JP5437146B2 - ターンフィンチューブ及びターンフィンチューブを利用したターンフィン型の熱交換器 - Google Patents

ターンフィンチューブ及びターンフィンチューブを利用したターンフィン型の熱交換器 Download PDF

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Description

本発明は，ターンフィンチューブ，ターンフィンチューブの製造装置，ターンフィンチューブの製造方法及びターンフィンチューブを利用したターンフィン型の熱交換器に関するものであって，より詳しくは，加工が容易で熱効率を増加させることができるターンフィンチューブ及びターンフィン型の熱交換器，上記ターンフィンチューブを製造するに際して，不良率を減らすと共に生産コストを減らすことができるターンフィンチューブの製造装置及び製造方法に関するものである。
一般的に，熱交換器ではチューブの内部を流れる冷媒と，上記チューブが位置しているところの外部空気または冷却水等の流体との間で熱交換が行われる。
上記熱交換器の一つである凝縮器は，圧縮機から吐出された高温，高圧の気体状態の冷媒の熱を，常温下での空気及び冷却水等の流体に放出させることにより，上記冷媒を凝縮，液化させる。
上記凝縮器は，その形態によりワイヤ型(wire type)の凝縮器と，ターンフィン型(turn fin type)の凝縮器に分けられる。ここで，上記ターンフィン型の凝縮器は，内側に冷媒が流れるチューブと，上記チューブと外部空気または冷却水等の流体との熱交換表面積を高めるために，上記チューブの外周に巻回されているフィン(fin)からなる。
しかし，従来のターンフィンチューブに設置されるフィンは，薄い板の形状から成ることにより，上記チューブとの密着面積が小さくなるため，熱伝達面積が小さいという問題点があった。そのため，熱伝達効率の向上に構造的な限界を有していた。従って，新しいフィン形状の設計が要求され，これを製造できるターンフィンチューブの製造装置及び製造方法が要求されている。
本発明の目的は，加工性に優れるとともに，熱伝達効率を向上させることができるターンフィンチューブ及びそれを利用したターンフィン型の熱交換器，上記ターンフィンチューブの製造装置及び製造方法を提供することである。
本発明のまた別の目的は，上記ターンフィンチューブを製造するにあたって，不良率を減らすと共に生産コストを節減できるターンフィンチューブの製造装置及び製造方法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は，フィンの高さを減らすと共に，フィンとチューブの結合が安定的に行われるターンフィンチューブ及びターンフィン凝縮器を提供することである。
前述した目的を達成するために，本発明は，内側に流体が流れるチューブと，上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるフィンを含み，上記フィンは，上記チューブと接触する外側面に巻かれるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有し，
上記チューブは，長手方向に沿って螺旋状に圧入されて陥没形成される螺旋溝を有し，
上記ベース部は上記の螺旋溝に嵌着され，
上記チューブがベンドされるチューブベンド部に位置する上記の延長部の少なくとも一部は，上記フィンの長手方向に沿って切欠が形成された状態で設置されるターンフィンチューブを提供する。
上記の延長部は，上記チューブベンド部では，上記チューブの外側方向に延長される第１の延長部と，上記第１の延長部から上記チューブの長手方向に沿ってベンドされる第２の延長部を有することができる。
上記本発明のターンフィンチューブは，内部に中空を形成するチューブを供給するチューブ供給ユニット，ストリップを供給するストリップ供給ユニット；及び，
上記ストリップを，上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるようにし，上記チューブと接触する面に備えられるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有するフィンに成形するフィン成形ユニット，及び，上記チューブがベンドされるチューブベンド部に位置する上記の延長部の少なくとも一部を，上記フィンの長手方向に沿って切り出すためのカッティングユニットを含むターンフィンチューブの製造装置によって製造することができる。
上記ターンフィンチューブの製造装置は，上記ベース部が嵌着できるように，上記チューブの長手方向に沿って上記チューブの外側面に螺旋溝を圧入形成するための溝成形ユニットをさらに含むことができる。
また，上記ターンフィンチューブの製造装置は，上記チューブベンド部に位置する上記の延長部を加圧して，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される第１の延長部と，上記第１の延長部から上記チューブの長手方向にベンドされる第２の延長部を形成する折曲加工ユニットをさらに含むことができる。
上記の溝成形ユニットは，回転しながら直線移動される上記チューブの長手方向に沿って上記チューブに螺旋溝を圧入形成するための圧入ブレードを有する圧入ローラ；及び，上記チューブの一側で上記の圧入ブレードが回転しながら上記チューブを加圧するとき，上記チューブの他側で上記チューブを支持しながら上記チューブの回転方向に対応して回転する支持ローラを有する支持ローラ組立体を含むことができる。
