KR102458702B1 - 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 유입구와 배출구가 형성되고, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 연장되어서 냉매가 유동하는 유로를 제공하는 배관 구조물; 및 상기 배관 구조물에 결합되어서 상기 냉매와 외부 유체 사이에서 열을 교환시키는 방열 구조물을 포함하며, 상기 방열 구조물은 수지재와 탄소재를 포함하는 복합재료로 이루어지는 열교환기가 제공된다.
Description
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매가 흐르는 냉매관과 냉매관에 결합된 복수개의 판상 방열핀들을 구비하는 열교환기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
냉매가 흐르는 냉매관과 냉매관에 결합된 복수개의 판상 방열핀들을 구비하는 열교환기에 관한 본 발명의 선행기술로서, 대한민국 공개특허 제10-2000-0066528호에는 냉매가 흐르는 구리의 파이프를 구멍이 뚫린 알루미늄박판인 복수의 핀에 끼운 후 기계적인 힘이나 유압에 의해 파이프를 확관하여 핀에 파이프를 밀착되는 구성이 기재되어 있다. 하지만, 이러한 종래의 열교환기는 확관 및 아노다이징과 같은 금속 핀에 대한 표면처리 등이 필수적으로 요구되므로, 제조 과정이 복잡하다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 제조가 용이한 냉매관과 냉매관에 결합된 복수개의 판상 방열핀들을 구비하는 열교환기 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구와 배출구가 형성되고, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 연장되어서 냉매가 유동하는 유로를 제공하는 배관 구조물; 및 상기 배관 구조물에 결합되어서 상기 냉매와 외부 유체 사이에서 열을 교환시키는 방열 구조물을 포함하며, 상기 방열 구조물은 수지재와 탄소재를 포함하는 복합재료로 이루어지는 열교환기가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매가 유동하는 유로를 제공하는 배관 구조물과, 상기 배관 구조물에 결합되어서 상기 냉매와 외부 유체 사이에서 열을 교환시키는 방열 구조물을 구비하는 열교환기를 제조하는 방법으로서, 합형되어서 상기 방열 구조물의 형상에 대응하는 캐비티를 형성하는 제1 금형과 제2 금형을 준비하는 금형 준비 단계; 상기 제1 금형과 상기 제2 금형이 합형되기 전에 상기 캐비티에 대응하는 공간에 상기 배관 구조물의 적어도 일부를 포함하는 삽입물을 설치하는 삽입물 설치 단계; 상기 제1 금형과 상기 제2 금형을 결합하여 상기 캐비티를 형성하고 상기 캐비티에 상기 삽입물이 배치되는 합형 단계; 및 상기 캐비티에 사출액을 주입하는 사출액 주입 단계를 포함하며, 상기 사출액은 탄소재가 함유된 액상의 수지재를 포함하는 열교환기의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 배관 구조물에 결합되어서 배관 구조물을 통해 유동하는 냉매와 외부 유체 사이에서 열을 교환시키는 방열 구조물인 수지재와 탄소재를 포함하는 복합재료로 이루어지므로, 인서트 사출 성형을 통해 제조가 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 방열 구조물을 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 열교환기의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 방열 구조물을 B-B'선을 따라 절단하여 도시한 열교환기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 8은 도 7의 금형 준비 단계와 삽입물 설치 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 합형 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 사출액 주입 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 방열 구조물을 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 열교환기의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 열교환기의 방열 구조물을 B-B'선을 따라 절단하여 도시한 열교환기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 열교환기의 방열 구조물을 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 8은 도 7의 금형 준비 단계와 삽입물 설치 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 합형 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 사출액 주입 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 사시도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기(100)는 배관 구조물(110)과, 배관 구조물(110)에 결합된 방열 구조물(120)과, 방열 구조물(120)에 설치되는 전극 구조물(180)을 포함한다. 도 2에는 열교환기(100)가 방열 구조물(120)을 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 단면도로서 도시되어 있다. 도 3에는 열교환기(100)가 방열 구조물(120)을 B-B'선을 따라 절단하여 도시한 단면도로서 도시되어 있다. 본 발명은 열교환기(100)의 방열 구조물(120)이 수지와 탄소재를 포함하는 복합재료인 것을 주요 특징으로 한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 배관 구조물(110)은 대체로 직선으로 연장되고 병렬로 배치되는 복수개의 주관부(111)들과, 복수개의 주관부(111)들 중 이웃하는 두 개의 주관부(111)들을 연결하는 연결관부(116)들을 구비한다. 배관 구조물(110)은 하나의 유로를 형성하며, 배관 구조물(110)을 통해 냉매와 같은 열교환기(100)에 의한 냉각 대상 유체가 유동한다. 배관 구조물(110)의 연장방향 양단이 각각 냉매 유입구(110a)와 냉매 배출구(110b)를 형성한다. 본 실시예에서 배관 구조물(110)은 열교환기에서 통상적으로 사용되는 열전도성이 우수한 구리 재질의 동관인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
복수개의 주관부(111)들 각각은 대체로 직선으로 연장된다. 복수개의 주관부(111)들은 대체로 하나의 평면 상에서 나란하게 병렬로 배치되도록 위치한다. 복수개의 주관부(111)들 중 이웃하는 두 개의 주관부(111)들은 이웃하는 단부에서 연결관부(116)에 의해 연결되어서 연통된다. 복수개의 주관부(111)들은 방열 구조물(120)과 결합된다. 복수개의 주관부(111)들을 통해 유동하는 냉매의 열은 복수개의 주관부(111)들을 거쳐서 방열 구조물(120)로 전달된다.
