KR100313685B1 - 분사류충돌판제작방법 - Google Patents

Abstract

본체 부분(12)과 그 본체 부분(12)에 일체로 연결된 적어도 하나의 매니폴드(14, 16)를 포함하고, 그 본체 부분과 매니폴드가 서로 유체가 소통하는 내부 통로(22, 24)를 각각 가지고 있는 단일체의 분사류 충돌판(10)이 형성된다. 적어도 하나의 분사류 충돌 오리피스(18)가 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)의 하나의 판(20)을 관통하여 제공되어 있고, 그 오리피스를 통하여, 열전달 유체가, 그 유체에 의해 열영향을 받을 소자 또는 대상물에 충돌하기 위해 분사류 충돌판으로부터 그러한 열전달 유제의 유체 분사류로 보내질 수 있다. 그 열전달 유체는 특정 용도에 따라 요구되는 대로 가열되거나 냉각될 수 있다. 바람직하게는, 분사류 충돌판이, 그 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)내에 한 패턴으로 제공된 일체의 기둥(48)의 설비에 의해 구조적으로 증강된다. 더 바람직하게는, 특정 용도를 위해 설계된 미리정해진 패턴에 따라 다수의 분사류 충돌 오리피스(18)가 제공된다. 일체의 기둥(48)을 가진 그러한 단일체의 분사류 충돌판(10)은. 그 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)과 매니폴드(14, 16)를 제공하도록 설계된 희생 코어(30)를 사용하고 그 희생 코어 둘레에 형성 재료를 부착함으로써 유리하게 만들어진다. 부착후에, 용융, 용해, 또는 분해에 의해 제거되는 희생 코어가 통과할 수 있는 적어도 하나의 접근 구멍이 필요하다. 희생 코어(30)가 분사류 충돌 판내에 있는 동안, 또는, 희생 코어가 제거된 후에, 또는, 부착중에 적어도 하나의 분사류 충돌 오리피스(18) 또는 다수의 그러한 오리피스들이 제공될 수 있다.

* 선택도 : 제 1 도

Description

분사류 충돌판 제작 방법

전자회로 기술, 특히 조밀한 회로를 가지고 더 빠른 초소형 전자 회로들의 발달로, 집적 회로 칩, 초소형 전자 팩키지, 다른 소자, 및 그들의 혼성물에 의해 회로 수준에서 발생되는 열의 계속 증가하는 집중을 소산시킬 수 있는 냉각 기술의 요구가 계속 증가하고 있다. 더욱이, 그러한 초소형 전자 회로 기술은, 아주 작은 회로 소자들로부터의 크게 향상된 열 제거를 요한다. 이러한 상황은, 그러한 칩들의 배열이 서로 밀접하게 채워진 때 약화된다. 그래서, 칩들의 밀도에 비례하여, 냉각 기술에 의해 효과적으로 소산되어야 하는 열이 증가된다.

열교환기에서의 열전달 요구 외에, 열교환기가, 복잡한 기하학적 구조를 수반할 수 있는 특수화한 소자 또는 사용 환경에 맞게 설계되는 것이 종종 요구된다.

그러한 특수화된 소자와 환경은 특수화된 열교환기를 요한다.

액체 냉각 용도 뿐만 아니라 공기 냉각 용도에서도 냉각 기술이 근년에 걸쳐개선되어 왔다. 어떤 경우에서도, 냉각될 회로 장치에 인접하여 배치된 히트 싱크

(heat sink)의 온도를 낮추기 위해, 냉각된 강제 공기나 또는 냉각된 액체를 사용하는 것이 알려져 있다. 다른 공지의 기술에서는, 회로 칩들 또는 팩키지들이, 그 칩들 또는 팩키지들을 냉각 액체에 직접 접촉시키는 행위인 직접 침지(侵價) 냉각에 의해 냉각된다. 그래서, 칩들로부터 냉각제를 분리시키는 물리적인 벽들이 제공되지 않는다. 히트 싱크 타입이나 또는 직접 침지 냉각 타입의 이들 액체 냉각기술이, 조밀한 초대규모 집적 회로(VLSI 회로)들을 가지는 상기한 상황들에서 요구되는 것으로 일반적으로 믿어진다.

그러한 환경에 사용하는데 적당한 한가지 공지의 열교환기가, 1989년 10월 3일 특허되고 본 발명의 양수인에 의해 공동으로 소유된 "후프만" 등의 미국 특허 제4,871,623호에 기술되어 있다. 그 "후프만"등의 미국 특허에 기술된 열교환기와 방법은, 서로 반대로 향하는 주표면들 사이에서 시트(sheet) 부재를 통과하여 연장하는 다수의 가늘고 길며 에워싸인 전기주조 채널들을 제공한다. 그러한 에워싸인 미소 채널들을 가진 시트는 다수의 가늘고 긴 용기부들을 가지는 맨드럴 또는 마스터로부터 만들어지고, 여기에서, 홈들의 중앙 부분을 덮어 가리고 시트 부재를 형성하기 위해 재료가 융기부들 사이를 가로질러 교락할 때까지 홈들의 내측 표면들을 형성하는 표면들상에서보다 빠른 비율로 융기부들의 가장자리들에 재료가 부착되는 상태로 그 재료가 맨드럴의 표면들에 전착(電着)된다. 그러한 시트 부재는 다수의 가늘고 긴 돌출부들을 가지는 기부 층을 포함하고, 그 돌출부들 각각은, 가늘고 길며 에워싸인 미소 채널을 내포한 상태로 기부 층으로부터 맨드럴의 홈들내로 연장한다. 그 다음, 맨드럴로부터 시트를 분리시키는 것과, 먼저 형성된 시트의 돌출부들 사이에 추가의 가늘고 길며 에워싸인 미소 채널들을 형성하도록 위에서와 유사한 방식으로 재료가 전착되는 맨드럴로서, 기부 층과 가늘고 긴 돌출부들을 가지는 한정된 시트 부재를 부가적으로 사용하는 것도 나타내어져 있다. 그 결과, 다수의 가늘고 길며 에워싸인 채널들이 연장하여 있는 미소 채널체로 이루어진 시트 부재가 제공되고, 여기에서, 그 미소 채널들이 미리 정해진 형상의 아주 작은 단면 지역을 가질 수 있다.

다수의 에워싸인 미소 채널들을 가진 시트 부재로 이루어진 적당한 열교환기를 만들기 위한 다른 방법이 1991년 12월 10일 특허되고 본 발명의 양수인에게 역시 공동으로 양도된 "후프만"등의 미국 특허 제5,070,606호에 나타내어져 있다.

이 경우에는, 에워싸인 미소 채널들을 가진 시트 부재가, 그 시트 부재내에 에워싸인 미소 채널들을 형성하도록 서로에 대하여 효과적으로 배열된 전도성 표면을 가진 다수의 섬유들 둘레에 전도성 재료를 전착함으로써 만들어진다. 일단 전착 단계가 완료되면, 그 섬유들을 축방향으로 당겨 제거한다. 그렇게 섬유들을 당김으로써, 섬유들이 시트 부재로부터의 제거중에 신장되기 때문에 감소된 직경을 경험하게 된다. 그 결과, 열교환기 본체를 통과하는 아주 작은 별개의 미소 채널들을 가지는 열교환기 본체가 제공된다.

전자회로 소자들을 냉각시키는 데 적당한 미소 채널들을 가진 다른 열교환기들이 알려져 있고, 그 열교환기들은, 열교환기 본체를 내니 포울드에 연결할 뿐만 아니라 미소 채널이 형성된 본체 자체를 구성하도록 함께 결합되어야 하는 다수의 요소들로 구성되어 있다. 한가지 공지의 예에서는, 간격을 두고 떨어져 있는 다수

의 평행한 미소 홈들을 형성하도록 다이아몬드 웨이퍼 톱으로 실리콘의 표면을 켬으로써 실리콘 웨이퍼가 미소 채널이 형성된 열교환기로 만들어진다. 그 다음, 그 실리콘 웨이퍼가, 미소 홈이 형성된 웨이퍼와 함께 미소 채널들을 형성하는 기판에 부착된다. 매니폴드는 미소 홈이 형성된 실리콘 웨이퍼에 부착된 기판의 일부로서 만들어질 수 있다. 실리콘 웨이퍼 등에 만들어진 미소 홈들에 의해 부분적으로 형성되는 미소 채널들을 포함하는 다른 유사한 열교환기들이 "턱커맨" 등의 미국 특허 제4,450,472호, "턱커맨"등의 미국 특허 제4,573,067호, 및 "피이스" 등의 미국특허 제4,567,505호에 나타내어져 있다. 이 특허들에 기술된 미소 홈들을 형성하는 방법은 에칭 기술을 사용하는 것을 포함한다. 또다른 예들이 "헐스윗트"등의 미국 특허 제4,569,391호, "키쿠치" 등의 미국 특허 제4,712,158호, 및 유럽 특허 출원 EP 0 124 428호에 나타내어져 있다. 이 열교환기들 각각은 열교환기들로 만들어지는 다수의 구성 요소들을 포함하고, 여기에서, 그 다수의 구성요소들이 매니폴드들을 만들 뿐만 아니라 미소 채널들 자체도 형성하는 방식으로 제공된다.

본 발명은 명확하게는, 희생 코어 둘레에 형성 재료를 부착하고, 더 명확하게는, 전기화학적으로 부착하고, 그후, 채널을 가진 구조물을 남기고 그 희생 코어를 제거함으로써, 채널을 가진 구조물을 제작하는 것에 관한 것이다. 전기화학적 부착과 함께 희생 코어의 일반적인 사용은 잘 알려져 있다. 특히, 비전도성 희생 코어에 전도성 피복물을 피복함으로써 전도성으로 되는 희생 코어 뿐만 아니라, 본래 전도성인 희생 코어 둘레에 전도성 재료를 전기도금하는 것이 알려져 있다. 희생 코어로서 사용하는데 적당한 공지의 전도성 재료들로는, 낮은 융점을 가지는 일

반적으로 가용성 금속 또는 합금으로 알려진 것들이 있다. 비전도성의 희생 코어는 은과 같은 전도성 물질로 피복될 수 있는 여러 가지 왁스 등으로 만들어질 수 있다.

"쉬가" 등의 미국 특허 제4,285,779호는, 얇은 시트가 일체로 전기 주조되어 있는 기부 부재를 가진 유체 회로 장치를 나타내고 있고, 여기에서, 유체 채널들이 희생 코어 기술을 사용하여 제공된다. 명확하게는, 저온 용융 합금 또는 왁스와 같은 용해성 물질의 스트립들이 기부판의 표면에 부착된 다음, 용해성 물질의 스트립 뿐만 아니라 기부 판이 전기 도금되고, 마지막으로, 채널이 형성된 일체의 회로장치를 남기고 그 용해성 물질이 제거된다. 그러나, 그 유체 회로 장치는, 기부 부재를 관통하여 제공된 구멍들을 경유하여 여러 가지의 형성된 채널들내로 전달되는 유체 신호들이 통과할 수 있는 제어 장치로서 제조되고, 열교환기를 제조하고 미소 채널이 형성된 구조물의 매니폴드를 형성하는 것과는 전혀 관계가 없다. 더욱이, 그 유체 회로 장치는, 그 유체 회로 장치의 필요한 구성 요소로서, 정확하게 위치된 구멍들을 가지는 기부 부재에 의지한다.

