电热热传递模块化堆垛制造技术

公开了一种热传递系统，其包括以堆垛进行布置的多个模块。堆垛模块包括电热元件和位于膜每一侧上的电极。流体流动路径设置在两个或更多个电热元件之间。与第一电极(14)电接触的第一电总线元件(18)以及与第二电极(16)电接触的第二电总线元件(20)。第一电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，或者第二电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。

Thermal heat transfer modular stacking

A heat transfer system is disclosed, which includes a plurality of modules arranged by stacking. The stacking module includes an electric heating element and an electrode on each side of the membrane. The fluid flow path is arranged between two or more electric heating elements. The first electrical bus element (18) in electrical contact with the first electrode (14) and the second electrical bus element (20) in electrical contact with the second electrode (16). The first electric bus element is electrically connected to at least one other electric bus in the same polarity with the first electric bus in the stacking, or the second electric bus element is electrically connected to the other electric heating element in the stack to be in the same polarity as the second electric bus in the same polarity to one other electric bus.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电热热传递模块化堆垛
技术介绍
存在多种用于冷却应用的技术，包括但不限于蒸发冷却、对流冷却或诸如电热冷却的固态冷却。用于住宅和商业制冷以及空调的最为普遍的技术中的一种是蒸汽压缩制冷剂热传递回路。这些回路通常使具有适当热力学性质的制冷剂通过包括压缩机、排热换热器(即换热器冷凝器)、膨胀装置和吸热换热器(即换热器蒸发器)的回路进行循环。蒸汽压缩制冷剂回路在各种设置中有效地提供冷却和制冷，并且在一些情况下可以作为热力泵反向运行。然而，许多制冷剂可能存在诸如臭氧消耗潜势(ODP)或全球变暖潜势(GWP)的环境危害，或者可能是有毒或易燃的。另外，在缺乏足以驱动制冷剂回路中的机械压缩机的现成动力源的环境中，蒸汽压缩制冷剂回路可能是不切实际的或不利的。例如，在电动车辆中，空调压缩机的动力需求可能会导致车辆电池寿命或行驶范围显著缩短。类似地，压缩机的重量和供电要求在各种便携式冷却应用中也可能成为问题。因此，开发作为蒸汽压缩制冷剂回路的替代方案的冷却技术已经受到关注。已经提出了诸如依靠例如电热材料、磁热材料或热电材料等材料的场激活热或电流响应热传递系统的各种技术。然而，很多提议已经被配置成可扩展性或批量生产能力有限的小规模示范。
技术实现思路
在本公开的一些实施方案中，热传递系统包括以堆垛(stack)进行布置的多个模块。堆垛模块包括包含电热膜的电热元件。第一电极设置在电热膜的第一侧上，且第二电极设置在电热膜的第二侧上。流体流动路径设置在两个或更多个电热元件之间。与第一电极电接触的第一电总线元件和与第二电极电接触的第二电总线元件。第一电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，或者第二电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。第一电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，并且第二电总线元件电连接到堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。在任一前述实施方案中，第一电总线或第二电总线电连接到堆垛中相邻电热元件的与所述第一电总线或第二电总线处于相同极性的电总线。在任一前述实施方案中，第一电总线元件和第二电总线元件各自分别电连接到堆垛中相邻电热元件的与所述第一电总线元件和第二电总线元件处于相同极性的电总线元件。在任一前述实施方案中，第一电总线元件或第二电总线元件与堆垛中相邻电热元件的电总线处于联锁配置。在任一前述实施方案中，第一电总线元件和第二电总线元件各自处于与堆垛中相邻电热元件的电总线元件的联锁配置。在任一前述实施方案中，第一电总线元件电连接到火线(live)电极，且第二电总线元件电连接到接地电极。在任一前述实施方案中，第一电总线元件和第二电总线元件沿电热元件的相对边缘设置。在任一前述实施方案中，第一电极沿电热膜的第一侧从第一电总线元件延伸到与第二电总线元件物理分隔的位置，且第二电极沿电热膜的第二侧从第二电总线元件延伸到与第一电总线元件物理分隔的位置。在任一前述实施方案中，第一电总线元件和第二电总线元件沿电热元件的共同边缘设置。在任一前述实施方案中，共用电极的至少两个相邻电热元件至少部分地嵌入在相邻电热元件的电热膜之间。在任一前述实施方案中，嵌入的电极为火线电极，并且包括与流体流动路径相邻的接地电极。在任一前述实施方案中，一个或多个间隔元件设置在电热元件之间。在任一前述实施方案中，一个或多个间隔元件沿着流体沿流体流动路径流动的方向轴向地延伸。在任一前述实施方案中，一个或多个轴向延伸的间隔元件沿着流体沿流体流动路径流动的方向线性地延伸。在任一前述实施方案中，一个或多个轴向延伸的间隔元件沿着流体沿流体流动路径流动的方向非线性地延伸。在任一前述实施方案中，一个或多个间隔元件不导电。在任一前述实施方案中，电热元件厚度为1μm至1000μm。在任一前述实施方案中，相邻模块中电热元件之间的物理分隔为从1μm至200mm。在任一前述实施方案中，多个模块还包括连接到电热元件的非导电支撑构件。在任一前述实施方案中，支撑件包括在电热元件与流体流动路径流体连通的相对端处的顶部空间。在任一前述实施方案中，多个模块的支撑件一起形成外壳，所述电热元件和间隔元件设置在该外壳内。