KR20130001224A

KR20130001224A - 열 교환기 핀, 조립체 및 방법

Info

Publication number: KR20130001224A
Application number: KR1020127021481A
Authority: KR
Inventors: 잭 쉐퍼
Original assignee: 블리스필드 매뉴팩츄어링 캄파니
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2013-01-03
Also published as: US20110203782A1; JP2013520637A; EP2536989A4; EP2536989A2; KR101414309B1; WO2011103574A3; WO2011103574A2

Abstract

본 발명에 따르면, 블레이드형 열 교환기 핀, 상기 핀이 설치된 튜브 조립체, 및 상기 핀을 사용하는 방법이 제공된다. 블레이드형 핀(10)은, 칼라(12)와, 이 칼라(12)의 축(14)으로부터 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분(20)을 포함한다. 반경방향 부분(20)은, 칼라(12)와 인접하는 베이스 영역(22)과, 이로부터 반경방향으로 연장하는 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트를 갖는다. 각각의 블레이드(24, 26)는 칼라(12)의 축(14)을 가로지르는 스팬방향 축(32)을 갖는다. 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각은, 그 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되어, 축방향으로 서로 이격된 반경방향 에지(36)를 갖고, 블레이드(26)의 제 2 세트의 각각은, 그 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되지 않는다. 제 1 세트의 블레이드(24) 중 적어도 일부는, 제 2 세트의 블레이드(26) 중 적어도 일부 사이에 있다.

Description

열 교환기 핀, 조립체 및 방법{HEAT EXCHANGER FINS, ASSEMBLIES AND METHODS}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은, 2010년 2월 19일에 출원된 미국 가출원 제61/306,140호의 이익을 주장하며, 상기 출원의 내용은 본원에 참조에 의해 원용된다.

본 발명은 일반적으로 열 교환기에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 열 교환기 튜브에 설치되기에 적합하고 상기 튜브에 대한 열 전달을 향상시키도록 구성된 핀(fin)에 관한 것이다.

여러 유형의 고체 및 유체에 대한 열 전달을 위해 다양한 산업에서 열 교환기가 이용되고 있다. 비제한적인 예로서, 자동차 산업은 에어 컨디셔닝 시스템(응축기 및 증발기), 엔진 냉각 시스템(방열기(radiator)), 및 내부 기후 조절 시스템(히터 코어) 등에서 열 교환기를 이용하고 있다. 응축기 및 증발기에 관해 자동차 산업에서 사용되는 열 교환기 구성의 한 형태는, 한 쌍의 매니폴드 사이에서 이들에 접합되어, 병류 구성을 형성하는 다수의 평행한 튜브를 포함한다. 전형적으로는, 상기 튜브들의 단부들은, 일반적으로 각 매니폴더의 벽에 형성된 슬롯 또는 구멍 형태의 튜브 포트에 야금학적으로(metallurgically) 접합(브레이징, 납땜 또는 용접)된다.

열 교환기 튜브 위에서 흐르는 유체(기체 및/또는 액체)와, 튜브를 통해 흐르는 유체(기체 및/또는 액체) 사이에 열을 전달하기 위해 이용가능한 표면적의 양을 최대화하기 위해, 열 교환기는, 다수의 튜브가 표면적이 큰 핀들과 열적으로 소통하는 튜브-핀 구성을 갖는 것이 보통이다. 핀의 일 유형은, 다수의 평행한 튜브들이 개별적으로 삽입되는 다수의 개구부를 구비한 평탄한 패널의 형태이다. 핀의 다른 유형은, 인접하는 튜브의 쌍들 사이에 위치된 사인곡선형(sinusoidal) 센터의 형태이다. 각각의 경우에 있어서, 결과로서 얻어지는 튜브-핀 조립체는, 핀의 에지들이 튜브들 사이에 흐르는 유체(예컨대, 공기)와 면하도록 통상 배향되며, 즉, 핀들은 그 핀들이 부착된 튜브의 축을 가로지르도록 배향된다.

