KR20160058099A - Bonded heat exchanger matrix and corresponding bonding method - Google Patents
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Abstract
구성요소(4, 5), 특히 에칭된 플레이트 또는 핀(fins)(4), 분리하는 금속 시트(5) 및 바(bars)의 스택(stack), 또는 둘 다의 타입의 적층(stacking)의 조합에 의해 특징지어지는, 열 교환기 금속 매트릭스(2)로서, 상기 구성요소(4, 5)의 적어도 하나의 부분은, 부식 방지제를 함유하는 에폭시 수지를 기초로 구조적 접착제(structural adhesive)의, 바람직하게 20 내지 150 ㎛를 포함하는 두께의 층(15)으로 함께 결합되고, 상기 접착제의 열 전도도 2 내지 5 W/m/K를 보장하는 열 전도체 20 내지 60 질량%로 로딩된다. 부식성 환경, 특히 해양 환경에 대한 바람직한 적용. The stacking of the elements 4, 5, in particular of the type of the etched plate or fins 4, the separating metal sheet 5 and the stack of bars, Characterized in that the at least one part of the component (4, 5) is a heat exchanger metal matrix (2) characterized by a combination of a structural adhesive based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor, And 20 to 60 mass% of a thermal conductor which is bonded together with a layer 15 having a thickness comprised between 20 and 150 占 퐉 and which ensures the thermal conductivity of the adhesive is 2 to 5 W / m / K. Preferred applications for corrosive environments, especially marine environments.
Description
본 발명은, 에칭된 플레이트를 가지는 타입의, 분리하는 금속 시트, 바 및 핀을 가지는 타입의, 둘 다의 이러한 타입의 조합을 포함하는, 특히 알루미늄에서의, 금속 열 교환기의 분야에 관한 것이다(The invention relates to the field of metal heat exchangers, notably in aluminium, of the type with etched plates, of the type with separating metal sheets, bars and fins or including a combination of both of these types). The present invention relates to the field of metal heat exchangers, especially in aluminum, comprising a combination of this type of both, of a type with an etched plate, a separating metal sheet, a bar and a type with a pin The invention relates to the field of metal heat exchangers, notably in aluminum, of the type with etched plates, of separating metal sheets, of bars and fins or of a combination of both of these types.
이러한 열 교환기는 현재, 이들의 매우 좋은 에너지, 매우 낮은 온도 기계적 강도 및 가벼움 때문에, 천연 가스의 액화 및 공기로부터의 가스 분리를 위한 방법에서 사용되고 있다. These heat exchangers are now being used in methods for liquefying natural gas and separating gases from the air because of their very good energy, very low temperature mechanical strength and lightness.
알려진 방식에서, 이러한 열 교환기의 매트릭스는, 브레이징(brazing)에 의해 조립되고, 이들의 유체-디스펜싱 헤드(fluid dispensing heads)는 상기 브레이징된 매트릭스에 용접된다. In a known manner, these heat exchanger matrices are assembled by brazing, and their fluid-dispensing heads are welded to the brazed matrix.
이로 인하여 형성된 열 교환기는, 전적으로 금속 성질의 것이고 부식에 대해서 민감한 것이다. 따라서, 이들 분야의 적용은, 깨끗하고 비-부식성 환경으로 한정된다. 특히, 이들은 바닷물 또는 해양 대기에서 제공될 수 없다. The heat exchanger thus formed is entirely of a metal nature and sensitive to corrosion. Thus, applications in these fields are limited to clean, non-corrosive environments. In particular, they can not be provided in seawater or marine air.
이러한 불화합성(incompatibility)의 기원은, 상기 초기의 물질의 금속 가공의 변형(metallurgical modifications)을 유도하는, 브레이징의 및 상기 교환기의 구성 요소의 인터페이스에 포함된 확산 현상으로부터 기인한다. 냉각 후에, 합금의 침전물의 존재는, 상기 인접한 금속 베이스의 에칭을 유리하게 하는 전기화학적 공간을 형성한 후의, 부식 피트의 발생의 주요한 원인 중의 하나로 추정된다(After cooling, the presence of intermetallic precipitates is assumed to be one of the major causes of the occurrence of corrosion pits, following the formation of electrochemical cells favoring etching of the adjacent metal base).The origin of this incompatibility is due to the diffusion phenomena involved in the interface of the brazing and the components of the exchanger, leading to metallurgical modifications of the initial material. After cooling, the presence of a precipitate of the alloy is presumed to be one of the major causes of the generation of corrosion pits after forming an electrochemical space that favored etching of the adjacent metal base (After cooling, the presence of intermetallic precipitates is assumed to one of the major causes of the corrosion pits, followed by the formation of electrochemical cells favoring etching of the adjacent metal base.
부식방지 코팅제(Anticorrosion coatings)가 존재하지만, 이러한 타입의 환경에서 이들의 적용은 문제로 남아있다. 상기 부식방지 코팅제는, 상기 조립 및 브레이징 단계 전에 상기 매트릭스의 개별적인 구성요소에, 또는 브레이징 후에 완료된 매트릭스에 적용될 수도 있다. Anticorrosion coatings exist, but their application in this type of environment remains a problem. The anti-corrosive coating may be applied to the individual components of the matrix prior to the assembly and brazing step, or to the completed matrix after brazing.