また，上記の溝成形ユニットは，上記の支持ローラ組立体を上下に移動させるためのローラ組立体移動装置をさらに含むことができる。
また，上記の溝成形ユニットは，上記チューブの外側面と上記の圧入ブレードの接触角を変化させるために，上記の圧入ブレードを傾斜させるチルティング装置をさらに含むことができる。
また，上記本発明のターンフィンチューブは，内部に中空を形成するチューブを供給するチューブ供給段階；ストリップを供給するストリップ供給段階；上記ストリップを上記チューブと接触する面に備えられるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有するフィンに成形するフィン成形段階；上記チューブがベンドされるチューブベンド部に位置する上記の延長部の少なくとも一部を，上記フィンの長手方向に沿って切り出すカッティング段階；及び，上記チューブの外側面に上記フィンを螺旋状に巻いてターンフィンチューブを形成するターンフィンチューブの形成段階を含むターンフィンチューブの製造方法によって提供することができる。
また，上記ターンフィンチューブの製造方法は，上記ベース部が嵌着できるように上記チューブの長手方向に沿って上記チューブの外側面の螺旋溝を圧入形成する螺旋溝形成段階をさらに含むことができる。
また，上記ターンフィンチューブの製造方法は，上記チューブベンド部に位置される上記の延長部を押圧して，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される第１の延長部と，上記第１の延長部から上記チューブの長手方向にベンドされる第２の延長部を形成するターンフィンチューブの折曲加工段階をさらに含むことができる。
上記の螺旋溝形成段階は，上記チューブを回転させながら直線移動させるチューブの移送段階；上記チューブの回転方向に対応して回転する支持ローラを上記チューブの端面上部に接触させる段階；及び，上記チューブの長手方向に沿って上記チューブに螺旋溝を圧入成形するために，回転する圧入ブレードへ上記チューブの下部外側面を加圧する段階を含むことができる。
また，上記の螺旋溝形成段階は，上記チューブの外側面と上記の圧入ブレードの接触角を変化させるために，上記の圧入ブレードを傾斜させるチルティング段階をさらに含むことができる。
一方，本発明のまた別の実施形態によると，本発明は，内側に流体が流れるチューブと，上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるフィンを有するターンフィンチューブと，上記ターンフィンチューブを支持するブラケットを含むターンフィン型の熱交換器を提供する。ここで，上記フィンは，上記チューブと接触する外側面に巻かれるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有することができる。
本発明に係るターンフィンチューブ及びターンフィンチューブを利用したターンフィン型の熱交換器，ターンフィンチューブの製造装置及びターンフィンチューブの製造方法の効果を説明すると，次の通りである。
第一，チューブの外側面にフィンのベース部が嵌着される螺旋溝を形成することにより，上記ターンフィンチューブの全体の高さを減らすことができるという利点がある。また，ターンフィンチューブの全体の高さを従来と同様に設定すると，上記ベース部が上記の螺旋溝に陥没されて設置される高さほど延長部の高さを増加させることができるようになり，フィンの熱交換面積が増加するという利点がある。
第二，上記フィンをベース部と延長部に成形し，上記ベース部が上記チューブの外側面に面接触するようにすることで，面接触の面積が広くなり熱交換効率が増加するという利点がある。
第三，上記フィンのベース部が上記チューブの螺旋溝に嵌着することにより，上記フィンが上記チューブの外側面で空回りしなくなり，上記チューブとの結合が安定的に行われるという利点がある。
第四，フィンにはチューブと面接触するベース部を形成するとともに，上記チューブの外側半径方向にベンドされる第１の延長部と，上記チューブがベンドされる部分であるチューブベンド部上に位置する延長部は，上記チューブベンド部に沿ってベンドされる第２のベンド部を予め形成することにより，ターンフィンチューブがベンドされるとき，上記の延長部により発生されるベンド負荷を減らせるようになり，加工性に優れるという利点がある。言い換えると，上記チューブベンド部上に配置される延長部を第１の延長部と第２の延長部に予め加工することにより，上記ターンフィンチューブをベンドするときに，上記チューブが陥没したり，破損する危険を減らすことができ，ターンフィンチューブの不良率を減少し，生産コストを節減できるようになる。
第五，上記ターンフィンチューブのチューブベンド部上で延長部を第１の延長部と第２の延長部に成形することにより，上記チューブをベンドするとき，ベンド負荷を減らすと共に熱交換効率を増加させるという長所がある。すなわち，上記ターンフィンチューブをベンドするとき，ベンド負荷を減らすために，上記の延長部を切り出す場合もあるが，本発明では上記の延長部を切り出すこともなく，加工性を高めるとともに熱伝達効率を増加させることもできるという利点がある。
第六，ベンドされたターンフィンチューブを固定するために，ブラケットに挿入する工程では，上記第２の延長部がベンドされているため，フィンの損傷が発生することなく作業が円滑に行われるという利点がある。
本発明の特徴及び長所は，後述する本発明の実施例の詳細な説明と共に，次の添付された図面を参照するとよりよく理解することができる。
