KR20070105269A - Louvered fin for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명의 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.1 is a perspective view of a heat exchanger fin according to an embodiment of the present invention.
도2는 도1에서 2-2선을 따라 도시된 열 교환기 핀의 복수의 루버에 대한 평면 단면도.FIG. 2 is a plan sectional view of a plurality of louvers of 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 according to another embodiment of the present invention.
도4는 도3의 4-4선을 따라 도시된 열 교환기 핀의 복수의 루버의 평면 단면도.4 is a top cross-sectional view of a plurality of louvers of heat exchanger fins shown along line 4-4 of FIG.
도5는 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.5 is a perspective view of a heat exchanger fin according to another embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 따른 열 교환기 핀의 사시도.Figure 6 is a perspective view of a heat exchanger fin according to another embodiment of the present invention.
도7은 본 발명의 일 실시예를 따른 열 교환기 핀을 제조하기 위해 사용되는 장치의 정면도.Figure 7 is a front view of the apparatus used to make the heat exchanger fins according to one 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 make a heat exchanger fin according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
11: 외부면11: exterior
12: 베이스 벽12: base wall
13: 내부면13: inside
14: 상부14: upper
16: 하부16: lower part
22: 중간부22: middle section
23: 선단 엣지 루버23: Tip Edge Louver
24: 입구 루버24: entrance louver
26: 전환 루버26: switchover louver
28: 출구 루버28: exit louver
29: 말단 엣지 루버29: terminal edge louver
38: 리브38: rib
본 발명은 열 교환기에 관한 것이며, 특히 강도와 강성을 최대화시키도록 리브가 루버 상에 형성되는 열 교환기용 루버형 핀(louvered fin)에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to heat exchangers, and more particularly to louvered fins for heat exchangers in which ribs are formed on the louvers to maximize strength and rigidity.
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 change the temperature of various working fluids such as, for example, engine coolants, engine lubricants, air conditioner refrigerants, automatic transmission fluids and the like. The heat exchanger typically includes a plurality of spaced fluid conduits or tubes connected between the inlet and outlet tanks, and a plurality of heat exchange fins disposed between adjacent conduits. The air passes through the fins of the heat exchanger, for example due to the movement of the cooling fan or the vehicle. As air flows through the fins, heat of fluid flowing through the tube is conducted through the walls of the tube 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 goals in heat exchanger design is to achieve high fin column strength. It is already known that the greater the overall thickness of the pin, the stronger the pin's strength. However, increasing the overall thickness of the pin increases the amount of material needed to manufacture the pin. Higher amounts of material become heavier and 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 louvered fins for heat exchangers that maximize the strength of the fins while minimizing the use of materials.
본 발명에서 놀랍게도 핀의 강도는 최대화하면서 재료 사용은 최소화하는 열 교환기용 루버형 핀이 개발되었다.In the present invention, louvered fins for heat exchangers have been developed which surprisingly maximize the strength of the fins while minimizing the use of materials.
일 실시예에서, 열 교환기 핀은 제1 단부와, 제2 단부와, 중간부를 가지는 베이스 벽과; 베이스 벽의 중간부에 배치되며, 제1 엣지와 제2 엣지를 가지는 전환 루버와; 베이스 벽의 제1 단부와 전환 루버 사이에 배치되며, 제1 엣지와 제2 엣지를 가지는 복수의 이격된 입구 루버와; 전환 루버와 베이스 벽의 제2 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 comprises: a base wall having a first end, a second end, and an intermediate portion; A transition louver disposed in the middle of the base wall, the transition louver having a first edge and a second edge; A plurality of spaced inlet louvers disposed between the first end of the base wall and the transition louvers, the plurality of spaced inlet louvers having a first edge and a second edge; A plurality of spaced exit louvers disposed between the diverting louver and the second end of the base wall, the plurality of spaced exit louvers having a first edge and a second edge; At least one rib formed in at least one of the diverting louver, the inlet louver, and the outlet louver.
다른 실시예에서, 열 교환기 핀은 제1 단부와, 제2 단부와, 중간부를 가지는 베이스 벽과; 베이스 벽의 중간부에 배치되며, 측방향으로 연장된 제1 엣지와, 측 방향으로 연장된 제2 엣지와, 제1 엣지와 제2 엣지 사이에 형성된 적어도 하나의 리브를 가지는 적어도 하나의 전환 루버와; 베이스 벽의 제1 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 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 comprises: a base wall having a first end, a second end, and an intermediate portion; At least one switching louver disposed in the middle 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; Wow; Disposed between the first end of the base wall and the transition louver, the first edge extending laterally, the second edge extending laterally, and at least one rib formed between the first edge and the second edge; A plurality of spaced inlet louvers; Disposed between the transition louver and the second 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; A plurality of spaced exit louvers.
대략 편평한 재료 시트를 제공하는 단계와, 재료 시트에서 길이 방향으로 연장된 복수의 리브를 형성하는 단계와, 재료 시트에서 측방향으로 연장된 복수의 주름을 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 ribs extending longitudinally in the material sheet, forming a plurality of laterally extending pleats in the material sheet, and longitudinally in the material sheet A method of manufacturing a heat exchanger fin is disclosed that includes forming an extended plurality of rows of louvers.
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 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 annexed drawings set forth in detail and describe various embodiments of the present invention. The description and drawings are intended to enable those 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, and therefore, the order of the steps is not necessary or important.
도1은 외부면(11)과, 내부면(13)과, 제1 단부(15)와, 제2 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 단부(18)와, 제2 단부(20)와, 중간부(22)를 가진다. 중간부(22)는 제1 단부(16)와 제2 단부(18) 중간에 배치된다. 1 shows a
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.
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. As is known in the art, air flows through the
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. Increasing 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 in FIGS. 1 and 2 repeated in FIGS. 3 and 4 are denoted by ('). Ribs 38 ', 48', 58 'are formed to extend laterally outward from respective
도5는 본 발명의 다른 실시예를 따른 강한 열 교환기 핀을 도시한다. 도5에 서 반복되는 도1 및 도2와 유사한 구조는 동일한 도면 부호에 (")를 표시하였다. 본 실시예에서, 리브(38", 48", 58")는 핀(10")의 제1 단부(15)에서부터 핀(10")의 제2 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 according to another embodiment of the present invention. 5 and 2, which are repeated in Fig. 5, denoted by the same reference numeral ("). In this embodiment, 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 단부(15)에서부터 핀(10)의 제2 단부(17)까지 연속적으로 연장된다.In order to form 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 can easily understand the important features of the present invention from the foregoing description, and various modifications and variations can be made to the present invention within the spirit and scope of the present invention to suit various uses and conditions.
본 발명은 핀의 강도는 최대화하면서 재료 사용은 최소화하는 열 교환기용 루버형 핀을 제조할 수 있다.The present invention can produce louvered fins for heat exchangers that maximize the strength of the fins while minimizing the use of materials.
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