KR100473504B1 - Micro Mixer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 믹서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 마이크로 믹서는 혼합될 유체가 투입되는 투입관이 각각 구비된 유체 투입부와, 투입된 유체가 혼합되는 유체 혼합부와, 혼합된 유체가 배출되는 유체 배출부로 이루어지고, 상기 유체 투입부는, 상기 투입관으로부터 투입된 유체가 연통되는 연통부와, 상기 연통부에서 상기 유체 혼합부로 배출되며 소정의 간격으로 배출구가 형성된 분배판이 각각 구비되며, 상기 유체 혼합부는, 상기 배출구와 각각 관통된 통공과 연통된 다수의 미세채널과, 상기 미세채널의 배출측 단부에 형성되며 인접한 미세채널을 통과하는 서로 다른 유체가 서로 충돌하여 혼합되도록 분기포트가 구비되며, 상기 유체 배출부는, 상기 분기포트에 의해 충돌하여 혼합된 유체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부에서 배출되는 배출구가 구비되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a micromixer, the micromixer according to the present invention is a fluid inlet each provided with an inlet tube into which the fluid to be mixed, a fluid mixing unit in which the injected fluid is mixed, the fluid from which the mixed fluid is discharged Comprising a discharge portion, the fluid inlet, the communication unit and the fluid is introduced into the communication pipe, and the distribution plate is discharged from the communication portion to the fluid mixing unit is provided with a discharge port at predetermined intervals, respectively, the fluid mixing unit And a plurality of microchannels communicating with the through-holes through which the outlets respectively penetrate, and a branching port formed at the discharge end of the microchannels so that different fluids passing through adjacent microchannels collide with each other to be mixed with each other. Discharge part, the receiving portion for receiving the mixed fluid impinged by the branch port, and discharge from the receiving portion It is characterized in that it is provided with a discharge port.
이에 따라, 본 발명은 대형의 혼합기를 사용하지 않고 이종 유체의 혼합이 가능하여 소형화할 수 있으며 정해진 혼합량에 따라 용기를 교체할 필요가 없고 분기포트를 통하여 분사된 이종 유체가 서로 직접적으로 충돌함으로써 유체를 짧은 시간내에 효과적으로 혼합할 수 있는 효과가 있다. 또한, 에칭을 이용하여 미세채널과 분기포트를 형성한 금속박판을 브레이징 접합으로 적층하여 제작함으로써 정밀하게 가공할 수 있고 제조가 용이하여 경제적이며 내구성이 우수한 효과가 있다. Accordingly, the present invention can be miniaturized by mixing heterogeneous fluids without using a large mixer, and there is no need to replace the container according to a predetermined mixing amount, and the heterogeneous fluids injected through the branch port collide directly with each other to make the fluid Can be effectively mixed in a short time. In addition, by laminating a metal thin plate formed with a fine channel and a branch port by etching using a brazing bonding can be precisely processed and easy to manufacture, there is an effect that is economical and durable.
Description
본 발명은 마이크로 믹서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분배판에 의해 분배된 이종 유체가 분기포트에 의해 분사되어 서로 충돌함으로써 혼합되도록 하는 마이크로 믹서에 관한 것이다.The present invention relates to a micromixer, and more particularly, to a micromixer in which heterogeneous fluids dispensed by a distribution plate are injected by a branch port and collide with each other.
일반적으로, 마이크로 믹서는 수십 또는 수백미크론 크기의 채널을 가공하여 미세 유로를 형성하고, 이 유로 사이를 유체가 통과하면서 혼합되도록 하고 이 혼합된 유체를 배출하기 위한 기기이다. In general, a micromixer is a device for processing a channel of several tens or hundreds of microns in size to form a fine flow path, allowing fluid to pass through the flow paths, and discharging the mixed fluid.
