专利名称：储氢合金空调器的致冷循环系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空调器的致冷循环系统及其控制方法，特别是涉及一种储氢合金空调器的致冷循环系统及其控制方法。
上述空调器的缺点是在空调器的使用过程中，氟利昂不可避免地会泄漏出去，而氟利昂泄漏到大气中会破坏臭氧层，形成臭氧空洞，影响全球环境。目前，世界范围内要求减少氟利昂使用量的呼声越来越高，不久的将来人类将迎来全面禁止使用氟利昂的时代。
近年来，人们开始研究环保型空调器，其中包括利用电热器件作热交换器的空调器。但是这类空调器的缺点是不仅容量小，而且价格昂贵，使用价值不大。
为了解决上述技术问题，本发明储氢合金空调器的致冷循环系统采用的技术方案是包括内部装有储氢合金的反应装置，其一侧的储氢合金释放出氢气时发生吸热反应，其另一侧的储氢合金吸收氢气时发生放热反应；与所述的反应装置两侧的储氢合金相连通的管路系统，该管路系统可将反应装置一侧释放出的氢气输送到反应装置另一侧；安装在所述的管路系统中并为其提供氢气输送动力的抽气泵。
所述的反应装置包括第一反应装置和第二反应装置。
所述的第一反应装置包括装有储氢合金的第一吸热反应器和第一放热反应器。
所述的第二反应装置包括装有储氢合金的第二吸热反应器和第二放热反应器。
所述的管路系统包括第一管路系统和第二管路系统；所述的第一管路系统在控制装置的控制下可将第一吸热反应器中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器)中的储氢合金上；所述的第二管路系统在控制装置的控制下可将第二吸热反应器中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器中的储氢合金上；所述的第二管路系统分别将第一吸热反应器与第一放热反应器以及第二吸热反应器与第二放热反应器连通。
所述的第一管路系统包括将第一吸热反应器与第二吸热反应器连通的第一氢气输送管、将第一放热反应器与第二放热反应器连通的第二氢气输送管、将第一氢气输送管与第二氢气输送管连通并装有抽气泵的第三氢气输送管；在所述的第一氢气输送管上邻近第一吸热反应器处装有可选择性开闭的第一阀门；在所述的第一氢气输送管上邻近第二吸热反应器处装有可选择性开闭的第二阀门；在所述的第二氢气输送管上邻近第一放热反应器处装有可选择性开闭的第三阀门；在所述的第二氢气输送管上邻近第二放热反应器处装有可选择性开闭的第四阀门。
所述的第二管路系统包括将第一吸热反应器与第一放热反应器连通的第四氢气输送管、将第二吸热反应器与第二放热反应器连通的第五氢气输送管、安装在第四氢气输送管上的可选择性开闭的第五阀门、安装在第五氢气输送管上的可选择性开闭的第六阀门。
所述的抽气泵安装在第三氢气输送管上，随着第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门的开闭，抽气泵可将第一吸热反应器中的储氢合金释放出的氢气压送到第一放热反应器的储氢合金上，或者第二吸热反应器中的储氢合金释放出的氢气压送到第二放热反应器上。
本发明储氢合金空调器的致冷循环系统的控制方法是第一压缩阶段抽气泵启动，与此同时第一阀门和第三阀门开启，第二阀门、第四阀门和第五阀门关闭，从而将第一吸热反应器中的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统输送到第一放热反应器的储氢合金上；第一压力平衡阶段与此同时，开启第六阀门，将已经吸附在第二放热反应器的储氢合金中的氢气沿第二管路系统输送到第二吸热反应器的储氢合金上，从而实现第二放热反应器与第二吸热反应器之间的压力平衡；第二压缩阶段当第一放热反应器的储氢合金吸附的氢气达到饱和状态时，在抽气泵继续运行的同时，关闭第一阀门、第三阀门和第六阀门，同时开启第二阀门和上述第四阀门，从而将第二吸热反应器的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统输送到第二放热反应器的储氢合金上；第二压力平衡阶段与此同时，开启第五阀门，将已经吸附在第一放热反应器的储氢合金中的氢气沿第二管路系统输送到第一吸热反应器的储氢合金上，实现第一放热反应器与第一吸热反应器之间的压力平衡；上述工作阶段不断依次重复进行，构成完整的控制方法。
本发明的有益效果是第一，无污染。即使空调器在使用过程中发生气体泄漏，泄漏出去的氢气也不会对大气造成任何污染。
第二，结构简单、体积小、制造成本低。仅用一个储氢合金反应装置即可实现致冷致热功能，省去了普通空调器室外机中的冷凝器及其附属部件。
第三，效率高、能耗低。
第四，无噪声。本发明空调器的致冷循环系统中流动的氢气不发生状态变化，因而几乎不产生噪音。
第五，用来输送氢气的抽气泵连续运行，避免了普通空调器的循环风扇不断地通电/断电而造成的能耗的增加。