제안된 핀의 대안으로서의 형태는, 개별의 열 교환기 튜브로부터 반경방향으로 연장하는 핀을 포함한다. 예를 들어, 튜브의 외측 표면 상에 일체로 형성될 수 있는 나선 형상의 핀이 제안되었고, 또한 개별적으로 형성된 후 튜브의 외측에 적층되는 디스크 형상 핀이 제안되었다. 후자의 예는, US 특허 제4,538,677호, 제5,337,807호, 제5,617,916호, 제6,234,245호, 제7,418,848호 및 제7,743,821호를 포함한다. 이들 문헌으로부터 명확한 바와 같이, 디스크 형상 핀에 대해, 전형적으로, 다르게는 연속적인 원형의 외측 주변부를 갖는 핀 상에 규정된 파형(corrugated), 소용돌이형(convoluted) 및 리브형(ribbed)을 포함한 각종 형상이 제안되어 왔다. 또한, 개별 세그먼트가 디스크의 중심축으로부터 반경방향으로 연장하는 블레이드 형상의 구성을 갖는 디스크 형상 핀도 제안되어 왔다. 이들 세그먼트는 일반적으로 크기 및 형상이 균일하며, 디스크의 평면에 전부 놓일 수도 있고, 또는 변형되어 프로펠러나 터빈의 블레이드와 다소 유사하게, 디스크 평면으로부터 돌출할 수도 있다.

본 발명은, 블레이드형 열 교환기 핀, 상기 핀이 설치된 열 교환기 튜브 조립체, 및 상기 핀을 이용하여 유체 간에 열 에너지를 전달하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 상기 블레이드형 열 교환기 핀은, 축과, 내측 및 외측 표면을 규정하도록 관 형상을 구비한 칼라(collar)와, 상기 칼라의 축으로부터 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분을 포함한다. 상기 반경방향 부분은, 상기 칼라와 인접한 베이스 영역과, 상기 베이스 영역에 부착되고 상기 베이스 영역으로부터 반경방향으로 연장하는 블레이드를 포함한다. 상기 베이스 영역은 상기 칼라의 축을 가로지르는 베이스면을 규정한다. 상기 블레이드는 상기 블레이드의 제 1 및 제 2 세트의 환형의 어레이를 규정한다. 상기 환형의 어레이는 상기 블레이드의 제 1 및 제 2 세트 사이의 간극에 의해 중단되는 상기 블레이드형 열 교환기의 불연속적인 주변부를 규정한다. 상기 블레이드의 제 1 및 제 2 세트 중의 각각의 블레이드는 상기 칼라의 축을 가로지르는 스팬방향(span-wise) 축을 갖는다. 또한, 상기 블레이드의 제 1 세트의 각각의 블레이드는, 서로 축방향으로 이격되어 있는 대향 배치된 반경방향 에지를 갖도록, 그 스팬방향 축을 중심으로 회전되어 있고, 상기 블레이드의 제 2 세트의 각각의 블레이드는, 서로 축방향으로 이격되어 있지 않은 대향 배치된 반경방향 에지를 갖도록, 그 스팬방향 축을 중심으로 회전되어 있지 않는다. 상기 블레이드의 제 1 세트의 블레이들 중의 적어도 일부는 상기 블레이드의 제 2 세트의 블레이들 중의 적어도 일부의 블레이들 사이에 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 블레이드형 열 교환기 핀은, 열 교환기 튜브에 설치되어 열 교환기 튜브 조립체를 규정하는 복수의 블레이드형 열 교환기 핀 중의 하나이다. 각각의 블레이드형 열 교환기 핀의 칼라는 열 교환기 튜브의 외측 표면에 접촉하고 이를 둘러싼다. 또한, 열 교환기 튜브 조립체는, 열 교환기 튜브의 외측 표면에 접촉하고 이를 둘러싸는 칼라를 갖는, 하나 이상의 블레이드리스(bladeless) 열 교환기 핀을 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 양태는, 복수의 블레이드형 열 교환기 핀을 이용하여 두 유체 사이에서 열 에너지를 전달하는 방법이다. 당해 방법은, 각 블레이드형 열 교환기 핀의 칼라가 열 교환기 튜브의 외측 표면에 접촉하고 이를 둘러싸도록, 열 교환기 튜브 상에 블레이드형 열 교환기 핀을 설치하는 단계와, 열 교환기 튜브 내에 규정된 내부 통로를 통해 제 1 유체를 흘리는 단계와, 열 교환기 튜브 상의 블레이드형 열 교환기 핀의 블레이드를 통해 제 2 유체를 흘리는 단계를 포함한다. 또한, 열 교환기 튜브 조립체는, 열 교환기 튜브의 외측 표면에 접촉하고 이를 둘러싸며, 그 주위에 제 2 유체가 흐르는 칼라를 갖는, 하나 이상의 블레이드리스 열 교환기 핀을 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 기술적 효과는, 블레이드형 열 교환기 핀은, 단독 또는 하나 이상의 블레이드리스 열 교환기 핀과 조합되어, 종래의 디스크 형상 및 나선 형상의 냉각 핀과 비교할 때, 열 교환기 튜브의 열 전달 효율을 현저히 증진시킨다는 것이다. 특히, 그 각각의 피치 축을 중심으로 일부는 회전되고, 다른 나머지들은 회전되지 않는 블레이드들의 조합은, 튜브 주위의 유체 유동에 대한 댐 효과(damming effect)를 생성하지 않으면서 열 교환기 튜브 주위의 열의 확산을 증진시킴으로써 열 전달을 향상시키는 것을 보여주었다. 블레이드형 및 블레이드리스 열 교환기 핀의 조합을 사용하면, 특히 열 교환기 튜브가 고체 파편(debris) 및 고압 유체에 의한 충돌로부터 손상을 받게 될 경우에 핀의 구조적 강도를 증진시킬 수 있다는 것은 추가의 혜택이다.

