KR20160145138A - 열교환기를 위한 평평한 관 - Google Patents

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Abstract

자동차 열교환기를 위한 관(10)은 적어도 2개의 오목한 부분(14)이 각각 제공된 2개의 대향된 종방향 플랭크(12)를 포함하는 단면을 갖는다.

Description

열교환기를 위한 평평한 관{FLAT TUBE FOR HEAT EXCHANGER}
본 발명은 자동차 열교환기의 기술 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 이러한 종류의 열교환기를 위한 관에 관한 것이다.
관련된 열교환기 관은 이른바 열교환기의 복수의 핀(fin) 내의 개구를 통과하도록 의도된 "평평한(flat)" 관이다. 관은 팽창에 의해 열교환기 내에서 형상화(shaping)되어, 그것이 핀 내의 개구의 에지에 맞대어 가압된다.
언급된 종류의 관이 문헌 FR 2 722 563 호로부터 이미 알려져 있으며, 상기 관은 핀 내의 개구의 단면과 실질적으로 동등한 장타원형(oblong) 단면을 나타낸다.
이러한 종류의 관은 만곡되고 오목한 부분(다시 말해서, 관의 내부 쪽을 향한 볼록부를 갖는 부분)을 나타내는, 서로 대면하는 2개의 종방향 벽을 포함한다 - 종방향 벽이 서로 가장 가까운 영역에서 관이 제한된 외부 폭을 가질지라도 -. 이러한 종류의 특별히 평평한 관은 이에 따라 소형 열교환기 내에 위치되도록 구성된다.
그러나, 일단 이러한 종류의 관이 열교환기 내에서 형상화되었으면, 관의 종방향 벽과 핀 내의 개구 사이의 접착(cohesion) 문제가 인지되었다. 이러한 종류의 관은 핀의 개구 내에서의 형상화 후에 그것의 벽의 탄성 스프링백(elastic springback)을 겪는다. 관의 벽의 이러한 탄성 스프링백은 벽과 핀 내의 개구 사이의 유극(play)을 생성하며, 이는 관과 핀 사이의 열 전도도에 있어서의 감소를 야기한다. 이러한 종류의 결함은 이에 따라 열교환기의 총 열효율에 부정적인 영향을 미친다.
본 발명의 특별한 목적은 그것의 열효율이 개선된 열교환기 관을 제안함으로써 전술된 문제를 극복하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 목적은 적어도 2개의 오목한 부분이 각각 제공된, 2개의 대향된 종방향 벽을 포함하는 단면을 나타내는 자동차 열교환기를 위한 관이다.
따라서, 소형 열교환기 내에 끼워맞춤되도록 구성된 치수를 나타내는 동시에, 관의 벽과 핀 내의 개구 사이의 접착 문제를 제거하는 특별히 평평한 관이 제안된다. 놀랍게도, 본 발명자는 이러한 특별한 관 형상이 관의 벽의 탄성 스프링백이 팽창에 의한 그것의 형상화 후에 회피되도록 허용하는 것을 인지하였다. 사실, 관의 형상화 후에, 관의 측부는 개구의 에지에 맞대어 가압되어 유지되고, 핀 내의 개구와 관의 벽 사이에 나타나는 유극의 문제를 방지한다. 핀과 관 사이의 열 전도도가 이에 따라 최적화되며, 이에 의해 열교환기의 열효율을 개선한다.
상기에 한정된 바와 같은 관은 또한, 단독으로 또는 조합하여, 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
- 본 발명에 따르면, 2개의 오목한 부분은 볼록한 부분에 의해 분리된다. 이러한 종류의 형상은 가장 넓은 의미로 이해되어야 하는데, 다시 말해서, 볼록한 부분이 특정한 형상을 가져야 하는 것은 아니다.
- 볼록한 부분은, 단면의 내부 둘레(internal perimeter)가 벽이 직선인 관의 단면보다 2% 이상 더 큰 값을 갖게 하는 크기를 갖는다. 따라서, 볼록한 부분은 습윤 둘레(wetted perimeter)로도 지칭되는 관의 내부 둘레가 어떠한 볼록부도 나타내지 않는 관에 대해 2%의 값만큼 증가되도록 허용하며, 이것의 결과는 관의 열교환 성능에 있어서의 증가이다.
- 예를 들어, 관의 벽은 형상이 실질적으로 원형 또는 심지어 난형(oval)인 섹션에 의해 서로 연결된다.
- 관의 단면에 따라, 길이 L Tube 는 관의 외부에서 실질적으로 원형인 형상을 갖는 섹션 사이의 최대 거리를 나타내고, 폭 l Tube 는 관의 외부에서 관의 2개의 벽 사이의 최소 거리를 나타내고, 관의 평평비(flatness ratio) Tf는 하기의 관계에 의해 정의되며:
Figure pct00001
여기서 평평 계수 Tf는 엄격하게 0.20 ± 0.01보다 작은 것이 예상될 수 있다.
