KR20200086153A - 열관리장치의 튜브 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치에서의 상기 문제점을 해결하기 위하여, 2열 구조의 이너핀 튜브 구조를 통하여 튜브 어셈블리를 일체로 조립할 수 있고, 배수성 개선 및 내식성 개선을 추구하고자 본 발명을 제안한다. 본 발명에 따른 열교환기 또는 열관리장치용 튜브 어셈블리는, 이너핀 타입 튜브로 된 제1열 튜브; 이너핀 타입 튜브로 된 제2열 튜브; 상기 1열 튜브와 2열 튜브 사이를 연결하는 중앙연결부; 상기 1열 튜브와 2열 튜브의 각 선단이 삽입되는 1열 튜브홀과 2열 튜브홀이 배열된 헤더를 포함하며; 상기 중앙연결부에는, 상기 헤더에 삽입되는 상기 1열 튜브의 선단과 상기 2열 튜브의 선단으로부터 반대쪽의 선단 쪽으로 형성된 절개부가 포함된다.

Description

열관리장치의 튜브 어셈블리 및 그 제조방법 {Tube assembly for heat management apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 이러한 열교환기 또는 열관리장치의 튜브 어셈블리 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
차량 에어컨(공조) 시스템은 크게 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브로 구성되며 이 중 응축기와 증발기가 열교환기를 구성한다.
응축기는 압축기에서 고온 고압 가스 상태의 냉매를 받아 실외 공기와의 열교환을 통해 액체 상태의 냉매로 응축시키며, 증발기는 차량 내측 공기와의 열교환을 통해 액체 및 기체 상태의 냉매를 기체 상태로 증발시켜 압축기로 전달한다.
증발기는 도 1을 참조하면 냉매가 흐르는 튜브(11), 공기측과의 열교환을 위한 핀(fin)(13), 튜브(11)가 삽입되어 냉매가 흐를 수 있도록 하는 헤더(15) 및 탱크(17), 핀(13)과 튜브(11)를 지지하는 사이드플레이트(19)로 구성되며, 그 밖에 배플, 캡 등이 추가로 포함될 수 있다.
이와 같이 증발기와 응축기에 있는 튜브는 차량 냉방의 성능 확보와 온도분포를 향상시키기 위하여 멀티패스(muilti-path)의 2열로 구성되는 것이 특징이다. 도 2는 이러한 2열 구조의 튜브를 나타내고 있다. 또한 이러한 튜브에는 냉매의 압력을 견디고 열전달율을 증대하기 위하여 여러 개의 홀로 다채널을 구성한다.
또한 도 3의 (a)와 (b)는 도 2에 나타낸 2열 튜브 중 한 튜브(11a)의 A-A' 단면도이다. 도 3의 (a)는 일반적인 압출 공법을 이용하여 다채널(21)을 형성한 것을 나타내고, (b)는 최근의 기술로, 압연 소재를 폴딩하여 폴디드 튜브(folded tube)(23) 형상을 가공하고 그 내부에 이너핀(inner fin)(25)을 삽입하는 이너핀 타입 튜브를 나타낸다.
한편, 최근의 전기자동차에는 배터리 냉각을 위하여 사용되는 냉매식 쿨러 또는 열관리장치에 압출 튜브를 다수 열(예를 들어, 4열)로 배치하여 냉매 유로를 구성하고 있다.
그러나, 종래의 압출 튜브는 압출 공법에 따른 소재 선정에 한계가 있으며, 내측 홀 형상에 있어 제약이 따른다. 구체적으로, 소재 선정에 제약이 있어 고강도 소재를 적용 할 수 없고, 이는 부식 문제를 야기할 수 있다. 또한, 압출시 요구되는 격벽 최소 두께를 만족하기 위해서는 튜브 내측의 홀 갯수에 제약이 있다. 이러한 제약은 중량을 증대시키고 성능에 악영향을 줄 수 있다.
또한, 이러한 형태의 문제점을 보완한 종래의 이너핀 튜브라 하더라도 2열 구조의 튜브 제작 및 튜브 어셈블리 조립에 공정 시간이 증가한다. 또한 다열 구조인 전기자동차 냉매식 배터리 쿨러의 경우에도 각각을 조립해야 하기에 공정 시간이 증가할 수 있다.
