專利名稱：熱交換器元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個內(nèi)部流動通路的板型熱交換器元件，其包括兩個板，所述板限定了入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部流動通路。本發(fā)明還涉及這種元件的許多使用。
背景技術(shù)：
板型的熱交換器元件是眾所周知的，并典型地由金屬制成。取決于相關(guān)金屬的價格和制造(所述制造包括切割、成形和焊接/銅焊)所需的時間，這種元件的制造成本相對較高。在使用中，以金屬為基礎(chǔ)的元件相對較重，并具有高導(dǎo)電率，這在一些情況中可能是不利的。這種元件還是堅硬的，并且，如果遭受彎曲或沖擊力，容易產(chǎn)生缺陷。還已經(jīng)提出了一種由橡膠基材料制成的熱交換元件，但是，這種元件是柔性的，并由此不適于需要形狀和體積的穩(wěn)定性的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種解決或至少在一定程度上減輕上述問題或挑戰(zhàn)的熱交換器元件。此目的由本發(fā)明實現(xiàn)，如其在所附獨立權(quán)利要求中限定的。另一目的是介紹這種熱交換元件的許多使用。這由具有一個內(nèi)部流動通路的板型熱交換器元件來實現(xiàn)，其包括限定了入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路的兩個板，其中，所述通路被限定在自支撐聚合物材料的兩個大致平行的板之間。因此，在工業(yè)化處理中，可以以節(jié)省成本的方式制造抗蝕熱交換器元件。聚合物材料易于成形和連接，并且是形狀穩(wěn)定的，但是也允許一些彎曲，使得其可承受彎曲和沖擊力。因此，例如，可水平地放置該元件，并僅在其邊緣處懸掛。在一個實施方式中，至少一個所述板是非導(dǎo)電材料的。這樣，此熱交換器元件可用在需要避免火花放電、短路或其它電現(xiàn)象的情況和地方中。在一個實施方式中，至少一個板可顯示出構(gòu)造通路的圖案。在一個替代實施方式中，一個板顯示出構(gòu)造通路的圖案，另一個板是平的。在一個實施方式中，可通過表現(xiàn)出同質(zhì)材料的接合部或用具有與接合部周圍的板材料相同的分子結(jié)構(gòu)的接合部將板結(jié)合于彼此，由此減小不利地影響接合部的波動溫度的危險。 在一個實施方式中，板之間的接合部可具有與接合部之間的板厚度相同的材料厚度。在一個實施方式中，聚合物材料可來自一組熱塑材料，其包括，例如，ABS塑料、聚碳酸酯塑料、聚丙烯等。在一個實施方式中，元件中的板可包括構(gòu)成特定板的特征的層。在一個實施方式中，兩個板可具有不同的材料特性。這些特性的實例可以是抗紫外線性、抗沖擊性和允許用在食品或制藥應(yīng)用中的定義的衛(wèi)生特性，以及電阻率。在一個實施方式中，多個點接合部可布置在板與板之間并分布在通路區(qū)域上。凹座可布置在至少一個板中。無論是在抵抗彎曲的方面，還是當(dāng)受到內(nèi)部壓力時在抵抗體積變化的方面，這些點接合部均有助于增加元件的穩(wěn)定性。此附加強度還使得在一些場合中可能用此元件作為結(jié)構(gòu)中的載重部件。在本發(fā)明的一個實施方式中，入口和出口可分別設(shè)置有連接器裝置。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在太陽能裝置中用作吸收器，用于水或其它流體的加熱。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在用于降低建筑物中的溫度的裝置中用作冷卻桿，其中，可將所述元件定位在天花板、墻壁、柱子、獨立的或定位在地板中。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在用于升高建筑物中的溫度的裝置中用作熱分布元件，其中，可將所述元件定位在天花板、墻壁、柱子、獨立的或定位在地板中。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在地面能量系統(tǒng)中用作地下收集器元件。這里，保持內(nèi)部通路且在沒有塑性變形或破裂的同時接受一定彎曲的能力，使得這種元件可能能夠承受正常的地面移動和力。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在工業(yè)處理和食品生產(chǎn)應(yīng)用中用作熱交換器元件。存在許多獲準(zhǔn)在例如食品生產(chǎn)中使用的聚合物材料，并且，其中的一些還能夠用在根據(jù)本發(fā)明的熱交換元件中。本發(fā)明還涉及如上所述的熱交換器元件的使用，在溫度調(diào)節(jié)裝置中用作吸熱器， 用于冷卻電子部件，所述電子部件由于靠近或鄰接具有導(dǎo)電率的元件而受到不利影響。


