KR100809514B1

KR100809514B1 - 핀 구조체 및 이 핀 구조체를 내장한 전열관 및 이전열관을 조립한 열 교환기

Info

Publication number: KR100809514B1
Application number: KR1020050083759A
Authority: KR
Inventors: 쇼이치로 우수이; 다다히로 고토
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2008-03-04
Also published as: CN1749684A; KR20060051116A; CN102032829A; US7303002B2; CN102032829B; US20060048921A1; FR2878947A1; CN1749684B; JP2006105577A; DE102005042908A1; FR2878947B1

Abstract

본 발명은 전열관 안에 내장되는 플레이트 핀으로서, 간략한 구조임에도 불구하고 유체의 분배 및 유속의 균일화를 도모하며, 효율적인 열교환 작용을 촉진하여 우수한 냉각 효율을 얻을 수 있는 핀 구조체와, 전열관 및 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전열관 안에 내장되어 상기 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로(小流路)로 구획하고, 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 플레이트 핀으로 이루어지고, 이 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 형성함으로써 얻어지는 핀 구조체와, 이 핀을 내장한 전열관 및 이 전열관을 조립한 열교환기이다.

Description

핀 구조체 및 이 핀 구조체를 내장한 전열관 및 이 전열관을 조립한 열 교환기{FIN STRUCTURE, HEAT-TRANSFER TUBE HAVING THE FIN STRUCTURE HOUSED THEREIN, AND HEAT EXCHANGER HAVING THE HEAT-TRANSFER TUBE ASSEMBLED THEREIN}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체를 도시하고, 도 1a는 정면도, 도 1b는 모식적인 주요부 사시도.

도 2는 동일한 실시예에 있어서 내장되는 핀 구조체의 주요부 확대 사시도.

도 3은 동일한 실시예에 있어서 전열관 안을 유통하는 고온 유체의 흐름을 부분적으로 도시한 모식적인 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 핀 구조체와 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체를 도시한 주요부 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예의 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도.

도 6은 동일한 실시예에 있어서 내장되는 핀 구조체의 주요부 확대 사시도.

도 7은 동일한 실시예에 있어서의 고온 유체의 유체 분배 상태와 유속 속도 분포도.

도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예의 핀 구조체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 제5 실시예의 핀 구조체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도.

도 10은 본 발명에 따른 제6 실시예의 핀 구조체 단체의 주요부를 도시하는 도면으로, 도 10a는 평면도이고, 도 10b는 측면도이며, 도 10c는 정면도.

도 11은 본 발명에 따른 제7 실시예에 의한 다관식 열교환기를 도시한 일부 파단 정면도.

도 12는 본 발명에 따른 제1 비교예의 플레이트 핀과, 이 플레이트 핀을 내장한 편평 전열관의 단체를 도시한 주요부 사시도.

도 13은 동일한 비교예에 있어서 내장되는 플레이트 핀의 주요부 확대 사시도.

도 14는 동일한 비교예에 있어서의 고온 유체의 유체 분배 상태와 유속 분포도.

도 15는 본 발명에 따른 제2 비교예에 의한 플레이트 핀과, 이 플레이트 핀을 내장한 편평 전열관의 단체를 도시한 주요부 사시도.

도 16은 종래의 셀 앤드 튜브형의 다관식 열교환기를 설명하기 위한 모식적인 측면도.

도 17은 상기 열교환기에 탑재되는 단면이 직사각형인 콜게이트형 플레이트 핀을 내장한 편평 전열관과, 냉각 재킷(셀 본체)을 도시하는 도면으로, 도 17a는 상기 도 16에 있어서의 A-A선 단면도이고, 도 17b는 편평 전열관 단체를 도시한 정면도이며, 도 17c는 이 편평 전열관에 내장된 플레이트 핀의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a, 1b, 1c, 10, 10a : 전열관

2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 12, 12a : 핀 구조체

2-1 : 절결부

2c-1, 2d-1 : 절단 기립부

2e-3, 2e-4, 2e-5 : 요철 라인

3, 3a, 3b, 13, 13a : 소유로

4, 4a : 관통 구멍

20 : 다관식 열교환기

23 : 전열관군

23-1 : 편평 전열관

g1 : 피냉각 매체 입구

g2 : 피냉각 매체 출구

본 발명은 열교환기에 있어서의 유체 교반용 핀 구조체에 관한 것이며, 상세하게는 열교환형 냉각 장치에 있어서의 전열관에 내장되어 이 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체에 대하여, 난류(暖流) 및 와류(過流)의 교반 작용을 일으키고, 전열관 벽면과 유체의 접촉을 크게 하는 동시에, 이 전열관 안을 유통하는 상기 유체의 유속 및 유량을 균일화함으로써, 우수한 열교환 성능을 얻을 수 있는 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장하여 이루어지는 열교환기용 전열관과, 이 전열관을 조립하여 이루어지는 열교환기에 관한 것이다.

최근, 자동차의 배기 가스 재순환용 EGR 쿨러를 비롯하여 배기 가스 쿨러, 연료 쿨러, 오일 쿨러, 인터 쿨러 등의 액체-액체, 액체-기체, 기체-기체 등, 여러 가지 형태의 유체에 대한 열교환기가 다용되고 있지만, 이들 유체가 유통하는 전열관 안에서 이 유체가 보유하는 열을 효율적으로 방열하거나 혹은 흡수하도록 하기 위한 여러 가지 연구가 이루어지고 있다. 예컨대, 디젤 엔진의 배기계로부터 배기 가스의 일부를 추출하여 다시 엔진의 흡기계에 돌려보내고, 혼합기에 추가하는 방법은 EGR(Exhaust Gas Recirculation : 배기 재순환)로 불리어지며, NOx(질소산화물)의 발생을 억제하고, 펌프 손실의 저감 및 연소 가스의 온도 저하에 따르는 냉각액에의 방열 손실의 저감, 작동 가스량·조성 변화에 의한 비열비의 증대와, 그것에 따라 사이클 효율의 향상 등 많은 효과를 얻을 수 있다는 점에서 디젤 엔진 배기 가스의 정화 및 열효율을 개선하기 위한 유효한 방법으로서 널리 채용되어 받아들여지고 있다.

