CN203349354U - 换热器和换热器嵌板设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热器和换热器嵌板设备，具体公开了一种用于在热元件与壁组件之间传递热的换热器，所述换热器包括：散热器，其包括具有至少0.6g/cc的密度和小于10mm的厚度的至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，所述散热器限定散热器凹陷：衬里，其被附接到所述散热器；以及延伸突部，其从所述衬里朝着所述散热器突出，其中，所述延伸突部被定位为用于将所述热元件保持在所述散热器凹陷中。

Description

换热器和换热器嵌板设备

技术领域

本公开涉及用于分布热能的改善的换热器。更特别地，本公开涉及一种换热器，其用于分布或吸收热元件与地板或壁之间的热。

背景技术

用于辐射加热和冷却应用的换热器系统在本领域中是已知的。辐射加热系统是诸如强制热风、离散辐射体以及护壁板的常规加热系统的替换，并且可以是电的（即，使用电阻元件）或液体循环加热的（即，使用加热或冷却流体，尤其是水）。典型的电辐射加热系统由具有适当布线和关联电路的电阻元件组成。典型的循环加热辐射加热系统由用于将水加热的锅炉、泵、供水管、遍及要加热的房间的整个地板掩埋的柔性加热管、回水管以及用于调节锅炉的恒温器。循环加热系统已被设计成用于诸如板块叠层、薄板、地板下的上钉系统（underfloor staple-up）等，如在Radiant Panel Association网站（为www.radiantpanelassociation.org）中可以看到的。加热水被从锅炉泵送通过供水管、加热管以及回水管返回至锅炉。如所述，这些系统相比于其他加热系统具有多个优点，并且向房间提供均匀的热。由于辐射循环加热系统中的热源不是局部化的，诸如用强制热风、离散辐射体或护壁板系统，所以仅必须将加热水加热至略在期望室温之上的温度。例如，如果期望的室温是70 ℉，则取决于室外温度可能仅必须将水加热至约90 ℉，而不是对于其他常规加热系统而言的至少两倍室温。

如所述的，本领域中已知的常规辐射加热系统在没有任何可见辐射体或加热烤架的情况下利用地板或壁结构内的加热元件来载送和分布热。它们一般通过将加热元件埋入诸如地板中间衬底的材料中来实现这一点，所述加热元件例如是管道，尤其是诸如交联聚乙烯管道（称为PEX管道）的强、柔性塑料管道。例如，在常规辐射地板加热系统中，可以将管道掩埋于在完成的地板下面灌注的单个连续水平混凝土板中，虽然还已采用使用类似于聚苯乙烯泡沫材料的较轻质材料的应用。温水通过管道循环且流过管道的循环流体中的热通过传导被传递至混凝土板。混凝土储存并辐射热，从而使房间内的空间以及人和物体而不是仅房间中的空气温暖，并且因此可以更具成本效益且可以减少热损失。另外，可以将此类系统用于冷却，其中，较冷或凉的水穿过系统：可以将此类冷却系统掩埋在例如壁或天花板中。

一些常规辐射加热系统是通过提供底层地板、在底层地板上敷设管道并然后在管道周围和上面灌注诸如Maxxon公司的THERMA-FLOOR®材料的单个连续混凝土或石膏板而形成的。一般将合成材料用于管道，诸如聚乙烯或聚丁烯，其具有在温度下不会波动地膨胀和收缩的优点。当混凝土或石膏硬化时，其充当用于系统的热质量。混凝土或石膏垫层或板被以液体形式跨整个表面面积而灌注并固化以包住管道。

于是，所需要的是用于房间或环境的辐射温度控制的改善的换热器设备，其改善了热传递性能并提供热元件之间的期望的温度梯度。还需要一种用于制造展现出改善的热性能特性的换热器设备的方法。

实用新型内容

本公开的一个方面提供了用于在热元件与结构组件之间传递热的换热器。该结构组件可以包括地板、壁、天花板或用于环境、特别是建筑物中的房间的任何其他边界表面。换热器包括散热器，该散热器包括至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，其具有至少约每立方厘米0.6克（g/cc）的密度和小于约10毫米（mm）的厚度。在某些实施例中，散热器限定散热器凹陷。衬里被附接到散热器，并且延伸突部从衬里朝着散热器突出。延伸突部被成形为用于将热元件保持在散热器凹陷中。

本公开的另一实施例提供了一种用于在热元件与结构组件之间传递热的换热器。该换热器包括散热器，该散热器包括至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，其具有至少约0.6 g/cc的密度和至少约140瓦特每米-开尔文（W/m*K）的平面内导热率。散热器包括第一侧和第二侧。衬里被附接到第一侧，并且板层被附接到第二侧。该板层包括在约十微米与约五十微米之间的厚度。在一个实施例中，所述板层是聚乙烯。

本公开的另一实施例提供了一种用于从热元件向环境分布热能的换热器。该换热器包括具有小于约1.0 W/m*K的导热率的嵌板。该嵌板具有被成形为用于接收热元件的嵌板凹槽。散热器被设置在嵌板上。散热器包括至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，其具有大于约140 W/m*K的平面内导热率。散热器限定了被成形为用于与嵌板凹槽匹配的散热器凹槽。热塑性衬里位于嵌板与散热器之间。该衬里包括朝着散热器凹槽突出的延伸突部。

本公开的另一实施例提供了一种用于从热元件向环境传递热的可折叠换热器嵌板设备。换热器嵌板包括第一基部，第一基部包括限定在其内的第一表面凹槽。第二基部被枢转地附接到第一基部。第一衬里被设置在第一基部上，并且散热器被设置在第一衬里和第二衬里上。散热器包括至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板。

本公开的另一实施例提供了一种换热器，包括具有大于大约250 W/m*K的平面内导热率和小于约2毫米的厚度的至少一个柔性石墨板。热塑性衬里包括限定在其内的U形凹槽。柔性石墨板在热元件与热塑性衬里之间延伸到U形凹槽中。至少一个卡扣突部（snap tab）一体地模制在热塑性衬里上并突出到U形凹槽中。

本公开的另一实施例提供了形成用于换热器设备的热塑性衬里的方法。该方法包括步骤：（a）提供具有第一厚度和第二厚度的热塑性衬里坯，第二厚度大于第一厚度；（b）将热塑性衬里坯定位于模具上，模具具有形成在其内的衬里凹陷通道，其中，具有第二厚度的热塑性衬里坯的区域与衬里凹陷通道对准；以及（c）迫使热塑性衬里坯进入衬里凹陷通道中以使热塑性衬里坯变形成热塑性衬里，其中，热塑性衬里形成具有与衬里凹陷通道基本上相同的形状的凹槽。

本公开的另一实施例提供了一种形成石墨散热器的方法，该方法包括步骤：（a）提供散热器坯，其包括位于阳真空模与匹配的多件式阴模之间的膨胀石墨的压缩颗粒板，其中，所述阳真空模包括散热器凹槽成形器且所述阴模包括中心模、内管成形器和外管成形器；（b）将中心模压靠阳真空模；（c）将第一内管成形器压靠与散热器凹槽成形器部分地对准的阳真空模；以及（d）将外管成形器压靠与散热器凹槽成形器部分地对准的阳真空模。

本公开的另一实施例提供了一种形成换热器的方法，包括步骤：（a）在阴热成型模中对包括热塑性材料的衬里坯进行热成型，其中，模具限定至少一个衬里凹陷通道，从而形成被保持在阴热成型模上的热成型衬里；（b）预先形成包括膨胀柔性石墨的压缩颗粒板的散热器坯，从而形成被保持在阳真空模上的预先形成散热器；以及（c）将具有位于其上面的预先形成散热器的阳真空模压靠具有位于其上面的热成型衬里的阴热成型模，使得预先形成散热器接合并结合到热塑性衬里。

