具有微孔隔膜的能量交换组件的制作方法_2

文档序号:9422361阅读:来源:国知局
内。
[0023]能量交换组件10可以包括多个沿纵轴z (elevat1n axis z)垂直堆叠的层(layer or level) 26。每个层26可包括位于两个微孔隔膜16之间的间隔件18。一个隔膜16可在间隔件18的下面,而层26的另一个隔膜16被设置在间隔件18的上面。在一种实施方式中,间隔件18和隔膜16以交替模式被堆叠,以使得仅一个隔膜16隔开相邻的间隔件18。因此,相邻的层26A、26B可分享一个隔膜16。在相邻的层26A、26B中的间隔件18可定向为彼此正交,从而使空气通道19通过间隔件18在不同的方向引导空气。例如,在层26A中的空气通道19可被定向为平行于轴线Y,而层26B中的空气通道19可被定向为平行于轴线X,轴线X垂直于轴线I (或者轴线X与轴线I之间形成有锐角)。因此,层26A可被定向成在入口侧30接收第二空气流14,且引导第二空气流14到出口侧31,而平面26B可被定向成在入口侧32 (其垂直于入口侧30)接收第一空气流12,且引导第一空气流12到出口侧33 (其垂直于出口侧31)。因此,通过层26A的空气流14在通过平面26B空气流12的横向流动方向进行。如此,可感测的和/或潜在的能量可在层26A和层26B之间被交换。
[0024]例如,如图1所示,第一空气流12可进入入口侧32作为冷的、干燥的空气。当第一空气流12通过能量交换组件10时,第一流12的温度和湿度都通过与第二空气流14的能量转移而被提升,第二空气流14通过入口侧30进入能量交换组件10作为暖的、湿润的空气。因此,出口侧33传递出来的第一空气流12作为暖的、湿润的空气(相对于第一空气流12通入入口侧32之前),而出口侧31传递出来的第二空气流14作为冷的、干燥的空气(相对于第二空气流14通入入口侧30之前)。通常,穿过层26A和层26B的第一空气流12和第二空气流14的温度和湿度趋向于彼此至少部分地平衡。例如,层26A内的暖的、湿润的空气通过与层26B内的冷的、干燥的空气的热交换被冷却和干燥。层26B内的冷的、干燥的空气通过层26A内的暖的、湿润的空气被加热和加湿。因此,通过能量交换组件10之后,穿过层26A的第二空气流14可被冷却和干燥。相反地,通过能量交换组件10之后,穿过层26B的第一空气流12可被加热和加湿。
[0025]图2示出了根据本文所公开的一种实施方式的图1所示的能量交换组件10的两个相邻的层26的透视分解俯视图。该层26包括交替的间隔件18和微孔隔膜16,其在层堆叠体202中堆叠在彼此的顶部。该微孔隔膜16可形成隔膜面板206的一部分,该隔膜面板206可选择地与间隔件18堆叠。隔膜面板206可以各自包括微孔隔膜16的片材和外框架208,该隔膜16与外框架208连接、布置或集成。外框架208可以是塑料或其它聚合物框架,在由该框架208限定的内部空间(未示出)内,外框架208保持微孔隔膜16为拉伸或至少紧的配置。当框架208装配层堆叠体202时,框架208可与间隔件18接合。在一种可选择的实施方式中,隔膜面板206不包括外框架208。
[0026]微孔隔膜16可包括薄的、多孔的片材,该片材由展开的聚四氟乙烯(expandedpolytetrafluoroethylene, ePTFE)、聚丙稀(polypropylene, PP)、尼龙(nylon)、聚偏二氟乙稀(polyvinylidene fluoride,PVDF)、聚酿讽(polyethersulfone,PES)、上述材料的组合或者类似的材料组成。隔膜16可以是疏水的或者亲水的(例如,假设由尼龙组成)。隔膜16可任选通过干拉伸工艺(dry stretch process)、湿拉伸工艺(wet stretch process)或其他工艺来制造。在至少一种实施方式中,隔膜面板206可包括背衬层(未在图2中示出),该背衬层与微孔隔膜16结合以提供支撑隔膜16的结构。该背衬层可以是纺粘无纺布网或无纺布网(a spunbond non-woven or a non-woven mesh)。该背衬层可由包括聚丙稀(polypropylene, PP)、聚乙稀(polyethylene, PE)、涤给(polyester)、尼龙(nylon)、玻璃纤维(fiberglass)和/或者类似的材料制成。隔膜面板206的背衬层为微孔隔膜16提供支撑,使得隔膜16更硬和更耐用。在至少一种实施方式中,每个背衬层结合到一个单一的片材或微孔隔膜16的层以形成每个隔膜面板206。