그런데, EGR 가스의 온도가 상승하고 EGR 가스량이 증대하면, 그 열작용에 의해 EGR 밸브의 내구성이 열화되어 조기에 파손될 우려가 발생하기 때문에, 그 방지책으로서, 냉각계를 마련하여 수냉 구조로 할 필요가 있게 되거나, 흡기 온도의 상승에 따른 충전 효율의 저하로 인하여 연비가 저하하는 현상을 초래한다. 이러한 사태를 회피하기 위해 엔진의 냉각액, 차량 에어컨용 냉매 또는 냉각풍 등으로 EGR 가스를 냉각하는 장치가 이용되고, 특히 기체인 EGR 가스를 엔진 냉각수로 냉각하는 기체-액체 열교환 타입의 EGR 가스 냉각 장치가 다수 제안되며, 열교환 성능을 향상시키기 위한 수단으로서, EGR 가스가 유통하는 관 속에 여러 가지 형태의 핀을 내장시키고 있다. 이 기체-액체 열교환 타입의 EGR 가스 냉각 장치 중에서도 구조가 심플하고 협소한 설치 공간에 있어서도 용이하게 부착 가능한 2중관식 열교환 타입의 EGR 가스 냉각 장치에 대하여 전과 다름없이 안정적인 수요가 있으며, 예컨대 고온의 EGR 가스를 통과시키는 내관의 외측에 액체를 통과시키는 외관을 배치하고, 가스와 액체 사이에서 열교환을 행하는 교환기에 있어서, 내관 속에 금속 콜게이트판이 핀으로서 삽입되어 있는 2중관식 열교환기[예컨대, 특허 공개 평11-23181호 공보(제1∼6 페이지, 도 1∼2) 참조], 내측에 피냉각 매체를 유통시키는 내관과, 이 내관의 외주를 이격하여 둘러싸도록 설치된 외관과, 상기 내관의 내부에 배치된 열응력 완화 기능을 갖는 방열핀으로 구성된 2중관식 열교환기[예컨대, 특허 공개 2000-111277호 공보(제1∼12 페이지, 도 1∼12) 참조]를 비롯하여 수 많은 2중관식 열교환기가 제안되고 있다.

상기와 같이, 다양한 개량이 실시된 핀 구조체를 내장한 2중관식 열교환기에 의하면, 그 구조가 간략하고 콤팩트함에도 불구하고 그 나름대로 우수한 냉각 효율을 기대할 수 있기 때문에, 소형 자동차 등 설치 공간이 제한된 EGR 가스 냉각용 열교환기로서 이미 많이 실용되고 있지만, 구조상 콤팩트하기 때문에 유통하는 유체의 절대량에 있어서는 자연히 한계가 있으며, 그 결과로서 총 열교환량에 있어서는 미해결된 문제가 남겨져 있었다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 구조상 다 소 복잡하고 대형화될지라도, 소위 셀 앤드 튜브형(cell and tube type)의 다관식(多管式) 열교환기를 채용할 수 밖에 없으며, 이들 열교환기에 대해서도 여러 가지의 개량이 이루어지고 있다. 셀 앤드 튜브형 다관식 열교환기의 일례로서는 냉각 재킷을 구성하는 셀 본체 외주부의 일단에 냉각수 입구와, 그 타단에 냉각수 출구로 이루어지는 노즐이 각각 부착되며, 이 셀 본체에 있어서의 길이 방향의 일단에는 고온의 EGR 가스 도입용 본네트가, 그 타단에는 열교환된 EGR 가스 배출용 본네트가 각각 일체로서 설치되며, 각각의 본네트의 내측에 부착된 튜브 시트를 통해 복수의 편평 전열관이 간격을 두어 부착되고, 이 편평 전열관 안을 고온의 EGR 가스가 상기 셀 본체 안을 유통하는 냉각수에 대하여 교차하도록 유통하고, 또한 복수의 편평 전열관에 의해 형성되는 넓은 전열 면적에 더하여, 이 편평 전열관의 내주면에 コ자형의 플레이트 핀을 내장하여 유통하는 EGR 가스류를 세류(細流)화하는 동시에, 그 전열 면적의 더 큰 증대를 도모하여 우수한 열교환 효율을 얻을 수 있는 다관식 열교환기[예컨대 특허 공개 2002-107091호 공보(제1∼3 페이지, 도 1∼3) 참조]가 개시되어 있다.

상기 각 종래 기술에 있어서, 특허 공개 평11-23181호 공보(제1∼6 페이지, 도 1∼2)에 개시되어 있는 2중관 타입의 EGR 가스 냉각기의 경우는 콜게이트 핀 및 크로스 핀을 내장시킴으로써, 가스의 흐름을 세류화하여 핀에 대한 접촉 면적의 증대를 도모한다는 점에 있어서는 그 나름대로의 성과가 기대되지만, EGR 가스 유로를 구성하는 파이프의 내면은 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐 그 내주면이 평활하게 되어 있는 것이 많고, 파이프의 중심 부근에 있어서의 열전달이 불충분해지며, 또 한 가스류가 EGR 가스 배관을 따라 스트레이트로 흐르기 때문에, 가스류의 난류화가 불충분해지며, 전열면의 경계층이 충분히 얇아지지 않고, 전열 성능이 약간 부족하며, 또한 콤팩트한 2중관 구조가 나빠져 교환 열량의 절대량에 있어서 부족하다는 문제가 남아 있고, 특허 공개 2002-107091호 공보(제1∼3 페이지, 도 1∼3)에 개시되는 다관식 열교환기에 있어서는, 편평 튜브에 내장되는 플레이트 핀이 가스의 흐름에 대하여 스트레이트로 형성되어 있기 때문에, 유체에 대한 교반이 불충분해지며, 유체에 대한 유선의 박리 및 교반 효과에 있어서 또한 충분한 것이라고는 말할 수 없었다.