本公开的另一实施例提供了换热器嵌板设备，其包括基部嵌板、设置在基部嵌板上的基部嵌板散热器，该散热器包括具有大于约0.6 g/cc的密度和小于约10毫米的厚度的至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板。通道嵌板被设置在散热器上，该通道嵌板限定通道嵌板间隙。

在阅读结合附图进行的以下公开时，本公开的许多其他特征和优点将对于本领域的技术人员而言变得明显。

附图说明

图1A示出换热器设备的一个实施例的分解局部透视图。

图1B示出在图1A中看到的换热器设备的实施例的详细分解局部透视图。

图1C示出换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图2示出包括热元件的换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图3A示出换热器设备的一个实施例的透视图。

图3B示出在图3A中看到的换热器设备的实施例的详细局部平面图。

图4示出底层地面下应用中的换热器设备的一个实施例的局部剖面图。

图5A示出换热器设备的一个实施例的局部分解剖面图。

图5B示出换热器设备的一个实施例的局部剖面图。

图6示出换热器设备的一个实施例的局部剖面图。

图7示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图8示出换热器设备的一个实施例的分解局部透视图。

图9示出在图8中看到的截面B-B的局部剖面图。

图10示出换热器设备的一个实施例的分解局部透视图。

图11示出包括换热器设备的一个实施例的地板组件的一个实施例的局部透视图。

图12示出换热器设备的一个实施例的分解局部透视图。

图13示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图14示出换热器设备的一个实施例的平面图。

图15示出换热器设备的一个实施例的局部剖面图。

图16示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图17A示出换热器设备的一个实施例的平面图。

图17B示出在图17A看到的换热器设备的实施例的详细拐角视图。

图18A示出换热器设备的一个实施例的邠分解详细局部剖面图。

图18B示出在图18A中看到的换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图19A示出包括热元件的换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图19B示出包括热元件的换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图19C示出在图19B中看到的换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图20A示出换热器设备的散热器凹陷的一个实施例的详细局部透视图。

图20B示出图20A的换热器设备的详细局部剖面图。

图20C示出换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图20D示出图20C的换热器设备的详细局部剖面图。

图20E示出包括热元件的换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图20F示出图20E的换热器设备的详细局部剖面图。

图21A示出换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图21B示出图21A的换热器设备的详细局部剖面图。

图21C示出换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图21D示出图21D的换热器设备的详细局部剖面图。

图21E示出包括热元件的换热器设备的一个实施例的详细局部透视图。

图21F示出图21E的换热器设备的详细局部剖面图。

图22A示出换热器设备的一个实施例的透视图。

图22B示出图22A的换热器设备的详细局部剖面图。

图22C示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图22D示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图22E示出换热器设备的一个实施例的详细局部剖面图。

图22F示出换热器设备的一个实施例的透视图。

图23示出预先形成散热器的方法的示例性步骤的一个实施例的分解局部透视图。

图24示出用于预先形成散热器的多件式阴模的一个实施例的分解局部透视图。

图25示出预先形成散热器的方法的示例性步骤的一个实施例的分解局部透视图。

图26示出阳真空模上的预先形成散热器的一个实施例的局部透视图。

图27示出用于对衬里进行热成型的阴热成型模的一个实施例的分解局部透视图。

图28A示出用于对衬里进行热成型的阴热成型模的一个实施例的详细局部透视图。

图28B示出具有活动突部成形器的阴热成型模的一个实施例的详细局部透视图。

图29示出热成型衬里的一个实施例的局部透视图。

图30示出用于对衬里进行热成型的阴热成型模的一个实施例的分解局部透视图。

图31示出用于执行散热器与热塑性衬里之间的热结合方法的模设置。

图32示出换热器嵌板设备的一个实施例的局部剖面图。

图33示出换热器嵌板设备的一个实施例的局部剖面图。

具体实施方式

以下公开一般描述了一种具有散热器的换热器，该散热器包括膨胀石墨的压缩颗粒板。

诸如石墨板和箔的压缩膨胀石墨材料是结合成一体的，具有良好的搬运强度，并且例如通过辊压被适当地压缩至约0.05 mm至3.75 mm的厚度和约0.4至2.2 g/cc或更高的典型密度。事实上，为了被认为是“板”，膨胀石墨的压缩颗粒应具有至少约0.6 g/cc的密度，并且为了具有本公开所要求的柔性，其应具有至少约1.1 g/cc、更优选地至少约1.5 g/cc的密度。从实践的观点出发，石墨板具有不大于约2.1 g/cc的密度。虽然在本文中使用术语“板”，但相对于单独的板而言其意图还包括连续的材料卷。

构成所公开的散热器的（一个或多个）石墨板具有对于有效使用而言至少约140 W/m*K的平行于板平面的导热率（称为“平面内导热率”）。更有利地，平行于（一个或多个）石墨板的平面的导热率为至少约220 W/m*K，更有利地至少约300 W/m*K。当然，将认识到的是平面内导热率越高，本公开的散热器的散热特性越有效。从实践观点出发，具有达到约800 W/m*K的平面内导热率的膨胀笔墨的压缩颗粒板是所全部需要的。措辞“平行于板平面的导热率”和“平面内导热率”指的是这样的事实，即膨胀石墨的压缩颗粒具有两个主表面，其可以称为形成板的平面；因此，“平行于板平面的导热率”和“平面内导热率”沿着膨胀石墨的压缩颗粒板的主表面组成导热率。穿过平面的导热率、亦即穿过板厚度的导热率应小于约12 W/m*K、更优选地小于约9 W/m*K并且无论如何不需要小于0.1 W/m*K。

现在参考图1A，用于在热元件与结构组件之间传递热的换热器10包括散热器18和衬里22。散热器18一般被设置在衬里22的表面上。在一些实施例中，结构组件可以包括室内或室外房间、围场或环境的任何边界表面，例如地板、壁、天花板、车道、人行道等。在一些实施例中，换热器10被定位为与结构组件接触，即在建筑物房间中的底层地板下面、在底层地板上面、在壁后面或天花板上面，以便改善热元件与壁组件之间的热传递和具体地址热通量。在其他实施例中，可以在室外应用中使用换热器10，例如以改善热元件与地表面之间的热通量。还应理解的是可以在竖直、水平或倾斜取向上使用换热器10。将认识到的是换热器10可以具有各种尺寸，并且通常将如给定应用所要求的那样确定尺寸。

与在本文中所述的石墨板相反，由铝形成的常规散热器一般未显示出各向异性的导热率，并且通常具有在约160-220 W/m*K之间范围内的平面内和交叉平面导热率。另外，常规铝散热器通常包括约2.7 g/cc的密度。

在散热器18的一些实施例中所使用的石墨板的附加特性包括具有在约0.020 mm和约10.0 mm之间的厚度的板。在一些实施例中，散热器18的石墨板具有小于约1.5 mm的厚度。应理解的是还可以成卷地提供散热器18的柔性石墨板，所述卷可以展开至期望的长度且可以切割成期望的形状。另外，在一些实施例中，散热器18的石墨板是无毒的，是服从RoHS的且遵守Underwriters Laboratories UL-94-VO可燃性标准，使得石墨板适合于许多住宅和商业建筑物应用。

再次参考图1A，散热器18被附接到衬里22。应理解的是可以使用粘合剂将衬里22附接到散热器18，或者可以使用热结合过程直接结合到衬里22。在一些实施例中，衬里22包括热塑性或热固性材料，包括例如聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯或其混合物。通常，使用热成型过程对衬里22给定其形状，在该热成型过程期间向模具或模中的衬里坯施加热和压力。在另一实施例中，可以将衬里22挤压成期望的形状。衬里22限定衬里凹陷24。在一些实施例中，衬里22包括多个衬里凹陷24，参见例如图10。虽然在图1A中看到的衬里凹陷24是用线性取向和弯曲的剖面轮廓示出的，但应理解的是衬里凹陷24可以包括许多其他纵向形状，包括非线性或弯曲的纵向形状，例如U形取向，并且可以包括未示出的各种其他剖面提供物。