상기 제1 방법은, 상기 브레이징을 동요시키지 않으면서, 브레이징 온도에서 안정한 상태로 남아있는 부식방지 코팅제 만을 사용할 수 있는 단점을 가진다. 상기 제2 방법은, 상기 후자가 접근 장애(access difficulties)를 가지는 많은 틈(crevices)을 포함하기 때문에, 상기 브레이징 매트릭스의 전체에서 및 부식방지 코팅제를 균일하게 증착시키는 것의 가능성을 제공하지 않는다. The first method has the disadvantage of being able to use only the corrosion inhibiting coating which remains stable at the brazing temperature without agitating the brazing. The second method does not provide the possibility of uniformly depositing the anti-corrosion coatings and throughout the brazing matrix, since the latter includes many crevices with access difficulties.
따라서, 본 발명의 목적은, 고체 및 좋은 열 전도체를 유지하면서 부식에 대한 보다 나은 저항을 가지는 열 교환기 금속 매트릭스를 제조하는 것이다. 이러한 매트릭스는 특히 해양 적용에 따라 조정되어야 한다. It is therefore an object of the present invention to produce a heat exchanger metal matrix having better resistance to corrosion while maintaining solid and good thermal conductors. These matrices should be adjusted specifically for marine applications.
본 발명에 따라, 이러한 목적은, 구성요소, 특히 에칭된 플레이트 또는 핀, 분리하는 금속 시트 및 바의 스택, 또는 둘 다의 타입의 스택의 조합에 의해 특징지어지는, 열 교환기 금속 매트릭스에 의해 달성되고, 상기 구성요소의 적어도 하나의 부분은, 부식 방지제를 함유하는 에폭시 수지를 기초로 구조적 접착제의, 바람직하게 20 내지 150 ㎛를 포함하는 두께의 층으로 함께 결합되고, 상기 접착제의 열 전도도 2 내지 5 W/m/K를 보장하는 열 전도체 20 내지 60 질량%로 로딩된다(According to the invention, this object is achieved by a heat exchanger metal matrix, characterized by a stack of components, notably of etched plates or of fins, separating metal sheets and bars, or a combination of both types of stacks, wherein at least one portion of said components are bound together by a layer, preferably with a thickness comprised between 20 and 150 μm, of a structural adhesive based on epoxy resin containing a corrosion inhibitor and loaded with 20 to 60% by mass of a heat conductor ensuring a heat conductivity of the adhesive from 2 to 5 W/m/K).According to the invention, this object is achieved by means of a heat exchanger metal matrix characterized by a combination of components, in particular an etched plate or fin, a separating metal sheet and a stack of bars, or both types of stacks And at least one portion of the component is bonded together with a layer of a structural adhesive, preferably 20 to 150 탆 thick, based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor, the thermal conductivity of the adhesive being 2 to < RTI ID = And 20 to 60 mass% of a thermal conductor which ensures 5 W / m / K. (According to the invention, this is achieved by a heat exchanger metal matrix, characterized by a stack of components, notably of etched plates or of fins , separating metal sheets and bars, or a combination of both types of stacks, wherein at least one portion of said components are bound together by a layer, 50 μm, of a structural adhesive based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor and loaded with 20 to 60% by mass of a conductor ensuring a heat conductivity of the adhesive from 2 to 5 W / m / K.
상기 접착제에 의하여 상기 매트릭스의 구성요소의 적어도 일부를 결합시킴으로써, 이는 부식에 대한 민감한 통상적인 충진 금속(traditional filler metal) 및 브레이징 없이 가능하다. 상기 선택된 접착제 제형에 의해, 상기 매트릭스는 부식에 대해 보호되고, 이의 기계적인 및 열적인 수행을 유지한다.By bonding at least a portion of the elements of the matrix by means of the adhesive, this is possible without the traditional filler metal and brazing sensitive to corrosion. With the selected adhesive formulation, the matrix is protected against corrosion and maintains its mechanical and thermal performance.
본 발명에 따른 상기 매트릭스는, 상기 열 교환기가 해양 대기 또는 물에 담가지든지 아니든지 간에, 부식 환경에서, 특히 해양 매체(marine medium)에 위치된 열 교환기에서 특히 유리한 적용을 발견하였다. The matrix according to the invention finds particular application in heat exchangers located in the corrosive environment, in particular in the marine medium, whether the heat exchanger is immersed in the ocean atmosphere or in water.
바람직한 실시형태에 따라, 본 발명에 따른 상기 매트릭스는, 어떠한 기술적으로 가능한 조합으로, 하기의 특징 중의 하나, 몇몇 또는 모두를 포함한다: According to a preferred embodiment, the matrix according to the invention comprises, in any technically possible combination, one, some or all of the following features:
- 상기 접착제의 열 전도체는 금속 및/또는 세라믹(ceramic)을 기초로 하는 것이고; The thermal conductor of the adhesive is based on a metal and / or ceramic;
- 상기 접착제의 부식 방지제는 산화 아연을 기초로 하는 것이고; The corrosion inhibitor of the adhesive is based on zinc oxide;
- 상기 구성요소는, 접착제 홀더(adhesive holder), 특히 변환 층(conversion layer) 및/또는 접착제 홀딩 프라이머(adhesive holding primer)의 층으로 코팅된 것이고; Said component being coated with a layer of an adhesive holder, in particular a conversion layer and / or an adhesive holding primer;
- 상기 변환 층은, 1 내지 50 ㎛를 포함하고, 바람직하게 5 내지 20 ㎛를 포함하는 두께를 가지고; The conversion layer comprises 1 to 50 mu m and preferably has a thickness of 5 to 20 mu m;
- 상기 구성요소는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이고, 상기 변환 층은 알루미나로 된 것이고; The component is aluminum or an aluminum alloy, the conversion layer is of alumina;
- 상기 구성요소의 일부는 함께 브레이징된 것이다. Some of the components are brazed together.
