KR100260112B1

KR100260112B1 - 내면홈붙이 전열관 및 그 제조용 롤

Info

Publication number: KR100260112B1
Application number: KR1019960028156A
Authority: KR
Inventors: 마사요시 다카우라; 세이죠 마스카와; 하루오 고노; 순로쿠 스쿠모다
Original assignee: 구미하시 요시유키; 미츠비시신도 가부시키가이샤
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2000-07-01
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: DE19628280A1; DE19628280C3; US5791405A; DE19628280C2; US5934128A; CN1150645A; KR970007237A

Abstract

본 발명은 내면홈붙이 전열관의 열교환 성능을 높이는 것을 목적으로 하고 있으며, 그 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내면홈붙이 전열관은 금속관의 내주면에 주방향으로 연속되는 휜(2)이 형성됨과 동시에, 금속관의 내주면은 그 주방향에 있어서 2 이상의 영역으로 구분되고, 그 어느 하나의 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 10∼25°가 되며, 상기 하나의 영역으로부터 세어서 짝수번의 영역에서는 휜(2)의 전열관 축선에 대한 경사각도(β)가 -10∼25°로 되어 있다. 휜(2)의 피치는 0.3-0.4mm, 휜의 금속관 내주면으로부터의 높이는 0.15-0.30mm, 휜의 양측면이 이루는 각도는 10∼25°이다.

Description

내면홈붙이 전열관 및 그 제조용 롤

본 발명은 공조장치나 냉각장치의 열교환기 등에 이용되는 내면홈붙이 전열관 및 그 제조용 롤에 관한 것이다.

이러한 종류의 내면홈붙이 전열관은 공조장치나 냉각장치의 열교환기 등에 있어서, 증발관 또는 응축관으로 주로 사용되는 것으로, 최근에는 내면의 전면에 걸쳐 나선상의 휜을 형성한 전열관이 널리 시판되고 있다.

현재 주류로 되어 있는 전열관은 인빌 또는 압출 가공에 의해 얻어진 이음매가 없는 판의 내부에 외주면에 나선홈이 형성된 플로팅 플러그를 통하게 함으로써 금속관의 내주면의 전면에 걸쳐 휜을 전조(轉造)하는 방법에 의해 제조되고 있으며, 일반적으로 사용되고 있는 외경 10mm 정도의 전열관에서는 휜의 높이는 0.15∼0.20mm, 휜의 피치(인접하는 휜의 정점간의 거리)는 0.45∼0.55mm, 휜 사이에 형성된 홈의 바닥폭은 0.20∼0.30mm 정도로 되어 있다.

이러한 나선상 휜을 형성한 내면홈붙이 전열관에서는 전열관의 내부 하측에 머무르는 액상의 열교환매체가 관 내를 흐르는 증기류에 휩쓸려 나선상 휜을 따라 감아올려져 관 내주면의 전면에 퍼진다. 이 작용에 따라 관 내주면의 전면이 거의 균일하게 젖으므로 액상의 열교환매체를 기화하기 위한 증발관으로서 사용한 경우에는 비등이 생기는 영역의 면적을 증대시켜 비등 효율을 높일 수가 있다. 또한 기체 상태의 열교환매체를 액화하기 위한 응축관으로서 사용한 경우에는 휜 선단이 액면으로부터 노출됨으로써 금속면과 기체 상태의 열교환매체와의 접촉 효율을 높여 응축 효율을 높일 수 있다.

그런데 나선상 휜에 의한 전열 효율의 향상 효과는 더욱 개선의 여지가 있음이 판명되고 있다. 그래서 본 발명자들은 전열관 홈의 전개형상을 다양하게 변화시켜 다종의 내면홈붙이 전열관을 만들어, 이들 성능을 비교하는 실험을 행한 결과, 전열관 내면에 형성되는 휜의 경사 각도를 전열관의 주방향(周方向) 또는 축선 방향으로 교호로 변경한 경우에 다른 홈형상에 비해 높은 열교환성능이 얻어짐을 알아냈다.

본 발명의 제1목적은 높은 열교환성능을 가지는 내면홈붙이 전열관을 제공함에 있으며, 제2목적은 높온 열교환효율을 얻으면서 내부 열교환매체의 압력손실이 저감되는 내면홈붙이 전열관을 제공함에 있다. 그리고, 본 발명의 제3목적은 내부에서 유동되는 열교환매체의 난류화를 촉진시키도록 된 내면홈붙이 전열관을 제공함에 있다. 본 발명의 제4의 목적은, 내면홈붙이 전열관에 굽힘 가공을 행한 경우에도 내면홈붙이 전열관의 벽면에 국부적으로 두께가 얇아지는 현상을 방지하는 것이다. 본 발명의 제5의 목적은, 굽힘가공을 행한 경우에도 내면홈붙이 전열관의 벽면에 국부적으로 두께가 얇아지는 현상이 발생하지 않는 내면홈붙이 전열관을 간단히 제조하는 것이다.

상기 제1목적을 달성하기 위해 본 발명의 내면홈붙이 전열관은, 금속관의 내주면에 주 방향으로 연속되는 휜이 형성됨과 동시에, 금속관의 내주면은 그 주방향에 있어서 2 이상의 영역으로 구분되며, 어느 한 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사 각도가 10∼25° 로 되어 있으며, 상기 한 영역으로부터 세어 짝수번 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 -10∼-25° 로 되어 있다.

제1도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 일실시예를 나타내는 관 내면을 일부 전개한 평면도이다.

제2도는 제1도중 II-II선 단면도이다.

제3도 내지 제9도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 관 내면을 일부 전개한 평면도이다.

제10도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 또 다른 실시예의 내면 전개도이다.

제11도는 제10도의 실시예의 휜(fin) 경계부를 확대한 사시도이다.

제12도 내지 제14도는 각각 휜 경계부의 변형예를 나타낸 확대 사시도이다.

제15도 내지 제22도는 본 발명의 또 다른 실시예의 내면 전개도이다.

제23도는 본 발명의 또 다른 실시예의 관 내면을 일부 전개한 평면도이다.

제24도는 제23도의 실시예의 관 내면의 확대도이다.

제25도는 제24도 중의 XXV-XXV선에서 본 단면도이다.

제26도 및 제27도는 본 발명의 또 다른 실시예의 내면 전개도이다.

제28도은 전열관의 제조장치의 전체도이다.

제29도는 제23도의 실시예를 제조하기 위한 롤의 실시예의 단면도이다.

제30도는 제29도의 롤의 주요부를 확대한 정면도이다.

제31도는 제29도의 롤의 주요부의 확대사시도이다.

제32도는 제23도의 실시예가 해결하고자 하는 문제를 나타낸 평면도이다.

제33도는 제23도의 실시예가 해결하고자 하는 문제를 나타낸 관 내면의 확대도이다.

제34도는 내면홈붙이 전열관의 증발 성능의 측정장치를 나타낸 개략도이다.

제35도는 내면홈붙이 전열관의 응축 성능의 측정장치를 나타낸 개략도이다.

제36도는 실험1의 결과(증발성능)를 나타낸 그래프이다.

제37도는 실험1의 결과(응축성능)를 나타낸 그래프이다.

제38도는 실험2의 결과(응축 성능 및 증발시의 압력손실)를 나타낸 그래프이다.

제39도는 실험2의 결과(응축 성능 및 응축시의 압력손실)를 나타낸 그래프이다.

제40도는 실험3의 결과(증발 성능 및 증발시의 압력손실)를 나타낸 그래프이다.

제41도는 실험3의 결과(응축 성능 및 응축시의 압력손실)를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 내면홈붙이 전열관에 의하면, 내면에 형성되어 있는 휜이 열교환매체의 흐름의 상류측으로 열리는 1쌍 이상의 V자를 구성하도록 배치되어 있으므로, 각 휜의 측면을 따라 흐르는 열교환매체는 V자의 맞닿는 부분에서 충돌하여 합류하며, 이들 맞닿는 부분을 타고 넘어 흐른다. 이 과정에 있어서, 열교환매체는 교반되어 불규칙한 난류가 발생하므로 열교환매체의 유동중에 온도 구배가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 금속면과의 열교환을 촉진하여 전열 효율을 높일 수 있다.

상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2의 내면홈붙이 전열관에서는 지그재그 형상의 휜의 각 굴절부 사이에 간극이 형성되어 있다.

이러한 내면홈붙이 전열관에 따르면 휜끼리의 단부 사이에는 간극이 형성되어 있으므로 이 간극을 지나 열교환매체를 놓칠 수 있으며, 높은 전열효율의 향상율에도 불구하고 압력손실을 작게 억제할 수 있다.

상기 제3목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3의 내면홈붙이 전열관은 금속관의 내주면에 금속관의 축선방향에 대해 경사진 휜이 다수 형성되며, 상기 휜은 상기 축선에 대한 경사각도의 플러스.마이너스가 상기 축선방향의 일정간격마다 반대가 되도록 형성되어 있다.

이러한 내면홈붙이 전열관에 의하면, 전열관 내를 흐르는 열교환매체가 휜을 따라 진행방향으로 경사지며, 그 과정에서 열교환매체의 교반이 발생하여 내면홈붙이 전열관과 열교환매체의 열교환이 촉진되며, 이 교반과정에서 내면홈붙이 전열관 내면의 일정부위에 열교환매체가 집중되더라도 이 열교환매체의 흐름이 휜의 경사각도가 역전되어 있는 다음 영역에서 다시 휜에 의해 진향방향이 변경되며, 그 과정에서 다시 열교환매체의 교란이 행해진다. 이와같이 열교환매체의 흐름의 방향을 강제로 변경하여 교반하는 작용이 일정 거리마다 반복되므로 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 제4목적을 달성하기 위해 본 발명의 제4의 내면홈율이 전열관은 금속관의 내주면에 주방향으로 연속되는 휜이 형성됨과 동시에, 금속관의 내주면은 그 주방향에 있어서 2 이상의 영역으로 구분되며 어느 하나의 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 플러스의 값을 취하고, 상기 한 영역으로부터 세어서 짝수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 마이너스의 값을 취하며, 금속관의 축선방향에 인접하는 상기 휜의 굴절점끼리를 연결하는 리브가 형성되어 있다.

