TWI836210B - 包含板封裝及中空岐管的熱交換器 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種板式熱交換器，其包含皆由金屬製成之一板封裝及一歧管。該板封裝包含堆疊於端板之間的複數個熱交換器板。該等熱交換器板密封至彼此且形成交替的用於一第一介質之第一板間隙及用於一第二介質之第二板間隙。該板封裝界定與該等第一板間隙連通之至少兩個埠通道。該等端板中之至少一者界定與一各別埠通道連通之連接埠。該歧管界定一埠開口、一遠端開口及在該埠開口與該遠端開口之間延伸的一流道。該歧管固定地附接至該等端板中之一者，使得該歧管之該埠開口覆蓋該等連接埠中之一者。該歧管係藉由積層製造、模製或鑄造而製得。
Description
本發明係關於一種熱交換器，其包含板封裝及歧管。
板式熱交換器出於多個不同熱交換目的而用於不同行業領域中。板式熱交換器包含具有複數個熱交換器板之板封裝。每一熱交換器板典型地為波紋狀且由衝壓金屬薄片製成。熱交換器板堆疊於第一與第二端板之間。熱交換器板密封至彼此且密封至端板，且形成交替的用於第一介質之第一板間隙及用於第二介質之第二板間隙。熱交換發生在第一介質與第二介質之間。熱交換器板及端板中之至少一者設有孔道，該等埠孔形成延伸穿過板封裝之埠通道，以用於與除埠通道外與該外部環境隔離的板間隙連通。
端板之孔道界定連接埠。典型地，端板中之一者具有孔道而另一者封閉。熱交換器可供應有多個不同標準的連接埠。傳統設計在每一拐角中具有一個埠，藉此第一對連接埠僅與第一板間隙連通，且第二對連接埠僅與第二板間隙連通。
在本領域中熟知的是，板式熱交換器相比於其他熱交換器設計具有若干優點。板式熱交換器之能效極高、具有高熱傳遞係數且在與其他類型之熱交換器相比時對於製造具有成本效益。詳言之，經硬焊或接合之板式熱交換器將高熱及機械性能與緊密形狀進行組合。然而，就諸如連接埠之介面之置放的靈活
性及諸如感測器之額外功能性的整合而言，板式熱交換器設計極具限制性。在行業中，具有每一拐角中含一個連接埠之矩形熱交換器板的板封裝之傳統佈局占主導。
在各種應用中，標準「每一拐角中一個埠」之佈局是不合適的。原因可為，安裝應在緊密空間中進行或需要額外功能之整合等。在一些應用中，此可藉由標準經硬焊之熱交換器與容納外部介面之聚合性功能區塊組合來達成。此對於例如家用熱水器具及區域加熱模組係常見的。然而，在許多應用中，對完整性、耐化學性或製程參數之需求需要均質的金屬設計。
最近已引入積層製造(AM)(亦稱為3D列印)作為用於熱交換器之高效及可撓性設計及製造的解決方案。3D列印係指藉由將金屬粉末材料層逐層積層沈積至表面上從而形成三維金屬結構來製造3D物件之製程。儘管經3D列印之熱交換器允許關於熱交換器之佈局及設計之高靈活性，但基於薄衝壓板之傳統板式熱交換器的熱及機械效率難以匹配。此外，經3D列印之熱交換器之生產成本及生產時間顯著超過用於由衝壓板製成之相當板式熱交換器之生產成本及生產時間。迄今為止，經3D列印之熱交換器之使用在大多數情況下受限於原型設計。
US 2019/0134894 A1係關於一種用於導管熱交換器之頭部。頭部係藉由積層製造而製得。當導管堆疊於熱交換器中時，頭部係藉由積層製造原位就地產生。
US 2017/0089643 A1係關於一種完全藉由附加製造製得之熱交換器，該附加製造使得能夠最佳化熱交換器之流道之組態以用於改良之熱傳遞效能、用於改良之耐熱性及機械應力及用於基於熱交換器將位於其中之環境的最佳化。
US 2016/0231067 A1係關於一種藉由附加製造所製得的用於熱
交換器芯體之頭部。芯體可視為板-翅、殼-管或其他空氣-空氣或空氣-流體通道。
