KR101233346B1 - Micro Heat Exchanger Using Clad Metal Bonding and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 길이방향을 따라 복수의 제 1 미세채널이 형성되고, 제 1 미세채널의 양측 종단면에서 길이방향으로부터 방향전환되어 입구 및 출구가 형성된 제 1 열교환판; 및 제 1 열교환판의 일측면과 접하도록 구비되고, 길이방향을 따라 중공부를 형성하도록 관통된 복수의 제 2 미세채널이 형성된 제 2 열교환판;이 순차적으로 복수 교번 적층된 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기 및 그의 제조방법을 구현한바, 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판의 미세채널이 서로 평행하게 형성되어 카운터 플로우 방식으로 열교환이 이루어지므로 열교환 효율이 상승하는 효과가 있다. 또한, 에칭판의 에칭 공정을 최소화 함으로써, 에칭 공정의 문제점인 미세채널이 균일하게 파이지 않고, 유로가 축소하는 문제점을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 열교환기에서 압력손실을 감소시킬 수 있고, 미세채널의 형성시 남는 불필요한 부분이 감소하여 열교환기의 질량이 감소하는 효과가 있다. 도한, 에칭 공정 대신 프레스 가공이 가능하여 균일하지 않은 미세채널로 인한 압력손실을 보다 감소시킬 수 있다. 또한, 제 2 열교환판은 압출된 알루미늄판을 사용함으로써, 제조비용을 감소시키고 균일한 미세채널이 형성되어 제조단가를 감소하고, 열교환 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention includes a first heat exchange plate having a plurality of first microchannels formed along a longitudinal direction, the first heat exchanger being inverted from a longitudinal direction in both longitudinal cross-sections of the first microchannel, and having an inlet and an outlet; And a second heat exchange plate provided to contact one side surface of the first heat exchange plate, the second heat exchange plate having a plurality of second microchannels formed therethrough so as to form a hollow portion along a longitudinal direction thereof. By implementing a micro heat exchanger and a method of manufacturing the same, since the microchannels of the first heat exchanger plate and the second heat exchanger plate are formed in parallel with each other, heat exchange is performed in a counter flow method, thereby increasing heat exchange efficiency. In addition, by minimizing the etching process of the etching plate, there is an effect that it is possible to reduce the problem that the flow path is reduced without uniformly piping the microchannel which is a problem of the etching process. Therefore, the pressure loss in the heat exchanger can be reduced, and unnecessary parts remaining in the formation of the microchannels are reduced, thereby reducing the mass of the heat exchanger. In addition, it is possible to press instead of the etching process to further reduce the pressure loss due to non-uniform microchannels. In addition, by using the extruded aluminum plate, the second heat exchanger plate has the effect of reducing the manufacturing cost and forming a uniform microchannel, thereby reducing the manufacturing cost and increasing the heat exchange efficiency.
Description
본 발명은 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에칭 공정을 최소화하고, 프레스 가공 또는 압출판을 사용하여 제작비용을 절감함과 동시에 유로를 균일하게 하여 압력 손실을 최소화하고, 미세채널의 평행한 방향으로 형성된 카운터 플로우 방식을 사용함으로써 열교환 효율을 상승시킬 수 있는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro heat exchanger using a joining metal and a method for manufacturing the same, and more particularly, to minimize the etching process, to reduce the manufacturing cost by using a press or extrusion plate, while at the same time to uniform the flow path pressure loss The present invention relates to a micro heat exchanger using a joining metal capable of increasing heat exchange efficiency by minimizing the number and using a counter flow method formed in a parallel direction of a microchannel.
산업현장에 대한 열교환기의 적용은 군사분야, 고발열 전자부품 또는 그 소재와 같이 정밀성과 초소형화가 요구되는 분야와 밀접한 관계가 있다. 전자부품의 발열성은 전자부품을 포함하는 기기 전체의 성능에 큰 영향을 미치는바, 열교환기의 장착을 위해 그 규모의 축소가 요구되어 왔고, 이에 따라 마이크로 스케일의 열교환기 개발에 이르렀다.The application of heat exchangers to industrial sites is closely related to areas requiring precision and miniaturization, such as military applications, high heat generation electronic components or materials. The heat generation of the electronic component has a great influence on the performance of the entire device including the electronic component. Therefore, the scale of the electronic component has been required to install the heat exchanger, thus leading to the development of a micro scale heat exchanger.
