KR101441123B1 - Louvered fin for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
열 교환기용 루버형 핀이 개시되었으며, 루버는 강도와 강성을 최대화하면서 제조에 필요한 재료의 양은 최소화하기 위해 리브가 형성된다.
루버, 핀, 강도, 재료, 리브
A louvered pin for a heat exchanger has been disclosed and the louver is formed to maximize strength and stiffness while minimizing the amount of material required for manufacture.
Louver, pin, strength, material, rib
Description
도1은 본 발명의 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.1 is a perspective view of a heat exchanger fin in accordance with an embodiment of the present invention.
도2는 도1에서 2-2선을 따라 도시된 열 교환기 핀의 복수의 루버에 대한 평면 단면도.2 is a planar cross-sectional view of a plurality of louvers of the heat exchanger fins shown along line 2-2 in Fig.
도3은 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.3 is a perspective view of a heat exchanger fin in accordance with another embodiment of the present invention.
도4는 도3의 4-4선을 따라 도시된 열 교환기 핀의 복수의 루버의 평면 단면도.4 is a planar cross-sectional view of a plurality of louvers of the heat exchanger fins shown along line 4-4 of FIG. 3;
도5는 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.5 is a perspective view of a heat exchanger fin in accordance with another embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.6 is a perspective view of a heat exchanger fin in accordance with another embodiment of the present invention.
도7은 본 발명의 일 실시예를 따른 열 교환기 핀을 제조하기 위해 사용되는 장치의 정면도.7 is a front view of an apparatus used to manufacture a heat exchanger fin in accordance with an embodiment of the present invention.
도8은 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀을 제조하기 위해 사용되는 장치의 정면도.8 is a front view of an apparatus used to manufacture a heat exchanger fin in accordance with another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
11: 외부면11: outer surface
12: 베이스 벽12: Base wall
13: 내부면13: inner surface
14: 상부14: upper
16: 하부16: Lower
22: 중간부22: Middle part
23: 선단 엣지 루버23: Edge edge louver
24: 입구 루버24: entrance louver
26: 전환 루버26: conversion louvers
28: 출구 루버28: Exit louver
29: 말단 엣지 루버29: Edge edge louver
38: 리브38: rib
본 발명은 열 교환기에 관한 것이며, 특히 강도와 강성을 최대화시키도록 리브(rib)가 루버 상에 형성되는 열 교환기용 루버형 핀(louvered fin)에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a louvered fin for a heat exchanger in which ribs are formed on a louver to maximize strength and stiffness.
공냉식 핀 타입 열 교환기는 매우 잘 알려져 있다. 열 교환기는 예를 들어 엔진 냉각제, 엔진 윤활유, 에어컨 냉매, 자동 변속기 유체 등의 다양한 작동 유체의 온도를 변화시키는데 사용된다. 통상적으로 열 교환기는 입구 탱크와 출구 탱크 사이에 연결된 복수의 이격된 유체 도관 또는 튜브와, 인접한 도관들 사이에 배치된 복수의 열 교환 핀을 포함한다. 공기는 예를 들어 냉각 팬이나 차량의 이동으로 인해 열 교환기의 핀을 거치게 된다. 공기가 핀을 거쳐 유동할 때, 튜브를 통해 유동하는 유체의 열이 튜브의 벽을 통해, 핀 내로 전도되어, 공기로 전달된다.Air-cooled fin-type heat exchangers are very well known. Heat exchangers are used to vary the temperature of various working fluids, such as, for example, engine coolant, engine lubricant, air conditioning refrigerant, and automatic transmission fluid. Typically, the heat exchanger includes a plurality of spaced apart fluid conduits or tubes connected between an inlet tank and an outlet tank, and a plurality of heat exchange fins disposed between adjacent conduits. The air passes through the fins of the heat exchanger due to, for example, the movement of the cooling fan or the vehicle. As the air flows through the fins, the heat of the fluid flowing through the tubes is conducted through the walls of the tubes, into the fins and transferred to the air.
