KR101517786B1 - Heat exchanger for pulse tube refrigerator and method for manufacturing the same - Google Patents

Heat exchanger for pulse tube refrigerator and method for manufacturing the same Download PDF

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KR101517786B1 KR1020130040434A KR20130040434A KR101517786B1 KR 101517786 B1 KR101517786 B1 KR 101517786B1 KR 1020130040434 A KR1020130040434 A KR 1020130040434A KR 20130040434 A KR20130040434 A KR 20130040434A KR 101517786 B1 KR101517786 B1 KR 101517786B1
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Abstract

본 발명은 맥동관 냉동기용 열교환기에 관한 것으로서, 재생부와 맥동관에 각각 연결되어, 열교환하는 맥동관 냉동기용 열교환기에 있어서, 한쌍으로 마련되어, 상기 재생부와 상기 맥동관에 각각 연결되고, 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공을 형성하되, 작동유체가 유동하도록 상기 관통공으로 부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로를 형성하는 열전달부; 소정깊이 함몰형성되어 상기 한 쌍의 열전달부의 하단부가 각각 삽입되며 상기 한 쌍의 열전달부 하단부의 외면과 브레이징 접합 또는 솔더링 접합되는 접합부와, 상기 한쌍의 열전달부를 상호 연결하며, 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로가 형성되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 몸체부와 테두리부 사이의 접촉 열전달 저항을 줄일 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기가 제공된다.The present invention relates to a heat exchanger for a pulse tube refrigerator, comprising: a pair of heat exchangers connected to a regeneration section and a pulsating tube for heat exchange, the heat exchanger being connected to the regeneration section and the pulsating tube, A heat transfer part forming a through hole along a direction in which the working fluid flows and forming a slit-shaped flow path extending outwardly from the through hole so that the working fluid flows; A joint portion formed by a predetermined depth recess and brazed or soldered to the outer surface of the lower end portion of the pair of heat transfer portions and inserted into the lower end portions of the pair of heat transfer portions, and a pair of heat transfer portions connected to each other, And a connection part in which a connection passage is formed so as to flow between the heat transfer parts. Thereby, a heat exchanger for a pulse tube refrigerator is provided which can reduce the contact heat transfer resistance between the body portion and the rim portion.

Description

맥동관 냉동기용 열교환기 및 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법 {HEAT EXCHANGER FOR PULSE TUBE REFRIGERATOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger for a pulse tube refrigerator and a heat exchanger for a pulse tube refrigerator,

본 발명은 맥동관 냉동기용 열교환기 및 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작동유체와 열교환기 사이의 열저항을 줄이는 구조의 맥동관 냉동기용 열교환기 및 이를 용이하게 제작할 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for a pulse tube refrigerator and a method for manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator, and more particularly to a heat exchanger for a pulse tube refrigerator having a structure for reducing heat resistance between a working fluid and a heat exchanger, The present invention relates to a manufacturing method of a heat exchanger for a pulse tube refrigerator.

일반적으로 극저온 냉동기는 소형 전자부품이나 초전도체 등의 냉각을 위하여 사용되는 저진동 고신뢰성의 냉동기로서, 주로 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator)나 지엠 냉동기(GM Refrigerator) 또는 줄-톰슨 냉동기(Joule-Thomson Refrigerator) 등이 사용되고 있으나, 이러한 냉동기들은 고속운전시 그 신뢰성이 저하되므로 최근에는 고속운전에서도 신뢰성이 유지되는 맥동관 냉동기가 새롭게 각광받고 있다.Generally, a cryocooler is a low-vibration, high-reliability refrigerator used for cooling small electronic parts and superconductors. It is mainly used for a stirling refrigerator, a GM refrigerator or a Joule-Thomson refrigerator. However, since the reliability of such refrigerators is reduced during high-speed operation, a pulse tube refrigerator has been recently spotlighted to maintain reliability even in high-speed operation.

맥동관 냉동기는 저온부의 형상에 따라서 In-Line, U-Type, Co-Axial 로 구분 할 수 있으며, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, U-Type 맥동관 냉동기의 경우, 재생기(10)와 맥동관(20)이 나란히 배치되며, 저온부 열교환기(30)가 재생기(10)와 맥동관(20)의 저온부측 단부를 U형상으로 연결한다.As shown in FIG. 1 (a), in the case of a U-type pulse tube refrigerator, the pulse tube refrigerator can be divided into an in-line, a U-type and a co- And the low temperature heat exchanger 30 connects the regenerator 10 and the low temperature side end portion of the pulse tube 20 in a U shape.

저온부 열교환기는 일반적으로 작동유체의 유동로를 형성하는 몸체부와 몸체부를 감싸고 있는 테두리부와 연결부로 구성된다. The low-temperature heat exchanger generally comprises a body portion forming a flow path of the working fluid, a rim portion surrounding the body portion, and a connection portion.

몸체부로는 일반적으로 타공판, 금속망, 슬릿 구조물이 이용되며, 저온부에서 팽창으로 온도가 낮아진 작동유체는 몸체부와 열전달을 하면서 열교환을 수행한다.The body portion is generally made of a perforated plate, a metal net, and a slit structure. The working fluid whose temperature is lowered from the low temperature portion to the expansion portion performs heat exchange with the body portion while performing heat transfer.