또한, 요즘 상기 EGR 가스 냉각 장치에 그치지 않고, 이 EGR 가스 냉각 장치를 포함하는 열교환 타입의 냉각 장치의 일례로서, 도 16에 도시하는 바와 같은 셀 앤드 튜브형의 다관식 열교환기(20)가 폭 넓게 채용되어 냉각수가 유통하는 셀(21) 안에 관판(管板)(25)을 통해 복수의 전열관에 의해 전열관군(23)이 형성되고, 본체 덮개(22-1)에 설치된 피냉각 매체 입구(g1)로부터 도입된 고온의 유체가 반대측의 본체 덮개(22-2)에 설치된 피냉각 매체 출구(g2)로부터 배출되는 사이에, 이 전열관군(23)을 형성하는 전열관의 관벽을 통해, 상기 셀(21) 안을 피냉각 매체의 흐름에 대하여 직류 상태로 유통하는 냉각수에 열교환되고, 소정 온도에까지 냉각되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 이 전열관군(23)을 형성하는 개개의 전열관(23-1)을 도 17에 도시하는 바와 같은 편평관으로 함으로써, 그 접촉 면적을 넓게 하거나, 이 편평 전열관(23-1) 안에 단면이 직사각형이며 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 콜게이트형의 플레이트 핀(26)을 내장하여 피냉각 매체인 고온 유체의 유로를 복수 의 소유로로 구획하거나, 이 플레이트 핀(26)을 도 17c에 도시하는 바와 같은 파형으로 형성하여 이 소유로 안을 유통하는 유체를 사행시킴으로써, 열전달 면적을 크게 하여, 열교환 효율의 향상을 한층 더 도모하기 위한 핀 구조가 제안되어 각각 소기의 성과를 달성하고 있다. 그렇게 하면서, 편평 전열관 안에 한 장의 금속제 박판으로 이루어지는 플레이트 재료에 특수한 소성 가공을 실시함으로써 형성된 상기 핀 구조체를 내장한 상기 전열관에 있어서도 상기 핀 구조체에 의해 형성된 소유로 안에서 유체의 압력 손실이 저하하고, 이 소유로 사이를 유통하는 유체의 분배가 균등하지 않으며, 유속에 불균일한 분포가 발생하고, 게다가 한 장의 금속성 박판에 의해 성형된 플레이트 핀에 의해 분할된 상기 소유로는 각각으로 독립된 유로를 형성하여 상호 연통하지 않기 때문에, 일단 발생한 유속 분포의 불균일을 해소시키는 것은 불가능하며, 이 유속 분포의 편차에 기인하여 열교환 효율이 현저히 저하한다는 미해결된 문제가 남아 있었다. 또한, 상기 전열관에서 분할된 소유로에 있어서의 유체 분배의 분균일은 과잉량의 유체가 유통한 경우에는 원하는 온도 영역까지 냉각하는 것이 불가능하며, 한편 유체 유량이 과소한 경우에는 유체의 냉각이 진행되기는 하지만 소정 유량에 도달하지 않기 때문에, 결과적으로 교환 열량은 감소하게 된다. 즉, 열교환 효율을 향상시키기 위해 개선된 상기 핀 구조체에 있어서도 번잡한 소성 가공 및 부착 방법에 어려움이 따르는 데 비해, 충분한 성능을 얻을 때까지 그치지 않고 더욱 개선을 요구하는 큰 과제가 남아 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여, 편평 전열관에 내장 되는 핀 구조체를 더욱 개량함으로써, 간략한 구조임에도 불구하고 열 교환 효율이 우수한 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장한 열 교환기용의 전열관 및 이 전열관을 조립한 열교환기를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 핀 구조체는 전열관 안에 내장되고, 이 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로로 구획하고, 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 플레이트 핀으로 이루어지며, 이 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 형성하는 것을 특징적 구성 요건으로 하는 핀 구조체를 요지로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 상기 핀 구조체에 있어서, 상기 전열관은 편평관이며, 이 편평 전열관에 내장되는 플레이트 핀에 의해 형성되고, 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 상기 복수의 소유로가 길이 방향으로 완곡한 곡선형 혹은 직선형인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 상기 핀 구조체 각각은 한 장의 금속성 박판에 의한 플레이트 재료로 이루어지며, 이 플레이트 재료에 있는 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등의 형성 수단은 프레스 가공, 그 밖의 기계적 가공 방법 혹은 에칭 등에 의한 화학적 가공 방법 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의한 핀 구조체를 상기 전열관 안에 내장하는 수단은 용접, 납땜, 그 밖의 접합 수단 중에서 적절하게 선택되어, 핀 구조체가 일체로서 접합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다른 실시형태에 의한 전열관은 전열관 안에 내장되며, 이 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로로 구획하고, 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 플레이트 핀으로서, 이 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 형성함으로써 얻어진 핀 구조체를 관 속에 내장하여 이루어지는 것을 특징적 구성 요건으로 하는 전열관을 요지로 하는 것이다.

또한, 상기 본 발명에 의한 전열관은 편평관이며, 이 편평 전열관에 내장되는 상기 핀 구조체에 의해 형성되고, 단면이 직사각형이며 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 상기 소유로가 길이 방향으로 만곡하는 곡선형 혹은 직선형인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 전열관에 내장되는 핀 구조체 각각은 한 장의 금속성 박판에 의한 플레이트 재료로 이루어지며, 이 플레이트 재료에의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등의 형성 수단은 프레스 가공, 그 밖의 기계적 가공 방법 혹은 에칭 등에 의한 화학적 가공 방법 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 상기 전열관에 있어서, 상기 핀 구조체를 이 전열관 안에 내장하는 수단은 용접, 납땜, 그 밖의 접합 수단 중에서 적절하게 선택되어, 핀 구조체가 일체적으로 접합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 또 다른 실시형태에 있어서의 열교환기는 전열관 안에 내장되며, 이 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로로 구획하고, 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 플레이트 핀으로서, 이 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 형성함으로써 얻어진 핀 구조체가 일체로서 관 안에 내장된 상기한 실시형태에 의한 편평 전열관을 적어도 1개 이상 조립한 것을 특징적 구성 요건으로 하는 열교환기를 요지로 하는 것이다.

