KR20120082278A - 표면 코팅층 및 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기 - Google Patents

표면 코팅층 및 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기 Download PDF

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KR20120082278A
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김동언
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Abstract

기재(matrix) 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하고, 상기 복합체 층은 모재와 맞닿는 제1 층 및 공기와 맞닿는 제2 층을 포함하며, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다르게 포함되어 있는 열 교환기용 표면 코팅층 및 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기에 관한 것이다.

Description

표면 코팅층 및 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기{SURFACE COATING LAYER AND HEAT EXCHANGER INCLUDING THE SURFACE COATING LAYER}
표면 코팅층 및 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기에 관한 것이다.
냉장고 또는 냉동고와 같은 냉각 장치는 냉매가 압축-응축-팽창-증발하는 냉동 사이클을 반복함에 따라 온도를 낮추는 장치로, 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 승온 및 승압하는 단계, 상기 고온 고압의 냉매를 외기에 의해 응축시키는 단계, 상기 응축된 냉매를 감압시키는 단계, 상기 감압된 냉매를 저압 상태에서 증발시켜 열을 흡수하는 단계를 포함한다.
이러한 냉각 장치는 열 교환기를 포함한다. 이 때 열 교환기의 표면 온도는 응결점 이하이기 때문에 고온 습윤한 공기가 열 교환기를 통과하면 열 교환기 표면에 성에가 성장할 수 있다. 이러한 성에의 성장은 공기의 흐름을 방해할 뿐만 아니라 냉매관에서 공기의 열 전달이 방해될 수 있어서 열 교환 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명의 일 측면은 성에의 성장 속도를 낮추거나 생성된 성에를 빠르게 제거하여 열 교환 효율을 개선할 수 있는 표면 코팅층을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 표면 코팅층을 포함하는 열 교환기를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기재(matrix) 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하고, 상기 복합체 층은 모재와 맞닿는 제1 층 및 공기와 맞닿는 제2 층을 포함하며, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다르게 포함되어 있는 열 교환기용 표면 코팅층을 제공한다.
상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 30 내지 45 부피%로 포함될 수 있고, 상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 15 내지 25 부피%로 포함될 수 있다.
상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 40 부피%로 포함될 수 있고, 상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 20 부피%로 포함될 수 있다.
상기 복합체 층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 층은 상기 모재와 공기 사이의 열 교환에 기여하는 열전달층일 수 있고, 상기 제2 층은 공기 내에 포함된 수분의 부착을 억제하는 발수층일 수 있다.
상기 제1 층은 상기 제2 층보다 열 전도도가 높을 수 있다.
상기 제1 층은 열전도도 약 1 W/mK 이상을 만족할 수 있다.
상기 제2 층은 접촉각 약 150도 이상 및 흐름각 약 5도 이하를 만족할 수 있다.
상기 제2 층은 약 100nm 내지 1㎛ 두께를 가질 수 있다.
상기 나노체는 나노튜브, 나노파이버, 나노와이어, 나노파티클, 나노스피어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 기재는 실리콘계 고분자, 불소계 고분자, 불소 치환 실리콘 고분자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 다수의 기공을 가질 수 있다.
상기 제2 층의 표면은 상기 나노체에 의한 돌출 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모재, 그리고 상기 모재의 표면에 형성되어 있으며 기재 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하는 표면 코팅층을 포함하고, 상기 복합체 층은 상기 모재와 맞닿는 제1 층 및 공기와 맞닿는 제2 층을 포함하며, 상기 제1 층과 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다르게 포함되어 있는 열 교환기를 제공한다.
상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 30 내지 45 부피%로 포함될 수 있고, 상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 15 내지 25 부피%로 포함될 수 있다.
상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 40 부피%로 포함될 수 있고, 상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 약 20 부피%로 포함될 수 있다.
상기 복합체 층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 층은 열전도도 약 1 W/mK 이상을 만족할 수 있고, 상기 제2 층은 접촉각 약 150도 이상 및 흐름각 약 5도 이하를 만족할 수 있다.
상기 표면 코팅층은 약 0.5 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 제2 층은 약 100nm 내지 1㎛ 두께를 가질 수 있다.
상기 나노체는 나노튜브, 나노파이버, 나노와이어, 나노파티클, 나노스피어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 기재는 실리콘계 고분자, 불소계 고분자, 불소 치환 실리콘 고분자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 모재, 그리고 상기 모재의 표면에 형성되어 있으며 기재 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하는 표면 코팅층을 포함하고, 상기 표면 코팅층은 상기 모재와 맞닿고 있으며 열전도도 1 W/mK 이상을 만족하는 제1 층, 그리고 공기와 맞닿고 있으며 접촉각 150도 이상 및 흐름각 5도 이하를 만족하는 제2 층을 포함하는 열 교환기를 제공한다.