작동유체와 열교환기 외부 사이에 존재하는 열전달 저항은 크게 작동유체와 몸체부 사이의 대류 열전달 저항, 몸체부 내부에서의 전도 열전달 저항, 몸체부와 테두리부 사이의 접촉 열전달 저항이 있으며, 이들 전체 열저항을 감소시키는 것이 냉동기 성능 향상에 도움을 준다. The heat transfer resistance between the working fluid and the exterior of the heat exchanger is largely due to the convective heat transfer resistance between the working fluid and the body, the conduction heat transfer resistance inside the body, and the contact heat transfer resistance between the body and the rim, Reducing the resistance helps improve refrigerator performance.

도 1(b)에 도시된 바와 같이, 종래의 맥동관 냉동기용 열교환기(30)는 몸체부로 타공판(31)과 금속망 또는 금속망이 적층되는 형태로 제작되었으며, 이러한 경우, 대류열전달이 활발하여 대류 열전달 저항은 감소시킬 수 있으나, 몸체부 내부의 전도 열전달 저항이 큰 단점이 있다.As shown in FIG. 1 (b), a conventional heat exchanger 30 for a pulse tube refrigerator is manufactured by stacking a perforated plate 31 and a metal net or a metal net with a body portion. In this case, The convection heat transfer resistance can be reduced, but the conduction heat transfer resistance inside the body portion is large.

또한, 이러한 몸체부(31)와 테두리부(33)를 각각 제작하여 테두리부(33)에 몸체부(31)를 삽입, 적층한 후, 결합하였기 때문에 몸체부(31)와 테두리부(33) 사이의 접촉 열전달 저항 큰 단점이 존재하였다.The body portion 31 and the rim portion 33 are formed by assembling the body portion 31 and the rim portion 33 so that the body portion 31 is inserted into the rim portion 33, There is a great disadvantage in the contact heat transfer resistance between the electrodes.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬릿형 몸체부를 이용하여, 몸체부 내부에서의 전도 열전달 저항을 줄일 수 있으며, 몸체부와 테두리부가 일체되는 열전달부를 이용하여, 몸체부와 테두리부 사이의 접촉 열전달 저항을 줄일 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve such conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a slit-shaped body, which can reduce a conduction heat transfer resistance in a body part and use a heat transfer part in which a body part and a rim part are integrated, And a contact heat transfer resistance between the body portion and the rim portion can be reduced.

또한, 실린더형의 모재의 상면을 내부로 함몰시켜 몸체부와 테두리부를 가공하고, 몸체부를 와이어커팅하는 것을 이용하여 용이하게 열전달부를 제작할 수 있으며, 연결부의 측면에서부터 연결통로를 가공하고, 연결통로의 단부에 밀봉부재를 삽입하는 것을 이용하여 용이하게 연결부를 제작할 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법을 제공함에 있다.Further, it is possible to easily manufacture the heat transfer part by using the body-shaped portion and the rim portion formed by recessing the upper surface of the cylindrical base material into the inside, cutting the body portion by wire cutting, and processing the connection passage from the side surface of the connection portion. The present invention provides a method of manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator which can easily manufacture a connecting portion by inserting a sealing member at an end portion thereof.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 재생부와 맥동관에 각각 연결되어, 열교환하는 맥동관 냉동기용 열교환기에 있어서, 한쌍으로 마련되어, 상기 재생부와 상기 맥동관에 각각 연결되고, 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공을 형성하되, 작동유체가 유동하도록 상기 관통공으로 부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로를 형성하는 열전달부; 소정깊이 함몰형성되어 상기 한 쌍의 열전달부의 하단부가 각각 삽입되며 상기 한 쌍의 열전달부 하단부의 외면과 브레이징 접합 또는 솔더링 접합되는 접합부와, 상기 한쌍의 열전달부를 상호 연결하며, 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로가 형성되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a heat exchanger for a pulse tube refrigerating machine connected to a regeneration section and a pulsating tube, the heat exchanger being connected to the regeneration section and the pulsating tube, respectively, A heat transfer part forming a through hole along the direction of the through hole and forming a slit-shaped flow path extending outwardly from the through hole so that the working fluid flows; A joint portion formed by a predetermined depth recess and brazed or soldered to the outer surface of the lower end portion of the pair of heat transfer portions and inserted into the lower end portions of the pair of heat transfer portions, and a pair of heat transfer portions connected to each other, And a connection part in which a connection passage is formed so as to flow between the heat transfer parts.

