KR101404853B1 - 응축 및 증발용 핀 튜브 - Google Patents

Abstract

핀 튜브는 튜브 본체 외측 표면상에서 인접한 핀들 사이에 형성된 채널을 포함한다. 윙은 윙이 채널을 상측 채널과 하측 채널로 분할시키는 배리어를 형성하도록 핀 기저부와 핀 상측부 사이에서 인접한 핀의 측벽으로부터 연장된다. 복수의 홀은 윙들이 만나는 배리어를 관통하고, 이에 따라 액체 및 기체가 하측 채널에 의해 형성된 폐쇄된 영역의 안과 밖으로 이동될 수 있다. 윙은 교대로 배열된 상측 윙과 하측 윙을 포함할 수 있고, 핀 상측부에는 함몰부가 형성될 수 있다.

Description

응축 및 증발용 핀 튜브{FINNED TUBE FOR CONDENSATION AND EVAPORATION}

본 발명은, 쉘 및 튜브 열교환기 내에서 이용되는 튜브와 같은, 열전달용 핀 튜브에 관한 것이다.

오랫동안 열전달을 위한 핀 튜브가 이용되어 져 왔다. 열은 고온에서 저온으로 흐르며, 이에 따라 열전달은 열을 비교적 고온의 물질로부터 비교적 저온의 물질로 전도시킴으로써 수행된다. 또한, 물질이 기체로부터 액체로 응축될 때 열은 방출되고, 액체가 액체로부터 기체로 증발되거나 또는 기화될 때 열은 흡수된다. 핀 튜브가 열전달을 위해 이용될 때, 비교적으로 고온의 물질은 튜브의 내측 또는 외측에 있고, 상대적으로 저온의 물질은 그 외의 다른 측면에 있다. 통상적으로, 튜브는 비교적으로 고온 및 저온의 물질을 혼합시키지 않고 열을 전달시킬 수 있다.

냉각의 목적으로, 냉각 매체는 쉘 및 튜브 열교환기를 통해 흐르는 냉각수와 같은 액체일 수 있거나 또는 핀 튜브에 대해 불어지는 공기와 같은 기체일 수 있다. 유사하게, 통상적으로 가열 매체는 액체 또는 기체이다. 종종, 핀 튜브는 핀 튜브가 열전달 속도를 증가시키기 때문에 상대적으로 평평한 핀 튜브 대신에 이용된다. 따라서, 핀 튜브를 포함한 상대적으로 작은 열교환기는 비교적 평평한 튜브를 포함한 상대적으로 큰 열교환기에 비해 주어진 설비내에서 보다 많은 열을 전달시킬 수 있다. 핀 튜브의 형상은 열전달 속도에 영향을 미치며, 종종 튜브는 특정의 열전달 설비에 대해 상이하게 설계된다. 예를 들어, 응축을 위해 이용되는 핀 튜브는 증발을 위해 이용되는 핀 튜브와 상이한 형상을 가진다.

종래 기술의 실례는 튜브의 외측 표면상에 형성된 핀과 튜브의 내측 표면상에 형성된 나선형 리지를 가진 핀 튜브를 포함한다. 튜브 외측 표면상의 인접한 핀들에 의해 채널이 형성되고, 이러한 채널은 만곡된 "U"형 하측부를 가질 수 있거나 또는 이러한 채널은 평평한 하측부를 가질 수 있다. 튜브의 내측에서 흐르는 냉각제와 튜브의 외측에서 응축되는 기체를 이용하는 응축 튜브로서 이용될 때, 채널을 액체 응축물로 채워진다. 액체 응축물은 튜브에 대해 열을 차단하고 추가 응축을 위해 필요한 냉각을 차단시키기 위해 제공된다. 평평한 하측부는 응축물이 핀의 측면을 타고 오르는 대신에 평평한 채널의 하측부를 따라 분산되는 경향이 있기 때문에 선호된다. 이에 따라, 핀 위에 응축물이 없는 보다 넓은 표면 면적이 제공되어 열전달이 향상된다.

또한, 핀 튜브는 핀 튜브 내에 형성된 틈을 가져서 2 개의 핀들 사이의 채널 내에서 흐르는 응축물이 틈을 통해 흐르고 상이한 채널로 유입될 수 있다. 그 외의 다른 핀 튜브는 구부러진 핀의 외측 부분을 가져서 핀의 상측부와 핀의 기저부 사이의 일부에 만곡부가 형성된다. 이에 따라 핀 내에 추가 모퉁이가 형성되어 튜브는 액체 응축물을 보다 신속하게 흘러내리게 할 수 있다. 액체 응축물이 튜브로부터 보다 신속하게 흘러내림에 따라 열전달이 향상된다. 그 외의 다른 핀은 핀 선단에 형성된 노치를 가지며, 이에 따라 노치들 사이에 피크가 형성된다. 몇몇의 경우, 피크는 만곡된 형태로 형성되도록 구부러진다. 재차, 이는 핀의 곡률과 각도를 증가시켜서 튜브는 액체 응축물을 보다 신속히 흘러내리게 할 수 있다.

몇몇의 핀 튜브는 핀 물질을 비교적 평평한 튜브에 부착시킴으로써 제조되어 핀이 튜브 본체의 물질로부터 제조되지 않는다. 이는 열전달을 위해 이용가능한 영역을 증가시켜서 열전달 속도를 향상시키지만 핀과 튜브 사이에 경계면이 형성되어 열흐름을 다소 차단시킨다. 튜브에 부착된 핀은 튜브 축으로부터 반경방향으로 연장될 수 있으며, 이에 따라 이러한 핀은 튜브로부터 일직선으로 세워지지만 열전달을 향상시키기 위해 다양한 방식으로 만곡되거나 또는 구부러질 수 있다.

몇몇 튜브가 튜브 외측 표면상에서의 증발을 위해 설계된다. 예를 들어, 핀은 튜브 외측 표면상에 형성될 수 있고, 그 뒤 노치는 핀 상측부 내부로 함몰될 수 있다. 다음에, 핀은 구부러져서 핀 상측부는 만곡된 핀이 2개의 인접한 핀들 사이의 채널 위에 루프(roof)를 형성하도록 인접한 핀과 접한다. 이에 따라 2개의 인접한 핀과 튜브 외측 표면 사이에서 대부분이 밀폐된 공동이 형성된다. 핀 상측부 내의 노치는 액체를 공동 내부로 흐르게 하며 증기를 공동으로부터 빠져나가게 할 수 있다.

실질적으로 다양한 형상의 핀 튜브가 제공되지만 열전달을 향상시키는 변형도 여전히 가능하다.