본 발명에 따른 상기 핀 구조체에 의하면, 편평 전열관에 내장되고, 이 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 복수의 소유로로 분할하는 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 형성함으로써, 인접한 소유로 사이에서 유통하는 유체끼리가 상호 연통하고, 편평 전열관 안에서의 흐름에 대하여 직각 방향인 유동이 자유로워지기 때문에, 소유로로 분할된 이 전열관 안에서의 유체의 유속에 편차가 없어지고, 그것에 따른 유속의 분포가 불균일해지지 않으며, 균일한 유속을 유지하기 쉬운 구조로 이루어진다. 또한, 소유로로 구획된 각각의 유로 사이에서 유체의 압력도 균일해지며, 유체의 분배도 평균화되어 열교환 성능이 한층 더 향상된다. 또한, 상기 핀 구조체를 형성하는 단면이 직사각형인 플레이트 핀의 측면 혹은 상하의 벽면에 적어도 1 라인의 요철 라인을 형성한 핀 구조체에 있어서는 구획된 소유로 사이에서 유체끼리의 상호 연통은 불가능하지만, 이 벽면부 중에서도 만곡한 곡면 코너 부분에 설치된 요철 라인이 유체의 유선에 효과적으로 작용하여 우수한 교 반 효과를 얻을 수 있는 동시에, 그 측벽부에 상기 절결부 및 관통 구멍 혹은 절단 기립부 등을 보조적으로 형성함으로써, 상기 유체 상호의 연통 현상과 함께, 한층 더 열교환 성능을 얻어 우수한 냉각 효율이 기대된다.

또한, 본 발명에 의한 상기 핀 구조체를 내장한 편평 전열관에 의하면, 이 핀 구조체의 측면에 마련된 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등에 의해 소유로로 구획되어 이격된 유로 사이를 유통하는 유체끼리가 자유롭게 유출입할 수 있기 때문에 상기 유체간의 혼합 및 충돌이 빈번하게 발생하여, 작동 유체의 난류화 및 와류화가 기대되며, 유체는 그 유선이 복잡하게 교란되고 층류는 박리되어 효과적인 교반이 반복되고 전열관 안을 유통하는 유체는 반복하여 이 전열관 벽면 및 핀과 접촉하여 효과적인 열교환이 가능해지며, 이에 더하여 핀 구조체에 형성된 상기 절결부, 관통 구멍 또는 절단 기립부 등에 의해 형성되는 주연부가 열교환의 엣지 효과를 일으키고, 열교환 성능의 향상을 한층 더 도모할 수 있다. 이러한 본 발명에 의한 상기 핀 구조는 다관식 열교환형 냉각 장치는 물론, 배기 가스 쿨러, EGR 가스 쿨러, 연료용 쿨러, 오일 쿨러, 인터 쿨러 등의 열교환기용 전열관에 유체 교반용 플레이트 핀으로서 적합하게 내장될 수 있는 동시에, 이 핀 구조체를 내장한 전열관 및 이 전열관을 조립한 본 발명에 의한 열교환기는 그 우수한 열교환 성능에 의해 이들 장치의 소형 경량화를 가능하게 하며, 이 장치의 콤팩트화로 인해 제한된 스페이스에 용이하게 설치할 수 있는 열교환기를 비교적 저가로 제공할 수 있다.

이하, 첨부 도면를 기초로 하여 본 발명의 실시형태에 대해서 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체(單體)를 도시하는 도면으로, 도 1a는 정면도이고, 도 1b는 모식적인 주요부 사시도이며, 도 2는 동일한 실시예에 있어서 내장되는 핀 구조체의 주요부 확대 사시도이고, 도 3은 동일한 실시예에 있어서 전열관 안을 유통하는 고온 유체의 흐름을 부분적으로 도시한 모식적인 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예의 핀 구조체와 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체를 도시하는 주요부 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예의 핀 구조체와, 이 핀 구조체를 내장한 편평 전열관의 단체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도이며, 도 6은 동일한 실시예에 있어서 내장되는 핀 구조체의 주요부 확대 사시도이고, 도 7은 동일한 실시예에 있어서의 고온 유체의 유체 분배 상태와 유속 속도 분포도이며, 도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예의 핀 구조체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 제5 실시예의 핀 구조체를 모식적으로 도시한 주요부 사시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 제6 실시예의 핀 구조체 단체의 주요부를 도시하는 도면으로, 도 10a는 평면도이고, 도 10b는 측면도이며, 도 10c는 정면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 제7 실시예에 의한 다관식 열교환기를 도시한 일부 파단 정면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 제1 비교예의 플레이트 핀과, 이 플레이트 핀을 내장한 편평 전열관의 단체를 도시한 주요부 사시도이고, 도 13은 제1 비교예에 있어서 내장되는 플레이트 핀의 주요부 확대 사시도이며, 도 14는 제1 비교예 에 있어서의 고온 유체의 유체 분배 상태와 유속 분포도이고, 도 15는 본 발명에 따른 제2 비교예에 의한 플레이트 핀과, 이 플레이트 핀을 내장한 편평 전열관의 단체를 도시한 주요부 사시도이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 구속되는 것이 아니며, 본 발명의 요지의 범위 내에서 자유롭게 설계 변형할 수 있다.

