KR20130007977A - 플레이트 기반 흡착식 냉각장치 서브조립체 - Google Patents

플레이트 기반 흡착식 냉각장치 서브조립체 Download PDF

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KR20130007977A
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Abstract

흡착식 냉각장치를 위한 서브조립체는 스택에 배열된 복수의 플레이트들을 포함하는 흡착 부품을 포함한다. 냉각제 통로들은 스택에 있는 인접한 쌍들의 플레이트들의 냉각제 측들 사이에서 구성된다. 흡착제는 냉각제 통로들 내에 배치된다.

Description

플레이트 기반 흡착식 냉각장치 서브조립체{PLATE-BASED ADSORPTION CHILLER SUBASSEMBLY}
흡착식 냉각장치를 위한 서브조립체는 스택(stack)에 배열된 복수의 플레이트를 포함하는 흡착 부품을 포함한다. 흡착식 냉각장치를 형성하는 방법은 플레이트의 냉각제 측에 흡착제를 부착하는 단계를 포함한다.
도 1은 흡착식 냉각장치의 동작을 설명하는 도면.
도 2 내지 도 7은 상이한 형태의 플레이트를 도시한 도면.
도 8은 YZ 플레이트 쌍의 투시도(see through view)를 도시한 도면.
도 9는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 응축, 증발 및 흡착 부품들을 형성하는 플레이트의 배열의 측면도.
도 10은 흡착식 냉각장치 서브조립체를 위한 플레이트의 배열을 도시한 도면.
도 11은 흡착식 냉각장치 서브조립체의 배열을 도시한 도면.
도 12 및 도 13은 플레이트(S형 및 T형)들을 도시한 도면.
도 14는 흡착식 냉각장치 배열의 측면도.
도 15는 모놀리스(monolithic) 흡착식 냉각장치 서브조립체를 형성하도록 사용된 플레이트들의 분해도.
도 16은 B형 플레이트의 냉각제 측을 도시한 도면.
도 17은 A형 플레이트의 유체 측을 도시한 도면.
도 18은 플레이트 스택에 있는 인접한 플레이트(A형 및 B형)들 사이에 형성된 냉각제 통로와 유체 통로를 도시한 도면.
도 19는 흡착식 냉각장치 서브조립체를 형성하는 공정을 도시한 도면.
도 20 내지 도 23은 다양한 공정을 도시한 도면.
본 실시예들이 임의의 특정 흡착제/냉각제 조합으로 한정되지 않고 다양한 냉각제 및/또는 흡착제가 사용될 수 있을지라도, 흡착 냉각의 기본 공정은 일반적으로 냉각제로서 물과 흡착제로서 실리카겔을 사용하는 것으로 본원에서 기술된다.
도 1은 흡착식 냉각장치 공정의 냉각 위상 및 재생 위상을 도시한다. 먼저, 냉각 위상을 고려한다. 냉각될 물(111)은 흡착식 냉각장치의 증발 부품에 있는 열교환기(110)를 통하여 흐른다. 냉각될 물(111)은 저장부(130)로부터의 물(120)의 증발에 의해 냉각되고, 냉각된 물(112)로서 열교환기(110)를 빠져나간다. 냉각 위상은, 저장부(130)로부터의 물(120)이 열교환기(110)와 접촉함으로써 끓고 증발하도록 충분히 낮은 저압을 수반한다. 끓는 물로부터의 수증기(121)는 흡착식 냉각장치의 흡착 부품에 있는 흡착 베드에 배치된 흡착제(140), 예를 들어, 실리카겔에 의해 흡착된다. 수증기(121)의 흡착은 압력을 낮게 유지하여서, 증발 공정은 냉각된 물(112)을 계속 만든다. 이 공정 동안 흡착제(140)를 차갑게 유지하도록, 예를 들어, 미지근하거나, 차갑거나, 또는 실온수(본원에서 RT수로서 지칭됨)와 같은 물(140)은 흡착 부품의 열교환기(145)를 통해 흐른다.
다음에, 재생 위상을 고려한다. 냉각장치에 대한 에너지 입력을 제공하는 온수(151)는 흡착 부품의 열교환기(145)를 통해 흘러, 실리카겔(140)을 가열하여, 수증기(155)로서 실리카겔로부터 물을 제거한다. RT수(161)는 흡착식 냉각장치의 응축 부품의 열교환기(160)를 통해 흐른다. 증기(155)는 열교환기(160)를 접촉하고 저장부(130)를 채우는 물로 응축한다.
일부 실행에 있어서, 흡착식 냉각장치는, 냉각 모드와 재생 모드가 실질적으로 동시에 진행될 수 있도록 2개의 서브조립체들에 배열된 증발, 응축, 및 흡착 부품들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 서브조립체들을 포함하는 흡착식 냉각장치를 고려한다. 제 1 서브조립체는 냉각 위상으로 동작하는 한편(도 1에서 좌측에 도시됨), 제 2 서브조립체는 재생 위상으로 동작한다(도 1에서 우측에 도시됨). 시스템은, 재생 위상으로 동작하는 제 2 서브조립체(도 1에서 우측에 있는)에 있는 실리카겔이 완전히 건조되는 것과 대략 동시에 냉각 위상으로 동작하는 제 1 서브조립체(도 1에서 좌측에 있는)에 있는 실리카겔이 수증기로 포화되도록 디자인될 수 있다. 그런 다음 서브조립체들의 동작은 냉각수, 실온수, 및 온수를 적절하게 다른 방향으로 보내도록 예를 들어, 스위칭 밸브(도 1에 도시되지 않음)에 의해 역전된다. 스위칭 후에, 제 1 서브조립체(도 1에서 좌측에 있는)는 재생 위상으로 동작하는 한편, 제 2 서브조립체(도 1에서 우측에 있는)는 냉각 위상으로 동작한다.
플레이트 기반 흡착식 냉각장치는 정렬된 플레이트들의 스택을 포함한다. 일부 실시예에서, 흡착식 냉각장치 서브조립체는 냉각장치의 증발 부품을 형성하는 플레이트들, 냉각장치의 흡착 부품을 형성하는 플레이트들, 및 냉각장치의 응축 부품을 형성하는 플레이트들을 포함한다. 도 2 내지 도 8은 일부 실시예에 따른 플레이트 기반 흡착식 냉각장치 서브조립체에서 사용될 수 있는 예시적인 플레이트들을 도시한 도면이다.
도 2는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 증발 부품에서 사용될 수 있는 제 1 형태의 플레이트(U형 플레이트)를 도시한다. 비록 유사한 플레이트들이 냉각장치의 응축 및/또는 증발 부품들에서 사용될 수 있을지라도, 증발 플레이트들과 응축 플레이트들은 상이한 특징들을 가질 수 있어서, 증발 플레이트들은 향상된 증발 기능성을 제공하고 및/또는 응축 플레이트들은 개선된 응축 기능성을 제공한다. U형 플레이트, 및 본원에 기술된 다른 플레이트들은 금속, 금속 합금, 및/또는 다른 열전도성 재료들로 만들어질 수 있다. U형 플레이트는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 주표면(250)과 제 2 주표면(251)을 포함한다. 제 1 주표면(250) 상의 특징부는 대체로 제 2 주표면(251) 상의 특징부들에 대한 상보성(complementary)을 가진다. 예를 들어, 제 1 주표면(250)의 융기부(ridge)들은 제 2 주표면(251)의 함몰부(valley)로서 보일 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.