US 2017/363361 & US2017/0146305涉及一種熱交換器，其具有含第一端及第二端之芯體且具有與第一複數個冷流動通道流體分離之第一複數個熱流動通道。第一頭部連接至芯體之第一端。所有或部分熱交換器可經由增材製造製得。
US 2017/0211896 A1係關於一種熱交換器第一及第二區段，其包括經建構以用於在流道內之流體之間進行熱交換的流道，且中心歧管安置於該等第一及第二區段之間。流體在一端接近歧管，通過第一及第二區段且在相對端處離開歧管。中心歧管可經由積層製造製得。
FR 3057057係關於一種3D列印板式熱交換器之方法。藉此有可能實現層之堆疊，該等層中之每一者藉由加熱金屬粉末的沈積而以目標方式連續地形成。
以上解決方案中無一者甚至接近具有板式熱交換器之效率。
因此，本發明之目的為提供將傳統硬焊或接合板式熱交換器之效率與經3D列印之熱交換器之靈活性組合的技術。
以上目的在本發明之第一態樣中係藉由一種板式熱交換器實現，其包含兩者皆由金屬製成之板封裝及歧管，板封裝包含堆疊於端板之間的複數個熱交換器板，該等熱交換器板密封至彼此且密封至端板，且形成交替的用於第一介質之第一板間隙及用於第二介質之第二板間隙，熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，板封裝界定至少四個埠通道，藉此至少兩個埠通道與第一板間隙連通且經密封以免與第二板間隙連通，端板中之至少一者界定與各別埠通道連通之連接埠，歧管界定一埠開口、一遠端開口及在埠開口與遠端
開口之間延伸的一流道，歧管固定地附接至端板中之一者或兩者，使得歧管之埠開口覆蓋連接埠中之一者，從而實現板間隙中之一者與遠端開口之間的連通，歧管係藉由積層製造、模製或鑄造而製得。
熱交換器板典型地由薄衝壓板製成，且包括用於引入及除去流體之孔道。熱交換器板相對於彼此堆疊，使得孔道精確地匹配以形成埠通道。熱交換器板在圓周輪緣處密封至彼此，從而在熱交換器板之間形成交替的第一板間隙及第二板間隙。典型地，板封裝由不鏽鋼製成。若需要輕型設計，則衝壓板片及經3D列印之歧管兩者可以例如鋁或鈦之形式產生。兩種材料亦適合於接合技術。
提供至少兩個埠通道，且每一埠通道可經由端板中之各別連接埠自端板中之一者接近，而埠通道之相對端在相對端板處封閉，然而，典型地所有埠通道皆可自同一端板接近，且相對端板封閉。兩個埠通道提供對第一板間隙之接近，藉此防止自同一埠通道接近第二板間隙。其他埠通道可用以接近第二板間隙，或替代地，接近第二板間隙可經由板之圓周輪緣處的孔口提供。第一及第二介質為流體，典型地為液體，且在介質流動通過各別板間隙時建立介質之間的熱交換。多於四個埠通道係可能的，諸如具有對應連接埠之6個埠通道。
在本上下文中，端板應理解為堆疊之第一板及最後板。此等板因此曝露於外部，而其他板僅將圓周輪緣曝露於外部。端板可形成第一或第二板間隙之部分且因此與流體直接接觸。替代地，端板可為用於結構之強化的個別「框板」。使用此類框板亦可用於建立用於歧管之平坦且甚至接觸表面。
在較佳解決方案中，由衝壓板組成之板片以習知方式堆疊。板封裝屬於在預定位置處具有埠連接器以實現最佳效率的標準化類型。歧管附接在板片頂部上提供附加靈活性。
歧管亦稱為頭部或殼體且係藉由積層製造、模製或鑄造而製得。
模製及鑄造在本上下文中應亦包括相關技術。積層製造及3D列印應視為同義且包括諸如直接金屬雷射燒結(DMLS)及選擇性雷射燒結(SLS)之方法。
歧管具有至少一個埠開口，該埠開口覆蓋板封裝之各別連接埠且實現板間隙中之一者與可與板封裝之連接開口間隔開定位之遠端開口之間的連通。在本上下文中，遠端開口為歧管中經由歧管之埠開口與板封裝之連接埠中之一者連通的開口。該遠端開口可位於板封裝之連接埠正上方或安置於任何方向上。遠端開口之位置係藉由熱交換器之施加來確定，且歧管可經定製以允許熱交換器容納於緊密空間中。