이와 더불어 연료전지분야, 석유 산업에서 필요로 하는 화학 반응분야, 의료기기의 냉각분야, 핵발전 분야, 항공기의 전자장비 냉각분야, 고발열 레이저 냉각분야, 담수화 기계의 해수 증발관 분야, 방위산업 분야 등에 응용이 가능하다고 알려져 있다.In addition, fuel cells, chemical reactions required by the petroleum industry, cooling of medical devices, nuclear power generation, aircraft electronic equipment cooling, high heat laser cooling, seawater evaporation pipes of desalination machinery, defense industry, etc. It is known that application is possible.
종래의 열교환기에 사용되는 열교환판의 미세채널은 일반적으로 에칭 공정에 의해 제조되며, 이에 대한 구성이나 제작공정은 대한민국 등록특허 10-0628958호 "접합금속판을 이용한 마이크로 열교환기"에 소개되어 있다. 에칭 공정은 열교환판에 부식성을 갖는 화학액에 의해 가공면을 화학 식각시키는 공정이다. 하지만, 이러한 공정은 성분이 다른 금속이 심재층과 클래드층으로 분포 배치되어 있는 접합금속판의 특성상 미세채널이 균일하게 형성되지 못하고, 미세채널 내부에 불필요한 영역이 남게 되어 유로가 축소되고, 열교환기의 압력 손실이 증가하고, 유로가 완벽하게 형성되지 않고, 잔류하는 부분으로 인해 열교환기의 전체적이 무게가 증가하는 문제점이 있으며, 전통적인 프레스가공이나 압출가공 방법에 비해 고가이다.Microchannels of a heat exchanger plate used in a conventional heat exchanger are generally manufactured by an etching process, and the construction or manufacturing process thereof is introduced in Korean Patent No. 10-0628958 "Micro Heat Exchanger Using a Bonded Metal Plate". An etching process is a process of chemically etching a process surface with the chemical liquid which is corrosive to a heat exchanger plate. However, in this process, microchannels are not uniformly formed due to the characteristics of the joining metal plate in which metals having different components are distributed in the core layer and the cladding layer, and unnecessary areas remain inside the microchannels, thereby reducing the flow path. The pressure loss is increased, the flow path is not formed completely, there is a problem that the overall weight of the heat exchanger is increased due to the remaining portion, and is expensive compared to the traditional press or extrusion process.
또한, 많은 종래의 열교환기가 제조의 편의를 위해 크로스 플로우 방식을 사용하기 때문에 열교환 효율이 감소하는 문제점이 있다. In addition, since many conventional heat exchangers use a cross flow method for the convenience of manufacturing, there is a problem that the heat exchange efficiency is reduced.
또한, 에칭 공정을 사용하는 종래의 기술은 화학 식각을 사용하기 때문에 대량 생산이 어려운 문제점이 있고, 이로 인해 제품의 제조기간이 오래 걸리고, 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다. In addition, the conventional technique using the etching process has a problem that it is difficult to mass-produce because of the use of chemical etching, resulting in a long manufacturing period of the product, a problem that the manufacturing cost increases.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 에칭 공정을 최소화하고, 프레스 가공 또는 압출판을 사용하여 유로를 균일하게 하여 압력 손실을 최소화하고, 미세채널의 평행한 방향으로 형성된 카운터 플로우 방식을 사용함으로써 열교환 효율을 상승시킬 수 있는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above problems, and minimizes the etching process, minimizes the pressure loss by using a press or extrusion plate to minimize the pressure loss, the counter formed in the parallel direction of the microchannel It is an object of the present invention to provide a micro heat exchanger using a joining metal capable of increasing heat exchange efficiency by using a flow method and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 본 발명의 목적은 길이방향을 따라 복수의 제 1 미세채널이 형성되고, 제 1 미세채널의 양측 종단면에서 길이방향으로부터 방향전환되어 입구 및 출구가 형성된 제 1 열교환판; 및 제 1 열교환판의 일측면과 접하도록 구비되고, 길이방향을 따라 중공부를 형성하도록 관통된 복수의 제 2 미세채널이 형성된 제 2 열교환판;이 순차적으로 복수 교번 적층된 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기에 의해 달성될 수 있다. An object of the present invention as described above is a plurality of first microchannels are formed along the longitudinal direction, the first heat exchange plate formed in the inlet and the outlet is turned from the longitudinal direction in both longitudinal cross-section of the first microchannel; And a second heat exchange plate provided to contact one side surface of the first heat exchange plate, the second heat exchange plate having a plurality of second microchannels formed therethrough so as to form a hollow portion along a longitudinal direction thereof. It can be achieved by using a micro heat exchanger.
이때, 제 1 열교환판은, 심재층; 및 심재층의 상부면 및 하부면 중 적어도 한 면에 구비되고, 심재층과 비교하여 상대적으로 용융 온도가 낮은 클래드층;으로 이루어진다. At this time, the first heat exchange plate, the core material layer; And a cladding layer provided on at least one of an upper surface and a lower surface of the core layer, and having a lower melting temperature than the core layer.