전착 단계 후에 제거되는 희생 코어 둘레에의 전도성 재료의 전기화학적 부착에 의해 만들어지는 채널이 형성된 구조물들의 다른 예들이, "월리스"의 미국 특허 제2,365,690호, "라 포지, 쥬니어"등의 미국 특허 제2,898,273호, 및 "아스케"의 미국 특허 제3,445,348호에 나타내어져 있다. 이들 특허는 일반적으로, 희생코어 기술을 사용하여 형성되고 개방된 공동부를 가진 구조물들에 관한 것이고, 매니폴드에 의해 유체 회로에 연결될 수 있는 열교환기와는 전혀 관계가 없다.

전기화학적 부착에 의해 형성된 물품에 오리피스 구멍들을 형성하는 방법이 "비팅어"의 미국 특허 제3,332,858호에 나타내어져 있다. 이 경우에는, 제거 가능한 코어가 실리콘 재료로 형성되고, 전기 도금될 돌출부들이 그 코어의 평평한 표면으로부터 연장하여 있고, 그 돌출부들에 의해 오리피스들이 형성된다. 돌출부들을 포함하여 그 표면이 전도성 재료로 전기 도금되어, 스피너렛(spinneret)인 최종물품을 형성한다. 그 돌출부들을 도금함으로써, 전기 도금된 재료가 그 물품의 외측면상에 돌기들을 형성하고, 그 다음, 그 돌기들이 스피너렛의 그 면을 관통하는 오리피스들을 남기고 그 물품으로부터 연삭되어질 수 있다. 그러나, 그 코이는 완전히 제거되어야 하고, 그래서, 형성된 물품의 전체 측면을 개방된 채 두는 것이 필요하다.

발명의 요약

본 발명은, 일체로 형성된 매니폴드와 본체 부분을 포함하고, 그 본체 부분이 열영향을 받을 소자에 열전달 유체를 보내기 위한 분사류 충돌 오리피스들을 가지고 있는 단일체의 구성 요소들을 가진 열전달 장치가 제공되는 점에서 종래 기술과 관련된 결함들과 단점들을 극복한다. 또한, 본 발명은, 분사류 충돌 오리피스들을 가진 그러한 단일체의 열전달 장치를 제작하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 그 열전달 장치의 본체 부분은, 그 본체 부분의 구조적 완전함을 증대시키고 본체 부분의 판 편향을 최소화하기 위해 기둥들에 의해 구조적으로 보강되어 있다. 열교환기가 조밀한 VLSI 회로를 냉각시키는데 사용되는, 본 명세서와 배경 부분에 기술된 것과 같은 상황에서는, 소자들중 어느 것도 손상시키지 않고 충분한 냉각을보장하기 위해 판 평향을 최소화하는 것이 중요하다. 그러한 조밀한 회로에서는, 열교환기에서 이용될 수 있는 공간이 매우 제한되지만, 그러한 열교환기가 높은 열교환 능력을 가져야 한다.

일반적으로, 미소 채널이 형성된 열교환기들은, 특히, 전자 칩, 팩키지, 및 다른 소자들과 같은 작은 소자들을 가지고 비교적 큰 열 소산이 요구되는 상황들에 매우 적합하다. 그러한 소자들의 냉각 요구를 충족시키는 능력이 이들 소자의 출력과 여명(余命)을 유리하게 증가시킨다. 더욱이, 열교환기가 작을수록 그러한 전자 부품들을 포함하는 장치의 전체 크기와 중량이 크게 감소된다. 냉각 요건에 함께 그러한 크기 제한이, 새로운 시스템 설계에서, 특히, 초전도체 산업에서 제한 요인으로 되었다. 미소 채널이 열교환기들은, 특히 매우 제한된 공간 요건내에서 그러한 전자 시스템에 요구되는 곳의 집중 냉각을 효과적으로 제공한다. 더욱이, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 특정 소자 또는 소자들에 수직인 방향으로 그러한 소자 또는 소자들에 보내지는 유체 분사류들을 사용함으로써 우수한 열전달이 제공된다. 소자에 대한 열전달 유체의 그러한 직접 충돌은, 열을 전달하여야 하는 다른 요소가 유체와 소자 사이에 제공되어 있지 않기 때문에 유체에의 열전달을 크게 증진시킨다. 바꾸어 말하면, 열이 그러한 소자와 열전달 유체 사이에서 직접 전달된다. 또한, 본 발명에 따르면, 분사류 충돌 오리피스들을 가진 열전달 장치 설계의 복잡한 기하학적 구조가, 특정한 열교환기의 기하학적 구조를 요하는 대부분의 어떤 성형된 소자 또는 다른 매체의 냉각 요구를 효과적으로 충족시키도록 만들어질 수 있다. 분사류 충돌 오리피스들을 가지는 열전달 장치의 그러한 복잡한 기하학적 구조에서도, 본 발명의 방법에 따라 형성된 분사류 충돌판(jet impingementplate)은, 효과적인 냉각을 위해 요구되는 유체 압력하에서 최소의 판 편향을 나타내는, 높은 구조적 완전함을 가진 그러한 열전달 장치를 제공한다.

상기한 이점들은, 가압된 열전달 유체원과 연결되고, 열전달 유체에 의해 열 영향을 받을 소자 또는 소자들에 충돌하도록 열전달 유체를 보내는데 사용되는 단일체의 분사류 층돌판에 의해 달성된다. 소자라는 용어는, 전기적인 것과 같은 어떤 특정한 타입의 소자에 한정되는 의미로 말하여지는 것이 아니고, 열전달 유체와의 충돌에 의해 가열 또는 냉각될 어떤 대상물도 포함하는 의미로 말하여진다. 열전달 유체는 특정 용도에 따라 가열되거나 냉각될 수 있다. 그 분사류 충돌판은, 열전달 유체원에의 연결을 위한 도입구를 가진 내부 통로를 가지고 있는 매니폴드를 포함한다. 그 분사류 충돌판의 본체 부분이 그 매니폴드와 일체로 만들어지고, 그 본체 부분은 매니폴드의 내부 통로와 유체가 소통하는 내부 통로를 가지고 있다. 또한, 그 본체 부분은 적어도 하나의 분사류 충돌 오리피스, 바람직하게는, 한 패턴의 그러한 분사류 충돌 오리피스들을 가지고 있고, 그 오리피스를 통하여 열전달 유체가 보내어진다. 열전달 유체의 유체 분사류들이 분사류 충돌판의 분사류 충돌 오리피스들로부터 흘러나오고, 그 분사류들이 열전달 유체에 의해 열영향을 받을 소자 또는 소자들에 충돌하도록 사용된다. 바람직하게는, 본체 부분의 내부 통로가, 매니폴드와 일체로 만들어진 1쌍의 떨어져 있는 판들 사이에 형성되어 있다. 다수의 매니폴드들이 마찬가지로 사용될 수 있다. 또한, 구조적 완전함을 증대시키고 분사류에 의한 판의 편향을 최소화하기 위해, 일체의 기둥들이 본체 부분의 내부 통로를 형성하는 l쌍의 판들 사이에 연결되어 제공되어 있는 것이 바람직하다. 분사류 충돌 오리피스들과 같이, 그러한 기둥들은, 유체 흐름 요건들을 손상하지 않고 구조적 완전함을 최대화하기 위해 미리 정해진 패턴으로 배열되는 것이 바람직하다. 그러한 기둥들은 막혀 있거나, 또는, 구멍이 뚫려 있거나, 또는 어떤 그러한 구멍들이 그러한 구멍을 통하여 유체가 흐르게 하는데 사용되거나 분사류 충돌판의 장착 목적을 위해 사용될 수 있는 경우에는, 막혀 있는 것과 구멍이 뚫려 있는 것이 조합된 것들일 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 그러한 단일체의 분사류 충돌판은, 그 분사류 충돌판의 전체 형상과 일반적으로 유사한 형상을 가지는 희생 코어를 형성함으로써 만들어진다. 그후, 단일체의 분사류 충돌판을 이루는 일체의 본체 부분과 매니폴드를 제공하기 위해, 형성 재료가, 어떤 부착 기술에 의해, 바람직하게는, 전기화학적 부착에 의해 희생 코어 둘레에 부착된다. 그 다음, 적어도 하나의 접근 구멍이 분사류 충돌판을 관통하여 제공되어야 하고, 그 다음, 희생 코어가 그 접근 구멍을 통하여 제거된다. 그 제거는, 희생 코어를 용융시키거나 용해시키거나 분해시킴으로써 행해질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 분사류 충돌 오리피스가 본체 부분의 하나의 판을 관통하여 제공되고, 소자 또는 소자들에 충돌할 열전달 유체의 유체 분사류들을 생성하기 위해 그 오리피스를 통하여 열전달 유체가 통과할 수 있다.

그 분사류 충돌 오리피스들은, 희생 코어가 본체 부분내에 있는 동안이나 그 희생 코어가 제거된 후에 제공될 수 있다. 또한, 그러한 분사류 충돌 오리피스들은 희생 코어상에 돌기들을 제공함으로써 만들어질 수 있고, 그 돌기들이 형성 재료의부착후에 혹들을 형성하고, 그 혹들이 분사류 충돌 오리피스들을 만드는 것을 완료 하기 위해 연삭되거나 다른 방식으로 제거된다. 또한, 구멍이 뚫려 있는 것이든 아니든, 기둥들은, 희생 코어의 본체 형성 부분을 관통하는 구멍들을 제공함으로써, 그리고, 분사류 충돌판의 본체 부분과 일체로 그러한 기둥들을 만들기 위해 부착 단계를 제어함으로써, 본체 부분을 이루는 떨어져 있는 판들 사이에 일체로 연결되어 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명은 열전달 시스템에 관한 것으로서, 특히 열 영향을 받을 소자에 충돌하도록 보내지는 열전달 유체가 통과할 수 있는 분사류 오리피스를 구비한 열전달 본체를 포함하는 열전달 시스템에 관한 것이다.

본 발명을 첨부 도면들을 참조하여 아래에 더 설명한다. 여기에는, 본 발명에 따른 다수의 실시예들이 나타내어지고 설명되어 있다.

제1도는 본체 형성 부분과 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분들을 포함하는 희생 코어의 사시도이다.

제2도는 희생 코어의 제1 매니폴드 형성 부분과 본체 형성 부분을 지나는 제 1도의 선2-2에 따른 부분 단면도이다.

제3도는 분사류 충돌 오리피스들이 열교환기 본체의 하나의 판을 관통하여 형성되기 전의, 제1도의 희생 코어 둘레에 형성된 열교환기 본체와 제1 및 제2 매니폴드들을 포함하는 단일체의 열교환기의 사시도이다.

제4도는 희생 코어의 제1 매니폴드 형성 부분과 본체 형성부분 둘레에 형성된 열교환기의 제1 매니폴드와 본체를 나타내는, 제3도의 선4-4에 따른 부분 단면

도이다.

제5도는 희생 코어가 제거되고 다수의 분사류 충돌 오리피스들이 열교환기본체의 하나의 판을 관통하여 형성된 후의 상태를 나타내는, 제3도와 유사한 사시도이다.

제6도는 제1 매니폴드와, 분사류 충돌 오리피스들을 가진 열교환기 본체를 지나는 제5도의 선6-6에 따른 부분 단면도이다.

