CN106996711A - 热交换器用管道 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热交换器用管道，尤其涉及一种形成热交换介质的流路且包括借助于沿长度方向延伸形成的多个内壁而使内部空间沿宽度方向分离的多个内侧孔的热交换器用管道中，通过使管道的沿宽度方向的两端预定区域的外壁厚度形成为厚于其余区域，从而可以提高热交换性能并可防止腐蚀的热交换器用管道。

Description

热交换器用管道
技术领域
本发明涉及一种热交换器用管道(tube)，尤其涉及一种在形成热交换介质的流路且包括借助于沿长度方向延伸形成的多个内壁而使内部空间沿宽度方向分离的多个内侧孔的热交换器用管道中，位于管道的沿宽度方向两端预定区域的外壁厚度形成为比其余区域厚，从而可以使热交换性能提高并可防止腐蚀的热交换器用管道。
背景技术
车辆内的热交换器的目的在于将热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，由此进行流体的加热或冷却。
如上所述的热量的传递因传导现象和对流现象而发生。基于传导的传热是当具有互不相同的温度的多个物体接触时传递热量的现象，并与物体的温度差成比例出现。另外，基于对流的传热现象通过气体或液体流体而发生，所述流体持续接触到传热面而执行热交换。因此，流体的运动越活越传热量越多，所以可通过在流体的流路中形成涡流而提高传热效率。
热交换器通常由如下的要素构成：一对集管箱(header tank)，用于实现热交换介质的流入和排出；管道，连接所述集管箱，用于使热交换介质在其内部流通并实现热交换。图1示出普通的翅片-管道类型热交换器。热交换器10由如下的要素构成：多个管道40，内部流动有热交换介质，并与空气吹送方向平行地以预定间距并列布置为一列；流入集管箱20，通过流入口而使热交换介质流入，并将流入的热交换介质分配给所述多个管道40；散热翅片50，介入于所述管道40之间，用于增加与流动于所述管道40之间的空气的传热面积；排出集管箱30，用于使移动于所述管道40内的热交换介质汇聚，并通过排出口而将汇聚的热交换介质排出。
热交换器具有板类型、翅片-管道类型等多样的种类，然而通常最多地使用如上所述的翅片-管道类型的热交换器。
翅片-管道热交换器的传热过程如下所述。工作流体(working fluid)流入到一侧的箱体20和集管30的内部，并通过多段的管道40。从所述工作流体传递获得热量的多段的管道40将热量传导给设置于管道40之间的翅片50。此时，从外界流入的空气经过多个翅片50，并使基于对流现象的热量的传递在所述翅片50与流入空气之间实现。
作为关于翅片-管道热交换器的专利，具有韩国公开专利第2013-0016982号(公开日2014.08.27；名称：翅片-管道热交换器)。
如图1所示，所述管道通常具有扁平的形状，翅片以钎焊方式在外侧接合。此时，为了提高热交换性能，根据热交换器的性能要求条件或系统启动压力等而将管道的内侧流路形状构成为四边形或圆形。
为了高性能挤出管道，需要增大内侧制冷剂接触长度并增加制冷剂通过截面积，为了达到这一目的，优选将内壁和外壁厚度制作得较薄。
然而，虽然在性能方面而言内壁和外壁厚度越薄越好，但是内壁厚度却需一起考虑挤出性、制造性以及耐压性能，外壁厚度则需考虑到挤出性、制造性及腐蚀性能，因此需要开发出经过多视角分析的管道。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利第2013-0016982号(公开日2014.08.27；名称：翅片-管道热交换器)
发明内容
本发明为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于提供一种热交换器用管道，其可以形成热交换介质的流路，且包括借助于沿长度方向延伸形成的多个内壁而使内部空间沿宽度方向分离的多个内侧孔，其中，通过使沿管道的宽度方向的两端预定区域的外壁厚度形成为厚于其余区域，可以提高热交换性能，并能够防止腐蚀。
