[发明专利]蓄热器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种一件式蓄热器(1)，其包括至少两个部分(3)，所述部分中的至少一个具有与相邻部分的孔隙率不同的孔隙率，并且所述蓄热器的部分中的每个均由具有给定孔隙率的同一种刚性多孔材料制成。

技术领域

本发明涉及用于具有外部热输入和制冷机的设备的蓄热器领域。

本发明尤其涉及一种旨在用于斯特林循环发动机或制冷机中的蓄热器。

背景技术

在现有技术中，由相互接触放置的多孔盘堆叠而成的组件(例如金属网)构成的蓄热器在现有技术中是已知的。组件被插入通常是管子的支撑件中，并且元件以形成蓄热器的方式被夹持和保持按压在支撑件中。

在现有技术中，由诸如热解石墨或金属网之类的微米或纳米纤维材料制成的蓄热器在现有技术中也是已知的。这些纤维材料被引入到管中，然后通过施加给定的压力被压缩在管内。

现有技术的蓄热器具有的缺点是其孔隙率和水力直径随时间变化。由于气体的温度升高，气体施加的压力和多孔材料的连续膨胀导致组件的结构改变和几何形状改变。此外，当现有技术的蓄热器确保与气体的良好热交换时，蓄热器具有较小的水力直径，这在蓄热器中的气体循环过程中导致大量摩擦损失。

具体而言，本发明的一个目的是：

-提出一种蓄热器，其孔隙率在气体连续通过的过程中不改变，和/或-提出一种蓄热器，其水力直径在气体连续通过的过程中不改变，和/或-提出一种蓄热器，与现有技术的蓄热器的摩擦损失相比，其摩擦损失较小，和/或

-提出一种蓄热器，由于在气体循环方向上的热传导，其损失是有限的。

发明内容

为此，根据本发明的第一方面，提出了一种由至少两个部分组成的一件式蓄热器。至少一个部分的孔隙率与相邻部分的孔隙率不同，并且蓄热器的每个部分由具有给定孔隙率的刚性多孔材料制成。

蓄热器可以仅由两个部分组成。

部分能够理解为蓄热器的一部分。部分能够理解为蓄热器的一部分的体积。

术语“相邻”能够理解为连续的。

蓄热器的部分能够由不同材料制成。

蓄热器的部分能够由同一种材料制成。

所谓“一件式”是指一件。

能够通过将部分组装在一起获得一件式蓄热器。

优选地，能够在同一个制造步骤的过程中获得一件式蓄热器。

优选地，能够通过3D打印制造一件式蓄热器。

优选地，能够通过3D打印由同一种材料一件式地制造一件式蓄热器。

刚性材料是指在由通过它的气体施加的压力下形变不多的材料。

材料能够具有20Gpa至500Gpa的杨氏模量。

部分的孔隙率能够以交替或顺序的方式变化。

孔隙率能够在气体的流动方向上和/或在垂直于气体的流动方向的方向上变化。

孔隙率能够在气体的流动方向与垂直于气体的流动方向的方向之间的方向上变化。

鉴于在蓄热器中气体流动是在同一个循环过程中先向一个方向然后向另一个方向进行的，从集成蓄热器的设备的热部到冷部，然后从所述设备的冷部到热部，气体的流动方向仅根据方向来理解，而不考虑流动的意义。

部分在蓄热器的两个剖面之间延伸，每个剖面垂直于将蓄热器的一端与另一端相连接的方向。

剖面理解为体积与平面的相交。