본 발명은 또한, 상기에 정의된 바와 같이 매트릭스, 및 바람직하게 특히 상기 접착제(15)와 상기 매트릭스(2)에 부착된 유체를 디스펜싱하기 위한 적어도 하나의 헤드를 포함하는, 열 교환기에 관한 것이다. The present invention also relates to a heat exchanger comprising a matrix as defined above and preferably at least one head for dispensing the adhesive (15) and the fluid attached to the matrix (2) .
본 발명의 또 다른 목적은, 부식 환경에 적합한 열 교환기 금속 매트릭스를 조립하기 위한 방법을 달성하기 위한 것이다. Yet another object of the present invention is to achieve a method for assembling a heat exchanger metal matrix suitable for a corrosive environment.
본 발명에 따라, 이러한 목적은, 하기의 단계에 의해 특징지어지는, 열 교환기 금속 매트릭스를 조립하기 위한 방법에 의해 달성된다: According to the invention, this object is achieved by a method for assembling a heat exchanger metal matrix characterized by the following steps:
a) 상기 매트릭스의 상기 구성요소를 제공하는 단계;a) providing the component of the matrix;
b) 부식 방지제를 함유하는 에폭시 수지를 기초로 하고, 상기 구성요소의 적어도 일부에 상기 접착제의 열 전도도 2 내지 5 W/m/K를 보장하는 열 전도체 20 내지 60 질량%로 로딩되는, 구조적 접착제를 증착하는(depositing) 단계; b) a structural adhesive, based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor, loaded onto at least a portion of said component with 20 to 60% by weight of a thermal conductor which ensures a thermal conductivity of 2 to 5 W / m / K of said adhesive Depositing at least a portion of the substrate;
c) 스택을 획득하도록 상기 구성요소를 적층하는(stacking) 단계; 및c) stacking the component to obtain a stack; And
d) 상기 접착제를 경화하여 상기 매트릭스를 획득하도록 상기 스택을 오브닝(ovening)하는 단계.d) curing the adhesive to oven the stack to obtain the matrix.
바람직한 실시형태에 따라, 본 발명에 따른 상기 방법은, 어떠한 기술적인 가능한 조합으로, 하기의 특징 중의 하나, 몇몇 또는 모두를 포함한다: According to a preferred embodiment, the method according to the invention comprises, in any technically possible combination, one, some or all of the following features:
- 단계 b) 전에 상기 구성요소에서 접착제 홀더를 적용하는 단계로 이루어져 있다; - applying an adhesive holder in said component before step b);
- 상기 접착제 홀더 적용은, 양극 산화 또는 인광화의 제1 단계, 및/또는 상기 프라이머에 상기 구성요소를 딥핑하거나 또는 상기 구성요소에 상기 프라이머를 프로젝팅함으로써 홀딩 프라이머를 적용하는 제2 단계를 포함한다(the adhesive holder application comprises a first step of anodization or phosphorization, and/or a second step of applying a holding primer by dipping the component in the primer or projecting the primer on the component);- the adhesive holder application comprises a second step of applying the holding primer by a first step of anodizing or phosphating and / or by dipping the component into the primer or by projecting the primer onto the component The adhesive holder comprises a first step of anodization or phosphorization, and / or a second step of applying a holding primer by dipping the component in the primer or projecting the primer on the component;
- 상기 구성요소에 상기 홀딩 프라이머를 결합하도록, 30 내지 120 분의 기간 동안 50 내지 200 ℃를 포함하는 온도에서, 홀딩 프라이머로 덮인 상기 구성요소를 건조하고 가열하는 단계로 이루어진 단계; Drying and heating the component covered with the holding primer at a temperature comprised between 50 and 200 ° C for a period of 30 to 120 minutes to bond the holding primer to the component;
- 단계 b)는 하기를 포함한다: Step b) comprises:
ⅰ) 페이스트로서 상기 접착제를 제공하고, 닥터 블레이드(doctor blade)에 의하여 상기 구성요소에 접착제를 펼치는 것, 또는 I) providing the adhesive as a paste and spreading the adhesive to the component by a doctor blade, or
ⅱ) 상기 구성요소에 상기 접착제의 공동-라미네이션(co-lamination); Ii) co-lamination of the adhesive to the component;
- 단계 d)는, 30 분의 최소 기간 동안 50 내지 120 ℃를 포함하는 온도에서 상기 스택을 유지하는 제1 시기(first phase), 그 다음에 1 시간의 최소 기간 동안 150 내지 250 ℃를 포함하는 온도에서 상기 스택을 유지하는 제2 시기(second phase)를 포함한다. - the step d) comprises a first phase of holding the stack at a temperature comprised between 50 and 120 ° C for a minimum period of 30 minutes, followed by a first phase comprising 150 to 250 ° C for a minimum period of 1 hour And a second phase of maintaining the stack at a temperature.
