專利名稱：回熱器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱聲熱機領域，尤其涉及一種回熱器及其制造方法。
背景技術：
隨著熱聲理論的逐漸成熟，熱聲熱機的應用越來越廣泛。和傳統(tǒng)的熱機相比，熱聲 熱機具有諸多優(yōu)點1)采用聲學部件來實現(xiàn)聲功轉換，減少了運動部件，結構簡單，可靠性 高；2)工作介質一般是惰性氣體，例如氦氣，無污染，對環(huán)境沒有任何危害；3)采用低品位 的熱能驅動，例如太陽能、工業(yè)廢熱等，提高了能源的利用效率。熱聲熱機的功能部件主要 包括回熱器和換能器，其中回熱器是熱聲熱機中實現(xiàn)熱能聲能轉換的重要部件。熱聲熱機 可包括熱聲發(fā)動機和熱聲制冷機，在熱聲發(fā)動機中回熱器主要用于將熱能轉換為聲能，在 熱聲制冷機中回熱器主要利用聲能實現(xiàn)從低溫向高溫的泵熱效應。 現(xiàn)有技術中的回熱器通常為金屬絲網填充形式的回熱器，圖9為現(xiàn)有技術回熱器 中金屬絲網的示意圖，如圖9所示，該金屬絲網由金屬絲編織而成。多片圖9中的金屬絲網 隨機疊加，并被填充固定到不銹鋼套筒中，形成了回熱器。該回熱器中金屬絲網的網孔形成 了氣體流道，氣體在氣體流道流動時來回振蕩，同時受壓力變化的作用以及與金屬絲網熱 交換作用，完成熱能和聲能間的轉換。 現(xiàn)有技術中的回熱器存在如下缺陷1)由于回熱器是由多片金屬絲網隨機疊加 而成，其形成的氣體流道不規(guī)則，造成很大的流動阻力，氣體流動損失大，熱聲轉換效率低； 2)受現(xiàn)有的絲網制造技術的限制，制造高目數(shù)的金屬絲網難度大，成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種回熱器及其制造方法，克服了現(xiàn)有技術中回熱器氣體流 動阻力大、熱聲轉換效率低的缺陷，從而減小了回熱器中氣體的流動阻力，提高了熱聲轉換 效率。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種回熱器，包括多個定位疊加的腐蝕板，所述腐 蝕板上設置有用于形成規(guī)則的氣體流道的多個微孔。 所述腐蝕板還設置有定位孔，通過定位銷穿通所述定位孔將多個腐蝕板定位疊 加。所述微孔所述微孔為長方形孔、且平行分布于所述腐蝕板上。各個所述微孔沿平行方 向被隔斷為數(shù)段，所有微孔沿垂直方向上同一位置的隔斷處形成一條加強筋。所述微孔間 的間隔相等。所述微孔的寬度為5微米 500微米。所述微孔為圓形孔，且規(guī)則分布于所 述腐蝕板上。所述微孔的直徑為5微米 500微米。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種回熱器的制造方法，包括 步驟1、通過激光光繪工藝在光繪膠片上形成微孔圖案，將形成有微孔圖案的光繪
膠片經過顯影和定影工藝制成光繪菲林； 步驟2、在待腐蝕板上涂覆光阻劑，并將所述光繪菲林貼附于涂覆有光阻劑的待腐 蝕板上，經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處的光阻劑；
步驟3、將完成步驟2的待腐蝕板放入刻蝕液中進行刻蝕，將待腐蝕板上去除了光阻劑的部分刻蝕掉，形成多個微孔； 步驟4、將完成步驟3的待腐蝕板放入光阻劑去除溶液中，去除未曝光的光阻劑，形成腐蝕板； 步驟5、將多個所述腐蝕板定位疊加。 所述微孔為長方形孔、且平行分布于所述腐蝕板上。所述微孔的寬度為5微米
500微米。所述微孔圖案包括加用于形成加強筋的加強筋區(qū)域，所述加強筋為各個所述微
孔沿平行方向被隔斷為數(shù)段，所有微孔沿垂直方向上同一位置的隔斷處形成；則步驟2中