열전달을 위해 이용되는 튜브는 핀들 사이의 채널을 포함하는 튜브의 외측 표면으로부터 연장된 인접한 핀을 가진다. 핀은 튜브 외측 표면의 물질로 제조되며, 이에 따라 핀은 튜브 본체와 일체구성된다. 윙은 윙이 채널을 상측 및 하측 채널로 분할시키는 배리어를 형성하도록 핀 상측부와 핀 기저부 사이에서 핀의 대향한 측면 표면으로부터 연장된다. 복수의 홀은 배리어를 관통하고, 윙은 상측 윙과 하측 윙을 포함할 수 있다. 튜브는 튜브의 내측 표면상에 형성된 나선형 리지를 포함할 수 있고, 튜브는 핀 상측부 내에 형성된 함몰부를 포함할 수 있다.

도 1은 핀 튜브의 단면을 도시하는 투시도.
도 2는 핀 튜브의 측면 단면도.
도 3은 튜브의 외측 표면의 상면도이며, 절단면은 윙 하부의 튜브 외측 표면을 도시함.
도 4는 핀 상측부 내의 함몰부를 포함한 핀 튜브의 단면을 도시하는 투시도.
도 5는 하나의 핀의 단면을 확대한, 투시도.
도 6은 내측 지지부와 아버 사이에 튜브 측벽의 단면과 내측 지지부와 아버의 측면도.

본 발명의 핀 튜브(finned tube)는 열전달, 주요하게 튜브 외측 표면에서 상 변화(phase change)를 위해 이용되도록 구성된다. 통상적으로, 열전달 튜브는 증발(비등) 또는 응축을 위해 설계되지만 이 둘 모두를 위해서는 아니다. 본 발명은 증발 및 응축용으로 선호되는 구조물을 포함하며, 이에 따라 튜브는 이러한 양 타입의 상 변화를 위해 효과적으로 이용될 수 있다. 튜브는 튜브 내에서 흐르는 액체와 같은 가열 또는 냉각 매체를 이용하여 튜브 외측 표면상에서 상 변화를 촉진시키도록 설계된다. 종종, 이러한 튜브는 쉘 및 튜브 열교환기(shell and tube heat exchanger)의 구조물 내에서 이용되지만 그 외의 다른 용도로 이용될 수 있다.

열전달 원리

하기 기술내용을 간략화하기 위해, 응축 단계 중의 열전달이 기술되어 진다. 열 흐름의 방향이 상반되는 것을 제외하고 동일한 기본적인 사상이 증발에 적용된다. 본 실례에서, 튜브의 내측을 통해 흐르는 냉각 액체는 증기가 튜브 외측 표면에서 응축됨에 따라 응축 열을 흡수한다. 튜브 외측 표면상에 핀을 구성함에 따라 튜브의 표면 영역이 증가되고 튜브의 응축물 흘림 능력(condensate shedding ability)이 향상됨으로써 열전달이 증가된다. 또한, 튜브 형상의 그 외의 다른 특징들은 열전달 속도를 향상시킨다.

튜브의 외측에 있는 응축 증기로부터 튜브의 내측에 있는 냉각 액체로 열이 전달될 때, 열전달은 몇몇의 개별 단계로 고려되어 진다. 상이한 온도의 임의의 2가지의 매체 사이에서 튜브 벽과 같은 배리어를 통해 열이 전달될 때 이러한 동일한 기본적 단계가 적용된다. 이러한 기술 내용은 튜브의 내측에 있는 냉각 액체 및 튜브의 외측에 있는 응축 증기에 관한 것이지만 상이한 적용이 가능하다.

튜브 외측의 증기는 튜브 내측의 냉각 액체로 열을 전달한다. 증기가 응축됨에 따라, 응축열로 언급되는 특정 량의 열이 방출된다. 역으로, 액체로부터 기체로 물질이 기화됨에 따라 기화열로 언급되는 특정 량의 열이 흡수된다. 특정 량의 주어진 물질에 대해, 응축열은 방출되고 기화열은 흡수된다는 점을 제외하고 응축열은 기화열과 동일하다.

튜브 상에서의 응축에 관해 언급하면, 튜브 외측 표면상에는 통상적으로 액체 응축물의 층이 제공되며, 제 1 단계에서 증기로부터의 열이 튜브 상의 응축물로 전달된다. 그 뒤, 열은 응축물을 통해 흐르며, 종종 응축물은 단열재와 같이 거동을 하기 때문에 열 흐름을 차단한다. 액체가 열에 대한 우수한 단열재일지라도, 응축물의 층도 또한 열 흐름을 다소 차단시킨다. 열이 응축물을 통해 흐른 뒤, 이러한 열은 응축물로부터 튜브의 외측 표면으로 전달된다. 튜브의 외측 표면과 응축물 사이에 경계면(interface)이 형성되며, 임의의 경계면은 열 흐름을 다소 차단시킨다.

튜브의 외측 표면으로 열이 전달되어 질 때, 이러한 열은 튜브의 외측 표면으로부터 튜브의 내측 표면으로 흐른다. 이러한 열 흐름을 용이하게 하기 위해, 통상적으로 열전달 튜브는 열을 용이하게 전도시키는 물질 또는 열 전도체로 제조된다. 구리는 우수한 열 전도체로 여겨지는 한 물질이다. 실질적으로 고인 액체의 얇은 층은 튜브 벽의 내측 표면과 접촉한다. 열이 튜브 벽을 통해 흐른 뒤, 이러한 열은 튜브 벽의 내측 표면들 사이의 경계면을 통해 튜브 내측에 있는 냉각 액체의 인접한 층으로 전달되어야 한다. 그 뒤, 열은 튜브 벽에 인접한 액체의 얇은 층을 통해 튜브 내에서 흐르는 액체로 전달되어 진다.

튜브 내의 액체의 흐름이 보다 요동치고 빨라진다면 튜브 벽에 인접한 고인 액체의 층은 보다 얇아진다. 따라서, 튜브 내에서 액체를 교반하거나 또는 혼합시키는 튜브 형상은 이점을 제공한다. 난류는 층류에 비해 액체를 혼합시키며, 보다 빠른 액체의 흐름 속도는 난류를 증가시킬 수 있다. 또한, 튜브 내측 표면의 형상에 따라 난류가 증가될 수 있으며, 튜브 내에서 액체가 혼합된다. 그 뒤, 튜브 내에서 흐르는 액체로 전달된 열은 액체가 튜브를 빠져나감에 따라 방출된다.

핀이 튜브로부터 개별적으로 구성되고 그 뒤 이에 부착된다면, 튜브와 핀 사이에 경계면이 형성된다. 이는 핀과 튜브가 구리와 같은 동일한 물질로 구성되거나 또는 상이한 물질로 구성되는 경우 유효하다. 이러한 경계면에 따라 열 흐름이 다소 차단된다. 핀이 튜브 벽으로부터 형성된다면, 경계면은 형성되지 않고, 열 흐름도 개선된다. 이와 같은 논의에서, 튜브 벽으로부터 형성된 핀은 튜브와 일체구성되는 것으로 언급되며, 바람직하게 핀은 열 흐름에 대한 차단을 최소화하기 위해 튜브와 일체구성된다.

