NL2020406B1

NL2020406B1 - Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van warmtewisselende elementen, en elemten als zodanig

Info

Publication number: NL2020406B1
Application number: NL2020406A
Authority: NL
Inventors: Hubert Joseph Marie Holthuizen Jacobus
Original assignee: Inteco B V
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-19
Also published as: DK3524381T3; EP3524381A1; EP3524381B1

Abstract

In een eerste aspect voorziet de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element, het element omvattende een buisstructuur en een plaatstructuur, waarbij de werkwijze de stappen omvat van: het voorzien van de buisstructuur en de plaatstructuur, het aanbrengen van één of meerdere porties van een soldeerpasta, het rangschikken van de plaatstructuur tegen en langsheen de buisstructuur, minstens ter hoogte van de soldeerpasta, en het verhitten van de soldeerpasta volgens een vooropgesteld temperatuurtraject. In het bijzonder bezit de soldeerpasta daarbij een viscositeit van minimaal 250 Pa-s en maximaal 350 Pa-s, en wordt zij bij dat rangschikken doorheen één of meerdere openingen in de plaatstructuur gedwongen. In verdere aspecten voorziet de uitvinding nog een werkwijze en inrichting voor vervaardiging van warmtewisselende elementen, en een warmtewisselend element als zodanig.

Description

TECHNISCH DOMEIN

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op warmtewisselende elementen, voor uitwisseling van warmte tussen een warmtetransportmedium en een binnenruimte, met als opzet het warmen en/of koelen van die binnenruimte. Verder heeft de uitvinding nog betrekking op een werkwijze en inrichting voor vervaardiging van dergelijke elementen.

STAND DER TECHNIEK

Warmtewisselende elementen, voor uitwisseling van warmte tussen een warmtetransportmedium en een binnenruimte, zijn op zich gekend uit de stand der techniek.

Zo beschrijft EP 0 859 097 Al een plafondelement dat specifiek is ontworpen voor het gelijkmatig koelen en verwarmen van binnenruimten. Daartoe omvat het element een meanderende buis die op een vlakke honingraatstructuur is gesoldeerd. Voor het koelen/verwarmen van de onderliggende ruimte, wordt er koud/warm water doorheen de genoemde buis gevoerd. Stralingswarmte wordt daarbij via de vlakke honingraatstructuur aan die ruimte onttrokken/afgegeven. EP 0 859 097 Al vermeldt nog dat, opdat de soldeerverbinding van hoge kwaliteit zou zijn, het nodig is dat de buis en honingraatstructuur uit hetzelfde materiaal bestaan; bijvoorbeeld zijn zij beide van koper, of beide van aluminium.

Koper is echter een relatief duur materiaal, hetgeen de materiaalkost van koperen plafondelementen sterk opdrijft. Aluminium, anderzijds, heeft een relatief hoge elasticiteit, zodat het niet eenvoudig is om uit dit materiaal een fijngebouwd, doch voldoende rigide plafondelement te construeren, welk element daarbij geen neiging heeft tot doorhanging. Naast hun materiaalkost en rigiditeit, worden dergelijke elementen voorts o.a. beoordeeld op hun aantrekkelijke uitzicht, hun warmtewisselend vermogen, hun productiekost, hun installatiekost en hun duurzaamheid. Ook de sterkte van de (soldeer)verbindingen is van groot belang. De huidige uitvinding heeft tot doel om een verbeterd warmtewisselend element te bieden.

US 4 742 950 A beschrijft nog een inrichting voor het solderen van aluminium objecten zoals warmtewisselaars. Daartoe omvat de inrichting een afzonderlijke voorverhittingsoven, soldeeroven en afkoelkamer. De te solderen objecten worden achtereenvolgens doorheen deze onderling opeenvolgende ovens/kamers geleid,

d.m.v. karretjes. Zowel in de voorverhittingsoven als in de soldeeroven, wordt daarbij een verhitte luchtstroom tegen de objecten op de karretjes geblazen.

Belangrijke nadelen van deze en vergelijkbare soldeerinstallaties, zijn hun grote omvang, met daarmee gepaard gaande een hoge installatiekost en een hoog energieverbruik, zelfs met toepassing van thermische isolatie. Nog een probleem is dat zij niet flexibel kunnen worden ingezet; de oven bezit immers zelf een aanzienlijke warmtecapaciteit, hetgeen abrupte wijzigingen in oventemperatuur in de weg staat. Daarenboven, wanneer een dergelijke installatie vanuit koude toestand moet worden opgestart, duurt het een hele poos vooraleer de gewenste voorverhittings- en soldeertemperaturen worden bereikt. Bij het uitschakelen van de oven, anderzijds, sijpelt alle warmte, bij dat opstarten in de ovenstructuur geïnvesteerd, weer onherroepelijk weg. In feite zijn dergelijke soldeerovens daardoor louter geschikt voor ononderbroken werking.

Ingeval een dergelijke soldeerinstallatie bovendien voorziet in een continue in- en uitvoer van objecten, i.e. in een continu transportsysteem, dan ontsnapt ook langs die open in- en uitvoeropeningen heel wat warmte. Bovendien komt het voor dat koudere luchtstromen de ovenvolumes binnentreden, langsheen die openingen. Het gevolg is dat de oventemperatuur kan fluctueren. Om hiervoor te compenseren, worden de oventemperatuur, luchtstroomsnelheid en verblijftijd typisch een weinig hoger/groter ingesteld dan ideaal. Onder omstandigheden met geringe temperatuurfluctuaties, echter, kan dit de kwaliteit van de verkregen soldeerverbindingen ernstig verlagen, wegens de systematische oververhitting van het soldeersel en de werkstukken.

Tot slot beschrijft US 2006 011 267 Al nog een soldeerpasta voor het solderen van elektronische componenten op elektronische printplaten. Voor aanhechting van een dergelijke component, dient slechts een zeer geringe hoeveelheid soldeerpasta op de printplaat te worden aangebracht, met een laagdikte van 0,08 mm tot 0,25 mm. Bovendien zijn de soldeertemperaturen eerder gering (bij voorkeur ongeveer 235°C), met oog op de temperatuurgevoeligheid van de elektronische componenten.

De huidige uitvinding tracht een oplossing te bieden voor ten minste één van bovenvermelde problemen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Daartoe voorziet de uitvinding in een eerste aspect een werkwijze volgens conclusie 1, voor vervaardiging een warmtewisselend element. De werkwijze omvat het solderen van een gedeeltelijk open plaatstructuur, tegen en langsheen een buisstructuur. In het bijzonder wordt er, bij het onderling rangschikken van de structuren, een soldeerpasta met een viscositeit van minimaal 250 Pa-s en maximaal 350 Pa-s tot in/doorheen openingen in de plaatstructuur gedwongen. Zoals reeds vermeld, gaat bij dergelijke warmtewisselende elementen bijzondere aandacht uit naar een sterke, duurzame en structurele (soldeer)verbinding. In dit opzicht blijkt het doorkruisen van openingen in de plaatstructuur erg voordelig voor de sterkte van de soldeerverbinding. Daarbij zijn viscositeitswaarden binnen voorgenoemd bereik van groot belang, zodat de soldeerpasta tot in en/of doorheen de openingen wordt gedwongen. Het intiem contact van de soldeerpasta met de openingsranddelen vormt een ideale aanzet om verder te vloeien bij het solderen zelf, langsheen de openingsranddelen. Optioneel omvat de buisstructuur in hoofdzaak koper, en omvat de plaatstructuur in hoofdzaak aluminium; de soldeerpasta omvat daarbij activatoren voor interactie met aluminiumoxide.

In een tweede aspect voorziet de uitvinding nog een werkwijze volgens conclusie 7, voor vervaardiging van een warmtewisselend element, via het solderen van een plaatstructuur aan een buisstructuur. In het bijzonder wordt het soldeermiddel lokaal verhit, ter hoogte van een voortschrijdende verhittingszone aan de plaatstructuur. De genoemde verhittingszone bestrijkt minimaal de plaatbreedte, en maximaal slechts een deel van de plaatlengte. Lokaal verhitten, veeleer dan globaal verhitten, laat toe om gebruik te maken van een veel kleinere soldeerinrichting. Optioneel bezit de plaatstructuur daarbij een hogere warmtegeleiding volgens de breedterichting dan volgens de lengterichting.

In een verder aspect voorziet de uitvinding nog een inrichting volgens conclusie 14, voor het solderen van vlakke metalen werkstukken. Bij voorkeur is de inrichting geconfigureerd voor het uitvoeren van de werkwijze volgens het eerste en/of volgens het tweede aspect van de uitvinding.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 toont een perspectivistisch aanzicht van een warmtewisselend element, volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding.

Figuur 2A is een detailweergave van een deel van een buisstructuur, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm.

Figuur 2B toont nog een dwarse doorsnede van een buisstructuur, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm.

Figuur 3 is een detailweergave van een stuk strekmetaal, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de plaatstructuur.

Figuren 4A en 4B tonen respectievelijk een bovenaanzicht van, en een vooraanzicht op een dwarse doorsnede van een werkstuk volgens een mogelijke uitvoeringsvorm.

Figuren 5A en 5B tonen schematische dwarsdoorsneden van soldeerinrichtingen volgens mogelijke uitvoeringsvormen van onderhavige uitvinding.

Figuur 6 toont nog een perspectivistisch aanzicht van een soldeerinrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 7 toont nog een uitvoeringsvorm van een inrichting voor het solderen van vlakke metalen werkstukken, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor vervaardiging van warmtewisselende elementen, en verder nog op warmte-wisselende elementen als zodanig.

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.

Een, de en het refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, een segment betekent een of meer dan een segment.

Wanneer ongeveer in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term ongeveer gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen omvatten, omvattende, bestaan uit, bestaande uit, voorzien van, bevatten, bevattende, inhouden, inhoudende zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element, het element omvattende een metalen buisstructuur en een gedeeltelijk open, metalen plaatstructuur, welke plaatstructuur een veelheid aan openingen definieert, en welke buisstructuur warmtegeleidend met de plaatstructuur is verbonden, en daarbij verder geschikt is voor het voeren van een warmtetransportmedium; de werkwijze omvattende de stappen van:

het voorzien van de buisstructuur en de plaatstructuur, het aanbrengen, tegen en langsheen de buisstructuur, van één of meerdere porties van een soldeerpasta, welke soldeerpasta een vloeimiddel en een metaalpoeder omvat, het rangschikken van de plaatstructuur tegen en langsheen de buisstructuur, minstens ter hoogte van de soldeerpasta, en het verhitten van de soldeerpasta volgens een vooropgesteld temperatuurtraject, waarbij de buisstructuur en de plaatstructuur via soldering worden verbonden.

