TW201437593A - 製造用於板式熱交換器之板包裝件的方法 - Google Patents

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Abstract

一種製造用於一板式熱交換器之一板包裝件的方法，一種使用此板包裝件之板式熱交換器，及一種使用一雷射製程、一電子束製程、一電漿製程、一沖孔製程或一鑽孔製程之一孔製造製程以製造此板包裝件之用途。本發明亦係關於一種根據該方法製造之板包裝件(P)，該板包裝件(P)包括許多第一熱交換器板(A)及許多第二熱交換器板(B)。每一熱交換器板(A、B)具有一第一觀察孔(8)，且該等熱交換器板(A、B)中之至少一者的該觀察孔(8)由一周邊輪緣(20)包圍。該等第一熱交換器板(A)及該等第二熱交換器板(B)結合至彼此，且按使得該等周邊輪緣(20)一起界定延伸穿過該板包裝件(P)的一入口通道(9)之此方式並排配置。該等第一熱交換器板(A)及/或該等第二熱交換器板(B)之該周邊輪緣(20)具有至少一通孔(25)，從而形成一流體過道(26)，從而允許該入口通道(9)與第一板間隙(3)之間的一連通。該至少一通孔(25)係在該第一熱交換器板(A)與該第二熱交換器板(B)已結合至彼此以形成該板包裝件(P)之一條件下製造。

Description

製造用於板式熱交換器之板包裝件的方法
本發明大體係關於製造板式熱交換器之板包裝件的方法，及此板包裝件。另外，本發明係關於包含此板包裝件之板式熱交換器及在此板包裝件中製造之孔。
本發明大體係關於用於製造待用於板式熱交換器(詳言之，呈蒸發器之形式的板式熱交換器，亦即，經設計用於冷凍系統中流體之蒸發的板式熱交換器)中之板包裝件的方法。冷凍系統可為以實例說明之空氣調節系統、冷卻系統或熱泵系統。通常地，此冷凍系統除蒸發器外亦包含壓縮機、冷凝器及膨脹閥，前述各者經串聯地耦接。不言而喻，板包裝件亦可用於諸如蒸汽蒸發器中之蒸汽的其他流體之分佈。
典型板式熱交換器包括具有許多第一熱交換器板及許多第二熱交換器板之板包裝件，該等第一熱交換器板及該等第二熱交換器板以使得第一板間隙形成於每一對相鄰之第一熱交換器板與第二熱交換器板之間且第二板間隙形成於每一對相鄰之第二熱交換器板與第一熱交換器板之間的此方式接合至彼此且並排配置。第一板間隙與第二板間隙彼此分開，且以交替次序並排設置於板包裝件中。實質上，每一熱交換器板具有至少 第一觀察孔及第二觀察孔，其中第一觀察孔形成至第一板間隙之第一入口通道，且第二觀察孔形成自第一板間隙起之第一出口通道。
在此種類之板包裝件中，板時常經銅焊、結合或熔焊在一起。然而，密封墊亦可用作相鄰熱交換器板之間的密封構件。
供應至此板式熱交換器之入口通道以供蒸發的流體(亦即，致冷劑)通常以氣態及液態兩者存在。此板式熱交換器被稱為二相蒸發器。難以按以下方式提供流體至不同板間隙之均勻或最佳分佈：例如，均勻或最佳化數量之流體經供應並流經每一板間隙。此情形之一原因可為，流體在已穿過膨脹閥之後在其進入入口通道時已被部分蒸發，且在沿著入口通道之整個長度之通過期間並不保持於同質液體/蒸氣混合物之狀態中，而是傾向於分別部分分成液體流及蒸氣流。
流體至板式熱交換器中不同蒸發流道的不均勻分佈導致板式熱交換器之部件之效率低下的使用。此外，流體可不必要地變得過熱。此外，一些通道可被液體流體注滿，且亦存在一些液體可存在於出口處的風險。後者歸因於液體進入壓縮機之風險而應被避免。
為了避免上述類型之板式熱交換器中流體之不均勻分佈的問題，先前已在SE 8702608-4中建議在板式熱交換器之入口通道與形成用於流體之蒸發流道之每一板間隙之間的每一過道中配置一限制構件。該限制構件可為配備有孔且圍繞觀察孔配置於相鄰成對熱傳遞板之間的環或墊圈。替代性地，限制構件可為配備有多個孔或孔隙且配置於板式熱交換器之入口通道中的管。作為再一替代例，亦已在SE 8702608-4中建議藉由摺疊板邊緣部分來產生限制構件，作為熱傳遞板的整體部分，從而定界兩個 相鄰熱交換器板之入口埠以邊緣對邊緣地抵靠彼此地鄰接。然而，在小區域中，形成入口開口，從而允許流體進入相鄰板之間的流道。
配備有上述種類之限制構件的板式熱交換器在其製造期間引起若干困難。當組裝板式熱交換器時，分開的環或墊圈之使用已導致環或墊圈位於正確位置中的問題。呈管之形式的限制構件具有如下缺點：限制構件必須具有適應於包括於板包裝件中之熱交換器板之數目的長度，且其亦必須關於通向熱交換器板之間的流道之入口過道正確地定位。視難以獲得如SE 8702608-4中所提議的通向板間隙之良好界定之入口開口的事實而定，板之埠邊緣部分的摺疊亦已展示為不切實際的。
WO2010/069872A1係關於設計板式熱交換器之問題，該板式熱交換器足夠剛性以耐受在使用二氧化碳作為冷卻劑時使用的高冷卻劑壓力。該文獻提供對銅焊之熱交換器由於扯開力在埠開口周圍最高而在經受高壓力情況下傾向於靠近埠開口斷裂之事實的解決方案。文獻揭示一種銅焊之熱交換器，其中每一熱交換板配備至少部分包圍埠開口之一埠裙部。由於熱交換器板經堆疊，因此埠裙部彼此重疊，以藉此形成類管狀組態。埠裙部配備預製孔以藉此使流體在其穿過埠開口期間的壓力降最小化。