- 단계 d)는 100 kPa 이상의 압력에서의 압축 하에서 상기 스택을 유지하는 시기(phase)를 포함한다. Step d) comprises a phase of holding the stack under compression at a pressure of at least 100 kPa.
본 발명은, 상기 논의된 방식을 제외한, 이로 제한되는 것은 아니지만, 첨부된 도면에 관하여 기재된 대표적인 실시형태와 관련하여, 이후로 보다 명쾌하게 논의될 것인, 특정한 수의 다른 배치(other arrangement)로 이루어져 있다. 도면 중에서:
도 1은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 따라 적층 동안에 매트릭스의 원근 및 분해도의 설명(perspective and exploded view illustration)이다;
도 2는, 상기 매트릭스의 구성요소의 접착제 결합을 나타내는 도 1의 매트릭스의 세부사항(7)이다;
도 3 내지 6은, 본 발명의 상기 조립 방법에 따른 도 1의 매트릭스의 분리하는 금속 시트의 처리를 나타낸 것이다; 및
도 7 내지 9는, 본 발명의 조립 방법에 따른 도 1의 매트릭스의 핀의 처리를 나타낸 것이다. The present invention may be embodied in other specific arrangements, which are not to be construed as limitations, but which will be discussed more clearly hereinafter, with reference to the exemplary embodiments described with reference to the accompanying drawings, consist of. In the drawings:
Figure 1 is a perspective and exploded view illustration of a matrix during lamination in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;
Figure 2 is a detail (7) of the matrix of Figure 1 showing the adhesive bonding of the components of the matrix;
Figures 3-6 illustrate the processing of a separating metal sheet of the matrix of Figure 1 according to the method of assembly of the present invention; And
Figures 7 to 9 show the processing of the pins of the matrix of Figure 1 according to the assembly method of the present invention.
그 후에, 본 발명의 설명을 단순화하기 위해서, 참고는, 본 발명이 에칭된 플레이트와 교환기로, 또는 분리하는 금속 시트, 바, 및 핀의 조합 및 에칭된 플레이트를 포함하는 교환기로 또한 적용됨을 인식하는, 분리하는 금속 시트, 바 및 핀과 열 교환 매트릭스로 이루어질 것이다. 게다가, 알루미늄 매트릭스는 그 다음에 기재될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 또한, 특히 스틸과 같은, 그 밖의 금속으로 이루어진 매트릭스를 포함한다. Thereafter, in order to simplify the description of the present invention, it is recognized that the present invention is also applied to an etched plate and an exchanger, or to an exchanger comprising a combination of metal sheets, bars, and fins to be separated and an etched plate A heat exchange matrix with separating metal sheets, bars and pins. In addition, the aluminum matrix will be described next. Nevertheless, the invention also includes a matrix made of other metals, especially steel.
도 1에 관하여, 제조된 매트릭스(2)의 스택(stack)은, 설명된 바와 같이 도식적으로 나타낼 수도 있다. 나타낸 방식으로, 상기 매트릭스(2)는, 구성요소, 즉 핀(4), 분리하는 금속 시트(5), 및 알루미늄 바(6)의 스택(3)으로 이루어져 있다. With respect to Figure 1, the stack of the produced
매트릭스(2)의 자세한 사항은 도 2에서 나타내었다. 도 1에 나타낸 상기 매트릭스(2)의 영역(7)의 확대된 설명은, 본원에서 구별된다. 핀(4)은, 두 개의 분리하는 금속 시트(5) 사이에 위치되고, 후자에 결합된다(A fin 4 is located between two separating metal sheets 5 and bound to latter). 둘 다의 분리하는 금속 시트(5)는 두 개의 반대면(8 및 9)를 가지고, 상기 핀(4)은 두 개의 반대면(10 및 11)을 가진다(Both separating metal sheets 5 have two opposite faces 8 and 9, and the fin 4 has two opposite faces 10 and 11).The details of the matrix (2) are shown in Fig. The enlarged description of the
