KR20130002812U - 개량된 열 교환기 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

복사 가열 및 냉각 용례를 위한 열 교환기는 라이너에 부착된 흑연 열 확산기를 제공한다. 라이너는 열 요소를 수용하기 위해 성형된 홈 또는 리세스를 포함한다. 열 확산기는 홈 내로 연장하고 홈에 합치한다. 일 실시예에서, 스냅 탭이 라이너 상에 일체로 성형되고 홈 내에 열 요소를 보유하기 위해 홈 내로 돌출된다. 일 실시예에서, 스냅 탭은 열 요소를 결합하기 위해 열 확산기 내의 유극 공극을 통해 연장한다. 열 교환기, 열 확산기 및 라이너를 형성하는 방법이 또한 제공된다.

Description

개량된 열 교환기 시스템 및 방법 {IMPROVED HEAT EXCHANGER SYSTEM AND METHODS}

본 고안은 열 에너지를 분배하기 위한 개량된 열 교환기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 고안은 열 요소와 바닥 또는 벽 사이의 열을 분배하거나 흡수하기 위해 사용되는 유형의 열 교환기에 관한 것이다.

복사 가열 및 냉각 용례를 위한 열 교환기 시스템이 당 기술 분야에 공지되어 있다. 복사 가열 시스템은 강제 고온 공기, 개별 라디에이터 및 베이스보드와 같은 통상의 가열 시스템에 대안 대안이고, 전기식(즉, 저항 소자를 사용함) 또는 순환수식(즉, 특히 물과 같은 가열된 또는 냉각된 유체를 사용함)일 수 있다. 통상의 전기식 복사 가열 시스템은 적절한 배선 및 연관 회로를 갖는 저항 소자로 이루어진다. 통상의 순환수식 복사 가열 시스템은 물을 가열하기 위한 보일러, 펌프, 공급 파이프, 가열될 룸의 바닥 전체에 걸쳐 매립된 가요성 가열 파이프, 복귀 파이프 및 보일러를 조절하기 위한 서모스탯(thermostat)으로 이루어진다. 순환수식 시스템은 복사 패널 협회 웹사이트(www.radiantpanelassociation.org)에서 볼 수 있는 바와 같이, 바닥 슬래브(slab-on-grade), 박슬래브(thin-slab), 언더플로어 스테이플업(underfloor staple-up) 등과 같은 용례를 위해 설계되어 있다. 가열된 물은 보일러로부터 공급 파이프, 가열 파이프 및 복귀 파이프를 통해 보일러로 재차 펌핑된다. 주지된 바와 같이, 이들 시스템은 다른 가열 시스템에 비해 다수의 장점을 갖고, 룸에 균일한 열을 제공한다. 복사 순환수식 가열 시스템 내의 열의 소스는 강제 고온 공기, 개별 라디에이터 또는 베이스보드 시스템에서와 같이, 국부화되지 않기 때문에, 가열수는 단지 요구 룸 온도보다 약간 높은 온도로 가열되기만 하면 된다. 예를 들어, 요구 룸 온도가 70℉이면, 물은 다른 통상의 가열 시스템에 대해 약 2배인 것에 대조적으로, 외부 온도에 따라 약 90℉로 가열되기만 하면 된다.

주지된 바와 같이, 당 기술 분야에 공지된 통상의 복사 가열 시스템은 어떠한 가시화된 라디에이터 또는 가열 그릴 없이 열을 전달하고 분배하기 위해 바닥 또는 벽 구조물 내에 가열 요소를 이용한다. 이들은 일반적으로 튜빙, 특히 PEX 튜빙이라 칭하는 가교 결합된 폴리에틸렌과 같은 강한 가요성 플라스틱 튜빙과 같은 가열 요소를 바닥 매개 기판과 같은 재료 내에 매립함으로써 이와 같이 행한다. 예를 들어, 통상의 복사 바닥 가열 시스템에서, 튜빙은 완성된 바닥 아래로 부어진 단일의 연속적인 수평 콘크리트 슬래브 내에 매립될 수 있지만, 폴리스티렌 발포 재료와 같은 경량 재료를 사용하는 용례가 또한 채택될 수도 있다. 온수가 튜빙을 통해 순환되고 튜빙을 통해 유동하는 순환된 유체는 전도에 의해 콘크리트 슬래브에 전달된다. 콘크리트는 열을 저장하여 복사하고, 이에 의해 룸 내의 공기만이 아니라, 룸 내의 공기 뿐만 아니라 사람 및 물체를 가온하고, 따라서 더 비용 효율적일 수 있고 열 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 더 냉수 또는 냉수가 시스템을 통해 흐르는 냉각을 위해 사용될 수 있고, 이러한 냉각 시스템은 예를 들어 벽 또는 천정에 매립될 수 있다.

몇몇 통상의 복사 가열 시스템은 밑바닥(subfloor)을 제공하고, 밑바닥 위에 튜빙을 연장시키고, 이어서 맥슨 코포레이션(Maxxon Corporation)의 THERMA-FLOOR? 재료와 같은 단일의 연속적인 콘크리트 또는 석고 슬래브를 튜빙 주위에 그리고 튜빙 위에 부음으로써 형성된다. 폴리에틸렌 또는 폴리부틸렌과 같은 합성 재료가 일반적으로 튜빙을 위해 사용되는데, 이는 온도의 변동에 따라 팽창 및 수축하지 않는 장점을 갖는다. 콘크리트 또는 석고가 경화할 때, 이는 시스템을 위한 열 질량체로서 작용한다. 콘크리트 또는 석고 바닥밑판(underlayment) 또는 슬래브가 전체 표면 영역을 가로질러 액체 형태로 부어지고 튜빙을 봉입하도록 경화된다.

다음에 열전달 성능을 향상시키고 열 요소들 사이에 바람직한 온도 구배를 제공하는 룸 또는 환경의 복사 온도 제어를 위한 개량된 열 교환기 장치가 요구된다. 향상된 열 성능 특성을 나타내는 열 교환기 장치를 제조하는 방법이 또한 요구된다.

본 고안의 일 양태는 열 요소와 구조적 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기를 제공한다. 구조적 조립체는 환경을 위한, 특히 빌딩 내의 룸을 위한 바닥, 벽, 천정 또는 임의의 다른 경계면을 포함할 수 있다. 열 교환기는 적어도 약 0.6 입방 센티미터당 그램(g/cc)의 밀도 및 약 10 밀리미터(mm) 미만의 두께를 갖는 박리된(exfoliated) 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함하는 열 확산기를 포함한다. 특정 실시예에서, 열 확산기는 확산기 리세스를 형성한다. 라이너가 열 확산기에 부착되고, 연장된 탭이 라이너로부터 열 확산기를 향해 돌출한다. 연장된 탭은 확산기 리세스 내에 열 요소를 보유하기 위해 성형된다.

본 고안의 다른 실시예는 열 요소와 구조적 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기를 제공한다. 열 교환기는 적어도 약 0.6 g/cc의 밀도 및 적어도 약 140 미터-켈빈당 와트(W/m*K)의 평면내 열전도도를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함하는 열 확산기를 포함한다. 열 확산기는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는다. 라이너가 제 1 측면에 부착되고, 시트층이 제 2 측면에 부착된다. 시트층은 약 10 미크론 내지 약 50 미크론의 두께를 포함한다. 일 실시예에서, 시트층은 폴리에틸렌이다.

본 고안의 또 다른 실시예는 열 요소로부터 환경으로 열 에너지를 분배하기 위한 열 교환기를 제공한다. 열 교환기는 약 1.0 W/m*K 미만의 열전도도를 갖는 패널을 포함한다. 패널은 열 요소를 수용하기 위해 성형된 패널 홈을 포함한다. 열 확산기가 패널 상에 배치된다. 열 확산기는 약 140 W/m*K 초과의 평면내 열전도도를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함한다. 열 확산기는 패널 홈과 정합하기 위해 성형된 확산기 홈을 형성한다. 열가소성 라이너가 패널과 열 확산기 사이에 위치된다. 라이너는 확산기 홈을 향해 돌출하는 연장된 탭을 포함한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 절첩형 열 교환기 패널 장치를 제공한다. 열 교환기 패널은 그 내부에 형성된 제 1 표면 홈을 포함하는 제 1 베이스를 포함한다. 제 2 베이스가 제 1 베이스에 피벗식으로 부착된다. 제 1 라이너가 제 1 베이스 상에 배치되고, 열 확산기가 제 1 라이너 및 제 2 라이너 상에 배치된다. 열 확산기는 박리된 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 약 250 W/m*K 초과의 평면내 열전도도 및 약 2 밀리미터 미만의 두께를 갖는 적어도 하나의 가요성 흑연 시트를 포함하는 열 교환기를 제공한다. 열 가소성 라이너가 그 내부에 형성된 U-형 홈을 포함한다. 가요성 흑연 시트는 열 요소와 열가소성 라이너 사이의 U-형 홈 내로 연장한다. 적어도 하나의 스냅 탭이 열가소성 라이너 상에 일체로 성형되고 U-형 홈 내로 돌출한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 열 교환기 장치용 열가소성 라이너를 형성하는 방법을 제공한다. 방법은 (a) 제 1 두께 및 제 2 두께를 갖고, 제 2 두께는 제 1 두께보다 큰 열가소성 라이너 블랭크를 제공하는 단계, (b) 그 내부에 형성된 라이너 리세스 채널을 갖는 몰드 상에 열가소성 라이너 블랭크를 위치시키는 단계로서, 제 2 두께를 갖는 열가소성 라이너 블랭크의 영역은 라이너 리세스 채널과 정렬되는, 단계, 및 (c) 열가소성 라이너 블랭크를 라이너 리세스 채널 내로 가압하여 열가소성 라이너 블랭크를 열가소성 라이너로 변형하는 단계로서, 열가소성 라이너는 라이너 리세스 채널과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 홈을 형성하는, 단계를 포함한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 흑연 열 확산기를 형성하는 방법을 제공하고, 방법은 (a) 수형 진공 다이와 정합 다부분 암형 다이 사이에 위치된 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트를 포함하는 열 확산기 블랭크를 제공하는 단계로서, 수형 진공 다이는 확산기 홈 성형기를 포함하고 암형 다이는 중앙 다이, 내부 튜브 성형기 및 외부 튜브 성형기를 포함하는, 단계, (b) 수형 진공 다이에 대해 중앙 다이를 가압하는 단계, (c) 확산기 홈 성형기와 부분적으로 정렬된 수형 진공 다이에 대해 제 1 내부 튜브 성형기를 가압하는 단계, 및 (d) 확산기 홈 성형기와 부분적으로 정렬된 수형 진공 다이에 대해 외부 튜브 성형기를 가압하는 단계를 포함한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 (a) 암형 열성형 다이 내에 열가소성 재료를 포함하는 라이너 블랭크를 열성형하는 단계로서, 몰드가 적어도 하나의 라이너 리세스 채널을 형성하여, 이에 의해 암형 열성형 다이 상에 보유된 열성형된 라이너를 형성하는, 단계, (b) 박리된 가요성 흑연의 압축된 입자의 시트를 포함하는 확산기 블랭크를 예비 성형하여, 이에 의해 수형 진공 다이 상에 보유된 예비 성형된 열 확산기를 형성하는 단계, 및 (c) 열성형된 라이너가 그 위에 위치되어 있는 암형 열성형 다이에 대해 예비 성형된 열 확산기가 그 위에 위치되어 있는 수형 진공 다이를 가압하여 예비 성형된 열 확산기가 열가소성 라이너에 결합하여 접합되게 하는 단계를 포함하는 열 교환기를 형성하는 방법을 제공한다.

본 고안의 또 다른 실시예는 베이스 패널과, 베이스 패널 상에 배치되고 약 0.6 g/cc 초과의 밀도 및 약 10 밀리미터 미만의 두께를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함하는 베이스 패널 열 확산기를 포함하는 열 교환기 패널 장치를 제공한다. 채널 패널이 열 확산기 상에 배치되고, 채널 패널은 채널 패널 간극을 형성한다.

본 고안의 수많은 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취할 때 이하의 상세한 설명의 숙독시에 당 기술 분야의 숙련자들에게 즉시 명백할 것이다.