In het bijzonder wordt de soldeerpasta bij dat rangschikken minstens gedeeltelijk tot in één of meerdere openingen van de plaatstructuur gedwongen, waarbij de soldeerpasta een viscositeit van minimaal 250 Pa-s en maximaal 350 Pa-s bezit. Bij dat verhitten van de soldeerpasta wordt er een soldeerverbinding gevormd tussen de buisstructuur en de plaatstructuur. Bovengenoemde portie kan overigens een rupsvormige portie soldeerpasta betreffen, maar dat is geenszins noodzakelijk het geval.

Dergelijke elementen kunnen worden toegepast voor het warmen en/of koelen van binnenruimten. Bijvoorbeeld worden zij langsheen een wand (e.g. een wandelement) of langsheen een plafond (e.g. een plafondelement) voorzien. Al naar gelang de beoogde toepassing, wordt er een warmtetransportmedium (e.g. water, maar geenszins daartoe beperkt) doorheen de buisstructuur gevoerd, met een temperatuur die hoger dan wel lager is dan de omgevingstemperatuur in de binnenruimte. Omwille van het warmtegeleidend contact tussen beide, worden de temperaturen van zowel de buisstructuur als de plaatstructuur richting diezelfde temperatuur van het warmtetransportmedium gedwongen. Vooral de plaatstructuur voorziet een groot, in hoofdzaak vlak of licht gebogen en/of getorst oppervlak, waarmee het stralingswarmte uitwisselt met de aangrenzende ruimte. Uiteraard kan er bovendien warmte worden uitgewisseld met de ruimte en ruimtelucht, door middel van convectie en/of conductie. Bij voorkeur is de buisstructuur zodanig van vorm dat zij een meer uniforme temperatuurverdeling over het oppervlak van de plaatstructuur bewerkstelligt. Bijvoorbeeld heeft de buisstructuur een meanderende vorm of een dubbele spiraalvorm; zij is echter geenszins daartoe gelimiteerd.

Het is extra voordelig dat de plaatstructuur een gedeeltelijk open structuur bezit, in die zin dat zij voorzien is van een veelheid aan openingen. Volgens een nietlimiterend voorbeeld gaat het om een vlakke honingraatstructuur, met tussenwanden die zich loodrecht op het vlak van de plaatstructuur uitstrekken. Volgens nog een voorbeeld gaat het om een dunne, geperforeerde plaat. Volgens nog een voorbeeld omvat de plaatstructuur een (gesneden en) gestrekte plaat ook wel strekmetaal genaamd. Uiteraard is de uitvinding geenszins tot deze voorbeelden gelimiteerd. De aanwezigheid van openingen in de plaatstructuur maakt dat dergelijke elementen de akoestiek van de ruimte niet of amper verstoren. Bij voorkeur kennen de openingen in de plaatstructuur een regelmatige ordening.

De huidige werkwijze laat een erg efficiënte productie van warmtewisselende elementen toe. In het bijzonder wordt daarbij gebruik gemaakt van een soldeerpasta, voor het onderling verbinden van de metalen buisstructuur en de metalen plaatstructuur, via soldeertechnieken. Dergelijke soldeerpasta's bestaan in hoofdzaak uit een soldeerpoeder en een vloeimiddel, waarbij het vloeimiddel ook vaak wordt aangeduid als de flux van de soldeerpasta. Het soldeerpoeder, enerzijds, omvat een veelheid aan metaalpartikels, met een gemiddelde diameter van enkele tot enkele honderden micron. Bij het verhitten van de pasta tot de soldeertemperatuur, gaan deze partikels zowel onderling als met de oppervlakken van de werkstukken - hier de plaatstructuur en de buisstructuur - samenvloeien, ter vorming van een soldeerverbinding daartussenin. Het vloeimiddel of de flux, anderzijds, omvat daarbij oplosmiddelen, consistentiegevers en activatoren. De oplosmiddelen en consistentiegevers hebben als voornaamste functie het stabiliseren van de pasta in zijn pasteuze toestand, met een welbepaalde viscositeit, kleverigheid en weerstand tegen inzakken. De uiteindelijke waarden voor die viscositeit, kleverigheid en weerstand tegen inzakken van de pasta worden uiteraard door andere factoren mede beïnvloed, bijvoorbeeld door de gemiddelde partikeldiameter en diameterdistributie van het metaalpoeder. Activatoren, tot slot, dragen bij tot de verwijdering van vet en vuil, alsook van oxides aan de oppervlakken van de metaalpartikels, en eventueel aan de oppervlakken van één of beide werkstukken. Tijdens het solderen vormt het vloeimiddel verder een soort beschermend deken, ter verhindering van verdere oxidevorming. Op deze wijze kan een meer rigide verbinding worden verkregen. Uiteindelijk verdringt het gesmolten metaalpoeder het vloeimiddel, waarbij het samenvloeit met de te solderen oppervlakken van de werkstukken. Optioneel blijft (een deel van) het vloeimiddel achter, bijvoorbeeld bovenop de soldeerverbinding.

Een groot voordeel van een soldeerpasta, is dat de stappen van (a) het aanbrengen van het soldeersel (i.e. de soldeerpasta), en van (b) het solderen van de verbinding (i.e. het verhitten tot soldeertemperatuur) onderling worden losgekoppeld. Zo kan het soldeermiddel - hier de pasta - in een eerste stap zeer nauwkeurig worden aangebracht. Pas in een tweede stap, bij verhitting bewerkstelligt de pasta een effectieve soldeerverbinding. Ondertussen kan de pasta, als gevolg van haar kleverigheid bijdragen tot de samenhang van de reeds gedeeltelijk geassembleerde buisstructuur en plaatstructuur, bijvoorbeeld bij het transporteren ervan naar de verhittingsinrichting, e.g. de soldeeroven.

Bij voorkeur bezit de soldeerpasta een viscositeit van minimaal 50 Pa-s en maximaal 800 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 700 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 600 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 100 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 150 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 600 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 550 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 500 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 150 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 200 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 450 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 400 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 350 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 250 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 260 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 270 Pa-s, bij verdere voorkeur maximaal 340 Pa-s, bij verdere voorkeur minimaal 280 Pa-s. De meest te verkiezen viscositeit voor de soldeerpasta is gelegen tussen 290 Pa-s en 330 Pa-s. De viscositeit van de soldeerpasta wordt daarbij uitgedrukt in Poiseuille (i.e. Pascal maal seconde). Bij voorkeur wordt de viscositeit gemeten bij 25°C, bijvoorbeeld via de standaard IPC-TM-650 2.4.34.4, of volgens een andere geschikte standaard. De viscositeit is daarbij een maat voor de weerstand van de soldeerpasta tegen vervorming.

In een mogelijke uitvoeringsvorm is de buisstructuur een in hoofzaak vlak meanderende buisstructuur, optioneel van ronde doorsnede, i.e. de buis omvat in hoofdzaak rechte segmenten en/of bochtsegmenten die zich alle in hoofdzaak in hetzelfde vlak uitstrekken. Daarbij wordt de buisstructuur zodanig gerangschikt dat het genoemde vlak zich horizontaal liggend uitstrekt. Vervolgens worden er één of meerdere, rupsvormige porties soldeerpasta op de buis voorzien, langsheen (een deel van) het verloop van de buis. De soldeerpasta dient nu voldoende viskeus te zijn, en voldoende weerstand te bieden tegen uitzakking. Immers, zo dit niet het geval is zou zij al te veel van de ronde buisvorm afdruipen, waarbij zij niet langer bijdraagt tot de soldeerverbinding. Dit is des te meer het geval voor kleinere buisdiameters. Typisch is de waarde voor de buisdiameter gelegen tussen ongeveer 3 mm en ongeveer 6 cm; bijvoorbeeld is de buisdiameter ongeveer gelijk aan 8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm of 16 mm. De buisdiameter is echter tot geen van deze waarden beperkt. Een te hoge viscositeit, anderzijds, stelt problemen voor de soldeerpasta-soldeerinstallatie, zodat er geen ononderbroken, rupsvormige porties soldeerpasta van constante/controleerbare hoogte en breedte kunnen worden aangebracht. In de soldeertechniek wordt veelal gebruik gemaakt van de pasta met hoogste viscositeit, die nog m.b.v. een doseerinstallatie voorhanden kan worden aangebracht.

Bij voorkeur is het warmtewisselend element geconfigureerd voor uitwisseling van warmte tussen een warmtetransportmedium en een binnenruimte, met als opzet het warmen en/of koelen van die binnenruimte. Bijvoorbeeld wordt het gebruikt as plafondelement of wandelement (en/of optioneel als vloerelement of vrij staand/liggend element). Hiertoe dient het in elk geval voldoende stevig te zijn, zodat het niet gaat doorhangen. De nadruk ligt dus op een sterke, duurzame en structurele verbinding van de werkstukken, veeleer dan een elektrisch geleidende verbinding, zoals het geval is bij soldeerverbindingen in de elektronica.

Nu werd er vastgesteld dat, wanneer één of meerdere openingen van de plaatstructuur ter hoogte van een soldeerverbinding met de buisstructuur zijn gerangschikt, de onderlinge soldeerverbinding daar veel sterker is. Bij voorkeur zijn de openingen in de plaatstructuur gerangschikt volgens een regelmatig rooster, en is een veelheid van dergelijke openingen (bijvoorbeeld volgens richtingen waarin zij zich op regelmatige wijze opvolgen) gerangschikt ter hoogte van een soldeerverbinding. Er wordt verondersteld dat de soldeerpasta, nog in haar pasteuze vorm, bij dat rangschikken van de plaatstructuur tegen en langsheen de buisstructuur, in de openingen van de plaatstructuur wordt gedwongen, bij voorbeeld onder invloed van de duwkracht van de plaatstructuur tegen de buisstructuur. Als gevolg van voorgenoemde viscositeitswaarde gaat zij daarbij langsheen de openingsranddelen vloeien, waarbij zij het negatief van die openingsranddelen gaat aannemen en daarbij intiem contact gaat maken met zowel de plaatstructuur, ter hoogte van de openingsranddelen, als met de buisstructuur.