또한, 상기 열전달부는 상기 유동로를 형성하는 몸체부; 상기 몸체부를 감싸되, 상기 연결부와 브레이징 접합 또는 솔더링 접합되는 테두리부;를 포함할 수 있다.The heat transfer part may include a body part forming the flow path; And a rim portion which is wrapped around the body portion and brazed or soldered to the connection portion.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 작동유체가 유동하도록 작동유체가 유동하는 방향으로 관통공을 형성하고, 상기 관통공으로부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로를 구비하는 한쌍의 열전달부를 제작하는 열전달부 제작단계; 소정깊이 함몰 형성되는 접합부와, 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로가 형성되는 연결부를 제작하는 연결부 제작단계; 상기 한 쌍의 열전달부의 하단부를 상기 접합부에 삽입하며, 상기 한 쌍의 열전달부 하단부의 외면과 상기 연결부를 브레이징 접합 또는 솔더링 접합하여 결합하는 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a pair of heat transfer parts having a through-hole in a direction in which a working fluid flows such that a working fluid flows, and a slit-shaped flow path extending outwardly from the through- Heat transfer part manufacturing step; A connection part formed at a predetermined depth to form a connection part in which a connection passage is formed so that a working fluid can flow between the pair of heat transfer parts; And a coupling step of inserting a lower end portion of the pair of heat transfer portions into the joining portion and joining the outer surfaces of the pair of heat transfer portion lower ends with the joining portion by brazing or soldering bonding. Is achieved by a manufacturing method of a substrate.

또한, 상기 열전달부 제작단계는 실린더형의 모재의 상면을 내부로 함몰시킴으로써, 몸체부와 상기 몸체부의 테두리를 따라서 상측으로 돌출되는 테두리부를 가공하는 모재 가공단계; 상기 몸체부에 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공을 형성하는 관통공 형성단계; 상기 관통공에서부터 방사방향을 따라 상기 몸체부를 와이어커팅하여 슬릿형 유동로를 형성하는 유동로 형성단계;를 포함할 수 있다.In the manufacturing of the heat transfer part, the upper surface of the cylindrical base material is recessed to process the edge portion protruding upward along the rim of the body part and the body part; A through hole forming step of forming a through hole along the direction in which the working fluid flows in the body part; And forming a slit-shaped flow path by wire-cutting the body portion along the radial direction from the through-hole.

또한, 상기 연결부 제작단계는 상기 열전달부가 접합되는 한쌍의 접합부를 가공하는 접합부 가공단계; 상기 연결통로가 연결부의 측면에서부터 상기 한쌍의 접합부의 하부에까지 연장되도록 가공하는 연결통로 가공단계; 작동유체가 유출되지 않도록 상기 연결통로의 단부에 밀봉부재를 삽입하는 밀봉부재 삽입단계;를 포함할 수 있다.In addition, the connecting portion manufacturing step may include a bonding portion processing step of processing a pair of bonding portions to which the heat transfer portion is bonded; A connecting passage processing step of processing the connecting passage so as to extend from a side of the connecting portion to a lower portion of the pair of the connecting portions; And a sealing member inserting step of inserting a sealing member at an end of the connecting passage so that the working fluid does not flow out.

또한, 상기 결합단계는 상기 한쌍의 열전달부와 상기 연결부를 브레이징 접합 또는 솔더링 접합으로 결합하는 것을 특징으로 한다.The joining step is characterized in that the pair of heat transfer parts and the connection part are joined by brazing or soldering joint.

본 발명에 따르면, 슬릿형 몸체부를 이용하여, 몸체부 내부에서의 전도 열전달 저항을 줄일 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기가 제공된다.According to the present invention, there is provided a heat exchanger for a pulse tube refrigerator which can reduce a conduction heat transfer resistance in a body portion by using a slit-shaped body portion.

또한, 몸체부와 테두리부가 일체되는 열전달부를 이용하여, 몸체부와 테두리부 사이의 접촉 열전달 저항을 줄일 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기가 제공된다.There is also provided a heat exchanger for a pulse tube refrigerator capable of reducing a contact heat transfer resistance between a body portion and a rim portion by using a heat transfer portion in which a body portion and a rim portion are integrated.

또한, 본 발명에 따르면, 한쌍의 슬릿형의 몸체부와 테두리부가 일체된 열전달부를 제작하고, 연결통로가 형성되는 연결부를 제작하고, 한쌍의 열전달부와 연결부를 결합하여 맥동관 냉동기용 열교환기를 용이하게 제작할 수 있는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법이 제공된다.According to the present invention, a heat transfer part having a pair of slit-shaped body parts and a rim part is manufactured, a connection part in which a connection path is formed is manufactured, and a pair of heat transfer parts and a connection part are combined to facilitate a heat exchanger for a pulse tube refrigerator A method for manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator is provided.

또한, 실린더형의 모재의 상면을 내부로 함몰시켜 몸체부와 테두리부를 가공하고, 몸체부를 와이어커팅하여 용이하게 열전달부를 제작할 수 있다. Further, the upper surface of the cylindrical base material is recessed into the body, the body and the edge are machined, and the body is wire-cut to easily manufacture the heat transfer part.

또한, 한쌍의 열전달부가 접합되는 접합부를 가공하고, 연결부의 측면에서부터 연결통로를 가공하고, 연결통로의 단부에 밀봉부재를 삽입하여 용이하게 연결부를 제작할 수 있다.Further, it is possible to easily manufacture the connecting portion by machining the joining portion to which the pair of heat transfer portions are joined, machining the connecting passage from the side of the connecting portion, and inserting the sealing member at the end portion of the connecting passage.

