KR102556531B1 - 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법 - Google Patents

인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102556531B1
KR102556531B1 KR1020210087300A KR20210087300A KR102556531B1 KR 102556531 B1 KR102556531 B1 KR 102556531B1 KR 1020210087300 A KR1020210087300 A KR 1020210087300A KR 20210087300 A KR20210087300 A KR 20210087300A KR 102556531 B1 KR102556531 B1 KR 102556531B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
plate
diffusion
passage
path member
Prior art date
Application number
KR1020210087300A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230006280A (ko
Inventor
조현준
기준우
김석
김영인
문주형
박윤범
신수재
유승엽
이길호
이민규
장정봉
한훈식
홍성덕
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020210087300A priority Critical patent/KR102556531B1/ko
Priority to US17/857,585 priority patent/US20230003464A1/en
Publication of KR20230006280A publication Critical patent/KR20230006280A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102556531B1 publication Critical patent/KR102556531B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0012—Brazing heat exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/06—Fastening; Joining by welding
    • F28F2275/061—Fastening; Joining by welding by diffusion bonding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부가 형성된 제1 플레이트 및 상기 제1 플레이트에 확산접합되어 상기 제1 유로부를 커버하는 제1 접합판을 포함하는 제1 유로부재; 및 상기 제1 유체와 열교환되 제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부가 형성된 제2 플레이트를 포함하는 제2 유로부재를 포함하고, 상기 제1 유로부재와 상기 제2 유로부재는 확산접합되는, 인쇄기판형 열교환기가 제공될 수 있다.

Description

인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법{HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법에 대한 발명이다.
인쇄기판형 열교환기는 일반적으로 상대적으로 고온의 제1 유체 및 상대적으로 저온인 제2 유체가 공급되어 제1 유체와 제2 유체 간의 열교환을 수행할 수 있다. 이러한 인쇄기판형 열교환기는 금속 판재에 화학적 식각(chemical etching)을 통해 미세유로 구조를 가공한 뒤 판재들을 적층하고, 확산접합(diffusion bonding)을 통해 제조될 수 있다. 인쇄기판형 열교환기는 미세유로 구조에 의한 높은 열교환 밀도로 인해 여러 산업분야에 다양하게 이용되고 있다. 판재에 형성되는 미세유로는 반원형 또는 일부 꼭지점이 둥근 직사각형의 단면을 가질 수 있다.
한편, 판재에 형성된 미세유로의 폭을 증가시킬수록, 제1 유체와 제2 유체 간의 교환면적이 넓어질 수 있으므로, 인쇄기판형 열교환기의 열전달 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 판재에 형성된 미세유로의 폭이 증가될수록, 유체의 유속이 감소되어 압력손실을 감소시킬 수 있다.
다만, 일부 미세유로의 폭이 넓은 판재들이 확산접합될 경우, 판재의 일부 위치에 압력이 가해지지 않아 판재들이 원활하게 접합되지 않을 수 있다는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 10-1624561 (2016. 05. 20 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 유체가 유동하는 유로의 폭이 넓게 형성될 수 있는 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 유로의 폭이 넓게 형성되더라도 확산접합될 수 있는 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부가 형성된 제1 플레이트 및 상기 제1 플레이트에 확산접합되어 상기 제1 유로부를 커버하는 제1 접합판을 포함하는 제1 유로부재; 및 상기 제1 유체와 열교환되 제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부가 형성된 제2 플레이트를 포함하는 제2 유로부재를 포함하고, 상기 제1 유로부재와 상기 제2 유로부재는 확산접합되는, 인쇄기판형 열교환기가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플레이트에 유체유동면적이 넓은 연결유로가 형성될 수 있으므로, 열전달 효율이 증가되고, 압력손실을 저감할 수 있다. 또한, 플레이트의 유량 분배가 이루어지는 부분에 연결유로를 배치함으로써 주 열전달 영역에서 균일한 유량분배를 얻을 수 있다.
또한, 플레이트에 연결유로가 형성되더라도, 플레이트와 접합판이 1차적으로 확산접합되어 복수의 유로부재가 형성되고, 복수의 유로부재가 2자척으로 확산접합될 수 있으므로 확산접합 공정 상의 수율을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 인쇄기판형 열교환기의 일부를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 인쇄기판형 열교환기를 A-A'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 1의 인쇄기판형 열교환기를 B-B'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 인쇄기판형 열교환기의 제1 유로부를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 인쇄기판형 열교환기의 제2 유로부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기 제조 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기의 사시도이다.
도 11은 도 10의 인쇄기판형 열교환기의 일부를 분해한 분해사시도이다.
도 12는 도 10의 인쇄기판형 열교환기를 C-C'를 따라 절개한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시된 바를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 인쇄기판형 열교환기(1)는 서로 열교환될 수 있는 고온의 유체와 저온의 유체가 유동할 수 있는 장치이다. 다시 말해, 고온의 유체와 저온의 유체는 인쇄기판형 열교환기(1) 내부로 유입되어 서로 열교환할 수 있다. 이하, 인쇄기판형 열교환기(1)의 내부로 유입되는 고온의 유체를 제1 유체라 하고, 인쇄기판형 열교환기(1)의 내부로 유입되는 저온의 유체를 제2 유체라 한다. 또한, 제1 유체는 상대적으로 고온의 원자로냉각재일 수 있고, 제2 유체는 상대적으로 저온의 급수일 수 있다. 제1 유체는 제2 유체와 열교환되어 저온으로 형성되고 인쇄기판형 열교환기(1)로부터 배출될 수 있다. 제2 유체는 제1 유체와 열교환되어 고온으로 형성되고, 인쇄기판형 열교환기(1)로부터 배출될 수 있다. 또한, 인쇄기판형 열교환기(1)는 증기발생기일 수 있다. 이러한 증기발생기에 의해, 제2 유체는 후술할 제2 유로부재 내에서 제1 유체로부터 전달받는 열에 의해 비등하여 증기로 변환될 수 있다. 또한, 인쇄기판형 열교환기(1)는 복수의 제1 유로부재(100) 및 복수의 제2 유로부재(200)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 유로부재(100)는 제1 유체가 유동될 수 있는 복수의 유로를 제공할 수 있다. 또한, 복수의 제1 유로부재(100)는 복수의 제2 유로부재(200)와 확산접합될 수 있다. 또한, 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)는 확산접합되어 미리 설정된 순서에 따라 적층될 수 있다.