이러한 내면홈붙이 전열관에 따르면, 지그재그로 연장되는 휜의 굴절점끼리를 연결하는 리브가 형성되어 있으므로, 내면홈붙이 전열관을 굽힘 가공하는 경우에도 이들 리브의 항장력(抗張力)에 의해 휜의 굴곡부 끼리의 간격이 다른 부분에 비해 이상하게 넓어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 휜의 첨단부 근방이 내면홈붙이 전열관의 외주면으로부터 돌출되어 돌기를 형성하지 않고 돌기 형성에 의한 미관의 저하 및 돌기부가 얇아지는 현상에 따른 내면홈붙이 전열관의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.

상기 제5목적을 달성하기 위해 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제조용 롤은 외주면에 그 주방향에 대해 경사진 홈이 다수 형성된 롤 구성부품을 축선방향에 2개 이상 적층하여 이루어지고, 서로 인접하는 각 롤 구성부품의 외주면에 형성된 홈은 롤 주방향에 대한 각도의 플러스.마이너스가 반대이며, 각 롤 구성부품의 축선방향 양단의 에지는 챔퍼링 가공되어 있다.

[실시예]

[제1실시예]

제1도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제1실시예를 나타낸 일부 전개 평면도이다. 이 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면에는 그 주방향을 향하여 지그재그로 연장되는 휜(2)이 다수 평행하게 형성되며, 휜(2)들 사이는 홈부(3)로 되어 있다. 내면홈붙이 전열관(1)의 내면에는 관 축 방향으로 연장되는 하나의 용접선(4)이 형성되며, 이 용접선(4)에 의해 휜(2)이 분단되어 있다. 용접선(4)은 휜(2)의 돌출량보다 돌출량이 작은 돌출부로 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 내면홈붙이 전열관(1)은 휜(2)의 배치에 주된 특징을 가진다. 즉, 이 전열관(1)의 내주면은 그 주방향 90° 마다 4개의 영역(R1∼R4)으로 구분되며, 어느 하나의 영역(이 경우 Rl)으로부터 세어서 홀수번의 영역 (Rl),(R3)에서는 휜(2)이 전열관 축선에 대해 정의 각도(α), 바람직하기로는 10-25°를 이루도록 형성되는 한편, 짝수번의 영역 (R2),(R4)에서는 휜(2)이 전열관 축선에 대해 부의 각도(B), 바람직하기로는 -10∼-25°를 이루도록 형성되어 있다. 휜(2)의 경사각도(α),(β)의 절대값이 25°를 넘으면 휜(2)이 흐름에 대해 수직에 가까워지며 흐름을 차단하여 압력손실이 커지므로 바람직하지 않다. 또한 휜(2)의 경사각도(α),(β)의 절대값이 10° 미만이면 휜(2)이 흐름에 대해 평행에 가까워져 휜(2)에 의한 난류 발생 효과가 저하된다.

경사각도(α),(β)의 플러스.마이너스는 반대여도 좋으며, 휜(2)이 전체적으로 지그재그상이 되도록 소정길이마다 전열관 축선에 대해 교호로 역방향으로 경사져 있으면 된다. 제1도의 예에서는 동일 영역내에서 휜(2)이 서로 평행를 이루고 있지만, 이들은 반드시 평행이 아니어도 되며, 상기 각도 범위내에서 휜마다 경사각도를 달리해도 된다.

휜(2)의 단면 형상 및 치수는 한정되지 않지만, 바람직하기로는 제2도에 도시한 바와 같이 동일 영역내의 휜(2)의 피치(P)가 0.3∼0.4mm, 바람직하기로는 0.34∼0.37mm가 되며, 휜(2)의 금속관 내주면으로부터 높이(H)는 0.15∼0.30mm, 더욱 바람직하기로는 0.21∼0.26mm가 된다. 이와같이 종래품보다 키가 큰 휜 형상을 채용한 경우에는 난류 발생 효과가 양호하며 지그재그상의 휜 배치에 따른 효과와 함께 전열관(1)의 열교환 효과를 한층 향상시킬 수 있다.

또한 이와같이 가늘고 높은 휜(2)에 의하면, 금속관(1)의 내면이 열교환매체로 덮인 때에도 휜(2)의 선단부에 있어서의 배액성(排液性)이 양호해지므로 응축관으로서 사용한 경우에 휜(2)의 선단 금속면이 기체 상태의 열교환매체와 직접 접촉하기 쉬워 양호한 응축 성능을 얻을 수 있다.

휜(2)의 양측면이 이루는 각도(γ, 꼭지각)는 한정되지 않지만, 바람직하기로는 10∼25°, 더욱 바람직하기로는 15∼20°가 된다. 이와같이 휜(2)의 꼭지각이 작은 경우에는 휜(2)의 측면이 관 내측면으로부터 거의 수직으로 기립하므로 적어도 휜(2)의 열교환매체 흐름 방향 상류측에서 보아 V자상의 계곡이 되는 부분 이외에서는 전열관(1)내를 흐르는 기체상태의 열교환매체를 풍압에 의해 열교환매체 액체가 휜(2) 위로 불어올려지는 일이 적다. 이 때문에 휜(2)에 의해 액체 상태의 열교환매체의 흐름을 규제하여 난류를 일으키는 효과가 늘어날 뿐 아니라, 이 전열관(1)을 응축관으로서 사용한 경우에는 개개의 휜(2)의 선단부가 노출되는 경향이 높아지며, 기체 상태의 열교환매체와 금속면의 접촉 면적을 넓여 높은 응축 효율을 높일 수 있다. 또한 도시한 예에서는 휜(2)의 꼭지점이 단면 반원상이 되어 있는데, 본 발명은 평탄한 단면형상이나 단면3각형상으로 해도 무방하다.

전열관(1)의 외경, 두께, 길이 등의 치수는 한정되지 않으며, 종래부터 사용되고 있는 어떠한 치수의 전열관에도 본 발명은 적용 가능하다. 전열관(1)의 재질로서는 일반적으로 동 또는 동합금이 사용되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고 알루미늄을 비롯한 각종 금속도 사용가능하다. 또한 본 실시예에서는 전열관(1)의 단면 형상이 원형이지만, 본 발명은 단면 형상에 한정되지 않고 필요에 따라 단면 타원형이나 편평관상 등으로 해도 좋다. 그리고 히트 파이프의 본체로서 사용하는 것도 유효하다.

이러한 내면홈붙이 전열관을 제조하기 위해서는 이하와 같은 방법을 채용할 수 있다.

우선 띠모양의 금속 판조재(板條材)를 준비하고, 이 판조재를 휜(2) 및 홈부(3)와 각각 상보 형상을 이루는 단면을 압연롤 및 수납롤 사이를 통하여 압연함으로써 판조재의 표면에 휜(2) 및 홈부(3)를 동시에 형성한다. 상기 압연롤로서는 휜(2)과 홈부(3)를 형성하기 위한 나선홈붙이 압연롤을 교호로 나선방향을 반대로 하여 겹친 적층롤을 사용할 수 있으며, 그 경우에는 적층하는 각 롤을 교환함으로써 각 부의 형상을 임의로 설정할 수 있다.

다음에 휜(2) 및 홈부(3)가 전사된 금속판조재를 그 홈형성면을 내면측을 향한 상태로 전봉(電縫)장치에 장착하고, 각 단계에 성형롤 사이를 지나 판조재를 폭방향으로 둥글리고 마지막으로 맞닿은 양측 연부(4)를 용접하여 원관형으로 성형하여 내면홈붙이 전열관(1)으로 한다. 이때 양측연부(4)에 대응하는 관 내면에 용접선(4)이 형성되게 된다. 전봉장치는 통상 사용되고 있는 것이면 되며, 전봉 조건도 통상의 가공과 동일해도 무방하다. 그후 전열관의 내주면에 있어서 용접부를 정형하여 전열관을 롤상으로 권취하거나 소정 길이로 절단한다.

상기 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에 따르면, 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 어느 한 방향으로 흐르는 열교환매체체에 대해서도 흐름의 상류를 향하여 열리는 2쌍의 V자를 구성하도록 배치되어 있으므로, 각 휜(2)의 측면에 의해 모인 열교환매체체는 V자의 맞닿은 부분에서 충돌하여 합류하고, 맞닿은 부분을 타고 넘어 흐른다. 이 과정에 있어서, 열교환매체체는 교반되어 불규칙적인 난류가 발생하므로 열교환매체체의 흐름 속에 온도 구배가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 전열관 금속면과의 열교환을 촉진하여 전열 효과를 높일 수 있다. 특히 흔합 열교환매체(복수의 열교환매체를 혼합한 것)을 사용한 경우에는 열교환매체 성분의 분리를 막을 수 있어 혼합 열교환매체 본래의 성능을 끌어낼 수 있다.

[제2실시예]

제3도는 본 발명의 제2실시예를 나타내고 있다. 제1실시예에서는 전열관(1)의 내면을 주 방향으로 4개의 영역(Rl-R4)으로 나누고 있지만, 이 예에서는 주방향으로 2개의 영역(Rl,R2)만으로 나눈 것을 특징으로 하고 있다. 이 때문에 전열관의 외경이 동일하면 상기 각 실시예에 비해 휜(2)의 길이가 거의 2배가 된다. 다른 구성에 관해서는 상기 각 실시예와 동일해도 된다.

이러한 제2실시예에 따르면, 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 어느 방향으로 흐르는 열교환매체체에 대해서도 흐름의 상류를 향하여 열리는 단일한 V자를 구성하도록 배치되며, 이 V자 계곡사이에 상당하는 부분에 열교환매체체가 모이는 특성을 가진다. 이 특성을 살리기 위해 본 제2실시예에서는 사용 태양에 따라 전열관(1)의 상하를 설정하는 것이 바람직하다.