U형 플레이트는 냉각제 포트(210), 제 1 및 제 2 유체 포트(220, 230), 및 냉각제 포트(290)를 포함한다. 도 2에 도시된 표면(250)은 U형 플레이트의 냉각제 측 상에 있다. 제 1 및 제 2 유체 포트(220, 230)들은, 스택에 있는 인접 플레이트 상의 상보성 밀봉 구조를 접촉할 때 밀봉을 형성하고, 그러므로 유체가 U형 플레이트의 냉각제 측으로 들어가는 것을 방지하는 밀봉 구조(221, 231)를 포함한다. 냉각제가 U형 플레이트의 유체 측으로 들어가는 것을 방지하도록 냉각제 포트(210)와 냉각제 포트 주위의 U형 플레이트의 제 2 주표면(251) 상에는 밀봉면들(도시되지 않음)이 있다. 밀봉 구조(201)는 제 1 주표면(250)의 주변에 또한 배치될 수 있으며, 인접한 플레이트의 밀봉 구조와 접합한다.
U형 플레이트의 냉각제 측의 표면(250)은 복수의 흐름 특징부(245, 246)들을 구비하는 흐름장(240, flow field)을 포함한다. 흐름 특징부(245, 246)들은 스탬핑, 가공, 성형, 엠보싱, 에칭 및/또는 다른 제조 공정에 의해 형성될 수 있는 융기부(245)들과 함몰부(246)들을 포함한다. 제 1 주표면(250) 상의 융기부(245)들이 제 2 주표면(251) 상에서 함몰부들로서 보일 수 있으며, 제 1 주표면 상의 함몰부(246)들은 제 2 주표면(251) 상의 융기부들로서 보일 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 흐름 특징부(245, 246)들은 이 예에서 상향 V형 무늬(chevron)로서 도시되지만, 다양한 특징 형상이 사용될 수 있다. 흐름 특징부(245, 246)들은 표면(250, 251)을 가로질러 유체의 흐름을 보내도록 및/또는 열전달 면적 및 유체 흐름에서의 혼합을 증가시키도록 구성된다.
응축된 냉각제는 냉각체 포트(290)로부터 유동하고 U형 플레이트의 제 1 주표면(250) 상의 흐름 특징부(245, 246)들을 접촉할 때 증발한다. 증발 냉각제는 냉각제 포트(210)를 통해 빠져나간다.
도 3은 흡착식 냉각장치 서브조립체의 증발 부품에서 사용될 수 있는 제 2 형태의 플레이트(V형 플레이트)를 도시한다. V형 플레이트는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 증발 부품을 형성하는 스택 내의 U형 플레이트와 교번한다. V형 플레이트는 제 1 주표면(350)과 제 2 주표면(351)을 포함한다. V형 플레이트는 냉각제 포트(310), 냉각제 포트(390), 및 제 1 및 제 2 유체 포트(320, 330)을 포함한다. 밀봉 구조(301)는 표면(350)의 주변 상에 배치된다. 밀봉 구조(301)는 스택에 있는 인접한 플레이트의 밀봉 구조와 접합하도록 구성된다. 표면(350)은 V형 플레이트의 유체 측이다. 냉각제 포트(310)와 냉각제 포트(390)는 냉각제 포트(310)와 냉각제 포트(390)의 주변에 있는 밀봉 구조(311, 391)를 각각 포함한다. 밀봉 구조(311, 391)들은 냉각제가 플레이트의 유체 측(표면(350))과 상호 작용하는 것을 방지하도록 스택에 있는 다음의 플레이트의 냉각제 포트에 있는 상보성 밀봉 구조들과 접합하도록 구성된다. V형 플레이트는 이 예에서 하향 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(345, 346)들을 가지는, 표면(350) 상의 흐름장(340)을 포함한다. 흐름 특징부(345, 346)들이 표면(350) 상에서 각각 융기부와 함몰부로서 보인다는 것을 유의하여야 한다. 상보성 흐름 특징부(도시되지 않음)들은 표면(351) 상에서 보인다.
U형 및 V형 플레이트들은 U형 플레이트들의 V형 무늬의 방향이 V형 플레이트들의 V형 무늬의 방향과 반대이도록 플레이트 스택에서 교번할 수 있다. 인접한 플레이트들의 상향 및 하향 V형 무늬 융기부들은 접촉 지점들의 격자(lattice)를 접촉하여, 열전달 면적을 증가시키고 흐름에서의 혼합을 유발하는 복수의 흐름 경로를 생성한다. 물, 예를 들어, 실온수는 유체 포트(320, 330)들 사이의 표면(550)의 흐름 특징부(545, 546)들을 가로질러 흐른다.
도 4는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 응축 부품에서 사용될 수 있는 제 1 형태의 플레이트(W형 플레이트)를 도시한다. W형 플레이트는 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 주표면(450)과 제 2 주표면(451)을 포함한다. 제 1 주표면(450) 상의 특징부들은 대체로 제 2 주표면(451) 상의 상보성 특징부들을 가진다. 예를 들어, 제 1 주표면(450) 상의 융기부들은 제 2 주표면 상의 함몰부(451)로서 보일 수 있으며, 그 역도 가능하다.
W형 플레이트는 냉각제 포트(410), 제 1 및 제 2 유체 포트(420, 430), 및 냉각제 포트(490)를 포함한다. 도 4에 도시된 제 1 주표면(450)은 W형 플레이트의 냉각제 측 상에 있다. 제 1 및 제 2 유체 포트(420, 430)들은, 스택에 있는 인접한 플레이트 상의 상보성 밀봉 구조를 접촉할 때 밀봉을 형성하고, 그러므로, W형 플레이트의 냉각제 측으로 유체가 들어오는 것을 방지하는 밀봉 구조(421, 431)들을 포함한다. 냉각제가 W형 플레이트의 유체 측으로 들어오는 것을 방지하도록 냉각제 포트(410, 490) 주위에서 W형 플레이트의 제 2 주표면(451) 상에 밀봉면들(도시되지 않음)이 있다. 밀봉 구조(401)는 제 1 주표면(450)의 주변에 또한 배치될 수 있으며, 인접한 플레이트의 밀봉 구조에 접합한다.
