一种蓄热换热器的制作方法

本发明涉及一种蓄热换热器，主要应用于能源化工、航空航天、军工、空调制冷等领域。尤其适用于需要储存热量的场合。

背景技术：

在能源化工、航空航天、军工、空调制冷等领域中，有很多过程中会产生热量，有热量的产生就会有余热和废热，如果余热废热不能储存起来，就会损失、浪费。因此，蓄热换热器不仅能够解决热能在空间和时间上的不协调性，而且能够达到能源高效利用和节能的目的。

为此，现有技术如中国专利文献cn103900404a公开了一种供热稳定的板式相变蓄热换热器,包括多个并行排列的密封箱，密封箱内部设有相变蓄热体，在密封箱的四个边角处均设置有角孔，任意两个相邻的密封箱之间设置有密封件，密封件将密封箱同侧端的两个角孔隔离，任意两个相邻的密封件呈180°夹角且平行设置，多个密封箱之间通过密封件围合形成间隔分布的热工质流腔和冷工质流腔。该现有技术虽然在一定程度上实现了利用相变蓄热材料进行蓄热，但是其在实际使用中仍然存在缺陷：1、该现有技术中的蓄热体均设置在独立的密封箱内，因此，蓄热体之间不能相互传热，蓄热效果差；2、该现有技术中，是通过导杆、紧固件等结构件将多个并列的密封箱紧固连接而成，其中密封箱之间的密封件长期使用后，容易被腐蚀老化，从而存在热工质或冷工质的泄漏问题；3、该现有技术中，蓄热体的两个竖直侧面设置的是波轮流道，该种换热结构，换热面积小。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中蓄热换热器中蓄热体不能够流动，从而导致蓄热体之间不能相互传热，蓄热效果差的缺陷，从而提供一种蓄热效果好的蓄热换热器。

为解决上述技术问题，本发明的一种蓄热换热器，包括

内回路层，设有若干，其上设有第一换热流道；

外回路层，设有若干，其上设有第二换热流道；

蓄热层，设有若干，其上设有蓄热体换热流道；

至少一所述内回路层的至少一侧以及至少一所述外回路层的至少一侧设有所述蓄热层，且所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定设置一体；

还包括第一流体进入通道和第一流体流出通道，且每一所述内回路层的所述第一换热流道与所述第一流体进入通道、第一流体流出通道均相通；

还包括第二流体进入通道和第二流体流出通道，且每一所述外回路层的所述第二换热流道与所述第二流体进入通道，第二流体流出通道均相通；

还包括蓄热体进入通道和蓄热体流出通道，且每一所述蓄热层上的所述蓄热体换热流道与所述蓄热体进入通道，蓄热体流出通道均相通。

所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上均设有第一进入通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第一进入通孔连成所述第一流体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上均设有第一流出通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第一流出通孔连成所述第一流体流出通道；

所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有第二进入通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第二进入通孔形成所述第二流体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有第二流出通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第二流出通孔形成所述第二流体流出通道；

所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有蓄热体进入通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述蓄热体进入通孔形成所述蓄热体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有蓄热体流出通孔，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述蓄热体流出通孔形成所述蓄热体流出通道。

所述内回路层包括一侧面上成型有所述第一换热流道的内回路板，以及与所述内回路板的该侧面对接的内回路隔板；所述外回路层包括一侧面成型有所述第二换热流道的外回路板，以及与所述外回路板的该侧面对接的外回路隔板，所述内回路板、所述内回路隔板、所述外回路板、所述外回路隔板的相应位置上均成型有所述第一进入通孔、第一流出通孔、第二进入通孔、第二流出通孔、蓄热体进入通孔、蓄热体流出通孔。

所述第一换热流道、和/或所述第二换热流道均为微通道。

所述第一换热流道/所述第二换热流道上的所述微通道由若干设置在所述内/外回路板上的凸起交错排列而成。所述凸起为圆柱凸起，所述圆柱凸起的尺寸参数满足：0.1<d1<2mm，d1<b1<10mm，d1<b2<10mm，其中d1为圆柱凸起的直径，b1为相邻两圆柱凸起的圆心之间的水平距离，b2为相邻两圆柱凸起的圆心之间的竖直距离。

所述内回路板上的第一进入通孔、第一流出通孔，和/或所述外回路板上的第二进入通孔、第二流出通孔，和/或所述蓄热层上的蓄热体进入通孔，蓄热体流出通孔的周围分别设有若干分流柱，且相邻两个所述分流柱之间形成分流通道，其中所述第一进入通孔周围的分流通道将所述第一进入通孔与所述第一换热流道连通，第一流出通孔周围的分流通道将所述第一流出通孔与所述第一换热流道连通；所述第二进入通孔周围的分流通道将所述第二进入通孔与所述第二换热流道连通，第二流出通孔周围的分流通道将所述第二流出通孔与所述第二换热流道连通；所述蓄热体进入通孔周围的分流通道将所述蓄热体进入通孔与所述蓄热体换热流道连通，所述蓄热体流出通孔周围的分流通道将所述蓄热体流出通孔与所述蓄热体换热流道连通。