根據另一實施方式，歧管係藉由積層製造而製得。
根據另一實施方式的本發明之熱交換器將板式熱交換器與經3D列印之熱交換器的最佳部分組合。板式熱交換器與經3D列印之歧管之組合亦尤其適合於低量生產。
根據另一實施方式，板封裝界定與第二板間隙連通且經密封以免與第一板間隙連通之至少兩個其他埠通道，較佳地，板封裝中之每一熱交換器板具有矩形形狀且在每一拐角中具有含連接埠之端板。
在較佳解決方案中，板之輪緣密封至彼此，從而允許經由各別連接埠接近第一板間隙及第二板間隙。板較佳地具有在拐角中具有埠之標準設計，該設計提供用於板區域之高效流動分佈及利用。在板片頂部上附接經3D列印或鑄造之歧管。
根據另一實施方式，板片之多於一個連接埠連接至歧管中之對應流道及遠端開口。
以此方式，任何數目個連接埠之位置可相較於連接埠在板封裝中之位置而移位。
根據另一實施方式，歧管包含整合式閥座及/或整合式恆溫器殼
體及/或整合式感測器殼體及/或整合式提昇迴路及/或裝架。
使用歧管亦可用於以靈活方式整合例如閥、感測器及恆溫器。由此構成歧管之經3D列印之零件可包括用於閥、感測器、恆溫器等之殼體。可包括一或多個提昇迴路以易於提昇及處置熱交換器。可包括一或多個裝架以用於將熱交換器以固定位置安裝至壁、框架或其他設備或物件上。
根據另一實施方式，端板比熱交換器板具有更大厚度。
熱交換器亦可包含由比熱交換器板更厚的薄片金屬製成之前端板及後端板。蓋板之目的係為熱交換器提供穩定性及提供用於托架或類似物之安裝位置。
根據另一實施方式，具有所附接之歧管的端板僅覆蓋各別端板所面對之熱交換板之表面的一部分。
具有歧管之端板必須不覆蓋各別端板所面對之熱交換板的整個表面，但可不包含一些部分，例如可藉由管路以習知方式連接至其他器具的連接埠中之一些。
根據另一實施方式，歧管永久地密封至第一端板，且熱交換器板藉由硬焊、擴散接合或膠合永久地密封至彼此且密封至端板。
藉由將「習知」硬焊或接合板封裝與藉由積層製造產生之歧管組合，可製得可撓且高效的熱交換器設計。板片及歧管亦可藉此硬焊在一起。
在經銅焊之熱交換器中，例如在熱交換器板由不鏽鋼製成之情況下，將整個板封裝硬焊在一起。此實現圍繞板之邊緣之硬焊銅密封。同時，亦硬焊板之間的接觸點，此有助於熱交換器耐受高壓及高溫之效應。
典型地，為了硬焊，將銅箔置於板之間以及板封裝與經列印之歧管之間。典型地，此適合於不鏽鋼材料之硬焊，該不鏽鋼材料可為經3D列印之不鏽鋼材料。
替代地，歧管藉由螺釘或螺栓安裝至第一端板，且熱交換器板藉由硬焊、擴散接合或膠合永久地密封至彼此且密封至端板。以此方式，可更換歧管。
根據另一實施方式，埠開口及遠端開口沿不同方向定向。
可以任何所要方式或形狀導引列印流道以產生用於其他器具之所需介面及/或以用於裝配於緊密空間中。
根據另一實施方式，熱交換器板具有波紋圖案，該波紋圖案較佳地藉由衝壓或壓製金屬薄片而製得。
波紋圖案藉由引發湍流來輔助熱傳遞。對金屬片之壓製為產生波紋之高效方式。
以上目的在本發明之第二態樣中係藉由一種製造用於板式熱交換器之歧管的方法實現，板式熱交換器包含由金屬製成且包含由堆疊於端板之間的複數個熱交換器板的板封裝，熱交換器板密封至彼此且密封至端板，且形成交替的用於第一介質之第一板間隙及用於第二介質之第二板間隙，熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，板封裝界定與第一板間隙連通且經密封以免與第二板間隙連通之至少兩個埠通道，端板中之至少一者界定與各別埠通道連通之連接埠，方法包含藉由模製、鑄造或增材製造產生歧管，該歧管界定埠開口、遠端開口及在埠開口與遠端開口之間延伸的流道，歧管之埠開口對應於熱交換器之端板中之一者的連接埠中之一者，從而實現板間隙中之一者與遠端開口之間的連通。