튜브는 연성 물질로 제조되어야 하며, 이에 따라 핀은 튜브 벽 내에 균열 또는 틈이 형성되지 않고 튜브로부터 형성될 수 있다. 균열 또는 틈은 튜브의 구조적 일체성과 강도를 떨어트리며, 또한 열 흐름을 차단시킬 수 있다. 통상적으로, 이러한 튜브는 쉴 및 튜브 열교환기 내에서 이용되고, 튜브의 단부들은 열교환기의 튜브 시트 내에 부착된다. 연성 튜브가 열교환기 튜브 시트 내에 장착되기에 보다 용이할 수 있다. 또한, 튜브는 열을 용이하게 전도할 수 있는 물질로 제조되어야 한다. 종종, 튜브 구조물 내에서 구리가 이용되며, 이는 구리의 연성 및 열전도 특성으로 인함이다.

구체적 응축 고려사항들

핀 튜브는 구체적으로 튜브 외측 표면상에서의 응축물의 수집에 관한 설계상의 고려사항들을 가진다. 몇몇의 튜브들은 그 외의 다른 튜브에 비해 응축물을 보다 잘 흘러내리게 한다(shed). 응축물이 보다 신속하게 흘러내린다면, 튜브 상의 응축물의 층은 비교적으로 얇게 형성되고, 이에 따라 열 흐름에 대한 차단이 줄어든다. 따라서, 응축물을 보다 신속히 흘러내리게 하는 응축 튜브가 선호되며, 이는 보다 신속한 열 흐름이 제공되기 때문이다.

튜브가 보다 신속히 응축물을 흘러내리게 하는 일 양태는 응축물을 방울(drop)로 응축시키는 외측 표면의 능력이다. 이는 외측 표면상에 날카로운 부분 또는 곡선부를 가짐으로써 종종 수행된다. 날카로운 지점 또는 곡선부가 실질적으로 오목하게 형성된다면, 이는 표면 장력으로 인해 응축물이 오목한 표면 부분에 수집되기 때문에 응축물 방울들을 위한 축적 지점(accumulation site)으로서 기능을 하는 경향이 있다. 응축물은 볼록한 표면을 피하는 경향이 있는데, 왜냐하면 표면 장력 효과가 응축물을 이러한 볼록한 영역들로부터 밀어내려고 하기 때문이다. 따라서, 볼록한 영역은 비교적 응축물이 없는 상태로 유지되는 경향이 있으며, 열 흐름을 비교적 덜 차단한다. 오목한 영역은 튜브로부터 보다 신속히 떨어질 수 있는 방울들로 응축물을 응축시키는 경향이 있으며, 이에 따라 튜브는 응축물을 보다 신속히 흘러내리게 한다. 통상적으로, 곡선부 또는 날카로운 지점은 상이한 위치에 볼록한 표면과 오목한 표면을 형성한다.

또한, 응축 튜브 상의 표면 영역이 보다 넓을수록 열 흐름의 속도도 빨라진다. 핀이 튜브 상에 형성될 때, 튜브의 표면 영역이 증가되어 튜브에 대한 열 전달 속도도 빨라진다. 또한, 표면 영역을 증가시키는 튜브의 외측 표면에서의 그 외의 다른 변형부도 열 전달 속도를 증가시키는 경향이 있을 것이다.

구체적 증발 원리들

증발 튜브는 응축 튜브에 대해 선호되는 특징들과는 상이한 특정의 설계상 특징들을 가진다. 통상적으로, 증발 튜브는 증발되어 지는 액체 내에 침적되어 응축물 흘림 능력은 문제가 되지 않는다. 증발을 증대시킬 수 있는 요인으로는 초기 기포 생성을 위해 핵생성 자리(nucleation site)를 제공하고, 액체가 과열될 수 있는(superheat) 밀폐된 영역(enclosed area)을 제공하며, 증기가 배출되고 많은 양의 액체가 유입될 수 있는 밀폐된 영역을 위한 접근 포트 또는 홀을 제공하는 데 있다.

비등을 위한 핵생성 자리는 종종 비등 표면상에서의 상당히 작은 결함부 또는 날카로운 지점들이다. 튜브 상의 폐쇄된 영역은 핀 튜브로부터 열전달 표면에 의해 실질적으로 둘러싸여 진 비교적 소량의 액체를 위함이며, 이에 따라 액체의 체적에 대한 열전달 표면 면적의 크기가 넓다. 이에 따라, 액체는 비등 또는 증발이 용이해지도록 신속하게 가열될 수 있다. 증기는 액체보다 밀도가 작고, 이에 따라 액체는 증발될 때 팽창한다. 증발성 액체가 가둬진다면, 증발성 액체가 증발됨에 따라 압력이 생성된다. 또한, 증기가 가열됨에 따라 팽창되고, 이에 따라 폐쇄된 영역에서 증기를 가열하면 압력이 증가된다.

밀폐된 영역 내의 작은 홀을 통해 기화된 후 소량의 액체가 빠져나갈 수 있고, 기화로부터의 압력은 홀로부터 증기를 밀어낸다. 일반적으로, 홀을 통해 액체를 밀어내거나 또는 배출시키기 위한 상당히 큰 압력 차이가 제공되지 않는다면 표면 장력은 작은 홀을 통한 액체의 흐름을 감소시킨다. 증기가 배출됨에 따라 밀폐된 영역에서 압력이 감소되어 증기가 배출된 후 작은 홀을 통해 액체가 유입되고, 이러한 공정이 반복된다. 이는 액체가 밀폐된 영역 내로 유입되고, 기화되며, 밀폐된 영역으로부터 배출되는 일종의 펌프 작용(pumping action)으로서 제공된다.

핀 튜브 본체

본 발명의 핀 튜브(10)의 일 실시예가 도 1, 도 2 및 도 3의 상이한 도면으로 도시된다. 이러한 기술 내용은 도시된 실시예에 따라 주요하게 기술되지만 이는 제한하기 위함은 아니다. 그 외의 다른 실시예가 구현될 수 있고, 이는 종래 기술의 당업자에게 자명한 것이다.

튜브(10)는 내측 표면(16)과 외측 표면(14)을 가진 본체(main body, 12)를 포함한다. 본체(12)는 외측 표면 또는 내측 표면(14, 16) 상의 임의의 형태 또는 구조물들을 위한 기저부(base)이다. 상기 본체(12)는 열을 용이하게 전도하는 물질로 제조되어야 한다. 통상적으로, 금속은 우수한 전도체이며, 빈번하게 본 발명의 튜브의 구조물에 대해 이용된다. 구리는 튜브(10)의 구조물에 대해 이용되는 특히 일반적인 금속이지만 알루미늄, 그 외의 다른 금속, 다양한 합금 및 심지어 비-금속성 물질이 이용될 수 있다. 또한, 이러한 물질은 내측 및 외측 표면(14, 16) 상의 다양한 구조물들이 튜브 본체(12)의 일체성을 손상시키지 않고 형성될 수 있도록 전성을 가져야 한다. 이에 따라, 상기 구조물들은 튜브 본체(12)로부터 형성될 수 있어서 이러한 구조물들은 튜브 본체(12)와 일체구성된다.

