利用储氢合金的空调冷暖装置及其控制方法

文档序号:4781669阅读:319来源:国知局
专利名称:利用储氢合金的空调冷暖装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调冷暖装置,特别是涉及利用氢气和储氢合金之间的相关吸热或放热反应,使周围空气冷却或加热的无需室外机的利用储氢合金的空调冷暖装置及其控制方法。
背景技术
在一般情况下,氢气向储氢合金附着时,发生放热反应;当氢气从储氢合金放出时,发生吸热反应;并且储氢合金对氢气的储藏容量大,故可应用在热泵或氢气储藏装置等领域。
但是在以往,利用的储氢合金可以实现空调冷暖装置只是简单理论上的东西,并没有具体考虑储氢合金的特性而制造出相关装置。特别是要制造利用储氢合金的空调冷暖装置,其装置的效率至少要与现有的利用冷媒的空调冷暖装置相当,但是对相应结构部件的相互关系及其安装没有研究,故没有达到实用化的效果。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种在现有的空调冷暖装置的基础上结合利用储氢合金的技术,使整体的系统简单化,而且当利用储氢合金的空调冷暖装置开始工作或再启动时,防止氢气向压力相对大的反应器流入,进而防止切换氢气流动方向的阀门工作不良,能使空调冷暖装置的工作顺畅的利用储氢合金的空调冷暖装置及其控制方法。
本发明所采用的技术方案是一种利用储氢合金的空调冷暖装置,包括有填充有储氢合金的一对反应器;与各反应器相连、内部流动着氢气的氢气流路管;与氢气流路管相连、从一个反应器向另一个反应器强制压送氢气的泵装置;设置在氢气流路管和泵装置之间、调整氢气压送方向的氢气流动导向装置;设置在各氢气流路管上,测定各反应器压力的至少一个以上的压力测定装置;为了使外部空气流经各反应器,将外部空气强制循环的送风装置。
利用储氢合金的空调冷暖装置的控制方法,包括确认空调冷暖装置开始工作控制信号发生与否的第一阶段;当控制信号被输入时,从压力测定装置接收各反应器压力值的第二阶段;将接收的各反应器的压力值做比较的第三阶段;以比较结果为基准控制氢气流动导向装置,使氢气从压力大的反应器向压力小的反应器流动的第四阶段。
如上所述,本发明的利用储氢合金技术的空调冷暖装置,即使各反应器体积变大,其整体的系统体积相对反应器而言不需加大。特别强调的是本发明的利用储氢合金技术的空调冷暖装置,开始运转或重新运转时,避免了氢气向氢气量相对多的反应器流动,进而防止了切换氢气流动方向的阀的工作不良,使系统顺利进行制冷或制热。


图1、图2是本发明的空调冷暖装置工作状态的示意图;图3是本发明实施例的空调冷暖装置运转控制过程示意图;图4是本发明第二实施例的空调冷暖装置运转控制过程示意图。
其中110、120反应器 200氢气流路管300泵装置 400送风装置500氢气流动导向装置 510、520、530、540管路550连接管路 610、620压力测定装置具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例,进一步说明本发明是如何实现的。
如图1、图2所示,本发明的利用储氢合金的空调冷暖装置,大体上包括一对反应器110、120;氢气流路管200;泵装置300;送风装置400;氢气流动导向装置500;压力测定装置610、620。
各反应器110、120包括填充有储氢合金的容器和与容器接触后增大与外部空气的热交换面积的热交换条。在此省略对反应器具体形状的图示。
对于反应器110、120,当氢气被灌入时发生放热反应,并加热周围空气;当氢气被放出时发生吸热反应,并冷却周围空气。
氢气流路管200,其两端与各反应器110、120贯通相连,通过氢气流动导向装置500使氢气从一个反应器(下称“第一反应器”)向另一个反应器(下称“第二反应器”)流动。
泵装置300设置在氢气流路管200的管路上,将流动在氢气流路管200中的氢气从一个反应器向另一个反应器强制压送。
泵装置300可以使用通常意义上的泵或者压缩机等,在此不做限定。
还有送风装置400使外部空气强制流经各反应器110、120,把热交换后的空气向室内或者室外排除。
氢气流动导向装置500设置在氢气流路管200和泵装置300之间,并控制氢气的压送方向。
氢气流动导向装置500由带有四个管路510、520、530、540的方向控制阀组成。
此时,组成氢气流动导向装置500的两条管路(下称“第一管路”及“第二管路”)510、520与泵装置300的氢气流出端和氢气流入端分别相连;另外两条管路(下称“第三管路”及“第四管路”)530、540与各反应器110、120分别相连。