복수개의 연결관부(116)들 각각은 복수개의 주관부(111)들 중 이웃하는 두 개의 주관부(111)들을 연결시켜서 연통시킨다. 연결관부(116)는 대체로 'U'자형으로서 연결관부(116)의 양 끝단이 이웃하는 두 개의 주관부(111)들 각각의 이웃하는 단부에 연결된다.
본 실시예에서는 복수개의 주관부(111)들 전체와 복수개의 연결관부(116)들 전체가 각각 별도로 제작되고, 복수개의 연결관부(116)들이 복수개의 주관부(111)들에 용접과 같은 방식으로 결합되어서 배관 구조물(110)을 형성하는 것으로 설명한다. 이 경우, 주관부(111)는 대체로 직선으로 연장되는 제1 파이프에 의해 형성되고, 연결관부(116)는 대체로 'U'자형의 제2 파이프에 의해 형성된다. 배관 구조물(110)는 다른 방식으로 형성될 수 있는데, 예를 들어서, 하나의 관재가 벤딩 가공을 거쳐서 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 하나의 관재가 벤딩 가공에 의해 적어도 하나의 연결관부를 갖는 단위 관부(예를 들어서, 두 개의 주관부가 하나의 연결관부로 연결된 형태)가 형성되고, 복수개의 단위 관부들이 별도로 제작된 연결관부(116)에 의해 연결되어서 배관 구조물(110)이 형성될 수도 있다.
방열 구조물(120)은 배관 구조물(110)에 결합되어서 배관 구조물(110)을 통해 유동하는 냉매의 열을 방출시킨다. 방열 구조물(120)을 통해 배관 구조물(110)을 유동하는 냉매의 열과 방열 구조물(120) 주위의 공기 사이에 열교환이 이루어진다. 방열 구조물(120)는 전체적으로 수지재와 탄소재를 포함하는 복합재료로 이루어진다. 방열 구조물(120)의 소재를 이루는 복합재료의 탄소재는 탄소섬유, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함한다. 복합재료의 탄소재는 수지재 내에 분산되어 있되 전기적 네트워크를 형성한다. 탄소재의 길이는 1 내지 100μm 이고, 탄소재들의 함량은 전기적 네트워크를 형성시키기 위하여 5w% 이상이되, 25w%이하이다. 탄소재로서 탄소나노튜브(CNT)를 사용하는 것으로 설명한다. 방열 구조물(120)를 이루는 복합재료는 열전도율을 향상시키는 금속 분말과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 탄소재 사이에 개재되어 탄소재에 의한 전기적 네트워크를 증가시킴과 동시에 방열 구조물(120)의 열전도도를 증가시킨다. 본 실시예에서 첨가제는 금속 파우더로서 직경이 10nm 내지 100nm이고, 금속 파우더의 함량은 상기 탄소재 사이의 전기적 네트워크를 증가시키기고 복합재료의 열전도도를 증가시키기 위하여 12w% 이상이며, 복합재료의 비중을 감소시키기 위하여 30w%이하이다. 본 실시예에서는 첨가제로 알루미늄 파우더가 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
방열 구조물(120)은 복수개의 방열핀부(130)들과, 배관 구조물(110)의 복수개의 주관부(111)들을 감싸면서 이웃한 두 개의 방열핀부(130)들을 연결하는 복수개의 배관 결합부(140)들과, 복수개의 방열핀(130)들과 함께 연결되는 제1 연결부(150)와, 복수개의 방열핀(130)들과 함께 연결되는 제2 연결부(160)를 구비한다.