또한, 심재층은 6000 계열의 알루미늄 합금이고, 클래드층은 4000 계열의 알루미늄 합금이다.The core layer is a 6000 series aluminum alloy, and the cladding layer is a 4000 series aluminum alloy.
또한, 심재층은 3000 계열의 알루미늄 합금이고, 클래드층은 4000 계열의 알루미늄 합금이다.The core layer is a 3000 series aluminum alloy, and the cladding layer is a 4000 series aluminum alloy.
또한, 제 1 열교환판은 에칭 가공 또는 프레스 가공에 의해 제조된다.In addition, a 1st heat exchanger plate is manufactured by an etching process or a press process.
또한, 제 1 열교환판의 제 1 미세채널은 제 1 열교환판을 관통하거나, 소정 깊이의 홈으로 형성된다.In addition, the first microchannel of the first heat exchanger plate passes through the first heat exchanger plate or is formed as a groove having a predetermined depth.
또한, 제 1 열교환판은 제 1 미세채널이 관통되도록 형성되어 제 1 열교환판이 관통된 제 1 미세채널의 경로에 따라 분리되는 것을 방지하기 위하여 입구 및 출구가 형성된 제 1 열교환판의 일측에 제 1 열교환판과 일체로 돌출 형성된 확장부가 더 구비된다.In addition, the first heat exchange plate is formed so as to penetrate the first microchannel, so that the first heat exchange plate may be separated along the path of the first microchannel through which the first heat exchanger plate is formed at one side of the first heat exchange plate. An extension part protruding integrally with the heat exchange plate is further provided.
또한, 제 1 미세채널에 형성되는 입구 및 출구는 서로 대향 되는 방향으로 형성된다.In addition, the inlet and the outlet formed in the first microchannel are formed in directions facing each other.
또한, 제 2 열교환판은 압출 가공에 의해 제조된 플랫 튜브이다.In addition, a 2nd heat exchanger plate is a flat tube manufactured by extrusion process.
또한, 제 1 미세채널 및 제 2 미세채널의 입구 및 출구 측에 각각 구비하여 유체를 공급 또는 회수하는 포트; 및 포트 및 마이크로 열교환기의 사이에 구비되어 포트에서 공급되는 유체를 각각의 제 1 미세채널 및 제 2 미세채널로 분배하거나 제 1 미세채널 및 제 2 미세채널을 통과한 유체를 수집하는 헤더;가 더 구비된다.In addition, ports provided at the inlet and outlet sides of the first microchannel and the second microchannel, respectively, for supplying or recovering a fluid; And a header provided between the port and the micro heat exchanger to distribute the fluid supplied from the port to each of the first microchannel and the second microchannel, or to collect the fluid that has passed through the first microchannel and the second microchannel. It is further provided.
다른 카테고리로써, 본 발명의 목적은 길이방향을 따라 복수의 제 1 미세채널이 형성되고, 제 1 미세채널의 양측 종단면에 서로 대향 되는 방향으로 제 1 미세채널과 수직하게 입구 및 출구가 형성된 제 1 열교환판; 및 제 1 열교환판의 일측면과 접하도록 구비되고, 길이방향을 따라 관통된 복수의 제 2 미세채널이 형성된 제 2 열교환판;을 제조하여 준비하는 제 1 단계; 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판이 같은 길이방향을 향하면서 교번 적층되는 제 2 단계; 및 교번 적층된 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판을 브레이징하여 접합하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 금속을 이용한 마이크로 열교환기 제조방법에 의해 달성될 수 있다. In another category, an object of the present invention is to provide a plurality of first microchannels along a longitudinal direction, and a first inlet and an outlet formed perpendicularly to the first microchannels in opposite directions to both end surfaces of the first microchannels. Heat exchange plate; And a second heat exchange plate provided to contact one side surface of the first heat exchange plate and having a plurality of second microchannels penetrated along the longitudinal direction. A second step of alternately stacking the first heat exchanger plate and the second heat exchanger plate in the same longitudinal direction; And a third step of brazing and joining alternately stacked first heat exchange plates and second heat exchange plates.
이때, 제 3 단계는 500℃ 내지 650℃로 브레이징한다. At this time, the third step is brazing at 500 ℃ to 650 ℃.
또한, 제 1 열교환판에 확장부가 형성된 경우 돌출 형성된 확장부를 커팅하는 제 4 단계가 더 구비된다.In addition, when the extension is formed on the first heat exchanger plate, a fourth step of cutting the protruding portion is further provided.