튜브 핀

튜브(10)는 이의 외측 표면(14)상에 형성된 하나 이상의 핀(20)을 가진다. 통상적으로, 핀(20)은 튜브 본체 외측 표면(14)으로부터 주변 방향으로 연장되거나 또는 돌출되며, 일반적으로 나선형으로 형성된다. 종종, 튜브(10)는 열교환기 튜브 시트와 튜브 사이에 밀봉을 형상하는 것을 돕는 임의의 핀(20)이 없는 단부들을 가진다. 이러한 단부들은 통상적으로 평평하게 형성된다(smooth). 일반적으로, 튜브(10)의 핀 부분과 평평한 단부 사이에 몇몇의 전이 영역이 제공된다.

하나의 단일 핀(20)이 튜브(10)의 핀 부분의 전장 주위에 나선형으로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 핀(20)이 튜브(10) 주위에 나선형으로 형성될 수 있다. 각각의 경우, 튜브 본체의 외측 표면(14)의 섹션을 볼 때, 튜브 본체의 외측 표면(14)으로부터 돌출된 몇몇의 인접한 주변방향 핀(20)이 도시된다. 튜브(10)의 축방향을 따라서 볼 때, 서로 나란히 배열된 핀(20)들이 튜브 본체의 외측 표면(14) 주위에 나선형으로 둘러싸여 진 동일한 핀(20)일지라도 인접한 핀(20)으로서 언급된다. 핀(20)은 튜브 본체(12)의 물질로 제조되며, 이에 따라 핀(20)은 튜브 본체(12)와 일체구성된다.

각각의 핀(20)은 핀 기저부(fin base, 22), 핀 상측부(fin top, 24) 및 핀 측벽(fin side wall, 26)을 포함하는 몇몇의 부분을 가진다. 핀 기저부(22)는 핀(20)이 튜브 본체의 외측 표면(14)에 연결되는 지점이다. 핀 상측부(24)는 핀 기저부(22)와 마주보며, 튜브(10)의 축에 대한 핀(20)의 가장 높은 지점이다. 핀 측벽(26)은 좌측 측벽(28) 및 상기 좌측 측벽(28)에 마주보는 우측 측벽(30)을 포함한다. 튜브 본체(12) 위의 2개의 인접한 핀(20)들 사이에 채널(channel, 32)이 형성되며, 상기 채널은 채널 센터(channel center, 34)를 가진다. 채널 센터(34)는 채널(32)을 형성하는 2개의 인접한 핀(20)으로부터 등거리에 형성된다. 핀(20)은 핀(20)이 튜브 본체 외측 표면(14)으로부터 실질적으로 수직방향으로 연장되도록 튜브 몸체(12)에 대해 대략적으로 수직으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 핀(20)은 튜브(10)로부터 반경방향으로 연장된다. 또한, 핀(20)은 튜브 본체 외측 표면(14)에 대해 그 외의 다른 각도로 배열될 수 있다.

핀 상측부(24)는 도 4 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이 복수의 함몰부(depression, 36)를 가질 수 있다. 상기 함몰부(36)는 핀 상측부(24)에 대한 함몰부(36)의 각도에 의해 형성되는 경사각(skew angle, 38)을 가진다. 경사각(38)은 함몰부(36)가 핀(20)에 대해 수직을 이룰 수 있거나 또는 함몰부(36)가 핀(20)에 대해 상이한 각도로 형성될 수 있도록 0 내지 90°의 범위일 수 있다. 함몰부는 통상적으로 0.1 내지 0.5 밀리미터의 깊이(40)를 가진다. 복수의 피크(peak, 42)가 인접한 함몰부(36)들 사이에 형성된다. 함몰부(36)가 핀 상측부(24)에 형성될 때, 플랫폼(platform, 44)은 핀 상측부(24)로부터 연장되도록 형성될 수 있다. 플랫폼(44)은 함몰부(36)에서 핀 상측부(24)로부터 연장된다. 플랫폼(44)은 핀 상측부(24)가 함몰부(36)와 피트(42)에 따라 상하로 물결 모양으로 형성되기 때문에 핀 상측부(24)에 형성된다. 복수의 플랫폼(44)은 핀(20) 내에 추가 곡률, 각도 및 표면 영역을 제공한다.

윙(wing)

이제, 도 1, 2, 3 및 도 5에 관해 언급하면, 핀(20)은 핀 기저부(22)와 핀 상측부(24) 사이에서 핀 측벽(26)으로부터 돌출되거나 또는 연장된 윙(wing, 50)을 포함한다. 윙(50)은 핀 상측부(24)에 인접하거나 또는 핀 기저부(22)에 인접한 측벽(26)의 중간 부근에 배열될 수 있지만 핀 기저부(22) 또는 핀 상측부(24)에는 배열되지 않는다. 윙(50)은 핀 측벽(26)에 대해 대략 수직으로 형성될 수 있거나 또는 핀 측벽(26)에 대해 그 외의 다른 각도로 형성될 수 있다. 윙은 핀 기저부(22)로부터 윙 상측 표면(54)까지의 거리로 형성되는 높이(52)를 가진다. 윙(50)은 핀 측벽(26)에 대해 90° 이외의 각도로 형성된다면, 윙 높이(52)는 핀 기저부(22)로부터 윙 상측 표면(54) 상에서의 가장 높은 지점까지의 거리로 정해진다.