일 예로, 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)는 서로 교번하여 적층될 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 유로부재(100) 사이에 하나의 제2 유로부재(200)가 배치될 수 있다.
다른 예로, 제1 유로부재(100) 또는 제2 유로부재(200) 중 어느 하나가 여러 번 적층된 후에 다른 하나가 적층되는 것을 반복하는 방식으로 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)를 적층할 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 유로부재(100)가 적층된 후, 하나의 제2 유로부재(200)가 적층되고 다시 복수의 제1 유로부재(100)가 적층될 수 있다.
이러한 확산접합에 의해 제1 유로부재(100)와 제2 유로부재(200) 사이에는 접합부가 형성될 수 있다. 접합부는 후술할 플레이트의 표면을 따라 형성되고, 확산접합에 의해 하나 이상의 기포가 형성될 수 있는 가상의 면일 수 있다. 이하, 제1 유로부재(100)와 제2 유로부재(200) 사이에 형성된 접합부를 제1 접합부(S1)라 하고, 플레이트와 후술할 접합판 사이에 형성된 접합부를 제2 접합부(S2)라 한다.
또한, 제1 유로부재(100)는 제1 플레이트(110) 및 제1 접합판(120)을 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 더 참조하면, 제1 플레이트(110)는 인쇄기판형 열교환기(1)로 유입된 제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부(111)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 유로부(111)는 화학적 식각(chemical etching) 또는 기계가공을 통해 제1 플레이트(110)의 일면에 가공될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 제1 플레이트(110)의 양면에 가공될 수도 있다. 또한, 제1 유로부(111)는 복수의 제1 유입유로(111a), 복수의 제1 토출유로(111b), 복수의 제1 전달유로(111c) 및 제1 연결유로(111d)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 유입유로(111a)는 제1 유체를 유입하기 위한 유로이다. 다시 말해, 제1 유체는 복수의 제1 유입유로(111a)를 통해 제1 유로부(111)로 유입될 수 있다. 이러한 제1 유입유로(111a)는 제1 접합판(120)을 향해 개방된 형상을 가지도록 제1 플레이트(110)의 일면(도 1에서 상면)으로부터 내측방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 제1 유입유로(111a)의 단면은 반원, 원형 등의 형상을 가질 수 있다.
복수의 제1 토출유로(111b)는 제1 유체를 토출하기 위한 유로이다. 다시 말해, 제1 유체는 복수의 제1 토출유로(111b)를 통해 제1 유로부(111)에서 토출될 수 있다. 복수의 제1 토출유로(111b)는 제1 접합판(120)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제1 플레이트(110)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 제1 토출유로(111b)의 단면은 반원, 원형 등의 형상을 가질 수 있다.
복수의 제1 전달유로(111c)는 복수의 제1 유입유로(111a)를 통해 유입된 제1 유체가 복수의 제1 토출유로(111b)를 향해 유동되기 위한 유로이며, 제1 유체가 제2 유체와 열교환이 이루어질 수 있도록 형성되는 유로이다. 다시 말해, 제1 유체는 복수의 제1 전달유로(111c)를 통해 복수의 제1 토출유로(111b)로 유동될 수 있다. 이러한 복수의 제1 전달유로(111c)는 제1 접합판(120)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제1 플레이트(110)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 제1 전달유로(111c)는 제1 플레이트의 일측면과 해당 일측면의 반대편인 타측면을 연결하는 가상선을 따라 연장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 제1 전달유로(111c)의 단면은 반원, 원형, 적어도 일부의 모서리가 둥근 직사각형 등의 형상을 가질 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 연결유로(111d)는 복수의 제1 유입유로(111a)와 복수의 제1 토출유로(111b) 사이에 배치되어 제1 유체가 유동될 수 있다. 이러한 제1 연결유로(111d)는 복수의 제1 유입유로(111a)에서 유동되는 제1 유체를 복수의 제1 전달유로(111c)로 전달하기 위해 복수의 제1 전달유로(111c)와 복수의 제1 유입유로(111a)에 연통될 수 있다. 또한, 복수의 제1 전달유로(111c)에서 유동되는 제1 유체를 복수의 제1 토출유로(111b)로 전달하기 위해 복수의 제1 전달유로(111c)와 복수의 제1 토출유로(111b)에 연통될 수 있다. 다시 말해, 제1 연결유로(111d)는 복수의 제1 전달유로(111c)와 복수의 제1 유입유로(111a) 사이 및 복수의 제1 전달유로(111c)와 복수의 제1 토출유로(111b) 사이 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 제1 유체는 제1 연결유로(111d)를 통해 복수의 제1 전달유로(111c)로 유동되거나 복수의 제1 토출유로(111b)로 유동될 수 있다. 제1 연결유로(111d)는 제1 접합판(120)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제1 플레이트(110)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다.
또한, 제1 연결유로(111d)는 제1 유입유로(111a) 및 제1 토출유로(111b) 중 어느 하나와 복수의 제1 전달유로(111c)에 연통하기 위해 넓은 제1 유동면적을 가질 수 있다. 이러한 제1 유동면적은 폭이 해당 폭에 수직한 길이보다 넓게 형성된 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 유동면적의 폭은 제1 전달유로(111c)가 연장되는 방향에 수직하고, 제1 플레이트(110)의 표면과 평행한 방향으로의 길이를 의미한다.