与泵装置300的氢气流入端相连的第二管路520通过连接管路550,和与第一反应器110相连的第三管路530及与第二反应器120相连的第四管路540有选择性地相连。
连接管路550通过电磁阀(图中未示)动作。由于氢气流动导向装置500的结构与作为方向控制阀的四通阀基本相似,故在此不做详细说明。
压力测定装置610、620分别设置在氢气流路管200上,并测定各反应器110、120的压力。
因各压力测定装置610、620分别设置在氢气流路管200位于氢气向各反应器110、120流入或排出端,通过氢气向各反应器110、120流入或排出端,进而能够准确测定各反应器110、120的压力。
即,其中一个压力测定装置(下称“第一压力测定装置”)610测定第一反应器110内部的氢气压力;另外一个压力测定装置(下称“第二压力测定装置”)620测定第二反应器120内部的氢气压力。
压力测定装置610、620由压力传感器构成。压力传感器能够将被测定的压力转换为电信号,向控制器(图中未示)输入。
以下,参照图3叙述如上所述结构的利用储氢合金的空调冷暖装置的运行控制方法。
首先,使用者为了驱动空调冷暖装置而对控制器进行控制,当控制器确认了开始驱动控制信号的输入后,便接收各压力测定装置610、620传来的各反应器110、120上的压力值。
此时,第一压力测定装置610测定氢气流路管200的各部位中与第一反应器110相连的氢气流入或流出端的压力;同时第二压力测定装置620测定氢气流路管200的各部位中与第二反应器120相连的氢气流入或流出侧的压力。
被各压力测定装置610、620测定的压力向控制器传送,进而控制器就接收和确认各反应器110、120上的压力值。
控制器对确认后的各反应器110、120上的压力值进行比较。
当第一反应器110上的压力值大于第二反应器120时,控制器就如图1所示,将构成氢气流动导向装置500的电磁阀接通电源,使第一管路510和第四管路540连通;同时也将第二管路520和第三管路530通过连接管路550相连通。
即,第一反应器110上的压力大于第二反应器120上的压力时,能够判断出第一反应器110内部的氢气量多于第二反应器120内部的氢气量,故控制各管路,将第一反应器内部的氢气输送到第二反应器里。
如上所述的控制过程可以事先防止由于氢气的过多充填而引起的各反应器110、120的热化。
若没有如上所述的控制过程,当构成氢气流动导向装置500的电磁阀在开启(ON)状态的情况下其动作被中断,而系统再次重新启动时,控制器就误判断电磁阀为关闭(OFF)状态。也就是说,即便第二反应器120内部的氢气不足,也要向第一反应器110输送氢气,进而引起由于氢气不足的氢气流动导向装置500的工作不良。同时,由于第一反应器110对氢气的吸入过多,其性能也会下降。
在本发明的如上所述的控制过程中,对空调冷暖装置接入电源时,可事先防止控制器误判断电磁阀的最初状态,即为关闭(OFF)状态,以至在后续控制过程中出现问题。
根据本发明对氢气流动的控制,可将氢气从压力大的反应器向压力小的反应器流动。
在如前所述的一系列控制过程中,对被测定的压力进行比较时,若第一反应器110的压力小于第二反应器120的压力,则控制器切断对构成氢气流动导向装置500的电磁阀的电源,使第一管路510和第三管路530连通,同时也将第二管路520和第四管路540通过连接管路550连通,以上的状态如图2所示。
如上所述,对氢气流动导向装置的控制完毕后,控制器再控制泵装置300,继续将压力大的反应器内部的氢气向压力小的反应器内部压送。
即,如果第一反应器110内部的压力大于第二反应器120内部的压力,那么将氢气从第一反应器110向第二反应器120压送。
以上控制过程的可实现是由于构成氢气流动导向装置500的连接管路550将第一管路510和第四管路540连通,而且也可以将第二管路520和第三管路530连通。
这样,第一反应器110内的储氢合金由于释放氢气,故发生吸热反应;同时第二反应器内的储氢合金吸入氢气,故发生放热反应。
同时,控制器控制各送风装置400将外部空气强制循环。
由于各反应器110、120进行吸热或放热反应,故流经各反应器110、120的外部空气被冷却或加热,并向室内或室外排出。
在如上所述的一系列过程中,若没有到反应器的反应相互转换的时间,则继续进行;若到了反应器的反应相互转换的时间,那么控制器控制氢气流动导向装置500,将第二反应器内的氢气向第一反应器压送,将反应转换后在没有反应器热化的情况下使热交换顺利进行。
