KR100356494B1 - 방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환 효율을 높일 수 있도록 함과 아울러 제작 능률을 향상시킬 수 있도록 한 방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기를 제공한다.

상기와 같은 방열체의 제조방법은 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 유체관에 설치되는 방열체의 제조방법에 있어서, 내부에 그물망 형상의 미세통로를 갖는 형틀을 마련하는 단계와; 상기 형틀의 미세통로내에 용융 상태의 금속을 주입하는 단계와; 상기 형틀의 미세통로내에 주입된 상기 금속을 응고시키기 위해 건조시키는 단계와; 상기 금속만이 남도록 건조된 상태의 형틀을 소각하여 다공성의 방열체를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 열교환기는, 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 유체관과, 상기 유체관상에 결합되는 다공형의 방열체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기에 있어서, 상기 방열체는 상기 유체관의 하부가 안착되는 안착부가 형성된 하부 방열체와, 상기 유체관의 상부가 안착되는 안착부가 형성되고 상기 하부 방열체에 포개지게 결합되는 상부 방열체로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기{A METHOD FOR MANUFACTURING OF RADIATION GOODS AND THEREOF USE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 효율을 높일 수 있도록 함과 아울러 제작 능률을 향상시킬 수 있도록 한 방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 냉장고, 에어컨, 자동차 등에 사용되며, 단위 부피당 열을 교환하는 열교환 효율이 가장 높으면서 최소의 비용으로 제작될 것이 요구된다.

따라서, 열교환 효율을 높이기 위해서는 열교환매체의 유동 경로가 적절히설계되여야 하며, 제작 비용을 낮추기 위해서는 열교환 매체의 유동 경로를 효과적으로 제작할 수 있어야 한다.

도 1은 종래 기술의 일례에 따른 열교환기의 구성을 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 유체 유동관(1)의 외측에 방열핀(2)을 형성하여 열교환이 이루어지도록 구성되어 있다.

그런데, 종래 기술에 의한 열교환기는 방열핀(2)을 유체 유동관(1)에 고정하기에 곤란한 것 등 제작상의 문제점이 있을 뿐만 아니라 열교환 효율을 높이기 대형으로 제작하여야 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 열교환 효율을 높일 수 있도록 함과 아울러 제작 능률을 향상시킬 수 있도록 한 방열체의 제조방법 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 다른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 분해 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 열교환기의 제조공정의 일실시예를 나타낸 공정도.

도 10은 도 9의 공정에 의한 형틀의 외관을 도시한 사시도.

도 11은 도 10에 도시된 형틀의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도.

도 12는 도 9의 공정에 의한 방열체의 외관을 도시한 사시도.

도 13은 도 12에 도시된 방열체의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도.

도 14는 본 발명에 따른 열교환기의 제조공정의 다른 실시예를 나타낸 공정도.

도 15는 도 14의 공정에 의한 형틀의 외관을 도시한 분해 사시도.

도 16은 도 15에 도시된 형틀의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도.

도 17은 도 14의 공정에 의한 방열체의 외관을 도시한 분해 사시도.

도 18은 도 17에 도시된 방열체의 내부를 부분적으로 보인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,10a,10b,10c,10d,10e : 유체관

30,31,32,33,50,70,71 : 방열체

40 : 형틀

60,61 : 상ㆍ하부 형틀

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 유체관에 설치되는 방열체의 제조방법에 있어서, 내부에 그물망 형상의 미세통로를 갖는 형틀을 마련하는 단계와; 상기 형틀의 미세통로내에 용융 상태의 금속을 주입하는 단계와; 상기 형틀의 미세통로내에 주입된 상기 금속을 응고시키기 위해 건조시키는 단계와; 상기 금속만이 남도록 건조된 상태의 형틀을 소각하여 다공성의 방열체를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열교환기는, 상기와 같은 열교환기는, 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 유체관과, 상기 유체관상에 결합되는 다공형의 방열체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기에 있어서, 상기 방열체는 상기 유체관의 하부가 안착되는 안착부가 형성된 하부 방열체와, 상기 유체관의 상부가 안착되는 안착부가 형성되고 상기 하부 방열체에 포개지게 결합되는 상부 방열체로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 열교환기의 바람직한 실시예를 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 다른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이다.