한편, 상술한 복수의 제1 유입유로(111a), 복수의 제1 토출유로(111b), 제1 전달유로(111c) 및 제1 연결유로(111d)는 아래와 같이 다양하게 연결될 수 있다.
일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 유체가 제1 플레이트의 일측면으로부터 해당 일측면의 반대편인 타측면까지 유동되도록 제1 유입유로(111a)는 제1 플레이트의 일측면 상에 형성되고, 제1 토출유로(111b)는 타측면 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 유입유로(111a)와 제1 토출유로(111b) 사이에는 제1 전달유로(111c) 및 제1 연결유로(111d) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
다른 예로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 유체가 유입되는 방향과 토출되는 방향이 서로 어긋나도록 제1 유입유로(111a)와 제1 토출유로(111b)가 제1 플레이트(110)의 여러 측면에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 연결유로(111d)는 복수의 제1 토출유로(111b)와 복수의 제1 전달유로(111c) 사이에 배치되거나, 복수의 제1 유입유로(111a)와 복수의 제1 전달유로(111c) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 제1 유입유로(111a)의 폭, 제1 토출유로(111b)의 폭 및 제1 전달유로(111c)의 폭은 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 폭은, 각 유로가 연장되는 방향에 수직하고, 제1 플레이트(110)의 표면과 평행한 방향으로의 길이일 수 있다.
제1 접합판(120)은 제1 유로부(111)를 커버하도록 제1 플레이트(110)의 일면에 확산접합될 수 있다. 이러한 제1 접합판(120)과 제1 플레이트(110) 사이에는 제2 접합부(S2)가 형성될 수 있다.
제1 플레이트(110) 및 제1 접합판(120)은 확산접합되는 과정에서 발생할 수 있는 산화 현상을 최소화하기 위하여 진공 또는 산소가 제거된 조건 하에서 확산접합될 수 있다. 또한, 확산접합 시, 산화층이 형성된 경우 이를 제거하기 위해 대기압 플라즈마(atmospheric plasma)를 이용하거나 음극 분극(cathodic polarization)을 이용하여 제1 유로부재(100)의 표면이 환원 처리될 수 있다. 또한, 산화층을 제거하기 위해 제1 유로부재(100)의 표면이 기계가공 처리될 수도 있다.
복수의 제2 유로부재(200)는 인쇄기판형 열교환기(1)로 유입된 제2 유체가 유동될 수 있는 유로를 제공할 수 있다. 제2 유체는 제2 유로부재(200)에서 유동되어 제1 유로부재(100)에서 유동되는 제1 유체와 열교환할 수 있다. 또한, 제2 유로부재(200)의 표면은 제2 플레이트(210) 및 제2 접합판(220)이 확산접합되어 형성된 산화층을 제거하기 위해 환원 또는 가공 처리될 수 있다. 이러한 복수의 제2 유로부재(200)는 제2 플레이트(210) 및 제2 접합판(220)을 포함할 수 있다.
제2 플레이트(210)는 인쇄기판형 열교환기(1)로 유입된 제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부(211)가 형성될 수 있다. 제2 유로부(211)는 화학적 식각(chemical etching) 또는 기계가공을 통해 제2 플레이트(210)의 일면(도 2에서 제2 플레이트(210)의 상면)에 가공될 수 있으나 이에 한정되는 것이 아니며, 제2 플레이트(210)의 양면에 가공될 수 있다. 이러한 제2 유로부(211)는 복수의 제2 유입유로(211a), 복수의 제2 토출유로(211b), 복수의 제2 전달유로(211c) 및 제2 연결유로(211d)를 포함할 수 있다.
복수의 제2 유입유로(211a)는 제2 유체를 유입하기 위한 유로이다. 다시 말해, 제2 유체는 복수의 제2 유입유로(211a)를 통해 제2 유로부(211)로 유입될 수 있다. 이러한 복수의 제2 유입유로(211a)는 제2 접합판(220)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제2 플레이트(210)의 일면으로부터 내측방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 제2 유입유로(211a)의 단면은 반원, 원형 등의 형상을 가질 수 있다.
복수의 제2 토출유로(211b)는 제2 유체를 토출하기 위한 유로이다. 다시 말해, 제2 유체는 복수의 제2 토출유로(211b)를 통해 제2 유로부(211)에서 토출될 수 있다. 이러한 복수의 제2 토출유로(211b)는 제2 접합판(220)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제2 플레이트(210)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 이러한 복수의 제2 토출유로(211b)의 단면은 반원, 원형 등의 형상을 가질 수 있다.
복수의 제2 전달유로(211c)는 복수의 제2 유입유로(211a)를 통해 유입된 제2 유체가 복수의 제2 토출유로(211b)를 향해 유동되기 위한 유로이며, 제2 유체가 제1 유체와 열교환이 이루어질 수 있도록 형성되는 유로이다. 또한, 복수의 제2 전달유로(211c)는 복수의 제2 유입유로(211a)와 복수의 제2 토출유로(211b) 사이에 형성될 수 있다. 다시 말해, 제2 유체는 복수의 제2 전달유로(211c)를 통해 복수의 제2 토출유로(211b)로 유동될 수 있다. 이러한 복수의 제2 전달유로(211c)는 제2 접합판(220)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제2 플레이트(210)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 복수의 제2 전달유로(211c)에서의 제2 유체의 유동 방향과 복수의 제1 전달유로(111c)에서의 제1 유체의 유동 방향은 서로 반대일 수 있다. 이러한 복수의 제2 전달유로(211c)는 제2 플레이트(210)의 일측면과 해당 일측면의 반대편인 타측면을 연결하는 가상선을 따라 연장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 제2 전달유로(211c)의 단면은 반원, 적어도 일부의 모서리가 둥근 직사각형, 원형 등의 형상을 가질 수 있다.