衬里凹陷24一般被成形为容纳热元件。热元件可以包括电子电阻加热元件。在其他实施例中，特别是对于辐射式循环加热和冷却应用而言，热元件可以包括用于输送加热或冷却流体或气体介质以便向散热器18传递热或从散热器18吸收热的管。

还在图1A中看到，散热器18可以包括至少一个散热器凹槽或散热器凹陷26。在一些实施例中，散热器18包括多个散热器凹陷26。散热器凹陷26一般被成形为与衬里凹陷24匹配。在一些实施例中，散热器18是柔性的且被压入衬里凹陷24中以轮廓符合于（contour to）衬里凹陷24的形状。应理解的是在一些实施例中，散热器凹陷26将在散热器18中限定突出区域，其延伸到衬里凹陷24中，基本上轮廓符合于并接合衬里凹陷24中的衬里22的表面。在其他实施例中，延伸到衬里凹陷24中的散热器18的突出区域将仅部分地接合到衬里凹陷24的表面。

现在参考图1A和1B，衬里22可以包括卡扣突部或延伸突部30，从衬里22大体上朝着散热器18突出。更特别地，如在图1B中的一个实施例中看到的，延伸突部30突出到衬里凹陷24中。在一些实施例中，散热器18限定大体上与突部30对准的突部空隙32。空隙32可以包括内部拐角34，每个具有用于在安装、封装、装运和/或使用期间消除应力会聚的曲率半径。圆形内部拐角34还可以防止沿着散热器凹陷26定位的相邻突部空隙32之间的裂纹蔓延。在一些实施例中，内部拐角34包括在约一毫米与约五毫米之间的曲率半径。在一些实施例中，当散热器18位于衬里22上时，如在图1C中看到的，延伸突部30通过突部空隙32至少部分地突出到散热器凹陷26中。在一个实施例中，延伸突部30从衬里22向外延伸在约1和约20 mm之间的最大距离。在另一实施例中，延伸突部30从衬里22向外延伸在约1和约5 mm之间的最大距离。应理解的是延伸突部30可以在衬里22上具有多种其他形状和位置。应注意的是延伸突部30并非沿着衬里凹陷24的整个长度延伸，而是包括突部宽度。在一些实施例中，突部宽度在约5和约50 mm之间。在其他实施例中，突部宽度在约10和约25 mm之间。

现在参考图2，热元件14位于换热器10中。在一个实施例中，热元件14是塑料或聚合物管。尤其在辐射式循环加热应用中，热元件14可以包括交联聚乙烯或PEX管道。延伸突部30接合热元件14，从而将热元件保持在散热器凹陷26中。在一些实施例中，延伸突部30在热元件14上施加压缩力，将热元件14推入散热器凹陷26中并随着热元件14被抵靠着散热器18推动而提供散热器18与热元件14之间的附加表面面积接触。应理解的是热元件14与散热器18之间的改善的表面面积接触（尤其是沿着散热器凹陷26）改善了热元件14与散热器18之间的热通量。在一些实施例中，由延伸突部30抵靠着热元件14施加的压缩力足以将散热器18固定于衬里22而不要求衬里22与散热器18之间存在任何其他结合或附接装置。

现在参考图3A，换热器设备10的一个实施例包括位于衬里上的散热器18，其包括多个延伸突部或卡扣突部30，从衬里22大体上朝着散热器18突出。散热器18包括与多个延伸突部30大体上对准的多个突部空隙32。可以将每个延伸突部30热成型或一体地模制在衬里22上。每个延伸突部30延伸到散热器凹陷26中以便将热元件14（未示出）固定在衬里凹陷26中。在一个实施例中，在图3B中看到，相邻突部空隙32相隔空隙分离距离38。每个突部空隙32还包括空隙长度40。在一些实施例中，在图3A和3B中看到，空隙分离距离38小于空隙长度40。在其他实施例（未示出）中，空隙分离距离38等于或大于空隙长度40。在一些应用中，期望的是包括具有沿着散热器凹陷26以均匀间隔而间隔开的突部空隙32的换热器10，其中，每个空隙分离距离38等于且大于每个空隙长度40。此类构造可以防止散热器18中的裂纹在相邻突部空隙凹陷32之间的发展和蔓延。例如，可以在附接到衬里22之前将散热器18热成型以包括散热器凹陷26。在一些实施例中，可以在对散热器凹陷26进行热成型之前在散热器18中形成突部空隙32。如在图3C中看到的，均匀间隔的突部空隙32可以防止散热器18的热成型期间的裂纹发展。均匀间隔的突部空隙还可以改善从热元件14至散热器18的热传递，并且可以防止局部热点或冷点，提供更均匀的地板温度梯度。另外，均匀间隔的突部空隙32可以提供更大的安装容易性，因为热元件14被用手推入散热器凹陷26中，即均匀间距减小了随着其在相邻突部上面和之间通过而施加在热元件14上的横向弯曲力矩。

在一些实施例中，在图3A中看到，衬里22连同散热器18一起形成可以在底层地板上面或在底层地板下面辐射式循环加热热控制应用中使用的模块化嵌板。一般地，换热器10被安装成事的衬里22在与期望热通量的方向相反的散热器18的一侧。例如，可以将换热器10放置在底层地板下面的托梁116之间，事的散热器18在底层地板与衬里22之间，如一般在图4中看到的。在本实施例中，期望热通量的方向是从散热器18朝向底层地板118。在类似构造中，可以将换热器10定位于壁中的横梁或天花板中的椽之间，使得期望热通量的方向是朝向为壁或天花板围绕的房间或环境。在图4中所示的构造中，可以通过多种紧固装置将换热器固定于底层地板118或者类似地固定于壁板或天花板，包括使用U形钉、钉子、螺钉或胶水而将换热器10直接固定到底层地板118。在一些实施例中，衬里22包括柔性热塑性材料，其中，柔性促进托梁、支撑横梁或椽之间的高效安装。

如在图5A中看到的，换热器10可以包括具有多个衬里凹陷26的衬里22和具有用于容纳多个热元件14或一个连续热元件14的多次通过的多个散热器凹陷26的散热器18。在具有多个热元件14或一个热元件14的多次通过的换热器10的一些实施例中，期望的是提供以足以允许相邻热元件14之间的适当热传递的间隔而间隔开的散热器凹陷26。使用石墨作为散热器材料的一个优点包括散热器18的平面内导热率方面的改善。一般地，通过相比于常规散热器改善散热器18的平面内导热率，可以增加热元件14之间的间距，降低了材料、劳务和操作成本。可以基于多个因素来选择散热器凹槽26和因此的热元件14之间的凹槽间间距，所述多个因素即散热器厚度、散热器导热率、对流介质流速和温度及热元件内径，以便防止在壁组件中实现的温度分布的不期望局部变化。在一个实施例中，散热器凹槽26之间的凹槽间间距在约五英寸与约二十英寸之间以便跨大范围的操作条件提供用于散热器18的期望温度场，散热器18具有至少约每立方厘米0.6克的密度和小于约十毫米的厚度。