또한, 한쌍의 열전달부와 연결부를 브레이징 접합 또는 솔더링 접합으로 결합하여 한쌍의 열전달부와 연결부를 용이하게 결합할 수 있다.In addition, a pair of heat transfer parts and a connection part can be coupled by brazing or soldering connection, so that a pair of heat transfer parts and a connection part can be easily combined.

도 1은 종래의 U-Type 맥동관 냉동기용 열교환기의 일례를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기의 사시도이고,
도 3은 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 분해 사시도이고,
도 4는 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 평면도이고,
도 5는 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기 제작방법의 공정흐름도이고,
도 7은 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 열전달부 제작단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 8은 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 연결부 제작단계 공정을 개략적으로 도시한 것이고,
도 9는 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 결합단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.1 shows an example of a conventional heat exchanger for a U-type pulse tube refrigerator,
2 is a perspective view of a heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention,
3 is an exploded perspective view of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG. 2,
FIG. 4 is a plan view of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG. 2,
5 is a cross-sectional view of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG. 2,
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a schematic view showing a process of manufacturing a heat transfer part in the manufacturing method of the heat exchanger for a pulse tube refrigerator of FIG. 6,
FIG. 8 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a connection portion of the method for manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator of FIG. 6,
FIG. 9 is a schematic view showing a coupling step of the manufacturing method of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG.

설명에 앞서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일실시예에서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration will be described in a representative embodiment using the same reference numerals.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기의 사시도이고, 도 3은 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 분해 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of a heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the heat exchanger for a pulse tube refrigerator of FIG.

본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기(100)는 맥동관 저온측단부와 재생부의 단부를 상호 연결하며, 외부와 열교환을 하도록 열전달부(110)와 연결부(120)를 포함한다.The heat exchanger 100 for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention includes a heat transfer part 110 and a connection part 120 for interconnecting the low-temperature side end of the pulse tube and the end part of the regeneration part and performing heat exchange with the outside .

도 2와 도 3을 참조하면, 상기 열전달부(110)는 한쌍으로 구비되며, 몸체부(112)와 테두리부(113)를 일체로 포함하고, 맥동관과 재생부에 각각 연결되며, 각 단부는 후술하는 연결부(120)에 의해 상호 연결된다.2 and 3, the heat transfer part 110 is provided as a pair, and includes a body part 112 and a rim part 113 integrally, and is connected to the pulse tube and the regeneration part, Are interconnected by a connecting portion 120, which will be described later.

도 4은 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 평면도이다.Fig. 4 is a plan view of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of Fig. 2;

도 4을 참조하면, 상기 몸체부(112)는 맥동관 또는 재생부와 연결되며, 맥동관 또는 재생부로부터 작동유체가 유입되거나 유출될 때, 작동유체가 외기와 열교환을 하도록 한다.Referring to FIG. 4, the body 112 is connected to a pulsating pipe or a regeneration unit. When the working fluid flows in or out from the pulsation pipe or the regeneration unit, the working fluid performs heat exchange with the outside air.

또한, 상기 몸체부(112)는 작동유체가 유동되도록 중심에 관통공(114)이 형성되며, 관통공(114)을 따라 관통공(114)의 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로(115)를 형성한다. 슬릿형 구조는 타공판 이나 금속망 적층구조와는 달리, 유동로를 따라 유동로(115)의 벽이 일체적으로 연결되어 있으므로, 몸체부(112) 내부구조에서 전도 열전달이 활발하여, 몸체부(112) 내부구조의 전도 열전달 저항을 감소시킬 수 있다.A through hole 114 is formed at the center of the body part 112 to allow the working fluid to flow and a slit-shaped flow path 115 extending outwardly of the through hole 114 along the through hole 114 ). Since the slit-shaped structure is integrally connected with the walls of the flow path 115 along the flow path unlike the pier plate or the metal net laminated structure, conduction heat transfer is actively performed in the internal structure of the body portion 112, 112) internal conduction resistance can be reduced.

상기 테두리부(113)는 몸체부(112)와 일체되는 형태로 몸체부(112)의 외면을 감싸면서 형성되며, 몸체부(112) 상측으로 돌출되는 돌출부에 의해 맥동관 또는 재생부가 열전달부(120)에 삽입 가능하도록 내경을 형성한다.The rim portion 113 is formed integrally with the body portion 112 so as to surround the outer surface of the body portion 112. The rim portion of the body portion 112 is protruded upwardly, 120, respectively.

또한, 상기 테두리부(113)는 몸체부(112)와 물리적으로 일체되어 형성되므로, 테두리부(113)와 몸체부간(112)의 접촉 열전달이 활발하여, 테두리부(113)와 몸체부(112)간의 접촉 열전달 저항을 크게 감소시킬 수 있다.Since the rim portion 113 is physically and integrally formed with the body portion 112, contact heat transfer between the rim portion 113 and the body portion 112 is actively performed, so that the rim portion 113 and the body portion 112 Can be greatly reduced.

