KR20040105683A - 열교환기용 증발 친수면, 친수면 제조 방법 및 친수면제조용 조성물 - Google Patents

열교환기용 증발 친수면, 친수면 제조 방법 및 친수면제조용 조성물 Download PDF

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KR20040105683A
KR20040105683A KR10-2004-7000589A KR20047000589A KR20040105683A KR 20040105683 A KR20040105683 A KR 20040105683A KR 20047000589 A KR20047000589 A KR 20047000589A KR 20040105683 A KR20040105683 A KR 20040105683A
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마이스너앨런피.
파크힐리처드지.
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모다인 매뉴팩츄어링 컴파니
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Abstract

제1 열교환 유체로부터 가스질 제2 열교환 유체 내로 증발될 액체로 열을 전달하는 열교환기/증발기는 제1 열교환 유체용 제1 유로(34)와 제2 열교환 유체용 제2 유로(36)를 분리시키는 열 전도성 부재(30)를 포함한다. 제1 면은 부재(30) 상에 제1 유로(34)와 열교환 관계에 있고, 제2 면은 제1 면과 대향하는 부재(30) 상에 제2 유로(36)와 열교환 관계에 있다. 친수성 코팅(50)이 제2 면 중 일부분 상에 결합되고, 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조된 납땜 금속과 함께 결합되고 공칭 구면 형상의 입자 및 제2 면 내에 확산된 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상의 입자 분말을 포함한다. 또한, 친수면의 형성에 유용한 조성물 및 열교환기/증발기의 제조 방법에 대하여 개시되어 있다.

Description

열교환기용 증발 친수면, 친수면 제조 방법 및 친수면 제조용 조성물 {EVAPORATIVE HYDROPHILIC SURFACE FOR A HEAT EXCHANGER, METHOD OF MAKING THE SAME AND COMPOSITION THEREFOR}
여러 가지 유형 및 크기를 가진 증발기가 있다. 한 가지 유형의 증발기에 있어서, 제1 열교환 유체는 가스질 흐름으로 증발될 액체와 열교환 된다. 상기 유형의 열교환기는 공기를 포함하는 습윤 가스를 필요로 하는 습윤화를 위해 사용될 수 있다. 단지 예로서, 상기 유형의 습윤기를 필요로 하는 한 가지 예는 PEM형 연료 전지 시스템이다. 이러한 여러 가지 시스템에 있어서, 수소가 많은 가스가 산소가 많은 가스와 함께 애노드 및 캐소드 쪽을 분리시키는 멤브레인을 가진 연료 전지에 제공된다. 최적의 효율로 동작하는데는 연료 및 상기 연료용 산화제가 소정 온도로 또는 소정 온도 이상으로 제공되는 것이 필요하다. 또한, 예를 들면, 건조에 의하여 멤브레인이 손상입는 것을 방지하기 위하여 연료 및 산화제가 소정의 상대 습도로 제공되는 것이 필요하다.
따라서, 이러한 유형의 열교환기는 수소가 많은 흐름 및/또는 산소가 많은 흐름으로 구성되는 가스질 흐름에 원하는 습도 레벨이 달성되도록 수성 물질을 증발시키는 것이 필요하다. 또한, 연료 전지의 효율이 최적으로 되도록 흐름의 온도를 상승시키는 것이 필요할 수 있다.
여러 경우에, 특히 크기 및 중량이 중요한 연료 전지 시스템에 있어서, 열교환기/증발기의 크기 및 중량은 최소로 되는 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들면, 견인을 위해 연료 전지 시스템을 차량에 응용하는 경우에 더욱 그러하다. 그러나, 여러 경우에 습윤 효율성 또는 습윤 균일성을 희생시키지 않고 열교환기/증발기의 크기를 최소화시킨다는 것은 곤란하다.
본 발명은 상기 과제 중 한 가지 이상을 극복하는 것이다.
본 발명은 열교환기/증발기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 증발을 향상시키기 위하여 열교환기에 사용된 친수면에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 친수면 제조용 조성물 및 열교환기/증발기의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 열교환기/증발기의 개략적인 입면도이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 절취된 열교환기 코어의 분해사시도이다.
도 3은 열교환기 중 하나의 구성품 상에 위치된 친수면의 일부 확대도이다.
