KR100752636B1 - Heat exchanger for refrigerator and manufacturing method of its tube - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 냉장고용 열교환기의 요부 구조를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the main structure of a conventional heat exchanger for a refrigerator.
도 2는 종래 냉장고용 열교환기의 요부 구조를 도시한 단면도로, 냉매안내관을 따라 유동하는 냉매의 흐름이 층류를 형성한 상태를 나타낸 것이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing the main structure of a conventional heat exchanger for a refrigerator, and shows a state in which the flow of the refrigerant flowing along the refrigerant guide tube forms a laminar flow.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.Figure 3 is a side cross-sectional view schematically showing the overall structure of a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고에 있어서, 냉동사이클의 구성을 도시한 구성도이다. 4 is a block diagram showing the configuration of a refrigeration cycle in the refrigerator according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고용 열교환기의 구조를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing the structure of a heat exchanger for a refrigerator according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 요부를 발취하여 도시한 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view showing the main portion of FIG.
도 7은 도 5를 절취선 A-A를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 5 and viewed from the arrow direction.
도 8은 5를 절취선 B-B를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면도이다. 8 is a cross-sectional view taken from the arrow direction after cutting 5 along the cutting line B-B.
도 9와 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고용 열교환기에 있어서 튜브의 제조과정을 나타낸 것으로, 각가 준비단계와 결합단계 과정을 나타낸 것이다. 9 and 10 show the manufacturing process of the tube in the heat exchanger for a refrigerator in accordance with one preferred embodiment of the present invention, each of which shows a preparation step and a coupling step process.
도 11과 도 12는 각각 본 발명의 따른 냉장고용 열교환기 튜브의 제조과정에 있어서, 준비단계를 거친 플레이트의 구조를 도시한 사시도로, 다른 실시예에 따른 요철의 구조를 나타낸 것이다. 11 and 12 are perspective views showing the structure of a plate that has been prepared in the manufacturing process of the heat exchanger tube for a refrigerator according to the present invention, respectively, showing the structure of the unevenness according to another embodiment.
도 13은 도 12를 절취선 C-C를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면도이다. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 12 and seen from the arrow direction.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
3: 압축기 4: 응축기3: compressor 4: condenser
5: 모세관 6: 증발기5: capillary 6: evaporator
8: 모세관 10: 본체8: capillary 10: body
30: 튜브 31,31´,31˝: 요철30: Tube 31,31´, 31 °: Uneven
31´a: 요철형성부재 40: 열교환핀31′a: Uneven member 40: Heat exchanger fin
60: 플레이트60: plate
본 발명은 냉장고용 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브를 따라 흐르는 냉매의 유동이 난류를 형성하도록 하여 열교환 효율이 향상되도록 한 냉장고용 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for a refrigerator, and more particularly, to a heat exchanger for a refrigerator to improve the heat exchange efficiency by the flow of the refrigerant flowing along the tube to form a turbulent flow.
일반적으로 냉장고는 냉동사이클의 증발기를 통해 생성된 냉기로 저장실을 냉각시킴으로써, 저장실에 저장된 저장물이 냉장 또는 냉동 상태로 보관되도록 하는 장치이다.In general, a refrigerator is a device that cools a storage compartment with cold water generated through an evaporator of a refrigeration cycle, so that the storage stored in the storage compartment is stored in a refrigerated or frozen state.
냉동사이클은 압축기와 응축기 및 모세관과 증발기가 냉매관을 통해 폐회로를 이루도록 마련되는데, 이중 압축기는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축시키고, 응축기는 압축기로부터 전달된 냉매를 고온고압의 액체상태로 응축시키며, 응축기에서 응축된 고온고압의 액체상태 냉매는 상기 모세관을 거치는 과정에서 교축 팽창되며 저온 저압의 액체상태 냉매가 되고, 증발기는 모세관을 거친 저온 저압의 액체상태 냉매를 증발시켜 저온 저압의 기체상태 냉매가 되도록 하며, 상기 증발기는 저장실 후방 내측에 설치된다.The refrigeration cycle is provided so that the compressor, the condenser, the capillary tube and the evaporator form a closed circuit through the refrigerant tube. The dual compressor compresses the refrigerant into a gaseous state of high pressure and high pressure, and the condenser condenses the refrigerant delivered from the compressor into the high temperature and high pressure liquid state. The high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the condenser is throttled and expanded to become a low temperature low pressure liquid refrigerant through the capillary tube, and the evaporator evaporates the low temperature low pressure liquid refrigerant through the capillary tube to form a low temperature low pressure gaseous state. The evaporator is installed inside the storage compartment behind the refrigerant chamber.