상기 제1 층 및 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다를 수 있다.
상기 표면 코팅층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함할 수 있다.
열전도도 및 발수성을 동시에 만족하여 열 교환기의 표면에서 성에가 성장하는 것을 방지하거나 생성된 성에를 빠르게 제거할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 열 교환기를 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1의 열 교환기의 적층 구조를 보여주는 단면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 표면 코팅층을 도시한 개략도이고,
도 4는 도 3의 표면 코팅층의 적층 구조의 일 예를 보여주는 단면도이고,
도 5는 도 3의 표면 코팅층의 적층 구조의 다른 예를 보여주는 단면도이고,
도 6a는 나노체 함량에 따른 접촉각을 보여주는 그래프이고,
도 6b는 나노체 함량에 따른 흐름각을 보여주는 그래프이고,
도 7은 나노체 함량에 따른 열 전도도를 보여주는 그래프이다.
이하, 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 및 도 2를 참고하여 일 구현예에 따른 열 교환기에 대하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 열 교환기를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 열 교환기의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 열 교환기(10)는 냉매관(20) 및 복수의 냉매핀(30)을 구비하며, 냉매관(20)을 통하여 냉매가 통과하고 복수의 냉매핀(30) 사이로 고온 습윤한 공기가 통과하여 열 교환이 일어날 수 있다.
도 2를 참고하면, 냉매관(20) 및 냉매핀(30)을 포함한 열 교환기(10)의 적층 구조는 모재(100) 및 상기 모재(100)의 표면에 형성되어 있는 표면 코팅층(120)을 포함한다.
모재(100)는 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도도가 높은 금속으로 만들어질 수 있다.
표면 코팅층(120)은 모재(100)의 표면에 코팅되어 있으며 고온 습윤한 공기가 열 교환기를 통과할 때 모재(100)의 표면에서 성에가 성장하는 것을 방지하고 성장한 성에를 용이하게 제거할 수 있도록 한다.
표면 코팅층(120)에 대하여 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 3은 일 구현예에 따른 표면 코팅층(120)을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3의 표면 코팅층(120)의 적층 구조의 일 예를 보여주는 단면도이다.
표면 코팅층(120)은 기재(matrix)(50a) 및 나노체(50b)를 포함하는 복합체(composite)(50)로 만들어진다.
기재(50a)는 예컨대 실리콘계 고분자, 불소계 고분자, 불소 치환 실리콘 고분자 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
기재(50a)는 예컨대 하기 화학식 1로 표시되는 실록산 반복 단위를 가지는 폴리유기실록산으로 만들어질 수 있다.
[화학식 1]
-SiR1R2O-
상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다.
상기 실록산 반복 단위는 고리형, 직쇄형 또는 측쇄형 구조를 형성하기 위하여 다양한 방식으로 조합될 수 있고, 상기 폴리유기실록산은 단독 중합체 또는 공중합체이거나 상기 중합체의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리유기실록산은 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위에서 규소에 결합된 치환기를 다양하게 변화시킨 2종 이상의 실록산 반복 단위를 포함할 수 있다.
상기 폴리유기실록산은 예컨대 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane), 폴리메틸페닐실록산(polymethylphenyl siloxane), 폴리디페닐실록산(polydiphenyl siloxane), 폴리불소실록산(polyfluorosiloxane), 폴리비닐실록산(polyvinyl siloxane) 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 나노체(50b)는 예컨대 나노튜브(nanotube), 나노파이버(nanofiber), 나노와이어(nanowire), 나노파티클(nanoparticle), 나노스피어(nanosphere) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 예컨대 카본 나노튜브, 카본 나노파이버, Si 나노와이어, ZnO 나노와이어, Cu 나노와이어, GaN 나노와이어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 나노체(50b)는 약 1 내지 1000nm의 직경 및 약 0.01 내지 1000㎛의 길이를 가질 수 있다. 상기 나노체(50b)가 상기 직경 및 길이를 가짐으로써 상술한 기재와의 분산성이 개선되고 표면 코팅층 형성시 외측으로 돌출된 구조를 형성하는데 용이할 수 있다.
상기 복합체(50)는 기재(50a)에 나노체(50b)가 분산되어 있는 형태일 수 있으며, 상기와 같이 분산된 형태의 복합체(50)를 예컨대 스프레이 코팅(spray coating) 등의 방법으로 모재(100) 위에 도포시, 도 3에 도시한 바와 같이 나노체(50b)의 표면에 기재(50a)가 입혀진 형태로 형성될 수 있다.