복수개의 방열핀부(130)들 각각은 배관 구조물(110)의 복수개의 주관부(111)들의 배열방향(도 1에서 상하방향)을 따라서 길게 연장되는 판상의 막대 형상이다. 복수개의 방열핀부(130)들 각각은 배관 구조물(110)의 주관부(111)의 연장방향과 대체로 직각을 이루면서 배치된다. 복수개의 방열핀부(130)들은 배관 구조물(110)의 주관부(111)을 연장방향을 따라서 차례대로 일렬로 배치된다. 그에 따라, 즉, 배관 구조물(110)의 주관부(111)는 방열핀부(130)를 대체로 직각으로 관통한다. 복수개의 방열핀부(130)들 각각은 이웃한 다른 방열핀부(130)와 이격되어서, 이웃한 두 개의 방열핀부(130)들 사이에는 공기가 유동할 수 있는 통로(132)가 형성된다. 방열핀부(130)에서 배관 구조물(110)을 유동하는 냉매의 열과 통로(132)를 유동하는 공기 사이에 열교환이 이루어진다. 복수개의 방열핀부(130)들 각각에 배관 구조물(110)의 복수개의 주관부(111)들 각각이 대체로 직각을 이루면서 통과한다. 방열핀부(130)는 배관 구조물(110)의 주관부(111)과 결합되는 부분에서 주관부(111)의 외주면과 밀착한다. 복수개의 방열핀부(130)들 중 이웃한 두 개의 방열핀부(130)들은 복수개의 배관 결합부(140)들에 의해 구조적으로 연결된다. 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단)은 제1 연결부(150)에 의해 구조적으로 연결된다. 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제2 끝단(도 1에서 하단)은 제2 연결부(160)에 의해 구조적으로 연결된다. 본 실시예에서는 방열핀부(130)가 편평한 판상인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 적어도 일부가 사출이 가능한 굴곡을 갖는 형상일 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
복수개의 배관 결합부(140)들 각각은 배관 구조물(110)의 복수개의 주관부(111)들을 감싸면서 이웃한 두 개의 방열핀부(130)들을 구조적으로 연결한다. 복수개의 배관 결합부(140)들은 이웃한 두 개의 방열핀부(130)들과 일체로 연결되고, 배관 구조물(110)의 주관부(111)의 외주면과 밀착하여, 배관 구조물(110)과 방열 구조물(120) 사이의 결합이 견고해지면서 배관 구조물(110)로부터 방열 구조물(120)로의 열전달이 효율적으로 이루어진다. 본 실시예에서는 배관 결합부(140)에 의해 배관 구조물(110)이 방열 구조물(120)에서 노출되지 않는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 이웃하는 두 개의 방열핀부(130)들 사이에서 배관 구조물(110)이 노출되도록 도 4에 도시된 바와 같이 열교환기(200)가 배관 결합부(도 3의 140)가 형성되지 않는 방열 구조물(220)을 구비하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 열교환기(300)의 방열 구조물(320)이 짧게 연장되는 배관 결합부(340)를 구비할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
제1 연결부(150)는 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단)에 연결된다. 제1 연결부(150)는 복수개의 방열핀부(130)들과 구조적으로 일체로 연결된다. 제1 연결부(150)에는 전극 구조물(180)이 설치된다. 제1 연결부(150)는 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단을 전체적으로 덮으면서 연결하는 판상의 막대 형태의 제1 연결판(151)과, 제1 연결판(151)의 외면에 돌출되어서 형성되는 제1 전극 설치부(155)를 구비한다.
제1 연결판(151)은 판상의 막대 형태로서 주관부(111)의 길이방향을 따라서 길게 연장된다. 제1 연결판(151)은 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단)과 연결된다. 제1 연결판(151)은 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단) 전체를 덮는다. 제1 연결판(151)의 외면에 제1 전극 설치부(155)가 돌출되어서 형성된다.