본 발명에 의한 열교환기는 도 2에 도시된 바와 같이, 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 선형으로된 유체관(10)과, 이 유체관(10)상에 결합되는 다공형의 방열체(30)로 구성된다.

상기 유체관(10)은 유로가 원형 단면으로 형성되고, 상기 방열체(30)에는 이 원형 단면을 갖는 유체관(10)이 삽입 결합되도록 원형 단면을 갖는 삽입공(30a)이 형성된다.

본 발명의 열교환기는 도 3에 도시된 바와 같이, 선형으로된 유체관(10a)의 유로가 정사각형 단면으로 형성되고, 방열체(31)에는 이 정사각형 단면을 갖는 유체관(10a)이 삽입 결합되도록 정사각형 단면을 갖는 삽입공(31a)이 형성된다.

본 발명의 열교환기는 도 4에 도시된 바와 같이, 선형으로된 유체관(10b)의유로가 직사각형 단면으로 형성되고, 방열체(32)에는 이 직사각형 단면을 갖는 유체관(10b)이 삽입 결합되도록 직사각형 단면을 갖는 삽입공(32a)이 형성된다.

본 발명의 열교환기는 도 5에 도시된 바와 같이, 선형으로된 유체관(10c)의 유로가 타원형 단면으로 형성되고, 방열체(33)에는 이 타원형 단면을 갖는 유체관(10c)이 삽입 결합되도록 타원형 단면을 갖는 삽입공(33a)이 형성된다.

본 발명의 열교환기는 도 6에 도시된 바와 같이, 선형으로된 유체관(10,10a,10b,10c)에 방열체(30,31,32,33)가 구비된 단위체를 다수개 배열 형성하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 유체관(10,10a,10b,10c)의 출구와 다른 유체관(10,10a,10b,10c)의 입구는 상호 연결관(20)에 의해 연결되는데, 이 연결관(20)에 의해 상기 유체관(10,10a,10b,10c)은 하나의 유로를 형성할 수 있게 된다.

여기에서 적용된 유체관(10,10a,10b,10c)의 유로는 원형으로 도시하였으나, 전술한 도 2 내지 도 4에서 도시된 정사각형, 직사각형, 타원형으로도 변경 실시할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 열교환기는 도 7에 도시된 바와 같이, 선형으로된 유체관(10d)을 다수개 배열하고, 이 배열된 다수개의 유체관(10d) 전체에 방열체(34)를 설치 구성할 수 있도 있다.

여기에서 적용된 유체관(10d)의 유로는 원형으로 도시하였으나, 전술한 도 2 내지 도 4에서 도시된 정사각형, 직사각형, 타원형으로도 변경 실시할 수 있음은물론이다.

본 발명에 의한 열교환기는 도 8에 도시된 바와 같이, 비선형의 유체관(10e)과 방열체(35)를 결합하기 위한 구성을 나타낸 것으로, 전술한 도 2 내지 도 7의 선형 유체관에 적용되는 방열체의 구조와 상이하게 방열체(35)의 구조를 변경한 것이다.

부언하면, 상기 방열체(35)는 상기 유체관(10e)의 하부가 안착되는 안착부(36a)가 형성된 하부 방열체(36)와, 상기 유체관(10e)의 상부가 안착되는 안착부(37a)가 형성되고 상기 하부 방열체(36)에 포개지게 결합되는 상부 방열체(37)로 구성된다.

상기와 같이, 방열체(35)를 하부 방열체(36)와 상부 방열체(37)로 분리 구성한 이유는 유체관(10e)이 비선형이기 때문이다. 즉, 유체관(10e)이 비선형으로 형성되면, 전술한 도 2 내지 도 7에 도시된 방열체의 삽입공에 결합할 수 없기 때문이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 방열체 및 열교환기의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명에 따른 열교환기의 제조공정의 일실시예를 나타낸 공정도이고, 도 10은 도 9의 공정에 의한 형틀의 외관을 도시한 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 형틀의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도이며, 도 12는 도 9의 공정에 의한 방열체의 외관을 도시한 사시도이며, 도 13은 도 12에 도시된 방열체의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도이며, 도 14는 본 발명에 따른 열교환기의 제조공정의 다른 실시예를 나타낸 공정도이며, 도 15는 도 14의 공정에 의한 형틀의 외관을 도시한 분해 사시도이며, 도 16은 도 15에 도시된 형틀의 내부 상태를 부분적으로 보인 단면도이며, 도 17은 도 14의 공정에 의한 방열체의 외관을 도시한 분해 사시도이며, 도 18은 도 17에 도시된 방열체의 내부를 부분적으로 보인 단면도이다.

