KR20160034374A - 열/엔탈피 교환기 요소 및 그 제조 방법 - Google Patents

열/엔탈피 교환기 요소 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20160034374A
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마르셀 리언두
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웨스트윈드 리미티드
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Abstract

방법, 판 요소 및 열/엔탈피 교환기. a) 정의된 외부 치수를 갖는 비성형 판 요소를 임의의 원하는 영역 및 임의의 원하는 치수 내에서 천공하는 단계; b) 비성형된 판 요소의 적어도 일측을 잠열 에너지 교환 특성을 갖는 중합체 박막으로 덮는 단계; 및 c) 판 요소를 원하는 형태 및 주름 및/또는 엠보싱 패턴으로 성형하는 단계. 공정 b) 및 c)는 다른 순서로 수행될 수 있다. 예를 들면, 판 요소가 플라스틱으로 이루어질 때, b)는 c) 이전에 수행될 수 있는 한편, 판 요소가 알루미늄(또는 플라스틱)으로 이루어질 때, c)는 b) 이전에 수행될 수 있다. 공정 a) 및/또는 b) 및/또는 c)는 또한, 특정 실시예에서는, 결합될 수 있다.

Description

열/엔탈피 교환기 요소 및 그 제조 방법{HEAT / ENTHALPY EXCHANGER ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION}
본 정규 특허출원은 2013년 7월 19일 출원된 앞선 미국 가출원 제61/856,306호, 발명의 명칭 "열 교환기 요소 및 그 제조 방법(HEAT EXCHANGER ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION)", 출원인 마르셀 리엔도(Marcel RIENDEAU)의 우선권을 주장하며, 이는 여기에서 참조로 포함된다.
본 발명은 열 교환기에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 열 교환기 요소에 관한 것이다.
최신 기술에서는 상이한 목적을 위하여 상이한 종류의 열 교환기를 사용하고 있다. 일반적으로, 열 교환기는 하나의 유체 또는 매체로부터 다른 것으로 열 에너지를 회수하기 위하여 사용된다. 이러한 종류의 열 에너지는 현열 에너지(sensible energy)라고 불린다. 하나의 유체, 일반적으로 공기의 열 에너지 또는 현열 에너지는, 첫번째에 인접하여, 예를 들면, 평행, 반대로, 또는 가로질러 흐르는 다른 유체로 회수되며 이 유체는 더 낮은 온도이다. 유체 흐름을 거꾸로 함으로써, 두 유체 사이의 교환은 더 낮은 온도의 유체를 만들어낸다. 현열 에너지 회수를 위해 사용되는 열 교환기는 통상 금속 또는 플라스틱 판들로 이루어진다. 교차 흐름, 평행 흐름, 또는 반대 흐름 구성들이 있을 수 있으므로 상이한 유형들이 존재한다. 판들은 그들 사이에 흐름 채널을 정의하여 유체가 판들 사이를 흐를 수 있도록 한다. 이러한 장치들은, 예를 들면, 주거용 및 상업용 환기(residential and commercial ventilation, HRV)에 사용된다.
다른 유형의 에너지 교환기는 소위 잠열 에너지(latent energy)로서, 공기 중 습기에 포함된다. 잠열 에너지를 교환하기 위하여, 건조제 함침 셀룰로오스 또는 중합체로 만들어진 건조제 코팅 금속 또는 플라스틱 기판 또는 멤브레인(membranes)을 사용하는 것이 알려져 있다. 셀룰로오스 또는 중합체로 만들어진 판 사이에, 공기 경로가 정의되거나 생성되어 유체가 판의 표면을 따라 지나가도록 되며, 이에 따라 습기를 하나의 유체로부터 다른 것으로 전달한다. 멤브레인은 통상 구조적 강도를 갖지 않으므로, 멤브레인을 프레임 또는 그리드와 결합하여 멤브레인 사이에 개구를 정의하는 것이 공지되어 있다.
상기의 조합의 경우, 에너지 교환기는 엔탈피 교환기로 불린다. 이들 엔탈피 교환기는 현열 및 잠열 에너지의 교환을 허용하며, 전열 회수를 가져온다(total energy recovery).
현재 사용 가능한 멤브레인 재료는 롤에 의해 전달된다. 멤브레인 재료는 엔탈피 교환기의 가장 중요한 부분이다. 멤브레인은 그리드 또는 프레임의 일종에 고정 및 봉인되어야 하며 각 멤브레인 층 사이로 유체가 흐를 수 있도록 배열되어야 한다. 따라서, 공지 기술의 엔탈피 교환기가 절충안인 것은 명백하다. 이들은 현재 사용되는 멤브레인의 선택적인 범위와 특징의 결과로 통상 잠열 에너지의 이득을 위하여 현열 에너지의 손실을 가져온다.
각 요소로 구성된 이러한 열 교환기는 예를 들면, WO 02/072242 A1이다. 그리드 상에 섬유로 만들어진 각 멤브레인이 배치된다. 그리드는 겹겹이 쌓여 판들의 방향을 변경하고 상이한 공기 흐름 방향을 생성한다.
본 발명은 기존 열/엔탈피 교환기의 단점 중 일부를 개선하는 것을 목적으로 한다.
이 요약은 이하의 상세한 설명에서 추가로 설명될 선택된 개념들을 단순화된 형태로 소개하기 위하여 제공된다. 이 요약은 청구된 대상의 중요 특징 또는 본질적 특징을 식별하고자 의도하는 것이 아니며, 청구된 대상의 범위를 결정하는 것을 돕기 위해 사용하도록 의도하는 것도 아니다.
본 발명의 제1 양상은 열/엔탈피 교환기 요소의 제조 방법에 관한 것으로서, 소정 천공 패턴에 따라 판 외부 치수 내에서 편평한 판 요소를 천공하는 단계, 판 요소의 적어도 일측에 수증기 전달 특성(예를 들면, 높은 수증기 전달률(Water Vapor Transfer Rate, WVTR), 즉 특정한 조건에서 막을 통해 수증기가 투과하는 정상 상태 속도)을 갖는 중합체 박막을 도포하는 단계, 및 판 요소를 주름 패턴을 나타내는 원하는 형태로 성형하여, 이에 따라 중합체 막이 판 요소와 동일한 주름 패턴 형태로 성형되도록 하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 방법은 판 요소가 플라스틱 판인 것을 특징으로 할 수 있다.
방법은 또한 판이 바늘, 핀, 다이 및 펀치, 레이저 등 중 적어도 하나를 사용하여 천공된 것을 특징으로 할 수 있다.