이하의 상세한 설명으로부터, 본 발명의 다른 양태 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3은, 각각, 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스크 형상의 블레이드 핀의 축방향 도면, 측면도 및 사시도,
도 4 및 도 5는, 각각, 본 발명의 실시형태에 따라 도 1 내지 도 3의 블레이드형 핀과 조합하여 사용하기에 적합한 디스크 형상 블레이드리스 핀의 축방향 도면 및 측면도,
도 6은, 도 1 내지 도 3, 그리고 선택적으로는 도 4 및 도 5의 핀을 열 교환기 튜브 상에 조립하기 위한 고정구(fixture)의 분해 사시도,
도 7은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 블레이드형 핀, 및 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 구성된 블레이드리스 핀이 교번적인 패턴으로 설치되어 핀 어레이를 형성하고 있는 열 교환기 튜브를 도시하는 도면.

도 1, 도 2 및 도 3은, 본 명세서에서 블레이드형 열 교환기 핀(10)으로 지칭되는 구성을 나타낸다. 본 설명은, 핀(10)의 중심축(14)으로부터 외측으로 방사상으로 퍼져서 핀(10)의 주변부(28)를 규정하는 블레이드(24 및 26)를 갖는 핀(10)에 관한 것이다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 핀(10)은, 당해 핀(10)이 원형의 주변부(28)를 가질 필요가 없음은 명확하지만, 그 핀(10)이 대체로 디스크 형상의 프로파일을 가져서 주변부(28)가 대체로 원 형상인 점에서 디스크 형상으로서 기술할 수도 있다. 또한, 도 1 내지 도 3에서는, 핀(10)의 축(14)을 규정하는 관 형상의 칼라(12)를 구비하는 것으로 블레이드형 핀(10)을 도시하고 있다. 축(14)은, 이하의 논의에 있어서, 핀(10)의 축방향, 반경방향 및 원주방향에 대한 기준으로서의 역할을 할 것이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 칼라(12)는 원통형의 내측 표면(16) 및 외측 표면(18)을 규정하도록 원통 형상을 갖는다. 그러나, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "관형(tubular)"이라는 용어는 원형의 단면 형상에 한정되지 않고, 예컨대 직선 형상 등의 다른 비원형의 단면 형상도 포함한다.

핀(10)은, 칼라(12)를 둘러싸고 또한 칼라(12)의 축(14)으로부터 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분(20)을 갖는다. 베이스 영역(22)은, 칼라(12)의 축(14)을 가로지르며, 바람직하게는 (도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이) 수직인 평면을 규정하거나 그 평면 위에 놓인다. 반경방향 부분(20)은 축(14)을 가로지르거나 축(14)에 대해 90도 이외의 소정 각도로 배치될 수 있음을 예측할 수 있으나, 도 1 내지 도 3에 있어서는, 반경방향 부분(20)은, 또한 축(14)에 수직인 것으로서 도시되어 있다. 또한, 반경방향 부분(20)은 축(14)에 대해 원뿔 형상을 가질 수 있다. 반경방향 부분(20)은, 칼라(12)에 즉시 인접하며 그를 둘러싸며, 그로부터 블레이드(24 및 26)가 반경방향으로 연장하는 베이스 영역(22)을 포함한다. 칼라(12)와 반경방향 부분(20)이 개별적으로 형성되고 조립되어 핀(10)을 형성할 수 있음은 본 발명의 범위 내이지만, 칼라(12) 및 반경방향 부분(20)(베이스 영역(22) 및 블레이드(24 및 26)를 포함함)은, 도 1 내지 도 3에서, 일체의 구조를 갖도록 일체적으로 형성되는 것으로서 도시되어 있다. 또한, 블레이드(24 및 26)은 개별적으로 형성되고나서, 베이스 영역(22)에 부착될 수 있음도 예측할 수 있다.

