膜結(jié)合能量交換組件的制作方法
【專利說明】膜結(jié)合能量交換組件
[0001]相關(guān)申請的交叉使用
[0002]本發(fā)明申請涉及且要求來自美國專利申請N0.14/190，715 (名稱為“膜結(jié)合能量交換組件”，申請日為2014年2月26日)的優(yōu)先權(quán)，依次的，涉及并要求來自美國專利申請N0.61/783,048 (名稱為“膜結(jié)合能量交換器”，申請日為2013年3月14日)的優(yōu)先權(quán)，其特別地作為參考整體結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，本申請的實施方式涉及一種能量交換組件，并且，具體地，涉及一種具有一個或多個膜片的能量交換組件，所述膜片設(shè)置為通過其傳遞顯熱和/或潛熱。
[0004]能量交換組件用于在液流間傳遞諸如顯熱和/或潛熱的能量。例如，氣-氣能量回收芯用于供暖、通風和空調(diào)(HVAC)中，以在兩個氣流間傳遞熱量(顯能，sensible energy)和水分(潛能，latent energy)。一種典型的能量回收芯配置為通過利用建筑物排出的氣體將室外氣體預先處理為所需狀態(tài)。例如，使得室外氣體通過所述組件靠近排出的氣體。從而在其間進行供給氣體流與排出氣體流間的能量傳遞。例如，在冬天時，冷的且干燥的室外氣體通過與熱的且潮濕的排放氣體進行能量交換而變暖并加濕。從而，室外氣體的顯能和潛能增加，而排放氣體的顯能和潛能減少。典型地，所述組件在供給氣體進入建筑物之前減少了該供給氣體的后處理，從而減少了系統(tǒng)的整體能量使用。
[0005]諸如氣-氣能量回收芯的能量交換組件可以包括一個或多個膜片，熱量和濕度通過該膜片而在流體之間傳遞。各個膜片可以通過隔片與相鄰膜片隔開。通過隔片隔開的堆疊的膜片層形成用于允許氣流通過所述組件的通道。例如，將要被處理的室外氣體可以進入設(shè)備的一側(cè)，而用于處理室外氣體的氣體(如排放氣體或清掃氣體)進入設(shè)備的另一側(cè)。熱量和濕氣通過膜片層而在兩種氣流間傳遞。從而，被處理后的供給氣體可以被供給至封閉的結(jié)構(gòu)，而排放氣體可以排出至室外環(huán)境中或者返回至建筑物內(nèi)的別處。
[0006]在能量回收芯中，例如，傳遞的熱量通常取決于兩種氣流間的溫差和對流換熱系數(shù)，以及膜片的材料屬性。在芯內(nèi)傳遞的水分含量通常取決于兩種氣流間的濕度差和對流傳質(zhì)系數(shù)，但也依賴于膜片的材料屬性。
[0007]許多公知的包括有膜片的能量回收組件通過將膜片包裝或粘合至基板而組裝。尤其是，能量回收組件的設(shè)計和組裝可以影響氣流間的熱傳遞和濕氣轉(zhuǎn)移，從而影響設(shè)備的性能和成本。例如，如果膜片未被合適地粘附在隔片上，則會發(fā)生氣體泄漏和壓降的增加，因而降低能量回收芯的性能(以潛熱效率來衡量)。相反地，如果使用過多粘合劑將膜片固定至隔片，則會減小用于熱傳遞和濕氣轉(zhuǎn)移的可用范圍，從而限制或從其它方面降低能量回收芯的性能。此外，膜片上粘合劑的使用還額外地增加了芯體組裝期間的成本和勞力。另外，粘合劑的使用可能會導致在開始使用能量回收組件期間排出有害的揮發(fā)性有機物(VOCs) ο
[0008]而通過包裝技術(shù)形成的能量回收組件可以減少成本并使膜片浪費最小化，這種組件的制造工藝通常是使用大量勞力的，并且/或者，使用了專門的自動化設(shè)備。這種包裝還可能由于錯誤的密封而導致邊緣泄漏。例如，典型地，膜片層間在能量回收組件的拐角處存在縫隙。另外，至少部分公知的包裝技術(shù)會導致接縫，該接縫形成為沿膜片層延伸。典型地，利用膠帶密封所述接縫，所述膠帶阻塞了膜片的孔結(jié)構(gòu)，并減少了組件內(nèi)濕氣傳遞的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明公開的【具體實施方式】提供了能量交換組件，其具有一個或多個膜片，膜片直接結(jié)合至外框。本發(fā)明公開的【具體實施方式】可無需粘合劑或包裝而形成。
[0010]本發(fā)明公開的一些【具體實施方式】提供膜板，該膜板構(gòu)成為固定在能量交換組件內(nèi)。膜板可包括限定中心開口的外框以及結(jié)合至外框的膜片。膜片跨過所述中心開口，并且其中所述膜片構(gòu)成為傳遞通過其中的顯能或潛能中的一者或兩者。膜片可無需粘合劑而結(jié)合至外框。
[0011]所述外框可圍繞膜片的邊緣部分注塑成型。可選擇的，膜片可超聲波焊接于所述外框。在至少一個其它【具體實施方式】中，所述膜片可以是激光焊接于所述外框。在至少一個其它【具體實施方式】中，所述膜片可以是熱密封地連接于所述外框。
[0012]外框可包括多個支架，該支架具有內(nèi)邊緣以限定所述中心開口。一個或多個隔片固定特征，例如凹部、連接部、插槽、狹縫、柄等，貫通所述內(nèi)邊緣形成或在至少一個所述內(nèi)邊緣內(nèi)形成，。在至少一個【具體實施方式】中，外框可包括多個直立邊角。
[0013]在至少一個【具體實施方式】中，外框與至少一個分隔的膜隔片一起配合以形成至少一個氣體流道。在至少一個【具體實施方式】中，外框可一體成型并形成有至少一個膜隔片。
[0014]本發(fā)明公開的特定【具體實施方式】提供了一種能量交換組件，其包括多個膜隔片以及多個膜板。各個所述多個膜板可包括外框和膜片，外框限定有中心開口，該中心開口限定流道，膜片結(jié)合至所述外框，其中所述膜片跨過所述中心開口，并且其中所述膜片構(gòu)成為傳遞通過其中的顯能或潛能中的一者或兩者，其中，各個所述多個膜隔片設(shè)置在所述多個膜板的兩個膜板之間。
[0015]在至少一個【具體實施方式】中，多個膜板包括第一組膜板和第二組膜板。所述第一組膜板可相對于所述第二組膜板垂直定位。
[0016]在至少一個【具體實施方式】中，多個外框中的每一個可包括連接支架，該連接支架具有與所述多個直立邊角反相的形狀。所述外框包括至少一個傾斜連接支架，該傾斜連接支架構(gòu)成為與所述多個隔片之一的反相特征匹配。所述多個隔片和所述多個膜板形成為堆疊層。
[0017]本發(fā)明公開的一些【具體實施方式】提供了一種形成膜板的方法，該膜板構(gòu)成為固定在能量交換組件內(nèi)，所述方法包括:形成外框，該外框限定有中心開口 ；以及將膜片結(jié)合至所述外框，其中所述膜片跨過所述中心開口，并且其中所述膜片構(gòu)成為傳遞通過其中的顯能或潛能中的一者或兩者。