本発明に係るターンフィンチューブの製造装置の一実施例の構成を示すブロック図。 図１のターンフィンチューブの製造装置の構成を概略的に示した平面図。 図１のターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第１の実施例における製造工程を工程順に示す図。 図１のターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第２の実施例における製造工程を工程順に示す図。 図１のターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第３の実施例における製造工程を工程順に示す図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられたフィン成形ユニットの初期フィン成形部を示す断面図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられたフィン成形ユニットの最終フィン成形部を示す断面図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられた溝成形ユニットの側断面図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられた溝成形ユニットの要部を示す正断面図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられた折曲加工ユニットによりフィンの延長部が成形される前の状態を示した断面図。 図２のターンフィンチューブの製造装置に備えられた折曲加工ユニットによりフィンの延長部が成形されている状態を示した断面図。
以下，上記の目的を，具体的に実現できる本発明の好適な実施例が添付されている図面を参照して説明する。
図１は，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置の構成を示すブロック図であり，図２は，図１のターンフィンチューブの製造装置の構成を概略的に示した平面図であり，図３は，図１のターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第１の実施例に対する製造工程を工程順に示す図面である。
図１〜図３を参照すると，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置は，平板形状のストリップ(10)を提供するストリップ供給ユニット(100)，上記ストリップ(10)をベース部(11)と延長部(12)を有するフィン(13)に形成するフィン成形ユニット(400)，上記の延長部(12)の一部分を切り出すためのカッティングユニット(900)，チューブ(20)を供給するチューブ供給ユニット(500)，上記チューブ(20)の外側面に螺旋溝(21)を形成する溝成形ユニット(600)，上記の延長部(12)を圧延して上記の延長部の一部分を切り出す圧延ユニット(700)を含む。
上記ストリップ(10)は，長さが長く，幅の狭い金属材質の平板であり，上記チューブ(20)は，内側に流体が流れるように中空を形成している。
上記のストリップ供給ユニット(100)は，上記ストリップ(10)が供給される方向に沿って配置される多数の案内ローラ(121，122)と，上記ストリップ(10)が供給される方向が変わる部分に設置される方向転換ローラ(123)を含む。結果として，上記ストリップ(10)は，上記の案内ローラ(121，122)及び方向転換ローラ(123)に沿って移動しながら上記のフィン成形ユニット(400)に供給される。
上記のフィン成形ユニット(400)は，平板形状のストリップ(10)を上記ベース部(11)と上記の延長部(12)を有するフィン(13)として形成するために，上記フィン(13)の移送方向に沿って順次，配置される初期フィン成形部(200)と，最終フィン成形部(300)を含む。ここで，上記の最終フィン成形部(300)からベンドされる上記ベース部(11)のベンド角度は，上記の初期フィン成形部(200)からベンドされる上記ベース部(11)のベンド角度より大きいものが好ましい。
結果として，上記のフィン成形ユニット(400)は，上記のストリップ供給ユニット(100)から供給された上記ストリップ(10)を，上記チューブ(20)の螺旋溝(21)に嵌着されるベース部(11)と，上記ベース部(11)から上記チューブ(20)の外側半径方向に一定角度を有して延長形成される延長部(12)を有するフィン(13)，例えばＬ字状のフィンに形成する。上記のフィン成形ユニット(400)が上記ストリップ(10)をＬ字状のフィン(13)に加工する詳細な工程は，後述する。
上記のカッティングユニット(900)は，上記フィン(13)の長手方向に沿って上記の延長部(12)の一部分を切り取って切欠(14)を形成する。上記のカッティングユニット(900)により切欠(14)が形成された上記フィンの延長部(12)は，上記圧延ユニット(700)により圧延されながら，上記延長部(12)の下部に位置する上記の延長部(12)の一部分が切欠(14)として切り離される。すなわち，チューブベンド部(20a)に配置されるフィンは，上記ベース部(11)と上記切欠を有する延長部(12c)から構成される。
勿論，本発明は，前述した実施例に限定されるものではなく，上記の延長部の一部分は，上記のカッティングユニットにより完全に切り離されることもある。
上記圧延ユニット(700)は，移送される上記の延長部(12)の両側に配置されて 上記の延長部(12)を圧延する第１の圧延ローラ組立体(710)，及び第２の圧延ローラ組立体(720)を含む。ここで，上記の延長部(12)が上記第１の圧延ローラ組立体(710)及び上記第２の圧延ローラ組立体(720)との間を通過しながら，上記の延長部(12)に皺が形成されることもある。
