專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器，其具有至少一組至少兩個(gè)放出卡路里(calorie)和/或負(fù)大卡(frigorie)的熱元件，每個(gè)都配有由至少一導(dǎo)管連接的至少一入口孔和至少一出口孔，所述導(dǎo)管穿過適于接納熱流體的熱元件，所述熱流體用于回收卡路里和/或負(fù)大卡，熱交換器具有連接部件，其用于使導(dǎo)管彼此連接，以及與位于用于利用由所述熱流體回收的卡路里和/或負(fù)大卡的熱交換器外部的至少一導(dǎo)管相連接。
背景技術(shù)：
公知的是，傳統(tǒng)熱交換器的熱元件通過導(dǎo)管、接頭和密封圈彼此連接，以及連接于一個(gè)或多個(gè)外部熱流體管路。接頭最好是可拆卸的，以便于其安裝和保養(yǎng)操作。這種連接技術(shù)實(shí)施起來時(shí)間長，且需要大量構(gòu)件，難以控制這種熱交換器的密封性。
一實(shí)施例示于WO-A-03/050456，其提出一種磁熱熱交換器，它具有十二個(gè)釓基熱元件，交替地受作用于由一永久磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生的一磁場。每個(gè)熱元件配有至少四個(gè)孔，其中，兩個(gè)是入口孔，兩個(gè)是出口孔，兩個(gè)兩個(gè)地由導(dǎo)管進(jìn)行連接，且通過旋轉(zhuǎn)接頭連接于外部“熱”管路和“冷”管路。每個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭具有七個(gè)接頭，根據(jù)永久磁鐵的位置，有選擇地使導(dǎo)管連接于外部“熱”管路和“冷”管路。因此，該熱交換器具有每個(gè)熱元件四個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭，對(duì)于四個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭中的每個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭來說，或者四十八個(gè)接頭加七個(gè)接頭，或者加二十八個(gè)接頭，總數(shù)從而為七十六個(gè)接頭。這種大數(shù)量的接頭也增加機(jī)械機(jī)構(gòu)的數(shù)量和熱流體泄漏的危險(xiǎn)。此外，它大大限制了這種熱交換器的技術(shù)發(fā)展前景，使之在經(jīng)濟(jì)上不贏利。最后，這種熱交換器工作不太安全可靠，技術(shù)上難以實(shí)施，且成本高。因此，這種解決方案不令人滿意。
另一連接技術(shù)示于US-A-4 644 385和US-A-5 509 468，對(duì)于電子電路的散熱器來說，確定成用裝有冷卻劑循環(huán)槽的剛性板替代導(dǎo)管。在這種應(yīng)用中，對(duì)于每個(gè)電子電路來說，散熱器具有一單獨(dú)的板，其布置成吸收耗散的卡路里，連接于與一熱交換器相連接的一集熱板。但是，不同的板和熱交換器之間的連接需要裝有或不裝有一閥門的剛性或撓性專用接頭。因此，這個(gè)解決方案不能減少連接部件，不能克服相關(guān)的缺陷。此外，在這種應(yīng)用中，冷卻管路是固定的和不可發(fā)展的，目的僅僅是耗散卡路里。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在彌補(bǔ)這些缺陷，提出一種熱交換器，其可有效、簡單、安全可靠和低成本地使熱元件彼此連接和與一個(gè)或多個(gè)外部管路相連接，而完全限制泄漏的危險(xiǎn)，限制機(jī)械構(gòu)件的數(shù)量，便于保養(yǎng)操作。本發(fā)明提出的熱交換器允許使用大量熱元件和/或多組熱元件可根據(jù)串聯(lián)的、并聯(lián)的或混聯(lián)的模式進(jìn)行連接，熱元件的數(shù)量和連接模式易于改變。
為此，本發(fā)明涉及前序部分所述類型的熱交換器，其特征在于，連接部件具有至少一界面板，其緊貼在熱元件上，包括至少一導(dǎo)道，所述導(dǎo)道配有相對(duì)于熱元件的入口孔和出口孔布置的連合孔，且布置成限定至少一界面管路，根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接，允許熱流體在所述熱元件和界面板之間循環(huán)，界面板也配有至少一入口孔和至少一排出孔，這些孔布置成使界面管路連接于外部管路。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，熱元件交替地放出卡路里和負(fù)大卡，界面板具有至少兩個(gè)導(dǎo)道，每個(gè)導(dǎo)道都配有至少一入口孔、一排出孔和一些連合孔，所述導(dǎo)道布置成限定與兩個(gè)外部管路相連接的兩個(gè)不同的界面管路。
有利地，熱交換器具有至少兩組熱元件，每個(gè)都配有至少一界面板和一些互補(bǔ)連接部件，其布置成根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接，使界面板彼此連接，且連接相應(yīng)的所述組的界面管路。
