그리고, 냉매입구가 축관형태의 감압수단으로 되어 있으므로, 이 감압수단을 통해 미리 어느 정도의 저온의 냉매가 열교환기 코어(튜브와 방열핀 부분)로 유입하므로 과냉각영역에서 충분히 냉각되므로 냉각성능이 더욱 높아진다. According to the refrigerant path symmetric heat exchanger according to the present invention configured as described above, the refrigerant path is formed in two passes in a vertical symmetrical manner to form a subcooling region in the middle. Thus, the subcooling region formed in the middle is less affected by the high temperature warm air generated from the lower part of the vehicle when mounted on the vehicle, thereby improving cooling performance. In addition, since the refrigerant inlet is a decompression means in the form of a shaft tube, the low temperature refrigerant is introduced into the heat exchanger core (the tube and the radiating fin portion) in advance through the decompression means, so that the cooling performance is further increased because it is sufficiently cooled in the supercooling region. .

이러한 본 구조의 발명에서는 2패스를 유지하면서도 3패스일 때의 냉각성능을 확보할 수 있다. 따라서 열교환기의 구조가 간단해지고 제조비가 절감된다.In this invention of the present structure, it is possible to secure cooling performance in three passes while maintaining two passes. Therefore, the structure of the heat exchanger is simplified and the manufacturing cost is reduced.

또한, 상기 감압수단에 의해 열교환기 입출구의 차이압이 작고 일출구의 압력균형을 이룰 수 있으며, 열교환기 상하 및 전체에서 냉매 분배의 균형을 이루어 냉매의 발열량을 항상 높게 유지가능하므로, 열교환 성능을 높일 수 있다.In addition, the pressure difference between the inlet and outlet of the heat exchanger is small by the pressure-reducing means can achieve a pressure balance of the sunrise, and the balance of the distribution of the refrigerant in the upper and lower and the entire heat exchanger can always maintain a high calorific value of the refrigerant, heat exchange performance It can increase.

그리고, 본 발명의 냉매패스 대칭형 열교환기에서는 종래 예와 같이 제1헤더의 폭이 크지 않으므로 일반적인 전체폭(W)이 일정할 경우 열교환성능의 저하를 방지한다.In the refrigerant path symmetric heat exchanger of the present invention, since the width of the first header is not large as in the conventional example, when the general width W is constant, the deterioration of the heat exchange performance is prevented.

도1은 종래 냉매패스 대칭형 열교환기를 나타내는 구성도,1 is a block diagram showing a conventional refrigerant path symmetric heat exchanger,

도2는 본 발명이 적용된 냉매패스 대칭형 열교환기를 나타내는 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing a refrigerant path symmetric heat exchanger to which the present invention is applied.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

12 : 방열핀 14 : 튜브12: heat sink fin 14: tube

16 : 제1헤더 18 : 제2헤더16: first header 18: second header

20 : 냉매입구 22 : 냉매출구20: refrigerant inlet 22: refrigerant outlet

24, 26 : 배플 28 : 입구 파이프 24, 26: baffle 28: inlet pipe

Claims (4)

압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매를 방열시키는 방열핀이 개재된 다수의 튜브가 상호 평행하게 설치되고, A plurality of tubes are installed in parallel to each other interposed between the radiating fins for radiating the high temperature and high pressure refrigerant compressed in the compressor, 상기 다수의 튜브의 일측에 제1헤더가 직립으로 연통되며, The first header is in communication with the upright on one side of the plurality of tubes, 상기 다수의 튜브의 타측에 제2헤더가 직립으로 연통되며, The second header is in communication with the other side of the plurality of tubes in the upright, 상기 제1헤더와 제2헤더의 길이방향 양측이 서로 대칭되게 냉매 패스를 형성하되 중간부에 과냉각 영역이 형성되는 배치로 상기 제1헤더와 제2헤더에 냉매입구와 냉매출구와 배플이 구비되며, Both sides of the first header and the second header in the longitudinal direction are formed to be symmetrical with each other, but the subcooling region is formed in the middle portion, and the first inlet and the second header are provided with a refrigerant inlet, a refrigerant outlet, and a baffle. , 상기 냉매입구에는 상기 냉매입구와 냉매출구 사이의 압력차를 줄이도록 감압수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 냉매패스 대칭형 열교환기.The refrigerant inlet symmetric heat exchanger, characterized in that the pressure reducing means is provided to reduce the pressure difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1헤더의 양측에는 냉매입구가 형성되는 한편 상기 제1헤더의 중간에 냉매출구가 형성되고, 상기 제1헤더의 내부에는 2개의 배플이 구비되고 제2헤더의 내부에는 중간에 1개의 배플이 구비되어, 상기 제1헤더와 제2헤더의 길이방향 양측이 서로 대칭되게 2패스로 된 냉매 패스를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 냉매패스 대칭형 열교환기.Refrigerant inlets are formed on both sides of the first header, while a refrigerant outlet is formed in the middle of the first header, two baffles are provided in the first header, and one baffle in the middle of the second header. 2. The refrigerant path symmetric heat exchanger of claim 1, wherein both sides of the first header and the second header in the longitudinal direction form a two-pass refrigerant path symmetrically with each other. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 감압수단은 냉매출구에 추가로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 냉매패스 대칭형 열교환기.The pressure reducing means is a refrigerant path symmetric heat exchanger, characterized in that further provided in the refrigerant outlet. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 감압수단은 냉매의 흐름방향에 따라 내경이 작아지는 축관 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉매패스 대칭형 열교환기.The pressure reducing means is a refrigerant path symmetric heat exchanger characterized in that the inner tube is reduced in the form of a shaft along the flow direction of the refrigerant.
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