윙(50)은 윙(50)이 핀 측벽(26)에 연결되는 지점에 윙 기저부(56)를 가진다. 통상적으로, 윙 기저부(56)는 핀 기저부(22)에 대해 대략 평행하게 형성되지만 윙 기저부(56)는 핀 기저부(22)와 평행을 이루지 않은 각도로 형성될 수 있다. 윙(50)은 측벽(26)으로부터 대략 채널 센터(34)로 연장된다. 윙(50)은 인접한 핀(20)들로부터의 윙(50)이 인접한 핀(20)들 사이에 형성된 채널(32)에 각각 이르도록 핀 좌측벽(28)과 우측벽(30)으로부터 연장된다. 채널(32) 내로 연장된 윙(50)은 하측 채널(62) 위의 상측 채널(60)로 채널(32)을 분할시키는 배리어(barrier, 58)를 형성한다. 하측 채널(62) 위의 배리어(58)는 절대적이지는 않지만 통상적으로 폐쇄된 영역 내부로 그리고 이로부터 자유롭게 흐르는 액체로부터 보호된 폐쇄된 영역을 위해 제공된다. 윙(50)은 윙(50)들이 만나는 홀(64)을 형성한다. 상대적으로 작은 홀(64)은 액체가 자유롭게 흐르는 것을 방지하는데 있어서 상대적으로 큰 홀(64)보다 우수하지만 홀(64)은 너무 작을 수 있다. 윙(50)은 윙 기저부(56)에 마주보는 윙 말단부(wing terminus, 66)를 가지며, 이에 따라 홀(64)은 동일한 채널(32) 내로 연장되는 대향한 윙(50)들의 말단부(66)들 사이에 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 핀 측벽(26) 상의 윙(50)은 교대로 배열된(alternating) 상측 윙(68)과 하측 윙(70)을 포함한다. 상측 윙(68)의 상측 표면(72)은 하측 윙(70)의 상측 표면(74)보다 높게 형성되어 윙(50)은 성벽(castle wall)의 상측부 상의 패턴과 유사하게 단일의 핀 측벽(26)을 따라 총안무늬 패턴(crenellated pattern)을 형성한다. 상측 윙(68)의 상측 표면(72)은 하측 링(70)의 상측 표면(74)보다 높게 형성되며, 이는 윙(50)이 튜브(10)의 상측부 또는 하측부에 형성되는지를 고려하지 않고 상측 윙(68)의 상측 표면(72)이 하측 윙(70)의 상측 표면(74)보다 튜브 본체 외측 표면(14)으로부터 더 떨어져 있기 때문이다. 핀(20)이 좌측 벽과 우측 벽(28, 30)을 포함하기 때문에, 윙(20)은 좌측 윙(75)과 우측 윙(77)으로 추가로 기술된다. 따라서, 상측 윙(68)은 좌측 상부 윙(76)과 우측 상부 윙(78)으로 추가로 기술되며, 하측 윙(70)은 좌측 하부 윙 및 우측 하부 윙(80, 82)으로 각각 추가로 기술된다. 따라서, 배리어(58)는 인접한 핀(20)으로부터 연장된 좌측 윙(75)과 우측 윙(77)으로부터 형성된다.

좌측 및 우측 상부 윙(80, 82)과 좌측 및 우측 하부 윙(76, 78)은 정렬될 수 있고, 이에 따라 좌측 및 우측 하부 윙(80, 82)의 말단부(66)는 채널 센터(34)에서 대략 서로에 대해 마주보게 배열되며, 또한, 좌측 및 우측 상부 윙(76, 78)의 말단부(66)는 채널 센터(34)에서 대략 서로에 대해 마주보게 배열된다. 좌측 및 우측 하부 윙(80, 82)들은 하측 채널(62)에 대한 배리어(58)를 보다 잘 형성하기 위해 대략적으로 채널 센터(34)에서 접한다. 또한, 좌측 및 우측 상부 윙(76, 78)은 채널 센터(62)에서 접할 수 있지만 상측 윙(76, 78)들 사이에 간격(84)이 형성될 수 있다. 이러한 간격(84)은 배리어(58) 내의 홀(64)로서 제공된다. 또한, 상측 윙(68)과 하측 윙(70)은 엇갈리게 배열될 수 있으며, 이에 따라 좌측 상부 윙(76)은 대략 채널 센터(34)에서 우측 하부 윙(82)을 대향하도록 배열될 수 있고, 이와 역으로도 배열될 수 있다. 또한, 핀 측벽(26)을 대향하는 상측 및 하측 윙(68, 70)의 위치는 서로에 대한 특정의 순서 없이 임의로 배열될 수 있다.

통상적으로, 윙(50)에 의해 형성된 홀(64)은 윙(50)들이 교차하는 지점에 배열된다. 홀(64)은 상측 및 하측 윙(68, 70)이 단일의 핀 측벽(26)을 따라 만나는 위치에 형성될 수 있으며, 홀(64)은 핀(20)들이 대략 채널 센터(34)에서 만나는 위치에 형성될 수 있다. 특히, 홀(64)은 좌측 및 우측 상부 및 하부 윙(76, 78, 80, 82)들 모두가 대략 동일한 지점에서 만나는 경우와 같이 3개 또는 이보다 많은 윙(50)들이 만나는 위치에 형성되는 것이 통상적이다. 홀(64)은 좌측 및 우측 상부 윙(76, 78)이 대략 채널 센터(34)에서 접하지 않을 정도로 길게 형성될 수 있다.

홀(64)의 크기는 너무 크지 않아야 하거나 또는 배리어(58)는 밀페된 영역을 형성하는데 있어서 상대적으로 덜 효과적이다. 배리어(58), 2개의 인접한 핀(20) 및 튜브 본체 외측 표면(14)에 의해 형성된 폐쇄된 영역은 비등 속도를 상당히 높이는 핵생성 비등(nucleate boiling)과 액체의 과열을 촉진시킨다. 그러나, 몇몇의 홀은 폐쇄된 영역으로부터 증기가 빠져나가고 액체가 폐쇄된 영역으로 유입될 수 있도록 형성되는 것이 선호되며, 이에 따라 홀(64)의 크기는 너무 작지 않아야 한다. 홀(64)은 0.2 평방 밀리미터 미만이어야 하며, 바람직하게 0.01 내지 0.2 평방 밀리미터이다. 홀(64)이 너무 크다면, 윙(50)은 배리어(58)로서 제공되지 못할 것이며, 비등 속도는 상당히 감소될 것이다. 사실상, 홀(64)이 너무 크게 형성된다면, 윙(50)은 단지 채널(32) 내부로만 돌출되고, 배리어(58)를 형성하지 못한다. 홀(64)의 크기는 증발을 위한 특정 물질을 보다 잘 수용하도록 가변될 수 있고, 이에 따라 튜브는 특정의 용도와 물질에 대해 다소 맞춤구성될 수 있다. 특정 물질을 위해 설계될 수 있는 그 외의 다른 요인들의 실례는 윙 높이(52) 및 인접한 핀(20)들 사이의 간격을 포함한다. 바람직하게, 홀(64)은 배리어(58)의 영역의 대략 10%를 초과하는 영역을 차지해서는 않 된다.

상측 채널(60)은 하측에서 배리어(58)에 의해 그리고 측면에서 인접한 핀 측벽(26)에 의해 형성된다. 액체가 상측 채널(60)의 안과 밖으로 자유롭게 흐를 수 있도록 상측부가 비교적 개방되어 있기 때문에, 상측 채널(60)은 개방된 것으로 간주되어 진다. 상측 채널(60)의 상측부의 일부분을 가로질러 돌출부가 제공될 수 있지만, 이러한 상측부는 액체가 자유롭게 흐를 수 있도록 보다 적합하게 구성된 상대적으로 큰 홀을 포함해야 한다. 함몰부(36)에서 플랫폼(44)은 상측 채널(60) 위에 돌출부를 형성하지만, 플랫폼(44)은 배리어(58)를 형성하지는 못한다. 상측 채널(60)의 상측부는 액체가 흐르기에 충분한 크기로 형성된 연속적인 개구부 또는 적어도 홀(64)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상측 채널(60)의 상측부는 일체 구조물(solid structure)에 의해 막힌 부분이 대략 50%를 넘지 않고, 상측 채널(60) 내에 0.2 평방 밀리미터보다 큰 크기의 개구부가 제공된다.