실시예 1

본 발명에 따른 제1 실시예에 의한 플레이트 핀은 도 1에 도시하는 바와 같이 두께가 0.2 mm의 SUS304 오스테나이트계 스테인리스강으로 이루어지는 박판을 소정의 치수 형태로 가공하여 복수의 플레이트재를 얻고, 이 플레이트재 8장에 대하여 프레스 가공에 의한 펀칭을 실시하고, 소정의 절결부(2-1)를 형성하였다. 계속해서 상기 플레이트재에 대한 소성 가공을 실시함으로써, 도 2에 도시하는 바와 같이 단면 형상이 직사각형이며 길이 방향으로 파형을 갖고, 그 측면에 복수의 절결부(2-1)를 갖는 핀 구조체(2)를 제작하였다. 얻어진 핀 구조체(2)를 동일한 소재로 이루어지는 두께 0.5 mm의 편평 전열관(1)에 장입하고, 납땜으로 일체로 접합함으로써, 상기 편평 전열관(1) 안을 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 파형을 갖는 복수의 소유로(3)로 분할하였다. 또한, 상기 소유로(3)의 측벽에는 상기한 프레스 가공에 의해 복수의 절결부(2-1)가 형성되어 상기 분할되어 인접한 소유로(3) 사이는 상호 연통하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하여 형성된 편평 전열관(1)을 8개 준비하고, EGR 가스 냉각 장치(도시하지 않음)에 있어서의 가스 유로로 서 냉각 재킷 안에 조립하여, 냉각 성능 시험에 제공한 결과를 비교예 1에 기초하는 종래예와 비교하여 표 1에 나타낸다. 표 1에 표시하는 결과로부터, 본 발명의 경우는 내장되어 있는 핀 구조체의 작용에 의해 인접한 소유로(3) 사이를 자유롭게 유출입하여, 상기 소유로(3) 사이에서의 EGR 가스의 압력도 균일화되며, 동시에 소유로(3) 사이에서의 EGR 가스류의 분배 및 유속 분포가 하류측에서는 대략 균일해지고, 도 7에 도시하는 바와 같이 전열관(1b)의 소유로(3b) 안을 유통하는 EGR 가스의 유량 분배와, 유속 분포는 균일하게 유지되며, 전열관 외주의 냉각 재킷으로의 열교환이 효과적으로 촉진됨으로써, 높은 온도 효율을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

[표 1]

	시험 조건					온도 효율 (%)
	냉각수 양 (g/sec)	냉각 온도 (℃)	가스 입구 온도(℃)	가스 출구 온도(℃)	압력 손실 (kpa)	온도 효율 (%)
본발명	20	80	400	106	1.1	92
종래	20	80	400	138	1.3	82

실시예 1에 의한 상기 핀 구조체(2)를 형성하는 플레이트 재료로서, SUS304오스테나이트계 스테인레스강의 박판을 채용하였지만, 일정한 기계적 강도를 갖고, 내열성과 내식성 및 전열성이 우수하며, 또한 가공성이 양호한 소재이면, 그 외의 금속 재료도 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 실시예 1에 있어서의 절결부(2-1)의 형성 수단은 프레스 가공에 의한 펀칭에 의해 효율적으로 성형하였지만, 상기 절결부의 성형 가공 방법으로서는 기계적으로 절삭하거나, 레이저나 방전 가공으로 성 형하는 것도 가능하며, 나아가서는 소정의 마스킹을 실시하여 플레이트 재료에 대한 부식성 용액 중에서의 화학적 수단에 의한 에칭에 의해 성형하는 것도 가능하다.

실시예 2

도 4에 도시하는 바와 같이, 파형 핀 구조체(2a)에 의해 형성되는 소유로(3a)의 측벽에 실시예 1의 절결부(2-1) 대신 원형의 관통 구멍(4)을 형성한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 핀 구조체(2a)를 제작하였다. 얻어진 핀 구조체(2a)를 실시예 1과 동일한 편평 전열관에 같은 수단에 의해 일체로서 접합하고, 도 4에 도시하는 바와 같은 상기 핀 구조체(2a)를 내장한 열교환기용 편평 전열관(1a)을 8개 얻었다. 계속해서 상기 전열관(1a)을 실시예 1과 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치에 조립하고, 실시예 1과 동일한 조건으로 냉각 시험에 제공한 결과, 실시예 1과 거의 같은 냉각 효율을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 3

플레이트 재료로 형성되는 핀 구조체의 형상을 길이 방향으로 직선형으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 도 6에 도시하는 바와 같은 핀 구조체(2b)를 제작하였다. 또한, 본 예에 있어서의 핀 구조체(2b)의 제작 수단은 복잡한 소성 가공은 필요 없으며, 관통 구멍(4a)의 펀칭과 같이 단순한 프레스 가공으로 충분하기 때문에, 상기 핀 구조체(2b)의 제조 비용이 대폭 삭감되었다. 상기 핀 구조체(2b)를 실시예 2와 동일한 편평 전열관에 장입하고, 같은 수단에 의해 일체로서 접합함으로써, 도 5에 도시하는 바와 같은 핀 구조체(2b)를 내장한 편평 전열관 (1b)을 8개 얻었다. 계속해서 8개의 상기 전열관(1b)을 실시예 2와 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치에 조립하고, 동일한 조건에서의 냉각 시험에 제공한 바, 실시예 2에 비하여 약간의 열교환 효율의 저하는 나타나지만, 실용상 충분한 냉각 효율을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 4