[0027]间隔件18可由塑料、金属或类似材料制成。如图2所示,间隔件18包括壁210,该壁210被彼此对准平行,并且连接结构上支撑壁210的横杆212。空气通道19形成在相邻的壁210之间,且沿着壁210的长度延伸。例如,壁210可以与在间隔件18的上面或者下面的隔膜面板206接合。壁210的高度可以限制通道19的高度。横杆212可具有相对于壁210的高度较小的高度,以防止横杆212阻碍空气流通过通道19流动。在可选择的实施方式中,间隔件18可具有各种其他尺寸和形状。例如,间隔件可以呈波纹状而不是直立壁,以具有曲面、起伏壁或锯齿倾斜壁。
[0028]在层堆叠体202的装配中,下部间隔件18A被安装在下部隔膜面板206A的顶部。中间隔膜面板206B随后被安装在间隔件18A的顶部。然后,上部间隔件18B被安装在中间隔膜面板206B上,以及上部隔膜面板206C被安装在上间隔件18B。在本文的应用中,相对术语或方位术语例如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”和“中间”仅用于区分引用的部件,并不必需要求在能量交换组件10(如图10所示)或能量交换组件10的周围环境中的特定的位置或方向。该堆叠模式可以继续以产生期望的高度的能量交换组件10。在一种实施方式中,上部间隔件18B相对于下部间隔件18A转动90°。因此,通过间隔件18A的通道19正交于通过间隔件18B的通道19,以使得空气流沿交叉流动方向相通过邻的层26A、26B的通道19。或者,隔膜16和间隔件18可以被布置为支撑各种其它空气流方向,例如,逆流(counter-flow)、顺流(concurrent flow)和类似物。
[0029]图3示出了根据本文所公开的一种实施方式的层堆叠体202 (如图2所示)的两个相邻的层的端视图。两个层26包括三个隔膜面板206和分离该面板206的两个间隔件18。间隔件18可各自包括直立平行壁210,该直立平行壁210之间限定空气通道19。例如,间隔件18可以彼此正交定向,使得上部间隔件18B的壁210定向为与下部间隔件18A的壁210垂直。空气流被配置成沿方向220和方向222通过隔膜面板206之间的空气通道19。方向220被示为延伸到页面中,并且方向222被示为向右延伸。可选地,方向220、方向222可以被翻转。第一空气流12(如图1所示)可以被配置为沿方向222流动,以及第二空气流14(图1)可以被配置为沿方向220流动。可感测的和潜在的能量可以被传递到或来自沿箭头224的方向通过隔膜面板206的空气流。隔膜面板206包括微孔隔膜(如图2所示),其被设计成最大化通过隔膜面板206的蒸汽的量,同时最小化穿过面板206的空气的传递。
[0030]图4示出了根据一种实施方式的图1所示的能量交换组件10的放大的微孔隔膜16。为了平衡透气性与透湿性(例如,蒸汽扩散阻力),该微孔隔膜16可具有以下特定范围的特征。例如,该微孔隔膜16可以包括各种孔402,该孔402延伸穿过薄隔膜16。这些孔402可具有小于0.5微米(μπι)的孔尺寸或孔径404。在一种实施方式中,孔402的孔尺寸404在0.01 μπι和0.4μπι之间。在本文所使用中,术语“之间”引入了一个值的范围是指“之间并且包括”,使得该范围包括列出端点值。更特别地,孔尺寸404可在0.02 μ m和0.3 μ m之间。更特别地,孔尺寸404可在0.04 μ m和0.2 μ m之间,或者更特别地在0.06 μ m和0.1 μπι之间。孔尺寸404和/或尺寸的范围被选择以降低隔膜16的蒸汽扩散阻力,以允许蒸汽传输,同时也充分地降低通过隔膜16的透气性。在一种实施方式中,孔402的形状没有限制。例如,孔402可以是椭圆形的(如图4所示),或者可以是矩形、圆形或类似的形状。
[0031]微孔隔膜16可具有40%和80%之间的孔隙率。孔隙率是材料中的孔隙或者空隙的分数或百分比。在一种实施方式中
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