又一解決方案揭示於US 2008/0196874中，其中個別熱交換器板配備有包圍觀察孔之套環。藉由套環，在熱交換器板經堆疊以形成板包裝件時，形成平滑入口通道。兩個相鄰板中之至少一者中的密封區域可配備形成入口過道的至少一狹窄凹座或溝槽，從而允許流體自入口通道至板間隙的流動。再次，藉由銅焊，存在凹座或溝槽受焊料阻斷的清晰風險，此情形提供不受控且不可預測之流動型樣。另外，歸因於實際且經濟原因， 鑒於特定消費者之需求設計並最佳化板式熱交換器的自由度就分佈流體之通孔的數目及位置而言受到限制。
本發明之目標為提供一種製造待用於板式熱交換器中之板包裝件的改良之方法，從而補救或至少減輕上述問題及缺陷。
製造板包裝件之方法應容易且節省成本。
另外，視大小及所意欲之效率而定，製造板包裝件之方法應允許在設計板包裝件時之大自由度，亦即，板式熱交換器適應於特定消費者的需求。如上文所提及，彼工作中之極重要參數為提供流體至熱交換器板之間的各種蒸發流道之均勻分佈。
又一目標為允許在很大程度上使用現成熱交換器板。
此目標藉由一種製造用於一板式熱交換器之一板包裝件的方法來達成，該方法包含如下步驟：提供許多第一熱交換器板及許多第二熱交換器板，每一熱交換器板具有一第一觀察孔，其中該等熱交換器板中之至少一者的該觀察孔由一周邊輪緣包圍；以一交替次序並排地配置該等第一熱交換器板與該等第二熱交換器板，其中該等周邊輪緣一起界定一延伸穿過該等第一熱交換器板及該等第二熱交換器板之一入口通道；將該等第一熱交換器板與該等第二熱交換器板彼此接合以形成該板包裝件。
該方法之特徵在於該等第一熱交換器板與該等第二熱交換器板已彼此接合之一條件下，在該等第一熱交換器板及/或該等第二熱交換器板之該等周邊輪緣中製造至少一通孔。
貫穿此文獻，將使用術語周邊輪緣。術語周邊輪緣應理解為 套環，該套環可為與熱交換器板一起形成之部件，或與熱交換器板永久接合之分開部件。在後者狀況下，周邊輪緣的徑向厚度可不同於熱交換器板之基底材料的徑向厚度。不言而喻，周邊輪緣之材料可不同於熱交換器板之基底材料的材料。
藉由在熱交換器板已經接合以形成板包裝件時製造至少一通孔，提供許多重要優點。
熱交換器板並非必須鑒於個別熱交換器板中通孔之數目及其位置來定製，而是可為現成產品。此情形因而促進板包裝件之生產。又，此情形促進熱交換器板之堆疊程序，此係由於可排除任何個別定製板的識別。
藉由該方法，板包裝件可以非常高靈活度及準確度適應於就以一型樣定位通孔從而提供流體貫穿板包裝件之第一間隙的最佳分佈而言的特定消費者之需要。此最佳化可基於電腦進行之流動模擬。如下文將論述，已知曉通孔之獲得最佳化流動/操作的定位為極其複雜問題。另外，藉由在接合個別熱交換器板之後製造至少一通孔，因此形成之通孔將始終具有良好界定之橫截面及良好界定之過道，而無來自焊料的任何堵塞等。
至少一通孔可藉由使用雷射束製程、電子束製程或電漿製程的熱製程來製造。此外，至少一通孔可藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。
此等方法允許孔製造製程係基於自諸如流動模擬以及熱製程需要的噴嘴、鏡及光學器件之移動之模擬的進階模擬產生之數值模型。另外，方法允許視諸如穿透之材料之厚度的參數而需要之對功率的高度控 制，同時仍不影響周圍材料。
根據另一態樣，本發明係關於一種根據該方法製造之用於板式熱交換器之板包裝件，該板包裝件包括許多第一熱交換器板及許多第二熱交換器板，其以使得一第一板間隙形成於每一對相鄰之第一熱交換器板與第二熱交換器板之間且一第二板間隙形成於每一對相鄰之第二熱交換器板與第一熱交換器板之間的此方式接合至彼此且並排配置，其中該等第一板間隙及該等第二板間隙彼此分開且以一交替次序並排設置於該板包裝件中，其中每一熱交換器板具有一第一觀察孔，其中該等熱交換器板中之至少一者的該觀察孔由一周邊輪緣包圍，該等第一熱交換器板及該等第二熱交換器板接合至彼此，且以使得該等周邊輪緣一起界定延伸穿過該板包裝件的一入口通道之此方式並排配置，且該第一熱交換器板及/或該第二熱交換器板之該周邊輪緣具有至少一通孔，從而形成允許該入口通道與該等第一板間隙之間的一連通之一流體過道。
該板包裝件之特徵在於，該至少一通孔在該等第一熱交換器板及該等第二熱交換器板接合至彼此以形成該板包裝件的一條件下製造。
該周邊輪緣可為與該熱交換器板整體地形成之一凸緣部分。該周邊輪緣可因此在形成熱交換器板時形成，或在分開步驟中形成。如在入口通道之縱向延伸中看出的凸緣部分之縱向延伸取決於諸如熱交換器板材料之延性的參數及所使用之壓製工具的設計。
周邊輪緣可為與熱交換器板永久接合的輪緣形物品。至熱交換器板之接合可藉由諸如銅焊、熔焊、結合或黏著劑的任何合適方法來進行。應理解，因而，輪緣形物品可由與熱交換器板不同的材料且以另一厚 度來製造。
板包裝件中之熱交換器板可經由銅焊、熔焊、黏著劑或結合接合至彼此。應理解，接合可為永久的。在周邊輪緣為永久接合至熱交換器板之輪緣形物品的狀況下，該輪緣形物品可在將板包裝件之熱交換器板接合至彼此同時製造。
每一周邊輪緣中之至少一通孔可配置於以下兩者中：周邊輪緣的具有對應於一單一熱交換器板之材料厚度的一材料厚度之一部分，或周邊輪緣的具有對應於兩個或兩個以上熱交換器板之材料厚度的一材料厚度之一部分。
