KR101791900B1 - 기계적으로 편심된 튜브를 구비한 열교환기 및 제조 방법 - Google Patents

기계적으로 편심된 튜브를 구비한 열교환기 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

열교환기에서 사용하기 위한 압출된 멀티 포트 튜브는 그 제1 단부로부터 제2 단부로 세로로 연장하는 본체를 포함한다. 본체는 다수의 세로로 연장하는 세그먼트들로 분할된다. 본체에 형성된 각각의 포트는 유체를 관통하여 운반하기 위하여 그 제1 단부로부터 제2 단부로 연장한다. 각각의 포트는 그 각각의 세그먼트를 따라서 본체에 실질적으로 평행하게 연장한다. 본체와 세그먼트들 중 하나의 각각의 포트 양자는 본체와 세그먼트들 중 인접한 세그먼트의 각각의 포트 양자에 대해 측면으로 편심된다.

Description

기계적으로 편심된 튜브를 구비한 열교환기 및 제조 방법{HEAT EXCHANGER WITH MECHANICALLY OFFSET TUBES AND METHOD OF MANUFACTURING}
본 발명은 열교환기에 관한 것이고, 특히 열교환기 튜브 내에서 난류를 촉진하기 위한 측면으로 편심된 세그먼트를 가지는 열교환기 튜브에 관한 것이다.
열교환기는 하나의 유체의 열 에너지가 여러가지의 다른 기술적 이유 때문에 다른 유체의 열 에너지와 교환되는 것이 필요한 많은 시스템에서 통상적으로 발견되었다. 열의 교환은 시스템 내에서 이용 가능한 에너지의 최대량의 이용에 관련될 수 있거나, 또는 다른 경우에, 물체 또는 환경의 온도를 조절하도록 사용되는 매체를 가열하거나 또는 냉각하는 것에 관련될 수 있다.
열교환기는 전형적으로 입구 헤더와 출구 헤더 사이에서 연장하는 다수의 열교환기 튜브를 포함한다. 열교환기 튜브는 제2 유체가 열교환기 튜브들 전체에 걸쳐서 또는 튜브들 사이에서 흐르는 동안 그 안에서 제1 유체를 운반한다. 일부 예에서, 다수의 핀(fin) 또는 다른 표면적 증가 특징부는 하나의 열교환기 튜브로부터 인접한 열교환기 튜브로 연장할 수 있다. 열 에너지는 열교환기 튜브들의 벽들을 통하여 2개의 유체 사이에서 교환되어야만 하며, 그러므로 열교환기의 효율은 튜브들의 벽을 통해 열 에너지를 전달하도록 제1 유체와 제2 유체 중 어느 하나의 능력에 크게 의존한다.
유체와 튜브의 벽 사이의 열 전달을 증가시키는 하나의 방법은 유체와 튜브의 벽 사이의 경계에서 유체의 난류를 증가시키는 것이다. 그러나, 열교환기를 통하여 유동하는 유체 중 하나에서 난류를 촉진하는 고효율의 열교환기들은 때때로 열교환기 튜브의 내부에 대하여 대단히 복잡한 변경을 요구한다. 예를 들어, 열교환기 튜브는 그 안에서 유동하는 유체의 난류를 증가시키는 내부 인서트의 추가에 의해 변경될 수 있거나, 또는 열교환기 튜브는 유체의 난류를 증가시키기 위한 추가의 내부 특징부를 도입하도록 복잡한 제조 공정을 요구할 수 있다. 어떠한 경우에도, 열교환기 튜브 내에서 이러한 난류 유도 특징부를 제조하는 비용 및 복잡성은 재정적인 부담이 클 수 있다.
열교환기 튜브 내에서 난류의 증가를 요구할 수 있는 열교환기의 하나의 형태는 변속기 오일 냉각기(Transmission Oil Cooler, TOC)이다. TOC를 형성하는 일반적이고 비용 효과적인 방법은 길게 늘어진 멀티 포트 배관을 형성하도록 알루미늄을 압출하는 것을 포함한다. 그러나, TOC에서 사용된 오일의 층류에서 난류를 증가시키도록 추가의 물리적 특징부를 생성하는 것은 복잡하고 비싼 제조 공정의 사용으로 인하여 압출된 멀티 포트 튜브 내에서 어려우며 비용이 많이 든다.
그러므로, 저렴한 압출 공정을 사용하여 제조되는 한편, 압출된 열교환기 튜브들 내에서 난류의 도입을 통하여 높은 열전달 효율을 유지하는 열교환기 튜브들을 제조하는 것이 바람직하게 된다.
놀랍게도, 본 발명과 호환 가능하고 적응되는, 열교환기 튜브의 각 포트 내에서 난류를 증가시키기 위하여 그 안에 형성된 적어도 하나의 측면 편심(lateral offset)을 가지는 압출된 멀티 포트 열교환기 튜브가 알려졌다.
본 발명의 한 실시예에서, 열교환기에서 사용하기 위한 튜브는 세로축과 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 본체를 포함한다. 적어도 하나의 포트는 튜브를 통해 유체를 운반하기 위하여 제1 단부로부터 제2 단부로 본체를 통하여 형성된다. 본체는 다수의 세로로 연장하는 세그먼트들로 분할되고, 세그먼트들 중 하나에 형성된 적어도 하나의 포트는 세그먼트들 중 인접한 세그먼트에 형성된 적어도 하나의 포트로부터 측면으로 편심된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 열교환기는 입구 헤더, 출구 헤더, 및 다수의 튜브를 포함한다. 각각의 튜브는, 세로축과 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 본체를 포함한다. 적어도 하나의 포트는 튜브를 통해 유체를 운반하기 위하여 각각의 튜브의 제1 단부로부터 제2 단부로 본체를 통하여 형성된다. 각각의 튜브의 본체는 다수의 세로로 연장하는 세그먼트들로 분할되고, 세그먼트들 중 하나에 형성된 적어도 하나의 포트는 세그먼트들 중 인접한 세그먼트에 형성된 적어도 하나의 포트로부터 측면으로 편심된다.