所述分流柱为横截面为六边形的分流柱，所述分流柱的尺寸参数满足：0<l1<5mm、0<l2<3mm、0°<α<180°、0°<β<180°，其中l1为分流柱的两相互平行的长边的长度，l2为分流柱的两相互平行的长边之间的距离，α为相邻两分流柱形成的夹角，β为分流柱的相邻两短边形成的夹角。

所述蓄热体换热流道为微通道。

所述蓄热层包括对接的第一蓄热板和第二蓄热板，所述第一蓄热板、第二蓄热板上均分别设置有若干网格孔，且所述第一蓄热板、第二蓄热板上的所述网格孔错开设置，错开设置的网格孔结构形成所述微通道，所述第一蓄热板和所述第二蓄热板的相应位置上均成型有所述第一进入通孔、第一流出通孔、第二进入通孔、第二流出通孔、蓄热体进入通孔、蓄热体流出通孔。

所述网格孔为正多边形孔，每个所述网格孔的至少一个顶点处设有圆形节点，且所述圆形节点在所述第一蓄热板和/或第二蓄热板上均匀分布。

所述网格孔为正六边形孔，所述网格孔的形成正三角形的三个顶点处设有所述圆形节点，所述网格孔的尺寸参数满足：b1<d1<2mm，0.1<b1<2mm，d1<b2<10mm，d1<b3<10mm，其中d1为圆心节点的直径，b1为网格筋宽，b2为水平方向上相邻两所述圆形节点的圆心之间的水平距离，b3为竖直方向上相邻两圆形节点的圆心之间的竖直距离。

所述第一流体进入通道与所述第一流体流出通道在所述蓄热换热器上分两侧设置，和/或所述第二流体进入通道与所述第二流体流出通道在所述蓄热换热器上分两侧设置。

所述第一流体进入通道与所述第一流体流出通道在所述蓄热换热器上对角设置，所述第二流体进入通道与所述第二流体流出通道在所述蓄热换热器上对角设置。

所述蓄热体进入通道、所述蓄热体流出通道分两侧设置。

所述蓄热体进入通道、所述蓄热体流出通道设于所述蓄热换热器的中部。

还包括设于最外侧，且与所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体的两边板。

所述第一流体进入通道的第一进口，所述第一流体流出通道的第一出口所述第二流体进入通道的第二进口，所述第二流体流出通道的第二出口，所述蓄热体进入通道的蓄热体进口，所述蓄热体流出通道的蓄热体出口设置于同一所述边板上。

所述第一流体进入通道的横截面、所述第一流体流出通道的横截面均大于第二流体进入通道的横截面、第二流体流出通道的横截面。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、在本发明中，通过在蓄热换热器上设置蓄热体进入通道、蓄热体流出通道，并使每一层蓄热层上的蓄热体换热流道与蓄热体进入通道，蓄热体流出通道均相通，从而使得蓄热层之间的蓄热体能够相互流动，从而能够相互传热，使得本发明的蓄热换热器蓄热效果更好。

2、在本发明中，第一蓄热板和第二蓄热板采用错开设置的网格孔结构，能有效增加蓄热体换热流道的长度和换热面积。

3、在本发明中，第一流体进入通道的横截面、第一流体流出通道的横截面均大于第二流体进入通道的横截面、第二流体流出通道的横截面，这样使得内回路层流量大，与蓄热层换热快，蓄热层相当于一个恒温热源，外回路流量小，能不断给外回路层提供热量。热量储存和释放阶段循环进行，可以利用蓄热材料解决热能在时间和空间上的不协调性，达到能源高效利用和节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的蓄热换热器的结构示意图；

图2为本发明的外回路板的主视图；

图3为本发明的内回路板的主视图；

图4为内/外回路板上的圆柱凸起处的放大图；

图5为内/外回路板上的设有分流柱处的放大图；

图6为蓄热板的结构示意图；

图7为蓄热板上的网格孔的放大图；

图8为蓄热板上的设有分流柱处的放大图；

附图标记说明：

1-第一进入通孔；2-第一流出通孔；3-第二进入通孔；4-第二流出通孔；5-蓄热体进入通孔；6-蓄热体流出通孔；7-内回路板；8-内回路隔板；9-外回路隔板；10-外回路板；11-凸起；12-分流柱；13-第一蓄热板；14-第二蓄热板；15-网格孔；16-圆形节点；17-边板；18-第一进口；19-第一出口；20-第二进口；21-第二出口；22-蓄热体进口；23-蓄热体出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-8所示，本发明的一种蓄热换热器，包括