배리어(58)는 채널(32)을 상측 채널(60)과 하측 채널(62)로 분할시킨다. 증발을 위해 하측 채널(62)의 형상은 적합하고, 응축을 위해 상측 채널(60)의 형상이 적합하다. 하측 채널(62)은 응축을 실질적으로 방지하지 못하며, 일정 정도까지는 유리할 수 있다. 상측 채널(60)은 증발을 실질적으로 막지 못하며, 일정 정도까지는 유리할 수 있다. 이에 따라, 증발 및 응축 상 이동에 대해 효과적인 핀 튜브(10)가 제공된다.

채널 마크

채널 마크(86)는 핀 채널(32) 내에서 튜브 본체 외측 표면(14) 상에 형성될 수 있다. 기본적으로, 채널 마크(86)는 튜브 본체 외측 표면(14) 내에 형성된 오목부(recess)이다. 채널 마크(86)는 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있고, 기본적으로 연속적인 채널 마크(86)는 핀 채널(32) 내에서 튜브(10) 주위에 주변 방향으로 형성된 몇몇 형태의 요홈일 수 있고, 불연속적인 채널 마크(86)는 핀 채널(32) 내에 형성된 복수의 개별적인 함몰부일 수 있다. 도시된 채널 마크(86)는 불연속적으로 형성된다. 기본적으로, 채널 마크(86)는 일렬로 형성될 수 있으며, 이에 따라 채널 마크(86)는 채널 라인(88)을 형성한다. 채널 라인(88)은 핀 채널(32) 또는 핀 기저부(22)와 대략적으로 평행하게 형성되거나 또는 채널 라인(88)은 채널(32) 내에서 만곡된 형태로 형성될 수 있다. 채널 라인(88)은 열을 이루는 채널 마크(86)에 의해 형성된다.

하나의 핀 채널(32) 내에는 하나의 채널 라인(88) 또는 복수의 채널 라인(88)이 제공될 수 있다. 채널 라인(88)은 채널 센터(34)에 또는 이에 인접하게 형성될 수 있고, 이러한 채널 라인은 핀 기저부(22)에 인접한 채널 센터(34)로부터 오프셋 설정될 수 있거나 또는 이들 사이의 임의의 위치에 형성될 수 있다. 불연속적인 2개 또는 이보다 많은 채널 라인(88)과 채널 마크(86)가 제공된다면, 채널 마크(86)들은 동시 또는 엇갈리게 형성될 수 있다. 채널 마크(86)가 동시에 형성된다면, 이러한 채널 마크는 도시된 바와 같이 서로 직접적으로 맞은편에 형성되도록 정렬될 수 있다. 채널 마크(86)가 엇갈리게 형성된다면, 이러한 채널 마크는 한 채널 라인(88) 내의 채널 마크(86)가 동일한 핀 채널(32) 내에서 그 외의 다른 채널 라인(88) 내의 채널 마크(86)와 직접적으로 맞은편에 형성되지 않도록 정렬될 것이다.

채널 마크(86)는 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 채널 마크는 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 다각형, 삼각형 또는 임의의 그 외의 다른 형태를 가질 수 있다. 채널 마크(86)는 증발을 위한 핵생성 자리로서 제공되며, 또한 응축을 위한 핵생성 자리로서 제공될 수 있다. 채널 마크(86)의 날카로운 변부와 코너는 증발 과정 중 기포가 생성되기 시작하는 결함부를 제공한다. 또한, 채널 마크(86)의 날카로운 코너 또는 모퉁이는 이들이 응축을 위한 응축 지점을 제공하기 때문에 방울 형성에 도움이 될 수 있다. 또한, 채널 마크(86)는 열 전달을 돕는 표면 면적을 증가시킨다. 채널 마크(86)는 튜브 본체(12) 내부로 연장될 수 있고, 이에 따라 이러한 채널 마크는 튜브 본체(12)의 두께를 줄임으로써 튜브(10)의 강도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 채널 마크(86)와 채널 라인(88)은 튜브 본체(12)의 두께가 비교적 두꺼운 핀 기저부(22)에 인접한 지점에 위치될 수 있다.

내측 표면 리지

튜브(10)에 대한 열 전달은 튜브(10) 내의 액체와 튜브 본체 내측 표면(16) 간의 우수한 열 전달에 의해 향상될 수 있다. 리지(ridge, 90)는 보다 신속한 열 전달을 돕기 위해 튜브 본체 내측 표면(16)에 형성될 수 있다. 내측 표면(16) 상의 리지(90)는 통상적으로 나선형 구조로 형성되며, 깊이(92)와 도수(frequency)를 가진다. 도수는 정해진 거리 내에 있는 리지(90)의 개수이다. 또한, 리지(90)는 튜브 축에 대해 상이한 절단 각도(cut angle)로 형성된다. 리지(90)의 도수와 깊이(92)는 가변될 수 있고, 절단 각도는 냉각 액체가 튜브(10) 내에서 소용돌이치도록 정해질 수 있다. 소용돌이치는 액체는 냉각 액체 내에서 교반(agitation)의 정도를 증가시킴으로써 열 전달을 증대시는 경향이 있다.

튜브 제조 공정

통상적으로, 핀 튜브(10)는 당업계에서 잘 공지된 튜브 피닝 장치(tube finning machine)를 이용하여 상대적으로 평평한 튜브(10)로부터 제조된다. 이러한 튜브 피닝 장치는 도 1, 2 및 도 3에 연속된 도 5에 도시된 바와 같이 아버(arbor, 94)를 포함한다. 종종, 튜브 피닝 장치는 튜브(10) 주위에 배열된 3개 또는 이보다 많은 아버(94)를 가져서 튜브(10)는 아버(94)에 의해 제 위치에 보유된다. 아버(94)들은 서로에 대해 각각 상보적이도록 배열되고 각을 이룬다. 튜브는 튜브 벽(96)이 아버(94)와 내측 지지부(98) 사이에 배열되도록 피닝 장치를 통해 제공되고 공급된다. 아버(94)는 튜브 외측 표면(14)을 변형시키고, 내측 지지부(98)는 튜브 내측 표면(16)을 변형시킬 수 있다. 사실상, 아버(94)는 다양한 공구 또는 디스크를 보유하며, 공구들은 튜브 외측 표면(14)과 접촉하고 이의 형태를 형성하며, 이에 따라 아버(94)는 공구 홀더의 형태로 제공된다. 통상적으로, 튜브 벽(96)은 회전됨에 따라 내측 지지부(96)와 축방향으로 이동되고 아버(94)에 대해 회전한다.