现在参考图6，换热器10包括一般具有散热器宽度140的散热器18和一般具有衬里宽度146的衬里22。如在图6中看到的，在一些实施例中，衬里宽度146可以小于散热器宽度140。在图6中看到的实施例中，换热器10被安装在底层地板下面构造中，散热器18在底层地板118与衬里22之间，并且期望热通量的方向是朝向底层地板118。应理解的是可以将类似构造安装在壁后面、天花板上面或者和沿着各种类型的边界界面，其用来将空间分离，使得热通量的期望方向朝着期望被加热或冷却的空间定向，并且使得如图6中所指示的底层地板118表示壁、天花板或者其他边界表面。在图6中看到的实施例中，散热器18包括基本上等于相邻地板托梁116之间的距离的散热器宽度140。将认识到的是散热器宽度140可以小于地板托梁之间的距离且大于衬里宽度146。在一些应用中，将衬里宽度146减小至小于散热器宽度140的尺寸在没有负面地影响热性能的情况下促进了安装容易性并降低了材料成本。在一些实施例中，具有小于散热器宽度140的衬里宽度146的衬里22还包括从衬里22朝着衬里凹陷24突出的一个或多个延伸突部30，如在图1B和1C中看到的，以便将热元件14固定在散热器凹陷26中。参考图7，换热器10还可以包括位于具有多个散热器凹陷的一个散热器18上的多个衬里22，使得每个衬里宽度小于散热器宽度。此构造允许相邻衬里22之间的不必要衬里材料的去除，从而在不显著影响散热器10的热性能特性的情况下降低材料成本。应认识到的是在一些实施例中，可以在具有被结合至散热器18的衬里22的模块化嵌板中提供如在图6和图7中看到的换热器10，使得嵌板准备好安装。可以将此类嵌板切割至预先确定长度。由于在一些实施例中衬里22和散热器18包括柔性石墨和热塑性材料，每个具有小于约1.5毫米的厚度，所以用户可以使用常规手用工具将嵌板切割至期望的长度，从而与常规换热器系统相比促进相对快速且廉价的安装。

现在参考图8，在一些实施例中，换热器10可以包括散热器18、衬里22和绝缘层154。绝缘层154通常在与期望热通量的方向相对的一侧被附接到衬里112以便改善远离绝缘层154的定向热通量。在一个实施例中，绝缘层154包括膨胀聚苯乙烯（EPS）泡沫材料，膨胀聚苯乙烯（EPS）泡沫材料的导热率小于散热器18的导热率。例如，绝缘层154可以由具有小于约2.0 W/m*K的导热率的材料形成。在其他实施例中，绝缘层154具有小于约0.5 W/m*K的导热率。虽然绝缘层154的导热率不存在技术上的下限，但在约0.025 W/m*K时达到实际下限。在一些实施例中，绝缘层154包括被成形为轮廓符合换热器10的表面。在一些实施例中，绝缘层154包括至少一个绝缘凹陷或绝缘凹槽158，其纵向地与衬里凹陷24和散热器凹陷26对准且大体上被成形为接收热元件14。绝缘嵌板154可以具有范围在约5 mm和约500 mm之间的厚度。虽然不存在对绝缘层154的厚度的技术上限，但在200 mm左右达到实际极限。然而，应注意的是在一些工业应用中，绝缘层154的厚度可以超过五百毫米。在一个实施例中，绝缘层154包括具有在约二十和约三十毫米之间的厚度的膨胀聚苯乙烯泡沫（EPS）。可以粘性地或以热方式将衬里22结合到绝缘层154，并且在一些实施例中，衬里22根本未被结合到绝缘层154，但是仅仅搁靠绝缘层154。

现在参考图9，大体上示出沿着来自图8的截面B-B的局部剖面图。如在图9中看到的，衬里22位于散热器18与绝缘层154之间。可以在多种应用中使用具有此构造的换热器10，包括底层地板上面和底层地板下面辐射式循环加热的加热和冷却应用。例如，如在图10中看到的，大体上示出具有底层地板上面构造的地板组件150的一个实施例。在本实施例中，绝缘层154位于底层地板118上。底层地板118可以是任何建筑物或材料表面，例如但不限于颗粒板、木材合成物、胶合板、混凝土、砂砾、金属或其他类型的内部或外部结构和建筑材料。在一个实施例中，绝缘层154是由膨胀聚苯乙烯板（EPS）制成的绝缘嵌板，具有形成在其内的绝缘凹陷158。应理解的是在一些实施例中，每个绝缘凹陷158可以由膨胀聚苯乙烯泡沫的离散区段形成，其边缘不接触而是在其之间限定间隙（未示出）。换热器10一般位于绝缘层154上。换热器10包括散热器18和衬里22。衬里22包括被成形为接收热元件14的至少一个衬里凹陷24。围绕衬里凹陷24的每个衬里区域被容纳在绝缘凹陷158中，使得衬里22大体上符合于绝缘层154的表面。散热器18包括至少一个石墨材料板且抵靠着衬里22定位。在一些实施例中，散热器18被粘性地或以热方式结合到衬里22。散热器18限定了被成形为用于接收热元件14的散热器凹陷26。热元件14被插入散热器凹陷26中。外表面152位于散热器18上。在一些实施例中，附加层位于外表面152与散热器18之间。例如，在一个实施例中，散热器18是毡层或木质地板材料，并且附加泡沫缓冲层可以位于外表面152与散热器18之间。在一些应用中，外表面125可以是房间或环境的任何边界表面，即壁、天花板、车道、人行道等。同样如在图10中看到的，在一些实施例中，延伸突部40与突部空隙32对准以便将热元件14固定在散热器凹陷26中。外表面152可以包括各种材料，包括但不限于诸如瓷砖、木材、毡层、混凝土、石料、大理石等地板材料、诸如清水墙、石膏板、木质嵌板、纺织品、纸板等壁材料。可以将每个部件组合以形成地板或壁或天花板组件150，如在图11的部分剖面透视图中看到的。

如在图10中的一个示例性实施例中看到的，被包括在地板组件150中的衬里22包括由基本上背衬整个散热器表面的热塑性材料形成的单个衬里22。应理解的是在其他实施例中，衬里22不包括热塑性材料的一个连续板，而是包括多个细长衬里22，如先前在图6和图7中看到的以及如在图12中看到的。在本实施例中，每个衬里22包括小于散热器宽度的衬里宽度，并且包括形成在其内的衬里凹陷24。在一些实施例中，在衬里22中形成衬里凹陷24。在其他实施例中，可以用包括衬里凹陷24的形状来挤压衬里22。衬里22包括细长条形形状，包括被成形为接合散热器18的凹陷区域的衬里凹陷24。在一些实施例中，如在图13中看到的，衬里凸缘142从每个衬里凹陷24横向地向外延伸达凸缘宽度144。在一个实施例中，凸缘宽度144范围在约5和约200 mm之间。在另一实施例中，凸缘宽度144在约15和约40 mm之间。使用此构造，可以消除在单独衬里凹陷24之间延伸的多余衬里材料，降低了衬里材料成本和整个系统成本。形成衬里凹陷24的衬里区域一般配合到绝缘层154上的绝缘凹陷158中。在一些实施例中，绝缘层154包括邻近于在图12中看到的每个绝缘凹陷158的每个侧面的绝缘凹槽160。每个绝缘凹槽被成形为容纳衬里22并尤其容纳衬里凸缘142，使得衬里22在被插入每个衬里凹陷158和衬里凹槽160时搁置成基本上与绝缘层154的安装表面148齐平。通过提供用于容纳每个衬里22的衬里凹槽160，绝缘嵌板154和衬里22在被组合时形成用于对散热器18进行定位的基本上平坦的衬底，如在图13中看到的。此构造产生用于均匀地安装地板或其他外表面或接合壁组件的基本上均匀的散热器表面。

现在参考图14，在一个实施例中，换热器设备10包括设置在散热器18上的板层或包封层50。在一些实施例中，在散热器18的表面或边缘上存在包括灰尘或碎片的颗粒石墨材料。在一些应用中，此颗粒材料产生碎屑或灰尘，其可能不期望地污染其中安装散热器的环境。可以将板层50设置在散热器18的表面上以防止在换热器10的安装或使用期间的颗粒石墨材料的环境污染。在本实施例中，散热器18包括第一侧102和第二侧104，如在图16中看到的。衬里22被附接到散热器18的第一侧102，并且板层50被附接到散热器18的第二侧104。板层50包括板层厚度52。在一个实施例中，板层厚度52在约十和约五十微米之间。在另一实施例中，板层厚度52等于或大于约12微米。在一些实施例中，约12.7微米的板层厚度52是适合于提供适当包封的最小厚度，用于在不牺牲结构完整性的情况下将颗粒碎片容纳在散热器18上。在一些实施例中，板层50包括基本上透明或清澈的聚酯（PET）板或膜。板层50基本上与散热器18的第二侧104同延地延伸，限定在一些实施例中延伸至散热器凹陷26中的板层凹陷106，在图15中看到。板层凹陷106大体上被成形为用于接收热元件14。在未示出的其他实施例中，板层50可以跨散热器凹陷26延伸，将热元件14和散热器18两者包封。