방법은 판 요소의 적어도 일측에 중합체 박막을 도포하는 단계 및 판 요소를 주름 패턴을 나타내는 원하는 형태로 성형하는 단계가 동시에 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
선택적으로, 방법은 중합체 막이 판 요소의 성형 단계 동안 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는 것을 특징으로 한다. 방법은 또한 중합체 막이 술폰화 공중합체, 바람직하게는 블록 공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 방법은 주름 패턴 내에서 평행을 이루는 임의의 주름의 공간 주파수 및/또는 천공 밀도(즉, 단위 면적 당 천공의 수)가 결빙 저항을 개선하기 위하여, 바람직하게는 경계 영역에서, 변하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2 양상은 열/엔탈피 교환기 요소에 관한 것으로서, 바람직하게는 본 발명의 제1 양상으로 정의된 방법을 이용하여 제조되며, 소정 천공 패턴 및 소정 주름 패턴을 나타내는 형태를 갖는 판 요소를 포함한다. 판 요소의 적어도 일측은 수증기 전달 특성을 갖는 중합체 박막으로 덮인다.
선택적으로, 열/엔탈피 교환기 요소는 중합체 박막이 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는 것을 특징으로 한다. 열/엔탈피 교환기 요소는 판 요소의 천공된 영역이 주름진 또는 엠보싱된 표면 영역을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
추가로, 열/엔탈피 교환기 요소는 판 요소의 경계 영역 내의 주름의 폭이 판 요소의 중간 영역 내의 주름의 폭 이상이고 및/또는 판 요소의 경계 영역 내에서 천공 밀도(즉, 단위 면적 당 천공의 수)가 판 요소의 중간 영역 내의 것 이상인 것을 특징으로 할 수 있다. 열/엔탈피 교환기 요소는 주름이 유체 흐름을 안내하기 위하여 배향되는(oriented) 것을 특징으로 할 수 있다.
선택적으로, 열/엔탈피 교환기 요소는 천공이 다양한 형태와 크기(70 μm2 내지 3.0 mm2의 범위 내)의 개구이며, 바람직하게는 그 경계 영역 내에서 전체 판 표면의 50% 이상의 전체 개구 영역을 제공하는 것을 특징으로 한다.
평행한 방향으로 서로 고정되어 그 사이로 유체가 흐를 수 있는 두 개의 유체 경로를 형성하는 적어도 세 개의 판형 엔탈피 교환기 요소를 갖는 엔탈피 교환기가, 판형 열 교환기 요소가 발명의 제2 양상의 상기 특징에 따른 요소인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 열/엔탈피 교환기는 열/엔탈피 교환기 요소가 레이저 용접 또는 초음파 용접과 같은 용접에 의하여, 또는 접착에 의하여 서로 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3 양상은 열/엔탈피 교환기 요소의 제조 방법에 관한 것으로서, 소정 천공 패턴에 따라 판 외부 치수 내에서 편평한 판 요소를 천공하는 단계, 판 요소를 원하는 엠보싱 패턴 및 기하학적 형태로 성형하는 단계, 및 판 요소의 적어도 일측에 수증기 침투 특징을 갖는 중합체 막을 도포하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 방법은 판에 대해 금속 박, 바람직하게는 알루미늄 박이 사용되는 것을 특징으로 한다. 방법은 또한 판이 핀, 다이와 펀치, 레이저 등 중 적어도 하나를 이용하여 천공되는 것을 특징으로 한다.
방법은 단계 b) 내의 성형 및 형태로의 절단이 금속 스탬핑 프레스 상에서 틀 및 도구를 가지고 하는 프로그레시브 스탬핑 기술에 따라 (엠보싱에 의해) 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 방법은 또한 중합체 막이 블록 공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
선택적으로, 방법은 중합체 막이 성형된 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 양상은, 바람직하게는 본 발명의 제3 양상에 따라 정의된 방법을 이용하여 제조되는 열/엔탈피 교환기 요소에 관한 것이다. 열/엔탈피 교환기는 소정 천공 패턴을 나타내는 형태를 갖는 판 요소를 포함한다. 판 요소의 적어도 일측은 수증기 전달 특성을 갖는 중합체 박막으로 덮인다.
선택적으로, 열/엔탈피 교환기는 판 요소가 금속 박, 바람직하게는 알루미늄 박으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 열/엔탈피 교환기 요소는 또한 판 요소의 경계 영역은 천공되지 않은 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 열/엔탈피 교환기는 판 요소의 형태가 엠보싱 패턴을 나타내는 것을 특징으로 할 수 있다.
열/엔탈피 교환기는 중합체 박막이 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다. 선택적으로, 열/엔탈피 교환기는 또한 다른 유사한 판 요소와의 기밀(gastight) 연결을 허용하는 경계 비-천공 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 열/엔탈피 교환기 요소는 천공이 다양한 형태와 크기(200 μm2 내지 18.0 mm2의 범위 내)의 개구이며, 바람직하게는 그 경계 영역 내에서 전체 판 표면의 50% 이상의 전체 개구 영역을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
사이로 유체가 흐를 수 있는 두 개의 유체 경로를 형성하는 스택으로 서로 고정된, 열/엔탈피 교환기 요소와 같은, 적어도 세 개의 판을 갖는 엔탈피 교환기는, 상기 판이 위에서 정의된 발명의 제4 양상에서 정의된 열/엔탈피 교환기에 따른 요소인 것을 특징으로 할 수 있다.
선택적으로, 열/엔탈피 교환기는 열/엔탈피 교환기 요소가 크림핑(crimping), 용접 및 접착(gluing) 방법 중 적어도 하나를 사용하여 서로 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 예시적인 이점들은 첨부의 도면을 참조하여 이루어지는 이하의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 제1 예시적인 방법의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 제2 예시적인 방법의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 제1 예시적인 방법의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 제2 예시적인 방법의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 가르침에 따른 제1 예시적인 방법의 제1 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 가르침에 따른 제2 예시적인 방법의 제2 흐름도이다.
US2013/0269906로 공개된 특허출원 US13/744,917호 및 EP2618090로 공개된 특허출원 EP12000365호는 여기에서 참조로 포함된다.