블레이드(24 및 26)는 핀(10) 상에 배열되어 블레이드의 환형의 어레이를 규정한다. 이하의 논의를 위해, 추가의 블레이드의 세트의 사용도 본 발명의 범위 내에 있지만, 블레이드(24 및 26)가 두 개의 개별 블레이드의 세트를 규정한다고 말할 수 있다. 도 1에서, 블레이드(24 및 26)는 교번적인 패턴으로 배열되어 있으며, 각각의 블레이드(24)는 한 쌍의 블레이드(26) 사이에 원주방향으로 배치되거나 그 역으로 배치되어 있다. 반경방향 간극(30)에 의해 블레이드(24 및 26)가 서로 이격되는 결과, 각각의 블레이드(24 및 26)는, 각각, 대향 배치된 한 쌍의 반경방향 에지(36 및 38)를 규정한다. 간극(36)의 결과로서, 블레이드형 핀(10)의 주변부(28)는, 이웃한 블레이드(24 및 26)의 쌍 사이의 간극(30)에 의해 중단된 결과로서, 불연속적이다.

각각의 블레이드(24 및 26)는 스팬방향 축(32)을 갖는 것으로서 기술할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 각각의 블레이드(24 및 26)의 스팬방향 축(32)은, 블레이드(24 및 26)의 반경방향 에지(36 및 38)로부터 각각 등간격인 것이 바람직하다. 각각의 스팬방향 축(32)은 핀(10)의 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)과 일치한다. 도 1 내지 도 3의 실시형태에 있어서, 각각의 블레이드(24 및 26)의 스팬방향 축(32)은 또한, 베이스 영역(22)에 의해 규정되는 평면 내에 놓이며, 칼라(12)의 축(14)에 수직이다. 그러나, 블레이드(24 및 26)의 스팬방향 축(32)은 축(14)에 대해 수직일 필요는 없으며, 예를 들어, 원뿔 형상을 갖는 반경방향 부분(20)의 결과로서, 축(14)에 대해 비스듬할 수도 있고, 또 다르게는 축(14)에 대해 수직이 아닌 각도가 될 수도 있다.