内回路层，设有若干，其上设有第一换热流道；

外回路层，设有若干，其上设有第二换热流道；

蓄热层，设有若干，其上设有蓄热体换热流道；

至少一所述内回路层的至少一侧以及至少一所述外回路层的至少一侧设有所述蓄热层，且所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定设置一体；

还包括第一流体进入通道和第一流体流出通道，且每一所述内回路层的所述第一换热流道与所述第一流体进入通道、第一流体流出通道均相通；

还包括第二流体进入通道和第二流体流出通道，且每一所述外回路层的所述第二换热流道与所述第二流体进入通道，第二流体流出通道均相通；

还包括蓄热体进入通道和蓄热体流出通道，且每一所述蓄热层上的所述蓄热体换热流道与所述蓄热体进入通道，蓄热体流出通道均相通。

上述方案为本发明的核心方案，通过在蓄热换热器上设置蓄热体进入通道、蓄热体流出通道，并使每一层蓄热层上的蓄热体换热流道与蓄热体进入通道，蓄热体流出通道均相通，从而使得蓄热层之间的蓄热体能够相互流动，从而能够相互传热，使得本发明的蓄热换热器蓄热效果更好。

在具体设计时，优选所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上均设有第一进入通孔1，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第一进入通孔1连成所述第一流体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上均设有第一流出通孔2，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第一流出通孔2连成所述第一流体流出通道；

所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有第二进入通孔3，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第二进入通孔3形成所述第二流体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有第二流出通孔4，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述第二流出通孔4形成所述第二流体流出通道；

所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有蓄热体进入通孔5，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述蓄热体进入通孔5形成所述蓄热体进入通道；所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层的对应部位上设有蓄热体流出通孔6，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体后，三者上的所述蓄热体流出通孔6形成所述蓄热体流出通道。

在本发明中，所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层优选采用原子扩散结合技术加工成一体，无焊料，排除了接触热阻对换热性能的影响，耐压能力更高，同时长期使用，流体，蓄热材料也不容易泄漏。

如图2和3所示，所述内回路层包括一侧面上成型有所述第一换热流道的内回路板7，以及与所述内回路板7的该侧面对接的内回路隔板8；所述外回路层包括一侧面成型有所述第二换热流道的外回路板10，以及与所述外回路板10的该侧面对接的外回路隔板9，所述内回路板7、所述内回路隔板8、所述外回路板10、所述外回路隔板9的相应位置上均成型有所述第一进入通孔1、第一流出通孔2、第二进入通孔3、第二流出通孔4、蓄热体进入通孔5、蓄热体流出通孔6。

所述第一换热流道、所述第二换热流道均为微通道，所述微通道由若干设置在所述内/外回路板上的凸起11交错排列而成。凸起11的设置不仅可以起到承压作用，利于后期加工成型，使蓄热换热器主体可以通过扩散结合来加工，而且还起到扰流作用和增大换热面积，增强换热器的换热能力。通常凸起11采用蚀刻或机加工等方式加工而成，其中蚀刻深度占板厚的比例75％以上，凸起的截面形状有多种，所述凸起11的截面可以为圆形或菱形或梭形或椭圆形。

如图4所示，优选所述凸起11为圆柱凸起，所述圆柱凸起的尺寸参数满足：0.1<d1<2mm，d1<b1<10mm，d1<b2<10mm，其中d1为圆柱凸起的直径，b1为相邻两圆柱凸起的圆心之间的水平距离，b2为相邻两圆柱凸起的圆心之间的竖直距离。

进一步地，为了起到均流作用，所述内回路板7上的第一进入通孔1、第一流出通孔2，和/或所述外回路板10上的第二进入通孔3、第二流出通孔4，和/或所述蓄热层上的蓄热体进入通孔5，蓄热体流出通孔6的周围分别设有若干分流柱12，且相邻两个所述分流柱12之间形成分流通道，其中所述第一进入通孔1周围的分流通道将所述第一进入通孔1与所述第一换热流道连通，第一流出通孔2周围的分流通道将所述第一流出通孔2与所述第一换热流道连通；所述第二进入通孔3周围的分流通道将所述第二进入通孔3与所述第二换热流道连通，第二流出通孔4周围的分流通道将所述第二流出通孔4与所述第二换热流道连通；所述蓄热体进入通孔5周围的分流通道将所述蓄热体进入通孔5与所述蓄热体换热流道连通，所述蓄热体流出通孔6周围的分流通道将所述蓄热体流出通孔6与所述蓄热体换热流道连通。