제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 유입유로(211a)에서 유동되는 제2 유체를 복수의 제2 전달유로(211c)로 전달하기 위해 복수의 제2 전달유로(211c)와 복수의 제2 유입유로(211a)에 연통될 수 있다. 또한, 복수의 제2 전달유로(211c)에서 유동되는 제2 유체를 복수의 제2 토출유로(211b)로 전달하기 위해 복수의 제2 전달유로(211c)와 복수의 제2 토출유로(211b)에 연통될 수 있다. 다시 말해, 제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 전달유로(211c)와 복수의 제2 유입유로(211a) 사이 및 복수의 제2 전달유로(211c)와 복수의 제2 토출유로(211b) 사이 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 제2 유체는 제2 연결유로(211d)를 통해 복수의 제2 전달유로(211c)로 유동되거나 복수의 제2 토출유로(211b)로 유동될 수 있다. 제2 연결유로(211d)는 제2 접합판(220)을 향해 개방된 형상을 가지도록, 제2 플레이트(210)의 일면으로부터 내측 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다.
또한, 제2 연결유로(211d)는 제2 유입유로(211a) 및 제2 토출유로(211b) 중 어느 하나와 제2 전달유로(211c)에 연통하기 위해 넓은 제2 유동면적을 가질 수 있다. 이러한 제2 유동면적은 폭이 해당 폭에 수직한 길이보다 넓게 형성된 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 연결유로(211d)의 폭은 제2 전달유로(211c)가 연장되는 방향에 수직하고, 제2 플레이트(210)의 표면과 평행한 방향으로의 길이를 의미할 수 있다.
한편, 상술한 복수의 제2 유입유로(211a), 복수의 제2 토출유로(211b), 제2 전달유로(211c) 및 제2 연결유로(211d)는 아래와 같이 다양하게 연결될 수 있다.
일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 유체가 유입되는 방향과 토출되는 방향이 서로 평행하도록 제2 유입유로(211a)와 제2 토출유로(211b)가 제2 플레이트(210)의 여러 측면 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 토출유로(211b)와 복수의 제2 전달유로(211c) 사이, 및 복수의 제2 유입유로(211a)와 복수의 제2 전달유로(211c) 사이에 배치될 수 있다.
다른 예로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 유체가 유입되는 방향과 토출되는 방향이 서로 어긋나도록 제2 유입유로(211a)와 제2 토출유로(211b)가 제2 플레이트(210)의 여러 측면 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 토출유로(211b)와 복수의 제2 전달유로(211c) 사이에 배치되거나, 복수의 제2 유입유로(211a)와 복수의 제2 전달유로(211c) 사이에 배치될 수 있다.
제2 접합판(220)은 제2 유로부(211)를 커버하도록 제2 플레이트(210)의 일면에 확산접합될 수 있다. 이러한 제2 접합판(220)과 제2 플레이트(210) 사이에는 제2 접합부(S2)가 형성될 수 있다.
제2 플레이트(210) 및 제2 접합판(220)은 확산접합되는 과정에서 발생할 수 있는 산화 현상을 최소화하기 위하여 진공 또는 산소가 제거된 조건 하에서 확산접합될 수 있다. 또한, 확산접합 시 산화층이 형성된 경우 이를 제거하기 위해 대기압 플라즈마(atmospheric plasma)를 이용하거나 음극 분극(cathodic polarization)을 이용하여 제2 유로부재(200)의 표면이 환원 처리될 수 있다. 또한, 산화층을 제거하기 위해 제2 유로부재(200)의 표면이 기계가공 처리될 수도 있다.
또한, 복수의 제1 유로부재(100) 및 복수의 제2 유로부재(200)가 접합될 경우, 제2 접합판(220)과 제1 플레이트(110)가 확산접합되거나, 제2 플레이트(210)와 제1 접합판(120)이 확산접합되거나 제1 접합판(120)과 제2 접합판(220)이 확산접합되거나 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(210)가 확산접합될 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)는 넓은 제1 유동면적을 가지는 제1 연결유로(111d) 및 넓은 제2 유동면적을 가지는 제2 연결유로(211d)가 형성될 수 있으므로 열전달 면적 증가에 따라 열교환 효율이 증가될 수 있다.
또한, 넓은 유동면적을 가지는 제1 연결유로(111d) 또는 제2 연결유로(211d)에서 유동되는 유체의 유속이 감소되고 유로의 벽면에서의 유동저항이 감소될 수 있으므로 압력손실이 저감될 수 있다. 또한, 제1 연결유로(111d) 또는 제2 연결유로(211d)의 유로저항은 다른 유로의 유로저항보다 작을 수 있다. 다시 말해, 제1 연결유로(111d) 중 제1 유입유로(111a)에서 이격된 위치에서 유동되는 제1 유체의 유량과 제1 유입유로(111a)에 근접한 위치에서 유동되는 제1 유체의 유량은 유사할 수 있다. 또한, 제2 연결유로(211d) 중 제2 유입유로(211a)에서 이격된 위치에서 유동되는 제2 유체의 유량과 제2 유입유로(211a)에 근접한 위치에서 유동되는 제2 유체의 유량은 유사할 수 있다. 이러한 제1 연결유로(111d) 또는 제2 연결유로(211d)에에서의 균일한 유량 배분은 인쇄기판형 열교환기(1)의 열전달 성능 향상에 유리하게 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1) 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기 제조 방법은 유로부 가공단계(S100), 유로부재 형성단계(S200) 및 열교환기 형성단계(S300)를 포함할 수 있다.