이 때 나노체(50b)가 소정 함량 이상으로 포함되는 경우, 복합체(50)는 다수의 기공(60)을 가지는 그물망 구조일 수 있다. 이와 같이 그물망 구조를 가짐으로써 구조 내에 스트레스를 줄여 내구성을 높일 수 있다.
도 4를 참고하면, 표면 코팅층(120)은 나노체(50b)의 함량이 다른 하부 복합체 층(120a) 및 상부 복합체 층(120b)을 포함한다.
표면 코팅층(120)은 나노체(50b)의 함량에 따라 복합체(50)의 열전도도 및 발수성이 달라질 수 있다. 열 교환기의 표면에 성에의 성장 속도를 낮추거나 생성된 성에를 빠르게 제거하기 위해서는 열전도도가 높은 동시에 발수성이 우수하여야 한다.
이 때 표면 코팅층(120)의 열 전도도 및 발수성은 복합체(50)에 포함되어 있는 나노체(50b)의 함량에 따라 달라질 수 있다.
본 구현예에서는 표면 코팅층(120)을 나노체(50b)의 함량이 다른 복수의 복합체 층으로 형성함으로써 열 전도도 및 발수성을 동시에 개선할 수 있다.
즉, 하부 복합체 층(120a)은 모재(100)에 맞닿는 부분으로 표면 코팅층(120)의 열 전도도를 개선할 수 있는 제1 함량의 나노체(50b)를 포함한다. 이 때 하부 복합체 층(120a)은 상부 복합체 층(120b)보다 열 전도도가 높을 수 있으며, 예컨대 열 전도도 약 1 W/mK 이상을 만족할 수 있다.
상부 복합체 층(120b)은 공기에 맞닿는 부분으로 발수성을 높일 수 있는 제2 함량의 나노체(50b)를 포함할 수 있다.
이에 대하여 도 6a 내지 도 7을 참고하여 설명한다.
도 6a는 나노체 함량에 따른 접촉각을 보여주는 그래프이고, 도 6b는 나노체 함량에 따른 흐름각을 보여주는 그래프이고, 도 7은 나노체 함량에 따른 열 전도도를 보여주는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 나노체 함량에 따라 접촉각(contact angles) 및 흐름각(sliding angles)이 달라지는 것을 알 수 있다. 여기서 접촉각 및 흐름각은 고체 표면의 젖음성(wettability)을 나타내는 기준으로, 접촉각이 높을수록 낮은 젖음성, 즉 소수성 및 발수성이 높음을 나타내고, 흐름각이 낮을수록 낮은 젖음성, 즉 소수성 및 발수성이 높음을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 접촉각 150도 이상 및 흐름각 5도 이하를 기준으로 할 때, 상부 복합체 층(120b)은 상기 나노체(50b)가 상기 복합체(50)의 총 함량에 대하여 약 15 내지 25 부피%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 상부 복합체 층(120b)은 상기 나노체(50b)가 상기 복합체(50)의 총 함량에 대하여 약 20 부피%로 포함될 수 있다.
도 7을 참고하면, 나노체 함량이 높아질수록 열 전도도가 높아지는 것을 알 수 있으며, 상기 하부 복합체 층(120a)이 상기 상부 복합체 층(120b)보다 높은 열 전도도를 가지기 위하여 나노체(50b)는 상기 복합체(50)의 총 함량에 대하여 약 30 내지 45 부피%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 상기 하부 복합체 층(120a)은 상기 나노체(50b)가 상기 복합체(50)의 총 함량에 대하여 약 40 부피%로 포함될 수 있다.
이와 같이 표면 코팅층(120) 중 모재(100)와 맞닿는 하부 복합체 층(120a)은 열 전도도를 개선할 수 있도록 약 30 내지 45 부피%의 나노체(50b)를 포함하고, 공기에 맞닿는 상부 복합체 층(120b)은 발수성을 높일 수 있도록 약 15 내지 25 부피%의 나노체(50b)를 포함할 수 있다.
이에 따라 열 교환기의 열 전도도 및 발수성을 동시에 높임으로써 표면에서 성에가 성장하는 것을 방지하거나 생성된 성에를 빠르게 제거할 수 있다.
이하 도 5를 도 2 및 도 3과 함께 참고하여 다른 구현예에 따른 표면 코팅층(120)의 적층 구조에 대하여 설명한다.