통상적으로, 아버(94)는 튜브 외측 표면(14) 상에 하나 또는 이보다 많은 나선형 핀을 형성하기 위해 튜브 벽(96)을 연속적으로 변형시키는 몇몇의 핀 형성 디스크(fin forming disc, 100)를 포함한다. 연속적인 피닝 디스크(100)는 핀(20)이 피닝 디스크(100)에 의해 상향 가압되고 형성되도록 튜브 벽(96) 내부로 상대적으로 깊숙하게 돌출된다. 내측 지지부(98)는 핀(20)이 튜브 외측 표면(14) 상에서 형성됨에 따라 나선형 리지(90)가 튜브 내측 표면(16) 상에 형성되도록 하는 리세스(102)를 포함할 수 있다.

피닝 디스크(100)가 핀(20)을 형성한 뒤, 다양한 그 외의 다른 디스크가 최종 튜브(10)의 특징부들을 추가로 변형시키고 형성하기 위해 아버(94) 상에 포함되어질 수 있다. 이러한 나머지 디스크는 요구시 포함되거나 또는 배제될 수 있다. 피닝 디스크(100)에 뒤이어 채널 마크 디스크(104)는 인접한 핀(20)에 의해 형성된 채널(32) 내에 채널 마크(86)를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 채널 마크 디스크(104)에 뒤이어 하나 또는 이보다 많은 윙 형성 디스크(106)가 핀 기저부(22)와 핀 상측부(24) 사이의 핀 측면 표면(28) 상에 윙(50)을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 윙 형성 디스크(106)는 추후 상대적으로 아래에 있는 윙(70)이 될 수 있는 윙(50)을 형성한다. 윙 형성 디스크(106)에 뒤이어 하나 또는 이보다 많은 윙 함몰 디스크(wing depression disc, 108)는 핀 측벽(26)이 배리어(58)를 형성하는 교대로 배열된 상측 및 하측 윙을 포함하도록 상측 윙(68)을 형성하며, 상기 배리어는 상측 및 하측 채널(60, 62)을 형성한다. 그 뒤, 함몰부 형성 디스크(depression forming disc, 110)가 아버(94) 상에 장착될 수 있다. 함몰부 형성 디스크(110)는 핀 상측부(24)에 함몰부(36)를 형성한다. 이와 같은 방식으로, 원래의 상대적으로 평평한 튜브(10)의 다양한 변형이 구현된다. 유사한 결과를 구현하기 위해 이용될 수 있는 디스크 및 공구의 그 외의 다른 가능한 순서 및 설계가 제공될 수 있다.

튜브 이점

기술된 튜브(10)는 증발 및 응축 튜브로서 이용하기에 효과적이다. 튜브(10)는 그 외의 다른 용도로 이용될 수 있지만 특히 듀얼 응축 및 증발 튜브(10)로서 유용하다. 특정의 열 펌프와 같은 몇몇의 열전달 설비들은 연속적으로 액체를 증발시키고 증기를 응축시키기 위해 이용되는 열 교환기가 필요하다. 대부분의 증발 튜브의 통상적인 형상은 대부분의 응축 튜브와는 상이하며, 이에 따라 듀얼 기능 튜브가 선호된다. 통상적으로, 튜브(10)의 외측 표면은 상 변화를 위해 이용되며, 냉각 또는 가열 매체, 통상적으로 액체가 튜브(10) 내에서 흐른다.

튜브 내측을 통과하는 냉각 액체를 이용하여 외측 표면(14) 상에서 증기를 응축시키기 위해 이용될 때, 상측 채널(60)이 가장 선호된다. 외측 표면(14)이 표면 면적을 증가시키기 위한 핀(20) 및 다수의 모퉁이와 날카로운 코너를 갖기 때문에 응축이 용이해진다. 이러한 모퉁이와 날카로운 코너는 표면 장력으로 인해 응축물을 방울로 형성하는 영역을 제공한다. 이러한 방울들이 형성될 때, 이러한 방울들은 튜브(10)로부터 보다 용이하게 떨어져서 튜브(10)는 응축물을 보다 신속히 흘러내리게 한다. 핀(20)들 사이의 상측 및 하측 채널(60, 62)은 응축물의 흐름을 용이하게 하여 방울들이 튜브(10)로부터 떨어지거나 또는 이탈되는 속도가 증대된다. 또한, 이는 본 발명의 응축물 흘림 능력을 향상시킨다.

핀(20), 윙(50), 함몰부(36), 플랫폼(44) 및 채널 마크(70) 모두는 튜브 외측 표면(14)의 표면 면적을 증가시킨다. 열이 표면을 가로질러 흐름에 따라 보다 넓은 표면 면적은 열흐름 속도를 증가시킨다. 따라서, 표면 면적을 증가시키는 튜브 외측 표면(14) 상의 임의의 형성부는 열흐름 속도를 증대시키는 경향이 있다.

증발을 위해, 하측 채널(62)을 제공하는 것이 가장 선호되지만, 상측 채널(60)의 표면 영역과 날카로운 코너도 또한 선호될 수 있다. 액체는 튜브 본체 외측 표면(14), 인접한 핀(20) 및 배리어(58)에 의해 형성된 폐쇄된 영역 내에서 과열된다(superheat). 폐쇄된 영역의 상대적으로 넓은 표면 면적은 액체가 채워진 상대적으로 작은 체적을 둘러싸며, 이에 따라 상당한 열이 가둬진 액체로 신속히 전달된다. 이에 따라, 가둬진 액체는 과열되고 끓여진다. 또한, 채널 마크(86)는 추가로 액체의 비등을 용이하게 하는 폐쇄된 영역 내의 핵생성 자리로서 제공된다.

액체는 배리어(58) 내의 홀(64)을 통해 하측 채널(62)의 폐쇄된 영역으로 유입되다. 액체가 증발됨에 따라, 체적은 증가되고, 압력은 홀(64) 외부로 증기를 밀어낸다. 증기가 배출됨에 따라 하측 채널(62)과 폐쇄된 영역 내의 압력은 낮아지며, 이에 따라 상대적으로 많은 액체가 유입되어 이러한 공정이 반복된다. 배리어(58)의 길이를 따라 규칙적으로 배열된 홀(64)은 증기 및 액체가 통과할 수 있으며, 이에 따라 전체 하측 채널(62)은 증발을 위한 폐쇄된 영역으로서 제공된다. 홀(64)이 규칙적으로 배리어(58)를 관통하지 못한다면, 증발 전 액체는 하측 채널(62)의 일부분으로 흐를 수 없어서 튜브(10)의 증발 효율이 저하될 수 있다. 교대로 배열된 상측 및 하측 윙(68, 70)은 다수의 윙 교선(wing intersection)을 위해 제공되며, 이러한 교선은 배리어(58)의 길이를 따라서 홀(64)에 대한 다양한 위치를 형성하고 튜브(10)의 증발 효율을 향상시킨다.