그리고 종래의 이너핀 튜브는 별도의 배수 구조가 없어 응축수 발생시 원활한 배수가 이루어지지 못하여 냄새 등을 유발할 수 있다. 또한 1열 튜브와 2열 튜브의 내측 형상이 동일한 형상이며 각각 독립된 형상을 제작하기 어려우며, 이러한 종래의 튜브를 헤더(15)에 삽입할 때에 그 삽입 깊이를 알 수 없어 조립시 편차가 발생하며 이는 성능에 영향을 줄 수가 있다.
이상과 같이, 차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치에서의 상기 문제점을 해결하기 위하여, 2열 구조의 이너핀 튜브 구조를 통하여 튜브 어셈블리를 일체로 조립할 수 있고, 배수성 개선 및 내식성 개선을 추구하고자 본 발명을 제안한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기 또는 열관리장치용 튜브 어셈블리는, 이너핀 타입 튜브로 된 제1열 튜브; 이너핀 타입 튜브로 된 제2열 튜브; 상기 1열 튜브와 2열 튜브 사이를 연결하는 중앙연결부; 상기 1열 튜브와 2열 튜브의 각 선단이 삽입되는 1열 튜브홀과 2열 튜브홀이 배열된 헤더를 포함하며; 상기 중앙연결부에는, 상기 헤더에 삽입되는 상기 1열 튜브의 선단과 상기 2열 튜브의 선단으로부터 반대쪽의 선단 쪽으로 형성된 절개부가 포함된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 열교환기 또는 열관리장치의 튜브 어셈블리 제작 방법은, 이너핀 타입의 1열 튜브와 2열 튜브를 제작하는 공정; 상기 1열 튜브와 2열 튜브의 각 선단이 삽입되는 1열 튜브홀과 2열 튜브홀이 형성된 헤더를 제작하는 공정; 상기 1열 튜브와 2열 튜브를 종방향으로 배치하고 그 사이를 연결하는 중앙연결부를 형성하는 공정; 상기 중앙연결부에 상기 헤더에 삽입되는 상기 1열 튜브의 선단과 상기 2열 튜브의 선단으로부터 반대쪽의 선단 쪽으로 절개부를 형성하는 공정; 상기 헤더의 각 튜브홀에 상기 1열 튜브와 2열 튜브의 선단을 각각 삽입하는 공정을 포함한다.
이러한 공정의 나열 순서가 곧 시간 순서에 따른 단계(경시성)를 의미하는 것은 아니다. 상기 열거한 각 공정의 순서는 당업자의 생산설비 설계시에 다양하게 변경될 수 있을 것임은 자명하다.
이상에서 소개한 본 발명의 상세한 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 밝혀질 것이다.
본 발명은 차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치에 사용되는 기존 압출 튜브를 이너핀 튜브로 변경시 얻을 수 있는 장점을 활용하면서, 동시에 2열 튜브를 적용하는 열교환기나 열관리장치에 있어서 조립성을 개선하여 공정 단순화, 공정 시간을 단축할 수 있다. 그리고 2열 구조에 스토퍼 기능을 통해 튜브가 일정 깊이만큼만 삽입되기 때문에 탱크에서 온도 불균일을 최소화할 수 있다.
또한, 중앙부의 절곡 구조는 배수성이 개선되는 효과를 얻을 수 있어 성능 뿐만 아니라 내부식성도 향상될 수 있다. 이 밖에 압출튜브 대체시 중량이 감소되므로 경량화의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 증발기의 예시도
도 2는 2열 구조의 튜브 예시도
도 3은 도 2에 나타낸 2열 튜브 중 한 튜브의 A-A' 단면도
도 4는 종래의 압출 튜브 또는 이너핀 튜브의 2열 배열과 헤더와의 조립 구조도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 튜브 어셈블리에서 사용되는 이너핀 타입 튜브의 구조
도 6은 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)로 구성된 어셈블리의 횡단면도
도 7은 도 6의 외부 평면도
도 8은 도 7의 튜브 어셈블리와 헤더 플레이트의 조립도
도 9는 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 연결 방법 설명도
도 10은 중앙연결부(51)의 일부 종단면도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명을 실시하기 위한 실시예(들)를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급되지 않은 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치용 튜브 어셈블리는 헤더에 각 이너핀 타입 튜브가 2열로 조립되는 구조를 갖는다. 그러나 이는 하나의 실시 형태를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
본 명세서 전체에서 차량 공조용 열교환기 또는 냉매식 배터리 열관리장치를 간단하게 '열관리장치'라 부르기로 한다. 또한, 실시예의 설명시 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 튜브 어셈블리를 설명하기에 앞서, 도 4를 참조하여, 압출 튜브 또는 이너핀 튜브의 2열 배열과 헤더와의 조립 구조에 관하여 간략히 소개한다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 튜브 어셈블리를 주로 구조적 측면에서 설명을 하고 있지만, 이러한 구조 설명에 의해서 당업자는 본 튜브 어셈블리를 제작하는 방법을 용이하게 구현할 수 있을 것이다.