도 4는 도 3과 유사하지만 열교환기/증발기 중 다른 구성품 상에 위치된 친수면이 도시된 도면이다.
본 발명의 주된 목적은 액체, 필연적은 아니지만 특히 수성액을 가스질 유체로 증발시키는 새로운 개량 열교환기/증발기를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 주된 목적은 증발 열전달면 상에 배치하기 위한 친수면을 형성하는데 사용하는 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 주된 목적은 증발 열전달면을 포함하는 열교환기를 제조하는 새로운 개량 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 본 발명에 따라 제조된 열교환기/증발기는 제1 열교환 유체용 제1 흐름 통로와 일반적으로 가스인 제2 열교환 액체용 제2 흐름 통로를 분리시키는 열 전도성 부재를 포함한다. 제1 면은 제1 흐름 통로와 열전달 관계로 부재 상에 위치되고, 제2 면은 제1 면과 대향하는 부재 상에 제2 흐름통로와 열교환 관계로 위치된다. 친수 코팅이 제2 면의 적어도 일부분 상에 결합되고, 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트, 및 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조된 납땜 금속과 함께 결합되어 공칭 구면 형상 입자 내에 확산된 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상 입자 분말로 제조되며, 제2 면은 상기 입자들을 함께 결합시킨다. 공칭 구면 형상 입자 대 납땜 재료의 중량비는 대략 2-3 대 1의 범위 내이다.
바람직한 실시예에 있어서, 중량비는 대략 70:30이다.
바람직한 실시예에 있어서, 부재는 구멍이 없는 부재이고 상기 부재에 제1 면과 대향하여 결합된 핀부를 갖는다. 친수 물질을 이송시키는 제2 면은 핀 상에 위치된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 증발 열 전달면 상에 배치하기 위한 친수면을 형성하는데 사용되는 조성물이 제공된다. 조성물은 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상의 입자 분말과 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조되는 납땜 금속 분말과의 혼합물을 포함한다. 공칭 구면 형상의 입자와 납땜 금속 분말과의 중량비는 대략 2-3 대 1 범위이다. 납땜 금속 분말을 용해시키기에 충분히 높은 온도로 휘발되고 실질적으로 잔류물을 남기지 않는 휘발성 유기 결합제가 조성물 내에 또한 포함된다.
바람직한 실시예에 있어서, 결합제는 아크릴계 또는 폴리프로필렌계 탄산염이다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 증발 열 전달면을 포함하는 열교환기 조립 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 (a) 적어도 두 개의 유로, 즉 제1 열교환 유체용 제1 유로 및 액체가 내부로 증발될 가스질 제2 열교환 유체용 제2 유로를 갖는 열교환기 코어 어셈블리를 조립하는 단계를 포함한다. 코어 어셈블리는 접촉은 하지만 결합된 관계는 아닌 복수의 금속 구성품를 포함한다. 단계(a)를 실행하기 이전 또는 이후에, 상기 방법은 (b) 제2 유로와 대면하는 적어도 하나의 구성품을 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상의 입자 분말, 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조되는 납땜 금속 분말, 및 상기 납땜 금속 분말을 용해시키기에 충분히 높은 온도로 휘발되고 실질적으로 잔류물을 남기지 않는 휘발성 유기 결합제를 포함하는 조성물로 코팅하는 단계를 포함한다. 공칭 구면 형상의 입자 대 납땜 금속 분말의 중량비는 대략 2-3 대 1의 범위이다. 다른 단계는 (c) 상기 코어에 (i) 상기 납땜 금속을 용해시켜 상기 공칭 구면 형상의 입자 및 상기 적어도 하나의 금속 구성품 내로 확산시키고, (ii) 상기 결합제를 휘발시켜 실질적으로 모든 잔류물을 제거시키며, (iii) 상기 금속 구성품를 결합된 어셈블리로 납땜하도록 납땜 온도를 상승시키는 단계를 포함한다.
다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 개시된 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명, 및 전술한 여러 가지 양태는 연료 전지 시스템의 연료 흐름 또는 산화물 흐름 중 어느 한 가지 또는 양자 모두의 습윤화에 사용하는 열교환기/증발기 용도에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 용도는 연료 전지 시스템에만 한정되는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다. 오히려, 한 가지 열교환 유체는 액체가 내부로 증발되는 제2의 가스질 열교환 유체와 열교환되는 임의의 응용에 이용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 따라서, 수성 물질 및/또는 연료 전지 시스템은 특허청구범위에 정의된 내용으로 한정하려는 것이다.