본 발명에 따라, 상기 분리하는 금속 시트(5) 및 상기 핀(4)은, 접착제 홀더(12)와 이들의 두 개의 반대면(8, 9 및 10, 11)에 덮인다(the separating metal sheets 5 and the fin 4 are covered on their two opposite faces 8, 9 and 10, 11 with an adhesive holder 12). 상기 접착제 홀더(12)는, 두 개의 층, 즉 상기 면(8, 9, 10, 11)에 이르는 변환 층(13), 및 상기 변환 층(13) 위에 증착된 접착제 홀딩 프라이머 층(adhesive holding primer layer)(14)으로 이루어져 있다. 상기 변환 층(13)은 알루미나로 이루어져 있다. 상기 프라이머 층(14)는, 통합된 부식 방지제, 예를 들어, 아연 염이 있는 에폭시 수지의 패밀리로부터의 수지로 이루어져 있다(The primer layer 14 consists of a resin from the family of epoxide resins in which are integrated corrosion inhibitors, for example zinc salts). 상기 변환 층(13)은, 1 내지 50 ㎛를 포함하고, 바람직하게 5 내지 20 ㎛를 포함하는 두께를 가진다. 상기 프라이머 층(14)은 바람직하게 몇몇의 마이크로미터의 두께 d를 가진다. According to the invention, the separating
상기 분리하는 금속 시트(5)의 둘 다의 반대면(8, 9) 상에 증착된 접착제 층(15)은, 상기 분리하는 금속 시트(5) 및 핀(4) 사이의 연결을 보장한다. 바람직하게, 상기 접착제 층(15)의 두께 e는 20 내지 100 ㎛를 포함한다. An
상기 접착제(15)는 에폭시 수지의 패밀리로부터의 구조적 접착제이다. 상기 접착제(15)는, 부식 저해 요소, 예를 들어 아연 염 또는 산화물을 함유한다. 상기 접착제(15)는 또한, 예를 들어, 금속 또는 세라믹 기원의, 이의 열 전도도를 실질적으로 증가하는 추가적인 요소 20 내지 60 질량%로 로딩된다(The adhesive 15 is also loaded with 20 to 60% by mass of additional elements which substantially increase its heat conductivity, for example of metal or ceramic origin). 따라서, 상기 접착제(15)의 상기 열 전도도는 2 내지 5 W/m/K에 위치된다. The adhesive 15 is a structural adhesive from a family of epoxy resins. The adhesive 15 contains corrosion inhibiting elements, such as zinc salts or oxides. The adhesive 15 is also loaded with, for example, 20 to 60% by weight of an additional component, which is a metal or ceramic source, which substantially increases its thermal conductivity (The adhesive 15 is also loaded with 20 to 60% by mass of additional elements, which increase its heat conductivity, for example of metal or ceramic origin). Therefore, the thermal conductivity of the adhesive 15 is located at 2 to 5 W / m / K.
상기 매트릭스(2)를 조립하기 위한 방법은 현재, 도 3 내지 9에 기재되지 않을 것이다. The method for assembling the
제1 단계에서, 상기 분리하는 금속 시트(5)는, 알루미늄, 도 3에 나타낸 예, 핀(4), 도 7에 나타낸 예, 및 상기 매트릭스(2)의 상기 바(6)로 제조된 것이다. In the first step, the separating
제2 단계에서, 상기 분리하는 금속 시트(5)의 상기 반대면(8, 9), 상기 핀(4)의 상기 반대면(10, 11), 뿐만 아니라 상기 바(6)는, 알루미나(Al2O3)에서 변환 층(13)을 증가시키기 위해 양극 산화 처리된다. 상기 양극 산화는 바람직하게 황산 또는 크롬산의 양극산화(sulfuric or chromic anodization)이다. 상기 결과는 도 4 및 8에 나타낸 것이다. In the second step, the
상기 매트릭스(2)가 스틸 구성요소로부터 조립된다면, 상기 양극 산화는 인화 작용 작동(phosphatization operation)으로 교체될 것이다. If the
제3 단계에서, 상기 변환 층(13)은 상기 홀딩 프라이머 층(14)으로 덮힌다(covered). 바람직하게, 이러한 단계는, 상기 홀딩 프라이머의 수용액에서 상기 바(6), 상기 핀(4) 및 상기 분리하는 금속 시트(5)를 딥핑함으로써 수행된다(this step is carried out by dipping the bars 6, the fins 4 and the separating metal sheets 5 in an aqueous solution of the holding primer). 따라서, 상기 구성요소(4, 5, 6)는 상기 홀딩 프라이머(14)로 코팅된다. 대안적으로, 상기 홀딩 프라이머(14)는 프로젝션에 의해 상기 구성요소(4, 5, 6)에 적용된다(the holding primer 14 is applied on the components 4, 5, 6 by projection).In a third step, the
상기 홀딩 프라이머(14)의 적용은, 상기 구성요소(4, 5, 6)의 전체의 좋은 부착을 그 후에 보장하기 위해, 상기 표면의 전체에 균질 방식으로 성취됨을 보장될 것이다. 상기 제3 단계의 결과는 도 5 및 9 에 나타낸 것이다. The application of the holding
상기 홀딩 프라이머(14)의 적용은, 상기 처리된 표면에 상기 홀딩 프라이머(14)를 화학적으로 결합하기 위해, 가열함으로써 중단된 건조를 한다(The application of the holding primer 14 is followed by drying punctuated by heating in order to chemically bind the holding primer 14 to the treated surfaces). 상기 홀딩 프라이머(14) 및 상기 양극 산화된 표면(13) 사이의 연결은, 바람직하게는 30 내지 120 분 사이의 범위의 기간 동안에, 바람직하게는 50 내지 200 ℃를 포함하는 온도에서 수행되는 뜨거운 공기 처리에 의해 획득된다. 특히 바람직한 방식에서, 상기 홀딩 프라이머(14)로 코팅된 상기 양극 산화된 구성 요소(4, 5, 6)는 약 120 분 동안 약 90 ℃에서 유지된다. The application of the holding
