JP2013242137A - Ｌ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】小口径のチューブにも優れた密着性を提供することができるターンフィンを有するＬ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器を提供する。
【解決手段】本発明の実施例に係るＬ型ターンフィンチューブは，チューブとターンフィンとを含んでなる。ここで，チューブの内側には冷媒が移動することになる。そして，ターンフィンは長手方向に沿って陥没形成される凹部の一部分が長手方向に沿って折り曲げられた折曲部を基準にして，一側にはベース部が形成され，他側にはフィン部が形成され，ベース部がチューブの外側面に螺旋状に巻かれることによって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は，Ｌ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器に関し，より詳細には，小口径のチューブにも優れた密着性を提供し，熱交換性も向上させることができるＬ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器に関する。
一般的に，冷凍システムは圧縮器，凝縮器，膨張弁，そして蒸発器を経て移動する冷媒が，熱力学的サイクルに沿って循環しながら室内の熱を吸収して外部に放出させるシステムであって，このような冷凍システムに適用される凝縮器及び蒸発器を熱交換器という。
このような熱交換器では，管の内部を流れる冷媒と管の外側に存在する空気などとの間で熱交換が行われることになる。
一方，前記凝縮器の場合，圧縮器から吐出される高温，高圧の気体状態である冷媒の熱を空気などの流体に放出させることによって，気体冷媒を蒸発しやすい常温，高圧の液体冷媒に状態変化させることになる。
このような凝縮器は，その形態に応じてワイヤ型凝縮器(wire type condenser)とターンフィン型凝縮器(turn-fin type condenser)に分けられる。
ここで，前記ターンフィン型凝縮器はターンフィンチューブを有し，ターンフィンチューブは内側に冷媒が流れる冷媒管と，外側の空気などとの熱交換面積が増加するように，前記冷媒管との外側に結合されるターンフィン(turn-fin)から構成される。
そして，このようなターンフィンには，長手方向の断面形状が“Ｌ”の形状を有するＬ型(L TYPE)ターンフィンもあり，このようなＬ型ターンフィンを有するターンフィンチューブは多様に製造されている。
一方，このような凝縮器は冷凍機器の性能向上や騒音減少などに影響を与えるが，特に，圧縮器の吐出ガスの温度の過多上昇を防ぎ，冷凍機器の性能が低下することを防止し，冷媒の流量を増加させ，熱交換率が増加するように構成されるととともに，コンパクト(compact)な構成が可能であるように要求される。
従って，凝縮器の体積を減少させるために冷媒管を小口径にすることもあるが，このような小口径の冷媒管を利用する場合，Ｌ型ターンフィンが冷媒管に巻かれ難く，冷媒管に巻かれたＬ型ターンフィンの形状が良好に管理され難い。
従って，冷媒管とＬ型ターンフィンの密着状態が不良になって熱伝達率が減少し，これによって，熱交換性能が低下するという問題点があった。
前記のような問題点を解決するために，本発明が解決しようとする技術的課題は，小口径のチューブにも優れた密着性を提供し，熱交換性も向上させることができるＬ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器を提供するものである。
前記の技術的課題を達成するために，本発明の一実施例は内側に冷媒が移動するチューブ；そして，長手方向に沿って凹部が陥没形成され，前記凹部の一部分が長手方向に沿って折り曲げられた折曲部を基準にして，一側にはベース部が形成され，前記折曲部の他側にはフィン部が形成され，前記ベース部が前記チューブの外側面に螺旋状に巻かれて形成されるＬ型ターンフィンを含んでなるＬ型ターンフィンチューブを提供する。
ここで，前記凹部には円周方向に沿って一定の間隔でスリットがさらに形成され得る。
そして，前記スリットは，前記凹部を貫通して形成されるか，前記凹部に所定の深さで陥没形成されることの少なくともいずれかで形成され得る。
また，前記フィン部は，外周に行くにつれて長手方向に沿った断面厚さが薄くなるように形成され得る。