本发明的一种热交换器用管道的特征在于，所述热交换器用管道100被配备多个而形成在热交换器内部循环的热交换介质的流路，且包括：多个内侧孔120，借助于沿长度方向延伸形成的多个内壁110而使内部空间沿宽度方向分离，其中，所述管道100形成为沿宽度方向位于两侧端部的区域的外壁厚度不同于其余区域的外壁厚度。
并且，所述管道100可包括：第一加强部132，在沿宽度方向位于两侧端部的区域中，沿厚度方向位于两侧面的外壁的厚度形成为更厚于其余区域的外壁厚度。
而且，所述管道100中，所述第一加强部132的厚度可以是0.2～0.25mm，其余区域的厚度可以是0.18～0.23mm。
另外，所述第一加强部132可沿所述管道100的宽度方向在两端分别形成总长度的10～25％长度。
此外，所述管道100在管道100宽度N为8mm≤N≤20mm时，内侧孔120数量Hnum可以是1.5N≤Hnum≤3N。
并且，所述管道100中，所述内壁110的厚度可以是0.1～0.15mm，所述内侧孔120的宽度可以是0.25～0.5mm。
而且，所述管道100的沿厚度方向的一侧面或两侧面可与介入于相邻的管道100之间的翅片200接触，并沿接触的面的宽度方向平整地形成。
另外，所述管道100和翅片200可形成为接触的面的长度彼此相同。
此外，所述管道100中，沿宽度方向位于两端的面的厚度T1可厚于沿厚度方向位于两侧的面的厚度T2。
并且，所述管道100可包括：第二加强部140，沿宽度方向位于两侧的面的内表面向内侧突出形成。
而且，所述管道100中，第二加强部110的突出高度a2可形成为大于或等于从各个边角部到所述第二加强部110的沿宽度方向的两端的距离a1、a3。
另外，所述管道100可以是挤出管道。
此外，所述管道100中，水力直径(hydraulic diameter)可以是0.40～0.65mm。
并且，所述管道100中，通道截面积比率(内侧孔截面积/管道总面积)可以是42～55％。
而且，所述管道100可包括：突起部150，沿厚度方向而在两侧内表面向内侧突出。
另外，所述突起部150还可以形成于所述内壁110。
据此，通过使本发明的热交换器用管道的沿着管道的宽度方向的两端预定区域的外壁厚度形成为厚于其余区域，从而可以提高因由腐蚀物质或异物引起的损坏而容易发生漏水的部分的耐久性，不仅如此，其余区域可较薄地形成而确保制冷剂所通过的区域的面积，据此可将热交换性能维持为预定水平以上。
而且，本发明的热交换器用管道的优点在于，将内壁厚度及由内壁形成的内侧孔的数量最优化，从而可以满足挤出性、制造性以及耐压性能。
并且，对于本发明的热交换器用管道而言，沿厚度方向的一侧面或两侧面接触于翅片，并且使沿着接触的面的宽度方向的从一侧端部到另一侧端部的面平整地形成，从而比起现有的具有外侧倒圆的管道而言，可以增大传热面积增大，并具有可提高热交换性能的优点。
附图说明
图1为表示普通热交换器的立体图。
图2为表示根据本发明的热交换器用管道的正面图。
图3为表示根据本发明的又一种热交换器用管道的正面图。
图4和图5为表示根据本发明的又一种热交换器用管道的正面图。
图6为表示在图3的热交换器用管道之间介入有翅片的状态的正面图。
图7为表示在图2的热交换器用管道之间介入有翅片的状态的正面图。
图8和图9为放大示出热交换器用管道中的形成有第二加强部的区域的正面图。
符号说明
100：管道
110：内壁 120：内侧孔
131：外壁 132：第一加强部
140：第二加强部 200：翅片
具体实施方式
以下，通过参考附图而对如上所述的根据本发明的热交换器用管道进行详细的说明。
图2至图5为表示根据本发明的热交换器用管道的多样的实施例的正面图，图6为表示在图3的热交换器用管道之间介入有翅片的状态的正面图，图7为表示在图2的热交换器用管道之间介入有翅片的状态的正面图，图8和图9为放大示出热交换器用管道中形成有第二加强部的区域的正面图。
根据本发明的热交换器用管道100的特征在于，通过挤出成型而被制造，且被配备多个而形成循环于热交换器内部的热交换介质的流路，并包括多个内侧孔120，所述多个内侧孔120通过使内部空间借助于沿着长度方向延伸形成的多个内壁110而沿着宽度方向分离而形成，尤其，沿着宽度方向的两端预定区域的外壁厚度形成为不同于其余区域。