W형 플레이트의 냉각제 측의 제 1 주표면(450)은 복수의 흐름 특징부(445, 446)들을 포함하는 흐름장(440)을 포함한다. 흐름 특징부(445, 446)들은 스탬핑, 가공, 성형, 엠보싱, 에칭 및/또는 다른 제조 공정에 의해 형성될 수 있는 융기부(445)와 함몰부(446)들을 포함한다. 제 2 주표면(451)은 제 1 주표면(450) 상에 배치된 것들에 대한 상보성 흐름 특징부들을 포함한다. 흐름 특징부(445, 446)들은 이 예에서 상향 V형 무늬로서 도시되지만, 다양한 특징부 형상들이 사용될 수 있다. 제 1 주표면(450) 상의 흐름 특징부(445, 446)들과 제 2 주표면(451) 상의 상보성 흐름 특징부들은 각각 표면(450, 451)들을 가로질러 유체의 흐름을 보내도록 및/또는 열전달 면적과 유체 흐름에서의 혼합을 증가시키도록 구성된다. 냉각제는 냉각제 포트(410)로부터 흘러, 흐름 특징부(445, 446)들 상에서 응축한다. 응축물은 냉각제 포트(490)를 통해 빠져나간다.
도 5는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 응축 부품에서 사용될 수 있는 제 2 형태의 플레이트(X형 플레이트)를 도시한다. X형 플레이트는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 응축 부품을 형성하는, 스택에 있는 W형 플레이트와 교번한다. X형 플레이트는 제 1 주표면(550)과 제 2 주표면(551)을 포함한다. X형 플레이트는 냉각제 포트(510, 590)들과, 제 1 및 제 2 유체 포트(520, 530)들을 포함한다. 밀봉 구조(501)는 표면(550)의 주변 상에 배치된다. 밀봉 구조(501)는 스택에 있는 인접한 플레이트의 밀봉 구조와 접합하도록 구성된다. 표면(550)은 X형 플레이트의 유체 측이다. 냉각제 포트(510)와 냉각제 포트(590)는 냉각제 포트(510)와 냉각제 포트(590)의 주변에 있는 밀봉 구조(511, 591)를 각각 포함한다. 밀봉 구조(511, 591)들은 냉각제 증기 및/또는 응축물이 X형 플레이트의 유체 측(표면(550))과 상호 작용하는 것을 방지하도록 스택에 있는 다음의 플레이트의 냉각제 포트들에 있는 상보성 밀봉 구조와 접합하도록 구성된다. X형 플레이트는 이 예에서 하향 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(545, 546)들을 가지는, 표면(550) 상의 흐름장(540)을 포함한다. 흐름 특징부(545, 546)들이 표면(550) 상에서 각각 융기부와 함몰부로서 보인다는 것을 유의하여야 한다. 상보성 흐름 특징부들(도시되지 않음)은 제 2 주표면(551) 상에서 보인다. 물, 예를 들어, 실온수는 유체 포트(520 및 530) 사이에서 표면(550) 상의 흐름 특징부(545, 546)들을 통하여 흐른다.
W형 및 X형 플레이트들은 W형 플레이트의 V형 무늬의 방향이 X형 플레이트의 V형 무늬의 방향에 반대이도록 플레이트 스택에서 교번할 수 있다. 이전에 기술된 바와 같이, 인접한 플레이트들의 V형 무늬 특징부들이 접촉 지점의 격자를 터치하도록 플레이트들을 지향시키는 것은 복수의 흐름 경로를 생성하고, 열전달 면적과 흐름에서의 혼합을 증가시킨다.
도 6 및 도 7은 흡착식 냉각장치 서브조립체의 흡착 부품에서 사용될 수 있는 Y형 및 Z형 플레이트들을 각각 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, Y형 플레이트는 제 1 주표면(650)과 제 2 주표면(651)을 가진다. 제 1 주표면(650)의 특징부의 적어도 일부는 제 2 주표면(651)의 특징부들에 대해 상보성이다. 밀봉 융기부(601)는 제 1 주표면(650)의 주변을 따라서 배치된다. 밀봉 구조(601)는 스택에 있는 인접한 플레이트의 대응하는 밀봉 구조와 접합하도록 디자인된다. Y형 플레이트는 제 1 및 제 2 냉각제 포트(610, 620)들과 제 1 및 제 2 유체 포트(630, 640)를 포함한다. 밀봉 구조(611, 621)들은 냉각제 포트(610, 620)들의 주변을 따라서 배치된다. Y형 플레이트는 이 예에서 2차원 V형 무늬 패턴으로 배열된 흐름 특징부(665, 666)들을 가지는 흐름장(660)을 포함한다. 표면(650) 상의 V형 무늬의 융기부(665)들은 표면(651) 상의 V형 무늬의 함몰부들로서 보이고, 표면(650) 상의 V형 무늬의 함몰부(666)들은 표면(651) 상의 V형 무늬의 융기부들로서 보인다.
도 7은 흡착식 냉각장치 서브조립체의 흡착 부품을 형성하는, 플레이트 스택에 있는 Y형 플레이트와 교번할 수 있는 Z형 플레이트를 도시한다. Z형 플레이트는 제 1 주표면(750)과 제 2 주표면(751)을 포함한다. Z형 플레이트의 제 1 주표면(750)은 도 7에 도시된 바와 같이 2차원 V형 무늬 패턴으로 배열될 수 있는 흐름 특징부(765, 766)들을 구비한 흐름장(760)을 가진다. 상보성 흐름 특징부(도시되지 않음)들은 제 2 주표면(751)에 배치된다. 흡착제(771)는 제 1 주표면(750) 상의 흡착 베드(770)에 배치된다. 흡착제(771)는 흐름 특징부(765, 766)들에, 이 특징부들 상에, 및/또는 그 주위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 흡착제(771)는 실리카겔 비드 또는 일부 다른 형태를 하는 실리카겔, 및/또는 다른 흡착제를 포함할 수 있다. 흡착제(771)는 흡착제로부터 냉각 증기의 입장 및 퇴장이 촉진되도록 흡착 베드(770)에 배열된다. 흡착 베드(770)는, 흡착제의 노출된 표면적을 증가시키고 흡착제와 냉각 증기 사이의 상호 작용을 촉진하도록 쓰이는, 표면에 있는 특징부, 예를 들어, 돌기부 및/또는 만입부들을 포함할 수 있다. 이 예에서, 흐름 특징부(765)들은, 인접한 플레이트들 사이에서 양호한 증기 흐름을 촉진하도록 스택에 있는 인접한 플레이트들의 흐름 특징부들로부터 멀리 표면(750) 상의 흐름 특징부들을 이격시키는 스페이서(767)들에 의해 차단된다.
도 8은 Y형 플레이트와 Z형 플레이트를 포함하는 2개의 플레이트 스택의 투시도를 개념적으로 도시한다. Y형 플레이트의 특징부들은 실선으로 도시되고, Z형 플레이트의 특징부들은 점선으로 도시된다. Y형 및 Z형 플레이트들의 흐름 특징부의 패턴은, Y형 플레이트의 흐름 특징부 패턴이 상향 V형 무늬를 포함하는 반면에, Z형 플레이트의 흐름 특징부 패턴이 하향 V형 무늬를 포함하도록 반대이다. 반대인 흐름 특징부 패턴은 열전달을 용이하게 하는 유체 혼합을 촉진하고, 열전달 면적을 증가시킨다.