서로 다른 이종유체를 혼합하기 위한 현존하는 장치들을 이용하여 유체를 혼합하는 방법은 기계적 장치를 이용하여 축에 달린 블레이드의 회전운동이나 상승 또는 하강운동을 통하여 유체들을 혼합하게 된다. 하지만 이러한 장치들의 가장 큰 문제점은 유체를 혼합하는데 있어서 소요되는 시간이 길고 크기가 제한되어 있어 많은 양의 유체를 혼합하는 데에는 적합하지 않다는 것이다. 따라서, 많은 양의 혼합유체를 생산하고자 할 때는 혼합하는데 많은 시간이 소요되고, 많은 양의 혼합유체를 수용하기 위하여 대형화되며, 이에 따라 설비비용이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다. 또한, 이러한 혼합기의 대부분은 용기 내에서 혼합날개에 의한 혼합방법을 이용하기 때문에 정해진 혼합량에 따라 용기를 교체해야 되는 번거러움 문제점이 있었다. A method of mixing fluids using existing devices for mixing different heterogeneous fluids uses a mechanical device to mix the fluids by rotating or raising or lowering the blades attached to the shaft. The biggest problem with these devices, however, is that they take a long time and are limited in size to mix the fluids, making them unsuitable for mixing large amounts of fluids. Therefore, when it is desired to produce a large amount of mixed fluid, it takes a lot of time to mix, and is enlarged to accommodate a large amount of mixed fluid, and thus has a disadvantage in that facility cost is high. In addition, since most of these mixers use a mixing method by mixing blades in the container, there is a problem of having to replace the container according to a predetermined mixing amount.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 사용된 마이크로 믹서의 일예로 특허출원번호 제2000-7004186호(발명의 명칭: 마이크로 믹서)가 개시된 바 있으며, 이를 도 1에 도시하였다. As an example of a micro mixer used to improve this problem, Patent Application No. 2000-7004186 (name of the invention: a micro mixer) has been disclosed, which is illustrated in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 하우징 저부(101)와 하우징 상부(102)가 서로를 향해 대면하는 접속표면(103,104) 상에 밀봉식으로 서로 지탱되며, 유입통로(105a,105b)와 유출구(106)가 접속표면(103,104)에 의해서 형성된 분리면으로 개방되고 혼합부(107)를 형성하는 통로 그루브(108,109)는 2개의 접속표면(103,104) 중 적어도 하나에 형성되어 있다.As shown, the housing bottom 101 and the housing top 102 bear on each other sealingly on the connecting surfaces 103 and 104 facing each other, and the inflow passages 105a and 105b and the outlet 106 are connected. Passage grooves 108 and 109 that open to the separating surfaces formed by surfaces 103 and 104 and form the mixing section 107 are formed on at least one of the two connecting surfaces 103 and 104.
종래에 사용된 마이크로 믹서의 다른예로 수백개의 마이크로 미세채널을 통해 유체를 분사함으로써 확산에 의한 혼합이 이루어지는 마이크로 믹서가 제안되었으나, 서로 다른 평면에서 서로 다른 방향으로 분사됨으로써 확산에 의한 혼합에 불과하여 혼합성능이 제한되는 문제점이 있었다. 또한, 통로 그루브(108,109)의 가공이 어려워 제조비용이 많이 소요되고, 유체가 서로 혼합되는 부분이 많아 압력손실이 많이 발생되어 혼합효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 유출구(106)로 혼합유체가 배출될 때 소정의 압력을 유지하기 위해서는 유입통로(105a,105b)에서 고압으로 유체를 유입시켜야 하므로 마이크로 믹서를 고압용기로 제조되어야 하는 문제점이 있었다.As another example of a conventional micromixer, a micromixer in which mixing by diffusion is performed by spraying fluid through hundreds of micromicrochannels has been proposed, but it is only mixing by diffusion by spraying in different directions from different planes. There was a problem that the mixing performance is limited. In addition, it is difficult to process the passage grooves 108 and 109, which requires a lot of manufacturing cost, and there is a problem in that a large amount of pressure loss occurs due to a large portion of the fluid being mixed with each other, resulting in poor mixing efficiency. Therefore, in order to maintain a predetermined pressure when the mixed fluid is discharged to the outlet 106, the fluid must be introduced at a high pressure in the inflow passages 105a and 105b.
한편, 다수의 미세채널이 형성된 금속판을 브레이징 접합하여 제작한 열교환기로 본인이 출원하여 등록받은 등록특허공보 제437135호(발명의 명칭: 마이크로 열교환기 및 제작방법)를 도 2에 도시하였다. On the other hand, the patent application No. 437135 (name of the invention: a micro heat exchanger and a manufacturing method) registered and applied by the person with a heat exchanger manufactured by brazing a metal plate on which a plurality of microchannels are formed is shown in FIG.