단면이 직사각형인 플레이트 핀의 상부 벽면에, 도 8에 도시하는 바와 같은 장방형의 절단 기립부(2c-1)를 복수 형성하여 절결 잔부를 유로(3c) 쪽으로 기립시킴으로써, 유로(3c)의 상류측을 향하여 설형(舌形)으로 돌출되는 복수의 절단 기립형 핀(2c-2)으로 한 것 이외는 실질적으로 상기 실시예 3과 마찬가지로 하여 핀 구조체(2c)를 제작하였다. 본 실시예에 있어서의 핀 구조체(2c)의 제작 수단은 상기 실시예 2와 마찬가지로, 번잡한 소성 가공은 필요로 하지 않으며, 절단 기립부(2c-1)의 형성 수단도 단순한 펀칭 가공으로 충분하기 때문에, 상기 핀 구조체(2c)의 제조 비용은 대폭 삭감할 수 있다. 이 핀 구조체(2c)를 상기 실시예 3과 마찬가지로 하여 편평 전열관에 삽입·접합하여 핀 구조체(2c)를 내장한 본 실시예에 의한 전열관(1c)(도시하지 않음) 8개를 얻었다. 얻어진 8개의 전열관(1c)을 실시예 3과 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치용의 다관식 열교환기에 조립하고, 동일한 조건으로 냉각 시험에 제공한 바, 고온 유체의 상호 유통은 불가능임에도 불구하고, 유로(3c) 안에 설형으로 돌출되는 복수의 절단 기립형 핀(2c-2)에 의해 발생되는 엣지 효과가 작용하여, 상기 유로(3c) 안을 유통하는 고온의 EGR 가스는 층류가 모두 박리됨으로써, 상기 실시예 3과 대략 같은 냉각 효율을 얻을 수 있는 것이 확인 되었다.

실시예 5

상기 실시예 4에 있어서의 절단 기립부(2c-1)의 형상을 실시예 5에 있어서는 도 9에 도시하는 바와 같이 삼각형상의 절단 기립부(2d-1)로 하고, 유로(3d)의 상류측을 향하여 설 형으로 돌출되는 복수의 절단 기립형 핀(2d-2)이 삼각형인 것 이외는 실질적으로 상기 실시예 4와 마찬가지로 하여 핀 구조체(2d)를 제작하고, 상기 핀 구조체(2d)의 내장 수단 등도 마찬가지로 하여 전열관(2d)(도시하지 않음)을 얻어, 상기 실시예 4와 동일한 EGR 가스 냉각 장치용 다관식 열교환기에 조립하고, 동일한 조건으로 EGR 가스의 냉각 시험에 제공한 결과, 상기 실시예 4와 대략 같은 냉각 효율을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 6

단면이 직사각형인 플레이트 핀을 실시예 1 및 2와 같이 길이 방향으로 만곡한 곡선을 갖는 파형 형상으로 하고, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이 상기 플레이트 핀의 파형의 능선에 해당하는 코너 부분의 측벽부에, 그 내측 유체의 유로(3e)에 대하여 볼록부와 오목부가 교대가 되도록 유체의 흐름 방향에 대하여 직각 방향이며 측벽면의 전체 높이에 걸치는 요철 라인(2e-3, 2e-4)을 형성하는 동시에, 상기 측벽부에 대하여 관통 구멍(4)을 관통하여 설치하지 않은 것 이외는 실질적으로 실시예 2와 마찬가지로 하여 본 실시예에 의한 핀 구조체(2e)를 제작하고, 실시예 2와 같은 편평 전열관에 내장하는 동시에, 동일한 실시예와 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치용 다관식 열교환기에 조립하고, 동일한 조건으로 냉각 시험에 제공한 결과, 고온 유체의 상호 연통은 불가능함에도 불구하고, 유체의 유로(3e)에서의 곡면의 코너 부분에서 측벽부의 상하를 지나는 요철 라인(2e-3, 2e-4)이 교대로 복수 형성됨으로써, 유통하는 유체에 대한 난류화 및 와류화가 초래되며, 예기했던 것 이상의 교반 작용에 의해 실용상 충분한 냉각 효율를 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 본 실시예에 의한 상기 요철 라인(2e-3, 2e-4)은 코너 부분에 설치되지만, 이것을 그것 이외의 비코너 부분에 설치하거나, 파형의 전영역에 걸쳐 마이크로웨이브형으로 연속시켜 요철 라인(2e-5)을 설치할 수 있다.

실시예 7

상기 실시예 1∼6 중 어느 하나에 의해 얻어진 전열관(1)을 자동차의 냉각 EGR 시스템에 조립되는 EGR 가스 냉각 장치(50)에 사용한 본 실시예를 도 11을 이용하여 설명한다. 실시예 7에 의한 EGR 가스 냉각 장치(50)는 셀 본체(51)의 양단에 한 쌍의 튜브 시트(50-3, 50-4)를 접속시켜 내부를 밀폐 가능한 상태로 하고, 상기 한 쌍의 튜브 시트(50-3, 50-4) 사이에 상기 실시예에 의해 얻어진 편평 복수 개의 전열관(1)을 상기 튜뷰 시트(50-3, 50-4)에 각각 소정의 간격을 두고 관통사켜 접속 배치하여 상기 셀 본체(51) 안에서의 전열관군이 형성된다.