다음에, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 한 가지 유형의 열교환기/증발기가 예시되어 있다. 열교환기는 복수의 적층 플레이트, 핀 및 후술하는 스페이서 바로 제조된 코어(10)를 포함한다. 상기 코어는, 예를 들어, 연료 전지 시스템에 사용될 때 부식 방지를 위해 스테인레스 구성품으로 제조될 수 있다.
코어(10)의 일단 상에 위치된 디퓨저(diffuser)(12)는 습윤화될 가스가 유입되는 유입구(14)를 포함한다. 연료 전지 시스템의 경우, 가스는 연료, 즉 수소가 많은 흐름이거나, 또는 산화물, 즉 산소가 많은 흐름 중 어느 하나일 수 있다. 어느 경우이건, 디퓨저(12) 내의 노즐(18)에서 종료되는 소형 튜브(16)가 제공된다. 일반적으로 연료 전지 시스템의 경우에 물인 수성 물질은 디퓨저(12) 내로 분무되어 유입되는 가스질 연료 또는 산화물 흐름을 증발 및 습윤화시킨다.
디퓨저(12) 반대쪽의 코어(10) 말단에는, 컬렉터(collector)(20)가 제공되어 습윤화된 가스질 흐름을 사용 지점 또는 다른 처리를 위해 보낸다.
코어(10)는 열교환 유체용 습윤 가스를 포함하는 유로와 열교환 관계에 있는 액체 또는 가스질 형태일 수 있는 열교환 유체용 내부 유로를 포함한다. 따라서, 유입구는 화살표(22)로, 배출구는 화살표(24)로 개략적으로 도시되어 있다. 항상은 아니지만, 제1 열교환 유체의 흐름, 즉 코어(10) 내에 열을 거부하는 흐름은 제2 열교환 유체의 흐름, 즉 습윤화될 가스질 열교환 유체에 대하여 역류하는 것이 바람직하다.
다음에 도 2를 참조하여, 코어(10)의 구성을 상세하게 설명한다. 코어는 스페이서 바(32)에 의하여 대향하여 이격되는 복수의 구멍없는 플레이트(30)를 포함한다. 플레이트는 제1 열교환 유체 및 제2 열교환 유체를 위한 교호하는 유로를 형성한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 열교환 유체 유로는 도면 부호(34)로 표기된 반면, 제2 열교환 유체 유로는 도면 부호(36)로 표기되어 있다. 각각의 유로 내의 흐름 방향은 화살표로 표기되어 있다.
적절한 헤더링(headering)이, 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, 디퓨저(12) 및 컬렉터(20)에 코어의 대향하는 말단에 제공된다.
도 2에 예시된 실시예에 있어서, 제2 유체 유로(36)는 습윤화될 가스질 열교환 유체를 포함하고, 열교환 및 증발 인핸스먼트가 기다란 파형 핀(serpentine fin)(38) 형태로 제공된다. 핀(38)의 대향하는 크레스트(crest)(40)는 유로(36)를 형성하는 플레이트(30), 구체적으로는 유로(36) 상에 대면하는 플레이트(30) 표면에 납땜에 의하여 결합된다.
플레이트(30)의 대향하는 면은 유로(34)와 대면하고, 원하는 바에 따라, 인핸스먼트가 제공되거나 또는 제공되지 않을 수 있다. 인핸스먼트는, 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, 핀이나 또는 난류를 일으키는 딤플(dimple) 또는 리지(ridge) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 유로(36)와 대면하는 플레이트(30)의 표면이나 또는 유로(36) 내의 파형 핀(38)의 표면, 혹은 양자 모두에 친수면이 제공된다. 따라서, 이들 표면은 노즐(18)로부터 가스질 흐름과 함께 유입되는 물에 의하여 용이하게 습윤되어(도 1 참조) 물을 분산시키는 한편, 통로(36) 전체에 걸쳐 균일하게 액체 상태로 분산된다. 습윤화가 상당히 개선되고 체적이 상대적으로 소형으로 될 수 있다.