上記の延長部(12)に皺が形成される理由は，制御ユニット(図示省略)により，上記第１の圧延ローラ組立体(710)に備えられた第１の圧延ローラの回転速度と，上記第２の圧延ローラ組立体(720)に備えられた第２の圧延ローラの回転速度をそれぞれ異にして制御されるためである。結果として，上記圧延ユニット(700)は，上記の延長部(12)の一部分を圧延して切り出す役割を行うとともに，上記の延長部(12)に皺を形成する。
また，上記ターンフィンチューブの製造装置には，上記フィン(13)を上記圧延ユニット(700)に案内しながら上記フィン(13)の定位置を設定し，上記フィン(13)を支持するフィン案内ユニット(420)が設置される。また，上記ターンフィンチューブの製造装置には，上記ストリップ(10)を上記のフィン成形ユニット(400)に案内しながらストリップの定位置を設定するストリップ案内ユニット(410)が設置される。
結果として，上記ストリップ案内ユニット(410)と，上記フィン案内ユニット(420)により，上記ストリップ(10)が上記ベース部(11)と上記の延長部(12)を有するＬ字状のフィン(13)に安定的且つ自然に成形加工できるようになる。
一方，上記平板形状のストリップ(10)が上記フィン(13)に加工されて上記圧延ユニット(700)に移動される間に，上記チューブ(20)は，上記チューブ供給ユニット(500)により上記の溝成形ユニット(600)に供給され，上記チューブ(20)の加工が行われた後，上記圧延ユニット(700)に隣接した位置に供給される。
上記の溝成形ユニット(600)は，上記チューブ(20)の外側面を圧入して上記チューブの外側面に螺旋溝(21)を形成する。すなわち，上記チューブ(20)の外側面と内側面ともに陥没形成され，上記チューブ(20)の外側面には螺旋溝(21)が形成され，上記チューブ(20)の内側面にはチューブの内部方向に螺旋突起(23)が形成される。上記チューブ(20)の内側面に形成される螺旋突起(23)は，チューブ内部の流体に渦流を形成し，チューブ内側の流体とフィンとの間の熱交換効率を高められるようになる。上記フィン(13)のベース部(11)が上記チューブ(20)の螺旋溝(21)に嵌着され，上記チューブ(20)の外側面に螺旋状に巻かれるようになり，ターンフィンチューブが形成される。
本発明に係るターンフィンチューブの製造装置によると，最初に上記チューブ(20)と上記フィン(13)とは互いに異なる製造ユニットにより同時に加工される。すなわち，上記フィン(13)は，上記のフィン成形ユニット(400)により上記チューブ(20)に接触するベース部(11)と，上記ベース部(11)から上記チューブ(20)の外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部(12)を形成するフィン成形段階を通じて加工される。同時に上記チューブ(20)の外側面には上記の溝成形ユニット(600)により上記の螺旋溝(21)が形成される。
ここで，上記フィン成形段階は，平板形状のストリップ(10)を初期フィン成形部(200)により１次的にベンドする１次ベンド段階と，上記の１次ベンド段階を経た上記フィンのベース部(11)を最終フィン成形部(300)によりベンドする２次ベンド段階から構成される。最終的に，上記フィンの形状は実質的にＬ字状を有するようになる。
その後，上記フィンの延長部(12)は，圧延ユニット(700)を通過することになり，上記の延長部(12)の両側に配置されて回転する第１の圧延ローラ組立体(710)及び第２の圧延ローラ組立体(720)により圧延される。
このとき，上記圧延ユニット(700)を経由したフィン(13)が，上記チューブ(20)の外側面に螺旋状に巻かれる。すなわち，フィンのベース部(11)は，上記チューブの螺旋溝(21)に嵌着され，上記フィン(13)が上記チューブ(20)の外側に巻かれてターンフィンチューブを形成する。
ここで，上記フィン(13)が上記チューブ(20)の外側面に巻かれる前に，作業者は，上記フィンのベース部(11)と上記チューブ(20)の外側面をブレイジング(brazing)接合したり他の接着剤で接合させる。
そして，上記チューブ(20)が回転しながら直線移動することにより，上記フィン(13)は，上記チューブの外側面に螺旋状に巻回される。このとき，上記チューブ(20)が移送される直線移動速度が一定ではなく，これを可変的なものとし，変化させると，上記フィン(13)が巻かれるフィンのピッチが同様に変化するようになる。
結果として，前述したターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第１の実施例は，内側に流体が流れるチューブと，上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるフィンを含み，上記フィンは，上記チューブと接触する外側面に巻かれるベース部(11)と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有する。ここで，上記チューブは，長手方向に沿って螺旋状に圧入されて陥没形成される螺旋溝(21)を有し，上記ベース部(11)は，上記の螺旋溝(21)に嵌着される。
そして，上記チューブがベンドされるチューブベンド部(20a)に位置する上記の延長部の少なくとも一部は切欠が形成された状態で設置される。