周邊輪緣可經配置以形成一搭接，該搭接具有基本上平行於入口通道之縱向延伸或基本上垂直於入口通道之縱向延伸的一縱向延伸。
在基本上平行之延伸的狀況下，可形成具有基本上平滑之包封表面的入口通道。不言而喻，具有平行延伸之所得搭接可形成有周邊輪緣之凸緣部分的自由邊緣，該等自由邊緣在相同方向上定向，或面對彼此定向。
周邊輪緣可具有一自由邊緣部分，且其中組成一對相鄰之第一熱交換器板及第二熱交換器板的一第一熱交換器板與一第二熱交換器板可相互接合，使得自由邊緣部分在一至少部分重疊條件中在同一方向上配置；在一至少部分重疊條件中在相反方向上配置；或在一鄰接條件下在該等相反方向上配置。不言而喻，同一板包裝件內之板可藉由搭接與對接之混合來接合。
周邊輪緣可具有一凸緣部分，且第一對第一熱交換器板與第 二熱交換器板中之第一熱交換器板的凸緣部分可經配置以至少部分重疊第一對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第二熱交換器板的凸緣部分，且其中第一對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第二熱交換器板的凸緣部分可經配置以至少部分重疊第二相鄰對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第一熱交換器板的凸緣部分。
周邊輪緣可具有一凸緣部分，且第一對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第一熱交換器板的凸緣部分可經配置以處於與第二相鄰對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第一熱交換器板的凸緣部分之至少部分重疊條件中。
周邊輪緣可具有一凸緣部分，且一第一對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之該第一熱交換器板的凸緣部分可經配置以至少部分重疊第一對第一熱交換器板與第二熱交換器板中之第二熱交換器板的凸緣部分。
根據另一態樣，本發明係關於一種包含根據上文給出之實施方式中的任一者之板包裝件的板式熱交換器。
根據又一態樣，本發明係關於一雷射束製程、一電子束製程或一電漿製程的為了在一板包裝件之入口通道中製造至少一通孔的目的之用途，該至少一通孔在組成該板包裝件之熱交換器板已彼此接合的一條件下來製造。此情形同樣給予先前已鑒於本發明之板包裝件論述的許多優點。為了避免任何不當重複，參考以上論述。
本發明之再其他目標、特徵、態樣及優點將自以下詳細描述以及自圖式顯而易見。
現將參照隨附示意性圖式以實施例方式來描述本發明之實施方式，其中圖1示意性地揭示典型板式熱交換器之側視圖。
圖2示意性地揭示圖1中的板式熱交換器之正視圖。
圖3示意性地揭示板式熱交換器之入口或出口通道之橫截面。
圖4高度示意性地揭示典型第一熱交換器板之正視圖。
圖5高度示意性地揭示典型第二熱交換器板之正視圖。
圖6至圖9揭示根據本發明的板包裝件之入口通道之橫截面之四個不同實施方式。
圖10至圖11高度示意性地揭示根據本發明的板包裝件之入口通道之橫截面的一部分之兩個額外實施方式。
圖12高度示意性地揭示本發明應用於所謂的半熔焊或半結合板包裝件。
圖1至圖3揭示板式熱交換器1之一典型實例。板式熱交換器1包括一板包裝件P，該板包裝件P由彼此並排設置之許多熱交換器板A、B形成。板式熱交換器1包含兩個不同類型之熱交換器板，其在下文中叫作第一熱交換器板A(見圖3及圖4)及第二熱交換器板B(參見圖3及圖5)。板包裝件P包括實質上相同數目個第一熱交換器板A與第二熱交換器板B。如自圖3顯然，熱交換器板A、B以使得第一板間隙3形成於每一對相鄰之第一熱交換器板A與第二熱交換器板B之間的此方式並排設置， 且第二板間隙4形成於每一對相鄰之第二熱交換器板B與第一熱交換器板A之間。
每一第二板間隙因此形成一各別第一板間隙3，且其餘板間隙形成各別第二板間隙4，亦即，第一板間隙3及第二板間隙4以交替次序設置於板包裝件P中。此外，第一板間隙3及第二板間隙4實質上完全彼此分開。
板式熱交換器1可有利地經調適以作為未揭示之冷卻劑迴路中的蒸發器而操作。在此蒸發器應用中，第一板間隙3可形成用於係冷凍劑之第一流體的第一過道，而第二板間隙4可形成用於第二流體之第二過道，該第二流體經調適以由第一流體冷卻。
所揭示板包裝件P亦配備一上端板6及一下端板7，該上端板6及下端板7設置於板包裝件P的各別側上。
在所揭示之實施方式中，熱交換器板A、B以及端板6、7永久地接合至彼此。此永久接合可經由銅焊、熔焊、黏著劑或結合來有利地執行。在接合期間，藉由銅焊，合適數目個熱交換器板典型地藉由呈位於相鄰熱交換器板A、B之間的薄片、圓盤或糊狀物之形狀的焊料(圖中未示)堆疊於彼此上，且隨後整個板包裝件P在烘箱中加熱直至該焊料熔融。此將導致承載接觸表面之間的永久接合。