De uitvinders stelden bovendien vast dat, voor viscositeitswaarden van de pasta in één van de genoemde, te verkiezen intervallen, de soldeerpasta zich reeds in pasteuze vorm ideaal in de openingen en langs de openingsranddelen zet. Deze configuratie biedt dan een ideale aanzet voor de pasta om tijdens het solderen/verhitten verder langsheen die openingsstranddelen te vloeien, tot dieper en/of doorheen die openingen, ter vorming van een rigide soldeerverbinding.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de buisstructuur in hoofdzaak koper, en omvat de plaatstructuur in hoofdzaak aluminium, waarbij het vloeimiddel minstens activatoren omvat voor interactie met aluminiumoxide. Daarbij zal de buisstructuur in belangrijke mate bijdragen tot de rigiditeit van het element, omwille van haar cirkelvormig profiel, en verder omwille van de relatief hoge buigsterkte en elasticiteitsmodulus van koper, met een minimaal verbruik van relatief duur koper. Anderzijds biedt de aluminium plaatstructuur daarbij een goedkoop, lichtgewicht doch groot oppervlak voor uitwisseling van stralings/conductie-/convectiewarmte met de ruimte. Koper en aluminium zijn overigens uitstekende warmtegeleiders, zodat zowel de rigiditeit als het warmtewisselend vermogen van een dergelijk element hoog zullen liggen.

Een activator is een materiaal dat ontbindt, of op een andere manier verandert bij verhitting ervan tot een activatietemperatuur. Daarbij worden bijproducten gevormd die reageren met oxides op de oppervlakken van de werkstukken en/of de partikels van het metaalpoeder. Bij voorkeur zijn dergelijke activatoren steeds aanwezig om de oxiden op het oppervlak individuele metaal partikels weg te halen, om een goed samenvloeien van de partikels te verkrijgen. Bij voorkeur, echter, omvat het vloeimiddel één of meerdere activatoren voor het verwijderen van aluminiumoxide van het werkstuk, door met dat aluminiumoxide te reageren of door het op een andere wijze los te maken. Immers, aluminium heeft typisch een hechte oxidehuid, hetgeen de totstandkoming van een soldeerverbinding zou belemmeren. Deze voorziening maakt het bovenstaand ontwerp, met een aluminium plaatstructuur en een koperen buisstructuur mogelijk.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de plaatstructuur een gestrekte plaatstructuur. Een gestrekte metalen plaatstructuur of ook wel strekmetalen structuur moet doorheen dit document worden begrepen als omvattende een blikmetaal dat is gesneden en gestrekt, ter vorming van een regelmatig patroon aan openingen, ook wel strekmazen geheten.

Optioneel kan een dergelijk strekmetaal zijn vervaardigd uit blikmetaal dat wordt gestrekt volgens de strekrichting, waarbij het voorafgaand werd gesneden, in hoofdzaak loodrecht op de strekrichting - i.e. volgens de breedterichting. In het bijzonder worden de voorziene sneden bij dat strekken opengetrokken, waarbij de strekmazen ontstaan. Hiertoe wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van trommels, voor het onder spanning brengen van het gesneden blikmetaal, waarbij de sneden tot strekmazen open worden getrokken/gestrekt. Bij voorkeur echter, is het strekmetaal vervaardigd uit blikmetaal door het te snijden door middel van een geprofileerd mes. Het geprofileerde mes verzorgt daarbij zowel de insnijding van het blikmetaal, als het openstrekken van de insnijdingen tot strekmazen.

Strekmetaal verkregen door deze en eventueel nog andere processen zijn gekend door de vakman, en geschikt voor toepassing ervan in de huidige uitvinding.

In elk geval vormt het strekmetaal een veelheid aan strekbruggen, welke strekbruggen daartussen de strekmazen definiëren, en welke onderling zijn verbonden ter hoogte van kneukels. Bij verdere voorkeur omvat de plaatstructuur een verheven strekmetaal, in die zin dat er bij dat strekken een profilering in de hoogte ontstaat, uit het vlak van het blikmetaal/strekmetaal, en dat deze profilering naderhand niet of slechts gedeeltelijk vlak is geduwd/gerold. Daardoor verkrijgt het strekmetaal een betere buigstijfheid, wat de rigiditeit van het element verhoogt, voor eenzelfde hoeveelheid materiaal. Een belangrijk voordeel van strekmetaal is dat het eenvoudig en goedkoop te produceren valt. Deze en andere gestrekte metalen plaatstructuren, geschikt voor toepassing in onderhavige uitvinding, zijn gekend door de vakman.

Bij voorkeur strekt minstens één van de (rupsvormige) porties soldeerpasta zich in hoofdzaak uit volgens een strekrichting van de plaatstructuur. Aldaar strekt dus ook soldeerverbinding zich in hoofdzaak volgens die strekrichting uit, alsook het aangrenzende buissegment dat via die soldeerverbinding met de plaatstructuur is verbonden. Bij verdere voorkeur vormen de strekmazen langgerekte openingen in het strekmetaal, welke zich in hoofdzaak in breedterichting uitstrekken. Ook de strekbruggen hebben daardoor in hoofdzaak een schuine oriëntatie, in hoofdzaak volgens de breedterichting. Als gevolg daarvan bezit een dergelijk strekmetaal een maximale warmtegeleiding, buigsterkte en buigstijfheid in de breedterichting. Het is dus voordelig dat de soldeerverbinding en het buissegment zich in de strekrichting uitstrekken. Het buissegment verzorgt daarbij de stijfheid en sterkte in de lengterichting van het element, alsook het warmtetransport in die richting, via het gevoerde warmtetransportmedium. Dit verhoogt dus zowel de rigiditeit als het warmtewisselend vermogen van het element. Dat laatste is omwille van de meer gelijkmatige temperatuurverdeling over de plaatstructuur. Nog een voordeel is dat de afstanden tussen opeenvolgende kneukels en volgende strekbruggen in de strekrichting korter is. Een dergelijk ontwerp voorziet dus een meer regelmatige positionering van puntvormige soldeerverbindingen voor de buisstructuur, volgens de strekrichting. Bij het verhitten kan de soldeerpasta van de oorspronkelijk ononderbroken rups daarbij richting het meest nabijgelegen puntvormige soldeerverbinding vloeien. Bij voorkeur wordt het buissegment op het strekmetaal bevestigd, ongeveer ter hoogte van de kneukels. Dit is echter niet noodzakelijk het geval.

Een mogelijk nadeel van een dergelijke, strekmetalen plaatstructuur is dat het contactoppervlak, geboden door de kneukels (en eventueel door de strekbruggen) gevormd wordt door scherpe randen. Wij verwijzen hiervoor verder naar de voorbeelden en figuren. Het rechtstreeks contact tussen de buisstructuur en de plaatstructuur wordt dus gevormd door contactpunten, veeleer dan contactlijnen (e.g. bij een dikwandige honingraatstructuur op een ronde buis) of contactvlakken (e.g. bij een vlakke plaat op een rechthoekige buis).

Teneinde alsnog een voldoende stevige soldeerverbinding te voorkomen, voorziet de uitvinding nu een soldeerpasta zoals hierboven beschreven, en die bij verdere voorkeur een viscositeit bezit, gelegen tussen ongeveer 290 Pa-s en ongeveer 330 Pa-s. Bij het rangschikken van de plaatstructuur, tegen en langsheen de buisstructuur, ter hoogte van de rupsvormige porties soldeerpasta, snijden voorgenoemde, scherpe randen de soldeerpasta in, waarbij de erop aansluitende randdelen een intiem contact met de pasta aangaan. Dit contact wordt verder versterkt, gezien de schuin gerichte aard van die randdelen, waardoor het de pastarups deels openduwt, waarbij de randdelen nog verder worden bevloeid. Dit vormt een perfecte aanzet voor de soldeerpasta om verder uit te vloeien langs de te solderen randdelen bij verhitting. Bij het rangschikken van de plaatstructuur tegen de buisstructuur, is het cruciaal dat de soldeerpasta voldoende viskeus is: gezien de werkstukken via puntverbindingen op elkaar aansluiten, is er quasi geen capillaire werking voor de spreiding van soldeerpasta. Bij gangbare soldeerverbindingen wordt dit juist als een vereiste beschouwd voor een rigide soldeerverbinding, met waarborging van een goed warmtetransport. Er werd echter vastgesteld dat, op voorwaarde dat de viscositeit voldoende hoog is, de scherpe randen van het strekmetaal veel beter ingebed raken in het soldeermiddel (i.e. de soldeerpasta).

Bij voorkeur heeft de rupsvormige portie soldeerpasta een breedte van minimaal 0,5 mm en maximaal 8 mm. Bij voorkeur heeft de rupsvormige portie soldeerpasta een hoogte van minimaal 0,5 mm en maximaal 8 mm, boven de bovenzijde van de buisstructuur uitstekend.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de soldeerpasta minimaal 65% en maximaal 85% van het metaalpoeder, welk metaalpoeder in hoofdzaak tin en koper omvat. Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat het metaalpoeder ongeveer 97% tin en ongeveer 3% koper. Voordelen van tin-koperlegeringen is dat zij een goede warmte-koppeling bieden, zodat de buisstructuur moeiteloos warmte kan afdragen aan de plaatstructuur, via conductie. De thermische geleidbaarheid van dergelijke legeringen, bij een temperatuur van 20°C, is gelegen tussen 62 W/m-K en 84 W/m-K. Nog een voordeel van tin-koperlegeringen, is dat zij een hoge treksterkte bieden, gelegen in het bereik van 360 N/mm² tot 1000 N/mm², zoals gemeten bij een temperatuur van 25°C.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat het genoemde temperatuurtraject een soldeertemperatuur van minimaal 270°C en maximaal 300°C, waarbij het metaalpoeder een gemiddelde partikelgrootte van maximaal 75 pm heeft. Metaal partikels met afmetingen in het microngebied hebben als eigenschap dat hun samenvloeiingstemperatuur afneemt met afnemende partikeldiameter. In de elektronica is het belangrijk dat deze soldeertemperatuur (of de temperatuur voor het samenvloeien) voldoende laag liggen, hetgeen een kleine partikelgrootte vereist. Echter, de huidige buisstructuur en plaatstructuur mogen tot hogere temperaturen worden opgewarmd, waardoor met grotere partikels kan worden gewerkt. De soldeerpasta is daardoor reeds van nature viskeuzer, zodat consistentiegevers in lagere concentratie kunnen worden toegevoegd, en zodat er meer oplosmiddelen kunnen worden toegevoegd, hetgeen de kleverigheid van de soldeerpasta en de uitvloeiing van het soldeersel verbetert. Ook de hogere soldeertemperatuur van minimaal 270°C, zorgt voor een betere bevloeiing van de te solderen werkstukken. Hierdoor staat er alsnog voldoende oppervlak ter beschikking voor thermische geleiding.