图中10第一反应装置 11第一吸热反应器12第一放热反应器20第二反应装置21第二吸热反应器22第二放热反应器30第一管路系统 31第一氢气输送管32第二氢气输送管33第三氢气输送管30a第一阀门 30b第二阀门30c第三阀门 30d第四阀门40第二管路系统 41第四氢气输送管42第五氢气输送管40a第五阀门40b第六阀门 50抽气泵110吸热反应器 120放热反应器131第一气缸 132第二气缸140管路控制装置 141氢气输送管142控制阀 150抽气泵150a第一活塞150b第二活塞151外壳 152旋转轴
153a第一连杆153b第二连杆所述的反应装置包括第一反应装置10和第二反应装置20。
所述的第一反应装置10包括装有储氢合金的第一吸热反应器11和第一放热反应器12。
所述的第二反应装置20包括装有储氢合金的第二吸热反应器21和第二放热反应器22。
所述的管路系统包括第一管路系统30和第二管路系统40；所述的第一管路系统30在控制装置(图中未示出)的控制下可将第一吸热反应器11中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器12中的储氢合金上；所述的第二管路系统40在控制装置(图中未示出)的控制下可将第二吸热反应器21中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器22中的储氢合金上；所述的第二管路系统40分别将第一吸热反应器11与第一放热反应器12以及第二吸热反应器21与第二放热反应器22连通。
所述的第一管路系统30包括将第一吸热反应器11与第二吸热反应器21连通的第一氢气输送管31、将第一放热反应器12与第二放热反应器22连通的第二氢气输送管32、将第一氢气输送管31与第二氢气输送管32连通并装有抽气泵50的第三氢气输送管33；在所述的第一氢气输送管31上邻近第一吸热反应器11处装有可选择性开闭的第一阀门30a；在所述的第一氢气输送管31上邻近第二吸热反应器21处装有可选择性开闭的第二阀门30b；在所述的第二氢气输送管32上邻近第一放热反应器12处装有可选择性开闭的第三阀门30c；在所述的第二氢气输送管32上邻近第二放热反应器22处装有可选择性开闭的第四阀门30d。
所述的第二管路系统40包括将第一吸热反应器11与第一放热反应器12连通的第四氢气输送管41、将第二吸热反应器21与第二放热反应器22连通的第五氢气输送管42、安装在第四氢气输送管41上的可选择性开闭的第五阀门40a、安装在第五氢气输送管42上的可选择性开闭的第六阀门40b。
所述的抽气泵50安装在第三氢气输送管33上，随着第一阀门30a、第二阀门30b、第三阀门30c、第四阀门30d的开闭，抽气泵50可将第一吸热反应器11中的储氢合金释放出的氢气压送到第一放热反应器12的储氢合金上，或者第二吸热反应器21中的储氢合金释放出的氢气压送到第二放热反应器22上。
本实施方式储氢合金空调器的致冷循环系统的控制方法是第一压缩阶段抽气泵50启动，与此同时第一阀门30a和第三阀门30c开启，第二阀门30b、第四阀门30d和第五阀门40a关闭，从而将第一吸热反应器11中的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统30输送到第一放热反应器12的储氢合金上；第一压力平衡阶段与此同时，开启第六阀门40b，将已经吸附在第二放热反应器22的储氢合金中的氢气沿第二管路系统40输送到第二吸热反应器21的储氢合金上，从而实现第二放热反应器22与第二吸热反应器21之间的压力平衡；第二压缩阶段当第一放热反应器11的储氢合金吸附的氢气达到饱和状态时，在抽气泵50继续运行的同时，关闭第一阀门30a、第三阀门30c和第六阀门40b，同时开启第二阀门30b和上述第四阀门30d，从而将第二吸热反应器21的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统30输送到第二放热反应器22的储氢合金上；第二压力平衡阶段与此同时，开启第五阀门40a，将已经吸附在第一放热反应器12的储氢合金中的氢气沿第二管路系统40输送到第一吸热反应器11的储氢合金上，实现第一放热反应器12与第一吸热反应器11之间的压力平衡；上述工作阶段不断依次重复进行，构成完整的控制方法。
下面参考图2a和图2b对本实施方式的工作过程加以说明如图2a所示，抽气泵50启动，与此同时第一阀门30a和第三阀门30c开启，第二阀门30b、第四阀门30d和第五阀门40a关闭，从而将第一吸热反应器11中的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统30输送到第一放热反应器12的储氢合金上；与此同时，开启第六阀门40b，将已经吸附在第二放热反应器22的储氢合金中的氢气沿第二管路系统40输送到第二吸热反应器21的储氢合金上，从而实现第二放热反应器22与第二吸热反应器21之间的压力平衡。如果此时第一吸热反应器11吸收室内热量，即可实现致冷功能；反之，如果此时第一放热反应器12向室内放出热量，即可实现致热功能。