제1 전극 설치부(155)는 제1 연결판(151)의 외면으로부터 돌출되어서 제1 연결판(151)과 일체로 형성되며, 제1 연결판(151)의 길이방향을 따라서 띠 형태로 길게 연장된다. 제1 전극 설치부(155)는 제1 연결판(151)의 대체로 폭방향 중심에 위치한다. 제1 전극 설치부(155)에 전극 구조물(180)이 설치된다. 본 실시예에서는 제1 전극 설치부(155)가 제1 연결판(151)의 외면에 돌출되어서 형성되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 도시되지는 않았으나 제1 연결판(151)의 내면에 돌출되어서 내측에 형성될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 실시예에서는 제1 연결부(150)가 제1 연결판(151)과 제1 전극 설치부(155)를 구비하는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 제1 연결부(150)는 제1 연결판(151) 없이 제1 전극 설치부(155)만으로 구성될 수도 있다. 이러한 구성은 도 6에 도시된 실시예에 따른 열교환기(400)의 방열 구조물(420)이 잘 보여준다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전극 설치부(155)가 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단)과 직접 접촉하여 연결된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제2 연결부(160)는 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제2 끝단(도 1에서 하단)에 연결된다. 제2 연결부(160)는 복수개의 방열핀부(130)들과 구조적으로 일체로 연결된다. 제2 연결부(160)에는 전극 구조물(180)이 설치된다. 제2 연결부(160)는 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제2 끝단을 전체적으로 덮으면서 연결하는 판상의 막대 형태의 제2 연결판(161)과, 제2 연결판(161)의 외면에 돌출되어서 형성되는 제2 전극 설치부(165)를 구비한다.
제2 연결판(161)은 판상의 막대 형태로서 주관부(111)의 길이방향을 따라서 길게 연장된다. 제2 연결판(161)은 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제2 끝단(도 1에서 하단)과 연결된다. 제2 연결판(161)은 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제2 끝단(도 1에서 하단) 전체를 덮는다. 제2 연결판(161)의 외면에 제2 전극 설치부(165)가 돌출되어서 형성된다.
제2 전극 설치부(165)는 제2 연결판(161)의 외면으로부터 돌출되어서 제2 연결판(161)과 일체로 형성되며, 제2 연결판(161)의 길이방향을 따라서 띠 형태로 길게 연장된다. 제2 전극 설치부(165)는 제2 연결판(161)의 대체로 폭방향 중심에 위치한다. 제2 전극 설치부(165)에 전극 구조물(180)이 설치된다. 본 실시예에서는 제2 전극 설치부(165)가 제2 연결판(161)의 외면에 돌출되어서 형성되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 도시되지는 않았으나 제2 연결판(161)의 내면에 돌출되어서 내측에 형성될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 실시예에서는 제2 연결부(160)가 제2 연결판(161)과 제2 전극 설치부(165)를 구비하는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 제2 연결부(160)는 제2 연결판(161) 없이 제2 전극 설치부(165)만으로 구성될 수도 있다. 이러한 구성은 도 6에 도시된 실시예에 따른 열교환기(400)의 방열 구조물(420)이 잘 보여준다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 전극 설치부(165)가 복수개의 방열핀부(130)들 각각의 길이방향 제1 끝단(도 1에서 상단)과 직접 접촉하여 연결된다.
전극 구조물(180)은 제1 전극(181)과 제2 전극(182)을 구비한다. 제1 전극(181)은 길게 연장되는 전기전도성의 선 또는 봉 형태로서 방열 구조물(120)의 제1 전극 설치부(155)에 매립되어서 설치된다. 제1 전극(181)은 제1 전극 설치부(155)의 길이방향을 따라서 길게 연장된다. 제1 전극(181)의 일 끝단은 제1 전극 설치부(155)의 외부로 돌출되어서 노출된다. 제2 전극(182)은 길게 연장되는 전기전도성의 선 또는 봉 형태로서 방열 구조물(120)의 제2 전극 설치부(165)에 매립되어서 설치된다. 제2 전극(182)은 제21 전극 설치부(165)의 길이방향을 따라서 길게 연장된다. 외부 전원에 의해 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 사이에 전압차가 발생하며, 제1 전극(181)과 제2 전극(182) 사이의 전압차에 의해 방열 구조물(120)이 발열하여 열교환기(100)의 냉매 냉각 과정에서 방열 구조물(120)에 부착된 서리를 녹여 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 개략적으로 설명하는 순서도이고, 도 8은 도 7의 금형 준비 단계와 삽입물 설치 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 7의 합형 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이고, 도 10 및 도 11은 도 7의 사출액 주입 단계가 수행된 상태를 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 제조방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구성의 열교환기를 제조하기 위한 것으로서, 금형을 준비하는 금형 준비 단계(S10)와, 금형 준비 단계(S10)에서 준비된 금형에 삽입물을 설치하는 삽입물 설치 단계(S20)와, 삽입물 설치 단계(S20)를 통해 금형에 삽입물이 설치된 상태에서 금형에 대한 합형을 수행하여 금형 내에 캐비티를 형성하는 합형 단계(S30)와, 합형 단계(S30)가 수행되어서 형성된 캐비티에 사출액을 주입하는 사출액 주입 단계(S40)를 포함한다.
