同材料组。选择多 个元件2中的每个元件的居里溫度的要求与W上所提到的相同。
[0158] 如果制造穿孔板7的生产技术，例如挤压或压制，仅用于比在多材料叶片中优选使 用的孔大的孔，那么可额外地施加管插入件，W使经过专用通道3的换热流体的流动最佳 化。由此，可使肥损失最小。图10示出管插入件10,管插入件10插入多个孔9中的每个孔，W 减小它们的直径，并因此减小肥损失。管插入件10甚至可具有不同直径，W便不是所有的专 用通道3都具有相同的直径。管10优选地由具有低热容量W及低热导率的材料(例如，玻璃） 制成。多个元件2中的每个元件的热导率，即，每个穿孔板7的热导率，应在O.lW/mK至IOW/ mk，优选0.1 W/mK至5W/mk，更优选0.1 W/mK至2W/mk的范围内。理由已经在上面描述。
[0159] 对称的断流器13可插入每个管10中或插入每个孔9中。如在图11中可见，运些对称 断流器13用作混合结构，并例如可W是延伸穿过专用通道3的纵向延伸的螺旋。当换热流体 被累送通过专用通道3时，对称断流器13支持换热流体的混合，从而有助于减小皿损失。对 称断流器优选地由W下材料制成:诸如塑料的较低热容量的材料，W便当磁热材料改变溫 度时使热主要传递到换热流体，W及低热导率材料，即不大于磁热材料热导率的材料。运保 持了多孔板2的总热导率尽可能得低。
[0160] 提供减小皿损失的混合结构的另一可能是分别在孔9或管插入件10中的一些或每 个的内侧上的粗糖壁11。图12示出壁11内侧的粗糖度。粗糖度优选地被调整为使压力损失 和肥损失同时最小。由于粗糖壁，可使用较大直径的孔9或更薄壁的管10,而不增加肥损失。 粗糖度可通过凹槽、突起、尖刺或其他粗糖模式产生。
[0161] 图13示出减小皿损失的另一选择。孔9或管插入件10的内侧设置有滑移。例如，疏 水层可应用到内侧壁。也可将玻璃管10插入孔9。涂层可W是标准的玻璃疏水性涂层。如上 所述，滑移在换热流体与专用通道3的表面之间产生滑移边界条件，并显著地减小皿损失。 有可能的是，一些孔设置有疏水性涂层，而一些其它孔设置有对称断流器13或粗糖壁。对称 断流器13甚至可与涂层在一个孔9中兼容。
[0162] 对皿损失减小技术的使用，也可驱动更有效的系统。替代地，对于给定的损失，允 许可更容易制造的较大通道或孔。
[0163] 本发明的多材料叶片也可具有由至少一个电热元件15制成的多个元件2,其代表 本发明的第四示例。图14示出电热元件15。电热元件15包括电热材料13，电热材料13被两个 电极14夹在中间，电压可施加在两个电极14上。因此，电热元件15的结构基本上是形成在电 热材料13上的电容器结构。除了材料经历由电场而不是磁场驱动的溫度变化A T之外，电热 材料类似于磁热材料。当电压施加到两个电极上时，跨越电热材料产生电场，并且材料13的 溫度变化。
[0164] 图15示出了多层电容器结构16。通过利用由多个电极14间隔开的单个电热材料13 形成的多个层，多层电容器结构16不同于图14所示的实施例。该实施例具有的优点是，允许 电热材料形成的薄得多的层，从而可使用更小的电压，或可产生更大的电场，由此增加 A S 和A T并提高冷却能力。
[0165] 可W图4中的板4的方式使用电热元件15或多层电容器结构16, W使多层结构具有 专用通道3和间隔件5。
[0166] 但是，电热元件15或多层电容器结构16也可具有孔眼或孔，并各自形成如图8中的 沿叶片本体建立专用通道的多个元件2中的一个元件。
[0167] 电极14可W是金属电极，并优选地是电热元件15厚度的5%或更小。
[0168] 电热多材料叶片具有与上述磁热多材料叶片相同的材料选择要求。在其附近发生 赌变化的过渡溫度，应遵循由主动再生电热发动机中沿叶片的溫度梯度所限定的溫度。原 理上，电热材料中的A T和A S原理上比磁热材料中的A T和A S大得多。运是由于可施加比 磁场更大的电场的事实，尤其在多层电容器结构中。大的A T和A S也存在于更广泛的溫度 范围上，运意味着沿Am?的长度需要更少的材料。然而，基本原理仍与AMR相同。