可以将板层50与衬里22密封以完全包封住衬里22与板层50之间的散热器18。在一个实施例中，散热器18包括在图17A中看到的第一外周界边缘60。衬里22包括延伸超过第一外周界边缘60达距离A的第二外周界边缘62，在图17B和18A中看到。板层50还包括延伸超过第一外周界边缘60达距离B的第三外周界边缘64，在图17B和18A中看到。在一些实施例中，距离A大于距离B。第三外周界边缘64在第二外周界边缘62上延伸，并且可被向下压靠衬里表面48以将板层50与衬里22密封。在一个实施例中，板层50被放置在衬里表面48和/或板层表面70上的粘合剂粘性地结合到衬里22。另外，在一个实施例中，可以使用真空来将衬里22与板层50之间的空间排空，导致散热器18周围改善的密封。在其他实施例中，板层50在热成型过程期间被热结合到衬里22。在一些实施例中，距离A在约5和约8 mm之间，并且距离B在约3和约6 mm之间。在另一实施例中，距离A除以距离B的比在约1.1和约1.4之间。在一些实施例中，层50形成围绕散热器18的连续密封。

现在参考图19A，大体上示出包括散热器18和衬里22的改善换热器10的一个实施例。散热器18包括散热器凹陷26。热元件14被设置在散热器凹陷26中。热元件14限定直径D。在一些实施例中，直径D是热元件14的外径，尤其是在热元件14是聚合物或金属管的情况下。散热器凹陷26限定从散热器凹陷26的内部底部延伸至散热器18的外表面104的高度H。换热器10通常限定凹陷干涉比，其等于直径D除以高度H或D/H。在图19A中看到的实施例中，凹陷干涉比小于一，并且热元件14的外表面未在散热器18的外表面104上延伸。在本实施例中，当衬底或其他材料（未示出）抵靠着散热器18的外表面104定位时，衬底未直接接触热元件14。在另一实施例中，凹陷干涉比D/H等于约1.0，并且施加的衬底（未示出）以线接触方式与热元件14接合。在另一实施例中，在图19B中看到，散热器凹陷26的高度H小于热元件14的直径D，限定大于1.0的凹陷干涉比D/H。在本实施例中，热元件14在散热器18的外表面104上面延伸竖直偏移距离88。在一个实施例中，竖直偏移距离88在约0.25和约1.5 mm之间。在另一实施例中，凹陷干涉比在约15和约30之间。

凹陷干涉比D/H大于1.0的换热器10通常导致热元件14被位于表面104上的任何附加层压缩。例如，在一个实施例中，在图19C中看到，衬底110位于具有大于1.0的凹陷干涉比的散热器18的表面104上。衬底110可以是壁组件、底层地板上面构造中的地板嵌板，其中，换热器10位于底层地板上面。在其他实施例中，衬底110可以是底层地板下面构造或上钉构造中的底层地板，其中，换热器10位于地板托梁之间的底层地板下面。在其他实施例中，衬底110可以是换热器10与地板层之间的中间层，诸如泡沫缓冲层。热元件14被衬底110从初始位置112压缩至压缩位置114，在图19C中看到。热元件14的压缩在其中热元件14是可变形管、即塑料或聚合物管且可压缩的实施例中是可能的。由衬底110对热元件14的压缩可以通过将热元件14压靠散热器18来改善热元件14与散热器18之间的热传递。例如，在一些实施例中，热元件14未沿着热元件14的整个长度同延地轮廓符合于散热器凹陷26，但是可以替代地具有由热元件14或散热器凹陷26的几何结构的局部变化引起的局部间隙或分离区域（未示出）。然而，由于凹陷干涉比大于1.0而引起的衬底110对热元件14的压缩可以将热元件14推入或压缩到任何空的间隙或分离区域中，从而增加热元件14与散热器18之间的表面面积接触。增加的表面面积接触通过至少增强热元件14与散热器18之间的热通量而改善散热器性能。另外，热元件14的压缩将增加热元件14和衬底110之间的表面面积接触，进一步增强沿着热通量的期望方向的热传递。

在一些实施例中，散热器18位于衬里22上，其中，衬里22包括延伸突部30，但散热器18不包括在图1B中看到的突部间隙凹陷。事实上，在一些实施例中，散热器18被插入衬里凹陷22中以大体上符合于散热器18。用于在散热器18上不包括突部空隙的情况下将散热器18插入衬里凹陷22中的一个可能原因是提供热元件14和散热器18之间的热传递，同时还提供用于将热元件保持在散热器凹陷中的固定装置。例如，在图1B和图2中看到的一个实施例（其包括突部空隙32）需要去除散热器18的一部分（在那里，限定了突部空隙32）以允许延伸突部30通过。在一些应用中，散热器18的一部分的去除可以局部地减少从热元件14到散热器18的热传递。然后在一些应用中可能期望的是从衬里22突出以便固定热元件14的延伸突部30，但是没有去除散热器18的此类一大部分以提供用于延伸突部30的间隙。现在参考图20A，散热器18包括被定位为符合于衬里凹陷的散热器凹陷26。在散热器18下面的延伸突部将散热器18朝着散热器凹陷26向外推，形成散热器突部28。如在来自图20A的截面C-C的剖面轮廓中看到的，图20B示出在散热器18和衬里22之间限定的间隙130，因为散热器18不能完全填充突部30附近的衬里凹陷22。为了去除间隙130，可以在散热器凹陷26中的散热器18中限定纵向缝槽或切口46。如在图20C中看到的，缝槽46允许散热器18更完全地轮廓符合衬里22。当散热器18被抵靠着突部30附近的衬里22被局部的推回时限定缝槽间隙86，如在图20C中看到的和在图20D中所示的来自图20C的截面D-D的剖面中看到的。缝槽间隙使衬里22的一小区域暴露，如在图20C中看到的。如在图20E中看到的，可以将热元件14插在散热器凹陷26中，同时散热器18与在散热器突部28附近的衬里22保持接触。参考图20F中所示的图20E的截面E-E的视图，当热元件14位于散热器26中时，散热器18在延伸突部30与散热器突部28下面的区域中被夹在热元件14与衬里22之间。这样，散热器在延伸突部30周围的区域中与热元件14保持热接触，从而在一些应用中改善换热器性能。

类似地，现在对图21A-21F中所示的实施例进行参考，可以在与延伸突部重叠的散热器18的区域中限定U形切口42。在本实施例中，U形切口42在延伸突部30周围延伸，U形切口42的纵向部分位于散热器凹陷26内部。U形切口42限定被附接到散热器18并与延伸突部30重叠的折片（flap）44，如在图21C和图21D所示的来自图21C的截面G-G的局部剖面图中看到的。如在图21E中看到的，当热元件14位于散热器凹陷26中时，折片44被夹在热元件14与衬里22之间。如在来自图21F中所示的图21E的截面H-H的局部剖面图中看到的，在散热器凹陷26中限定了折片间隙84，当插入了热元件14时部分地使衬里22暴露。在此构造中，如在图21F中看到的，散热器18在延伸突部30附近与热元件14保持热接触，从而在一些应用中改善了换热器的热性能。应注意的是在一些应用中可以由用户在安装期间形成缝槽46和U形切口42。还应理解的是在本文中描述且在图20A-20F或图21A-21F中看到的换热器构造的实施例可以与在换热器的先前所述或所示实施例中的任何一个可互换地使用，包括在图4-19C中所示的那些实施例。