そして，本発明の一実施例は，内側に冷媒が移動するチューブと，長手方向に沿って凹部が陥没形成され，前記凹部の一部分が長手方向に沿って折り曲げられた折曲部を基準にして，一側にはベース部が形成され，前記折曲部の他側にはフィン部が形成され，前記ベース部が前記チューブの外側面に螺旋状に巻かれて形成されるＬ型ターンフィンを含んでなるＬ型ターンフィンチューブ；そして，前記Ｌ型ターンフィンチューブのチューブ又はＬ型ターンフィンの少なくともいずれかを拘束して，前記Ｌ型ターンフィンチューブの形状が一定に維持されるようにするブラケットを含んでなるターンフィン型熱交換器を提供する。
本発明によると，Ｌ型ターンフィンの折曲部がＬ型ターンフィンの長手方向に沿って陥没形成される凹部に形成されることによって，Ｌ型ターンフィンのベース部が小口径のチューブにもよく密着するように巻回される。
また，本発明によると，フィン部が外周に行くにつれて長手方向に対する断面の厚さが薄くなるように形成されるため，フィン部の外周部分が広く拡げられ，これによって，Ｌ型ターンフィンの長手方向に対する断面形状が良好な“Ｌ”字形状を成すことができる。
また，本発明によると，Ｌ型ターンフィンの凹部には，凹部を貫通して形成されるか，前記凹部に所定の深さで陥没形成されるかの少なくともいずれかの形態でスリットがさらに形成され得，このようなスリットを通じて熱交換面積をさらに大きくすることができ，熱交換効率を向上できる。
本発明の効果は，前記の効果に限定されるものではなく，本発明の詳細な説明又は特許請求範囲に記載されている発明の構成から推論可能なすべての効果を含むものとして理解されるべきである。
本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示す正面図， 本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示す側面図， 本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおける圧延及び折曲過程を経るストリップの断面図， 本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示す側面図， 本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおける圧延及び折曲過程を経るストリップの断面図， 図５の(b)の正面図， 本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおけるスリットの断面形状を示す図， 本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを用いたターンフィン型熱交換器を示す図， 本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを用いたターンフィン型熱交換器のＬ型ターンフィンチューブのベンディング形状を示すものである。
以下では，添付の図面を参照して本発明を説明する。しかし，本発明は様々な形態で実施することができ，従ってここで説明する実施例に限定されるものではない。そして，図面では本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略しており，明細書全体を通じて類似部分については類似の図面符号をつけた。
明細書全体において，ある部分が他の部分と“連結”されているというとき，これは“直接的に連結”されている場合だけでなく，その中間に他の部材を介して“間接的に連結”されている場合も含む。また，ある部分がある構成要素を“含む”というとき，これは特に反対の記載のない限り，他の構成要素を除外するものではなく，他の構成要素をさらに備えることができることを意味する。
以下，添付の図面を参考して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は，本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示す正面図であり，図２は，本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示す。
図１及び図２に示すように，Ｌ型ターンフィンチューブ(10)は，チューブ(20)及びＬ型ターンフィン(30)を含む。
ここで，チューブ(20)の内側には冷媒が移動することができ，金属材質からなり得る。