また，上記ターンフィンチューブを利用したターンフィン型の熱交換器は，上記ターンフィンチューブと上記ターンフィンチューブを支持するブラケット(図示省略)を含んで構成される。
図１，図２及び図４を参照して，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第２の実施例に対する製造工程を説明する。
本実施例に係るターンフィンチューブは，前述したターンフィンチューブの第１の実施例とは異なって，ターンフィンチューブがベンドされる領域のチューブベンド部(20a)上でフィンの延長部(12)がカッティングされずにベンドされた状態で設置される。
結果として，本実施例に係るターンフィンチューブを製造するに際して，カッティングユニットは使用されず，上記チューブベンド部に位置するフィンの延長部を折曲加工する折曲加工ユニット(800)が使用される。
上記の折曲加工ユニット(800)は，上記の延長部(12)を加圧しながら上記第１の延長部(12a)と上記第２の延長部(12b)に成形する押圧部材(図１０の符号810を参照)と，上記の押圧部材を駆動させるための駆動装置(図示省略)を含む。
上記ターンフィンチューブが移動されると，上記の折曲加工ユニット(800)により上記ターンフィンチューブがベンドされる部分，すなわち，チューブベンド部(20a)に位置する延長部(12)は，上記第１の延長部(12a)と上記第２の延長部(12b)に成形される。
上記第１の延長部(12a)は，上記フィンのベース部(11)から上記チューブの外側方向に傾斜角を有して形成され，上記第２の延長部(12b)は，上記第１の延長部(12a)から上記チューブ(20)の長手方向に沿ってベンドされる。
結果として，上記ターンフィンチューブがベンドされる前に，上記のチューブベンド部(20a)に位置する上記第２の延長部(12b)を予めベンドさせておくことにより，上記ターンフィンチューブがベンドされるとき，上記チューブベンド部(20a)にかかるベンド負荷を減らせるようになり，上記チューブ(20)またはフィン(13)が潰れたり損傷することを防止することができる。また，上記第２の延長部(12b)を予めベンドすることにより，上記ターンフィンチューブがブラケットに固定されるとき，フィンの損傷なく作業することができる。
また，上記ターンフィンチューブをベンドするとき，ベンド負荷を減らすために上記の延長部を切り出す場合もあるが，本発明では，上記の延長部を切り出さないことにより，熱伝達効率を増加させるとともに加工性を増加させることができる。
上記の折曲加工ユニット(800)が作動する時点は，制御部(図示省略)に予め記憶され，上記ターンフィンチューブがベンドされる領域，すなわち，チューブベンド部(20a)が上記の折曲加工ユニット上に位置すると作動する。
結果として，前述したターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第２の実施例は，内側に流体が流れるチューブと，上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるフィンを含み，上記フィンは，上記チューブと接触する外側面に巻かれるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有する。ここで，上記チューブは，長手方向に沿って螺旋状に圧入されて陥没形成される螺旋溝を有し，上記ベース部は上記の螺旋溝に嵌着される。
そして，上記の延長部は，上記チューブがベンドされるチューブベンド部では，上記チューブの外側方向に延長される第１の延長部と，上記第１の延長部から上記チューブの長手方向に沿ってベンドされる第２の延長部を有する。
図１，図２及び図５を参照して，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置により製造されるターンフィンチューブの第３の実施例に対する製造工程を説明する。
本実施例に係るターンフィンチューブは，前述した第２の実施例のターンフィンチューブとは異なって，フィンのベース部(11)が上記チューブ(20)の外側面上に巻かれる。すなわち，本実施例に係るチューブには螺旋溝が形成されず，上記フィンのベース部(11)が上記チューブ(20)の外側面上に設置される。
結果として，本実施例に係るターンフィンチューブの製造装置では，上記チューブの外側面に螺旋溝を形成する溝成形ユニットとフィンの延長部の一部分を切り出すカッティングユニットは使用されないことになる。
図２及び図６を参照して，本発明に係るフィン成形ユニットに備えられた初期フィン成形部を具体的に説明する。
上記の初期フィン成形部(200)は，互いに一定間隔離れた位置に設置される第１の初期ローラ組立体(210)及び第２の初期ローラ組立体(220)と，上記第１の初期ローラ組立体(210)と上記第２の初期ローラ組立体(220)との間の間隔を調整する，初期間隔の調整装置(230)を含む。
上記第１の初期ローラ組立体(210)は，移送されるストリップ(10)と密着して回転される第１の初期ローラ(211)と，上記第１の初期ローラ(211)の回転中心軸を形成する第１の初期ローラ軸(214)と，上記第１の初期ローラ軸(214)を支持する第１の初期ローラフレーム(215)，上記第１の初期ローラ(211)と上記第１の初期ローラ軸(214)との間に設置される第１の初期ローラ軸受(213)を含む。