예를들어 응축관으로서 사용하는 것이라면 금속면과 기체 상태의 열교환매체를 직접 접촉시키는 것이 바람직하므로 열기류에 대해 V자의 계곡 사이에 해당하는 부분을 하향 배치한다. 그러면 전열관(1)내에 고여 흐르는 액상의 열교환매체가 휜(2)을 따라 전열관(1)의 내면 상측에 까지 퍼지기 어렵게 되므로 상기 효과와 함께 응축 효율을 높일 수 있다.

[제3실시예]

제4도는 본 발명의 제3실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 전열관(1)의 내주면을 주방향으로 6개의 영역(Rl-R6)으로 나눈 것을 특징으로 하고 있으며, 이들 영역(Rl∼R6)의 각각에 전열관(1)의 축선방향을 따라 다수의 휜(2)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 다른 구성은 제1실시예와 동일하므로 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이러한 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에 의해서도 제1실시예와 동일한 우수한 효과가 얻어진다.

한편 본 발명의 내면홈붙이 전열관은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 기타 각종의 구성이 가능하다. 예를들어 전열관의 외경이 큰 경우에는 전열관의 내주면을 8개 이상의 영역으로 구획하는 것도 가능하며, 필요하다면 각 휜을 원호상으로 형성하는 것도 가능하다. 그리고 각 휜(2)의 중앙부 등에 오목부나 절제부를 별도로 형성해도 된다.

[제4실시예]

제5도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제4실시예를 나타낸 일부 전개한 평면도이다. 이 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면은 그 주방향 90° 마다 4개의 영역(Rl∼R4)으로 구분되며, 이들 영역(Rl-R4)의 각각에는 전열판(1)의 축선방향을 따라 배치된 다수의 휜(2)이 서로 평행하게 형성되며, 평행한 휜(2)끼리의 사이는 홈부(3)로 되어 있다.

이 내면홈붙이 전열관(1)에서는 어느 하나의 영역(이 경우 Rl)으로부터 세어서 어느 하나의 영역(이 경우 Rl)으로부터 세어서 홀수번의 영역(Rl,R3)에 포함되는 휜(2)이 전열관 축선에 대해 상기와 마찬가지의 각도(α)를 이루도록 형성되는 한편, 짝수번의 영역(R2,R4)에 포함되는 휜(2)은 전열관 축선에 대해 상기와 마찬가지의 각도(β)를 이루도록 형성되어 있다.

경사각도(α),(β)의 플러스.마이너스는 반대라도 좋으며, 휜(2)이 전체적으로 지그재그상으로 배열된 바와 같이, 주 방향으로 인접하는 휜(2)이 전열관 축선에 대해서 교호로 역방향으로 경사져 있으면 된다. 본 실시예에서는 인접하는 휜(2)의 단부가 주 방향으로 정돈되어 있다. 또한 제5도에서는 동일 영역내의 휜(2)이 서로 평행으로 되어 있는데, 이들은 반드시 평행이 아니어도 좋으며, 상기 범위내에서 휜마다 경사각도를 달리 하여도 된다.

각 영역(Rl-R4)의 경계에는 전열관(1)의 축선방향으로 연속하는 홈부(5)가 형성되어 있으며, 이로써 주방향에 인접하는 휜(2)끼리의 사이에는 각각 일정 간극(5A)이 형성되어 있다. 홈부(5)의 저면은 홈부(3)의 저면과 동일 높이로 정렬되어 있어도 좋으며, 홈부(3)보다 약간 높아도 된다. 외경이 1cm정도의 범용 전열관인 경우에는 간극(5A)의 폭(Cl)은 0.05∼0.5mm, 특히 0.1∼0.3mm인 것이 바람직하다. 폭(Cl)이 0.05∼05mm의 범위이면 압력손실과 열교환효율의 균형이 양호하다. 단, 본 발명은 상기 범위에만 한정되는 것은 아니고 다른 값도 채용할 수 있음은 물론이다.

휜(2)의 단면 형상은 반드시 한정되는 것은 아니지만, 제1실시예와 동일한 것이 바람직하다. 이와같이 종래보다 키가 큰 휜형상을 채용한 경우에는 난류 발생 효과가 양호하며, 특수한 휜 배치에 의한 효과와 함께 전열관(1)의 열 교환효율을 한층 향상시킬 수 있다. 또한 이와같이 가늘고 높은 휜(2)에 의하면, 금속관(1)의 내면이 액상의 열교환매체로 덮였을 때에도 휜(2)의 선단부에 있어서의 배액성이 양호해지므로 응축관으로서 사용한 경우에 휜(2)의 선단 금속면이 기체 상태의 열교환매체와 직접 접촉하기 쉬워 양호한 응축 성능을 얻을 수 있다.

휜(2)의 양측면이 이루는 각도(γ,꼭지각)는 반드시 한정되지 않지만, 보다 바람직하기로는 제1실시예와 마찬가지로 설정된다. 도시한 예에 있어서는 휜(2)의 꼭지점이 단면 반원상으로 되어 있는데, 본 발명은 평탄한 단면형상 혹은 단면삼각형으로 해도 무방하다.

그리고 본 실시예에서는 전열관(1)의 단면 형상이 원형이지만, 본 발명은 단면 원형에 한정되지 않고, 필요에 따라 단면타원형이나 편평관상등으로 해도 좋다. 그리고 히트 파이프의 본체로서 사용하는 것도 유효하다.

이와같은 내면홈붙이 전열관도 제1실시예와 동일하계 제조할 수 있다. 금속판조재에 휜(2) 등을 형성하기 위한 압연롤로서는 휜(2)과 홈부(3)를 형성하기 위한 나선홈붙이 압연롤과, 홈부(5)틀 형성하기 위한 원판상 롤을 교호로 겹친 적충롤을 사용할 수 있으며, 이 경우에는 적층할 각 롤을 교환함으로써 각 부의 형상을 임의로 설정할 수 있다.

상기 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에 따르면 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 휜(2)끼리의 단부 사이에는 간극(5A)이 형성되어 있으므로, 이들 간극(5A)를 통해 열교환매체가 통과할 수 있으며 높은 전열 효율의 향상율에도 불구하고 전열관(1) 내를 흐르는 압력손실을 작게 억제할 수 있다. 이와같이 전열 효율의 향상과 압력손실의 저하라는 상반된 2가지 효과를 양립시킬 수 있는 점이 본 발명의 중요한 효과이다.

[제5실시예]

제6도는 본 발명의 제5실시예를 나타내고 있다. 상기 제4실시예에서는 주방향으로 인접하는 휜(2)의 단부가 정렬되어 있었지만, 이 제5실시예에서는 인접하는 영역의 휜(2)를 반피치 어긋나게 한 것을 특징으로 하고 있다. 다른 구성은 제4실시예와 동일해도 좋다.

이와같이 휜(2)을 각 영역(Rl-R4)에서 반피치 어긋나게 함으로써 홈부(5)의 폭을 바꾸지 않아도 주 방향으로 인접하는 휜(2) 끼리의 간극(5A)을 실질적으로 확대할 수 있다. 또한 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 열교환매체체의 흐름이 꾸불꾸불 구부러지는 경향을 증대시킨다.

[제6실시예]

제7도는 본 발명의 제6실시예를 나타내고 있다. 제4실시예에서는 전열관(1)의 내면을 주 방향으로 4개의 영역(Rl-R4)으로 나뉘어 있지만, 본 실시예에서는 주 방향으로 2개의 영역(Rl,R2)만으로 나눈 것을 특징으로 하고 있다. 이 때문에 전열관의 외경이 동일하다면 상기 각 실시예에 비해 휜(2)의 길이가 거의 2배가 된다. 다른 구성에 관해서는 상기 각 실시예와 동일해도 좋다.

이와같은 제6실시예에 따르면, 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 어느 한 방향으로 흐르는 열교환매체체에 대해서도 흐름의 상류를 향하여 열리는 단일의 V자를 구성하도록 배치되며, 이 V자의 계곡 사이에 상당하는 측의 홈부(4)에 열교환매체체가 모이는 특성을 가진다. 이 특성을 살리기 위해 본 실시예에서는 제3도의 실시예와 동일하게 사용 태양에 따라 전열관(1)의 상하를 설정하는 것이 바람직하다. 또한 본 실시예에 있어서도 인접하는 영역의 휜의 피치를 어긋나게 할 수 있다.

[제7실시예]

제8도는 본 발명의 제7실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 전열관(1)의 내주면을 주방향으로 6개의 영역(Rl∼R6)으로 나눈 것을 특징으로 하고 있으며, 이들 영역(Rl∼R6)의 각각에 전열관(1)의 축선방향으로 배치한 다수의 휜(2)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 다른 구성은 제4실시예와 동일하므로 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.

이러한 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에 의해서도 제4실시예와 동일한 우수한 효과를 얻을 수 있다.

[제8실시예]

제9도는 본 발명의 제8실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 전열관(1)의 내주면을 주방향으로 4개로 구획되어 있는 점이 제4실시예와 동일하지만, 각 영역의 경계부에 홈부(5)를 형성하고 있지 않으며, 그 대신에 휜(2)을 각 영역(Rl∼R4)에서 반피치 어긋나게하여 상호간에 간극(6)을 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 외경이 1cm정도인 범용의 전열관의 경우, 전열관 축선방향에 있어서의 간극(6)의 폭(C2)는 0.05∼0.5mm 특히 0.1∼0.3mm인 것이 바람직하다. 폭(C2)은 0.05∼0.5mm의 범위이면 압력손실과 열교환 효율과의 균형이 특히 양호하다. 단, 본 발명은 상기 범위에만 한정되는 것은 아니고 다른 값도 채용할 수 있음은 물론이다.

