专利名称：一种热交换器及加热和冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换器，具体涉及一种热交换器及加热和冷却装置。
背景技术：
关于通过斯特林循环过程或者维留米尔循环过程运转的加热和冷却装置之前被公开过。然而，尽管再生气体循环过程存在不可否认的优势，但是在实践过程中还未被接受，主要是由于结构上的难以加工阻止了理论优势的实现。为了实现上述加热和冷却装置的生产制造，越过雏形阶段同时适用于日常使用，非常有必要优化其的单个组件。
发明内容
针对现有的加热和冷却装置存在的上述问题，本发明提供一种热交换器及加热和冷却装置，可通过再生气体循环过程运转该装置。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种热交换器，其特征在于，包括一个基体，所述基体设有进口和出口，所述基体一侧表面上设有凹槽，所述凹槽从所述进口延伸至所述出口，所述凹槽通过一端盖密封，所述基体的另一侧表面上布设有多个通道。上述热交换器，其中，所述通道由一层多孔材料组成。上述热交换器，其中，所述通道可替换为成型或打孔的金属板，或者金属网，或者铁丝网，或者金属节。上述热交换器，其中，所述基体为圆柱体形。—种加热和冷却装置，包括权利要求1-4中任一所述热交换器。上述加热和冷却装置，其中，包括热发生器、活塞装置、热交换器、壳体和蓄热器，所述热发生器安装于所述壳体的一端且通过一盖固定，所述活塞装置相对所述热发生器安装于所述壳体内且通过活塞杆连接发动机，所述热发生器与所述活塞装置之间围有第一工作空间，所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器套于所述活塞装置的一端且与所述壳体的内壁相抵，所述第二热交换器固定于所述壳体另一端且镶设于所述活塞装置，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器，所述第一蓄热器套于所述活塞装置的靠近所述热发生器一端，所述第二蓄热器套于所述活塞装置的另一端。上述加热和冷却装置，其中，所述壳体为圆柱体形的耐压壳体，所述壳体可代替所述热交换器的所述凹槽上的所述端盖。上述加热和冷却装置，其中，所述活塞装置的一个表面与所述基体的设有多个所述通道的表面存在缺口，所述通道通向所述缺口。上述加热和冷却装置，其中，所述活塞装置包括第一活塞和第二活塞，所述第二活塞镶设于所述第一活塞且所述第一活塞与所述第二活塞之间围有第二工作空间，所述第二热交换器镶设于所述第二活塞且两者围有第三工作空间。
上述加热和冷却装置，其中，所述加热和冷却装置可选择设有轴衬，所述通道可通过所述轴衬代替所述通道通向所述缺口的方式来密封，所述轴衬上布设有第二进口和第二出口。本发明的有益效果是制造了一种更加高效的热交换器及加热和冷却装置，尺寸更小，更容易加工制造安装，热交换器同时也适用于其他热传递过程。
图1是本发明一种热交换器及加热和冷却装置的横截面示意图；图2是本发明的热交换器的局部放大俯视图；图3是图2中II1-1II处的剖视图；图4是本发明的热交换器的俯视图；图5是图4中V - V处的纵断面图；图6是关于图4的第二实施例的正视图；图7是本发明的热交换器的第四实施例的示意图；图8是本发明的热交换器的第五实施例的示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。如图1所示本发明一种热交换器及加热和冷却装置，包括热发生器5、活塞装置、热交换器、壳体I和蓄热器，热发生器安装于壳体I的一端且通过一盖4用螺纹拧紧固定，活塞装置相对热发生器5安装于壳体I内且通过活塞杆Sb连接发动机2，热发生器与活塞装置的头部8a之间围有第一工作空间20a，热交换器包括第一热交换器18a和第二热交换器18b，第一热交换器18a套于活塞装置的一端且与壳体I的内壁相抵，第二热交换器18b固定于壳体I另一端且镶设于活塞装置，蓄热器包括第一蓄热器19a和第二蓄热器1%，第一蓄热器19a套于活塞装置的靠近热发生器5 —端，第二蓄热器19b套于活塞装置的另一端，发动机2通过设于其上的第二法兰2a与设于加热和冷却装置上的第一法兰Ia相拧紧，在第一法兰Ia和第二法兰2a之间设有一个耐压端盖3用来隔绝壳体I的一端,壳体I选用的是圆柱形的耐压壳体。