專利名稱：利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空調冷暖裝置。特別是一種利用氫氣及儲氫合金之間的反應原理來冷卻或加熱周邊的空氣，從而達到夏季制冷，冬季制熱目的的，且不涉及室外機的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置及其控制方法。
背景技術：
一般來講，儲氫合金具有儲存氫氣容量大，并且吸入氫氣時，進行放熱反應；放出氫氣時，進行吸熱反應的特性。因此，利用于熱用泵以及氫氣儲藏器等技術方面的應用。
但是到目前為止，利用上述儲氫合金的特性來制作成空調冷暖裝置的技術只提示為概念，并且利用儲氫合金的空調冷暖裝置，在效率方面至少要等于傳統(tǒng)空調冷暖裝置的情況。所以關于儲氫合金空調冷暖裝置的結構要素以及組裝結構的研究和開發(fā)幾乎沒有進展，因此到目前為止尚未達到實用化。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種在傳統(tǒng)空調冷暖裝置上使用儲氫合金技術，從而簡化了整體結構。本發(fā)明特別是提供利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置的泵裝置，使之連續(xù)運轉，并能夠得到均勻的制冷制熱效率的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置及其控制方法。
本發(fā)明所采用的技術方案是一種利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置及其控制方法，其裝置包括填充有儲氫合金的數(shù)個反應器；連接于各個反應器之間，并在其內部流動著氫氣的氫氣流路管；連接于氫氣流路管上，把氫氣從一個反應器強制壓送到另一個反應器里的泵裝置；在連接于泵裝置和個反應器之間的氫氣流路管上，設有決定氫氣流動方向的氫氣流動轉向閥。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的空調冷暖裝置反復執(zhí)行如下三個階段的控制。第一階段為當空調冷暖裝置運行時，啟動泵裝置的過程；第二階段為只要泵裝置一啟動，持續(xù)判讀反應轉換始點的過程；第三階段為當達到反應轉換始點時，控制連接于某一對反應器的氫氣流動轉向閥，并改變其氫氣流動方向的過程。
如上述說明，采用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，即使擴大各反應器的大小，其整個系統(tǒng)的大小相對反應器的大小無需變大。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)明空調冷暖裝置的工作狀態(tài)簡易示意圖；圖5是本發(fā)明空調冷暖裝置的運行控制過程簡易示意圖。
其中110.120.130.140反應器200氫氣流路管300泵裝置410第一氫氣流動轉向閥420第二氫氣流動轉向閥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送風裝置具體實施方式
下面結合附圖給出具體實施例，進一步說明本發(fā)明是如何實現(xiàn)的。
如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供的空調冷暖裝置大體上分為多數(shù)個反應器110、120、130、140；氫氣流路管200；泵裝置300；多數(shù)個氫氣流動轉向閥410，420來組成。
其中，各反應器110、120、130、140里填充有儲氫合金，在此省略對其具體結構的說明。
上述各反應器110、120、130、140具有，吸入氫氣的時候進行放熱反應，放出氫氣的時候進行吸熱反應的特點。
在本發(fā)明實例中，把兩個反應器110、120或130、140看成一對，那么總計共有兩對反應器。
其中，氫氣流路管200的兩端與各反應器110、120、130、140相連，并連通，把氫氣從一對反應器110、130(以下略為“第一反應器”和“第三反應器”)輸送到另一對反應器120、140(以下略為“第二反應器”和“第四反應器”)里。
泵裝置300設置在氫氣流路管200上，把氫氣從一對反應器中強制輸送到另一對反應器里。
泵裝置300可以是傳統(tǒng)的泵或者是壓縮機，但在此對其不做限定。
氫氣流動轉向閥410、420設置于各對反應器110、120、130、140和泵裝置300之間的氫氣流路管200上，決定氫氣流動方向。
本發(fā)明中的氫氣流動轉向閥410、420為帶有四個管路的方向控制閥，一共設置兩個，且設置在每兩個反應器110和120、130和140與泵裝置300之間。
各自構成氫氣流動轉向閥410、420的兩個管道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”)，分別連接于反應器110、120、130、140。
即，與第一反應器110和第二反應器120相連的氫氣流動轉向閥410(以下稱為“第一氫氣流動轉向閥”)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器110和第二反應器120。