根據第二態樣之方法較佳地用於製造根據第一態樣之熱交換器。
根據另一實施方式，方法進一步包含提供3D列印機及藉由積層製造產生歧管。
歧管較佳地藉由積層製造而製造以獲得最大靈活性。
根據另一實施方式，歧管係藉由將材料積層沈積至基板上形成。
在方法之第一變體中，將歧管列印於基板上，隨後移除，且接著將其置放且固定於板封裝之端板上。藉由例如將熱交換器板、端板及歧管之總成置放於硬焊爐中以形成熱交換器，在同一操作中不是板封裝之板中之任一者已密封至彼此，就是板密封至彼此且密封至歧管。根據另一實施方式，歧管係藉由將材料積層沈積至板封裝之端板上而形成。
在第二變體中，歧管直接列印至板封裝之端板上。隨後將端板密封於板封裝上以形成熱交換器。藉由例如將熱交換器板之總成及已具有固定歧管之端板置放於硬焊爐中以形成該熱交換器，在後續操作中不是端板及板封裝之熱交換器板已密封(硬焊)至彼此，就是端板及熱交換器板密封至彼此且密封至歧管。
根據另一實施方式，端板形成板封裝之部分，且連接埠在3D列印期間由可移除式罩蓋覆蓋。
在第三變體中，歧管直接經3D列印至已密封之板封裝的端板上。為避免在板封裝之埠通道中具有來自3D列印製程之金屬粉末，端板之連接埠必須由可移除式罩蓋覆蓋。罩蓋可例如為可熔的或可溶的。
以上目的在本發明之第三態樣中係藉由一種板式熱交換器實現，其包含兩者皆由金屬製成之板封裝及歧管，板封裝包含堆疊於端板之間的複數個熱交換器板，該等熱交換器板密封至彼此且密封至端板，且形成交替的用於第一介質之第一板間隙及用於第二介質之第二板間隙，熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，板封裝界定與第一板間隙連通且經密封以免與第二板間隙連通之至少兩個埠通道，端板中之至少一者界定與各別埠通道連通之連接埠，歧管界定埠開口、遠端開口及在埠開口與遠端開口之間延伸的流道，歧管固定地附接至端板中之一者或兩者，使得歧管之埠開口覆蓋連接埠中之一
者，從而實現板間隙中之一者與遠端開口之間的連通，歧管係藉由積層製造、模製或鑄造而製得，其中歧管包含具有開口及覆蓋開口之可移除式蓋之整合式殼體，該蓋包含用於將熱交換器緊固至另一物件上之裝架。
殼體可為例如如上文所述之閥座及/或整合式恆溫器殼體及/或整合式感測器殼體。蓋由此滿足以下雙重目的：為用於殼體之罩殼，且為用於將板式熱交換器安裝至另一物件上的裝架，亦即，預期板熱交換用於之一件設備。此將節省可用於歧管之端板上的空間。裝架亦可在輸送板式熱交換器時充當提昇輔助件。蓋較佳地可藉由積層製造而製造。
根據第三態樣之板式熱交換器可包括根據第一態樣之熱交換器的任何特徵，諸如由薄衝壓板製成的熱交換器板。
根據另一實施方式，裝架自蓋向外延伸且超出每一熱交換器板之圓周輪緣。
以此方式，可將板式熱交換器容易地固定至環繞熱交換器之結構。較佳地，蓋及托架沿著垂直平面延伸且可例如形成「L」形狀。
根據另一實施方式，歧管包含自歧管向外延伸且超出每一熱交換器板之圓周輪緣的一或多個其他裝架。
板式熱交換器較佳地藉由將自蓋向外延伸之裝架與自歧管向外延伸之一或多個裝架組合來安裝。
根據另一實施方式，裝架自蓋向外延伸且一或多個裝架實質上在同一平面內自歧管向外延伸。
藉由具有處於相同水平之一些或所有裝架，發現用於安裝及使用用於提昇之托架的合適表面將較容易。替代地，托架之位置可為靈活的且適於應用。
10:3D列印機
12:歧管
12':歧管
12a:第一中空部分
12b:第二中空部分
14:雷射
16:端板
16':端板
18:板封裝/替代性板封裝
18':熱交換器板
20a:連接埠
20b:連接埠
20c:連接埠
20d:連接埠
