KR101218314B1 - 열교환기용 마이크로채널 판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 마이크로 채널 인쇄기판형 열교환기를 열전달 성능 저해요인으로 알려진 축방향 전도 열손실을 감소시키기 위하여 제한된 크기의 진공로를 사용하였을때, 축방향 전도 열전달 면적을 줄이고 열전달 길이를 늘려 줄 수 있는 구조의 열교환기용 마이크로채널 판에 관한 것이다.
이와 같은 열교환기용 마이크로채널 판은 구조적 안정성이 보안되고, 판 내부(intra-layer)에서 유체가 잘 섞일 수 있어 열교환이 효율적이다.
또한, 절개부로 인해 축방향 전도 열손실이 감소되고, 열전달 길이는 늘어남으로 열교환기의 성능이 향상된다.

Description

열교환기용 마이크로채널 판{Micro Channel Plate for Heat Exchanger}

본 발명은 마이크로 열교환기를 이루는 열교환기용 마이크로채널 판에 관한 것이다.

마이크로채널 열교환기는 MEMS(Micro Elector-Mechanical System) 기술을 이용하여 가공된 마이크로채널을 구비한 얇고 작은 금속판을 수 장에서 수십 장 적층하여 제작된다. 열교환기에 사용되는 마이크로 채널이란 특성 길이가 1 ㎛ 에서 1 ㎜사이인 채널을 말한다.

마이크로 채널을 구비하는 열교환기는 정상상태의 관내 유동에서 관내 열전달 계수가 관직경에 반비례한다는 것을 이용한 것으로 폭이 좁은 마이크로 채널을 만들고 그 채널 속으로 유체를 흘려 고온의 유체와 저온을 유체가 열교환하도록 할 수 있다.

채널의 크기가 작아지고 채널의 수가 늘어날수록 단위체적당 큰 전열면적을 가지므로 기존의 매크로(macro) 단위의 열교환기와 비교하여 우수한 성능을 보이며, 소형화 및 경량화가 가능하다. 이러한 장점으로 초소형 전자기기 및 국소냉각을 요구하는 다양한 분야에서 마이크로채널 열교환기의 적용에 대한 관심이 늘어나고 있다.

본 발명은 일반적인 마이크로 채널 인쇄기판형 열교환기를 열전달 성능 저해요인으로 알려진 축방향 전도 열손실을 감소시키기 위하여 제한된 크기의 진공로를 사용하였을때, 축방향 전도 열전달 면적을 줄이고 열전달 길이를 늘려 줄 수 있는 구조로 이루어진 열교환기용 마이크로채널 판을 제공하려는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 열교환기에 적용되는 마이크로채널 판에 있어서, 플레이트와; 상기 플레이트의 양측에 형성되는 메인 출입홀과; 상기 양측의 메인 출입홀을 연결하며 채널을 형성하되, 채널의 길이가 직선으로 연결된 길이 보다 연장되도록 굴곡되게 형성되는 다수개의 마이크로채널과; 상기 마이크로채널을 통해 유동되는 유체의 열손실을 방지하기 위해 상기 플레이트에 형성되는 다수개의 절개부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 마이크로채널 판에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 마이크로채널 판의 하프 에칭으로 인해 마이크로채널 판의 구조적 안정성이 보안되고, 판 내부(intra-layer)에서 유체가 잘 섞일 수 있어 열교환이 효율적이다.

또한, 절개부로 인해 축방향 전도 열손실이 감소되고, 열전달 길이는 늘어남으로 열교환기의 성능이 향상된다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기용 마이크로채널 판을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 사시도,
도 3은 도 1의 B부분을 확대한 사시도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 마이크로채널 판의 사용예를 나타낸 도면.

본 발명은 열교환기에 적용되는 마이크로채널 판으로서, 플레이트(100)와 메인 출입홀(10)과 마이크로채널(20) 및 절개부(30)를 포함하여 구성된다.

도 1을 참조하면,

플레이트(100)는 직사각 형태일 수 있고, 통상 금속재를 이용하여 제작된다.