유로부 가공단계(S100)는 유체가 유동될 수 있는 유로부(111, 211)를 복수의 플레이트(110, 210)에 형성하는 단계이다. 이러한 유로부 가공단계(S100)는 제1 유로부 가공단계(S110) 및 제2 유로부 가공단계(S120)를 포함할 수 있다.
제1 유로부 가공단계(S110)는 제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부(111)를 제1 플레이트(110)에 형성하는 단계이다. 제1 유로부(111)는 화학적 식각 또는 기계가공을 통해 형성될 수 있다. 제1 유로부 가공단계(S110)에서는 복수의 제1 유입유로(111a), 복수의 제1 토출유로(111b), 복수의 제1 전달유로(111c) 및 제1 연결유로(111d) 중 적어도 일부가 제1 플레이트(110)에 형성될 수 있다. 또한, 제1 연결유로(111d)는 복수의 제1 유입유로(111a) 및 복수의 제1 전달유로(111c)와 연통되거나 복수의 제1 토출유로(111b)와 복수의 제1 전달유로(111c)와 연통되기 위해, 넓은 제1 유로면적을 가질 수 있다. 이러한 제1 유로부 가공단계(S110)와 제2 유로부 가공단계(S120)는 동시에 수행되거나, 제1 유로부 가공단계(S110) 또는 제2 유로부 가공단계(S120)가 먼저 수행될 수 있다.
제2 유로부 가공단계(S120)는 제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부(211)를 제2 플레이트(210)에 형성하는 단계이다. 제2 유로부(211)는 화학적 식각 또는 기계가공을 통해 형성될 수 있다. 제2 유로부 가공단계(S120)에서는 복수의 제2 유입유로(211a), 복수의 제2 토출유로(211b), 복수의 제2 전달유로(211c) 및 하나 이상의 제2 연결유로(211d) 중 적어도 일부가 제2 플레이트(210)에 형성될 수 있다. 또한, 제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 유입유로(211a) 및 복수의 제2 전달유로(211c)와 연통되거나 복수의 제2 토출유로(211b)와 복수의 제2 전달유로(211c)와 연통되기 위해, 넓은 제2 유로면적을 가질 수 있다.
유로부재 형성단계(S200)는 복수의 플레이트(110, 210) 중 적어도 하나와 접합판(120, 220)을 확산접합하여 복수의 유로부재(100, 200)를 형성하는 단계이다. 또한, 유로부재 형성단계(S200)에서는 확산접합되는 과정에서 발생할 수 있는 산화 현상을 최소화하기 위하여 복수의 플레이트(110, 210) 중 적어도 하나와 접합판(120, 220)은 진공 또는 비활성기체가 충진된 분위기에서 확산접합될 수 있다. 예를 들어, 확산접합을 위해 제1 플레이트(110)와 제1 접합판(120)이 수용된 용광로(furnace) 내부를 진공상태로 형성하거나, 용광로(furnace) 내부에 아르곤(Argon)을 천천히 주입할 수 있다. 또한, 유로부재 형성단계(S200)에서는 확산접합 시, 산화층이 형성된 경우, 이를 제거하기 위해 복수의 유로부재(100, 200)의 표면이 환원 또는 가공 처리될 수 있다. 예를 들어, 환원 처리는 대기압 플라즈마(atmospheric plasma), 음분극(cathodic polarization) 등을 통해 수행될 수 있다.
이러한 유로부재 형성단계(S200)는 제1 유로부재 형성단계(S210) 및 제2 유로부재 형성단계(S220)를 포함할 수 있다.
제1 유로부재 형성단계(S210)는 제1 플레이트(110)의 제1 유로부(111)가 커버되도록 제1 플레이트(110)에 제1 접합판(120)을 확산접합하여 제1 유로부재(100)를 형성하는 단계이다. 제1 유로부재 형성단계(S210)에서 제1 플레이트(110)와 제1 접합판(120) 사이에는 확산접합에 의해 제2 접합부(S2)가 형성될 수 있다. 또한, 제1 유로부재 형성단계(S210)에서는 제1 플레이트(110)와 제1 접합판(120)이 확산접합 시, 형성되는 산화층을 제거하기 위해, 제1 유로부재(100)의 표면이 환원 처리되거나 가공될 수 있다.
제2 유로부재 형성단계(S220)는 제2 플레이트(210)의 제2 유로부(211)가 커버되도록 제2 플레이트(210)에 제2 접합판(220)을 확산접합하여 제2 유로부재(200)를 형성하는 단계이다. 제2 유로부재 형성단계(S220)에서 제2 플레이트(210)와 제2 접합판(220) 사이에는 확산접합에 의해 제2 접합부(S2)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 유로부재 형성단계(S220)에서는 제2 플레이트(210)와 제2 접합판(220)이 확산접합 시, 형성되는 산화층을 제거하기 위해 제2 유로부재(200)의 표면이 환원 처리되거나 가공될 수 있다.
이러한 제1 유로부재 형성단계(S210)와 제2 유로부재 형성단계(S220)는 동시에 수행되거나 제1 유로부재 형성단계(S210) 또는 제2 유로부재 형성단계(S220)가 먼저 수행될 수 있다.
열교환기 형성단계(S300)는 복수의 유로부재를 확산접합하여 인쇄기판형 열교환기(1)를 형성하는 단계이다. 또한, 열교환기 형성단계(S300)에서는 상술한 바와 같이 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)가 확산접합되어 미리 설정된 순서에 따라 적층될 수 있다.
일 예로, 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)는 서로 교번하여 적층될 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 유로부재(100) 사이에 하나의 제2 유로부재(200)가 배치될 수 있다.