제7도는 회로판상에 설치된 전자 부품들에 충돌하도륵 열전달 유체의 분사류들을 보내기 위해 사용되고 있는 본 발명에 따라 형성된 분사류 충돌판을 나타내고, 그 분사류 충돌판이 그러한 전자 회로판에 대하여 제 위치에 설치되어 있는 상태를 나타내는 부분 단면 측면도이다.

제8도는 양 표면들로부터 연장하는 오리피스 형성 돌기들을 가진, 본 발명에 따른 다른 예의 희생 코어의 부분 단면도이다.

제9도는 오리피스 형성 돌기들을 가진 희생 코어 둘레에 열교환기 본체가 형성된 것을 나타내는, 제8도와 유사한 부분 단면도이다.

제10도는 희생 코어가 제거되고, 대향하는 판들의 외부 표면들로부터 본체형성 재료의 혹들을 제거함으로써 분사류 충돌 오리피스들이 완성된 상태를 나타내는, 제9도와 유사한 부분 단면도이다.

제11도는 희생 코어의 구멍들의 패턴으로 제공되는 구조적 기등들을 가진 분사류 충돌판을 형성하기 위해 본체 형성 부분을 관통하여 제공된 한 패턴의 구멍들을 가진 또 다른 예의 희생 코어의 사시도이다.

제12도는 제11도의 희생 코어 둘레에 형성되고 본체 부분에 분사류 충돌 오리피스들을 가지고 있는 분사류 충돌판의 사시도이다.

제13도는 희생 코어가 제거된 후의 상태를 나타내는, 제12도의 선13-13에 따른 부분 단면도이다.

제14도는 본 발명에 따른 구획된 분사류 충돌판을 만들기 위한 다른 예의 희생 코어의 사시도이다.

여러 도면들 전체에 걸쳐 같은 구성 요소들을 나타내기 위해 같은 숫자들이 사용된 도면들을 참조하면, 그리고, 먼저 제1도 내지 제7도를 참조하면, 본체 부분(12)과, 제1 매니폴드(14), 및 제2 매니폴드(16)로 이루어진 단일체의 분사류 충돌판(10)이 나타내어져 있다. 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)은 각각, 열전달 유체가 순환할 수 있는 유체 회로의 일부로서 유체원들 및/또는 저장소에 접속가능하다.

제1 및 제2 매니폴드(14, 16)중 하나만이 열전달 유체를 공급하는데 요구된다. 그 분사류 충돌판(10)은, 열원, 또는, 소자를 가열 또는 냉각시키기 위한 히트 싱크로서 사용될 열전달 유체를 보내기 위한 수단으로서 사용될 수 있다.

본체 부분(12)은, 아래에서 설명되는 본 발명의 방법에 의해 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)와 일체로 그리고 그 매니폴드와 동일한 재료로 만들어진다. 제5도및 제6도에 도시된 바와 같이, 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)은 그 본체 부분(12)의 제1판(20)을 관통하여 제공된 다수의 분사류 충돌 오리피스(18)를 가지고있다. 그러한 분사류 충돌 오리피스(18)는 본체 부분(12)의 내부 통로(22)로부터 연결된, 제1판(20)의 외부 표면내의 개방부들을 제공하고, 그 본체 부분의 내부 통로(22)는 제1 매니폴드(14)의 내부 통로(24)와 연결되어 있다. 그리하여, 제1 매니폴드(14)내에 공급되는 열전달 유체가 그 매니폴드의 내부 통로(24)내에서 이동하여 본체 부분(12)의 내부 통로(22)내로 들어간 다음, 분사류 충돌 오리피스(18)를 통과하게 된다.

분사류 충돌 오리피스(18)에서 나오는 열전달 유체가, 제7도에 나타내어진 바와 같이 전자 회로판(C)의 전자 부품들과 같은 하나 이상의 소자들에 충돌하도록 보내지는 유체 분사류(26)을 형성한다. 분사류 충돌판(10)에 공급될 때의 열전달 유체의 압력과 분사류 충돌 오리피스(18)의 직경에 의해, 유체 분사류(26)에 의한 열전달 유체의 적용율이 결정되고, 그리하여, 그 유체의 열전달율이 부분적으로 결정된다. 열교환 유체와 소자의 그러한 직접 충돌은, 그들 2가지 사이에서 열이 직접 전달 되는 점에서 열전달 유체와 소자 사이의 열전달을 최대화한다. 바꾸어 말하면, 열을 전달하여야 하는 요소가 열전달 유체와 소자 사이에 위치되어 있지 않다. 그래서, 본 발명은 유체 분사류들의 사용에 의해 제공되는 우수한 열전달의 이점을 취한다. 더욱이, 그 유체 분사류는 바람직하게는 소자에 수직으로 보내진다. 또한, 분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴과 정확한 배치에 의해, 유체 분사류(26)가, 요구되는 곳의 매우 효과적인 집중 가열 또는 냉각을 제공하도록 그러한 패턴으로 매우 특정하게 보내지게 된다. 본 발명에 따른 한가지 특성 용도에서는, 냉각 유체가 전자 부품들에 보내질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 도5도 내지 제7도에 나타내어진 바와 같이, 본체 부분(12)은, 아래에서 강조되는 바와 같이 많은 다른 형상이 예상될지라도 일반적으로 평면상으로 되어 있다. 이점에 관해서, 만곡되거나 또는 다른 복잡한 기하학적 형상이 본체 부분(12)에 대하여 가능하다는 것이 본 발명의 방법의 특정한 이점이다.

제5도 내지 제7도에 도시된 바와 같이, 분사류 충돌판(10)은 제1 매니폴드(14)와 제2 매니폴드(16) 둘다를 포함한다. 2개의 매니폴드가 제공되어 있으므로 해서, 열전달 유체가, 본체 부분(12)의 내부 통로(22)와 연결된 제1 매니폴드(14)의 내부 통로(24)와, 본체 부분(12)의 내부 통로(22)와 역시 연결된 제2 매니폴드(15)의 내부 통로(28)를 경유하여 제1 및 제2 매니폴드(14, 16) 모두를 통해 공급될 수 있다. 또한, 아래에서 설명되는 바와 같이, 제1 매니폴드(14), 제2 매니폴드(16) 및 본체 부분(12)은 누출없이 그러한 유체 연결을 제공하도록 일체로 만들어지는 것이 유리하다.

본체 부분(12), 제1 매니폴드(14), 및 제2 매니폴드(16)내 통로들을 형성하기 위해, 본 발명의 방법에 따르면, 제1도에 도시된 바와 같은 희생 코어(30)가 사용될 수 있다. 그 희생 코어(30)의 외부 형상은 단일체의 열교환기(10)의 외부 형상과 일반적으로 유사하다. 더 구체적으로는, 그 희생 코어(30)은 본체 형성 부분(32)과, 제1 매니폴드 형성 부분(34), 및 제2 매니폴드 형성 부분(36)을 포함한다.

본체 형성 부분(32), 제1 매니폴드 형성 부분(34), 및 제2 매니폴드 형성 부분(36)의 외부 표면들이 분사류 충돌판의 본체 부분(12), 제1 매니폴드(14), 및 제2 매니폴드(16)의 내부 통로(22, 24, 28)의 내부 표면들을 각각 형성한다.

그 희생 코어(30)는 단일의 유니트로서 형성될 수 있거나, 또는, 함께 접착되거나 융합되거나 다른 방식으로 고정되는 별개의 요소들로 만들어질 수 있다.

명확하게는, 본체 형성 부분(32)과 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분(34, 36)을 포함하는 희생 코어(30)가 성형 공정에 의해 하나의 유니트로서 형성될 수 있거나, 또는, 개별적으로 만들어진 다음, 융합 또는 접착제에 의해 함께 고정될 수 있다.

예를 들면, 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분(34, 36)이 큰 지지 구조물의 일부(즉, U자형 또는 직사각형의)로서 단일체로 함께 형성된 다음, 본체 형성 부분(32)이 그 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분(34, 36)상에 배치되고, 이음부들에서 그 부품들을 함께 융합시킴으로써 그 매니폴드 형성 부분들에 접합될 수 있다.

희생 코어(30)를 위해 사용될 수 있는 적당한 재료로는, 왁스, 플라스틱, 및 가용성 금속 또는 합금이 있다. 명확하게는, 적당한 왁스의 예들로서는, 미국 오하이오주 클리브랜드에 소재하는 프리맨 매뉴팩츄어링 앤드 서플라이 컴퍼니로부터 입수가능한 "기계가공성 왁스"와, 미국 미시간주 로물러스에 소재하는 케르 매뉴팩

(30) 둘레에 형성되는 분사류 충돌판의 재료를 크게 손상시키지 않고 용융, 용해 또는 분해될 수 있다면, 많은 다른 왁스, 플라스틱, 및 금속이 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.

어떤 적당한 왁스 또는 플라스틱 또는 그들의 결합물 및 혼합물이 통상의 사출 성형 기술에 의한 것과 같은 단일의 성형 단계에 의해 전체의 희생 코어(30)로 간단히 성형될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 가용성 합금을 사용할 때는, 단일의 성형 단계에 의해 가용성 합금을 희생 코어(18)로 성형하는 것이 바람직하다.

대안으로서는, 희생 코어(30)가 기계가공 공정에 의해 만들어질 수도 있고, 여기에서는, 적당한 왁스, 플라스틱 또는 가용성 금속의 블록이 바라는 코어 형상으로 기계 가공될 수 있다.

다시 제1도 내지 제4도를 참조하면, 희생 코어(30)의 본체 형성 부분(32)이 내부 표면(40)에 의해 형성된 다수의 구멍(38)을 가지는 것이 바람직하다. 그러한 구멍(38)은 필요하지는 않지만, 요구될 때 분사류 충돌판(10)을 제 위치에 장착하기 위해 그 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)을 관통하는 장착 구멍(42)을 형성하도록 제공되는 것이 바람직하다. 이점에 관해서, 제7도에, 지지체(44)와 나사 (46)에 의해 제위치에 장착된 분사류 충돌판(10)이 나타내어져 있으며, 여기에서, 나사(46)가 지지체(44)에 대하여 분사류 충돌판(10)을 보유시키기 위해 장착 구멍 (42)을 통과하여 있다. 그러한 장착 구멍(42)을 사용하는 어떤 다른 장착 기술도 예상된다. 또한, 장착 구멍들의 사용을 요하지 않는 어떤 다른 장착 기술이 사용 되는 경우에는, 장착 구멍(42)이 제공될 필요가 없고, 그 구멍들이 아래에서 더 설

명되는 바와 같이 구조적 완전함(integrity)을 위해 제공될 수 있다.

구멍(38)과 내부 표면(40)은 천공이나 어떤 다른 기계가공 기술에 의해 본체형성 부분(32)을 관통하여 만들어질 수 있다. 대안으로서는, 그 구멍(38)이 희생 코어(30)의 본체 형성 부분(32)의 형성중에 형성될 수도 있다. 그러한 것은 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분(34, 36)의 형성 전이나 그와 동시에 실행될 수 있다.

어떠한 경우에도, 성형 단계중에 구멍(38)을 형성하기 위해, 본체 형성 부분(32)을 형성하는 데 사용되는 금형이, 본체 형성 부분(32)의 내부 표면(40)에 대응하는 외부 표면들을 가진 요소들을 구비한다.