도 9는 도 2 내지 도 8과 관련하여 기술된 플레이트들과 같은 플레이트의 배열을 포함하는, 흡착식 냉각장치 서브조립체(900)의 예의 측면도이다. 상기된 바와 같이, 일부 실행에 있어서, 흡착식 냉각장치는 2개의 서브조립체(900)들을 포함할 수 있어서, 제 1 서브조립체에 있는 흡착제의 제 1 부분(예를 들어, 실리카겔)은 제 2 서브조립체에 있는 흡착제의 제 2 부분이 냉각 위상에서 포화되는 것과 동시에 재생 위상에서 재생될 수 있다.
서브조립체(900)의 응축 부품(910)은 도 4 및 도 5에 도시된 교번형 W형 및 X형 플레이트 형태를 가지는 복수의 적층된 플레이트들을 각각 포함할 수 있다. 증발 부품(920)은 도 2 및 도 3에서 각각 도시된 바와 같은 교번형 U형 플레이트 및 V형 플레이트를 포함할 수 있다. 흡착 부품(930)은 응축 부품(910)과 증발 부품(920) 사이에 배열된다. 흡착 부품(930)은 도 6 내지 도 8에 도시된 Y형 및 Z형 플레이트 형태들을 가지는 복수의 적층된 플레이트들을 포함할 수 있다. 흡착식 냉각장치 서브조립체(900)의 플레이트들의 일부 또는 전부는 예를 들어, 용접, 땜(braze), 가스킷팅(gasketing), 또는 그 밖에 다른 것 위에 하나의 플레이트를 밀봉하는 것에 의해 이웃하는 플레이트에 부착될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 스택에 있는 플레이트들의 정렬은 유지될 수 있고 및/또는 스택에 있는 플레이트들은 하나 이상의 나사 타이 로드 및 너트(도시되지 않음)들을 사용하여 압축될 수 있다. 플레이트 쌍들을 밀봉하도록 사용된 밀봉 공정은 흡착식 냉각 공정에서 사용된 압력으로 증기 및/또는 유체를 수용하도록 선택될 수 있으며, 예를 들어, 밀봉은 냉각장치의 냉각 부분에서 실온에 가까운 온도에서 끓는 물을 만드는 거의 진공압력을 달성하는데 충분하다.
도 9에서 점선은 적층된 플레이트들의 냉각제 포트들에 의해 형성된 제 1 및 제 2 냉각제 채널(940, 950)들을 도시한다. 증발 위상 동안, 수증기는 증발 부품(920)에서 생성되어, 제 1 냉각제 채널(940)을 통해 흡착 부품(930)으로 화살표(970)로 지시된 경로를 따라서 진행한다. 흡착 부품(930)에서, 냉각 위상 동안, 수증기는 흡착 부품(930)의 플레이트들의 흡착 베드들에 배치된 실리카겔(또는 다른 흡착제)에 의해 흡착된다.
재생 위상 동안, 수증기는 흡착 부품(930)의 흡착 베드에 있는 실리카겔로부터 방출되며, 제 2 냉각제 채널(950)을 통해 응축 부품(910)으로 화살표(980)로 지시된 경로를 따라서 진행한다. 증발 위상 전에, 응축수는 응축 부품으로부터 유체 복귀로(960)를 통해 증발 부품으로 복귀된다. 대체로, 단부 플레이트(도 9에 도시되지 않음)들은 스택 부품들을 수용하도록 사용된다.
도 10은 도 9의 흡착식 냉각장치 서브조립체(900)의 플레이트들의 가능한 배열을 개념적으로 도시한다. 비록 많은 다른 배열 및/또는 플레이트 디자인이 가능할지라도, 도 10이 플레이트들의 하나의 가능한 배열을 도시한다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본원에 도시된 것들과 다른 다양한 흐름 특징부들을 가지는 플레이트들은 도시된 V형 무늬 특징부들 대신에 또는 이에 부가하여 사용될 수 있다.
스택에 배열될 때, 각각의 U형, V형, W형, X형, Y형, Z형 플레이트는 냉각제 측과 유체 측을 포함한다. 스택에 있는 인접한 플레이트들이 서로 부착될 때, 인접한 플레이트들의 냉각제 측은 서로 마주하고, 인접한 플레이트들의 유체 측들은 서로 마주한다. 인접한 플레이트들의 냉각제 측 사이의 공간들은 냉각제 통로를 형성하고 인접한 플레이트들의 유체 측들 사이의 공간들은 유체 통로를 형성한다.
이 예에서, 증발 부품(920)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 교번적인 U형 및 V형 플레이트들을 포함한다. 각각의 U형 및 V형 플레이트는 상부에서 냉각제 포트들과 함께 지향된다. 각 U형 및 V형 플레이트의 냉각제 포트들은 증발 부품(920)과 흡착 부품(930)을 유체적으로(fluidically) 연결하는 제 1 냉각제 채널(940)을 형성하도록 정렬된다. U형 및 V형 플레이트들은 각각의 U형 및 V형 플레이트의 냉각제 측들이 서로 마주하도록 증발 부품(920)에 배열된다. 각각의 U형 및 V형 플레이트 쌍은 U형 플레이트의 정면(U형 플레이트의 냉각제 측)과 V형 플레이트의 배면(V형 플레이트의 냉각제 측) 사이에 냉각제 통로를 한정한다. 인접한 U형 및 V형 플레이트의 유체 측은 서로 마주하고, 각 U형 및 V형 플레이트 쌍의 마주하는 유체 측은 유체 통로를, 즉 U형 및 V형 플레이트들 사이에 유체 통로, 예를 들어, RT수 통로를 한정한다.
서브조립체(900)의 흡착 부품(930)은 예를 들어, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 교번하는 Y형 및 Z형 플레이트들의 스택을 포함한다. Y형 및 Z형 플레이트들은, 인접한 Y형 및 Z형 플레이트들의 냉각제 측이 서로 마주하고 각각의 Y형 및 Z형 플레이트들 쌍에 있는 Y형 및 Z형 플레이트들의 냉각제 측이 냉각제 통로에 배치된 흡착 베드와 함께 Y형 및 Z형 플레이트들 사이에 냉각제 통로를 한정하도록 흡착 부품(930)에 배열된다. 유체 측들은 서로 마주하고, 각 Z형 및 Y형 플레이트들 쌍의 각각의 인접한 Z형 및 Y형 플레이트의 유체 측은 유체 통로, 예를 들어, 냉각 위상 동안 Z형 및 Y형 플레이트들 사이에 실온수를 위한 통로 및 재생 위상 동안 온수를 위한 통로를 한정한다.
흡착식 냉각장치 서브조립체(900)의 응축 부품(910)은 W형 플레이트와 교번하는 X형 플레이트를 포함한다. X형 및 W형 플레이트들의 냉각제 포트들은 응축 부품(910)과 흡착 부품(930)을 유체적으로 연결하는 제 2 냉각제 채널(950)을 형성하도록 정렬된다. X형 및 W형 플레이트들은, X형 및 W형 플레이트들의 냉각제 측들이 서로 마주하고 각각의 X형 및 W형 플레이트 쌍의 냉각제 측들이 X형 및 W형 플레이트들 사이에 냉각제 통로를 한정하도록 응축 부품(710)에 배열된다. X형 및 W형 플레이트들의 유체 측들은 서로 마주하고 X형 및 W형 플레이트들 사이에 유체 통로, 예를 들어, RT수 흐름을 위한 통로를 한정한다.
