CN113994158B - 蓄热器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种蓄热器的制造方法，包括沉积添加剂材料层。添加剂材料包括热材料。方法还包括将添加剂材料层接合到彼此。在接合添加剂材料层之后，蓄热器包括蓄热器主体，该蓄热器主体在热端部与冷端部之间纵向延伸。工作流体可在蓄热器主体的热端部与冷端部之间流过蓄热器主体。添加剂材料层被沉积为使得蓄热器主体的横截面积、蓄热器主体的空隙率、热材料的特征尺寸以及热材料的成分中的一个、或两个、或多个在蓄热器主体的热端部与冷端部之间沿着蓄热器主体的长度变化。

Description

蓄热器的制造方法
技术领域
本发明涉及蓄热器和用于形成蓄热器的方法。
背景技术
传统的制冷技术通常采用热泵，该热泵依靠流体制冷剂的压缩和膨胀，以循环方式接收和排出热量，以便实现期望的温度变化或将热能从一个位置传递到另一个位置。该循环可以用于从冷藏室接收热量并将这种热量排出到环境或该冷藏室外部的某个位置。其它应用包括住宅或商业建筑的空调。已经开发出多种不同的流体制冷剂，它们可以与这种系统中的热泵一起使用。
虽然已经对依赖于压缩流体制冷剂的这种热泵系统进行了改进，但改进后的这种热泵系统仍然只能以最大理论卡诺(Carnot)循环效率的大约百分之四十五或更低的效率来运行。而且，由于环境问题，一些流体制冷剂已经停止生产。对于某些位置，某些基于制冷剂的系统可以运行的环境温度范围可能不切实际。使用流体制冷剂的热泵也存在其它挑战。
磁热材料(MCM)，即，表现出磁热效应的材料，为热泵应用的流体制冷剂提供了潜在的替代品。通常，在增大外加磁场下，MCM的磁矩变得更加有序，使MCM产生热量。相反，减小外加磁场，MCM的磁矩会变得更加无序，从而使MCM吸收热量。一些MCM表现出相反的行为，即，当磁场被移除时生成热量(这些MCM有时被称为顺磁热材料，但这两种类型在本文中被统称为磁热材料或MCM)。基于MCM的制冷循环的理论卡诺循环效率可以显著高于基于流体制冷剂的可比制冷循环的理论卡诺循环效率。由此可见，可以有效使用MCM的热泵系统将是有用的。
然而，对于MCM的实际和成本竞争性使用存在挑战。除了开发合适的MCM之外，仍然需要能够巧妙地地使用MCM的设备。当前提出的设备可能需要相对大且昂贵的磁体，对于在例如电器制冷中使用可能不切实际，并且可能无法以足够的效率运行来证明资金成本是合理的。
发明内容
本发明的各个方面以及优点将会在下文的描述中进行阐述，或者是通过描述显而易见，或者是可以通过实施本发明而获得了解。
在第一示例实施方式中，一种用于形成蓄热器的方法包括沉积添加剂材料层。添加剂材料包括热材料。方法还包括将添加剂材料层接合到彼此。在接合添加剂材料层之后，蓄热器包括蓄热器主体，该蓄热器主体在热端部与冷端部之间纵向延伸。工作流体可在蓄热器主体的热端部与冷端部之间流过蓄热器主体。添加剂材料层被沉积为使得蓄热器主体的横截面积、蓄热器主体的空隙率、热材料的特征尺寸以及热材料的组分中的一个或多个在蓄热器主体的热端部与冷端部之间沿着蓄热器主体的长度变化。
在第二示例实施方式中，一种用于形成蓄热器的方法包括沉积添加剂材料层。添加剂材料包括热材料。方法还包括将添加剂材料层接合到彼此。在接合添加剂材料层之后，蓄热器包括蓄热器主体，该蓄热器主体在热端部与冷端部之间纵向延伸。工作流体可在蓄热器主体的热端部与冷端部之间流过蓄热器主体。添加剂材料层被沉积为使得蓄热器主体的横截面积、蓄热器主体的空隙率、热材料的特征尺寸以及热材料的组分中的两个或多个在蓄热器主体的热端部与冷端部之间沿着蓄热器主体的长度变化。
参照下文的描述以及所附权利要求，更好地理解本发明的上述和其它的特征、方面以及优点。并入本说明书中并且构成本说明书一部分的附图示意出了本发明的实施方式，与描述一起用于对本发明的原理进行解释。
附图说明
参照明书中的附图，面向本领域普通技术人员阐述了本发明的完整、可行的公开内容，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式。
图1是沿着图2实施例的1-1截取的蓄热器的部分剖视图。
图2是图1的示例蓄热器的端视图。
具体实施方式
现在将详细地介绍本发明的实施方式，这些实施方式中的一个或多个示例已在附图中示出。每个示例都用以解释本发明，并不对本发明构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离本发明的范围或者精神的前提下，对本发明进行多种修改和改变。例如，作为一个实施方式的一部分示出或者进行描述的特征，能够用于另一个实施方式，从而产生又一个实施方式。因此，期望的是，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同范围内的此类修改和改变。