此时，本发明的管道100包括：第一加强部132，沿着宽度方向而使两端预定区域的外壁厚度形成为比其余区域厚。
即，如图2所示，本发明的管道100在沿着宽度方向的两端预定区域中，包括沿着厚度方向位于两侧面的外壁厚度比位于中央部的区域的外壁131厚度厚地形成的第一加强部132。
所述第一加强部132所处的区域是与通行风接触得最多的区域，并且是由于实际腐蚀物质沿着空气流动方向渗透而对腐蚀脆弱的区域。
以往为了防止由这种腐蚀引起的漏水而在整个区域中将外壁厚度形成得较厚，然而在此情况下，管道总重量增加，且与外壁厚度的变厚对应地，内部中可供制冷剂流动的截面积减小，从而存在热交换性能降低的问题。
因此，在本发明中，仅将位于对腐蚀最为脆弱的区域的外壁131形成得较厚，且为了制造时的组装的容易性而沿着宽度方向在两端均形成第一加强部132。
即，在本发明中，形成用于防止腐蚀的第一加强部132，其余区域则形成为具有最小厚度的外壁131以确保热交换性能，为此，通过实验而将管道100的各个部位的数值如后所述地最优化。
对于本发明的管道100而言，所述第一加强部132的厚度Tr为0.2～0.25mm，其余区域的厚度To则在0.18～0.23mm范围内设计，并将所述第一加强部132的厚度Tr比其余区域的厚度To厚地形成作为条件。
如图2所示，所述第一加强部132沿着所述管道100的宽度方向而从两侧端部形成至布置有3个左右的内侧孔120的区域，然而不局限于3个内侧孔120，也可以是2个或4个。
如上所述，所述管道100为了确保可供制冷剂流动的截面积，而且为了将防止腐蚀引起的漏水的效果确保在预定水平以上，优选将包含相当于形成所述第一加强部132的区域的内侧孔120和内壁110厚度Tin以及沿管道的宽度方向的两端的厚度的长度维持预定水平。
在如下的表1中，示出管道宽度为12T的情况下，计算沿宽度方向的两端厚度、内壁110厚度Tin、内侧孔120的宽度Whole、以及基于此的内侧孔数量(降)的详细示例。
[表1]
并且，在如下的表2中，示出当管道宽度为12T时根据内侧孔数量的第一加强部132的长度Lr、相对于总宽度的第一加强部132的比率相关一例。
[表2]
如上所述，当考虑到内侧孔数、内壁厚度等条件时，所述第一加强部132的长度Lr优选沿所述管道100的宽度方向在两端分别形成总长度的10～25％长度。
另外，管道100宽度通常设计为大约8～20mm程度。
在本发明中，可以通过具有如上所述的管道100宽度，并维持管道总大小，并增加内侧孔120的数量，并减小内壁110厚度Tin，可以满足预定水平以上的耐压性能。
更加详细地，如果将基于管道100宽度的内侧孔120的数量关系用数学式表示，则当管道100宽度为N mm时，内侧孔120的数量Hnum可以是1.5N≤Hnum≤3N。
此时，对于本发明的管道100而言，所述内壁110厚度Tin较薄地形成为0.1～0.15mm，所述内侧孔120的宽度Whole可以是0.25～0.5mm。
如下的表3示出在具有如上所述的特征的管道100中基于管道100宽度的内侧孔120数量的实例，内侧孔120的数量并非必须局限于如下表所示，可在1.5N≤Hnum≤3N的范围内任意地变更实施。
在此，所述管道100的水力直径(hydraulic diameter)优选为0.40～0.65mm，通道截面积比率(内侧孔截面积/管道总面积)优选为42～55％。
这样的水力直径和通道截面积比率是以现有的折叠(folded)管道和挤出管道难以到达的区域，本发明的所述管道100被制作成具有所述水力直径和通道截面积比率的高性能挤出管道，于是当应用于冷凝器时，可提高热交换性能及冷冻循环的性能系数(COP；coefficient of performance)。
其中，对于图2的管道100中被内壁110所划分的流路而言，所述管道100的水力直径为水力直径Dh＝4×流路面积/接收长度，流路面积表示管道100的内侧孔截面积，接收长度表示流路的周长。
[表3]
12T管道 16T管道
内侧孔数量 23 30
水力直径(mm) 0.54 0.58