본 발명은 열/엔탈피 교환기 요소 및 열/엔탈피 교환기뿐 아니라 열/엔탈피 교환기 요소의 제조 방법을 제공하는 것을 목표로 한다. 발명의 열/엔탈피 교환기 요소는 현열 에너지 교환 및 잠열 에너지 교환의 효율이 변경 및 제어될 수 있으며 특히 전체 에너지 효율 및 결빙 저항을 개선할 수 있는 열/엔탈피 교환기의 생성을 가능하게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, a) 정의된 외부 치수를 갖는 비성형(unformed) 판 요소를 임의의 원하는 영역 및 임의의 원하는 치수 내에서 천공하는 단계, b) 비성형된 판 요소의 적어도 일측을 잠열 에너지 교환 특성을 갖는 중합체 박막으로 덮는 단계 및 c) 판 요소를 원하는 형태 및 주름 및/또는 엠보싱 패턴으로 성형하는 단계를 포함하는 열/엔탈피 교환기 요소 제조를 위한 방법이 제공된다. 특히, 열/엔탈피 교환기 제조를 위해 이루어진 선택 및 판 요소에 사용되는 재료에 대해 이루어진 선택에 따라, 공정 b) 및 c)는 다른 순서로 수행될 수 있다. 더 구체적으로, 판 요소가 플라스틱으로 이루어질 때, 수행된 테스트는, 온도가 설정되고 적절히 제어되면, b)는 c) 이전에 수행되어 만족스러운 결과를 가져오는 것을 나타내는 한편, 판 요소가 알루미늄으로 이루어질 때, 수행된 테스트는, c)를 b)이전에 수행하는 것이 더 나은 결과를 가져오는 것을 나타낸다. 판 요소가 플라스틱 및 알루미늄으로 이루어질 때, 판 요소의 필수적인 어셈블리 단계를 고려하여 공정 a), b) 및 c)의 순서를 결정하기 위한 테스트가 수행되어야 한다. 또한, 제약들이 이에 따라 천공 공정에 추가되어야 하는 한편, 공정 a) 및 c) (b)가 이어서 수행되는 점을 전제로)가 또한 교환될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 정의된 외부 치수 및 경계 내부 영역 내의 주름 및/또는 엠보싱을 갖는 판 요소를 포함하는 열/엔탈피 교환기 요소가 제공되며, 판 요소는 임의의 원하는 영역 및 임의의 원하는 치수에서 천공을 가지고, 판 요소의 적어도 일측은 잠열 에너지 교환 특성을 갖는 중합체 박막에 의해 덮인다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 열/엔탈피 교환기 요소를 포함하는 열/엔탈피 교환기가 제공된다
본 발명의 적어도 일부 실시예에 따르면, 예시적인 이점이 제공될 수 있다. 예를 들면, 교환기 요소는 임의의 유형의 교차 흐름 및/또는 반대 흐름 에너지 교환기에 대한 공기 흐름 채널을 생성하기 위하여 충분한 구조적 강도 및 밀도를 제공할 수 있으며, 이에 따라 현열 에너지 교환에 유용한 구조적으로 강한 재료의 사용을 허용하는 한편, 천공 또는 개구 또는 구멍의 크기 및 수에 의하여 잠열 에너지 교환 특성을 갖는 중합체 박막에 의해 덮이는 영역을 정의하는 것이 가능하다. 예를 들면, 중합체는 중합체 막을 형성하기 위하여 액체 중합체 용액(분산액)이 교환기 요소 위에 분사되거나, 중합체 막을 형성하기 위하여 교환기 요소가 액체 중합체 내에 담가지거나, 중합체 분산액이 세리그래피(serigraphy)에 의해 도포되거나, 또는 임의의 라미네이션 방법에 의해 중합체 막을 형성하는 것을 포함하는 여러 다른 방법으로 형성될 수 있다.
당업자가 쉽게 인식하는 것과 같이, 한편으로 현열 에너지 교환과 다른 한편으로 잠열 에너지 교환의 효율이 환경(건조 공기, 습도, 외부 온도 등)의 각 요구에 대해 정의, 제어, 및 적응될 수 있다.
발명에 따르면, 판 요소는 알루미늄 또는 플라스틱 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다. 요소에는 주름 또는 엠보싱이 제공될 수 있다. 판 요소 성형 패턴은 압력 강하 비의 효율을 최적화하도록 설계될 수 있다. 주름은 유사한 판이 함께 쌓아 올려질 때 그 사이에 흐름 채널을 생성할 수 있도록 선택될 수 있다. 주름의 정의에 의하여, 하나의 이점은 에너지 전달을 위해 사용 가능한 표면의 증대이다. 이는 최대한 크게 구성될 수 있으며 주름진 영역의 100% 및 그 이상의 증가에까지 이를 수 있다. 또한, 주름은, 예를 들면, 배향된 주름을 선택하고 판의 위치를 변경함으로써 반대 흐름 또는 교차 흐름 구성의 쉬운 배열을 가능하도록 하는 방법으로 설계될 수 있다.
발명에 따르면, 판 요소는 임의의 원하는 영역 및 임의의 원하는 치수에서 천공된다. 적용된 판 재료에 따라, 적절한 천공 방법이 사용된다.
천공은 판 성형 단계 이전에 유리하게 수행될 수 있으며, 이는 빠르고 편리한 천공 단계를 허용한다. 이 방법으로 판이 더 쉽게 천공되며 또한 임의의 원하는 영역에서 천공된다.
또는, 각 재료가 금속 판에 대해서 프로그레시브 스탬프 성형 기술 및 플라스틱 판에 대해서 열성형을 허용하면 천공은 성형 단계 동안 수행될 수 있다. 천공은 또한, 천공이 성형된 판의 물리적 특성에 따라 수행되는 것을 전제로, 판 성형 단계 이후에 수행될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 천공 중 일부를 판 성형 단계 이전에 수행하고 판 성형 단계 이후에 일부 추가의 천공을 수행하는 것도 가능하다.
바람직하게는, 판 교환기를 형성하기 위하여 판 요소를 쌓을 때, 판 요소의 기밀(gastight) 고정, 예를 들면, 용접을 허용하기 위하여, 판 요소의 경계 영역은 천공되지 않는다. 바람직하게는, 경계 영역은 판 요소의 외부 치수로부터 5 내지 20 mm, 더 바람직하게는 10 내지 20 mm의 범위에서 천공되지 않는다.
판의 경계는 유사한 판이 적절한 방법으로 함께 고정될 수 있는 영역을 정의한다. 이는, 용접, 예를 들면, 레이저 용접, 초음파 용접 및/또는 폴딩(folding), 크림핑(crimping) 등일 수 있다. 이는 패키지(전체 열/엔탈피 교환기)의 구조적 무결성에 기여한다. 비-천공 경계 영역은 판 사이의 밀봉 가능한 연결을 허용하기 위하여 평탄화(flattened), 텅/그루브 시스템(tongue/groove system), 프로파일 형성(profiled) 또는 테두리 형성(rimmed)될 수 있다.
중합체 막은 최신 기술에 따른 중합체, 예를 들면, 솔베이(Solvay)의 상표 "아퀴비온(Aquivion)"또는 크라톤(Kraton)의 상표 "넥사(Nexar)" 제품으로 이루어질 수 있다.
재료는, 예를 들면, 테트라플루오로에틸렌, C2F4, 및 에탄술포닐 플루오라이드, 1,1,2,2-테트라플루오로-2-[(트리플루오로에테닐)-옥시], C2F3-O-(CF2)2-SO2F, 술폰화 블록 공중합체로부터 제조된 공중합체 형태의 이오노머일 수 있다.
그러나, 중합체는 원하는 특성 및 특징에 적응될 수 있다.