따라서 냉동사이클을 순환하는 냉매는 응축기에서 응축되면서 주위로 열을 방출하고, 증발기에서 증발되면서 저장실 내부 공기의 열을 흡수하게 되며, 저장실의 공기는 이러한 증발기와 열교환하면서 냉기로 전환된다. Therefore, the refrigerant circulating in the refrigeration cycle condenses in the condenser and releases heat to the surroundings, and the evaporator absorbs the heat of the air in the storage compartment while evaporating in the evaporator.
여기서 증발기와 응축기는 냉장고용 열교환기를 형성하게 되는데, 이러한 냉장고용 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 냉매관으로 형성되는 튜브(1)와, 튜브(1)의 열교환면적을 증대시키도록 상기 튜브(1)의 외주에 결합되는 복수개의 열교환핀(2)을 구비하며, 상기 튜브(1)는 단면이 원형으로 마련되는 일반적인 파이프형상을 취하게 된다. Here, the evaporator and the condenser form a heat exchanger for a refrigerator, and as shown in FIG. 1, the heat exchanger for the refrigerator (1) and the tube (1) are formed to increase the heat exchange area of the tube (1). It is provided with a plurality of heat exchange fins (2) coupled to the outer periphery of the tube (1), the tube (1) takes a general pipe shape having a circular cross section.
그러나 이러한 종래 냉장고용 열교환기는 상기 튜브(1)가 단순한 원형 단면의 파이프형상으로 마련되어 튜브(1)를 따라 유동하는 냉매의 흐름이 층류를 형성 하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 튜브(1) 내벽에 근접한 냉매(a)는 튜브(1) 외부의 공기와 활발히 열교환되는 반면 튜브(1) 중심쪽 냉매(b)는 튜브(1) 외부 공기와 열교환이 어렵게 되는 등 튜브(1)를 따라 유동하는 냉매가 주위공기와 골고루 열교환되지 못하게 되어 열교환효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, such a conventional refrigerator heat exchanger has a
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 목적은 냉매를 안내하는 튜브의 구조를 개선하여 열교환효율이 향상되도록 마련된 냉장고용 열교환기를 제공하는 것이다. The present invention is to solve such a problem, it is an object of the present invention to provide a refrigerator heat exchanger provided to improve the heat exchange efficiency by improving the structure of the tube for guiding the refrigerant.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 냉장고용 열교환기의 열교환효율을 향상시키도록 마련된 냉장고용 열교환기의 튜브 제조방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a tube of a heat exchanger for a refrigerator provided to improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger for a refrigerator.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기는 냉매를 안내하는 튜브와, 상기 튜브의 열교환면적을 증대시키도록 상기 튜브의 외주에 마련된 복수개의 열교환핀을 구비하고, 상기 튜브의 내주에는 상기 튜브를 따라 유동하는 냉매의 흐름이 난류를 형성하도록 냉매의 흐름을 유도하는 요철이 마련된 것을 특징으로 한다. Refrigerator heat exchanger according to the present invention for achieving this object is provided with a tube for guiding the refrigerant and a plurality of heat exchange fins provided on the outer periphery of the tube to increase the heat exchange area of the tube, the inner circumference of the tube It is characterized in that the irregularities are provided to guide the flow of the refrigerant to form a turbulent flow of the refrigerant flowing along the tube.
그리고 상기 요철의 길이방향은 상기 튜브의 길이방향과 교차하도록 마련된 것을 특징으로 한다. And the longitudinal direction of the unevenness is characterized in that it is provided to cross the longitudinal direction of the tube.
또한 상기 요철은 상기 튜브의 내주면을 가공하여 마련된 것을 특징으로 한다. In addition, the unevenness is characterized in that provided by processing the inner peripheral surface of the tube.
또한 상기 요철은 상기 튜브의 내주면에 복수의 요철형성부재를 결합하여 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, the unevenness is characterized in that provided by coupling a plurality of unevenness forming member on the inner peripheral surface of the tube.
또한 상기 요철은 상기 튜브의 내주면에 소정재질의 미세가루를 덩어리를 형성하도록 결합시켜 마련된 것을 특징으로 한다. In addition, the unevenness is characterized in that it is provided by combining to form a lump of fine powder of a predetermined material on the inner peripheral surface of the tube.