도시된 바와 같이, 미세채널(121)이 가공된 금속판(122)을 접합용 박판과 교번 적층하고 브레이징 접합을 실시하여 형성되어 있으며, 이렇게 구성된 열교환기는 미세채널(121)이 이루는 각 유로에 대한 내열성, 내압력성이 극대화될 수 있도록 한 것이다. As shown, the metal plate 122 processed by the microchannel 121 is alternately stacked with the bonding thin plate and formed by brazing bonding. The heat exchanger configured as described above is heat-resistant for each flow path formed by the microchannel 121. In other words, the pressure resistance is maximized.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대형의 혼합기를 사용하지 않고 이종 유체의 혼합이 가능하며 정해진 혼합량에 따라 용기를 교체할 필요없이 사용이 가능하고 짧은 시간내에 효과적으로 혼합할 수 있는 마이크로 믹서를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is that it is possible to mix heterogeneous fluids without using a large mixer and without having to replace the container according to a predetermined mixing amount It is to provide a micro mixer which can be used and can be effectively mixed in a short time.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 에칭을 이용하여 분기포트와 미세채널이 형성된 금속판을 브레이징으로 적층하여 제작함으로써 정밀하게 가공할 수 있고 제조가 용이하여 경제적이며 내구성이 우수한 마이크로 믹서를 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a micro-mixer that can be precisely processed, easy to manufacture, economical and durable by laminating a metal plate on which branch ports and microchannels are formed by etching using brazing.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 혼합될 유체가 투입되는 투입관이 각각 구비된 유체 투입부와, 투입된 유체가 혼합되는 유체 혼합부와, 혼합된 유체가 배출되는 유체 배출부로 이루어지고, 상기 유체 투입부는, 상기 투입관으로부터 투입된 유체가 연통되는 연통부와, 상기 연통부에서 상기 유체 혼합부로 배출되며 소정의 간격으로 배출구가 형성된 분배판이 각각 구비되며, 상기 유체 혼합부는, 상기 배출구와 각각 관통된 통공과 연통된 다수의 미세채널과, 상기 미세채널의 배출측 단부에 형성되며 인접한 미세채널을 통과하는 서로 다른 유체가 서로 충돌하여 혼합되도록 분기포트가 구비되며, 상기 유체 배출부는, 상기 분기포트에 의해 충돌하여 혼합된 유체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부에서 배출되는 배출구가 구비되는 것을 특징으로 한다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, a fluid inlet each provided with an inlet tube into which the fluid to be mixed, a fluid mixing unit in which the injected fluid is mixed, a fluid from which the mixed fluid is discharged Comprising a discharge portion, the fluid inlet, the communication unit and the fluid is introduced into the communication pipe, and the distribution plate is discharged from the communication portion to the fluid mixing unit is provided with a discharge port at predetermined intervals, respectively, the fluid mixing unit And a plurality of microchannels communicating with the through-holes through which the outlets respectively penetrate, and a branching port formed at the discharge end of the microchannels so that different fluids passing through adjacent microchannels collide with each other to be mixed with each other. The discharge portion, the receiving portion for receiving the mixed fluid impinged by the branch port and the ship discharged from the receiving portion It characterized in that the sphere is provided.
또한, 본 발명에 의한 분배판의 배출구는 각각의 투입관으로 투입된 유체가 교번으로 미세채널에 각각 통과되도록 엇갈리게 위치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the outlet of the distribution plate according to the invention is characterized in that the staggered position so that the fluid introduced into each inlet pipe alternately passes through the microchannel, respectively.
아울러, 본 발명에 의한 유체 혼합부는, 미세채널과 분기포트를 구비한 금속박판이 다수개 적층되어 형성되며, 유체가 통과하는 통공과 상기 통공과 연통되는 다수의 미세채널을 구비한 열교환기용 금속박판이 미세채널과 분기포트를 구비한 상기 금속박판들 사이에 삽입되어 적층되고, 상기 미세채널의 외곽 소정부위면을 소정형상으로 관통하는 하나 또는 그 이상의 단열공이 더 구비되며, 상기 미세채널과 분기포트를 직렬 또는 병렬로 다수개 연결한 것을 특징으로 한다. In addition, the fluid mixing part according to the present invention is formed by stacking a plurality of metal thin plates having a microchannel and a branch port, and a metal thin plate for a heat exchanger having a plurality of microchannels in communication with the through holes and the through holes. One or more heat insulating holes are inserted into and laminated between the metal thin plates having the microchannels and the branching ports, and penetrate through the outer surface of the microchannels in a predetermined shape. A plurality of ports are connected in series or in parallel.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 마이크로 믹서를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a micro mixer according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 주요 요부를 나타낸 단면도이다. Figure 3 is an exploded perspective view of a micro mixer according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing the main parts of the micro mixer according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 마이크로 믹서(50)는, 혼합될 유체가 투입되는 유체 투입부(10)와, 투입된 유체가 혼합되는 유체 혼합부(20) 및 혼합된 유체가 배출되는 유체 배출부(30)로 구성된다. As shown in the drawing, the micro mixer 50 according to the present invention includes a fluid inlet 10 into which fluid to be mixed is introduced, a fluid mixer 20 into which the injected fluid is mixed, and a fluid discharge from which the mixed fluid is discharged. It is comprised by the part 30.
상기 유체 투입부(10)는 이종의 유체가 투입되는 투입관(11)이 각각 구비된 커버(12)와, 상기 투입관(11)을 거쳐 투입된 유체를 유체 혼합부(20)로 분배되도록 하는 분배판(14a,14b)으로 구성된다. The fluid inlet 10 is a cover 12 is provided with each of the inlet tube 11 is introduced into the different types of fluid, and the fluid introduced through the inlet tube 11 to distribute the fluid to the mixing unit 20 It consists of distribution plates 14a and 14b.
상기 커버(12)는 상부와 하부에 각각 설치되며 상기 투입관(11)과 연통된 투입공(13)이 형성되어 있다. 상기 투입공(13)을 통과한 유체는 분배판(14a,14b)으로 이동되게 된다. The cover 12 is installed in the upper and lower, respectively, and the injection hole 13 is in communication with the inlet pipe 11 is formed. The fluid passing through the input hole 13 is moved to the distribution plates 14a and 14b.