또한, 상기 테두리부(113)의 하측 단부는 후술하는 연결부(120)와 접합되며, 접합은 브레이징 접합 또는 솔더링 접합이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 브레이징이란 재료 사이에 용융된 납 등을 이용하여 재료를 용융하지 않고 접합하는 것으로써 접합이 용이하고, 기밀성이 뛰어나며 열전달이 우수한 것이 특징이다. 솔더링 접합은 브레이징 접합의 일종으로 450℃이하의 온도에서 두 이종재료를 저융점 금속을 녹여서 접합하는 것으로서, 브레이징 접합과 유사한 특징이 있다. 따라서 테두리부(113)와 연결부(120)를 브레이징 접합 또는 솔더링 접합으로 결합하므로써 맥동관 냉동기용 열교환기(100)의 기밀성을 향상시키며, 테두리부(113)와 연결부간(120)의 접촉 열전달 저항을 감소시킬 수 있다.Further, the lower end of the rim 113 may be joined to a connecting portion 120, which will be described later, and a brazing or soldering joint may be used, but the present invention is not limited thereto. Brazing is characterized in that the material is bonded between materials without melting by using molten lead or the like, so that bonding is easy, sealing is excellent, and heat transfer is excellent. The soldering joint is a type of brazing joint, which is a process of melting two different materials at a temperature of 450 ° C or less and melting the low melting point metal, which is similar to the brazing joint. Therefore, it is possible to improve the airtightness of the heat exchanger 100 for the pulse tube refrigerator by joining the rim 113 and the connection part 120 by brazing or soldering, and to improve the contact heat transfer resistance of the rim 113 and the connection part 120 Can be reduced.

도 5는 도 2의 맥동관 냉동기용 열교환기의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG.

도 5를 참조하면, 상기 연결부(120)는 한쌍의 열전달부(110)를 상호 연결하는 것으로서, 접합부(121)와 연결통로(122)와 밀봉부재(123)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the connection part 120 connects the pair of heat transfer parts 110, and includes a connection part 121, a connection path 122, and a sealing member 123.

또한, 상기 접합부(121)는 한쌍의 열전달부(110)의 각 테두리부(113) 하측 단부와 접합하며, 한쌍의 열전달부(110)를 연결부(120)와 연결하는 기능을 한다. 접합은 브레이징 접합 또는 솔더링 접합이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The joining portion 121 is joined to a lower end of each rim portion 113 of the pair of heat transfer portions 110 and connects the pair of heat transfer portions 110 to the connection portion 120. The joining may be, but is not limited to, brazing or soldering joining.

또한, 상기 연결통로(122)는 각 접합부(121)의 하부를 연결하며, 작동유체가 맥동관과 재생부에 각각 연결되는 한쌍의 열전달부(110) 사이를 유동할 수 있도록 한다. The connection passage 122 connects the lower portions of the joint portions 121 and allows the working fluid to flow between the pair of heat transfer portions 110 connected to the pulse tube and the regeneration portion.

또한, 상기 밀봉부재(123)는 후술하는 연결통로 가공단계(S122)에서 연결부(120)의 측면에서 접합부(121)의 하부까지 구멍을 형성하는 경우, 외부에서부터 연결부(120)의 측면 방향으로 삽입되어, 작동유체가 외부로 유출되지 않게 한다. 삽입 후에 브레이징 접합 등으로 접합하여 기밀성을 높히는 것이 바람직하다.The sealing member 123 may be inserted in the lateral direction of the connecting portion 120 from the outside when forming the hole from the side of the connecting portion 120 to the lower portion of the connecting portion 121 in the connecting passage processing step S122 Thereby preventing the working fluid from flowing out. It is preferable to increase the airtightness after the insertion by brazing or the like.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기(100)에 의하면, 종래의 맥동관 냉동기용 열교환기에 비해, 몸체부(112) 내부에서의 전도 열전달 저항과 몸체부(112)와 테두리부(113) 사이의 접촉 열전달 저항을 크게 줄일 수 있다.
Therefore, compared to the conventional heat exchanger for a pulse tube refrigerator, the heat exchanger 100 for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention is advantageous in that the conduction heat transfer resistance inside the body part 112 and the heat transfer resistance of the body part 112 The contact heat transfer resistance between the rim portions 113 can be greatly reduced.

지금부터는 첨부한 도면을 참조하여, 상술한 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the above-described heat exchanger for a pulse tube refrigerator will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 공정 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법(S100)은 열전달부 제작단계(S110)와 연결부 제작단계(S120)와 결합단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a manufacturing method (S100) of a heat exchanger for a pulse tube refrigerator includes a heat transfer part manufacturing step (S110), a connection part manufacturing step (S120), and a combining step (S130).

도 7은 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 열전달부 제작단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 7 is a schematic view showing a process of manufacturing a heat transfer part of the method for manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator of FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 열전달부 제작단계(S110)는 작동유체가 유동하도록 작동유체가 유동하는 방향으로 관통공(114)을 형성하고, 상기 관통공(114)으로부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로(115)를 구비하는 한쌍의 열전달부(110)를 제작하는 단계로써, 모재 가공단계(S111)와 관통공 형성단계(S112)와 유동로 형성단계(S113)를 포함한다.7, the heat transfer part fabricating step S110 is a step of forming a through hole 114 in a direction in which the working fluid flows so that the working fluid flows, and extending in the outward direction from the through hole 114 A pair of heat transfer parts 110 having a slit-shaped flow path 115 are formed. The process includes a base material processing step S111, a through hole forming step S112, and a flow path forming step S113.