도 5는 도 3의 표면 코팅층(120)의 적층 구조의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참고하면, 표면 코팅층(120)은 나노체(50b)의 함량이 다른 하부 복합체 층(120a), 상부 복합체 층(120b), 그리고 하부 복합체 층(120a)과 상부 복합체 층(120b) 사이에 위치하며 상기 나노체(50b)의 함량이 점진적으로 변하는 중간 복합체 층(120ab)을 포함한다.
하부 복합체 층(120a) 및 상부 복합체 층(120b)은 상술한 바와 같다.
중간 복합체 층(120ab)은 하부 복합체 층(120a)에 포함되어 있는 나노체(50b)의 함량과 상부 복합체 층(120b)에 포함되어 있는 나노체(50b)의 함량 사이의 범위에서 나노체(50b)의 함량이 점진적으로 변할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 하부 복합체 층(120a), 중간 복합체 층(120ab) 및 상부 복합체 층(120b)으로 분리해서 설명하였지만, 하부 복합체 층(120a)과 중간 복합체 층(120ab) 사이 및 중간 복합체 층(120ab)과 상부 복합체 층(120b) 사이에서 나노체(50b)의 함량의 급격하게 변하는 경계없이 연속적으로 변할 수 있다.
상기 복합체(50)는 기재(50a) 및 나노체(50b) 외에 가교제 및 촉매 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
가교제는 기재(50a)를 이루는 고분자와의 가교 반응을 통하여 표면 코팅층을 경화시킬 수 있다. 상기 가교제로는 예컨대 실란계 화합물, SiH 결합을 가지는 오가노하이드로겐실록산계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 실란계 화합물의 예로는 알콕시실란, 아미노실란, 비닐실란, 에폭시실란, (메타)아크릴실란, 알킬실란, 페닐실란, 클로로실란 등이 있다.
SiH 결합을 갖는 오가노하이드로겐실록산계 화합물의 예로는 펜타메틸트리하이드로겐시클로테트라실록산, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 트리스(하이드로겐디메틸실록시)메틸실란, 트리스(하이드로겐디메틸실록시)페닐실란, 메틸하이드로겐시클로폴리실록산, 메틸하이드로겐실록산ㆍ디메틸실록산 환상 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디페닐실록산ㆍ디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ메틸페닐실록산ㆍ디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디메틸실록산ㆍ디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디메틸실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1/2 단위와 (CH3)3SiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위를 포함하는 공중합체, (CH3)2HSiO1/2 단위와 SiO4 /2 단위를 포함하는 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2 단위와 SiO4 /2 단위와 (C6H5)3SiO1 /2 단위를 포함하는 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 가교제는 기재 100 중량부에 대하여 약 1 내지 200 중량부로 포함될 수 있다.
상기 촉매는 기재(50a)를 이루는 고분자의 가교 반응을 촉진할 수 있으며, 다양한 금속 및 비금속 촉매들이 사용될 수 있다.
상기 촉매의 예로는, 상기 고분자의 가교 반응이 축합형인 경우 예컨대 주석, 티타늄, 지르코늄, 납, 철, 코발트, 안티몬, 망간, 비스무트, 아연, 이들의 화합물 또는 이들의 조합이 사용될 수 있고, 상기 고분자의 가교 반응이 부가형인 경우 예컨대 백금, 팔라듐, 로듐, 이들의 화합물 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
상기 복합체는 모재(100) 표면에 도포하고 경화하여 표면 코팅층(120)으로 형성될 수 있다.
상기 도포는 예컨대 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이팅, 딥 코팅, 플로우 코팅, 롤 코팅, 스크린 인쇄법 등의 방법으로 수행할 수 있다. 이 때 표면 코팅층(120)은 전술한 바와 같이 나노체(50b)의 함량이 다른 복수의 복합체 층을 포함하므로, 제1 함량의 나노체(50b)를 포함한 복합체 층을 소정 두께로 먼저 도포한 후 그 위에 제2 함량의 나노체(50b)를 포함한 복합체 층을 소정 두께로 도포할 수 있다.
상기 경화는 금속판(100)의 변형 온도 이하의 온도에서 열 경화, 광 경화 또는 이들의 조합으로 수행할 수 있다.
상기 표면 코팅층(120)의 두께는 모재(100)에 따라 달라질 수 있으나, 예컨대 약 0.5 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 이 중 상부 복합체 층(120b)은 약 100nm 내지 1㎛ 두께를 가질 수 있다.