열 교환기 설계에서 주요 목적 중 하나는 높은 핀의 컬럼 강도를 달성하는 것이다. 핀의 종합 두께가 두꺼울수록 핀의 강도가 강해진다는 것은 이미 알려져 있다. 그러나, 핀의 종합 두께를 증가시키게 되면 핀을 제조하는데 필요한 재료의 양이 많아지게 된다. 재료의 양이 많아지면 무게가 무거워져서 바람직하지 않다. 핀의 강도를 높이기 위해 종합 두께를 증가시킬 목적으로 다양한 타입의 핀 설계가 종래 기술에 공지되었다. 핀의 강도는 최대화하면서 재료 사용은 최소화하는 열 교환기용 루버형 핀을 제조하는 것이 바람직하다.One of the main objectives in heat exchanger design is to achieve high pin column strength. It is already known that the thicker the overall thickness of the pin, the stronger the pin. However, increasing the total thickness of the fin increases the amount of material required to manufacture the fin. If the amount of the material is large, the weight becomes heavy, which is undesirable. Various types of pin designs are known in the art for the purpose of increasing the overall thickness to increase the strength of the pins. It is desirable to produce a louvered fin for a heat exchanger that minimizes the use of materials while maximizing the strength of the fin.
본 발명에서 놀랍게도 핀의 강도는 최대화하면서 재료 사용은 최소화하는 열 교환기용 루버형 핀이 개발되었다.Surprisingly in the present invention, a louver-like fin for a heat exchanger has been developed which minimizes the use of materials while maximizing the strength of the fin.
일 실시예에서, 열 교환기 핀은 제1 베이스 단부와, 제2 베이스 단부와, 중간부를 가지는 베이스 벽과; 베이스 벽의 중간부에 배치되며, 제1 엣지와 제2 엣지를 가지는 전환 루버와; 베이스 벽의 제1 베이스 단부와 전환 루버 사이에 배치되며, 제1 엣지와 제2 엣지를 가지는 복수의 이격된 입구 루버와; 전환 루버와 베이스 벽의 제2 베이스 단부 사이에 배치되며, 제1 엣지와 제2 엣지를 가지는 복수의 이격된 출구 루버와; 전환 루버, 입구 루버 및 출구 루버 중 적어도 하나에 형성된 적어도 하나의 리브를 포함한다.In one embodiment, the heat exchanger fin includes a base wall having a first base end, a second base end, and a middle portion; A switching louver disposed in the middle portion of the base wall and having a first edge and a second edge; A plurality of spaced apart inlet louvers disposed between the first base end of the base wall and the diverting louver and having a first edge and a second edge; A plurality of spaced outlet louvers disposed between the switching louver and the second base end of the base wall, the plurality of spaced outlet louvers having a first edge and a second edge; And at least one rib formed in at least one of the switching louver, the inlet louver and the outlet louver.
다른 실시예에서, 열 교환기 핀은 제1 베이스 단부와, 제2 베이스 단부와, 중간부를 가지는 베이스 벽과; 베이스 벽의 중간부에 배치되며, 측방향으로 연장된 제1 엣지와, 측방향으로 연장된 제2 엣지와, 제1 엣지와 제2 엣지 사이에 형성된 적어도 하나의 리브를 가지는 적어도 하나의 전환 루버와; 베이스 벽의 제1 베이스 단부와 전환 루버 사이에 배치되며, 측방향으로 연장된 제1 엣지와, 측방향으로 연장된 제2 엣지와, 제1 엣지와 제2 엣지 사이에 형성된 적어도 하나의 리브를 포함하는 복수의 이격된 입구 루버와; 전환 루버와 베이스 벽의 제2 베이스 단부 사이에 배치되며, 측방향으로 연장된 제1 엣지와, 측방향으로 연장된 제2 엣지와, 제1 엣지와 제2 엣지 사이에 형성된 적어도 하나의 리브를 가지는 복수의 이격된 출구 루버를 포함한다.In another embodiment, the heat exchanger fin includes a base wall having a first base end, a second base end, and a middle portion; At least one switching louver having a first edge extending laterally and a second edge extending laterally and at least one rib formed between the first edge and the second edge, Wow; A first edge extending laterally, a second edge extending laterally, and at least one rib formed between the first edge and the second edge, the first edge being disposed between the first base end of the base wall and the switching louver, A plurality of spaced apart inlet louvers; At least one rib disposed between the transition louver and the second base end of the base wall, the first edge extending laterally, the second edge extending laterally, and at least one rib formed between the first edge and the second edge, The branch includes a plurality of spaced outlet louvers.