블레이드(24 및 26)는, 프로펠러나 터빈의 블레이드와 어느 정도 유사하게, 그 스팬방향 축(32)을 중심으로 각각의 블레이드(24)가 회전되지만, 블레이드(26)는 그렇지 않은 점에 있어서 상이하다. 대신에, 각각의 블레이드(26)는 베이스 영역(22)에 의해 규정되는 평면 내에 전적으로 놓인다. 베이스 영역(22)과 각 블레이드(24) 사이의 연결부는, 도 1에서, 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)을 가로지르지만 수직이 아닌 선형의 크리스(crease)(40)를 규정하는 것으로서 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 구성에 있어서, 각각의 블레이드(24)의 스팬방향 축(32)은 계속하여 베이스 영역(22)에 의해 규정된 평면 내에 놓여 있지만, 각각의 블레이드(24)의 반경방향 에지(36)는 축방향으로 서로 이격되어 있다. 도 2로부터 명확한 바와 같이, 블레이드(24)의 스팬방향 축(32)이 베이스 영역(22)에 의해 규정된 평면에 놓여 있기 때문에, 블레이드(24)의 반경방향 에지(36)는 베이스면의 양측에 위치된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 유형의 블레이드 핀(10)은, 바람직하게는, 다수의 다른 핀과 조합되어 사용되고, 상기 다른 핀의 적어도 일부는 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는다. 그러면, 도 6에 도시한 바와 같이, 이들 핀(10)은 열 교환기 튜브(72) 상에 설치되어 열 교환기 튜브 조립체(70)를 규정할 수 있다. 각 블레이드형 핀(10)의 칼라(10)는, 튜브(72)의 외장 표면(74)에 접촉하고 이를 둘러싸며, 각 칼라(12)의 축(14)은 바람직하게는 튜브(72)의 축(80)과 일치한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 튜브 조립체(70)는 도 4 및 도 5에 도시된 유형의 블레이드리스 열 교환기 핀(50)을 복수개 더 포함하여, 핀(10 및 50)은 튜브(72) 상에 핀(10 및 50)의 선형의 어레이를 규정한다. "블레이드리스(bladeless)"란 용어는, 반경방향 간극(30)에 의해 분리되어 있는 핀(10)의 반경방향 블레이드(24 및 26)에 대해, 블레이드리스 핀(50)은 반경방향 간극에 의해 분리된 임의의 구분된 반경방향 요소가 없는 점에 있어서의, 도 1 내지 도 3의 핀(10)과, 도 4 및 도 5의 핀(50)의 차별화를 도우려 의도한 것이다. 도 4 및 도 5로부터 명확한 바와 같이, 각각의 블레이드리스 핀(50)은, 핀(50)의 축(54)을 규정하는 칼라(52), 및 상기 칼라(12)의 축(54)으로부터 반경방향으로 연장하여 연속적인(즉, 간극에 의해 중단되지 않는) 주변부(62)를 규정하는 반경방향 부분(60)을 갖는다. 반경방향 부분(60)은 원뿔 형상을 가짐과 더불어 축(54)에 대해 어떤 다른 횡단 각도로 배치될 수도 있으나, 도 1 내지 도 3의 핀(10)과 같이, 블레이드리스 핀(50)의 반경방향 부분(60)은 축(54)에 대해 수직인 것으로서 도시되어 있다. 도 6으로부터 명확한 바와 같이, 각 블레이드리스 핀(50)의 칼라(52)는, 그 축(54)이 튜브(72)의 축(80)과 일치하도록, 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 이를 둘러싼다.

또한, 도 6으로부터 명확한 바와 같이, 블레이드리스 핀(50)은 블레이드형 핀(10)의 쌍들 사이에 배치된다. 블레이드리스 핀(50)이 존재함으로써 튜브 조립체(70)의 열적 성능이 다소 저하되는 경향이 있지만, 도 6에 도시된 구성은 핀(10)의 내구성을 높여서 튜브 조립체(70)의 전체 내구성을 높인다. 특히, 블레이드리스 핀(50)은, 자동차 적용에서 사용되는 열 교환기에서 발생가능한 바와 같이, 고체 파편 혹은 고압 유체로부터 튜브 조립체(70)가 충격을 받았을 경우에 그 인접하는 블레이드형 핀(10)의 지지를 돕는다.

또한, 도 6은, 튜브(72)의 일 단부를 매니폴드(82)에 규정된 포트(84)에 삽입한 결과로, 매니폴드(82)와의 조립 중에 있는 튜브 조립체(70)를 도시하고 있다. 당업자라면, 튜브(72)의 반대측 단부도 제 2 매니폴드의 포트에 마찬가지로 수용될 것임을 이해할 것이다. 사용 중, 매니폴드(82) 내에 흐르는 유체(기체 또는 액체)는 튜브(72)의 내벽(76)에 의해 규정된 통로(78)를 흐를 것이다. 튜브(72)의 외부 주위에 제 2 유체(기체 또는 액체)를 흘리는 결과로, 따라서 핀(10 및 50)을 통해, 특히 블레이드형 핀(10)의 블레이드(24 및 26)를 통해, 튜브(72) 내의 유체에 대한 열 전달이 일어난다. 블레이드(24 및 26)의 존재, 그리고 특히 블레이드(24 및 26)의 상이한 배향 덕분에, 제 2 유체의 유동 내에 보다 큰 난류(turbulation)가 얻어지고, 이것이 차례로 제 2 유체와 핀(10 및 50) 사이의 열 전달을 증진시킨다.

블레이드(24)가 각각의 축(32)을 중심으로 하여 회전되는 각도는, 핀(10 및 50)을 통한 유동의 압력 강하에 더하여, 열 전달 효율에도 영향을 준다. 최대의 회전 각도는 난류를 증가시켜 열 전달을 증진시킬 것이지만, 또한 핀(10 및 50)을 통한 유동의 압력 강하를 증가시킬 것이다. 한편, 최소 각도는 핀(10 및 50)을 통한 압력 강하를 감소시킬 것이지만, 또한 난류를 감소시켜서 튜브 조립체(70)의 열 전달을 저하시킬 것이다. 도 2에서, 블레이드(24)의 회전 각도는 축(32)에 대해 60도 정도이다. 일반적으로, 상기 회전 각도에 대한 적합한 범위는 대략 30도 내지 90도 미만이고, 바람직한 범위는 대략 45도 내지 대략 75도이다.