本发明涉及一种蓄热器的制造方法，例如，该蓄热器可以用于热泵系统中，该热泵系统用于加热或冷却诸如制冷电器等电器。虽然下面在磁热式蓄热器的上下文中更详细地描述，但本领域技术人员使用本文的示教将认识到，可以以类似的方式使用其它合适的热材料来加热或冷却电器，例如，施加场，移动热量，移除场，移动热量。例如，随着增大和减小的电场，电热材料会发生升温和降温。作为另一示例，弹性热材料在暴露于增大和减小的机械应变时升温和冷却。作为又一示例，气压热材料在暴露于增大和减小的压力时升温和冷却。这种材料和其它类似的热材料可以代替或替换下面描述的磁热材料，来加热或冷却电器。由此，热材料本文中广泛地使用，包含在暴露于来自场发生器的变化的场时发生升温或降温的材料，其中，场发生器可以是磁体、电场发生器、用于施加机械应力或压力的致动器等。
图1是根据本发明的示例性实施方式的蓄热器100的部分剖视图。图2是蓄热器100的端视图。参照图1和图2，蓄热器100包括蓄热器主体110和蓄热器壳体120。蓄热器主体110在第一端部112与第二端部114之间延伸。特别地，蓄热器主体110可以在蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间伸长，使得蓄热器主体110在第一端部112与第二端部114之间的长度L可以大于蓄热器主体110的宽度和厚度，例如，该宽度和厚度垂直于蓄热器主体110的长度L。
传热流体可以在蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间流过蓄热器主体110。由此，蓄热器主体110可以是传热流体(例如，含水传热流体)可渗透的。在某些示例实施方式中，蓄热器主体110的第一端部112可以对应于蓄热器主体110的热端，例如，使得在蓄热器主体110的第一端部112处流出的传热流体在关联的热端交换器处排热。由此，相对较热的传热流体可以在蓄热器主体110的第一端部112处流出蓄热器主体110，而相对较冷的传热流体可以在蓄热器主体110的第一端部112处进入蓄热器主体110。相反，蓄热器主体110的第二端部114可以对应于蓄热器主体110的冷端，例如，使得在蓄热器主体110的第二端部114处流出的传热流体在关联的冷端热交换器处接收热量。由此，相对较冷的传热流体可以在蓄热器主体110的第二端部114处流出蓄热器主体110，而相对较热的传热流体可以在蓄热器主体110的第二端部114处进入蓄热器主体110。
蓄热器主体110布置在蓄热器壳体120内。作为示例，蓄热器壳体120可以包围或包裹蓄热器主体110，使得蓄热器壳体120防止蓄热器主体110内的传热流体从蓄热器主体110在蓄热器主体110的第一端部112或第二端部114外的其他位置处流出。由此，蓄热器壳体120可以是传热流体不可渗透的合适的材料，诸如合适的塑料、金属等。
蓄热器主体110包括响应于施加和移除场而升温和降温的热材料。例如，蓄热器主体110可以包括响应于施加和移除磁场而升温和降温的磁热材料。由此，可以将蓄热器100的部分选择性地暴露于磁场，例如，使得蓄热器主体110中的磁热材料将热量排出到通过蓄热器主体110流向蓄热器主体110的第一端部112的传热流体，和/或使得蓄热器主体110中的磁热材料从通过蓄热器主体110流向蓄热器主体110的第二端部114的传热流体中吸收热量。蓄热器主体110可以是多孔的，使得随着传热流体在蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间流过蓄热器主体110，蓄热器100内的传热流体接触蓄热器主体110内的热材料。
蓄热器主体110可以被加工成为例如单片组件。特别地，蓄热器主体110可以通过以下步骤形成：(1)沉积添加剂材料层，这些添加剂材料包括热材料；(2)以及将添加剂材料层接合到彼此。由此，例如，可以使用叠加工艺(诸如熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)和其它已知工艺)来制造或形成蓄热器主体110。这种叠加工艺中使用部件的三维信息(例如，三维计算机模型)来制造蓄热器主体110。将三维信息转换成多个切片，各个切片限定了用于切片的预定高度的部件的横截面。然后，逐个切片或逐层地“构建”组件，直到完成为止。
因此，可以确定蓄热器主体110的三维信息。作为示例，可以扫描蓄热器主体110的模型或原型，以确定蓄热器主体110的三维信息。作为另一示例，可以使用适当的CAD程序来构造蓄热器主体110的模型，以确定蓄热器主体110的三维信息。将三维信息转换成多个切片，各个切片限定蓄热器主体110的横截面层。作为示例，三维信息可以沿着蓄热器主体110的长度L或任意其它合适的轴线分成相等的部分或片段。由此，例如，三维信息可以被离散化，以便提供蓄热器主体110的平面横截面层。
然后，使用叠加工艺制造蓄热器主体110，或者更具体地，各层依次形成，例如通过激光能量或热量使与热材料混合的粘合剂熔化或聚合来连续地接合各层，粘合剂可以采用合适的塑料。各层可以具有任意合适的尺寸。例如，各层可以具有在约万分之五英寸与约千分之一英寸之间的尺寸。蓄热器主体110可以使用任意合适的叠加制造机器来制造。例如，可以使用任意合适的激光烧结机、喷墨打印机或激光喷射打印机。本领域技术人员可以理解的是：所述添加剂材料还包括粘合剂，并且所述添加剂材料层通过激活所述粘合剂接合到彼此。