튜브를 형성하는 방법이 또한 개시된다. 상기 방법은 제1 방향으로 압출 다이로부터 본체를 세로로 압출하는 단계로서, 상기 본체의 압출은 상기 본체를 통해 유체를 운반하기 위해 상기 본체에서의 적어도 하나의 포트의 형성을 포함하는 단계; 상기 본체의 세로축을 가로지르는 제2 방향으로 상기 본체의 제1 부분을 따라서 힘을 적용하는 단계; 및 제1 부분에 인접하여 형성된 상기 본체의 제2 부분에 대하여 측면으로 편심되도록, 상기 본체의 제1 부분과 상기 본체에 형성된 적어도 하나의 포트를 변형시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 뿐만 아니라 다른 목적 및 이점들은 첨부된 도면의 관점에서 고려될 때 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽는 것으로부터 당업자에게 용이하게 자명하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 정면도;
도 2는 도 1에 도시된 열교환기에서 사용하기 위한 다수의 편심 세그먼트를 가지는 열교환기 튜브의 평면 사시도;
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따라서 열교환기 튜브에 형성된 측면 편심의 단편 단면도;
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 열교환기 튜브에 형성된 측면 편심의 단편 단면도;
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 열교환기 튜브에 형성된 측면 편심의 단편 단면도;
도 4는 그 사이에서 연장하는 표면적 증가 특징부를 가지는 한 쌍의 열교환기 튜브의 측면도;
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 열교환기 튜브들 중 하나를 형성하기 위한 시스템의 단편 정면 사시도; 및
도 6은 사전 결정된 유압 지름 대 길이비를 가지는 파이프를 통한 단상 유동(1-phase flow)을 위한 누셀트수(Nusselt number) 및 레이놀즈수(Reynolds number) 사이의 관계를 도시한 그래프.
다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 기술하고 예시한다. 상세한 설명 및 도면은 당업자가 본 발명을 만들고 사용하는 것을 가능하도록 기여하며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다. 개시된 방법에 대하여, 제시된 단계들은 특성에서 예시적이며, 그러므로, 단계의 순서는 필수적이 아니거나 또는 중요하지 않다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열교환기(5)를 도시한다. 열교환기(5)는 관통하여 유동하는 차량의 변속기 오일을 가지는 변속기 오일 냉각기(TOC)를 포함하는 임의의 형태의 열교환기일 수 있다. 다수의 튜브(10)는 평행하게 배열되고, 튜브를 통해 제1 유체를 운반하기 위하여 열교환기(5)의 입구 헤더(6)와 출구 헤더(7) 사이에서 연장한다. 입구 헤더(6)는 출구 헤더(7)로 전달을 위하여 각각의 튜브(10)에 제1 유체의 유동을 분배하는데 적합한 임의의 구조일 수 있다. 유사하게, 출구 헤더(7)는 다수의 튜브(10)로부터 분배된 유동을 수집하고 재결합하는데 적합한 임의의 구조일 수 있다. 튜브(10)들은 그 사이에서 제2 유체가 유동하는 것을 허용하도록 각각의 튜브(10)의 세로축에 직각인 방향으로 서로로부터 이격될 수 있다. 열 에너지는 그런 다음 각각의 튜브(10)의 벽을 통하여 제1 유체와 제2 유체 사이에서 전달된다. 일부 상황에서, 핀(8)들과 같은 다수의 표면적 증가 특징부는 입구 헤더(6)와 출구 헤더(7) 사이의 전체 열교환 표면적을 증가시키도록 이격된 튜브(10)들 사이로 연장할 수 있으며, 이에 의해, 열교환기(5)의 효율을 증가시킨다.
도 2는 열교환기(5)의 튜브(10)들 중 하나를 도시한다. 튜브(10)는 그 안에 형성된 다수의 포트(12)들을 포함하는 압출된 본체로 구성될 수 있으며, 각각의 포트(12)는 압출 공정 동안 본체에 형성된 공동(void)이다. 비록 본 명세서에서 압출된 것으로서 기술되었을지라도, 필요에 따라 다른 공정이 튜브(10)를 제조하도록 사용될 수 있다. 다수의 포트(12)는 튜브의 제1 단부로부터 제2 단부로 튜브(10)의 세로 방향으로 연장한다. 튜브(10)는 튜브가 제1 단부로부터 제2 단부로 연장함으로써 실질적으로 직사각형 단면 형상을 가질 수 있으며, 다수의 포트(12)는 도 2 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이 튜브(10) 단면의 길게 늘어진 방향으로 연장하는 어레이로 연속적으로 배열될 수 있다. 도 2에 포함된 점선은 튜브(10)의 내부 내에서 튜브의 길이를 따라서 포트(12)들 중 인접한 포트들 사이의 분할을 나타낸다. 각각의 포트(12)는 튜브(10)의 제1 단부로부터 제2 단부로 제1 유체를 보내기 위하여 튜브(10)를 관통하여 형성된 통로일 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 튜브(10)들은 튜브에 형성된 5개의 포트(12)들을 가지지만, 튜브(10)는 튜브에 형성된 임의의 수의 포트(12)들을 가질 수 있지만 본 발명의 범위 내에 놓인다. 포트(12)들이 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 튜브(10)의 단면의 길게 늘어진 방향으로 서로 이웃하여 배열되면, 포트(12)들은 실질적으로 직사각형 단면 형상을 각각 가질 수 있다. 그러나, 예를 들어 타원 또는 원 형상을 포함하는, 포트(12)들의 다른 단면 형상이 이용될 수 있지만 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
튜브(10)는 튜브에 형성되는 다수의 측면 편심(20)들을 추가로 포함한다. 측면 편심(20)들은 다수의 세그먼트(30)들로 튜브(10)를 분할한다. 따라서, 각각의 측면 편심(20)은 세그먼트(30)들 중 하나로부터 세그먼트(30)들 중 인접한 세그먼트들로 튜브(10)의 본체의 천이 영역(transition region)을 형성한다. 튜브(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 측면 편심(20a)에서 제2 세그먼트(30b)에 대한 제1 세그먼트(30a) 천이, 제2 측면 편심(20b)에서 제3 세그먼트(30c)에 대한 제2 세그먼트(30b) 천이, 제3 측면 편심(20c)에서 제4 세그먼트(30d)에 대한 제3 세그먼트(30c) 천이, 제4 측면 편심(20d)에서 제5 세그먼트(30e)에 대한 제4 세그먼트(30d) 천이를 가진다. 각각의 세그먼트(30)는 튜브(10)의 세로축의 방향으로 평행하게 배열된다. 각각의 측면 편심(20)은, 적어도 부분적으로 튜브(10)의 세로축을 가로지르는 방향으로 연장하는 튜브(10)의 부분을 형성한다.