如尤其自圖2、圖4及圖5顯而易見，實質上每一熱交換器板A、B具有四個觀察孔8。第一觀察孔8形成至第一板間隙3之第一入口通道9，其實質延伸穿過整個板包裝件P，亦即，所有板A、B及上端板6。第二觀察孔8形成自第一板間隙3之第一出口通道10，其亦實質延伸穿過 整個板包裝件P，亦即，所有板A、B及上端板6。第三觀察孔8形成至第二板間隙4之第二入口通道11，且第四觀察孔8形成自第二板間隙4起之第二出口通道12。又，此等兩個通道11及12實質延伸穿過整個板包裝件P，亦即，所有板A、B及上端板6。四個觀察孔8在所揭示之實施方式中設置於實質上矩形熱交換器板A、B之各別拐角附近。然而，應理解，其他位置為可能的，且本發明不應限於所說明及揭示之位置。
在每一熱交換器板A、B之中心區域中，存在活性熱傳遞區域18，該熱傳遞區域18以本質上已知之方式配備具脊及谷之波紋19。熱傳遞區域18當然可具有其他種類之型樣或甚至根本無型樣。
現轉至圖6，將論述根據本發明的板包裝件P之第一實施方式。更確切而言，圖6揭示第一入口通道9中及周圍之一部分。根據上文所論述之先前技術板式熱交換器，複數個熱交換器板A、B以使得第一板間隙3形成於每一對相鄰之第一熱交換器板A與第二熱交換器板B之間且第二板間隙4形成於每一對相鄰之第二熱交換器板B與第一熱交換器板A之間的此方式並排地設置。每一第二板間隙因此形成各別第一板間隙3，且其餘板間隙形成各別第二板間隙4。因此，第一板間隙3及第二板間隙4以交替次序設置於板包裝件P中。此外，第一板間隙3及第二板間隙4實質上完全彼此分開。
每一熱交換器板A、B之每一第一觀察孔8可由呈與各別熱交換器板A、B整體形成之凸緣部分21之形式的周邊輪緣20包圍。因此，周邊輪緣20同樣在形成熱交換器板時形成。應理解，周邊輪緣20同等地可為與熱交換器板永久接合的輪緣形物品。此接合可在接合熱交換器板A、B 以形成板包裝件P時進行。接合亦可作為堆疊熱交換器板A、B之前的分開步驟進行。
第一熱交換器板A與第二熱交換器板B經堆疊，使得第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的周邊輪緣20經配置而處於與第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第二熱交換器板B的周邊輪緣20之至少部分重疊條件中。第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第二熱交換器板B的周邊輪緣20經配置以至少部分重疊第二相鄰對P2第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的周邊輪緣20。藉此，重疊關係形成在入口通道9之圓周方向上延伸的搭接22。另外，搭接22具有基本上對應於第一入口通道9之縱向延伸L的縱向延伸。另外，周邊輪緣20之自由邊緣23皆基本上在平行於第一入口通道9之縱向延伸L的相同方向上指引。藉此，產生入口通道9之基本上平滑之包封表面24。自由邊緣可經定向以面向經由入口通道9之所意欲順流(downstream flow)或所意欲逆流(upstream flow)。
應理解，為了允許此種類之重疊，周邊輪緣20之凸緣部分21鑒於第一入口通道9之縱向延伸L而形成小角度α。角度α以非限制性實例說明可為在5度至25度之範圍內，且更佳地係在7至12度之範圍內。合適角度α取決於諸如壓入深度之參數，該壓入深度又取決於用以形成入口通道9之預切孔(圖中未示)的基底材料及設計。不言而喻，在周邊輪緣為與熱交換器板接合之分開物品的狀況下，角度α可低為0度至10度。
如在入口通道9之縱向延伸L中看出的搭接22中之重疊距 離較佳地應足夠大以提供緊密接合。關於緊密接合，其意謂不應允許經由接合穿過入口通道之包封表面24的流體流。典型地，作為非限制性實例，接合之重疊距離可在1mm至3mm之範圍中。影響參數以實例說明為壓入期間的容許度、任何回彈、基底材料中的材料之類型、接合方法之類型等。
搭接22同樣在形成並接合板包裝件P時形成。較佳地，藉由使用與在接合板包裝件P時所使用相同的接合方法(亦即，銅焊、熔焊、黏著劑或結合)來進行搭接22。因此，搭接22被看作永久接合。應強調的是，諸如焊料之接合材料並未說明於圖6中。
許多通孔25配置於第一熱交換器板A或第二熱交換器板B之周邊輪緣20的凸緣部分21中。通孔25確實各自形成流體過道26，從而允許入口通道9與第一板間隙3之間的連通。
可在周邊輪緣20及其凸緣部分21之一部分中製造通孔25，該部分具有對應於一個單一熱交換器板A、B之材料厚度的一材料厚度。亦應理解，通孔25可經製造以延伸穿過雙倍材料厚度，若通孔在搭接22之重疊區域中製造，則情況如此。在一些情形下，甚至三倍材料厚度可為可能的。應理解，就在孔製造製程期間穿透材料所需之能量而言，單一厚度材料為較佳的。又，材料厚度愈薄，則沿著通孔25之縱向延伸提供的橫截面愈均一。儘管將通孔25說明為圓形孔，但應理解，實際上任何橫截面係可能的。在圓形孔之狀況下，典型直徑在0.2mm至3mm之範圍內。然而，此被看作一非限制性實例。
至少一通孔25在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P的條件下製造。因此，個別熱交換器板A、B 經堆疊且接合以形成板包裝件P，且接著製造通孔25。當達到通孔25之數目時，此允許通孔25的如在入口通道9之圓周及縱向延伸L中看出的位置及又通孔25的鑒於搭接22之重疊區域的位置之大自由度。後者基本上係就穿透之材料厚度而言。