이와같은 구성에 의해서도 전열관 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 어떠한 방향으로 흐르는 열교환매체에 대해서도 흐름의 상류를 향하여 열리는 2쌍의 V자(y자)를 구성하도록 배치되어 있으므로, 각 휜(2)의 측면에 의해 모인 열교환매체는 V자의 맞닿는 부분에서 충돌하여 합류하며, 휜(2)끼리의 간극(6)을 빠져 나간다. 이 과정에서 열교환매체는 교반되어 불규칙적인 난류가 발생하므로 열교환매체 액체의 흐름 속에 온도 구배가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 전열관 금속면과의 열교환을 촉진하여 전열 효율을 높일 수 있다. 또한 휜(2)끼리의 단부간에 간극(6)이 형성되어 있으므로, 이들 간극(6)을 통하여 열교환매체가 통과할 수 있고, 높은 전열 효율의 향상율에도 불구하고 전열관(1)내를 흐르는 압력손실을 작게 억제할 수 있다는 우수한 효과를 발휘한다.

또한 본 발명의 내면홈붙이 전열관은 상기 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 기타 각종의 구성이 가능하다. 예를들어 전열관의 외경이 큰 경우에는 전열관의 내주면을 8개 이상의 영역으로 구획할 수 있으며, 필요하다면 각 휜을 원호상으로 형성할 수도 있다. 그리고 각 휜(2)의 중앙부 등에 오목부나 절제부를 별도로 형성해도 좋다.

[제9실시예]

제10도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제9실시예의 전개도이다.

이 내면홈붙이 전열관(1)은 금속관의 내주면에 주 방향으로 지그재그 형상으로 연장되는 휜(2)이 다수 형성된 것으로, 이들 휜(2)은 축선에 대한 각 경사각도(α),(β)의 플러스.마이너스가 상기 축선방향의 일정간격(L)마다 반대(α→α′→α→α′…,β→β′→β→β′…)가 되도록 형성되어 있다. 인접하는 휜(2) 끼리의 사이는 일정폭의 홈부(3)로 되어 있으며 휜(2)의 방향이 변하는 경계부에는 내주면의 주방향을 향해 거의 전주에 걸쳐 연장되는 일정폭의 돌출부(7)가 형성되어 있다.

이 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면의 일부에는 축선방향으로 연장되는 일정폭의 휜이 없는 부분(8)이 전장에 걸쳐 형성되며, 이 휜이 없는 부분(8)의 중심을 따라 전장에 걸쳐 용접선이 형성되어 있다(제1도중의 용접선 4 참조). 그리고 이들 휜이 없는 부분(8) 및 용접선에 의해 휜(2)이 분단되어 있다. 용접선은 내면홈붙이 전열관(1)의 내주측을 향하여 돌출되는 돌출부라도 괜찮지만, 내면홈붙이 전열관(1)의 내경에 확경 플러그를 삽입하여 확관할 때, 확관플러그가 용접선에 닿지 않도륵 휜(2)보다 돌출량이 작은 것이 바람직하다.

본 실시예의 전열관(1)의 내주면은 제10도에 도시한 바와 같이, 주방향 90° 마다 4개의 영역(Rl∼R4)으로 거의 4등분되며, 어느 하나의 영역(이 경우 R1)으로부터 세어서 홀수번의 영역(R1,R3)과, 짝수번의 영역(R2),(R4)에서는 휜(2)과 축선이 이루는 경사각도(α와 β:α′와 β′)가 서로 플러스.마이너스가 반대가 되도록 형성되어 있다. 경사각도(α,β,α′,β′)의 절대값은 어느 것이나 10-25°인 것이 바람직하다. 경사각도의 절대값이 25°를 넘으면 휜(2)이 흐름에 대해 수직에 가까워지며, 흐름을 막아 압력손실이 커지기 때문에 바람직하지 않다. 또한 경사각도의 절대값이 10°미만이면 휜(2)이 흐름에 대해 평행에 가까워지며 휜(2)에 의한 난류 발생 효과가 저하된다.

경사각도 α와 β의 절대값 및 경사각도 α′와 β′의 절대값은 각각 상호 같아도 되지만, 상기 범위내이기만 하면 달라도 된다. 마찬가지로 경사각도 α와 α′의 절대값, 및 β와 β′의 절대값은 각각 상호 같아도 되지만, 상기 범위내이기만 하면 달라도 된다. 또한 제10도의 실시예에서는 동일한 영역에서 휠(2)이 서로 평행하게 되어 있지만 이들은 반드시 평행이 아니어도 되며, 상기 각도 범위내이기만 하면 휜 1개마다 경사각도를 달리해도 된다.

휜(2)의 각도 반전의 간격(L)은 한정되는 것은 아니지만, 바람직하기로는 100∼500mm, 더욱 바람직하기로는 200∼400mm가 된다. 100∼500mm의 범위이면 휜(2)에 의한 열교환매체의 교반 효과를 충분히 발휘 시키면서 휜(2)에 의한 열교환매체의 치우침을 시정하는 효과를 얻을 수 있어 양자의 균형이 양호하다.

돌출부(7)는 제11도에 도시한 바와 같이, 그 단면이 완만한 볼록 곡면상을 이루며, 그 최대 돌출량은 휜(2)보다 작게 되어 있다. 이러한 돌출부(7)를 형성함으로써 휜(2)의 반전 경계부에 있어서의 내면홈붙이 전열관(1)의 평균 두께를 다른 부분과 거의 동일하게 하고, 휜(2)의 경계부분에서의 강도 저하를 막을 수 있다.

단, 휜(2)의 경계 부분에는 반드시 제11도와 같이 돌출부(7)를 형성하지 않아도 되며, 예를들어 제12도에 도시한 바와 같이 휜(2)끼리를 일정 길이씩 중복시켜 일정폭의 교차부(9)를 형성해도 좋으며, 제13도에 도시한 바와 같이 휜(2)의 단부를 맞닿게 하여 맞닿음부(10)를 형성해도 좋고, 제14도에 도시한 바와 같이 휜(2)끼리를 연속시켜도 된다. 이들의 경우에도 휜(2)의 경계 부분에서의 내변형(耐變形) 강도의 저하를 막을 수 있다.

휜(2)의 단면 형상은 제2도를 이용하여 설명하면, 동일 영역내의 휜(2)의 피치(P)가 바람직하기로는 0.3-0.45mm, 더욱 바람직하기로는 0.33-0.38mm가 되며, 휜(2)의 금속관 내주면으로부터의 높이(H)는 바람직하기로는 0.15∼0.30mm, 더욱 바람직하기로는 0.22∼0.26mm가 된다. 이와같이 종래보다 키가 큰 휜 형상을 채용한 경우에는 난류 발생 효과가 양호하며, 특수한 휜 배치에 따른 효과와 함께, 전열관(1)의 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 가늘고 높은 휜(2)에 따르면, 전열관(1)의 내면이 액상의 열교환매체로 덮였을 때에도 휜(2)의 선단부에 있어서의 배액성이 양호해지므로, 응축관으로서 사용한 경우에 휜(2)의 선단 금속면이 기체 상태의 열교환매체와 직접 접촉하기 쉬어 양호한 응축성능을 얻을 수 있다.

휜(2)의 양측면이 이루는 각도(γ, 꼭지각)는 바람직하기로는 10∼25° 더욱 바람직하기로는 15∼20°인 것이 바람직하다 그 이유는 제1실시예와 마찬가지이다.

상기 구성의 내면홈붙이 전열관(1)에 따르면, 내면홈붙이 전열관(1)내를 흐르는 열교환매체가 휜(2)을 따라 진행 방향으로 기울어지며, 그 과정에서 열교환매체의 교반이 생겨 내면홈붙이 전열관(1)과 열교환매체와의 열교환이 촉진되며, 또한 이 교반 과정에서 내면홈붙이 전열관(1) 내면의 일정 부위에 열교환매체가 집중되더라도 이 열교환매체가 휜(2)의 경사각도가 역전되어 있는 다음 영역에서 다시 휜(2)에 의해 진행방향을 기울여, 그 과정에서 열교환매체 교반이 행해진다. 이와갈이 열교환매체의 흐름 방향을 강제적으로 변경하여 교반하는 작용이 일정거리(L)마다 반복되므로 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 실시예에는 내면홈붙이 전열관(1)의 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 열교환매체의 흐름의 상류측으로 열리는 2쌍의 V자를 구성하도록 배치되어 있으므로, 열교환매체는 각 V자의 맞닿음부애서 충돌하여 합류하고, 이들 맞닿음부를 타고 넘어 흐른다. 이 과정에 있어서, 열교환매체는 교반되어 불규칙적인 난류가 발생하므로 상기 효과와 함께 교반 효과가 한층 높고, 열교환매체의 흐름 속에 온도 구배가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 금속면의 열교환을 촉진시켜 전열 효과를 높일 수 있다.

[제10실시예]

제15도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제10실시예를 나타낸 내면의 전개도이다. 본 실시예에서는 휜(2)이 지그재그상으로 굴절하지 않고, 단순한 나선상을 이루고 있는 점이 제9실시예와 다르며, 다른 구성은 제9실시예와 마찬가지라도 좋다.

이러한 내면홈붙이 전열관(1)에 따르면, 관 내를 흐르는 열교환매체가 일정거리(L)마다 반전하는 나선상의 휜(2)에 의해 교호로 역방향으로 회전시킬 수 있으므로 단순한 나선상 휜을 형성한 전열관과는 다르며, 열교환매체가 특정 부분을 통합하여 흐르지 않고 높온 교반 효과가 얻어진다. 따라서 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

[제11실시예]

제16도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제11실시예를 나타내는 내면의 전개도이며, 본 실시예에서는 휜(2)을 V자상으로 형성한 점이 제9실시예와 다르다. 즉, 본 실시예에서는 관 내주면이 주방향으로 2개의 영역(Rl,R2)으로 구획되며, 이들 영역(Rl,R2)의 각각에 있어서 축선과 휜(2)이 이루는 각도(α),(β)가 서로 플러스.마이너스가 반대로 되어 있다. 또한 각 영역(Rl,R2)에 있어서의 경사각도(α),(β)는 관 축선방향의 일정간격(L)마다 플러스.마이너스가 반대(α→α′→α…,β→β′→β…)이 되도록 형성되어 있다. 다른 구성은 제9실시예와 마찬가지여도 된다.