각각의 측면 편심(20)이 세그먼트(30)들 중 하나를 세그먼트(30)들 중 인접한 세그먼트에 연결함으로써, 각각의 측면 편심(20)은 편심 길이(50)와 천이 길이(60) 모두를 포함할 수 있다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 관통 형성된 단일 포트(12)를 가지는 튜브(10)에 형성된 측면 편심(20)의 확대도를 도시한다. 이후에 설명되는 바와 같이, 임의의 수의 포트(12)들이 튜브(10)를 통해 형성될 수 있지만, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 명료성의 목적을 위하여 포트(12)들 중 단일의 것을 포함한다. 도 3a에 도시된 측면 편심(20)은 튜브(10)의 세로축에 직각인 방향으로 측정된 편심 길이(50)를 가지는 것으로서 도시되고, 편심 길이(50)는 그 인접한 제2 세그먼트(30b)를 따르는 튜브(10)의 대응 특징부까지의 그 제1 세그먼트(30a)를 따르는 튜브(10)의 하나의 특징부 사이의 거리를 나타낸다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 편심 길이(50)는 세그먼트(30a, 30b)들 사이에서 측면 편심의 방향으로 제1 세그먼트(30a)을 따르는 튜브(10)의 최외측 표면(8)으로부터 인접한 제2 세그먼트(30b)를 따르는 최외측 표면(9)까지 측정된다. 당업자는 그 제1 세그먼트(30a)를 따르는 튜브(10)의 임의의 다른 특징부가 최외측 표면에 부가하여 튜브(10)의 제2 세그먼트(30b)를 따르는 동일한 특징부로부터 편심 길이(50)에 실질적으로 동일한 거리만큼 측면으로 편심될 것이라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 튜브(10) 내의 포트(12)를 한정하는 표면의 임의의 부분은 편심 길이(50)에 실질적으로 동일한 거리만큼 제1 세그먼트(30a)와 제2 세그먼트(30b) 사이에서 유사하게 측면으로 편심된다.
도 3a에 도시된 측면 편심(20)은 튜브(10)의 세로축에 직각인 방향으로 측정된 포트 천이 폭(75)을 추가로 예시한다. 포트 천이 폭(75)은 제1 세그먼트(30a)를 따르는 포트(12)의 제1 내부면(3)으로부터 제2 세그먼트(30b)를 따르는 포트(12)의 제2 내부면(4) 까지의 거리를 나타내고, 제1 내부면(3)과 제2 내부면(4)은 튜브(10)의 세로축에 직각이고 편심 길이(50)의 방향에 평행한 방향으로 서로 마주하여 배열되는 포트(12)의 표면들을 나타낸다. 포트 편심은 제1 세그먼트(30a)를 따르는 포트(12)와 제2 세그먼트(30b)를 따르는 포트(12)가 튜브(10)의 세로 방향으로 서로 정렬되는 어떠한 부분도 갖지 않는 방식으로 제1 세그먼트(30a)에 형성된 포트(12)의 부분으로부터, 제2 세그먼트(30b)에 형성된 포트(12)의 부분이 측면으로 이격되도록 도 3a에서 충분히 크다. 즉, 포트 천이 폭(75)은 각각의 세그먼트(30a, 30b)를 따르는 포트(12)의 내경의 2배보다 크며, 포트(12)의 내경은 편심 길이(50)의 방향으로 포트(12) 전체에 걸쳐서 측정된다.
대조하여, 도 3b에 도시된 측면 편심(20)은 편심 길이(50)의 방향으로 측정된 바와 같은 포트(12)의 내경의 2배보다 작은 포트 천이 폭(75)을 포함한다. 따라서, 제1 세그먼트(30a)의 포트(12)의 적어도 일부와 제2 세그먼트(30b)의 포트(12)의 일부는 서로 중첩되며, 적어도 부분적으로 튜브(10)의 세로 방향으로 정렬된다. 당업자는 이후에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 포트(12) 내에서 바람직한 유동 특징을 촉진하도록 포트 천이 폭(75)이 선택될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
각 측면 편심(20)의 천이 길이(60)는 튜브(10)의 세로 방향으로 각각의 측면 편심(20)읠 길이로서 측정된다. 도 3a 및 도 3b는 각각의 경우에, 측면 편심(20)이 튜브(10)의 세로축에 대해 직각으로 배열되는 것으로서 도시되기 때문에 천이 길이(60)를 가지지 않는 측면 편심(20)을 도시한다. 대조하여, 도 3c에 도시된 측면 편심(20)은 튜브(10)의 세로 방향으로 연장하는 천이 길이(60)를 가진다. 따라서, 포트(12)는 튜브(10) 세로축에 대해 0 내지 90ㅀ의 각도로 배열되는 것으로서 도시된다. 멀티 포트 튜브(10)를 위한 이러한 배열은, 각각의 측면 편심(20a, 20b, 20c, 20d)에서의 튜브(10)의 세로축에 대해 일정 각도로 연장하도록 배열된 5개의 포트(12)들을 가지는 튜브(10)를 도시하는 도 2에서 또한 도시된다.
도 2를 다시 참조하여, 제1 측면 편심(20a)과 제3 측면 편심(20c)은 튜브(10)가 그 제1 단부(1)로부터 제2 단부(2)로 연속함으로써 튜브(10)의 세로축에 직각인 제1 방향으로 연장하는 것으로서 각각 도시된다. 대조하여, 제2 측면 편심(20b)과 제4 측면 편심(20d)은 튜브(10)가 그 제1 단부(1)로부터 제2 단부(2)로 연속함으로써 튜브(10)의 세로축에 직각인 제2 방향으로 연장하는 것으로서 각각 도시되며, 제2 방향은 제1 방향의 반대 방향으로 연장한다. 따라서, 측면 편심(20a, 20b, 20c, 20d)들은, 측면 편심(20a, 20b, 20c, 20d)들 중 인접한 측면 편심들이 튜브(10)의 세로축에 직각인 반대 방향들로 연장하는 교대 패턴으로 배열된다. 추가적으로, 각각의 측면 편심(20a, 20b, 20c, 20d)은 제1 세그먼트(30a), 제3 세그먼트(30b), 및 제5 세그먼트(30e)가 튜브(10)의 세로 방향으로 서로 실질적으로 정렬되도록 실질적으로 동등한 편심 길이(50)들을 가질 수 있는 한편, 제2 세그먼트(30b)와 제4 세그먼트(30d)는 튜브(10)의 세로 방향으로 서로 유사하게 정렬된다.