또한, 브레이징되어 접합된 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판의 입구 및 출구 측에 헤더 및 포트를 용접하는 제 5 단계가 더 구비된다.Further, there is further provided a fifth step of welding the header and port to the inlet and outlet sides of the brazed and joined first heat exchange plate and second heat exchange plate.
또한, 제 1 미세채널은 프레스 가공 또는 에칭 공정으로 제작한다.In addition, the first microchannel is manufactured by a press working or an etching process.
또한, 제 2 열교환판은 압출공정으로 제작한다.In addition, a 2nd heat exchanger plate is produced by an extrusion process.
본 발명에 따르면 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판의 미세채널이 서로 평행하게 형성되어 카운터 플로우 방식으로 열교환이 이루어지므로 열교환 효율이 매우 높게 상승하는 효과가 있다.According to the present invention, since the microchannels of the first heat exchanger plate and the second heat exchanger plate are formed in parallel with each other, heat exchange is performed in a counter flow method, and thus the heat exchange efficiency is very high.
또한, 에칭판의 에칭 공정을 최소화함으로써, 에칭 공정의 문제점인 미세채널이 균일하게 파이지 않고, 유로가 축소하는 문제점을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 열교환기에서 압력손실을 감소시킬 수 있고, 미세채널의 형성시 남는 불필요한 부분이 감소하여 열교환기의 질량이 감소하는 효과가 있다. 또한, 에칭 공정 대신 프레스 가공이 가능하여 균일하지 않은 미세채널로 인한 압력손실을 보다 감소시킬 수 있다. 또한, 제 2 열교환판은 압출된 알루미늄판을 사용함으로써, 제조비용을 감소시키고 균일한 미세채널이 형성되어 제조단가를 감소하고, 열교환 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, by minimizing the etching process of the etching plate, there is an effect that it is possible to reduce the problem that the flow path is reduced without the microchannel uniformly dug the problem of the etching process. Therefore, the pressure loss in the heat exchanger can be reduced, and unnecessary parts remaining in the formation of the microchannels are reduced, thereby reducing the mass of the heat exchanger. In addition, it is possible to press instead of the etching process to further reduce the pressure loss due to non-uniform microchannels. In addition, by using the extruded aluminum plate, the second heat exchanger plate has the effect of reducing the manufacturing cost and forming a uniform microchannel, thereby reducing the manufacturing cost and increasing the heat exchange efficiency.
또한, 에칭, 프레스, 압출, 브레이징 등과 같은 대량생산에 용이한 방법으로 제조할 수 있기 때문에 대량생산이 가능하고, 제조비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since it can be manufactured by an easy method for mass production such as etching, pressing, extrusion, brazing, etc., mass production is possible, and the manufacturing cost can be reduced.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판의 사시도,
도 2는 도 1의 A부분 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 제 1 열교환판의 변형예를 나타낸 사시도,
도 4는 도 3의 B-B 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 열교환기에 헤더 및 포트가 구비된 상태를 나타내는 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 열교환기에 헤더 및 포트가 결합된 상태를 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 열교환기 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. The following drawings, which are attached in this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be interpreted.
1 is a perspective view of a first heat exchanger plate and a second heat exchanger plate according to the present invention;
Fig. 2 is an enlarged view of a portion A in Fig. 1,
3 is a perspective view showing a modification of the first heat exchanger plate according to the present invention;
4 is a cross-sectional view taken along line BB of Fig. 3,
5 is a perspective view of a heat exchanger according to the present invention;
6 is an exploded perspective view illustrating a state in which a header and a port are provided in a heat exchanger according to the present invention;
7 is a perspective view illustrating a state in which a header and a port are coupled to a heat exchanger according to the present invention;
8 is a flow chart sequentially showing a method for manufacturing a heat exchanger according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 구성><Configuration of micro heat exchanger using bonded metal>