In een verder aspect heeft de uitvinding nog betrekking op een soldeerpasta zoals hierboven beschreven, daarbij geschikt voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze. Een niet-limitatieve uitvoeringsvorm wordt nog gegeven in voorbeeld 1.

In een tweede aspect heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element, het element omvattende een metalen buisstructuur en een metalen plaatstructuur, welke buisstructuur warmtegeleidend met de plaatstructuur is verbonden, en daarbij verder geconfigureerd is voor het voeren van een warmtetransportmedium; de werkwijze omvattende de stappen van:

het voorzien van de buisstructuur en de plaatstructuur, het aanbrengen, tegen en langsheen de buisstructuur, van één of meerdere porties soldeermiddel, het rangschikken van de plaatstructuur tegen en langsheen de buisstructuur, minstens ter hoogte van het soldeermiddel, en het verhitten van het soldeermiddel volgens een vooropgesteld temperatuurtraject, daarbij een soldeerverbinding vormend;

Daarbij omvat de plaatstructuur een lengterichting en een breedterichting, volgens welke richtingen zij een plaatlengte respectievelijk plaatbreedte bezit. In het bijzonder grijpt dat verhitten plaats in een positioneel veranderlijke verhittingszone aan de plaatstructuur, welke zone minimaal de plaatbreedte, en maximaal slechts een deel van de plaatlengte bestrijkt.

De verhittingszone is positioneel veranderlijk, in die zin dat zij lokaal verhit en daarbij de hele plaatstructuur aftast, zodat uiteindelijk al het soldeermiddel een temperatuurtraject voor soldering heeft doorlopen. Bij voorkeur is de verhittingszone een voortschrijdende verhittingszone, welke voortschrijdt in de lengterichting, waarbij alle soldeerverbindingen, over de gehele lengte van de plaatstructuur worden bewerkstelligd. Het moge duidelijk zijn dat de voortschrijdende verhittingszone zowel kan worden bekomen door verplaatsing van een werkstuk t.o.v. een in hoofdzaak vaste soldeerinstallatie, als door verplaatsing van (beweeglijke delen van) een soldeerinstallatie t.o.v. een in hoofdzaak stilstaand werkstuk.

Optioneel is de werkwijze volgens het tweede aspect compatibel met en/of in overeenstemming met de werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij bovengenoemde kenmerken en voorbeelden kunnen worden hernomen. De uitvinding is echter geenszins daartoe gelimiteerd. Optioneel is het soldeermiddel een soldeerpasta, bijvoorbeeld een soldeerpasta zoals hierboven beschreven.

Bij voorkeur hebben de plaatstructuur, alsook het uiteindelijk verkregen, warmtewisselend element een langgerekte vorm, waarbij zij zich uitstrekken volgens de lengterichting, dwars op de breedterichting. Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm is de plaatstructuur rechthoekig; dit is echter geenszins noodzakelijk het geval. I.h.b. hoeven de plaatbreedte en plaatlengte geen constante waarde aan te nemen, volgens de lengterichting en breedterichting respectievelijk. Een typisch probleem met dergelijke plaatstructuren is dat zij een groot oppervlak bezitten; bij gekende werkwijzen wordt steevast getracht om dergelijke werkstukken globaal te verhitten. Dit vereist echter een zeer grote soldeeroven/-installatie.

In elk geval stelden de uitvinders vast dat het voor dergelijke, langgerekte werkstukken voordelig is om deze werkstukken lokaal te verhitten, ter hoogte van een voortschrijdende verhittingszone, veeleer dan ze globaal te verhitten. Het uiteindelijke resultaat is in hoofdzaak hetzelfde, waarbij het soldeermiddel op elke locatie een geschikt temperatuurtraject voor soldering heeft doorlopen, weliswaar eventueel onderling verschoven in de tijd. Bij voorkeur bestrijkt de verhittingszone op elk moment in de tijd niet meer dan 80% van de plaatlengte en/of het plaatoppervlak, bij verdere voorkeur niet meer dan 70%, bij verdere voorkeur niet meer dan 60%, bij verdere voorkeur niet meer dan 50%, en bij verdere voorkeur niet meer dan 40%. De grootte (in lengterichting) van de verhittingszone, het temperatuurprofiel over die verhittingszone en de voortschrijdsnelheid ervan kunnen worden geregeld, teneinde tot een optimaal, lokaal temperatuurtraject voor de soldeerpasta te komen.

De inrichting, voor dat verhitten/solderen gebruikt, kan daardoor zeer compact worden gemaakt, en is bijgevolg veel eenvoudiger en doeltreffender te isoleren. Dit gaat bovendien gepaard met een kleinere installatiekost en werkingskost. Ook moet er minder ruimte worden voorzien, en is de werkwijze veel wendbaarder; in het bijzonder kan de productie zeer snel worden opgestart en/of gewijzigd, en zijn de warmteverliezen bij het afschakelen minder groot, omwille van de kleinere warmtecapaciteit van een dergelijke inrichting.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm bezit plaatstructuur een hogere warmtegeleiding volgens de breedterichting dan volgens de lengterichting. De wet van Fourier voor warmtegeleiding (i.e. thermische conductie) schrijft voor dat de warmtestroom evenredig is met de temperatuurgradiënt in de structuur, maal de bijhorende warmtegeleidingscoëfficiënt. Verhoogde warmtegeleiding volgens de breedterichting kan bijvoorbeeld optreden wanneer de plaatstructuur volgens de breedterichting is gelamelleerd, met afwisselend goed en slecht geleidende lamellen. Nog een mogelijkheid is dat de plaatstructuur langgerekte openingen volgens de breedterichting omvat, die vooral het warmtetransport in de lengterichting bemoeilijken (wegens gemiddeld hogere weglengte voor warmtetransport). Uiteraard is de uitvinding geenszins tot één van deze structuren beperkt. Een verhoogde warmtegeleiding volgens de breedterichting laat een in hoofdzaak uniforme verhitting volgens de breedterichting toe, over de ganse verhittingszone, bij het solderen Volgens de lengterichting, anderzijds, maakt een verlaagde warmtegeleiding dat er weinig soldeerwarmte weglekt in die lengterichting; het solderen kan dus lokaal plaatsgrijpen, ter hoogte van een verhittingszone die niet de ganse lengte van de plaatstructuur bestrijkt. Bij voorkeur grijpt de verhitting plaats ter hoogte van een in hoofdzaak langgerekte, rechthoekige verhittingsstrook.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, definieert de plaatstructuur een veelheid aan openingen, waarbij het verhitten de stap omvat van het geleiden van een verhitte luchtstroom doorheen één of meerdere van de genoemde openingen. Bij voorkeur omvat de werkwijze niet slechts het blazen tegen het werkstuk, maar werkelijk het creëren van een verhoogde druk langsheen één zijde van het werkstuk, waarbij de luchtstroom in hoofdzaak (e.g. voor minimaal 50%, bij voorkeur minimaal 60%, bij verdere voorkeur minimaal 70%, bij verdere voorkeur voor minimaal 80%) doorheen de genoemde openingen uit dat gebied van hoge druk ontsnapt, i.p.v. langs de plaatstructuur of het werkstuk. Daarbij treedt er een optimale convectieve warmte-uitwisseling met de openingsranddelen op.

Een gedeeltelijk open plaatstructuur leent zich in dit opzicht perfect tot convectieve warmteoverdracht, en des te meer bij een uniforme en/of regelmatige spreiding van de openingen. Bij voorkeur heeft de plaatstructuur een openheid (zoals van bovenaf neerkijkend op de liggende plaat gezien) van minimaal 10%, bij voorkeur minimaal 20%, bij verdere voorkeur minimaal 30%, bijvoorbeeld ongeveer 40% of 50%. Voor strekmetaal ligt het effectief doorlaatpercentage zelfs hoger, omwille van de vleug, zoals uitgelegd bij figuur 3. Er werd vastgesteld dat alternatieve verhittingssystemen niet diezelfde efficiëntie, regelbaarheid, wendbaarheid en reproduceerbaarheid bereiken. Inductieve warmteoverdracht, bijvoorbeeld, wordt grotendeels gehinderd door hindering van Foucaultstromen in het materiaal, als gevolg van de openingen. Radiatieve warmteoverdracht (e.g. via infraroodstraling) schenkt evenmin voldoening, gezien er slechts een klein effectief absorptieoppervlak beschikbaar is.

Bij voorkeur strekt de soldeerpasta zich volgens de lengterichting uit. Volgens een te verkiezen uitvoeringsvorm omvat de plaatstructuur een strekmetaal, met een strekrichting die zich volgens de lengterichting van de plaatstructuur uitstrekt. Daarbij definieert de plaatstructuur een veelheid aan openingen die volgens de breedte-richting zijn georiënteerd. Zij vertoont bijgevolg een verhoogde warmteoverdracht volgens die breedterichting. Bij voorkeur zijn de maaslengte, maasbreedte en maasgrootte zodanig dat er een ideale verhouding bestaat tussen warmteoverdracht in lengte- en breedterichting. Bij voorkeur is de buisstructuur een meanderende structuur, met lange, rechte segmenten die in hoofdzaak volgens de lengterichting zijn georiënteerd. Zij voorziet daarbij in rigiditeit en warmtetransport volgens de lengterichting van het resulterend element. De verhitting in de zone dient niet noodzakelijk uniform te zijn over die zone; bijvoorbeeld is zij op zijn minst ter hoogte van de porties soldeermiddel maximaal. Het is echter voordelig dat de plaatstructuur ook tussen de soldeerverbindingen in wordt gewarmd, zodat de aldaar geïnjecteerde warmte volgens de breedterichting tot bij de te solderen verbinding kan migreren - of nog, zodat het weglekken van geïnjecteerde warmte, ter hoogte van het soldeermiddel wordt gecompenseerd.

