專利名稱：一種熱交換器及加熱和冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器，具體涉及一種熱交換器及加熱和冷卻裝置。
背景技術(shù)：
關(guān)于通過斯特林循環(huán)過程或者維留米爾循環(huán)過程運(yùn)轉(zhuǎn)的加熱和冷卻裝置之前被公開過。然而，盡管再生氣體循環(huán)過程存在不可否認(rèn)的優(yōu)勢，但是在實踐過程中還未被接受，主要是由于結(jié)構(gòu)上的難以加工阻止了理論優(yōu)勢的實現(xiàn)。為了實現(xiàn)上述加熱和冷卻裝置的生產(chǎn)制造，越過雛形階段同時適用于日常使用，非常有必要優(yōu)化其的單個組件。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的加熱和冷卻裝置存在的上述問題，本發(fā)明提供一種熱交換器及加熱和冷卻裝置，可通過再生氣體循環(huán)過程運(yùn)轉(zhuǎn)該裝置。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種熱交換器，其特征在于，包括一個基體，所述基體設(shè)有進(jìn)口和出口，所述基體一側(cè)表面上設(shè)有凹槽，所述凹槽從所述進(jìn)口延伸至所述出口，所述凹槽通過一端蓋密封，所述基體的另一側(cè)表面上布設(shè)有多個通道。上述熱交換器，其中，所述通道由一層多孔材料組成。上述熱交換器，其中，所述通道可替換為成型或打孔的金屬板，或者金屬網(wǎng)，或者鐵絲網(wǎng)，或者金屬節(jié)。上述熱交換器，其中，所述基體為圓柱體形?！N加熱和冷卻裝置，包括權(quán)利要求1-4中任一所述熱交換器。上述加熱和冷卻裝置，其中，包括熱發(fā)生器、活塞裝置、熱交換器、殼體和蓄熱器，所述熱發(fā)生器安裝于所述殼體的一端且通過一蓋固定，所述活塞裝置相對所述熱發(fā)生器安裝于所述殼體內(nèi)且通過活塞桿連接發(fā)動機(jī)，所述熱發(fā)生器與所述活塞裝置之間圍有第一工作空間，所述熱交換器包括第一熱交換器和第二熱交換器，所述第一熱交換器套于所述活塞裝置的一端且與所述殼體的內(nèi)壁相抵，所述第二熱交換器固定于所述殼體另一端且鑲設(shè)于所述活塞裝置，所述蓄熱器包括第一蓄熱器和第二蓄熱器，所述第一蓄熱器套于所述活塞裝置的靠近所述熱發(fā)生器一端，所述第二蓄熱器套于所述活塞裝置的另一端。上述加熱和冷卻裝置，其中，所述殼體為圓柱體形的耐壓殼體，所述殼體可代替所述熱交換器的所述凹槽上的所述端蓋。上述加熱和冷卻裝置，其中，所述活塞裝置的一個表面與所述基體的設(shè)有多個所述通道的表面存在缺口，所述通道通向所述缺口。上述加熱和冷卻裝置，其中，所述活塞裝置包括第一活塞和第二活塞，所述第二活塞鑲設(shè)于所述第一活塞且所述第一活塞與所述第二活塞之間圍有第二工作空間，所述第二熱交換器鑲設(shè)于所述第二活塞且兩者圍有第三工作空間。
上述加熱和冷卻裝置，其中，所述加熱和冷卻裝置可選擇設(shè)有軸襯，所述通道可通過所述軸襯代替所述通道通向所述缺口的方式來密封，所述軸襯上布設(shè)有第二進(jìn)口和第二出口。本發(fā)明的有益效果是制造了一種更加高效的熱交換器及加熱和冷卻裝置，尺寸更小，更容易加工制造安裝，熱交換器同時也適用于其他熱傳遞過程。