[0018]所述結(jié)合操作可包括將所述外框圍繞所述膜片的邊緣部分注塑成型。在至少一個【具體實施方式】中，所述結(jié)合操作包括將所述膜片超聲波焊接于所述外框。在至少一個【具體實施方式】中，所述結(jié)合操作包括將所述膜片激光焊接于所述外框。在至少一個【具體實施方式】中，所述結(jié)合操作包括將所述膜片熱密封地連接于所述外框。所述結(jié)合操作可無需使用如膠水、膠帶等的粘合劑來完成。
【附圖說明】
[0019]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的俯視立體圖；
[0020]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的外框的俯視平面圖；
[0021]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜隔片的俯視立體圖；
[0022]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜堆棧的俯視爆炸圖；
[0023]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的能量交換組件的俯視立體圖；
[0024]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】中，設(shè)置在能量交換組件上的外殼的俯視立體圖；
[0025]圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的具有外殼的能量交換組件的俯視立體圖；
[0026]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的堆?？虻母┮暳Ⅲw圖；
[0027]圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的能量交換組件的俯視立體圖，該能量交換組件具有固定在堆?？騼?nèi)的多個膜堆棧；
[0028]圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的外框的俯視立體圖；
[0029]圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的外框的邊角視圖；
[0030]圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的俯視立體圖；
[0031]圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜片的俯視立體圖，該膜片固定在膜板的外框的邊角；
[0032]圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜隔片的俯視立體圖；
[0033]圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜隔片的堆棧連接支架的側(cè)視圖；
[0034]圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜堆棧的俯視爆炸圖；
[0035]圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的外框的俯視立體圖；
[0036]圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板的外框的邊角的俯視立體圖；
[0037]圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜隔片的堆棧連接支架的側(cè)視圖；
[0038]圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的能量交換系統(tǒng)的簡圖，能量交換系統(tǒng)可操作地連接至封閉結(jié)構(gòu)；
[0039]圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的模具的橫截面簡圖，該模具構(gòu)成為形成膜板；
[0040]圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜片的簡化示意圖，該膜片結(jié)合至膜板的外框；
[0041]圖23顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜隔片的連接支架的側(cè)視圖；
[0042]圖24顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的形成膜板的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043]當結(jié)合附圖閱讀時，將更容易理解上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以及以下對一些實施方式的具體描述。在文中使用時，以單數(shù)形式記載且?guī)в袉卧~“一個”或“一種”的元件或步驟應(yīng)當被理解為并不排除多個或多種元件或步驟，除非這種排除已被明確說明。另外，對于“一種實施方式”的說明不應(yīng)解釋為排除包含所列特征的其它實施方式的存在。此外，除非明確作出相反陳述，“包括”或“具有”一個或多個具有特定屬性的元件的實施方式可以包括不具有該屬性的其它元件。
[0044]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明公開的【具體實施方式】的膜板100的俯視立體圖。膜板100可用在能量交換組件(例如能量回收芯體、膜熱交換器等)中。例如，多個膜板100可堆疊形成能量交換組件。
[0045]膜板100包括外框101以整體保持膜片102。膜片102結(jié)合于膜板100。外框101可具有四邊形以限定相似形狀的開口，該開口接收并保持膜片102。例如，外框101可具有端架104，該端架104 —體地連接于側(cè)向架106。端架104彼此平行并垂直于側(cè)向架106。所述開口可通過結(jié)合為四邊框部分的端架104和側(cè)向架106來限定。在至少一個【具體實施方式】中，所述開口的區(qū)域可略小于由端架104和側(cè)向架106限定的區(qū)域，從而使構(gòu)成為傳遞能量的區(qū)域最大化。外框101可由塑料或復合材