专利名称：热交换器元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一个内部流动通路的板型热交换器元件，其包括两个板，所述板限定了入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的内部流动通路。本发明还涉及这种元件的许多使用。
背景技术：
板型的热交换器元件是众所周知的，并典型地由金属制成。取决于相关金属的价格和制造(所述制造包括切割、成形和焊接/铜焊)所需的时间，这种元件的制造成本相对较高。在使用中，以金属为基础的元件相对较重，并具有高导电率，这在一些情况中可能是不利的。这种元件还是坚硬的，并且，如果遭受弯曲或冲击力，容易产生缺陷。还已经提出了一种由橡胶基材料制成的热交换元件，但是，这种元件是柔性的，并由此不适于需要形状和体积的稳定性的应用。
发明内容
因此，本发明的一个目的是，提供一种解决或至少在一定程度上减轻上述问题或挑战的热交换器元件。此目的由本发明实现，如其在所附独立权利要求中限定的。另一目的是介绍这种热交换元件的许多使用。这由具有一个内部流动通路的板型热交换器元件来实现，其包括限定了入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的内部通路的两个板，其中，所述通路被限定在自支撑聚合物材料的两个大致平行的板之间。因此，在工业化处理中，可以以节省成本的方式制造抗蚀热交换器元件。聚合物材料易于成形和连接，并且是形状稳定的，但是也允许一些弯曲，使得其可承受弯曲和冲击力。因此，例如，可水平地放置该元件，并仅在其边缘处悬挂。在一个实施方式中，至少一个所述板是非导电材料的。这样，此热交换器元件可用在需要避免火花放电、短路或其它电现象的情况和地方中。在一个实施方式中，至少一个板可显示出构造通路的图案。在一个替代实施方式中，一个板显示出构造通路的图案，另一个板是平的。在一个实施方式中，可通过表现出同质材料的接合部或用具有与接合部周围的板材料相同的分子结构的接合部将板结合于彼此，由此减小不利地影响接合部的波动温度的危险。 在一个实施方式中，板之间的接合部可具有与接合部之间的板厚度相同的材料厚度。在一个实施方式中，聚合物材料可来自一组热塑材料，其包括，例如，ABS塑料、聚碳酸酯塑料、聚丙烯等。在一个实施方式中，元件中的板可包括构成特定板的特征的层。在一个实施方式中，两个板可具有不同的材料特性。这些特性的实例可以是抗紫外线性、抗冲击性和允许用在食品或制药应用中的定义的卫生特性，以及电阻率。在一个实施方式中，多个点接合部可布置在板与板之间并分布在通路区域上。凹座可布置在至少一个板中。无论是在抵抗弯曲的方面，还是当受到内部压力时在抵抗体积变化的方面，这些点接合部均有助于增加元件的稳定性。此附加强度还使得在一些场合中可能用此元件作为结构中的载重部件。在本发明的一个实施方式中，入口和出口可分别设置有连接器装置。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在太阳能装置中用作吸收器，用于水或其它流体的加热。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在用于降低建筑物中的温度的装置中用作冷却杆，其中，可将所述元件定位在天花板、墙壁、柱子、独立的或定位在地板中。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在用于升高建筑物中的温度的装置中用作热分布元件，其中，可将所述元件定位在天花板、墙壁、柱子、独立的或定位在地板中。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在地面能量系统中用作地下收集器元件。这里，保持内部通路且在没有塑性变形或破裂的同时接受一定弯曲的能力，使得这种元件可能能够承受正常的地面移动和力。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在工业处理和食品生产应用中用作热交换器元件。存在许多获准在例如食品生产中使用的聚合物材料，并且，其中的一些还能够用在根据本发明的热交换元件中。本发明还涉及如上所述的热交换器元件的使用，在温度调节装置中用作吸热器， 用于冷却电子部件，所述电子部件由于靠近或邻接具有导电率的元件而受到不利影响。
在下文中，将在本发明的实施方式的详细描述的基础上更详细地说明本发明，这些实施方式仅代表实施例。在其以下描述中，参考附图，其中图1示意性地示出了根据本发明第一实施方式的元件的透视图。图2示意性地示出了图1中的元件的侧视图。图3示意性地示出了在一个实施方式中使用的连接装置的分解透视图。
具体实施例方式在图1和图2中，示意性地示出了根据本发明的热交换元件1的第一实施方式。元件1具有平的第一矩形板2和显示出图案的第二矩形板3，当连接时，所述第二板和所述第一板1 一起限定出入口通道4和出口通道5以及在所述入口与所述出口之间延伸的通路6。两个矩形板由Imm厚的热塑性材料(ABS)制成。ABS的最重要的机械特性是抗性和韧性，但也可对其进行多种改良以提高其抗冲击性、韧性、以及抗热性和抗紫外线性。其还是一种热塑性材料，可被加热并给予一定形状，当温度再次返回至低于允许塑性变形的点时，其将保持所述形状。可将形成于第二板3中的图案描述为，从板初始时作为其一部分的平面中沿一个方向白勺地形错位topographic dislocation)。