따라서, 튜브(10)는 튜브(10)의 모든 다른 세그먼트(30)가 서로 정렬되는 교대 방식으로 형성될 수 있다. 튜브(10) 내에 형성된 각각의 측면 편심(20)이 실질적으로 동일한 편심 길이(50)를 갖고 측면 편심(20)들이 도 2에 도시된 교대하는 방식으로 배열되면, 홀수의 세그먼트(30)들과 짝수의 측면 편심(20)들을 가지는 임의의 튜브(10)가 실질적으로 서로 정렬된 튜브(10)의 각각의 최외측 배치 세그먼트(30)를 유발하게 된다. 이러한 배열은 튜브(10)의 입구와 출구가 서로 정렬되는 대칭 방식으로, 이용되는 튜브(10)를 가지는 열교환기가 형성되는 것을 허용함으로써 유익할 수 있으며, 이는 이러한 열교환기가 관련 시스템 내로 패키징될 수 있는 방식에 영향을 줄 수 있다. 추가적으로, 튜브(10)들의 대칭은 튜브(10)를 가지는 열교환기를 위한 단순화된 제조 공정을 더욱 촉진할 수 있다.
비록 튜브(10)가 동일한 편심 길이(50)를 모두 공유하는 짝수의 측면 편심(20)을 가지는 것으로서 기술되었을지라도, 튜브(10)가 임의의 수의 측면 편심(20)들을 가질 수 있으며 측면 편심(20)들이 튜브(10)의 세로축에 직각인 다양한 방향으로 배열되지만 본 발명의 범위 내에 있는 것을 이해하여야 한다. 추가로, 튜브(10)는 필요에 따라 편심 길이(50)와 천이 길이(60)의 임의의 다양성 또는 조합을 가질 수 있다. 튜브(10)의 각각의 세그먼트(30)는 튜브(10)의 세로 방향으로 실질적으로 동일한 길이를 가지도록 형성될 수 있거나, 또는 세그먼트(30)들은 필요에 따라 다양한 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 각각의 세그먼트(30)가 실질적으로 동일한 길이를 가지도록 형성되면, 각 세그먼트(30)의 길이, 그러므로 측면 편심(20)들이 튜브(10)에 형성되는 빈도는 튜브(10)의 포트(12)들 내에서 유동하는 유체의 바람직한 유동 조건에 따라서 선택될 수 있다. 튜브(10)에서 형성되는 측면 편심(20)들의 발생 빈도는 예를 들어 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 튜브(10)의 각 포트(12) 내에서 바람직한 정도의 난류를 촉진하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 측면 편심(20)들의 발생 빈도는 튜브(10)의 일부 영역 또는 전체를 따라서 변할 수 있으며, 필요에 따라 튜브(10)의 다른 영역을 따라서 일정할 수 있다.
도 4를 다시 참조하여, 한 쌍의 튜브(10)들은 각각의 튜브(10)의 제1 단부(1)를 향하는 각도로 도시되며, 튜브(10)들의 상기 쌍은 열교환기(5)와 같은 열교환기에서 사용하는데 적합한 구성으로 배열된다. 상기된 바와 같이, 튜브(10)들은 튜브(10)의 단면의 길게 늘어진 방향으로 서로 정렬되는 5개의 포트(12)들을 가지는 것으로서 도시된다. 각각의 튜브(10)는, 제1 긴 부분(81), 제2 긴 부분(82), 제1 짧은 부분(83), 및 제2 짧은 부분(84)을 구비하는 외벽(80)을 포함할 수 있다. 제1 긴 부분(81) 및 제2 긴 부분(82)은 서로 평행하게 배열되며, 포트(12)들의 선형 어레이의 양측부 상에 형성된다. 제1 짧은 부분(83) 및 제2 짧은 부분(84)은 유사하게 서로 평행하게 배열되며, 포트(12)들의 선형 어레이의 양쪽 단부 상에 형성된다. 다수의 분할 벽(85)들은 각각의 튜브(10)의 내부를 다수의 포트(12)들로 분할하도록 제1 긴 부분(81)으로부터 제2 긴 부분(82)으로 연장한다.
도 4에 도시된 제1 측면 편심(20a)은 각각의 튜브(10)의 제1 세그먼트(30a)를 제2 세그먼트(30b)에 연결한다. 제1 측면 편심(20a)은 편심 길이(50)을 가지는 것으로 도시되어, 제2 세그먼트(30b)의 외벽(80)의 제1 짧은 부분(83)이 편심 길이(50)만큼 제1 세그먼트(30a)의 외벽(80)의 제1 짧은 부분(83)으로부터 이격되도록 한다.
튜브(10)들은 각각의 제1 긴 부분(81)과 각각의 튜브(10)의 외벽(80)의 마주하여 배열된 제2 긴 부분(82) 상에 배치된 표면적 증가 특징부(70)를 가지는 것으로서 또한 도시된다. 표면적 증가 특징부(70)는 도 1에 도시된 바와 같이 튜브(10)들 중 인접한 튜브들 사이에서 연장하는 다수의 각이지고 교대로 배열된 핀(8)의 형태를 할 수 있다. 따라서, 튜브(10)들이 서로 이격되고 평행하게 배열될 때, 표면적 증가 특징부(70) 중 하나가 튜브(10)들 중 하나의 외벽(80)의 제1 긴 부분(81)으로부터 튜브(10)들 중 인접한 튜브의 외벽(80)의 제2 긴 부분(82)으로 연장할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
표면적 증가 특징부(70)는 제1 폭(W1) 또는 제2 폭(W2) 중 하나를 가지는 것으로서 도시된다. 표면적 증가 특징부(70)의 제1 폭(W1)은 제1 긴 부분(81)과 제2 긴 부분(82)이 연장하는 방향으로 제1 짧은 부분(83)으로부터 제2 짧은 부분(84)까지 측정된 바와 같은 그 임의의 하나의 세그먼트(30)를 따르는 각각의 튜브(10)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 폭(W1)을 가지는 도 4에 도시된 표면적 증가 특징부(70)는 그 제1 세그먼트(30a)를 따르는 튜브(10)들 중 하나의 외벽(80)의 제1 긴 부분(81) 또는 제2 긴 부분(82) 중 하나에 배치되고 폭에서 이에 대응할 수 있다. 표면적 증가 특징부(70)는 그런 다음 튜브(10)의 세로축의 방향으로 튜브(10)의 길이를 따라서 연장될 수 있다. 따라서, 표면적 증가 특징부(70)는 제1 세그먼트(30a), 제3 세그먼트(30c), 및 제5 세그먼트(30e)의 각각을 따라서 외벽(80)의 제1 긴 부분(81) 또는 제2 긴 부분(82) 중 하나와 실질적으로 정렬되어 이와 접할 수 있다. 제2 세그먼트(30b)와 제4 세그먼트(30d)는 편심 길이(50)만큼 제1, 제3, 및 제5 세그먼트(30a, 30c, 30e)들로부터 측면으로 편심될 수 있으며, 이는 각각의 제2 세그먼트(30b)와 제4 세그먼트(30d)의 일부가 편심 길이(50)만큼 표면적 증가 특징부(70) 너머로 측면으로 연장하게 되는 것을 의미한다.