そして，Ｌ型ターンフィン(30)は，チューブ(20)の外側面に螺旋状に巻かれて形成され，長手方向に対する断面が略“Ｌ”字形状に形成され得る。
また，Ｌ型ターンフィン(30)はスチル鋼やアルミニウムのような金属材質からなり得る。
そして，Ｌ型ターンフィン(30)はベース部(55)とフィン部(56)を含んでなり得る。
ここで，ベース部(55)はチューブ(20)の外側面に密着されることになり，フィン部(56)はチューブ(20)の直径方向に備えられる。
また，ベース部(55)とフィン部(56)は，凹部(51)に形成される折曲部(52)を基準にして，両側にそれぞれ形成され得る。
ここで，凹部(51)はＬ型ターンフィン(30)の長手方向に沿って陥没形成され得る。
そして，凹部(51)の厚さ(D1)はベース部(55)の厚さ(D2)と，フィン部(56)の厚さ(D3)より薄くてもよい。
これによって，Ｌ型ターンフィン(30)の折曲部(52)は，Ｌ型ターンフィン(30)において最も薄い厚さを有することができ，これによって，折曲部(52)の折り曲げがより容易にできる。
さらには，フィン部(56)がベース部(55)とほぼ直角をなすように形成され得，これによって，Ｌ型ターンフィン(30)の長手方向に対する断面がさらに良好なＬ字状をなすことができる。
それだけでなく，Ｌ型ターンフィン(30)の折曲部(52)における折り曲げがさらに容易であるため，チューブ(20)に螺旋状に巻回するときに内径も小さくすることができる。
従って，チューブ(20)の直径を減らすことができるようになり，直径８mm以下の小口径のチューブにも安定的によく密着できるターンフィンの形成が可能になる。
そして，フィン部(56)は外周に行くにつれて長手方向に対する断面の厚さが薄くなるように形成され得る。
従って，フィン部(56)は外周部分が広く拡げられ，これによって，Ｌ型ターンフィン(30)の長手方向に対する断面形状が良好な“Ｌ”字形状をなすことができる。
また，フィン部(56)の外周部分が広く拡げられるため，フィン部(56)にしわを形成せずに済む。
図３は，本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおける圧延及び折曲過程を経るストリップの断面図である。
同図(a)で示されるように，チューブ(20)に巻かれることによって形成されるＬ型ターンフィン(30)は，ストリップ(50)として供給される。
ここで，ストリップ(50)は平らな帯形態の金属板材であり得る。
このように供給されるストリップ(50)には，同図(b)で示されるように，１次圧延を経てストリップ(50)の長手方向に沿って凹部(51)が陥没するように形成され得る。
そして，凹部(51)の両側(51a，51b)は斜めに形成され得る。
また，凹部(51)はストリップ(50)の中央を基準にして一側に偏って形成され得る。
そして，同図(c)で示されるように，凹部(51)の一部分は長手方向に沿って１次折曲工程で折り曲げられ，折曲部(52)に形成され得る。
ここで，折曲部(52)は第１角度(A1)で折り曲げられる。
そして，第１角度(A1)は１１５〜１３０°であり得る。
また，同図(d)で示されるように，折曲部(52)は第２角度(A2)で２次折曲工程で折り曲げられる。
ここで，第２角度(A2)は８６〜１１４°であり得る。
そして，同図(e)で示されるように，折曲部(52)は第３角度(A3)で３次折曲工程で折り曲げられる。
ここで，第３角度(A3)は８５〜９５°であり得る。
これによって，３次折曲工程を経て折り曲げられたストリップ(50)は，長手方向に対する断面形状が“Ｌ”字をなすベース部(55)とフィン部(56)を形成できるようになる。
そして，３次折曲工程で折り曲げられたストリップ(50)はチューブ(20)に巻かれてＬ型ターンフィン(30)が形成される。
ここで，３次折曲工程で折り曲げられたストリップ(50)がチューブ(20)に巻かれるとき，フィン部(56)は２次圧延工程での圧延がさらに行われ得る。
特に，同図(f)で示されるように，フィン部(56)は２次圧延工程を経て，フィン部(56)の外周に行くにつれて厚さが薄くなるように形成され得る。
従って，Ｌ型ターンフィン(30)の長手方向に対する断面形状が良好な“Ｌ”字形状をなすことができ，フィン部(56)にしわを形成せずに済む。
図４は，本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを示した側面図である。本実施例では凹部にスリットが形成され得，他の構成については同一であるため説明は省略する。