본 발명에 따른 마이크로 열교환기(10)는 복수 교번 적층된 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200), 헤더(400) 및 포트(300)로 구성된다.The
도 1은 본 발명에 따른 제 1 열교환판 및 제 2 열교환판의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)은 각각 복수의 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)이 형성된 평판 형상으로 이루어진다. 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)이 두께는 각각 0.1mm 내지 2.0mm의 두께로 형성되는 것이 좋다. 두께가 0.1mm 미만이면 용융에 의한 접합력이 저하되고, 2.0mm를 초과하면 평균 수력직경이 커지며 열전달 경로가 길어져 열전달 성능이 저하될 수 있다. 이에, 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)의 평균 수력직경은 0.2mm 내지 2mm 정도이다. 1 is a perspective view of a first heat exchange plate and a second heat exchange plate according to the present invention. As illustrated in FIG. 1, the first
도 2는 도 1의 A부분 확대도이다. 본 발명에 따른 제 1 열교환판(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 넓은 판 형상 부재로 이루어지고, 적어도 일측면에 복수의 제 1 미세채널(110)이 형성된다. 이때, 제 1 미세채널(110)은 제 1 열교환판(100)의 제 1 열교환판(100)의 종단면과 소정 거리 이격된 부분까지 길이 방향을 따라 복수로 형성되고, 양측 종단면에는 각각 유체가 유입되고, 배출되는 입구(111) 및 출구(112)가 형성된다. 이때, 입구(111) 및 출구(112)는 제 1 미세채널(110)과 수직하게 제 1 열교환판(100)의 측면방향을 관통하도록 형성되고, 입구(111)와 출구(112)는 서로 대향되는 방향으로 형성된다. 즉, 입구(111)가 제 1 열교환판(100)의 좌측 측면방향으로 형성되면 출구(112)는 제 1 열교환판(100)의 우측 측면방향으로 형성된다. 이때, 제 1 열교환판(100)의 제 1 미세채널(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 깊이의 홈으로 형성된다. 제 1 미세채널(110)의 직경 및 홈의 깊이는 열교환기(10)가 사용되는 사용양태, 용량 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. FIG. 2 is an enlarged view of portion A of FIG. 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the first
또한, 본 발명에 따른 제 1 열교환판(100)은 심재층(120) 및 클래드층(130)으로 이루어진다. 여기서, 심재층(120)은 제 1 열교환판(100)의 제 1 미세채널(110)이 형성되는 중심영역을 형성하는 것이고, 클래드층(130)은 심재층(120)의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 한 면에 구비되어 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 접착하는 접착층으로 사용된다. In addition, the first
여기서, 제 1 열교환판(100)의 심재층(120)의 재질은 열전도성이 좋고, 가공이 용이한 알루미늄으로 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 3000 계열의 알루미늄 합금 또는 6000 계열의 알루미늄 합금을 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 6901 알루미늄 합금을 사용한다. 또한, 제 1 열교환판(100)의 클래드층(130)의 재질은 심재층(120)과 비교하여 상대적으로 용융(Melting) 온도가 낮은 알루미늄으로 이루어진 것이 좋다. 이러한 클래드층(130)은 4000 계열의 알루미늄 합금을 사용하는 것이 좋고, 바람직하게는 4104 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 좋다. 이와 같은 제 1 열교환판(100)은 에칭 가공 또는 프레스 가공에 의해 제조된다. 에칭 공정보다는 프레스 공정을 이용하는 경우에 유로를 보다 균일하게 하여 압력 손실을 감소할 수 있는 효과가 있다. 이와 같이, 클래드층(130)은 심재층(120)과 비교하여 상대적으로 용융 온도가 낮기 때문에 브레이징하는 경우 용융 온도가 낮은 클래드층(130)이 심재층(120)보다 먼저 녹아 제 2 열교환판(200)을 접착하게 되고, 클래드층(130)보다 용융 온도가 높은 심재층(120)은 그 형상을 유지하게 된다. 사용양태에 따라서 심재층(120)의 상부 또는 하부에 클래드층(130)을 형성하지 않고, 별도의 접착층을 구비하여 사용할 수도 있다.Here, the material of the
도 3은 본 발명에 따른 제 1 열교환판의 변형예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B 단면도이다. 본 발명에 따른 제 1 열교환판(100)은 변형예로써 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 미세채널(110)이 제 1 열교환판(100)을 관통되도록 형성할 수 있다. 이와 같이, 제 1 미세채널(110)이 제 1 열교환판(100)을 상하로 관통되도록 형성하는 경우에는 제 1 미세채널(110)의 경로를 따라 제 1 열교환판(100)이 분리되는 것을 방지하기 위하여 제 1 미세채널(110)의 입구(111) 및 출구(112)가 형성된 제 1 열교환판(100)의 일측에 제 1 열교환판(100)과 일체로 돌출 형성된 확장부(140)가 형성된다. 이와 같이, 확장부(140)가 형성되면 제 1 미세채널(110)이 제 1 열교환판(100)을 관통하도록 형성되더라도 제 1 미세채널(110)이 형성되지 않는 확장부(140)에 의해 결합되어 있기 때문에 제 1 열교환판(100)이 분리되지 않고. 그 형태를 유지할 수 있다. 이러한 확장부(140)는 제 1 열교환판(100)이 제 2 열교환판(200)과 접합된 후에 제거한다. 변형예에 따른 제 1 열교환판(100) 역시 전술한 바와 같이, 심재층(120)과 클래드층(130)의 2층 또는 3층 구조로 이루어진다.3 is a perspective view showing a modified example of the first heat exchanger plate according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along line B-B in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the first
본 발명에 따른 제 2 열교환판(200)은 제 1 열교환판(100)의 일측면과 접하도록 구비되고, 길이방향을 따라 중공부를 형성하도록 관통된 복수의 제 2 미세채널(210)이 형성된다. 제 2 열교환판(200)은 압출 가공에 의해 제조되고, 바람직하게는 압출 가공에 의해 제조된 알루미늄 재질의 플랫 튜브를 사용하는 것이 좋다. 또한, 제 2 미세채널(210)의 직경은 열교환기(10)가 사용되는 사용양태, 용량 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. The second