根據(jù)一實(shí)施例，連接部件具有至少兩個(gè)背對(duì)背疊置的界面板，每個(gè)都具有至少一導(dǎo)道、一入口孔、一排出孔和一些連合孔，它們連接于一組熱元件。這些界面板可具有穿孔，其彼此相對(duì)地進(jìn)行布置，以限定一公共界面管路。
導(dǎo)道可至少局部地由一穿孔網(wǎng)形成，所述穿孔開在界面板的厚度上，根據(jù)待實(shí)施界面管路，用塞子有選擇地堵塞。
導(dǎo)道也可至少局部地由一個(gè)或多個(gè)凹槽形成，所述凹槽開在界面板的至少一表面上，通過機(jī)加工、腐蝕或模制制成。在這種情況下，連接部件最好具有至少一封閉板，其在槽的一側(cè)與界面板疊置，以形成導(dǎo)道。
封閉板可布置在兩界面板之間，布置成與每個(gè)界面板形成一導(dǎo)道。該封閉板可具有一些穿孔，其通到所述導(dǎo)道，且布置成根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接，使所述導(dǎo)道彼此連接。
優(yōu)選的是，連接部件用絕熱材料制成，具有至少布置在熱元件和界面板之間的密封部件，所述密封部件可以是“特氟隆”覆蓋層或片層、液封層或類似的密封部件。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施方式，封閉板具有一在至少兩個(gè)位置之間活動(dòng)的轉(zhuǎn)換器，以便改變所述界面管路的連接方式。該轉(zhuǎn)換器可在包括至少一滑套、一柱塞、一滑閥的一組構(gòu)件中加以選擇，可由隨動(dòng)部件進(jìn)行控制。


在以下參照作為非限制性實(shí)施例給出的附圖對(duì)多個(gè)實(shí)施例的說明中，本發(fā)明及其優(yōu)越性將得到更好的理解，附圖如下[15]圖1A-C分別是本發(fā)明熱交換器第一實(shí)施方式的仰視圖、側(cè)視圖和俯視圖；[16]圖1D類似于圖1C，示出熱和冷的熱管路；[17]圖1E和1F是沿圖1D所示熱交換器的單個(gè)界面板的AA和BB線的剖面圖；[18]圖1G和1H是前述附圖所示熱交換器的剖面圖，示出熱和冷的熱管路；[19]圖1I和1J是前述附圖所示熱交換器的立體分解俯視圖和仰視圖；[20]圖2A、2B和2D分別是本發(fā)明熱交換器第二實(shí)施方式的立體分解仰視圖、俯視圖和側(cè)視圖；[21]圖2C類似于圖1D，示出圖2A所示的熱交換器；[22]圖3A和3B分別是本發(fā)明熱交換器第三實(shí)施方式的俯視圖和側(cè)視圖；[23]圖3C示出界面板和封閉板疊置裝配而形成圖3A、B所示熱交換器的連接部件；[24]圖3D和3E是圖3A-C所示熱交換器的立體分解俯視圖和仰視圖；[25]圖4A-D是本發(fā)明熱交換器的連接部件的多個(gè)實(shí)施方式的側(cè)視剖面圖；[26]圖5A、6A、7A是本發(fā)明熱交換器的其它三個(gè)實(shí)施方式的俯視圖；[27]圖5B、6B、7B類似于圖5A、6A、7A，示出熱和冷的熱管路；[28]圖8A和8B是本發(fā)明熱交換器的其它實(shí)施方式的俯視圖，示出熱和冷的熱管路的一部分；[29]圖9A和9B分別是本發(fā)明熱交換器的其它實(shí)施方式的局部分解立體圖和不完全分解的立體圖；以及[30]圖10、11A-C是本發(fā)明熱交換器的其它實(shí)施方式的立體圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖且公知的是，熱交換器1a-o具有放出卡路里和/或負(fù)大卡的一組或多組200a-o熱元件2a-o，所述熱元件由一支承件加以支承，通過持久的或可拆卸的固定方法(未示出)例如粘接、焊接、螺釘連接、嵌裝、用復(fù)制模模制，固定在所述支承件上。
在示出的實(shí)施例中，熱元件2a-o是磁熱式的。顯然，它們可以是任何其它類型的，可按照任何其它適用的原理工作。每個(gè)熱元件2a-o包含磁熱材料例如釓(Gd)或任何其它的等效材料。因此，熱元件2a-o在磁場下時(shí)發(fā)熱，當(dāng)磁場消失時(shí)，就冷卻到低于其初始溫度的溫度。因此，作為實(shí)施例給出的熱交換器1a-o的工作原理在于，交替地使熱元件2a-o處于和不處于磁場下，通過循環(huán)中的熱流體回收每個(gè)熱元件2a-o接連放出的卡路里和/或負(fù)大卡。為此，磁場確定成相對(duì)于熱元件2a-o是活動(dòng)的和/或是可變的，每個(gè)熱元件由至少一導(dǎo)管20穿過，其入口孔21和出口孔22通過連接部件3a-o連接于一個(gè)或多個(gè)外部管路(未示出)，熱流體在其中循環(huán)，卡路里和/或負(fù)大卡在一設(shè)備中用于加熱、冷卻、調(diào)節(jié)空氣和/或使環(huán)境溫和。
每組200a-o中熱元件2a-o的數(shù)量可根據(jù)需要和所需的工作類型適當(dāng)配設(shè)。
在所示的實(shí)施例中，穿過熱元件2a-o的導(dǎo)管20具有一U形形狀。顯然，它可具有任何其它適用的形狀。根據(jù)未示出的一實(shí)施例，導(dǎo)管20例如可具有一內(nèi)室，其可接納例如圓片狀磁熱材料。