도 1a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 1b는 도 1a에 도시되어 있는 열 교환기 장치의 실시예의 상세 부분 분해 사시도이며,
도 1c는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 2는 열 요소를 포함하는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 3a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 사시도이며,
도 3b는 도 3a에 도시되어 있는 열 교환기 장치의 실시예의 상세 부분 평면도이며,
도 4는 밑바닥-아래(below-subfloor) 용례에서 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 단면도이며,
도 5a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 단면도이며,
도 5b는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 단면도이며,
도 6은 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 단면도이며,
도 7은 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 8은 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 9는 도 8에 도시되어 있는 섹션 B-B의 부분 단면도이며,
도 10은 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 11은 열 교환기 장치의 일 실시예를 포함하는 바닥 조립체의 일 실시예의 부분 사시도이며,
도 12는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 13은 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 상세 단면도이며,
도 14는 열 교환기 장치의 일 실시예의 평면도이며,
도 15는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 단면도이며,
도 16은 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 상세 단면도이며,
도 17a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 평면도이며,
도 17b는 도 17a에 도시되어 있는 열 교환기 장치의 실시예의 상세 코너뷰이며,
도 18a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 부분 분해 상세 부분 단면도이며,
도 18b는 도 18a에 도시되어 있는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 19a는 열 요소를 포함하는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 19b는 열 요소를 포함하는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 19c는 도 19b에 도시되어 있는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 20a는 열 교환기 장치의 확산기 리세스의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 20b는 도 20a의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 20c는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 20d는 도 20c의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 20e는 열 요소를 포함하는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 20f는 도 20e의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 21a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 21b는 도 21a의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 21c는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 21d는 도 21d의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 21e는 열 요소를 포함하는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 21f는 도 21e의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 22a는 열 교환기 장치의 일 실시예의 사시도이며,
도 22b는 도 22a의 열 교환기 장치의 상세 부분 단면도이며,
도 22c는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 22d는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 22e는 열 교환기 장치의 일 실시예의 상세 부분 단면도이며,
도 22f는 열 교환기 장치의 일 실시예의 사시도이며,
도 23은 열 확산기를 예비 성형하는 방법의 예시적인 단계의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 24는 열 확산기를 예비 성형하기 위한 다부분 암형 다이의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 25는 열 확산기를 예비 성형하는 방법의 예시적인 단계의 일 실시예의 부분 사시도이며,
도 26은 수형 진공 다이 상의 예비 성형된 열 확산기의 일 실시예의 부분 사시도이며,
도 27은 라이너를 열성형하기 위한 암형 열성형 다이의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 28a는 라이너를 열성형하기 위한 암형 열성형 다이의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 28b는 가동 탭 성형기를 갖는 암형 열성형 다이의 일 실시예의 상세 부분 사시도이며,
도 29는 열성형된 라이너의 일 실시예의 부분 사시도이며,
도 30은 라이너를 열성형하기 위한 암형 열성형 다이의 일 실시예의 부분 분해 사시도이며,
도 31은 열 확산기와 열가소성 라이너 사이에 열 접합 방법을 수행하기 위한 다이 셋업을 도시하고 있는 도면이며,
도 32는 열 교환기 패널 장치의 일 실시예의 부분 단면도이며,
도 33은 열 교환기 패널 장치의 일 실시예의 부분 단면도이다.

이하의 설명은 일반적으로 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트를 포함하는 열 확산기를 갖는 열 교환기를 설명한다.

흑연 시트 및 포일과 같은 압축된 박리된 흑연 재료는 양호한 취급 강도를 갖고 응집성이고, 적합하게는 롤 프레싱에 의해 약 0.05 mm 내지 3.75 mm의 두께 및 약 0.4 내지 2.2 g/cc 이상의 통상의 밀도로 적합하게 압축된다. 실제로, "시트"로 고려되기 위해, 박리된 흑연의 압축된 입자는 적어도 약 0.6 g/cc의 밀도를 가져야 하고, 본 고안에 요구된 가요성을 갖기 위해, 적어도 약 1.1 g/cc, 더 바람직하게는 적어도 약 1.5 g/cc의 밀도를 가져야 한다. 실용적인 관점으로부터, 흑연 시트는 약 2.1 g/cc 이하의 밀도를 갖는다. 용어 "시트"가 본 명세서에서 사용되고 있지만, 이는 개별 시트와는 대조적으로 재료의 연속적인 롤을 또한 포함하도록 의도된다.

개시된 열 확산기를 구성하는 흑연 시트(들)는 효과적인 사용을 위해 적어도 약 140 W/m*K의 시트의 평면에 평행한 열전도도("평면내 열전도도"라 칭함)를 가져야 한다. 더 유리하게는, 흑연 시트(들)의 평면에 평행한 열전도도는 적어도 약 220 W/m*K, 가장 유리하게는 적어도 약 300 W/m*K이다. 물론, 평면내 열전도도가 높을수록, 본 고안의 열 확산기의 열 확산 특성이 더 효과적이라는 것이 인식될 수 있을 것이다. 실용적인 관점으로부터, 최대 약 800 W/m*K의 평면내 열전도도를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트만이 필요하다. 표현 "시트의 평면에 평행한 열전도도" 및 "평면내 열전도도"는 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트가 2개의 주 표면을 갖고, 이는 시트의 평면을 형성하는 것으로서 칭할 수 있으며, 따라서 "시트의 평면에 평행한 열전도도" 및 "평면내 열전도도"가 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트의 주 표면을 따른 열전도도를 구성한다는 사실을 칭한다. 평면-관통 열전도도, 즉 시트의 두께를 통한 열전도도는 약 12 W/m*K 미만, 더 바람직하게는 약 9 W/m*K 미만이어야 하고, 0.1 W/m*K 미만일 필요는 없다.

이제 도 1a를 참조하면, 열 요소와 구조적 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기(10)는 열 확산기(18) 및 라이너(22)를 포함한다. 열 확산기(18)는 일반적으로 라이너(22)의 표면 상에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 구조적 조립체는 예를 들어 바닥, 벽, 천정, 차도, 인도 등과 같은 실내 또는 실외 룸, 구내 또는 환경의 임의의 경계면을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열 교환기(10)는 구조적 조립체와 접촉하여, 즉 열 요소와 벽 조립체 사이의 열전달 및 특히 열 플럭스를 향상시키기 위해 빌딩의 룸의 밑바닥 아래에, 밑바닥 위에, 벽 뒤에 또는 천정 위에 위치된다. 다른 실시예에서, 열 교환기(10)는 실외 용례에 사용될 수 있어, 예를 들어 열 요소와 지면 사이의 열 플럭스를 향상시킨다. 열 교환기(10)는 수직, 수평 또는 각도 배향으로 사용될 수 있다는 것이 또한 이해된다. 열 교환기(10)는 다양한 치수를 가질 수 있고, 통상적으로 소정의 용례를 위해 요구된 바와 같이 크기가 정해질 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 개시된 흑연 시트에 대조적으로, 알루미늄으로 형성된 통상의 열 확산기는 일반적으로 이방성 열전도도를 나타내지 않고, 통상적으로 약 160 내지 220 W/m*K의 범위의 평면내 및 평면-교차 열전도도를 갖는다. 부가적으로, 통상의 알루미늄 열 확산기는 통상적으로 약 2.7 g/cc의 밀도를 포함한다.

열 확산기(18)의 몇몇 실시예에 사용된 흑연 시트의 부가의 특성은 약 0.020 mm 내지 약 10.0 mm의 두께를 갖는 시트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)의 흑연 시트는 약 1.5 mm 미만의 두께를 갖는다. 열 확산기(18)의 가요성 흑연 시트는 바람직한 길이로 풀려질 수 있고 원하는 형상으로 절단될 수 있는 롤 내에 또한 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 부가적으로, 열 확산기(18)의 흑연 시트는 몇몇 실시예에서 비독성이고, RoHS-적합성이고, Underwriters Laboratories UL-94-VO 가연성 표준에 적합하여, 흑연 시트를 다수의 주거용 및 상업용 빌딩 용례를 위해 적합하게 한다.

도 1a를 재차 참조하면, 열 확산기(18)는 라이너(22)에 부착된다. 라이너(22)는 접착제를 사용하여 열 확산기(18)에 부착될 수 있고 또는 열 접합 프로세스를 사용하여 라이너(22)에 직접 접합될 수 있다. 라이너(22)는 몇몇 실시예에서 예를 들어 폴리에스터, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물을 포함하는 열가소성 또는 열경화성 재료를 포함한다. 통상적으로, 라이너(22)는 그 동안에 열 및 압력이 몰드 또는 다이 내의 라이너 블랭크에 인가되는 열성형 프로세스를 사용하여 그 형상이 제공된다. 다른 실시예에서, 라이너(22)는 원하는 형상으로 압출될 수 있다. 라이너(22)는 라이너 리세스(24)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 라이너(22)는 예를 들어 도 10에 도시되어 있는 복수의 라이너 리세스(24)를 포함한다. 도 1a에 도시되어 있는 라이너 리세스(24)는 선형 배향 및 곡선형 단면 프로파일을 갖고 도시되어 있지만, 라이너 리세스(24)는 예를 들어 U-형 배향과 같은 비선형 또는 곡선형 종방향 형상을 포함하는 수많은 다른 종방향 형상을 포함할 수 있고, 도시되어 있지 않은 다양한 다른 단면을 포함할 수 있다는 것이 이해된다.

라이너 리세스(24)는 일반적으로 열 요소를 수용하도록 성형된다. 열 요소는 전자 저항 가열 소자를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 특히 복사 순환수식 가열 및 냉각 용례에 있어서, 열 요소는 열 확산기(18)에 열을 전달하거나 열 확산기(18)로부터 열을 흡수하기 위해 가열된 또는 냉각된 유체 또는 가스 매체를 운반하기 위한 튜브를 포함할 수 있다.

도 1a에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(18)는 적어도 하나의 확산기 홈 또는 확산기 리세스(26)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 복수의 확산기 리세스(26)를 포함한다. 확산기 리세스(26)는 라이너 리세스(24)와 정합하도록 일반적으로 성형된다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 가요성이고 라이너 리세스(24)의 형상에 윤곽을 따르도록 라이너 리세스(24) 내로 가압된다. 몇몇 실시예에서 확산기 리세스(26)는 라이너 리세스(24) 내로 연장하는 열 확산기(18) 내의 돌출 영역을 형성하여, 실질적으로 라이너 리세스(24) 내의 라이너의 표면에 윤곽을 따르고 결합한다는 것이 이해된다. 다른 실시예에서, 라이너 리세스(24) 내로 연장하는 열 확산기(18)의 돌출 영역은 라이너 리세스(24)의 표면에 단지 부분적으로 결합할 것이다.

이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 라이너(22)는 라이너(22)로부터 일반적으로 열 확산기(18)를 향해 돌출하는 스냅 탭 또는 연장된 탭(30)을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 도 1b의 일 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 연장된 탭(30)은 라이너 리세스(24) 내로 돌출된다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 탭(30)과 일반적으로 정렬된 탭 유극 공극(32)을 형성한다. 탭 유극 공극(32)은 설치, 패키징, 선적 및/또는 사용 중에 응력 집중을 완화하기 위한 곡률 반경을 각각 갖는 내부 코너(34)를 포함할 수 있다. 라운딩된 내부 코너(34)는 또한 확산기 리세스(26)를 따라 위치된 인접한 탭 유극 공극(32) 사이의 균열 전파를 방지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 내부 코너(34)는 약 1 mm 내지 약 5 mm의 곡률 반경을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)가 라이너(22) 상에 위치될 때, 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 연장된 탭(30)은 탭 유극 공극(32)을 통해 확산기 리세스(26) 내로 적어도 부분적으로 돌출한다. 일 실시예에서, 연장된 탭(30)은 약 1 내지 약 20 mm의 최대 거리로 라이너(22)로부터 외향으로 연장한다. 또 다른 실시예에서, 연장된 탭(30)은 약 1 내지 약 5 mm로 라이너(22)로부터 외향으로 연장한다. 연장된 탭(30)은 라이너(22) 상에 다양한 다른 형상 및 위치를 가질 수 있다는 것이 이해된다. 연장된 탭(30)은 라이너 리세스(24)의 전체 길이를 따라 연장하지 않고, 대신에 탭 폭을 포함한다는 것이 주목된다. 몇몇 실시예에서, 탭 폭은 약 5 내지 약 50 mm이다. 다른 실시예에서, 탭 폭은 약 10 내지 약 25 mm이다.