同様に，上記第２の初期ローラ組立体(220)は，移送される上記ストリップと密着して回転される第２の初期ローラ(221)と，上記第２の初期ローラ(221)の回転中心軸を形成する第２の初期ローラ軸(224)と，上記第２の初期ローラ軸(224)を支持する第２の初期ローラフレーム(225)，上記第２の初期ローラ(221)と上記第２の初期ローラ軸(224)との間に設置される第２の初期ローラ軸受(223)を含む。
ここで，上記第２の初期ローラ(221)の上端が上記第１の初期ローラ(211)の上端より一定間隔離れた下部位置に段差をつけて設置されて，上記第１の初期ローラ(211)の上端と上記第２の初期ローラ(221)の上端の間で上記フィンのベース部(11)が形成される。
具体的には，上記第１の初期ローラ(211)の上端縁には，第１の傾斜角(x1)を有して突出形成された第１のローラエッジ(211a)が形成されており，上記第２の初期ローラ(221)は全体が円筒形状を有する。
結果として，上記第１の初期ローラ(211)の上端縁と上記第２の初期ローラ(221)の上端との間に流入されるフィンは，第１の傾斜角(x1)にベンドされ，上記フィンのベース部(11)を形成する。
また，上記の初期間隔の調整装置(230)は，上記第１の初期ローラ組立体(210)の下部に備えられる第１の位置調整ブロック(216)と螺合される第１の間隔調整ボルト(231)を含む。
上記第１の間隔調整ボルト(231)を回転させることにより，上記第１の位置調整ブロック(216)を水平方向に移動させ，上記第１の位置調整ブロック(216)が移動されることにより，上記第１の位置調整ブロック(216)に結合された上記第１の初期ローラ組立体(210)が水平方向に移動される。
結果として，上記第１の初期ローラ組立体(210)が図６紙面左右の水平方向に移動することにより，上記第１の初期ローラ(211)と上記第２の初期ローラ(221)との間の間隔が調節される。
図２及び図７を参照して，本発明に係るフィン成形ユニットに備えられた最終フィン成形部を具体的に説明する。
上記の最終フィン成形部(300)は，互いに一定間隔離れた位置に設置される第１の最終ローラ組立体(310)及び第２の最終ローラ組立体(320)と，上記第１の最終ローラ組立体(310)と上記第２の最終ローラ組立体(320)との間の間隔を調整する最終間隔の調整装置(330)を含む。
また，上記第１の最終ローラ組立体(310)は，第１の最終ローラ(311)，第１の最終ローラ軸(314)，第１の最終ローラフレーム(315)，及び第１の最終ローラ軸受(313)を含み，上記第２の最終ローラ組立体(320)は，第２の最終ローラ(321)，第２の最終ローラ軸(324)，第２の最終ローラフレーム(325)，及び第２の最終ローラ軸受(323)を含む。また，上記の最終間隔の調整装置(330)は，上記第１の最終ローラ組立体(310)の下部に備えられる第２の位置調整ブロック(316)と螺合される第２の間隔調整ボルト(331)を含む。これらの構成要素に対する具体的な説明は，先に説明した初期フィン成形部(200)の構成と類似するため省略する。
ただし，上記第１の最終ローラ(311)には，フィンの延長部(12)と対応されるローラ溝(311a)が形成されており，上記第１の最終ローラ(311)の上端縁には第２の傾斜角(x2)を有して突出形成された第２のローラエッジ(311b)が形成されている。ここで，上記第２の最終ローラ(321)の上端が上記第１の最終ローラ(311)の上端より一定間隔離れた下部位置に段差をつけて設置されて，上記第１の最終ローラ(311)の上端と上記第２の最終ローラ(321)の上端の間で上記フィンのベース部(11)が形成される。
結果として，上記第１の最終ローラ(311)と上記第２の最終ローラ(321)との間に流入されるフィンは，上記ローラ溝(311a)に嵌合されるフィンの延長部(12)と上記第２のローラエッジ(311b)と上記第２の最終ローラ(321)の上端との間で成形されるフィンのベース部(11)に成形加工される。
ここで，上記の最終フィン成形部(300)で形成されるベース部のベンド角度(x2)は，上記の初期フィン成形部(200)で形成されるベース部のベンド角度(x1)より大きく形成される。
図２，図８及び図９を参照して，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置に備えられた溝成形ユニットに対して具体的に説明する。
上記の溝成形ユニット(600)は，チューブに螺旋溝を圧入成形するための圧入ブレード(631)を有する圧入ローラ(632)と，チューブ(20)の一側で上記の圧入ブレード(631)が回転しながら上記チューブ(20)を加圧するとき，上記チューブ(20)の他側で上記チューブ(20)を支持しながら回転する支持ローラ(622)を有する支持ローラ組立体(620)を含む。
また，上記の溝成形ユニット(600)は，上記の支持ローラ組立体を上下に移動させるためのローラ組立体移動装置(610)と，上記の圧入ブレードと上記チューブの接触角を変化させるために，上記の圧入ブレード(631)を傾斜させるチルティング装置(640)を含む。
上記の圧入ローラ組立体(630)は，駆動モーター(図示省略)，上記の駆動モーターにより回転する圧入ローラ回転軸(633)，上記の圧入ローラ回転軸と結合された圧入ローラ胴体(632)，上記の圧入ローラ胴体(632)の外周に形成されて上記チューブ(20)の外側面と接触する圧入ブレード(631)を含む。
上記の駆動モーターが回転すると，上記の圧入ローラ回転軸(633)が回転し，上記の圧入ローラ回転軸(633)が回転すると，上記の圧入ローラ胴体(632)が回転し，上記の圧入ローラ胴体(632)に形成された上記の圧入ブレード(631)が回転しながら上記チューブ(20)の外側面を加圧する。
