热/焓交换器元件及生产方法

文档序号:9793784阅读:591来源:国知局
热/焓交换器元件及生产方法
【专利说明】热/焓交换器元件及生产方法
[0001]在35U.S.CS.119(e)&37C.F.R.S.1.78下有效的优先声明
[0002]本非临时专利申请基于以Marcel RIENDEAU的名义的,于2013年7月19日提交的申请号为61/856,306,题为“HEAT EXCHANGER ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCT1N(热交换器元件及生产方法)”的在先美国临时专利申请要求优先权,该在先美国临时专利申请通过引用并入本文。
技术领域
[0003 ]本发明涉及热交换器,且更具体地,涉及热交换器元件。
[0004]背景
[0005]使用不同类型的热交换器用于不同的目的是现有技术水平。通常,热交换器用于将热能从一种流体或介质回收至另一种中。这种热能称为显能量(sensible energy)。通常为空气的一种流体的热能或显能量被回收至邻近第一种流动的例如平行流、逆向流或横流的另一种中,其中流体处于更低温度。通过倒置流体流,该两者之间的交换将产生更冷的流体。用于显能量回收的热交换器通常由金属或塑料板制成。由于可以是横流、平行流或逆向流,因此存在不同的类型。各板在它们自身之间界定流动通道,使得流体可以在板之间流动。例如,这样的设备用在住宅和商业通风设备(HRV)中。
[0006]另一种类型的能量交换器指所谓的潜能,其包含在空气水分中。为了交换潜能,已知的是使用由干燥剂浸渍的纤维素或聚合物制成的干燥剂涂敷金属或塑料基板或膜。在由纤维素或聚合物制成的板之间,空气通道被界定或产生以允许流体沿板的表面通过,因此将水分从一个流体转移至另一个中。由于膜通常不具有结构强度,已知的是将膜与框架或网格进行结合,该框架或网格因此界定膜之间的开口。
[0007]在上面的结合的情况下,能量交换器称为焓交换器。这些焓交换器允许显能量与潜能的交换,导致总能量回收。
[0008]目前可行的膜材料通过卷递送。膜材料是焓交换器的最重要的部分。该膜必须被固定且密封至一种类型的网格或框架,且以一种方式被布置以允许流体在每个膜层之间流动。所以,明显的是已知技术的焓交换器是折衷的。它们将通常损失显能量以获得潜能,作为当前使用的膜的选择的范围与特征的结果。
[0009]由各自的元件建造的这样的热交换器例如WO02/072242A1。由纤维制成的各自的膜被定位在网格上。网格被堆叠因此改变板的方向以产生不同的空气流方向。
[0010]本发明旨在改善当前热/焓交换器的一些缺点。
[0011]概述
[0012]提供本概述从而以简化的形式来介绍概念的精髓,该概念在下面的详细描述中被进一步描述。本概述既不旨在确认所要求保护的主题的关键的特征或本质的特征,也不旨在用于帮助确认所要求保护的主题的范围。
[0013]本发明的第一方面针对用于生产热/焓交换器元件的方法,其包括以下步骤:根据板的外部尺寸内的预定穿孔图案对平板元件进行穿孔、将具有水蒸气透过特性(例如,具有较高的水蒸气透过率(WVTR),WVTR是在特定的条件下水蒸气透过膜的稳态速率)的薄聚合物膜应用至板元件的至少一侧,以及使板元件成形为呈现波纹图案的期望的形状,由此聚合物膜被成形为与该板元件的波纹图案形状相同的波纹图案形状。
[0014]任选地,该方法的特征可在于板元件是塑料板。
[0015]该方法的特征还可在于板使用针、销、模具以及冲头、激光,或类似物中的至少一个穿孔。
[0016]该方法的特征还可在于将薄聚合物膜应用至板元件的至少一侧以及使板元件成形为呈现波纹图案的期望的形状的步骤同时进行。
[0017]任选地,该方法的特征在于在板元件的成形步骤中,聚合物膜被结合至板元件,优选地热结合至板元件。该方法的特征还可在于聚合物膜由磺化共聚物,优选地由嵌段共聚物制成。另外地,该方法的特征还可在于波纹图案内的并行延伸的任何波纹的空间频率和/或穿孔密度(即,每单位面积的穿孔数目)是变化的,优选地在边界区域中是变化的,以改善抗冻性。
[0018]本发明的第二方面针对热/焓交换器元件,优选地使用如本发明的第一方面限定的方法生产的热/焓交换器元件,其包括具有呈现预定穿孔图案和预定波纹图案的形状的板元件。板元件的至少一侧被具有水蒸气透过特性的薄聚合物膜覆盖。
[0019]任选地,热/焓交换器元件的特征在于薄聚合物膜被结合,优选地热结合至板元件。热/焓交换器元件的特征可在于板元件的穿孔区域包括波纹状的或压纹的表面区域。
[0020]另外地,热/焓交换器元件的特征可在于板元件的边界区域中的波纹的宽度比板元件的中间区域中的波纹的宽度大,和/或板元件的边界区域中的穿孔密度(即,每单位面积的穿孔数目)比板元件的中间区域中的穿孔密度大。热/焓交换器元件的特征可在于该波纹被定向为引导流体流动。