대략 편평한 재료 시트(sheet of material)를 제공하는 단계와, 재료 시트에서 길이 방향으로 연장된 복수의 리브를 형성하는 단계와, 재료 시트에서 측방향으로 연장된 복수의 주름(corrugation)을 형성하는 단계와, 재료 시트에서 길이 방향으로 연장된 복수의 열의 루버를 형성하는 단계를 포함하는 열 교환기 핀을 제조하는 방법이 개시되었다.Providing a substantially flat sheet of material; forming a plurality of longitudinally extending ribs in the sheet of material; forming a plurality of laterally extending corrugations in the sheet of material; And forming a plurality of rows of louvers extending longitudinally in the sheet of material.
본 발명의 상기 및 다른 이점은 당업자라면 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예의 상세한 설명을 통해 쉽게 알 수 있을 것이다.These and other advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
아래 상세한 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명 및 묘사한다. 설명과 도면은 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하는데 목적이 있으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 의도는 아니다. 예로서 개시된 방법에서, 제시된 단계들은 예시를 위한 것이므로, 단계들의 순서가 필연적이거나 중요한 것은 아니다.The following detailed description and the accompanying drawings illustrate and describe various embodiments of the invention. The description and drawings are intended to enable a person skilled in the art to make and use the invention, and are not intended to limit the scope of the invention. In the method disclosed by way of example, the steps presented are for illustration purposes, so the order of steps is not necessarily or important.
도1은 외부면(11)과, 내부면(13)과, 제1 핀 단부(15)와, 제2 핀 단부(17)를 가지는 열 교환기 핀(10)을 도시한다. 열 교환기 핀(10)은 복수의 베이스 벽(12)을 포함한다. 본 발명의 정신 또는 범위 내에서 베이스 벽(12)이 더 많이 또는 더 적게 사용될 수 있음을 알 수 있다. 베이스 벽(12)은 상부(14)와, 하부(16)와, 제1 베이스 단부(18)와, 제2 베이스 단부(20)와, 중간부(22)를 가진다. 중간부(22)는 제1 베이스 단부(18)와 제2 베이스 단부(20) 중간에 배치된다. 1 shows a heat exchanger fins 10 having an
베이스 벽(12)은 선단 엣지 루버(23)와, 복수의 입구 루버(24)와, 전환 루버(26)와, 복수의 출구 루버(28)와, 말단 엣지 루버(29)를 포함한다. 선단 엣지 루버(23)와 입구 루버(24)는 제1 단부(30)에서 베이스 벽(12)의 상부(14)에 연결되며, 제2 단부(32)에서 베이스 벽(12)의 하부(16)에 연결된다. 도2에 더욱 명확히 도시된 바와 같이, 선단 엣지 루버(23)와 각각의 입구 루버(24)는 제1 표면(33)과, 제2 표면(35)과, 제1 엣지(34)와, 이격된 제2 엣지(36)와, 리브(38)를 포함한다. 리브(38)는 제1 엣지(34)와 제2 엣지(36) 사이에 형성되며, 제2 표면(35)으로부터 측방향 외측으로 연장된다. 선단 엣지 루버(23)와 각각의 입구 루버(24) 상에 단일의 리브(38)가 형성된 것으로 도시되었다. 그러나, 필요할 경우 본 발명의 범위 내에서 선단 엣지 루버(23)와 입구 루버(24)에 리브(38)가 더 많이 또는 더 적게 형성될 수 있음을 알 수 있다. 도시된 실시예에서, 리브(38)는 선단 엣지 루버(23)와 입구 루버(24)의 제1 단부(30)로부터 제2 단부(32)까지 연장된다. 갭(39)은 인접한 입구 루버(23, 24)들 사이와, 전환 루버(26)와 전환 루버(26)에 인접한 입구 루버(24) 사이에 형성된다.The