同時，與第3反應器1.30和第4反應器140相連的氫氣流動轉向閥420(以下稱為“第二氫氣流動轉向閥”)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器130和第四反應器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反應器上的第三管道413、423和連接在另外兩個反應器上的第四管道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。這種氫氣流動轉向閥410、420的構成類似于傳統(tǒng)空調冷暖裝置中四通轉換閥的結構。
本發(fā)明除了上述的結構之外，各反應器上還設置有送風裝置510、520、530、540。
送風裝置510、520、530、540使經過各反應器110、120、130、140后進行熱交換的空氣有選擇性的流向室內或室外。在此省略對其的詳細說明。
并且，多個反應器110、120、130、140僅利用了一個泵裝置300，使之反復執(zhí)行吸熱或放熱反應，進而使反應轉換時的溫度變化達到最小。
具體來說，在反應期間即便有一對反應器要轉換反應，由于另一對反應器依然執(zhí)行同樣的反應，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，更詳細的說明本發(fā)明空調冷暖裝置的控制過程。
首先，空調冷暖裝置運行的時候，控制器(省略示圖)控制氫氣流動轉向閥410、420，使四個反應器110、120、130、140中的某一對反應器吸入氫氣，另外一對反應器放出氫氣。
此時，流入氫氣的兩個反應器及放出氫氣的兩個反應器為構成不同的兩對反應器。
即，如圖1所示，控制器控制連接管道415，使第一氫氣流動轉向閥410的第一管道411和第三管道413相互連通，同時也使第二管道412和第四管道414相互連通。
對上述連接管道415的控制是通過打開ON(或關閉OFF)第一氫氣流動轉向閥410的電源來實現(xiàn)，即實現(xiàn)上述各個管道之間的有選擇性的連通。
與此同時，控制器也控制連接管道425，使第二氫氣流動轉向閥420的第一管道421和第三管道423相互連通，同時也將第二管道422和第四管道424相互連通。
這也是打開(ON)第二氫氣流動轉向閥420的電源才能執(zhí)行。
這時候，第一反應器110和第三反應器130吸入氫氣，并進行放熱反應；第二反應器120和第四反應器140放出氫氣，并進行吸熱反應。
并且，各送風裝置510、520、530、540也同時啟動，使外部空氣經過各反應器110、120、130、140，并進行熱交換，且有選擇性的將上述熱交換后的空氣向室內或室外輸送。
在上述過程執(zhí)行當中，控制器不斷判讀各反應器110、120、130、140的反應轉換始點。
在此，上述反應轉換始點指的是在各反應器110、120、130、140中氫氣的吸入或放出達到必要程度之后，改變其氫氣的流動方向，進而轉換各反應器110、120、130、140反應的始點。
有兩種方法可以設定反應轉換周期1.定時的方法。2.提前設定各反應器110、120、130、140的反應允許溫度或壓力值，然后再測定其溫度或壓力值，即可確定反應轉換周期。在本發(fā)明中是通過定時的方法進行反應的轉換。
假如，通過上述的一系列過程，達到反應轉換始點的時候，控制器控制第一氫氣流動轉向閥410來執(zhí)行第一反應器110和第二反應器120的反應轉換。
即，達到反應轉換始點的時候，第一氫氣流動轉向閥420的連接管道425開始工作，使第一管道421和第四管道424相互連通，同時也使第二管道422和第三管道423相互連通。
如圖2所示，這是在關閉OFF第一氫氣流動轉向閥410的情況下進行。
這時，第一反應器110放出氫氣，并進行吸熱反應；第二反應器120吸入氫氣，并進行放熱反應。
當?shù)谝环磻?10和第二反應器120進行反應轉換時，由于各反應器110、120的瞬間的溫度變化，通過各反應器110、120的空氣不能進行熱交換。
但是，在上述過程中第二氫氣流動轉向閥420的電源始終處于打開(ON)狀態(tài)，故第三反應器130繼續(xù)進行放熱反應，而第四反應器140繼續(xù)進行吸熱反應，進而可以持續(xù)進行室內的制冷或制熱。
還有，在上述過程進行當中，控制器持續(xù)判讀反應轉換始點。如果達到反應轉換始點，控制器維持第一氫氣流動轉向閥410的電源關閉(OFF)狀態(tài)，同時也關閉(OFF)第二氫氣流動轉向閥420的電源，使第三反應器130和第四反應器140之間進行反應轉換。
即，由于第二氫氣流動轉向閥420的電源切斷，連接管道425恢復到原狀態(tài)，故第二氫氣流動轉向閥420的第一管道421和第四管道424相互連通，同時第二管道422和第三管道423也相互連通。
進而，第三反應器130放出氫氣，并進行吸熱反應；第四反應器140吸入氫氣，并進行放熱反應。
此時，如圖3所示，第一反應器110繼續(xù)放出氫氣，并繼續(xù)進行吸熱反應；第二反應器120繼續(xù)吸入氫氣，并繼續(xù)進行放熱反應。