도 3은 플레이트(30)의 한쪽 면에 친수면이 가해진 반면, 도 4는 핀(38)에 친수면이 가해진 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 도 3 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 친수면은 치수는 여러 가지로 상이할 수 있지만 모두가 일반적으로 분말로 분류되기에 충분할 만큼 작은 복수의 일반적으로 구면 입자(50)로 제조된 것을 알 수 있늘 것이다. 구면 입자(50)는 공칭 구면이며 정확하게 구면 형상을 갖는 것은 아니다. 그러나, 확실한 구면 형상으로 될 때 증발 효율이 개선된다는 점을 알 수 있다.
어느 경우이건, 입자(50)는 분말 형태인 납땜 금속에 의하여 함께 결합된다. 또한, 납땜 금속은 경우에 따라서 입자(50)를 기판, 즉 플레이트(30) 또는 핀(38),혹은 양자 모두에 결합시킨다. 입자(50)의 형상 때문에 입자(50) 사이에는 복수의 상호 연결된 틈(interstice)(52)이 존재하고, 이들 틈은 코팅의 친수성을 제공한다.
한 가지 바람직한 형태의 공칭 구면 입자를 Metco 461NS로 시판 중인 세라믹/금속 분말이라고 한다. 여기에는 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 주요 기능성 성분으로 포함한다. 이들 물질은 다음의 중량비, 즉 알루미늄 5.5%, 코발트 2.5%, 이트륨 산화물 0.5%, 실리콘 1.0%, 마그네슘 2.0%, 크롬 17.5%, 철 0.5%, 니켈 67.0%, 기타 3.5%를 갖는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
입자(50)를 서로 서로 및 기판(30 또는 38)에 납땜하는데 사용된 납땜 금속 분말은 19.0 중량%의 크롬, 10.2 중량%의 실리콘, 및 모두가 0.1 중량% 이하의 코발트, 카본, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 보론, 인산, 황, 셀레늄, 분자 산소 및 분자 질소를 포함하는 미량 물질을 제외하고는 나머지가 니켈로 구성된 것으로 알고 있는 BNi-5 납땜 분말로 시판 중이다.
일반적으로, 구면 입자(50)의 중량% 대 납땜 금속 분말의 중량% 비율은 대략 2-3 대 1의 범위이다. 바람직한 실시예에 있어서, 구면 입자(50) 대 납땜 금속 분말의 중량비는 대략 70:30이다. 상기 실시예 중 한 가지는 중량비를 69:31로 생각할 수 있다.
납땜 금속 분말은 코어(10)의 각종 금속 구성품, 즉 플레이트(30), 스페이서 바(32) 및 핀(38)이 함께 납땜되는 납땜 온도로 활성화되는 것이다. 따라서, 구면 입자, 납땜 금속 분말 및 결합제의 혼합물을 포함하는 코팅 조성물을 경화되지 않은 상태의 통로(36) 또는 핀(38), 혹은 양자 모두와 대면하는 플레이트(30)의 표면에 경화되지 않은 상태로 가하고, 코어(10) 어셈블리를 지그 또는 고정구에 일반적인 방식으로 배치시켜 결합되지 않은 구성품을 지지한 다음, 납땜 온도를 가할 수 있다. 납땜 조인트의 강도를 향상시키고 적층 치수의 균일성을 증진시키기 위하여, 코팅을 제거하거나 또는 핀의 크레스트 상에 코팅되지 않도록 한다. 납땜 온도는 세 가지 기능, 즉 금속 구성품을 조립 상태로 함께 납땜하고, 납땜 금속 분말을 구면 입자(50)와 서로 서로 및 기판(30 또는 38)에 결합시키며, 결합제를 휘발시킨다. 일반적인 경우에, 납땜 금속 분말은 용해될 때 입자(50) 및 기판(30, 38) 양자 모두 내에 확산되어 양호하게 결합되기 때문에 양호한 결합이 달성된다. 일반적인 경우에, 세라믹/금속 분말 및 납땜 금속 분말의 혼합물로 형성된 조성물은 납땜 전에 유기 결합제를 사용하여 기판 상에 지지된다. 유기 결합제는 납땜 금속 분말의 용해 온도 또는 이보다 약간 낮은 온도에서 실질적으로 완전하게 휘발된다. 따라서, 입자(50) 및 이들에 의해 형성된 틈에 의하여 제공된 친수성을 방해할 정도의 유기 결합제 잔류물은 잔류하지 않는다.