또한 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기는 냉장고의 냉동사이클에 채용되는 증발기와 응축기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerator heat exchanger according to the present invention is characterized in that it comprises an evaporator and a condenser employed in the refrigeration cycle of the refrigerator.
그리고 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기의 튜브 제조방법은 플레이트 일면에 요철을 마련하는 준비단계와, 상기 요철이 마련된 플레이트의 일면이 내주면을 형성하도록 상기 플레이트를 원통형상이 되도록 가공한 상태에서 상기 플레이트의 폭방향 양단을 상호 결합시키는 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. And the tube manufacturing method of the heat exchanger for a refrigerator according to the present invention is a step of preparing the irregularities on one surface of the plate, and the plate is processed to form a cylindrical shape so that one surface of the plate provided with the irregularities to form an inner peripheral surface of the plate And a coupling step of coupling both ends in the width direction.
또한 상기 결합단계에서 상기 플레이트의 폭방향 양단은 상호 용접되고, 상기 준비단계에서 상기 요철은 상기 플레이트의 폭방향 양단 안쪽에 마련된 것을 특징으로 한다.In addition, both ends of the width direction of the plate is welded to each other in the coupling step, and the unevenness in the preparation step is characterized in that it is provided inside the width direction both ends of the plate.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail.
본 실시예에 따른 냉장고는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 냉동사이클 구성요소가 설치되는 본체(10)를 구비하며, 본체(10)의 내부에는 전면으로 개방된 저장실(11)이 형성되고, 본체(10)의 전면에는 저장실(11)을 개폐하도록 회동 가능하게 힌지결합된 도어(20)가 설치된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the refrigerator according to the present exemplary embodiment includes a
또 냉동사이클은 압축기(3)와 응축기(4) 및 모세관(5)과 증발기(6)가 냉매 관(8)을 통해 폐회로를 이루도록 마련되며, 상기 모세관(5)은 팽창밸브와 같은 다른 형태의 팽창장치로 대체되어도 무방하다. In addition, the refrigeration cycle is provided such that the compressor (3), the condenser (4), the capillary tube (5) and the evaporator (6) form a closed circuit through the refrigerant pipe (8), the capillary tube (5) of another type such as an expansion valve It may be replaced by an expansion device.
이중 압축기(3)는 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축시키고, 응축기(4)는 압축기(3)로부터 전달된 냉매를 고온고압의 액체상태로 응축시킨다. 이러한 압축기(3)와 응축기(4)는 상기 본체(10)의 하부에 저장실(11)과 구획 형성된 기계실(12)에 설치되며, 기계실(12)은 본체(10) 외부의 공기가 기계실(12) 내부로 유통될 수 있게 본체(10) 외부와 통하도록 형성된다.The
또 응축기(4)에서 응축된 고온고압의 액체상태 냉매는 상기 모세관(5)을 거치는 과정에서 교축 팽창되어 저온 저압의 액체상태 냉매가 되고, 증발기(6)는 모세관(5)을 거친 저온 저압의 액체상태 냉매를 증발시켜 저온 저압의 기체상태 냉매가 되도록 한다. 상기 증발기(6)는 저장실(11) 후방 내측에 설치되고, 본체(10)에 있어서 증발기(6) 일측에는 냉각된 공기를 저장실(11)로 순환시키기 위한 순환팬(13)이 설치된다. 참고로 미설명 부호 7은 응축기(4)와 모세관(5) 사이를 연결하는 냉매관(8)의 중도에 설치되는 드라이어로써, 이러한 드라이어(7)는 응축기(4)에서 응축된 냉매가스에 포함되어 있는 수분을 제거하는 역할을 한다.In addition, the high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the