본 발명에 의한 방열체 및 열교환기의 제조방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 가공 장치(미도시)등을 이용하여 가연성 재질의 형틀(40)을 가공한다(S1). 상기 S1의 단계에 의해 가공된 형틀(40)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙부에 선형의 유체관이 관통 삽입되어 설치되도록 삽입공(41)이 형성되고, 내부에 그물망 형상으로 미세한 유로(42)가 형성된다.

이 유로(42)는 삽입공(41)을 제외한 나머지 전체에 크기와 위치가 불규칙 또는 규칙적으로 형성되고, 형틀(40)의 외주연으로 개구되게 형성된다.

좀더 상세하게 상기 유로(42)는 그 일례로 벌집 모양으로 형성되며, 형틀(40)의 외주면과 삽입공(41)의 내주면 사이 두께 전체에 걸쳐 형성되는 것이다.

상기 S1의 단계를 진행하여 형틀(40)이 완성되면, 이 형틀(40)을 용융된 상태의 금속이 수용된 수용조(미도시)에 투입한다(S2).

상기 S2 단계를 진행하면, 상기 수용조내의 용융 금속은 형틀(40)내에 형성된 미세한 유로(42)내로 유동되어 채워지게 된다.

상기 S2 단계를 진행한 후에 형틀(40)을 상기 수용조로부터 꺼내어 일정한시간 동안 용융 금속을 건조시킨다(S3).

상기 S3 단계를 진행한 후에 형틀(40)을 소각시킨다(S4).

상기 S4 단계를 진행하게 되면, 가연성 재질의 형틀(40)은 모두 소각되어 제거되는 한편, 유로(42)속에 채워져 응고된 금속만은 남아있게 되어, 결국에는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 방열체(50)가 형성되는 것이다.

즉, 방열체(50)의 내부는 도 13에 도시된 바와 같이, 그물망의 다공(52)이 형성되는 것이다.

상기 S4 단계를 진행한 후에 방열체(50)를 은 또는 금 또는 구리등으로 도금을 한다(S5).

이후, 방열체(50)에 형성된 삽입공(51)에 선형의 유체관을 삽입하여 결합하는 순서를 진행한다(S6).

이렇게 함으로써, 열교환기의 제조 과정이 완료된다.

이제까지의 설명은 본 발명에 의한 열교환기의 일 실시예에 따른 제조 공정을 설명한 것이다.

이하부터는 본 발명에 의한 열교환기의 다른 실시예에 따른 제조 공정을 설명한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 먼저, 가공 장치(미도시)를 이용하여 가연성 재질의 상ㆍ하부 형틀(60)(61)을 가공한다(S10). 상기 S10의 단계에 의해 가공된 상ㆍ하부 형틀(60)(61)은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 하부 형틀(61)의 상면에는 비선형 유체관의 하부측이 안착되는 안착부(61a)가 형성된다. 이 하부 형틀(61)의 내부에는 그물망 형상으로 미세한 유로(62)가 형성된다.

한편, 상부 형틀(60)의 하면에는 상기 비선형 유체관의 하부측이 안착되는 안착부(60a)가 형성된다. 이 상부 형틀(60)의 내부에는 그물망 형상으로 미세한 유로(미도시)가 형성된다.

상기 상ㆍ하부 형틀(60)(61)의 안착부(60a)(61a)에 형성된 유로는 안착부(60a)(61a)를 제외한 나머지 전체에 크기와 위치가 불규칙 또는 규칙적으로 형성되고, 상ㆍ하부 형틀(60)(61)의 외주연으로 개구되게 형성된다.

좀더 상세하게 상기 유로는 그 일례로 벌집 모양으로 형성되며, 상ㆍ하부 형틀(60)(61)의 내부 전체에 형성된다.

상기 S10의 단계를 진행하여 상ㆍ하부 형틀(60)(61)이 완성되면, 하부 형틀(61)의 안착부(61a)에 비선형 유체관을 안착시키고, 이 하부 형틀(61)에 상부 형틀(60)을 포개어 결합한다(S20)(S30)(S40).