제4 단계에서, 상기 접착제(15)는, 상기 분리하는 금속 시트(5)의 상기 홀딩 프라이머(14)에만 적용된다. 이러한 것은, 충분한 및 균일한 두께로 하기 위한, 닥터 블레이드에 의해, 또는 상기 분리하는 금속 시트(5)에 공동-라미네이션될 필름을 적용함으로써, 또는 상기 분리하는 금속 시트(5)에 접착제(15)의 증착을 제공하는 가능성을 제공하는 그 밖의 다른 수단에 의해, 층에 균일하게 증착된 접착제 페이스트로서 만들 수도 있다. 상기 접착제(15)의 적용은, 상기 밑에 있는(underlying) 분리하는 금속 시트(5)를 보호하기 위한 역할 및 결합제의 역할을 둘 다 보장하기 위해, 가능한 한 많은 약 20 내지 150 미크론의 잔여 두께로서 관찰되어야 한다. 상기 제4 단계의 결과는 도 6에 나타낸 것이다. In a fourth step, the adhesive (15) is applied only to the holding primer (14) of the separating metal sheet (5). This is accomplished by applying a film to be co-laminated to the separating
상기 개별적인 구성요소(4, 5, 6)에서의 단계 2 내지 4를 수행할 수 있는 실질적인 사실, 쉽게 접근할 수 있는 표면은 명확한 장점이다(The actual fact of being able to carry out the steps two to four on the individual components 4, 5, 6, the surface of which is easily accessible, is a clear advantage). 상기 증착물(deposit)의 균일성 또는 두께와 같은 미리 결정된 파라미터의 조절은, 이러한 방법을 관찰함으로써 용이하게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 구성요소(4, 5, 6)의 표면의 제조가 상기 스택(3)을 조립한 후에 포스테리오리(posteriori)를 수행하는 방법으로부터 유리하게 특징 지워진다. The practical fact that the
제5 단계에서, 상기 구성요소(4, 5, 6)은 상기 스택(3)을 수득하기 위해 적층된다. In a fifth step, the elements (4, 5, 6) are laminated to obtain the stack (3).
제6 단계는, 상기 접착제(15)을 경화하기 위해(중합하기 위해), 상기 스택(3)의 150 ℃ 이하의 온도에서 오브닝 시기(ovening phase)로 이루어져 있다. 상기 오브닝의 말에(At the end of the ovening), 고체 및 부식-저항 매트릭스(2)가 수득된다. 예를 들어, 상기 오브닝은, 4 시간 동안 90 ℃에서 상기 스택(3)을 가열하고 유지한 다음에, 1 시간 동안 120 ℃에서 상기 스택(3)을 가열하고 유지하는 것으로 이루어져 있다. 이는 송풍 대류(forced convection) 또는 그 밖의 동일한 가열 방법으로 오븐에서, 프레스-오븐(press-oven)에서 실행될 수도 있다. 상기 스택(3)을 클램핑하기 위한 디바이스(device for clamping the stack 3)는 바람직하게, 상기 중합반응 공정 동안에 상기 구성요소(4, 5, 6)의 연결을 최적화하기 위해 사용된다. 상기 클램핑 디바이스는 예를 들어, 100 kPa를 초과하는 일정 로드(constant load) 하에서 상기 구성요소(4, 5, 6)을 유지할 수도 있다. The sixth step consists of an ovening phase at a temperature of 150 캜 or below of the
그리고 난 다음에, 상기 완성된 매트릭스(2)는 열 교환기를 형성하기 위해 유체를 디스펜싱하기 위한 헤드가 제공될 수도 있다. 상기 유체 디스펜싱 헤드는, 상기 접착제(15)로 상기 매트릭스(2)의 표면 상에 직접적으로 접착적으로 결합될 수도 있다. Then, the completed matrix (2) may be provided with a head for dispensing fluid to form a heat exchanger. The fluid dispensing head may be adhesively bonded directly to the surface of the matrix (2) with the adhesive (15).
대안적으로, 상기 유체 디스펜싱 헤드는, 수/암 배열에 따라 이의 적층화 동안에 상기 매트릭스(2) 내로 사전에 끼워 넣어진 중간의 파트를 통해 상기 매트릭스(2)에 용접되어 있다(the fluid dispensing heads are welded to the matrix 2 via intermediate parts nested beforehand into the matrix 2 during its stacking according to a male/female configuration). 상기 중간의 파트는, 용접 동안에 지배적인 높은 온도에 의한 상기 매트릭스(2)의 접착 접합부(adhesive joint)의 저하(degradation)를 피하기 위해, 상기 매트릭스(2)로부터 충분하게 떨어져 상기 용접 영역을 움직이는 가능성을 제공한다. 이러한 경우에, 상기 중간의 파트 및 상기 매트릭스(2) 사이의 연결의 실(seal)은 실리콘을 기초로 탄성중합체에 의해 보장된다. Alternatively, the fluid dispensing head is welded to the
본 발명에 따른 상기 조립하는 방법에 의해, 각각의 금속 구성요소(4, 5, 6)는, 부식 원인(corrosion sources)의 확대 및 확산에 대한 장벽으로써 작용하는, 다수의 층으로 덮힌다. According to the method of assembling according to the invention, each metal component (4, 5, 6) is covered with a number of layers which act as a barrier against expansion and diffusion of corrosion sources.