因此，就通孔25之數目及位置而言，個別熱交換器板A、B同樣不得為定製的。相反地，熱交換器板A、B可為現成產品。另外，在接合製程期間不存在任何預製造之通孔受到焊料、黏著劑、熔焊材料或類似者阻斷的風險。
通孔25較佳地藉由使用雷射束製程、電子束製程或電漿方法之熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。下文將分開來論述此等製程。
現轉至圖7，揭示第二實施方式。圖7揭示在板包裝件P之第一入口通道9中及周圍的一部分。板包裝件P之總體設計同樣先前已在上文論述，且為了避免不當重複，參考先前論述。
第一熱交換器板A與第二熱交換器板B經堆疊，使得第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的周邊輪緣20經配置而處於與同一第一對P1熱交換器板A、B中之第二熱交換器板B的周邊輪緣20之至少部分重疊條件中。重疊條件因此形成在入口通道9之圓周方向上延伸的搭接22。另外，搭接22具有基本上對應於入口通道9之縱向延伸L的縱向延伸。周邊輪緣20之自由邊緣23基本上在平行於第一入口通道9之縱向延伸L的相同方向上指引。
在第一對P1熱交換器板A、B的搭接22與第二相鄰對P2 熱交換器板A、B之搭接22之間不存在連接。因此，小腔室27界定於每一對熱交換器板A、B之間，該腔室27具有面向入口通道9之一開端。然而，藉由相鄰之第一對P1熱交換器板A、B與第二對P2熱交換器板A、B之間的後部接合部分28，不存在腔室27與第一向後配置之板間隙3及第二向後配置之板間隙4之間的連通。
因而，在此實施方式中，入口通道9不具有基本上平滑之包封表面24。
許多通孔25配置於第一熱交換器板A之凸緣部分21中。通孔25確實各自形成流體過道26，從而允許入口通道9與第一板間隙3之間的連通。至少一通孔25係在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P的條件下製造。
通孔25可在周邊輪緣20之凸緣部分21之一部分中製造，該部分具有對應於一個單一熱交換器板之材料厚度的一材料厚度。
通孔25較佳地藉由使用雷射束製程或電子束製程之熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。下文將分開來論述此等製程。
現轉至圖8，揭示第三實施方式。圖8揭示在板包裝件P之第一入口通道9中及周圍之一部分。板包裝件P之總體設計同樣先前已在上文論述，且為了避免不當重複，參考先前論述。
第一熱交換器板A之周邊輪緣20具有基本上平行於入口通道9之縱向延伸L延伸的凸緣部分21。第二熱交換器板B之周邊輪緣20具有基本上垂直於入口通道9之縱向延伸L延伸的凸緣部分21。
第一熱交換器板A與第二熱交換器板B經堆疊，使得第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的凸緣部分21經配置而處於與第二相鄰對P2第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的對應的凸緣部分21之至少部分重疊條件中。因此，兩個連續第一熱交換器板A、B之凸緣部分21形成基本上平行於第一入口通道9之縱向延伸L延伸的一搭接22。另外，搭接22在入口通道9之圓周方向上延伸。此導致第一入口通道9的基本上平滑之包封表面24。
另外，第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第二熱交換器板B的凸緣部分21經配置以與第二相鄰對P2第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的周邊輪緣20之一部分28鄰接並接合。部分28基本上垂直於入口通道9之縱向延伸L配置。部分28與搭接22一起確實皆提供界定第一板間隙3之緊密接合。
許多通孔25配置於第一熱交換器板A之周邊輪緣20的凸緣部分21中。通孔25確實各自形成流體過道26，從而允許入口通道9與第一板間隙3之間的連通。至少一通孔25係在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P的條件下製造。
在此實施方式中，通孔25係在周邊輪緣20之凸緣部分21之一部分中製造出，該部分具有對應於一個單一熱交換器板A、B之材料厚度的一材料厚度。
通孔25較佳地藉由使用雷射束製程或電子束製程之熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製 造。下文將分開來論述此等製程。
現轉至圖9，揭示第四實施方式。圖9揭示在板包裝件P之第一入口通道9中及周圍之一部分。另外，圖9僅揭示第一板間隙3之一部分。板包裝件P之總體設計同樣先前已在上文論述，且為了避免不當重複，參考先前論述。
第一熱交換器板A及第二熱交換器板B之周邊輪緣20各自具有在基本上垂直於入口通道9之縱向延伸L之平面中延伸的凸緣部分21。兩個凸緣部分21經配置以彼此鄰接並接合，且形成搭接22。