상기 S20, S30, S40 단계를 진행한 후에, 유체관이 결합된 상ㆍ하부 형틀(60)(61)을 용융된 상태의 금속이 수용된 수용조(미도시)에 투입한다(S50).

상기 S50 단계를 진행하면, 상기 수용조내의 용융 금속은 상ㆍ하부 형틀(60)(61)내에 형성된 미세한 유로내로 유동되어 채워지게 된다.

상기 S50 단계를 진행한 후에 상ㆍ하부 형틀(60)(61)을 상기 수용조로부터 꺼내어 일정한 시간 동안 용융 금속을 건조시켜 응고화 상태가 되도록 한다(S60).

상기 S60의 단계를 진행한 후에 상ㆍ하부 형틀(60)(61)을 소각시킨다(S70).

상기 S70 단계를 진행하게 되면, 가연성 재질의 상ㆍ하부 형틀(60)(61)은 모두 소각되어 제거되는 한편, 유로속에 채워져 응고된 금속만은 남아있게 되어, 결국에는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 상ㆍ하부 방열체(70)(71)가 형성되며, 이 상ㆍ하부 방열체(70)(71)에는 비선형 유체관이 결합된 상태가 된다.

여기서, 미설명 부호 70a,71a는 다공중의 하나이다.

상기 S70 단계를 진행한 후에 상ㆍ하부 방열체(70)(71)를 은 또는 구리 또는 금등으로 도금을 진행한다(S80).

이렇게 함으로써, 열교환기의 제조과정이 완료된다.

한편, 도면상에는 도시하지는 않았지만, 전술한 도 9의 공정도에서도 도 13의 공정도에서와 같이 방열체를 상하로 분리 구성할 수 있도 있다.

그리고, 전술한 도 13의 공정도에서 비선형 유체관을 결합하는 단계를 상ㆍ하부 형틀의 소각전에 진행하였으나, 상ㆍ하부 방열체를 모두 완성한 후에 상ㆍ하부 방열체에 형성된 안착부에 유체관을 설치하는 것도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 유체관내로 가열된 온수 또는 증기를 순환시키면, 가열된 온수 또는 증기는 방열체가 다공형상의 그물망으로 형성되어 있기 때문에 이 방열체를 통해 외부와 열교환되는 성능이 월등하게 뛰어나게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명의 유체관내로 가열된 온수 또는 증기를 순환시키면, 가열된 온수 또는 증기는 방열체가 다공형상의 그물망으로 형성되어 있기 때문에 이 방열체를 통해 열이 전달되는 성능이 뛰어난 효과를 발휘하게 된다.

또한, 본 발명은 주택, 공공건물 및 사물실에서 증기, 온수난방 장치에도 사용이 가능하며, 에어컨의 공기냉각 및 가열장치에도 적용 가능하며, 보일러의 증기발생장치에도 사용 가능하며, 자동차의 내연기관의 라디에이터에도 사용 가능하며, 냉장고의 냉각장치에도 사용 가능하며, 공기에 함유되는 물증기와 액체 증기의 증기응결장치에도 사용 가능하는 매우 유용하게 산업에 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 유체관(10,10a,10b10c,10d,10e)에 설치되는 방열체의 제조방법에 있어서,

   내부에 그물망 형상의 미세통로(42,62)를 갖는 형틀(40,60,61)을 마련하는 단계와;

   상기 형틀(40,60,61)의 미세통로(42,62)내에 용융 상태의 금속을 주입하는 단계와;

   상기 형틀(40,60,61)의 미세통로(42,62)내에 주입된 상기 금속을 응고시키기 위해 건조시키는 단계와;

   상기 금속만이 남도록 건조된 상태의 형틀(40,60,61)을 소각하여 다공성의 방열체(50,70,71)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방열체의 제조방법.
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3. 삭제
4. 유체가 흐를수 있도록 유로를 가진 비선형 유체관(10e)과, 상기 유체관(10e)상에 결합되는 다공형의 방열체(35)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기에 있어서, 상기 방열체(35)는 상기 유체관(10e)의 하부가 안착되는 안착부(36a)가 형성된 하부 방열체(36)와, 상기 유체관(10e)의 상부가 안착되는 안착부(37a)가 형성되고 상기 하부 방열체(36)에 포개지게 결합되는 상부 방열체(37)로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
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