전환 루버(26)는 제1 단부(40)에서 베이스 벽(12)의 상부(14)에 연결되고, 제2 단부(42)에서 베이스 벽(12)의 하부(16)에 연결된다. 도2에 도시된 바와 같이, 전환 루버(26)는 제1 표면(43)과, 제2 표면(45)과, 제1 엣지(44)와, 이격된 제2 엣지(46)와, 리브(48)를 포함한다. 리브(48)는 제1 엣지(44)와 제2 엣지(46) 사이에 형성되며, 제2 표면(45)으로부터 측방향 외측으로 연장된다. 전환 루버(26) 상에 단일의 리브(48)가 형성된 것으로 도시되었다. 그러나, 원할 경우 전환 루버(26)에 리브(48)가 더 많이 또는 더 적게 형성될 수 있음을 알 수 있다. 리브(48)는 전환 루버(26)의 제1 단부(40)로부터 제2 단부(42)까지 연장된다.The
출구 루버(28)와 말단 엣지 루버(29)는 제1 단부(50)에서 베이스 벽(12)의 상부(14)에 연결되고, 제2 단부(52)에서 베이스 벽(12)의 하부(16)에 연결된다. 도2에 도시된 바와 같이, 각각의 출구 루버(28)와 말단 엣지 루버(29)는 제1 표면(53)과, 제2 표면(55)과, 제1 엣지(54)와, 이격된 제2 엣지(56)와, 리브(58)를 포함한다. 리브(58)는 제1 엣지(54)와 제2 엣지(56) 사이에 형성되며, 제2 표면(55)으로부터 측방향 외측으로 연장된다. 각각의 출구 루버(28)와 말단 엣지 루버(29) 상에 단일의 리브(58)가 형성된 것으로 도시되었다. 그러나, 필요할 경우 출구 루버(28)와 말단 엣지 루버(29)에 리브(58)가 더 많이 또는 더 적게 형성될 수 있음을 알 수 있다. 리브(58)는 출구 루버(28)와 말단 엣지 루버(29)의 제1 단부(50)로부터 제2 단부(52)까지 연장된다. 갭(59)은 인접한 루버(28, 29)들 사이와, 전환 루버(26)와 전환 루버(26)에 인접한 출구 루버(28) 사이에 형성된다.The
종래 기술에 공지된 바와 같이, 인접한 입구 루버(24)들 사이의 갭(39)을 통해 공기가 유동하게 된다. 유동 튜브(미도시)에서 유동하는 유체(미도시)로부터 빼앗긴 열은 열 교환기 핀(10)과 입구 루버(24)를 거쳐 공기로 전달된다. 그런 다음, 공기는 전환 루버(26)에서 방향을 바꾸게 된다. 공기는 인접한 출구 루버(28)들 사이의 갭(59)을 통해 유동하여, 이 때 출구 루버(28)로부터 공기로 추가의 열이 전달된다. Air flows through
루버(24, 26, 28) 상에 리브(38, 48, 58)가 형성되어 루버(24, 26, 28)의 종합 두께가 증가한다. 루버(24, 26, 28)의 종합 두께가 증가하게 되면 핀(10)의 강도가 증가한다. 도1 및 도2에 도시된 실시예에서, 강도가 약 18% 증가한 것으로 측정되었다.
핀(10)의 강도가 증가하면 핀(10)을 제작하기 위해 더 얇게 측정된 편평한 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 종래의 핀 구조와 대략 동일한 강도를 갖는 핀(10)을 적은 재료로 만들 수 있다. 그러므로, 핀(10)의 전체적인 무게가 최소화된다. 리브(38, 48, 58)가 형성된 루버(24, 26, 28)를 포함하는 핀(10)을 종래의 핀 구조보다 최대 20% 적은 재료로 만들 수 있는 것이 개시되었다. As the strength of the
도3 및 도4에 도시된 열 교환기 핀(10')은 리브(38', 48', 58')를 포함한다. 도3 및 도4에서 반복되는 도1 및 도2와 유사한 구조는 동일한 부호에 (')를 표시하였다. 리브(38', 48', 58')는 개별의 제1 표면(33, 43, 53)으로부터 측방향 외측으로 연장되도록 형성된다. 나머지 구조는 도1 및 도2에서 전술된 것과 동일하다. 루버(24', 26', 28')를 관통하는 공기 유동은 도1 및 도2에서 설명한 것과 동일하다. The heat exchanger fins 10 'shown in Figures 3 and 4 include ribs 38', 48 ', 58'. Structures similar to those of FIGS. 1 and 2 repeated in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals ('). The ribs 38 ', 48', 58 'are formed to extend laterally outward from the respective