[0169] 如在稍上已描述，多材料叶片的形状已被描述为是平坦的。但是，当使用具有旋转 系统的叶片时，即当多个叶片必须被包装并组装成一个圆时，弯曲的形状是有利的。图16示 出具有弯曲形状的元件2,因为元件2的多个板4由弯曲形状组成。因此元件2具有渐开线的 设计，其提供了完美地包装成一个完整的圆且每个元件内具有恒定的板间隔的可能性，如 图16所示。因为元件之间的间隔保持恒定，因此与将长方体元件包装成圆形的几何形状相 比，小30%的场容积是必需的，因为磁场的利用率要高得多。因此，可在相应主动再生发动 机中使用更小更便宜的磁体。磁场的利用率可高达100%。每个元件可仍由许多单个的板制 成，像图4的堆叠的板4或图9的穿孔板7。弯曲的板可通过弯曲挤压来制造。对于图16的渐开 线的设计，粗糖壁或表面纹理也可应用到每个专用通道3,也可使用滑移。
[0170] 多个元件2可竖直地(或径向地)组合，W产生多材料叶片结构1。
[0171] 总的来说，所有示例都可使用其他示例的有利特征和增强特征。运些示例还可互 相组合。
[0172] 图17示出根据本发明、特别是第一实施例的多材料叶片可如何制造的示例。总的 来说，叶片本体1由多个元件2形成，其中，多个元件2中的每个元件都由不同的磁热或电热 材料制成。多个元件2沿叶片本体1的长度设置，并且穿过叶片本体1产生专用通道3。最后， 混合结构和/或疏水性涂层可设置在每个专用通道3上。
[0173] 在图17中，多个元件2中的每个元件都通过将多个板4堆叠起来形成。多个板4中的 每个板都通过将子板16在框架17中对齐，将条和点施加在子板上来形成，然后将对齐的子 板16和框架17-起烘烤W形成板4。然后，板4W板4之间设有间隔件5的方式互相堆叠起来， 夹紧或粘合在一起，例如在两侧，并可选择地封装。最后，多个元件2放置在一起W形成叶片 本体1，其中，优选地，每个堆叠都相对于其相邻的板堆叠旋转优选的90°。
[0174] 总之，本发明描述了在主动再生磁热或电热发动机中用作主动再生性再生器的多 材料叶片的设计和制造。叶片由多个元件2组成，多个元件2将叶片本体沿其长度分开。每个 元件2都由不同的磁热或电热材料制成，并且多个专用通道3穿过叶片本体1并沿叶片的长 度延伸。专用通道3可设置有流体混合结构、多孔层或疏水性涂层，W减小主动再生发动机 中的肥损失。多材料叶片是通过低成本的喷墨(或等效的）技术获得的。多材料叶片还可具 有弯曲的形状，W形成渐开线的叶片本体1。所有措施都可提高主动再生磁热或电热发动机 的性能，并为商业解决方案奠定基础。
【主权项】
1. 一种用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，所述叶片包括： 叶片本体（1 )，所述叶片本体（1)由多个元件（2)制成，所述多个元件（2)由不同的磁热 或电热材料制成，其中，所述叶片本体(1)沿其长度分成所述多个元件(2); 多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片的长度 延伸， 其中，所述叶片本体（1)垂直于所述专用通道(3)的横截面沿预定方向具有多个设有不 同孔隙率的区域，其中，在相邻区域的界面处，所述孔隙率突变至少10%。2. -种用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，所述叶片包括： 叶片本体（1 )，所述叶片本体（1)由多个元件（2)制成，所述多个元件（2)由不同的磁热 或电热材料制成，其中，所述叶片本体(1)沿其长度分成所述多个元件(2); 多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片的长度 延伸， 其中，所述多个元件(2)中的每个元件（2)都能通过使用喷墨印刷技术、模板或丝网印 刷、光刻法、或通过打点或喷射系统直接涂覆而获得。3. -种用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，所述叶片包括： 叶片本体（1 )，所述叶片本体（1)由多个元件（2)制成，所述多个元件（2)由不同的磁热 或电热材料制成，其中，所述叶片本体(1)沿其长度分成所述多个元件(2); 多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片的长度 延伸， 其中，所述多个元件(2)中的每个元件(2)都具有弯曲的形状，以使所述多个元件(2)形 成渐开线形的叶片本体(1)。