在下文中，將在本發(fā)明的實施方式的詳細描述的基礎(chǔ)上更詳細地說明本發(fā)明，這些實施方式僅代表實施例。在其以下描述中，參考附圖，其中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的元件的透視圖。圖2示意性地示出了圖1中的元件的側(cè)視圖。圖3示意性地示出了在一個實施方式中使用的連接裝置的分解透視圖。
具體實施例方式在圖1和圖2中，示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的熱交換元件1的第一實施方式。元件1具有平的第一矩形板2和顯示出圖案的第二矩形板3，當(dāng)連接時，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以及在所述入口與所述出口之間延伸的通路6。兩個矩形板由Imm厚的熱塑性材料(ABS)制成。ABS的最重要的機械特性是抗性和韌性，但也可對其進行多種改良以提高其抗沖擊性、韌性、以及抗熱性和抗紫外線性。其還是一種熱塑性材料，可被加熱并給予一定形狀，當(dāng)溫度再次返回至低于允許塑性變形的點時，其將保持所述形狀?？蓪⑿纬捎诘诙?中的圖案描述為，從板初始時作為其一部分的平面中沿一個方向白勺地形錯位topographic dislocation)。
第二板3的尚未錯位的部分將留在其初始平面中，因此，當(dāng)兩個板處于連接位置中時，所述尚未錯位的部分將能夠與第一板2的表面鄰接。在此實施方式中，可將第二板3中的圖案描述為，示出了布置于矩形板的相對邊緣部分處且與相應(yīng)邊緣平行的兩個平行半管。在所述半管之間，在該區(qū)域上分布圓片圖案或許多球形帽錯位。從有圖案側(cè)看元件，如圖1所示，實際上在元件的轉(zhuǎn)角中可看到第一板2的部分。 其原因是，已經(jīng)從第二板3切掉這些轉(zhuǎn)角，以使得分別限定入口通道4和出口通道的半管形狀終止在離相應(yīng)附近邊緣一定距離處。因此，對將放在每個開口 4’、4”、5’、5”中的附加裝置(attachment means)提供空間，并仍位于矩形元件的外邊緣內(nèi)。此外，入口通道4具有入口 4’，可通過入口 4’供應(yīng)流體。入口通道4沿著其延伸部設(shè)置有許多孔，允許流體進入通路圖案6中。如果在系統(tǒng)中僅使用一個元件，那么可將入口通道4的相對側(cè)處的開口 4”堵住，或者如果在系統(tǒng)中使用另一元件，那么可將開口 4”與下一個元件的入口連接。出口通道5沿著其延伸部設(shè)置有許多孔，允許流體在通路圖案6中從通道流入出口通道5，以進一步通過出口 5’從元件傳送。如果在系統(tǒng)中僅使用一個元件，那么可將出口通道5的相對側(cè)處的開口 5”堵住，如果在系統(tǒng)中平行地使用另一元件，那么可將開口 5”與上一個元件的出口連接。入口通道和出口通道除了它們分別用于在圖案化通路的整個寬度上分布流體和從圖案通路接收/收集流體的相應(yīng)功能以外，入口通道和出口通道均可用作流體通過的通道。在制造元件的過程中，加熱第二板3，并在將第二板3帶至與第一板2預(yù)期相對位置中與第一板2相對之前給予第二板3預(yù)期的形狀。然后，加熱兩個板之間的接觸表面并使其壓在彼此之上，以在兩個接觸表面之間形成同質(zhì)接合部，而在接合部中沒有添加附加材料。在本發(fā)明的另一實施方式中，連接裝置被定位在入口通道和出口通道的兩端處的相應(yīng)開口中。參考圖3，根據(jù)本實施方式的連接裝置是速接連接器的形式的，其用于管道、管子或軟管的無工具連接。該連接器包括具有第一插入部分11的殼體10，該殼體10示出了一通孔和一外部，該外部與該殼體將用在其中的開口互補地設(shè)計。這里，入口通道和出口通道在其相應(yīng)的開口處均具有相同的對稱內(nèi)部形狀，因此，一種殼體構(gòu)造可用于所有四個開口。 插入部分11旨在由相應(yīng)通道容納。