磁場例如由永久磁鐵或由磁性體(未示出)產(chǎn)生，其跨坐著熱元件2a-o，且交錯(cuò)地(en quinconce)布置，以便在兩個(gè)方向激勵(lì)一熱元件2a-o。磁場也可由鄰近的永久磁鐵(未示出)產(chǎn)生，其交替地和同時(shí)作用于所有熱元件2a-o。永久磁鐵固定于或連接于使其相對(duì)于熱元件2a-o活動(dòng)的移動(dòng)部件(未示出)。這些移動(dòng)部件可交替移動(dòng)、步進(jìn)移動(dòng)或連續(xù)移動(dòng)，使永久磁鐵通過轉(zhuǎn)動(dòng)、樞轉(zhuǎn)、平移或運(yùn)動(dòng)和路徑的任意組合，該組合例如為一螺旋運(yùn)動(dòng)、環(huán)形平移、正弦平移或一按各種合適路徑進(jìn)行的平移。移動(dòng)部件例如具有一電動(dòng)機(jī)、一動(dòng)力缸、一彈簧機(jī)構(gòu)、一氣動(dòng)發(fā)生器、一電磁鐵、一液力發(fā)生器或任何其它等同件。永久磁鐵也可并排對(duì)齊，以作用于同一組的所有熱元件。
根據(jù)本發(fā)明，熱交換器2a-o的連接部件具有至少一界面板3a-o，其配有一或多個(gè)導(dǎo)道34。這些導(dǎo)道34具有直接連接于入口孔21和出口孔22的連合孔30，以便與不同的熱元件2a-o的導(dǎo)管20相連通，且限定一個(gè)或多個(gè)界面管路4a-o，允許熱流體在熱元件2a-o之間循環(huán)。該界面板3a-o也配有一個(gè)或多個(gè)入口孔31和排出孔32，用于使所述一個(gè)或多個(gè)界面管路4a-o連接于一個(gè)或多個(gè)外部管路，例如一外部“熱”管路和一外部“冷”管路。
根據(jù)圖1-8所示的實(shí)施例，熱交換器1a-j每個(gè)都具有唯一一組200a-j熱元件1a-j，而參照?qǐng)D9-11，熱交換器1k-o每個(gè)都具有多組200k-o熱元件1k-o。這些不同的實(shí)施例旨在說明本發(fā)明可考慮的多種組合可能性。
參照?qǐng)D1A-J，根據(jù)第一實(shí)施方式，熱交換器1a具有一組200a兩列六個(gè)熱元件2a1、2a2，其交替地組裝于形成一直架的一界面板3a。熱元件2a1、2a2同時(shí)置于和不置于磁場下，且連接于界面板3a，以限定不同的兩界面管路4a1、4a2。因此，該熱交換器1a可同時(shí)回收由一第一組的熱元件2a1通過第一界面管路4a1放出的卡路里和由一第二組的熱元件2a2通過第二界面管路4a2放出的負(fù)大卡，反之亦然。
界面板3a可用具有機(jī)械剛性的絕熱材料制成，例如用復(fù)合材料、合成材料或任何其它等效材料。它也可用導(dǎo)熱材料例如合金、陶瓷制成，且在其外壁處例如用一適當(dāng)?shù)母采w層隔熱。該界面板3a具有四個(gè)孔，其中兩個(gè)是入口孔31，兩個(gè)是排出孔32，通過傳統(tǒng)的連接部件(未示出)連接于兩個(gè)外部管路(未示出)，其中，一個(gè)是外部“熱”管路，一個(gè)是外部“冷”管路。
可間置轉(zhuǎn)換部件(未示出)，允許從一外部管路撥到另一外部管路，反之亦然。轉(zhuǎn)換部件可使每個(gè)界面管路4a1、4a2交替地連接于外部“熱”管路，然后連接于外部“冷”管路。它們例如具有閥門，電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)、液動(dòng)滑閥或任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件。外部管路具有熱流體自由循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)件(未示出)，例如一泵或任何其它等同件。每個(gè)外部“熱”和“冷”管路還配有一個(gè)或多個(gè)分別為卡路里和負(fù)大卡的熱交換器，或任何其它等同件，其可散逸和利用這些卡路里和負(fù)大卡。根據(jù)應(yīng)用情況，外部管路也可具有熱流體循環(huán)方向轉(zhuǎn)換件。
界面板3a布置成貼靠在熱元件2a上，確保簡單的接觸連接，而不間置機(jī)械連接部件。為此，相對(duì)于每個(gè)熱元件2a1、2a2的入口孔21和出口孔22，界面板3a具有連合孔30，其由開在與熱元件2a1、2a2相對(duì)的界面板3a的表面上的凹槽兩個(gè)兩個(gè)地進(jìn)行連接。界面板3a在凹槽一側(cè)疊置于一封閉板5a，以形成導(dǎo)道34。界面板3a、封閉板5a和熱元件2a1、2a2由密封部件(未示出)例如“特氟隆”片層、液封層、專用覆蓋層加以組裝。這些密封部件在配設(shè)在界面板3a和熱元件2a1、2a2之間時(shí)，具有相對(duì)于連合孔30的熱流體通孔。