在任一前述实施方案中，电热膜包括电热聚合物。在任一前述实施方案中，电热聚合物包括聚偏二氟乙烯(PVDF)或液晶聚合物(LCP)。在任一前述实施方案中，电热膜包括无机电热材料。在任一前述实施方案中，第一电极和第二电极各自包括沉积在电热膜上的金属化层。在一些实施方案中，一种热传递系统包括由上述任一实施方案的方法形成的电热元件；电热元件与散热器之间的第一热流动路径；电热元件与热源之间的第二热流动路径；以及控制器，其被配置成控制到导电层的电流，并且选择性地引导热能沿第一热流动路径从电热元件传递到散热器，或者沿第二热流动路径从热源传递到电热元件。另一方面，一种制造任一前述实施方案的热传递系统的方法包括以堆垛配置来组装模块的重复单元。附图说明在说明书所附权利要求书中特别指出并明确要求保护本公开的主题。本公开的前述和其它特征以及优点从结合附图进行的以下详细描述中显而易见，在附图中：图1是电热热传递模块的示例性实施方案的顶视图的示意图；图2是电热热传递模块的示例性实施方案的横截面侧视图的示意图；图3A是电极和电热膜配置的分解透视图的示意图；图3B是图4的具有电总线元件的配置的一部分的顶视图；图4是多个电热热传递模块的堆垛组件的示例性实施方案的示意图；图5是多个电热热传递模块的堆垛组件的替代示例性实施方案的示意图；并且图6是包括电热堆垛和其它部件的热传递系统的示例性实施方案的示意图。具体实施方式如上所述，公开了一种热传递系统，其包括以堆垛进行布置的多个模块。在图1和图2中示意性地描绘了模块的实施方案的示例。虽然本文所描述的任何方向(例如“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上方”、“下方”等)被认为是任意的，并且不具有任何绝对的含义而是仅具有相对于其它方向的含义，但图1可以被描述为模块的示例性实施方案的“顶部”视图，且图2可以被描述为沿图1所示的线A↔A截取的“侧向”横截面图。如图1和图2所示，模块10包括电热元件，该电热元件包括电热膜12、膜的第一侧上的第一电极14以及膜的第二侧上的第二电极16。值得注意的是，为便于说明，为了不会模糊电热膜12和其它部件的细节，图1中省略了电极14、16，并且仅在图2中将其示出。电热膜12可以包括许多电热材料中的任何一种。在一些实施方案中，电热膜厚度可以处于从具有0.1μm、更具体地0.5μm、且甚至更具体地1μm的下限起的范围内。在一些实施方案中，膜厚度范围可以并且具有1000μm、更具体地100μm、且甚至更具体地10μm的上限。应当该理解的是，这些范围上限和下限可以独立地组合以公开许多不同的可能范围。用于电热膜的电热材料的示例可以包括但不限于无机材料(例如陶瓷)、电热聚合物和聚合物/陶瓷复合材料。无机物的示例包括但不限于PbTiO3(“PT”)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(“PMN”)、PMN-PT、LiTaO3、钛酸锶钡(BST)或PZT(铅、锆、钛、氧)。电热聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热传递系统，其包括以堆垛进行布置的多个模块，所述模块中的每一个包括：电热元件，其包括电热膜、所述电热膜的第一侧上的第一电极和所述电热膜的第二侧上的第二电极；流体流动路径，其处于两个或更多个电热元件之间；第一电总线元件，其与所述第一电极电接触；以及第二电总线元件，其与所述第二电极电接触；其中所述第一电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，或者所述第二电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热传递系统，其包括以堆垛进行布置的多个模块，所述模块中的每一个包括：电热元件，其包括电热膜、所述电热膜的第一侧上的第一电极和所述电热膜的第二侧上的第二电极；流体流动路径，其处于两个或更多个电热元件之间；第一电总线元件，其与所述第一电极电接触；以及第二电总线元件，其与所述第二电极电接触；其中所述第一电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，或者所述第二电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。2.根据权利要求1所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第一电总线处于相同极性的至少一个其它电总线，并且所述第二电总线元件电连接到所述堆垛中另一电热元件的与所述第二电总线处于相同极性的至少一个其它电总线。3.根据权利要求1所述的热传递系统，其中所述第一电总线或所述第二电总线电连接到所述堆垛中相邻电热元件的与所述第一电总线或所述第二电总线处于相同极性的电总线。4.根据权利要求1或2所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件和所述第二电总线元件各自分别电连接到所述堆垛中相邻电热元件的与所述第一电总线元件和所述第二电总线元件处于相同极性的电总线元件。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件或所述第二电总线元件与所述堆垛中相邻电热元件的电总线处于联锁配置。6.根据权利要求5所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件和所述第二电总线元件各自处于与所述堆垛中相邻电热元件的电总线元件的联锁配置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件电连接到火线电极，且所述第二电总线元件电连接到接地电极。8.根据权利要求1至7中任一项所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件和所述第二电总线元件沿所述电热元件的相对边缘设置。9.根据权利要求8所述的热传递系统，其中所述第一电极沿所述电热膜的所述第一侧从所述第一电总线元件延伸到与所述第二电总线元件物理分隔的位置，且所述第二电极沿所述电热膜的所述第二侧从所述第二电总线元件延伸到与所述第一电总线元件物理分隔的位置。10.根据权利要求1至7中任一项所述的热传递系统，其中所述第一电总线元件和所述第二电总线元件沿所述电热元件的共同边缘设置。11.根据权利要求1至10中任一项所述的热传递系统，其包括共用至少部分地嵌入在所述相邻电热元件的所述电热膜之间的电极的至少两个相邻电热元件。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：CR沃克，J罗姆，ML佩里，SA伊斯特曼，S安纳普拉加达，P费尔马，JV曼特斯，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国,US