상기 표면 코팅층(120)은 무질서하게 배열된 나노체(50a)의 일단부가 외측 방향으로 돌출되어 표면의 형상이 불규칙한 돌출 구조를 형성할 수 있다. 이러한 돌출 구조는 표면 코팅층(120)의 물에 대한 접촉 면적을 감소시켜 발수성을 더욱 개선할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 열 교환기 20: 냉매관
30: 냉매핀 50: 복합체
50a: 기재 50b: 나노체
100: 모재 120: 표면 코팅층
120a: 하부 복합체 층 120b: 상부 복합체 층
120ab: 중간 복합체 층

Claims (23)

  1. 기재(matrix) 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하고,
    상기 복합체 층은 모재와 맞닿는 제1 층 및 공기와 맞닿는 제2 층을 포함하며,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다르게 포함되어 있는
    열 교환기용 표면 코팅층.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 30 내지 45 부피%로 포함되고,
    상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 15 내지 25 부피%로 포함되는
    열 교환기용 표면 코팅층.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 40 부피%로 포함되고,
    상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 20 부피%로 포함되는
    열 교환기용 표면 코팅층.
  4. 제1항에서,
    상기 복합체 층은 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함하는 열 교환기용 표면 코팅층.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 층은 상기 모재와 공기 사이의 열 교환에 기여하는 열전달층이고,
    상기 제2 층은 공기 내에 포함된 수분의 부착을 억제하는 발수층인
    열 교환기용 표면 코팅층.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 층은 상기 제2 층보다 열 전도도가 높은 열 교환기용 표면 코팅층.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 층은 열전도도 1 W/mK 이상을 만족하는 표면 코팅층.
  8. 제1항에서,
    상기 제2 층은 접촉각 150도 이상 및 흐름각 5도 이하를 만족하는 표면 코팅층.
  9. 제1항에서,
    상기 제2 층은 100nm 내지 1㎛ 두께를 가지는 열 교환기용 표면 코팅층.
  10. 제1항에서,
    상기 나노체는 나노튜브, 나노파이버, 나노와이어, 나노파티클, 나노스피어 또는 이들의 조합을 포함하는 열 교환기용 표면 코팅층.
  11. 제1항에서,
    상기 기재는 실리콘계 고분자, 불소계 고분자, 불소 치환 실리콘 고분자 또는 이들의 조합을 포함하는 열 교환기용 표면 코팅층.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 다수의 기공을 가지는 열 교환기용 표면 코팅층.
  13. 제1항에서,
    상기 제2 층의 표면은 상기 나노체에 의한 돌출 구조를 가지는 열 교환기용 표면 코팅층.
  14. 모재, 그리고
    상기 모재의 표면에 형성되어 있으며 기재 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하는 표면 코팅층
    을 포함하고,
    상기 복합체 층은 상기 모재와 맞닿는 제1 층 및 공기와 맞닿는 제2 층을 포함하며,
    상기 제1 층과 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다르게 포함되어 있는
    열 교환기.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 30 내지 45 부피%로 포함되고,
    상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 15 내지 25 부피%로 포함되는
    열 교환기.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 40 부피%로 포함되고,
    상기 제2 층은 상기 나노체가 상기 복합체의 총 함량에 대하여 20 부피%로 포함되어 있는 열 교환기.
  17. 제15항에서,
    상기 복합체 층은
    상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함하는
    열 교환기.
  18. 제15항에서,
    상기 제1 층은 열전도도 1 W/mK 이상을 만족하고,
    상기 제2 층은 접촉각 150도 이상 및 흐름각 5도 이하를 만족하는
    열 교환기.
  19. 제15항에서,
    상기 표면 코팅층은 0.5 내지 100㎛의 두께를 가지고,
    상기 제2 층은 100nm 내지 1㎛ 두께를 가지는 열 교환기.
  20. 제14항에서,
    상기 나노체는 나노튜브, 나노파이버, 나노와이어, 나노파티클, 나노스피어 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 기재는 실리콘계 고분자, 불소계 고분자, 불소 치환 실리콘 고분자 또는 이들의 조합을 포함하는
    열 교환기.
  21. 모재, 그리고
    상기 모재의 표면에 형성되어 있으며 기재 및 나노체를 포함하는 복수의 복합체 층을 포함하는 표면 코팅층
    을 포함하고,
    상기 복합체 층은
    상기 모재와 맞닿고 있으며 열전도도 1 W/mK 이상을 만족하는 제1 층, 그리고
    공기와 맞닿고 있으며 접촉각 150도 이상 및 흐름각 5도 이하를 만족하는 제2 층
    을 포함하는 열 교환기.
  22. 제21항에서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 상기 나노체의 함량이 다른 열 교환기.
  23. 제21항에서,
    상기 복합체 층은
    상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 위치하며 상기 나노체의 함량이 점진적으로 변하는 제3 층을 더 포함하는
    열 교환기.
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