도 4의 (a)에서와 같이, 먼저 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)를 다수 제작한다. 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)는 배경기술 항목에서 설명한 것과 같이 압출 방식 또는 이너핀 방식으로 제작할 수 있다. 아울러, 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 선단(참조: 도 7과 도 8의 55)이 삽입될 수 있는 1열 튜브홀(31)과 2열 튜브홀(33)이 각각 배열되도록 헤더(35)를 제작한다. 헤더(35)의 각 튜브홀(31, 33)에 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 선단을 각각 삽입한다. 다음에 도 4의 (b)와 같이 헤더(35)에 삽입된 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 선단을 일정한 위치로 정렬하고 브레이징 등의 방식으로 헤더(35)에 접합시킨다. 그리고 헤더(35)에 장착되어 돌출된 1열 튜브(27)의 선단과 2열 튜브(29)의 선단 사이에 격막(37)을 붙여서 유로를 분리시킨다. 이렇게 하여, 헤더(35)에 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)가 2열 구조로 조립된 열교환기 또는 열관리장치용 튜브 어셈블리가 제작된다. 이러한 2열 튜브 어셈블리에서는 일반적으로 제1열 튜브에는 냉매가 유입되고 제2열 튜브는 순환된 냉매가 나가는 출구 역할을 한다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 튜브 어셈블리에서 사용되는 이너핀 타입 튜브의 구조 및 제조방법에 관하여 도 5를 참조하여 간략히 설명한다.
도 5에서 보는 것과 같이 이너핀 타입 튜브는 외측의 폴디드 튜브(47)와 내측의 이너핀(49)으로 구성된다. 압연 소재 등의 판재를 폴딩하여 특정 단면 형상의(도 5에서는 납작한 타원형) 튜브 외관을 형성한다. 판재의 양측 변이 겹쳐지는 부분(39번 원)에는 튜브의 외측면에 단차가 형성되지 않고 매끈한 외측면이 되도록 그 내측에 위치하게 되는 면(41)을 외측에 위치하게 되는 변(43)의 두께만큼 주저앉혀서 안착홈(45)을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 폴딩하여 폴디드 튜브 외관(47)을 형성하고 그 내부 공간에 다수의 이너핀(49)을 삽입한다. 이너핀(49)은 판재를 지그재그로 접어서 핀벽(fin wall)이 형성되도록 제작된다. 지그재그로 접힌 각 핀벽의 간격 FP는 설계 조건에 따라 가변적이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른, 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)가 접합된 2열 구조의 튜브 어셈블리의 횡단면도이다.
1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)가 동일 평면 상에 배열되고 그 사이를 종방향으로 중앙연결부(51)가 연결하고 있다. 중앙연결부(51)는 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)를 일정 간격을 두고 대칭으로 위치하도록 하기 위한 것이다.
양 튜브의 폭(a, b)은 서로 동일할 수도 있지만, 동일하지 않을 수도 있다. 그리고 중앙연결부(51)의 폭(c)는 설계 사양에 따라 결정된다.
그리고 양측 각 튜브의 내측에 삽입되는 이너핀은 열관리장치의 작동 유체에 따라 일체로 또는 각각 별개로 삽입될 수 있다. 각 이너핀의 핀벽 간격 FP1과 FP2는 냉매 및 유동 특성에 따라 그 길이를 같거나 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 냉매가 유입되는 1열 튜브(27)는 건도가 작아 증발에 의한 열전달 효율을 증대하기 위하여 FP1을 작게 하고, 2열 튜브(29)에서는 출구쪽으로 건도가 높으므로 저항을 최소화하기 위하여 FP2를 더 크게 할 수 있다.
도 7은 도 6의 외측에서 본 평면도로, 중앙연결부(51)의 형태를 보여준다.
도 4의 헤더(35)에 삽입되는 선단(55)에 절개부(53)를 처리한 모습을 볼 수 있다. 결과적으로, 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 종방향 길이보다 중앙연결부(51)의 종방향 길이가 작아진다. 절개부(53)의 역할은 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 절개부(53)가 형성된 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)를 헤더(35)에 조립한 모습을 나타내는데, 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 선단(55)이 헤더(35)에 삽입하면 도 7의 절개부(53)가 헤더(35)의 플레이트면에 걸리게 되어, 절개부(53) 길이만큼만 들어가고 더 이상 들어가지 않게 된다. 즉, 절개부(53)는 스토퍼 역할을 한다.