핀(10 및 50) 및 튜브(72)는 각종의 재료로 형성할 수 있는데, 그러한 재료의 중요하지만 한정되지 않는 예는, 열 교환기 적용에서 널리 사용되는 알루미늄 합금을 포함한다. 당업자라면, 핀(10 및 50)과 튜브(70)의 크기 및 기하학적 형상, 그리고 핀(10 및 50)과 튜브(72)의 형성을 위해 사용되는 재료의 유형에 좌우되어, 핀(10 및 50)은, 간섭 끼워맞춤 및/또는 브레이징, 납땜 및 용접 등의 야금학적 접합 기술을 포함한 본딩 방법에 의해 튜브(72)에 고정될 수 있음을 이해할 것이다. 도 7은, 두 개의 상보적인 핀 하우징 부재(104 및 106)에 의해 형성된 핀 하우징 조립체(102)와, 두 개의 상보적인 튜브 하우징 부재(110 및 112)에 의해 형성된 튜브 하우징 조립체(108)와, 두 개의 상보적인 핀 설치 부재(116 및 118)에 의해 형성된 핀 설치 조립체(114)를 포함한 고정구 조립체(100)를 이용하는 하나의 그러한 조립 방법을 나타내고 있다. 핀 하우징 부재(104 및 106)는, 핀(10 및 50)의 어레이를 수용하는 크기를 갖는 캐비티를 함께 규정하는 상보적인 채널(120)을 갖는다. 마찬가지로, 튜브 하우징 부재(110 및 112)는 튜브(72)의 일 단부를 수용하는 크기를 갖는 캐비티를 함께 규정하는 상보적인 채널(122)을 가지며, 핀 설치 부재(116 및 118)는 튜브(72)의 반대측 단부를 수용하는 크기를 갖는 캐비티를 함께 규정하는 상보적인 채널(124)을 갖는다. 마지막으로, 핀 설치 부재(116 및 118)는, 핀(10 및 50)이 간섭 끼워맞춤에 의해 튜브(72) 상에 유지될 수 있도록 튜브(72)에 대해 핀(10 및 50)을 압박하기 위한 목적으로, 핀 하우징 부재(104 및 106)에 의해 규정되는 캐비티에 수용되는 크기를 갖는 플런저를 함께 규정하는 상보적인 반원통형 부재(126)를 더 갖는다. 또한, 튜브(72)에 대해 핀(10 및 50)을 조립하기 위한 다른 고정구 및 방법을 채용할 수도 있다.

또한, 당업자라면, 튜브(72)의 최적의 단면, 크기 및 길이와, 각각의 블레이드(24 및 26)의 최적의 단면, 크기 및 길이와, 튜브(72) 상의 핀(10 및 50)의 최적의 개수 및 분포는, 튜브 조립체(70)가 의도하는 특정한 적용에 의존함을 알 수 있다. 응축기 및 증발기 등의 에어 컨디셔닝 이외에, 본 발명에 대한 기타의 적용은, 엔진 냉각 시스템(방열기), 내부 기후 조절 시스템(히터 코어), 오일 쿨러, 및 배기 가스 열 교환기를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

특정한 실시형태에 관해 본 발명을 설명하였지만, 당업자가 다른 형태를 채용할 수 있음은 명백하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims

블레이드형 열 교환기 핀(10)에 있어서,
축(14)과, 내측 및 외측 표면(16, 18)을 규정하도록 관 형상(tubular-shape)을 갖는 칼라(collar)(12)와; 및
상기 칼라(12)의 축(14)으로부터 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분(20)을 포함하며,
상기 반경방향 부분(20)은 상기 칼라(12)와 인접하는 베이스 영역(22)과, 상기 베이스 영역(22)에 부착되어 상기 베이스 영역(22)으로부터 반경방향으로 연장하는 블레이드(24, 26)를 포함하고, 상기 베이스 영역(22)은 상기 칼라(12)의 축(14)을 가로지르는 베이스면을 규정하고, 상기 블레이드(24, 26)는 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트를 포함하는 환형 어레이를 규정하고, 상기 환형 어레이는 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트 사이의 간극(30)에 의해 중단되는 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 불연속적인 주변부(28)를 규정하고, 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트의 각각의 블레이드(24, 26)는 상기 칼라(12)의 축(14)을 가로지르는 스팬방향(span-wise) 축(32)을 가지며,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는, 축방향으로 서로 이격되어 있는 대향 배치된 반경방향 에지(36)를 갖도록 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되어 있고,
상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 각각의 블레이드(26)는, 축방향으로 서로 이격되어 있지 않은 대향 배치된 반경방향 에지(38)를 갖도록 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되어 있지 않고,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 블레이드(24)의 적어도 일부는 상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 블레이드(26)의 적어도 일부 사이에 있는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스면은 상기 칼라(12)의 축(14)에 수직인
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트의 각각의 블레이드(24, 26)의 스팬방향 축(32)은, 상기 칼라(12)의 축(14)에 수직이고, 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(radial)(34)과 일치하는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 반경방향 에지(36)는 상기 베이스면의 대향 양측부 상에 위치되는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 반경방향 에지(38)는 상기 베이스면 내에 위치되는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)의 스팬방향 축(32)은 상기 베이스면 내에 놓이는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 각각의 블레이드(26)는 상기 베이스면 내에 전부 놓이는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는, 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)을 가로지르지만 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)에 수직이 아닌 선형의 크리스(crease)(40)를 규정하도록, 상기 베이스 영역(22)과 연결되는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는 상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 한 쌍의 블레이드(26) 사이에 있는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)은, 열 교환기 튜브(72) 상에 설치되어 열 교환기 튜브 조립체(70)를 규정하는 복수개의 제 1 항에 기재된 블레이드형 열 교환기 핀(10) 중 하나이며, 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10) 각각의 칼라(12)는 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 10 항에 기재된 열 교환기 튜브 조립체(70)에 있어서,
상기 열 교환기 튜브 조립체(70)는 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸는 칼라(52)와, 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하는 축(54)과, 상기 칼라(52)로부터 반경방향으로 연장하여 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 연속적인 주변부(62)를 규정하는 반경방향 부분(60)을 포함하는 블레이드리스 열 교환기 핀(50)을 더 포함하며, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)은 한 쌍의 블레이드형 열 교환기 핀(10) 사이에 배치되는
열 교환기 튜브 조립체.
제 10 항에 기재된 열 교환기 튜브 조립체(70)에 있어서,
상기 열 교환기 튜브(72)는 한 쌍의 매니폴드(82)와 조립되며, 상기 열 교환기 튜브(72)의 양단부는 상기 매니폴드(82)의 포트(84) 내에 수용되는
열 교환기 튜브 조립체.
각각이 제 1 항에 기재된 복수의 블레이드형 열 교환기 핀(10)을 이용하는 방법에 있어서,
상기 블레이드형 열 교환기 핀(10) 각각의 상기 칼라(12)가 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸도록, 상기 열 교환기 튜브(72) 상에 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)을 설치하는 단계;
상기 열 교환기 튜브(72) 내에 규정된 내부 통로(78)를 통해 제 1 유체를 흘리는 단계; 및
상기 열 교환기 튜브(72) 상에 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 블레이드(24, 26)를 통해 제 2 유체를 흘리는 단계를 포함하는
블레이드형 열 교환기 핀의 이용 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 열 교환기 튜브(72) 상에 복수의 블레이드리스 열 교환기 핀(50)을 설치하는 단계를 더 포함하며, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50) 각각은, 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸는 칼라(52)와, 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하는 축(54)과, 상기 칼라(12)로부터 반경방향으로 연장하여 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 연속적인 주변부(62)를 규정하는 반경방향 부분(60)을 포함하고, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 적어도 일부는 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 쌍 사이에 배치되는