そうすると，上記チューブの外側面と上記チューブの内側面はともに陥没し，上記チューブの外側面には螺旋溝(21)が形成され，上記チューブの内側面には螺旋突起(23)が形成される。上記の螺旋溝(21)には，上記フィンのベース部(11)が嵌着されることにより，上記フィン(13)が上記チューブ(20)の外側面で空回りしなくなり，上記チューブ(20)との結合が安定的に行われる。
上記の支持ローラ組立体(620)は，上記の圧入ブレード(631)と対向される支持ローラ(622)と，上記支持ローラ(622)の回転中心となるローラ回転軸(621)と，上記ローラ回転軸(621)と結合されて上記ローラ回転軸(621)を支持する支持ブロック(623)を含む。
ここで，上記支持ローラ(622)は，上記チューブの上端面両側に設置され，上記支持ローラ(622)は上記チューブが回転しながら移動される方向に沿って回転する（図９）。
上記のローラ組立体移動装置(610)は，上記支持ブロック(623)と結合される移動フレーム(615)と，上記支持ブロック(623)と上記移動フレームを結合させるための結合具(614)，上記移動フレーム(615)を移動させる空圧シリンダ(611)，上記の空圧シリンダ(611)により移動しながら上記移動フレーム(615)の移動をガイドするブッシング(613)及びガイド軸(612)を含む。
上記の空圧シリンダ(611)が作動すると，上記ブッシング(613)が上下に移動しながら上記移動フレーム(615)を上下に移動させる。そうすると，上記移動フレーム(615)と結合された支持ブロック(623)が移動し，上記支持ブロック(623)に設置された上記支持ローラ(622)が上下に移動する。すなわち，上記支持ローラ(622)が上下に移動しながら上記の圧入ブレード(631)との間隔を調節する。
上記のチルティング装置(640)は，上記の圧入ブレード(631)と結合されるウォームホイール(図示省略)と，上記ウォームホイールに結合されるウォームシャフト(643)と，上記ウォームシャフト(643)を回転させるための回転軸(642)と，上記回転軸(642)を回転させるためのハンドル(641)を含む。作業者が上記ハンドル(641)を回すと，上記回転軸(642)が回転しながら上記ウォームシャフト(643)を回転させ，上記ウォームシャフト(643)が回転すると上記ウォームホイールが回転されながら上記チューブ(20)と接触する上記の圧入ブレード(631)をねじりその軸線が変化する。結果として，上記チューブ(20)の外側面と上記の圧入ブレード(631)が接触する接触角が変わる。
また，上記の溝成形ユニット(600)には，上記の圧入ローラ組立体(630)を上下に移動させるための圧入ローラ移動装置(650)を設置してもよい。上記圧入ローラ移動装置(650)は，上記支持ローラ(622)と上記圧入ローラ(622)との間の間隔を調節する役割を果たす。結果として，上記支持ローラ(622)と上記圧入ローラ(622)との間の間隔調節は，上記の支持ローラ組立体(620)の上下移動により調節され，あるいは，上記圧入ローラ(622)の上下移動により調節することができる。
本発明に係るターンフィンチューブの製造装置に備えられた溝成形ユニットを使用し，ターンフィンチューブが製造される工程を簡単に説明すると，次の通りである。
チューブ供給ユニット(500)により上記チューブ(20)が回転運動及び直線運動しながら供給されると，上記の溝成形ユニット(600)は，上記チューブ(20)の長手方向に沿って上記チューブ(20)に螺旋溝(21)を圧入成形する。
上記チューブ(20)に上記の螺旋溝(21)を成形するときは，上記チューブ(20)の回転方向に対応して回転する支持ローラ(622)を有する支持ローラ組立体(620)を上記チューブ(20)の端面上部に接触加圧させる。そうすると，上記の圧入ブレード(631)は，上記チューブ(20)の長手方向に沿って上記チューブ(20)に螺旋溝(21)を圧入形成するために，上記チューブの下部外側面を加圧する。
このとき，上記チューブ(20)と上記の圧入ブレード(631)の接触角を変化させようとする場合には，上記のチルティング装置(640)を使用して上記の圧入ブレード(631)を傾斜させることができる。
一方，供給されるストリップは，フィン成形ユニット(400)により上記の螺旋溝(21)に嵌着されるベース部(11)と，上記ベース部(11)から上記チューブ(20)の外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部(12)を有するフィン(13)に成形される。そうすると，上記フィン(13)は圧延ユニット(700)を通過した後に，上記フィンのベース部(11)が上記チューブの螺旋溝(21)に螺旋状に巻かれながらターンフィンチューブを形成する。
結果として，上記チューブ(20)の外側面にフィンのベース部(11)が嵌着される螺旋溝(21)を形成することにより，上記ターンフィンチューブの全体の高さを減らせるようになる。また，上記ベース部(11)が上記チューブの螺旋溝(21)に面接触するようにすることで，面接触の面積が広くなり熱交換効率が増加する。
図１０及び図１１を参照して，本発明に係るターンフィンチューブの製造装置に備えられた折曲加工ユニットによりターンフィンチューブが折曲加工される工程を説明する。
本実施例に係る折曲加工ユニット(800)は，フィンの延長部(12)を加圧する押圧部材(810)と，上記の押圧部材(810)を駆動させるための駆動装置(図示省略)を含む。上記の折曲加工ユニット(800)は，上記ターンフィンチューブが予めベンドされる部分，すなわち，チューブベンド部を押圧してフィンの延長部(12)を第１の延長部(12a)と第２の延長部(12b)に成形する。