如图2b所示，当第一放热反应器11的储氢合金吸附的氢气达到饱和状态时，在抽气泵50继续运行的同时，关闭第一阀门30a、第三阀门30c和第六阀门40b，同时开启第二阀门30b和上述第四阀门30d，从而将第二吸热反应器21的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统30输送到第二放热反应器22的储氢合金上；与此同时，开启第五阀门40a，将已经吸附在第一放热反应器12的储氢合金中的氢气沿第二管路系统40输送到第一吸热反应器11的储氢合金上，实现第一放热反应器12与第一吸热反应器11之间的压力平衡；如果此时第二吸热反应器21吸收室内热量，即可实现致冷功能；反之，如果此时第二放热反应器22向室内放出热量，即可实现致热功能。
抽气泵50连续运行，不断重复上述操作，即可实现对室内的连续致冷或致热功能。
实施方式2如图3a和图3b所示，本发明储氢合金空调器的致冷循环系统还可以是如下结构所述的反应装置包括内部装有储氢合金的吸热反应器110和放热反应器120。
所述的管路系统包括第一气缸131、第二气缸132和管路控制装置140；所述的第一气缸131的一端与吸热反应器110相连通，另一端与抽气泵150相连通；所述的第二气缸132的一端与放热反应器120相连通，另一端与抽气泵150相连通；所述的管路控制装置140的两端分别与第一气缸131和第二气缸132相连通。
所述的管路控制装置140包括分别与第一气缸131和第二气缸132相连通的氢气输送管141以及安装在氢气输送管141上的控制阀142。
所述的抽气泵150包括外壳151、第一活塞150a、第二活塞150b和动力传送机构；所述的第一活塞150a可在第一气缸131内作往复式直线运动；所述的第二活塞150b可在第二气缸132内作往复式直线运动；所述的动力传送机构驱动第一活塞150a和第二活塞150b按照一定相位差分别在第一气缸131和第二气缸132内作往复式直线运动。
所述的动力传送机构包括旋转轴152、第一连杆153a和第二连杆153b；所述的旋转轴152在外部动力源(图中未示出)的驱动下在外壳151内旋转；所述的第一连杆153a的一端与第一活塞150a相连接，另一端与旋转轴152偏心地连接，形成曲柄连杆机构；所述的第二连杆153b的一端与第二活塞150b相连接，另一端与旋转轴152偏心地连接，形成曲柄连杆机构；上述两个曲柄连杆机构的旋转相位差为180度。
下面结合图4a和图4b对本实施方式储氢合金空调器的致冷循环系统的控制方法加以说明步骤1外部动力源(图中未示出)的驱动下旋转轴152开始旋转，与此同时，关闭控制阀142，这时第二活塞150b在第二连杆153b的带动下向上运动，将第二气缸132内的氢气压入放热反应器120的储氢合金内；与此同时，第一活塞150a在第一连杆153a的带动下向下运动，将吸热反应器110的储氢合金中的氢抽吸到第一汽缸131内；步骤2旋转轴152旋转到第二圈时，开启控制阀142，这时第二活塞150b在第二连杆153b的带动下向下运动，第一活塞150a在第一连杆153a的带动下向上运动，通过氢气输送管141将第一汽缸131内的氢气输送到第二气缸132内。
抽气泵150连续运行时，上述步骤1和步骤2不断依次重复，构成该储氢合金空调器的致冷循环系统的完整的控制方法。
下面结合图4a和图4b对本实施方式的储氢合金空调器的致冷循环系统的工作过程加以说明外部动力源(图中未示出)的驱动下旋转轴152开始旋转，与此同时，关闭控制阀142，这时第二活塞150b在第二连杆153b的带动下向上运动，将第二气缸132内的氢气压入放热反应器120的储氢合金内；与此同时，第一活塞150a在第一连杆153a的带动下向下运动，将吸热反应器110的储氢合金中的氢抽吸到第一汽缸131内；旋转轴152旋转到第二圈时，开启控制阀142，这时第二活塞150b在第二连杆153b的带动下向下运动，第一活塞150a在第一连杆153a的带动下向上运动，通过氢气输送管141将第一汽缸131内的氢气输送到第二气缸132内。如果此时吸热反应器110吸收室内热量，即可实现致冷功能；反之，如果此时放热反应器120向室内放出热量，即可实现致热功能。
抽气泵150连续运行，上述步骤1和步骤2不断依次重复，即可实现对室内的连续致冷或致热功能。
权利要求