4. 一种用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，所述叶片包括： 叶片本体（1 )，所述叶片本体（1)由多个元件（2)制成，所述多个元件（2)由不同的磁热 或电热材料制成，其中，所述叶片本体(1)沿其长度分成所述多个元件(2); 多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片的长度 延伸， 其中，所述叶片本体（1)中的多个元件(2)中的每个元件(2)都相对于其相邻元件(2)旋 转。5. 如权利要求4所述的用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，其中，所述叶 片本体(1)中的多个元件(2)中的每个元件(2)都相对于其相邻元件(2)旋转90°。6. -种用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片，所述叶片包括： 叶片本体（1 )，所述叶片本体（1)由多个元件（2)制成，所述多个元件（2)由不同的磁热 或电热材料制成，其中，所述叶片本体(1)沿其长度分成所述多个元件(2); 多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片的长度 延伸， 其中，所述磁热或电热材料具有大于钆的品质因数的品质因数， 其中，冷却能力沿所述叶片本体(1)的长度最大化，并且 其中，沿所述叶片本体（1)的两个元件（2)之间边界处的冷却能力匹配在30%内，并且 在元件(2)中最低的冷却能力位于所述元件的一端处，并且每个元件(2)的冷却能力以与在 主动再生磁热或电热发动机中沿所述叶片本体（1)的特定元件(2)建立的温度梯度成比例 的速率上升。7. -种用于制造用在主动再生磁热或电热发动机中的多材料叶片的方法，所述方法包 括以下步骤： 用由不同的磁热或电热材料制成的多个元件（2)形成叶片本体（1 )，其中，所述多个元 件(2)沿所述叶片本体(1)的长度设置； 形成多个专用通道(3)，所述多个专用通道(3)穿过所述叶片本体（1)并沿所述叶片本 体(1)的长度延伸； 其中，所述多个元件(2)中的每个元件(2)都通过将多个板(4)互相堆叠起来，并将所述 多个板(4)夹紧和/或粘合在一起而形成，其中，所述多个板(4)被至少一个用喷墨印刷技术 印刷的间隔件(5)彼此间隔开， 其中，所述多个板(4)中的每个板(4)都通过将由磁热或电热材料制成的子板（16)在框 架（17)中对齐，将条和/或点（18)施加到所述子板（16)来形成，然后烘烤所述对齐的子板 (16)和所述框架(17)以形成所述多个板(4)。
【专利摘要】本发明描述了在主动再生磁热或电热发动机中用作主动再生性再生器的多材料叶片的设计和制造。叶片由多个元件(2)组成，多个元件(2)将叶片本体沿其长度分开。每个元件(2)都由适当选择的不同的磁热或电热材料制成，并且多个专用通道(3)穿过叶片本体(1)并沿叶片的长度延伸。专用通道(3)可设置有流体混合结构、多孔层或疏水性涂层，以减小主动再生发动机中的HE损失。多材料叶片是能通过喷墨印刷技术获得的，以降低成本。多材料叶片还可具有弯曲的形状，以形成渐开线形的叶片本体(1)。所有措施都可提高主动再生磁热或电热发动机的性能，并为商业解决方案奠定基础。
【IPC分类】F25B21/00, E04D13/08
【公开号】CN105444458
【申请号】CN201510732021
【发明人】西贝尔·奥兹坎, 保罗·伯德特, 尼尔·威尔逊
【申请人】坎布里奇有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2012年6月29日
【公告号】CN103703326A, EP2541167A2, EP2541167A3, EP2541167B1, EP2726799A2, US20140216057, WO2013001061A2, WO2013001061A3