通道截面积比率 48％ 51％
在上述示例中，当管道100宽度为12mm时，所述第一加强部132大约可从两端形成至布置3个内侧孔120和3个内壁110的区域，当管道100宽度变更时，形成第一加强部132的区域可被适当调节以匹配于如上所述的条件。
如上所述，本发明的管道100具有预定数量以上的内侧孔120，通过最小化内壁110和中央部的外壁131厚度而充分确保使制冷剂流动的截面积，可以将热交换性能维持为预定水平以上，与此同时具有可提高耐压性的效果。
作为另一例，如图5所示，所述管道100可包括沿着厚度方向而在两侧内表面向内侧突出的突起部150而形成。所述突起部150在制冷剂与管道100之间增加接触面积，从而可以增大水力直径并提高热交换效率。
在此，如图5所示，所述突起部150既可以沿着厚度方向而在两侧内表面突出形成，也可以突出形成于内壁110上，而且还可以形成多个。
另外，热交换器的翅片200介入于管道100之间，从而使得在与所述管道100接触的区域中实现热交换介质与空气的热交换。
此时，传热面积随着所述翅片200与管道100的接触面积增大而增加，因此翅片200与管道100的接触面积越大，热交换性能越好。
为此，本发明的热交换器用管道100可沿着与翅片200接触的面的宽度方向平整地形成。
在此，如图7所示，对于本发明的热交换器用管道100而言，截面大致形成为长方形的形态，并优选在各个边角形成最小限度的倒圆，从而使得与翅片200的末端的接触面积一致。
即，所述管道100中与翅片200接触的面的长度形成为彼此相同，于是比起现有的具有外侧倒圆的管道100而言，可以增大传热面积，并具有可提高热交换性能的优点。
当然，如图6所示，本发明的热交换器用管道100可形成为在两端处具有圆形倒圆的形态，且并不局限于四边形、圆形的形态。
并且，对于所述管道100而言，沿着宽度方向位于两侧的面的厚度T1与沿着厚度方向位于两侧的面的厚度T2可相同地形成，也可以如图8所示，沿着宽度方向而位于两侧的面的厚度T1可以形成为比沿着厚度方向位于两侧的面的厚度T2厚。
尤其，根据本发明的热交换器用管道100包括沿着宽度方向的两端外壁厚度比其余区域厚地形成的第一加强部132，因此即使沿着宽度方向而位于两侧的面的厚度T1与沿着厚度方向而位于两侧的面的厚度T2相同地形成，也会形成为比现有管道100厚，因此具有预定水平的防腐蚀功能。
在此，对于所述管道100而言，沿着宽度方向位于两侧的面的厚度T1形成为小于从各个外侧面边角到内侧面边角的距离a1、a3。
图8中示出沿着宽度方向位于两侧的面的厚度恒定地较厚地形成的示例，图9中示出沿着宽度方向位于两侧的面的内表面向内侧突出形成的第二加强部140被包含在内的管道100。
此时，所述第二加强部140的突出高度a2形成为大于或等于从所述管道100的各个边角沿厚度方向到达所述第二加强部140的两端的距离a1、a3，并优选最小限度形成为0.4mm以上。
据此，所述管道100均形成为行驶中易于与腐蚀物质或异物接触的区域厚于其他区域，从而可以最小化由腐蚀物质或异物引起的损伤而导致的发生漏水的问题，并具有可贡献于耐久性的提高的优点。
综上所述，本发明的热交换器用管道100中，沿着管道100的宽度方向而将两端预定区域的外壁厚度形成为厚于其余区域，从而可以提高由于腐蚀物质或异物引起的损坏而易发生漏水的部分的耐久性，不仅如此，可将其余区域较薄地形成，从而确保通过制冷剂的区域的面积，由此可将热交换性能维持在预定水平以上。
而且，本发明的热交换器用管道100的优点在于，将内壁110的厚度及借助于内壁110而形成的内侧孔120的数量最优化，从而可以满足挤出性、制造性及耐压性能。
与此同时，通过使本发明的热交换器用管道100的沿着厚度方向的一侧面或两侧面接触于翅片200，并使接触面的沿着宽度方向的从一侧端部至另一侧端部的面平整地形成，比起现有的具有外侧倒圆的管道100，可以增大传热面积，从而具有可提高热交换性能的优点。