또한, 셀 본체(51)의 양 사이드에는 EGR 가스(G)의 유입구(G-1)와, 유출구(G-2)가 설치되는 본네트(50-1, 50-2)가 각각 설치되며, 한편 상기 셀 본체(51)의 외주의 양단부에는 엔진 냉각수나 냉각풍 등의 냉각 매체, 본 예에 있어서는 엔진 냉각수(W)의 도입구(W-1)와 도출구(W-2)가 설치되고, 한 쌍의 튜브 시트(50-3, 50-4)로 구획된 기밀 공간 안을 상기 엔진 냉각수(W)가 유통 가능한 열교환 영역(Wa)으로 하고, 이 열교환 영역(Wa) 내에 복수의 지지판(50-5)을 접합 위치시키는 동시 에, 이 지지판(50-5)에 전열관(1)을 삽입 관통하는 타원형 삽입 관통구를 설치하여 전열관(1)을 삽입 관통함으로써, 배플 플레이트로서 상기 전열관(1)을 안정적으로 지지하는 동시에, 상기 열교환 영역(Wa)를 유통하는 냉각수(W)의 흐름을 강제적으로 사행시키도록 구성되어 있다. 이 때, 상기 셀 본체(51) 안에 조립되는 전열관(1)의 내주면에는 미리 납땜 등에 의해 접속 고정된 핀 구조체가 내장되어 있지만, 이 핀 구조체의 납땜 등에 의한 접합은 셀 본체(51) 안에 조립한 후에 행하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 구성된 본 실시예에 의한 EGR 가스 냉각 장치(50)에 있어서, EGR 가스 유입구(G-1)로부터 셀 본체(51)로 유입되는 고온의 EGR 가스(G)는 상기 셀 본체(51) 내에 배치된 복수의 전열관(1) 안에 유입되지만, 소정의 간격을 두고 배치된 복수의 전열관(1)에 의한 전열관군의 주위에 형성되는 열교환 영역(Wa)에는 미리 엔진 냉각수(W)가 유통된 상태이기 때문에, 상기 전열관(1)의 관벽을 통한 EGR 가스(G)와 엔진 냉각수(W)와의 열교환은 즉시 시작된다. 이 때, 본 실시예에서는 전열관(1)으로서 넓은 전열 면적을 갖는 편평관을 채용하고, 게다가 이 편평 전열관의 내주면에 상기 각 실시예에서 예시한 바와 같은 핀 구조체(2)가 내장됨으로써, 열 매체 유체에 대한 교반, 층류의 박리, 분산, 유체 유량 및 유속의 균일화 등이 상승적으로 작용하고, EGR 가스(G)와 엔진 냉각수(W)와의 열교환이 효율적으로 촉진되어, 우수한 냉각 효율이 실증되었다.

비교예 1

도 13에 도시하는 바와 같이 핀 구조체의 측벽부에 관통 구멍을 형성하지 않 은 것 외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여 핀 구조체(12)를 제작하고, 이 핀 구조체(12)를 실시예 3과 같은 편평관에 장입하여 실시예 3과 같은 수단에 의해 일체로서 접합함으로써, 도 12에 도시하는 바와 같은 핀 구조체(12)를 내장한 편평 전열관(10)을 8개 얻었다. 계속해서 8개의 상기 전열관(10)을 실시예 3과 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치에 조립하고, 동일한 조건에서의 냉각 시험에 제공한 바, 도 14에 도시하는 바와 같이 전열관(10)의 소유로(13) 안을 유통하는 EGR 가스의 유량 분배와, 유속 분포는 분명한 편차가 나타나며, 실시예 3에 비교하여 열교환 효율이 한층 더 저하되고 있다는 것이 확인되었다.

비교예 2

도 15에 도시하는 바와 같이 핀 구조체의 측벽부에 관통 구멍을 형성하지 않은 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 파형의 핀 구조체(12a)를 제작하고, 상기 파형의 핀 구조체(12a)를 실시예 1과 동일한 편평관에 장입하여, 실시예 1과 같은 수단에 의해 일체로서 접합함으로써, 도 15에 도시하는 바와 같은 파형의 핀 구조체(12a)를 내장한 편평 전열관(10a)을 8개 얻었다. 계속해서 8개의 상기 전열관(10a)을 실시예 1과 마찬가지로 하여 EGR 가스 냉각 장치에 조립하고, 동일한 조건에서의 냉각 시험에 제공한 바, 제조 비용이 현저히 비싼 소성 가공을 실시함으로써 제작된 파형의 핀 구조체(12a)를 편평관에 장입하고 있음에도 불구하고, 얻어진 편평 전열관(10a)의 소유로(13a) 안을 유통하는 EGR 가스의 유량 분배와, 유속 분포에서는 분명한 불균일이 나타나며, 실시예 1에 비교하여 열교환 효율이 명확히 저하되고 있는 것이 확인되었다.

본 발명에 기초하는 상기 각 실시예에서 얻어진 핀 구조체를 각종 편평 전열관에 고착시키는 수단은 임의이며 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 핀 구조체와 편평 전열관과의 접합에는 납땜이 채용되고, 상기 편평 전열관과 냉각 재킷(셀 본체) 및 본네트부(덕트) 등과의 접합부에는 용접이나 납땜이 바람직하게 채용된다. 또한, 본 발명에 따른 상기 각 실시예에 있어서는 전열관 안을 유통하는 유체는 피냉각 매체인 EGR 가스만이 예시되어 있지만, 다른 실시예에 있어서는 전열관 안에 냉각 매체인 냉각수를 유통시키고, 상기 전열관의 외측에 피냉각 매체인 가스류를 유통시키는 것도 가능하며, 이 경우에 있어서는 전열관 안을 유통하는 냉각수에 난류 및 와류를 일으켜 상기 전열관 외주면에 접촉하는 가스의 열을 효율적으로 열교환시키는 것이 가능해진다.

또한, 핀 구조체의 측면 및 상하의 벽면에 형성되는 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등은 상기 각 실시예에 있어서는 단독 형상으로 형성된 것만이 예시되어 있지만, 하나의 플레이트 핀의 유로에 복수의 형상을 합쳐서 형성하는 것도 바람직하고, 예컨대 실시예 1에 있어서의 절결부(2-1)에 추가하여, 실시예 6에 있어서의 요철 라인(2e-3 및 2e-4) 중 어느 한쪽을 혹은 그 양방을 임의로 추가하여 형성하는 것도 가능하며 혹은 실시예 3에 의한 관통 구멍(4a)에 추가하여 실시예 4에 있어서의 절단 기립형 핀(2c-2)과, 실시예 5에 있어서의 절단 기립형 핀(2d-2) 양자를 임의로 배열하여 형성할 수도 있으며, 이러한 구조로 함으로써 더욱 상승적인 효과를 기대할 수 있다. 또한, 상기 각 실시예에 있어서는, 형성되는 절결부, 관통 구멍 또는 절단 기립부 등이 단순한 사각형 및 삼각형 혹은 원형으로 형성되어 있지만, 원하는 바에 따라 V형의 절결부 및 별형이나 다각형의 관통 구멍 등을 적절히 선택할 수 있다. 또한, 각 실시예에 있어서의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등은 파형의 성형 전후 중 어느 시기에 가공하여도 좋다.