블레이드형 열 교환기 핀의 이용 방법.
블레이드형 열 교환기 핀(10)에 있어서,
축(14)과, 내측 및 외측 표면(16, 18)을 규정하도록 관 형상을 갖는 칼라(12); 및
상기 칼라(12)의 축(14)으로부터 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분(20)을 포함하며,
상기 반경방향 부분(20)은 상기 칼라(12)와 인접하는 베이스 영역(22)과, 상기 베이스 영역(22)에 부착되어 상기 베이스 영역(22)으로부터 반경방향으로 연장하는 블레이드(24, 26)를 포함하고, 상기 베이스 영역(22)은 상기 칼라(12)의 축(14)에 수직인 베이스면을 규정하고, 상기 블레이드(24, 26)는 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트를 포함하는 환형 어레이를 규정하고, 상기 환형 어레이는 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트 사이의 간극(30)에 의해 중단되는 상기 블레이드형 열 교환기 핀(1)의 불연속적인 주변부(28)를 규정하고, 상기 블레이드(24, 26)의 제 1 및 제 2 세트의 각각의 블레이드(24, 26)는, 상기 칼라(12)의 축(14)에 수직이고, 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)과 일치하는 스팬방향 축(32)을 가지며,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는, 상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)의 스팬방향 축(32)이 상기 베이스면 내에 놓이도록, 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되어 있으며, 상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는 축방향으로 서로 이격되어 있고 상기 베이스면의 대향 양측부 상에 위치되는 대향 배치된 반경방향 에지(36)를 가지며,
상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 각각의 블레이드(26)는 스팬방향 축(32)을 중심으로 회전되어 있지 않으며, 상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 각각의 블레이드(26)는 상기 베이스면 내에 전부 놓이며,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는 상기 블레이드(26)의 제 2 세트의 한 쌍의 블레이드(26) 사이에 있는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 15 항에 있어서,
상기 블레이드(24)의 제 1 세트의 각각의 블레이드(24)는, 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)을 가로지르지만 상기 반경방향 부분(20)의 레이디얼(34)에 수직이 아닌 선형의 크리스(40)를 규정하도록, 상기 베이스 영역(22)에 연결되는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 15 항에 있어서,
상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)은, 열 교환기 튜브(72) 상에 설치되어 열 교환기 튜브 조립체(70)를 규정하는 복수개의 제 15 항에 기재된 블레이드형 열 교환기 핀(10) 중 하나이며, 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10) 각각의 칼라(12)는 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸며, 상기 칼라(12) 각각의 축(14)은 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하는
블레이드형 열 교환기 핀.
제 17 항에 기재된 열 교환기 튜브 조립체(70)에 있어서,
상기 열 교환기 튜브 조립체(70)는 복수의 블레이드리스 열 교환기 핀(50)을 더 포함하고, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50) 각각은, 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸는 칼라(52)와, 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하는 축(54)과, 상기 칼라(12)로부터 반경방향으로 연장하여 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 연속적인 주변부(62)를 규정하는 반경방향 부분(60)을 포함하며, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(5)의 적어도 일부는 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 쌍 사이에 배치되는
열 교환기 튜브 조립체.
제 18 항에 있어서,
상기 열 교환기 튜브(72)는 한 쌍의 매니폴드(82)와 조립되며, 상기 열 교환기 튜브(72)의 양단부는 상기 매니폴드(82)의 포트(84) 내에 수용되는
열 교환기 튜브 조립체.
각각이 제 15 항에 기재된 복수의 블레이드형 열 교환기 핀(10)을 이용하는 방법에 있어서,
상기 블레이드형 열 교환기 핀(10) 각각의 상기 칼라(12)가 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸고, 상기 칼라(12)의 축(14)이 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하도록, 상기 열 교환기 튜브(72) 상에 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)을 설치하는 단계;
상기 열 교환기 튜브(72) 내에 규정된 내부 통로(78)를 통해 제 1 유체를 흘리는 단계; 및
상기 열 교환기 튜브(72) 상에 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 블레이드(24, 26)를 통해 제 2 유체를 흘리는 단계를 포함하는
블레이드형 열 교환기 핀의 이용 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 열 교환기 튜브(72) 상에 복수의 블레이드리스 열 교환기 핀(50)을 설치하는 단계를 더 포함하며, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50) 각각은, 상기 열 교환기 튜브(72)의 외측 표면(74)에 접촉하여 둘러싸는 칼라(52)와, 상기 열 교환기 튜브(72)의 축(80)과 일치하는 축(54)과, 상기 칼라(12)로부터 반경방향으로 연장하여 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 연속적인 주변부(62)를 규정하는 반경방향 부분(60)을 포함하고, 상기 블레이드리스 열 교환기 핀(50)의 적어도 일부는 상기 블레이드형 열 교환기 핀(10)의 쌍 사이에 배치되는
블레이드형 열 교환기 핀의 이용 방법.