經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處的光阻劑具體為經過曝光和顯影
工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處加強筋區(qū)域以外的光阻劑。所述微孔還可以為圓形
孔，且規(guī)則分布于所述腐蝕板上。所述微孔的直徑為5微米 500微米。 其中，所述步驟5具體包括 步驟51、在所述腐蝕板上形成定位孔； 步驟52、通過定位銷穿通所述定位孔將多個腐蝕板定位疊加。 本發(fā)明的技術方案中回熱器由多個腐蝕板定位疊加構成，腐蝕板上的微孔可形成
規(guī)則的氣體流道，并且通過微孔可精確控制氣體流道的形狀、尺寸和分布，在實現(xiàn)熱能聲能
轉換過程中，氣體在氣體流道流動時流動阻力小，因此氣體的流動損失小，從而提高了回熱
器的熱聲轉換效率；采用激光光繪及刻蝕工藝制成腐蝕板的方法有利于大規(guī)模生產，且生
產過程中腐蝕板上微孔的形狀可根據(jù)需要任意進行改變，降低了生產成本。 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明回熱器實施例一的結構示意圖； 圖2為本發(fā)明回熱器實施例一中腐蝕板的平面示意圖； 圖3為圖2中局部放大圖； 圖4為本發(fā)明回熱器實施例二的結構示意圖； 圖5為本發(fā)明回熱器實施例二中腐蝕板的平面示意圖； 圖6為本發(fā)明腐蝕板的平面示意圖； 圖7為本發(fā)明回熱器的制造方法實施例一的流程圖； 圖8為本發(fā)明回熱器的制造方法實施例二的流程圖； 圖9為現(xiàn)有技術回熱器中金屬絲網的示意圖。 附圖標記說明 l-腐蝕板； 2-微孔； 3-定位孔； 4-定位銷； 5-加強筋； 6-間隔。
具體實施例方式
本發(fā)明技術方案中的回熱器包括多個定位疊加的腐蝕板，腐蝕板設置有用于形成規(guī)則的氣體流道的多個微孔。由于該回熱器中氣體流道是規(guī)則的，因此氣體在氣體流道中流動時流動阻力小，從而可以提高回熱器的熱聲轉換效率。本發(fā)明中的回熱器還可稱為板
4
圖1為本發(fā)明回熱器實施例一的結構示意圖，圖2為本發(fā)明回熱器實施例一中腐 蝕板的平面示意圖，圖3為圖2中局部放大圖，如圖1、2和3所示，回熱器包括多個腐蝕板 l，腐蝕板1上設置有多個微孔2，微孔2用于形成規(guī)則的氣體流道，多個腐蝕板1定位疊加。 其中，腐蝕板1還設置有四個定位孔3，通過四個定位銷4穿通定位孔3將多個腐蝕板1定 位疊加。腐蝕板1上的微孔2為長方形孔，且平行分布于腐蝕板1上，寬度可以為5微米 500微米。微孔2之間的間隔6相等。多個腐蝕板1上的微孔2形成規(guī)則的氣體流道，也就 是說，由于多個腐蝕板1的結構均是相同的，定位疊加后多個腐蝕板1上同一位置的微孔2 是對齊的，因此，多個腐蝕板1上同一位置的微孔2形成了規(guī)則的氣體流道。多個腐蝕板1 定位疊加形成了回熱器。其中，形成回熱器的腐蝕板l的平面形狀為圓形，腐蝕板l的尺寸 和數(shù)量可以根據(jù)回熱器運行時氣體的振蕩頻率、氣體的壓力、回熱器兩端的溫度等參數(shù)來 決定。例如可以將本實施例中的回熱器置入熱聲熱機中，當熱聲熱機運行時，該回熱器可實 現(xiàn)熱能聲能的轉換。由于該回熱器的氣體流道是規(guī)則的，因此在實現(xiàn)熱能聲能轉換過程中， 氣體在氣體流道中流動時阻力小，氣體流動損失小，提高了熱聲轉換效率。