第一熱交換器板A與第二熱交換器板B經堆疊，使得第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第一熱交換器板A的周邊輪緣20之凸緣部分21經配置而處於與第一對P1第一熱交換器板A與第二熱交換器板B中之第二熱交換器板B的周邊輪緣20之對應的凸緣部分21之至少部分重疊條件中。因此，形成對P1的第一熱交換器板A與第二熱交換器板B之凸緣部分21形成基本上垂直於第一入口通道9之縱向延伸L延伸的一搭接22。另外，搭接22在入口通道9之圓周方向上延伸。此導致第一入口通道9的不平坦之凸緣包封表面24。
許多通孔25配置於第一熱交換器板A或第二熱交換器板B之周邊輪緣20的凸緣部分21中。通孔25確實各自形成流體過道26，從而允許入口通道9與第一板間隙3之間的連通。
在此實施方式中，通孔25可在第一熱交換器板A或第二熱交換器板B中製造。另外，通孔25配置於凸緣部分中，該凸緣部分具有對應於一個單一熱交換器板A、B之材料厚度的一材料厚度。
至少一通孔25係在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P之條件下製造。
通孔25較佳地藉由使用雷射束製程或電子束製程之熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。下文將分開來論述此等製程。
現參看圖10及圖11，將論述本發明之板包裝件P的兩個額外實施方式。圖10及圖11僅揭示入口通道之一部分且為高度示意性的。以實例說明，圖10及圖11不說明第一及第二板間隙。板包裝件P之總體設計同樣先前已在上文論述，且為了避免不當重複，參考先前論述。
在所揭示之實施方式中，第一熱交換器板A與第二熱交換器板B之周邊輪緣20各自具有在基本上平行於入口通道9之縱向延伸L之平面中延伸的凸緣部分21。在圖10中，凸緣部分21之自由邊緣23在面向彼此之相反方向上配置，且亦在至少部分重疊之條件下彼此接合，從而形成搭接22。在圖11中，凸緣部分21之自由邊緣23在面向彼此之相反方向上配置，且按鄰接關係邊緣對邊緣地彼此接合。因此，其形成對接。
根據上文所論述之實施方式，許多通孔25配置於第一熱交換器板A或第二熱交換器板B之周邊輪緣20的凸緣部分21中。通孔25確實各自形成流體過道26，從而允許入口通道9與第一板間隙3之間的連通。至少一通孔25在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P的條件下製造。通孔25較佳藉由使用雷射束製程或電子束製程之熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。下文將分開來論述此等製程。
現參看圖12，揭示如應用至所謂的半熔焊或半結合板包裝件之本發明。所揭示之實施方式係基於具有對應於先前在圖9中揭示之總體設計的總體設計之板包裝件P。差異在於，包括於板包裝件中之熱交換器板A、B經逐對永久接合，其中每一對P1、P2形成一盒30。另外，密封墊29配置於每一盒30之間。
在下文，將論述所提及之孔製造製程。如上文所給出，通孔25較佳地藉由使用雷射束製程或電子束製程的熱製程來製造。替代性地，通孔25藉由使用沖孔製程或鑽孔製程之機械製程來製造。
以雷射開始，亦稱為雷射束機械加工(LBM)之雷射束製程為將叫作雷射束的高度相干光之光束朝向工件指引的機械加工製程。由於雷射束之射線係單色的且平行，因此光束可聚焦至極小直徑且在嚴格受限之區域處產生極高能量含量。存在對於熟習此項技術者熟知之許多可利用之雷射器，諸如，CO2雷射器、釹雷射器(Nd雷射器)及釹釔鋁石榴石(Nd-YAG)雷射器。
在孔製造製程期間，包含光學器件及鏡(圖中未示)之數值控制頭部100(見圖3)插入至入口通道內且沿著入口通道之內部移動，藉以可藉由將雷射束指引至待製造之孔的所意欲之位置來製造複數個通孔。孔製造可被看作鑽孔或切割操作。有可能使用所謂的脈衝雷射器，其中在短週期內提供高功率能量叢發。假定需要任何冷卻，可提供此脈衝雷射器。
圓柱孔之雷射鑽孔通常經由工件材料經由吸收來自雷射束之能量的熔融及/或蒸發(亦被稱作切除)而發生。因此，雷射束製程提供基本上無碎屑形成之孔製造製程，且因此不存在碎屑聚集於板包裝件內部 從而冒著未來操作出問題之風險的風險。
作為一替代性方法，有可能使用電子束機械加工(EBM)。EBM為集中於狹窄電子束中之高速率電子指向工件從而產生使材料熔融及/或蒸發之熱量的製程。EBM可用於極準確之切割或鑽孔。由於電子在極小體積中將其動能轉化成熱量，因此受電子束衝擊之材料在極短時間內蒸發。在孔製造製程期間，包含所需要之噴嘴(圖中未示)之數值控制頭部100(見圖3)插入至板包裝件之入口通道之內部中且沿著該內部移動，藉以可以極高準確度製造複數個通孔。
電漿切割或電漿鑽孔為使用電漿矩之方法。在該製程中，惰性氣體(在一些單元中，為壓縮空氣)以高速度自噴嘴吹出。同時，電弧經由自噴嘴至正切割之表面的氣體形成。此將氣體中之一些轉變成電漿。電漿足夠熱以使正切割之金屬熔融，且電漿亦移動得足夠快以將熔融金屬吹離切口。在孔製造製程期間，包含所需要之噴嘴(圖中未示)的數值控制頭部100(參見圖3)插入至板包裝件之入口通道之內部中且沿著該內部移動，藉此可以極高準確度製造複數個通孔。
在上文給出之實施方式中，已高度示意性地說明了通孔25之數目、大小、幾何形狀及位置。通孔25已說明為圓形孔，但應理解，其他幾何形狀係可能的。
