專利名稱：利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)冷暖裝置。特別是一種利用氫氣及儲(chǔ)氫合金之間的反應(yīng)原理來(lái)冷卻或加熱周邊的空氣，從而達(dá)到夏季制冷，冬季制熱目的的，且不涉及室外機(jī)的利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)講，儲(chǔ)氫合金具有儲(chǔ)存氫氣容量大，并且吸入氫氣時(shí)，進(jìn)行放熱反應(yīng)；放出氫氣時(shí)，進(jìn)行吸熱反應(yīng)的特性。因此，利用于熱用泵以及氫氣儲(chǔ)藏器等技術(shù)方面的應(yīng)用。
但是到目前為止，利用上述儲(chǔ)氫合金的特性來(lái)制作成空調(diào)冷暖裝置的技術(shù)只提示為概念，并且利用儲(chǔ)氫合金的空調(diào)冷暖裝置，在效率方面至少要等于傳統(tǒng)空調(diào)冷暖裝置的情況。所以關(guān)于儲(chǔ)氫合金空調(diào)冷暖裝置的結(jié)構(gòu)要素以及組裝結(jié)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)幾乎沒(méi)有進(jìn)展，因此到目前為止尚未達(dá)到實(shí)用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種在傳統(tǒng)空調(diào)冷暖裝置上使用儲(chǔ)氫合金技術(shù)，從而簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明特別是提供利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置的泵裝置，使之連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并能夠得到均勻的制冷制熱效率的利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置及其控制方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置及其控制方法，其裝置包括填充有儲(chǔ)氫合金的數(shù)個(gè)反應(yīng)器；連接于各個(gè)反應(yīng)器之間，并在其內(nèi)部流動(dòng)著氫氣的氫氣流路管；連接于氫氣流路管上，把氫氣從一個(gè)反應(yīng)器強(qiáng)制壓送到另一個(gè)反應(yīng)器里的泵裝置；在連接于泵裝置和個(gè)反應(yīng)器之間的氫氣流路管上，設(shè)有決定氫氣流動(dòng)方向的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的空調(diào)冷暖裝置反復(fù)執(zhí)行如下三個(gè)階段的控制。第一階段為當(dāng)空調(diào)冷暖裝置運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)泵裝置的過(guò)程；第二階段為只要泵裝置一啟動(dòng)，持續(xù)判讀反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的過(guò)程；第三階段為當(dāng)達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)時(shí)，控制連接于某一對(duì)反應(yīng)器的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥，并改變其氫氣流動(dòng)方向的過(guò)程。
如上述說(shuō)明，采用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置，即使擴(kuò)大各反應(yīng)器的大小，其整個(gè)系統(tǒng)的大小相對(duì)反應(yīng)器的大小無(wú)需變大。特別指出的是，本發(fā)明具有均勻的制冷制熱效果，并且能夠最大限度地利用泵裝置的性能。


圖1至圖4是本發(fā)明空調(diào)冷暖裝置的工作狀態(tài)簡(jiǎn)易示意圖；圖5是本發(fā)明空調(diào)冷暖裝置的運(yùn)行控制過(guò)程簡(jiǎn)易示意圖。
其中110.120.130.140反應(yīng)器200氫氣流路管300泵裝置410第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥411.412第一管道421.422第二管道 413.423第三管道414.424第四管道 510.520.530.540送風(fēng)裝置具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的。
如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供的空調(diào)冷暖裝置大體上分為多數(shù)個(gè)反應(yīng)器110、120、130、140；氫氣流路管200；泵裝置300；多數(shù)個(gè)氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410，420來(lái)組成。
其中，各反應(yīng)器110、120、130、140里填充有儲(chǔ)氫合金，在此省略對(duì)其具體結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
上述各反應(yīng)器110、120、130、140具有，吸入氫氣的時(shí)候進(jìn)行放熱反應(yīng)，放出氫氣的時(shí)候進(jìn)行吸熱反應(yīng)的特點(diǎn)。
在本發(fā)明實(shí)例中，把兩個(gè)反應(yīng)器110、120或130、140看成一對(duì)，那么總計(jì)共有兩對(duì)反應(yīng)器。
其中，氫氣流路管200的兩端與各反應(yīng)器110、120、130、140相連，并連通，把氫氣從一對(duì)反應(yīng)器110、130(以下略為“第一反應(yīng)器”和“第三反應(yīng)器”)輸送到另一對(duì)反應(yīng)器120、140(以下略為“第二反應(yīng)器”和“第四反應(yīng)器”)里。
泵裝置300設(shè)置在氫氣流路管200上，把氫氣從一對(duì)反應(yīng)器中強(qiáng)制輸送到另一對(duì)反應(yīng)器里。
泵裝置300可以是傳統(tǒng)的泵或者是壓縮機(jī)，但在此對(duì)其不做限定。
氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410、420設(shè)置于各對(duì)反應(yīng)器110、120、130、140和泵裝置300之間的氫氣流路管200上，決定氫氣流動(dòng)方向。
本發(fā)明中的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410、420為帶有四個(gè)管路的方向控制閥，一共設(shè)置兩個(gè)，且設(shè)置在每?jī)蓚€(gè)反應(yīng)器110和120、130和140與泵裝置300之間。
各自構(gòu)成氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410、420的兩個(gè)管道411和412(以下略為“第一管道”)、421和422(以下略為“第二管道”)，分別連接于泵裝置300的氫氣輸出端和氫氣輸入端；另外兩個(gè)管道413和414(以下略為“第三管道”)、423和424(以下略為“第四管道”)，分別連接于反應(yīng)器110、120、130、140。
即，與第一反應(yīng)器110和第二反應(yīng)器120相連的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410(以下稱為“第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥”)的第一管道411連接于泵裝置300的氫氣輸出端；第二管道412連接于泵裝置300的氫氣輸入端；第三管道413和第四管道414選擇性地連接于第一反應(yīng)器110和第二反應(yīng)器120。
同時(shí)，與第3反應(yīng)器1.30和第4反應(yīng)器140相連的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420(以下稱為“第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥”)的第一管道421也連接于泵裝置300的氫氣輸出端；第二管道422連接于泵裝置300的氫氣輸入端；第三管道423和第四管道424各自選擇性的連接于第三反應(yīng)器130和第四反應(yīng)器140。
特別指出的是，與泵裝置300分別連接著的第二管道412、422在連接管道415、425的作用下，有選擇性的連通于連接在某兩個(gè)反應(yīng)器上的第三管道413、423和連接在另外兩個(gè)反應(yīng)器上的第四管道414、424。
上述的連接管道415、425是在電磁閥(省略視圖)的作用下工作。這種氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410、420的構(gòu)成類似于傳統(tǒng)空調(diào)冷暖裝置中四通轉(zhuǎn)換閥的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明除了上述的結(jié)構(gòu)之外，各反應(yīng)器上還設(shè)置有送風(fēng)裝置510、520、530、540。
送風(fēng)裝置510、520、530、540使經(jīng)過(guò)各反應(yīng)器110、120、130、140后進(jìn)行熱交換的空氣有選擇性的流向室內(nèi)或室外。在此省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。
并且，多個(gè)反應(yīng)器110、120、130、140僅利用了一個(gè)泵裝置300，使之反復(fù)執(zhí)行吸熱或放熱反應(yīng)，進(jìn)而使反應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)的溫度變化達(dá)到最小。
具體來(lái)說(shuō)，在反應(yīng)期間即便有一對(duì)反應(yīng)器要轉(zhuǎn)換反應(yīng)，由于另一對(duì)反應(yīng)器依然執(zhí)行同樣的反應(yīng)，故能夠維持均勻的冷暖溫度。
下面參照附圖1至4以及控制流程圖5，更詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明空調(diào)冷暖裝置的控制過(guò)程。
首先，空調(diào)冷暖裝置運(yùn)行的時(shí)候，控制器(省略示圖)控制氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410、420，使四個(gè)反應(yīng)器110、120、130、140中的某一對(duì)反應(yīng)器吸入氫氣，另外一對(duì)反應(yīng)器放出氫氣。
此時(shí)，流入氫氣的兩個(gè)反應(yīng)器及放出氫氣的兩個(gè)反應(yīng)器為構(gòu)成不同的兩對(duì)反應(yīng)器。
即，如圖1所示，控制器控制連接管道415，使第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的第一管道411和第三管道413相互連通，同時(shí)也使第二管道412和第四管道414相互連通。
對(duì)上述連接管道415的控制是通過(guò)打開(kāi)ON(或關(guān)閉OFF)第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)，即實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)管道之間的有選擇性的連通。
與此同時(shí)，控制器也控制連接管道425，使第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的第一管道421和第三管道423相互連通，同時(shí)也將第二管道422和第四管道424相互連通。
這也是打開(kāi)(ON)第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的電源才能執(zhí)行。
這時(shí)候，第一反應(yīng)器110和第三反應(yīng)器130吸入氫氣，并進(jìn)行放熱反應(yīng)；第二反應(yīng)器120和第四反應(yīng)器140放出氫氣，并進(jìn)行吸熱反應(yīng)。
并且，各送風(fēng)裝置510、520、530、540也同時(shí)啟動(dòng)，使外部空氣經(jīng)過(guò)各反應(yīng)器110、120、130、140，并進(jìn)行熱交換，且有選擇性的將上述熱交換后的空氣向室內(nèi)或室外輸送。
在上述過(guò)程執(zhí)行當(dāng)中，控制器不斷判讀各反應(yīng)器110、120、130、140的反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)。