본 발명의 대안적인 실시형태에 따라, 상기 매트릭스(2)의 특정한 구성 요소(4, 5, 6)는 브레이징되고, 그 밖의 것들은 점착적으로 결합된다. 예를 들어, 해수와 같은 상기 부식성 유체를 수용할 의도로 상기 매트릭스(2)의 유체 흐름은, 점착적으로 결합된 구성 요소(4, 5, 6)에 의해 한계가 정해져 있으면서, 예를 들어, 암모니아, 사용의 압력이 접착제(15)의 사용의 분야 외에 있는 경우, 유체를 위해 의도된 상기 매트릭스(2)의 유체 흐름은 브레이징된 구성요소(4, 5, 6)에 의해 한계가 정해져 있다(For example, fluid passages of the matrix 2 intended to receive the corrosive fluid such as sea water are delimited by adhesively bonded components 4, 5, 6, while the fluid passages of the matrix 2 intended for fluids, for which the pressure of use is outside the field of use of the adhesive 15, for example ammonia, are delimited by brazed components 4, 5, 6). According to an alternative embodiment of the invention, the
이러한 혼합된 조립을 수득하기 위해, 제1 시기에서, 브레이징될 상기 구성요소(4, 5, 6)는 브레이징된 열 교환기를 제조하기 위한 보통의 방법에 따라 브레이징된다. 상기 매트릭스(2)의 서브-조립(Sub-assemblies)은, 상기 브레이징이 브레이징되어야 할 표면 위에만 존재함을 지각하고 있는, 이러한 구성요소(4, 5, 6)의 전체와 제조된다. 브레이징 후에, 상기 브레이징된 서브-조립 및 상기 잔여하는 구성요소(4, 5, 6)은, 접착제(15)로 코팅되고 상기 스택(3)을 형성하기 위해 적층된다. 그리고 난 다음에, 상기 스택(3)은 상기 기재된 오브닝을 한다(단계 6). 상기 오브닝의 낮은 온도는 제1 시기에서 수행되는 상기 브레이징을 저하하지 않는 가능성을 제공한다. To obtain this mixed assembly, at the first stage, the components (4, 5, 6) to be brazed are brazed according to the usual method for manufacturing a brazed heat exchanger. Sub-assemblies of the
본 발명의 다른 대안적인 실시형태에 따라, 점착적으로 결합된/브레이징된 혼합된 매트릭스는, 낮은 온도 브레이징(200 ℃ 이하의 브레이징의 용해 온도)을 사용함으로써 조립된다. 이러한 것은, 접착제 및 브레이징으로 코팅된 이러한 것의 서브-조립과 상기 전체 스택(3)을 첫 번째로 조립하고, 그 다음에 상기 스택(3)을 오브닝하여, 상기 접착제를 경화하고, 동시에 상기 브레이징을 융합하는 가능성을 제공한다. According to another alternative embodiment of the present invention, the adhesively bonded / brazed mixed matrix is assembled by using low temperature brazing (melting temperature of brazing below 200 占 폚). This is achieved by first assembling the
본 발명에 따른 상기 접착제 결합에 의해, 상기 제안된 열 교환기 매트릭스는 부식성 환경에 적용될 수도 있으면서, 필요로 하는 열 수행 및 압력 저항 특성을 유지한다. 추가적으로, 본 발명에 따른 상기 방법은, 큰 부피의 열 교환기 매트릭스를 조립하는 가능성을 제공한다. By the adhesive bonding according to the present invention, the proposed heat exchanger matrix can be applied to a corrosive environment while maintaining the required thermal performance and pressure resistance characteristics. Additionally, the method according to the present invention provides the possibility of assembling a large volume heat exchanger matrix.
Claims (15)
상기 구성요소(4, 5, 6)의 적어도 하나의 부분은, 부식 방지제를 함유하는 에폭시 수지를 기초로 구조적 접착제(structural adhesive)의, 바람직하게 20 내지 150 ㎛를 포함하는 두께의 층(15)으로 함께 결합되고, 상기 접착제의 열 전도도 2 내지 5 W/m/K를 보장하는 열 전도체 20 내지 60 질량%로 로딩되는 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
It should be understood that the elements 4, 5 and 6, in particular of the type of the etched plate or fins 4, the separating metal sheet 5 and the stack of bars 6, A heat exchanger metal matrix (2) characterized by a combination of stacking,
At least one portion of the component (4, 5, 6) comprises a layer (15) of a structural adhesive, preferably 20 to 150 탆 thick, based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor, Wherein the adhesive is loaded with 20 to 60% by weight of a thermal conductor which ensures a thermal conductivity of 2 to 5 W / m / K of the adhesive.
상기 접착제(15)의 열 전도체는 금속 및/또는 세라믹을 기초로 하는 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
The method according to claim 1,
Wherein the thermal conductor of the adhesive (15) is based on metal and / or ceramic.
상기 접착제(15)의 부식 방지제는 산화 아연을 기초로 하는 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the corrosion inhibitor of the adhesive (15) is based on zinc oxide.
상기 구성요소(4, 5, 6)는, 접착제 홀더(adhesive holder)(12), 특히 변환 층(conversion layer)(13) 및/또는 접착제 홀딩 프라이머(adhesive holding primer)의 층(14)으로 코팅된 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The components 4, 5 and 6 are coated with a layer 14 of an adhesive holder 12, in particular a conversion layer 13 and / or an adhesive holding primer, And a heat exchanger metal matrix.