이러한 내면홈붙이 전열관(1)에 따르면, 관 내부를 흐르는 열교환매체가 V자상을 이루는 휜(2)의 계곡부를 향하여 집중하는 경향을 가지며, 열교환매체의 흐름은 각 V자의 계곡부에서 충돌하여 합류되는데, 다음에 휜(2)의 방향이 역전되므로 열교환매체의 흐름은 휜(2)에 의해 좌우로 밀어 헤쳐져 다시 주방향의 반대측에 위치하는 계곡부로 집중된다. 이러한 사이클을 일정거리(L)마다 반복함으로써 열교환매체와 내면홈붙이 전열관(1)의 열교환 효율을 높여 높은 전열 성능이 얻어진다.

[제12실시예]

제17도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제12실시예를 나타낸 내면의 전개도이며, 본 실시예에서는 휜(2)의 전개 형상을 관 내주면의 주 방향으로 6회 굴절하는 ″VVV″형상으로 한 점이 제9실시예와 다르다. 즉, 본 실시예에서는 관 내주면이 주 방향으로 6개의 영역(Rl-R6)으로 구획되며, 이들 영역(Rl-R6)의 각각에 있어서 축선과 휜(2)이 이루는 각도(α),(β)가 서로 플러스.마이너스가 반대로 되어 있다. 또한 각 영역(Rl),(R2)에 있어서의 경사각도(α),(β)는 관 축선 방향의 일정간격(L)마다 플러스.마이너스가 반대(α→α′→α…,β→β′→β…)가 되도록 형성되어 있다. 다른 구성은 제9실시예와 마찬가지여도 된다. 이러한 내면홈붙이 전열관(1)에 의해서도 제9실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한 영역의 분할 수는 너무 많아지면 휜(2)에 의한 유동 저항이 너무 커지므로, 전열관(1)의 외경이 10mm 정도 이하인 경우에는 2-6정도가 바람직하다. 또한 영역의 분할 수는 짝수만에 한정되지 않으며, 홀수라도 효과에는 별로 영향을 주지 않는다.

[제13실시예]

제18도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제13실시예를 나타낸 내면의 전개도이며 본 실시예에서는 제16도에 도시한 V자상 휜(2)의 중앙부에 간극(11)을 형성한 것을 새로운 특징으로 하고 있다. 즉, 이 내면홈붙이 전열관(1)에서는 관 내면의 주방향으로 2개의 경사진 휜(2)이 서로 간격을 두고 배열되어 있다. 경사각도나 기타 구성에 관해서는 제16도의 실시예와 마찬가지라도 된다.

간극(11)의 폭(C3)은 한정되는 것은 아니지만, 일반적인 외경 10mm 정도의 전열관의 경우, 바람직하기로는 0.05-0.5mm가 된다. 이 값은 이후의 실시예에서도 공통이다. 이러한 범위이면 우수한 열교환 성능을 얻으면서 열교환매체의 유동저항을 저감하는 효과가 현저해진다. 간극(11)의 깊이는 홈부(3)와 동일한 깊이인 편이 유동 저항을 저감하는 효과는 우수하지만, 경우에 따라서는 홈부(3)보다 얕아도 된다. 예를들어 완만한 오목부로 해도 된다.

이러한 구성으로 이루어진 제13실시예에 따르면, 각 휜(2)의 측면에 의해 모인 열교환매체체는 V자의 맞닿음부에서 충돌하여 합류하고, 또한 간극(11)을 빠져나가, 그 과정에서 열교환매체가 교반된다. 따라서 휜(2)에 의한 열교환매체 교반 효과를 거의 손상하지 않고, 전열관(1)내를 흐르는 열교환매체의 압력 손실을 작게 억제할 수 있다. 이와같이 전열 효율의 향상과 압력 손실의 저하라는 상반된 2가지 효과를 양립시킬 수 있는 점이 본 실시예의 중요한 효과이다. 물론 본 실시예에 있어서도 관 축선 방향의 일정간격(L)마다 휜(2)의 경사각도가 반전하므로 열교환매체의 흐름을 교호로 확산 및 집중시키는 작용이 얻어진다.

[제14실시예]

제19도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제14실시예를 나타낸 내면 전개도이며, 본 실시예에서는 제10도에 도시한 W자상의 휜(2)의 각 굴절점에 간극(11)을 형성한 것을 새로운 특징으로 하고 있다. 이러한 실시예에 따르면 제10도의 실시예의 효과를 손상하지 않고 간극(11)에 따라 열교환매체의 유체 저항을 줄여 전열관(1) 내를 흐르는 열교환매체의 압력 손실을 작게 억제할 수 있다.

[제15실시예]

제20도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 제15실시예를 나타낸 내면전개도로서, 본 실시예에서는 제15도에 도시한 나선상 휜(2)의 길이방향 일정간격마다 간극(20)을 형성한 것을 새로운 특징으로 한다. 이 경우에도 제15도의 실시예의 효과를 얻으면서 간극(20)에 의해 열교환매체를 적절히 통과됨으로써 전열관(1)내를 흐르는 열교환매체의 압력 손실을 작게 억제하는 효과가 얻어진다.

[제16실시예]

제21도는 본 발명의 내면홈붙이 전열관의 재16실시예를 나타낸 내면전개도로서, 본 실시예에서는 제17도에 도시한 ″VVV″자형 휜(2)의 굴절점의 하나 건너에 간극(11)을 형성한 것을 새로운 특징으로 하고 있다. 이 경우에도 제17도의 실시예의 효과를 얻으면서 간극(11)에 의해 열교환매체를 적절히 통과시킴으로써 전열관(1) 내를 흐르는 열교환매체의 압력 손실을 작게 억제하는 효과가 얻어진다.

[제17실시예]

제22도는 본 발명의 제17실시예를 나타낸 내면 전개도로서, 본 실시예에서는 각 영역에서의 휜(2)의 경사방향이 반전하는 간극을 각 영역마다 달리 한 것을 새로운 특징으로 하고 있다. 즉, 반전 경계에 형성되는 돌출부(7A),(7B)의 위치가 관축 방향으로 상호 어긋나 있다. 이 경우에도 경계부의 형상은 제11도, 제12도, 제13도 및 제14도에 도시한 구조 등 그 어느 것이라도 좋다.

또한 본 발명의 내면홈붙이 전열관은 상기 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 기타 각종 구성이 가능하다. 예를들어 전열관의 외경이 큰 경우에는 전열관의 내주면을 7개 이상의 영역으로 구획하는 것도 가능하며, 필요하다면 각 휜(2)을 전개시 직선상이 아니라 전개시 원호상으로 형성할 수도 있다. 그리고 짝수 또는 흘수 영역의 휜만을 관축선 방향으로 반피치 어긋남 등의 변경을 가하여도 좋으며, 각 휜(2)의 적당한 부위에 오목부나 절제부를 별도로 형성해도 좋다.

[제18실시예]

제1도에 도시한 바와 같은 지그재그상의 휜을 가지는 내면홈붙이 전열관을 본 발명자들이 실제로 제조한 바, 이 내면홈볼이 전열관을 U자상으로 굽힘 가공한 경우에, 이 U자상 부분을 외주측의 표면에, 제32도에 도시한 바와 같이 점선상으로 배치된 돌기(72)가 생기는 특이한 문재가 발견되었다.

본 발명자들이 이 현상을 상세히 검토한 결과, 제33도에 도시한 바와 같이, 휜(73)은 휜 사이가 얇은 홈부(74)에 비해 강성을 가지므로, 굽힘가공의 과정에서 지그재그상을 이루는 휜(73)의 굴곡부의 선단 부분의 강성에 의해 이 선단부분에 인접하는 두께가 얇은 부분(74)이 국부적으로 연신되어 돌기(72)가 형성됨을 알 수 있었다. 이러한 돌기(72)는 원래 얇은부분(74)이 더욱 얇아진 것이므로 외관을 악화시킬 뿐 아니라 전열관의 신뢰성을 높이는 점에서 바람직하지 않다.

이하의 실시예는 이와같은 문제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.

제23도는 본 발명의 내면홈불이 전열관의 제18실시예를 나타낸 부분 전개한 평면도이다. 이 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면에는 그 주방향을 향하여 지그재그로 연장되는 휜(2)이 다수 평행하게 형성되고, 휜(2)끼리의 사이는 홈부(3)로 되어 있다. 또한 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면에는 관 내측면으로 돌출하는 관축방향으로 연장되는 하나의 용접선(4)이 전장에 걸쳐 형성되며, 이 용접선(4)에 의해 휜(2)이 분단되어 있다. 용접선(4)은 휜(2)의 돌출량보다는 돌출량이 작은 돌출부로 되어 있는 것이 바람직하다.

내면홈붙이 전열판(1)의 내주면은 그 주방향 거의 90도마다 4개의 영역(Rl-R4)으로 구분되며, 제1실시예와 마찬가지로 어느 하나의 영역(이 경우 Rl)으로부터 세어 홀수번의 영역(Rl),(R3)에서는 휜(2)이 전열관 축선에 대해 플러스의 각도(α)를 이루도록 형성되는 반면, 짝수번의 영역(R),(R4)에서는 휜(2)이 전열관 축선에 대해 마이너스의 각도(β)를 이루도록 형성되어 있다. 경사각도(α),(β)의 플러스.마이너스는 반대라도 좋으며, 휜(2)이 전체적으로 지그재그상이 되도록 소정 길이마다 전열관 축선에 대해 교호로 역방향으로 경사져 있으면 된다. 도면의 실시예에서는 동일 영역내에서 휜(2)이 서로 평행을 이루고 있는데, 이들은 반드시 평행이 아니어도 되며, 상기 각도 범위내에서 휜(2)마다 경사각도를 달리 하여도 된다. 또한 영역(Rl∼R4)의 폭은 같지 않아도 되며 서로 달리 해도 된다.