이제 도 2를 참조하면, 열 요소(14)는 열 교환기(10) 내에 위치된다. 열 요소(14)는 일 실시예에서 플라스틱 또는 폴리머 튜브이다. 특히 복사 순환수식 용례에서, 열 요소(14)는 가교 결합된 폴리에틸렌 또는 PEX 튜빙을 포함할 수 있다. 연장된 탭(30)은 열 요소(14)에 결합하여, 이에 의해 확산기 리세스(26) 내에 열 요소를 보유한다. 몇몇 실시예에서, 연장된 탭(30)은 열 요소(14) 상에 압축력을 인가하여, 열 요소(14)를 확산기 리세스(26) 내로 압박하고 열 요소(14)가 열 확산기(18)에 대해 압박됨에 따라 열 확산기(18)와 열 요소(14) 사이의 부가의 표면 영역 접촉을 제공한다. 특히 확산기 리세스(26)를 따른 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이의 향상된 표면 영역 접촉은 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이의 열 플럭스를 향상시킨다는 것이 이해된다. 몇몇 실시예에서, 열 요소(14)에 대해 연장된 탭(30)에 의해 인가된 압축력은 라이너(22)와 열 확산기(18) 사이에 존재하는 임의의 다른 접합 또는 부착 수단을 필요로 하지 않고 열 확산기(18)를 라이너(22)에 고정하기 위해 충분하다.

이제 도 3a를 참조하면, 열 교환기 장치(10)의 일 실시예는, 라이너(22) 상에 위치된 열 확산기(18)가 라이너(22)로부터 일반적으로 열 확산기(18)를 향해 돌출하는 복수의 연장된 탭 또는 스냅 탭(30)을 포함하는 것을 포함한다. 열 확산기(18)는 복수의 연장된 탭(30)과 일반적으로 정렬된 복수의 탭 유극 공극(32)을 포함한다. 각각의 연장된 탭(30)은 라이너(22) 상에 열성형되거나 일체로 성형될 수 있다. 각각의 연장된 탭(30)은 라이너 리세스(26) 내에 열 요소(14)(도시 생략)를 고정하기 위해 확산기 리세스(26) 내로 연장한다. 도 3b에 도시되어 있는 일 실시예에서, 인접한 탭 유극 공극(32)은 공극 분리 거리(38)만큼 분리된다. 각각의 탭 유극 공극(32)은 공극 길이(40)를 또한 포함한다. 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 몇몇 실시예에서, 공극 분리 거리(38)는 공극 길이(40)보다 작다. 다른 실시예(도시 생략)에서, 공극 분리 거리(38)는 공극 길이(40)와 같거나 크다. 몇몇 용례에서, 확산기 리세스(26)를 따라 균일한 간격으로 이격된 탭 유극 공극(32)을 갖는 열 교환기(10)를 포함하는 것이 바람직하고, 각각의 공극 분리 거리(38)는 동일하고 각각의 공극 길이(40)보다 크다. 이러한 구성은 인접한 탭 유극 리세스(32) 사이의 열 확산기(18) 내의 균열의 발생 및 전파를 방지할 수 있다. 예를 들어, 열 확산기(18)는 라이너(22)에 부착하기 전에 확산기 리세스(26)를 포함하도록 열성형될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 탭 유극 공극(32)은 확산기 리세스(26)를 열성형하기 전에 열 확산기(18) 내에 형성된다. 균일하게 이격된 탭 유극 공극(32)은 도 3c에 도시되어 있는 바와 같이 열 확산기(18)의 열성형 중에 크랙 발생을 방지할 수 있다. 균일하게 이격된 탭 유극 공극은 열 요소(14)로부터 열 확산기(18)로의 열전달을 또한 향상시킬 수 있고 국부적인 고온 또는 저온 스폿을 방지할 수 있어, 더 균일한 바닥 온도 구배를 제공한다. 부가적으로, 균일하게 이격된 탭 유극 공극(32)은 열 요소(14)가 수동으로 확산기 리세스(26) 내로 압박됨에 따라 더 용이한 설치를 제공할 수 있는데, 즉 균일한 간격은 인접한 탭들 위 및 사이를 통과함에 따라 열 요소(14)에 인가된 측방향 굽힘 모멘트를 감소시킨다.

도 3a에 도시되어 있는 몇몇 실시예에서, 라이너(22)는 확산기(18)와 함께 밑바닥-위(above-subfloor) 또는 밑바닥-아래(below-subfloor) 복사 순환수식 열 제어 용례에 사용될 수 있는 모듈형 패널을 형성한다. 일반적으로, 열 교환기(10)는 라이너(22)가 원하는 열 플럭스의 방향에 대향하는 열 확산기(18)의 측면에 있도록 설치된다. 예를 들어, 열 교환기(10)는 밑바닥 아래의 장선(joist)(116) 사이에 배치될 수 있어 열 확산기(18)가 도 4에 일반적으로 도시되어 있는 바와 같이 밑바닥과 라이너(22) 사이에 있게 된다. 이 실시예에서, 원하는 열 플럭스의 방향은 열 확산기(18)로부터 밑바닥(118)을 향한다. 유사한 구성에서, 열 교환기(10)는 벽 내의 보 또는 천정 내의 서까래 사이에 위치될 수 있어 원하는 열 플럭스의 방향이 벽 또는 천정에 의해 둘러싸인 룸 또는 환경을 향하게 된다. 도 4에 도시되어 있는 구성에서, 열 교환기(10)는 밑바닥(118)으로의 열 교환기(10)의 직접적인 스테이플링, 못 박기, 나사 조임 또는 접착을 포함하는 다양한 체결 수단에 의해 밑바닥(118) 또는 유사하게 벽 보드 또는 천정에 고정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 라이너(22)는 가요성 열가소성 재료를 포함하고, 가요성은 장선, 지지 보 또는 서까래 사이의 효율적인 설치를 용이하게 한다.

도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 열 교환기(10)는 다수의 라이너 리세스(26)를 갖는 라이너(22) 및 다수의 열 요소(14) 또는 하나의 연속적인 열 요소(14)의 다수의 패스를 수용하기 위한 다수의 확산기 리세스(26)를 갖는 열 확산기(18)를 포함할 수 있다. 다수의 열 요소(14) 또는 하나의 열 요소(14)의 다수의 패스를 갖는 열 교환기(10)의 몇몇 실시예에서, 인접한 열 요소(14) 사이의 적절한 열전달을 허용하기 위해 충분하게 이격된 간격으로 확산기 리세스(26)를 제공하는 것이 바람직하다. 열 확산기 재료로서 흑연을 사용하는 일 장점은 열 확산기(18)의 평면내 열전도도를 향상하는 것을 포함한다. 일반적으로, 통상의 열 확산기에 비해 열 확산기(18)의 평면내 열전도도를 향상시킴으로써, 열 요소(14) 사이의 간격이 증가될 수 있어, 재료, 노동 및 작동 비용을 감소시킨다. 확산기 홈(26) 및 따라서 열 요소(14) 사이의 홈간 간격은 벽 조립체 내에서 성취된 온도 분포의 바람직하지 않은 국부 편차를 방지하기 위해, 다수의 팩터, 즉 열 확산기 두께, 열 확산기 열전도도, 대류 매체 유량 및 온도 및 열 요소 내경에 기초하여 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 확산기 홈(26) 사이의 홈간 간격은 광범위의 작동 조건을 가로질러 적어도 약 0.6 입방 센티미터당 그램의 밀도 및 약 10 밀리미터 미만의 두께를 갖는 열 확산기(18)를 위한 원하는 온도장을 제공하기 위해 약 5 인치 내지 약 20 인치이다.

이제 도 6을 참조하면, 열 교환기(10)는 일반적으로 확산기 폭(140)을 갖는 열 확산기(18) 및 일반적으로 라이너 폭(146)을 갖는 라이너(22)를 포함한다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 라이너 폭(146)은 몇몇 실시예에서 확산기 폭(140)보다 작을 수 있다. 도 6에 도시되어 있는 실시예에서, 열 교환기(10)는 열 확산기(18)가 밑바닥(118)과 라이너(22) 사이에 위치되고 원하는 열 플럭스의 방향이 밑바닥(118)을 향하는 밑바닥-아래 구성으로 설치된다. 유사한 구성이 벽 뒤에, 천정 위에 또는 공간을 분리하는데 사용된 다른 유형의 경계 계면을 따라 설치될 수 있어, 열 플럭스의 원하는 방향은 가열되거나 냉각되도록 요구된 공간을 향해 배향되게 되고 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 밑바닥(118)이 벽, 천정 또는 다른 경계면을 표현하게 된다는 것이 이해된다. 도 6에 도시되어 있는 실시예에서, 열 확산기(18)는 인접 바닥 장선(116) 사이의 거리에 실질적으로 동일한 확산기 폭(140)을 포함한다. 확산기 폭(140)은 바닥 장선 사이의 거리보다 작을 수 있지만 라이너 폭(146)보다 여전히 크다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 몇몇 용례에서, 확산기 폭(140)보다 작은 크기로 라이너 폭(146)을 감소시키는 것은 설치의 용이성을 촉진하고 열 성능에 악영향을 미치지 않고 재료 비용을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 확산기 폭(140)보다 작은 라이너 폭(146)을 갖는 라이너(22)는 확산기 리세스(26) 내에 열 요소(14)를 고정하기 위해 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이 라이너(22)로부터 라이너 리세스(24)를 향해 돌출하는 하나 이상의 연장된 탭(30)을 또한 포함한다. 도 7을 참조하면, 열 교환기(10)는 각각의 라이너 폭이 확산기 폭보다 작도록 다수의 확산기 리세스를 갖는 하나의 열 확산기(18) 상에 위치된 다수의 라이너(22)를 또한 포함할 수 있다. 이 구성은 인접한 라이너(22) 사이의 불필요한 라이너 재료의 제거를 허용하고, 이에 의해 열 확산기(10)의 열 성능 특성에 상당히 영향을 미치지 않고 재료 비용을 감소시킨다. 몇몇 실시예에서, 열 교환기(10)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 패널이 설치 준비가 되도록 열 확산기(18)에 접합된 라이너(22)를 갖는 모듈형 패널 내에 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 이러한 패널은 사전 결정된 길이로 절단될 수 있다. 라이너(22) 및 열 확산기(18)는 몇몇 실시예에서 약 1.5 밀리미터 미만의 두께를 각각 갖는 가요성 흑연 및 열가소성 재료를 포함하기 때문에, 사용자는 통상의 수공구(hand tool)를 사용하여 원하는 길이로 패널을 절단하여, 이에 의해 통상의 열 교환기 시스템에 비교할 때 비교적 신속하고 저가의 설치를 용이하게 할 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 열 교환기(10)는 몇몇 실시예에서 열 확산기(18), 라이너(22) 및 절연층(154)을 포함할 수 있다. 절연층(154)은 일반적으로 절연층(154)으로부터 이격하여 방향성 열 플럭스를 향상시키기 위해 원하는 열 플럭스의 방향에 대향하는 측면에서 라이너(122)에 부착된다. 일 실시예에서, 절연층(154)은 열 확산기(18)의 열전도도보다 낮은 열전도도를 갖는 팽창 폴리스티렌(EPS) 발포체 재료를 포함한다. 예를 들어, 절연층(154)은 약 2.0 W/m*K 미만의 열전도도를 갖는 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 절연층(154)은 약 0.5 W/m*K 미만의 열전도도를 갖는다. 절연층(154)의 열전도도에 어떠한 기술적 하한도 존재하지 않지만, 실용적인 하한은 약 0.025 W/m*K에 도달된다. 절연층(154)은 몇몇 실시예에서 열 교환기(10)에 윤곽을 따르도록 성형된 표면을 포함한다. 절연층(154)은 몇몇 실시예에서 라이너 리세스(24) 및 확산기 리세스(26)와 종방향으로 정렬되고 열 요소(14)를 수용하도록 일반적으로 성형된 적어도 하나의 절연 리세스 또는 절연 홈(158)을 포함한다. 절연 패널(154)은 약 5 mm 내지 약 500 mm의 범위의 두께를 가질 수 있다. 절연층(154)의 두께에 어떠한 기술적 상한도 존재하지 않지만, 실용적인 한계는 약 200 mm에 도달된다. 그러나, 몇몇 산업적인 용례에서, 절연층(154)의 두께는 500 밀리미터를 초과할 수 있다는 것이 주목된다. 일 실시예에서, 절연층(154)은 약 20 내지 약 30 밀리미터의 두께를 갖는 팽창 폴리스티렌 발포체(EPS)를 포함한다. 라이너(22)는 접착식으로 또는 열적으로 절연층(154)에 접합될 수 있고, 몇몇 실시예에서 라이너(22)는 절연층(154)에 전혀 접합되지 않고, 단지 절연층(154)에 기대어 위치된다.