도 5는 본 발명에 따른 열교환기의 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기(10)는 전술한 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)이 순차적으로 복수 교번 적층되도록 형성된다. 이와 같이, 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)이 순차적으로 교번 적층되기 때문에 도 5와 같은 형상으로 이루어진다. 이와 같이, 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 교번 적층 한 후 브레이징 접합하여 열교환기(10)를 제조할 수 있다.5 is a perspective view of a heat exchanger according to the present invention. As illustrated in FIG. 5, the
전술한 구성을 갖는 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)은 경로가 서로 교차하는 크로스 플로우(Cross Flow) 방식이 아닌 서로 평행하게 지나가는 카운터 플로우(counter Flow) 방식이기 때문에 열교환 시간이 길어져서 열교환 효율이 상승한다. 일예로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환판(100)의 제 1 미세채널(110)의 경로를 따라 뜨거운 유체의 흐름(H)이 형성되고, 제 2 열교환판(200)의 제 2 미세채널(210)의 경로를 따라 차가운 유체의 흐름(C)이 형성된다. 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 교번 적층되는 층수는 열교환기(10)가 사용되는 사용양태, 용량 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 도시된 바와 같이, 유로는 "ㄱ"자와 "ㄴ"자가 연결된 2곳의 굴절을 갖는 형태로 카운터 플로우 영역은 필요에 따라 더 길게 할 수 있으며, 필요한 경우 "ㄹ"자 형태 또는 "ㄹ"자 형태를 다수 합친, 즉 4곳 이상의 굴절을 갖는 형태로 구성될 수 있다. The
도 6은 본 발명에 따른 열교환기에 헤더 및 포트가 구비된 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 열교환기에 헤더 및 포트가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다. 본 발명에 따른 열교환기(10)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 포트(300) 및 헤더(400)가 더 구비된다. 여기서, 포트(300)는 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)의 입구 및 출구가 형성된 열교환기(10)의 4면에 구비되어 열교환을 위한 유체를 균일하게 공급 또는 회수하는 장치이다. 6 is an exploded perspective view illustrating a state in which a header and a port are provided in the heat exchanger according to the present invention, and FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the header and the port are coupled to the heat exchanger according to the present invention. 6 and 7, the
본 발명에 따른 헤더(400)는 포트(300)와 열교환기(10) 사이에 구비되어 포트(300)에서 공급되는 유체를 각각의 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)로 균일하게 분배하거나, 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)을 통과한 유체를 수집하는 장치이다. The
전술한 포트(300) 및 헤더(400)는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
The
<접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 제조방법><Method of manufacturing micro heat exchanger using bonded metal>
도 8은 본 발명에 따른 열교환기 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 전술한 구성 설명의 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 각각 제조한다(S100). 이때, 제 1 열교환판(100)은 프레스 가공 또는 에칭 공정으로 제작하고, 제 2 열교환판(200)은 압출 공정으로 제작한다. 8 is a flow chart sequentially showing a method for manufacturing a heat exchanger according to the present invention. As shown in FIG. 8, the first
다음으로, 각각 제조된 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)이 같은 길이방향을 향항면서 복수로 교번 적층되도록하여 열교환기(10)의 외관을 형성한다(S200). 이때, 교번 적층되는 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 층수는 열교환기(10)가 사용되는 사용양태, 용량, 유체의 종류 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. Next, the first
다음으로, 교번 적층된 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 브레이징하여 접합한다(S300). 이때, 브레이징 온도는 제 1 열교환판(100)의 심재층(120)에는 영향을 주지 않고, 클래드층(130)만 상태변화를 발생시켜 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 접착할 수 있도록 500℃ 내지 650℃로 브레이징한다. 전술한 구성을 갖는 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)은 경로가 서로 교차하는 크로스 플로우 방식이 아닌 서로 평행하게 지나가는 카운터 플로우 방식이기 때문에 열교환 시간이 길어지기 때문에 열교환 효율이 상승한다. 일예로써, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환판(100)의 제 1 미세채널(110)의 경로를 따라 뜨거운 유체의 흐름(H)이 형성되고, 제 2 열교환판(200)의 제 2 미세채널(210)의 경로를 따라 차가운 유체의 흐름(C)이 형성된다. 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 교번 적층되는 층수는 열교환기(10)가 사용되는 사용양태, 용량 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. Next, the first
다음으로, 제 1 열교환판(100)의 일측에 확장부(140)가 형성되어 있는지 확인한다.Next, it is checked whether the
만약, 제 1 열교환판(100)에 확장부(140)가 형성되어 있다면 열교환기(10)의 외부로 돌출된 확장부(140)를 컷팅하여 열교환기(10)의 외관을 육면체 형상으로 만든다(S400). 만약, 제 1 열교환판(100)에 확장부(140)가 형성되어 있지 않다면, 이러한 단계는 생략할 수 있다. If the
마지막으로, 브레이징되어 접합된 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 입구 및 출구 측에 헤더(400) 및 포트(300)를 용접하여 열교환기(10)를 완성한다(S500).