상기 모재 가공단계(S111)는 실린더형의 모재(111)의 상면을 내부로 함몰시켜 몸체부(112)와 상기 몸체부(112)의 테두리를 따라서 상측으로 돌출되는 테두리부(113)를 가공하는 단계이다.The base material processing step S111 includes embedding the upper surface of the cylindrical base material 111 into the body portion 112 and processing the rim portion 113 projecting upward along the rim of the body portion 112 .

실린더 형의 모재(111)는 열전달이 잘되도록 일반적으로 구리재질이 이용될 수 있으며, 구리재질의 모재(111)를 물리적으로 함몰시킴으로써 몸체부(112)와 테두리부(113)를 제작할 수 있다. 함몰시키는 방법으로 다이속에 모재(111)를 삽입하고 펀치로 모재(111)를 압축하면 펀치와 다이의 틈새로 모재(111)가 유동하는 것으로 형상을 가공할 수 있는 후방압출가공법이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 융해된 구리를 테두리부가 돌출된 형상을 포함하는 열전달부의 주형 속에 넣고 응고시키는 주물(Casting)방법으로 몸체부(112)와 테두리부(113)를 일체적으로 제작할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The cylindrical base material 111 may be made of copper in order to facilitate heat transfer. The body part 112 and the rim part 113 may be manufactured by physically depressing the base material 111 made of copper. A rear extrusion machining method in which the base material 111 is inserted into the die and the base material 111 is compressed by punching can be used to form the base material 111 through the gap between the punch and the die, , But is not limited thereto. The body portion 112 and the rim portion 113 may be integrally fabricated by casting method in which molten copper is put into a mold of a heat transfer portion including a protruding rim portion and solidified, but the present invention is not limited thereto .

상기 관통공 형성단계(S112)는 몸체부(112)에 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공(114)을 형성하는 단계이다. The through hole forming step S112 is a step of forming the through hole 114 along the direction in which the working fluid flows in the body portion 112. [

관통공(114)은 일반적으로 드릴링(Drilling)머신의 드릴(Drill)을 이용하여 형성할 수 있으며, 드릴링(Drilling)이후에 리머(Reammer)를 이용한 리밍(Reaming)작업을 통하여, 정밀한 치수로 구멍의 내측면을 다듬는 작업이 추가될 수 있다.The through hole 114 can be generally formed by using a drill of a drilling machine. After the drilling, a reaming operation using a reamer is performed, A work for smoothing the inner surface of the body can be added.

상기 유동로 형성단계(S113)는 관통공(114)에서부터 방사방향을 따라 상기 몸체부(112)를 와이어커팅하여 슬릿형 유동로(115)를 형성하는 단계이다. The flow path forming step S113 is a step of forming the slit-shaped flow path 115 by cutting the body 112 along the radial direction from the through-hole 114 by wire cutting.

와이어커팅은 와이어와 재료 사이에 방전을 일으키고, 방전 스파크를 이용하여 재료를 가공하는 방법으로써, 금형, 방열기의 미세 틈세, 핀 가공 등에 사용되며, 복잡한 형상의 가공이 용이하고, 가공정도가 높은 것이 특징이다. Wire cutting is a method of producing a discharge between a wire and a material and using a discharge spark. It is used for fine crevices of a mold, a heat spreader, a pin, etc. It is easy to process a complex shape, Feature.

한편, 슬릿형 유동로(115)의 벽면에서 작동유체와의 열교환이 진행되므로, 유동로(115)벽면에서의 열저항을 줄이는 것이 필요하며, 슬릿형의 유동로(115)가 테두리부(113)와 접하는 지점에서의 접촉열전달을 줄이는 것이 필요하므로, 이와 같은 미세한 유동로(115)의 가공은 높은 정도가 요구된다. 따라서 상술한 와이어커팅을 이용하여 유동로(115)를 형성하는 것이 바람직하다. On the other hand, since heat exchange with the working fluid proceeds at the wall surface of the slit-shaped flow path 115, it is necessary to reduce the heat resistance at the wall surface of the flow path 115, and the slit- It is necessary to reduce the contact heat transfer at the point of contact with the fine flow path 115. Thus, a high degree of processing of such a fine flow path 115 is required. Therefore, it is preferable to form the flow path 115 by using the above-described wire cutting.

도 8은 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 연결부 제작단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 8 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a connection portion of the method for manufacturing a heat exchanger for a pulse tube refrigerator of FIG.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 연결부 제작단계(S120)는 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부(110) 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로(122)가 형성되는 연결부(120)를 제작하는 단계이며, 접합부 제작단계(S121)와 연결통로 제작단계(S122)와 밀봉부재 삽입단계(S123)를 포함한다.As shown in FIG. 8, in the connecting portion manufacturing step S120, a connecting portion 120 is formed in which a connecting passage 122 is formed so that working fluid can flow between the pair of heat transfer portions 110 And includes a joint manufacturing step S121, a connection path manufacturing step S122, and a sealing member inserting step S123.