20'a:插塞
20'b:插塞
20'c:插塞
20'd:插塞
22a:第一遠端開口
22b:第二遠端開口
24:殼體
24':空腔
26:管道
26':管道
28:側開口
28a/28b/28c/28d:裝架/提昇迴路/托架
30:蓋
32a/32b/32c/32d:螺釘/螺栓
34a/34b/34c/34d:螺釘/螺栓
[圖1A]展示歧管3D列印至基板上。
[圖1B]展示歧管組裝至板封裝上。
[圖1C]展示具有歧管之成品板式熱交換器。
[圖2A]展示具有經覆蓋之連接埠之板式熱交換器。
[圖2B]展示歧管3D列印在板封裝上。
[圖2C]展示具有歧管之成品板式熱交換器。
[圖3A]展示歧管3D列印至個別端板上。
[圖3B]展示端板組裝至板封裝上。
[圖3C]展示具有歧管之成品板式熱交換器。
[圖4A]展示歧管3D列印至基板上。
[圖4B]展示端板組裝至替代性板封裝上。
[圖4C]展示具有歧管之成品替代性板式熱交換器。
[圖5A]展示具有歧管及含托架之蓋之板式熱交換器。
[圖5B]展示具有歧管及含替代性托架之蓋之板式熱交換器。
圖1A展示執行將板式熱交換器(圖中未示)之單獨歧管12'(展示為正在構造中)3D列印至基板(圖中未示)上之方法的金屬3D列印機10之內部。基板在本上下文中應理解為位於歧管12'列印至其上之3D列印機內部之基底。至3D列印機10之輸入可為歧管12'之3D計算機輔助設計(Computer Aided Design，CAD)圖式，且3D列印機可能能夠產生歧管12'作為CAD圖式之準確複本。此暗示歧管12'可以極少量定製。存在若干不同的3D列印製程且視為係本領域中已知
的。用於金屬3D列印之最常見製程中之一者使用粉末床。此方法將薄金屬粉末層展塗至基板上且使用雷射14或類似能量束以在形成歧管12'之位置處熔化及熔融金屬粉末。製程逐層進行，亦即，當形成歧管12'之一層的粉末顆粒已熔融在一起時，另一金屬粉末層展開且重複該製程直至歧管12'完成為止。一些已知製程包括「直接金屬雷射燒結(DMLS)」及「選擇性雷射燒結(SLS)」。
圖1B展示歧管12組裝至板封裝18之端板16上。板封裝18包含堆疊於相對端板16(僅一個端板可見)之間的複數個熱交換器板18'。板式熱交換器18之端板16包含四個連接埠20a/b/c/d。熱交換器板18'在其形成封閉板間隙之圓周輪緣處密封。連接埠20a/b/c/d界定延伸穿過所有熱交換器板18'且終止於相對端板(圖中未示)之埠通道且與熱交換器板18'之間的板間隙連通，使得每一其他板間隙僅與連接埠20a及20b連通且其餘板間隙僅與連接埠20c及20d連通。第一及第二板間隙因此相對於彼此密封，且僅經由孔道提供與板間隙之流體連通。
歧管12包含：第一中空部分12a，其形成意欲延伸至連接埠20a且覆蓋該連接埠之通道；及第二中空部分12b，其意欲延伸至連接埠20b且覆蓋該連接埠。歧管12進一步包含互連至歧管12之第一中空部分12a且包含第一遠端開口22a之第三部分。歧管12之第二中空部分12b包括第二遠端開口22b。第一遠端開口22a因此意欲經由第一中空部分12a與板封裝18之連接埠20a連通，且第二遠端開口22b意欲與板式熱交換器18之連接埠20b連通。
本發明實施方式包括殼體24，其居中位於歧管12中且與第一中空部分12a及第二中空部分12b連通。殼體24可包括用於容納諸如閥、恆溫器、感測器或類似者之裝置的空腔24'。另外，提供管道26及26'以用於連接至各別連接埠20c及20d。管道26及26'可為習知連接管道或替代地經3D列印。該等管道亦可形成歧管12之部分。替代地，歧管12可經模製或鑄造。在此情況下，鑄模或模具可藉由3D列印而製得。