Finally, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10 : 열교환기
100 : 제 1 열교환판
110 : 제 1 미세채널
111 : 입구
112 : 출구
120 : 심재층
130 : 클래드층
140 : 확장부
200 : 제 2 열교환판
210 : 제 2 미세채널
300 : 포트
400 : 헤더
C : 차가운 유체의 흐름 방향
H : 뜨거운 유체의 흐름 방향10: heat exchanger
100: first heat exchanger plate
110: first microchannel
111: entrance
112: exit
120: core layer
130: cladding layer
140: extension
200: second heat exchanger plate
210: second microchannel
300: port
400: header
C: flow direction of cold fluid
H: flow direction of hot fluid
Claims (16)
상기 제 1 열교환판(100)의 일측면과 접하도록 구비되고, 상기 길이방향을 따라 중공부를 형성하도록 관통된 복수의 제 2 미세채널(210)이 형성된 제 2 열교환판(200);이 순차적으로 복수 교번 적층되고,
상기 제 1 열교환판(100)의 상기 제 1 미세채널(110)은 상기 제 1 열교환판(100)을 관통하거나, 소정 깊이의 홈으로 형성되고,
상기 제 1 열교환판(100)은 상기 제 1 미세채널(110)이 관통되도록 형성되어 상기 제 1 열교환판(100)이 관통된 상기 제 1 미세채널(110)의 경로에 따라 분리되는 것을 방지하기 위하여 상기 입구(111) 및 출구(112)가 형성된 상기 제 1 열교환판(100)의 일측에 상기 제 1 열교환판(100)과 일체로 돌출 형성된 확장부(140)가 구비된 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.A plurality of first microchannels 110 are formed along the longitudinal direction, and the first heat exchanger is inverted from the longitudinal direction at both end surfaces of the first microchannel 110 to form an inlet 111 and an outlet 112. Plate 100; And
A second heat exchange plate 200 provided to contact one side surface of the first heat exchange plate 100 and having a plurality of second microchannels 210 penetrated to form a hollow portion along the longitudinal direction; Plural alternately stacked,
The first microchannel 110 of the first heat exchanger plate 100 penetrates the first heat exchanger plate 100, or is formed as a groove having a predetermined depth.
The first heat exchange plate 100 is formed to penetrate the first microchannel 110 to prevent the first heat exchange plate 100 from being separated along the path of the first microchannel 110 through which the first heat exchange plate 100 penetrates. Joining, characterized in that the expansion portion 140 is formed integrally projecting with the first heat exchange plate 100 on one side of the first heat exchange plate 100 is formed with the inlet 111 and outlet 112 Micro heat exchanger with metal.
상기 제 1 열교환판(100)은,
심재층(120); 및
상기 심재층(120)의 상부면 및 하부면 중 적어도 한 면에 구비되고, 상기 심재층(120)과 비교하여 상대적으로 용융 온도가 낮은 클래드층(130);으로 이루어진 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 1,
The first heat exchange plate 100,
Core layer 120; And
A cladding layer 130 provided on at least one of the upper and lower surfaces of the core layer 120 and having a lower melting temperature than the core layer 120; Used micro heat exchanger.
상기 심재층(120)은 6000 계열의 알루미늄 합금이고,
상기 클래드층(130)은 4000 계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 2,
The core layer 120 is a 6000 series aluminum alloy,
The cladding layer 130 is a micro heat exchanger using a bonding metal, characterized in that the aluminum alloy of 4000 series.