희생 코어(30)가 완전히 형성된 후, 단일체의 분사류 충돌판(10)이 그 희생 코어(30) 둘레에 형성되고, 그 다음, 그 희생 코어(30)가 제거된다. 본 발명에 따르면, 단일체의 분사류 충돌판(10)이 부착(deposition) 단계에 의해 형성된다. 부착은, 물품이 배치된 주위 용액, 가스, 또는 그들의 혼합물로부터 그 물품상에 물질을 제어된 방식으로 형성하는 것으로 정의된다. 부착은, 전기화학적 기술, 화학적 기술, 및 물리적 기술 등을 포함한다. 화학적 부착은, 화학 증착(CVD)에 의한 것과 같은 화학 반응의 결과로서 본체 형성 재료를 부착하는 기술을 의미한다. 물리적 기술은, 분무 또는 스퍼터링 기술 등과 같은 부착 방법들을 포함한다. 바람 직하게는, 전기화학 도금이 이용된다.

전기화학 도금은, 금속염과 그 금속염의 환원제인 공급 전자들의 용액내에서의 상호 작용에 의해 물품상에 물질의 연속적인 층을 부착하는 것으로 정의된다.

한가지 타입의 전기화학 도금은, 금속염의 환원을 위해 공급되는 전자들이 용액내

에 존재하는 화학 환원제에 의해 공급되는 무전해 도금(electroless plating)으로 알려져 있다. 다른 타입의 전기 화학 도금은, 금속염의 환원을 위해 사용되는 전자들이 배터리, 발전기, 또는, AC 전류의 정류기를 포함하는 다른 DC 전원과 같은 외부 전원에 의해 공급되는 전해 도금, 또는 더 일반적으로는 전기도금으로 알려져 있다. 더욱이, 전기 도금에서는, 도금될 대상물이 전도성 표면을 가져야 한다.

또한, 어떤 일정한 금속들, 특히, 구리로의 전기 도금을 증진시키도록 전류 흐름 방향의 주기적 반전이 제어될 수 있는 경우에는, 통상적으로 알려진 필스 도금 기술이 임의로 사용될 수 있다.

무전해 도금의 주 이점은, 아래에서 더 설명되는 바와 같이 적당하게 준비된 비전도체들에도 물질이 잘 도금될 수 있다는 것이다. 전기 도금 또는 무전해 도금에 의해 부착될 수 있는 가장 일반적인 금속은 니켈, 구리, 금, 및 은이지만, 많은 다른 알려진 금속들, 합금들, 화합물들, 및 복합물들도 전기화학 도금에 의한 부착이 가능한 것으로 알려져 있다. 본 발명의 단일체의 분사류 충돌판(10)과 같은 자기지지 구조물의 전기화학 도금에 의한 형성을 이후 전기주조(electroforming)로 부른다.

다시 제3도 및 제4도를 참조하면, 단일체의 분사류 충돌판(10)이, 희생 코어 (30)를 사실상 완전히 둘러싸도록 그리고 희생 코어(30)의 형상과 일반적으로 유사한 형상을 가지고 희생 코어(30)의 사실상 전체 둘레에 형성, 즉, 바람직하게는, 전기주조된다. 또한, 본체 부분(12)이 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)와 동시에 그리고 그들과 동일한 재료로 일체로 형성된다. 또한, 형성 재료는 희생 코어(30)의 본체 형성 부분(32)의 내부 표면(40)상에도 부착된다.

구멍(38)내 내부 표면(40)에의 형성 재료의 그러한 부착의 결과로, 본체 부분(12)의 제1 판(20)과 제2 판(50)을 일체로 연결하는 다수의 구멍 뚫린 기둥(48)이 제공된다. 그 기둥(48)의 수는 내부 표면(40)에 의해 형성된 구멍(38)의 수와 일치한다. 본체 부분(12)과 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)의 형성과 동시에 행해지는 구멍 뚫린 기둥(48)의 이러한 형성의 결과로, 크게 향상된 강도를 나타내고 다수의 부품들로부터 조립된 열교환기의 것보다 상당히 높은 유체 압력을 수용할 수있는 일체의 구조물이 얻어진다. 또한, 구멍 뚫린 기둥(48)의 수와 패턴은, 장착 구멍(42)을 제공하는 것으로서의 그들의 용도 외에 특정한 강도 특성을 위해 선택될 수 있다.

분사류 충돌판(10)을 전기 주조하기 위해 전기화학적 부착이 사용되는 경우, 특히 전기 도금으로의 그러한 전기화학적 부착에 의해, 형성 재료가 다른 부분들에서보다 희생 코어(30)의 날카로운 가장자리들에서 더 빠르게 부착될 수 있다. 그리하여, 내부 표면(40)의 양측 모서리 가장자리(39)가, 부착 속도에 따라 내부 표면(40)의 나머지보다 더 빠르게 전기 도금되는 경향을 가질 수 있다. 부착 속도가 느릴수록 이러한 경향이 감소되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 기둥(48)의 균일한 벽의 형성을 향상시키고 기둥 강도를 증가시키기 위해, 가장자리(39)가 제2도에서 39'로 나타내어진 바와 같이 깎이거나 둥글게 될 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 희생 코어(30)는 왁스, 플라스틱, 가용성 합금 등으로 이루어질 수 있다. 분사류 충돌판(10)을 형성하기 위해 사용되는 형성 재료의 부착 방법이 전기 도금인 경우, 형성 재료가 부착될 희생 코어(30)의 외측 표면이 전도성인 것이 필요하다. 비전도성 왁스 또는 플라스틱으로 된 희생 코어를 사용하는 경우에는, 그의 외부 표면을 전도성으로 되게 하는 것이 우선 필요하다. 그 외부 표면을 전도성으로 되게 하는 한가지 방법은, 그 표면에 얇은 전도성 층을 형성하도록 그 표면을 처리하는 것이다. 이것은 통상적으로는, 부착이 행해질 희생 코어(30)의 부분들의 외부 표면들에 은과 같은 전도체의 매우 얇은 층을 피복함으로써 행해진다. 도장(途裝), 분무, 또는 무전해 도금의 초기 사용을 포함하는 알려진통상의 성층 또는 피복 기술등 중 어느 한 가지가 얇은 전도성 층을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 그후, 마치 희생 코어(30)가 완전히 금속성인 것처럼 전기도금이 행해질 수 있다. 전체 분사류 충돌판(10)을 형성하는 방법으로서 무전해 도금이 이용되는 경우에는, 희생 코어(30)를 먼저 전도성으로 되게 하는 것이 필요하지 않을 수 있다. 적당한 무전해 도금은, 잘 알려져 있고 부착될 금속과 코어형성 재료에 따라 변할 수 있는 어떤 일정한 표면 준비 단계들을 요할 수 있다.

전형적인 단계들은, 에칭액으로서의 처리, 중화제로의 처리, 촉매로의 처리, 촉진제로의 처리, 및 무전해 금속욕으로의 처리를 차례로 포함한다.

제2도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 본체 형성 부분(32)과 제1 매니폴드 형성 부분(34)을 포함하는 희생 코어(30)가, 전기 전기 도금법에 의한 도금을 위해 그의 외부 표면들이 전도성으로 되게 하는 것이 필요한 때 전도성 층(52)으로 피복될 수 있다. 대조적으로, 무전해 도금이 전기 화학적 부착 방법으로 사용되는 것 일 때, 또는, 희생 코어(30)가 가용성 합금과 같은 전도성 재료로 이루어진 경우,

또는 다른 부착 기술이 사용되는 경우에는, 전도성 층(52)을 제공하는 것이 필요하지 않다. 상기한 바와 같이, 무전해 부착이 행해지는 경우에는, 다른 표면 처리들이 요구될 수 있다.

비록 본 발명에 따른 열교환기를 제작하기 위해 전기 화학적 부착이 사용되는 것이 바람직할지라도, 상기한 다른 부착 기술들이 사용될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들면, 니켈과 같은 몇몇 금속들이 화학 중착(CVD)법에 의해 물품상에 부착할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 부착된 재료가 특정한 열전달 용도의유체 압력과 열에 견디던데 충분히 강한 경우에는, 다른 비금속들이 사용될 수 있고 CVD법에 의해 부착될 수 있다.

형성 재료가 희생 코어(30)상에 부착되고 단일체의 분사류 충돌판(10)이 형성된 후에, 희생 코어(30)가 제거되어야 한다. 희생 코어(30)의 제거를 준비하기 위해, 단일체의 분사류 충돌판(10)을 형성하는 껍질의 외부로부터 희생 코어(30)에 의해 단일체의 분사류 충돌판(10)내에 형성된 통로들중 적어도 하나의 통로(22, 24, 또는 28)로의 어떤 접근이 제공되어야 한다. 이것을 행하는 한가지 방법은, 제3도에 도시된 바와 같이, 희생 코어(30)의 제1 또는 제2 매니폴드 형성 부분(34 또는 36)의 일 단부의 적어도 일 부분이 형성 재료에 의해 덮히지 않도록 희생 코어(30)상의 형성 재료의 부착을 제어하는 것이다. 바꾸어 말하면, 제1 또는 제2 매니폴드 형성 부분(34 또는 36)의 적어도 일 부분이, 부착 단계가 완료되고 단일 체의 분사류 충돌판(10)이 완전히 형성된 후에 형성 재료가 없는 채로 남아 있는다. 제3도에서 보여지는 바와 같이, 제2 매니폴드 형성 부분(36)의 단부(37)가, 형성 재료가 없이 나타내어져 있다.

이것은 다양한 방식들로 행해질 수 있다. 희생 코어(30)가 왁스 또는 플라스틱과 같은 비전도성 재료로 만들어지고 전기 도금이 부착 단계로서 사용되는 것일 경우에는, 제1 또는 제2 매니폴드 형성 부분(34 또는 36)의 일 부분을 전도성 층으로 단순히 피복하지 않음으로써, 그러한 부분이 형성 재료를 가지지 않은 채로 남아 있게 된다. 희생 코어(30)가 전도성이거나 전도성으로 되고 전기 도금이 사용되는 경우, 또는, 무전해 부착 또는 다른 화학적 또는 물리적 부착 방법이 전도성 또는 비전도성의 희생 코어(30)에 사용되는 경우에는, 제1 또는 제2 매니폴드부분(34 또는 36)의 그러한 일 부분에의 형성 재료의 부착을 방지하도록 그 부분을 적극적으로 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은, 그러한 부분에의 형성 재료의 부착을 방지하는 재료의 테이프 또는 피복물로 그 부분을 감거나 피복함으로써 행해질 수 있다. 무전해 부착을 사용할 때는, 무전해 부착물이 쉽게 부착하지 않는 알려진 재료들 중 어느 하나를 포함하는 재료 또는 테이프로 그러한 부분을 피복하거나 감는 것에 의해 그 부분에의 부착이 방지되게 할 수 있다. 전도성의 희생 코어(30)를 전기 도금하는 경우에는, 형성 재료가 부착되지 않는 적어도 하나의 부분을 제공하도록 비전도성 테이프를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 어떤 다른 비전도성 피복물, 페인트 등이 대신 사용될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 형성 재료가 없는 다수의 희생 코어 부분들이 부착 후에 남아 있도록 부착을 제어함으로써 하나 이상의 접근 구멍이 제공되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 형성 재료가 없는 그러한 부분들이 제1 및 제2 매니폴드 형성 부분(34, 36) 각각의 양단부들에 제공되는 것이 바람직하다.