당업자는 잠열 에너지 회수의 양 또는 효율이 구멍 또는 천공에 의해 제공되는 표면, 그 형태 및 위치에 따르는 점을 쉽게 인식할 것이다. 따라서 열 교환기 판을 환경 및 기능적 조건에 적응시키는 것이 가능하다. 예측되는 엔탈피 작용이 주어지면, 중합체 막의 두께와 개구의 크기가 결정될 수 있다. 수증기에 대한 판의 투과성은 중합체 막의 두께가 감소할수록 증가하는 것이 예상된다.
엔탈피 멤브레인의 구조적 요소로 입증된 열전달 재료를 사용함으로써, 높은 현열 효율성이 보장된다. 천공을 정의하고 중합체를 선택함으로써, 높은 잠열 회수가 보장된다.
중합체는 그 속성을 다면화 및 확대하기 위하여 첨가제와 결합될 수 있다. 이는, 예를 들면, 효과적으로 항균성일 수 있으며 내화요건(UL)을 충족할 수 있다. 그 구조, 구성 및 점도는 가능한 높은 습도 교환을 허용하는 판의 최적의 조율 가능한 열교환 특징을 획득하기 위하여 조정될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 (예를 들면, 판 요소가 완전히 또는 부분적으로 플라스틱 또는 선택된 중합체와 호환되는 온도 범위 내에서 열적으로 가단성(thermally malleable)인 다른 재료로 이루어진 때), 중합체 막은 판 요소의 성형 단계 이전에 비성형 판 요소의 일측에 도포되고, 이에 따라 비성형 판 요소뿐 아니라 구멍 또는 천공을 완전히 덮는다. 그러므로, 천공은 크기에 제한받지 않으며 임의의 원하는 치수로 선택될 수 있다.
더 구체적으로, 이들 예시적인 실시예에서, 비성형 판 요소에 대한 중합체 막의 도포에 이어서, 비성형 판 요소는 상술한 특징, 예를 들면, 주름, 측벽, 편평한 경계 영역 등을 나타내도록 성형된다. 동시에, 중합체 막이 판 요소와 동일한 형태로 성형되고 가열, 접착, 또는 이 조합에 의하여 판 요소에 영구적으로 결합된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 (예를 들면, 판 요소가 완전히 또는 부분적으로 알루미늄 또는 성형 동안 중합체 막의 특성을 보존하지 않는 다른 재료로 이루어진 때), 중합체 막은 결합, 특히 진공 결합 및 프레스될 수 있으며, 예를 들면, 접착제를 사용하여 성형 단계 이후에 판 요소에 추가로 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 천공은 중합체 막에 의해 영구적으로 덮이지 않고, 주조된 중합체 막을 위해 사용되는 것과 동일한 재료일 수 있는 중합체 용액을 형성하는 막으로 채워지고, 이어서 경화(cure)될 수 있다. 유리하게는 중합체가 분산액으로 공급될 수 있다. 이러한 상태에서, 액체 중합체는 신속하게 점도를 나타내며 계속적으로 관찰되고 규칙적으로 소정 값(cP)으로 조정되어야 한다. 중합체 용액은 판 쪽으로 가져올 수 있으며 분사, 담금, 세리그래피(serigraphy), 도트 매트릭스 애플리케이터(Dot Matrix Applicator) 또는 임의의 라미네이션 방법에 의하여 구멍 또는 천공을 채우거나 덮을 수 있다.
판 요소의 성형 단계 이전에 비성형 판 요소의 일측에 중합체 막이 도포되는 예시적인 실시예에서, 중합체 막이 정확하게 도포되고 그 특징을 유지하도록 보장하기 위하여 일정한 주의가 요구된다.
본 발명과 호환될 수 있는 중합체 조성물은 일반적으로 그 원하는 특징을 제한된 온도 범위 내에서 유지한다. 막이 판 요소에 정확하게 결합된 것으로 보이더라도, 성형 공정이 제한된 온도 범위 외에서 수행되면, 결과적인 판 요소 및/또는 열/엔탈피 교환기의 성능이 영향을 받을 수 있다. 판 요소를 위해 선택된 열 성형 재료는 제한된 온도 범위를 고려하여 정확하게 선택되어야 한다.
중합체 막이 성형 단계 이후에 도포되어야 하는 것으로 결정될 때(예를 들면, 성형 단계의 온도가 중합체가 그 원하는 특징을 유지하기에는 지나치게 높은 경우), 천공되었지만 비성형된 판 요소는 임시로 구멍을 봉하기 위하여 열 성형 가능한 웹(web)으로 덮일 수 있다. 열 성형 가능한 웹은 성형 단계 동안 판 요소에 결합되지 않으며 그 이후에 쉽게 제거될 수 있다. 웹을 제거한 후에 이어서, 구멍 또는 천공은, 여기에서 기술된 바와 같이, 중합체 막 또는 중합체 용액으로 덮이거나 채워질 수 있다.
당업자는 열/엔탈피 교환기의 현열 에너지 전달 및 잠열 에너지 전달 성능이 조율 가능하며 조정 가능함을 쉽게 인식할 것이다. 판은 가변 모자이크 기하의 천공에 의하여 환경 조건에 적응될 수 있다. 예를 들면, 열 교환기는 가장 적합한 기체 흐름 채널의 크기, 형태 및 구성과 결합하여 천공의 정확한 위치와 구성 판의 중합체 처리를 선택함으로써 -10℃ 이하의 온도에서 작동하며 얼음이 생기는 것을 지연시키도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 판 요소 레이아웃의 조율은 열/엔탈피 교환기 내의 다른 기체 흐름을 허용할 수 있으며, 이에 따라 기체 흐름이 서로 동일하거나 대칭일 필요가 없다. 따라서 수증기 투과율이 열/엔탈피 교환기의 한 영역에서 다른 영역과 비교하여 다르게 될 수 있다. 이러한 유연성은 전체 에너지 회수 및 결빙 저항과 같은 열/엔탈피 교환기의 특징 및 서로 관계된 기능에 걸쳐 개선된 성능을 허용한다.
그러나, 가혹한 조건 하에서, 특히 판 교환기가 좁은 경계 채널 내에서 얼기 쉬우며, 따라서 판 교환기의 교환 효율을 감소시킨다. 이는 상기 경계 채널 내의 감소된 유속 때문이다.
이러한 문제를 극복하기 위하여, 판 요소의 경계 영역 내의 주름의 폭은 판 요소의 중심 영역 내의 주름의 폭과 비교하여 더 크게 설정될 수 있다. 이 구성의 예시적인 이점은 경계 영역 내의 결과적인 흐름 채널의 폭이 증가되고 그 결과 유체 유속이 증가되며, 따라서 얼음이 생기는 것을 막거나 지연시키는 점이다.
일부 실시예에서, 구조적 요소의 강성은 판과 이에 따라 중합체 막이 교환기 내의 1Kpa 이상 또는 적어도 지지 판 요소 자체와 동일한 압력 차이를 취급할 수 있도록 한다. 이러한 예시적인 이점은 상용 애플리케이션을 위한 더 큰 교환기 구조를 가능하게 한다.