1.一种储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于包括内部装有储氢合金的反应装置，其一侧的储氢合金释放出氢气时发生吸热反应，其另一侧的储氢合金吸收氢气时发生放热反应；与所述的反应装置两侧的储氢合金相连通的管路系统，该管路系统可将反应装置一侧释放出的氢气输送到反应装置另一侧；安装在所述的管路系统中并为其提供氢气输送动力的抽气泵。
2.根据权利要求1所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的反应装置包括第一反应装置(10)和第二反应装置(20)。
3.根据权利要求2所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的第一反应装置(10)包括装有储氢合金的第一吸热反应器(11)和第一放热反应器(12)。
4.根据权利要求2所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的第二反应装置(20)包括装有储氢合金的第二吸热反应器(21)和第二放热反应器(22)。
5.根据权利要求3或4所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的管路系统包括第一管路系统(30)和第二管路系统(40)；所述的第一管路系统(30)在控制装置(图中未示出)的控制下可将第一吸热反应器(11)中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器(12)中的储氢合金上；所述的第二管路系统(40)在控制装置(图中未示出)的控制下可将第二吸热反应器(21)中的储氢合金释放出来的氢气输送到第一放热反应器(22)中的储氢合金上；所述的第二管路系统(40)分别将第一吸热反应器(11)与第一放热反应器(12)以及第二吸热反应器(21)与第二放热反应器(22)连通。
6.根据权利要求5所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的第一管路系统(30)包括将第一吸热反应器(11)与第二吸热反应器(21)连通的第一氢气输送管(31)、将第一放热反应器(12)与第二放热反应器(22)连通的第二氢气输送管(32)、将第一氢气输送管(31)与第二氢气输送管(32)连通并装有抽气泵(50)的第三氢气输送管(33)；在所述的第一氢气输送管(31)上邻近第一吸热反应器(11)处装有可选择性开闭的第一阀门(30a)；在所述的第一氢气输送管(31)上邻近第二吸热反应器(21)处装有可选择性开闭的第二阀门(30b)；在所述的第二氢气输送管(32)上邻近第一放热反应器(12)处装有可选择性开闭的第三阀门(30c)；在所述的第二氢气输送管(32)上邻近第二放热反应器(22)处装有可选择性开闭的第四阀门(30d)。
7.根据权利要求5所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的第二管路系统(40)包括将第一吸热反应器(11)与第一放热反应器(12)连通的第四氢气输送管(41)、将第二吸热反应器(21)与第二放热反应器(22)连通的第五氢气输送管(42)、安装在第四氢气输送管(41)上的可选择性开闭的第五阀门(40a)、安装在第五氢气输送管(42)上的可选择性开闭的第六阀门(40b)。
8.根据权利要求6或7所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的抽气泵(50)安装在第三氢气输送管(33)上，随着第一阀门(30a)、第二阀门(30b)、第三阀门(30c)、第四阀门(30d)的开闭，抽气泵(50)可将第一吸热反应器(11)中的储氢合金释放出的氢气压送到第一放热反应器(12)的储氢合金上，或者第二吸热反应器(21)中的储氢合金释放出的氢气压送到第二放热反应器(22)上。
9.根据权利要求8所述的储氢合金空调器的致冷循环系统的控制方法，其特征在于第一压缩阶段抽气泵(50)启动，与此同时第一阀门(30a)和第三阀门(30c)开启，第二阀门(30b)、第四阀门(30d)和第五阀门(40a)关闭，从而将第一吸热反应器(11)中的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统(30)输送到第一放热反应器(12)的储氢合金上；第一压力平衡阶段与此同时，开启第六阀门(40b)，将已经吸附在第二放热反应器(22)的储氢合金中的氢气沿第二管路系统(40)输送到第二吸热反应器(21)的储氢合金上，从而实现第二放热反应器(22)与第二吸热反应器(21)之间的压力平衡；第二压缩阶段当第一放热反应器(11)的储氢合金吸附的氢气达到饱和状态时，在抽气泵(50)继续运行的同时，关闭第一阀门(30a)、第三阀门(30c)和第六阀门(40b)，同时开启第二阀门(30b)和上述第四阀门(30d)，从而将第二吸热反应器(21)的储氢合金释放出的氢气沿第一管路系统(30)输送到第二放热反应器(22)的储氢合金上；第二压力平衡阶段与此同时，开启第五阀门(40a)，将已经吸附在第一放热反应器(12)的储氢合金中的氢气沿第二管路系统(40)输送到第一吸热反应器(11)的储氢合金上，实现第一放热反应器(12)与第一吸热反应器(11)之间的压力平衡；上述工作阶段不断依次重复进行，构成完整的控制方法。