도 7과 관련하여 기술된 바와 같이, Z형 플레이트는 인접한 Y형 플레이트로부터 멀리 Z형 플레이트의 냉각제 측을 이격시키는 스페이서들을 포함한다. 결과적으로, Y형 및 Z형 플레이트들 쌍에 있는 Y형 및 Z형 플레이트들의 냉각제 측들 사이의 거리(d2)는 Y형 및 Z형 플레이트들 쌍에 있는 Y형 및 Z형 플레이트들의 유체 측들 사이의 거리(d1)보다 클 수 있다.
도 11은 흡착식 냉각장치 서브조립체(1100)의 다른 가능한 구성을 도시한다. 서브조립체(1100)는 응축 부품(1110), 및 증발 부품(1120), 및 응축 부품(1110)과 증발 부품(1120) 사이에 배열된 흡착 부품(1130)을 포함한다. 이 구성에서, 서브조립체(1100)의 응축 부품(1110)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 복수의 적층된 W형 및 X형 플레이트들을 포함할 수 있다. 증발 부품(1120)은 교번하는 U형 및 V형 플레이트들을 포함할 수 있다. 흡착 부품(1130)은 변형된 형태의 Y형 및 Z형 플레이트들을 사용할 수 있다. 도시된 구성에서, Y형 및 Z형 플레이트들의 상부 냉각제 포트는 필요없고 제거될 수 있다. 응축 부품(1110), 증발 부품(1120) 및 흡착 부품(1130)은 단일의 냉각제 채널(1140)을 통해 유체적으로 결합될 수 있다.
냉각 위상 동안, 증발 부품(1120)로부터의 수증기는 냉각제 채널(1140)을 통해 흡착 부품(1130)으로 화살표(1170)에 의해 지시된 경로를 따라서 진행한다. 흡착 부품(1130)에서, 냉각 위상 동안, 수증기는 흡착 부품(1130)의 플레이트들의 흡착 베드에 배치된 실리카겔에 의해 흡착된다.
재생 위상 동안, 수증기는 흡착 부품(1130)의 흡착 베드에 있는 실리카겔로부터 방출되고, 응축 부품(1110)으로 제 2 냉각제 채널(1140)을 통해 화살표(1180)에 의해 지시된 경로를 따라서 진행한다. 응축수는 응축 부품으로부터 유체 복귀로(1160)를 통해 증발 부품으로 복귀된다.
일부 실시예에서, 흡착 부품에 사용된 플레이트들은 도 12 및 도 13에 도시된 플레이트(S형 및 T형)에 의해 각각 도시된 바와 같이, 냉각제 포트를 둘러싸는 흐름 특징부들을 가질 수 있다. 도 12는 플레이트의 유체 측에 있는 제 1 주표면(1250)과, 플레이트의 냉각제 측에 있는 제 2 주표면(1251)을 포함하는 S형 플레이트를 도시한다. 밀봉 구조는 제 1 주표면의 주변을 따라서 배치되고, 스택에 있는 인접한 플레이트와 접합한다.
S형 플레이트는 2개의 유체 포트(1210, 1230)들과, 냉각제 포트(1220)를 포함한다. 냉각제 포트(1220)는 냉각제 포트(1220)의 주변에 있는 밀봉 구조(1221)를 포함한다. 밀봉 구조(1221)는 스택에 있는 인접한 플레이트의 유체 측과 접합하고, 유체 통로로 냉각제가 들어오는 것을 방지한다.
S형 플레이트는 냉각제 포트(1220)를 둘러싸는 흐름 특징부(1245, 1246)들을 가지는 흐름장(1240)을 포함한다. 흐름 특징부들은 제 1 주표면(1251) 상의 융기부(1245)와 함몰부(1246)를 포함한다. 상보성 흐름 특징부(도시되지 않음)들은 제 2 주표면(1251) 상에 배치된다.
일부 실행에서, 도 13에 도시된 T형 플레이트들은 흡착 부품에 있는 S형 플레이트와 교번한다. T형 플레이트는 플레이트의 냉각제 측에 있는 제 1 주표면(1350)과, 유체 측에 있는 제 2 주표면(1351)을 가진다. T형 플레이트는 2개의 유체 포트(1310, 1330)들과, 냉각제 포트(1320)를 포함한다. 유체 포트(1310, 1330)들은 그 각각의 주변에 있는 밀봉 구조(1311, 1331)들을 포함한다. T형 플레이트는 냉각제 포트(1310)를 둘러싸는 흐름장(1340)을 포함한다. 흐름장은 흐름 특징부(1345, 1346)들을 포함한다. 흡착제(1371)는 흡착 베드(1370)에 배치된다. 예를 들어, 흡착제(1371)는 흐름 특징부(1345, 1346)들에, 이 특징부들 상에, 및/또는 그 주위에 있는 흡착 베드(1370)에 배치될 수 있다. T형 플레이트는 냉각제 통로들을 통한 냉각제의 흐름을 촉진하도록 인접한 플레이트들의 냉각제 측으로부터 멀리 이격하도록 구성된 스페이서(1375)들을 포함한다. 스페이서(1375)들은 흡착제로의 냉각제 증기의 전달을 촉진하도록 포함될 수 있는 하나의 형태의 특징부의 단지 한 예이다. 다른 경우에, 다른 특징부들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 흡착제는 서로 관통하는 증기 채널들이 스트립 또는 다른 형태로 배열될 수 있다. 이 냉각제 통로들은 흡착제 및 냉각제 포트 또는 포트들의 배열에 따라 네트워크 등으로 분기되어 서로 연결될 수 있다.
도 14는 흡착 부품에 있는 S형 및 T형 플레이트들을 사용하는 흡착식 냉각장치 서브조립체(1400)의 가능한 구성을 도시한다. 서브조립체(1400)는 응축 부품(1410), 및 증발 부품(1420), 및 응축 부품(1410)과 증발 부품(1420) 사이에 배열된 흡착 부품(1430)을 포함한다. 응축 부품(1410)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 복수의 적층된 W형 및 X형 플레이트들을 포함할 수 있다. 증발 부품(1420)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 교번하는 U형 및 V형 플레이트들을 포함할 수 있다. 흡착 부품(1430)은 교번하는 S형 및 T형 플레이트들을 사용할 수 있다. 응축 부품(1410), 증발 부품(1420), 및 흡착 부품(1430)은 단일의 냉각제 채널(1440)을 통해 유체적으로 결합될 수 있다. 도 14에 도시된 디자인은 플레이트들 외부인 증발 부품으로 응축물을 복귀시키기 위한 유체 복귀로에 대한 필요성을 제거한다.