본 발명의 가르침에 따라 판 요소 제조의 다른 파라미터를 설정함으로써, 현열 및 잠열 에너지 교환을 허용하는 에너지 교환기 판이 획득된다. 판의 설계 및 적응성은 기술적 요구사항 및/또는 환경 조건에 대해 최적화될 수 있는 열/엔탈피 교환기의 구성 및 설계를 허용한다.
스탬프된, 주름 잡힌, 엠보싱된 금속(예를 들면, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸), 수지 기반 판 및/또는 진공 성형된 플라스틱 판(예를 들면, 폴리스티렌 또는 에틸렌 또는 다른 열 성형 가능한 플라스틱)이 어셈블리(예를 들면, 진공 그립, 밀봉 용제, 레이저 용접, 초음파 용접, 폴딩, 크림핑 등)를 포함하는 입증된 자동화 기술에 의해 만들어질 수 있으며, 중첩된 강성 판의 패키지를 얻을 수 있다. 이에 따라 판 요소는, 세척 가능하고, 난연성(fire retardant)이며, 항균 및 밀봉(예를 들면, 기밀)일 수 있다. 이들은 열 및 습기 회수를 결합하는 조건에 적응된 열 / 엔탈피 에너지 교환기를 생성하는 데 필수적인 이점을 제공할 수 있다.
판 천공 또한 사전 프로그램된 연속 레이저 공정에 의해, 니들-롤러(needle-roller), 다이 펀치(die punch) 등과 같은 기계적 시스템에 의해, 또는 화학적 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. 당업자는 본 발명에 영향을 주지 않으면서 천공 공정이 많은 다른 방법으로 수행될 수 있음을 인식할 것이다.
이제 도면에 대한 참조가 이루어지며, 도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 예시적인 방법(100 및 200)의 측면도이고, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 열/엔탈피 교환기 요소의 제조를 위한 예시적인 방법(300 및 400)의 측면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 가르침에 따른 예시적인 방법(500 및 600)의 흐름도이다. 도 1 내지 4는 비례적으로 도시된 것이 아니다.
이제 도 1 및 도 5를 함께 참조한다. 도시된 예에서, 플라스틱으로 이루어진 비성형 판 요소(110)의 연속적인 공급이 롤 상의 박으로서 제공된다. 열성형 가능 플라스틱의 예는 화재, 염수 등에 대한 저항과 같은 특정한 환경적 요구사항에 대한 원하는 특성에 따라 ABS (Accrylonitrile-butadiene-styrene), HDPE (High-Density Polyethylene) 또는 아크릴 등을 포함한다.
비성형 판 요소(110)는 천공 단계(510)를 수행하기 위하여 천공 장치(120)로 공급된다. 천공 장치(120)는, 예를 들면, 다이 펀치 프레스, 니들 롤러 머신 또는 레이저 그리드일 수 있다. 당업자는 천공 장치(120)가 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 판 재료 요소(110)의 천공을 위한 다른 장치일 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 이 경우에서도, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 판 교환기를 형성하기 위하여 성형된 판 요소를 쌓을 때 성형된 판 요소의 기밀 용접을 허용하기 위하여 경계 영역을 비천공으로 남기는 선택적인 패턴으로 판 영역이 천공된다.
일부 실시예에서, 비성형 판 요소의 연속적인 박을 천공하는 대신, 단계(510)가 유사한 결과를 획득하기 위하여 원하는 투과성/천공 특성을 갖는 와이어 메시(예를 들면, 그물-유사, 스크린-유사, 육각철망-유사)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 와이어 메시는 또한 프레임(예를 들면, 용접된, 접착된, 등)으로 유지될 수 있다.
천공 단계(510)에 이어서, 커버링 단계(520)에서 이제 천공되었지만 아직은 비성형인 판 요소(110)의 일측이 중합체 박막(130)에 의해 완전히 덮인다. 중합체 막(130)은 술폰화 블록 공중합체로 구성될 수 있다. 비성형 판 요소는 추가로 임시 열-성형 가능 보호 지지 라이너(thermo-formable protective backing liner)로 덮일 수 있다. 다른 실시예에서 중합체 막(130)은 중합체 막(130)에 라미네이트된 임시 열-성형 가능 보호 지지 라이너에 라미네이트될 수 있으며, 중합체 막(130)과 라미네이트된 보호 지지 라이너 양자는 비성형 판 요소(110)를 덮기 전에 하나의 롤 상에서 제공된다.
다른 실시예에서, 보호 지지 라이너는 중합체 막(130)을 제공하는 롤이 아닌, 별도의 롤 상에 제공될 수 있다. 중합체 막(130)은, 예를 들면, 라미네이션에 의해, 이제 천공되었지만 아직은 비성형인 판 요소(110)에 추가될 수 있으며 임시 지지 라이너가 동시에, 또는 이어서, 천공되었지만 아직 비성형인 판 요소(110)를 덮는 중합체 막(130)에 추가될 수 있다. 다른 실시예에서, 주조된 중합체 막(130)이 롤로 제공되거나 또는 대신 비성형 판 요소(110) 위로, 예를 들면, 분사, 세리그래피 또는 도트 매트릭스 애플리케이터를 사용하여 도포되고 이어서 경화(예를 들면 UV 경화)될 수 있는 액체 용액일 수 있다. 이 다른 실시예에서, 임시 열-성형 가능 보호 지지 라이너가 천공된 판 요소(110) 내의 천공을 막는 액체 중합체의 도포 이전에 비성형 판 요소(110)에 추가된다.
또 다른 실시예에서, 천공된 비성형 판 요소(110) 및 중합체/라이너(130)의 조합이 롤 상의 연속적인 복합체 박으로서 놓일 수 있다. 커버링 단계(520)를 위하여, 다른 실시예에서, 천공된 비성형 판 요소가 롤 상에 제공될 수 있다.
커버링 단계(520)에 이어서, 이제 천공되고 커버링된 비성형 판 요소(110)가 도 1 및 5의 예에서는 진공 및 압력 열 성형 장치로 구현된 성형 장치(140)로 전달된다. 이어지는 성형 단계(530)에서, 경계 영역, 유체 주입구와 배출구 및 주름이 판 요소(110) 내로 형성된다. 또한, 열을 이용하여 중합체 박막(130)이 판 요소(110)로 결합된다. 열 성형 장치(140)는 성형 단계(530) 동안 중합체 막(130)을 비성형 판 요소(110) 위의 제 위치에 유지하면서 하부로부터의 열과 진공 및/또는 상부로부터의 압력을 결합하여 판 요소를 형성하기 위한 열 결합을 획득할 수 있다. 열 결합을 위해 사용되는 기술은, 예를 들면, "열 접착(heat sealing)" 또는 "가열판 용접(hot plate welding)"이다. 성형 단계(530) 이전에 도포되는, 예를 들면, 자외선 또는 저진폭 초음파(15 내지 45 KHz)에 반응하는 결합 화학물질, 특정한 형태의 접착제 또는 점착제가 성형 단계(530) 동안 복합체 비성형 판 요소를 만드는 중합체 막(130)에 비성형 판 요소(110)를 결합하는 데 추가로 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성형 단계(530)는 또한 안내 홀 장치(150)(또는 탐지할 수 있는 참조 표지를 남길 수 있는 유사한 장치)를 이용하여 비성형 판 요소(110) 위에 안내 홀을 추가하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 안내 홀을 추가하는 단계는 성형 단계(530) 이후에 수행될 수 있다. 추가된 안내 홀은 절단 전에 비성형 판 요소(110)를 배향하기 위한 것일 수 있다.