进一步的，活塞装置包括第一活塞8和第二活塞9，第二活塞9镶设于第一活塞8且第一活塞8与第二活塞9之间围有第二工作空间20b，第二热交换器18b镶设于第二活塞9且两者围有第三工作空间20c。进一步的，热发生器5在此实施例中是以燃气燃烧器的形式存在，热发生器5包含一个用来供应可燃气体的圆形供给管5a和与其相匹配的半球形构件5b，作为反应表面5c的是半球形构件5b的表面且采用特殊的钢筋网制成，此表面与半球形构件5b同心，由燃烧室5d包围半球形构件5b反应表面5c，排气管5e包围供给管5a，燃烧室5d中燃烧的烟气通过排气管5e排出，热发生器5经此过程由辐射方式发出大部分热量。进一步的，热发生器5产生的通过辐射和对流传送到设于热发生器5顶部且与壳体I连接的间壁6上，间壁6为同反应表面5c相同弧度的半球形面，间壁6作为壳体I的一部分安装在支承环6a上,支承环6a通过延长部分6b与壳体I连接热发生器5的一端相连并焊接牢固。在间壁6与壳体I之间设置第二绝缘环7b，在壳体I与盖4之间设置第一绝缘环7a，第一绝缘环7a和第二绝缘环7b分别位于延长部分6b的两侧，这样从间壁6消散到壳体I和盖4再到大气中的热量将显著的减少。进一步的，热发生器5产生的热量从间壁6的内表面传送到第一工作空间20a,第一工作空间20a为高温工作空间，第二工作空间20b为温和工作空间，第三工作空间20c为冷却工作空间。这三个工作空间通过第一蓄热器19a、第二蓄热器19b和第一热交换器18a、第二热交换器18b相互连接，第一蓄热器19a在壳体I的高温部分，在再生气体循环过程中，储存一部分传送到第一工作空间20a的热量，第二蓄热器19b在壳体I的制冷部分，相对第三工作空间20c执行相应的功能。进一步的，耐压端盖3内设有第一管道3a和第二管道3b，通过第一管道3a大气作为媒介持续供入第一热交换器18a，在一部分热量被利用之后再经由第二管道3b传送到大气中。若加热和冷却装置的加热功能用作发电，第一热交换器18a上设置第一连接线IOa和第二连接线IOb,第一连接线IOa和第二连接线IOb提供热传导介质到第一热交换器18a中。在间壁6的边缘位置安装有导板11，用来提高间壁6和第一工作空间20a中的热传送。导板11形成一个小截面的流道，因此离开第一工作空间20a的工作介质在进入第一蓄热器19a之前能以高流动速度跨过间壁6的边缘位置。如图2和图3所示的本发明的第一实施例的热交换器，热交换器包括一个基体12，基体12设有进口和出口，基体一侧表面12a上设有凹槽12b，凹槽12b从进口延伸至出口，凹槽12b形成一个九绕组的单螺纹螺旋，绕组的首尾端分别与第一连接线IOa和第二连接线IOb相互连接作为液体传导介质的流动通道。为了形成这样的流动通道，凹槽12b通过一端盖13密封，为了在基体12和端盖13之间获得一个理想的密封效果，在基体12的端面区域布置环形槽12c。端盖13可以是一个单独的部件，最好是隔热材料，但也可直接用壳体I来代替，根据图1所示。凹槽12b形成吸热、传热介质的流动通道，基体12的另一侧表面12d上布设有多个通道，用作放热介质的通道，在本实施例中，为了达到这一目的，布置了很多轴向槽12e，其开口朝向热交换器的内部，第一活塞8和第二活塞9起到了限制密封的作用。如图4和图5所示的本发明的第二实施例的热交换器，其中轴向槽12e用一个轴衬14隔离开来，轴衬14上布置有进口及出口 14a且位于第二工作空间20b。如图6所示的第三实施例的热交换器，其中基体12可以在其内表面12d布置一层多孔材料15来代替轴向槽12e，多孔材料具有非常好的热传导性，放热过程中气体在孔中流动。