在此，上述反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)指的是在各反應(yīng)器110、120、130、140中氫氣的吸入或放出達(dá)到必要程度之后，改變其氫氣的流動(dòng)方向，進(jìn)而轉(zhuǎn)換各反應(yīng)器110、120、130、140反應(yīng)的始點(diǎn)。
有兩種方法可以設(shè)定反應(yīng)轉(zhuǎn)換周期1.定時(shí)的方法。2.提前設(shè)定各反應(yīng)器110、120、130、140的反應(yīng)允許溫度或壓力值，然后再測(cè)定其溫度或壓力值，即可確定反應(yīng)轉(zhuǎn)換周期。在本發(fā)明中是通過(guò)定時(shí)的方法進(jìn)行反應(yīng)的轉(zhuǎn)換。
假如，通過(guò)上述的一系列過(guò)程，達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的時(shí)候，控制器控制第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410來(lái)執(zhí)行第一反應(yīng)器110和第二反應(yīng)器120的反應(yīng)轉(zhuǎn)換。
即，達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的時(shí)候，第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的連接管道425開(kāi)始工作，使第一管道421和第四管道424相互連通，同時(shí)也使第二管道422和第三管道423相互連通。
如圖2所示，這是在關(guān)閉OFF第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的情況下進(jìn)行。
這時(shí)，第一反應(yīng)器110放出氫氣，并進(jìn)行吸熱反應(yīng)；第二反應(yīng)器120吸入氫氣，并進(jìn)行放熱反應(yīng)。
當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)器110和第二反應(yīng)器120進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)，由于各反應(yīng)器110、120的瞬間的溫度變化，通過(guò)各反應(yīng)器110、120的空氣不能進(jìn)行熱交換。
但是，在上述過(guò)程中第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的電源始終處于打開(kāi)(ON)狀態(tài)，故第三反應(yīng)器130繼續(xù)進(jìn)行放熱反應(yīng)，而第四反應(yīng)器140繼續(xù)進(jìn)行吸熱反應(yīng)，進(jìn)而可以持續(xù)進(jìn)行室內(nèi)的制冷或制熱。
還有，在上述過(guò)程進(jìn)行當(dāng)中，控制器持續(xù)判讀反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)。如果達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)，控制器維持第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的電源關(guān)閉(OFF)狀態(tài)，同時(shí)也關(guān)閉(OFF)第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的電源，使第三反應(yīng)器130和第四反應(yīng)器140之間進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)換。
即，由于第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的電源切斷，連接管道425恢復(fù)到原狀態(tài)，故第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的第一管道421和第四管道424相互連通，同時(shí)第二管道422和第三管道423也相互連通。
進(jìn)而，第三反應(yīng)器130放出氫氣，并進(jìn)行吸熱反應(yīng)；第四反應(yīng)器140吸入氫氣，并進(jìn)行放熱反應(yīng)。
此時(shí)，如圖3所示，第一反應(yīng)器110繼續(xù)放出氫氣，并繼續(xù)進(jìn)行吸熱反應(yīng)；第二反應(yīng)器120繼續(xù)吸入氫氣，并繼續(xù)進(jìn)行放熱反應(yīng)。
當(dāng)上述反應(yīng)轉(zhuǎn)換執(zhí)行完畢后，再次達(dá)到新的反應(yīng)轉(zhuǎn)換周期時(shí)，控制器打開(kāi)(ON)第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的電源，使第一反應(yīng)器110和第二反應(yīng)器120之間進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)換。
具體來(lái)講，對(duì)第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410接通電源，連接管道415開(kāi)始工作，使第一氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥410的第一管道411和第三管道413相互連通，同時(shí)第二管道412和第四管道414也相互連通。
進(jìn)而，第一反應(yīng)器110吸入氫氣，并進(jìn)行放熱反應(yīng)；同時(shí)，第二反應(yīng)器120放出氫氣，并進(jìn)行吸熱反應(yīng)。
這時(shí)候，如圖4所示，第三反應(yīng)器130持續(xù)放出氫氣，并持續(xù)進(jìn)行吸熱反應(yīng)；同時(shí)，第四反應(yīng)器140持續(xù)吸入氫氣，并持續(xù)進(jìn)行放熱反應(yīng)。
前述的一系列過(guò)程，順次進(jìn)行，并各反應(yīng)器110、120、130、140的反應(yīng)轉(zhuǎn)換執(zhí)行完一個(gè)循環(huán)后，又重新執(zhí)行如圖1所示狀態(tài)的反應(yīng)轉(zhuǎn)換，并反復(fù)執(zhí)行如上所述過(guò)程。