现在参考图22A，大体上示出换热器嵌板200的一个实施例。换热器嵌板200包括第一基部202，第一基部202包括限定在其内的第一表面凹槽206。在一些实施例中，第一基部202包括木材或木质复合材料。在其他实施例中，第一基部202可以包括其他固体材料，包括但不限于层压胶合板、塑料或聚苯乙烯泡沫。可以使用刳刨机、锯或其他砍削或切割工具将第一表面凹槽206切割成第一基部202。还应理解的是基部202可以通过包括位于较宽基部构件上的两个基部构件来形成表面凹槽206，使得两个基部构件在其之间限定间隙，其中，基部构件之间的间隙限定第一表面凹槽206。在一个实施例中，第一表面凹槽206包括矩形的剖面凹槽轮廓，如在图22A和22B中看到的。应理解的是可以使用包括滚圆的或弯曲的形状的其他第一表面凹槽轮廓，例如，第一表面凹槽206不必轮廓符合于散热器18。

如在图22A中看到的，在某些实施例中，将第一衬里204设置在第一基部202上。在一些实施例中，第一衬里204是热成型塑料板，其具有在约0.25 mm和约5 mm之间的厚度。第一衬里204包括延伸至第一基部202上的第一表面凹槽204中的第一突出区域208。在一些实施例中，第一突出区域208仅部分地填充第一表面凹槽206，如在图22B中看到的。第一突出区域208限定第一衬里204中的第一衬里凹陷210。

第一散热器212被设置在第一衬里204上。第一散热器212包括至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板。在一个实施例中，第一散热器212包括具有大于约0.6 g/cc的密度和小于约10 mm的厚度的柔性石墨板。在一些实施例中，第一散热器212包括位于散热器212的每侧的第一和第二包封层。在一些实施例中，每个包封层包括具有在约十和约一百微米之间的厚度且被层压至第一散热器212的每侧的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜。在另一实施例中，第一和第二包封层每个包括具有约25微米的平均厚度的PET板。可以将散热器212粘性地结合到第一衬里204。如在图22B中看到的，散热器212包括延伸至第一衬里凹陷210中的第二突出区域214。在一些实施例中，第二突出区域214被成形为基本上符合于第一衬里凹陷210的形状。在其他实施例中，第二突出区域214可能未完全填充第一衬里凹陷210，允许在第一散热器212与第一衬里204之间存在分离间隙。第二突出区域214限定第一散热器凹陷216，图22A中看到。第一散热器凹陷216大体上被成形为用于接收在热元件14，在图22B中看到。在一些实施例中，第一衬里204未完全地接触第一基部202，尤其是在邻近于表面凹槽206的区域中，在第一衬里204与第一基部202之间产生间隙。在一些实施例中，第一衬里204可以包括弹性热塑性材料，使得当地板表面位于散热器212上时，第一衬里204被向下压靠第一基部202，并且第一衬里204的弹力远离基部204压散热器212，并改善散热器212与位于其上面的地板表面之间的热接触。可以用多种紧固装置将散热器212和第一衬里204附接到基部202，包括例如通过使用钉子、U形钉、螺钉或胶水来进行。

换热器嵌板200的一个方面提供了由能够支撑结构负荷的木材或类似材料制成的第一基部202。在一个应用中，换热器嵌板200提供了可以直接附接到地板托梁以形成具有直接安装在其上面的换热器的底层地板的模块化嵌板。在另一实施例中，在底层地板上面构造中，可以将换热器嵌板200直接附接到现有底层地板。由于可以在具有提供结构负荷承载构件的第一基部202的模块化组件中提供换热器嵌板200，所以使用此类设备可以实现时间和安装成本方面的节省。

再次参考图22A，在一些实施例中，在第一衬里204上一体地形成至少一个卡扣突部218。在一些实施例中，卡扣突部218是一体地模制在第一衬里204上的热成型塑料。卡扣突部218从第一衬里204朝着散热器212向外突出。在一个实施例中，散热器212限定与卡扣突部218对准的第一突部空隙220且卡扣突部218通过突部空隙220延伸至第一散热器凹陷216中。卡扣突部218大体上被成形为将热元件14固定在第一散热器凹陷216中。在一些实施例中，应理解的是可以使用缝槽42或U形切口46来代替至少一个第一突部空隙220。类似地，在一些实施例中，可以与U形切口46或缝槽42相结合地使用第一突部空隙220。

进一步参考图22A，可以将第二基部228枢转地附接到第一基部202以形成可折叠换热器嵌板200。在一些实施例中，第二基部228可以由上文所讨论的包括第一基部202的任何类似材料制成。在一个实施例中，用在第一和第二基部202、228之间延伸的桥，第二基部228是相对于第一接触202可折叠的，如在图22F中看到的。可以将折叠换热器嵌板用于多种应用，包括底层地板上面和底层地板下面循环加热辐射加热和冷却应用。换热器嵌板200的折叠可以通过减小嵌板设备的总尺寸来提供改善的装运、搬运和安装。第一和第二基部202、228相互之间可通过铰链或桥进行折叠，其在第一和第二基部202、228之间延伸。在图22C中看到的一个实施例中，散热器212跨第一和第二基部202、228之间的间隙延伸，形成散热器桥224。在一些实施例中，散热器桥224包括散热器212的柔性石墨板。在一些实施例中，在第一和第二基部202、228之间的区域中对石墨板进行预弯曲，以更好地促进嵌板200的折叠和展开。并且，在一些实施例中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）板（未示出）的第一和第二层位于第一散热器212的每侧以增加附加柔性或强度。在图22C中还看到，可以将第二衬里226定位于第二基部228与第一散热器212之间的第二基部228上。在本实施例中，第一散热器212跨第一和第二基部202、228连续地延伸。在一些实施例中，第二基部228限定第二衬里226延伸到其中的第二表面凹槽234。第二散热器凹陷232延伸到大体上被成形为用于容纳热元件的第二表面凹槽234中。现在参考图22D，在另一实施例中，铰链层222在第一和第二基部202、228之间延伸。在一些实施例中，铰链层222包括柔性织物或布材料。在图22D中看到的实施例中，铰链层222位于散热器桥224下面或第一散热器212与第一和第二基部202、228之前。在图22E中看到的另一实施例中，第二散热器230位于第二基部228上的第二基部衬里226上，并且铰链层222提供第一和第二基部202、228之间的枢转连接。在本实施例中，第一散热器22未提供第一和第二基部202、228之间的连续桥。在另一实施例（未示出）中，铰链层222被胶合到第一和第二衬里204、226以提供第一和第二基部202、228之间的可折叠连接。如在图22D中看到的，换热器嵌板200相对于其本身是可折叠的。在图22D中看到的折叠嵌板构造的一个方面是当被折叠式第一和第二基部202、228形成折叠嵌板的外表面。此构造可以在封装、装运、储存和/或安装期间保护散热器212。换热器嵌板200的一个实施例在第一基部202的顶部上提供了第一散热器212，从而使基部202的厚度最大化并在第一基部202包括热绝缘材料时进一步改善第一基部202的绝缘效果。应理解的是可以由附加铰链层以手风琴式构造将附加基部枢转地连接在基部之间，使得每个层可以在相邻层上折叠以获得改善的运输、搬运和/或安装容易性。

预先形成散热器的方法

本公开的另一实施例提供了一种制造散热器以供在换热器设备中使用的方法。在一个实施例中，在附接到热塑性衬里之前将石墨板预先形成为如上所述的散热器的形状。在一个实施例中，石墨板或散热器坯包括膨胀石墨的压缩颗粒板。在一些实施例中，石墨板包括小于约十毫米的厚度，并且在其他实施例中，小于约五毫米。在一个实施例中，石墨板在厚度上小于约两毫米。石墨板或散热器坯312大体上位于阳真空模314与匹配阴模316之间，如大体上在图23中看到的。应注意的是图23中的图示仅表示局部透视图，并且实际散热器坯和模制设备可以具有更大的纵向和/或横向尺寸作为示例性图示的实施例。