第二板3的尚未错位的部分将留在其初始平面中，因此，当两个板处于连接位置中时，所述尚未错位的部分将能够与第一板2的表面邻接。在此实施方式中，可将第二板3中的图案描述为，示出了布置于矩形板的相对边缘部分处且与相应边缘平行的两个平行半管。在所述半管之间，在该区域上分布圆片图案或许多球形帽错位。从有图案侧看元件，如图1所示，实际上在元件的转角中可看到第一板2的部分。 其原因是，已经从第二板3切掉这些转角，以使得分别限定入口通道4和出口通道的半管形状终止在离相应附近边缘一定距离处。因此，对将放在每个开口 4’、4”、5’、5”中的附加装置(attachment means)提供空间，并仍位于矩形元件的外边缘内。此外，入口通道4具有入口 4’，可通过入口 4’供应流体。入口通道4沿着其延伸部设置有许多孔，允许流体进入通路图案6中。如果在系统中仅使用一个元件，那么可将入口通道4的相对侧处的开口 4”堵住，或者如果在系统中使用另一元件，那么可将开口 4”与下一个元件的入口连接。出口通道5沿着其延伸部设置有许多孔，允许流体在通路图案6中从通道流入出口通道5，以进一步通过出口 5’从元件传送。如果在系统中仅使用一个元件，那么可将出口通道5的相对侧处的开口 5”堵住，如果在系统中平行地使用另一元件，那么可将开口 5”与上一个元件的出口连接。入口通道和出口通道除了它们分别用于在图案化通路的整个宽度上分布流体和从图案通路接收/收集流体的相应功能以外，入口通道和出口通道均可用作流体通过的通道。在制造元件的过程中，加热第二板3，并在将第二板3带至与第一板2预期相对位置中与第一板2相对之前给予第二板3预期的形状。然后，加热两个板之间的接触表面并使其压在彼此之上，以在两个接触表面之间形成同质接合部，而在接合部中没有添加附加材料。在本发明的另一实施方式中，连接装置被定位在入口通道和出口通道的两端处的相应开口中。参考图3，根据本实施方式的连接装置是速接连接器的形式的，其用于管道、管子或软管的无工具连接。该连接器包括具有第一插入部分11的壳体10，该壳体10示出了一通孔和一外部，该外部与该壳体将用在其中的开口互补地设计。这里，入口通道和出口通道在其相应的开口处均具有相同的对称内部形状，因此，一种壳体构造可用于所有四个开口。 插入部分11旨在由相应通道容纳。优选地，用与板相同的材料制造壳体，因此，可通过施加热量和压力且不需提供附加材料，来实现壳体到元件的固定。而且，还可用粘合剂、焊接或其它适当的固定装置或方法来固定壳体。壳体10进一步包括被布置为用于容纳与之附接的物体的容纳部分12。容纳部分 12包括与所述通孔连接并具有埋头轴环14的圆柱形膛孔13。容纳部分12被布置为与以下装置相配合0形环15形式的密封装置(被布置为保持在所述埋头轴环14上)、被布置为保持在0形环15上的平面垫圈16、以及环17形式的管道/管子/软管夹紧装置，在所述环17内侧上设有内部倒钩18。环17旨在保持平面垫圈，倒钩18旨在夹紧通过环17插入的管道/管子/软管。最后，可释放的锁定装置19通过防止夹紧装置/环17回到圆柱形膛孔13的外面而将夹紧装置/环17可释放地保持在一定位置中。这里，锁定装置19是可枢转的夹具。因此，如果0形环15、平面垫圈16和环17处于适当的位置且用锁定装置19将其锁定，那么，管子可被插入通过环17、平面垫圈16以及通过插入变紧的0形环15，直到管子与埋头轴环14邻接为止。即使当对系统加压时，倒钩也将防止管子松脱。如果打开锁定装置19，那么可从连接器去除管子。如果插入圆筒而不是插入管子，那么将堵塞开口。还可使用适合装配于连接装置中并防止流体通道的其它物体。此外，在一个实施方式中，通路图案提供最大高度(即，在垂直于大致平行于两个板的平面的方向上测得的两个板的内表面之间的最大距离)，其小于大致平行于两个板的平面中的其宽度或延伸部的1/5。在一个替代实施方式中，此高度小于其宽度的1/10。上述元件可在用于从太阳能收集热量的设备中用作吸收器元件。为此，在聚合物材料中选择相对更大的含碳量，以使收集器为黑色的。这种系统具有流体(例如水)，其通过元件并由太阳能加热。然后，其继续所加热的流体的某种使用。这种使用可以直接使用热水或通过热交换器间接使用热水。为了改进效率，可将该元件放在具有透明盖的箱子中的绝缘床上。为了固定元件，可在其边缘夹紧元件，或者元件可设置有穿过其主表面的固定孔，假设界定所述孔的边缘是密封的。元件的自支撑特性使得可能将元件悬挂在墙壁上或放在屋顶中，无需额外的支撑结构。上述元件还可用作系统中的冷却杆，以用循环冷却流体降低建筑物中的温度。除了具有相对低的重量外，还可对热塑性材料给出不同的颜色和形状。如果建筑物设置有以温暖流体的循环为基础的加热系统，那么上述元件还可在这种循环流体系统中用作热分布元件。上述元件的另一使用是，作为地面能量系统中的地下收集器元件。这种系统通常使用软管在防冻深度上从地面收集热量，例如用在花园中，或在一些水中浸没至防冻深度， 例如湖。