상기 심재층(120)은 3000 계열의 알루미늄 합금이고,
상기 클래드층(130)은 4000 계열의 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 2,
The core layer 120 is a 3000 series aluminum alloy,
The cladding layer 130 is a micro heat exchanger using a bonding metal, characterized in that the aluminum alloy of 4000 series.
상기 제 1 열교환판(100)은 에칭 가공 또는 프레스 가공에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 1,
The first heat exchange plate (100) is a micro heat exchanger using a joining metal, characterized in that manufactured by etching or pressing.
상기 제 1 미세채널(110)에 형성되는 입구(111) 및 출구(112)는 서로 대향되는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 1,
The inlet 111 and the outlet 112 formed in the first microchannel 110 are formed in a direction opposite to each other.
상기 제 2 열교환판(200)은 압출 가공에 의해 제조된 플랫 튜브인 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 1,
The second heat exchange plate 200 is a micro heat exchanger using a joining metal, characterized in that the flat tube manufactured by extrusion processing.
상기 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)의 입구 및 출구 측에 각각 구비하여 유체를 공급 또는 회수하는 포트(300); 및
상기 포트(300) 및 마이크로 열교환기(10)의 사이에 구비되어 상기 포트(300)에서 공급되는 유체를 각각의 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)로 분배하거나 상기 제 1 미세채널(110) 및 제 2 미세채널(210)을 통과한 상기 유체를 수집하는 헤더(400);가 더 구비된 것을 특징으로 하는 접합 금속을 이용한 마이크로 열교환기.The method of claim 1,
A port 300 provided at the inlet and outlet sides of the first microchannel 110 and the second microchannel 210 to supply or withdraw fluid; And
Is provided between the port 300 and the micro heat exchanger 10 to distribute the fluid supplied from the port 300 to each of the first microchannel 110 and the second microchannel 210 or the first And a header (400) for collecting the fluid that has passed through the microchannel (110) and the second microchannel (210).
상기 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)이 같은 길이방향을 향하면서 교번 적층되는 제 2 단계(S200);
상기 교번 적층된 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)을 브레이징하여 접합하는 제 3 단계(S300); 및
상기 제 1 열교환판(100)에 확장부(140)가 형성된 경우 돌출 형성된 확장부(140)를 커팅하는 제 4 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 금속을 이용한 마이크로 열교환기 제조방법.A plurality of first microchannels 110 are formed along the longitudinal direction, and the first heat exchange plate 100 in which the inlet 111 and the outlet are formed by changing directions from the longitudinal direction at both end surfaces of the first microchannel 110. ; And a second heat exchange plate 200 provided to contact one side surface of the first heat exchange plate 100 and having a plurality of second microchannels 210 penetrated along the length direction. Step 1 (S100);
A second step (S200) in which the first heat exchange plate 100 and the second heat exchange plate 200 are alternately stacked while facing the same length direction;
A third step (S300) of brazing the alternating first heat exchanger plate (100) and the second heat exchanger plate (200); And
When the expansion unit 140 is formed on the first heat exchange plate 100, the fourth step (S400) for cutting the protruding portion 140 is formed; micro-heat exchanger manufacturing method using a joining metal, characterized in that it comprises a .
상기 제 3 단계(S300)는 500℃ 내지 650℃로 브레이징하는 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 제조방법.12. The method of claim 11,
The third step (S300) is a manufacturing method of a micro heat exchanger using a joining metal, characterized in that brazing at 500 ℃ to 650 ℃.
브레이징되어 접합된 상기 제 1 열교환판(100) 및 제 2 열교환판(200)의 입구 및 출구 측에 헤더(400) 및 포트(300)를 용접하는 제 5 단계(S500)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 제조방법.The method of claim 11 or 12,
A fifth step S500 of welding the header 400 and the port 300 to the inlet and outlet sides of the first heat exchanger plate 100 and the second heat exchanger plate 200 that is brazed and joined is further provided. Method for producing a micro heat exchanger using a joining metal.
상기 제 1 열교환판(100)은 프레스 가공 또는 에칭 공정으로 제작하는 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 제조방법.12. The method of claim 11,
The first heat exchange plate (100) is a manufacturing method of a micro heat exchanger using a joining metal, characterized in that the manufacturing by pressing or etching process.
상기 제 2 열교환판(200)은 압출공정으로 제작하는 것을 특징으로 하는 접합금속을 이용한 마이크로 열교환기의 제조방법.12. The method of claim 11,
The second heat exchange plate 200 is a method of manufacturing a micro heat exchanger using a joining metal, characterized in that produced by the extrusion process.
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