如图7所示的第四实施例的热交换器，可以用成型的或者穿孔的金属板构件16代替这层多孔材料15 ;如图8所述的第五实施例的热交换器，可以用金属网、铁丝网、金属节17来代替这层多孔材料15。在这两种情况下，金属板件16、金属网件17通过压入配合或者摩擦压紧在基体12上，因此，可以在基体12和金属板件16、或者基体12和金属网件17之间获得一个良好的热传导。以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种热交换器，其特征在于，包括一个基体，所述基体设有进口和出口，所述基体一侧表面上设有凹槽，所述凹槽从所述进口延伸至所述出口，所述凹槽通过一端盖密封，所述基体的另一侧表面上布设有多个通道。
2.如权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述通道由一层多孔材料组成。
3.如权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述通道可替换为成型或打孔的金属板，或者金属网，或者铁丝网，或者金属节。
4.如权利要求1所述热交换器，其特征在于，所述基体为圆柱体形。
5.一种加热和冷却装置，其特征在于，包括权利要求1-4中任一所述热交换器。
6.如权利要求5所述加热和冷却装置，其特征在于，包括热发生器、活塞装置、热交换器、壳体和蓄热器，所述热发生器安装于所述壳体的一端且通过一盖固定，所述活塞装置相对所述热发生器安装于所述壳体内且通过活塞杆连接发动机，所述热发生器与所述活塞装置之间围有第一工作空间，所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器套于所述活塞装置的一端且与所述壳体的内壁相抵，所述第二热交换器固定于所述壳体另一端且镶设于所述活塞装置，所述蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器，所述第一蓄热器套于所述活塞装置的靠近所述热发生器一端，所述第二蓄热器套于所述活塞装置的另一端。
7.如权利要求5所述加热和冷却装置，其特征在于，所述壳体为圆柱体形的耐压壳体，所述壳体可代替所述热交换器的所述凹槽上的所述端盖。
8.如权利要求5所述加热和冷却装置，其特征在于，所述活塞装置的一个表面与所述基体的设有多个所述通道的表面存在缺口，所述通道通向所述缺口。
9.如权利要求6所述加热和冷却装置，其特征在于，所述活塞装置包括第一活塞和第二活塞，所述第二活塞镶设于所述第一活塞且所述第一活塞与所述第二活塞之间围有第二工作空间，所述第二热交换器镶设于所述第二活塞且两者围有第三工作空间。
10.如权利要求8所述加热和冷却装置，其特征在于，所述加热和冷却装置可选择设有轴衬，所述通道可通过所述轴衬代替所述通道通向所述缺口的方式来密封，所述轴衬上布设有第二进口和第二出口。
全文摘要
本发明公开了一种热交换器及加热和冷却装置，包括热发生器、活塞装置、热交换器、壳体和蓄热器，热发生器安装于壳体的一端，活塞装置安装于壳体内且通过活塞杆连接发动机，热发生器与活塞装置之间围有第一工作空间，热交换器包括第一热交换器和第二热交换器，第一热交换器套于活塞装置的一端且与壳体内壁相抵，第二热交换器固定于壳体另一端且镶设于活塞装置，蓄热器包括第一蓄热器和第二蓄热器，第一蓄热器套于活塞装置一端，第二蓄热器套于活塞装置另一端。本发明的有益效果是制造了一种更加高效的热交换器及加热和冷却装置，尺寸更小，更容易加工制造安装，热交换器同时也适用于其他热传递过程。
文档编号F02G1/055GK103016204SQ20121053701
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者陈新, 左朝凤, 李传友, 陈立新, 陈榜 申请人:优华劳斯汽车系统(上海)有限公司