단일체의 분사류 충돌판(10)의 동체를 관통하여 필요한 접근 구멍을 제공하는 다른 방법이 제3도에 또한 나타내어져 있고, 그 방법은, 번호 35와 37로 나타낸 단부들을 각각 포함하는 제1 및 제2 매니폴드 형성 방법(34, 36)가 형성 재료에 의해 완전히 덮힐 때 사용된다. 그 단부(35, 37) 중 적어도 하나 또는 그들 모두로 부터 형성 재료를 제거함으로써 접근 구멍이 제공될 수 있다. 이러한 제거는, 단부(35) 및/또는 단부(37)를 포함하는 제1 또는 제2 매니폴드(14 또는 16)의 일부분을(제1 매니폴드(14)의 일 부분이 절제되는 제3도에 나타내어진 바와 같이) 간단히 절제함으로써 쉽게 행해질 수 있다. 제1 또는 제2 매니폴드(14, 16)를 따라 어디엔가 접근 구멍을 제공하기 위한, 연삭, 천공 등과 같은 다른 수단도 예상된다.

비록 어떻게 접근 구멍 또는 접근 구멍들이 단일체의 분사류 충돌판(10)의 동체를 관통하여 제공되든지간에 전체 희생 코어(30)를 제거하는 단계들이 계속된다. 희생 코어(30)를 제거하는 바람직한 방법은, 희생 코어(30)를 포함한 단일체의 분사류 충돌판(10)을, 희생 코어(30)의 융점보다 높지만 단일체의 분사류 충돌판(10)을 구성하는 형성 재료의 융점보다 낮은 온도로 가열하는 것이다. 그리하여, 가열이 희생 코어(30)를 녹이기 위해 사용되는 것인 경우, 희생 코어(30)를 위한 재료의 선택은 단일체의 분사류 충돌판(10)의 형성 재료의 것과 비교하여 그의 용융 온도에 의해 결정된다. 단일체의 분사류 충돌판(10)의 형성 재료는 바람직하게는 니켈 또는 구리이다. 상기한 것들과 같은 왁스와 플라스틱이 대부분의 경우 그러한 희생 코어 용도에 적당하고, 상기한 바와 같이, 가용성 금속들 및 합금들로

알려진 공지의 저용융 온도의 금속들과 합금들도 잘 다루어질 수 있다.

제거 단계를 달성하기 위해, 단일체의 분사류 충돌판(10)과 희생 코어(30)의 결합체가 가열된 환경내에 배치되는 것이 바람직하거나, 또는, 열이 단일체의 분사류 충돌판(10)에 직접 가해진다. 또한, 중력의 영향으로 용융된 희생 코어 재료가 흐르는 것에 의해, 희생 코어 형성 재료 모두가 단일체의 분사류 충돌판(10)내로부터 완전히 배출되게 하도록, 접근 구멍이 일정 위치에 제공되고 그 위치에 유지되는 것이 바람직하다. 또한, 희생 코어 재료의 제거를 돕기 위해 하나 이상의 접근구멍을 가압원 또는 진공원에 연결할 수 있다는 것도 예상된다.

대안으로서, 희생 코어(30)를 용액내에서 화학적으로 용해하는 것에 의해 희생 코어(30)를 제거할 수도 있다. 그 경우, 희생 코어(30)는, 단일체의 분사류 충돌판(10)의 형성 재료를 사실상 손상시키지 않는 용액내에서 쉽게 용해되는 재료로 이루어져야 한다. 유사한 방식으로, 희생 코어(30)의 재료는 제어하는 작용의 적용의 결과로 분해하는 재료일 수도 있다. 예를 들면, 상기한 DELRIN으로 알려진 플라스틱 재료가 희생 코어(30)를 형성하는 데 사용되는 경우, 제어하는 작용으로서의 열의 적용에 의해 그러한 재료가 가스로서 달마나는 포름알데히드로 분해한다.

부착 단계와 코어 제거 단계가 완료된 후, 분사류 충돌판(10)을 만드는데 있어서의 추가 단계는, 제1 판(20)과 제2 판(50) 중 적어도 하나 또는 둘다를 관통하여 분사류 충돌 오리피스(18)를 형성하는 것이다. 분사류 충돌판(10)이 그 분사류충돌판(10)의 일 측면으로부터만 유체 분사류(26)를 보내는 것일 경우에는, 제1 및

제2 판(20, 50) 중 하나만이 분사류 충돌 오리피스(18)를 구비할 필요가 있다. 분사류 충돌판(10)이 열영향을 받을 소자들 사이에 끼워지는 것일 때는, 제1 및 제2 판(20, 50) 모두가 분사류 충돌 오리피스(18)를 구비할 수 있다. 제5도와 제6도는 제1판(20)을 관통하여 형성된 분사류 충돌 오리피스(18)를 가진 분사류 충돌판(10)을 나타낸다.

분사류 충돌 오리피스(18)는 아래에서 설명되는 바와 같이 부착 단계중에 형성되거나, 또는, 부착 단계가 완료된 후 그리고 희생 코어(30)가 제거되기 전 또는후에 만들어질 수 있다.

한가지 방법은, 제1 및 제2 판(20, 50) 중 하나 또는 둘다를 관통하여 분사류 충돌 오리피스(18)를 단순히 천공하는 것을 포함한다. 그러한 경우, 드릴 비트직경이 분사류 충돌 오리피스(18) 각각의 직경을 결정한다. 또한, 분사류 충돌 오리피스(18)가 제1 또는 제2 판(20 또는 50)을 관통하여 제공되는 개수와 패턴은 분사류 충돌판(10)의 특정 용도에 따라 결정된다. 예를 들면, 제7도에 도시된 바와 같이, 분사류 충돌 오리피스(18)가, 정밀하게 배치된 전자 부품들에 충돌할 유체 분사류(26)를 집중시키도록 특정하게 제공될 수 있다. 그래서, 분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴은 그 위의 전체 소자 또는 그와 같은 다른 것에 유체를 전반에 걸쳐 충돌시키기 위한 어떤 규칙적인 패턴일 수 있거나, 또는 소자들의 미리 정해진 패턴에 따라 특정하게 배열될 수 있다.

다른 기계 가공 기술들도 예상된다. 명확하게는, 전자 방전 기계 가공(EDM)이 이용될 수 있다. 그러한 기계 가공 기술도 마찬가지로, 위에 논의된 바와 같이

분사류 충돌 오리피스(18)를 특정 패턴으로 제공하도록 제어될 수 있다. 또한, EDM 기술은, 분사류 충돌 오리피스(18)에 복잡한 단면 형상들을 제공하도록 분사류충돌 오리피스(18)를 만드는 동안에 EDM이 제어될 수 있다고 하는 부가적인 이익을 제공한다. 즉, 분사류 충돌 오리피스(18)는 반드시 원통형으로 형성될 필요는 없고, 단면에서 볼 때 측면 형상내에 곡선들을 포함할 수 있다.

각각의 분사류 충돌 오리피스(18)의 단면 형상을 유리하게 제어할 수 있게 하는, 분사류 충돌 오리피스(18)를 제공하기 위해 예상되는 또다른 방법이 제8도내지 제10도에 나타내어져 있다. 분사류 충돌 오리피스(18)가 변형된 희생 코어 (56)로부터 연장하는 돌기(54)를 제공함으로써 형성된다. 제8도에 나타내어진 바와 같이, 돌기(54)가 변형된 희생 코어(56)의 제1 표면(58)과 제2 표면(60)으로부터 연장하여 제공되어 있다. 그 변형된 희생 코어(56)는 또한, 그 희생 코어(56)를 관통하는 구멍을 형성하는 적어도 하나의 외부 표면(62)을 가지는 것이 바람직하다. 그 돌기(54)가, 분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴을 규정하도록 제1 및 제2 표면(58, 60)으로부터 연장하여 제공된 것으로 나타내어져 있다. 그러나, 열전달 유체가 분사류 충돌판(10)의 일 측면으로부터만 보내질 경우에는, 돌기(54)가 제1및 제2 표면(58, 60) 중 하나로부터만 연장하도록 제공된다. 또한, 변형된 희생 코어(56)는 성형 또는 기계 가공 기술을 포함하여 위에 기술된 방법들 중 어느 한가지에 의해 형성될 수 있다. 돌기(54)는, 변형된 회생 코어(56)의 적어도 본체형성 부분과 함께 그 돌기들을 성형함으로써 형성될 수 있다. 대안으로서, 그 돌기(54)가, 변형된 희생 코어(56)의 본체 형성 부분내에 끼워지는, 54'로 나타내어 진 것과 같은 별도로 형성된 요소들로 이루어질 수도 있다. 그러한 별도로 형성된 요소(54')는 변형된 희생 코어의 본체 형성 부분의 표면을 따라 정확하게 위치될 수 있고, 그들이 성형 또는 기계가공에 의해 돌기들을 만드는 것보다 더 쉽게 제공되는 이점을 가진다.

분사류 충돌판(10)은 변형된 희생 코어(56) 둘레에 본체 형성 재료를 부착함으로써 위에 논의된 공정에 따라 형성된다. 또한, 위에 논의된 부착 기술들 중 어느 한가지가 예상된다. 그러나, 부착 단계중에, 본체 형성 재료가 돌기(54) 주위와그들의 끝(55) 위에도 부가적으로 부착되어, 제9도에 도시된 바와 같이, 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)의 외부 표면(66) 및/또는 외부 표면(68)으로부터 외측으로 연장하는 혹(64)을 만든다.

일단 분사류 충돌판(10)이 변형된 희생 코어(56) 둘레에 형성되면, 그 희생코어(56)가 제거되고 분사류 충돌 오리피스(18)가 완성되어야 한다. 그 분사류 충돌 오리피스(18)는, 변형된 희생 코어(56)가 분사류 충돌판(10)내에 여전히 있는 동안이나 그 희생 코어(56)가 제거된 후에 완성될 수도 있다. 바람직하게는, 변형된 희생 코어(56)가 분사류 충돌판(10)내에 있는 동안에, 혹(64)이 분사류 충돌판의 외부 표면(66, 68)으로부터 연삭되거나 다른 방식으로 기계 가공된다. 혹(643)을 이루는 형성 재료를 제거하기 위한 어떤 다른 통상의 기술들도 예상된다. 실제로는, 균일한 표면을 확보하기 위해 분사류 층돌판(10)의 외부 표면(66, 68)을 다듬질하는 것도 바람직하기 때문에, 그 동일한 다듬질 단계중에 혹(64)이 제거될 수 있다. 일단 혹(64)이 제거되면, 분사류 충돌 오리피스(18)가 완전히 형성된다.

변형된 희생 코어(56)가 다듬질 단계 중에 분사류 충돌판(10)내에 남아 있는 경우에는, 그 후에 그 코어가 위에 논의된 제거 방법들 중 어느 한 가지에 의해 제거될수 있다. 유리하게는, 분사류 충돌 오리피스(18)가, 희생 코어 재료가 제거될 때 통과할 수 있는 추가 접근 구멍들을 제공한다. 그 희생 코어(56)가 분사류 충돌 오리피스(18)를 완성하기 전에 제거되는 경우에는, 일단 분사류 충돌 오리피스(18)가 완성되면 분사류 충돌판(10)이 완성된다.