蓄热器主体110被形成为使得蓄热器主体110内的热材料提供优于已知蓄热器的有利高效改进。例如，添加剂材料层可以被沉积为使得以下一项或两项或多项在蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间例如沿着蓄热器主体110的长度L连续和/或线性地变化：(1)蓄热器主体110的横截面积，例如，在垂直于蓄热器主体110的长度L的平面的横截面积；(2)蓄热器主体110的空隙率；(3)蓄热器主体110内的热材料的特征尺寸；以及(4)所述热材料的组分。
作为实施例，在蓄热器主体110的形成过程中，添加剂材料层可以沉积为使得蓄热器主体110的横截面积(例如在垂直于蓄热器主体110的长度L的平面的横截面积)从蓄热器主体110的第一端部112向蓄热器主体110的第二端部114例如连续地和/或线性地增大。由此，例如，如图1所示，蓄热器主体110可以沿着蓄热器主体110的长度L向外张开。随着蓄热器主体110的横截面积增大，蓄热器主体110内的传热流体的流速可以降低。由此，蓄热器主体110内的传热流体可以相对于蓄热器主体110的第一端部112朝向蓄热器主体110的第二端部114在蓄热器主体110内停留更长的时间。这种停留是期望的，以允许在蓄热器主体110的第二端部114处的传热流体与热材料之间的进行额外的热传递。
作为另一实施例，在蓄热器主体110的形成过程中，添加剂材料层可以沉积为使得蓄热器主体110的空隙率可以从蓄热器主体110的第一端部112向蓄热器主体110的第二端部114例如连续地和/或线性地增大。蓄热器主体110的空隙率可以对应于蓄热器主体110内的空隙体积占比，包括空隙和固体的蓄热器主体110总体积的分数，例如，在蓄热器主体110垂直于蓄热器主体110长度L的横截面内。传热流体可流过蓄热器主体110内的空隙，但不可流过固体。由此，随着蓄热器主体110的空隙率增大，蓄热器主体110内的传热流体的流速可以降低。由此，由于蓄热器主体110的空隙率朝向蓄热器主体110的第二端部114增大，相对于蓄热器主体110的第一端部112，蓄热器主体110内的传热流体可以在朝向蓄热器主体110的第二端部114的蓄热器主体110内停留更长的时间。这种停留是可期望的，以允许在蓄热器主体110的第二端部114处的传热流体与热材料之间进行额外的热传递。
作为又一实施例，在蓄热器主体110的过程中，添加剂材料层可以沉积成使得多个通道116沿着蓄热器主体110的长度L延伸。工作流体可流过蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间的通道116。通道116的横截面积，例如，在垂直于蓄热器主体110的长度L的平面的截面面积，可以沿着蓄热器主体110的长度L变化。特别地，例如，通道116的横截面积可以从蓄热器主体110的第一端部112向蓄热器主体110的第二端部114连续地和/或线性地增大。随着通道116的横截面积增大，蓄热器主体110内的传热流体的流速可以降低。因此，由于通道116的横截面积，相对于蓄热器主体110的第一端部112，蓄热器主体110内的传热流体在朝向蓄热器主体110的第二端部114的蓄热器主体110内停留更长的时间。这种停留是可期望的，以允许在蓄热器主体110的第二端部114处的传热流体与热材料之间的进行额外的热传递。
通过以上述方式形成蓄热器主体110，蓄热器主体110提供了优于已知蓄热器的有利高效改进。例如，在已知蓄热器中，离散的磁热材料段以级联方式堆叠在蓄热器的热端与冷端之间，以为蓄热器提供合适的温度范围。相反，与已知的堆叠级联相比，蓄热器主体110内的各个相邻的具有热材料的添加剂材料层可以被选择成提供更平滑的温度梯度，并且生成更小的熵。特别地，蓄热器主体110内的热材料可以在蓄热器主体110的第一端部112与第二端部114之间连续分级(例如，线性或非线性)，以提供这种益处。另外，如上所述，蓄热器主体110内的热材料的特征尺寸(例如，平均周长)或组分可以沿着第一端部112与第二端部114之间的蓄热器主体110的长度L例如连续地和/或线性地变化，以与已知的堆叠级联相比提供更平滑的温度梯度和/或生成更小的熵。
本书面描述使用实施例对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，可使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围由权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的示例。如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者此类其他示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其他示例落入权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种蓄热器的制造方法，该方法包括：
沉积添加剂材料层，所述添加剂材料包括热材料；以及
将所述添加剂材料层接合到彼此，