일부 실시예에서, 성형 장치(140)의 단일 공동 몰드(single cavity mold)는 두 상보적 기능 (예를 들면 개별적으로 제어될 수 있는) 가열 요소로 구성될 수 있다. 두 요소 모두가 열을 발생할 수 있다. 하부의 요소는 그 위에 비성형된 편평한 판 요소(110)의 진공 형성에 사용될 수 있는 한편 상부의 가열 요소는 판 요소(110)에 대해 중합체 막을 가압하는 가압 형성 작용에 열을 제공하여 성형 단계(530)를 완료한다. 상부 및 하부 요소는 다른 온도로 가열될 수 있다(예를 들면 중합체 막의 온도 범위를 고려하여 하부 요소에서 더 낮다).
성형 단계(530) 이후의 임의의 단계에서 지지 라이너가 판 요소로부터 벗겨지거나 달리 제거될 수 있는 한편, 이는 또한 이후의 단계에 걸쳐 판 요소 상의 중합체 막을 보호하기 위하여 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 임시 지지 라이너는 성형된 판 요소를 쌓기 전에 제거된다.
다른 실시예에서, 커버링 단계(520) 및 성형 단계(530)는 합동으로(congruently) 수행될 수 있는데, 천공된 판 요소(110)가 중합체 막(130)에 의해 덮이고 천공된 판 요소(110)와 중합체 막(130)이 진공 열 성형 장치를 이용하여 결합되고 성형된다.
도 1 및 도 5의 예에서, 판 요소(110)의 경계 영역은 비천공 영역 내에 형성된다. 일단 열/엔탈피 교환기 내에 조립되면, 상이한 판 요소들이 기체/유체 순환에 대해 적절한 채널을 제공하도록 유체 채널(예를 들면, 유체 배출구/유체 주입구)이 또한 형성될 수 있다. 덮이고 밀봉될 천공이 판 요소(110)의 중앙 부분에 표현되었지만, 이는 성형된 판 요소(110)가 주름이 잡혀 있거나 아니거나 기체 채널을 형성하기 위하여 서로 마주보고 있는 성형된 판 요소(110)의 임의의 표면에 위치할 수 있음을 당업자는 쉽게 이해할 것이다.
성형 단계(530)를 통해, 중합체 막(130)은 판 요소(110)와 정확히 동일한 형태로 성형되며 성형 장치(140)에 의해 인가되는 열 및 주름으로 인하여 판 요소(110)에 영구적으로 결합된다 .
성형된, 아직 절단되지 않은, 판 요소(110)가 이제 최종 크기로, 예를 들면, 절단 틀(cutting die)을 이용하여 절단된다. 당업자는 절단을 위하여, 레이저의 사용과 같이, 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 다른 수단이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
판 요소(110)는 이제 판 요소(110)의 모든 개구의 중합체 막(130)에 의한 커버리지의 품질 및/또는 완전성과 결합의 효율성이 시험된다. 예를 들면, 시험은 실시간 산업용 시각 검사를 통해 카메라를 이용하여 수행될 수 있다. 소정 압력에 대한 저항에 대해 판 요소(110)를 시험하기 위하여 추가의 단계들이 또한 수행될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 소정 압력에 대한 저항 시험은 의도된 교환기의 특정된 용도 및 작동 조건에 따라 500 Pa 내지 5 KPa의 범위 내에서 수행될 수 있다.
이제 도 2 및 도 6을 함께 참조한다. 도시된 예에서, 플라스틱 또는 금속(예를 들면 알루미늄)으로 이루어진 비성형 판 요소(210)의 연속적인 공급이 롤 상에서 박으로서 제공된다. 비성형 판 요소(210)는 천공 장치(220)로 공급되어 천공 단계(610)를 수행한다. 천공 장치(220)는, 예를 들면, 다이 펀치 프레스, 니들 롤러 머신 또는 레이저 그리드이다. 당업자는 천공 장치(220)가 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 판 재료 요소(210)의 천공을 위한 다른 장치일 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 논의되는 예에서, 판 교환기를 형성하기 위하여 성형된 판 요소를 쌓을 때 성형된 판 요소의 기밀 용접을 허용하기 위하여 경계 영역을 비천공으로 남기는 선택적인 패턴(도 2에는 도시되지 않음)으로 판 영역이 천공된다. 당업자는 경계 영역에서의 용접 외의 배열이 본 발명의 가르침과 여전히 호환될 수 있음을 인식할 것이다.
일부 실시예에서, 비성형 판 요소(210)의 연속적인 박을 천공하는 대신, 단계(610)가 유사한 결과를 획득하기 위하여 원하는 투과성/천공 특성을 갖는 와이어 메시(예를 들면, 그물-유사, 스크린-유사, 육각철망-유사)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 와이어 메시는 또한 프레임(예를 들면, 용접된, 접착된, 등)으로 유지될 수 있다.
천공 단계(610)에 이어서, 천공되었지만 아직 절단되지 않은 판 요소(210)가 성형 장치(230)로 전달된다. 절단되지 않은 천공 판 요소(210)가 플라스틱으로 이루어진 때, 성형 장치(230)는 천공된 판 요소(210)의 성형을 위하여 열 및 진공을 사용하는 진공 열 성형 장치에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 진공 열 성형 장치는 천공 단계(610) 및 성형 단계(620)를 동시에 수행할 수 있다(예를 들면, 판 요소(210) 내에 천공을 만들기 위하여 열 성형 장치의 하부 요소 내에 질감(예를 들면, 배열 또는 바늘-유사 구조)이 제공될 때).