図４に示すように，Ｌ型ターンフィンチューブ(130)の凹部(151)にはスリット(180)が形成され得る。
そして，スリット(180)は円周方向に沿って一定の間隔に形成され得，それぞれのスリット(180)は長手方向をＬ型ターンフィンチューブ(130)の直径方向に延びて形成され得る。
これによって，スリット(180)は凹部(151)に密に形成され得る。
また，スリット(180)は凹部(151)を貫通して形成されるか，凹部(１５１)に所定の深さで陥没形成され得る。
又は，一部のスリット(180)は凹部(151)を貫通して形成され，残りのスリット(180)は凹部(151)に所定の深さで陥没形成することもできる。
スリット(180)が凹部(151)を貫通して形成される場合には，スリット(180)を通じて空気などの流体が貫通移動できるため，Ｌ型ターンフィンチューブ(130)との熱交換がさらに効果的に行われるようになる。
また，スリット(180)が凹部(151)に所定の深さで陥没形成される場合にも，スリット(180)によって空気などの流体との熱交換面積が増加できるため，熱交換がさらに効果的に行われるようになる。
図５は，本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおける圧延及び折曲過程を経るストリップの断面図であり，
図６は，図５(b)の正面図であり，図７は本発明の第２実施例に係るＬ型ターンフィンチューブにおけるスリットの断面形状を示す図である。以下では，図５〜図７を含めて説明する。
まず，図５(a)〜図５(b)と図６に示すように，スリット(180)は供給されるストリップ(150)が１次圧延されて凹部(151)が形成されるとき，同時に形成され得る。
そのために，ストリップ(150)を１次圧延する圧延ロール(図示せず)にはスリット(180)を形成するためのスリット形成部(図示せず)がさらに形成され得る。
また，スリット(180)はストリップ(150)の長手方向に沿って一定の間隔で形成され得，それぞれのスリット(180)はストリップ(150)の幅方向に長く形成され得る。
そして，スリット(180)は凹部(151)を貫通して形成され得るが，図７(a)に示すように，一定の幅を有するように貫通形成されるか，図７(b)に示すように，一側から他側に行くにつれて狭くなるように貫通形成され得る。
このような場合にスリット(180)は，図５(c)〜図５(e)に示すように，１次，２次，３次折曲工程での折り曲げが行われた後，同図(f)に示すように，２次圧延されることによってチューブ(120；図４参照)に巻かれる際に広がりながら溝を形成できる。
従って，スリット(180)は空気などの流体が移動できる流路を形成することができるため，Ｌ型ターンフィンチューブ(130)との熱交換がさらに効果的に行われるようになる。
それだけでなく，ストリップ(150)がチューブ(120)に巻かれるとき，スリット(180)によってチューブ(120)の凹部(151)における円周方向への延伸が容易になり，これによって，ストリップ(150)がより効率的に巻回できる。
また，図７(c)に示すように，スリット(180)は凹部(151)に所定の深さで陥没形成することもできる。
このような場合，スリット(180)は，チューブ(120)に巻かれる際に広がりながら溝を形成できる。
従って，スリット(180)によって空気などの流体との熱交換面積が増加できるため，熱交換がさらに効果的に行われるようになる。
また，ストリップ(150)が２次圧延工程で圧延されながらチューブ(120)に巻かれる際にスリット(180)が広がりながら凹部(151)における円周方向への延伸が容易になり，これによって，ストリップ(150)がより効率的に巻回できる。
選択的に，前記スリット(180)の一部が凹部(151)を貫通して形成され，残りは凹部(151)に陥没して形成できることは勿論である。
図８は，本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを用いたターンフィン型熱交換器を示すものであり，図９は，本発明の第１実施例に係るＬ型ターンフィンチューブを用いたターンフィン型熱交換器のＬ型ターンフィンチューブのベンディング形状を示すものである。
図８及び図９に示すように，ターンフィン型熱交換器はＬ型ターンフィンチューブ(200)とブラケット(300)とを含んでなり得る。