일반적인 경우에, 평방미터당 약 150-200그람의 목표 핀 표면 하중이 바람직하다. 그러나, 보다 높은 하중에 내성을 가질 수 있다. 일부 경우에, 보다 낮은 하중에도 또한 원하는 친수성 정도에 따라 내성을 가질 수 있다.
핀의 양쪽에 약 0.001인치 - 0.0015인치의 두께가 되도록 디핑 공정에 의하여 계속해서 하중을 가하는 것이 바람직하다. 수성 습윤화 물질 및 반응 가스의 흐름을 강요하지 않도록 코팅을 가하는 것이 또한 바람직하며, 이것은 한쪽의 핀채널의 10%이하가 코팅에 의하여 플러그되어 압력 강하를 감소시킨다는 의미이다.
핀의 크레스트, 즉 핀을 형성하는 스트립이 방향을 역전시켜 파도같은 핀을 제공하는 크레스트(40)는 인접하는 플레이트(30)에 야금학적으로 견고하게 결합되어 핀(38)과 플레이트(30) 사이에 양호한 열 전도성을 확보하도록 어셈블리에 강요되는 것이 또한 바람직하다. 이것은 외면, 즉 핀 중 크레스트(40)의 볼록한 면은 완전하게 코팅되지 않는 것이 필요하다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 핀부는 기름을 제거하고 라인에서 들어 올려질 수 있다. 다음에, 핀부를 계속해서 혼합되는 친수성 코팅 조성물(금속/세라믹 분말, 납땜 금속 분말, 및 결합제) 슬러리에 함침시킨다. 다음에, 핀부를 슬러리로부터 제거하고 순간적으로 건조시킨다. 다음에, 약한 공기 흐름을 핀 상에 흐르게 하여 핀의 깊이에 걸쳐 균일하게 슬러리를 분포시킨다. 그 후, 핀 피크, 즉 크레스트(40), 구체적으로는 크레스트의 외측의 슬러리를 청소한다. 이 청소는 래그(rag) 또는, 원하는 경우, 슬러리를 건조시킨 후 모래로 달성될 수 있다.
슬러리를 건조시키기 전에 핀 피크 즉 크레스트(40)를 세척하는 경우, 핀부를 110℃로 건조시키고 중량을 검사하여 원하는 하중이 얻어지도록 한다.
전술한 단계에 한정되는 것은 아니고, 발명자가 현재 생각하는 코팅의 최적 모드를 개시하려는 것이다.
일부의 경우, 슬러리는 핀 상에 분무되거나 또는 롤링될 수 있지만, 디핑이 바람직하다는 점에 유의해야 한다.
유기 결합제는 특히 중요하지는 않다. 유기 결합제는 습윤기를 최종적으로조립하기 전에 접착이 떨어지지 않도록 충분한 양으로 사용되어야 한다. 일반적으로, 코팅 혼합물의 총 중량의 약 20-23%의 결합제 함유량이 상기 목적을 달성한다. 동시에, 결합제는 예를 들면 스테인레스강 구조에 대한 600℃의 온도의 납땜 온도에서 실질적으로 잔류물이 잔류되지 않고 완전히 열적으로 열화되는 결합제이다. 또한, 디핑에 의하여 코팅할 때, 슬러리는 디핑 후에 핀을 부분적으로 런오프시키는 기회를 슬러리가 갖는 경우에도 디핑에 의하여 가해질 때 원하는 양의 분말이 달성되도록 70℉에서 대략 2-3 센티푸아즈 범위의 점성을 가져야 한다. 물론, 디핑이 아닌, 예를 들면, 스프레이 또는 롤링에 의하여 코팅이 가해지는 경우 다른 점성이 적절할 수 있다. 아크릴, 폴리프로필렌 탄산염, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트와 다른 아세테이트, 및 n-프로필 브롬화물, 및 이들의 혼합물과 같은 물질이 일반적으로 결합제로서 충족된다. 아크릴계 결합제가 바람직하다.