其中，在接合添加剂材料层之后，所述蓄热器包括蓄热器主体，该蓄热器主体在热端部与冷端部之间纵向延伸，并且工作流体可在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间流过所述蓄热器主体，并且
其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的横截面积、所述蓄热器主体的空隙率中的一个或多个在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的长度变化；
蓄热器主体在冷端部与热端部之间的长度L大于蓄热器主体的宽度和厚度，该宽度和厚度垂直于蓄热器主体的长度L；所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大；所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述空隙率从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大；所述蓄热器主体限定多个通道，这些通道在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的所述长度延伸，所述工作流体可流过所述蓄热器主体的所述热端部和冷端部之间的所述多个通道；所述多个通道的横截面积从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大，蓄热器主体内的传热流体的流速从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部降低。
2.根据权利要求1所述的蓄热器的制造方法，其中，所述蓄热器整体上形成为单片组件。
3.根据权利要求1所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积、所述蓄热器主体的所述空隙率、所述热材料的特征尺寸以及所述热材料的组分中的一个或多个在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的所述长度连续变化。
4.根据权利要求1所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积、所述蓄热器主体的所述空隙率、所述热材料的特征尺寸以及所述热材料的组分中的一个或多个在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿所述蓄热器主体的所述长度线性变化。
5.根据权利要求1所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料还包括粘合剂，并且所述添加剂材料层通过激活所述粘合剂接合到彼此。
6.一种用于蓄热器的制造方法，该方法包括：
沉积添加剂材料层，所述添加剂材料包括热材料；以及
将所述添加剂材料层接合到彼此，
其中，在接合所述添加剂材料层之后，所述蓄热器包括蓄热器主体，该蓄热器主体在热端部与冷端部之间纵向延伸，并且工作流体可在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间流过所述蓄热器主体，并且
其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的横截面积、所述蓄热器主体的空隙率中的两个或多个在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的长度变化；
蓄热器主体在冷端部与热端部之间的长度L大于蓄热器主体的宽度和厚度，该宽度和厚度垂直于蓄热器主体的长度L；所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大；所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述空隙率从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大；所述蓄热器主体限定多个通道，这些通道在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的所述长度延伸，所述工作流体可流过所述蓄热器主体的所述热端部和冷端部之间的所述多个通道；所述多个通道的横截面积从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部增大，蓄热器主体内的传热流体的流速从所述蓄热器主体的所述热端部向所述蓄热器主体的所述冷端部降低。
7.根据权利要求6所述的蓄热器的制造方法，其中，所述蓄热器整体上形成为单片组件。
8.根据权利要求6所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积、所述蓄热器主体的所述空隙率、所述热材料的特征尺寸以及所述热材料的组分中的两个或多个沿着在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的所述长度连续变化。