由於至少一通孔25在第一熱交換器板A與第二熱交換器板B已接合至彼此以形成板包裝件P的條件下製造，因此提供大的靈活性。現成熱交換器板可用以形成板包裝件P，且接著就將流體自入口通道9分佈至個別第一板間隙3的通孔25之數目、大小、幾何形狀及位置而言，所得 板包裝件P可為定製的。
此提供允許極高靈活性之新可能性。以實例說明，取決於熱交換器之所意欲用途且取決於定尺寸之效率，就熱交換器板A、B之數目及熱交換器板的類型而言，可對板包裝件P定尺寸。貫穿此製程，可使用現成熱交換器板。接著，板包裝件P可放在一起，且藉由諸如銅焊、熔焊、黏著劑或結合之任何所要的方法接合。所得板包裝件P接著經受使用雷射束製程、電子束製程或電漿製程之熱製程，其中製造出通孔25的定製特定型樣。孔型樣可藉由使用數值控制操作而以高準確度來製造。孔型樣可基於計算，或基於特定定製需求的流體流之模擬。
在設計板式熱交換器時待解決之問題中的一者為提供流體在入口通道內部且至個別第一板間隙內之均勻分佈，且亦允許個別板間隙內的均勻分佈，以便儘可能有效地使用熱交換器板之可利用的熱傳遞表面。至第一板間隙內之分佈由通孔提供，且應理解，通孔圍繞且沿著入口通道之圓周包絡表面的分佈取決於消費者之需求可在熱交換器之間有變化。亦應理解，如沿著入口通道之縱向方向看出，分佈可甚至在同一板包裝件內變化。
因此，遵循通孔之位置及分佈的複雜性，一旦已形成並接合了板包裝件則現藉由本發明來製造通孔的事實基於定製特定需求及效率之最佳化提供板式熱交換器之設計的全新可能性。
本發明已藉由配置於矩形熱交換器板A、B之拐角中之觀察孔8及藉此亦第一入口通道9貫穿本文獻進行了說明及揭示。然而，應理解，又其他幾何形狀及位置在保護範疇內係可能的。又，觀察孔8已說明 並揭示為圓形孔。應理解，其他幾何形狀在保護範疇內為可能的。
應理解，本發明亦適用於板包裝件藉由延伸穿過熱交換器板以及上端板及下端板的系緊螺栓而保持在一起的類型之板式熱交換器(未揭示)。在後者狀況下，密封墊可用於熱交換器板之間。
板式熱交換器可配備有若干入口及出口通道，而通道之形狀及位置可自由地選擇。舉例而言，板式熱交換器可為具有六個埠的針對三種不同流體之雙重迴路熱交換器。在後者狀況下，並非每一熱交換器板或每一第二熱交換器板及其有關輪緣配備至少一通孔，而是每隔四個熱交換器板配備至少一通孔。
因而，儘管本發明在上文已舉例說明為每一個別熱交換器板或每隔兩個熱交換器板及其有關輪緣配備有至少一通孔，但應理解，情況並非必須如此。相反地，應理解，通孔應配置於輪緣中，從而提供對意欲收納待經由實際入口通道饋入之流體之板間隙的接取，該實際入口通道由複數個相互接合之熱交換器板的輪緣形成。
儘管已將孔製造製程描述為使用雷射、電子束或電漿之熱製程，但應理解，有可能亦使用噴水方法(在具有或無研磨劑情況下)或甚至諸如穿孔或鑽孔之機械孔製造製程。
在所揭示之實施方式中，板包裝件沿著入口通道之完全範圍展現同一接合類型。應理解，板包裝件之入口通道可展現不同接合類型之組合，亦即，搭接與對接之混合。
自以上描述得出結論，儘管已描述並展示了本發明之各種實施方式，但本發明並不限定於此，而是亦可以在以下申請專利範圍中界定 的標的之範疇內的其他方式來實施。
3‧‧‧第一板間隙
4‧‧‧第二板間隙
9‧‧‧第一入口通道
20‧‧‧周邊輪緣
21‧‧‧凸緣部分
22‧‧‧搭接
24‧‧‧包封表面
25‧‧‧通孔
26‧‧‧流體過道
28‧‧‧後部接合部分
A‧‧‧第一熱交換器板
B‧‧‧第二熱交換器板
L‧‧‧縱向延伸
P‧‧‧板包裝件
P1‧‧‧第一熱交換器板對
P2‧‧‧第二熱交換器板對

Claims (15)

  1. 一種製造用於一板式熱交換器之一板包裝件(P)之方法，該方法包含以下步驟：提供數個第一熱交換器板(A)及數個第二熱交換器板(B)，每一熱交換器板(A、B)具有一第一觀察孔(8)，其中該等熱交換器板(A、B)中之至少一者的觀察孔(8)由一周邊輪緣(20)包圍，以一交替次序並排地配置該等第一熱交換器板(A)與該等第二熱交換器板(B)，其中該等周邊輪緣(20)一起界定延伸穿過該等第一熱交換器板(A)及該等第二熱交換器板(B)之一入口通道(9)，將該等第一熱交換器板(A)與該等第二熱交換器板(B)彼此接合以形成該板包裝件(P)，其特徵在於，在該等第一熱交換器板(A)與該等第二熱交換器板(B)已彼此接合之一條件下，在該等第一熱交換器板(A)及/或該等第二熱交換器板(B)之該等周邊輪緣(20)中製造至少一通孔(25)。
  2. 如申請專利範圍第1項之製造一板包裝件之方法，其中該至少一通孔(25)係藉由使用一雷射束製程、一電子束製程或一電漿製程之一熱製程來製造。
  3. 如申請專利範圍第1項之製造一板包裝件之方法，其中該至少一通孔(25)係藉由使用一沖孔製程或一鑽孔製程之一機械製程來製造。