금형 준비 단계(S10)에서는 열교환기(100)를 인서트 사출성형법으로 제조하기 위한 금형이 이형된 상태로 준비된다. 도 8을 참조하면, 금형(10)은 아래에 위치하는 제1 금형(11)과, 위에 위치하는 제2 금형(12)을 구비한다. 제1 금형(11)에는 제2 금형(12)과 대향하여 제1 성형 공간(13)이 형성된다. 제1 성형 공간(13)에는 복수개의 주관부(111)들 각각이 배치되는 트렌치 홈 형태의 복수개의 제1 관 배치 홈(14)들과, 제1 전극(181)이 배치되는 트렌치 홈 형태의 제1A 전극 배치 홈(15a)과, 제2 전극(182)이 배치되는 트렌치 홈 형태의 제1B 전극 배치 홈(15b)이 형성된다. 제2 금형(12)에는 제1 금형(11)과 대향하며 제1 성형 홈(13)에 대응하는 제2 성형 공간(16)이 형성된다. 제2 성형 공간(16)에는 복수개의 주관부(111)들 각각이 배치되는 트렌치 홈 형태의 복수개의 제2 관 배치 홈(17)들과, 제1 전극(181)이 배치되는 트렌치 홈 형태의 제2A 전극 배치 홈(18a)과, 제2 전극(182)이 배치되는 트렌치 홈 형태의 제2B 전극 배치 홈(18b)이 형성된다. 제2 금형(12)에는 사출액이 제2 성형 공간(13)으로 주입되는 사출액 주입 통로(19)가 구비된다.
삽입물 설치 단계(S20)에서는 금형 준비 단계(S10)를 통해 이형된 금형(10)이 준비된 상태에서 삽입물인 복수개의 주관부(111)들 및 제1, 제2 전극(181, 182)이 도 8에 도시된 바와 같이 금형(10)에 설치된다. 삽입물 설치 단계(S20)에서 복수개의 주관부(111)들 각각은 제1 금형(11)에 형성된 복수개의 제1 관 배치 홈(14)들 각각에 정위치하도록 설치되고, 제1 전극(181)은 제1 금형(11)에 형성된 제1A 전극 배치 홈(15a)에 정위치하도록 설치되며, 제2 전극(182)은 제1 금형(11)에 형성된 제1B 전극 배치 홈(15b)에 정위치하도록 설치된다. 도시되지는 않았으나, 삽입물 설치 단계(S20)에서 삽입물인 복수개의 주관부(111)들 및 제1, 제2 전극(181, 182)이 고정 지그에 의해 고정되어서 대응하는 제1 관 배치 홈(14) 및 제1A, 제1B 전극 배치 홈(15a, 15b)의 표면과 이격된 상태로 정위치를 유지한다. 삽입물 설치 단계(S20)를 통해 삽입물인 복수개의 주관부(111)들 및 제1, 제2 전극(181, 182)이가 금형(10)의 내부에 정위치된 후에는 합형 단계(S30)가 수행된다.
합형 단계(S30)에서는 삽입물 설치 단계(S20)를 통해 금형(10)에 삽입물인 복수개의 주관부(111)들 및 제1, 제2 전극(181, 182)가 설치된 상태에서 금형(10)의 제1 금형(11)과 제2 금형(12)이 합형되어서 도 9에 도시된 바와 같이 금형(10)에 캐비티(20)가 형성된다. 캐비티(20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 방열 구조물(120)에 대응하는 형태를 갖는다. 합형 단계(S30)를 통해 금형(10)에 캐비티(20)가 형성된 후에는 사출액 주입 단계(S40)가 수행된다.