Veelal heeft een soldeermiddel (e.g. een soldeerpasta) een optimaal temperatuurtraject voor soldering. Dit traject wordt typisch opgegeven door de fabrikant, teneinde een zo performant mogelijke soldeerverbinding te bekomen. Een dergelijk temperatuurtraject omvat meestal op zijn minst een voorverhittingstraject en een soldeertraject, en optioneel nog een doordringingstraject en/of een afkoeltraject. Het voorverhitten, doordringen en afkoelen geschiedt beneden de soldeertemperatuur. Deze fases/trajecten/zones hebben tot doel om de temperatuur meer geleidelijk te laten variëren, met uitsluitsel van een thermische shock. Het afkoelen verloopt bij voorkeur snel genoeg, o.a. om kristalgroei in het soldeermiddel te verhinderen.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de verhittingszone een voorverhittingszone. Bij voorkeur omvat de verhittingszone ook een soldeerzone, waarbij de genoemde zones zich langs elkaar volgens de breedterichting uitstrekken. Bij het voortschrijden van de verhittingszone wordt het soldeermiddel daarbij eerst door de voorverhittingszone aangedaan, en pas daarna door de soldeerzone. Optioneel omvat de verhittingszone nog een doordringingszone en/of een afkoelzone.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringszone wordt de luchtstroom, in de voorverhittingszone respectievelijk de soldeerzone, volgens een tegengestelde zin doorheen de openingen geleid. Bij voorkeur wordt de verhitte luchtstroom, zoals langs de soldeerzone in een eerste stroomzin doorheen de openingen geleid, vervolgens ter hoogte van de voorverhittingszone in een in hoofdzaak tegengestelde, tweede stroomzin doorheen de openingen geleid. Zij heeft daarbij reeds een deel van haar warmte-inhoud afgestaan; zodat de warmteoverdracht ter hoogte van de voorverhittingszone wordt gematigd, wegens een lagere temperatuurgradiënt. Optioneel omvat de plaatstructuur strekmetaal, en is de vleug van dat strekmetaal zodanig dat de verhitte luchtstroom bij een eerste doorgang, ter hoogte van de soldeerzone, wordt afgebogen richting de voorverhittingszone.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, wordt de luchtstroom weggeleid, met terugwinning van warmte. Bij voorkeur is de luchtstroom daarbij reeds een eerste keer (e.g. ter hoogte van de soldeerzone) én een tweede keer (e.g. ter hoogte van de voorverhittingszone) doorheen de gedeeltelijk open plaatstructuur gepasseerd. Warmteterugwinning laat toe om de thermische verliezen kleiner te houden, waardoor een hogere energie-efficiëntie wordt gerealiseerd.

In een meest te verkiezen uitvoeringsvorm van de werkwijze, omvat de plaatstructuur aluminium strekmetaal, omvat de buisstructuur koper buismateriaal, en omvat het soldeermiddel een soldeerpasta zoals hierboven beschreven. De efficiëntie ligt daarbij uitzonderlijk hoog, onder meer als gevolg van de uitstekende convectieve eigenschappen van het aluminium strekmetaal, met zijn open structuur, en de goede inwendige warmtegeleiding van het aluminium, de soldeerverbindingen en het koper.

In een verder aspect heeft de uitvinding nog betrekking op een warmtewisselend element omvattende een metalen plaatstructuur en een metalen buisstructuur, warmtegeleidend met de plaatstructuur verbonden. In het bijzonder is het genoemde element daarbij verkregen door toepassing van een werkwijze zoals hierboven beschreven, volgens het eerste en/of het tweede aspect van de uitvinding. Het dient benadrukt dat een dergelijk element één of meer dan één plaatstructuur, alsook één of meer dan één buisstructuur kan omvatten, onderling sandwichgewijs verbonden tot een warmtewisselend element. Bij voorkeur is het warmtewisselend element op zichzelf geschikt voor het warmen en/of koelen van ruimten. Echter, optioneel kan het element in een vloeistof, gel of vaste stof zijn ingebed, voor uitwisseling van warmte met het inbeddend medium. Een andere, mogelijke toepassing kan het warmen en/of koelen van gasstromen en/of vloeistofstromen betreffen.

Optioneel omvatten bovenstaande werkwijzen nog de stap van het omplooien (e.g. d.m.v. een zwenkbuiger) van één of beide langs-randdelen (volgens de lengterichting) en/of eind-randdelen (volgens de breedte-richting). Dit kan voordelig zijn voor vrij hangende warmtewisselende elementen, bijvoorbeeld voor vrij hangende plafondelementen. Het element is daarbij geschikt om een grotere afstand te overspannen, gezien elke omgeplooide rand de buigweerstand van het element verhoogt. Het omplooien van randdelen kan zowel voorafgaand als na het solderen worden uitgevoerd, en bij voorkeur na het solderen. Op analoge wijze kunnen er één of meerdere plooiribben worden toegevoegd in de plaatstructuur, volgens eender welke richting in het vlak van de plaatstructuur, voorafgaand en/of na het solderen.

In een derde aspect betreft de uitvinding een inrichting voor het solderen van vlakke metalen werkstukken, welke werkstukken daarbij van soldeermiddel zijn voorzien, de inrichting omvattende:

een frame omvattende een lengterichting en een breedterichting, welk frame voorzien is van draagmiddelen voor het dragen van een werkstuk,

- een soldeerkamer voor het blootstellen van dat werkstuk aan een verhitte luchtstroom, voor verhitting van het werkstuk, en aanvoermiddelen voor het aanvoeren van de verhitte luchtstroom aan voorgenoemde soldeerkamer.

In het bijzonder vormt de soldeerkamer een open soldeerbek, voor vrijgave van de luchtstroom langs de soldeerbek en aan het werkstuk, welke soldeerbek daarbij een open bekranddeel omvat, voor het minstens gedeeltelijk afsluiten van de soldeerbek en soldeerkamer, middels het werkstuk. Bij voorkeur heeft ook het werkstuk een lengterichting en een breedterichting, waarbij de overeenkomstige richtingen van werkstuk en inrichting bij voorkeur in hoofdzaak dezelfde zijn.

Optioneel is de inrichting daarbij geschikt voor het uitvoeren van een werkwijze volgens het eerste en/of volgens het tweede aspect van de uitvinding, waarbij de hierboven genoemde kenmerken en bijhorende voordelen kunnen worden hernomen.

In elk geval definieert de soldeerbek bij voorkeur een soldeerzone aan het vlakke werkstuk, in hoofdzaak door het genoemde bekranddeel van de soldeerbek omzoomd. Diezelfde voordelen kunnen in dit verband worden hernomen. In het bijzonder kan de uitvinding worden toegepast op een werkstuk omvattende een open plaatstructuur, waarbij verhitte lucht vanuit de soldeerkamer via de soldeerbek doorheen de plaatstructuur wordt gedwongen, met een optimale convectieve warmteoverdracht.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is het bekranddeel in hoofdzaak langwerpig en rechthoekig, en strekt het zich volgens de breedterichting uit. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de inrichting verder nog voortschrijdingsmiddelen, voor voortschrijding van de soldeerbek langs het werkstuk, volgens de lengterichting. Daarbij is de inrichting in staat om een voortschrijdende verhittingszone te genereren aan het werkstuk, met de hierboven genoemde voordelen. Bij voorkeur is de werkstukbreedte korter dan de werkstuklengte, zodat de afmetingen van de soldeerkamer en soldeerbek volgens de breedterichting zo klein mogelijk kunnen worden genomen. Hun afmetingen volgens de lengterichting zijn in hoofdzaak bepaald door het beoogde temperatuurtraject, en worden mede beïnvloed door de stroomtemperatuur, stroomsnelheid en voortschrijdingssnelheid.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de inrichting minstens één afvoerkamer, en afvoermiddelen voor het afvoeren van een luchtstroom uit de afvoerkamer, welke afvoerkamer een open afvoerbek vormt. Bij voorkeur sluiten deze afvoermiddelen aan op een energieterugwinningssysteem, voor het terugwinnen van warmte uit de luchtstroom die reeds met het werkstuk warmte heeft uitgewisseld. Bij voorkeur zijn zowel de aanvoermiddelen als de afvoermiddelen voorzien van sensoren voor opmeting van luchttemperatuur en/of stroomsnelheid.

Bij voorkeur omvat de inrichting noch een warmtescherm, waarbij de werkstukken tussen het warmtescherm en de soldeerkamer, (rakelings) langs de soldeerbek kunnen passeren. Het warmtescherm devieert de luchtstroom doorheen het minstens gedeeltelijk open werkstuk in zijdelingse richting tot aan de afvoerkamer, waar de luchtstroom wordt afgezogen. Optioneel passeert de luchtstroom daarbij een tweede maal doorheen openingen in het werkstuk. Bij voorkeur heeft het warmtescherm een oppervlak dat groter is dan de soldeerbekopening, bij voorkeur minstens twee keer zo groot en maximaal 100 keer zo groot, bijvoorbeeld ongeveer 3, 4, of 5 keer zo groot.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm is de afvoerbek langs de soldeerbek voorzien. Bij voorkeur heeft de afvoerbek eveneens een open bekranddeel, waarmee het een voorverhittingszone en/of doordringingszone op het werkstuk creëert. Bij voorkeur strekken beide bekranddelen zich in hoofdzaak in éénzelfde vlak uit. Optioneel is er nog een tweede en/of derde afvoerkamer met afvoerbek en bekranddeel voorzien, welke instaan voor de doordringingszone en/of de afkoelzone. De afvoermiddelen zijn daarbij zodanig aangepast dat er een geschikt temperatuurtraject voor de werkstukken kan worden bewerkstelligd. Het langs elkaar gerangschikt zijn van de soldeerkamers en afvoerkamers, maakt het uiteindelijke device erg compact.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omsluit de soldeerkamer een luchtverdelingskamer, welke luchtverdelingskamer een veelheid aan uitblaasopeningen omvat. Een dergelijke luchtverdelingskamer verzorgt een meer gelijkmatige en turbulente spreiding van de aangevoerde, verhitte luchtstroom binnen de soldeerkamer. Dit draagt bij tot een uniform verhittingsprofiel van het werkstuk volgens de breedterichting. Bij voorkeur zijn de genoemde uitblaasopeningen in hoofdzaak richting de soldeerbek gericht. Bij voorkeur strekken zowel de luchtverdelingskamer als de soldeerkamer zich volgens de breedterichting uit. Bij voorkeur heeft in het bijzonder de luchtverdelingskamer daarbij een aanzienlijke dwarse doorsnede, e.g. minstens tien keer groter dan de dwarse doorsnede van de aanvoermiddelen, met oog op drukvereffening volgens de breedterichting, binnen die luchtverdelingskamer en bijgevolg ook binnen de soldeerkamer.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvatten de uitblaasopeningen regelmatig gepositioneerde uitblaassleuven, welke uitblaassleuven zich in hoofdzaak volgens de lengterichting uitstrekken. Bijvoorbeeld wordt de inrichting daarbij ingezet voor het solderen van elementen met een meanderende buisstructuur, omvattende rechte buissegmenten in de lengterichting, waarbij voorgenoemde uitblaassleuven minstens ter hoogte van die buissegmenten zijn gepositioneerd. Bij verdere voorkeur is hun positionering nauwer.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, strekt de luchtverdelingskamer zich uit volgens de breedterichting, daarbij omvattende een breedte-instelbare sluitflens. Daarmee kan een distaai eind van de luchtverdelingskamer (met regelbare lengte) worden afgesloten van de luchtaanvoer, waardoor de actieve breedte van de inrichting kan worden ingesteld. De inrichting is daarbij geschikt voor het solderen van verschillende werkstukken met een verschillende werkstukbreedte. Volgens mogelijke, alternatieve uitvoeringsvorm heeft de luchtverdelingskamer een dwarse doorsnede die enigszins vernauwd naar het distaai eind toe, in de breedterichting. De vernauwing draagt daarin bij tot de drukvereffening in die luchtverdelingskamer, volgens de breedterichting, rekening houdende met het ontsnappen van lucht doorheen de uitblaasopeningen/-sleuven.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, omvat de inrichting verder nog één of meerdere aandrukrollen, welke langs voorgenoemde soldeerbek zijn voorzien. Dergelijke aandrukrollen zorgen voor betere aansluiting van de delen van het werkstuk (e.g. een plaatstructuur en een buisstructuur) bij het solderen.