도5는 본 발명의 다른 실시예를 따른 강한 열 교환기 핀을 도시한다. 도5에서 반복되는 도1 및 도2와 유사한 구조는 동일한 도면 부호에 (")를 표시하였다. 본 실시예에서, 리브(38", 48", 58")는 핀(10")의 제1 핀 단부(15)에서부터 핀(10")의 제2 핀 단부(17)까지 연장된다. 리브(38", 48", 58")는 도5에 도시된 바와 같이 핀(10")의 내부면(13)으로부터 측방향 외측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 리브(38"', 48"', 58"')도 도6에 도시된 바와 같이 핀(10")의 외부면(11)으로부터 측방향 외측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 도6에서 반복되는 도1 및 도2와 유사한 구조는 동일한 도면 부호에 ("')를 표시하였다. 나머지 구조와 루버(24", 26", 28", 24"', 26"', 28"')를 관통하는 공기 유동은 도1 및 도2에서 설명한 것과 동일하다.Figure 5 illustrates a strong heat exchanger fin in accordance with another embodiment of the present invention. The
도1 및 도2에 도시된 열 교환기 핀(10)을 형성하는 방법을 설명할 것이다. 예컨대 알루미늄 등의 대략 편평한 재료 시트(110)가 제공된다. 도7에 도시된 바와 같이, 재료 시트(100)는 높이와 직진도 조절을 위해 보유 롤(111) 내로 공급된 다음, 한 쌍의 리브 형성 롤(112)로 공급된다. 리브 형성 롤(112) 중 제1 리브 형성 롤은 복수의 이격된 환형 돌기(미도시)를 포함한다. 리브 형성 롤(112) 중 제2 리브 형성 롤은 복수의 이격된 환형 채널 또는 만입부를 포함한다. 리브 형성 롤(112)의 돌기와 만입부는 상호 작용하여 재료 시트(100)에서 복수의 연속적인 리브(38, 48, 58)를 형성한다. 그런 다음, 선택적으로 재료 시트(110)는 도8에 도시된 바와 같이 제2 보유 롤(111) 내로 공급될 수 있다. 그런 후에, 시트(110)는 한 쌍의 주름 핀 형성 롤(114) 내로 공급된다. 주름 핀 형성 롤(114) 상에 배치된 절단기(미도시)는 시트(110)를 절단하여 복수의 열을 형성한다. 각각의 열들은 선단 엣지 루버(23)와, 복수의 입구 루버(24)와, 전환 루버(26)와, 복수의 출구 루버(28)와, 말단 엣지 루버(29)를 포함한다. 주름 핀 형성 롤(114)은 시트(110)를 동시에 교호적으로 만곡시켜 주름을 형성하며, 시트(110)에 파동 형상을 형성한다. 또한, 주름 핀 형성 롤(114)은 상호 작용하여 인접한 열의 루버(23, 24, 26, 28, 29) 사이의 시트(110)를 평평하게 한다. 그러므로, 시트(110)의 상부(14)와 하부(16)에 형성된 리브(38, 48, 58)는 제거된다. 시트(110)는 밀도 스테이션(116)에 공급되어 원하는 만큼 시트(110)가 추가로 조절될 수 있다. 시트(110)는 절단 스테이션(118)에 공급되어 원하는 길이로 시트(110)가 절단된다.A method of forming the
도5에 도시된 핀(10")을 형성하기 위해, 인접한 열의 루버(23", 24", 26", 28", 29")들 사이의 시트(110)를 평평하게 하는 단계가 생략된다. 이러한 방식으로 만들어진 리브(38", 48", 58")는 루버(24", 26", 28")의 제1 단부(30, 40, 50)와 제2 단부(32, 42, 52)에서 끝나지 않고, 핀(10)의 제1 핀 단부(15)에서부터 핀(10)의 제2 핀 단부(17)까지 연속적으로 연장된다.The steps of flattening the
당업자는 전술된 설명으로부터 본 발명의 중요한 특징을 쉽게 이해할 수 있으며, 본 발명의 정신과 범위 내에서 다양한 사용과 조건에 맞추어 본 발명을 다양하게 변형 및 변경시킬 수 있다. Those skilled in the art will readily understand the essential features of the present invention from the foregoing description, and can variously modify and alter the present invention to various uses and conditions within the spirit and scope of the present invention.
본 발명은 핀의 강도는 최대화하면서 재료 사용은 최소화하는 열 교환기용 루버형 핀을 제조할 수 있다.The present invention can produce a louvered fin for a heat exchanger that minimizes the use of materials while maximizing the strength of the fins.
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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