優(yōu)選地，用與板相同的材料制造殼體，因此，可通過施加熱量和壓力且不需提供附加材料，來實現(xiàn)殼體到元件的固定。而且，還可用粘合劑、焊接或其它適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置或方法來固定殼體。殼體10進一步包括被布置為用于容納與之附接的物體的容納部分12。容納部分 12包括與所述通孔連接并具有埋頭軸環(huán)14的圓柱形膛孔13。容納部分12被布置為與以下裝置相配合0形環(huán)15形式的密封裝置(被布置為保持在所述埋頭軸環(huán)14上)、被布置為保持在0形環(huán)15上的平面墊圈16、以及環(huán)17形式的管道/管子/軟管夾緊裝置，在所述環(huán)17內(nèi)側(cè)上設(shè)有內(nèi)部倒鉤18。環(huán)17旨在保持平面墊圈，倒鉤18旨在夾緊通過環(huán)17插入的管道/管子/軟管。最后，可釋放的鎖定裝置19通過防止夾緊裝置/環(huán)17回到圓柱形膛孔13的外面而將夾緊裝置/環(huán)17可釋放地保持在一定位置中。這里，鎖定裝置19是可樞轉(zhuǎn)的夾具。因此，如果0形環(huán)15、平面墊圈16和環(huán)17處于適當(dāng)?shù)奈恢们矣面i定裝置19將其鎖定，那么，管子可被插入通過環(huán)17、平面墊圈16以及通過插入變緊的0形環(huán)15，直到管子與埋頭軸環(huán)14鄰接為止。即使當(dāng)對系統(tǒng)加壓時，倒鉤也將防止管子松脫。如果打開鎖定裝置19，那么可從連接器去除管子。如果插入圓筒而不是插入管子，那么將堵塞開口。還可使用適合裝配于連接裝置中并防止流體通道的其它物體。此外，在一個實施方式中，通路圖案提供最大高度(即，在垂直于大致平行于兩個板的平面的方向上測得的兩個板的內(nèi)表面之間的最大距離)，其小于大致平行于兩個板的平面中的其寬度或延伸部的1/5。在一個替代實施方式中，此高度小于其寬度的1/10。上述元件可在用于從太陽能收集熱量的設(shè)備中用作吸收器元件。為此，在聚合物材料中選擇相對更大的含碳量，以使收集器為黑色的。這種系統(tǒng)具有流體(例如水)，其通過元件并由太陽能加熱。然后，其繼續(xù)所加熱的流體的某種使用。這種使用可以直接使用熱水或通過熱交換器間接使用熱水。為了改進效率，可將該元件放在具有透明蓋的箱子中的絕緣床上。為了固定元件，可在其邊緣夾緊元件，或者元件可設(shè)置有穿過其主表面的固定孔，假設(shè)界定所述孔的邊緣是密封的。元件的自支撐特性使得可能將元件懸掛在墻壁上或放在屋頂中，無需額外的支撐結(jié)構(gòu)。上述元件還可用作系統(tǒng)中的冷卻桿，以用循環(huán)冷卻流體降低建筑物中的溫度。除了具有相對低的重量外，還可對熱塑性材料給出不同的顏色和形狀。如果建筑物設(shè)置有以溫暖流體的循環(huán)為基礎(chǔ)的加熱系統(tǒng)，那么上述元件還可在這種循環(huán)流體系統(tǒng)中用作熱分布元件。上述元件的另一使用是，作為地面能量系統(tǒng)中的地下收集器元件。這種系統(tǒng)通常使用軟管在防凍深度上從地面收集熱量，例如用在花園中，或在一些水中浸沒至防凍深度， 例如湖。與軟管相比，根據(jù)本發(fā)明的元件可在更小的表面區(qū)域上收集相同量的能量。與金屬的板型元件相比，由于根據(jù)本發(fā)明元件的材料特征接受一些彎曲，不產(chǎn)生塑性變形或破裂， 所以根據(jù)本發(fā)明的元件將更可能經(jīng)受得住在地面的移動。在上述元件的又一使用中，該元件在工業(yè)處理或食品生產(chǎn)處理中用作熱交換器元件。在后者中，衛(wèi)生方面是重要的，具有適于這種使用并且當(dāng)制造根據(jù)本發(fā)明的元件時可能在板中使用的熱塑性材料。上述元件還可用于冷卻電子部件，所述電子部件由于靠近或鄰接具有導(dǎo)電率的元件會受到不利影響。這種部件的實例是涉及發(fā)送和接收無線電波的部件、射頻電路和太陽能電池。如果例如在ABS材料中期望高電阻率，那么，選擇較小或排除的含碳量，以及不吸收濕氣的質(zhì)量。非導(dǎo)電材料可以是，例如，具有高于IXlO6Qm的電阻率，優(yōu)選地高于 1 X IO8 Ω m,更優(yōu)選地高于1 X IO10 Ω m,最優(yōu)選地高于1 X IO13 Ω m。詞語“包括”并不排除在權(quán)利要求中列出的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。 