이제 도 9를 참조하면, 도 8로부터 섹션 B-B를 따른 부분 단면도가 일반적으로 도시되어 있다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 라이너(22)가 열 확산기(18)와 절연층(154) 사이에 위치된다. 이 구성을 갖는 열 교환기(10)는 밑바닥-위 또는 밑바닥-아래 복사 순환수식 가열 및 냉각 용례를 포함하는 다양한 용례에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 밑바닥-위 구성을 갖는 바닥 조립체(150)의 일 실시예가 일반적으로 도시되어 있다. 이 실시예에서, 절연층(154)이 밑바닥(118) 상에 위치된다. 밑바닥(118)은 예를 들어 이들에 한정되는 것은 아니지만, 파티클 보드, 목재 복합 재료, 합판, 콘크리트, 자갈, 금속 또는 다른 유형의 내부 또는 외부 구조 및 건축 재료와 같은 임의의 빌딩 또는 재료 표면일 수 있다. 절연층(154)은 일 실시예에서 그 내부에 형성된 절연 리세스(158)를 갖는 팽창 폴리스티렌 시트(EPS)로 제조된 절연 패널이다. 몇몇 실시예에서 각각의 절연 리세스(158)는 그 에지가 접촉하지 않고 대신에 이들 사이에 간극(도시 생략)을 형성하는 팽창 폴리스티렌 발포체의 개별 섹션에 의해 형성될 수 있다는 것이 이해된다. 열 교환기(10)는 절연층(154) 상에 일반적으로 위치된다. 열 교환기(10)는 열 확산기(18) 및 라이너(22)를 포함한다. 라이너(22)는 열 요소(14)를 수용하기 위해 성형된 적어도 하나의 라이너 리세스(24)를 포함한다. 라이너 리세스(24)를 둘러싸는 각각의 라이너 영역은 절연 리세스(158) 내에 수납되어, 라이너(22)가 일반적으로 절연층(154)의 표면에 합치하게 된다. 열 확산기(18)는 흑연 재료의 적어도 하나의 시트를 포함하고 라이너(22)에 대해 위치된다. 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 라이너(22)에 접착식으로 또는 열적으로 접합된다. 열 확산기(18)는 열 요소(14)를 수용하기 위해 성형된 확산기 리세스(26)를 형성한다. 열 요소(14)는 확산기 리세스(26) 내에 삽입된다. 외부면(152)은 열 확산기(18) 상에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 부가의 층이 외부면(152)과 열 확산기(18) 사이에 위치된다. 예를 들어, 일 실시예에서 열 확산기(18)는 카페트 또는 목재 바닥 재료이고, 부가의 발포체 완충층이 외부면(152)과 열 확산기(18) 사이에 위치될 수 있다. 외부면(152)은 몇몇 용례에서 룸 또는 환경의 임의의 경계면, 즉 벽, 천정, 차도, 인도 등일 수 있다. 또한 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서 연장된 탭(30)은 확산기 리세스(26) 내에 열 요소(14)를 고정하기 위해 탭 유극 공극(32)과 정렬된다. 외부면(152)은 이들에 한정되는 것은 아니지만 타일, 목재, 카페트, 콘크리트, 석재, 대리석 등과 같은 바닥재 또는 건식벽, 석고 보드, 목재 패널, 직물, 페이퍼보드 등과 같은 벽재를 포함하는 다양한 재료를 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소는 도 11의 부분 절결 사시도에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥 또는 벽 또는 천정 조립체(150)를 형성하도록 조합될 수 있다.

도 10의 일 예시적인 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥 조립체(150) 내에 포함된 라이너(22)는 전체 열 확산기 표면을 실질적으로 백킹하는 열가소성 재료로 형성된 단일 라이너(22)를 포함한다. 다른 실시예에서, 도 6 및 도 7에 이미 도시되어 있는 바와 같이 그리고 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 라이너(22)는 열가소성 재료의 일 연속적인 시트를 포함하지 않고, 대신에 다수의 가늘고 긴 라이너(22)를 포함한다는 것이 이해된다. 각각의 라이너(22)는 이 실시예에서 확산기 폭보다 작은 라이너 폭을 포함하고, 그 내부에 형성된 라이너 리세스(24)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 라이너 리세스(24)는 라이너(22) 내에 열성형된다. 다른 실시예에서, 라이너(22)는 라이너 리세스(24)를 포함하는 형상으로 압출될 수 있다. 라이너(22)는 열 확산기(18)의 리세스 형성된 영역에 결합하기 위해 형성된 라이너 리세스(24)를 포함하는 가늘고 긴 스트립형 형상을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 라이너 플랜지(142)는 각각의 라이너 리세스(24)로부터 플랜지 폭(144)으로 측방향 외향으로 연장한다. 일 실시예에서, 플랜지 폭(144)은 약 5 내지 약 200 mm의 범위이다. 다른 실시예에서, 플랜지 폭(144)은 약 15 내지 약 40 mm이다. 이 구성을 사용하여, 개별 라이너 리세스(24) 사이로 연장하는 과잉의 라이너 재료가 제거될 수 있어, 라이너 재료 비용 및 전체 시스템 비용의 모두를 감소시킨다. 라이너 리세스(24)를 형성하는 라이너 영역은 일반적으로 절연층(154) 상의 절연 리세스(158) 내에 끼워맞춤된다. 절연층(154)은 몇몇 실시예에서 도 12에 도시되어 있는 각각의 절연 리세스(158)의 각각의 측면에 인접한 절연 홈(160)을 포함한다. 각각의 절연 홈은 라이너(22), 특히 라이너 플랜지(142)를 수용하도록 성형되어, 라이너(22)가 각각의 라이너 리세스(158) 및 라이너 홈(160) 내에 삽입될 때, 절연층(154)의 장착면(148)과 실질적으로 동일 높이로 위치되게 된다. 각각의 라이너(22)를 수용하기 위한 라이너 홈(160)을 제공함으로써, 절연 패널(154) 및 라이너(22)는 조합될 때 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(18)를 위치시키기 위한 실질적으로 편평한 기판을 형성한다. 이 구성은 바닥 또는 다른 외부면을 균일하게 장착하고 또는 벽 조립체를 결합하기 위한 실질적으로 균일한 열 확산기 표면을 생성한다.

이제 도 14를 참조하면, 일 실시예에서, 열 교환기 장치(10)는 열 확산기(18) 위에 배치된 시트층 또는 캡슐화층(50)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 먼지 또는 플레이크(flake)를 포함하는 미립자 흑연 재료가 열 확산기(18)의 표면 또는 에지 상에 존재한다. 이 미립자 재료는 몇몇 용례에서, 열 확산기가 설치되어 있는 환경을 바람직하지 않게 오염시킬 수 있는 부스러기(debris) 또는 먼지를 생성할 수 있다. 시트층(50)은 열 교환기(10)의 설치 또는 사용 중에 미립자 흑연 재료에 의한 환경의 오염 또는 공해를 방지하기 위해 열 확산기(18)의 표면 상에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 열 확산기(18)는 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 측면(102) 및 제 2 측면(104)을 포함한다. 라이너(22)가 열 확산기(18)의 제 1 측면(102)에 부착되고, 시트층(50)이 열 확산기(18)의 제 2 측면(104)에 부착된다. 시트층(50)은 시트층 두께(52)를 포함한다. 일 실시예에서, 시트층 두께(52)는 약 10 내지 약 50 미크론이다. 또 다른 실시예에서, 시트층 두께(52)는 약 12 미크론과 같거나 크다. 몇몇 실시예에서, 약 12.7 미크론의 시트층 두께(52)는 구조적 완전성을 희생하지 않고 열 확산기(18) 상의 미립자 부스러기를 포함하기 위한 적절한 캡슐화를 제공하기 위해 적합한 최소 두께이다. 시트층(50)은 몇몇 실시예에서 실질적으로 투명한 또는 맑은 폴리에스터(PET) 시트 또는 필름을 포함한다. 시트층(50)은 열 확산기(18)의 제 2 측면(104)고 실질적으로 동일 공간으로 연장하여, 몇몇 실시예에서 도 15에 도시되어 있는 열 확산기 리세스(26) 내로 연장하는 시트층 리세스(106)를 형성한다. 시트층 리세스(106)는 일반적으로 열 요소(14)를 수용하기 위해 성형된다. 도시되어 있지 않은 다른 실시예에서, 시트층(50)은 확산기 리세스(26)를 가로질러 연장하여, 열 요소(14) 및 열 확산기(18)의 모두를 캡슐화한다.

시트층(50)은 라이너(22)와 시트층(50) 사이에 열 확산기(18)를 완전히 캡슐화하기 위해 라이너(22)에 대해 밀봉될 수 있다. 일 실시예에서, 열 확산기(18)는 도 17a에 도시되어 있는 제 1 외주 에지(60)를 포함한다. 라이너(22)는 도 17b 및 도 18a에 도시되어 있는 거리 A만큼 제 1 외주 에지(60)를 지나 연장하는 제 2 외주 에지(62)를 포함한다. 시트층(50)은 도 17b 및 도 18a에 도시되어 있는 거리 B로 제 1 외주 에지(60)를 지나 연장하는 제 3 외주 에지(64)를 또한 포함한다. 몇몇 실시예에서, 거리 A는 거리 B보다 크다. 제 3 외주 에지(64)는 제 2 외주 에지(62) 위로 연장하고, 라이너(22)에 대해 시트층(50)을 밀봉하도록 라이너 표면(48)에 대해 하향으로 가압될 수 있다. 일 실시예에서, 시트층(50)은 라이너 표면(48) 및/또는 시트층 표면(70) 상에 배치된 접착제에 의해 라이너(22)에 접착식으로 접합된다. 부가적으로, 진공이 일 실시예에서 라이너(22)와 시트층(50) 사이의 공간을 소기하기 위해 사용될 수 있어, 열 확산기(18) 주위에 향상된 밀봉을 생성한다. 다른 실시예에서, 시트층(50)은 열성형 프로세스 중에 라이너(22)에 열 접합된다. 몇몇 실시예에서, 거리 A는 약 5 내지 약 8 mm이고, 거리 B는 약 3 내지 약 6 mm이다. 또 다른 실시예에서, 거리 A 나누기 거리 B의 비는 약 1.1 내지 약 1.4이다. 몇몇 실시예에서, 층(50)은 열 확산기(18)를 둘러싸는 연속적인 밀봉부를 형성한다.

이제 도 19a를 참조하면, 열 확산기(18) 및 라이너(22)를 포함하는 개량된 열 교환기(10)의 일 실시예가 일반적으로 도시되어 있다. 열 확산기(18)는 확산기 리세스(26)를 포함한다. 열 요소(14)가 확산기 리세스(26) 내에 배치된다. 열 요소(14)는 직경(D)을 규정한다. 몇몇 실시예에서, 직경(D)은 특히 열 요소(14)가 폴리머 또는 금속 튜브인 경우에 열 요소(14)의 외경이다. 확산기 리세스(26)는 확산기 리세스(26)의 내부 저부로부터 열 확산기(18)의 외부면(104)으로 연장하는 높이(H)를 규정한다. 열 교환기(10)는 일반적으로 직경(D) 나누기 높이(H), 또는 D/H인 리세스 간섭비를 규정한다. 도 19a에 도시되어 있는 실시예에서, 리세스 간섭비는 1 미만이고, 열 요소(14)의 외부면은 열 확산기(18)의 외부면(104) 위로 연장하지 않는다. 이 실시예에서, 기판 또는 다른 재료(도시 생략)가 열 확산기(18)의 외부면(104)에 대해 위치될 때, 기판은 열 요소(14)와 직접 접촉하지 않는다. 다른 실시예에서, 리세스 간섭비(D/H)는 약 1.0이고, 적용된 기판(도시 생략)은 열 요소(14)와 선 접촉하여 결합된다. 도 19b에 도시되어 있는 또 다른 실시예에서, 확산기 리세스(26)의 높이(H)는 열 요소(14)의 직경(D)보다 작아, 1.0을 초과하는 리세스 간섭비(D/H)를 규정한다. 이 실시예에서, 열 요소(14)는 수직 오프셋 거리(88)만큼 열 확산기(18)의 외부면(104) 위로 연장한다. 일 실시예에서, 수직 오프셋 거리(88)는 약 0.25 내지 약 1.5 mm이다. 또 다른 실시예에서, 리세스 간섭비는 약 15 내지 약 30이다.