따라서 냉동사이클을 순환하는 냉매는 응축기(4)에서 기계실(12) 쪽 공기와 열교환되어 응축되면서 주위로 열을 방출하고, 증발기(6)에서 저장실(11) 내부의 공기와 열교환되어 증발되면서 저장실(11) 내부 공기의 열을 흡수하게 되는데, 저장실(11)의 공기는 이와 같이 증발기(6)와 열교환하면서 냉기로 전환되며, 이러한 증발기(6)와 상기 응축기(4)는 냉장고용 열교환기를 형성하게 된다.Therefore, the refrigerant circulating in the refrigeration cycle is heat exchanged with the air in the
도 5에는 본 실시예에 따른 냉장고용 열교환기(4,6)가 도시된다. 5 shows a
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(4,6)는 통상의 냉매관으로 형성되는 중공의 튜브(30)와, 열교환면적을 증대시키도록 튜브(30)의 외주에 결합되는 복수개의 열교환핀(40)을 구비하며, 각 열교환핀(40)의 중앙 내측은 튜브(30)의 외주에 결합되도록 관통되어 있다. As shown in FIG. 5, the
상기 튜브(30)는 동재질을 통해 원형의 단면을 구비하도록 마련되고, 상기 열교환기(4,6)는 이러한 튜브(30) 외주에 상기 복수개의 열교환핀(40)을 결합시킨 후 상기 튜브(30)를 지그재그방식으로 반복적으로 밴딩시켜 다단의 다열 구조를 이루도록 한 상태에서 좌우 양측에는 열교환기(4.6)의 형태를 유지시키기 위한 지지대(51,52)를 결합하여 조립된다. The
한편, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉장고용 열교환기(4,6)에 있어서, 상기 튜브(30)의 내주에는 요철(31)이 형성되어 튜브(30)를 따라 유동하는 냉매의 흐름이 난류를 형성하도록 유도하게 된다. 이러한 요철(31)은 튜브(30)를 따라 유동하는 냉매의 흐름에 보다 강한 저항으로 작용하기 위해 그 길이방향이 튜브(30)의 길이방향과 교차하도록 마련되는 것이 바람직하며, 규칙전인 패턴은 물론 불규칙적인 패턴을 형성하도록 마련될 수도 있다. 6 to 8, in the
따라서 이러한 요철(31)이 튜브(30)의 내주에 마련된 상태에서는 튜브(30)를 따라 유동하던 냉매가 요철(31)에 부딪치게 되면서 층류가 아닌 난류를 형성하게 되고, 튜브(30)를 통한 냉매의 흐름이 불규칙한 난류를 형성하게 되면, 튜브(30)를 따라 안내되는 냉매 전체가 골고루 튜브(30)의 내벽 쪽으로 유동하여 튜브(30) 외 측 공기와 활발하게 열교환작용을 수행하게 되어 열교환기(4,6)의 열교환효율이 큰 폭으로 향상된다.Therefore, in the state in which the
그리고 상기 튜브(30)가 이미 원통형상으로 마련된 상태에서 좁은 튜브(30)의 내경으로 인해 상기 요철(31)을 튜브(30)의 내주에 형성하는 작업이 다소 어려울 수 있다. 따라서 상기 요철(31)을 튜브(30)의 내주에 용이하게 형성할 수 있도록 상기 튜브(30)는 플레이트(60)를 롤포밍가공하여 원통형의 파이프형태로 제조되고, 상기 요철(31)은 이러한 튜브(30)의 제조과정 중 상기 플레이트(60)의 일면에 형성된다. In addition, since the inner diameter of the
이러한 튜브(30)의 제조과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the manufacturing process of the
상기 튜브(30)를 제조하기 위해서는 먼저 튜브(30)를 형성할 동재질의 플레이트(60)를 준비한 상태에서 상기 플레이트(60)의 일면에 상기 요철(31)을 마련하는 준비단계가 진행된다. In order to manufacture the
이때는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(60)를 일반 롤러(100)와 외주에 치형이 형성된 롤러(200) 사이에 위치시킨 상태에서 상기 각 롤러(100,200)를 상호 반대방향으로 회전시키게 되는데, 플레이트(60)는 이러한 각 롤러(100,200) 사이에서 가압되면서 그 일면에 상기 요철(31)이 형성된다. In this case, as shown in FIG. 9, the
물론 상기 요철(31)은 프레스가공을 통해서 형성하거나, 스크래치공구 등을 이용하여 상기 플레이트(60)의 일면을 긁어내는 간단한 작업을 통해서도 형성할 수 있다. Of course, the concave-convex 31 may be formed through press working or through a simple operation of scraping one surface of the
상기 준비단계 이후에는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 요철(31)이 마련된 플레이트(60)의 일면이 내주면을 형성하도록 상기 플레이트(60)를 롤포밍가공을 통해 원통형상이 되도록 하고 상기 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62)을 상호 결합시키는 결합단계 작업이 이루어지며, 상기 플레이트(60)는 이러한 준비단계와 결합단계를 순차적으로 거쳐 상기 튜브(30)로 제작된다. After the preparation step, as shown in Figure 10, so that one surface of the
따라서 본 실시예에 따른 냉장고용 열교환기(4,6)의 튜브(30)는 튜브(30)의 내주에 마련되는 상기 요철(31)을 튜브(30)의 제작과정 중에 용이하게 형성할 수 있게 된다.Therefore, the