Volgens een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is de inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens het eerste en/of het tweede aspect van de uitvinding.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden en figuren die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

Voorbeeld 1 betreft een samenstelling voor een soldeerpasta, geschikt voor gebruik in uitvoeringsvormen van werkwijzen volgens het eerste, en optioneel ook volgens het tweede aspect van de uitvinding. De soldeerpasta omvat ongeveer 75% metaalpoeder en ongeveer 25% vloeimiddel. Het metaalpoeder, enerzijds, met een gemiddelde partikelgrootte van ongeveer 55 pm, is vervaardigd uit een SnCulegering. In hoofdzaak omvat deze legering ongeveer 97% tin en ongeveer 3% koper. Optioneel omvat het metaalpoeder ook andere spoorelementen/verbindingen, weliswaar in veel lagere percentages. Het smeltbereik van de legering gaat van ongeveer 230°C tot ongeveer 250°C. Het vloeimiddel, anderzijds, omvat in hoofdzaak oplosmiddelen, activatoren en consistentiegevers. De viscositeit van de soldeerpasta is daarbij gelegen tussen 290 Pa-s en 330 Pa-s. In het bijzonder zijn de activatoren geconfigureerd voor het wegetsen van de oxidehuid van aluminium, zodat de soldeerpasta zich uitstekend leent tot het onderling verbinden van aluminium objecten (e.g. een aluminium plaatstructuur) en koperen objecten (e.g. een koperen buisstructuur). Het smeltbereik van de soldeerpasta strekt zich daarbij uit van ongeveer 227°C tot ongeveer 310°C; geschikte soldeertemperaturen zijn gelegen tussen 270°C en 300°C. De treksterkte van koper-aluminiumverbindingen, verkregen door het solderen ervan middels onderhavige soldeerpasta, werd experimenteel bepaald op minimaal ongeveer 360 N/mm² en maximaal ongeveer 1000 N/mm². De thermische geleidbaarheid van de eruit resulterende soldeerverbinding, bij een temperatuur van 20°C, is gelegen tussen ongeveer 62 W/m-K en ongeveer 84 W/m-K.

Voorbeeld 2 betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element, volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding. Optioneel is deze uitvoeringsvorm bovendien compatibel met de werkwijze volgens het tweede aspect van de uitvinding. In elk geval wordt er uitgegaan van een vlak meanderende koperbuis, in hoofdzaak omvattende rechte segmenten en opeenvolgend tegengesteld gekromde boogsegmenten, en verder van een vlakke, aluminium strekmetalen plaat. De koperbuis heeft een diameter van ongeveer 8 mm, en een wanddikte van ongeveer 0,5 mm. In een alternatief voorbeeld, heeft de koperbuis een diameter van ongeveer 12 mm. In een eerste stap wordt deze koperbuis horizontaal liggend gerangschikt. Vervolgens wordt er bovenop elk van de rechte segmenten een rupsvormige portie soldeerpasta aangebracht, zich op en langsheen dat segment uitstrekkend. De bewuste rupsvorm heeft daarbij een hoogte van minimaal 0,5 mm en maximaal 5 mm, bij voorkeur tussen 1.2 mm en 1.5 mm, boven de bovenzijde van buis uitstekend, en een breedte van minimaal 1 mm en maximaal 6 mm, bij voorkeur tussen 2,5 mm en 3,5 mm. Met oog op een goede doseerbaarheid en kleverigheid van de soldeerpasta, in combinatie met een goed vormbehoud, heeft de soldeerpasta een viscositeit van minimaal ongeveer 290 Pa-s en maximaal ongeveer 330 Pa-s. Optioneel gaat het om de soldeerpasta volgens voorgaand voorbeeld 1. Deze viscositeitswaarde is bijzonder belangrijk bij gebruik van strekmetalen structuren, die slechts via puntcontacten op een buisstructuur kunnen aansluiten. Wegens het totale gebrek aan capillaire werking omheen puntverbindingen, is een uitstekend vloeigedrag van de pasta daarbij noodzakelijk.

Figuur 1 toont een perspectivistisch aanzicht van een warmtewisselend element 1 volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding. Het element 1 omvat een langwerpig rechthoekige plaatstructuur 2, en een meanderende buisstructuur 3 - in stippellijn doorheen de plaatstructuur 2 getoond. Ten opzichte van de plaatstructuur 2 kunnen nog een lengterichting 4 en een breedterichting 5 worden aangeduid. De buisstructuur zelf omvat aansluitingen voor aanvoer 6 en afvoer 7 van een warmtegeleidend medium.

Figuur 2A is een detailweergave van een deel van een buisstructuur 3 volgens een mogelijke uitvoeringsvorm. De buisstructuur 3 omvat rechte buissegmenten 8 en gebogen buissegmenten 9 (oftewel bochtsegmenten). Bijvoorbeeld heeft de globale buisstructuur 3 daarbij een meanderende vorm, maar dit is niet noodzakelijk het geval. Langs de bovenzijde is de buisstructuur voorzien van twee (rupsvormige) porties soldeerpasta 10. Optioneel wordt de plaatstructuur 2 zodanig tegen en langs de buisstructuur 3 gerangschikt, dat de lengterichting 4 van de plaatstructuur 2 zich volgens deze rupsvormige porties soldeerpasta 10 uitstrekt.

Figuur 2B toont nog een dwarse doorsnede van een buisstructuur 3 volgens een mogelijke uitvoeringsvorm. Mogelijks betreft het een dwarse doorsnede van de buisstructuur 3 volgens figuur 2A. Het buisvolume 11 is daarbij geschikt voor het voeren van een warmtetransportmedium. De buis zelf heeft een buisdiameter 12 en een wanddikte 13. Langs de bovenzijde is er een portie soldeerpasta 10 aangebracht op de buis 3. De soldeerpasta 10 bezit een zodanige viscositeit dat zij niet neerwaarts van de buis 3 druipt, onder werking van de zwaartekracht. Bijvoorbeeld betreft het een rupsvormige portie soldeerpasta 10 die zich dwars op het vlak van de figuur uitstrekt, met een rupsbreedte 12 en een rupshoogte 13, boven de bovenzijde van de buis 3 uitstekend.

De getoonde buisstructuur 3 bezit een ronde doorsnede. Uiteraard is de uitvinding geenszins tot buisstructuren 3 van ronde doorsnede gelimiteerd; de buisstructuur 3 kan evengoed een vierkante, rechthoekige of andere doorsnede hebben.

Figuur 3 is een detailweergave van een stuk strekmetaal 14. Het strekmetaal 14 omvat een veelheid aan strekbruggen 15, die strekmazen 16 ertussen definiëren, en die op elkaar aansluiten ter hoogte van kneukels 17. De strekbruggen 15 hebben elk een brugbreedte 20 en een brugdikte 21. Typisch wordt een dergelijk stuk strekmetaal 14 verkregen, uitgaande van een stuk blikmetaal, door het te snijden volgens de breedterichting/dwarsrichting 18, en door het vervolgens te strekken volgens de strekrichting 19. Bij dat strekken verbuigen de strekbruggen 15, en vormen zij een open en substantieel vlakke structuur, weliswaar mét een profilering uit het vlak. De openheid van het strekmetaal 14 wordt mede bepaald door de grootte van de strekmazen 16 - via de maasbreedte 22 en de maaslengte 23, alsook door de dichtheid van de strekmazen 16. Bovendien zal een doorgaande luchtstroom minder weerstand - of een grotere openheid - ondervinden, wanneer zij zich volgens de vleugrichting 24, 24' verplaatst. Een dergelijke vleug 24, 24' is een rechtstreeks gevolg van het strekproces, en ontstaat samen met voorgenoemde profilering van het materiaal. Met betrekking tot het getoonde stuk strekmetaal 14, zal een luchtstroming die zich vanaf de voorzijde/achterzijde, naar de achterzijde/voorzijde, doorheen het strekmetaal 14 wil begeven, minder weerstand ondervinden volgens de getoonde respectievelijke vleugrichtingen 24/24', dus in tegengestelde zin. Het getoonde strekmetaal 14 kan bijvoorbeeld worden toegepast als plaatstructuur 2 in onderhavige uitvinding; bij voorkeur is de strekrichting 19 van het strekmetaal 14 daarbij georiënteerd volgens de lengterichting 4 van de plaatstructuur 2 en het warmtewisselend element 1.

Het getoonde strekmetaal 14 heeft een zogenaamd wijdvormig maas. Uiteraard is de uitvinding geenszins tot een bepaald type strekmetaal 14 gelimiteerd, en kan het strekmaas 16 even goed een vierkante, ronde, zeshoekige of andere vorm bezitten.