본 실시예의 주된 특징은 각 영역(Rl-R4)의 경계를 따라 전열관 축선방향으로 인접하는 휜(2)의 굴절점 끼리를 연결하는 직선상의 리브(14)가 형성되어 있는 점에 있다. 이들 리브(14)는 제24도 및 제25도에 도시한 바와 같이, 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면 및 휜(2)에 대해서 일체적으로 형성되어 있으며, 그 단면 형상은 거의 삼각형 또는 반원상 등을 이루고 있다. 응력의 집중을 방지하기 위해 리브(14)와 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면과의 경계는 챔퍼링되어 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 리브(14)는 내면홈붙이 전열관(1)의 전장에 걸쳐 형성되어 있는데, 내면홈붙이 전열관(1)의 굽힘가공을 행하는 부분에만 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.

내면홈블이 전열관(1)의 내면에 있어서, 응접선(4)의 양측에는 제23도에 도시한 바와 같이 응접선(4)과 평행하게 연장되는 일정폭의 홈없는 부분(16)이 형성되어 있다. 또한 이들 흠없는 부분(16)과 각 휜(2)의 말단부의 경계에는 각 휜(2)의 말단끼리를 연결하는 리브(18)가 형성되어 있다. 흠없는 부분(16)은 판조재를 전봉 가공하여 관상으로 할 때 판조재의 단면에 발생하는 용접전류밀도를 균일화하기 위해 필요한 것이며, 리브(18)는 휜(2)의 말단부에 대응하는 부분에서 내면홈붙이 전열관(1)의 얇아지는 현상이 발생하지 않도록 함과 동시에, 휜(2)을 압연 가공하는 과정에서 홈없는 부분(16)의 단면 형상을 조절하는 작용을 하는 것이다.

리브(14)의 내주면으로부터의 높이(H2)는 휜(2)의 내주면으로부터의 높이(Hl)보다 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 5-90%, 더욱 바람직하기로는 10∼70%가 된다. 휜(2)보다 리브(14)가 높아서는 내면홈붙이 전열 관(1)의 내부에 화관 플러그를 통하여 내면홈붙이 전열관(1)을 균일하게 확관할 수 없게 된다. 또한 H2가 H1의 90%보다 높으면 리브(14)의 강성이 너무 높아져 내면홈붙이 전열관(1)을 굽힘 가공하는 경우에 굽힘가공 부분의 단면 형상이 깨끗한 타원형이 되기 어려워진다. 일반적인 외형 10mm 이하의 내면홈붙이 전열관의 경우에는 리브(14)의 내주면으로부터의 높이는 예를들어 0.05-0.15mm인 것이 바람직하다. 리브(18)에 대해서도 마찬가지로 해도 된다.

휜(2)의 단면형상 및 휜(2)의 양측면을 이루는 각도(γ,꼭지각)는 제1실시예와 마찬가지인 것이 바람직하다.

상기 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에서는 지그재그로 연장되는 휜(2)의 굴절점 끼리를 연결하는 리브(14)가 형성되어 있으므로, 내면홈붙이 전열관(1)을 V자상으로 굽힘가공하는 경우에도 이들 리브(14)의 항장력에 의해 휜(2)의 굴절부 끼리의 간격이 다른 부분에 비해 이상하게 넓어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 제33도에 도시한 바와 같이, 휜(2)의 첨단부 근방이 내면홈붙이 전열관(1)의 외주면으로부터 돌출하여 돌기를 형성하지 않고, 돌기 형성에 따른 미관의 저하 및 돌기부가 얇아지는 현상에 의한 내면홈붙이 전열관(1)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.

또한 본 실시예에서는 내면에 형성되어 있는 휜(2)이 어떠한 어느 방향으로 흐르는 열교환매체에 대해서도 흐름의 상류를 향하여 열리는 2쌍의 V자를 구성하도록 배치되어 있으므로, 각 휜(2)의 측면에 의해 모인 열교환매체체는 V자의 맞닿음부분에서 충돌하여 합류하여, 맞닿음부를 타고 넘어 흐른다. 이 과정에 있어서, 열교환 매체체는 교반되어 불규칙적인 난류가 발생하므로 열교환매체의 흐름 속에 온도 기울기가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 전열관 금속면과의 열교환을 촉진하여 전열 효율을 높일 수 있다. 특히, 혼합 열교환매체(복수의 열교환매체를 혼합한 것)를 사용한 경우에는 열교환매체 성분의 분리를 방지할 수 있어, 혼합 열교환매체 본래의 성능을 찾아낼 수 있다.

또한 상기와 같은 우수한 교반 효과를 얻으면서도 휜(2)의 맞닿음부에 리브(14)가 형성되어 있으므로, 열교환매체체는 비교적 용이하게 휜(2)의 맞닿음부를 타고 넘을 수 있으며, 유로 저항을 그다지 증대시키지 않는 이점을 가진다.

[제19실시예]

제26도는 본 발명의 제19실시예를 나타내고 있다. 제18실시예에서는 내면홈붙이 전열관(1)의 내면을 주방향으로 4개의 영역(Rl∼R4)으로 나누고 있지만, 본 예에서는 주 방향으로 2개외 영역(Rl),(R2)만으로 나눈 것을 특징으로 하고 있다. 이 때문에 전열관의 외경이 동일하다면 상기 각 실시예에 비해 휜(2)의 길이가 거의 2배가 된다. 다른 구성에 관해서는 상기 각 실시예와 동일해도 된다.

이러한 제19실시예에 의해서도 리브(14)의 항장력에 의해 휜(2)의 첨단부 근방이 내면홈붙이 전열관(1)의 외주면으로부터 돌출하여 돌기를 형성하는 것이 아니라, 돌기 형성에 따른 미관의 저하 및 돌기부가 알아지는 현상에 의한 내면홈붙이 전열관(1)의 신뢰성 저하를 막을 수 있다.

[제20실시예]

제27도는 본 발명의 제20실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서는 내면홈붙이 전열관(1)의 내주면을 주방향으로 6개의 영역(Rl-R6)으로 나눈 것을 특징으로 하고 있으며, 이들 영역(Rl-R6)의 각각에 내면홈붙이 전열관(1)의 축선방향으로 배치한 다수의 휜(2)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 다른 구성은 제15실시예와 동일하므로 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이러한 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관(1)에 의해서도 제18실시예와 동일한 우수한 효과가 얻어진다.

또한 이러한 타입의 내면홈붙이 전열관에 의해서도 전열관의 외경이 큰 경우에는 전열관의 내주면을 8개 이상의 영역으로 구획할 수 있으며, 필요하다면 각 휜을 원호상으로 형성할 수도 있다. 그리고, 각 휜(2)의 굴곡부 상단에 흠을 형성하고, 홈의 저면의 높이를 리브(14)의 높이로 조정할 수 있다. 그러한 홈 가공을 행한 경우, 이들 홈을 따라 열교환매체가 흐르도륵 하여, 내면홈붙이 전열관(1)내를 흐르는 열교환매체의 유동 저항을 더욱 저감할 수 있으며, 휜(2)의 굴곡부의 첨단의 강성을 줄여 돌기 형성의 염려를 더욱 저감할 수 있다.

[내면홈붙이 전옅관의 제조용 롤의 실시예]

다음에 본 발명의 내면홈붙이 전열관을 제조하기 위해 사용되는 롤의 일실시예를 설명한다.

제28도는 제18실시예의 내면홈붙이 전열관의 제조장치를 나타내며, 우선 이 장치의 개략 구성을 설명한다. 도면중 부호 (21)은 일정폭의 금속 판조재(T)를 연속적으로 공급하는 언코일러이며, 공급된 판조재(T)는 한쌍의 압연롤(22)을 거쳐 쌍을 이루는 홈붙이 롤(24) 및 평활롤(26) 사이를 지나게 되며, 홈붙이롤(24)에 의해 휜(2) 및 홈(13)이 형성된다. 홈붙이롤(24) 및 평활롤(26)은 판조재(T)의 주행과 동기되도록 구동되어도 좋으며, 구동되지 않고 종동 회전하기만 해도 된다. 홈붙이롤(24)이 본 발명의 내면홈붙이 전열관 제조용 롤이다.

홈붙이롤(24) 및 평활롤(26)에 의해 홈 가공된 판조재(T)는 한쌍의 롤(28)을 거쳐 복수쌍 배열된 포밍롤(30)을 통해 서서히 판모양으로 둥글려지고, 롤링 세퍼레이터(31)에 의해 맞닿아야 하는 양단 가장자리 사이의 간극량이 일정하게 유지되며 유도가열코일(32)을 통과하며 양측 가장자리부가 가열된다. 관 모양으로 형성되어 가열된 판조재(T)는 한쌍의 스퀴즈코일(34)을 지나, 양측방으로부터 늘림으로써 가열된 양측 가장자리부가 맞대어져 용접된다. 이와같이 하여 용접된 내면홈붙이 전열관(1)의 외주면에는 불거진 용접 재료에 의해 비이드가 형성되므로 이 비이드를 절삭하기 위한 비이트커터(36)가 마련되어 있다.

비이드가 절삭된 내면홈붙이 전열관(1)은 냉각조(8)를 지나 강제 냉각되며, 복수랑 배열된 사이징롤(40)을 지나며, 소정 외경까지 축경되도록 되어 있다. 이와같이 축경된 전열관(1)은 러프코일러(42)로 권취된다.