상기 각 실시예 및 비교예로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 핀 구조체에 의하면, 편평 전열관에 내장되어 상기 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 단면이 직사각형이며, 길이 방향으로 자유 형상을 갖는 복수의 소유로로 분할하는 플레이트 핀의 측면에 적어도 1 이상의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등을 각각 단독으로, 혹은 이들을 조합시켜 형성함으로써, 인접한 소유로 사이에서 유통하는 유체끼리가 서로 연통하고, 편평 전열관 안에서의 편평 방향의 유동이 자유로워지기 때문에 소유로로 분할된 상기 전열관 안에서의 유체의 유속에 편차가 없어지며, 그것에 따른 유속의 분포가 발생하지 않고, 균일한 유속을 유지하기 쉬운 구조가 된다. 또한, 소유로로 구획된 각각의 유로 사이에서, 유체의 압력도 균일해지며 유체의 분배도 평균화되어 열교환 성능이 한층 더 향상된다.

또한, 본 발명에 의한 상기 핀 구조체를 내장한 편평 전열관에 의하면, 상기 핀 구조체의 측면에 설치된 절결부 및 관통 구멍 등에 의해, 소유로로 이격된 유로 사이를 유통하는 유체끼리가 자유롭게 유출입할 수 있기 때문에 상기 유체간의 혼합 및 충돌이 빈번하게 발생하여 작동 유체의 난류화 및 와류화가 기대되며, 유체 의 유선이 복잡하게 교란되고 층류가 박리되어 교반이 반복되고, 전열관 안을 유통하는 유체는 반복하여 상기 전열관 벽면과 접촉하여 효과적으로 열교환된다. 추가적으로, 핀 구조체에 형성된 상기 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인 등에 의해 형성되는 단부가 열교환의 엣지 효과 및 유체의 교반 작용을 일으키고, 열교환 성능의 향상을 한층 더 도모할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의한 상기 핀 구조는 다관식 열교환형 냉각 장치는 물론이며, 구체적으로는 배기 가스로부터의 폐열 회수용 열교환기, EGR 가스 쿨러, 연료용 쿨러 및 오일 쿨러, 나아가서는 인터 쿨러 등의 열교환기용 전열관에, 유체 교반용 플레이트 핀으로서 적합하게 내장될 수 있는 동시에, 이 핀 구조체를 내장한 전열관 및 상기 전열관을 조립한 다관식 열교환기는 그 우수한 열교환 성능에 의해 그들 장치의 소형 경량화를 가능하게 하고, 상기 장치의 콤팩트화에 공헌하여 얻어진 스페이스에 용이하게 설치할 수 있는 열교환기를 비교적 저렴하게 제공할 수 있기 때문에 당업계에 있어서의 폭 넓은 용도로 사용될 것이 기대된다.

Claims

전열관 안에 내장되며, 상기 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로(小流路)로 구획하는 핀 구조체로서,

상기 핀 구조체의 소유로의 단면 형상을 직사각형으로 하고,

상기 핀 구조체의 소유로의 길이 방향의 평면 형상을 동일한 폭의 파형 곡선 형상으로 하고, 또한,

상기 파형 곡선 형상의 핀 구조체의 소유로의 곡선 형상의 모서리 부분의 측벽면에, 적어도 하나 이상의 사각형의 절결부 또는 원형의 관통 구멍을 마련하여 구성한 것을 특징으로 하는 핀 구조체.
전열관 안에 내장되며, 상기 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로(小流路)로 구획하는 핀 구조체로서,

상기 핀 구조체의 소유로의 단면 형상을 직사각형으로 하고,

상기 핀 구조체의 소유로의 길이 방향의 평면 형상을 동일한 폭의 파형 곡선 형상 혹은 직선 형상으로 하고, 또한,

상기 핀 구조체의 소유로의 측면 혹은 상하의 벽면에, 적어도 하나 이상의 절단 기립부를 상기 소유로의 상류측을 향하여 혀모양(舌狀)으로 돌출시켜 마련하여 구성한 것을 특징으로 하는 핀 구조체.
전열관 안에 내장되며, 상기 전열관 안을 유통하는 피냉각 매체 혹은 냉각 매체로 이루어지는 유체의 유로를 복수의 소유로(小流路)로 구획하는 핀 구조체로서,

상기 핀 구조체의 소유로의 단면 형상을 직사각형으로 하고,

상기 핀 구조체의 소유로의 길이 방향의 평면 형상을 동일한 폭의 파형 곡선 형상으로 하고, 또한,

상기 파형 곡선 형상의 핀 구조체의 소유로의 곡선 형상의 모서리 부분의 측벽면에, 적어도 하나의 라인 이상의 유체의 흐름 방향에 대하여 직각 방향이며 측벽면의 전체 높이에 걸치는 요철 라인을 마련하여 구성한 것을 특징으로 하는 핀 구조체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전열관 안에 내장되는 핀 구조체는 한 장의 금속성 박판에 의한 플레이트 재료로 이루어지며,

상기 플레이트 재료에의 절결부, 관통 구멍, 절단 기립부 또는 요철 라인의 형성 수단은, 프레스 가공, 그 밖의 기계적 가공 방법 혹은 에칭에 의한 화학적 가공 방법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 핀 구조체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 핀 구조체를 관 안에 내장하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열관.
제5항에 있어서,

상기 핀 구조체를 전열관 안에 내장하는 수단은 용접, 납땜, 그 밖의 접합 수단 중에서 적절하게 선택되어, 핀 구조체가 일체로서 접합되는 것을 특징으로 하는 전열관.
제5항에 있어서,

상기 전열관이 편평관(偏平管)인 것을 특징으로 하는 전열관.
제5항에 기재된 전열관을 다관식(多管式) 열교환기 내에 적어도 하나 이상 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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