Figuur 4A toont nog een bovenaanzicht van een strekmetalen plaatstructuur 2, gerangschikt op een buisstructuur 3, volgens een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding, en optioneel ook volgens het tweede aspect van de uitvinding. Daarbij zijn een reeks kneukels 17' van de plaatstructuur 2 ter hoogte van een rupsvormige portie soldeerpasta 10 op de buisstructuur 3 gerangschikt. Echter, dit is geenszins noodzakelijk het geval; bij voorkeur is het minstens zo dat een gedeelte van de soldeerpasta 10 bij het onderling rangschikken doorheen één of meerdere openingen 25 in de plaatstructuur 2 wordt gedwongen. Optioneel is de plaatstructuur 2 een strekmetaal, met een strekrichting 19. Bijvoorbeeld betreft het een strekmetaal volgens de uitvoeringsvorm van figuur 3. In elk geval definieert de plaatstructuur 2 een veelheid aan openingen 25, en wordt minstens een deel van de soldeerpasta 10 bij dat rangschikken tot in de openingen 25 gedwongen. De plaatstructuur 2 en buisstructuur 3 zijn optioneel omvat door een warmtewisselend element 1 volgens een uitvoeringsvorm van onderhavige uitvinding, omvattende een lengterichting 4 en een breedterichting.

Figuur 4B is een doorsnede van het werkstuk 26 volgens figuur 4A, genomen langsheen doorsnede A-A. Het werkstuk 26 omvat een plaatstructuur 2, gerangschikt op een buisstructuur 3, ter hoogte van een reeks kneukels 17'. Daarbij wordt de oorspronkelijk rupsvormige portie soldeerpasta 10 tot in of doorheen een reeks openingen 25 van de plaatstructuur 2 gedwongen. De kneukels 17' vertonen een neerwaarts gerichte, scherpe rand, alwaar zij een contactpunt 27 vormen met de buisstructuur 3. Bij het onderling rangschikken van de plaatstructuur 2 tegen de buisstructuur 3, wordt de soldeerpasta 10 als het ware opengesneden en langs de schuin oplopende openingsranddelen 29 gedwongen. De soldeerpasta 10 staat daarbij in intiem contact met zowel de plaatstructuur 2 als de buisstructuur 3; dit vormt een ideale aanzet voor de pasta 10 om bij het voorverhitten en/of solderen verder te vloeien naar dat contactpunt 27, en langsheen de openingsranddelen 29, ter vorming van rigide punt-vormige soldeerverbindingen 28. Mogelijks blijft daarbij een dunne laag soldeermiddel 10 achter op het buisoppervlak, zoals getoond in figuur 4A. Dit is echter geenszins noodzakelijk het geval.

Als alternatief kan de buisstructuur 3 even goed tussen twee reeksen kneukels in (e.g. tussen kneukels 17' en kneukels 17 in) zijn gerangschikt, waarbij de dieper gelegen strekbruggen 15 een neerwaarts gerichte, scherpe rand vertonen, voor vorming van een contactpunt 27 met die buisstructuur 3.

Figuur 5A toont een schematische dwarsdoorsnede van een soldeerinrichting 30 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, zoals mogelijks toegepast in de werkwijze volgens het tweede aspect, en optioneel ook volgens het eerste aspect van de uitvinding. De soldeerinrichting 30 omvat daarbij een frame 31 voorzien van draagmiddelen 32 voor het dragen van een werkstuk 26 (e.g. een warmtewisselend element 1 in productie), en verder nog een soldeerkamer 33 voor het blootstellen van dat werkstuk 26 aan een verhitte luchtstroom 34. De soldeerinrichting 30 omvat nog aanvoermiddelen 35 voor aanvoer van de luchtstroom 34, via een luchtverdelings-kamer 36, aan de soldeerkamer 33. Daartoe is de luchtverdelingskamer 36 van neerwaarts gerichte uitblaasopeningen 37 voorzien, welke in hoofdzaak naar een soldeerbek 38 van de soldeerkamer 33 zijn gericht. Die soldeerbek 38 wordt daarbij door een bekranddeel 39 omzoomd, voor het minstens gedeeltelijk afsluiten van de soldeerbek 38 en de soldeerkamer 33, tegen en langsheen het werkstuk 26. T.o.v. het frame 31 kunnen er nu een lengterichting 4 en een breedterichting 5 worden aangeduid, welke zich bij voorkeur uitstrekken langsheen de lengterichting 4 en breedterichting 5 van het warmtewisselend element 1. Het frame 31 is verder van voortschrijdingsmiddelen voorzien, voor onderlinge voortschrijding 40 van de soldeerbek 38 langs het werkstuk 1, bij voorkeur volgens de lengterichting 4. Dit mechanisme omvat daarbij minstens een beweeglijke soldeerbek 38 of een beweeglijk werkstuk 1. Optioneel omvatten de draagmiddelen 32 rollichamen, voor het rollend verplaatsbaar dragen van werkstukken 26. Nu is de inrichting 30 verder nog voorzien van een eerste afvoerkamer 41', en afvoermiddelen 42' voor het afvoeren van een luchtstroom 34' via die afvoerkamer 41', langsheen een afvoerbek 46' aan die afvoerkamer 41'. Bijvoorbeeld omvat laatstgenoemde luchtstroom 34' minstens een gedeelte van voorgenoemde, verhitte luchtstroom 34. Zodoende grijpt het verhitten plaats in een verhittingszone 43 aan de plaatstructuur 2, welke verhittingszone 43 een voorverhittingszone 45 omvat, ter hoogte van de eerste afvoerbek 46', en een soldeerzone 44 omvat, ter hoogte van de soldeerbek 38. Zodoende gaat een hete luchtstroom 34 in neerwaartse zin doorheen de plaatstructuur 2, ter hoogte van de soldeerzone 44. Minstens een deel van de stroom 34' buigt zijwaarts af om in opwaartse zin doorheen diezelfde plaatstructuur 2 te gaan, ter hoogte van de voorverhittingszone 45. De inrichting 30 omvat verder nog thermisch isolerende structuren 47, teneinde de warmteverliezen zo veel als mogelijk te beperken.

Figuur 5B toont een schematische dwarsdoorsnede van een gelijkaardige soldeerinrichting 30, nu verder omvattende een tweede afvoerkamer 41, en afvoermiddelen 42 voor het afvoeren van een luchtstroom 34 via die afvoerkamer 41, langsheen een afvoerbek 46 aan die afvoerkamer 41. Bijvoorbeeld omvat laatstgenoemde luchtstroom 34 minstens een gedeelte van voorgenoemde, verhitte luchtstroom 34. De verhittingszone 43 omvat daarbij verder nog een afkoelzone 48, ter hoogte van de tweede afvoerbek 46, voor het vertraagd afkoelen van het werkstuk 26. De voorverhittingszone 45, de soldeerzone 44, en de afkoelzone 48 strekken zich langs elkaar uit volgens de breedterichting 5, dwars op de figuur.

De positieve gasdruk in de soldeerkamer 33, de negatieve gasdrukken in de eerste afvoerkamer 41' en de tweede afvoerkamer 41, evenals de debieten en temperaturen van de relevante luchtstromen 34, en de onderlinge snelheid van voortschrijden 40 van de afvoerbekken 46 en soldeerbek enerzijds en het werkstuk 26 anderzijds, worden zodanig ingesteld dat het soldeermiddel (e.g. een soldeerpasta 10) het meest ideale temperatuurtraject doorloopt. Optioneel omvat de plaatstructuur 2 strekmetaal 14, waarbij de vleugrichting 24 zodanig is voorzien dat de verhitte luchtstroom 34 voornamelijk doorheen de plaatstructuur 2, richting de voorverhittingszone 45 wordt geleid, veeleer dan richting een eventuele afkoelzone 48.

Het dient benadrukt dat de hierin genoemde voorverhittingszone 45, soldeerzone 44 en afkoelzone 48 niet noodzakelijk exact overeenkomen met de overeenkomstige trajecten uit het ideale of opgelegde temperatuurtraject voor het soldeermiddel. Echter, typisch zullen deze zones en deze trajecten minstens gedeeltelijk overlappen.

Figuur 6 toont nog een perspectivistisch aanzicht van een soldeerinrichting 30 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Optioneel betreft het de soldeerinrichting 30 volgens figuur 5B. In elk geval omvat de inrichting 30 een frame 31 met een lengterichting 4 en een breedterichting 5. Het frame 31 is daarbij geschikt voor het houden van een plaatstructuur 2 en een meanderende buisstructuur 3, in stippellijn doorheen de plaatstructuur 2 getoond. De inrichting 30 omvat verder nog een soldeerkamer 33 met een rechthoekige soldeerbek 38 die in hoofdzaak de gehele breedte van het werkstuk 26 overspant, en die volgens de lengterichting 4 t.o.v. het werkstuk 26 kan worden verplaatst. Daartoe is op zijn minst het werkstuk 26 óf de soldeerbek 38 verplaatsbaar in de lengterichting 4. De soldeerkamer 33 is inwendig voorzien van een luchtverdelingskamer 36, welke kamer 36 zich met in hoofdzaak invariante doorsnede volgens de breedterichting doorheen de soldeerkamer 33 uitstrekt. De luchtverdelingskamer 36 is daarbij inwendig voorzien van een breedte-instelbare sluitflens 49. Een aangevoerde luchtstroom 34, vanuit aanvoermiddelen 35, kan niet voorbij de sluitflens 49 passeren. Enkel die uitblaasopeningen 37, tot aan de sluitflens 49, kunnen dus de soldeerkamer 33 van een verhitte luchtstroom 34 voorzien. Dit laat toepassing van de inrichting 30 op werkstukken 26 van verschillende breedtes toe, waarbij de sluitflens 49 overeenkomstig wordt ingesteld. Optioneel zijn de uitblaasopeningen 37 uitblaassleuven (niet getoond op de figuur), in hoofdzaak volgens de lengterichting georiënteerd, waarbij er langs en boven elk buissegment 8 minstens één sleuf is voorzien. Daarnaast of daarenboven kan de soldeerkamer twee of meerdere kamermodules 50 omvatten. Het aantal kamermodules 50 wordt daarbij gekozen en gewijzigd, al naargelang de breedte van de te solderen werkstukken 26. Langs weerszijden van de soldeerkamer 33 strekken zich nog een eerste 41' en een tweede 41 afvoerkamer uit; bijvoorbeeld gaat het om afvoerkamers 41 zoals hierboven beschreven. Beide zijn van afvoermiddelen 42 voorzien.