상기 분배판(14a,14b)은 상기 커버(12)의 내측에 위치하며, 상기 투입관(11)과 투입공(13)을 거쳐 투입된 유체가 연통되는 연통부(15)와, 상기 연통부(15)에서 상기 유체 혼합부(20)로 배출되며 소정의 간격으로 형성된 배출구(16a,16b)가 각각 구비되어 있다. 상기 분배판(14)은 상기 연통부(15)가 각각의 배출구(16a,16b)와 연통됨으로써 유체 혼합부(20)로 배출될 때 각각의 배출구(16a,16b)로 일정한 양의 유체가 분배되도록 하는 역할을 하게 된다. The distribution plates 14a and 14b are positioned inside the cover 12, and a communication unit 15 through which the fluid introduced through the injection tube 11 and the injection hole 13 communicates with the communication unit 15. 15 are discharged to the fluid mixing unit 20 and are provided with outlets 16a and 16b formed at predetermined intervals, respectively. The distribution plate 14 distributes a certain amount of fluid to each of the outlets 16a and 16b when the communicating portion 15 is discharged to the fluid mixing portion 20 by communicating with the respective outlets 16a and 16b. It will play a role.
상기 유체 혼합부(20)는, 상기 배출구(16a,16b)와 각각 연통되어 유체가 통과하는 다수의 미세채널(21)과, 상기 미세채널(21)의 배출측 단부에 형성되며 유체가 혼합되도록 하는 분기포트(22)와 상기 배출구(16a,16b)와 관통되는 통공(24)이 구비되어 있다. The fluid mixing unit 20 communicates with the outlets 16a and 16b, respectively, and is formed at the discharge side ends of the plurality of microchannels 21 through which the fluid passes, and the fluid is mixed. It is provided with a branch port 22 and a through hole 24 that passes through the outlets 16a and 16b.
유체가 상기 배출구(16a,16b)를 거쳐 상기 미세채널(21)을 통과할 때, 도 3에서와 같이, 상부에 위치한 분배판(14a)에 형성된 배출구(16a)와 하부에 위치한 분배판(14b)에 형성된 배출구(16b)가 교번으로 각각의 미세채널(21)과 연통됨으로써 하나의 미세채널(21)에는 유체(A)가 통과하며 이와 인접한 미세채널(21)에는 유체(B)가 통과하게 된다. When fluid passes through the microchannels 21 through the outlets 16a and 16b, as shown in FIG. 3, the outlet 16a formed in the upper distribution plate 14a and the distribution plate 14b disposed below. The outlet port 16b formed in the column is alternately communicated with each microchannel 21 so that the fluid A passes through one microchannel 21 and the fluid B passes through the adjacent microchannel 21. do.
아울러, 상부에 위치한 분배판(14a)에 형성된 배출구(16a)와 하부에 위치한 분배판(14b)에 형성된 배출구(16b)는 수직선상에 위치하지 않고 서로 엇갈리게 위치되어 있다. 즉, 도 5의 위쪽에 도시된 상부에 위치한 분배판(14a)의 평면도에서와 같이, 배출구(16a)는 좌측으로 치우쳐 있고, 도 5의 아래쪽에 도시된 하부에 위치한 분배판(14b)의 배면도에서는, 배출구(16b)는 우측으로 치우쳐 있으며, 상기 배출구(16a,16b)는 일직선상에 서로 같은 위치에 있지 않고 서로 엇갈리게 위치되게 된다. 이와 같이, 상하부에 위치한 분배판(14a,14b)에 형성된 상기 배출구(16a,16b)가 서로 엇갈리게 위치되어 있는 이유는 유체가 미세채널(21)을 통과할 때 인접한 미세채널(21)을 통과하는 유체가 다른 종류로 되게 하여 각각의 유체가 소정의 각도를 이루는 분기포트(22)에서 분사되어 마주보고 충돌됨으로써 이종유체가 혼합되도록 하기 위함이다. In addition, the discharge port 16a formed in the distribution plate 14a located at the upper portion and the discharge hole 16b formed in the distribution plate 14b disposed in the lower portion thereof are staggered from each other without being located on a vertical line. That is, as shown in the plan view of the distribution plate 14a located at the top shown in the upper part of FIG. 5, the outlet 16a is biased to the left, and the rear surface of the distribution plate 14b located in the lower part shown in the lower part of FIG. In the figure, the outlets 16b are biased to the right, and the outlets 16a and 16b are not in the same position on a straight line but are staggered from each other. As such, the outlets 16a and 16b formed at the upper and lower distribution plates 14a and 14b are alternately positioned because the fluid passes through the adjacent microchannels 21 when the fluid passes through the microchannels 21. This is to allow the fluids to be of different types so that the different fluids are mixed by injecting the fluids from the branch ports 22 at a predetermined angle so as to collide with each other.