상측 채널(60) 내의 모퉁이 및 날카로운 지점들은 비등을 위한 핵생성 자리로서 제공될 수 있으며, 넓은 표면 영역은 액체로의 열 전달을 돕고, 이에 따라 상측 채널은 증발 공정을 용이하게 한다. 상측 채널(60)은 폐쇄된 영역을 갖지 않아서 증발 효율은 하측 채널(62)만큼 효과적이지 못하지만 상측 채널은 증발 공정을 막지 못한다.

또한, 튜브 내측 표면(16)은 리지(74)가 냉각 액체를 소용돌이치도록 하고 난류를 발생시킬 수 있기 때문에 열 전달을 향상시킨다. 이러한 난류 및 소용돌이로 인해 혼합되어 층류가 최소화되며, 또한 튜브 내측 표면(16)에 바로 인접한 액체 층의 깊이가 최소화된다. 또한, 리지(74)는 열전달이 향상되도록 내측 표면(16)의 표면 영역을 증가시킨다. 상대적으로 큰 리지 도수 및/또는 상대적으로 깊은 리지 깊이(76)는 열전달 속도를 증가시키지만 상대적으로 큰 리지 도수 및/또는 상대적으로 깊은 리지는 튜브(10)를 통한 냉각 액체의 흐름의 차단을 증대시킨다. 냉각 액체의 상대적으로 낮은 흐름 속도는 열전달을 더디게 할 수 있다. 따라서, 최상의 열전달 상태를 위해 밸런스가 유지되어야 한다.

표본 치수

본 발명의 치수는 가변될 수 있지만 본 발명의 하나 이상의 실시예에 관한 사상이 독자에게 전달되도록 표본 치수가 하기에서 제공된다.

상호 간의 핀 거리는 2개의 인접한 핀(20)들의 중심 사이의 거리이며, 이러한 거리는 0.3 내지 0.7 밀리미터일 수 있다.

핀(20)은 핀 두께로서 언급되어 지는 윙(50) 위의 두께를 가지며, 이러한 두께는 0.05 내지 0.3 밀리미터일 수 있다.

핀(50)은, 핀이 함몰부(36)를 가진다면 핀 상측부(24)가 피크(42)에서 측정되는, 핀 기저부(22)로부터 핀 상측부(24)까지 측정된 높이를 가지며, 이러한 핀 높이는 0.5 내지 1.5 밀리미터일 수 있다.

윙(50)은 튜브 본체 외측 표면(14)으로부터 윙 상측 표면(54)까지 측정된 높이(52)를 가진다. 하측 윙 높이(52)는 0.15 내지 0.5 밀리미터일 수 있고, 상측 윙 높이(52)는 0.2 내지 0.6 밀리미터일 수 있으며, 상측 윙(68)과 하측 윙(70) 간의 윙 높이(52) 차이는 0.02 내지 0.2 밀리미터이다.

채널 마크(70)는 몇몇의 치수를 가진다. 채널 마크는 튜브(10)의 주변을 따라 측정된 길이를 가지며, 이러한 길이는 0.1 내지 1 밀리미터일 수 있다. 채널 마크(70)는 튜브(10)의 축을 따라 측정된 폭을 가지며, 이러한 폭은 0.1 내지 0.5 밀리미터일 수 있다. 또한, 채널 마크(70)는 0.01 내지 0.2 밀리미터일 수 있는 깊이를 가진다.

핀 상측부(24) 내에 형성된 함몰부(36)는 0.1 내지 0.5 밀리미터 사이에서 가변될 수 있는 깊이(40)를 가지며, 함몰부(36)는 0.1 내지 1 밀리미터 사이에서 가변될 수 있는 폭을 가진다.

튜브 본체 내측 표면(16) 상에 형성된 리지(74)는 높이를 가지며, 이러한 높이는 0.1 내지 0.5 밀리미터일 수 있다. 축에 대한 내측 리지 각도는 46°로 형성될 수 있으며, 리지 스타트(ridge start)는 8 내지 50 사이에서 가변될 수 있다.

윙 기저부(56)를 따라 튜브(10)에 대해 주변방향으로 측정된 상측 윙(68)의 폭은 0.1 내지 1 밀리미터일 수 있고, 또한 하측 윙(70)의 폭은 0.1 내지 1 밀리미터일 수 있다.

배리어(58) 내에 형성된 홀(64)은 0.01 내지 0.2 평방 밀리미터의 면적을 가질 수 있다.

본 발명의 한정된 개수의 실시예에 따라 기술될지라도, 본 공개문의 이점을 인식하는 종래 기술의 당업자는 본 명세서에 공개된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 그 외의 다른 실시예가 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항에 따라 한정되어야 한다.

Claims (22)

1. 핀 튜브에 있어서, 상기 핀 튜브는
   -외측 표면을 가진 튜브 본체를 포함하고,
   -상기 튜브 본체 외측 표면으로부터 연장된 인접한 핀을 포함하며, 상기 핀은 튜브 본체와 일체구성되며, 핀 상측부, 핀 기저부 및 핀 측벽을 포함하고;
   -윙 상측 표면을 가지는 복수의 윙을 포함하고, 상기 윙들은 상기 핀 상측부와 핀 기저부사이에서 핀 측벽으로부터 연장되고, 상기 윙들은 복수의 교대로 배열된(alternating) 상측 윙과 하측 윙을 포함하고 상기 상측 윙의 상측 표면은 하측 윙의 상측 표면보다 튜브 본체 외부 표면으로부터 더 떨어져 있고; 및
   - 핀 상측부에 복수의 포함하여 구성되고, 인접한 피크들은 상기 핀 상측부상에 함몰부를 형성하고 플랫폼(platform)은 상기 함몰부에서 핀 상측부로부터 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 핀이 인접한 핀들을 더 포함하고, 상기 인접한 핀들의 상측 윙들이 정렬되고 상기 인접한 핀들의 하측 윙들이 정렬되는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 핀이 인접한 핀들사이에 채널을 형성하는 인접한 핀들을 더 포함하고, 상기 핀 측벽이 좌측 핀 측벽과 우측 핀 측벽을 더 포함하며, 상기 윙들이 좌측 핀 측벽에서 연장되는 좌측 윙들과 우측 핀 측벽에서 연장되는 우측 윙들을 더 포함하고, 상기 좌측 및 우측 윙들은, 상기 채널이 상측 채널과 하측 채널내로 분할되도록 배리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 윙들이 상기 배리어를 관통하는 홀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 홀들이 0.2 평방 밀리미터의 최대 면적을 가지며, 상측채널은 개방되는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
6. 제 1 항에 있어서, 튜부 본체 외측 표면상의 채널 내에 채널 마크를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브 본체가 내측 표면을 더 포함하며, 핀 튜브는 튜브 본체 내측 표면상에 리지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브.
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