当然,在如上所述情况下,要将外部空气的流动方向向反方向控制。
即,在制冷运转过程中,要把冷却的空气持续向室内排出,同时要把加热的空气持续向室外排出;在制热运转过程中,要把冷却的空气持续向室外排出,同时要把加热的空气持续向室内排出。
此时的反应转换时间为将一个反应器中灌满的氢气向另一个反应器压送的时间周期,如此转换反应的目的在于事先防止反应器由于氢气的过多吸入而引起的热化。
在本发明的如上所述空调冷暖装置的控制过程中,测定及比较各反应器的压力,再控制氢气流动导向装置的各管路等,不一定是在空调冷暖装置的电源开启(ON)状态下进行。
即,如图4所示,当室内温度达到预先设置的温度,空调冷暖装置维持暂时停止运转状态下,若使用者重新启动运转,也要对氢气流动导向装置进行如上所述的控制。
权利要求
1.一种利用储氢合金的空调冷暖装置,其特征在于,包括有填充有储氢合金的一对反应器(110、120);与各反应器(110、120)相连、内部流动着氢气的氢气流路管(200);与氢气流路管(200)相连、从一个反应器向另一个反应器强制压送氢气的泵装置(300);设置在氢气流路管(200)和泵装置(300)之间、调整氢气压送方向的氢气流动导向装置(500);设置在各氢气流路管(200)上,测定各反应器(110、120)压力的至少一个以上的压力测定装置(610、620);为了使外部空气流经各反应器,将外部空气强制循环的送风装置(400)。
2.根据权利要求1所述的利用储氢合金的空调冷暖装置,其特征在于氢气流动导向装置(500)包括有分别设置在泵装置(300)的氢气流出端和氢气流入端的两条管路(510、520);分别连接于各反应器(110、120)的另外两条管路(530、540),以及方向控制阀。
3.根据权利要求1所述的利用储氢合金的空调冷暖装置,其特征在于压力测定装置(610、620),分别设置在氢气流路管(200)的各部位中的氢气向反应器(110、120)流入或排出的一端。
4.根据权利要求1所述的利用储氢合金的空调冷暖装置,其特征在于压力测定装置(610、620),采用压力传感器。
5.一种利用储氢合金的空调冷暖装置的控制方法,其特征在于,包括确认空调冷暖装置开始工作控制信号发生与否的第一阶段;当控制信号被输入时,从压力测定装置(610、620)接收各反应器(110、120)压力值的第二阶段;将接收的各反应器(110、120)的压力值做比较的第三阶段;以比较结果为基准控制氢气流动导向装置(500),使氢气从压力大的反应器向压力小的反应器流动的第四阶段。
6.根据权利要求5所述的利用储氢合金的空调冷暖装置的控制方法,其特征在于第一阶段的运转为,空调冷暖装置从暂时停止状态重新再运转状态或空调冷暖装置的电源关闭(OFF)状态后,被使用者的操作开启(ON)状态。
7.根据权利要求5所述的利用储氢合金的空调冷暖装置的控制方法,其特征在于第四阶段,是通过氢气流动导向装置(500)的管路流通的变更来控制氢气的流动方向。
全文摘要
一种利用储氢合金的空调冷暖装置及其控制方法,其装置有填充有储氢合金的一对反应器;与各反应器相连的氢气流路管;与氢气流路管相连的泵装置;设置在氢气流路管和泵装置之间的氢气流动导向装置;设置在各氢气流路管上的压力测定装置;以及送风装置。其控制方法,包括1.确认空调冷暖装置开始工作控制信号发生与否;2.当控制信号被输入时,从压力测定装置接收各反应器压力值;3.将接收的各反应器的压力值做比较;4.以比较结果为基准控制氢气流动导向装置,使氢气从压力大的反应器向压力小的反应器流动。本发明的空调冷暖装置,即使各反应器体积变大,其整体的系统体积相对反应器而言不需加大。本发明可使系统顺利进行制冷或制热。
文档编号F25B49/04GK1532476SQ0312085
公开日2004年9月29日 申请日期2003年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者金仁奎, 具兹享, 金映秀, 金志原, 朴炳一, 金敬晧, 洪尚义, 金奎晸, 金阳昊, 洪暎昊, 姜成熙, 金庆道, 许庆旭, 成时庆, 李东赫, 姜胜敏, 车刚旭, 裴英珠 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司
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