다른 실시예에서, 표면적 증가 특징부(70)는 대신 제2 폭(W2)을 가질 수 있으며, 제2 폭(W2)은 튜브(10)의 인접한 세그먼트(30)들 사이에 형성된 편심 길이(50)를 더한, 그 임의의 세그먼트(30)를 따라서 제1 짧은 부분(83)으로부터 제2 짧은 부분(84)까지의 튜브(10)들 중 하나의 폭과 실질적으로 동일하다. 즉, 제2 폭(W2)은 각각의 튜브(10)의 각 인접한 세그먼트(30)들 사이에 형성된 편심 길이(50)를 더한 제1 폭(W1)과 실질적으로 동일할 수 있다. 표면적 증가 특징부(70)는 튜브(10)의 세로축에 직각인 방향으로 제2 세그먼트(30b)의 제1 짧은 부분(83)으로부터 제1 세그먼트(30a)의 제2 짧은 부분(84)까지 상응하게 연장할 수 있다. 표면적 증가 특징부(70)는 튜브(10)에 형성된 각 후속의 측면 편심(20) 뒤에 교대하는 방식으로 튜브(10)의 일부 너머로 측면으로 상응하게 연장할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 폭(W2)을 가지는 표면적 증가 특징부(70)는 제1 세그먼트(30a)를 따라서 각각의 튜브(10)의 외벽의 제1 짧은 부분(83) 너머로 측면으로 연장한다. 제2 폭(W2)을 가지는 표면적 증가 특징부(70)는, 튜브(10)의 모든 5개의 세그먼트(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)들을 포함하는, 세로 방향으로의 각각의 튜브(10)의 길이의 전체를 따라서 표면적 증가 특징부(70) 중 하나와, 각각의 튜브(10)의 외벽의 제1 긴 부분(81) 및 제2 긴 부분(82)이 접촉하는 것을 유사하게 허용한다. 비록 도 4가 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2) 모두를 가지는 표면적 증가 특징부(70)를 가지는 것으로서 튜브(10)들의 상기 쌍을 도시할지라도, 다수의 튜브(10)를 이용하는 열교환기가 필요에 따라 언제든지 하나의 일정한 폭을 가지는 표면적 증가 특징부(70)를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4를 여전히 참조하여, 튜브(10)에 형성된 포트(12)들은 튜브(10)의 외벽에 대해 각 포트(12)의 위치에 의존하여 상이한 유동 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 다양한 유동 단면적은 튜브(10)를 통해 유동하는 유체의 내부 압력으로 인하여 포트(12)들 내에서 발생하는 응력을 더욱 고르게 분배하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 포트(12)들은 외벽(80)의 제1 짧은 부분(83)에 인접하여 형성된 제1 최외측 포트(14), 외벽(80)의 제2 짧은 부분(84)에 인접하여 형성된 제2 최외측 포트(16), 및 제1 최외측 포트(14)와 제2 최외측 포트(16) 사이에 형성된 적어도 하나의 내부 포트(18)를 포함할 수 있다. 제1 최외측 포트(14)와 제2 최외측 포트(16)는 적어도 하나의 내부 포트(18) 중 임의의 것보다 크거나 또는 작은 유동 단면적을 가지도록 선택될 수 있다. 각각의 포트(12)는 튜브(10)의 구성으로 인하여 외벽(80)의 제1 긴 부분(81)과 제2 긴 부분(82) 사이에서 측정된 것과 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있으며, 그러므로, 제1 최외측 포트(14) 및 제2 최외측 포트(16)의 유동 단면적은 내부 포트(18)들에 대하여 제1 최외측 포트(14)와 제2 최외측 포트(16)의 폭을 증가시키거나 또는 감소시키는 것에 의해 내부 포트(18)들에 대하여 증가되거나 또는 감소될 수 있다. 제1 최외측 포트(14)와 제2 최외측 포트(16)는 상응하게 폭에서 내부 포트(18)들의 내부 포트 폭(Wi)보다 크거나 또는 작은 최외측 포트 폭(Wo)을 각각 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 최외측 포트(14, 16)들은 최외측 포트 폭(Wo)을 가지는 반면에, 다수의 포트(12)의 중심을 향해 형성된 포트(12)들의 후속의 각 쌍은 그 바로 외부에 형성된 포트(12)들의 폭의 비율인 폭을 가지며, 상기 비율은 포트(12)들이 포트(12)들의 어레이의 중심을 향한 유동 단면적에서 증가시키거나 감소시키는 것을 암시할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 5개의 포트(12)들을 참조하여, 최외측 포트(14, 16)들은 최외측 포트 폭(Wo)을 가질 수 있으며, 최외측 포트(12)들에 인접하여 형성된 포트(12)들은 최외측 포트 폭(Wo)의 폭의 3/4과 같은 최외측 포트 폭(Wo)의 비율인 폭을 가질 수 있으며, 중심 포트(12)는 최외측 포트 폭(Wo)의 폭의 9/16과 같은 중심 포트(12)를 둘러싸는 포트(12)들의 비율인 폭을 가질 수 있다. 대조하여, 각각의 포트(12)의 폭은 필요에 따라 최외측 포트(14, 16)들을 향한 방향으로 감소할 수 있다. 튜브(10)에 형성된 포트(12)들이 필요에 따라 튜브(10)에 형성된 각각의 포트(12)에 대해 상이한 포트 폭을 포함하는 다른 구성을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 추가적으로, 각각의 포트(12)들이 필요에 따라 임의의 적절한 단면 형상 및 배열을 가지지만 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다.