圖4為本發(fā)明回熱器實施例二的結構示意圖，圖5為本發(fā)明回熱器實施例二中腐 蝕板的平面示意圖，如圖4和5所示，回熱器包括多個腐蝕板1，腐蝕板1設置有多個微孔2， 微孔2用于形成規(guī)則的氣體流道，多個腐蝕板1定位疊加。腐蝕板1還設置有四個定位孔 3，通過四個定位銷4穿通定位孔3將多個腐蝕板1定位疊加。腐蝕板1上的微孔2的形狀 為長方形，且平行分布于腐蝕板1上，寬度可以為5微米 500微米。微孔2之間的間隔相 等，具體可參見圖3中的局部示意圖。多個腐蝕板1上的微孔2形成規(guī)則的氣體流道，也就 是說，由于多個腐蝕板1的結構均是相同的，定位疊加后多個腐蝕板1上同一位置的微孔2 是對齊的，因此，多個腐蝕板1上同一位置的微孔2形成了規(guī)則的氣體流道。各個微孔2沿 平行方向被隔斷為數(shù)段，所有微孔2沿垂直方向上同一位置的隔斷處形成一條加強筋5，本 實施例中形成有3條加強筋5，在回熱器運行時，氣體在氣體流道中流動時來回振蕩，其壓 力會發(fā)生變化，從而形成壓力交替變化的氣體流場，加強筋5可以避免微孔2間的間隔6在 壓力變化的氣體流場的作用下發(fā)生抖動而造成微孔2的形狀發(fā)生變化，從而可以使由微孔 2形成的氣體流道在壓力變化的氣體流場中保持其規(guī)則性和穩(wěn)定性。多個腐蝕板1定位疊 加形成了回熱器。其中，形成回熱器的腐蝕板1的平面形狀為圓形，腐蝕板1的尺寸和數(shù)量 可以根據(jù)回熱器運行時氣體的振蕩頻率、氣體的壓力、回熱器兩端的溫度等參數(shù)來決定。例 如可以將本實施例中的回熱器置入熱聲熱機中，當熱聲熱機運行時，該回熱器可實現(xiàn)熱能 聲能的轉換。由于該回熱器的氣體流道是規(guī)則的，因此在實現(xiàn)熱能聲能轉換過程中，氣體在 氣體流道中流動時阻力小，氣體流動損失小，提高了熱聲轉換效率。 在本發(fā)明回熱器中，腐蝕板上的微孔還可以為其他形狀，例如圓形、多邊形或者其 他任意形狀。圖6為本發(fā)明腐蝕板的平面示意圖，如圖6所示，該腐蝕板1設置有微孔2，微 孔2用于形成規(guī)則的氣體流道。微孔2為圓形孔，且規(guī)則分布于腐蝕板1上，其直徑可以為 5微米 500微米。腐蝕板l的平面形狀為圓形。腐蝕板1還設置有四個定位孔3，用于將 多個腐蝕板l定位疊加。此處僅以圓形的微孔為例，其他形狀不再具體描述。實際生產過 程中，可根據(jù)需要將微孔做成其他任意形狀。另外，腐蝕板的形狀除圓形外，還可以根據(jù)實 際需要將其做成其它形狀。
本發(fā)明回熱器中腐蝕板的材料可以為不銹鋼或者銅。 本發(fā)明回熱器中腐蝕板上定位孔的數(shù)量和位置并不局限于實施例中所描述的數(shù) 量和位置。例如還可以為二個、三個或五個以上。 在本發(fā)明回熱器中多個腐蝕板的定位疊加，除了采用上述通過設置定位孔的方式
外，還可以采用在腐蝕板上沖壓出凸起/凹陷結構，并利用沖壓出的凸起/凹陷來實現(xiàn)腐蝕
板的定位疊加；以及利用焊接等常規(guī)方式將多個腐蝕板定位疊加，在此不具體表述。 圖7為本發(fā)明回熱器的制造方法實施例一的流程圖，如圖7所示，具體包括 步驟101、通過激光光繪工藝在光繪膠片上形成微孔圖案，將形成有微孔圖案的光
繪膠片經過顯影和定影工藝制成光繪菲林，其中，微孔圖案用于形成微孔； 步驟102、在待腐蝕板上涂覆光阻劑，并將光繪菲林貼附于涂覆有光阻劑的待腐蝕
板上，經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處的光阻劑； 步驟103、將完成步驟102的待腐蝕板放入刻蝕液中進行刻蝕，將待腐蝕板上去除
了光阻劑的部分刻蝕掉，形成多個微孔； 步驟104、將形成微孔的待腐蝕板放入光阻劑去除溶液中，去除步驟102中未曝光 的光阻劑，形成腐蝕板； 步驟105、在腐蝕板上形成定位孔，通過定位銷穿通定位孔將多個腐蝕板定位疊 加。 本實施例中形成的微孔為長方形孔，且平行分布于腐蝕板上，或者為圓形孔，且規(guī) 則分布于腐蝕板上。長方形孔的寬度可為5微米 500微米。圓形孔的直徑可以5微米 500微米。 本實施例中腐蝕板(待腐蝕板)的材料優(yōu)選為不銹鋼。腐蝕板的形狀可以為圓形 或者其它任意形狀。則步驟103中的刻蝕液可以使用FeCL3溶液或者其它可以刻蝕不銹鋼 的溶液。步驟104中的光阻劑去除溶液可以使用NaOH溶液。在步驟102之前還可以包括 對待腐蝕板進行去油、清洗和烘干的步驟。另外，本實施例中腐蝕板(待腐蝕板)的材料還 可以為銅。 圖8為本發(fā)明回熱器的制造方法實施例二的流程圖，如圖8所示，具體包括