메인 출입홀(10)은 유체의 출입을 위해 플레이트(100)의 양측에 형성되는 구성으로, 유입홀(11,13)과 유출홀(12,14)로 구분된다.

마이크로채널(20)은 상기 양측의 메인 출입홀(10)을 연결하며 채널을 형성하되, 채널의 길이가 직선으로 연결된 길이 보다 연장되도록 굴곡되게 형성시키는 것이 바람직하다. 즉, 유입홀(11)과 유출홀(14)을 연결하며 채널을 형성하되 도 1의 플레이트(10)를 기준으로 직선으로 연결하는 것 보다 길이가 더욱 길어지도록 굴곡되게 형성하는 것을 뜻하는 것으로, 이렇게 굴곡되게 형성하면 열교환 길이가 길어지므로 열교환 성능이 향상된다.

절개부(30)는 상기 마이크로채널(20)을 통해 유동되는 유체의 열손실을 방지하기 위해 상기 플레이트(100)에 다수개 형성되는 구성으로, 도 1에 도시한 바와 같이 형성될 수 있으며 이러한 구성은 플레이트(100)의 축(Z) 방향 전도 열손실을 감소시키기 위해 축(Z) 방향 전도 열전달 면적을 줄일 것으로, 이를 통해서도 열교환 성능이 향상된다.

한편, 플레이트(100)는 다수개로 형성된 마이크로채널(20)로 인해 강도가 약해지는데 이를 보강하기 위한 수단으로 보강부(40)가 더 포함될 수 있고, 또 다수개의 마이크로채널(20)을 통해 각각 독립적으로 이동되는 유체가 서로 혼합되며 이동될 수 있도록 하프 에칭부(50)가 더 포함될 수 있다.

보강부(40)는 플레이트(100)의 구조적 안정성을 확보(강도 보강)하기 위해 도 2에 도시한 바와 같이 상기 다수개의 마이크로채널(20)과 연결된 구성이고, 하프 에칭부(50)는 도 3과 같이 플레이트(100)에 형성되는 구성이다.

이상과 같이 구성된 마이크로채널 판을 도 4와 같이 다수개 구비하고, 플레이트의 사이 사이에 얇은 박판으로 형성되어 유체의 혼용을 막는 차단판(201,202)을 개재하여 접합하면, 도 5에 도시한 바와 같은 열교환기를 이루는 열교환기 본체(300)를 제작할 수 있다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 메인 출입부 20: 마이크로 채널
30: 절개부 40: 보강부
50: 하프 에칭부 100: 플레이트
300: 열교환기 본체

Claims (3)

1. 열교환기에 적용되는 마이크로채널 판에 있어서,
   플레이트(100)와;
   상기 플레이트(100)의 양측에 형성되는 메인 출입홀(10)과;
   상기 양측의 메인 출입홀(10)을 연결하며 채널을 형성하되, 채널의 길이가 직선으로 연결된 길이 보다 연장되도록 굴곡되게 형성되는 다수개의 마이크로채널(20)과;
   상기 마이크로채널(20)을 통해 유동되는 유체의 열손실을 방지하기 위해 상기 플레이트(100)에 형성되어 상기 플레이트(100)의 축(Z) 방향 전도 열손실을 감소시키기 위해 축(Z) 방향 전도 열전달 면적을 줄이는 다수개의 절개부(30);
   를 포함하여 구성되고,
   상기 플레이트(100)는 구조적 안정성을 확보하기 위해 상기 다수개의 마이크로채널(20)과 연결되는 보강부(40)가 더 포함되며,
   상기 플레이트(100)는 다수개의 마이크로채널(20)을 통해 각각 독립적으로 이동되는 유체가 서로 혼합되며 이동될 수 있도록 하프 에칭부(50)가 더 포함되고,
   상기 다수개의 마이크로채널(20) 사이에 접합되고, 얇은 박판으로 형성되어 유체의 혼용을 막는 차단판(201, 202)이 더 포함되며,
   상기 플레이트(100)는 뒤집어서 사용할 수 있어, 각각 서로 다른 유체들을 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 열교환기용 마이크로채널 판.
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