그리고 상기 결합단계에서 상기 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62)은 용접가공을 통해 상호 결합되고, 이때는 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62)이 상호 일치된 상태에서 이루어져야 용접가공이 용이해지면서도 보다 기밀성 있는 튜브(30)를 제조할 수 있게 되는데, 상기 요철(31)이 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62) 부분 형성되는 경우에는 요철(31)이 형성되는 과정에서 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62) 측이 변형되면서 그 두께가 서로 달라질 우려가 있다. 따라서 상기 준비단계에서는 상기 요철(31)이 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62) 안쪽에 마련되도록 하여 상기 요철(31)이 형성되는 과정에서 플레이트(60)의 폭방향 양단(61,62) 측이 변형되지 않도록 하는 것이 바람직하다.In the joining step, both ends 61 and 62 of the width direction of the
또한 상기 준비단계에서 플레이트(60) 일면을 가공하여 형성되는 상기 요철은 본 실시예와 다른 방법을 통해서도 플레이트(60)의 일면에 마련될 수 있다. In addition, the irregularities formed by processing one surface of the
도 11과 도 12에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 요철(31´,31˝)이 형성된 플레이트(60)의 구조가 도시되며, 이때는 튜브(30) 제조과정에서 준비단계를 거친 상태를 나타낸 것이다. 11 and 12 are shown the structure of the
먼저, 다른 실시예도 11에 있어서, 플레이트(60)의 일면에 마련되는 요철(31´)은 플레이트(60)의 일면에 소정 길이의 봉형상으로 마련되는 별도의 요철형성부재(31´a)를 복수개 결합시켜 마련되고, 이때 각 요철형성부재(31´a)는 용접작업 등을 통해 플레이트(60)에 결합된다. First, in another embodiment of FIG. 11, the
또 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 요철(31˝)은 상기 플레이트(60)의 일면에 소정재질의 미세가루를 덩어리를 형성하도록 결합시켜 마련할 수도 있다. 12 and 13, the concave-convex (31˝) may be provided by combining the fine powder of a predetermined material on one surface of the
상기 미세가루는 금속가루나 돌가루와 같이 다양한 재질을 통해 구현 가능하며, 이러한 미세가루는 접착제 등을 통해 플레이트(60)의 일면에 덩어리 형태를 이루도록 접착되고, 플레이트(60)의 일면은 이러한 요철(31˝)에 의한 울퉁불퉁한 면을 형성하게 된다. The fine powder can be implemented through various materials such as metal powder or stone powder, and the fine powder is adhered to one surface of the
이와 같이 튜브(30) 제조과정 중 준비단계에서 플레이트(60)의 일면에 형성되는 요철(31,31´,31˝)은 열교환기(4,6)의 튜브(30) 내부를 유동하는 냉매에 저항으로 작용하여 튜브(30) 내부 냉매의 유동을 난류로 유도할 수 있는 범위 내에서 이 밖의 여러 가지 다른 형태로도 구현 가능하다. As such, the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기는 튜브를 따라 유동되는 냉매의 흐름이 튜브의 내주에 마련된 요철에 의해 불규칙한 난류를 형성하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 냉장고용 열교환기는 튜브를 따라 안내되는 냉매가 튜브의 내벽 쪽으로 골고루 유동하게 되면서 튜브 외측 공기와 활 발하게 열교환작용을 수행하게 되어 열교환효율을 큰 폭으로 향상시킬 수 있게 된다. As described above in detail, the heat exchanger for a refrigerator according to the present invention forms an irregular turbulence due to irregularities provided in the inner circumference of the tube. Therefore, the heat exchanger for a refrigerator according to the present invention performs a heat exchange action with the air outside the tube while the refrigerant guided along the tube is evenly flowed toward the inner wall of the tube, thereby greatly improving heat exchange efficiency.
또한 본 발명은 냉장고용 열교환기의 상기 튜브는 플레이트를 롤포밍가공하여 원통형의 파이프형태로 제조되고, 상기 요철은 이러한 튜브의 제조시 상기 플레이트의 일면에 형성되기 때문에, 상기 요철을 튜브의 내주에 보다 용이하게 형성할 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, the tube of the heat exchanger for a refrigerator is formed in the form of a cylindrical pipe by roll forming a plate, and the unevenness is formed on one surface of the plate during the manufacture of such a tube, so that the unevenness It can be formed more easily.
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