步驟201、通過激光光繪工藝在光繪膠片上形成微孔圖案，將形成有微孔圖案的光 繪膠片經過顯影和定影工藝制成光繪菲林，其中，微孔圖案中包括用于形成加強筋的加強 筋區(qū)域，該微孔圖案用于形成微孔和加強筋； 步驟202、在待腐蝕板上涂覆光阻劑，并將光繪菲林貼附于涂覆有光阻劑的待腐蝕 板上，經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處加強筋區(qū)域以外的光阻劑；
步驟203、將完成步驟202的待腐蝕板放入刻蝕液中進行刻蝕，將待腐蝕板上去除 了光阻劑的部分刻蝕掉，形成多個微孔； 步驟204、將形成微孔的待腐蝕板放入光阻劑去除溶液中，去除步驟202中未曝光 的光阻劑，形成腐蝕板，其中包括形成加強筋； 步驟205、在腐蝕板上形成定位孔，通過定位銷穿通定位孔將多個腐蝕板定位疊 加。 本實施例中微孔的形狀為長方形孔，且平行分布于腐蝕板上。微孔的寬度為5微 米 500微米。各個微孔沿平行方向被隔斷為數(shù)段，所有微孔沿垂直方向上同一位置的隔
6斷處所形成一條加強筋。 本實施例中腐蝕板(待腐蝕板)的材料優(yōu)選為不銹鋼。腐蝕板的形狀可以為圓形 或者其它任意形狀。則步驟203中的刻蝕液可以使用FeCL3溶液或者其它可以刻蝕不銹鋼 的溶液。步驟204中的光阻劑去除溶液可以使用NaOH溶液。在步驟202之前還可以包括 對待腐蝕板進行去油、清洗和烘干的步驟。另外，本實施例中腐蝕板(待腐蝕板)的材料還 可以為銅。 在本發(fā)明回熱器制造方法中多個腐蝕板的定位疊加，除了采用上述通過設置定位 孔的方式外，還可以采用在腐蝕板上沖壓出凸起/凹陷結構，并利用沖壓出的凸起/凹陷來 實現(xiàn)腐蝕板的定位疊加；以及利用焊接等常規(guī)方式將多個腐蝕板定位疊加，在此不具體表 述。 本發(fā)明的技術方案中回熱器由多個腐蝕板定位疊加構成，腐蝕板上的微孔可形成
規(guī)則的氣體流道，并且通過微孔可精確控制氣體流道的形狀、尺寸和分布，在實現(xiàn)熱能聲能
轉換過程中，氣體在氣體流道流動時流動阻力小，因此氣體的流動損失小，從而提高了回熱
器的熱聲轉換效率；采用激光光繪及刻蝕工藝制成腐蝕板的方法有利于大規(guī)模生產，且生
產過程中腐蝕板上微孔的形狀可根據(jù)需要任意進行改變，降低了生產成本。 最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，
盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依
然可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修
改后的技術方案脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
一種回熱器，其特征在于，包括多個定位疊加的腐蝕板，所述腐蝕板上設置有用于形成規(guī)則的氣體流道的多個微孔。
2. 根據(jù)權利要求1所述的回熱器，其特征在于，所述腐蝕板還設置有定位孔，通過定位 銷穿通所述定位孔將多個腐蝕板定位疊加。
3. 根據(jù)權利要求1所述的回熱器，其特征在于，所述微孔為長方形孔、且平行分布于所 述腐蝕板上。
4. 根據(jù)權利要求3所述的回熱器，其特征在于，各個所述微孔沿平行方向被隔斷為數(shù) 段，所有微孔沿垂直方向上同一位置的隔斷處形成一條加強筋。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的回熱器，其特征在于，所述微孔間的間隔相等。