상기 접합부 가공단계(S121)는 열전달부(110)가 접합되는 한쌍의 접합부(121)를 가공하는 단계이다. The joining step S121 is a step of machining a pair of joining portions 121 to which the heat transfer portion 110 is joined.

접합부(121)의 가공은 상술한 주물(Casting)방법이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The joining portion 121 may be formed by the above-described casting method, but is not limited thereto.

또한, 상기 연결통로 가공단계(S122)는 연결부(120)의 측면에서부터 상기 한쌍의 접합부(121)의 하부에까지 연장되도록 연결통로(122)를 가공하는 단계이다.The connecting passage processing step S122 is a step of machining the connecting passage 122 so as to extend from the side of the connecting portion 120 to the lower portion of the pair of the connecting portions 121. [

연결통로(122)의 가공은 상술한 드릴링(Drilling)방법으로 연결부(120)의 측면에서 접합부(121)의 하부에까지 구멍을 형성한 다음, 형성된 구멍을 필요한 크기의 치수로 확장하는 보링(Boring)작업방법이 사용될 수 있다.The connection passage 122 is formed by forming a hole from the side surface of the connection portion 120 to the lower portion of the joint portion 121 by a drilling method described above and then boring the hole, Work methods can be used.

또한, 상기 밀봉부재 삽입단계(S123)는 작동유체가 유출되지 않도록 상기 연결통로(122)의 단부에 밀봉부재(123)를 삽입하는 단계이다.In addition, the sealing member inserting step (S123) is a step of inserting the sealing member 123 at the end of the connecting passage 122 so that the working fluid does not flow out.

밀봉부재(123)로써 연결부(120)와 동일한 재질의 금속이 사용될 수 있으며, 삽입 후에 브레이징 접합 등으로 접합하여 기밀성을 높히는 것이 바람직하다.As the sealing member 123, a metal having the same material as that of the connecting portion 120 may be used, and after the insertion, it is preferable to join the connecting portion by brazing or the like to increase airtightness.

도 9은 도 6의 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법의 결합단계 공정을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 9 is a schematic view showing a coupling step of the manufacturing method of the heat exchanger for the pulse tube refrigerator of FIG.

도 9을 도시된 바와 같이, 상기 결합단계(S130)는 한쌍의 열전달부(110)와 상기 연결부(120)를 결합하는 단계이다.As shown in FIG. 9, the coupling step S130 is a step of coupling the pair of heat transfer parts 110 and the connection part 120 together.

결합방법으로 브레이징 접합 또는 솔더링 접합방법이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As a bonding method, a brazing bonding method or a soldering bonding method may be used, but is not limited thereto.

브레이징 접합과 솔더링 접합의 특징은 상술한 바와 같으며, 따라서 한쌍의 열전달부(110)와 연결부(120)를 브레이징 또는 솔더링 접합으로 결합하므로써 열전달부(110)와 연결부(120)를 용이하게 결합할 수 있고, 기밀성을 향상시키며, 열전달부(110)와 연결부(120)간의 접촉 열전달 저항을 감소시킬 수 있다.
The brazing and soldering joints are as described above so that a pair of heat transfer parts 110 and the connection part 120 are coupled by brazing or soldering joint to easily connect the heat transfer part 110 and the connection part 120 The airtightness can be improved, and the contact heat transfer resistance between the heat transfer part 110 and the connection part 120 can be reduced.

따라서 본 발명에 의하면, 슬릿형 몸체부를 이용하여, 몸체부 내부에서의 전도 열전달 저항을 줄일 수 있으며, 몸체부와 테두리부가 일체되는 열전달부를 이용하여, 몸체부와 테두리부 사이의 접촉 열전달 저항을 줄일 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the conduction heat transfer resistance in the body portion by using the slit-shaped body portion, and reduce the contact heat transfer resistance between the body portion and the rim portion by using the heat transfer portion in which the body portion and the rim portion are integrated .

또한, 실린더형의 모재의 상면을 내부로 함몰시켜 몸체부와 테두리부를 가공하고, 몸체부를 와이어커팅하는 것을 이용하여 용이하게 열전달부를 제작할 수 있으며, 연결부의 측면에서부터 연결통로를 가공하고, 연결통로의 단부에 밀봉부재를 삽입하는 것을 이용하여 용이하게 연결부를 제작할 수 있다.Further, it is possible to easily manufacture the heat transfer part by using the body-shaped portion and the rim portion formed by recessing the upper surface of the cylindrical base material into the inside, cutting the body portion by wire cutting, and processing the connection passage from the side surface of the connection portion. The connection portion can be easily manufactured by inserting the sealing member at the end portion.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 본 발명의 일실시예에 따른 맥동관 냉동기용 열교환기
110 : 열교환부 111 : 모재
112 : 몸체부 113 : 테두리부
114 : 관통공 115 : 유동로
120 : 연결부 121 : 접합부
122 : 연결통로 123 : 밀봉부재100: A heat exchanger for a pulse tube refrigerator according to an embodiment of the present invention
110: heat exchanger 111: base metal
112: body portion 113: rim portion
114: Through hole 115: Flow path
120: connection part 121:
122: connection passage 123: sealing member