圖1C展示包含板封裝18及歧管12之成品板式熱交換器。歧管12可接合或硬焊至已經硬焊之板封裝18上。替代地，端板16、熱交換器板18'及歧管12以相同硬焊製程硬焊。在板封裝18之頂部上，經3D列印之歧管12在硬焊或接合週期之前經附接定位。整個熱交換器之硬焊通常在加熱爐中進行，其中將熱交換器加熱至硬焊材料之熔點以上。以此方式，端板16及熱交換器板18'硬焊在一起，同時將歧管12硬焊至端板16。典型地，使用銅焊。
在本發明實施方式中，僅一個第一遠端開口22a相對於連接埠20a之位置移位，然而，使多於一個遠端開口相對於連接埠移位係可行的，諸如兩個、三個或所有四個。管道26及26'可因此省略且藉由適當修改經歧管12替換。
圖2A展示具有經覆蓋之連接埠之硬焊板封裝18。連接埠20a/b/c/d在端板16處由可移除式插塞20'a、20'b、20'c及20'd覆蓋，以用於防止任何材料落入埠通道中。板封裝18在其他情況下類似於先前實施方式之板封裝。熱交換器板18'與端板16硬焊在一起。
圖2B展示執行將歧管12' 3D列印至硬焊板封裝18之端板16上之方法的金屬3D列印機10之內部。在本發明實施方式中，將整個硬焊板封裝18置於直接列印至端板16上之3D列印機10中。在先前實施方式中，類似於歧管至基板上之列印執行歧管12'至端板16上之列印，不同之處在於：以不可移除之方式將歧管12'列印至端板16上，亦即第一層接合至端板16上。覆蓋連接埠之插塞防止金屬粉末在列印期間落入板封裝中且形成用於擴散金屬粉末之平坦表面。
圖2C展示具有歧管12之成品板式熱交換器。本視圖與圖1C之視圖相同且具有相同特徵，然而，製造方法與歧管直接列印至端板16上不同。作為最終步驟，移除覆蓋埠的插塞。插塞可藉由熔化、溶解或若可接近則藉由機械移除來移除。
圖3A展示執行將歧管12' 3D列印至部分端板16'上之方法的金屬
3D列印機10之內部。此外，提供提昇迴路/裝架28a/b/c/d(正在構造中)。提昇迴路/裝架28a/b/c/d及部分端板亦可在其他實施方式中之任一者中提供。設置在其他情況下類似於先前實施方式，此係因為以不可移除方式將歧管12'列印至端板16'上。
圖3B展示將包括歧管12之部分端板16'組裝至板式熱交換器18上。在本發明之情況下，端板16僅部分覆蓋板封裝18之頂部熱交換器板18'。以此方式，連接埠20a及20b由部分端板16'覆蓋，而連接埠20c及20d可藉由其他方式連接。替代地，可製成端板以覆蓋板封裝18之整個頂部熱交換器板18'。提昇迴路/裝架28a/b/c/d可用以移動總成。
圖3C展示具有歧管之成品板式熱交換器。本發明視圖類似於圖1C及圖2C之視圖且具有類似特徵，然而，製造方法不同於歧管直接列印至隨後緊固至板封裝之端板上。在與端板硬焊至熱交換器板之同一操作中，板封裝18可已經硬焊或板封裝18之熱交換器板被硬焊在一起。亦提供可缺乏任何埠之相對端板。提昇迴路/裝架28a/b/c/d可用以移動熱交換器或將熱交換器緊固至另一物件上。
圖4A展示執行將板式熱交換器(圖中未示)之個別歧管12'(展示為正在構造中)3D列印至基板(圖中未示)上之方法的金屬3D列印機10之內部。此與圖1A相同。
圖4B展示將歧管12組裝至替代性板封裝18之端板16上。替代性板封裝18與先前實施方式之板封裝18相同，不同之處在於連接第二板間隙之連接埠20c及20d已省略且替代地側開口28設置於相對側(此處僅一側可見)上之輪緣處，以用於接近第二板間隙。第二介質因此直接流過第二板間隙而無任何連接埠或埠通道。
歧管12與先前實施方式相同，且包含形成通道之意欲延伸至連接
埠20a且覆蓋該連接埠之第一中空部分12a，及意欲延伸至連接埠20b且覆蓋該連接埠之第二中空部分12b。本發明視圖展示類似於圖1B之將歧管12組裝至板封裝18上，然而，歧管12亦可如圖2B所示3D列印至板封裝上或如圖3A/B所示3D列印至端板上。
