膜结合能量交换组件的制作方法
【专利说明】膜结合能量交换组件
[0001]相关申请的交叉使用
[0002]本发明申请涉及且要求来自美国专利申请N0.14/190，715 (名称为“膜结合能量交换组件”，申请日为2014年2月26日)的优先权，依次的，涉及并要求来自美国专利申请N0.61/783,048 (名称为“膜结合能量交换器”，申请日为2013年3月14日)的优先权，其特别地作为参考整体结合于此。
【背景技术】
[0003]通常，本申请的实施方式涉及一种能量交换组件，并且，具体地，涉及一种具有一个或多个膜片的能量交换组件，所述膜片设置为通过其传递显热和/或潜热。
[0004]能量交换组件用于在液流间传递诸如显热和/或潜热的能量。例如，气-气能量回收芯用于供暖、通风和空调(HVAC)中，以在两个气流间传递热量(显能，sensible energy)和水分(潜能，latent energy)。一种典型的能量回收芯配置为通过利用建筑物排出的气体将室外气体预先处理为所需状态。例如，使得室外气体通过所述组件靠近排出的气体。从而在其间进行供给气体流与排出气体流间的能量传递。例如，在冬天时，冷的且干燥的室外气体通过与热的且潮湿的排放气体进行能量交换而变暖并加湿。从而，室外气体的显能和潜能增加，而排放气体的显能和潜能减少。典型地，所述组件在供给气体进入建筑物之前减少了该供给气体的后处理，从而减少了系统的整体能量使用。
[0005]诸如气-气能量回收芯的能量交换组件可以包括一个或多个膜片，热量和湿度通过该膜片而在流体之间传递。各个膜片可以通过隔片与相邻膜片隔开。通过隔片隔开的堆叠的膜片层形成用于允许气流通过所述组件的通道。例如，将要被处理的室外气体可以进入设备的一侧，而用于处理室外气体的气体(如排放气体或清扫气体)进入设备的另一侧。热量和湿气通过膜片层而在两种气流间传递。从而，被处理后的供给气体可以被供给至封闭的结构，而排放气体可以排出至室外环境中或者返回至建筑物内的别处。
[0006]在能量回收芯中，例如，传递的热量通常取决于两种气流间的温差和对流换热系数，以及膜片的材料属性。在芯内传递的水分含量通常取决于两种气流间的湿度差和对流传质系数，但也依赖于膜片的材料属性。
[0007]许多公知的包括有膜片的能量回收组件通过将膜片包装或粘合至基板而组装。尤其是，能量回收组件的设计和组装可以影响气流间的热传递和湿气转移，从而影响设备的性能和成本。例如，如果膜片未被合适地粘附在隔片上，则会发生气体泄漏和压降的增加，因而降低能量回收芯的性能(以潜热效率来衡量)。相反地，如果使用过多粘合剂将膜片固定至隔片，则会减小用于热传递和湿气转移的可用范围，从而限制或从其它方面降低能量回收芯的性能。此外，膜片上粘合剂的使用还额外地增加了芯体组装期间的成本和劳力。另外，粘合剂的使用可能会导致在开始使用能量回收组件期间排出有害的挥发性有机物(VOCs) ο
[0008]而通过包装技术形成的能量回收组件可以减少成本并使膜片浪费最小化，这种组件的制造工艺通常是使用大量劳力的，并且/或者，使用了专门的自动化设备。这种包装还可能由于错误的密封而导致边缘泄漏。例如，典型地，膜片层间在能量回收组件的拐角处存在缝隙。另外，至少部分公知的包装技术会导致接缝，该接缝形成为沿膜片层延伸。典型地，利用胶带密封所述接缝，所述胶带阻塞了膜片的孔结构，并减少了组件内湿气传递的量。
【发明内容】
[0009]本发明公开的【具体实施方式】提供了能量交换组件，其具有一个或多个膜片，膜片直接结合至外框。本发明公开的【具体实施方式】可无需粘合剂或包装而形成。
[0010]本发明公开的一些【具体实施方式】提供膜板，该膜板构成为固定在能量交换组件内。膜板可包括限定中心开口的外框以及结合至外框的膜片。膜片跨过所述中心开口，并且其中所述膜片构成为传递通过其中的显能或潜能中的一者或两者。膜片可无需粘合剂而结合至外框。
[0011]所述外框可围绕膜片的边缘部分注塑成型。可选择的，膜片可超声波焊接于所述外框。在至少一个其它【具体实施方式】中，所述膜片可以是激光焊接于所述外框。在至少一个其它【具体实施方式】中，所述膜片可以是热密封地连接于所述外框。
[0012]外框可包括多个支架，该支架具有内边缘以限定所述中心开口。一个或多个隔片固定特征，例如凹部、连接部、插槽、狭缝、柄等，贯通所述内边缘形成或在至少一个所述内边缘内形成，。在至少一个【具体实施方式】中，外框可包括多个直立边角。
[0013]在至少一个【具体实施方式】中，外框与至少一个分隔的膜隔片一起配合以形成至少一个气体流道。在至少一个【具体实施方式】中，外框可一体成型并形成有至少一个膜隔片。
[0014]本发明公开的特定【具体实施方式】提供了一种能量交换组件，其包括多个膜隔片以及多个膜板。各个所述多个膜板可包括外框和膜片，外框限定有中心开口，该中心开口限定流道，膜片结合至所述外框，其中所述膜片跨过所述中心开口，并且其中所述膜片构成为传递通过其中的显能或潜能中的一者或两者，其中，各个所述多个膜隔片设置在所述多个膜板的两个膜板之间。
[0015]在至少一个【具体实施方式】中，多个膜板包括第一组膜板和第二组膜板。所述第一组膜板可相对于所述第二组膜板垂直定位。
[0016]在至少一个【具体实施方式】中，多个外框中的每一个可包括连接支架，该连接支架具有与所述多个直立边角反相的形状。所述外框包括至少一个倾斜连接支架，该倾斜连接支架构成为与所述多个隔片之一的反相特征匹配。所述多个隔片和所述多个膜板形成为堆叠层。
[0017]本发明公开的一些【具体实施方式】提供了一种形成膜板的方法，该膜板构成为固定在能量交换组件内，所述方法包括:形成外框，该外框限定有中心开口 ；以及将膜片结合至所述外框，其中所述膜片跨过所述中心开口，并且其中所述膜片构成为传递通过其中的显能或潜能中的一者或两者。
[0018]所述结合操作可包括将所述外框围绕所述膜片的边缘部分注塑成型。在至少一个【具体实施方式】中，所述结合操作包括将所述膜片超声波焊接于所述外框。在至少一个【具体实施方式】中，所述结合操作包括将所述膜片激光焊接于所述外框。在至少一个【具体实施方式】中，所述结合操作包括将所述膜片热密封地连接于所述外框。所述结合操作可无需使用如胶水、胶带等的粘合剂来完成。