돌기(54)가 위에 논의된 별도로 형성된 요소(54')에 의해 제공되는 경우에는, 추가 단계에 의해 그 요소(54')를 제거하는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다. 그 요소(54')가 분사류 충돌판(10)을 구성하는 본체 형성 재료보다 낮은 용융 온도를 가지는 경우에는, 그 요소들이 희생 코어와 함께 용융에 의해 제거될 수 있다. 그 요소(54')는 또한 희생 코어의 나머지가 제거되는 방법에 무관하게 분해 또는 용해에 의해 제거될 수도 있다.

예를 들면, 그 돌기들은, 왁스 또는 플라스틱프로 된 희생 코어(56)내에 삽입되는 구리 와이어로 만들어진 요소(54')로 이루어질 수 있다. 그 다음, 전기 도금에 의해 니켈이 부착될 수 있다. 접근 구멍이 제공된 후, 구리로 된 요소(54')를 분사류 충돌 오리피스(18)내에 남긴 채 희생 코어(56)를 용융에 의해 제거할 수 있다. 그 후, 구리로 된 요소(54')가 니켈로부터 구리를 제거하는 통상의 스트립핑(stripping) 공정에서 통상의 에칭액을 부여함으로써 별도로 제거될 수 있다.

명확하게는, 12 온즈/갤런(90 그램/리터)의 시안화 나트륨과 2 온스/갤런(15 그램/리터)의 수산화 나트륨의 용액이, 통상의 스트립핑 공정에서 부여된 때 니켈로부터 구리를 제거하는 것으로 잘 알려져 있다.

제10도에 도시된 바와 같이, 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)은, 그 분사류 충돌판(10)의 본체 부분(12)의 서로 반대로 향한 주 표면들로부터 열전달 유체를 보낸 분사류 충돌 오리피스(18)를 구비하고 있다. 그 분사류 충돌 오리피스 (18)는, 그 분사류 충돌 오리피스(18)를 통한 유체의 흐름을 용이하게 하는 만곡된단면 형상을 가지는 것이 유리하다. 그러한 단면 형상은, 변형된 희생 코어(56)로부터 연장하는 돌기(54)의 외부 형상에 의해 정해진다. 많은 다른 형상들도 예상 되고, 그 형상들은 변형된 희생 코어(56)를 형성하는 능력에 의해 제한된다. 제8도 내지 제10도의 방법으로 분사류 충돌 오리피스(18)를 만드는 것의 다른 중용한 이점은, 그러한 방법이 개개의 구멍들의 천공 또는 기계 가공을 배제하여 분사류 충돌판(10)의 제작에서 필요로 하는 노동의 양을 감소시킨다는 것이다.

분사류 충돌 오리피스(18)를 만드는 또 다른 방법은, 포토레지스트 (photoresist) 기술을 사용하는 것을 포함한다. 이것을 행하기 위해서는, 희생 코어(30), 적어도 그의 본체 형성 부분(32)의 일 부분이 포토레지스트 재료로 피복된다. 포토레이지스트 피복물은, 그 피복물이 광에 노출된 때 변한다. 본 발명에 특히 적당한 포토레지스트 피복물들로는, 용해도의 변화를 나타내고 광에 노출된 지역과 노출되지 않은 지역 사이의 용제 차별을 나타내는 것들이 있다. 광개시 교차 결합 및/또는 증합이 용해도를 감소시키는데 반하여, 관능성의 광변형과 광분해가 용해도를 증가시킨다. 그래서, 한 패턴의 강에의 그 피복물의 노출이 용해도변화를 일으키고, 레지스트 상(像)이 용해도 변화의 경계선에 의해 형성된다.

본 경우에서는, 포토레지스트 피복물이, 분사류 충돌 오리피스(18)에 요망되는 패턴을 규정하는 미리 정해진 패턴의 광에 노출된다. 그 포토레지스트 피복물이 광에의 노출에 의해 용해도가 감소되는 것일 때는, 광의 패턴이 분사류 충돌 오리피스(18) 자체에 부합하여야 하고, 그 포토레지스트 피복물이 광에 의해 용해도가 증대되는 것일 때는, 광의 패턴이 분사류 충돌 오리피스(18) 사이의 지역들에 부합하여야 한다. 어떤 경우에도, 보다 잘 용해할 수 있는 피복물 부분들이, 본체형성부분(32)에 분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴을 남기고 씻어내어질 수 있다.

분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴으로의 포토레지스트 피복물은 그것이 비전도성인 때, 전도성이거나 전도성으로 된 희생 코어에 피복되어, 전기 도금중에 본체 형성 재료가 그 포토레지스트 피복물상에는 부착하지 않게 할 수 있다. 다른방식으로는, 분사류 충돌 오리피스(18)의 패턴으로의 포토레지스트 피복물이, 제8도 내지 제10도에 도시된 것들과 유사한 돌기들을 제공하도록 충분히 쌓아 올려질 수 있고, 그 분사류 충돌 오리피스(18)가 동일한 방식으로 완성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 부착 방법들 중 어느 하나가 이 기술과 함께 사용될 수 있다.

그 후, 포토레지스트 재료를 포함하는 희생 코어(30)가 위에 논의된 방법들 중 어느 하나에 따라 제거될 수 있다. 또한, 본체 형성 재료를 손상시키지 않는 방식으로 포토레지스트 재료를 제거 또는 용해하도록 분사류 충돌판(10)을 더 처리하는 것이 필요할 수도 있다. 예를 들면, 유기 포토레지스트 재료가, 니켈과 같은 본체 형성 재료를 손상시키지 않고 수산화 나트륨과 물의 용액과 같은 가성 용액에서 용해될 수 있다.

비록 단일체의 분사류 충돌판(10)을 형성하는 형성 재료의 부착 단계가 상기에 따른 어떤 공지의 부착 기술일 수 있을지라도, 적합하고 바람직한 전기 도금 기술의 특정 예를 다음에 설명한다. 일 예에서, 희생 코어가, 281℉(138.3℃)의 융점을 가지는 "INDALLOY 281"로서 입수 가능한, 58% 비스무스와 42% 주석의 합금으로 금형내에서 그 희생 코어를 성형함으로써 만들어졌다. 그 금형이 희생 코어내에 한 패턴의 구멍들을 형성하였다. 그 희생 코어가 전도성 재료로 만들어졌기 때문에,그 희생 코어를 전도성으로 되게 하는 추가 단계가 요구되지 않았다. 그 다음, 그 희생 코어를 전기 도금을 위해 황동 회전봉상에 장착하였다.

그 후, 그 희생 코어와 황동 회전봉을, 16 온스/갤런의 니켈과, 0.5 온스/갤런의 브롬화 니켈과, 4.0 온스/갤런의 붕산을 함유하는 술팜산 나트륨용(도시되지 않음)내에 침지시켰다. 또한, 0.1 온스/갤런의 계면활성제, 즉, 미국 델라웨어주 월밍톤에 소재하는 이. 아이. 듀폰 드 네무어스 앤드 컴퍼니로부터 입수 가능한 "DUPONAL ME"를 그 욕에 첨가하여, H₂거품이 희생 코어의 표면들에 달라 붙는 것을 방지하고 그리하여 가스 점식(pitting)을 감소시키도록 하였다. 그 도금욕의 나머지는 증류수로 채워졌다. 다량의 S-니켈 양극 펠릿들을, 그 도금욕내에 매달려 있는 티타늄 바구니내에 넣고, 직조된 폴리프로필렌 백을, 도금욕내 입자들을 포획하기 위해 티타늄 바구니를 둘러싸도록 배치하였다. 그 도금욕이 5 마이크론 필터를 통하여 계속적으로 여과되었다. 그 도금욕의 온도는 90℉(32.2℃)으로 유지되었고, 도금욕 용액에서 4.0의 pH가 유지되었다. 평방 피트당 10 암페어의 전류 밀도가 48시간 동안 희생 코어에 공급되었다. 희생 코어에 공급된 전압은 바라는 암페어를 생성하도록 도금욕의 온도와 함수 관계를 가진다. 제거한 때, 희생 코어는, 그 희생 코어를 둘러싸고 24 mil(0.610 mm)의 균일한 평균 두께를 가지는 니켈로 만들어진 껍질을 포함하였다. 일반적으로, 평방 피트당 20 암페어에서는, 니켈이 대략 1 mil/hr(0.0254 mm/hr)의 비율로 부착되고, 평방 피트당 10 암페어에서는, 니켈이 대략 0.5 mil/hr(0.0127 mm/hr)의 비율로 부착된다. 일반적으로, 형성이 느릴수록강도가 증가되고 벽 두께와 기둥들의 균일성이 향상된다.

부착 후, 니켈 껍질의 일 부분을 절제함으로써 접근 구멍을 형성하였고, 희생 코어를 수용하는 니켈 껍질을, 희생 코어를 이루는 비스무스-주석 합금의 용융온도(281℉(138.3℃))보다 높지만 니켈의 용융 온도보다 낮은 온도로 가열하였다.

그러한 접근 구멍은, 희생 코어 재료가 용융된 때 그 재료가 니켈 껍질에서 흘러나오도록 하방으로 배열되었다. 그 결과, 깨끗한 통로들이 제공되었다. 또한, 희생 코어에 제공된 구멍들의 구멍 직경, 간격, 및 패턴에 따라 그 구멍들의 위치들 각각에 다수의 구멍 뚫린 기둥들이 형성되었다.

그 다음, 분사류 충돌 오리피스들이 EDM 기계 가공에 의해 소망의 패턴, 간격, 및 직경으로 본체 부분에 형성되었다.

본 발명에 따라 형성된 단일체의 분사류 층돌판은, 누출 문제없이 각각 제1및 제2 매니폴드(14, 16)의 내부 통로(22, 28)중 하나 또는 그들 모두와 유체가 소통하는 본체 부분(12)의 내부 통로(24)를 가지고 구조적으로 증강된다. 또한, 본체 부분(12)을 강화하는 기둥(48)의 패턴에 의해 구조적 완전함이 더 향상된다.

이러한 강도는, 그 본체 부분(12)이 최소의 판 편향을 가지고 비교적 높은 압력의열교환 유체를 취급할 수 있어 높은 열전달율을 제공한다는 점에서 특히 중요하다.

판 편향을 최소화하는 것은, 전자 회로와 같은 어떤 부품들에 인접하여 열교환기를 사용할 때 중요한데, 그것은, 편향이 열전달 유체 분사류(26)에 악영향을 끼쳐 열전달율과 그 부품 자체에 악영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

또한, 도면들의 도시 전체에 걸쳐, 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)의 직경(단면에서)에 관하여 본체 부분(12)의 높이가 명료함을 위해 크게 과장되어 있음이 주목된다. 그것은, 분사류 충돌판(10)이 그러한 칫수 비로 형성될 없다는 것을 말하는 것이 아니고, 비교적 많은 양의 열교환 유체가 본체 부분(12)내로 흐르기 위해쉽게 이용할 수 있도록 하고 냉각될 소자 또는 회로에 인접하여 본체 부분(12)을 용이하게 위치시키도록 본체 부분(12)의 두께를 매니폴드들내 통로들의 크기와 비교하여 상대적으로 얇게 하는 것이 바람직하다는 것을 말하는 것이다. 또한, 이점에 관해서, 본체 부분(12)은, 그 본체 부분(12)이 소자에 더 가깝게 더 용이하게 배치될 수 있도록 제1 및 제2 매니폴드(14, 16)의 축선들을 연결하는 면의 중앙에서 벗어나 배치되는 것이 유리할 수 있다.