圖4C展示類似於先前實施方式之包含板封裝18及歧管12之成品板式熱交換器。
圖5A展示類似於先前實施方式之板式熱交換器，其具有歧管12及具有整合式托架28b之蓋30。蓋30覆蓋至殼體24之空腔中的開口。殼體可用於容納諸如閥、恆溫器、感測器或類似者之裝置。在本發明實施方式中，將托架/提昇迴路28a/28c/28d提供為歧管12或端板16之整體部分。此等托架/提昇迴路28a/28c/28d類似於結合圖3a至3c之實施方式所展示之表示為附圖標號28a/28b/28c/28d的托架/提昇迴路。在本發明實施方式中，托架/提昇迴路28a/28c/28d在端板16'之平面中延伸。然而，提供一個托架/提昇迴路28b作為蓋30之整體部分。
提昇迴路/裝架28a/28b/28c/28d可藉由使用各別螺釘/螺栓32a/32b/32c/32d而緊固至另一物件，諸如預期熱交換器用於之設備。蓋30繼而藉由使用螺釘/螺栓34a、34b、34c、及34d緊固至歧管12之殼體24。因此，蓋具有雙重目的，亦即，覆蓋殼體24之空腔及經由裝架/提昇迴路28b將熱交換器緊固至另一物件。此將節省可用於歧管12之端板16'上的空間。
蓋30可藉由積層製造或諸如模製或鑄造之任何其他方法而製造。該蓋典型地由金屬製成；然而，其他材料係可行的。
圖5B展示具有歧管12及含替代性托架28b之蓋30之板式熱交換器。本發明實施方式與圖5a之實施方式相同，不同之處在於托架/提昇迴路28b自蓋之邊緣延伸以便與其他托架/提昇迴路28a/28c/28d齊平，使得其可在同一平面
中延伸。
12:歧管
12a:第一中空部分
12b:第二中空部分
16:端板
18:板封裝/替代性板封裝
18':熱交換器板
22a:第一遠端開口
22b:第二遠端開口
24:殼體
24':空腔
26:管道
26':管道
Claims (21)
- 一種板式熱交換器，其包含兩者皆由金屬製成之一板封裝及一歧管，該板封裝包含堆疊於端板之間的由薄衝壓板製成之複數個熱交換器板，該等熱交換器板密封至彼此且密封至該等端板，且形成交替的用於一第一介質之第一板間隙及用於一第二介質之第二板間隙，該等熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，該板封裝界定與該等第一板間隙連通且經密封以免與該等第二板間隙連通之至少兩個埠通道，該等端板中之至少一者界定與一各別埠通道連通之連接埠，該歧管界定一埠開口、一遠端開口及在該埠開口與該遠端開口之間延伸的一流道，該歧管固定地附接至該等端板中之一者或兩者，使得該歧管之該埠開口覆蓋該等連接埠中之一者，從而實現該等板間隙中之一者與該遠端開口之間的連通，該歧管係藉由積層製造而製得。
- 如請求項1之板式熱交換器，其中該板封裝界定與該等第二板間隙連通且經密封以免與該等第一板間隙連通之至少兩個其他埠通道。
- 如請求項2之板式熱交換器，其中該板封裝中之每一熱交換器板具有一矩形形狀且在每一拐角中具有含一連接埠之一端板。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中該板封裝之多於一個連接埠連接至該歧管中之一對應流道及遠端開口。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中該歧管包含一整合式閥座及/或一整合式恆溫器殼體及/或一整合式感測器殼體。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中該等端板比該等熱交換器板具有一更大厚度。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中具有所附接歧管之該端板僅覆蓋各別端板所面向之該熱交換板之表面的一部分。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中該歧管永久地密 封至堆疊於頂部之一第一端板，且該等熱交換器板藉由硬焊、擴散接合或膠合而永久地密封至彼此且密封至該等端板。