절개부(53)의 길이는 헤더(35) 플레이트의 두께 및 선단 삽입 깊이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 헤더 플레이트 소재의 두께를 t라 하면 절개부(53)의 길이를 [2t < (절개부(53) 길이) < (선단 돌출 설계치)]로 정할 수 있다. 튜브의 선단 돌출 설계치는 임의적이지만, 약 8mm로 정할 수 있다. 이와 같이 절개부(53)의 스토퍼 기능에 의하여 튜브의 헤더 삽입시에 튜브가 헤더에 일정한 깊이로 삽입될 수 있어서 작업성이 향상되고, 별도의 선단 정렬 공정이 생략될 수 있다.
도 9는 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)를 연결하는 중앙연결부(51)의 형성 방법의 예시도이다. (a)는 스페이서 접합 방식이라고 이름 붙일 수 있다. 여기서는, 각각 제작된 이너핀 타입의 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29)의 각 대향 측면에 별도의 스페이서(57)를 접합하여 중앙연결부(51)를 형성한다. (b)는 튜브 일체형 방식이라고 이름 붙일 수 있을 것이다. 여기서는, 이너핀 방식으로 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29) 제작시에, 각각의 외측에 위치하게 되는 변(43, 43', 참조: 도 5)을 내측에 위치하는 면(41, 41')에 중첩시켜서 폴딩하지 않고, 대향 측면으로 방사상으로 펼쳐지도록 벤딩하여서 이들 양 변(43, 43')을 서로 접합하여 중앙연결부(51)를 형성한다.
한편, 1열 튜브(27)와 2열 튜브(29) 사이의 중앙연결부(51)에 응축수의 배수를 돕는 장치를 마련하는 것이 가능하다. 두 가지 방안이 가능하다. 첫 번째는 중앙연결부(51)에 종방향으로 간격을 두고 엠보싱 처리를 해서 증발기 또는 응축기의 응축수의 종방향 배수를 원활하게 한다. 이는 특히 도 9 (a)의 연결방식에 적용하기가 용이하다. 두 번째는 도 10에 나타낸 것과 같이, 중앙연결부(51)에 종방향으로 연속된 경사 구조를 가지도록 절곡부(59)를 마련하는 방안이다. 이 절곡부(59) 표면을 따라 응축수 배수가 이루어진다. 이는 특히 도 9 (b)의 연결방식에 적용하기가 용이하다.이들 두 가지 방안에 덧붙여, 열교환기의 타입에 따라서 중앙연결부(51)에 홀을 추가하여 배수공의 역할을 하도록 할 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
튜브(11, 11a, 11b), 핀(13), 헤더(15), 탱크(17), 사이드플레이트(19), 다채널(21), 폴디드 튜브(23), 이너핀(25), 1열 튜브(27), 2열 튜브(29), 1열 튜브홀(31), 2열 튜브홀(33), 헤더(35), 격막(37), 양측 변이 겹쳐지는 부분(39), 내측에 위치하게 되는 면(41, 41'), 외측에 위치하게 되는 변(43, 43'), 안착홈(45), 폴디드 튜브(47), 이너핀(49), 중앙연결부(51), 절개부(53), 선단(55), 스페이서(57)

Claims (10)

  1. 열교환기 또는 열관리장치의 튜브 어셈블리에 있어서,
    이너핀 타입 튜브로 된 제1열 튜브;
    이너핀 타입 튜브로 된 제2열 튜브;
    상기 1열 튜브와 2열 튜브 사이를 연결하는 중앙연결부;
    상기 1열 튜브와 2열 튜브의 각 선단이 삽입되는 1열 튜브홀과 2열 튜브홀이 배열된 헤더를 포함하며;
    상기 중앙연결부에는, 상기 헤더에 삽입되는 상기 1열 튜브의 선단과 상기 2열 튜브의 선단으로부터 반대쪽의 선단 쪽으로 형성된 절개부가 포함되는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  2. 제1항에서, 상기 절개부의 길이는 상기 헤더의 소재의 두께 및 상기 1열 튜브 및 2열 튜브의 선단이 헤더에 삽입되어 돌출되는 길이에 기초하여 결정되는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  3. 제1항에서, 상기 중앙연결부는 각각 제작된 이너핀 타입의 1열 튜브와 2열 튜브의 각 대향 측면에 스페이서를 접합하여 형성되는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  4. 제1항에서, 상기 중앙연결부는 이너핀 방식으로 1열 튜브와 2열 튜브 제작시에, 각 튜브의 외측에 위치하게 되는 변을 내측에 위치하는 면에 중첩시켜서 폴딩하지 않고, 대향 측면으로 방사상으로 펼쳐지도록 벤딩하여서 상기 각 튜브의 강기 외측에 위치하게 되는 변을 서로 접합하여 형성되는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  5. 제1항에서, 상기 중앙연결부에 종방향으로 간격을 두고 엠보싱 처리를 해서 응축수의 배수를 원활하게 하는 것을 특징으로 하는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  6. 제1항에서, 상기 중앙연결부에 종방향으로 연속된 경사 구조를 가지도록 절곡부를 마련하여 이 절곡부 표면을 따라 응축수 배수가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 열관리장치의 튜브 어셈블리.