1.0 초과인 리세스 간섭비(D/H)를 갖는 열 교환기(10)는 일반적으로 열 요소(14)가 표면(104) 상에 위치된 임의의 부가의 층에 의해 압축될 수 있게 한다. 예를 들어, 도 19c에 도시되어 있는 일 실시예에서, 기판(110)은 1.0 초과의 리세스 간섭비를 갖는 열 확산기(18)의 표면(104) 상에 위치된다. 기판(110)은 열 교환기(10)가 밑바닥 위에 위치되어 있는 밑바닥-위 구성에서 벽 조립체, 바닥 패널일 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(110)은 열 교환기(10)가 바닥 장선 사이의 밑바닥 아래에 위치되어 있는 밑바닥-아래 또는 스테이플업 구성에서 밑바닥일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판(110)은 열 교환기(10)와 바닥층 사이의 발포체 완충층과 같은 중간층일 수 있다. 열 요소(14)는 초기 위치(112)로부터 도 19c에 도시되어 있는 압축된 위치(114)로 기판(110)에 의해 압축된다. 열 요소(14)의 압축은 열 요소(14)가 변형 가능한 튜브, 즉 플라스틱 또는 폴리머 튜브이고 압축 가능한 실시예에서 가능하다. 기판(110)에 의한 열 요소(14)의 압축은 열 확산기(18)에 대해 열 요소(14)를 가압함으로써 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이의 열전달을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 열 요소(14)는 열 요소(14)의 전체 길이를 따라 확산기 리세스(26)에 동일 공간에서 윤곽을 따르지 않고, 대신에 열 요소(14) 또는 확산기 리세스(26)의 기하학적 형상의 국부적 편차에 의해 발생된 국부적인 간극 또는 분리 영역(도시 생략)을 가질 수 있다. 그러나, 1.0 초과의 리세스 간섭비에 기인하는 기판(110)에 의한 열 요소(14)의 압축은 임의의 비어 있는 간극 또는 분리 영역 내로 열 요소(14)를 압박하거나 압축할 수 있어, 이에 의해 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이의 표면 영역 접촉을 증가시킨다. 증가된 표면 영역 접촉은 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이의 열 플럭스를 적어도 향상시킴으로써 열 확산기 성능을 향상시킨다. 부가적으로, 열 요소(14)의 압축은 열 요소(14)와 기판(110) 사이의 표면 영역 접촉을 증가시킬 수 있어, 열 플럭스의 원하는 방향에서 열전달을 더 향상시킨다.

몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 라이너(22) 상에 위치되고, 라이너(22)는 연장된 탭(30)을 포함하지만 열 확산기(18)는 도 1b에 도시되어 있는 탭 유극 리세스를 포함하지 않는다. 대신에, 몇몇 실시예에서, 열 확산기(18)는 라이너 리세스(22) 내에 삽입되어 열 확산기(18)에 일반적으로 합치한다. 열 확산기(18) 상에 탭 유극 공극을 포함하지 않고 라이너 리세스(22) 내에 열 확산기(18)를 삽입하는 일 가능한 이유는, 확산기 리세스 내에 열 요소를 보유하기 위한 고정 수단을 또한 제공하면서 열 요소(14)와 열 확산기(18) 사이에 열전달을 제공하는 것이다. 예를 들어, 탭 유극 공극(32)을 포함하는 도 1b 및 도 2에 도시되어 있는 일 실시예는 탭 유극 공극(32)이 연장된 탭(30)의 통과를 허용하도록 형성되어 있는 열 확산기(18)의 섹션을 제거하는 것을 필요로 한다. 열 확산기(18)의 부분의 제거는 몇몇 용례에서 열 요소(14)로부터 열 확산기(18)로의 열전달을 국부적으로 감소할 수 있다. 다음에, 몇몇 용례에서, 연장된 탭(30)을 위한 유극을 제공하기 위해 열 확산기(18)의 이러한 큰 부분을 제거하지 않고 열 요소(14)를 고정하기 위해 라이너(22)로부터 돌출하는 연장된 탭(30)이 요구될 수도 있다. 이제 도 20a를 참조하면, 열 확산기(18)는 라이너 리세스에 합치하도록 위치된 열 확산기 리세스(26)를 포함한다. 열 확산기(18) 아래의 연장된 탭은 확산기 리세스(26)를 향해 열 확산기(18)를 압박하여, 확산기 탭(28)을 형성한다. 도 20a로부터의 섹션 C-C의 단면 프로파일에 도시되어 있는 바와 같이, 도 20b는 열 확산기(18)가 탭(30) 부근에서 라이너 리세스(22)를 완전히 충전할 수 없기 때문에 열 확산기(18)와 라이너(22) 사이에 형성된 간극(130)을 도시하고 있다. 간극(130)을 제거하기 위해, 종방향 슬롯 또는 절개부(46)는 확산기 리세스(26) 내의 열 확산기(18)에 형성될 수 있다. 도 20c에 도시되어 있는 바와 같이, 슬롯(46)은 열 확산기(18)가 라이너(22)에 더 완전히 윤곽을 따르게 할 수 있다. 슬롯 간극(86)은, 도 20c에 도시되어 있고 도 20d에 도시되어 있는 도 20c로부터의 섹션 D-D의 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(18)가 탭(30) 부근에서 라이너(22)에 대해 국부적으로 후방으로 압박될 때 형성된다. 슬롯 간극은 도 20c에 도시되어 있는 바와 같이 라이너(22)의 작은 영역을 노출한다. 도 20e에 도시되어 있는 바와 같이, 열 요소(14)는 열 확산기(18)가 확산기 탭(28) 부근에서 라이너(22)와 접촉 유지되는 동안 확산기 리세스(26) 내에 삽입될 수 있다. 도 20f에 도시되어 있는 도 20e의 섹션 E-E의 도면을 참조하면, 열 요소(14)가 확산기 리세스(26) 내에 위치될 때, 열 확산기(18)는 연장된 탭(30) 및 확산기 탭(28) 아래의 영역에서 열 요소(14)와 라이너(22) 사이에 개재된다. 이와 같이, 열 확산기(18)는 연장된 탭(30) 주위의 영역에서 열 요소(14)와 열 접촉을 유지하여, 이에 의해 몇몇 용례에서 열 교환기 성능을 향상시킨다.

유사하게, 이제 도 21a 내지 도 21f에 도시되어 있는 실시예를 참조하면, U-형 절개부(42)는 연장된 탭을 중첩하는 열 확산기(18)의 영역에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, U-형 절개부(42)는 연장된 탭(30) 주위로 연장되고, U-형 절개부(42)의 종방향 부분은 확산기 리세스(26) 내부에 위치된다. U-형 절개부(42)는 도 21c 및 도 21d에 도시되어 있는 도 21c로부터의 섹션 G-G의 부분 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(18)에 부착되고 연장된 탭(30)에 중첩된 플랩(44)을 형성한다. 도 21e에 도시되어 있는 바와 같이, 열 요소(14)가 확산기 리세스(26) 내에 위치될 때, 플랩(44)은 열 요소(14)와 라이너(22) 사이에 개재된다. 도 21f에 도시되어 있는 도 21e로부터의 섹션 H-H의 부분 단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 플랩 간극(84)은 확산기 리세스(26) 내에 형성되어, 열 요소(14)가 삽입될 때 라이너(22)를 부분적으로 노출한다. 이 구성에서, 도 21f에 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(18)는 연장된 탭(30)의 부근에서 열 요소(14)와 열 접촉을 유지하여, 이에 의해 몇몇 용례에서 열 교환기의 열 성능을 향상시킨다. 슬롯(46) 및 U-형 절개부(42)는 설치 중에 사용자에 의해 몇몇 용례에서 형성될 수 있다는 것이 주목된다. 본 명세서에 설명된 또는 도 20a 내지 도 20f 또는 도 21a 내지 도 21f에 도시되어 있는 열 교환기 구성의 실시예는 도 4 내지 도 19c에 도시되어 있는 이들 실시예를 포함하는 열 교환기의 임의의 전술된 또는 도시된 실시예와 함께 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다는 것이 또한 이해된다.

이제 도 22a를 참조하면, 열 교환기 패널(200)의 일 실시예가 일반적으로 도시되어 있다. 열 교환기 패널(200)은 그 내부에 형성된 제 1 표면 홈(206)을 포함하는 제 1 베이스(202)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제 1 베이스(202)는 목재 또는 목재 복합 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 제 1 베이스(202)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 적층된 합판, 플라스틱 또는 폴리스티렌 발포체를 포함하는 다른 고체 재료를 포함할 수 있다. 제 1 표면 홈(206)은 외형 가공기(router), 톱 또는 다른 칩핑 또는 절삭 도구를 사용하여 제 1 베이스(202) 내로 절삭될 수 있다. 베이스(202)는 2개의 베이스 부재가 이들 사이에 간극을 형성하도록 더 넓은 베이스 부재 상에 위치된 2개의 베이스 부재를 포함함으로써 표면 홈(206)을 형성할 수 있고, 베이스 부재들 사이의 간극은 제 1 표면 홈(206)을 형성한다는 것이 또한 이해된다. 제 1 표면 홈(206)은 일 실시예에서 도 22a 및 도 22b에 도시되어 있는 바와 같이, 직사각형 단면 홈 프로파일을 포함한다. 라운딩된 또는 곡선형 형상을 포함하는 다른 제 1 표면 홈 프로파일이 사용될 수 있는데, 예를 들어 제 1 표면 홈(206)은 열 확산기(18)에 윤곽을 따를 필요는 없다는 것이 이해된다.

도 22a에 도시되어 있는 바와 같이, 특정 실시예에서, 제 1 라이너(204)가 제 1 베이스(202) 상에 배치된다. 제 1 라이너(204)는 몇몇 실시예에서 약 0.25 mm 내지 약 5 mm의 두께를 갖는 열성형된 플라스틱 시트이다. 제 1 라이너(204)는 제 1 베이스(202) 상의 제 1 표면 홈(204) 내로 연장하는 제 1 돌출 영역(208)을 포함한다. 제 1 돌출 영역(208)은 몇몇 실시예에서 도 22b에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 표면 홈(206)을 단지 부분적으로만 충전한다. 제 1 돌출 영역(208)은 제 1 라이너(204) 내에 제 1 라이너 리세스(210)를 형성한다.

제 1 열 확산기(212)는 제 1 라이너(204) 상에 배치된다. 제 1 열 확산기(212)는 박리된 흑연의 압축된 입자의 적어도 하나의 시트를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 열 확산기(212)는 약 0.6 g/cc 초과의 밀도 및 약 10 mm 미만의 두께를 갖는 가요성 흑연 시트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제 1 열 확산기(212)는 열 확산기(212)의 각각의 측면에 위치된 제 1 및 제 2 캡슐화층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 각각의 캡슐화층은 약 10 내지 약 100 미크론의 두께를 갖고 제 1 열 확산기(212)의 각각의 측면에 적층된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 캡슐화층은 약 25 미크론의 평균 두께를 갖는 PET 시트를 각각 포함한다. 열 확산기(212)는 제 1 라이너(204)에 접착식으로 접합될 수 있다. 도 22b에 도시되어 있는 바와 같이, 열 확산기(212)는 제 1 라이너 리세스(210) 내로 연장하는 제 2 돌출 영역(214)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제 2 돌출 영역(214)은 제 1 라이너 리세스(210)의 형상에 실질적으로 합치하도록 성형된다. 다른 실시예에서, 제 2 돌출 영역(214)은 제 1 라이너 리세스(210)를 완전히 충전하지 않을 수 있어, 분리 간극이 제 1 열 확산기(212)와 제 1 라이너(204) 사이에 존재하게 된다. 제 2 돌출 영역(214)은 도 22a에 도시되어 있는 제 1 확산기 리세스(216)를 형성한다. 제 1 확산기 리세스(216)는 도 22b에 도시되어 있는 열 요소(14)를 수용하기 위해 일반적으로 성형된다. 몇몇 실시예에서, 제 1 라이너(204)는 특히 표면 홈(206)에 인접한 영역에서 제 1 베이스(202)에 완전히 접촉하지 않아, 제 1 라이너(204)와 제 1 베이스(202) 사이에 간극을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 제 1 라이너(204)는 바닥면이 열 확산기(212) 상에 위치될 때, 제 1 라이너(204)가 제 1 베이스(202)에 대해 하향으로 가압되고 제 1 라이너(204)의 탄성력이 열 확산기(212)를 베이스(204)로부터 이격하여 가압하고 열 확산기(212)와 그 위에 위치된 바닥면 사이의 열 접촉을 향상시키게 되도록 하는 탄성 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 열 확산기(212) 및 제 1 라이너(204)는 예를 들어 못 박기, 스테이플링, 나사 조임 또는 접착에 의한 것을 포함하는, 다양한 체결 수단에 의해 베이스(202)에 부착될 수 있다.