圖1是本發(fā)明一種熱交換器及加熱和冷卻裝置的橫截面示意圖；圖2是本發(fā)明的熱交換器的局部放大俯視圖；圖3是圖2中II1-1II處的剖視圖；圖4是本發(fā)明的熱交換器的俯視圖；圖5是圖4中V - V處的縱斷面圖；圖6是關(guān)于圖4的第二實施例的正視圖；圖7是本發(fā)明的熱交換器的第四實施例的示意圖；圖8是本發(fā)明的熱交換器的第五實施例的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖1所示本發(fā)明一種熱交換器及加熱和冷卻裝置，包括熱發(fā)生器5、活塞裝置、熱交換器、殼體I和蓄熱器，熱發(fā)生器安裝于殼體I的一端且通過一蓋4用螺紋擰緊固定，活塞裝置相對熱發(fā)生器5安裝于殼體I內(nèi)且通過活塞桿Sb連接發(fā)動機(jī)2，熱發(fā)生器與活塞裝置的頭部8a之間圍有第一工作空間20a，熱交換器包括第一熱交換器18a和第二熱交換器18b，第一熱交換器18a套于活塞裝置的一端且與殼體I的內(nèi)壁相抵，第二熱交換器18b固定于殼體I另一端且鑲設(shè)于活塞裝置，蓄熱器包括第一蓄熱器19a和第二蓄熱器1%，第一蓄熱器19a套于活塞裝置的靠近熱發(fā)生器5 —端，第二蓄熱器19b套于活塞裝置的另一端，發(fā)動機(jī)2通過設(shè)于其上的第二法蘭2a與設(shè)于加熱和冷卻裝置上的第一法蘭Ia相擰緊，在第一法蘭Ia和第二法蘭2a之間設(shè)有一個耐壓端蓋3用來隔絕殼體I的一端,殼體I選用的是圓柱形的耐壓殼體。進(jìn)一步的，活塞裝置包括第一活塞8和第二活塞9，第二活塞9鑲設(shè)于第一活塞8且第一活塞8與第二活塞9之間圍有第二工作空間20b，第二熱交換器18b鑲設(shè)于第二活塞9且兩者圍有第三工作空間20c。進(jìn)一步的，熱發(fā)生器5在此實施例中是以燃?xì)馊紵鞯男问酱嬖?，熱發(fā)生器5包含一個用來供應(yīng)可燃?xì)怏w的圓形供給管5a和與其相匹配的半球形構(gòu)件5b，作為反應(yīng)表面5c的是半球形構(gòu)件5b的表面且采用特殊的鋼筋網(wǎng)制成，此表面與半球形構(gòu)件5b同心，由燃燒室5d包圍半球形構(gòu)件5b反應(yīng)表面5c，排氣管5e包圍供給管5a，燃燒室5d中燃燒的煙氣通過排氣管5e排出，熱發(fā)生器5經(jīng)此過程由輻射方式發(fā)出大部分熱量。進(jìn)一步的，熱發(fā)生器5產(chǎn)生的通過輻射和對流傳送到設(shè)于熱發(fā)生器5頂部且與殼體I連接的間壁6上，間壁6為同反應(yīng)表面5c相同弧度的半球形面，間壁6作為殼體I的一部分安裝在支承環(huán)6a上,支承環(huán)6a通過延長部分6b與殼體I連接熱發(fā)生器5的一端相連并焊接牢固。在間壁6與殼體I之間設(shè)置第二絕緣環(huán)7b，在殼體I與蓋4之間設(shè)置第一絕緣環(huán)7a，第一絕緣環(huán)7a和第二絕緣環(huán)7b分別位于延長部分6b的兩側(cè)，這樣從間壁6消散到殼體I和蓋4再到大氣中的熱量將顯著的減少。進(jìn)一步的，熱發(fā)生器5產(chǎn)生的熱量從間壁6的內(nèi)表面?zhèn)魉偷降谝还ぷ骺臻g20a,第一工作空間20a為高溫工作空間，第二工作空間20b為溫和工作空間，第三工作空間20c為冷卻工作空間。這三個工作空間通過第一蓄熱器19a、第二蓄熱器19b和第一熱交換器18a、第二熱交換器18b相互連接，第一蓄熱器19a在殼體I的高溫部分，在再生氣體循環(huán)過程中，儲存一部分傳送到第一工作空間20a的熱量，第二蓄熱器19b在殼體I的制冷部分，相對第三工作空間20c執(zhí)行相應(yīng)的功能。