다른 예로, 제1 유로부재(100) 또는 제2 유로부재(200) 중 어느 하나가 여러 번 적층된 후에 다른 하나가 적층되는 것을 반복하는 방식으로 복수의 제1 유로부재(100)와 복수의 제2 유로부재(200)를 적층할 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 유로부재(100)가 적층된 후, 하나의 제2 유로부재(200)가 적층되고 다시 복수의 제1 유로부재(100)가 적층될 수 있다.
또한, 제1 유로부재(100)와 제2 유로부재(200)는 제1 플레이트(110)와 제2 접합판(220)이 확산접합되거나, 제2 플레이트(210)와 제1 접합판(120)이 확산접합되거나, 제1 접합판(120)과 제2 접합판(220)이 확산접합되거나 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(210)가 확산접합되어 접합될 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1) 제조 방법의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1) 제조 방법의 유로부재 형성단계(S200)에서 플레이트와 접합판이 1차적으로 확산접합되고, 열교환기 형성단계(S300)에서 복수의 유로부재가 2차적으로 확산접합될 수 있다. 이러한 확산접합에 의해, 제1 유로부(111)와 제2 유로부(211)를 구성하는 확산접합부인 제2 접합부(S2)의 모든 부분에 압력이 원활하게 전달되어 확산접합이 용이하게 수행될 수 있다. 또한, 확산 접합이 용이하게 수행됨에 따라, 구조건정성이 확보될 수 있으므로, 제1 유로부(111)와 제2 유로부(211)로부터 유체가 누설되는 것이 방지될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)에 대하여 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 비교하였을 때, 제1 유로부(111) 및 제2 유로부(211) 중 적어도 하나에는 개구가 형성될 수 있는 점에 있어서 차이점이 있는 바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
먼저, 제2 유로부(211)에 개구가 형성되는 것에 대하여 설명한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 제2 플레이트(210)는 제1 유로부재(100)와 확산접합될 수 있다.
일 예로, 제2 플레이트(210)의 일면과 해당 일면에 반대편에 위치한 타면은 각각 제1 유로부재(100)와 확산접합될 수 있다. 다시 말해, 제2 플레이트(210)의 일면은 복수의 제1 유로부재(100) 중 어느 하나의 제1 플레이트(110) 또는 제1 접합판(120)에 확산접합되고, 제2 플레이트(210)의 타면은 복수의 제1 유로부재(100) 중 다른 하나의 제1 접합판(120) 또는 제1 플레이트(110)와 확산접합될 수 있다.
다른 예로, 제2 플레이트(210)가 인쇄기판형 열교환기(1)의 가장자리(도 3 상에서 맨 위 또는 맨 아래)에 배치되도록 제1 유로부재(100)에 적층될 경우, 제2 접합판(220)이 확산접합될 수 있다. 다시 말해, 제2 플레이트(210)의 일면은 제1 유로부재(100)의 제1 플레이트 또는 제1 접합판(120)과 확산접합되고, 제2 플레이트(210)의 타면은 제2 접합판(220)과 확산접합될 수도 있다.
제2 연결유로(211d)는 복수의 제2 유입유로(211a)와 복수의 제2 토출유로(211b)에 연통되는 개구일 수 있다. 다시 말해, 제2 유체는 복수의 제2 유입유로(211a)로 유입되고, 개구를 통해 복수의 제2 토출유로(211b)로 유동되어 토출될 수 있다. 이러한 개구는 제2 플레이트(210)의 중심부에 형성될 수 있다. 또한, 개구는 화학적 식각 또는 기계가공을 통해 제2 플레이트(210)에 가공될 수 있다. 또한, 도 11에서 개구가 직사각형인 것으로 도시되어 있으나, 개구의 형상은 직사각형으로 한정되지 않으며 모서리 또한 모깎기(fillet)를 포함할 수 있다. 개구는 복수의 제1 유로부재(100)에 의해 커버되거나 제1 유로부재(100) 및 제2 접합판(220)에 의해 커버될 수 있다. 이러한 개구에서 유동되는 제2 유체는 복수의 제1 유로부재(100) 사이 또는 제1 유로부재(100)와 제2 접합판(220) 사이에서 복수의 제2 토출유로(211b)를 향해 유동될 수 있다.
이하, 제1 유로부(111)에 개구가 형성되는 것에 대하여 설명한다. 제1 유로부(111)에 형성된 개구를 제1 개구라하고, 제2 유로부(211)에 형성되는 개구를 제2 개구라 한다.
제1 플레이트(110)는 제2 유로부재(200)와 확산접합될 수 있다.
일 예로, 제1 플레이트(110)의 일면과 해당 일면에 반대편에 위치한 타면은 각각 제2 유로부재(200)와 확산접합될 수 있다. 다시 말해, 제1 플레이트(110)의 일면은 복수의 제2 유로부재(200) 중 어느 하나의 제2 플레이트(210) 또는 제2 접합판(220)에 확산접합되고, 제1 플레이트(110)의 타면은 복수의 제2 유로부재(200) 중 다른 하나의 제2 접합판(220) 또는 제2 플레이트(210)와 확산접합될 수 있다.
다른 예로, 제1 플레이트(110)가 인쇄기판형 열교환기(1)의 가장자리(도 12와 같이 배치된 경우, 인쇄기판형 열교환기(1)의 맨 위 또는 맨 아래)에 배치되도록 제2 유로부재(200)에 적층될 경우, 제1 접합판(120)이 확산접합될 수 있다. 다시 말해, 제1 플레이트(110)의 일면은 제2 유로부재(200)의 제2 플레이트(210) 또는 제2 접합판(220)과 확산접합되고, 제1 플레이트(110)의 타면은 제1 접합판(120)과 확산접합될 수도 있다.