所述分流柱12为横截面为六边形的分流柱12，所述分流柱12的尺寸参数满足：0<l1<5mm、0<l2<3mm、0°<α<180°、0°<β<180°，其中l1为分流柱12的两相互平行的长边的长度，l2为分流柱12的两相互平行的长边之间的距离，α为相邻两分流柱12形成的夹角，β为分流柱12的相邻两短边形成的夹角。

所述蓄热体换热流道为微通道。所述蓄热层包括对接的第一蓄热板13和第二蓄热板14，所述第一蓄热板13、第二蓄热板14上均分别设置有若干网格孔15，且所述第一蓄热板13、第二蓄热板14上的所述网格孔15错开设置，错开设置的网格孔结构形成所述微通道，所述第一蓄热板13和所述第二蓄热板14的相应位置上均成型有所述第一进入通孔1、第一流出通孔2、第二进入通孔3、第二流出通孔4、蓄热体进入通孔5、蓄热体流出通孔6。所述第一蓄热板13和所述第二蓄热板14采用错开设置的网格孔结构，能有效增加蓄热体换热流道的长度和换热面积。除此之外，网格孔还可以在第一蓄热板13和第二蓄热板14采用原子扩散结合时起到承压的作用。

优选所述网格孔15为正多边形孔，每个所述网格孔15的至少一个顶点处设有圆形节点16，且所述圆形节点16在所述第一蓄热板13和/或第二蓄热板14上均匀分布。

在本实施例中,如图7所示，所述网格孔15为正六边形孔，所述网格孔15的形成正三角形的三个顶点处设有圆形节点16，所述网格孔15的尺寸参数满足：b1<d1<2mm，0.1<b1<2mm，d1<b2<10mm，d1<b3<10mm，其中d1为圆心节点的直径，b1为网格筋宽，b2为水平方向上相邻两所述圆形节点16的圆心之间的水平距离，b3为竖直方向上相邻两圆形节点16的圆心之间的竖直距离。

所述第一流体进入通道与所述第一流体流出通道在所述蓄热换热器上分两侧设置，和/或所述第二流体进入通道与所述第二流体流出通道在所述蓄热换热器上分两侧设置。为了进一步提高换热效果，优选所述第一流体进入通道与所述第一流体流出通道在所述蓄热换热器上对角设置，所述第二流体进入通道与所述第二流体流出通道在所述蓄热换热器上对角设置。在此基础上，所述蓄热体进入通道、所述蓄热体流出通道在所述蓄热换热器上分两侧设置，优选所述蓄热体进入通道、所述蓄热体流出通道设于所述蓄热换热器的中部。这样的设置不影响本发明的蓄热换热器的内部换热。还包括设于最外侧，且与所述内回路层、所述外回路层、所述蓄热层层叠固定一体的两边板17。

在本实施例中，优选所述第一流体进入通道的第一进口18，所述第一流体流出通道的第一出口19所述第二流体进入通道的第二进口20，所述第二流体流出通道的第二出口21，所述蓄热体进入通道的蓄热体进口22，所述蓄热体流出通道的蓄热体出口23设置于同一所述边板17上。

所述第一流体进入通道的横截面、所述第一流体流出通道的横截面均大于第二流体进入通道的横截面、第二流体流出通道的横截面，这样使得内回路层流量大，与蓄热层换热快，蓄热层相当于一个恒温热源，外回路流量小，能不断给外回路层提供热量。热量储存和释放阶段循环进行，可以利用蓄热材料解决热能在时间和空间上的不协调性，达到能源高效利用和节能的目的。

在本发明中，内、外回路板，第一蓄热板、第二蓄热板，以及内、外隔板的材料优选采用不锈钢、钛等金属材料。

本发明的蓄热换热器的工作过程：

所述第一蓄热板13、第二蓄热板14上的所述网格孔15内填充有蓄热体，该蓄热体可以为石蜡、脂肪酸、多元醇等蓄热材料。

第一流体从第一进口18处进入第一流体进入通道中，并分散进入各内回路层的第一流体换热流道内，最后汇集入第一流体流出通道，从第一出口19处流出，在此过程中，各内回路层中携带热量的第一流体与相邻的蓄热层进行换热，蓄热层将热量储存起来。

在需要换热时，第二流体从第二进口20进入第二流体进入通道中，并分散进入各外回路层的第二流体换热流道内，最后汇集入第二流体流出通道，从第二出口21处流出，在此过程中，各蓄热层中携带热量的蓄热材料将热量传递到外回路层中，从而进行换热。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。