KR101739049B1 - 미세 범프를 가진 전열핀 - Google Patents

Abstract

서브스트레이트(substrate);를 포함하며, 서브스트레이트의 표면의 제1 영역에 복수의 미세 범프가 형성된 것 미세 범프를 가진 전열핀이 개시되며, 이로써 전열핀에 맺히는 물방울을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

Description

미세 범프를 가진 전열핀{Conductible Fin having micro and/or nano bump}

본 발명은 홀-범프 구조를 가지는 미세 범프를 가진 전열핀에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기라 함은 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 이용되는 기기로서, 전열관 내부를 순환하는 유체와 이러한 전열관의 외부를 유동하는 기체간의 열교환을 이루도록 하기 위한 기기이다.

그리고, 상기 전열관 사이에는 외부 공기와의 접촉 면적을 넓혀 열교환 효율을 높이는 전열핀이 기울어져 형성되는데 이러한 전열핀은 예를 들면 아래 특허문헌들에 개시된 바와 같이 외부의 공기와 열교환이 용이하게 이루어지도록 구성된다.

KR 2002-0038005 A

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 증발기에서의 결로 현상에 의해 발생된 물방울을 신속히 제거할 수 있는 증발기의 전열핀을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 서브스트레이트(substrate);를 포함하며, 상기 서브스트레이트의 표면에 복수의 미세 범프가 형성된 것을 특징으로 하는 미세 범프를 가진 전열핀이 제공될 수 있다.

상술한 복수의 미세 범프들은 상기 서브스트레이트가 관통됨으로써 형성된 구조인 홀-범프 구조를 가진 것일 수 있다.

상기 서브스트레이트의 표면은 소수성 처리된 것일 수 있다.

상기 복수의 미세 범프들은 다각형상으로 배치된 것일 수 있다.

상기 서브스트레이트의 표면에는 복수 개의 물방울 응집부들이 형성되어 있으며, 상기 복수 개의 물방울 응집부들 중 적어도 하나의 제1 물방울 응집부는 그 중심으로 갈수록 친수성이 커지도록 구성된 것일 수 있다.

상기 적어도 하나의 제1 물방울 응집부는 복수의 영역으로 구성되고, 이들 복수의 영역들의 각각은 친수성의 정도가 다르도록 형성된 것일 수 있다.

상기 복수의 물방울들 중 적어도 하나의 제2물방울 응집부에는, 상기 제2물방울 응집부의 중심으로 갈수록 친수성이 크고 가장자리로 갈수록 친수성이 적도록 미세돌기들이 형성된 것일 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 홀-범프 구조를 가지는 미세 범프가 형성된 전열핀을 제공함으로써 전열핀에 물이 효과적으로 응축되도록 할 수 있으며 또한 맺힌 물방울을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 하나 이상의 실시 예에 따르면, 홀-범프 구조를 가지는 미세 범프와 물방울 응집부가 형성된 전열핀을 제공함으로써, 물방울 제거 효과를 높일 수 있으며, 이로써 전열핀이 사용되는 증발기, 제습기, 또는 냉동 공조 시스템의 성능 향상에도 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열핀의 정면도이고,
도 2는 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프의 물방울 가이드 효과를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프의 펀칭 홀 효과를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열핀의 효과를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열핀이 적용된 증발기의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전열핀의 정면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물방울 응집부를 구체적으로 도시한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전열핀(100)의 정면도이다.

도 1을 참조하면, 전열핀은 평판 형상의 서브스트레이트(substrate)(100)로서 구성되고, 서브스트레이트(100)의 표면에는 홀-범프 구조를 가진 미세 범프(103)들이 복수개 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 미세 범프(103)들은 다각형 형상으로 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 미세 범프(103)들은 서브스트레이트(100)에 미세 사이즈를 가진 홀을 뚫음으로써 형성될 수 있다. 서브스트레이트(100)에 미세 사이즈를 가진 니들(needle)로 홀을 뚫으면 서브스트레이트(100)에 미세 사이즈를 가진 홀이 형성됨과 동시에 일측면으로 미세 범프(103)가 돌출되게 된다.

본원 명세서에서, "미세 사이즈"라고 함은 "마이크로 사이즈" 및/또는 "나노 사이즈"를 의미하며, "마이크로 사이즈"는 수 마이크로 내지 수백 마이크로 크기를 의미하고, "나노 사이즈"는 수 나노 내지 수백 나노 크기를 의미한다.

본원 명세서에서, "홀-범프 구조"라고 함은 서브스트레이트(100)가 관통됨으로써 형성된 범프를 의미한다.

홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프(103)들이 형성된 서브스트레이트(100)의 표면에 존재하는 물방울들은 잘 뭉쳐져서 흘러내리게 된다. 구체적으로, 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프(103)들이 서브 스트레이트(100)에 형성됨으로써, 첫째는 물방울 가이드 효과가 발생되고, 둘째는 펀칭 홀 효과(Punching hole effect)가 발생된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 홀-범프 구조를 가진 미세 범프들이 형성된 서브스트레이트(100)의 표면은 소수성을 가지도록 처리된 상태이다.

특히 서브스트레이트(100)가 내구성, 내오염성을 위하여 소수성을 갖도록 처리된 표면에서의 홀-범프 구조를 가진 미세 범프는 친수성의 성질을 갖기 때문에 공기 중의 수분이 효과적으로 응축할 수 있는 핵 형성의 역할을 하여 효과적으로 수분이 응축되도록 도와준다.

도 1에 도시하지는 않았지만, 서브스트레이트(100)의 양면 모두에 홀 범프 구조를 가진 미세 범프들이 형성되어 있다.

도 2는 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프의 물방울 가이드 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 서브스트레이트(100)에 흘러내리는 물(빨간 라인)은 미세 범프들에 의해서 더 잘 뭉쳐져서 흘러내리게 된다. 또한, 서브스트레이트(100)의 표면적이 넓어지는 효과가 있어서 방열에도 도움이 된다.

도 3은 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프의 펀칭 홀 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 서브스트레이트(100)의 양 측면으로 물방울들(W1, W2)이 흘러내리다가, 한 측면의 물(W1)이 관통 홀(h)을 통과하여 다른 측면의 물(W2)과 합쳐지게 된다. 커진 물 방울(W2')은 서브스트레이트(100) 표면상에서 더 잘 흘러내리게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열핀의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, i) 알루미늄 서브스트레이트, ii) 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 알루미늄 서브스트레이트, iii) 소수성 처리된 알루미늄 서브스트레이트, 및 iv) 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 알루미늄 서브스트레이트 경우의 물의 뭉침 효과를 비교할 수 있다.

i) 알루미늄 서브스트레이트(Bare Al)와 ii) 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 알루미늄 서브스트레이트(Bare Punching)를 비교하면 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 경우가 물이 더 잘 뭉쳐짐을 알 수 있다.

ii) 소수성 처리된 알루미늄 서브스트레이트와 iv) 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 알루미늄 서브스트레이트를 비교하면, 홀-범프 구조를 가진 복수의 미세 범프가 형성된 경우가 물이 잘 뭉쳐짐을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전열핀이 적용된 증발기(200)의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 증발기(200)는 홀더부재(210), 복수 개의 전열관(220) 및 복수 개의 전열핀(230)을 포함한다.

홀더부재(610)는 U자 형태로 증발기(200)의 양측에 기립 배치되는데, 경우에 따라서는 사용하지 않아도 무방하다.

복수 개의 전열관(220)은 한 쌍의 홀더부재(210)에 의해 결합 및 지지되고, 증발기(200)의 상하 방향을 따라 지그재그 형상으로 형성되어 냉매의 유로를 형성한다. 전열관(220)은 동일한 직경으로 이루어져 공기유동방향을 기준으로 유입측 배열의 간격과 유출측 배열의 간격이 서로 동일하게 유지되도록 배열될 수 있다.

복수 개의 전열핀(230)들은 전열관(220)에 소정의 각도(pitch)를 갖도록 공기의 유동방향에 대해 수평으로 나란하게 결합된다. 즉, 복수 개의 전열핀(230)은 공기유동방향을 기준으로 전열관(220)의 유입측에서 유출측까지 일괄 결합되도록 종방향으로 길게 형성된다.

복수 개의 전열핀(230)들은 도 1 및 후술할 도 6를 참조하여 설명한 형태를 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 전열핀(230)들에는 복수 개의 전열관(220)들에 결합되기 위한 홀이 형성되어 있으며, 이 홀에 전열관(220)들이 관통하게 된다.

도 5의 실시예는 본 발명에 따른 전열핀이 증발기에 적용된 예를 설명한 것이며, 증발기가 아닌 다른 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 제습기와 같은 장치에도 본 발명에 따른 전열핀이 사용될 수 있다. 전열핀이 적용될 수 있는 장치라면 어떠한 장치에도 본 발명에 따른 전열핀이 사용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전열핀(300)의 정면도이다.