특히, 본 발명에서는 분배판(14a,14b)에 형성된 배출구(16a,16b)를 거쳐 교번으로 미세채널(21) 및 분기포트(22)를 통과하게 하여 분사된 이종유체가 직접적으로 충돌함으로써 혼합되도록 하는 것이 가장 큰 특징이다. 이에 따라, 본 발명은 유체 혼합부(20)의 미세채널(21)과 분기포트(22)를 통과하여 분사된 유체가 직접적으로 충돌하여 혼합됨으로써 빠른 시간내에 혼합이 되는 것이다.Particularly, in the present invention, the heterogeneous fluids injected by passing through the microchannels 21 and the branch ports 22 alternately through the outlets 16a and 16b formed in the distribution plates 14a and 14b so that they are mixed by direct collision. Is the biggest feature. Accordingly, in the present invention, the fluid injected through the microchannel 21 and the branch port 22 of the fluid mixing unit 20 directly collides with each other and is mixed in a short time.
또한, 상기 유체 혼합부(20)는, 도 6과 도 7에서와 같은 미세채널(21)과 분기포트(22)를 구비한 금속박판(23)을 다수개 적층하여 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 금속박판(23)은 에칭을 이용하여 미세채널(21)과 분기포트(22)를 형성하며 이 금속박판(23)을 적층하고 브레이징 접합으로 제작하게 된다. 이와 같이, 금속박판(23)을 에칭함으로써 미세채널(21) 및 분기포트(22)를 용이하게 가공할 수 있으며, 이렇게 가공된 금속박판(23)을 다수개 적층하여 접합하게 되면 가공이 쉽고 정밀하게 가공할 수 있으며, 경제적으로 제조할 수 있게 된다. In addition, the fluid mixing part 20 is preferably formed by stacking a plurality of metal thin plates 23 having the microchannels 21 and the branch ports 22 as shown in FIGS. 6 and 7. At this time, the metal thin plate 23 forms the microchannel 21 and the branch port 22 by etching, and the metal thin plate 23 is laminated and manufactured by brazing bonding. As described above, the microchannel 21 and the branch port 22 can be easily processed by etching the metal thin plate 23. When the plurality of the metal thin plates 23 processed are laminated and bonded, the processing is easy and precise. It can be processed easily and economically can be manufactured.
상기 유체 배출부(30)는 하나의 미세채널(21) 및 분기포트(22)를 통과하여 분사된 유체가 인접한 미세채널(21)을 통과하여 분기포트(22)에 의해 분사된 유체가 서로 충돌하여 혼합된 유체를 배출하는 역할을 한다. 상기 유체 배출부(30)는 도 6에서와 같은 금속박판(23)의 경우에는 분기포트(22)의 배출측에 별도로 설치되게 되며, 도 7에서와 같은 금속박판(23)의 경우에는 분기포트(22)의 배출측에 형성되며 혼합유체가 수용되는 수용부(31)를 거쳐 배출되게 된다. 이 수용부(31)는 서로 연통되도록 하여 하나의 수용부로 되어도 상관없으며 다양한 형태로 변경실시 가능함은 물론이다.The fluid discharge part 30 passes through one microchannel 21 and the branch port 22 and the fluid injected by the branch port 22 collides with each other through the adjacent microchannel 21. To discharge the mixed fluid. The fluid discharge part 30 is separately installed in the discharge side of the branch port 22 in the case of the metal thin plate 23 as shown in Figure 6, branch port in the case of the metal thin plate 23 as shown in FIG. It is formed on the discharge side of 22 and is discharged through the receiving portion 31 in which the mixed fluid is received. The accommodating part 31 may communicate with each other so as to be a single accommodating part and may be modified in various forms.
상기와 같은 구조로 된 본 발명에 따른 마이크로 믹서(50)의 제조공정은 다음과 같다. 이하의 제조공정은 본인이 출원하여 등록받은 등록특허공보 제437135호(발명의 명칭: 마이크로 열교환기 및 제작방법)를 참고로 하여 설명한다. The manufacturing process of the micro mixer 50 according to the present invention having the above structure is as follows. The following manufacturing process will be described with reference to the registered patent publication No. 437135 (name of the invention: micro heat exchanger and manufacturing method) applied for and registered.