[0021]任选地,热/焓交换器元件的特征在于穿孔是多种形状和尺寸(范围从70μπι2至3.0mm2)的开口,优选地,在边界区域内提供不小于板元件的总板表面的50%的总开口面积。
[0022]具有在平行的方向上固定至彼此以形成允许流体穿过其流动的两个流体路径的至少三个板状热/焓交换器元件的热/焓交换器,其特征可在于该板状热交换器元件是根据本发明的第二方面的上面提到的特征的元件。另外地,热/焓交换器其特征可在于热/焓交换器元件借助于例如激光焊接或超声焊接的焊接,或借助于胶合被固定至彼此。
[0023]本发明的第三方面针对生产热/焓交换器元件的方法,其包括以下步骤:根据板外部尺寸内的预定穿孔图案对平板元件进行穿孔,使板元件成形至期望的压纹图案和几何形状,以及将具有水蒸透过特性的聚合物膜应用至板元件的至少一侧。
[0024]任选地,该方法的特征在于金属箔,优选地铝箔被用于该板。该方法的特征还可在于板使用销、模具以及冲头、激光,或类似物中的至少一个穿孔。
[0025]该方法的特征可在于步骤b)中的形成且切割成形状根据级进冲压技术(progressive stamping technique)在具有模具和工具的金属冲压机上进行(通过压纹)。该方法的特征可进一步在于聚合物膜由嵌段共聚物制成。
[0026]任选地,该方法的特征在于聚合物膜被结合至成形的板元件,优选地热结合至成形的板元件。
[0027]本发明的第四方面针对热/焓交换器元件,优选地使用本发明的第三方面界定的方法生产的热/焓交换器元件。热/焓交换器包括具有呈现预定穿孔图案的形状的板元件。板元件的至少一侧被具有水蒸气透过特性的薄聚合物膜覆盖。
[0028]任选地,热/焓交换器的特征在于板元件由金属箔,优选地铝箔制成。热/焓交换器元件的特征还可在于板元件的边界区域没有被穿孔。另外地,热/焓交换器的特征可在于板元件的形状呈现压纹图案。
[0029]热/焓交换器的特征在于薄聚合物膜被结合至板元件,优选地热结合至板元件。任选地,热/焓交换器的特征进一步在于板元件具有允许气密连接至另一个类似的板元件的边界非穿孔区域。
[0030]另外地,热/焓交换器元件的特征可在于穿孔是多种形状和尺寸(范围从200μπι2至18.0mm2)的开口,且优选地在板元件边界区域内提供不小于总平板表面的50%的总开口面积。
[0031]具有被固定至彼此作为堆叠件以形成允许流体穿过其流动的两个流体路径的至少三个板状热/焓交换器元件的热/焓交换器,其特征可在于所述板是根据如上面限定的在本发明的第四方面限定的热/焓交换器的元件。
[0032]任选地,该热/焓交换器的特征可在于该热/焓交换器元件使用压接、焊接以及胶合工艺中的至少一个被固定至彼此。
[0033]附图简述
[0034]本发明的进一步的特征和示例性优点将从结合附图获得的以下详细描述而变得明显,在附图中:
[0035]图1是制造根据本发明的教导的示例性热/焓交换器元件的第一示例性工艺的侧视图;
[0036]图2是制造根据本发明的教导的示例性热/焓交换器元件的第二示例性工艺的侧视图;
[0037]图3是制造根据本发明的教导的示例性热/焓交换器的第一示例性工艺的侧视图;
[0038]图4是制造根据本发明的教导的示例性热/焓交换器的第二示例性工艺的侧视图;
[0039]图5是根据本发明的教导的第一示例性方法的第一流程图;和
[0040]图6是根据本发明的教导的第二示例性方法的第二流程图。
[0041 ] 详细描述
[0042]序列号为US 13/744,917的以US2013/0269906公布的专利申请与序列号为ΕΡ12000365的以ΕΡ2618090公布的专利申请在此通过引用并入。
[0043]本发明旨在提供热/焓交换器元件和热/焓交换器以及用于生产热/焓交换器元件的方法。该发明性的热/焓交换器元件允许制造热/焓交换器,因此显能量交换与潜能交换的效率就可以改变且被控制,且特别地可以改善总能量效率和抗冻性。
[0044]根据本发明的实施方案,提供用于生产热/焓交换器元件的方法,其包括a)在任何期望的区域中且以任何期望的尺寸穿孔具有界定的外部尺寸的未成形的板元件,b)用具有潜能交换特性的薄聚合物膜覆盖未成形的板元件的至少一侧,和c)使该板元件成形为期望的形状和波纹和/或压纹图案。应注意,根据生产热/焓交换器做出的选择和在用于板元件的材料方面做出的选择,操作b)与c)可以不同的顺序执行。更具体地,当板元件由塑料制成时,执行的测试表明,假如适当地设置且控制温度,b)可以在C)之前被执行,导致令人满意的结果,而当板元件由铝制成时,执行的测试表明C)在b
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