도 6을 참조하면, 전열핀(300)은 평판 형상의 서브스트레이트(substrate)(300)로서 구성되고, 서브스트레이트(300)의 표면에는 복수의 홀-범프 구조를 가진 미세 범프(303)들이 형성되어 있고, 물방울 응집부(311)가 형성되어 있다.

도시하지는 않았지만, 서브스트레이트(300)의 양면 모두에 도 6에 도시된 구조가 형성되어 있을 수 있다.

본 실시예에서, 물방울 응집부(311)는 서브스트레이트(300)의 상부 영역에 형성되어 있고, 물방울 응집부(311)에서 형성된 물 방울(312)은 복수의 홀-범프 구조를 가진 미세 범프(303)들이 형성된 하부 영역으로 흘러내리게 된다.

물방울 응집부(311)들은 친수성 처리되어 있으며 이들은 다각형 형태를 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물방울 응집부(311)를 구체적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 물방울 응집부(311)는 복수의 영역들로 구성되며, 이러한 영역들은 그 위치에 따라 친수성의 정도가 다르도록 형성되어 있다. 도 7에서 서로 다른 해칭은 친수성의 정도가 영역 별로 다름을 의미한다.

물방울 응집부(311)를 구성하는 영역들 각각은 서로 다른 정도의 친수성을 가지며, 이를 위한 방법으로서, 코팅을 이용하는 방법과 미세 돌기를 이용하는 방법이 있다. 한편, 본원 명세서에서 ‘미세 돌기’라고 함은 나노 사이즈의 돌기 및/또는 마이크로 사이즈의 돌기를 의미한다.

코팅을 이용하는 경우, 물방울 응집부(311)의 중심 영역(311a)으로 향할수록 친수성이 크고, 가장자리 영역으로 향할수록 친수성이 작도록 물방울 응집부(311)의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다. 따라서, 친수성 정도는 물방울 응집부(311)의 중심 영역(311a)에서 가장 크다.

이로써, 물방울 응집부(311)의 가장자리 영역에 맺힌 작은 크기의 물방울은 표면장력에 의해 중심 영역(311a)으로 모여 큰 물방울로 응집될 수 있다. 예를 들면, 물방울 응집부(311)는 친수성 특성을 가지는 자기조립단분자막이나 화학적코팅을 이용하여 처리될 수 있다.

다음, 미세돌기를 이용하는 경우, 물방울 응집부(311)의 중심 영역(311a)으로 향할수록 친수성이 크고, 가장자리 영역으로 향할수록 친수성이 작도록 미세돌기들이 형성될 수 있다. 이때, 미세돌기의 높이는 물방울 응집부(311)의 중심부(311a)에서 가장 높고, 가장자리로 향할수록 낮아지도록 형성된다.

상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100,300: 전열핀 103: 미세 범프
200: 증발기 210: 홀더부재
311: 물방울 응집부 311a: 중심 영역
311b: 가장자리 영역 321: 가이드라인

Claims (4)

1. 평판 형상의 서브스트레이트(substrate);를 포함하며,
   상기 서브스트레이트의 표면은 소수성 처리되어 있고, 소수성 처리된 상기 서브스트레이트의 표면에 복수의 홀과 복수의 미세 범프가 형성되어 있고,
   상기 복수의 미세 범프는, 펀칭 홀 효과가 발생되도록, 미세 사이즈의 니들에 의해 상기 서브스트레이트가 관통됨으로써 돌출 형성된 홀-범프 구조이며,
   상기 복수의 미세 범프는 소수성 처리된 상기 서브스트레이트의 일측면으로 돌출된 것이고,
   상기 복수의 미세 범프는 다각형 형상으로 배치되어 있고,
   상기 홀은 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈를 가진 것을 특징으로 하는 미세 범프를 가진 전열핀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브스트레이트의 표면에는 또한 복수 개의 물방울 응집부들이 형성되어 있으며, 상기 복수 개의 물방울 응집부들 중 적어도 하나의 제1 물방울 응집부는 그 중심으로 갈수록 친수성이 커지도록 구성된 것을 특징으로 하는 미세 범프를 가진 전열핀.
3. 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 제1 물방울 응집부는
   복수의 영역으로 구성되고, 이들 복수의 영역들의 각각은 친수성의 정도가 다르도록 형성된 것을 특징으로 하는 미세 범프를 가진 전열핀.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 물방울들 중 적어도 하나의 제2물방울 응집부에는,
   상기 제2물방울 응집부의 중심으로 갈수록 친수성이 크고 가장자리로 갈수록 친수성이 적도록 미세돌기들이 형성된 것을 특징으로 하는 미세 범프를 가진 전열핀.

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