제29도는 본 발명의 홈붙이롤(24)의 축선을 따르는 단면도이다. 홈붙이롤(24)은 원통상을 이루는 세경부(50B)와, 이 세경부(50B)의 축선 방향의 일단부에 동축으로 형성된 원환상의 플랜지부(50A)로 이루어진 롤 본체(50)를 가진다. 롤본체(50)의 세경부(50B)의 외주에는 서로 동일 치수의 링상을 이루는 롤구성부품(52)이 4매 결합되고, 누름링(54)이 결합되어 있다. 그리고 플랜지부(50A), 4매의 롤구성부품(52) 및 누름링(54)를 관통하는 볼트(56)가 플랜지부(50A)의 주방향 일정 간격마다 체결되어 이들 부재가 단단히 일체화되어 있다. 누름링(54)의 내주와 세경부(50B)의 외주 사이에는 녹휜(60)이 결합되어, 누름링(54)이 느슨해지는 것을 방지할 수 있다. 또한 플랜지부(50A)와 누름링(54)의 외주면에는 롤구성부품(52)에 인접하여 홈없는 부분(16)을 압연하기 위한 원환상의 롤면(58)이 형성되어 있다.

제18실시예의 내면홈붙이 전열관에서는 그 내주면이 4개의 영역(Rl∼R4)으로 나뉘어 있으므로 이 홈붙이롤(24)에 있어서도 4매의 롤구성부품(52)을 사용하고 있는데, 영역의 수가 다른 경우에는 그에 따라 롤구성부품(52)의 폭 및 매수가 적절허 변경된다.

롤구성부품(52)의 외주면에는 제30도에 도시한 바와 같이, 전술한 휜(2)을 판조재(T)의 표면에 형성하기 위한 휜형성홈(60)이 롤구성부품(52)의 축선을 중심축으로 하는 나선상으로 형성되어 있으며, 인접하는 각 롤구성부품(52)끼리에서는 주 방향에 대한 휜형성홈(60)의 경사각이 플러스.마이너스 반대로 되어 있다. 휜형성홈(60)의 단면 형상은 휜(2)과 상보 형상을 이루고 있으며, 휜형성홈(60)의 개구에지(60A)는 필요에 따라 챔퍼링 가공이 되어 있다. 단, 이들 개구에지(60A)는 필요없다면 챔퍼링 가공하지 않아도 된다.

본 발명의 홈붙이롤(24)의 주된 특징점은 롤구성부품(52)의 축선방향의 양단 외주 에지가 전주에 걸쳐 챔퍼링 가공되며, 각각 챔퍼링부(62)가 형성되어 있는 점이다. 종래는 이러한 롤이음매에 챔퍼링 가공을 행할 필요가 없었으므로 당연히 챔퍼링가공이 행해진 틀도 존재하지 않았다. 이러한 챔퍼링부분(62)을 형성함으로써 적층된 롤구성부품(52)의 경계에는 한쌍의 챔퍼링부분(62)이 합쳐져 홈이 형성되며, 이들 홈에 의해 판조재(T)의 표면에는 리브(14)가 형성되게 된다.

제31도는 챔퍼링부분(62)을 확대한 사시도이다. 챔퍼링부분(62)은 롤구성부품(52)의 단면(52A)과 외주면의 경계에만 형성되어 있으며, 휜형성홈(60)의 내면과 롤구성부품(52)의 단면(52A) 사이의 에지(60B)의 내주측부분은 챔퍼링되어 있지 않다. 이 부분을 챔퍼링해 버리면 휜(2)의 높이가 국부적으로 높아져버리기 때문이다.

챔퍼링부분(62)의 단면 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를들어 원호상, 직선상, 타원호상 등 일반적인 챔퍼링 가공방법에 의해 형성할 수 있는 형상이라면 어떤 단면형상이라도 무방하다. 챔퍼링량은 형성해야 할 리브(14)의 높이를 고려하여 결정해야 하는데, 일반적으로 바람직한 예를 들면 챔퍼링부분(62)의 곡률 반경은 R:0.05-0.1mm 정도이다.

이 경우, 동시에 휜형성홈(60)의 내면과 단면(52A) 사이의 에지(60B)의 롤외주측 부분은 휜형성홈(60)과 단면(52A)이 둔각을 이루어 교차하는 측(62A)에 있어서 곡률 반경 R:0.05-0.1mm 정도로 챔퍼링되며, 또한 휜형성홈(60)과 단면(52A)이 예각으로 교차하는 측(62B)에 있어서 둔각측보다 상대적으로 크며, 곡률반경 R:0.05-0.2mm 정도로 챔퍼칭되어 있는 것이 바람직하다. 이와같이 휜형성홈(60)과 단면(52A)이 예각으로 교차하는 측(62B)에 있어서 둔각측(62A)보다 상대적으로 크게 챔퍼링함으로써 홈 건조 가공에 있어서의 예각인 선단(62B)의 이지러짐을 방지하는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

챔퍼링부분(62)을 형성하는 방법으로서는 스코치바프(scotch buff) 등의 연마체에 의한 연마나 각종 숫돌에 의한 연삭, 쇼트, 샌드, 비이드(bead) 등의 블러스트(blast)에 의한 블러스트법 등을 예시할 수 있다. 블러스트법에 의한 경우에는 챔퍼링부분(62)에 가공 경화를 발생시킬 수 있으므로 바람직하다.

이상의 구성으로 이루어진 내면홈붙이 전열관의 제조용 롤(24)에 의하면, 전술한 바와 같은 효과가 얻어지는 전열관을 용이하게 제조할 수 있다. 또한 휜형성홈(60)과 단면(52A)이 예각으로 교차하는 측(62B)에 챔퍼링 가공을 행함으로써 홈 전조가공에 있어서의 예각인 선단(62B)의 이지러짐을 막는 효과도 얻어진다.

또한, 롤구성부품(52)을 상호 고정하기 위한 구조는 도시한 구조에 한정되지 않고 적절히 변경하여도 좋음은 물론이다.

이상 본 발명의 실시예를 다수 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니라 각 실시예의 구성을 적절히 조합하여도 무방함은 물른이다.

[실험예]

[실험 1]

제1도, 제3도, 제4도에 도시한 내면홈붙이 전열관(전봉관)과, 종래부터 있던 단순 나선홈형의 내면홈붙이 전열관(전봉관)의 성능 비교를 행하였다.

우선, 휜의 평면 형상 및 단면 형상의 조합이 다른 7종의 전열관(Al∼A3),(Bl∼B4)을 각각 만들고, 이들 전열관에 대해 전열 효율을 비교하였다 전열관의 외경은 9.52mm로 통일하고 그 평균 두께도 동등하게 하였다.

휜의 형상은 나선형(종래품), V자형(영역수 2;제3도의 실시예에 상당), W자 형(영역수 4: 제1도의 실시예에 상당) 및 VVV형 (영역수 6 :제4도의 실시예에 상당)의 4종류로 하였다. 전열관의 축선에 대한 휜의 경사각도는 나선형의 전열관에서는 15°, 그 이외의 형에서는 모두 α=15°, β=-15° 로 하였다.

휜의 단면 형상은 휜이 높고 폭이 좁은 고세형(高細型) 및 휜이 낮고 폭이 넓은 저광형(低廣型, 종래품)의 2종류로 하였다. 이들 2종류의 휜 치수는 표 1과 같다. 또한 작성한 내면홈붙이 전열관(A1-A3),(B1-B4)의 구성은 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

다음에, 얻어진 각 전열관(Al∼A3),(Bl∼B4)에 대해서 제34도 및 제35도에 도시한 장치를 이용하여 전열 특성(증발성능, 응축성능)을 측정하였다. 측정시에서는 도면중 ″측정부″에 각 전열관을 설치하고, 하기 평가방법에 의해 증발성능 및 응축성능을 측정하였다. 평가 조건은 이하와 같다.

[평가방법]

대향류 이중관 방식 물의 유속:1.5m/s

전열관의 전체 길이:3.5m

증발시 포화온도 : 5℃ 과열도 3deg

응축시 포화온도 : 45℃ 과냉도 5deg

열교환매체 : 프론 「R-22」(상품명)

상기 실험에 의해 얻어진 증발성능, 응축성능 및 압력손실을 Al형의 전열관에 대한 비(성능비)로 나타낸 결과를 제36도 및 제37도에 나타낸다. 이들 그래프로부터 명백한 바와 같이, 단순나선형 휜을 형성한 Al에 비해 V자형의 A2와 B2, W자형의 A3과 B3, VVV형 B4는 특히 열교환매체 유량이 많은 경우에 우수한 증발 성능 및 응축성능을 나타내었다.

또한 고세형 휜을 사용한 B2,B3,B4는 열교환매체 유량이 비교적 적은 경우에도 양호한 증발성능 및 응축성능을 나타내었다.

[실험 2]

제1도, 제3도, 제4도, 제5도, 제8도, 제9도 등의 각 실시예와 종래의 단순 나선홈형의 전열관과의 전열 효율을 비교하였다.

휜의 형상만이 다른 하기 8종류의 전열관을 각각 형성하고, 이들 전열관에 대하여 전열 효율과 압력 손실을 비교하였다. 또한 전열관의 외경은 9.52mm로 통일하고 그 평균 두께도 동일하게 하였다.

a1형 : 내면에 나선상의 홈을 형성한 전열관(종래품)

b1형 : 내면에 단일한 V자상을 이루도록 2열의 휜이 형성되어 있으나, 주방향으로 인접하는 된 사이에 간극이 형성되어 있지 않은 전열관(제3도의 실시예)

cl형 : 내면에 2쌍의 V자상을 이루도록 4열의 휜이 형성되어 있으나, 주방향으로 인접하는 휜 사이에 간극이 형성되어 있지 않은 전열관(제1도의 실시예)

d1형 : 내면에 3쌍의 V자상을 이루도록 6열의 휜이 형성되어 있으나, 주방향으로 인접하는 휜 사이에 간극이 형성되어 있지 않은 전열관(제4도의 실시예)

c2형 : 내면에 2쌍의 V자상을 이루도록 4열의 휜이 형성되며, 주 방향으로 인접하는 휜 사이에 간극이 형성되어 있는 전열관(제5도의 실시예)

d2형 : 내면에 3쌍의 V자상을 이루도록 6열의 휜이 형성되며, 주 방향으로 인접하는 휜 사이에 간극이 형성되어 있는 전열관(제8도의 실시예)

c3형 : 내면에 2쌍의 V자상을 이루도록 4열의 휜이 형성되고, 주 방향으로 인접하는 휜이 서로 반피치 어긋나 간극이 형성되어 있는 전열관(제9도의 실시예)

d3형 : 내면에 3쌍의 V자상을 이루도록 6열의 휜이 형성되며, 주 방향으로 인접하는 휜이 서로 반피치 어긋나 간극이 형성되어 있는 전열관

또한, 이하의 치수에 관해서는 그 어느 전열관에서도 공통으로 하였다.