ここで，Ｌ型ターンフィンチューブ(200)は，図１及び／又は図４に示す前述した第１実施例又は第２実施例の少なくともいずれかの実施例に係るストリップ(50)及び／又は(150)で製造されるＬ型ターンフィンを有することができる。
そして，Ｌ型ターンフィンチューブ(200)は，Ｌ型ターンフィンチューブ(200)の長手方向に直交して蛇行形状に１次折曲工程で１次ベンディングされ，その後，ロール状に２次折曲工程でベンディングされて形成され得る。
ここで，１次折曲工程によって形成される列の数と２次折曲工程におけるロールの数は，ターンフィン型熱交換器が設置される設置空間，要求される熱交換性能などによって適切に適用される。
そして，ブラケット(300)は，Ｌ型ターンフィンチューブ(200)の形状が一定に維持されるようにＬ型ターンフィンチューブ(200)を固定できる。
そのために，ブラケット(300)はＬ型ターンフィンチューブ(200)のチューブ(220)又はＬ型ターンフィン(230)の少なくともいずれかを拘束するように構成される。
また，ブラケット(300)は，Ｌ型ターンフィンチューブ(200)を拘束するＬ型ターンフィンチューブ拘束用のブラケット(310)と，Ｌ型ターンフィンチューブ拘束用のブラケット(310)を固定するように結合される，結合用のブラケット(320)を含み得るなど，多様な変形が可能であることは勿論である。
前述した本発明の説明は例示するためのものであり，本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者は，本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更することなく，他の具体的な形態に容易に変形が可能であるということが理解できるはずである。そのため，以上で記述した実施例は，すべての面で例示的なものであり，限定的なものではないものと理解しなければならない。例えば，単一型に説明されている各構成要素は，分散し実施することもでき，同様に分散したものと説明されている構成要素も結合した形態で実施できる。
本発明の範囲は，後述する特許請求範囲によって表わされ，特許請求範囲の意味及び範囲，そしてその均等概念から導出されるすべての変更又は変形された形態が，本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
10，130，200：Ｌ型ターンフィンチューブ
20，120，220：チューブ
30，230：Ｌ型ターンフィン
50，150：ストリップ
51，151：凹部
52：折曲部
55：ベース部
56：フィン部
180，180a，180b，18０c：スリット
300：ブラケット

Claims (5)

  1. 内側に冷媒が移動するチューブ；そして，
    長手方向に沿って凹部が陥没形成され，前記凹部の一部分が長手方向に沿って折り曲げられた折曲部を基準にして，一側にはベース部が形成され，前記折曲部の他側にはフィン部が形成され，前記ベース部が前記チューブの外側面に螺旋状に巻かれて形成されるＬ型ターンフィンを含んでなるＬ型ターンフィンチューブ。
  2. 前記凹部には，円周方向に沿って一定の間隔でスリットがさらに形成されることを特徴とする請求項１記載のＬ型ターンフィンチューブ。
  3. 前記スリットは，前記凹部を貫通して形成されるか，前記凹部に所定の深さで陥没形成されることの少なくともいずれかで形成されることを特徴とする請求項２記載のＬ型ターンフィンチューブ。
  4. 前記フィン部は，外周に行くにつれて長手方向に沿った断面厚さが薄くなるように形成されることを特徴とする請求項１記載のＬ型ターンフィンチューブ。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載のＬ型ターンフィンチューブを備え，
    前記Ｌ型ターンフィンチューブのチューブ又はＬ型ターンフィンの少なくともいずれかを拘束して，前記Ｌ型ターンフィンチューブの形状が一定に維持されるようにするブラケットを含んでなるターンフィン型熱交換器。
JP2013106070A 2012-05-21 2013-05-20 Ｌ型ターンフィンチューブ及びこれを用いたターンフィン型熱交換器 Expired - Fee Related JP5653478B2 (ja)

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