阳真空模314一般包括从阳真空模314的主体向外延伸的一个或多个散热器凹槽成形器318。阳真空模314一般还包括位于模的一侧的一个或多个真空或压力端口，散热器凹槽成形器318从该侧延伸。每个真空端口包括孔口，从那里可以抵靠着散热器坯312局部的施加吸力或降低的压力以便将散热器坯312保持到阳真空模314的表面。如在图23中看到的，在一个实施例中，散热器坯312包括在预先形成过程之前在散热器坯312中限定的预先形成的突部空隙332。现在参考图24，大体上在分解或分离位置上示出了用来预先形成石墨散热器的阴模316的一个实施例。阴模316包括五个区段：中心模320、第一内管模322、第二内管模324、第一外管模326和第二外管模328。每个区段相对于阳真空模314是活动的，大体上沿着垂直于阳真空模的表面的方向，每个散热器凹槽成形器318从那里延伸。阴模316的每件大体上竖直地移动，但是不会水平地移动。在一个实施例中，阴模316的每件可使用液压缸和/或压缩弹簧移动。

形成石墨散热器的方法提供了多个步骤。散热器坯312位于阳真空模314与阴模316之间，如在图23中看到的。在一个实施例中，散热器坯312是有节的石墨散热器材料的预切割扁平板。散热器坯312包括限定在其内的突部空隙332或切口。在一个实施例中，使用沿着中心模320（未示出）的中心线定位的对准销来使散热器坯312对准到每个模。然后将模一起移动，使得每个模大体上接触散热器坯312的表面。在一些实施例中基本上扁平但在其他实施例中可以包括弯曲轮廓或在其上面限定的其他几何特征的中心模320向上移动并大体上在散热器凹槽成形器318之间将散热器坯312压靠阳真空模。随着中心区段被压成扁平的，自由端被拉入模空间中，如在图25中看到的。在单独步骤中，两个内管模322、324向上移动并将散热器坯312压靠每个散热器凹槽成形器318的侧面和底部，促使自由端被进一步拉入模空间中。在单独步骤中，每个外管模326、328朝着阳真空模314移动，将散热器坯312压缩并形成石墨散热器且完成预先形成过程。接下来，通过一个或多个端口在阳真空模314上施加真空或降低的压力以抵靠着阳真空模314保持散热器，并且阴模316的每个区段从散热器表面脱离，导致被可释放真空密封固定于阳真空模314的预先形成散热器334，如在图26中看到的。还在图26中看到，预先形成散热器224包括限定在其内的突部空隙332。在一个实施例中，阳真空模314还包括切口间隙，其与每个突部空隙332对准以便在后续步骤期间允许每个延伸突部的间隙。

对衬里进行热成型的方法

本公开的另一实施例提供了形成衬里以供在公开的换热器中使用的方法。一般地参考图27，用于形成衬里的过程提供将衬里坯402放置在阴热成型模404上。在一些实施例中，阴热成型模404包括位于其上面的一个或多个真空或压力端口。每个真空端口包括孔口，通过该孔口，可以向衬里坯402施加吸力或降低的压力以便将衬里坯402可释放地保持在阴热成型模404的表面上。阴热成型模404还包括一个或多个衬里凹陷通道406。每个衬里凹陷通道406大体上被成形为具有在图1A中看到的衬里凹陷24的期望形状。在一些其他实施例中，阴热成型模404还包括被成形为用于形成例如在图1B中看到的每个延伸突部30的一个或多个突部成形器408，在例如图1B中看到。

形成衬里的方法提供了抵靠着阴热成型模404对衬里坯402进行定位的步骤。衬里坯402被通过一个或多个真空端口（未示出）施加于阴热成型模404的表面上的降低压力保持就位。在衬里形成过程的一个实施例中，可以将单独的模具结构或压机压靠衬里坯402，迫使衬里坯材料进入每个模具凹陷82以形成用于换热器的衬里的期望形状。在衬里形成过程的另一实施例中，还可以降低在衬里坯402和阴热成型模404之间施加的负压以使衬里坯402变形到或拉入每个衬里凹陷通道406中，从而形成具有包括被成形为用于容纳热元件的一个或多个衬里凹陷的期望形状的衬里。在一些实施例中，可以在热成型过程之前或期间将衬里坯74加热至预定材料软化温度，以促进衬里坯402到期望形状的塑料变形。衬里坯402可以包括任何先前所讨论的衬里材料，包括但不限于聚苯乙烯、聚乙烯或其他热塑性材料。在一个实施例中，衬里坯402在变形步骤之前被预加热至约60 ℃与约180 ℃之间的模制温度。其中，模制温度表示衬里坯材料的软化点。在另一实施例中，将衬里坯402预加热至在约100 ℃与约150 ℃之间的模制温度。

在形成热塑性衬里的方法的一个实施例中所使用的阴热成型模404包括在图27中看到的突部成形器408。一般地，当衬里坯402塑料变形而填充衬里凹陷通道406时，衬里坯材料围住突部成形器408，在衬里22中一体地形成或一体地模制延伸突部30，如在图1B中看到的。随着衬里坯材料轮廓符合突部成形器408的下侧，成品衬里可能难以从衬里凹陷通道406去除，因为突部衬里408延伸至延伸突部30的背面中。为了克服此问题，在本文中公开了具有活动突部成形器408的阴热成型模。参考图28A，突部成形器408延伸通过阴热成型模404中的突部成形器缝槽414。突部成形器408包括在图28A中看到的第一或模制位置。在模制位置上，突部成形器408延伸至衬里凹陷通道406中。在衬里热成型时，可以使突部成形器408远离衬里凹陷通道406旋转，如在图28B中看到的，以便去除衬里或具有衬里的换热器设备，该衬里具有形成在其内的一体化模制延伸突部30。在一些实施例中，突部成形器408通过弹簧弹性地定位于突部成形器缝槽414中的模制位置上，并且在热成型衬里或换热器去除时返回至在图28A中看到的模制位置。

再次参考图27，在一个实施例中，衬里坯402是具有均匀衬里坯厚度416的热塑性材料。当在因热成型模404中对衬里坯402进行热成型时，均匀地扁平的衬里材料在压力下变形而形成在图29中看到的每个热成型衬里凹陷424。在其中具有在约0.25毫米与约2.0毫米之间的均匀厚度的基本上扁平衬里坯402被热成型而产生热成型衬里422的一个实施例中，每个衬里凹陷424限定小于基本上扁平衬里主体厚度416的最小衬里凹陷厚度426。例如，在一个实施例中，基本上扁平的衬里坯402的均匀厚度416在约1.0与约1.5 mm之间，并且最小凹陷厚度426在衬里热成型过程之后在约0.5与约0.9 mm之间。

一般地，最小衬里凹陷厚度426必须足以支撑散热器和热元件。因此，为了实现适当的最小衬里凹陷厚度426，可能需要包括比在热成型衬里424的基本上扁平区域中所需的更多的衬里材料。由于扁平区域可以形成在衬里中所使用的衬里材料的相对大的百分比（在一些实施例中，达到总衬里材料的90%），应理解的是在一些实施例中，期望的是减小基本上扁平衬里主体的厚度，同时还提供适当的最小衬里凹陷厚度426以便支撑散热器和热元件。