元件前的詞語一個(“a”或“an”)不排除多個這種元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種板型的熱交換器元件，其具有一個內(nèi)部流動通路，所述熱交換器元件包括限定入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路的兩個板，其中，所述通路被限定在自支撐聚合物材料的兩個大致平行的板之間，其中，在通路區(qū)域上分布有位于所述板之間的多個點接合部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器元件，其中，至少一個所述板是非導(dǎo)電材料的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中的任一項所述的熱交換器元件，其中，至少一個板顯示出構(gòu)造所述通路的圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的熱交換器元件，其中，一個板顯示出構(gòu)造所述通路的圖案，另一個板是平的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的熱交換器元件，其中，通過材料同質(zhì)接合部將所述板結(jié)合于彼此。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的熱交換器元件，其中，用具有與所述板相同分子結(jié)構(gòu)的接合部將所述板結(jié)合于彼此。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的熱交換器元件，其中，所述板之間的接合部具有與所述板相同的材料厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的熱交換器元件，其中，所述聚合物材料來自一組熱塑性材料，例如，包括ABS、聚碳酸酯、聚丙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的熱交換器元件，其中，所述板包括構(gòu)成所述板的特征的層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在用于水或其它流體的加熱的太陽能裝置中用作吸收器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在用于降低建筑物中的溫度的裝置中用作冷卻桿。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在用于升高建筑物中的溫度的裝置中用作熱分布元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在地面能量系統(tǒng)中用作地下收集器元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在工業(yè)處理和食品生產(chǎn)應(yīng)用中用作熱交換器元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的熱交換器元件的使用，所述熱交換器元件在用于冷卻電子部件的溫度調(diào)節(jié)裝置中用作吸熱器，所述電子部件由于靠近或鄰接具有導(dǎo)電率的元件而受到不利影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種板型的熱交換器元件，其具有一個內(nèi)部流動通路，所述熱交換器元件包括限定入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路的兩個板，其中，所述通路位于自支撐聚合物材料的兩個通常平行的板之間。本發(fā)明還涉及這種熱交換器元件的使用，其用作太陽能裝置中的收集器、用作冷卻桿、用作熱分布元件、用作地下收集器、用作工業(yè)處理中的熱交換器元件、以及用作用于冷卻電子部件的設(shè)備中的吸熱器，所述電子部件由于靠近或鄰接具有導(dǎo)電率的元件而受到不利影響。
文檔編號F28D9/00GK102171528SQ200980138597
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者佩爾·貢納爾·埃里克松 申請人:日心公司