열 교환기 패널(200)의 일 양태는 구조 부하를 지지할 수 있는 목재 또는 유사한 재료로 제조된 제 1 베이스(202)를 제공한다. 일 용례에서, 열 교환기 패널(200)은 그 위에 직접 장착된 열 교환기를 갖는 밑바닥을 형성하기 위해 바닥 장선에 직접 부착될 수 있는 모듈형 패널을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 열 교환기 패널(200)은 밑바닥-위 구성에서 현존하는 밑바닥에 직접 부착될 수 있다. 열 교환기 패널(200)은 구조적 부하 지탱 부재를 제공하는 제 1 베이스(202)와 모듈형 조립체를 제공할 수 있기 때문에, 시간 및 설치 비용의 절약이 이러한 장치를 사용하여 실현될 수 있다.

도 22a를 재차 참조하면, 몇몇 실시예에서 적어도 하나의 스냅 탭(218)이 제 1 라이너(204) 상에 일체로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 스냅 탭(218)은 제 1 라이너(204) 상에 일체로 성형된 열성형된 플라스틱이다. 스냅 탭(218)은 제 1 라이너(204)로부터 열 확산기(212)를 향해 외향으로 돌출한다. 일 실시예에서, 열 확산기(212)는 스냅 탭(218)과 정렬된 제 1 탭 유극 공극(220)을 형성하고, 스냅 탭(218)은 탭 유극 공극(220)을 통해 제 1 확산기 리세스(216) 내로 연장한다. 스냅 탭(218)은 일반적으로 제 1 확산기 리세스(216) 내에 열 요소(14)를 고정하도록 성형된다. 몇몇 실시예에서, 슬롯(42) 또는 U-형 절개부(46)가 적어도 하나의 제 1 탭 유극 공극(220) 대신에 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 유사하게, 몇몇 실시예에서 제 1 탭 유극 공극(220)은 U-형 절개부(46) 또는 슬롯(42)과 함께 사용될 수 있다.

도 22a를 더 참조하면, 제 2 베이스(228)는 절첩 가능한 열 교환기 패널(200)을 형성하기 위해 제 1 베이스(202)에 피벗식으로 부착될 수 있다. 제 2 베이스(228)는 몇몇 실시예에서 전술된 제 1 베이스(202)를 포함하는 임의의 유사한 재료로 제조될 수 있다. 제 2 베이스(228)는 일 실시예에서 도 22f에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이로 연장하는 브리지에 의해 제 1 베이스(202)에 대해 절첩 가능하다. 절첩 열 교환기 패널은 밑바닥-위 및 밑바닥-아래 순환수식 복사 가열 및 냉각 용례의 모두를 포함하는 다양한 용례에 대해 사용될 수 있다. 열 교환기 패널(200)의 절첩은 패널 장치의 전체 크기를 감소시킴으로써 개량된 선적, 취급 및 설치를 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 베이스(202, 228)는 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이로 연장하는 힌지 또는 브리지에 의해 서로에 대해 절첩 가능하다. 도 22c에 도시되어 있는 일 실시예에서, 열 확산기(212)가 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이의 간극을 가로질러 연장하여, 열 확산기 브리지(224)를 형성한다. 열 확산기 브리지(224)는 몇몇 실시예에서 열 확산기(212)의 가요성 흑연 시트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 흑연 시트는 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이의 영역에서 사전 굴곡되어 패널(200)의 절첩 및 절첩 해제를 더 양호하게 용이하게 한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트(도시 생략)의 제 1 및 제 2 층이 제 1 열 확산기(212)의 각각의 측면에 위치되어 부가의 가요성 또는 강도를 추가한다. 도 22c에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 라이너(226)는 제 2 베이스(118)와 제 1 열 확산기(212) 사이의 제 2 베이스(228) 상에 위치될 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 열 확산기(212)는 제 1 및 제 2 베이스(202, 228)를 가로질러 연속적으로 연장한다. 몇몇 실시예에서, 제 2 베이스(228)는 제 2 라이너(226)가 연장하는 제 2 표면 홈(234)을 형성한다. 제 2 확산기 리세스(232)는 열 요소를 수용하기 위해 일반적으로 성형된 제 2 표면 홈(234) 내로 연장한다. 이제 도 22d를 참조하면, 다른 실시예에서 힌지층(222)은 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이로 연장한다. 힌지층(222)은 몇몇 실시예에서 가요성 직물 또는 천 재료를 포함한다. 도 22d에 도시되어 있는 실시예에서, 힌지층(222)은 확산기 브리지(224) 아래에 또는 제 1 열 확산기(212)와 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이에 위치된다. 도 22e에 도시되어 있는 다른 실시예에서, 제 2 열 확산기(230)는 제 2 베이스(228) 상의 제 2 베이스 라이너(226) 상에 위치되고, 힌지층(222)은 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이에 피벗 연결을 제공한다. 이 실시예에서, 제 1 열 확산기(222)는 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이의 연속적인 브리지를 제공하지 않는다. 또 다른 실시예(도시 생략)에서, 힌지층(222)은 제 1 및 제 2 베이스(202, 228) 사이에 절첩 가능한 연결을 제공하기 위해 제 1 및 제 2 라이너(204, 206)에 접착된다. 도 22d에 도시되어 있는 바와 같이, 열 교환기 패널(200)은 자체에 대해 절첩 가능하다. 도 22d에 도시되어 있는 절첩 패널 구성의 일 양태는, 절첩시에 제 1 및 제 2 베이스(202, 228)가 절첩된 패널의 외부면을 형성한다는 것이다. 이 구성은 패키징, 선적, 보관 및/또는 설치 중에 열 확산기(212)를 보호할 수 있다. 열 교환기 패널(200)의 일 실시예는 제 1 베이스(202)의 상부에 제 1 열 확산기(212)를 제공하여, 이에 의해 베이스(202)의 두께를 최대화하고 제 1 베이스(202)가 단열성 재료를 포함할 때 제 1 베이스(202)의 절연 효과를 더 향상시킨다. 부가의 베이스가 아코디언식 구성으로 베이스들 사이에 부가의 힌지층에 의해 피벗식으로 연결될 수 있어, 각각의 층이 운반, 취급 및/또는 설치의 향상된 용이성을 위해 인접층 상에 절첩될 수 있게 된다는 것이 이해된다.

열 확산기 예비 성형 방법

본 고안의 다른 실시예는 열 교환기 장치에 사용을 위한 열 확산기를 제조하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 흑연 시트가 열가소성 라이너로의 부착에 앞서 전술된 바와 같이 열 확산기의 형상으로 예비 성형된다. 흑연 시트 또는 확산기 블랭크는 일 실시예에서 박리된 흑연의 압축된 입자의 시트를 포함한다. 흑연 시트는 몇몇 실시예에서 약 10 밀리미터 미만, 다른 실시예에서 약 5 밀리미터 미만의 두께를 포함한다. 일 실시예에서, 흑연 시트는 약 2 밀리미터 미만의 두께이다. 흑연 시트 또는 확산기 블랭크(312)는 도 23에 일반적으로 도시되어 있는 바와 같이, 수형 진공 다이(314)와 정합 암형 다이(316) 사이에 일반적으로 위치된다. 도 23의 도시는 단지 부분 사시도를 표현하고 있고, 실제 확산기 블랭크 및 성형 장치는 예시적인 예시된 실시예에서와 같이 더 큰 종방향 및/또는 측방향 치수를 가질 수 있다는 것이 주목된다.

수형 진공 다이(314)는 일반적으로 수형 진공 다이(314)의 본체로부터 외향으로 연장하는 하나 이상의 확산기 홈 성형기(318)를 포함한다. 수형 진공 다이(314)는 또한 일반적으로 확산기 홈 성형기(318)가 그로부터 연장하는 다이의 측면에 위치된 하나 이상의 진공 또는 압력 포트를 포함한다. 각각의 진공 포트는 흡인력 또는 감소된 압력이 확산기 블랭크(312)를 수형 진공 다이(314)의 표면에 보유하기 위해 확산기 블랭크(312)에 대해 국부적으로 인가될 수 있다. 도 23에 도시되어 있는 바와 같이, 확산기 블랭크(312)는 일 실시예에서 예비 성형 프로세스에 앞서 확산기 블랭크(312) 내에 형성된 예비 성형된 탭 유극 공극(332)을 포함한다. 이제 도 24를 참조하면, 흑연 열 확산기를 예비 성형하는데 사용된 암형 다이(316)의 일 실시예가 분해된 분리된 위치에서 일반적으로 도시되어 있다. 암형 다이(316)는 5개의 섹션, 즉 중앙 다이(320), 제 1 내부 튜브 다이(322), 제 2 내부 튜브 다이(324), 제 1 외부 튜브 다이(326) 및 제 2 외부 튜브 다이(328)를 포함한다. 각각의 섹션은 각각의 확산기 홈 성형기(318)가 그로부터 연장하는 수형 진공 다이의 표면에 일반적으로 수직인 방향에서, 수형 진공 다이(314)에 대해 이동 가능하다. 암형 다이(316)의 각각의 부분은 일반적으로 수직으로 이동하지만, 수평으로는 이동하지 않는다. 일 실시예에서, 암형 다이(316)의 각각의 부분은 유압 실린더 및/또는 압축 스프링을 사용하여 이동 가능하다.

흑연 열 확산기를 성형하는 방법은 다수의 단계를 제공한다. 확산기 블랭크(312)는 도 23에 도시되어 있는 바와 같이 수형 진공 다이(314)와 암형 다이(316) 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 확산기 블랭크(312)는 널링된 흑연 확산기 재료의 사전 절단된 편평한 시트이다. 확산기 블랭크(312)는 그 내부에 형성된 절결부 또는 탭 유극 공극(332)을 포함한다. 일 실시예에서, 중앙 다이(320)(도시 생략)의 중심선을 따라 위치된 정렬 핀이 확산기 블랭크(312)를 각각의 다이에 정렬하는데 사용된다. 다이는 이어서 각각의 다이가 확산기 블랭크(312)의 표면에 일반적으로 접촉하도록 함께 이동된다. 몇몇 실시예에서 실질적으로 편평하지만 다른 실시예에서 그 위에 형성된 곡선 프로파일 또는 다른 기하학적 특징을 포함할 수 있는 중앙 다이(320)가 상향으로 이동하여 일반적으로 확산기 홈 성형기(318) 사이의 수형 진공 다이에 대해 확산기 블랭크(312)를 가압한다. 중앙 섹션이 편평하게 가압됨에 따라, 자유 단부는 도 25에 도시되어 있는 바와 같이 다이 공간 내로 당겨진다. 개별 단계에서, 2개의 내부 튜브 다이(322, 324)는 상향으로 이동하고 각각의 확산기 홈 성형기(318)의 측면 및 저부에 대해 확산기 블랭크(312)를 가압하여, 자유 단부가 다이 공간 내로 더 당겨질 수 있게 한다. 개별 단계에서, 각각의 외부 튜브 다이(326, 328)는 수형 진공 다이(314)를 향해 이동하여, 확산기 블랭크(312)를 압축하고 흑연 열 확산기를 성형하고 예비 성형 프로세스를 완료한다. 다음에, 진공 또는 감소된 압력이 수형 진공 다이(314) 상의 하나 이상의 포트를 통해 인가되어 수형 진공 다이(314)에 대해 열 확산기를 보유하고, 암형 다이(316)의 각각의 섹션은 열 확산기 표면으로부터 분리되어 도 26에 도시되어 있는 바와 같이 해제 가능한 진공 밀봉부에 의해 수형 진공 다이(314)에 고정된 예비 성형된 열 확산기(334)를 생성한다. 도 26에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 예비 성형된 열 확산기(334)는 그 내부에 형성된 탭 유극 공극(332)을 포함한다. 일 실시예에서, 수형 진공 다이(314)는 후속의 단계 중에 각각의 연장된 탭의 유극을 허용하기 위해 각각의 탭 유극 공극(332)과 정렬된 절결 유극을 또한 포함한다.