상기 변환 층(13)은, 1 내지 50 ㎛를 포함하고, 바람직하게 5 내지 20 ㎛를 포함하는 두께를 가지는 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
5. The method of claim 4,
Wherein the conversion layer (13) comprises 1 to 50 mu m and preferably has a thickness of 5 to 20 mu m.
상기 구성요소(4, 5, 6)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 것이고, 상기 변환 층(13)은 알루미나로 구성된 것인, 열 교환기 금속 매트릭스.
The method according to claim 4 or 5,
Wherein the component (4, 5, 6) is comprised of aluminum or an aluminum alloy, and the conversion layer (13) is comprised of alumina.
상기 구성요소(4, 5, 6)의 일부는 함께 브레이징된 것(brazed)인, 열 교환기 금속 매트릭스.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
A portion of the component (4, 5, 6) is brazed together.
10. A matrix (2) according to any one of claims 1 to 7 and preferably at least one fluid-dispensing head (6) attached to said matrix (2) / RTI >
a) 상기 매트릭스(2)의 구성요소(4, 5, 6)를 제공하는 단계;
b) 부식 방지제를 함유하는 에폭시 수지를 기초로 하고, 상기 구성요소(4, 5, 6)의 적어도 일부에 상기 접착제의 열 전도도 2 내지 5 W/m/K를 보장하는 열 전도체 20 내지 60 질량%로 로딩되는, 구조적 접착제(15)를 적용하는 단계;
c) 스택(3)을 획득하도록 상기 구성요소(4, 5, 6)를 적층하는 단계; 및
d) 상기 접착제(15)를 경화하여 상기 매트릭스(2)를 획득하도록 상기 스택(3)을 오브닝(ovening)하는 단계.
A method for assembling a heat exchanger metal matrix (2), characterized by the steps of:
a) providing components (4, 5, 6) of the matrix (2);
b) 20 to 60 masses of a thermal conductor based on an epoxy resin containing a corrosion inhibitor and ensuring at least a part of the components (4, 5, 6) of the adhesive has a thermal conductivity of 2 to 5 W / m / %, ≪ / RTI > applying a structural adhesive (15);
c) stacking said components (4, 5, 6) to obtain a stack (3); And
d) curing the adhesive (15) to oven the stack (3) to obtain the matrix (2).
단계 b) 전에 상기 구성요소(4, 5, 6)에서 접착제 홀더(12)를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising the step of applying an adhesive holder (12) in the component (4, 5, 6) before step b).
접착제 홀더(12)를 적용하는 단계는, 양극 산화 또는 인광화(phosphorization)하는 제1 단계, 및/또는 상기 프라이머에 상기 구성요소를 딥핑(dipping)하거나 상기 구성요소에 상기 프라이머를 프로젝팅(projecting)함으로써, 홀딩 프라이머(14)를 적용하는 제2 단계를 포함하는 것인, 방법.
11. The method of claim 10,
The step of applying the adhesive holder 12 may include a first step of anodizing or phosphorizing and / or dipping the component into the primer or projecting the primer to the component ), And applying a holding primer (14).
상기 구성요소에 상기 홀딩 프라이머(14)를 결합하도록, 30 내지 120 분을 포함하는 기간 동안 50 내지 200 ℃를 포함하는 온도에서, 홀딩 프라이머(14)로 덮인 상기 구성요소(4, 5, 6)를 건조하고 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. The method of claim 11,
(4, 5, 6) coated with a holding primer (14) at a temperature comprised between 50 and 200 ° C for a period of time comprised between 30 and 120 minutes, so as to bond the holding primer (14) ≪ / RTI > further comprising drying and heating.
단계 b)는,
ⅰ) 페이스트로서 상기 접착제(15)를 제공하고, 닥터 블레이드(doctor blade)에 의하여 상기 구성요소에 접착제를 펼치는 것, 또는
ⅱ) 상기 구성요소(5)에 상기 접착제(15)의 공동-라미네이션(co-lamination)
을 포함하는 것인, 방법.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
Step b)
I) providing the adhesive (15) as a paste and spreading the adhesive to the component by a doctor blade, or
Ii) co-lamination of the adhesive (15) to the component (5)
≪ / RTI >
상기 단계 d)는, 30 분의 최소 기간 동안 50 내지 120 ℃를 포함하는 온도에서 상기 스택(3)을 유지하는 제1 시기(first phase), 그 다음에 1 시간의 최소 기간 동안 150 내지 250 ℃를 포함하는 온도에서 상기 스택(3)을 유지하는 제2 시기(second phase)를 포함하는 것인, 방법.
14. The method according to any one of claims 9 to 13,
Said step d) comprises a first phase of holding the stack 3 at a temperature comprised between 50 and 120 ° C for a minimum period of 30 minutes, then a first phase of holding the stack 3 at a temperature of 150 to 250 ° C And a second phase of holding said stack (3) at a temperature comprising said second phase.
상기 단계 d)는, 100 kPa 이상의 압력에서의 압축 하에서 상기 스택(3)을 유지하는 것을 포함하는, 방법. 15. The method according to any one of claims 9 to 14,
Wherein said step d) comprises holding said stack (3) under compression at a pressure of at least 100 kPa.
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