사용 시에, 제1 유체가 열교환기(5)의 입구 헤더(6)로 들어가고, 열교환기에서, 제1 유체는 그 제1 단부(1)에서 각각의 튜브(10)의 각 포트(12)로 분배된다. 제1 유체는 제1 측면 편심(20a)에 의해 측면 방향으로 방향을 바꾸기 전에 제1 세그먼트(30a)를 통해 선형으로 유동한다. 제1 유체는 그런 다음 제2 세그먼트(30b)로 들어가고, 여기에서, 제1 유체가 제2 측면 편심(20b), 그런 다음 제3 세그먼트(30c)로 향하기 전에 실질적으로 선형 방향으로 다시 유동한다. 이해되는 바와 같이, 제1 유체는 그 제2 단부(2)에서 각각의 튜브(10)를 빠져나가 출구 헤더(7)로 들어가기 전에 제3 세그먼트(30c), 제3 측면 편심(20c), 제4 세그먼트(30d), 제4 측면 편심(20d), 및 제5 세그먼트(30e)를 연속 관통하고, 튜브(10)들의 각각의 포트(12)를 통한 제1 유체의 각 독립적 유동은 열교환기(5)를 나가기 전에 재결합된다. 제1 유체가 각각의 포트(12)를 통해 나아감으로써, 제2 유체는 각각의 이격된 튜브(10)들 사이로 유동하도록 유발되어, 각각의 튜브(10)의 외벽(80)을 통해 제1 유체와 열교환한다. 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 유체는 튜브(10)들의 인접한 튜브들 사이에서 배열된 표면적 증가 특징부(70) 위에서 또는 주위에서 유동하도록 또한 유발될 수 있다. 표면적 증가 특징부(70)는 예를 들어 교대로 배열된 다수의 핀(8)의 형태를 할 수 있다. 표면적 증가 특징부(70)는 제2 유체에 노출되어 이와 열교환하는 열교환기(5)의 부품들의 전체 표면적을 증가시키도록 각각의 튜브(10)의 외벽(80) 내의 열 에너지가 표면적 증가 특징부(70)를 통하여 더욱 분배되는 것을 가능하게 하고, 이에 의해, 열교환기(5)의 열교환 효율을 증가시킨다.
측면 편심(20)들의 존재는 제1 유체가 튜브(10)의 각각의 세그먼트(30a, 30b, 30c, 30d, 30e)를 통하여 나아감으로써 제1 유체의 난류를 증가시키는 것에 의해 튜브(10)들을 가지는 열교환기(5)가 유익하게 증가된 열교환 효율을 가지도록 한다. 증가된 열교환 효율은 포트(12)들 중 하나와 같은 통로를 통해 유동하는 층류를 가진 유체가 난류 유동을 가지는 관통하여 유동하는 유체보다 통로를 한정하는 내부면에서 덜 대류적인 열교환을 촉진하는 경향이 있기 때문에 일어난다. 층류 유동 동안, 유체는 경계층을 형성하는 통로의 내부면에 실질적으로 평행하게 유동하는 경향이 있으며, 경계층에 바로 인접한 유체만이, 주로 통로를 한정하는 표면과의 전도성 열전달을 통해 열을 교환하도록 한다. 평행 유동은 통로 내에서 유체의 혼합의 부족으로 이어지고, 이는 통로 내에서 일어나는 대류성 열전달의 양이 최소인 것을 의미한다. 따라서, 유체의 혼합 정도를 증가시키도록 열교환기 통로를 통한 유동의 난류를 증가시키는 것이 이로울 수 있으며, 이는 차례로 통로의 중앙 영역 내의 유체와 경계층에 있는 유체 사이의 열전달을 촉진할 수 있거나, 또는 통로의 중앙 영역을 통하여 유동하는 유체가 유체 유동 내의 와류의 형성에 의해 경계층으로 끌어당겨지도록 할 수 있다.
측면 편심(20)들은 각각의 튜브(10)의 하나의 세그먼트(30)로부터 다른 인접한 세그먼트(30)로의 천이에서 제1 유체가 방향을 반복적으로 변경하도록 하고, 이에 의해, 제1 유체가 방향에서의 각 변경을 통해 나아감으로써 제1 유체의 혼합을 촉진한다. 제1 유체의 부분들은 또한 제1 유체가 튜브(10)의 다음의 세그먼트(30) 상에 연속함으로써 각각의 포트(12)의 내부면을 또한 타격할 수 있으며, 이에 의해, 각각의 포트(12)의 내부면을 형성하는 경계에서 제1 유체를 각각의 포트(12)의 중앙 영역 내의 제1 유체와 더욱 혼합시키고, 이에 의해, 각각의 포트(12) 내의 제1 유체의 상이한 부분들 사이의 추가의 혼합을 촉진한다.
각각의 튜브(10)에서 측면 편심(20)들의 존재는 또한 튜브(10)의 각각의 세그먼트(30)의 국부적인 명백한 길이에서의 변경으로 인하여 완전히 선형으로 배열된 튜브들을 포함하는 열교환기와 비교할 때 열교환기(5)의 열교환 효율을 증가시킨다. 도 6은 단상 파이프 유동 내에서 길이(L)에 대한 상이한 유압 튜브 지름(Dhyd)의 비율(Dhyd/L)에서 누셀트수(Nu)와 레이놀드수(Re) 사이의 관계를 도시한다. 측면 편심(20)들을 가진 튜브(10)를 측면 편심(20)들이 없거나 또는 실질적으로 유사한 선형으로 배열된 튜브와 비교할 때, 측면 편심(20)들은, 측면 편심(20)들이 없는 선형으로 배열된 튜브의 전체 길이보다 국부적으로 명백히 짧은 길이를 갖는 다수의 세그먼트(30)들로 튜브(10)들이 분할되도록 한다. 따라서, 튜브(10)의 각 세그먼트(30)는 측면 편심(20)들이 없는 튜브보다 큰 유압 튜브 지름 대 길이의 비율을 가진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 주어진 레이놀드수에서 보다 큰 유압 튜브 지름 대 길이의 비율은 보다 큰 누셀트수를 유발한다. 누셀트수는 포트(12)들 중 하나의 내부면과 같은 경계를 가로지르는 유체의 전도성 열전달에 대한 대류성 열전달의 비율을 나타낸다. 그리하여, 보다 높은 누셀트수는 보다 높은 정도의 대류성 열전달에 대응하고, 이는 차례로 유사한 조건 하에서 순수 전도성 열전달보다 튜브 벽(80)과 같은 통로 벽을 통하여 보다 큰 열전달을 촉진한다. 따라서, 측면 편심(20)들, 그러므로 명백한 편심 세그먼트(30)들의 도입은 각각의 포트(12)가 선형으로 배열된 다수의 세그먼트들로 분할되도록 하고, 이는 결합하여, 동일한 길이를 따라서 선형으로 배열된 유사한 튜브보다 큰 열전달을 촉진한다.
도 5를 지금 참조하여, 튜브(10)들 중 하나를 제조하기 위한 시스템(100)이 도시된다. 시스템(100)은 압출 다이 또는 고정구(105), 제한 수단(110), 및 편심 도입 수단(115)을 포함한다. 압출 다이(105)는 예를 들어 다이의 출구의 단면 형상에 기초하여 사전 결정된 단면 형상을 가지도록 재료를 압출하는데 적절한 디바이스의 임의의 공지된 형태일 수 있다. 따라서, 압출 다이(105)는 압출 공정 동안 외벽(80)과 각각의 분할 벽(85)을 포함하는 튜브(10)의 본체를 제조하도록 구성될 수 있으며, 이에 의해, 각각의 튜브(10) 내에서 선형으로 배열된 포트(12)들의 어레이를 형성한다. 이해되는 바와 같이, 압출 다이(105)는, 튜브들이 압출 다이(105)로부터 압출됨에 따라서, 압출 다이로부터 각각의 튜브(10)의 세로축에 평행하게 연장하는 제3 방향으로 재료를 압출하도록 구성될 수 있다.