다음, 제11도 내지 제13도를 참조하면, 본 발명에 따라 형성된 분사류 충돌판(70)의 또 다른 실시예가 나타내어져 있다. 특히 제12도와 제13도를 참조하면, 그 분사류 충돌판(70)은 본체 부분(76)의 가장자리를 따라 제공된 매니폴드(72)를 포함한다. 그 매니폴드(72)는 열전달 유체가 순환할 수 있는 유체 회로의 일부로서 유체원에 연결될 수 있다. 분사류 충돌판(70)이 오직 하나의 매니폴드(72)만을 가지고 나타내어져 있으나, 2개 이상의 그러한 매니폴드가 제공될 수 있음이 이해 된다. 또한, 특정한 용도와 열전달 요건에 따라 다른 매니폴드들이 열전달 유체원 또는 배출 라인들 및 저장소들과 더 접속될 수 있다. 분사류 충돌판(70)은, 그 분사류 충돌판(70)에 인접하여 위치되거나 그 판의 옆에서 흐르는 소자 또는 다른 매체를 가열 또는 냉각시키기 위한 열원 또는 히트 싱크로서 사용될 수 있다.

본체 부분(76)이 위에 설명된 형성 방법에 따라 매니폴드(72)와 일체로 그리고 그것과 동일한 재료로 만들어진다. 그 본체 부분(76)은 한 패턴의 분사류 충돌 오리피스(78)도 가지고 있다. 그 분사류 충돌 오리피스(78)은 본체 부분(76)의 내부 통로(80)로부터 연결된 개방부들을 제공하고, 그 내부 통로(80)는 매니폴드(72)의 내부 통로(82)와 연결되어 있다. 그리하여, 매니폴드(72)내에 공급된 열전달 유체가 그의 내부 통로(82)내에서 흐른 다음, 본체 부분(76)의 내부 통로(80)를 통하여 흐른 후, 분사류 충돌 오리피스(78)를 통하여 분사류 충돌판(70)으로부터 보내진다.

분사류 충돌 오리피스(78)가, 열영향을 받을 소자의 표면에 걸쳐 사실상 동일한 열전달 유체 충돌을 제공하기 위한 바람직한 패턴으로 나타내어져 있다. 상기한 바와 같이, 특정 용도와 바라는 결과에 따라 분사류 충돌 오리피스(78)를 위한 다른 패턴들도 예상된다. 제12도에 나타내어진 특정 패턴은, 본체 부분(76)의 제1 판(88)과 제2 판(90) 사이에 일체로 연결된 기둥(86)을 수용하도록 간격을 두고 떨어져 있다. 그 기둥(86)은, 분사류 충돌판(70)의 구조적 완전함을 증진시키기 위해 상기한 실시예들에서의 구멍 뚫린 기둥(48)과 유사하게 제공되는 것이 바람직하다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 그 기둥(86)과 구멍 뚫린 기둥(48)은, 열전달 유체를 소자에 보냄으로써 그러한 소자를 가열 또는 냉각시키기 위해 분사류 충돌판(70)을 사용할 때의 비교적 높은 유체 압력하의 판 편향을 감소시키는 것을 돕는데 유효하다. 또한, 기둥(86) 및/또는 기둥(48)이 제공되는 특정 패턴이 그러한 구조적 완전함에 영향을 끼친다.

기둥(86)을 포함하는 분사류 충돌판(70)을 만들기 위해, 접착, 융합 등에 의해 본체 형성 부분(98)과 연결된 매니폴드 형성 부분(94)을 포함하는 희생 코어(92)가 제공된다. 그 희생 코어(92)는, 그 희생 코어(92) 둘레에 본체 형성 재료를 부착함으로써 형성되는 분사류 충돌판(70)의 전체 형상과 일반적으로 유사한 전체 형상을 가진다. 추가 매니 폴드 또는 매니폴드들이 요구되는 경우에는, 추가 매니폴드 형성 부분들이 매니폴드 형성 부분(94)과 유사한 방식으로 본체 형성 부분(98)과 연결될 수 있다.

기둥(86)을 만들기 위해, 희생 코어(98)가 본체 형성 부분(98)을 관통하여 그리고 분사류 충돌판(70)의 본체 부분(76)내 기둥(86)의 소망의 패턴에 대응하는 패턴으로 제공된 구멍(100)을 가지고 있다. 그래서, 희생 코어(92) 둘레에의 본체형성 재료의 부착중에, 본체 형성 재료가 구멍(200) 각각의 내부 표면들에 부착하여, 본체 부분(76)의 제1 및 제2 판(88, 90)과 함께 형성된 기둥(86)을 일체로 제공하게 된다. 본체 형성 재료 부착 속도와 그러한 부착의 제어에 따라, 기둥(86)은 속이 비지 않은 것이거나 중공의 것이거나, 또는, 앞의 실시예들의 구멍 뚫린 기둥(48)과 유사하게 그 기둥을 통과하는 구멍을 가질 수 있다. 또한, 위에 논의된 부착 기술들 모두가, 기둥(86)을 가진 분사류 충돌판(70)을 제작하기 위해 예상 된다. 그 기둥(86)은, 날카로운 가장자기들에서 더 빠르게 부착하는 전기도금중의 경향 때문에, 그의 상단과 바닥에서 막혀 있으나 중앙에서는 중공인 것으로 형성될 수 있음을 주목하여야 한다. 부착 속도가 느릴수록 또는 구멍(100)의 가장자리들이 경사질수록 또는 부착 속도가 느리고 그 가장자리들이 경사질수록 이러한 경향이 감소하여, 더 강하고 단단한 기둥(86)을 제공하게 된다.

분사류 충돌판(70)이 희생 코어(92) 둘레에 형성된 후, 상기한 바와 같이, 희생 코어 재료를 제거할 수 있게 하는 적어도 하나의 접근 구멍이 제공되어야 한다. 또한, 그러한 제거는 희생 코어(92)의 용융, 분해, 또는 용액에 의한 용해에 의해 행해질 수 있다. 그 접근 구멍들은 위에 논의된 방법들 중 어느 한 방법으로 제공될 수 있다.

분사류 충돌 오리피스(78)는 분사류 충돌판(70)의 형성중에 제공되거나, 또는, 희생 코어(92)가 제거되기 전 또는 후에 제공될 수 있다. 또한, 그 분사류 충돌 오리피스(78)는 희생 코어(92)가 제거되기 전 또는 후에 천공 또는 기계 가공공정에 의해 형성될 수도 있다. 대안으로서는, 그 분사류 충돌 오리피스(78)가, 분사류 충돌 오리피스(78)의 패턴으로 돌기(도시되지 않음)를 희생 코어(92)의 본체 형성 부분(98)에 형성하거나, 또는, 상기한 바와 같이 포토레지스트 기술을 사용함으로써 부착 단계 중에 만들어질 수 있다. 돌기들을 제공하는 경우, 다듬질 단계가 요구된다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 분사류 충돌판(10 또는 70)이 가압된 유체원과 연결된 때와 그 분사류 충돌판(10 또는 70)이 열영향을 받을 전자 회로와 같은 부품에 대하여 정확하게 배치되어야 할 때 그 분사류 충돌판의 판 편향을 최소화하는 것이 중요한 양상이다. 본체 부분(12 또는 76)의 과도한 편향은, 전자 부품 자체 뿐만 아니라 그러한 분사류 충돌판(10 또는 70)의 열전달 능력에 악영향을 끼칠 수 있다. 어떤 악영향을 최소화하기 위해서는, 판 편향을 0.003 인치(0.0762mm) 이하의 어떤 특정 점으로 유지하는 것이 바람직하다. 그러한 것은,공차의 여지가 거의 없고 비교적 높은 열전달율이 요구되는 타입의 조밀하게 채워져 있는 전자회로 환경에서 사용하는데 특히 해당하는 것이다. 덜 민감한 환경에서는, 큰 판 편향이 묵인될 수 있다.

제11도 내지 제13도에 도시된 실시예에 따라 구성된 분사류 층돌판을, 그의 매니폴드를 25p.s.i의 유체 압력원에 연결하고, 그 다음, 50 p.s.i의 유체 압력원에 연결한 채 그의 본체 부분 위의 50개 지점에서 테스트하였다. 아래 표1은, 0 압력과 비교하여 25 p.s.i와 50 p.s.i에서의 측정된 평균 편향을 나타낸다. 분사류 충돌판이 정적으로 가압될 수 있도록 그 분사류 충돌판의 피실험 본체 부분에 분사류 충돌 오리피스들이 제공되지 않았다.

편향 테스트를 행하기 위해, 0.001 인치(0.00254 mm)까지의 분해능을 가진 선형 변위 변환기가 화강암 표면 판위 고정된 위치에 설치되었고, 분사류 충돌판이, 가장자리들에서 그 충돌판을 보유하고 그 판이 그 변환기 아래에서 각각의 테스트 지점으로 이동될 수 있게 하는 고정구에 설치되었다. 50개의 테스트 지점들은, 구조적 기둥들 사이 중간인 최대 편향의 지역들에서 선정되었다. 분사류 충돌판을 그의 가장 자리들에서 보유함으로써, 측정된 편향은 판 중심으로부터 그의 일측으로의 편향이다. 제로 압력에서, 선형 변위 변환기상의 임의의 기준위 각각의 테스트 지점의 높이를 3번 측정하고 평균하였다. 그 다음, 편향 측정치들을 제공하기 위해, 이 제로 높이 기준을 25 p.s.i.와 50 p.s.i.에서 각각의 테스트 지점에 대하여 행해진 높이 측정치들로부터 뺏다. 그 25 p.s.i.에서와 50 p.s.i.에서의 측정치들은 2번의 변위 판독치들의 평균에 의거하였다. 도한, 두 번째 또는 세 번째 세트의 판독치들이 취해지기 전에 1세트의 판독치들을 위해 전체 세트의 50개 지점들이 그 변위 변환기 아래에서 이동되었다. 초기의 제로 p.s.i. 데이터가 취해진 후에 25 p.s.i. 데이터가 취해지고, 그 다음, 50 p.s.i. 데이터가 취해지고, 마지막으로 1세트의 가압후 제로 p.s.i. 데이터가 취해졌다.

그 테스트들은, 최종 판 두께를 결정하는 외부 표면을 다듬질하기 위해 기계가공된 분사류 충돌판의 본체 부분에서 행해졌다. 그 기계 가공 작동에 의해, 눈에 보이는 표면 변동이 제공되었고, 그 변동의 결과로, 분사류 충돌판 본체의 판두께가 얇은 지역들이 생겼다. 표1에서 보여지는 바와 같이, 그러한 얇은 지점들의 편향에 대한 영향이 지점들 17, 18, 35, 36에 나타내어졌다. 그래서, 편향이 가장 큰이들 지역들이 판의 얇아짐에 의해 생김을 입증하기 위해, 지점들 15-18과 33-36을 연결하는 선들을 지나 판을 지나는 단면들을 취하였다. 포함된 지점들에서의 판 두께가 측정되었고 다음과 같았다. 즉, 지점 15=0.023인치(0.5842mm); 지점 16=0.021인치(0.5334mm), 지점 17=0.018인치(0.4572mm), 지점 18=0.018인치(0.4572mm), 지점 33=0.020 인치(0.508mm), 지점 34=0.019인치(0.4826mm), 지점 35=0.018인치(0.4572mm), 지점 36=0.018인치(0.4572mm). 가장 얇은 지점들 16, 17, 35, 16이 최대 편향을 가지는 동일 지점들이었다. 지점들 15, 16, 33은 적어도 0.020인치(0.508mm)의 두께를 가졌고, 편향 결과들은 받아들일 수 있는 한계들 내에 완전히 들어갔다. 마지막으로, 다른 가압 테스트들 후에 제로 압력에서 취해진 측정치들은, 분사류 충돌판 본체의 중대한 영구 변형 또는 소성 변형이 없는 것을 나타내었다.