먼저, 금속판에 투입공(13)을 천공하여 커버(12)를 준비하고 상기 투입공(13)과 연통되도록 투입관(11)을 가접한다. 이어서, 다른 금속판에 밀링가공 등을 이용하여 상기 투입공(13)과 연통되도록 연통부(15)를 형성하고, 상기 연통부(15)에 일정한 간격으로 배출구(16a,16b)를 천공하여 분배판(14a,14b)을 준비한다. 이어서, 금속박판을 준비하고 표면을 세척한 다음, 각 금속박판에 다수의 미세채널(21)과 분기포트(22)가 형성될 이외의 부분에 부식성이 강한 합성수지 등을 도포하고 에칭을 실시하여 금속박판에 미세채널(21) 및 분기포트(22)를 형성한다. 이어서, 금속박판(23)을 세척하고 도포된 합성수지 등을 제거한 다음, 상하부에 설치될 분배판(14a,14b)에 형성된 배출구(16a,16b)와 연통되도록 금속박판(23)에 통공(24)을 형성한다. 이어서, 금속판에 밀링가공 등을 이용하여 상기 분기포트(22)와 연통되도록 수용부(31)를 형성하고, 상기 수용부(31) 중앙에 배출구(32)를 형성하며, 상기 수용부(31) 배면에 상기 배출구(32)와 연통되도록 배출관(33)을 가접하여 유체배출부(30)를 준비한다. 이어서, 커버(12) 사이에 분배판(14a,14b)을 위치시키고 분배판 사이에 금속박판(23)을 위치시킨다. 이어서, 커버(12)와 분배판(14a,14b) 및 금속박판(23)들 사이에 교번하여 접합용 박판을 삽입하고 적층하고, 적층된 적층체의 후부와 유체 배출부(30) 사이에 접합용 박판을 삽입하고 맞댄다. 이때, 사용되는 접합용 박판은 브레이징로에서 접합과정을 시행할 경우 용융되는 접합매체로서 이용되는 것으로 재질이 알루미늄인 금속판을 사용할 경우 알루미늄과 실리콘의 합금을 사용하고, 구리합금일 경우 은 또는 은 함유합금, 스테인레스 계열 합금 또는 내열합금일 경우 니켈 계열의 합금 또는 순동을 사용한다. 또한, 브레이징 접합시 미세채널(21)이 막히는 것을 방지하기 위해 0.1mm 이하의 두께를 갖고 바람직하게는 0.025~0.05mm 정도의 두께를 갖는 것을 사용한다. 이 모든 적층체를 브레이징로에 투입하고 접합을 실시하고 후처리공정으로 표면으로 배출된 잔류 용융체를 제거하면 본 발명에 따른 마이크로 믹서(50)가 제조되게 된다.First, the injection hole 13 is drilled in the metal plate to prepare the cover 12, and the injection pipe 11 is welded to communicate with the injection hole 13. Subsequently, the communication unit 15 is formed to communicate with the injection hole 13 by using a milling process or the like on another metal plate, and the outlets 16a and 16b are drilled at regular intervals on the communication unit 15 to distribute the plate. Prepare 14a and 14b. Subsequently, a thin metal plate is prepared and the surface is washed. Then, a highly corrosive synthetic resin or the like is applied to each of the thin metal plates except for the formation of the plurality of microchannels 21 and the branch ports 22, and then the metal is etched. The microchannel 21 and the branch port 22 are formed in the thin plate. Subsequently, the metal thin plate 23 is washed and the applied synthetic resin is removed, and then the through holes 24 are connected to the metal thin plate 23 so as to communicate with the discharge holes 16a and 16b formed in the distribution plates 14a and 14b to be installed at the upper and lower portions. To form. Subsequently, an accommodating part 31 is formed on the metal plate to communicate with the branch port 22 using milling, etc., and an outlet 32 is formed in the center of the accommodating part 31, and the accommodating part 31 is formed. A fluid discharge part 30 is prepared by contacting the discharge pipe 33 to communicate with the discharge port 32 on the rear surface. Subsequently, the distribution plates 14a and 14b are positioned between the covers 12 and the metal thin plates 23 are positioned between the distribution plates. Subsequently, the bonding plate is alternately inserted and laminated between the cover 12, the distribution plates 14a and 14b, and the metal thin plates 23, and the bonding is performed between the rear part of the laminated stack and the fluid discharge part 30. Insert and place the sheet metal. In this case, the bonding thin plate used is used as a bonding medium that is melted when the bonding process is performed in a brazing furnace. When using a metal plate made of aluminum, an alloy of aluminum and silicon is used. In the case of a copper alloy, silver or silver is contained. In case of alloy, stainless alloy or heat resistant alloy, nickel alloy or pure copper is used. In addition, in order to prevent the microchannel 21 from clogging during brazing bonding, a thickness of 0.1 mm or less and a thickness of about 0.025 to 0.05 mm is preferably used. When all these laminates are put into a brazing furnace, bonding is performed, and the residual melt discharged to the surface by the post-treatment process is removed, the micromixer 50 according to the present invention is manufactured.
도 8에서는 미세채널(21)과 분기포트(22)를 직렬로 다수개 설치하고 분기포트(22)의 배출측에 수용부(31)를 설치함으로써 유체의 혼합을 더욱 확실하게 하도록 한 것이다. 이러한 경우에는 감압이 되어 혼합유체의 배출속도가 저하되기 때문에 별도의 승압수단을 설치하여 사용하게 된다. In FIG. 8, a plurality of microchannels 21 and branch ports 22 are provided in series, and an accommodating portion 31 is provided on the discharge side of the branch ports 22 to further ensure the mixing of the fluid. In this case, since the pressure is reduced and the discharge speed of the mixed fluid is lowered, a separate boosting means is installed and used.