제1 연결유로(111d)는 제1 개구로 형성되어 제1 유입유로(111a) 및 제1 토출유로(111b)와 연통될 수 있다. 다시 말해, 제1 유체는 복수의 제1 유입유로(111a)로 유입되고, 제1 개구를 통해 복수의 제1 토출유로(111b)로 유동되어 토출될 수 있다. 이러한 제1 개구는 제1 플레이트(110)의 중심부에 형성될 수 있다. 또한, 제1 개구는 화학적 식각 또는 기계가공을 통해 제1 플레이트(110)에 가공될 수 있다. 또한, 제1 개구는 직사각형으로 형성되거나 모서리에 모깎기(fillet)를 포함할 수 있다. 제1 개구는 복수의 제2 유로부재(200)에 의해 커버되거나, 제2 유로부재(200) 및 제1 접합판(120)에 의해 커버될 수 있다. 이러한 제1 개구에서 유동되는 제1 유체는 복수의 제2 유로부재(200) 사이 또는 제2 유로부재(200)와 제1 접합판(120) 사이에서 복수의 제1 토출유로(111b)를 향해 유동될 수 있다.
이하, 제1 유로부(111)에 제1 개구가 형성되고, 제2 유로부(211)에 제2 개구가 형성되는 것을 설명한다.
제1 유로부재(100)와 제2 유로부재(200)는 제1 접합판(120) 또는 제2 접합판(220)을 통해 확산접합될 수 있다. 다시 말해, 제1 플레이트(110)와 제2 플레이트(210) 사이에는 제1 접합판(120) 또는 제2 접합판(220)이 배치될 수 있다.
또한, 제1 플레이트 및 제2 플레이트 중 인쇄기판형 열교환기(1)의 가장자리에 배치된 플레이트에는 별도의 접합판이 더 확산접합될 수 있다.
이러한 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(210)에 의해 제1 개구는 제1 접합판(120)과 제2 접합판(220)에 의해 커버되거나 제1 접합판(120)과 별도의 접합판에 의해 커버될 수 있다. 또한, 제 2 개구는 제1 접합판(120)과 제2 접합판(220)에 의해 커버되거나 제2 접합판(220)과 별도의 접합판에 의해 커버될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)의 넓은 개구에 의해 유로단면적이 증가하고 유체의 유속이 저하될 수 있으므로, 각 유로부(111, 211)의 유로저항이 낮아질 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1) 제조 방법에 대하여 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 비교하였을 때, 유로부 가공단계(S100)에서 제1 유로부(111) 및 제2 유로부(211) 중 하나 이상에 개구가 형성될 수 있는 점에 있어서 차이점이 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.
제1 유로부 가공단계(S110)에서는 제1 플레이트(110)에 제1 개구를 형성하여 제1 연결유로(111d)를 형성할 수 있다. 이러한 제1 개구는 복수의 제1 유입유로(111a)와 복수의 제1 토출유로(111b)에 연통될 수 있다.
제2 유로부 가공단계(S120)에서는 제2 플레이트(210)에 제2 개구를 형성하여 제2 연결유로(211d)를 형성할 수 있다. 이러한 개구는 복수의 제2 유입유로(211a)와 복수의 제2 토출유로(211b)에 연통될 수 있다.
열교환기 형성단계(S300)에서는 상술한 바와 같이 일 예로, 제2 플레이트(210)와 제1 유로부재(100)가 확산접합될 수 있다. 다른 예로, 제1 플레이트(110)는 제2 유로부재(200)와 확산접합될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 유로부재(100)와 제2 유로부재(200)는 제1 접합판(120) 또는 제2 접합판(220)을 통해 확산접합될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1) 제조 방법의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
제2 실시예에 따른 인쇄기판형 열교환기(1)의 개구에 의해 제2 접합판 없이 제2 플레이트(210)와 제1 유로부재(100)가 확산접합되거나, 제1 플레이트(110)와 제2 유로부재(200)가 확산접합될 수 있으므로, 제조 시간 및 비용이 절감될 수 있다.
또한, 제1 유체와 제2 유체간의 열교환은 확산접합되는 접합판이 아닌 제1 플레이트 또는 제2 플레이트를 통해 수행될 수 있으므로, 제1 실시예와 비교할 때 확산접합 불량에 따른 열전달의 저하 가능성을 억제할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 인쇄기판형 열교환기 100: 제1 유로부재
110: 제1 플레이트 111: 제1 유로부
111a: 제1 유입유로 111b: 제1 토출유로
111c: 제1 전달유로 111d: 제1 연결유로
120: 제1 접합판
200: 제2 유로부재 210: 제2 플레이트
211: 제2 유로부 211a: 제2 유입유로
211b: 제2 토출유로 211c: 제2 전달유로
211d: 제2 연결유로 220: 제2 접합판
S1: 제1 접합부 S2: 제2 접합부
S100: 유로부 가공단계 S110: 제1 유로부 가공단계
S120: 제2 유로부 가공단계 S200: 유로부재 형성단계
S210: 제1 유로부재 형성단계 S220: 제2 유로부재 형성단계
S300: 열교환기 형성단계

Claims (10)

  1. 제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부가 형성된 제1 플레이트 및 상기 제1 플레이트에 확산접합되어 상기 제1 유로부를 커버하는 제1 접합판을 포함하는 제1 유로부재; 및
    상기 제1 유체와 열교환되는 제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부가 형성된 제2 플레이트를 포함하는 제2 유로부재를 포함하고,
    상기 제1 유로부재와 상기 제2 유로부재는 확산접합되고,
    상기 제1 유로부재는 복수 개로 형성되고,
    상기 제2 유로부재는 상기 복수 개의 제1 유로부재 사이에 배치되고,
    상기 제2 유로부에는 상기 제2 유체가 상기 복수 개의 제1 유로부재 사이에서 유동되도록 개구가 형성되고,
    상기 제2 플레이트의 일면은 상기 복수 개의 제1 유로부재 중 어느 하나의 상기 제1 플레이트와 확산접합되고,
    상기 제2 플레이트의 일면의 반대편인 타면은 상기 복수 개의 제1 유로부재 중 다른 하나의 상기 제1 접합판과 확산접합되는,
    인쇄기판형 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유로부재의 표면과 상기 제2 유로부재의 표면은 상기 제1 플레이트 및 상기 제1 접합판이 확산접합 시, 형성되는 산화층을 제거하기 위해 환원 또는 가공 처리되는,
    인쇄기판형 열교환기.