6. 根據(jù)權利要求5所述的回熱器，其特征在于，所述微孔的寬度為5微米 500微米。
7. 根據(jù)權利要求1所述的回熱器，其特征在于，所述微孔為圓形孔，且規(guī)則分布于所述 腐蝕板上。
8. 根據(jù)權利要求7所述的回熱器，其特征在于，所述微孔的直徑為5微米 500微米。
9. 一種回熱器的制造方法，其特征在于，包括步驟1、通過激光光繪工藝在光繪膠片上形成微孔圖案，將形成有微孔圖案的光繪膠片 經過顯影和定影工藝制成光繪菲林；步驟2、在待腐蝕板上涂覆光阻劑，并將所述光繪菲林貼附于涂覆有光阻劑的待腐蝕板 上，經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處的光阻劑；步驟3、將完成步驟2的待腐蝕板放入刻蝕液中進行刻蝕，將待腐蝕板上去除了光阻劑 的部分刻蝕掉，形成多個微孔；步驟4、將完成步驟3的待腐蝕板放入光阻劑去除溶液中，去除未曝光的光阻劑，形成 腐蝕板；步驟5、將多個所述腐蝕板定位疊加。
10. 根據(jù)權利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述微孔為長方形孔、且平行分布 于所述腐蝕板上。
11. 根據(jù)權利要求io所述的制造方法，其特征在于，所述微孔圖案包括用于形成加強筋的加強筋區(qū)域，所述加強筋為各個所述微孔沿平行方向被隔斷為數(shù)段、所有微孔沿垂直 方向上同一位置的隔斷處形成；則步驟2中經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微 孔圖案處的光阻劑具體為經過曝光和顯影工藝去除待腐蝕板上對應于微孔圖案處加強筋 區(qū)域以外的光阻劑。
12. 根據(jù)權利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述微孔為圓形孔，且規(guī)則分布于 所述腐蝕板上。
13. 根據(jù)權利要求9-12任一所述的制造方法，其特征在于，所述步驟5具體包括 步驟51、在所述腐蝕板上形成定位孔；步驟52、通過定位銷穿通所述定位孔將多個腐蝕板定位疊加。
14. 根據(jù)權利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，所述微孔的寬度為5微米 500微米。
15. 根據(jù)權利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述微孔的直徑為5微米 500微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種回熱器及其制造方法?；責崞靼ǘ鄠€定位疊加的腐蝕板，所述腐蝕板設置有用于形成規(guī)則的氣體流道的多個微孔。本發(fā)明的技術方案中回熱器由多個腐蝕板定位疊加構成，腐蝕板上的微孔可形成規(guī)則的氣體流道，并且通過微孔可精確控制氣體流道的形狀、尺寸和分布，在實現(xiàn)熱能聲能轉換過程中，氣體在氣體流道流動時流動阻力小，因此氣體的流動損失小，從而提高了回熱器的熱聲轉換效率；采用激光光繪及刻蝕工藝制成腐蝕板的方法有利于大規(guī)模生產，且生產過程中腐蝕板上微孔的形狀可根據(jù)需要任意進行改變，降低了生產成本。
文檔編號F25B40/00GK101726137SQ200810224298
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權日2008年10月16日
發(fā)明者吳張華, 姜琳, 戴巍, 李海冰, 羅二倉 申請人:深圳市中科力函熱聲技術工程研究中心有限公司