即，在如圖4所示的狀態(tài)下，進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)，第一反應(yīng)器110和第三反應(yīng)器130吸入氫氣，并進(jìn)行放熱反應(yīng)；第二反應(yīng)器120和第四反應(yīng)器140放出氫氣，并進(jìn)行吸熱反應(yīng)。
上述過(guò)程是在打開(kāi)(ON)第二氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥420的電源情況下進(jìn)行的。上述的始點(diǎn)還可根據(jù)情況所需來(lái)確定。
綜上所述，在整個(gè)過(guò)程中，泵裝置300能夠以均勻的負(fù)載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，各反應(yīng)器110、120、130、140的制冷或制熱效率也能夠持續(xù)維持均勻。
權(quán)利要求
1.一種利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置，其特征在于，包括填充有儲(chǔ)氫合金的數(shù)個(gè)反應(yīng)(110、120、130、140)；連接于各個(gè)反應(yīng)器(110、120、130、140)之間，并在其內(nèi)部流動(dòng)著氫氣的氫氣流路管(200)；連接于氫氣流路管(200)上，把氫氣從一個(gè)反應(yīng)器強(qiáng)制壓送到另一個(gè)反應(yīng)器里的泵裝置(300)；在連接于泵裝置(300)和個(gè)反應(yīng)器(110、120、130、140)之間的氫氣流路管(200)上，設(shè)有決定氫氣流動(dòng)方向的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥(410、412)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置，其特征在于，由兩個(gè)反應(yīng)器組成一對(duì)，且總共設(shè)置兩對(duì)反應(yīng)器(110、130)、(120、140)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置，其特征在于，在每?jī)蓚€(gè)反應(yīng)器(110和120)、(130和140)與泵裝置(300)之間分別設(shè)置氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥(410、412)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置，其特征在于，各氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥(410、412)由方向控制閥構(gòu)成，其上的兩條管路分別連接于泵裝置(300)的氫氣輸入端和氫氣輸出端，其上的另外兩條管路分別連接于各對(duì)的反應(yīng)器上。
5.一種利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置的控制方法，其特征在于，該控制方法包括以下三個(gè)階段，其第一階段為當(dāng)空調(diào)冷暖裝置運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)泵裝置的過(guò)程；第二階段為只要泵裝置一啟動(dòng)，持續(xù)判讀反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的過(guò)程；第三階段為當(dāng)達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)時(shí)，控制連接于某一對(duì)反應(yīng)器的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥，并改變其氫氣流動(dòng)方向的過(guò)程；以上三個(gè)階段在整個(gè)控制過(guò)程中依次反復(fù)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置的控制方法，其特征在于，所述的反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的判讀為在以下三個(gè)始點(diǎn)中，即在(1).設(shè)定時(shí)間周期的始點(diǎn)，(2).依各反應(yīng)器的溫度或壓力所需的反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)，(3).所需要的始點(diǎn)中，這三個(gè)始點(diǎn)中至少確定一個(gè)始點(diǎn)的到達(dá)與否。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種利用儲(chǔ)氫合金技術(shù)的空調(diào)冷暖裝置及其控制方法，裝置包括填充有儲(chǔ)氫合金的數(shù)個(gè)反應(yīng)器；連接于各個(gè)反應(yīng)器之間的氫氣流路管；連接于氫氣流路管上的泵裝置；在連接于泵裝置和個(gè)反應(yīng)器之間的氫氣流路管上的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥。方法是使空調(diào)冷暖裝置反復(fù)執(zhí)行如下三個(gè)階段的控制，(1)當(dāng)空調(diào)冷暖裝置運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)泵裝置的過(guò)程；(2)只要泵裝置一啟動(dòng)，持續(xù)判讀反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)的過(guò)程；(3)當(dāng)達(dá)到反應(yīng)轉(zhuǎn)換始點(diǎn)時(shí)，控制連接于某一對(duì)反應(yīng)器的氫氣流動(dòng)轉(zhuǎn)向閥，并改變其氫氣流動(dòng)方向的過(guò)程。本發(fā)明，即使擴(kuò)大各反應(yīng)器的大小，其整個(gè)系統(tǒng)的大小相對(duì)反應(yīng)器的大小無(wú)需變大。本發(fā)明具有均勻的制冷制熱效果，并且能夠最大限度地利用泵裝置的性能。
文檔編號(hào)F24F3/00GK1548856SQ03129710
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者金仁奎, 洪尚義, 具茲亨, 金映秀, 金志原, 樸炳一, 金敬皓, 金奎晸, 洪暎昊, 金陽(yáng)昊, 姜成熙, 金慶道, 許慶旭, 成時(shí)慶, 李東赫, 姜?jiǎng)倜? 裴英株 申請(qǐng)人:樂(lè)金電子(天津)電器有限公司