- 본 발명의 다른 목적은 적어도 2개의 볼록한 부분이 각각 제공된, 2개의 대향된 종방향 벽이 제공된 에지를 포함하는 적어도 하나의 실질적으로 장타원형의 개구를 포함하는 핀이다. 이러한 종류의 핀의 특정한 형상은 핀 내의 개구 내에서의 형상화 후에 관의 벽의 탄성 스프링백을 회피하기에 특히 적절하다.
- 핀의 2개의 볼록한 부분이 오목한 부분에 의해 분리되는 것이 예상될 수 있다. 이러한 종류의 형상은 관의 벽과 핀 내의 개구 사이의 양호한 접착에 기여한다.
- 본 발명의 다른 목적은 상기에 기술된 것과 같은 적어도 하나의 관을 포함하는 적어도 하나의 핀이 제공된 열교환기이다. 상기에 한정된 것과 같은 관 및 핀이 제공된 열교환기는 이에 의해 개선된 열교환 성능을 나타낸다.
- 본 발명의 마지막 목적은 상기의 것과 같은 적어도 하나의 관 및 적어도 하나의 핀을 포함하는 조립체에 있어서, 관은 핀 내의 개구의 내부로, 관과 개구 사이에 유극이 존재하는 상태로 도입되도록 구성되는, 조립체이다.
예로서 제공되며 본질적으로 결코 제한적인 것이 아닌 첨부 도면을 참조할 때 본 발명이 이해하기가 더 용이할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 관의 단면도,
도 2는 도 1의 관을 수용하도록 의도된 핀의 일부의 입면도.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 관(10)이 변형에 의한 그것의 형상화에 앞서 도시된다. 상기 관은 서로 대면하는 종방향 벽(12)을 포함하는 실질적으로 장타원형의 단면을 나타내며, 각각의 벽에는 적어도 2개의 오목한 부분(14)이 제공된다. 다시 말해서, 관의 외부로부터 관찰될 때, 관(10)은 실질적으로 만곡된 2개의 움푹 들어간(hollow) 형태(14)를 포함한다.
2개의 종방향 벽(12)은 형상이 원형인 2개의 단부 섹션(16)에 의해 서로 연결된다. 이 예에서, 볼록한 부분(18)이 각각의 종방향 벽(12)의 2개의 오목한 부분(14) 사이에 배열된다. 따라서, 외부로부터 관찰될 때, 관의 각각의 벽(12)은 2개의 움푹 들어간 형상(14) 사이에 배열된 융기된(raised) 섹션을 나타낸다.
관(10)은 용이하게 변형되도록 구성된 금속 합금으로부터 제조되고, 실질적으로 일정한 두께를 가진 벽을 갖는다.
단면을 따라, 관은 관의 외부에서 형상이 실질적으로 원형인 2개의 단부 섹션(16)을 분리시키는 최대 거리를 나타내는 길이 L Tube , 및 관의 외부에서 관의 2개의 벽(12) 사이의 최단 거리를 나타내는 폭 l Tube 를 갖는다. 관의 평평비 Tf는 다음의 관계에 의해 정의될 수 있으며:
Figure pct00002
여기서 평평 계수 Tf는 엄격하게 0.20 ± 0.01보다 작다.
도 2를 참조하면, 형상이 대체로 직사각형인 핀(20)은 축 N을 따라 열(row)을 이루어 배치된 복수의 구멍(22)을 포함한다. 핀(20) 내의 구멍(22)은 당업자에게 잘 알려진 루버 열(louvered row)(24)에 의해 둘로 분리되는데, 그것의 기능은 핀(20)의 열교환을 증가시키는 것이다.
각각의 개구(22)는 서로 대면하는 2개의 종방향 에지(26)를 포함하는, 형상이 실질적으로 장타원형인 단면을 나타내며, 각각의 에지(26)에는 적어도 2개의 볼록한 부분(28)이 제공된다. 개구(22)의 에지(26)의 2개의 볼록한 부분(28)은 오목한 부분(30)에 의해 분리된다. 개구의 내부로부터 관찰될 때, 각각의 종방향 에지는 하나의 움푹 들어간 섹션 및 2개의 융기된 섹션을 나타낸다.
핀(20) 내의 각각의 개구(22)는 이에 따라 관(10)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 갖지만, 그것의 치수는 형상화 전에 관이 개구(22) 내부에 끼워지는 것을 허용하기 위해 더 작다. 따라서, 각각의 개구는, 관이 제공된 개구에 의해 형성되는 조립체가 관과 그것과 정합하는 수용 개구 사이의 유극 J를 나타내는 방식으로, 앞서 기술된 바와 같은 관을 수용하도록 구성된다.
본 발명에 따른 관(10)을 열교환기의 복수의 핀(20) 내에서 형상화하는 방법의 설명이 이어진다. 제 1 단계에서, 관(10)은, 관(10)이 관과 개구 사이에 유극 J를 생성하도록 위치설정되는 방식으로, 적어도 하나의 핀(20)의 개구(22) 내에 위치설정되며, 상기 유극 J는 관의 주연부(periphery) 전체에 걸쳐 일관된 값을 갖지 않는다. 이어서 관은 그것의 벽의 팽창으로 인해 핀 내의 개구(22)의 내부에 대해 가압하도록 된다.
제시된 관 및 핀은 상기에 기술된 실시예로 제한되지 않으며, 다른 실시예가 당업자에게 명확히 떠오를 것이다.