휜의 피치(P)=0.36mm

휜의 높이(H)=0.24mm

휜의 양측면이 이루는 각도(γ)=17°

(관측에 대해 직각인 단면에서의 휜 단면각도=20°

휜 사이의 홈부(3)의 폭=0.22mm

(관축방향에 있어서의 홈의 폭=0.85mm)

전열관의 축선에 대한 휜의 경사각도는 al형의 전열관에서는 15° 그 이외의 전열관에서는 모두 α=15°, β=-15°로 하였다. c2형 및 d2형의 전열관에 있어서의 간극량(Cl)은 0.2mm, c3형 및 d3형의 전열관에 있어서의 어긋남량(C2)도 0.2mm로 하였다.

다음에, 얻어진 각 전열관에 대해서 제34도 및 재35도에 도시한 장치를 이용하여 전열성능(증발성능, 응축성능)을 측정하였다. 측정시 도면 중 ″측정부″에 각 전열관을 설치하고, 하기의 평가 방법에 따라 중발성능 및 응축성능을 측정하였다. 또한 그 때의 압력손실을 측정하였다. 평가 조건은 이하와 같다.

[평가방법]

대향류 이중관방식 물의 유속 : 1.5m/s

절열관의 전체 길이 : 3.5m

증발시 포화온도 : 5℃ 과열도 3deg

응축시 포화온도 : 45℃ 과냉도 5deg

열교환매체 : 프론「R-22」

상기 실험에 의해 얻어진 증발성능, 응축성능 및 압력손실을 a1형의 전열관에 대한 비(성능비)로 나타낸 결과를 제38도 및 제39도에 나타낸다. 이들 그래프로부터 명백한 바와 같이, c2형, c3형, d2형 및 d3형의 각 전열관에서는 압력손실이 a1형의 단순홈붙이관과 동일 정도이면서 높은 전열 성능을 나타내었다.

[실험 3]

제10도, 제15도-제17도의 각 실시예와 종래의 단순나선홈형의 전열관의 전열효율을 비교하였다.

우선, 휜의 평면형상만이 다른 5종류의 전열관 (El-E5)을 각각 형성하였다.

각 전열관에 있어서의 휜의 평면형상은 이하와 같다.

El ; 휜 각도가 반전하지 않는 단순나선형(종래품)

E2 : 휜 각도가 축선방향 300mm마다 반전하는 나선형(제15도)

E3 : V자상 휜이 축선방향 300mm마다 반전하는 V자형(제16도)

E4 : W자상 휜이 축선방향 300mm마다 반전하는 W자형(제10도)

E5 : VVV자상 휜이 축선방향 300mm마다 반전하는 VVV자형(제17도)

전열관의 축선에 대한 휜의 경사각도는 α=15°, β=-15° 로 하고, 휜(2)의 치수는 종래품보다 가늘고 높은 이하와 같은 치수로 하였다.

휜의 피치(P) : 0.36mm

휜의 높이(H) : 0.24mm

휜의 양측면 각도(γ) : 17°

휜 사이의 홈부(3)의 폭 : 0.22mm

또한, 내면홈붙이 전열관(1)의 외경은 8.0mm, 평균두께는 0.35mm, 재질은 구리로 하였다.

다음에 얻어진 각 전열관(El-E5)에 대해서 제34도 및 제35도에 나타난 장치를 이용하여 전열성능(증발성능, 응축성능)을 측정하였다. 측정시에는 도면 중 ″측정부″에 각 전열관을 설치하고, 하기의 평가 방법에 의해 증발성능 및 응축성능을 측정하였다. 평가 조건은 하기와 같다.

[평가방법]

대향류 이중관 방식 물의 유속 : 1.5m/s

전열관의 전체 길이 : 3.5m

증발시 포화온도 : 5℃ 과열도 3deg

응축시 포화온도 : 45℃ 과냉도 5deg

열교환매체 : 프론「R-22」(상품명)

상기 실험에 의해 얻어진 증발성능, 응축성능 및 압력손실을 El형의 전열관에 대한 비(성능비)로 나타낸 결과를 제40도 및 제41도에 나타낸다. 이들 그래프로부터 명백한 바와 같이, 단순 나선형 휜을 형성한 El에 비해 축선방향 일정 간격마다 휜의 경사각도를 반전시킨 E2-E5는 압력손실은 약간 크기는 하지만, 그것을 보충하고도 남을 정도로 증발성능 및 응축성능이 향상되었다. 또한 휜 각도를 반전시킨것 중에서도 E3, E4, E5의 전열관은 특히 우수한 응축 성능을 나타내었다.

본 발명의 내면홈붙이 전열관에 의하면, 내면에 형성되어 있는 휜이 열교환매체의 흐름의 상류측으로 열리는 1쌍 이상의 V자를 구성하도록 배치되어 있으므로 각 휜의 측면을 따라 흐르는 열교환매체는 V자의 맞닿는 부분에서 충돌하여 합류하며, 이들 맞닿는 부분을 타고 넘어 흐른다. 이 과정에 있어서, 열교환매체는 교반되어 불규칙한 난류가 발생하므로 열교환매체의 유동중에 온도 구배가 생기는 것을 방지할 수 있으며, 열교환매체와 금속면과의 열교환을 촉진하여 전열 효율을 높일 수 있다.

Claims

금속관의 내주면에 주 방향으로 연속되는 휜이 형성됨과 동시에 금속관의 내주면은 그 주방향에 있어서 6개의 영역으로 구분되고, 어느 하나의 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 10∼25°가 되며, 상기 하나의 영역으로부터 세어서 짝수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 -10∼-25°로 되고, 상기 휜의 피치는 0.3∼0.4mm, 상기 휜의 금속관 내주면으로부터의 높이는 0.15∼0.30mm, 상기 휜의 양측면이 이루는 각도는 10∼25°로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제1항에 있어서, 상기 금속관은 전봉관이며, 상기 휜은 상기 내주면의 1개소에 있어서 용접선에 의해 분단되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
금속관의 내주면이 그 주방향에 있어서 2 이상의 영역으로 구분되며, 이들 각 영역의 각각에는 전열관의 축선방향으로 배치된 다수의 휜이 형성되고, 어느 하나의 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에 포함되는 휜은 전열관의 축선에 대해서 10∼25° 경사져 있음과 동시에, 상기 한 영역으로부터 세어서 짝수번의 영역에 포함되는 휜은 전열관의 축선에 대해서 -10∼-25° 경사져 있으며, 주 방향으로 인접하는 상기 휜의 단부끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제3항에 있어서, 동일한 영역에 포함되는 휜은 서로 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제3항에 있어서, 서로 인접하는 영역에 포함되는 휜은 이들 영역의 경계선을 경계로하여 선대칭으로 형성되며, 상기 간극의 폭은 0.05-0.5mm로 되어 있음을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제3항에 있어서, 서로 인접하는 영역에 포함되는 휜은 전열관 축선방향으로 서로 피치가 어긋나도록 형성되며, 상기 간극의 폭은 0.05-0.5mm로 되어 있음을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
금속관의 내주면에 이 금속관의 축선방향에 대해 경사진 휜이 다수 형성된 내면홈붙이 전열관에 있어서, 상기 휜은 상기 축선에 대한 경사각도의 플러스.마이너스가 상기 축선방향의 일정간격마다 반대가 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제7항에 있어서, 상기 휜의 경사각도의 절대값은 상기 축선에 대해 10∼25'°로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제7항에 있어서, 상기 휜은 각각 상기 금속관의 내주면의 주 방향으로 연속된 지그재의 형상을 이루고 있음을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제7항에 있어서, 상기 휜은 각각 상기 금속관의 내주면의 주 방향으로 복수로 분할되며, 주 방향으로 서로 인접하는 휜은 상기 전열관 축선에 대한 각도가 플러스.마이너스가 반대로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제7항에 있어서, 상기 휜은 각각 상기 금속관 내주면의 주 방향으로 복수로 분할되며, 주방향으로 서로 인접하는 휜은 상기 전열관 축선에 대한 각도가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제10항에 있어서, 상기 주 방향으로 인접하는 휜의 단부 끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
금속관의 내주면에 주 방향으로 연속하는 휜이 형성됨과 동시에, 금속관의 내주면은 그 주방향에 있어서 2이상의 영역으로 구분되며, 어느 하나의 영역으로부터 세어서 홀수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 플러스의 값을 취하며, 상기 하나의 영역으로부터 세어서 짝수번의 영역에서는 상기 휜의 전열관 축선에 대한 경사각도가 마이너스 값을 취하고, 또한 금속관의 축선방향으로 인접하는 상기 휜의 굴절점 끼리를 연결하는 리브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제13항에 있어서, 상기 금속관은 전봉관이며, 상기 휜은 상기 내주면의 1개소에 있어서 용접선에 의해 분단되어 있음을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
제13항에 있어서, 상기 리브의 상기 금속관 내면으로부터의 돌출량은 상기 휜의 상기 금속관 내면으로부터의 돌출량의 5∼90%인 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관.
외주면에 그 주방향에 대해 경사진 홈이 다수 형성된 롤구성부품을 축선 방향으로 2개 이상 적층하여 이루어지고, 서로 인접하는 각 롤구성부품의 외주면에 형성된 홈은 롤 주방향에 대한 각도의 플러스.마이너스가 반대가 되며, 각 롤구성부품의 축선 방향 양단의 에지는 곡률반경 0.05∼0.1mm가 되도록 챔퍼링 가공되어, 인접하는 각 롤 구성부품의 경계에는 리브 형성용 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내면홈붙이 전열관 제조용 롤.