절단되지 않은 천공 판 요소(210)가 알루미늄으로 이루어진 때, 성형 장치(230)는 천공된 판 요소(210)를 성형하기 위한, 예를 들면, 열 스탬핑 장치와 같은 기계적(및 가능하게는 열 성형) 장치일 수 있다. 당업자는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 하이드로포밍(hydroforming)과 같은 천공된 판 요소(210)를 성형하기 위한 다른 수단이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 다음의 성형 단계(620)에서(예를 들면, 절단되지 않은 천공 판 요소(210)가 금속으로 이루어진 때), 절단되지 않은 천공 판 요소(210)가 특정한 치수, 주름 및/또는 엠보싱을 갖는 개별 판 요소로 절단된다. 천공된 판 요소(210)가 금속으로 이루어진 때, 성형 장치(230)는 절단을 위한 절단 요소(250)를 포함할 수 있다. 당업자는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고 레이저의 사용과 같은 절단을 위한 다른 수단이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 개별의 절단 및 천공된 판 요소(260)가 성형 단계(620) 이후에 형성된다. 다른 실시예에서, 절단은 성형 단계(620) 이후 및 커버링 단계(630) 이전에 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 성형 단계(620) 이후에 수행되는 절단은 커버링 단계(630) 동안 수행될 수 있다. 천공된 판 요소(210)가 플라스틱으로 이루어진 때, 천공 및 성형된 판 요소(210)의 절단은 성형 단계(620) 이후에 수행될 수 있으며, 성형 단계(620)는 천공되고 이어서 성형된 판 요소(210)의 절단을 위해 배향하기 위한 구멍과 같은 안내 수단을 천공된 판 요소(210)에 추가하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 비성형, 비천공 및 비절단된 판 요소(110)가 금속인 때, 천공 단계(610) 및 성형 단계(620)는 하나의 단일 단계로 수행될 수 있으며, 예를 들면, 장치가 비성형, 비천공 및 비절단된 판 요소(210)(도시하지 않음)를, 예를 들면, 프로그레시브 다이 포밍 공정(progressive die forming process)을 이용하여 천공, 성형 및 절단할 수 있다.
성형 단계(620)에 이어서, 이제 천공 및 성형된 판 요소(260)는 커버링 단계(630)에서 중합체 막(240)에 의해 완전히 덮인다. 중합체 막(240)은 술폰화 블록 공중합체로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 중합체 막(240)은 열 성형 가능 임시 보호 라이너로 보호될 수 있으며, 임시 보호 라이너는 중합체 막(240)에 라미네이트된다. 임시 라이너는 커버링 단계(630) 동안 중합체 막을 보호하기 위한 것이며, 일부 실시예에서, 중합체 막이 천공된 판 요소(260)로 진공 처리되는 동안 사이의 밀봉을 보장한다. 바람직한 실시예에서, 판 요소(260)가 금속으로 이루어진 때, 임시 라이너는 열/엔탈피 교환기의 조립을 위한 복합체 성형된 판 요소(260)의 크림핑 동안에만 제거될 수 있다. 다른 실시예에서 중합체 박막(240)이 천공 및 절단된 판 요소(260)(도시되지 않음)에 결합되는 커버링 단계(630) 동안 임시 라이너가 제거될 수 있다. 일단 중합체 막(240)이 천공 및 절단된 판 요소(210)를 덮고 결합되면 임시 라이너는 또한 제거될 수 있다. 중합체 막(240)을 절단 및 성형된 판 요소(260)로 성형하고 결합하기 위하여 진공 및/또는 열이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성형된 판 요소(260)에 대한 중합체 막(240)의 결합을 강화하기 위하여, 성형된 판 요소(260)로의 중합체 막(240)의 성형 및 결합을 위한 진공 및/또는 열의 사용 이전에, 결합 수단이 사용될 수 있으며, 이는 예를 들면, 결합 화학물질, 결합 접착제, 열 결합의 형태 또는 자외선 또는 저진폭 초음파(15 내지 45 KHz)에 대한 결합적 반응일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성형된 판 요소(260)와 중합체 막(240) 사이의 결합을 강화하기 위하여 결합 수단의 조합이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 중합체는 성형된 판 요소(210) 위로 예를 들면, 분사, 딥 공정, 도트 매트릭스 유체 애플리케이션 및/또는 세리그래피를 사용하여 도포되고 경화 공정(예를 들면, UV 경화)이 이어지는 액체 용액일 수 있으며, 임시 라이너가 천공 및 성형된 판 요소(260) 내의 천공을 막기 위하여 추가된다.
다른 실시예에서, 성형된 판 요소(260)의 절단은 커버링 단계(630) 이후에 수행된다. 성형된 판 요소(260)의 절단은 따라서 판 요소(260)의 잠재적으로 증가된 안정성 및 중합체 막의 잠재적으로 증가된 불안정함을 고려할 수 있다.
판 요소(260)는 이제 절단, 성형 및 커버링된 판 요소(210)의 모든 개구의 중합체 막(240)에 의한 커버리지의 품질 및/또는 완전성과 결합의 효율성이 시험된다. 바람직한 실시예에서, 시험은 실시간 산업용 시각 검사를 통해 카메라를 이용하여 수행될 수 있다. 소정 압력에 대한 저항에 대해 판 요소(210)를 시험하기 위하여 추가의 단계들이 또한 수행될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 소정 압력에 대한 저항 시험은 의도된 교환기의 특정된 용도 및 작동 조건에 따라 500 Pa 내지 5 KPa의 범위 내에서 수행될 수 있다.
본 발명의 가르침에 따라 금속 (또는 금속 프레임된) 판 요소(310)로부터, 예를 들면, 유출 공기로부터 유입 공기로 열과 또한 겨울에는(또는 습기 감소를 위하여 여름 동안 반대로 또는 덥고 습한 기후 지역에서는 일년 내내) 유출 공기로부터 유입 공기로 습기를 교환하는 환기 시스템을 위한, 예시적인 열/엔탈피 교환기(330)를 제조하는 예시적인 방법(300)의 측면도를 나타내는 도 3을 이제 참조한다. 도시된 예에서, 판 요소(310)는, 예를 들면, 포밍 프레스 또는 다이 프레스일 수 있는, 성형 장치(320)를 이용하여 접히고 주름이 잡힌다. 바람직한 실시예에서, 적용 가능할 때, 접는 단계는 판 요소(310)로부터 보호 임시 보호 라이너를 제거하는 단계를 포함한다. 접히고 주름 잡힌 판 요소는 열/엔탈피 교환기(330)를 형성한다. 열/엔탈피 교환기(330)는 최신 기술의 실무에 따라 이제 기밀 시험(340)을 거칠 수 있다.
본 발명의 가르침에 따라 플라스틱 (또는 플라스틱 프레임된) 판 요소(410)로부터, 예를 들면, 유출 공기로부터 유입 공기로 열과 또한 겨울에는(또는 습기 감소를 위하여 여름 동안 반대로 또는 덥고 습한 기후 지역에서는 일년 내내) 유출 공기로부터 유입 공기로 습기를 교환하는 환기 시스템을 위한, 예시적인 열/엔탈피 교환기(430)를 제조하는 예시적인 방법(400)의 측면도를 나타내는 도 4를 이제 참조한다. 도시된 예에서, 개별 판 요소(410)가 쌓아 올려지고 용접 장치(420)를 이용하여 용접되어 열/엔탈피 교환기(430)를 형성할 수 있다. 용접은, 예를 들면, 레이저 또는 초음파 용접 공정을 이용하여 획득될 수 있다. 열/엔탈피 교환기(430)는 최신 기술의 실무에 따라 이제 기밀 시험(440)을 거칠 수 있다.