Claims (9)

  1. 2개의 대향된 종방향 벽(12)을 포함하는 단면을 나타내는 자동차 열교환기를 위한 관(10)에 있어서,
    각각의 벽(12)에는 적어도 2개의 오목한 부분(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는
    자동차 열교환기를 위한 관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2개의 오목한 부분(14)은 볼록한 부분(18)에 의해 분리되는
    자동차 열교환기를 위한 관.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 볼록한 부분(18)은, 상기 단면의 내부 둘레(internal perimeter)가 상기 벽이 직선인 관의 단면보다 2% 이상 더 큰 값을 갖게 하는 크기를 갖는
    자동차 열교환기를 위한 관.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 관(10)의 벽(12)은 형상이 실질적으로 원형인 단부 섹션(16)에 의해 서로 연결되는
    자동차 열교환기를 위한 관.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 관(10)의 단면에 따라, 상기 관의 외부에서 실질적으로 원형인 형상을 갖는 섹션들 사이의 최대 거리를 나타내는 길이 L Tube , 상기 관의 외부에서 상기 관의 2개의 벽(12) 사이의 최소 거리를 나타내는 폭 l Tube , 및 하기의 관계에 의해 정의되는 상기 관의 평평비(flatness ratio) Tf를 나타내며:
    Figure pct00003

    여기서 평평 계수 Tf는 엄격하게 0.20 ± 0.01보다 작은
    자동차 열교환기를 위한 관.
  6. 적어도 하나의 실질적으로 장타원형인(oblong) 개구(22)를 포함하는 핀(fin)(20)에 있어서,
    상기 개구(22)는 2개의 대향된 종방향 벽(26)이 제공된 에지를 포함하며, 각각의 종방향 벽에는 적어도 2개의 볼록한 부분(28)이 제공되는 것을 특징으로 하는
    핀.
  7. 제 6 항에 있어서,
    2개의 볼록한 부분(28)은 오목한 부분(30)에 의해 분리되는
    핀.
  8. 제 7 항에 따른 적어도 하나의 핀(20)이 제공되고, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 관(10)을 포함하는
    열교환기.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 관(10)과 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 적어도 하나의 핀(20)의 조립체에 있어서,
    상기 관은 상기 핀(20) 내의 개구(22)의 내부로, 상기 관(10)과 상기 개구(22) 사이에 유극(play)(J)이 존재하는 상태로 도입되도록 구성되는
    조립체.
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