凹槽布置成使每一組的第一熱元件2a1、2a2的入口孔21連接于一入口孔31，使每一組的最后一個(gè)熱元件2a1、2a2的出口孔22連接于一排出孔32。已經(jīng)連接的入口孔21和出口孔22除外，對(duì)于每一組來說，凹槽使一熱元件2a1、2a2的出口孔22連接于下一個(gè)熱元件2a1、2a2的入口孔21。因此，同一組的熱元件2a1和2a2分別進(jìn)行串聯(lián)連接。為避免界面管路4a的任何交叉，凹槽循著互相交錯(cuò)的半槽路徑。這些凹槽例如可通過機(jī)加工、腐蝕或模制制成。
如圖所示的界面板3a可方便地適于較多的熱元件2a的數(shù)量，尤其是為了增大熱交換器1a的熱容。
熱交換器1a的工作可分成兩個(gè)階段，轉(zhuǎn)換部件在這兩個(gè)階段之間轉(zhuǎn)換，磁場在這兩個(gè)階段之間變化。因此，每次變換階段，先前受作用于磁場的第一組熱元件2a1不置于磁場下，對(duì)于第二組熱元件2a2來說，反之亦然。此外，先前連接于外部“熱”管路的第一界面管路4a1連接于外部“冷”管路，對(duì)于第二界面管路4a2來說，反之亦然。
在工作的第一階段，受作用于磁場的第一組的熱元件2a1變熱，且加熱第一界面管路4a1中的熱流體。同時(shí)，不再受作用于磁場的第二組的熱元件2a2冷卻，以達(dá)到低于其原來的溫度的溫度，且冷卻第二界面管路4a2中的熱流體。
在該串聯(lián)模式中，每種熱流體通過入口孔31之一進(jìn)入界面板3a。第一界面管路4a1的熱流體由受作用于磁場的第一組的第一熱元件2a1加熱至+t1的溫度。然后，由導(dǎo)道34導(dǎo)向第二熱元件2a1，其使之再加熱至高于+t1的溫度+t2，如此下去，直至最后一個(gè)熱元件2a1。然后，加熱的熱流體通過排出孔32之一從界面板3a排出，導(dǎo)向外部“熱”管路，卡路里在此排出，由一個(gè)或多個(gè)卡路里交換器回收和利用。
同時(shí)，第二界面管路4a2的熱流體由不受作用于磁場的第二組的第一熱元件2a2冷卻至溫度-t1。然后，由導(dǎo)道34導(dǎo)向第二熱元件2a2，其使之冷卻至低于-t1的溫度-t2，如此下去，直至最后一個(gè)熱元件2a2。然后，冷卻的熱流體通過另一排出孔32從界面板3a排出，導(dǎo)向外部“冷”管路，負(fù)大卡在此排出，由一個(gè)或多個(gè)負(fù)大卡交換器回收和利用。
第二階段基本上類似于第一階段，“加熱的”熱元件2a1變成“冷卻的”熱元件2a2，“冷卻的”熱元件變成“加熱的”熱元件。工作可由第一和第二階段的交替繼續(xù)進(jìn)行。
該第一實(shí)施方式的熱交換器1a可連接于其它類似的或不類似的串聯(lián)、并聯(lián)、或串聯(lián)/并聯(lián)混聯(lián)的熱交換器1a。傳統(tǒng)上，這種連接由導(dǎo)管、或者通過一使每個(gè)熱交換器1a的界面板3a連通的連接用界面板(未示出)，或者通過一取代兩界面板3a和連接用板的多路界面板，加以實(shí)施。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式[51]參照?qǐng)D2A-D，根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，熱交換器1b基本上類似于前述熱交換器，其區(qū)別在于其圓形配置，可使磁性件進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)，如果是線性配置，則繼續(xù)使之進(jìn)行交替的直線運(yùn)動(dòng)。它具有一組200b十二個(gè)熱元件2b1、2b2，其呈圓扇形形狀，由形成一環(huán)形件的一界面板3b支承，配有四個(gè)孔，其中兩個(gè)是入口孔31，兩個(gè)是排出孔32。配設(shè)在界面板3b中的連合孔30和導(dǎo)道34基本上與前述的相類似。界面板3b連接于一封閉板5b，后者具有穿孔40，其配設(shè)成相對(duì)于界面板3b的入口孔31和排出孔32。熱元件2b1、2b2和界面板3b限定兩界面管路4b1、4b2。該熱交換器1b的工作情況基本上類似于前述的熱交換器。該第二實(shí)施方式的熱交換器1b可連接于其它類似的或不類似的串聯(lián)、并聯(lián)、或串聯(lián)/并聯(lián)混聯(lián)的熱交換器1b。
根據(jù)圖3A-E所示的一第三實(shí)施方式，熱交換器1c具有一組200c兩個(gè)熱交換器，所述熱交換器基本上類似于疊置和組合的圖1A-J所示的熱交換器。因此，該熱交換器1c具有四排六個(gè)熱元件2c1、2c2，其中，兩排由一第一界面板3c1支承，其它兩排由一疊置于第一界面板3c1的第二界面板3c2支承。每個(gè)界面板3c1、3c2類似于界面板3a。它具有四孔-兩入口孔31和兩排出孔32、連合孔30以及以相同方式配設(shè)的導(dǎo)道34。界面板3c1、3c2由一封閉板5c分開，后者具有穿孔50，其配設(shè)成相對(duì)于界面板3c1、3c2的入口孔31和排出孔32，以連接其并聯(lián)的界面管路(未示出)。界面板3c1、3c2和封閉板5c用持久或不持久的固定方法例如粘接、焊接、螺釘連接、嵌裝、用復(fù)制模模制進(jìn)行組裝。熱交換器1c的工作情況基本上類似于圖1A-J所示的熱交換器。界面板3c1、3c2可有區(qū)別地加以實(shí)施，一個(gè)例如連接其所串聯(lián)支承的熱元件2c1、2c2，而另一個(gè)連接其所并聯(lián)支承的熱元件2c1、2c2，如下所述。在所述的實(shí)施例中，兩界面板3c1、3c2的入口孔31和排出孔32疊置且由封閉板5的穿孔50并聯(lián)，然后，連接于外部管路。