상기 범위 내의 공칭 구면 입자(50) 대 납땜 금속 분말의 특정 중량비, 보다 구체적으로는 대략 70:30 비율은 강도 및 친수성 성질의 이상적인 결합을 제공한다는 점을 알았다. 동일한 중량의 조성물에 대하여 보다 적은 양의 납땜 금속을 사용한 경우, 코팅 내에 보다 많은 수의 입자(50)가 있기 때문에 보다 큰 친수성이 얻어진다. 그러나, 보다 적은 양의 납땜 물질이란 결합의 강도가 감소된다는 의미로서, 이는 사용량에 따라 열교환기/증발기의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 반대로, 소정의 표면 영역에 가해진 동일한 중량의 조성물에 대하여 납땜 금속 분말의 비율을 증가시킬 때, 최종 코팅에 공칭 구면 입자(50)의 수가 더 적어지고 친수성이 다소 감소된다. 따라서, 본 발명의 특징은 코팅이 기판에 일체부로서 영구적으로 부착된다는 점이다. 실제로, 기판을 열교환기 내에 배치시키기 전에 코팅을 형성하여 기판 상에 납땜시키는 경우, 임의의 접착 손실없이 친수성 표면을 응용한 후 플레이트 내에 딤플 또는 리지와 같은 열교환기 인핸스먼트를 형성할 수 있다는 점을 알았다. 실제로, 상기의 경우, 기판은 친수성 표면의 점착력이 사라지기 전에 자체가 파쇄될 수 있다.
공칭 구면 입자(50)는 전술한 입자와 약간 다르게 변할 수 있다. 이들 입자는 가스 원자화 또는 작은 공칭 구로 되는 임의의 다른 적합한 수단에 의하여 형성될 수 있다. 구의 치수는 입자(50) 사이에 형성된 틈(52)이 열교환기/증발기 내에서 증발될 액체에 대하여 모세관 크기 정도로 작은 경우 친수성에 특히 영향을 미치지는 않는다.
납땜 금속 분말 입자의 형상은 납땜 금속이 용해되고 전술한 바와 같이 금속 세라믹 입자 및 기판 내에 실제로 확산되기 때문에 그렇게 중요하지 않다.
입자(50)를 형성하는 물질의 실질적인 기준은 상기 입자가 예를 들면 증발될 가스 흐름 및 액체와 같이 접촉될 물질과 내부식 친화성을 갖는다는 것이다. 또한 상기 물질은 상당 기간에 걸쳐 얻을 수 있어야 하고 양호한 접착력 및 수분을 유지해야 한다. 입자의 산화는 매우 바람직하지 않다.
금속/세라믹 분말과 납땜 금속을 함께 특정하게 사용하는 것이 공칭 구면 입자(50)가 금속 입자를 완전히 사용하는 경우보다 훨씬 더 비활성적이기 때문에 매우 바람직하다.
전술한 설명으로부터, 본 발명은 열교환기/증발기, 열교환기 또는 증발기 응용에 친수면을 제공하는 조성물 및 열교환기/증발기의 제조 방법을 포함하는 여러 가지 양태의 열교환기/증발기 용으로 이상적임을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 제1 열교환 유체로부터 가스질 제2 열교환 유체로 증발될 액체에 열을 전달하는 장치에 있어서,
    상기 제1 열교환 유체용 제1 유로 및 상기 제2 열교환 유체용 제2 유로를 분리시키는 열 전도성 부재,
    상기 제1 유로와 열교환 상태에 있는 상기 열 전도성 부재 상의 제1 면,
    상기 제1 면에 대항하며, 상기 제2 유로와 열교환 상태에 있는 상기 열 전도성 부재 상의 제2 면, 및
    상기 제2 면의 적어도 일부분 상에 결합되며, 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조되고 공칭 구면 형상 입자 및 상기 제2 면 내로 확산되는 납땜 금속과 함께 결합되는 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 상기 공칭 구면 형상 입자로 된 분말로 제조된 친수성 코팅
    을 포함하고,
    상기 공칭 구면 형상 입자 대 상기 납땜 금속의 중량비는 대략 2-3 대 1의 범위인
    열 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중량비는 대략 70:30인 열 전달 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열 전도성 부재는 상기 제1 면과 대향하는 면에 결합된 핀을 갖는 구멍이 없는 부재이며, 상기 제2 면은 상기 핀 상에 위치되는 열 전달 장치.