  7. 열교환기 또는 열관리장치의 튜브 어셈블리를 제작하는 방법으로서,
    이너핀 타입의 1열 튜브와 2열 튜브를 제작하는 공정;
    상기 1열 튜브와 2열 튜브의 각 선단이 삽입되는 1열 튜브홀과 2열 튜브홀이 형성된 헤더를 제작하는 공정;
    상기 1열 튜브와 2열 튜브를 종방향으로 배치하고 그 사이를 연결하는 중앙연결부를 형성하는 공정;
    상기 중앙연결부에 상기 헤더에 삽입되는 상기 1열 튜브의 선단과 상기 2열 튜브의 선단으로부터 반대쪽의 선단 쪽으로 절개부를 형성하는 공정;
    상기 헤더의 각 튜브홀에 상기 1열 튜브와 2열 튜브의 선단을 각각 삽입하는 공정을 포함하는 열관리장치의 튜브 어셈블리 제조방법.
  8. 제7항에서, 상기 중앙연결부의 형성 공정은
    상기 제작된 이너핀 타입의 1열 튜브와 2열 튜브의 각 대향 측면에 스페이서를 접합하는 공정을 포함하는 열관리장치의 튜브 어셈블리 제조방법.
  9. 제7항에서, 상기 중앙연결부의 형성 공정은
    상기 1열 튜브와 2열 튜브 제작시에, 각 튜브의 외측에 위치하게 되는 변을 내측에 위치하는 면에 중첩시켜서 폴딩하지 않고, 대향 측면으로 방사상으로 펼쳐지도록 벤딩하여서 상기 각 튜브의 강기 외측에 위치하게 되는 변을 서로 접합하는 공정을 포함하는 열관리장치의 튜브 어셈블리 제조방법.
  10. 제7항에서, 상기 중앙연결부에 응축수의 배수를 원활하게 하는 수단을 형성하는 공정을 추가로 포함하는 열관리장치의 튜브 어셈블리 제조방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070096611A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 Dragi Antonijevic Multichannel flat tube for heat exchanger
JP2007271182A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Denso Corp 熱交換器
JP4540839B2 (ja) * 2000-12-13 2010-09-08 株式会社日本クライメイトシステムズ 複合型熱交換器
KR20110134679A (ko) * 2010-06-09 2011-12-15 한라공조주식회사 일체형 열교환기
US20140231048A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Scambia Holdings Cyprus Limited Heat exchanger
US20160054075A1 (en) * 2013-04-10 2016-02-25 Carrier Corporation Folded tube multiple bank heat exchange unit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008007601A1 (de) * 2008-02-04 2009-08-06 Behr Gmbh & Co. Kg Mehrkammer-Flachrohr, Wärmetauscher und Verwendung eines Wärmetauschers
FR2962204B1 (fr) 2010-06-30 2014-11-21 Valeo Systemes Thermiques Tube d'echangeur de chaleur, echangeur de chaleur comportant de tels tubes et procede d'obtention d'un tel tube.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4540839B2 (ja) * 2000-12-13 2010-09-08 株式会社日本クライメイトシステムズ 複合型熱交換器
US20070096611A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 Dragi Antonijevic Multichannel flat tube for heat exchanger
JP2007271182A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Denso Corp 熱交換器
KR20110134679A (ko) * 2010-06-09 2011-12-15 한라공조주식회사 일체형 열교환기
US20140231048A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-21 Scambia Holdings Cyprus Limited Heat exchanger
US20160054075A1 (en) * 2013-04-10 2016-02-25 Carrier Corporation Folded tube multiple bank heat exchange unit

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