与软管相比，根据本发明的元件可在更小的表面区域上收集相同量的能量。与金属的板型元件相比，由于根据本发明元件的材料特征接受一些弯曲，不产生塑性变形或破裂， 所以根据本发明的元件将更可能经受得住在地面的移动。在上述元件的又一使用中，该元件在工业处理或食品生产处理中用作热交换器元件。在后者中，卫生方面是重要的，具有适于这种使用并且当制造根据本发明的元件时可能在板中使用的热塑性材料。上述元件还可用于冷却电子部件，所述电子部件由于靠近或邻接具有导电率的元件会受到不利影响。这种部件的实例是涉及发送和接收无线电波的部件、射频电路和太阳能电池。如果例如在ABS材料中期望高电阻率，那么，选择较小或排除的含碳量，以及不吸收湿气的质量。非导电材料可以是，例如，具有高于IXlO6Qm的电阻率，优选地高于 1 X IO8 Ω m,更优选地高于1 X IO10 Ω m,最优选地高于1 X IO13 Ω m。词语“包括”并不排除在权利要求中列出的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。 元件前的词语一个(“a”或“an”)不排除多个这种元件的存在。
权利要求
1.一种板型的热交换器元件，其具有一个内部流动通路，所述热交换器元件包括限定入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的内部通路的两个板，其中，所述通路被限定在自支撑聚合物材料的两个大致平行的板之间，其中，在通路区域上分布有位于所述板之间的多个点接合部。
2.根据权利要求1所述的热交换器元件，其中，至少一个所述板是非导电材料的。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的热交换器元件，其中，至少一个板显示出构造所述通路的图案。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热交换器元件，其中，一个板显示出构造所述通路的图案，另一个板是平的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器元件，其中，通过材料同质接合部将所述板结合于彼此。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器元件，其中，用具有与所述板相同分子结构的接合部将所述板结合于彼此。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的热交换器元件，其中，所述板之间的接合部具有与所述板相同的材料厚度。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的热交换器元件，其中，所述聚合物材料来自一组热塑性材料，例如，包括ABS、聚碳酸酯、聚丙烯。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的热交换器元件，其中，所述板包括构成所述板的特征的层。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在用于水或其它流体的加热的太阳能装置中用作吸收器。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在用于降低建筑物中的温度的装置中用作冷却杆。
12.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在用于升高建筑物中的温度的装置中用作热分布元件。
13.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在地面能量系统中用作地下收集器元件。
14.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在工业处理和食品生产应用中用作热交换器元件。
15.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器元件的使用，所述热交换器元件在用于冷却电子部件的温度调节装置中用作吸热器，所述电子部件由于靠近或邻接具有导电率的元件而受到不利影响。
全文摘要
本发明涉及一种板型的热交换器元件，其具有一个内部流动通路，所述热交换器元件包括限定入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的内部通路的两个板，其中，所述通路位于自支撑聚合物材料的两个通常平行的板之间。本发明还涉及这种热交换器元件的使用，其用作太阳能装置中的收集器、用作冷却杆、用作热分布元件、用作地下收集器、用作工业处理中的热交换器元件、以及用作用于冷却电子部件的设备中的吸热器，所述电子部件由于靠近或邻接具有导电率的元件而受到不利影响。
文档编号F28D9/00GK102171528SQ200980138597
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月22日 优先权日2008年9月30日
发明者佩尔·贡纳尔·埃里克松 申请人:日心公司