【附图说明】
[0019]图1显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的俯视立体图；
[0020]图2显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的外框的俯视平面图；
[0021]图3显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜隔片的俯视立体图；
[0022]图4显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜堆栈的俯视爆炸图；
[0023]图5显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的能量交换组件的俯视立体图；
[0024]图6显示了根据本发明公开的【具体实施方式】中，设置在能量交换组件上的外壳的俯视立体图；
[0025]图7显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的具有外壳的能量交换组件的俯视立体图；
[0026]图8显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的堆栈框的俯视立体图；
[0027]图9显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的能量交换组件的俯视立体图，该能量交换组件具有固定在堆栈框内的多个膜堆栈；
[0028]图10显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的外框的俯视立体图；
[0029]图11显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的外框的边角视图；
[0030]图12显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的俯视立体图；
[0031]图13显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜片的俯视立体图，该膜片固定在膜板的外框的边角；
[0032]图14显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜隔片的俯视立体图；
[0033]图15显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜隔片的堆栈连接支架的侧视图；
[0034]图16显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜堆栈的俯视爆炸图；
[0035]图17显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的外框的俯视立体图；
[0036]图18显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板的外框的边角的俯视立体图；
[0037]图19显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜隔片的堆栈连接支架的侧视图；
[0038]图20显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的能量交换系统的简图，能量交换系统可操作地连接至封闭结构；
[0039]图21显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的模具的横截面简图，该模具构成为形成膜板；
[0040]图22显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜片的简化示意图，该膜片结合至膜板的外框；
[0041]图23显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜隔片的连接支架的侧视图；
[0042]图24显示了根据本发明公开的【具体实施方式】的形成膜板的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0043]当结合附图阅读时，将更容易理解上述
【发明内容】
以及以下对一些实施方式的具体描述。在文中使用时，以单数形式记载且带有单词“一个”或“一种”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个或多种元件或步骤，除非这种排除已被明确说明。另外，对于“一种实施方式”的说明不应解释为排除包含所列特征的其它实施方式的存在。此外，除非明确作出相反陈述，“包括”或“具有”一个或多个具有特定属性的元件的实施方式可以包括不具有该属性的其它元件。
[0044]图1示出了根据本发明公开的【具体实施方式】的膜板100的俯视立体图。膜板100可用在能量交换组件(例如能量回收芯体、膜热交换器等)中。例如，多个膜板100可堆叠形成能量交换组件。
[0045]膜板100包括外框101以整体保持膜片102。膜片102结合于膜板100。外框101可具有四边形以限定相似形状的开口，该开口接收并保持膜片102。例如，外框101可具有端架104，该端架104 —体地连接于侧向架106。端架104彼此平行并垂直于侧向架106。所述开口可通过结合为四边框部分的端架104和侧向架106来限定。在至少一个【具体实施方式】中，所述开口的区域可略小于由端架104和侧向架106限定的区域，从而使构成为传递能量的区域最大化。外框101可由塑料或复合材