일부 실시예들은 흡착식 냉각장치의 기능을 수행하는 모놀리스 서브조립체를 함께 형성하도록 스택될 수 있는 플레이트 디자인을 포함한다. 이 실시예에서, 증발 부품, 응축 부품, 및 흡착 부품은 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 플레이트들의 별개의 스택에 의해 한정되지 않는다. 모놀리스 서브조립체에 있는 플레이트들은 도 15에 도시된 흡착식 냉각장치 서브조립체(1500)의 분해도에 도시된 바와 같이 보다 복잡한 구조를 가질 수 있다. 이 실행에서, 스택에서 교번하는 구성(A) 및 구성(B)으로 도시된 2개의 플레이트 구성이 있다. 각 플레이트는 냉각제 측과 유체 측을 포함한다. B형 플레이트와 A형 플레이트의 냉각제 측들은, B형 플레이트의 외부 밀봉면이 스택에 있는 다음의 A형 플레이트에 대해 밀봉할 때 하나의 냉각제 챔버를 한정한다. 결과적인 냉각제 챔버는 흡착식 냉각장치 서브조립체의 저압측의 모든 부품들을 수용한다. 유사하게, 스택에 있는 인접한 A형 및 B형 플레이트들의 유체 측들은 함께 밀봉된다. 상부, 중간, 하부 유체 통로로 도시되는 3개의 분리 유체 통로들은 인접한 A형 및 B형 플레이트들의 유체 측들 사이에서 한정된다. 비록 용어 상부, 중간, 및 하부가 본 명세서에서 사용될지라도, 이 용어들은 단지 플레이트들의 다른 섹션들을 기술하도록 사용되며, 플레이트들의 임의의 특정 지향에 대해 임의의 한정을 부과하는 것을 의미하지 않는다는 것을 유의해야 한다. 즉, 대안적인 실시예에서, "하부"로서 지정된 섹션은 서브조립체의 상부 등을 향하여 지향될 수 있다.
냉각 위상 동안, 증기는 냉각제 통로의 하부 섹션에서 발생되고, 증발은 A형 및 B형 플레이트들의 유체 측들 사이에 형성된 하부 유체 통로에서 흐르는 물을 냉각한다. B형 및 A형 플레이트들의 냉각제 측들 사이에 형성된 냉각제 통로의 하부 섹션에서 생성된 증기는 흡착 영역인 냉각제 통로의 중간 섹션으로 진행한다. 실리카겔 또는 다른 흡착제는 냉각제 통로의 중간 섹션에 위치된 흐름 특징부들에, 이 특징부들 상에, 및/또는 그 주위에 배치된다. RT수는 흡착 공정 동안 실리카겔 냉각을 유지하도록 냉각 위상 동안 A형 및 B형 플레이트들의 유체 측들 사이에 형성된 중간 유체 통로에서 흐른다.
재생 위상 동안, 실리카겔은 수증기를 제거하도록 가열된다. 온수는 중간 유체 통로를 통해 흐르고, 냉각제 통로의 중간 섹션에 배치된 실리카겔을 가열하고, 그러므로, 실리카겔 밖으로 수증기를 강요한다. 실리카겔 밖으로 강요된 수증기는 냉각제 통로의 상부 섹션으로 진행하고 응축한다. 냉각제 통로의 상부 섹션은 상부 유체 통로를 통해 흐르는 RT수에 의해 냉각으로 유지된다. 응축수는 냉각제 통로의 상부 섹션 밑의 융기부에 의해 형성된 트레이에서 수집된다. 응축수는 그런 다음 유체 채널(도시되지 않음)에 의해 냉각제 통로의 하부 섹션으로 보내진다.
실리카겔(또는 다른 흡착제)은 흡착식 냉각장치 서브조립체(1500)의 흡착 영역의 흐름 특징부들에, 이 특징부들 상에 및/또는 그 주위에 배치 또는 패킹된다. 일부 실시예에서, 실리카겔은 플레이트들이 흡착식 냉각장치 서브조립체 내로 스택되기 전에 금속 플레이트에 실리카겔을 예를 들어, 접착, 에폭싱 또는 땜질하는 것에 의해 적소에서 고정된다.
도 16 및 도 17은 각각 도 15에 도시된 B형 및 A형 플레이트들의 상세도를 제공한다. 도 16은, 응축 섹션, 흡착 섹션, 및 증발 섹션을 가지는 B형 플레이트의 냉각제 측을 도시한다. B형 플레이트는, 상기 플레이트의 냉각제 측에 있는 제 1 주표면(1650)과, 상기 플레이트의 유체 측에 있는 제 2 주표면(1651)을 포함한다. 밀봉 구조(1605)는 제 1 주표면(1650)의 주변을 따라서 배치된다. 유체 포트(1610, 1620, 1630, 1640, 1660, 1665)는, 유체가 플레이트의 냉각제 측에 들어가는 것을 방지하는 밀봉을 형성하도록 인접한 플레이트의 상보성 밀봉 구조와 접합하도록 구성된 밀봉 구조(1611, 1621, 1631, 1641, 1661, 1666)들을 포함한다.
응축 영역은 이 예에서 우측을 향하는 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(1601a(융기부들) 및 1601b(함몰부들))들을 포함하는 흐름장(1600)을 포함한다. 상보성 흐름 특징부들은 B형 플레이트의 제 2 주표면(1651) 상에 보인다. 응축수는 응축 섹션에서 B형 플레이트의 표면 상에서 응축하고, 융기부(1602)에 의해 형성된 트레이 내로 떨어진다. 응축수는 상부 냉각제 포트(1603)를 통해 응축 섹션을 빠져나가고, 하부 냉각제 포트(1604)를 통해 증발 섹션으로 운반된다.
B형 플레이트의 증발 섹션은 흐름 특징부(1671a(융기부들) 및 1671b(함몰부들))들을 가지는 흐름장(1670)을 포함한다. 이 실행에서, 흐름 특징부(1671a 및 1671b)들은 우측을 향한 V형 무늬로서 도시된다. 응축수는 흐름 특징부(1671a 및 1671b)들 상으로 낙하하고 증발한다. 냉각제 증기는 서브조립체의 증발 섹션으로부터 흡착 섹션으로 상승한다. 흡착 섹션은 이 예에서 상향 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(1681a(융기부들) 및 1681b(함몰부들))들을 가지는 흐름장(1680)을 포함한다. 실리카겔과 같은 흡착제(1690)는 흡착 베드(1691)에 있는 흐름 특징부(1681a, 1681b)들에, 이 특징부들 상에, 및/또는 그 주위에 배치된다. 증발 영역으로부터의 증기가 흡착 영역으로 들어감으로써, 증기는 흡착제(1690)에 의해 흡착된다.