제한 수단(110)은 도 5에서 한 쌍의 롤러(111)로서 도시되며, 롤러들은 튜브(10)의 어느 한 측부에 배치되고 각각의 튜브(10)가 압출 다이(105)로부터 압출되는 제3 방향에 직각인 제5 방향으로의 최근에 압출된 튜브(10)의 움직임을 제한한다. 각각의 롤러(111)는 압출의 제3 방향과 제한된 제5 방향 모두에 직각인 제4 방향으로 연장하며, 각각의 롤러(111)가 제4 방향으로 연장하는 회전축을 또한 포함하도록 한다. 롤러(111)들은 제5 방향으로 튜브(10)를 제한하도록 튜브(10)의 외벽(80)의 각각의 제1 긴 부분(81)과 제2 긴 부분(82)을 접촉하는 것으로서 도시된다. 그러나, 롤러(111)에 부가하여, 제한 수단(110)이 튜브(10)들 중 하나의 압출 동안 제5 방향으로 튜브(10)의 상대 운동을 제한하는데 적절한 임의의 디바이스, 가이드, 또는 구조일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
편심 도입 수단(115)은 압출 공정 동안 또는 튜브(10)들 중 하나의 압출에 바로 이어서 제3 방향과 제5 방향 모두에 직각인 제4 방향을 따라서 튜브(10)에 측면 힘(lateral force)을 적용하도록 구성된다. 편심 도입 수단(115)은 도 5에서 튜브(10)가 압출 다이(105)로부터 압출됨으로써 튜브 벽(80)의 제1 짧은 부분(83) 또는 제2 짧은 부분(84) 중 하나에 바로 인접하거나 또는 접하는 표면을 가지는 것으로서 도시된다. 편심 도입 수단(115)은 힘이 교대 방식으로 제1 짧은 부분(83)과 제2 짧은 부분(84) 모두에 적용되는 것을 가능하게 하도록 튜브(10)의 반대편 측부 상에 또한 배치될 수 있다. 따라서, 편심 도입 수단(115)은 압출 공정 동안 튜브(10)로 후속의 측면 편심(20)들을 도입하기 위해 제4 방향으로 따라서 왕복하도록 구성될 수 있다. 비록 편심 도입 수단(115)이 도 5에서 튜브(10)에 인접하여 형성된 실질적으로 평탄한 표면을 가진 블록 또는 다이로서 도시되었을지라도, 편심 도입 수단(115)이 튜브(10)에 측면 힘을 적용할 수 있는 임의의 적절한 부품일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 편심 도입 수단(115)은 패턴화된 롤러(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이 롤러는 제5 방향(제한된 방향)으로 연장하는 회전축과, 제1 짧은 부분(83)과 제2 짧은 부분(84) 중 하나와 접촉하는 롤러의 외부면을 가진다. 패턴화된 롤러는 롤러가 튜브(10)와의 접촉 동안 회전함으로써 롤러의 원주 주위에서 변하는 롤러의 반경에 기초하여 튜브(10)에 가변적인 측면 힘을 적용하도록 구성될 수 있다.
사용시에, 튜브(10)는 제3 방향으로 제한 수단(110)과 편심 도입 수단(115) 모두를 향하여 압출 다이(105)로부터 압출된다. 제한 수단(110)은 튜브 벽(80)의 제1 긴 부분(81)과 제2 긴 부분(82)의 각각에 힘을 적용하는 것에 의해 제5 방향을 따라서 최근에 압출된 튜브(10)의 운동을 제한한다. 튜브(10) 상에 배치되는 기계적 제한물은 편심 도입 수단(115)이 제4 방향으로 튜브(10)에 교대하는 기계적 힘을 적용하는 동안 튜브(10)의 평면 변형을 벗어나는 것을 최소화하도록 사용될 수 있다. 제한되면, 편심 도입 수단(115)은 튜브(10)로 측면 편심(20)을 도입하도록 제1 짧은 부분(83) 또는 제2 짧은 부분(84) 중 하나에 제4 방향으로 힘을 적용한다. 편심 도입 수단(115)은 필요에 따라 정렬되는 제1 단부(1)와 제2 단부(2)를 가지는 튜브(10)를 생성하도록 교대하는 방식으로 튜브(10) 내로 다수의 측면 편심(20)을 도입하기 위해 또한 전후 왕복하도록 유발될 수 있다. 패턴화된 롤러 또는 패턴화된 롤러의 쌍이 사용되면, 롤러 상에 형성된 다양한 패턴은 롤러들이 회전함으로써 롤러의 가변적인 반경의 수단에 의해 교대하는 측면 편심(20)들을 형성하도록 유발될 수 있다. 어떠한 경우에도, 편심 도입 수단(115)은 다수의 측면 편심(20)들에 의해 분리된 다수의 세그먼트(30)들을 생성하도록 압출 공정 동안 또는 압출 공정 직후에 튜브(10)를 기계적으로 변형시킨다.
측면 편심(20)들이 상기된 방식으로 튜브(10) 내에서 적절한 유동 특징을 생성하도록 형성되는 한, 측면 편심(20)들이 시스템(100)을 수반하지 않는 별개의 공정에서 포함하는, 튜브의 압출 공정 후 어느 때에도 튜브(10) 내로 또한 도입될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
튜브(10) 내로의 측면 편심(20)들의 도입은 비용 효과적이고 덜 복잡한 방식으로 튜브(10)가 제조되는 것을 가능하게 하고, 튜브(10)에서 또는 튜브 내에서 사용하기 위한 별도로 제조된 인서트 또는 특징부의 이용을 요구하지 않는다. 측면 편심(20)들은 유익하게 다수의 세그먼트(30)들로 튜브(10)를 분리하며, 이 세그먼트들은 튜브(10)의 포트(12)들을 통해 유동하는 유체 내에서 추가의 난류를 촉진하고, 이는 차례로 튜브(10)의 열교환 효율을 개선한다. 튜브(10)와 그 관련 특징부들의 치수는, 튜브를 통과하는 유량을 최대화하는 것, 튜브에서의 압력 강하를 최소화하는 것, 및 튜브로부터 열전달의 정도를 최대화하는 것을 포함하는, 튜브(10)의 포트(12)들 내에서 바람직한 유동 특징을 만들도록 선택될 수 있다.