Figuur 7 toont nog een uitvoeringsvorm van een inrichting 30 voor het solderen van vlakke metalen werkstukken 26, bijvoorbeeld omvattende de soldeerkamer 33 volgens één der voorgaande figuren. De inrichting 30 omvat verder nog aanvoermiddelen 35 voor aanvoer van een verhitte luchtstroom 34 aan de soldeerinrichting 30, en afvoermiddelen 42 voor afvoer van een uitgaande luchtstromen 34' en 34. De inrichting 30 omvat daarbij turbines 51 voor regeling van deze luchtstromen 34, 34', 34. De genoemde aanvoermiddelen 35 omvatten een aanzuig 52 voor verse lucht, en de genoemde afvoermiddelen omvatten een filtersysteem 53 (e.g. omvattende een koolstoffilter), voor het filtreren van de uitgaande luchtstroom, alvorens deze te lozen. Verder omvat de inrichting nog een warmtewisselaar 54, voor terugwinning van warmte uit de uitgaande luchtstromen 34', 34, in de nieuwe inkomende luchtstroom 34.

De inrichting kan verder nog voorzien zijn van middelen voor het aandrukken van de plaatstructuur tegen de buisstructuur, tijdens, voorafgaand aan en/of volgend op soldering. Dergelijke middelen kunnen rollichamen en/of glijlichamen omvatten; bij voorkeur oefenen zij een mechanische druk op de plaatstructuur uit. Een bijkomend voordeel is dat zij de plaatstructuur optioneel verder afsluiten tegen de soldeerbek/afvoerbekken, zodat de luchtstroom in hogere mate doorheen de plaatstructuur wordt gedwongen.

De genummerde elementen op de figuren zijn:

1. Warmtewisselend element

2. Plaatstructuur

3. Buisstructuur

4. Lengterichting

5. Breedterichting

6. Aansluiting aanvoer

7. Aansluiting afvoer

8. Recht buissegment

9. Bochtsegment

10. Soldeerpasta

11. Buisvolume

12. Rupsbreedte

13. Rupshoogte

14. Strekmetaal

15. Strekbrug

16. Strekmaas

17. Kneukel

18. Dwarsrichting

19. Strekrichting

20. Brugbreedte

21. Brugdikte

22. Maasbreedte

23. Maaslengte

24. Vleug

25. Opening

26. Werkstuk

27. Contactpunt

28. Soldeerverbinding

29. Openingsranddeel

30. Soldeerinrichting

31. Frame

32. Draagmiddelen

33. Soldeerkamer

34. Luchtstroom

35. Aanvoermiddelen

36. Luchtverdelingskamer

37. Uitblaasopening

38. Soldeerbek

39. Bekranddeel

40. Voortschrijding

41. Afvoerkamer

42. Afvoermiddelen

43. Verhittingszone

44. Soldeerzone

45. Voorverhittingszone

46. Afvoerbek

47. Thermische isolatie

48. Afkoelzone

49. Sluitflens

50. Kamermodule

51. Turbines

52. Aanzuig

53. Filter

54. Wa rmtewisselaar

Het is verondersteld dat de huidige uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen die hierboven beschreven zijn en dat enkele aanpassingen of veranderingen aan de beschreven voorbeelden kunnen toegevoegd worden zonder de toegevoegde conclusies te herwaarderen.

Claims

CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element 1, het element 1 omvattende een metalen buisstructuur 3 en een gedeeltelijk open, metalen plaatstructuur 2, welke plaatstructuur 2 een veelheid aan openingen 25 definieert, en welke buisstructuur 3 warmtegeleidend met de plaatstructuur 2 is verbonden, en daarbij verder geconfigureerd is voor het voeren van een warmtetransportmedium; de werkwijze omvattende de stappen van:

het voorzien van de buisstructuur 3 en de plaatstructuur 2, het aanbrengen, tegen en langsheen de buisstructuur 3, van één of meerdere porties van een soldeerpasta 10, welke soldeerpasta 10 een vloeimiddel en een metaalpoeder omvat, het rangschikken van de plaatstructuur 2 tegen en langsheen de buisstructuur 3, minstens ter hoogte van de soldeerpasta 10, en het verhitten van de soldeerpasta 10 volgens een vooropgesteld temperatuurtraject, daarbij een soldeerverbinding 28 vormend, met het kenmerk, dat minstens een gedeelte van de soldeerpasta 10 bij dat rangschikken tot in of doorheen één of meerdere openingen 25 van de plaatstructuur 2 wordt gedwongen, en dat de soldeerpasta 10 daarbij een viscositeit bezit van minimaal 250 Pa-s en maximaal 350 Pa-s.
2. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 1, met het kenmerk, dat de buisstructuur 3 in hoofdzaak koper omvat en dat de plaatstructuur 2 in hoofdzaak aluminium omvat, waarbij voorgenoemd vloeimiddel minstens activatoren omvat voor interactie met aluminiumoxide.
3. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de plaatstructuur 2 een gestrekte plaatstructuur 14 omvat, waarbij de soldeerverbinding 28 zich in hoofdzaak volgens een strekrichting 19 van de plaatstructuur 2 uitstrekt.
4. De werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat de soldeerpasta 10 minimaal 65% en maximaal 85% aan metaalpoeder omvat, welk metaalpoeder in hoofdzaak tin en koper omvat.
5. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 4, met het kenmerk, dat het metaalpoeder ongeveer 97% tin en ongeveer 3% koper omvat.
6. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat het genoemde temperatuurtraject een soldeertemperatuur van minimaal 270°C en maximaal 300°C omvat, waarbij het metaalpoeder een gemiddelde partikelgrootte van maximaal 75 pm bezit.
7. Een werkwijze voor het vervaardigen van een warmtewisselend element 1, het element 1 omvattende een metalen buisstructuur 3 en een metalen plaatstructuur 2, welke buisstructuur 3 warmtegeleidend met de plaatstructuur 2 is verbonden, en daarbij verder geconfigureerd is voor het voeren van een warmtetransportmedium; de werkwijze omvattende de stappen van:

het voorzien van de buisstructuur 3 en de plaatstructuur 2, het aanbrengen, tegen en langsheen de buisstructuur 3, van één of meerdere porties soldeermiddel 10, het rangschikken van de plaatstructuur 2 tegen en langsheen de buisstructuur 3, minstens ter hoogte van het soldeermiddel 10, en het verhitten van het soldeermiddel 10 volgens een vooropgesteld temperatuurtraject, daarbij een soldeerverbinding 28 vormend;

de plaatstructuur 2 omvattende een lengterichting 4 en een breedterichting 5, volgens welke richtingen 4,5 zij een plaatlengte respectievelijk plaatbreedte bezit, met het kenmerk, dat het verhitten plaatsgrijpt in een positioneel veranderlijke verhittingszone 43 aan de plaatstructuur 2, welke zone 43 minimaal de plaatbreedte, en maximaal slechts een deel van de plaatlengte bestrijkt.
8. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 7, met het kenmerk, dat de plaatstructuur 2 een hogere warmtegeleiding bezit volgens de breedterichting 5 dan volgens de lengterichting 4.
9. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat de plaatstructuur 2 een veelheid aan openingen 25 definieert, waarbij het verhitten de stap omvat van het geleiden van een verhitte luchtstroom 34 doorheen één of meerdere van de openingen 25.
10. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 9, met het kenmerk, dat de genoemde verhittingszone 43 een voorverhittingszone 45 omvat.
11. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 10, met het kenmerk, dat de luchtstroom 34', in de voorverhittingszone 45, in een tegengestelde zin doorheen de openingen 25 wordt geleid.
12. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 9 tot en met 11, met het kenmerk, dat de luchtstroom 34' wordt weggeleid, met terugwinning van warmte.
13. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 7 tot en met 12, met het kenmerk, dat de soldeerverbinding 28 zich in hoofdzaak volgens de lengterichting 4 uitstrekt.
14. Een inrichting 30 voor het solderen van vlakke metalen werkstukken 26, welke werkstukken 26 daarbij van soldeermiddel 10 zijn voorzien, de inrichting 30 omvattende:

- een frame 31 omvattende een lengterichting 4 en een breedterichting 5, welk frame 31 voorzien is van draagmiddelen 32 voor het dragen van een werkstuk 26,

- een soldeerkamer 33 voor het blootstellen van dat werkstuk 26 aan een verhitte luchtstroom 34, voor verhitting van het werkstuk 26, en

- aanvoermiddelen 35 voor het aanvoeren van de verhitte luchtstroom 34 aan voorgenoemde soldeerkamer 33, met het kenmerk, dat de soldeerkamer 33 een open soldeerbek 38 vormt, voor vrijgave van de luchtstroom 34 langs de soldeerbek 38, aan het werkstuk 26, welke soldeerbek 38 daarbij een bekranddeel 39 omvat, voor het minstens gedeeltelijk afsluiten van de soldeerbek 38 en soldeerkamer 33, middels het werkstuk 26.
15. De inrichting 30 volgens voorgaande conclusie 14, met het kenmerk, dat het bekranddeel 39 in hoofdzaak langwerpig en rechthoekig is, en zich volgens de breedterichting 5 uitstrekt.
16. De inrichting 30 volgens één der voorgaande conclusies 14 en 15, met het kenmerk, dat zij verder nog voortschrijdingsmiddelen omvat, voor voortschrijding van de soldeerbek 38 langs het werkstuk 26 volgens de lengterichting 4.
17. De inrichting 30 volgens één der voorgaande conclusies 14 tot en met 16, met het kenmerk, dat zij minstens één afvoerkamer 41 omvat, en afvoermiddelen 42 voor het afvoeren van een luchtstroom 34' uit de afvoerkamer 41, welke afvoerkamer 41 een open afvoerbek 46 vormt.
18. De inrichting 30 volgens voorgaande conclusie 17, met het kenmerk, dat de afvoerbek 46 langs de soldeerbek 38 is voorzien.
19. De inrichting volgens één der voorgaande conclusies 14 tot en met 18, met het kenmerk, dat de soldeerkamer 33 een luchtverdelingskamer 36 omsluit, welke luchtverdelingskamer 36 een veelheid aan uitblaasopeningen 37 omvat.
20. De inrichting 30 volgens voorgaande conclusie 19, met het kenmerk, dat de uitblaasopeningen 37 regelmatig gepositioneerde uitblaassleuven omvatten, welke uitblaassleuven zich in hoofdzaak volgens de lengterichting 4 uitstrekken.
21. De inrichting 30 volgens één der voorgaande conclusies 19 en 20, met het kenmerk, dat de luchtverdelingskamer 36 zich volgens de breedterichting 5 5 uitstrekt, en daarbij een breedte-instelbare sluitflens 49 omvat.

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERVAARDIGEN VAN WARMTEWISSELENDE ELEMENTEN, EN ELEMENTEN ALS ZODANIG