A형 플레이트의 유체 측이 도 17에 도시된다. A형 플레이트는, B형 플레이트의 응축 섹션, 흡착 섹션, 및 증발 섹션에 대응하는 응축 섹션, 흡착 섹션, 및 증발 섹션을 포함한다. A형 플레이트는 제 1 및 제 2 주표면(1750, 1751)들을 포함한다. 제 1 주표면(1750)은 A형 플레이트의 유체 측에 있고, 제 2 주표면(1751)은 A형 플레이트의 냉각제 측에 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, A형 플레이트는 제 1 주표면(1750)의 주변을 따라서 배치된 밀봉 구조(1705)를 포함한다. 밀봉 구조(1705)는 냉각제가 유체 통로로 들어가는 것을 방지하도록 스택에 있는 다음의 플레이트의 밀봉 구조, 예를 들어, B형 플레이트의 제 2 주표면 상의 밀봉 구조와 접합한다. 유체 포트(1710, 1720, 1730, 1740, 1760, 1766)들은 A형 플레이트의 제 1 주표면(1750, 유체 측) 상에 밀봉 구조를 포함하지 않는다. 냉각제 포트(1703 및 1704)들은 A형 플레이트의 유체 측 상에서 냉각제가 상호 작용하는 것을 방지하도록 밀봉면(1713, 1714)들을 포함한다.
응축 영역은 이 예에서 좌측을 향한 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(1701a(융기부들) 및 1701b(함몰부들))을 포함하는 흐름장(1700)을 포함한다. RT수는 A형 플레이트의 제 1 주표면(1750)과 인접한 B형 플레이트의 유체 측 사이에 형성된 유체 통로에 있는 흐름장(1700)에서 흐른다. RT수는 냉각제 통로의 응축 섹션에서 증기를 응축시킨다. A형 플레이트의 응축 섹션에 있는 유체 통로는 융기부(1760)에 의해 흡착 섹션에 있는 유체 통로로부터 분리된다. A형 플레이트의 흡착 섹션에서, 물은 이 예에서 하향하는 V형 무늬로서 도시된 흐름 특징부(1781a(융기부들) 및 1781b(함몰부들))에 의해 흐름장(1780)의 표면을 가로질러 보내진다. RT수는 흡착 위상 동안 흐름장(1780)에서 A형 플레이트의 제 1 주표면(1750)을 가로질러 흐른다. 온수는 재생 위상 동안 흐름장(1780)에서 흐른다.
흡착 섹션에 있는 유체 통로는 융기부(1765)에 의해 증발 섹션에 있는 유체 통로로부터 분리된다. A형 플레이트의 증발 섹션은 흐름 특징부(1771a(융기부들) 및 1771b(함몰부들))를 가지는 흐름장(1770)을 포함한다. 이 실행에 있어서, 흐름 특징부(1771a, 1771b)들은 좌측을 향한 V형 무늬로서 도시된다. 냉각제 통로에 있는 물이 증발함으로써, 이는 증발 섹션에 있는 유체 통로의 흐름장(1770)에서 흐르는 물을 냉각한다.
도 18은 모놀리스 흡착식 냉각장치 서브조립체를 형성하는 A형 및 B형 플레이트들의 배열을 도시한다. A형 및 B형 플레이트들은 스택에서 교번한다. 냉각제 통로들은 B형 및 A 플레이트 쌍에 있는 B형 및 A형 플레이트의 냉각제 측들 사이에 형성된다. 증발, 흡착, 및 응축 유체 통로들은 A형 및 B형 플레이트들 쌍에 있는 A형 및 B형 플레이트들의 유체 측들 사이에 형성된다.
도 19는 흡착 베드를 지지하는 하나 이상의 플레이트들을 포함하는 흡착식 냉각장치 서브조립체를 제조하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다. 플레이트들의 표면들 상의 흐름 특징부들을 포함하는 플레이트들은 스탬핑, 엠보싱, 성형, 가공 또는 다른 공정에 의해 형성된다(1910). 결합재는 흡착 베드의 영역에서 플레이트들의 노출된 표면에 적용된다(1920). 결합재는 접착제, 예를 들어, 에폭시, 열경화성 접착제, 감압 접착제, 또는 땜 또는 다른 결합재를 포함할 수 있다. 결합재는 포일(foil), 반죽의 적용에 의해, 분사, 솔질, 인쇄, 적심, 및/또는 다른 공정들에 의해 적용될 수 있다. 실리카겔과 같은 흡착제는 결합재에 의해 플레이트의 표면에 부착된다(1930). 플레이트들은 냉각장치의 증발, 응축, 및 흡착 영역들을 형성하도록 사전 결정된 구성으로 스택에서 조립된다(1940).
일부 경우에, 흡착제는 땜에 의해 흡착 베드에 부착될 수 있다. 땜 공정은 본원에 기술된 바와 같은 플레이트 기반 흡착식 냉각장치, 또는 외피 및 튜브, 플레이트-핀(plate-fin), 또는 다른 형태의 냉각 장치를 위해 사용될 수 있다. 도 20은 흡착 베드를 지지하는 플레이트들 및/또는 다른 구조에 실리카겔을 땜질하는 것을 수반하는 흡착식 냉각장치를 제조하기 위한 공정을 도시한 흐름도이다. 활성 땜 재료와 같은 땜 재료는 흡착 베드의 영역에 배치된다(2010). 플레이트 기반 냉각장치에서, 활성 땜 재료는 플레이트의 흡착 베드 영역에 있는 플레이트의 노출된 표면 상에 배치된다. 활성 땜 재료는 예를 들어, 플레이트 표면에 형성된 흐름 특징부들을 코팅할 수 있다. 활성 땜 공정은 땜 공정 동안 화학적으로 활성인 땜 화합물에 있는 금속들 때문에 그렇게 지시된다. 일부의 공정에서, 땜질은 진공하에 수행된다. 실리카의 경우에, 땜 재료는 Ti 또는 In, 또는 상기 두 재료의 조합이 사용될 수 있다. Cusin-1-ABA 및 Incusil-ABA과 같은 합금은 실리카의 활성 땜을 위해 사용될 수 있다. 이것들은 비교적 저온 땜 합금이며, 그래서, 실리카와 플레이트의 금속 사이의 열팽창계수에서 차이에 대해 덜 민감하다. 다른 경우에, 고온 땜 합금이 필요하다.
예를 들어, 땜 재료는 예를 들어, 포일로서 또는 반죽으로서 플레이트의 표면에 적용될 수 있다. 흡착제는 활성 땜의 층에 적용된다(2020). 땜은, 플레이트의 표면 위에서 땜이 흐르고 모세관 작용에 의해 플레이트의 표면과 흡착제 사이에서 흐르는, 그 액화 온도 이상일 때까지 진공 또는 불활성 가스에서 가열된다(2030). 플레이트는 그런 다음 땜의 응고 온도 아래로 냉각되고, 그러므로 흡착 베드를 지지하는 흡착식 냉각장치의 구조물에 흡착제를 합친다(2140).