사출액 주입 단계(S40)에서는 도 9에 도시된 바와 같이 삽입물인 복수개의 주관부(111)들 및 제1, 제2 전극(181, 182)가 삽입되어서 설치된 캐비티(20)로 사출액 주입 통로(19)를 통해 사출액이 주입된다. 사출액은 수지재와 탄소재를 포함하는 액상의 복합재료로서, 방열 구조물(120)의 소재로 위에서 설명된 바와 같다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 사출액(C)은 금형(10)의 캐비티(20)에 채워져서 도 1 내지 도 3의 열교환기(100)에서 연결관(116)을 제외한 형태로 성형된다. 연결관(116)을 제외한 형태의 것이 제조된 후 연결관 결합 단계(S50)가 수행되어서 연결관(116)이 결합되어서 열교환기(100)가 완성된다. 본 실시예에서는 연결관(116)이 인서트 삽입 성형 후 결합되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 연결관(116)을 포함하는 완성된 형태의 배관 구조물(110)이 삽입물 설치 단계(S20)를 통해 삽입되어서 인서트 사출 성형이 이루어질 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 열교환기 110 : 배관 구조물
111 : 주관부 116 : 연결관부
120 : 방열 구조물 130 : 방열핀부
140 : 배관 결합부 150 : 제1 연결부
151 : 제1 연결판 155 : 제1 전극 설치부
160 : 제2 연결부 161 : 제2 연결판
165 : 제2 전극 설치부 180 : 전극 구조물
181 : 제1 전극 182 : 제2 전극
111 : 주관부 116 : 연결관부
120 : 방열 구조물 130 : 방열핀부
140 : 배관 결합부 150 : 제1 연결부
151 : 제1 연결판 155 : 제1 전극 설치부
160 : 제2 연결부 161 : 제2 연결판
165 : 제2 전극 설치부 180 : 전극 구조물
181 : 제1 전극 182 : 제2 전극
Claims (12)
- 유입구와 배출구가 형성되고, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 연장되어서 냉매가 유동하는 유로를 제공하는 배관 구조물; 및
상기 배관 구조물에 결합되어서 상기 냉매와 외부 유체 사이에서 열을 교환시키는 방열 구조물을 포함하며,
상기 방열 구조물은 수지재와 탄소재를 포함하는 복합재료로 이루어지며,
상기 방열 구조물은 상기 배관 구조물이 차례대로 관통하며 지나가도록 배치되는 복수개의 방열핀부들과, 상기 복수개의 방열핀부들 각각의 제1 끝단에 연결되는 제1 연결부와, 상기 복수개의 방열핀부들 각각의 제2 끝단에 연결되는 제2 연결부를 구비하는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄소재는 상기 수지재 내에 분산되어서 네트워크를 형성하는 탄소섬유, 탄소나노튜브 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함하는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합재료는 상기 방열 구조물의 열전도율을 향상시키는 첨가제를 더 포함하는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
방열 구조물은 상기 복수개의 방열핀부들 중 이웃하는 두 개의 방열핀부들 사이를 연결하면서 상기 배관 구조물을 감싸는 배관 결합부를 더 구비하는,
열교환기. - 청구항 4에 있어서,
상기 방열 구조물에 전기적으로 연결되는 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 전극 구조물을 더 포함하는,
열교환기. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 전극은 상기 제1 연결부에 설치되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 연결부에 설치되는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 연결부는 상기 복수개의 방열핀부들 각각의 제1 끝단을 전체적으로 덮도록 형성되는 제1 연결판을 구비하며,
상기 제2 연결부는 상기 복수개의 방열핀부들 각각의 제2 끝단을 전체적으로 덮도록 형성되는 제2 연결판을 구비하는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
상기 방열 구조물에 전기적으로 연결되는 제1 전극과 제2 전극을 구비하는 전극 구조물을 더 포함하는,
열교환기. - 청구항 1에 있어서,
상기 배관 구조물은 나란하게 배치되어서 상기 방열 구조물을 통과하는 복수개의 주관부들과, 상기 복수개의 주관부들 중 이웃하는 두 개의 주관부들을 연결하는 연결관부를 구비하는,
열교환기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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