  4. 증발성 열 전달면 상에 배치하기 위한, 친수면 형성에 사용되는 조성물에 있어서,
    니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상 입자로 된 분말 및 주로 니켈, 크롬 및 실리콘으로 제조된 납땜 금속 분말, 및
    상기 납땜 금속을 용해시키고 실질적으로 잔류물을 잔류시키지 않을 만큼 충분히 높은 온도에서 휘발되는 휘발성 유기 결합제
    의 혼합물을 포함하고,
    상기 공칭 구면 형상 입자 대 납땜 금속 분말의 중량비는 대략 2-3 대 1의 범위인
    조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중량비는 대략 7:3인 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합제는 아크릴계 또는 폴리프로필렌계 탄화물인 조성물.
  7. 증발성 열 전달면을 포함하는 열교환기의 제조 방법에 있어서,
    (a) 적어도 두 개의 유로, 즉 제1 열교환 유체용 제1 유로 및 액체가 증발될 가스질 제2 열교환 유체용 제2 유로를 갖는 열교환기 코어 어셈블리를 조립하는 단계,
    (b) 상기 단계(a)의 실행 이전이나 이후에, 상기 제2 유로와 대면하는 적어도 하나의 구성품을 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 공칭 구면 형상 입자로 된 분말, 주로 니켈, 크롬, 및 실리콘으로 제조되는 납땜 금속 분말, 및 상기 납땜 금속 분말을 용해시키고 실질적으로 잔류물을 잔류시키지 않을 정도로 충분히 높은 온도에서 휘발되는 휘발성 유기 결합제를 포함하는 조성물로 코팅하는 단계, 및
    (c) (i) 상기 납땜 금속을 용해시켜 상기 공칭 구면 형상 입자 및 상기 적어도 하나의 구성품 내로 확산시키고, (ii) 상기 결합제를 휘발시켜 상기 결합제의 모든 잔류물을 실질적으로 제거하며, (iii) 상기 구성품을 결합된 어셈블리로 납땜하도록 상기 코어에 높은 납땜 온도를 가하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코어 어셈블리는 접촉하지만 결합 상태는 아닌 복수의 금속 구성품을 포함하며,
    상기 공칭 구면 형상 입자 대 납땜 금속 분말의 중량비는 대략 2-3 대 1의범위인
    열교환기 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중량비는 대략 7:3인 열교환기 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 결합제는 아크릴계 또는 폴리프로필렌계 탄화물인 열교환기 제조 방법.
  10. 증발성 열 전달면을 포함하는 열교환기 제조 방법에 있어서,
    (a) 적어도 두 개의 유로, 즉 제1 열교환 유체용 제1 유로 및 액체가 증발될 가스질 제2 열교환 유체용 제2 유로를 갖는 열교환기 코어 어셈블리를 조립하는 단계,
    (b) 상기 단계(a)의 실행 이전이나 이후에, 상기 제2 유로와 대면하는 적어도 하나의 구성품을 공칭 구면 형상 금속 및/또는 세라믹 입자로 된 분말, 납땜 금속 분말, 및 상기 납땜 금속 분말을 용해시키고 실질적으로 잔류물을 잔류시키지 않을 정도로 충분히 높은 온도에서 휘발되는 휘발성 유기 결합제를 포함하는 조성물로 코팅하는 단계, 및
    (c) (i) 상기 납땜 금속을 용해시켜 상기 공칭 구면 형상 입자 및 상기 적어도 하나의 구성품 내로 확산시키고, (ii) 상기 결합제를 휘발시켜 상기 결합제의모든 잔류물을 실질적으로 제거하며, (iii) 상기 구성품을 결합된 어셈블리로 납땜하도록 상기 코어에 높은 납땜 온도를 가하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코어 어셈블리는 접촉하지만 결합 상태는 아닌 복수의 금속 구성품을 포함하며,
    상기 공칭 구면 형상 입자 대 납땜 금속 분말의 중량비는 대략 2-3 대 1의 범위인
    열교환기 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 납땜 금속 분말은 주로 니켈, 크롬 및 실리콘인 열교환기 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 공칭 구면 형상의 입자는 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트 및 이트륨 산화물을 포함하는 열교환기 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 결합제는 아크릴계 또는 폴리프로필렌계 탄화물인 열교환기 제조 방법.
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