本发明并不局限于如上所述的实施例，其应用范围显然多样，而且在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的要义的前提下，但凡在本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员都可实现多样的变形实施，这是显然的。

Claims (16)

1.一种热交换器用管道，其特征在于，
所述热交换器用管道(100)被配备多个而形成在热交换器内部循环的热交换介质的流路，且包括：
多个内侧孔(120)，借助于沿长度方向延伸形成的多个内壁(110)而使内部空间沿宽度方向分离，
其中，所述管道(100)形成为沿宽度方向位于两侧端部的区域的外壁厚度不同于其余区域的外壁厚度。
2.如权利要求1所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)包括：
第一加强部(132)，在沿宽度方向位于两侧端部的区域中，沿厚度方向位于两侧面的外壁的厚度更厚于其余区域的外壁厚度。
3.如权利要求2所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，所述第一加强部(132)的厚度为0.2mm～0.25mm，其余区域的厚度为0.18mm～0.23mm。
4.如权利要求2所述的热交换器用管道，其特征在于，所述第一加强部(132)沿所述管道100的宽度方向在两端分别形成总长度的10～25％长度。
5.如权利要求4所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)在管道(100)宽度N为8mm≤N≤20mm时，内侧孔(120)数量Hnum为1.5N≤Hnum≤3N。
6.如权利要求5所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，所述内壁(110)的厚度为0.1mm～0.15mm，所述内侧孔(120)的宽度为0.25mm～0.5mm。
7.如权利要求2所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)的沿厚度方向的一侧面或两侧面与介入于相邻的管道(100)之间的翅片(200)接触，并沿接触的面的宽度方向平整地形成。
8.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)和翅片(200)形成为接触的面的长度彼此相同。
9.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，沿宽度方向位于两端的面的厚度(T1)厚于沿厚度方向位于两侧的面的厚度(T2)。
10.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)包括：
第二加强部(140)，沿宽度方向位于两端的面的内表面向内侧突出形成。
11.如权利要求10所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，第二加强部(110)的突出高度(a2)形成为大于或等于从各个边角部到所述第二加强部(110)的沿宽度方向的两端的距离(a1、a3)。
12.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)为挤出管道。
13.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，水力直径为0.40mm～0.65mm。
14.如权利要求7所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)中，通道截面积比率为42～55％，所述通道截面积比率为内侧孔截面积/管道总面积。
15.如权利要求1所述的热交换器用管道，其特征在于，所述管道(100)包括：
突起部(150)，沿厚度方向而在两侧内表面向内侧突出。
16.如权利要求15所述的热交换器用管道，其特征在于，所述突起部(150)还形成于所述内壁(110)。
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