當上述反應轉換執(zhí)行完畢后，再次達到新的反應轉換周期時，控制器打開(ON)第一氫氣流動轉向閥410的電源，使第一反應器110和第二反應器120之間進行反應轉換。
具體來講，對第一氫氣流動轉向閥410接通電源，連接管道415開始工作，使第一氫氣流動轉向閥410的第一管道411和第三管道413相互連通，同時第二管道412和第四管道414也相互連通。
進而，第一反應器110吸入氫氣，并進行放熱反應；同時，第二反應器120放出氫氣，并進行吸熱反應。
這時候，如圖4所示，第三反應器130持續(xù)放出氫氣，并持續(xù)進行吸熱反應；同時，第四反應器140持續(xù)吸入氫氣，并持續(xù)進行放熱反應。
前述的一系列過程，順次進行，并各反應器110、120、130、140的反應轉換執(zhí)行完一個循環(huán)后，又重新執(zhí)行如圖1所示狀態(tài)的反應轉換，并反復執(zhí)行如上所述過程。
即，在如圖4所示的狀態(tài)下，進行反應轉換時，第一反應器110和第三反應器130吸入氫氣，并進行放熱反應；第二反應器120和第四反應器140放出氫氣，并進行吸熱反應。
上述過程是在打開(ON)第二氫氣流動轉向閥420的電源情況下進行的。上述的始點還可根據(jù)情況所需來確定。
綜上所述，在整個過程中，泵裝置300能夠以均勻的負載連續(xù)運轉。同時，各反應器110、120、130、140的制冷或制熱效率也能夠持續(xù)維持均勻。
權利要求
1.一種利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，其特征在于，包括填充有儲氫合金的數(shù)個反應(110、120、130、140)；連接于各個反應器(110、120、130、140)之間，并在其內部流動著氫氣的氫氣流路管(200)；連接于氫氣流路管(200)上，把氫氣從一個反應器強制壓送到另一個反應器里的泵裝置(300)；在連接于泵裝置(300)和個反應器(110、120、130、140)之間的氫氣流路管(200)上，設有決定氫氣流動方向的氫氣流動轉向閥(410、412)。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，其特征在于，由兩個反應器組成一對，且總共設置兩對反應器(110、130)、(120、140)。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，其特征在于，在每兩個反應器(110和120)、(130和140)與泵裝置(300)之間分別設置氫氣流動轉向閥(410、412)。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，其特征在于，各氫氣流動轉向閥(410、412)由方向控制閥構成，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的反應器上。
5.一種利用儲氫合金技術的空調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階段，其第一階段為當空調冷暖裝置運行時，啟動泵裝置的過程；第二階段為只要泵裝置一啟動，持續(xù)判讀反應轉換始點的過程；第三階段為當達到反應轉換始點時，控制連接于某一對反應器的氫氣流動轉向閥，并改變其氫氣流動方向的過程；以上三個階段在整個控制過程中依次反復進行。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置的控制方法，其特征在于，所述的反應轉換始點的判讀為在以下三個始點中，即在(1).設定時間周期的始點，(2).依各反應器的溫度或壓力所需的反應轉換始點，(3).所需要的始點中，這三個始點中至少確定一個始點的到達與否。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置及其控制方法，裝置包括填充有儲氫合金的數(shù)個反應器；連接于各個反應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反應器之間的氫氣流路管上的氫氣流動轉向閥。方法是使空調冷暖裝置反復執(zhí)行如下三個階段的控制，(1)當空調冷暖裝置運行時，啟動泵裝置的過程；(2)只要泵裝置一啟動，持續(xù)判讀反應轉換始點的過程；(3)當達到反應轉換始點時，控制連接于某一對反應器的氫氣流動轉向閥，并改變其氫氣流動方向的過程。本發(fā)明，即使擴大各反應器的大小，其整個系統(tǒng)的大小相對反應器的大小無需變大。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F24F3/00GK1548856SQ03129710
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權日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, 金陽昊, 姜成熙, 金慶道, 許慶旭, 成時慶, 李東赫, 姜勝敏, 裴英株 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司