도 9에서는 도 8과 같은 구조로 되며 4 종류의 이종유체를 혼합하기 위한 것으로 2종류의 이종유체(A,B)를 혼합한 혼합유체(A+B)에 다른 2종류의 이종유체(C,D)를 혼합하도록 하여 4 종류의 혼합유체(A+B+C+D)를 배출되도록 한 것이다. 이 경우에는 혼합유체(A+B)가 다른 2 종류의 이종유체(C,D)가 투입되는 미세채널(21)을 통과하게 될 때, C,D의 유체압력이 혼합유체(A+B)의 압력보다 높게 되면 역류현상이 생기게 되므로 역류현상을 방지하기 위한 수단을 설치하여 사용하게 된다. In FIG. 9, the same structure as in FIG. 8 is used to mix four heterogeneous fluids, and two heterogeneous fluids C, which are mixed with two heterogeneous fluids A and B, are mixed. D) was mixed to discharge four kinds of mixed fluids (A + B + C + D). In this case, when the mixed fluid A + B passes through the microchannel 21 into which two different heterogeneous fluids C and D are introduced, the fluid pressures of C and D become mixed fluid A + B. If it is higher than the pressure of the reverse flow phenomenon is generated to prevent the back flow phenomenon is to install and use.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 마이크로 믹서를 나타낸 분해 사시도이다. 10 is an exploded perspective view showing a micro mixer according to a preferred embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 금속박판(23) 사이에 열교환기용 금속박판(40)을 삽입하여 적층되는 것을 나타낸다. 상기 열교환기용 금속박판(40)은 유체가 통과하는 통공(41)과 상기 통공(41)과 연통되는 다수의 미세채널(42)을 구비하며, 상기 열교환기용 금속박판(40)들의 통공(41)과 미세채널(42)로 냉각재 등이 순환되어 열교환기의 역할을 하게 된다. As shown in Fig. 3, the metal thin plate 40 for heat exchanger is inserted and laminated between the metal thin plates 23 of the micromixer shown in FIG. The heat exchanger metal thin plate 40 has a through hole 41 through which fluid passes and a plurality of microchannels 42 communicating with the through hole 41, and the through hole 41 of the heat exchanger metal thin plates 40. The coolant and the like are circulated to the microchannel 42 to serve as a heat exchanger.
이와 같이, 본 발명은 유체가 통과하는 통공(41)과 상기 통공(41)과 연통되는 다수의 미세채널(42)을 구비한 열교환기용 금속박판(40)을 상기 금속박판(23)들 사이에 삽입되어 적층함으로서 마이크로 믹서의 역할 뿐만 아니라 열교환기로서의 역할도 수행할 수 있게 된다. As described above, the present invention includes a metal thin plate 40 for heat exchanger having a plurality of microchannels 42 communicating with the through hole 41 and the through hole 41 between the thin metal plates 23. By inserting and stacking, it is possible not only to function as a micro mixer but also as a heat exchanger.
아울러, 본 발명은 도 3에 도시된 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 분배판(14a,14b) 및 금속박판(23)에, 도 11에서와 같이, 상기 미세채널(21)의 외곽 소정부위면을 소정형상으로 관통하는 하나 또는 그 이상의 단열공(25)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 단열공(25)은 단열효과를 증가시키기 위해 브레이징 접합시에 진공이 유지된 상태에서 접합되게 된다. 이와 같이, 본 발명은 금속박판(23)에 단열공(25)을 구비함으로써 우수한 단열효과가 있음은 물론이고 마이크로 믹서의 무게를 줄일 수 있게 된다. 또한, 도 10에서와 같이 열교환기용 금속박판(40)이 삽입되는 경우에는 금속박판(23) 및 열교환기용 금속박판(40)에 모두 관통되도록 단열공(25)을 형성하면 된다. In addition, according to the present invention, as shown in FIG. 11, the outer surface of the microchannel 21 is disposed on the distribution plates 14a and 14b and the metal thin plate 23 of the micromixer according to the present invention. It is preferable that one or more heat insulating holes 25 penetrate into a predetermined shape. The thermal insulation hole 25 is to be bonded in a vacuum maintained state at the time of brazing bonding to increase the thermal insulation effect. As such, the present invention provides excellent heat insulating effect by providing heat insulating holes 25 in the metal thin plate 23, and can reduce the weight of the micromixer. In addition, when the metal thin plate 40 for heat exchanger is inserted as shown in FIG. 10, the heat insulating hole 25 may be formed to penetrate both the metal thin plate 23 and the metal thin plate 40 for heat exchanger.