10.根据权利要求1所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的反应装置包括内部装有储氢合金的吸热反应器(110)和放热反应器(120)。
11.根据权利要求10所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的管路系统包括第一气缸(131)、第二气缸(132)和管路控制装置(140)；所述的第一气缸(131)的一端与吸热反应器(110)相连通，另一端与抽气泵(150)相连通；所述的第二气缸(132)的一端与放热反应器(120)相连通，另一端与抽气泵(150)相连通；所述的管路控制装置(140)的两端分别与第一气缸(131)和第二气缸(132)相连通。
12.根据权利要求11所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的管路控制装置(140)包括分别与第一气缸(131)和第二气缸(132)相连通的氢气输送管(141)以及安装在氢气输送管(141)上的控制阀(142)。
13.根据权利要求10或12所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的抽气泵(150)包括外壳(151)、第一活塞(150a)、第二活塞(150b)和动力传送机构；所述的第一活塞(150a)可在第一气缸(131)内作往复式直线运动；所述的第二活塞(150b)可在第二气缸(132)内作往复式直线运动；所述的动力传送机构驱动第一活塞(150a)和第二活塞(150b)按照一定相位差分别在第一气缸(131)和第二气缸(132)内作往复式直线运动。
14.根据权利要求13所述的储氢合金空调器的致冷循环系统，其特征在于所述的动力传送机构包括旋转轴(152)、第一连杆(153a)和第二连杆(153b)；所述的旋转轴(152)在外部动力源(图中未示出)的驱动下在外壳(151)内旋转；所述的第一连杆(153a)的一端与第一活塞(150a)相连接，另一端与旋转轴(152)偏心地连接，形成曲柄连杆机构；所述的第二连杆(153b)的一端与第二活塞(150b)相连接，另一端与旋转轴(152)偏心地连接，形成曲柄连杆机构；上述两个曲柄连杆机构的旋转相位差为180度。
15.根据权利要求10所述的储氢合金空调器的致冷循环系统的控制方法，其特征在于步骤1外部动力源(图中未示出)的驱动下旋转轴(152)开始旋转，与此同时，关闭控制阀(142)，这时第二活塞(150b)在第二连杆(153b)的带动下向上运动，将第二气缸(132)内的氢气压入放热反应器(120)的储氢合金内；与此同时，第一活塞(150a)在第一连杆(153a)的带动下向下运动，将吸热反应器(110)的储氢合金中的氢抽吸到第一汽缸(131)内；步骤2旋转轴(152)旋转到第二圈时，开启控制阀(142)，这时第二活塞(150b)在第二连杆(153b)的带动下向下运动，第一活塞(150a)在第一连杆(153a)的带动下向上运动，通过氢气输送管(141)将第一汽缸(131)内的氢气输送到第二气缸(132)内。抽气泵(150)连续运行时，上述步骤1和步骤2不断依次重复，构成该储氢合金空调器的致冷循环系统的完整的控制方法。
全文摘要
本发明提供了一种储氢合金空调器的致冷循环系统及其控制方法，包括内部装有储氢合金的反应装置，其一侧的储氢合金释放出氢气时发生吸热反应，其另一侧的储氢合金吸收氢气时发生放热反应；与所述的反应装置两侧的储氢合金相连通的管路系统，该管路系统可将反应装置一侧释放出的氢气输送到反应装置另一侧；安装在所述的管路系统中并为其提供氢气输送动力的抽气泵。其控制方法包括第一压缩阶段、第一压力平衡阶段、第二压缩阶段和第二压力平衡阶段的循环。本发明的有益效果是体积小、无污染、无噪声、能耗低、效率高。
文档编号F25B25/00GK1474121SQ0212912
公开日2004年2月11日 申请日期2002年8月19日 优先权日2002年8月19日
发明者金寅圭, 洪尙義, 具滋亨, 金映秀, 金志原, 朴柄日, 金敬皓, 洪暎昊, 许庆旭, 姜成熙, 车刚旭, 成时庆 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司