- 如請求項8之板式熱交換器，其中該歧管藉由螺釘或螺栓安裝至該第一端板，且該等熱交換器板藉由硬焊、擴散接合或膠合而永久地密封至彼此且密封至該等端板。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中用於引入及除去流體之孔道及該遠端開口沿不同方向定向。
- 如請求項1至3中任一項之板式熱交換器，其中該等熱交換器板具有一波紋圖案，該波紋圖案較佳地藉由對金屬薄片進行衝壓或壓製而製得。
- 一種製造用於一板式熱交換器之一歧管的方法，該板式熱交換器包含由金屬製成且包含堆疊於端板之間的由薄衝壓板製成之複數個熱交換器板的一板封裝，該等熱交換器板密封至彼此且密封至該等端板，且形成交替的用於一第一介質之第一板間隙及用於一第二介質之第二板間隙，該等熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，該板封裝界定與該等第一板間隙連通且經密封以免與該等第二板間隙連通之至少兩個埠通道，該等端板中之至少一者界定與一各別埠通道連通之連接埠，該方法包含提供一3D列印機及藉由積層製造產生一歧管，該歧管界定一埠開口、一遠端開口及在該埠開口與該遠端開口之間延伸的一流道，該歧管之該埠開口對應於該熱交換器之該等端板中之一者的該等連接埠中之一者，以用於實現該等板間隙中之一者與該遠端開口之間的連通。
- 如請求項12之方法，其中該歧管係藉由螺釘安裝至堆疊於頂部之一第一端板。
- 如請求項12或13之方法，其中該歧管係藉由將材料積層沈積至一基板上而形成。
- 如請求項13之方法，其中該歧管係藉由將材料積層沈積至該板封裝之一端板上而形成。
- 如請求項15之方法，其中該端板形成該板封裝之部分，且該等連接埠在該積層製造期間由可移除式罩蓋覆蓋。
- 一種板式熱交換器，其包含兩者皆由金屬製成之一板封裝及一歧管，該板封裝包含堆疊於端板之間的複數個熱交換器板，該等熱交換器板密封至彼此且密封至該等端板，且形成交替的用於一第一介質之第一板間隙及用於一第二介質之第二板間隙，該等熱交換器板在每一熱交換器板之圓周輪緣處密封至彼此，該板封裝界定與該等第一板間隙連通且經密封以免與該等第二板間隙連通之至少兩個埠通道，該等端板中之至少一者界定與一各別埠通道連通之連接埠，該歧管界定一埠開口、一遠端開口及在該埠開口與該遠端開口之間延伸的一流道，該歧管固定地附接至該等端板中之一者或兩者，使得該歧管之該埠開口覆蓋該等連接埠中之一者，從而實現該等板間隙中之一者與該遠端開口之間的連通，該歧管係藉由積層製造而製得，其中該歧管包含具有一開口及覆蓋該開口之一可移除式蓋之一整合式殼體，該蓋包含用於將該熱交換器緊固至另一物件上之一裝架。
- 如請求項17之板式熱交換器，其中該裝架自該蓋向外延伸且超出每一熱交換器板之該等圓周輪緣。
- 如請求項18之板式熱交換器，其中該歧管包含自該歧管向外延伸且超出每一熱交換器板之該等圓周輪緣的一或多個其他裝架。
- 如請求項19之板式熱交換器，其中該裝架自該蓋向外延伸且該一或多個裝架實質上在同一平面內自該歧管向外延伸。
- 如請求項17至20中任一項之板式熱交換器，其進一步包含如請求項1至11之特徵中的任一者。
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