라이너 열성형 방법

본 고안의 또 다른 실시예는 개시된 열 교환기 내에 사용을 위한 라이너를 성형하는 방법을 제공한다. 도 27을 일반적으로 참조하면, 라이너를 성형하기 위한 프로세스는 암형 열성형 다이(404) 위에 라이너 블랭크(402)를 배치하는 것을 제공한다. 암형 열성형 다이(404)는 몇몇 실시예에서 그 위에 위치된 하나 이상의 진공 또는 압력 포트를 포함한다. 각각의 진공 포트는 흡인력 또는 감소된 압력이 암형 열성형 다이(404)의 표면 상에 라이너 블랭크(402)를 해제 가능하게 보유하기 위해 라이너 블랭크(402)에 인가될 수 있는 오리피스를 포함한다. 암형 열성형 다이(404)는 하나 이상의 라이너 리세스 채널(406)을 또한 포함한다. 각각의 라이너 리세스 채널(406)은 도 1a에 도시되어 있는 라이너 리세스(24)의 원하는 형상을 갖도록 일반적으로 성형된다. 암형 열성형 다이(404)는 몇몇 실시예에서 예를 들어 도 1b에 도시되어 있는 각각의 연장된 탭(30)을 형성하기 위해 성형된 하나 이상의 탭 성형기(408)를 또한 포함한다.

라이너를 성형하는 방법은 암형 열성형 다이(404)에 대해 라이너 블랭크(402)를 위치시키는 단계를 제공한다. 라이너 블랭크(402)는 암형 열성형 다이(404)의 표면 상의 하나 이상의 진공 포트(도시 생략)를 통해 인가된 감소된 압력에 의해 적소에 유지된다. 라이너 성형 프로세스의 일 실시예에서, 개별 몰드 구조체 또는 프레스가 라이너 블랭크(402)에 대해 가압될 수 있어, 라이너 블랭크 재료를 각각의 몰드 리세스(82) 내로 가압하여 열 교환기용 라이너의 원하는 형상을 성형한다. 라이너 성형 프로세스의 다른 실시예에서, 라이너 블랭크(402)와 암형 열성형 다이(404) 사이에 인가된 부압은 더 감소될 수 있어 블랭크(402)를 각각의 라이너 리세스 채널(406) 내로 변형하거나 잡아당겨, 이에 의해 열 요소를 수용하기 위해 성형된 하나 이상의 라이너 리세스를 포함하는 원하는 형상을 갖는 라이너를 성형한다. 몇몇 실시예에서, 라이너 블랭크(74)는 원하는 형상으로의 라이너 블랭크(402)의 소성 변형을 용이하게 하기 위해 열성형 프로세스에 앞서 또는 열성형 프로세스 중에 사전 결정된 재료 연화 온도로 가열된다. 라이너 블랭크(402)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 다른 열가소성 재료를 포함하는 전술된 임의의 라이너 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 라이너 블랭크(402)는 변형 단계에 앞서 약 60℃ 내지 약 180℃의 성형 온도로 예열되고, 성형 온도는 라이너 블랭크 재료의 연화점을 표현한다. 또 다른 실시예에서, 라이너 블랭크(402)는 약 100℃ 내지 약 150℃의 성형 온도로 예열된다.

열가소성 라이너를 성형하는 방법의 일 실시예에 사용된 암형 열성형 다이(404)는 도 27에 도시되어 있는 탭 성형기(408)를 포함한다. 일반적으로, 라이너 블랭크(402)가 라이너 리세스 채널(406)을 충전하기 위해 소성 변형될 때, 라이너 블랭크 재료는 탭 성형기(408)를 봉입하여 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 라이너(22) 내에 연장된 탭(30)을 일체로 형성하거나 일체로 성형한다. 라이너 블랭크 재료는 탭 성형기(408)의 이면에 윤곽을 따르기 때문에, 탭 성형기(408)가 연장된 탭(30)의 이면 내로 연장하기 때문에 완성된 라이너는 라이너 리세스 채널(406)로부터 제거가 어려울 수 있다. 이 문제점을 극복하기 위해, 가동 탭 성형기(408)를 갖는 암형 열성형 다이가 본 명세서에 개시된다. 도 28a를 참조하면, 탭 성형기(408)는 암형 열성형 다이(404) 내의 탭 성형기 슬롯(414)을 통해 연장한다. 탭 성형기(408)는 도 28a에 도시되어 있는 제 1 또는 성형 위치를 포함한다. 성형 위치에서, 탭 성형기(408)는 라이너 리세스 채널(406) 내로 연장한다. 라이너의 열성형시에, 탭 성형기(408)는 그 내부에 형성된 일체로 성형된 연장된 탭을 갖는 라이너를 갖는 열 교환기 장치 또는 라이너를 제거하기 위해 도 28b에 도시되어 있는 바와 같이, 라이너 리세스 채널(406)로부터 이격하여 회전될 수 있다. 탭 성형기(408)는 몇몇 실시예에서 스프링에 의해 탭 성형기 슬롯(414) 내의 성형 위치에 탄성적으로 위치되고, 열성형된 라이너 또는 열 교환기의 제거시에 도 28a에 도시되어 있는 성형 위치로 복귀한다.

도 27을 재차 참조하면, 일 실시예에서, 라이너 블랭크(402)는 균일한 라이너 블랭크 두께(416)를 갖는 열가소성 재료이다. 라이너 블랭크(402)가 암형 열성형 다이(404) 내에서 열성형될 때, 균일하게 편평한 라이너 재료가 도 29에 도시되어 있는 각각의 열성형된 라이너 리세스(424)를 형성하기 위해 압력 하에서 변형된다. 약 0.25 밀리미터 내지 약 2.0 밀리미터의 균일한 두께를 갖는 실질적으로 편평한 라이너 블랭크(402)가 열성형된 라이너(422)를 생성하기 위해 열성형되는 일 실시예에서, 각각의 라이너 리세스(424)는 실질적으로 편평한 라이너 본체 두께(416)보다 작은 최소 라이너 리세스 두께(426)를 형성한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 실질적으로 편평한 라이너 블랭크(402)의 균일한 두께(416)는 약 1.0 내지 약 1.5 mm이고, 최소 리세스 두께(426)는 라이너 열성형 프로세스 후에 약 0.5 내지 약 0.9 mm이다.

일반적으로, 최소 라이너 리세스 두께(426)는 열 확산기 및 열 요소를 지지하기 위해 충분해야 한다. 따라서, 적절한 최소 라이너 리세스 두께(426)를 성취하기 위해, 열성형된 라이너(424)의 실질적으로 편평한 영역에 필요한 것보다 더 많은 라이너 재료를 포함할 필요가 있을 수 있다. 편평한 영역은 라이너에 사용된 라이너 재료의 비교적 큰 비율을 형성할 수 있기 때문에(몇몇 실시예에서 총 라이너 재료의 최대 90%), 몇몇 실시예에서 열 확산기 및 열 요소를 지지하기 위한 적절한 최소 라이너 리세스 두께(426)를 또한 제공하면서 실질적으로 편평한 라이너 본체의 두께를 감소시키는 것이 바람직한 것이 이해된다.

도 30을 참조하면, 불균일한 두께를 갖는 라이너 블랭크(402)가 도시되어 있다. 라이너 블랭크(402)는 실질적으로 편평한 라이너 본체를 형성하기 위한 영역에 대응하는 제 1 두께(416)와, 각각의 라이너 리세스(424)를 형성하기 위한 더 두꺼운 영역(420)에 대응하는 제 2 두께(418)를 포함한다. 이 실시예에서, 라이너 블랭크(402)는 원하는 제 1 및 제 2 두께(416, 418)를 갖고 형성된 압출된 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 일반적으로, 제 1 두께(416)보다 큰 제 2 두께(418)를 제공하는 라이너 블랭크(402)를 사용하여, 더 두꺼운 영역이 각각의 라이너 리세스 채널(406)과 정렬되는 경우에, 최소 리세스 두께(426)에 실질적으로 동일한 제 1 두께(416)를 갖는 열성형된 라이너(422)를 성취하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 제 1 두께(416)는 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm이고, 제 2 두께(418)는 약 1.0 mm 내지 약 1.5 mm여서 제 1 두께(416)가 최소 리세스 두께(426)와 실질적으로 동일한 열성형된 라이너(422)를 생성하고, 양 값은 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm이다. 또 다른 실시예에서, 약 0.4 내지 약 0.6의 제 2 두께(418)로 나눈 제 1 두께(416)의 비를 갖는 라이너 블랭크(402)가 제공된다. 이 구성은 열 확산기 및 열 요소의 모두를 지지하기 위한 적절한 강성을 제공하면서 라이너 재료 비용 및 폐기물을 감소시킬 수 있다. 다양한 초기 두께를 갖는 라이너 블랭크를 사용하여 열가소성 라이너를 성형하는 이 방법은 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이 열 확산기(18)를 완전히 백킹하는 라이너(22)를 갖는 구성 및 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 열 확산기(18)를 단지 부분적으로만 백킹하는 라이너(22)를 갖는 구성의 모두에 적용된다는 것이 이해된다.

라이너(422)의 최적의 실시예에서는 리세스(424) 내에 열 요소를 보유하도록 배치된 하나 이상의 클립을 포함할 수 있다. 클립(들)은 라이너(422)에 일체이고, 라이너(422)에 부착되고, 라이너(422)의 내부면에 인접하거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 대안적으로, 클립은 탭(30)과 함께 또는 탭(30) 대신에 실시될 수도 있다. 다른 부가의 실시예는 바람직하게는 클립에 인접하여 배치된, 더 바람직하게는 클립에 부착된 박리된 흑연 입자의 압축된 질량체를 포함하는 흑연 열 확산기의 부분을 포함할 수 있다.

열 교환기 접합 방법

본 고안의 다른 실시예는 일반적으로 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 열 교환기(10)를 성형하는 방법을 제공한다. 더 구체적으로, 도 26에 도시되어 있는 바와 같은 예비 성형된 열 확산기(334)를 도 29에 도시되어 있는 바와 같은 열성형된 라이너(422)에 접합하기 위한 프로세스가 제공된다. 도 26을 재차 참조하면, 예비 성형된 열 확산기(334)는 그 사이의 감소된 압력에 의해 수형 진공 다이(314)에 해제 가능하게 고정된 것으로 도시되어 있다. 암형 열성형 다이(404)로부터 열성형된 라이너(422)의 제거에 앞서, 수형 진공 몰드(314)는 그에 여전히 고정된 예비 성형된 열 확산기(334)와 함께 도 31에 도시되어 있는 바와 같이 암형 열성형 다이(404)에 대향하여 정렬될 수 있다. 이 구성으로부터, 열 확산기는 적어도 2개의 방식으로 라이너에 접합될 수 있다. 먼저, 예비 성형된 열 확산기(334)는 열성형된 라이너(422)를 포함하는 열가소성 라이너 재료의 연화점 또는 연화점 부근의 온도로 가열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 수형 진공 다이(314)는 또한 가열될 수 있는데, 예를 들어 예비 성형된 열 확산기(334)와 수형 진공 다이(314)의 조립체가 암형 진공 다이(404)와의 정렬에 앞서 오븐 내에 함께 배치될 수 있다.

열 접합 프로세스가 예비 성형된 열 확산기(334) 및 열성형된 라이너(422)의 모두가 열가소성 라이너 재료의 연화점 또는 연화점 부근에 있는 동안 암형 열성형 다이(404)에 대해 수형 진공 다이(314)를 가압함으로써 열 확산기(334)를 라이너(422)에 접합하는데 또한 사용될 수 있다. 압축된 조립체가 냉각되게 함으로써, 열 확산기(334)는 열성형된 라이너(422)에 열 접합되어, 순환수식 밑바닥-위 또는 밑바닥-아래 가열 및 냉각과 같은 열전달 용례를 위해 적합한 열 교환기의 일 실시예를 형성한다.