参考图30，示出了具有非均匀厚度的衬里坯402。衬里坯402包括第一厚度416以及第二厚度418，第一厚度416对应于用于形成基本上扁平衬里主体的区域，并且第二厚度418对应于用于形成每个衬里凹陷424的较厚区域420。在本实施例中，衬里坯402可以包括具有期望第一和第二厚度416、418的所形成挤压热塑性材料。一般地，使用提供大于第一厚度416的第二厚度418的衬里坯402，在较厚区域与每个衬里凹陷通道406对准的情况下，可以实现具有基本上等于最小凹陷厚度426的第一厚度416的热成型衬里422。在一个实施例中，第一厚度416在约0.4 mm与约0.8 mm之间，并且第二厚度418在约1.0 mm与约1.5 mm之间，产生热成型衬里422，其中，第一厚度416基本上等于最小凹陷厚度426，两个值都在约0.4 mm与约0.8 mm之间。在另一实施例中，提供了具有在约0.4与约0.6之间的第一厚度416除以第二厚度418的比的衬里坯402。此构造能够降低衬里材料成本和浪费，同时提供用于支撑散热器和热元件两者的足够硬度。应理解的是使用具有变化初始厚度的衬里坯来形成热塑性衬里的方法适用于如在图3A中看到的具有完全背衬散热器18的衬里22和如在图12中看到的具有仅部分地背衬散热器18的衬里22的构造两者。

在衬里422的最佳实施例中可以包括被设置成将热元件保持在凹陷424中的一个或多个夹子。（一个或多个）夹子可以与衬里422成一整体、附接到衬里422、邻近于衬里422的内表面或者其任何组合。替换地，可以连同突部30一起或代替突部30而实施该夹子。另一附加实施例可以包括一件石墨散热器，优选地包括邻近于夹子设置、更优选地被附接到夹子的膨胀石墨颗粒的压缩块。

结合换热器的方法

本公开的另一实施例提供了一种如一般在图3A中看到的形成换热器10的方法。更具体地，提供了如在图29中看到的一种用于将如在图26中看到的预先形成散热器334结合到热成型衬里422的过程。再次参考图26，示出了预先形成的散热器334，预先形成的散热器334被其之间的降低的压力可释放地固定于阳真空模314。在从阴热成型模404去除热成型衬里422之前，可以与阴热成型模404相对使阳真空模具314连同被与之固定的预先形成散热器334一起对准，如在图31中看到的。根据此构造，可以以至少两种方式将散热器结合到衬里。首先，可以将预先形成的散热器334加热至包括热成型衬里422的热塑性衬里材料的软化点或附近的温度。在一些实施例中，还可以将阳真空模314加热，例如可以在与阴真空模404对准之前在烘箱中将预先形成的散热器334和阳真空模314的组件放置在一起。

热结合过程还可以用来通过在预先形成散热器334和热成型422两者在热塑性衬里材料的软化点或附近的同时将阳真空模314压靠阴热成型模404而将散热器334结合到衬里422。通过允许压缩组件冷却，将散热器334热结合到热成型衬里422，形成适合于诸如循环加热辐射式底层地板上面或底层地板下面加热和冷却的热传递应用的换热器的一个实施例。

另外，可以采用从在图31中看到的构造来将散热器结合到衬里的粘性结合过程。在粘性结合过程的一个实施例中，在抵靠着阳真空模314可释放地保持的同时用粘合剂来涂敷预先形成散热器334的暴露表面。随后，将阳真空模314压靠阴热成型模404，将散热器粘性地结合到衬里。

应理解的是虽然上述方法和相应的图大体上示出完全背衬散热器18的热塑性衬里，但此类方法同样可应用于其中热塑性衬里仅部分地背衬散热器18的其他实施例，如例如在图12中看到的。

现在参考图32中所示的一个实施例，根据本公开的换热器嵌板200包括具有位于其上面的基部嵌板散热器132的基部嵌板122。在一些实施例中，基部嵌板散热器132包括一个柔性石墨板。在一些实施例中，基部嵌板散热器132包括具有大于约0.6 g/cc的密度和小于约10毫米的厚度的一个或多个膨胀石墨的压缩颗粒板。在一些实施例中，可以通过胶水、U形钉、钉子、螺钉方式或使用各种其他机械或粘性紧固装置将基部嵌板散热器132固定于基部嵌板122。第一和第二通道嵌板124、126被设置在基部嵌板散热器132上，使得通道嵌板间隙138被限定在第一和第二通道嵌板124、126之间。在一些实施例中，可以使用钉子、螺钉或U形钉直接穿过通道嵌板124、126穿过基部嵌板散热器132钉入基部嵌板122中来将每个通道嵌板124、126附接到基部嵌板散热器132。在一些实施例中，基部嵌板122、第一通道嵌板124或第二通道嵌板126包括木材或木质复合材料，包括胶合板。在其他实施例中，基部嵌板122、第一通道嵌板124或第二通道嵌板126可以包括其他结构或建筑材料，包括但不限于混凝土、石料、塑料或其他复合材料。应理解的是在一些实施例中，第一和第二通道嵌板124、126可以从一个连续嵌板开始延伸，所述一个连续嵌板具有限定在其内的嵌板凹槽138。如在图32中看到的，可以将热元件14定位于嵌板凹槽138中以接触基部嵌板散热器132。

现在参考图在图33中看到的换热器嵌板200的一个实施例，基部嵌板122包括设置在其中的基部嵌板散热器132。在一个实施例中，基部嵌板散热器132是柔性石墨板。第一通道嵌板124位于基部嵌板122上。第一通道嵌板散热器134位于第一通道嵌板124与基部嵌板散热器132之间的第一通道嵌板124上，使得第一通道嵌板散热器134与基部嵌板散热器132进行热接触。这样，在一个实施例中，第二通道嵌板126包括在其上面设置于第二通道嵌板126与基部嵌板散热器132之间的第二通道嵌板散热器136，使得第二通道嵌板散热器136与基部嵌板散热器132进行热接触。如在图33中的一个实施例中看到的，第一通道嵌板散热器134在第一通道嵌板124的第一间隙边缘162周围延伸，使得第一通道嵌板散热器134基本上面对通道嵌板间隙138。在另一实施例中，第二通道嵌板散热器136围绕第二通道嵌板126的第二间隙边缘164延伸，使得第二通道嵌板散热器136基本上面对通道嵌板间隙138。如同样在图33中看到的，可以将热元件14设置在通道嵌板间隙138中，使得热元件14与基部嵌板散热器132、第一通道嵌板散热器134和/或第二通道嵌板散热器136进行热接触。应理解的是在一些实施例中可以将热元件14定位为使得其如在图19B和19C中看到的那样被压缩。在一些实施例中，基部嵌板散热器132、第一通道嵌板散热器134和/或第二通道嵌板散热器136包括设置在至少一个表面上的至少约十微米厚的至少一层的聚合物材料，诸如聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

因此，虽然已经描述了新的且有用的换热器和方法的本公开的特定实施例，但并不意图将此类参考理解为对本公开的范围的限制，除在以下权利要求中所阐述的之外。

Claims (3)

1.一种用于在热元件与壁组件之间传递热的换热器，其特征在于，所述换热器包括：

散热器，其包括具有至少0.6 g/cc的密度和小于10 mm的厚度的至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，所述散热器限定散热器凹陷：

衬里，其被附接到所述散热器；以及

延伸突部，其从所述衬里朝着所述散热器突出，

其中，所述延伸突部被定位为用于将所述热元件保持在所述散热器凹陷中。

2.一种用于从热元件向环境分布热能的换热器，其特征在于，所述换热器包括；

嵌板，其具有小于1.0 W/m*K的导热率，所述嵌板包括被成形为用于接收热元件的嵌板凹槽；

设置在所述嵌板上的散热器，所述散热器包括具有大于140 W/m*K的平面内导热率的至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板，所述散热器限定被成形为用于与嵌板凹槽匹配的散热器凹槽；以及

热塑性衬里，其位于所述嵌板与所述散热器之间，所述衬里包括朝着所述散热器凹槽突出的延伸突部。

3.一种换热器嵌板设备，其特征在于，包括：

基部嵌板；

基部嵌板散热器，其被设置在所述基部嵌板上，所述散热器包括具有大于0.6 g/cc的密度和小于10毫米的厚度的至少一个膨胀石墨的压缩颗粒板；以及

通道嵌板，其被设置在所述散热器上，所述通道嵌板限定通道嵌板间隙。

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