根據(jù)一未示出的第一實(shí)施例，可串聯(lián)連接界面板3c1、3c2，例如配設(shè)成封閉板5c具有[54]-一入口孔，其連接于一第一界面板3c1的入口孔， -一導(dǎo)道，其使該第一界面板3c1的排出孔連接于第二界面板3c2的入口孔，[56]-一排出孔，其連接于第二界面板3c2的排出孔，導(dǎo)道可由一槽由一孔形成。
根據(jù)圖4A所示的一第二實(shí)施例，熱交換器1d(其中僅示出連接部件)具有界面板3d1、3d2，其由一封閉板5d分開，阻止熱流體在其間通過。
根據(jù)圖4B所示的一第三實(shí)施例，熱交換器1e(其中僅示出連接部件)具有界面板3e1、3e2，由一封閉板5e分開，其配有穿孔50，允許熱流體在其間通過，以限定一公共界面管路。
根據(jù)未示出的一第四實(shí)施例，熱交換器可具有疊置的界面板而無封閉板。在這種情況下，這些界面板的導(dǎo)道可具有一個(gè)或多個(gè)穿孔20，使熱流體從一個(gè)進(jìn)入另一個(gè)，且限定一公共界面管路。
根據(jù)未示出的一第五實(shí)施例，熱交換器具有界面板，其中，導(dǎo)道不具有穿孔，界面管路是獨(dú)立的。
圖4C和4D示出一第六實(shí)施例，其中，封閉板5f具有在一開啟位置(見圖4C)和一關(guān)閉位置(見圖4D)之間活動(dòng)的一轉(zhuǎn)換器6。在開啟位置，轉(zhuǎn)換器6允許一部分封閉板5f中的熱流體從一界面板3f1進(jìn)入另一界面板3f2，且限定一部分界面管路。在關(guān)閉位置(見圖4D)，轉(zhuǎn)換器6阻止熱流體穿過一部分封閉板5f。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器6是一配有圓形凹槽60的圓形柱塞。在開啟位置，圓形凹槽60與封閉板5f的穿孔50對(duì)齊，使之連通。在關(guān)閉位置，圓形凹槽60錯(cuò)開，阻止其連通。
根據(jù)未示出的其它實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換器6可以是一滑套或一滑閥，其平移和/或轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)可由例如連接于永久磁鐵的驅(qū)動(dòng)裝置的隨動(dòng)部件加以控制。也可以配設(shè)一在很多位置之間活動(dòng)的轉(zhuǎn)換器6。轉(zhuǎn)換器6根據(jù)其位置、其設(shè)計(jì)和穿孔的設(shè)計(jì)，可連接串聯(lián)、并聯(lián)或串聯(lián)/并聯(lián)混聯(lián)的界面板3f1、3f2的界面管路。
根據(jù)圖5A和5B所示的一第四實(shí)施方式，熱交換器1g具有一組200g兩排四個(gè)連接部件2g1、2g2，其由形成一直架的一界面板3g加以支承。該界面板3g具有兩導(dǎo)道34，布置成并聯(lián)連接 -一第一組的熱元件2g1的所有入口孔21與一第一入口孔31，[65]-第一組的熱元件2g1的所有出口孔22與一第一排出孔32，而且類似地，[66]-第二組2的熱元件2g2的所有入口孔21和出口孔22分別與第二入口孔31和排出孔32。
因此，這種配置可限定兩界面管路4g1和4g2，在每個(gè)界面管路中，連接部件2g1和2g2分別進(jìn)行并聯(lián)。如同前述實(shí)施例那樣，界面板3g的入口孔31和排出孔32連接于外部管路。
熱交換器1g的工作情況可分成兩階段[69]-一第一階段，其中，受作用于磁場的第一組的熱元件2g1變熱，且同時(shí)加熱第一界面管路4g1中的熱流體，同時(shí)，不受作用于磁場的第二組的熱元件2g2冷卻，且同時(shí)冷卻第二界面管路4g2中的熱流體，以及[70]-一第二階段，其中，狀態(tài)是顛倒的，不再受作用于磁場的第一組的熱元件2g1冷卻，受作用于磁場的第二組的熱元件2g2變熱。
通過轉(zhuǎn)換部件和磁場的移動(dòng)，從一階段進(jìn)入另一階段。
在該并聯(lián)配置中，熱流體通過兩入口孔31同時(shí)進(jìn)入界面板3g。第一界面管路4g1的熱流體由受作用于磁場的第一組的熱元件組2g1加熱至+t的溫度。然后，通過一第一排出孔32從界面板3g朝外導(dǎo)向，朝外部“熱”管路排出，卡路里在此排出，例如由一個(gè)或多個(gè)卡路里交換器回收和利用。同時(shí)，第二管路4g2的熱流體同時(shí)由不受作用于磁場的第二組的熱元件組2g2冷卻至溫度-t。然后，通過第二排出孔32從界面板3g朝外導(dǎo)向，朝外部“冷”管路排出，負(fù)大卡在此例如由一個(gè)或多個(gè)負(fù)大卡交換器排出。