도면 및 설명은 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하지 않으며 단지 예를 설명하기 위한 것이다.
본 발명의 설명은 예시의 목적으로만 제공되었으며 개시된 실시예로 고갈되거나 제한하고자 의도하지 않는다. 많은 변경 및 변형이 이 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 실시예는 발명의 원리 및 실제적인 응용을 설명하기 위하여 그리고 이 분야의 통상의 기술자들이 다른 고려되는 사용에 적합할 수 있는 다양한 변경과 함께 다양한 실시예를 구현하기 위하여 본 발명을 이해하도록 선택되었다.

Claims (30)

  1. 엔탈피 교환기 요소(enthalpy exchanger elements)의 제조 방법에 있어서,
    a. 소정 천공 패턴에 따라 판 외부 치수 내에서 편평한 판 요소를 천공하는 단계;
    b. 상기 판 요소의 적어도 일측에 수증기 전달 특성을 갖는 중합체 박막을 도포하는 단계; 및
    c. 상기 판 요소를 주름 패턴(corrugation pattern)을 나타내는 원하는 형태로 성형하여, 이에 따라 상기 중합체 막이 상기 판 요소와 동일한 주름 패턴 형태로 성형되도록 하는 단계를 포함하는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판 요소는 플라스틱 박(plastic foil)인,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판은 바늘, 핀, 다이와 펀치(die and punch), 레이저 등 중 적어도 하나를 사용하여 천공되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b) 및 c)는 동시에 수행되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중합체 막은, 상기 판 요소의 상기 성형 단계 동안, 상기 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 막은 술폰화 공중합체(sulfonated copolymer), 바람직하게는 블록 공중합체(block copolymer)로 이루어진,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름 패턴 내에서 평행을 이루는 임의의 주름의 공간 주파수 및/또는, 단위 면적 당 천공의 수로 정의되는 천공 밀도는, 결빙 저항을 개선하기 위하여, 바람직하게는 경계 영역에서, 변하는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  8. 엔탈피 교환기 요소에 있어서,
    바람직하게는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 정의된 방법을 이용하여 제조되며, 소정 천공 패턴 및 소정 주름 패턴을 나타내는 형태를 갖는 판 요소를 포함하고, 상기 판 요소의 적어도 일측은 수증기 전달 특성을 갖는 중합체 박막으로 덮인,
    엔탈피 교환기 요소.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중합체 박막은, 상기 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는,
    엔탈피 교환기 요소.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 판 요소의 천공된 영역은 주름진 또는 엠보싱된 표면 영역을 포함하는,
    엔탈피 교환기 요소.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 요소의 경계 영역 내의 주름의 폭은 상기 판 요소의 중간 영역 내의 주름의 폭보다 크고 및/또는, 단위 면적 당 천공의 수로 정의되는 천공 밀도는, 상기 판 요소의 경계 영역 내에서 상기 판 요소의 중간 영역 내의 것보다 큰,
    엔탈피 교환기 요소.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름은 유체 흐름을 안내하기 위하여 배향되는(oriented),
    엔탈피 교환기 요소.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공은 상기 판 표면의 50% 이상의 표면 영역을 갖는 다양한 형태와 크기의 개구인,
    엔탈피 교환기 요소.
  14. 평행한 방향으로 서로 고정되어 그 사이로 유체가 흐를 수 있는 두 개의 유체 경로를 형성하는 적어도 세 개의 판형 엔탈피 교환기 요소를 갖는 엔탈피 교환기에 있어서,
    상기 판형 열 교환기 요소는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 요소인,
    엔탈피 교환기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 엔탈피 교환기 요소는 레이저 용접 또는 초음파 용접과 같은 용접에 의하여, 또는 용제 또는 접착제와 같은 화학적 수단에 의하여 서로 고정되는,
    엔탈피 교환기.
  16. 엔탈피 교환기 요소의 제조 방법에 있어서,
    -소정 천공 패턴에 따라 판 외부 치수 내에서 편평한 판 요소를 천공하는 단계;
    -상기 판 요소를 원하는 엠보싱 패턴 및 기하학적 형태로 성형하는 단계; 및
    -상기 판 요소의 적어도 일측에 수증기 침투 특성을 갖는 중합체 막을 도포하는 단계를 포함하는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 판 요소는 금속 박, 바람직하게는 알루미늄 박인,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 판은 핀, 다이와 펀치, 레이저 등 중 적어도 하나를 사용하여 천공되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b) 내의 엠보싱의 성형 및 기하학적 형태로의 절단은 금속 스탬핑 프레스 상에서 틀(die)과 도구를 가지고 하는 프로그레시브 스탬핑(progressive stamping) 기술에 따라 수행되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 막은 블록 공중합체로 이루어진,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 막은, 상기 성형된 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는,
    엔탈피 교환기 요소의 제조 방법.
  22. 엔탈피 교환기 요소에 있어서,
    바람직하게는 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 정의된 방법을 이용하여 제조되며, 소정의 천공 패턴을 나타내는 형태를 갖는 판 요소를 포함하고, 상기 판 요소의 적어도 일측은 수증기 전달을 갖는 중합체 박막으로 덮인,
    엔탈피 교환기 요소.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 판 요소는 금속 박, 바람직하게는 알루미늄 박으로 이루어진,
    엔탈피 교환기.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 판 요소의 경계 영역은 천공되지 않은,
    엔탈피 교환기.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 요소의 형태는 엠보싱 패턴을 나타내는,
    엔탈피 교환기.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 박막은, 상기 판 요소에 결합, 바람직하게는 열 결합되는,
    엔탈피 교환기 요소.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 요소는 다른 유사한 판 요소와의 기밀(gastight) 연결을 허용하는 경계 비-천공 영역을 갖는,
    엔탈피 교환기 요소.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공은 상기 판 표면의 50% 이상의 표면 영역을 갖는 다양한 형태의 개구인,
    엔탈피 교환기 요소.
  29. 스택으로 서로 고정되어 그 사이로 유체가 흐를 수 있는 두 개의 유체 경로를 형성하는, 엔탈피 교환기 요소와 같은, 적어도 세 개의 판을 갖는 엔탈피 교환기에 있어서,
    상기 판은 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 요소인,
    엔탈피 교환기.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 엔탈피 교환기 요소는 폴딩(folding), 크림핑(crimping) 및 접착(gluing) 방법 중 적어도 하나를 사용하여 서로 고정되는,
    엔탈피 교환기.
KR1020167004452A 2013-07-19 2014-07-11 열/엔탈피 교환기 요소 및 그 제조 방법 KR20160034374A (ko)

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