일부의 경우에, 플레이트에 흡착제를 부착하도록 사용된 땜은 플레이트들을 함께 부착하도록 사용된 땜과 동일 범위에 있는 액화 및 응고 온도를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 도 21의 제조 공정은 유용할 수 있다. 제 1 땜 재료는 플레이트의 밀봉 구조에 적용된다(2110). 흡착제를 땜하는데 적합한 활성 땜과 같은 제 2 땜 재료는 흡착 베드의 영역에 있는 플레이트들 중 적어도 일부의 표면에 적용된다(2120). 예를 들어, 제 2 땜 재료는 흡착 베드 영역에 있는 각 플레이트에 적용될 수 있거나, 또는 모든 다른 플레이트에 적용될 수 있다. 흡착제는 제 2 땜 재료의 층에 적용된다(2130). 플레이트들은 인접한 플레이트들의 밀봉 구조들 사이에 배치된 제 1 땜 재료에 의해 스택에서 조립되고(2140), 이는 인접한 플레이트의 밀봉 구조들을 묶는다. 플레이트 스택은 제 1 및 제 2 땜 재료들의 액화 온도 또는 그 이상으로 가열된다(2150). 플레이트 스택은 제 1 및 제 2 땜 재료들의 응고 온도로 냉각된다(2160). 이러한 공정에 의해, 하나의 가열 및 냉각 사이클은, 제 1 땜 재료를 통해 밀봉 구조에서 플레이트들을 함께 부착하고 제 2 땜 재료를 통해 플레이트들 중 적어도 일부의 표면에 흡착제를 부착하도록 사용될 수 있다.
일부 실행에서, 흡착제를 부착하도록 사용된 땜의 온도는 도 22의 흐름도에 도시된 바와 같이 스택에 있는 플레이트들을 서로 부착하도록 사용된 땜의 온도와 다를 수 있다. 고온 땜은 플레이트들의 적어도 일부의 흡착 베드 영역에 적용될 수 있다(2210). 흡착제는 고온 땜질에 적용된다(2220). 플레이트들은 고온 땜의 액화 온도로 가열되고, 그런 다음 땜의 응고 온도로 냉각된다(2230).
저온 땜은 땜질된 흡착제를 가진 플레이트들을 포함하는 플레이트들의 밀봉 구조에 적용된다(2240). 플레이트들은 스택에서 조립된다(2250). 플레이트 스택은 저온 땜의 액화 온도로 가열되고, 그런 다음 저온 땜의 응고 온도로 냉각된다(2260). 플레이트 스택을 땜질하는 공정은, 플레이트 스택을 땜질하는 것이 흡착제를 위해 사용된 땜의 액화 온도 아래의 온도에서 일어나기 때문에, 플레이트에 대한 흡착제의 부착을 방해하지 않는다.
일부 실행에서, 도 23에 도시된 바와 같이, 플레이트들의 적어도 일부의 흡착 영역에 흡착제를 부착하는 것은 흡착제와 함께 접착제 또는 땜을 포함하는 반죽을 형성하는 것에 의해 달성될 수 있다(2310). 예를 들어, 땜이 흡착제를 부착하도록 사용되면, 반죽은 흡착제와 땜을 포함하게 된다. 에폭시와 같은 접착제가 흡착제를 부착하도록 사용되면, 반죽은 에폭시(또는 다른 접착제)와 흡착제의 성분들을 포함하게 된다. 반죽은 플레이트들의 흡착 베드 영역에 적용된다(2320). 땜이 사용되면(선택 1), 반죽이 적용된 후에, 플레이트들은 땜의 액화 온도로 가열되고 응고 온도로 냉각된다(2330). 접착제가 사용되면(선택 2), 접착제는 예를 들어, 시간, 냉각, UV 광 및/또는 다른 경화 공정에 의해 경화된다(2340). 흡착제가 부착된 후, 플레이트들은 스택에서 조립된다(2350).
110, 145, 160 : 열교환기
111: 냉각될 물
112 : 냉각된 물
121 : 수증기
140 : 흡착제
141 : 실온수
151 : 온수
201, 221, 231, 301, 311, 391, 401, 421, 431, 501 : 밀봉 구조
220, 320, 420, 520, 630 : 제 1 유체 포트
230, 330, 430, 530, 640 : 제 2 유체 포트
240, 340, 440, 540 : 흐름장
245, 246, 345, 346, 445, 446, 545, 546 : 흐름 특징부
250, 350, 450, 550, 650, 750 : 제 1 주표면
251, 351, 451, 551, 651, 751 : 제 2 주표면
900 : 서브 조립체
910 : 응축 부품
920 : 증발 부품
930 : 흡착 부품
940 : 제 1 냉각제 채널
950 : 제 2 냉각제 채널
960 : 유체 복귀로

Claims (4)

  1. 흡착식 냉각장치용 서브조립체로서,
    흡착 부품을 포함하며; 상기 흡착 부품은,
    스택에 배열된 복수의 플레이트들;
    상기 스택에 있는 플레이트들의 인접한 쌍들의 냉각제 측들 사이에 구성된 복수의 냉각제 통로들; 및
    상기 냉각제 통로들 내에 배치된 흡착제를 포함하는, 흡착식 냉각장치용 서브조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 플레이트는 증발 섹션, 흡착 섹션, 및 응축 섹션을 가지며, 상기 플레이트들은, 상기 플레이트들의 상기 증발 섹션이 상기 흡착식 냉각장치 서브조립체의 증발 유닛을 형성하고, 상기 플레이트들의 상기 흡착 섹션이 상기 흡착식 냉각장치 서브조립체의 흡착 유닛을 형성하며, 상기 플레이트들의 상기 응축 섹션이 상기 흡착식 냉각장치 서브조립체의 응축 유닛을 형성하도록 상기 스택에 배열되는, 흡착식 냉각장치용 서브조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 플레이트는,
    상기 냉각제 측과 유체 측;
    상기 유체 측에 배치된 증발, 흡착, 및 응축 흐름장(flow field)들;
    상기 유체 측에 배치되고, 상기 흡착 흐름장으로부터 상기 증발 흐름장을 유체적으로 분리하도록 구성되는 제 1 특징부; 및
    상기 유체 측에 배치되고, 상기 응축 흐름장으로부터 상기 흡착 흐름장을 유체적으로 분리하도록 구성되는 제 2 특징부를 포함하는, 흡착식 냉각장치용 서브조립체.
  4. 흡착식 냉각장치를 제조하는 방법으로서,
    플레이트들의 냉각제 측들 상에 흡착제를 부착하는 단계로서,
    상기 플레이트의 노출된 표면 상에 배치된 흐름 특징부들에, 상기 특징부들 상에, 및/또는 상기 특징부들 주위에 땜 재료를 배치하는 단계,
    상기 땜 재료 상에 상기 흡착제를 배치하는 단계,
    상기 땜 재료의 액화 온도 이상에서 상기 땜 재료를 가열하는 단계, 및
    상기 땜 재료를 가열한 후에, 상기 땜 재료의 응고 온도 아래로 상기 땜 재료를 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 플레이트들의 냉각제 측들 상에 흡착제를 부착하는 단계; 및
    플레이트 스택에 상기 부착된 흡착제를 가지는 상기 플레이트들을 배열하는 단계를 포함하며,
    상기 플레이트 스택은 복수의 냉각제 통로들을 가지는 흡착 유닛을 형성하고, 각 냉각제 통로는 인접한 플레이트들의 상기 냉각제 측들에 의해 경계가 지어지는, 흡착식 냉각장치 제조 방법.
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