參照?qǐng)D6A和6B，根據(jù)一第五實(shí)施方式，熱交換器1h與前述的基本上相類似，區(qū)別在于其導(dǎo)道34，這些導(dǎo)道34由配設(shè)在界面板3h的厚度上的一穿孔網(wǎng)形成。這些穿孔例如通過模制、機(jī)加工或任何其它適用的技術(shù)制成，配有塞子(未示出)，可有選擇地使之封閉，以形成界面管路4h1、4h2。根據(jù)選擇的配置，這些穿孔可在界面板3h上配設(shè)在同一部位，或配設(shè)在不同的部位，以避免交叉。這種解決方案的優(yōu)越性是不需要封閉板。該熱交換器1h的工作情況與前述的基本上類似，每組的熱元件2h1、2h2并聯(lián)，以限定兩界面管路4h1、4h2。
參照?qǐng)D7A和7B，根據(jù)一第六實(shí)施方式，熱交換器1i基本上類似于圖5A和5B所示的熱交換器，區(qū)別在于，其每個(gè)熱元件2i由兩導(dǎo)管穿過，因此具有四個(gè)孔，其中兩個(gè)是入口孔21，兩個(gè)是出口孔22。界面板3i的導(dǎo)道34同時(shí)使所有熱元件2i連接于一第一界面管路4i1和使這些相同的熱元件2i連接于一第二界面管路4i2，這些界面管路4i1和4i2是獨(dú)立的。如圖7B所示，該熱交換器1i的工作情況可分成兩階段[75]-一第一階段，其中，所有熱元件2i受作用于磁場，變熱且加熱第一界面管路4il中的熱流體，以及[76]-一第二階段，其中，所有熱元件2i不再受作用于磁場，冷卻且冷卻第二界面管路4i2中的熱流體。
例如通過向相對(duì)于熱元件2i配置的固定電磁鐵供電，從一階段進(jìn)入另一階段。顯然，該熱交換器1i可通過一連接用界面板或任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，間接地與另一個(gè)類似的或不類似的熱交換器1i進(jìn)行組合。
圖8A示出一與前述的基本上相類似的熱交換器1j。由界面板3j支承的熱元件2j1和2j2由串聯(lián)的兩導(dǎo)管穿過。該熱交換器1j的工作情況可分成分別由圖8A和8B示出的兩階段，其基本上類似于圖1A-J所示的熱交換器1a的兩階段。這種配置是特殊的，因?yàn)闊嵩?j1、2j2的導(dǎo)管20和導(dǎo)道34限定四個(gè)界面管路4j1、4j2、4j3和4j4。實(shí)際上，該熱交換器1j可不配設(shè)使熱元件1j交替地連接于外部“熱”和“冷”管路所需的轉(zhuǎn)換部件。顯然，該熱交換器1j可通過一連接用界面板或任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，間接地與另一個(gè)類似的或不類似的熱交換器1j進(jìn)行組合。
參照?qǐng)D9-11，熱交換器1k-o具有多組200k-o熱元件2k-o和使之連通的互補(bǔ)連接部件300k-o。在這些實(shí)施例中，互補(bǔ)連接部件連接于界面板3k-o，具有一個(gè)或多個(gè)連接每組200k-o的導(dǎo)道34(圖中未示出)的互補(bǔ)導(dǎo)道340。
在圖9A和9B所示的實(shí)施例中，熱交換器1k具有兩組200k、200k′熱元件2k、2k′，每個(gè)都配有一與圖2A-C所示的基本上類似的界面板3k、3k′。界面板3k、3k′具有側(cè)面延伸部分300k、300k′，其軸向延伸，具有一互補(bǔ)導(dǎo)道340且限定互補(bǔ)連接部件。每個(gè)側(cè)面延伸部分300k、300k′的互補(bǔ)導(dǎo)道340具有朝向一外部管路或朝向另一界面板的兩導(dǎo)管341、342和兩連合孔343。組200k、200k′疊置成導(dǎo)管341、342彼此布置在延伸部分。因此，導(dǎo)管341、342配設(shè)成限定一互補(bǔ)界面管路，其串聯(lián)地、并聯(lián)地或根據(jù)串聯(lián)/并聯(lián)的混聯(lián)組合連接每組200k、200k′的界面管路。
圖10示出的熱交換器1l的構(gòu)造基本上類似于前述的熱交換器。它具有四組200l、200l′、200l″熱元件2l、2l′、2l″(其中僅示出三個(gè))，其由兩對(duì)界面板3l、3l′支承，可布置兩個(gè)兩個(gè)并排的疊置的組200l、200l′、200l″。每對(duì)界面板3l、3l′具有一側(cè)面延伸部分300l、300l′，其配有導(dǎo)管341、342和連合孔(未示出)，用于限定一互補(bǔ)界面管路，串聯(lián)地、并聯(lián)地或根據(jù)串聯(lián)/并聯(lián)混聯(lián)的組合連接組200l、200l′、200l″的界面管路。顯然，可配設(shè)三個(gè)或其它的界面板，增加熱元件組。
圖11A-C示出的熱交換器1m-o的構(gòu)造基本上類似于圖3A-E所示的熱交換器。
圖11A所示的熱交換器1m具有三組200m、200m′、200m″熱元件2m、2m′、2m″，其由界面板3m、3m′、3m″疊置。界面板3m、3m′、3m″中兩個(gè)具有兩側(cè)面延伸部分300m、300m′，其配有導(dǎo)管341、342和連合孔343，用于限定一互補(bǔ)界面管路，串聯(lián)地、并聯(lián)地或根據(jù)串聯(lián)/并聯(lián)組合連接不同組的界面管路。