앞의 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 필수적인 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 다양한 용도 및 조건에 적응시키도록 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변경을 만들 수 있다.

Claims (20)

  1. 열교환기에서 사용하기 위한 튜브로서,
    세로축과 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 본체를 포함하며, 적어도 하나의 포트가 상기 튜브를 통해 유체를 운반하기 위하여 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 상기 본체를 통하여 형성되며, 상기 본체는 다수의 세로로 연장하는 세그먼트들로 분할되고,
    상기 세그먼트들 중 하나에 형성된 적어도 하나의 포트는 상기 세그먼트들 중 인접한 세그먼트에 형성된 적어도 하나의 포트로부터 측면으로 편심되어, 인접한 세그먼트들 사이에 형성된 적어도 하나의 측면 편심(lateral offset)을 가지고,
    상기 측면 편심은 튜브의 세로축에 직각인 방향으로 측정된 포트 천이 폭을 가지고, 상기 포트 천이 폭은 각각의 세그먼트를 따르는 포트의 내경의 2배보다 큰, 튜브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 세그먼트들 중 제1 세그먼트는 상기 본체의 세그먼트들 중 인접한 세그먼트로부터 측면으로 편심되는, 튜브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 본체에 형성된 다수의 포트들을 포함하며, 각각의 포트는 상기 본체의 세로축을 가로질러 연장하는 선형 어레이로 서로 이웃하여 배열되는, 튜브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세그먼트들 중 하나의 적어도 하나의 포트는 상기 포트들의 선형 어레이가 연장하는 방향과 동일한 방향으로 상기 세그먼트 중 인접한 세그먼트의 적어도 하나의 포트로부터 측면으로 편심되는, 튜브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 선형 어레이의 최외측 단부에 형성된 포트들은 상기 선형 어레이의 최외측 단부에 형성된 포트들 사이에 형성된 적어도 하나의 포트와 다른 유동 단면적을 가지는, 튜브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 천이 영역은 상기 세그먼트들 중 하나로부터 상기 세그먼트들 중 인접한 세그먼트로의 천이에서 형성되며,
    상기 적어도 하나의 포트는 상기 천이 영역을 따라서 상기 본체의 세로축을 가로지르는 방향으로 적어도 부분적으로 연장하는, 튜브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 천이 영역은 상기 세그먼트들 중 하나로부터 상기 세그먼트들 중 인접한 세그먼트로의 천이에서 형성되며,
    상기 적어도 하나의 포트는 상기 천이 영역을 따라서 상기 본체의 세로축에 대해 일정 각도로 연장하는, 튜브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 모든 다른 세그먼트는 상기 본체의 세로 방향으로 서로 정렬되는, 튜브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본체의 제1 단부에 형성된 세그먼트들 중 하나는 상기 본체의 제2 단부에 형성된 세그먼트들 중 하나와 정렬되는, 튜브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 각각의 세그먼트는 동일한 길이를 가지는, 튜브.
  11. 입구 헤더;
    출구 헤더; 및
    다수의 튜브;를 포함하는 열교환기로서,
    각각의 튜브는 세로축과 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 본체를 포함하며, 적어도 하나의 포트는 상기 튜브를 통해 유체를 운반하기 위하여 제1 단부로부터 제2 단부로 상기 본체를 통하여 형성되며, 상기 본체는 다수의 세로로 연장하는 세그먼트들로 분할되고,
    상기 세그먼트들 중 하나에 형성된 적어도 하나의 포트는 상기 세그먼트들 중 인접한 세그먼트에 형성된 적어도 하나의 포트로부터 측면으로 편심되어, 인접한 세그먼트들 사이에 형성된 적어도 하나의 측면 편심(lateral offset)을 가지고,
    상기 측면 편심은 튜브의 세로축에 직각인 방향으로 측정된 포트 천이 폭을 가지고, 상기 포트 천이 폭은 각각의 세그먼트를 따르는 포트의 내경의 2배보다 큰, 열교환기.
  12. 제11항에 있어서,
    표면적 증가 특징부가 상기 튜브의 인접한 튜브들 사이에 배치되는, 열교환기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 표면적 증가 특징부는 상기 본체의 하나의 세그먼트를 따르는 상기 본체의 폭과, 상기 세그먼트의 인접한 세그먼트가 하나의 세그먼트로부터 측면으로 편심된 거리를 더한 그 하나의 세그먼트를 따르는 본체의 폭 중 하나와 실질적으로 동일한 폭을 가지는, 열교환기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 입구 헤더에 결합된 각 튜브의 상기 본체의 세그먼트는 상기 출구 헤더에 결합된 각 튜브의 상기 본체의 세그먼트와 정렬되는, 열교환기.
  15. 제11항에 있어서,
    각각의 튜브는 압출 공정으로 형성되며, 각각의 포트는 압출 공정동안 형성된 상기 본체에 있는 공동인, 열교환기.
  16. 튜브를 형성하는 방법으로서,
    제3 방향으로 압출 다이로부터 본체를 세로로 압출하는 단계로서, 상기 본체의 압출은 상기 본체를 통해 유체를 운반하기 위해 상기 본체에서의 적어도 하나의 포트의 형성을 포함하는 단계;
    상기 본체의 세로축을 가로지르는 제4 방향으로 상기 본체의 제1 부분을 따라서 힘을 적용하는 단계; 및
    상기 제1 부분에 인접하여 형성된 상기 본체의 제2 부분에 대하여 측면으로 편심되도록, 상기 본체의 제1 부분과 상기 본체에 형성된 적어도 하나의 포트를 변형시키는 단계;를 포함하고,
    상기 튜브는 변형 단계에 의해, 제1 부분과 제2 부분 사이에 적어도 하나의 측면 편심이 형성되고,
    상기 측면 편심은 튜브의 세로축에 직각인 방향으로 측정된 포트 천이 폭을 가지고, 상기 포트 천이 폭은 각각의 부분을 따르는 포트의 내경의 2배보다 큰, 튜브 형성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 방향 및 상기 제4 방향 모두에 직각인 제5 방향으로 상기 본체의 제1 부분의 운동을 제한하는 단계를 추가로 포함하는, 튜브 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    본체와 접촉하는 적어도 하나의 롤러가 상기 제5 방향으로 상기 본체를 제한하도록 사용되는, 튜브 형성 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    편심 도입 수단이 상기 제4 방향으로 힘을 적용하도록 사용되는, 튜브 형성 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    패턴화된 롤러가 상기 제4 방향으로 힘을 적용하도록 사용되는, 튜브 형성 방법.
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