Claims (6)

재생부와 맥동관에 각각 연결되어, 열교환하는 맥동관 냉동기용 열교환기에 있어서,
한쌍으로 마련되어, 상기 재생부와 상기 맥동관에 각각 연결되고, 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공을 형성하되, 작동유체가 유동하도록 상기 관통공으로 부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로를 형성하는 열전달부;
소정깊이 함몰형성되어 상기 한 쌍의 열전달부의 하단부가 각각 삽입되며 상기 한 쌍의 열전달부 하단부의 외면과 브레이징 접합 또는 솔더링 접합되는 접합부와, 상기 한쌍의 열전달부를 상호 연결하며, 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로가 형성되는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기.A heat exchanger for a pulse tube refrigerating machine connected to a regeneration section and a pulsating tube,
A pair of slit-shaped flow paths connected to the regeneration section and the pulsating pipe, respectively, each of which forms a through hole along a direction in which the working fluid flows, the slit-shaped flow path extending outwardly from the through- Forming a heat transfer part;
A joint portion formed by a predetermined depth recess and brazed or soldered to the outer surface of the lower end portion of the pair of heat transfer portions and inserted into the lower end portions of the pair of heat transfer portions, and a pair of heat transfer portions connected to each other, And a connection part having a connection passage formed therein so as to flow between the heat transfer parts. 제1항에 있어서,
상기 열전달부는 상기 유동로를 형성하는 몸체부; 상기 몸체부를 감싸되, 상기 연결부와 브레이징 접합 또는 솔더링 접합되는 테두리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기.The method according to claim 1,
Wherein the heat transfer part comprises: a body part forming the flow path; And a rim which is wrapped around the body part and brazed or soldered to the connection part. 작동유체가 유동하도록 작동유체가 유동하는 방향으로 관통공을 형성하고, 상기 관통공으로부터 바깥방향으로 연장되는 슬릿형의 유동로를 구비하는 한쌍의 열전달부를 제작하는 열전달부 제작단계;
소정깊이 함몰 형성되는 접합부와, 작동유체가 상기 한쌍의 열전달부 사이를 유동가능하도록 내부에 연결통로가 형성되는 연결부를 제작하는 연결부 제작단계;
상기 한 쌍의 열전달부의 하단부를 상기 접합부에 삽입하며, 상기 한 쌍의 열전달부 하단부의 외면과 상기 연결부를 브레이징 접합 또는 솔더링 접합하여 결합하는 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법.Forming a pair of heat transfer parts forming a through hole in a direction in which the working fluid flows so that the working fluid flows and a slit-shaped flow path extending outwardly from the through hole;
A connection part formed at a predetermined depth to form a connection part in which a connection passage is formed so that a working fluid can flow between the pair of heat transfer parts;
And a coupling step of inserting a lower end portion of the pair of heat transfer portions into the connection portion and coupling the outer surfaces of the pair of heat transfer portion lower ends with the connection portion by brazed or soldered joints, How to make a machine. 제3항에 있어서,
상기 열전달부 제작단계는 실린더형의 모재의 상면을 내부로 함몰시킴으로써, 몸체부와 상기 몸체부의 테두리를 따라서 상측으로 돌출되는 테두리부를 가공하는 모재 가공단계; 상기 몸체부에 작동유체가 유동하는 방향을 따라서 관통공을 형성하는 관통공 형성단계; 상기 관통공에서부터 방사방향을 따라 상기 몸체부를 와이어커팅하여 슬릿형 유동로를 형성하는 유동로 형성단계;를 포함하는 것을 특징을 하는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법.The method of claim 3,
The step of manufacturing the heat transfer part may include the steps of machining a body part and a rim protruding upward along the rim of the body part by recessing the upper surface of the cylindrical mother material into the body part; A through hole forming step of forming a through hole along the direction in which the working fluid flows in the body part; And forming a slit-shaped flow path by wire-cutting the body portion along the radial direction from the through-hole to form a slit-shaped flow path. 제3항에 있어서,
상기 연결부 제작단계는 상기 열전달부가 접합되는 한쌍의 접합부를 가공하는 접합부 가공단계; 상기 연결통로가 연결부의 측면에서부터 상기 한쌍의 접합부의 하부에까지 연장되도록 가공하는 연결통로 가공단계; 작동유체가 유출되지 않도록 상기 연결통로의 단부에 밀봉부재를 삽입하는 밀봉부재 삽입단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기용 열교환기의 제작방법.The method of claim 3,
The connecting portion manufacturing step may include a bonding portion processing step of processing a pair of bonding portions to which the heat transfer portion is bonded; A connecting passage processing step of processing the connecting passage so as to extend from a side of the connecting portion to a lower portion of the pair of the connecting portions; And a sealing member inserting step of inserting a sealing member at an end of the connecting passage so that the working fluid does not flow out. 삭제delete
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JP2002257428A (en) * 2001-03-02 2002-09-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd Heat exchanger for pulse pipe refrigerating machine

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