圖11B所示的熱交換器1n具有兩組200n、200n′熱元件2n、2n′，其由一單個(gè)界面板3n支承，使組200n、200n′并排對(duì)齊。該界面板3n具有一互補(bǔ)導(dǎo)道(未示出)，可串聯(lián)地、并聯(lián)地或根據(jù)串聯(lián)/并聯(lián)組合連接組200n、200n′的界面管路。它還具有連合孔343，允許其連接于一外部管路或連接于另一界面板。
圖11C所示的熱交換器1o組合前述兩實(shí)施例，可使疊置結(jié)合以并排布置三組200o、200o′、200o″熱元件2o、2o′、2o″，且可使之由一互補(bǔ)管路通過兩界面板3o、3o′進(jìn)行連接。
這些最后的實(shí)施方式可隨意調(diào)節(jié)本發(fā)明熱交換器的配置和工作情況，以獲得較大的熱功率或較高的熱強(qiáng)度。
在這些實(shí)施例中，磁場由永久磁鐵、活動(dòng)的磁性體或交替供電的固定電磁鐵產(chǎn)生。顯然，磁場可由任何其它等同件產(chǎn)生。
工業(yè)應(yīng)用的可能性[89]該說明表明，本發(fā)明的熱交換器1a-o可達(dá)到明確的目的。尤其是可安全可靠地且簡單地連接大量的熱元件2a-o，用一裝有呈凹槽和/或孔形式的導(dǎo)道34和呈連合孔30與穿孔40、50形式的連接部件3a-o取代傳統(tǒng)的導(dǎo)管和連接部件。這種連接允許同時(shí)連接同一組200a-o和/或多個(gè)不同組200a-o的熱元件2a-o和/或多個(gè)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的熱交換器1a-o，因此，可獲得目前難以甚至不可能實(shí)施的配置。它可大大減少熱交換器1a-o的機(jī)械構(gòu)件的數(shù)量，增大其使用的安全可靠性，限制其泄漏，降低其制造和保養(yǎng)成本。
這種熱交換器1a-o可用于制冷、取暖、空調(diào)、使環(huán)境溫和等工業(yè)上或家庭中的任何應(yīng)用。
本發(fā)明不局限于所述的實(shí)施例，而是可擴(kuò)展到對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的各種修改和變型，同時(shí)保持在所附權(quán)利要求中所定義的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.熱交換器(1a-o)，其具有至少一組(200a-o)至少兩熱元件(2a-o)，所述熱元件放出卡路里和/或負(fù)大卡，且每個(gè)都配有至少一入口孔(21)和至少一出口孔(22)，它們由至少一導(dǎo)管(20)進(jìn)行連接，所述導(dǎo)管(20)穿過所述熱元件(2a-o)，所述熱元件適于接納一熱流體，所述熱流體布置成回收所述卡路里和/或所述負(fù)大卡，所述熱交換器(1a-o)具有連接部件(3a-o)，所述連接部件布置成使所述導(dǎo)管(20)彼此連接且連接于至少一處于所述熱交換器(1a-o)外部的管路，所述外部管路布置成利用由所述熱流體回收的卡路里和/或負(fù)大卡，其特征在于，所述連接部件具有至少一界面板(3a-o)，所述界面板緊貼在所述熱元件(2a-o)上，所述熱元件包括至少一導(dǎo)道(34)，所述導(dǎo)道(34)配有連合孔(30)，所述連合孔(30)面對(duì)著所述熱元件(2a-o)的入口孔(21)和出口孔(22)進(jìn)行安置，而且所述導(dǎo)道(34)布置成限定至少一界面管路(4a-o)，所述界面管路(4a-o)根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的連接方式允許所述熱流體在所述熱元件(2a-o)和所述界面板(3a-o)之間循環(huán)，所述界面板(3a-o)也具有至少一入口孔(31)和至少一排出孔(32)，它們布置成使所述界面管路(4a-o)連接于所述外部管路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1a-o)，其特征在于，所述熱元件(2a-o)交替地放出卡路里和負(fù)大卡；并且，所述界面板(3a-o)具有至少兩導(dǎo)道(34)，每個(gè)導(dǎo)道(34)都配有至少一入口孔(31)、一排出孔(32)和一些連合孔(30)，所述導(dǎo)道(34)布置成限定與兩個(gè)外部管路相連接的兩個(gè)不同的界面管路(4a-o)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1k-o)，其特征在于，它具有至少兩組(200k-o)熱元件(2k-o)，每組都配有至少一界面板(3k-o)和一些互補(bǔ)連接部件(300k-o)，其布置成根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接方式使所述界面板(3k-o)彼此連接，且連接相應(yīng)的所述組(200k-o)的界面管路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1c-f)，其特征在于，所述連接部件具有至少兩個(gè)背對(duì)背疊