도 12와 도 13은 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 다양한 형태를 보여주는 분해 사시도이다. 12 and 13 are exploded perspective views showing various forms of the micromixer according to the present invention.
도시된 바와 같이, 유체의 선택에 따라 2 종에서 8종의 이종유체를 혼합할 수 있다.As shown, two to eight heterogeneous fluids may be mixed, depending on the choice of fluid.
도 12에서는, 2 종류 이상의 이종유체를 혼합하도록 한 것으로, 인접한 2 종류의 이종유체가 혼합되어 4개의 배출관(33)으로 각각 배출되는 것을 나타낸다. In FIG. 12, two or more types of heterogeneous fluids are mixed, and two adjacent heterogeneous fluids are mixed and discharged into four discharge pipes 33, respectively.
도 13에서는, 4 종류 이상의 이종유체를 혼합하도록 한 것으로, 인접한 4 종류의 이종유체가 혼합되어 배출관(33)으로 각각 배출되는 것을 나타낸다. In FIG. 13, four or more heterogeneous fluids are mixed and four adjacent heterogeneous fluids are mixed and discharged to the discharge pipe 33, respectively.
도 14a 내지 도 14c는 여러 가지 형태의 마이크로 믹서를 나타낸 것이다. 14A-14C illustrate various types of micromixers.
도시된 바와 같이, 마이크로 믹서(50)의 투입관(11)의 위치를 바꿈으로써 마이크로 믹서(50)가 설치되는 위치에 따라 다양한 형태로 변경실시가 가능하다. As shown, by changing the position of the inlet pipe 11 of the micro mixer 50 can be changed in various forms depending on the position where the micro mixer 50 is installed.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명은 대형의 혼합기를 사용하지 않고 이종 유체의 혼합이 가능하여 소형화할 수 있으며 정해진 혼합량에 따라 용기를 교체할 필요가 없고 분기포트를 통하여 분사된 이종 유체가 서로 직접적으로 충돌함으로써 유체를 짧은 시간내에 효과적으로 혼합할 수 있는 효과가 있다. 또한, 에칭을 이용하여 미세채널과 분기포트를 형성한 금속박판을 브레이징 접합으로 적층하여 제작함으로써 정밀하게 가공할 수 있고 제조가 용이하여 경제적이며 내구성이 우수한 효과가 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the heterogeneous fluid without using a large mixer, and it is possible to miniaturize the heterogeneous fluid injected through the branch port without having to replace the container according to the predetermined mixing amount. By directly colliding with each other, there is an effect that the fluid can be effectively mixed in a short time. In addition, by laminating a metal thin plate formed with a fine channel and a branch port by etching using a brazing bonding can be precisely processed and easy to manufacture, there is an effect that is economical and durable.
도 1은 종래의 마이크로 믹서를 나타낸 사시도. 1 is a perspective view showing a conventional micromixer.
도 2는 종래의 열교환기를 나타낸 분해사시도.Figure 2 is an exploded perspective view showing a conventional heat exchanger.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로 믹서를 나타낸 분해사시도.Figure 3 is an exploded perspective view showing a micro mixer according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 주요 요부를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing main parts of a micromixer according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 분배판의 평면도 및 배면도.5 is a plan view and a rear view of the distribution plate according to the present invention.
도 6과 도 7은 본 발명에 의한 금속박판을 나타낸 사시도.6 and 7 are a perspective view showing a metal thin plate according to the present invention.
도 8과 도 9는 유체 혼합부를 직렬로 연결된 개략적인 구조를 나타낸 평면도.8 and 9 are a plan view showing a schematic structure connected in series with the fluid mixing unit.
도 10과 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 마이크로 믹서를 나타낸 분해 사시도.10 and 11 are exploded perspective views showing a micro mixer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 12, 도 13, 도 14a 내지 도 14c는 본 발명에 의한 마이크로 믹서의 다양한 형태를 보여주는 분해 사시도 및 사시도.12, 13, 14a to 14c are exploded perspective and perspective views showing various forms of the micromixer according to the present invention.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
10: 유체 투입부 11: 투입관10: fluid inlet unit 11: inlet tube
12: 커버 13: 투입공12: cover 13: hole
14a,14b: 분배판 15: 연통부14a, 14b: Distribution board 15: Communication part
16a,16b: 배출구 20: 유체 혼합부16a, 16b: outlet 20: fluid mixing section
21: 미세채널 22: 분기포트21: Fine Channel 22: Branch Port
23: 금속박판 24: 통공23: metal sheet 24: through hole
25: 단열공 30: 유체 배출부25: heat insulation hole 30: fluid outlet
31: 수용부 32: 배출구31: receiving portion 32: outlet
33: 배출관 40: 열교환기용 금속박판33: discharge pipe 40: metal sheet for heat exchanger
41: 통공 42: 미세채널41: through hole 42: microchannel
50: 마이크로 믹서50: micro mixer
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