進(jìn)一步的，耐壓端蓋3內(nèi)設(shè)有第一管道3a和第二管道3b，通過第一管道3a大氣作為媒介持續(xù)供入第一熱交換器18a，在一部分熱量被利用之后再經(jīng)由第二管道3b傳送到大氣中。若加熱和冷卻裝置的加熱功能用作發(fā)電，第一熱交換器18a上設(shè)置第一連接線IOa和第二連接線IOb,第一連接線IOa和第二連接線IOb提供熱傳導(dǎo)介質(zhì)到第一熱交換器18a中。在間壁6的邊緣位置安裝有導(dǎo)板11，用來提高間壁6和第一工作空間20a中的熱傳送。導(dǎo)板11形成一個小截面的流道，因此離開第一工作空間20a的工作介質(zhì)在進(jìn)入第一蓄熱器19a之前能以高流動速度跨過間壁6的邊緣位置。如圖2和圖3所示的本發(fā)明的第一實施例的熱交換器，熱交換器包括一個基體12，基體12設(shè)有進(jìn)口和出口，基體一側(cè)表面12a上設(shè)有凹槽12b，凹槽12b從進(jìn)口延伸至出口，凹槽12b形成一個九繞組的單螺紋螺旋，繞組的首尾端分別與第一連接線IOa和第二連接線IOb相互連接作為液體傳導(dǎo)介質(zhì)的流動通道。為了形成這樣的流動通道，凹槽12b通過一端蓋13密封，為了在基體12和端蓋13之間獲得一個理想的密封效果，在基體12的端面區(qū)域布置環(huán)形槽12c。端蓋13可以是一個單獨(dú)的部件，最好是隔熱材料，但也可直接用殼體I來代替，根據(jù)圖1所示。凹槽12b形成吸熱、傳熱介質(zhì)的流動通道，基體12的另一側(cè)表面12d上布設(shè)有多個通道，用作放熱介質(zhì)的通道，在本實施例中，為了達(dá)到這一目的，布置了很多軸向槽12e，其開口朝向熱交換器的內(nèi)部，第一活塞8和第二活塞9起到了限制密封的作用。如圖4和圖5所示的本發(fā)明的第二實施例的熱交換器，其中軸向槽12e用一個軸襯14隔離開來，軸襯14上布置有進(jìn)口及出口 14a且位于第二工作空間20b。如圖6所示的第三實施例的熱交換器，其中基體12可以在其內(nèi)表面12d布置一層多孔材料15來代替軸向槽12e，多孔材料具有非常好的熱傳導(dǎo)性，放熱過程中氣體在孔中流動。如圖7所示的第四實施例的熱交換器，可以用成型的或者穿孔的金屬板構(gòu)件16代替這層多孔材料15 ;如圖8所述的第五實施例的熱交換器，可以用金屬網(wǎng)、鐵絲網(wǎng)、金屬節(jié)17來代替這層多孔材料15。在這兩種情況下，金屬板件16、金屬網(wǎng)件17通過壓入配合或者摩擦壓緊在基體12上，因此，可以在基體12和金屬板件16、或者基體12和金屬網(wǎng)件17之間獲得一個良好的熱傳導(dǎo)。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的申請專利范圍，所以凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所做出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，其特征在于，包括一個基體，所述基體設(shè)有進(jìn)口和出口，所述基體一側(cè)表面上設(shè)有凹槽，所述凹槽從所述進(jìn)口延伸至所述出口，所述凹槽通過一端蓋密封，所述基體的另一側(cè)表面上布設(shè)有多個通道。
2.如權(quán)利要求1所述熱交換器，其特征在于，所述通道由一層多孔材料組成。
3.如權(quán)利要求1所述熱交換器，其特征在于，所述通道可替換為成型或打孔的金屬板，或者金屬網(wǎng)，或者鐵絲網(wǎng)，或者金屬節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述熱交換器，其特征在于，所述基體為圓柱體形。
5.一種加熱和冷卻裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4中任一所述熱交換器。
6.如權(quán)利要求5所述加熱和冷卻裝置，其特征在于，包括熱發(fā)生器、活塞裝置、熱交換器、殼體和蓄熱器，所述熱發(fā)生器安裝于所述殼體的一端且通過一蓋固定，所述活塞裝置相對所述熱發(fā)生器安裝于所述殼體內(nèi)且通過活塞桿連接發(fā)動機(jī)，所述熱發(fā)生器與所述活塞裝置之間圍有第一工作空間，所述熱交換器包括第一熱交換器和第二熱交換器，所述第一熱交換器套于所述活塞裝置的一端且與所述殼體的內(nèi)壁相抵，所述第二熱交換器固定于所述殼體另一端且鑲設(shè)于所述活塞裝置，所述蓄熱器包括第一蓄熱器和第二蓄熱器，所述第一蓄熱器套于所述活塞裝置的靠近所述熱發(fā)生器一端，所述第二蓄熱器套于所述活塞裝置的另一端。
7.如權(quán)利要求5所述加熱和冷卻裝置，其特征在于，所述殼體為圓柱體形的耐壓殼體，所述殼體可代替所述熱交換器的所述凹槽上的所述端蓋。
8.如權(quán)利要求5所述加熱和冷卻裝置，其特征在于，所述活塞裝置的一個表面與所述基體的設(shè)有多個所述通道的表面存在缺口，所述通道通向所述缺口。
9.如權(quán)利要求6所述加熱和冷卻裝置，其特征在于，所述活塞裝置包括第一活塞和第二活塞，所述第二活塞鑲設(shè)于所述第一活塞且所述第一活塞與所述第二活塞之間圍有第二工作空間，所述第二熱交換器鑲設(shè)于所述第二活塞且兩者圍有第三工作空間。
10.如權(quán)利要求8所述加熱和冷卻裝置，其特征在于，所述加熱和冷卻裝置可選擇設(shè)有軸襯，所述通道可通過所述軸襯代替所述通道通向所述缺口的方式來密封，所述軸襯上布設(shè)有第二進(jìn)口和第二出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱交換器及加熱和冷卻裝置，包括熱發(fā)生器、活塞裝置、熱交換器、殼體和蓄熱器，熱發(fā)生器安裝于殼體的一端，活塞裝置安裝于殼體內(nèi)且通過活塞桿連接發(fā)動機(jī)，熱發(fā)生器與活塞裝置之間圍有第一工作空間，熱交換器包括第一熱交換器和第二熱交換器，第一熱交換器套于活塞裝置的一端且與殼體內(nèi)壁相抵，第二熱交換器固定于殼體另一端且鑲設(shè)于活塞裝置，蓄熱器包括第一蓄熱器和第二蓄熱器，第一蓄熱器套于活塞裝置一端，第二蓄熱器套于活塞裝置另一端。本發(fā)明的有益效果是制造了一種更加高效的熱交換器及加熱和冷卻裝置，尺寸更小，更容易加工制造安裝，熱交換器同時也適用于其他熱傳遞過程。
文檔編號F02G1/055GK103016204SQ20121053701
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者陳新, 左朝鳳, 李傳友, 陳立新, 陳榜 申請人:優(yōu)華勞斯汽車系統(tǒng)(上海)有限公司