부가적으로, 접착제 접합 프로세스가 라이너에 열 확산기를 접합하기 위해 도 31에 도시되어 있는 구성으로 시작하여 채택될 수 있다. 접착제 접합 프로세스의 일 실시예에서, 예비 성형된 열 확산기(334)의 노출된 표면은 수형 진공 다이(314)에 대해 해제 가능하게 보유되면서 접착제로 코팅된다. 이후에, 수형 진공 다이(314)는 암형 열성형 다이(404)에 대해 가압되어, 열 확산기를 라이너에 접착식으로 접합한다.

전술된 방법 및 대응 도면은 일반적으로 열 확산기(18)를 완전히 백킹하는 열가소성 라이너를 도시하고 있지만, 이러한 방법은 예를 들어 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 열가소성 라이너가 열 확산기를 단지 부분적으로만 백킹하는 다른 실시예에도 동등하게 적용 가능하다는 것이 이해된다.

이제 도 32에 도시되어 있는 일 실시예를 참조하면, 본 고안에 따른 열 교환기 패널(200)은 그 위에 위치된 베이스 패널 열 확산기(132)를 갖는 베이스 패널(122)을 포함한다. 베이스 패널 열 확산기(132)는 몇몇 실시예에서 가요성 흑연의 시트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 베이스 패널 열 확산기(132)는 약 0.6 g/cc 초과의 밀도 및 약 10 밀리미터 미만의 두께를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자의 하나 이상의 시트를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 베이스 패널 열 확산기(132)는 접착, 스테이플링, 못 박기, 나사 조임 또는 다양한 다른 기계식 또는 접착식 체결 수단을 사용하여 베이스 패널(122)에 고정될 수 있다. 제 1 및 제 2 채널 패널(124, 126)은 베이스 패널 열 확산기(132) 상에 배치되어 채널 패널 간극(138)이 제 1 및 제 2 채널 패널(124, 126) 사이에 형성되게 된다. 몇몇 실시예에서, 각각의 채널 패널(124, 126)은 베이스 패널 열 확산기(132)를 통해 베이스 패널(122) 내로 채널 패널(124, 126)을 직접 통한 못 박기, 나사 조임 또는 스테이플링에 의해 베이스 패널 열 확산기(132)에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 베이스 패널(122), 제 1 채널 패널(124) 또는 제 2 채널 패널(126)은 합판을 포함하는 목재 또는 목재 복합 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 베이스 패널(122), 제 1 채널 패널(124) 또는 제 2 채널 패널(126)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 콘크리트, 석재, 플라스틱 또는 다른 복합 재료를 포함하는 다른 구조 또는 건축 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 및 제 2 채널 패널(124, 126)은 그 내부에 형성된 패널 홈(138)을 갖는 하나의 연속적인 패널로부터 연장될 수 있다는 것이 이해된다. 도 32에 도시되어 있는 바와 같이, 열 요소(14)는 베이스 패널 열 확산기(132)에 접촉하도록 패널 홈(138) 내에 위치될 수 있다.

이제 도 33에 도시되어 있는 열 교환기 패널(200)의 일 실시예를 참조하면, 베이스 패널(122)은 그 위에 배치된 베이스 패널 열 확산기(132)를 포함한다. 일 실시예에서, 베이스 패널 열 확산기(132)는 가요성 흑연 시트이다. 제 1 채널 패널(124)이 베이스 패널(122) 상에 위치된다. 제 1 채널 패널 열 확산기(134)가 제 1 채널 패널(124)과 베이스 패널 열 확산기(132) 사이에서 제 1 채널 패널(124) 상에 위치되어 제 1 채널 패널 열 확산기(134)가 베이스 패널 열 확산기(132)와 열 접촉하게 된다. 유사하게, 일 실시예에서, 제 2 채널 패널(126)은 제 2 채널 패널(126)과 베이스 패널 열 확산기(132) 사이에서 그 위에 배치된 제 2 채널 패널 열 확산기(136)를 포함하여, 제 2 채널 패널 열 확산기(136)가 베이스 패널 열 확산기(132)와 열 접촉하게 된다. 도 33의 일 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 채널 패널 열 확산기(134)는 제 1 채널 패널(124)의 제 1 간극 에지(162) 주위로 연장하여 제 1 채널 패널 열 확산기(134)가 실질적으로 채널 패널 간극(138)에 대면하게 된다. 다른 실시예에서, 제 2 채널 패널 열 확산기(136)는 제 2 채널 패널(126)의 제 2 간극 에지(164) 주위로 연장하여 제 2 채널 패널 열 확산기(136)가 실질적으로 채널 패널 간극(138)에 대면하게 된다. 도 33에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 열 요소(14)는 채널 패널 간극(138) 내에 배치될 수 있어 열 요소(14)가 베이스 패널 열 확산기(132), 제 1 채널 패널 열 확산기(134) 및/또는 제 2 채널 패널 열 확산기(136)에 접촉하게 된다. 몇몇 실시예에서, 열 요소(14)는 도 19b 및 도 19c에 도시된 바와 같이 압축되도록 위치될 수 있다는 것이 이해된다. 몇몇 실시예에서, 베이스 패널 열 확산기(132), 제 1 채널 패널 열 확산기(134) 및/또는 제 2 채널 패널 열 확산기(136)는 적어도 하나의 표면 상에 배치된 적어도 약 10 미크론 두께의 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리머 재료의 적어도 하나의 층을 포함한다.

따라서, 신규하고 유용한 열 교환기 및 방법의 본 고안의 특정 실시예가 설명되어 있지만, 이러한 설명은 이하의 청구범위에 설명되어 있는 바와 같은 것을 제외하고는 본 고안의 범주에 대한 한정으로서 해석되도록 의도된 것은 아니다.

Claims (14)

1. 열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기로서,
   약 0.6 g/cc이상의 밀도 및 약 10 mm 미만의 두께를 갖는 박리된(exfoliated) 흑연의 압축된 입자들의 하나 이상의 시트를 포함하고, 확산기 리세스를 형성하는, 열 확산기,
   상기 열 확산기에 부착된 라이너, 및
   상기 라이너로부터 상기 열 확산기를 향해 돌출하는 연장된 탭을 포함하고,
   상기 연장된 탭은 상기 확산기 리세스 내에 상기 열 요소를 보유하기 위해 위치되는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 확산기는 그 내부에 탭 유극 공극을 형성하고,
   상기 연장된 탭은 상기 탭 유극 공극을 통해 상기 확산기 리세스 내로 돌출하는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산기 리세스를 따라 상기 열 확산기 내에 형성되고, 상기 열 확산기 내에 플랩을 형성하는, U-형 절개부를 더 포함하고,
   상기 플랩은 상기 열 요소가 상기 확산기 리세스 내에 위치될 때 상기 라이너와 상기 열 요소 사이의 연장된 탭에 중첩하고,
   상기 플랩은 상기 열 요소와 열 접촉하는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 라이너로부터 상기 라이너 리세스를 따라 돌출하고, 그 각각이 상기 라이너 내에 일체로 형성되는 복수의 연장된 탭들, 및
   상기 열 확산기 내에 형성된 복수의 탭 유극 공극들을 더 포함하고,
   상기 각각의 탭 유극 공극은 복수의 연장된 탭들 중 하나와 정렬되어 복수의 연장된 탭들의 각각의 탭이 상기 확산기 리세스 내에 상기 열 요소를 고정하기 위해 복수의 탭 유극 공극들 중 하나를 통해 돌출하는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산기 리세스 내에 배치되고, 외경(D)을 갖는, 열 요소, 및
   높이(H)를 갖는 열 확산기 리세스를 형성하는 상기 열 확산기를 더 포함하고,
   D 나누기 H의 비는 약 1.0 초과의 리세스 간섭비를 규정하는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
6. 열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기로서,
   약 0.6 g/cc이상의 밀도 및 약 140 W/m*K이상의 평면내 열전도도를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자들의 하나 이상의 시트를 포함하고, 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는, 열 확산기,
   상기 열 확산기의 제 1 측면에 부착된 라이너, 및
   상기 열 확산기의 제 2 측면에 부착된 시트층을 포함하고,
   상기 시트층은 약 10 미크론 내지 약 50 미크론의 두께를 포함하는,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 열 확산기는 제 1 외주 에지를 포함하고,
   상기 라이너는 거리 A만큼 상기 제 1 외주 에지를 지나 연장하는 제 2 외주 에지를 포함하고, 및
   상기 시트층은 거리 B만큼 상기 제 1 외주 에지를 지나 연장하는 제 3 외주 에지를 포함하고, 상기 거리 B는 상기 거리 A보다 작은,
   열 요소와 벽 조립체 사이에 열을 전달하기 위한 열 교환기.
   
8. 열 요소로부터 환경으로 열 에너지를 분배하기 위한 열 교환기로서,
   약 1.0 W/m*K 미만의 열전도도를 갖고, 상기 열 요소를 수용하기 위해 성형된 패널 홈을 포함하는 패널,
   상기 패널 상에 배치되고, 약 140 W/m*K 초과의 평면내 열전도도를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자들의 하나 이상의 시트를 포함하고, 상기 패널 홈과 정합하기 위해 성형된 확산기 홈을 형성하는, 열 확산기, 및
   상기 패널과 상기 열 확산기 사이에 위치되고, 상기 확산기 홈을 향해 돌출하는 연장된 탭을 포함하는, 열가소성 라이너를 포함하는,
   열 요소로부터 환경으로 열 에너지를 분배하기 위한 열 교환기.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 열 확산기 내에 형성된 탭 유극 공극을 더 포함하고, 상기 연장된 탭은 상기 탭 유극 공극을 통해 돌출되는,
   열 요소로부터 환경으로 열 에너지를 분배하기 위한 열 교환기.
   
10. 열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 절첩형 열 교환기 패널로서,
    그 내부에 형성된 제 1 표면 홈을 포함하는 제 1 베이스,
    상기 제 1 베이스에 피벗식으로 부착된 제 2 베이스,
    상기 제 1 베이스 상에 배치된 제 1 라이너,
    상기 제 2 베이스 상에 배치된 제 2 라이너, 및
    상기 제 1 및 제 2 라이너 상에 배치되고 상기 제 1 베이스와 제 2 베이스 사이에 가요성 브리지를 형성하고, 하나 이상의 가요성 흑연의 시트를 포함하는, 열 확산기를 포함하는,
    열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 절첩형 열 교환기 패널.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    하나 이상의 스냅 탭과 정렬된 제 1 탭 유극 공극을 형성하는 열 확산기를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 스냅 탭은 상기 탭 유극 공극을 통해 확산기 리세스 내로 연장하는,
    열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 절첩형 열 교환기 패널.
    
12. 열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 열 교환기 장치로서,
    약 250 W/m*K 초과의 평면내 열전도도 및 약 2 밀리미터 미만의 두께를 갖는 하나 이상의 가요성 흑연 시트,
    그 내부에 형성된 U-형 홈을 갖는 열가소성 라이너로서, 상기 가요성 흑연 시트가 상기 열 요소와 상기 열가소성 라이너 사이의 U-형 홈 내로 연장하는, 열가소성 라이너, 및
    상기 U-형 홈 내로 돌출하는 열가소성 라이너 상에 일체로 성형된 하나 이상의 스냅 탭을 포함하는,
    열 요소로부터 환경으로 열을 전달하기 위한 열 교환기 장치.
    
13. 열 교환기 패널 장치로서,
    베이스 패널,
    상기 베이스 패널 상에 배치되고, 약 0.6 g/cc 초과의 밀도 및 약 10 밀리미터 미만의 두께를 갖는 박리된 흑연의 압축된 입자들의 하나 이상의 시트를 포함하는, 베이스 패널 열 확산기, 및
    상기 열 확산기 상에 배치되고, 채널 패널 간극을 형성하는 채널 패널을 포함하는,
    열 교환기 패널 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 채널 패널과 상기 베이스 패널 열 확산기 사이에 배치되어 상기 열 요소 및 상기 베이스 패널 열 확산기와 열 접촉하여 결합하는 채널 패널 열 확산기를 더 포함하는,
    열 교환기 패널 장치.
    

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