본 발명에 따른 희생 코어(230)의 또 다른 실시예가 제14도에 나타내어져 있다. 그 희생 코어(230)는, 그로부터 형성된 분사류 충돌판이 구획들로 나누어져 있다는 점에서 유리하다. 이것을 달성하기 위해, 희생 코어(230)의 본체 형성 부분(232)이 제1 매니폴드 형성 부분(234)과 제2 매니폴드 형성 부분(236)을 가지고있다. 바람직하게는, 그 희생 코어 둘레에 형성된 분사류 충돌판내에 기둥들을 형성하기 위해 구멍(238)이 제공된다. 분사류 충돌판의 본체를 분리된 구획들로 나누기 위해, 본체 형성 부분(232)이, 부착될 본체 형성 재료와 조화될 수 있거나 그 재료와 동일한 재료의 분할기 스트립(240)을 가지고 있다. 예를 들어, 전기 도금이 이용되는 경우에는, 그 분할기 스트립(240)이 전도성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 전기 도금에 의해 부착될 재료와 동일한 재료로 된다. 즉, 니켈이 도금되는 경우에는 그 분할기 스트립(240)이 니켈로 된다.

부착된 본체 형성 재료는, 희생 코어(230)가 제거된 후에 2개의 분리된 구획들이 제공되도록 부착증에 분할기 스트립의 노출된 가장 자리들을 따라 분할기 스트립(240)과 일체로 된다. 각각의 구획이 그 자신의 매니폴드를 가지고 있다. 또한, 부착에 의해 분할기 스트립(240)을 분사류 충돌판내에 정착시키기 위해 그 분할기 스트립에 구멍(242)이 제공되는 것이 바람직하다.

그리하여, 각각의 분리된 구획이 독립적으로 제어되고 열전달 유체를 공급받을 수 있다. 또한, 매니폴드들중 하나가 열전달 유체의 제거 또는 재순환을 위한 배출 라인 또는 흡인 라인과 연결될 수 있다. 그점에 관해서, 분사류 충돌 오리피스들이, 하나의 구획에는 열전달 유체를 충돌시키기 위해 제공되는 한편, 다른 구획에는 열전달 매체를 제거하기 위해 제공되는 것이 유리할 수 있다. 또한, 그 분사류 충돌 오리피스들이 분사류 충돌판의 대향된 판들을 관통하여 제공될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기한 분사류 충돌판들에 많은 변형이 행해질 수 있음이 이해되나. 이점에 간해서, 그러한 분사류 충돌판의 본체 부분에 대한 많은 다른 형상 또는 기하학적 구조가 예상된다. 명확하게는, 분사류 충돌판이 하나 이상의 만곡된 표면을 가지거나, 또는, 원추 등과 같은 기하학적 물체의 형태로 만들어질 수 있다. 그러한 분사류 충돌판의 형상은, 희생 코어를 성형하거나 다른 방식으로 제작하는 능력과, 그 희생 코어의 표면들에 본체 형성 재료를 부착하는 능력에의해 제한된다. 복잡한 형상들의 분사류 충돌판들을 제작할 수 있기 때문에, 그러한 분사류 충돌판들이, 복잡한 표면들 또는 기하학적 구조들을 가지는 부품들에 매우 긴밀하게 맞도록, 또는, 그러한 복잡한 형상들을 다른 방식으로 요하는 환경에서 사용되도록 설계될 수 있다.

예를 들어, 제7도를 참조하면, 본체 부분(12)이, 도시된 회로판의 전자 회로부품들의 수준들의 변화에 대응하기 위해 계단진 부분들을 가지도록 형성될 수 있다. 분사류 충돌 오리피스(18)가 모두, 그 오리피스들을 통하여 열전달 유체가 보내질 소자로부터 사실상 등거리에 있을 수 있다.

또한, 분사류 충돌판의 매니폴드들이 많은 상이한 방식으로 본체 부분과 일체로 만들어져 연결될 수 있다는 것이 예상된다. 또는, 그것은, 희생 코어를 적절히 형성함으로써 달성된다. 명확하게는, 그의 매니폴드 형성 부분이, 그러한 분사류 충돌판의 본체 부분의 가장자리 또는 어떤 중간 부분을 따라 길이방향이나 원주방향으로 연장하도록 제공될 수 있다. 그것은, 더 복합한 기하학적 구조를 수반하는 것들 뿐만 아니라 대체로 평면상의 본체 부분에도 해당된다.

또한, 단일체의 열교환기를 형성하는데 사용되는 재료는, 희생 코어 둘레에 부착될 수 있고 그 열교환기와 관련된 압력들을 취급하기에 충분히 강하며 용융, 융해, 분해 등에 의해 희생 코어를 제거하는 단계중에 구조적 완전함을 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 바람직한 재료들로는, 위에 설명된 바와 같은 무전해 도금이나 또는 전기 도금에 의해 용이하게 전기 화학적으로 피복되는 니켈과 구리가 있다.

또한, 특정한 열교환기의 적용 상황과 환경에 따라 선택될 수 있는 형성 재료들을 층으로 부착하는 것도 예상된다. 예를 들면, 강도와 어떤 일정한 유체들에 대한 내식성 때문에 희생 코어에 니켈의 층을 먼저 부착한 다음, 구리의 양호한 열전도도의 이점을 취하기 위해 본체의 나머지로서 구리를 부착하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 통제적인 부착은 전기 도금에 의해 용이하게 달성될 수 있다.

그리하여, 본 발명의 범위는 이 명세서의 다수의 실시예들에 의해 설명된 구조들에 제한되는 것이 아니고, 첨부된 특허 청구의 범위의 한정에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (10)

1. 열전달 유체원과 연결될 단일체의 분사류 충동판으로서, 그 안에 내부통로(22, 80)를 가지고 있고, 또한 그 내부 통로(22, 80)와 본체 부분(12, 76)의 외부 사이의 유체 연결을 제공하고 본체 부분으로부터 열전달 유체 분사류를 보내기 위해 본체 부분(12, 76)의 하나의 판(20, 50; 88, 90)을 관통하는 분사류 충돌 오리피스(18, 78)를 가지고 있는 본체 부분(12, 76)을 포함하는 분사류 충돌판을 제작하는 방법에 있어서,

   (a) 본체 형성 부분(32;96;232)을 가진 희생 코어(30;92;230)를 형성하는 단계와,

   (b) 형성 재료를 희생 코어(30;92;230) 상에 부착시킬 수 있는 적어도 하나의 주위 용액, 가스 또는 그 혼합물을 포함하는 제어된 환경내에 희생 코어(30;92;230)를 위치시키는 단계와, 희생 코어(30;92;230)를 적어도 부분적으로 둘러싸고 희생 코어(30;92;230) 둘레에 껍질을 형성하기 위해 희생 코어(30;92;230)둘레에 형성 재료를 부착하는 단계로서, 그것에 의해, 단일체의 분사류 충돌판의 본체 부분(12;76)을 일체로 만드는 상기 부착 단계와,

   (c) 단일체의 분사류 충돌판의 동체 외측으로부터 희생 코어(30;92;230)에 접근할 수 있게 하도록 그 동체를 관통하여 접근 구멍을 제공하는 단계와,

   (d) 단일체의 분사류 충돌판의 본체 부분(12;76)내에 내부 통로(22;80)를 남기도록 접근 구멍을 통하여 단일체의 분사류 충돌판내로부터 희생 코어(30;92;230)를 제거하는 단계, 및

   (e) 분사류 충돌판으로부터 열전달 유체를 보내기 위해, 상기 부착 단계중에 형성된 본체 부분(12;76)의 하나의 판(25,50;88,90)을 관통하여 분사류 충돌 오리피스(18;78)를 제공하는 단계를 포함하고,

   (f) 상기 분사류 충돌 오리피스(18:78)들을 제공하는 단계는 희생 코어(30;92;230)의 본체 형성 부분(32;96,232)의 적어도 하나의 표면으로부터 연장하고 상기 부착 단계중에 형성 재료가 역시 부착되는 돌기(54;54')들을 제공하는 단계와, 상기 부착 단계가 완료된 후 돌기(54; 54')들의 끝에 부착된 본체 형성 재료를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 돌기(54;54')들의 끝에 부착된 본체 형성 재료를 제거하는 단계는 희행 코어(30;92;230)가 분사류 충돌판의 본체 부분(12;76)내에 있는 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기 (54)들을 제공하는 단계는 희생 코어(30;92;230)와 동일한 재료로 돌기(54)들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌기(54')들을 제공하는 단계는 이러한 요소(54')들의 말단부가 본체 형성 부분(32;96;232)의 적어도 하나의 표면으로부터 연장하도록 남겨 두는 동안, 희생 코어(30;92;230)와는 다른 재료의 다수의 별도로 만들어진 요소(54')들을 본체 형성 부분(12;76)내에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
5. 제4항에 있어서, 희생 코어(30;92;230)의 본체 형성 부분(32;96;232)내에 끼워진 요소(54')들은 금속 와이어들로 이루어져 있고, 상기 방법은 상기 부착 단계 후에 금속 와이어들에 에칭액을 부여함으로써, 희생 코어(30;92;230)를 제거하는 단계와는 별개의 단계로서 분사류 충돌 오리피스(18;78)들 내로부터 금속 와이어들을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
6. 제5항에 있어서, 부착된 본체 형성 재료는 니켈이고, 금속 와이어들은 구리이며, 에칭액은 시안화 나트륨과 수산화 나트륨의 용액으로 이루어져 있는것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 분사류 충돌 오리피스(18;78)를 제공하는 단계는 한 패턴으로 배열된 다수의 분사류 충돌 오리피스(18;78)들을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 돌기(54')들을 제공하는 단계는 이러한 요소(54')들의 말단부가 본체 형성 부분(32;96;232)의 적어도 하나의 표면으로부터 연장하도록 남겨 두는 동안, 희생 코어(30;92;230)와는 다른 재료의 다수의 별도로 만들어진 요소(54')들을 본체 형성 부분(12;76)내에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
9. 제8항에 있어서, 희생 코어(30;92;230)의 본체 형성 부분(32;96,232)내에 끼워진 요소(54')들은 금속 와이어들로 이루어져 있고, 상기 방법은 상기 부착 단계 후에 금속 와이어들에 에칭액을 부여함으로써, 희생 코어(30;92;230)를 제거하는 단계와는 별개의 단계로서 분사류 충돌 오리피스(18;78)들 내로부터 금속 와이어들을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.
10. 제9항에 있어서, 부착된 본체 형성 재료는 니켈이고, 금속 와이어들은 구리이며, 에칭액은 시안화 나트륨과 수산화 나트륨의 용액으로 이루어져 있는것을 특징으로 하는 단일체 분사류 충돌판 제작 방법.