  4. 一種根據申請專利範圍第1項至第3項中之任一項之方法製造的用於一板式熱交換器之板包裝件(P)，該板包裝件(P)包括數個第一熱交 換器板(A)及數個第二熱交換器板(B)，其接合至彼此且係以使一第一板間隙(3)形成於每一對(P1、P2)相鄰之第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)之間且一第二板間隙(4)形成於每一對(P1、P2)相鄰之第二熱交換器板(B)與第一熱交換器板(A)之間的方式並排配置，其中該等第一板間隙(3)及該等第二板間隙(4)彼此分開且以一交替次序並排設置於該板包裝件(P)中，其中每一熱交換器板(A、B)具有一第一觀察孔(8)，其中該等熱交換器板(A、B)中之至少一者的該觀察孔(8)由一周邊輪緣(20)包圍，該等第一熱交換器板(A)及該等第二熱交換器板(B)接合至彼此，且按使得該等周邊輪緣(20)一起界定延伸穿過該板包裝件(P)的一入口通道(9)之此方式並排配置，且該等第一熱交換器板(A)及/或該等第二熱交換器板(B)之該周邊輪緣(20)具有至少一通孔(25)，從而形成一流體過道(26)，從而允許該入口通道(9)與該等第一板間隙(3)之間的一連通，其特徵在於，該至少一通孔(25)係在該等第一熱交換器板(A)與該等第二熱交換器板(B)接合至彼此以形成該板包裝件(P)之一條件下製造。
  5. 如申請專利範圍第4項之板包裝件，其中該周邊輪緣(20)為與該熱交換器板(A、B)整體地形成之一凸緣部分(21)。
  6. 如申請專利範圍第4項之板包裝件，其中該周邊輪緣(20)為與該熱交換器板(A、B)永久地接合之一輪緣形物品(21)。
  7. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項之板包裝件，其中該等熱交 換器板(A、B)經由銅焊、熔焊、黏著劑或結合而接合至彼此。
  8. 如申請專利範圍第4項至第7項中任一項之板包裝件，其中每一周邊輪緣(20)中之該至少一通孔(25)經配置於以下兩者中：該周邊輪緣(20)的具有對應於一個單一熱交換器板之材料厚度的一材料厚度之一部分，或該周邊輪緣(20)的具有對應於至少兩個熱交換器板(A、B)之材料厚度的一材料厚度之一部分。
  9. 如申請專利範圍第4項至第8項中任一項之板包裝件，其中該等周邊輪緣(20)經配置以形成一搭接(22)，該搭接(22)具有基本上平行於該入口通道(9)之縱向延伸(L)或基本上垂直於該入口通道(9)之該縱向延伸(L)的一縱向延伸。
  10. 如申請專利範圍第4項至第9項中任一項之板包裝件，其中該等周邊輪緣(20)具有一自由邊緣部分(23)，且其中組成一對(P1、P2)相鄰之第一熱交換器板與第二熱交換器板的一第一熱交換器板(A)及一第二熱交換器板(B)經相互接合，使得該等自由邊緣部分(23)如下配置：在一至少部分重疊條件下，在同一方向上；在一至少部分重疊條件下，在相反方向上；或在一鄰接條件下，在該等相反方向上。
  11. 如申請專利範圍第4項至第10項中任一項之板包裝件，其中該等周邊輪緣(20)具有一凸緣部分(21)，且其中一第一對(P1)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第一熱交換器板(A)的該凸緣部分(21)經配置以至少部分重疊該第一對(P1)第一熱交換器 板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第二熱交換器板(B)的該凸緣部分(21)，且其中該第一對(P1)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第二熱交換器板(B)的該凸緣部分(21)經配置以至少部分重疊一第二相鄰對(P2)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之一第一熱交換器板(A)的該凸緣部分(21)。
  12. 如申請專利範圍第4項至第11項中任一項之板包裝件，其中該等周邊輪緣(20)具有一凸緣部分(21)，且其中一第一對(P1)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第一熱交換器板(A)的該凸緣部分(21)經配置以處於與一第二相鄰對(P2)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第一熱交換器板(A)的該凸緣部分(21)之一至少部分重疊條件下。
  13. 如申請專利範圍第4項至第12項中任一項之板包裝件，其中該等周邊輪緣(20)具有一凸緣部分(21)，且其中一第一對(P1)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第一熱交換器板(A)的該凸緣部分(21)經配置以至少部分重疊該第一對(P1)第一熱交換器板(A)與第二熱交換器板(B)中之該第二熱交換器板(B)的該凸緣部分(21)。
  14. 一種包含如申請專利範圍第4項至第13項中任一項之一板包裝件(P)之板式熱交換器。
  15. 一種雷射束製程、電子束製程、電漿製程、沖孔製程或鑽孔製程的用途，其用於在一板包裝件(P)之入口通道(9)中製造至少一通孔(25)的目的，該至少一通孔(25)係在組成該板包裝件(P)之熱交換器板 (A、B)已彼此接合的一條件下來製造。
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