具体的に，上記の押圧部材(810)は，上記ターンフィンチューブの半径方向に移動しながら，上記の延長部(12)を加圧するとともに，上記ターンフィンチューブの長手方向に移動しながら上記の延長部(12)を加圧するようになる。このとき，上記の押圧部材(810)の内側面は，上記の延長部(12)が上記チューブ(10)の長手方向に自然にベンドされるようにするために，傾斜角が形成されている。
上記の押圧部材(810)が上記の延長部(12)を加圧すると，上記の押圧部材(810)に接触する延長部(12)の末端は，上記の押圧部材(810)の内側面の傾斜角により上記チューブ(20)の長手方向にベンドし始める。そして，一定程度のベンドが行われると，上記の押圧部材(810)は上記チューブ(20)の長手方向に移動して上記の延長部(12)を再び加圧するようになる。勿論，上記の押圧部材に対して上記チューブが長手方向に移動することもある。
結果として，上記の延長部(12)は上記ベース部(11)から一定角度を有してベンドされる上記第１の延長部(12a)と，上記第１の延長部から延長形成されて上記チューブの長手方向にベンドされる上記第２の延長部(12b)に成形される。勿論，製造者は，上記の押圧部材を使用して上記の延長部をベンドさせて第１の延長部(12a)及び第２の延長部(12b)に成形することなく，直接手で上記の延長部をベンドさせることもできる。
一方，前述したような本発明の各実施例は，本発明の理解を助けるために構成したものであって，単純に前述した実施例にのみ限定されるものではなく，本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で，多様な変形が可能である。
(10) ストリップ
(11) ベース部
(12) 延長部
(12a) 第１の延長部
(12b) 第２の延長部
(12c) 延長部
(13) フィン
(14) 切欠
(20) チューブ
(20a) チューブベンド部
(21) 螺旋溝
(23) 螺旋突起
(100) ストリップ供給ユニット
(121，122) 案内ローラ
(123) 方向転換ローラ
(200) 初期フィン成形部
(210) 第１の初期ローラ組立体
(211) 第１の初期ローラ
(211a) 第１のローラエッジ
(213) 第１の初期ローラ軸受
(214) 第１の初期ローラ軸
(215) 第１の初期ローラフレーム
(216) 第１の位置調整ブロック
(220) 第２の初期ローラ組立体
(221) 第２の初期ローラ
(223) 第２の初期ローラ軸受
(224) 第２の初期ローラ軸
(225) 第２の初期ローラフレーム
(230) 初期間隔の調整装置
(231) 第１の間隔調整ボルト
(300) 最終フィン成形部
(310) 第１の最終ローラ組立体
(311) 第１の最終ローラ
(311a) ローラ溝
(311b) 第２のローラエッジ
(313) 第１の最終ローラ軸受
(314) 第１の最終ローラ軸
(315) 第１の最終ローラフレーム
(316) 第２の位置調整ブロック
(320) 第２の最終ローラ組立体
(321) 第２の最終ローラ
(323) 第２の最終ローラ軸受
(324) 第２の最終ローラ軸
(325) 第２の最終ローラフレーム
(330) 最終間隔の調整装置
(331) 第２の間隔調整ボルト
(400) フィン成形ユニット
(410) ストリップ案内ユニット
(420) フィン案内ユニット
(500) チューブ供給ユニット
(600) 溝成形ユニット
(610) ローラ組立体移動装置
(611) 空圧シリンダ
(612) ガイド溝
(613) ブッシング
(614) 結合具
(615) 移動フレーム
(620) 支持ローラ組立体
(621) ローラ回転軸
(622) 支持ローラ
(623) 支持ブロック
(630) 圧入ローラ組立体
(631) 圧入ブレード
(632) 圧入ローラ
(632) 圧入ローラ胴体
(633) 圧入ローラ回転軸
(640) チルティング装置
(641) ハンドル
(642) 回転軸
(643) ウォームシャフト
(650) 圧入ローラ移動装置
(700) 圧延ユニット
(710) 第１の圧延ローラ組立体
(720) 第２の圧延ローラ組立体
(800) 折曲加工ユニット
(810) 押圧部材
(900) カッティングユニット

Claims (3)

  1. 内側に流体が流れるチューブと上記チューブの外側面に螺旋状に巻かれるフィンを含み，
    上記フィンは上記チューブと接触する外側面に巻かれるベース部と，上記ベース部から上記チューブの外側方向に一定角度を有して延長形成される延長部を有し，
    上記チューブは，長手方向に沿って螺旋状に圧入されて陥没形成される螺旋溝を有し，
    上記ベース部は上記の螺旋溝に嵌着され，
    上記チューブがベンドされるチューブベンド部に位置する上記の延長部の少なくとも一部は，上記フィンの長手方向に沿って切欠が形成された状態で設置されるターンフィンチューブ。
  2. 上記の延長部は，上記チューブベンド部では，上記チューブの外側方向に延長される第１の延長部と，上記第１の延長部から上記チューブの長手方向に沿ってベンドされる第２の延長部を有する請求項１記載のターンフィンチューブ。
  3. 請求項１又は２記載のターンフィンチューブ；及び，上記ターンフィンチューブを支持するブラケットを含むターンフィン型の熱交換器。
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