置的界面板(3c1，3c2-3f1，3f2)，每個(gè)界面板都具有至少一導(dǎo)道(34)、一入口孔(31)、一排出孔(32)和一些連合孔(30)，它們連接著一整套熱元件(2c-2f)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱交換器(1e，1f)，其特征在于，所述界面板(3e1，3e2，3f1，3f2)具有穿孔(50)，它們彼此面對(duì)安置，以限定一公共界面管路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1h)，其特征在于，所述導(dǎo)道(34)至少局部地由一穿孔網(wǎng)絡(luò)形成，所述穿孔開設(shè)在所述界面板(3h)的厚度上，且根據(jù)待實(shí)施的界面管路(4h)，用塞子有選擇地封閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1a-g，1j-o)，其特征在于，所述導(dǎo)道(34)至少局部地由一個(gè)或多個(gè)凹槽形成，所述凹槽安設(shè)在所述界面板(3a-g，3j-o)的至少一表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器(1a-g，1j-o)，其特征在于，所述凹槽通過機(jī)加工、蝕刻或模制方法制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器(1a-g，1j-o)，其特征在于，所述連接部件具有至少一封閉板(5a-g，5j)，所述封閉板在所述凹槽一側(cè)疊置于所述界面板(3a-g，3j)上，以形成所述導(dǎo)道(34)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5和9所述的熱交換器(1c-f)，其特征在于，所述封閉板(4c-f)安置在兩界面板(3c1，3c2-3f1，3f2)之間，以便與其中每一個(gè)形成所述導(dǎo)道(34)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器(1c，1e，1f)，其特征在于，所述封閉板(5c，5e，5f)具有一些穿孔(50)，所述穿孔通到所述導(dǎo)道(34)，且布置成根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)連接方式使所述導(dǎo)道(34)彼此連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器(1f)，其特征在于，所述封閉板(5f)具有一在至少兩個(gè)位置之間活動(dòng)的轉(zhuǎn)換器(6)，以便改變所述界面管路的連接方式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器(1f)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器(6)在包括至少一滑套、一柱塞、一滑閥的一組類中加以選擇；且它由隨動(dòng)部件進(jìn)行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1a-o)，其特征在于，所述連接部件具有密封部件，所述密封部件至少安置在所述熱元件(2a-o)和所述界面板(3a-o)之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱交換器(1a-o)，其特征在于，所述密封部件在包括一“特氟隆”覆蓋層或片層、一液封層的一組類中加以選擇。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(1a-o)，其特征在于，所述連接部件至少局部地用一絕熱材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱交換器，其可有效地、簡單地、安全可靠地和低成本地，通過串聯(lián)、并聯(lián)或根據(jù)混聯(lián)配置，使熱元件彼此連接，且連接于一外部管路，從而限制泄漏危險(xiǎn)和連接部件的數(shù)量。熱交換器(1a)具有放出卡路里和負(fù)大卡的熱元件(2a1，2a2)，每個(gè)都由一導(dǎo)管穿過，所述導(dǎo)管的入口孔(21)和出口孔(22)彼此連接，且由一界面板(3a)連接于至少一熱流體管路，所述界面板(3a)疊置于一封閉板(5a)，限定兩界面管路(4a1，4a2)。界面板(3a)也具有兩入口孔(31)和兩排出孔(32)，以使界面管路連接于兩外部“熱”和“冷”管路，后者布置成利用所述熱流體回收的卡路里和負(fù)大卡。應(yīng)用任何類型的設(shè)備中用于制冷、取暖、空調(diào)、使環(huán)境溫和的熱交換器。
文檔編號(hào)H01L23/473GK1898522SQ200480038686
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者C·米勒, J-L·迪潘, J-C·埃茨勒 申請(qǐng)人:制冷技術(shù)應(yīng)用公司