9.根据权利要求6所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料层被沉积为使得所述蓄热器主体的所述横截面积、所述蓄热器主体的所述空隙率、所述热材料的特征尺寸以及所述热材料的组分中的两个或多个在所述蓄热器主体的所述热端部与冷端部之间沿着所述蓄热器主体的所述长度线性变化。
10.根据权利要求7所述的蓄热器的制造方法，其中，所述添加剂材料还包括粘合剂，并且所述添加剂材料层通过激活所述粘合剂接合到彼此。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3833251C1 (en) * 1988-09-30 1990-06-13 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Active magnetic regenerator
CN104613671A (zh) * 2015-03-02 2015-05-13 天津商业大学 圆柱型活性蓄冷器
CN105593612A (zh) * 2013-09-11 2016-05-18 美国宇航公司 通过环氧树脂在结构上稳定化的高孔隙率颗粒床

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009138822A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Article for magnetic heat exchange and methods for manufacturing an article for magnetic heat exchange
BR112017012856A2 (pt) * 2014-12-18 2018-01-09 Basf Se cascata magnetocalórica, regenerador magnetocalórico, bomba de calor, método para a fabricação de uma cascata magnetocalórica, método de bombeamento de calor
FR3041086A1 (fr) * 2015-09-11 2017-03-17 Cooltech Applications Procede de fabrication d'un element magnetocalorique monobloc, element magnetocalorique obtenu et appareil thermique comportant au moins un tel element magnetocalorique
JP2019534376A (ja) * 2016-08-31 2019-11-28 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 磁気熱量材料のパラメーターの制御変動
GB201617508D0 (en) * 2016-10-14 2016-11-30 Cambridge Enterprise Limited And Universitat Polit�Cnica De Catalunya And Universitat De Barc Use of Barocaloric materials and Barocaloric devices
US20180195775A1 (en) * 2017-01-11 2018-07-12 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Method for forming a caloric regenerator
WO2018183398A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Barclay, John Advanced multi-layer active magnetic regenerator systems and processes for magnetocaloric liquefaction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3833251C1 (en) * 1988-09-30 1990-06-13 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Active magnetic regenerator
CN105593612A (zh) * 2013-09-11 2016-05-18 美国宇航公司 通过环氧树脂在结构上稳定化的高孔隙率颗粒床
CN104613671A (zh) * 2015-03-02 2015-05-13 天津商业大学 圆柱型活性蓄冷器

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