  5. 유체가 유동될 수 있는 유로부가 복수의 플레이트에 형성되는 유로부 가공단계;
    복수의 플레이트 중 적어도 하나와 접합판이 확산접합되어 복수의 유로부재가 형성되는 유로부재 형성단계; 및
    상기 복수의 유로부재가 확산접합되는 열교환기 형성단계를 포함하고,
    상기 유로부 가공단계는,
    제1 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제1 유로부가 제1 플레이트에 형성되는 제1 유로부 가공단계; 및
    제2 유체가 유동되는 복수의 유로를 제공하는 제2 유로부가 제2 플레이트에 형성되되 상기 제2 유로부에는 개구가 형성되는, 제2 유로부 가공단계를 포함하고,
    상기 유로부재 형성단계는,
    상기 제1 플레이트의 상기 제1 유로부가 커버되도록 상기 제1 플레이트에 제1 접합판이 확산접합되어 제1 유로부재가 형성되는 제1 유로부재 형성단계를 포함하고,
    상기 열교환기 형성단계에서는,
    상기 제2 플레이트의 일면이 상기 복수 개의 제1 유로부재 중 어느 하나의 상기 제1 플레이트와 확산접합되고,
    상기 제2 플레이트의 일면의 반대편인 타면이 상기 복수 개의 제1 유로부재 중 다른 하나의 상기 제1 접합판과 확산접합되는,
    인쇄기판형 열교환기 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 유로부재 형성단계에서는 상기 제1 플레이트와 상기 제1 접합판이 확산접합 시, 형성되는 산화층을 제거하기 위해 상기 제1 유로부재의 표면이 환원 처리되거나 가공되는,
    인쇄기판형 열교환기 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 유로부재 형성단계에서 상기 복수의 플레이트 중 적어도 하나와 상기 접합판은 진공 또는 비활성기체 분위기에서 확산접합되는,
    인쇄기판형 열교환기 제조 방법.
KR1020210087300A 2021-07-02 2021-07-02 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법 KR102556531B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210087300A KR102556531B1 (ko) 2021-07-02 2021-07-02 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법
US17/857,585 US20230003464A1 (en) 2021-07-02 2022-07-05 Heat exchanger and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210087300A KR102556531B1 (ko) 2021-07-02 2021-07-02 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230006280A KR20230006280A (ko) 2023-01-10
KR102556531B1 true KR102556531B1 (ko) 2023-07-18

Family

ID=84786216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210087300A KR102556531B1 (ko) 2021-07-02 2021-07-02 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230003464A1 (ko)
KR (1) KR102556531B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317026A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Calsonic Kansei Corp 積層型熱交換器及びその製造方法
JP2012117759A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Furukawa-Sky Aluminum Corp 熱交換器及びその製造方法
JP2018071938A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 株式会社前川製作所 熱交換器の製造方法及び熱交換器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101624561B1 (ko) 2015-01-29 2016-05-26 한국원자력연구원 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317026A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Calsonic Kansei Corp 積層型熱交換器及びその製造方法
JP2012117759A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Furukawa-Sky Aluminum Corp 熱交換器及びその製造方法
JP2018071938A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 株式会社前川製作所 熱交換器の製造方法及び熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
US20230003464A1 (en) 2023-01-05
KR20230006280A (ko) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101815405B1 (ko) 열 교환기 및 열 교환기의 제조 방법
US8047044B2 (en) Method of manufacturing a contact cooling device
US6959492B1 (en) Plate type heat exchanger and method of manufacturing the heat exchanger
EP1997553B1 (en) Fluid mixer and method for forming mixed fluid
GB2303911A (en) Heat exchanger having a sandwiched plate structure
KR200437768Y1 (ko) 보일러용 온수열교환기의 열교환판
US9643288B2 (en) Heat exchange reactor using thin plate provided with flow path therein and method of manufacturing the same
KR101274858B1 (ko) 반응 장치 및 반응 장치의 제조 방법
WO2011041600A1 (en) Fabrication of high surface area, high aspect ratio mini-channels and their application in liquid cooling systems
JP2002506196A (ja) ３回路プレート熱交換器
EP3336475B1 (en) Fluid circulation device
JP2008116138A (ja) 熱交換用プレート
JP4721412B2 (ja) 冷却器およびその製造方法
US20030196451A1 (en) Contact cooling device
KR102556531B1 (ko) 인쇄기판형 열교환기 및 인쇄기판형 열교환기 제조 방법
JP2002107089A (ja) プレート式熱交換器
US20120040130A1 (en) Minireactor Array
JP2007162974A (ja) 熱交換用プレート
JP7206609B2 (ja) 金属積層体及び金属積層体の製造方法
KR200324980Y1 (ko) 보일러용 온수열교환기의 열교환판
JP2005106412A (ja) 接合型プレート式熱交換器
EP2840346B1 (en) High-pressure plate heat exchanger
JP6536205B2 (ja) シート状ロウ材、熱交換器の製造方法および熱交換器
JP2007024343A (ja) 安全熱交換板及びそれを用いた安全熱交換器
JP2010172803A (ja) マイクロリアクタモジュール及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant