专利名称：一种金属氢化物空调装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调装置，特别涉及一种金属氢化物空调装置。
技术背景传统的空调系统是蒸汽压缩式制冷空调系统，如图3所示，它由压缩机31、冷凝器32、节流膨胀阀33、蒸发器34等组成。首先氟利昂制冷剂在压缩机31中被压缩成高压气体，并经管道输送至冷凝器32被风或水冷却而凝结为液态氟利昂后经节流阀膨胀阀33降温，最后在需要空调的房间内的蒸发器34中吸热蒸发为气态返回压缩机吸口完成一个循环。这种膨胀压缩式的制冷空调装置能耗高、设备庞大、结构复杂、系统中存在高压隐患，运转机械压缩机故障率高，且形成噪音污染，尤其是使用破坏大气臭氧层的氟利昂制冷剂，产生温室效应，危及人类生存环境。
发明内容
本实用新型的目的在于，克服上述蒸汽压缩式制冷空调的不足而提供一种节能环保、系统简单、结构紧凑、运转可靠的金属氢化物空调装置。
本实用新型的技术方案如下本实用新型提供的金属氢化物空调装置，如见图1、图2-1、图2-2、图2-3和图2-4所示，包括结构基本相同的热端机100和冷端机200；所述热端机100和冷端机200的结构分别为均包括一箱体1，该箱体1前面板的上、下部分别设有冷风出口41和冷风进口31；箱体1后面板的上、下部分别设有热风出口61和热风进口51，所述的冷风进口31和热风进口51的内侧各设置一电动进风阀71，两电动进风阀71之间设有一出风口向上的风机81，热端机100的风机81正上方安装一内部充装高温储氢合金的热端金属氢化物反应器91；冷端机200的风机81正上方安装一内部充装高温储氢合金的冷端金属氢化物反应器101；所述金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101上方的左、右两侧均分别设有电动送风阀11(详见图2-4的C-C剖面图)，其左侧电动送风阀11与热风出口61之间由弯道12连接；其右侧电动送风阀11与冷风出口41之间由另一弯道12连接；所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间的连通管路13上设有氢气电磁阀14，以控制氢气在所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间的流动；所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间的连通管路13上设有与氢气源相通的三通，三通与氢气源之间的管路上设有手动充气阀15；所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101内充填的高温储氢合金为稀土系储氢合金、钛铁系储氢合金、镁系储氢合金、锆系储氢合金或非晶态金属。
本发明可利用化工厂、纺织等厂的废热，使用时，将热端机100安装在被冷却的空间之外的外界环境中，其热风出口51与工厂的废热源相连通，其冷风进、出口31和41暴露在外界环境空间中，冷端机200安装在被冷却的空间内靠近外界空间的地方，使其热风进口51和热风出口61与外界环境接通，而其冷风进、出口31和41自然暴露在被冷却的空间内；打开手动充气阀15，氢气由手动充气阀15充入，并与外界隔断；热端机100和冷端机200的进风阀71和电动送风阀11分别配合金属氢化物反应器的吸、放热的过程而动作，从而巧妙地满足了冷端金属氢化物反应器101必须交替地与中温热源(环境大气)和低温热源(被空调的房间)接通，而热端金属氢化物反应器91必须交替地与高温热源(加热风)和中温热源(环境大气)接通的工作条件要求；氢气电磁阀和电动吸、送风阀等设备需由一套电控装置按程序控制其启闭动作。
具体运行情况是风机工作时只打开一个吸风口和一个相应的送风口，同时另一个吸风口与其相应的送风口要关闭。例如冷风送风阀开时冷风吸风阀开，此时加热风吸、送风阀关闭；而在加热风吸、送风阀开启时冷风吸送风阀关闭。氢气电磁阀为常闭式阀门，工作时根据系统循环的工况需要启闭，启闭时间间隔可调。然而这样工作的一套设备获得的是间断的制冷效果。为使上述过程连续进行，可将两套装置组合在一起，两组设备交替工作，即可实现金属氢化物空调的连续提供冷风。采用上述装置的两套设备，每套设备独立地进行如图4所示的吸放氢循环而制冷。两套装置的循环过程交替错开进行，从而在低温端形成连续获得冷风的空调系统。这时两套装置的冷端箱体分别吸送室内风和室外风，而热端分别吸送加热风或冷却风，协调工作，互不干扰。满足了空调系统连续制冷的需要。
本实用新型的金属氢化物空调不使用破坏大气臭氧层的氟利昂制冷剂，可以利用难于回收的低品位的废热(例如化工厂或发动机及汽车排放的废气)作为能源，具有节省燃料和减轻环境污染的优点，它是利用金属氢化物在释放氢时吸热的原理，在解吸过程中从周围环境吸收热量而使得所处环境得以冷却。贮氢材料能够可逆地吸收和放出大量的氢气，同时拌有明显的热效应——吸氢时放热，放氢时吸热，因此可以使用两种具有不同氢平衡压的贮氢合金分别置于高温侧(热源)和低温侧(冷源)，以氢气作为工作介质，进行吸放氢循环，制成金属氢化物热机。按照用途的不同，通过适当选择贮氢合金对的性能配置，即可达到空调制冷、升温、或增热的目的。它不使用压缩机，也没有其他运转机械，不产生噪音污染。系统结构简单，设备紧凑。同时由于金属氢化物本身具有的化学反应可逆性、高效性、无毒无腐蚀性、稳定性等特点，使得金属氢化物空调成为实现能源和环保双赢的一项新技术。
本实用新型的金属氢化物空调利用不同性质的Ma和Mb两种储氢合金，并在这两种氢化物之间发生金属氢化物的生成过程和分解过程，以产生热或冷。其循环过程可由图4说明利用外部热源将MaH氢化物由温度Tm加热到TH，使MaH释放出氢42。释放的氢被温度为TM的MbH吸收，并将产生的热能排向冷却水或大气中41。然后，MaH被冷却至温度TM，此时MbH将吸收的氢放出，MbH温度变为TL，MbH的平衡氢压比MaH高，并被冷却44，MbH释放的氢被MaH吸收43。在上述循环中，氢的移动顺序是42-41-44-43-42。利用温度TH的热源，可以得到温度TL的冷源。
金属氢化物制冷的工作原理虽然叙述起来比较复杂，但是实现其制冷过程的原理装置却比较简单。其结构为一对金属氢化物反应器(即热交换器)，热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间用管道和阀门联结，如图5所示。交替地对热端金属氢化物反应器91加热和冷却，则在冷端金属氢化物反应器101处可以交替地获得低温和被环境加热。
图1是本实用新型的结构示意图；图2-3为本实用新型的主视示意图；图2-1为图2-3的左视图；图2-2为图2-3的A-A视图；图2-4为图2-3的C-C视图；图3是常规蒸汽压缩式空调的循环系统示意图；图4是本实用新型的制冷循环过程原理图；图5是本实用新型的工作原理示意图；其中热端机100 箱体1 冷进风口3冷风出口41 热风进口51热风出口61电动吸风阀71风机81电动送风阀11
弯道12冷端机200 蒸发器34连通管路13氢气电磁阀14手动充气阀15压缩机31 冷凝器32节流膨胀阀33热端金属氢化物反应器91 冷端金属氢化物反应器10具体实施方式
实施例1如图4所示的用于一台700瓦的金属氢化物空调装置，它采用内燃机排出的废热气作为动力。其结构由图1、图2-1、图2-2、图2-3和图2-4可知，包括一对结构基本相同的热端机100和冷端机200热端机100有一热端箱体，冷端机200有一冷端箱体；箱体的前面板的上、下部分别设有冷风出口41和冷风进口31；箱体1后面板的上、下部分别设有热风出口61和热风进口51，所述的冷风进口31和热风进口51的内侧各设置一电动进风阀71，两电动进风阀71之间设有一出风口向上的风机81，热端机100的风机81正上方安装一内部充装高温储氢合金的热端金属氢化物反应器91；冷端机200的风机81正上方安装一内部充装高温储氢合金的冷端金属氢化物反应器101；所述金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101上方的左、右两侧均分别设有电动送风阀11(详见图2-4的C-C剖面图)；所述电动送风阀11与出风口61和41之间由弯道12连接；所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间的连通管路13上设有氢气电磁阀14，以控制氢气在所述热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间的流动。
所述热端金属氢化物反应器91内充装了10kg的La0.6Y0.4Ni4,8Mn0.2合金，冷端金属氢化物反应器101内充装的是10kg的LaNi4.61Mn0.26Al0.13储氢合金；每个金属氢化物反应器上方左右的电动送风阀11，可以交替地排出冷风或热风；电动送风阀与出风口之间由弯道12连接；热端金属氢化物反应器91和冷端金属氢化物反应器101之间设有连通管路13和氢气电磁阀14，以控制氢气在上述反应器之间的流动；氢气由充氢气手动阀15充入，并与外界隔断；工作前在常温下先将一定量的氢气由阀15充入热端金属氢化物反应器91，与其中的La0.6Y0.4Ni4,8Mn0.2合金反应生成金属氢化物，反应热被风机由冷风进口31吸入的环境空气冷却携带并经出口41排掉；充氢完毕将阀15关好；工作时热端箱体内的大气吸送风阀关闭，氢气电磁阀14开启，热端金属氢化物反应器91加热风吸送风阀开启，流过的温度为TH热风加热热端反应器使其中的金属氢化物分解，放出所吸附的氢气，同时被还原成合金La0.6Y0.4Ni4,8Mn0.2。此时，氢气流向冷端金属氢化物反应器101，被其中的LaNi4.61Mn0.26Al0.13合金吸收而生成金属氢化物，产生的热量由箱体内的风机吸送的温度为TM的室外风排向大气；此时热端金属氢化物反应器91也被由环境吸入大气冷却到常温TM。接着冷端金属氢化物反应器101中的金属氢化物分解将吸收的氢放出并还原为LaNi4.61Mn0.26Al0.13合金，其温度降低到TL，冷端箱体中的风机吸送的室内风将其冷量携出，从而获得了所需的室内空气调节的冷量。
实施例2如图1所示的结构用于另一台2kW的空调，它采用化工厂排出的废热作为动力。其结构同实施例1，其热端金属氢化物反应器91内充装了25kg的LaNi4.45Cu0.3Al0.15合金，冷端金属氢化物反应器101内充装的是25kg的Mm0.6La0.4Ni4.4Fe0.6储氢合金。每个金属氢化物反应器上方左右都各有一只电动送风阀11，可以交替地排出冷风或热风。电动送风阀与出风口之间由弯道12连接。热端箱体内的热端金属氢化物反应器91和冷端箱体内的冷端金属氢化物反应器101之间设有连通管路13和氢气电磁阀14，以控制氢气在上述反应器之间的流动。氢气由充氢气手动阀15充入，并与外界隔断。工作前在常温下先将一定量的氢气由阀15充入热端金属氢化物反应器91，与其中的LaNi4.45Cu0.3Al0.15合金反应生成金属氢化物，反应热被风机由冷风进口31吸入的环境空气冷却携带并经出口41排掉。充氢完毕将阀15关好。工作时热端箱体1内的大气吸送风阀关闭，氢气电磁阀14开启，热端金属氢化物反应器91加热风吸送风阀开启，流过的温度为TH热风加热热端金属氢化物反应器91使其中的金属氢化物分解，放出所吸附的氢气，同时被还原成合金LaNi4.45Cu0.3Al0.15。此时，氢气流向冷端金属氢化物反应器101，被其中的Mm0.6La0.4Ni4.4Fe0.6合金吸收而生成金属氢化物，产生的热量由箱体内的风机吸送的温度为TM的室外风排向大气。此时热端金属氢化物反应器91也被由环境吸入大气冷却到常温TM。接着冷端金属氢化物反应器101中的金属氢化物分解，将吸收的氢放出并还原为Mm0.6La0.4Ni4.4Fe0.6合金，其温度降低到TL，冷端箱体中的风机吸送的室内风将其冷量携出，从而获得了所需的室内空气调节的冷量。
权利要求1.一种金属氢化物空调装置，其特征在于，包括结构基本相同的热交换器(100)和热交换器(200)；所述热交换器(100)和热交换器(200)的结构分别为均包括一箱体(1)，该箱体(1)前面板的上、下部分别设有冷风出口(41)和冷风进口(31)；箱体(1)后面板的上、下部分别设有热风出口(61)和热风进口(51)，所述的冷风进口(31)和热风进口(51)的内侧各设置一电动进风阀(71)，两电动进风阀(71)之间设有一出风口向上的风机(81)，热交换器(100)的风机(81)正上方安装一内部充装高温储氢合金的热端金属氢化物反应器(91)；热交换器(200)的风机(81)正上方安装一内部充装高温储氢合金的冷端金属氢化物反应器(101)；所述金属氢化物反应器(91)和冷端金属氢化物反应器(101)上方的左、右两侧均分别设有电动送风阀(11)，其左侧电动送风阀(11)与热风出口(61)之间由弯道(12)连接；其右侧电动送风阀(11)与冷风出口(41)之间由另一弯道(12)连接；所述热端金属氢化物反应器(91)和冷端金属氢化物反应器(101)之间的连通管路(13)上设有氢气电磁阀(14)；所述热端金属氢化物反应器(91)和冷端金属氢化物反应器(101)之间的连通管路(13)上还设有与氢气源相通的三通，三通与氢气源之间的管路上设有手动充气阀(15)。
2.按权利要求1所述金属氢化物空调装置，其特征在于，所述热端金属氢化物反应器(91)和冷端金属氢化物反应器(101)内充填的高温储氢合金为稀土系储氢合金、钛铁系储氢合金、镁系储氢合金、锆系储氢合金或非晶态金属。
专利摘要一种金属氢化物空调装置，包括一对热端机和冷端机，其箱体前面板上、下部分别设冷风出口和冷风进口；后面板上、下部分别设热风出口和热风进口，冷、热风进口内侧各设电动进风阀，两进风阀间设出风口向上的风机，热端机风机正上方安装内装高温储氢合金的热端金属氢化物反应器；冷端机风机正上方安装内装高温储氢合金的冷端金属氢化物反应器；两反应器上方的左、右两侧均分别设电动送风阀，其左侧送风阀与热风出口间由弯道连接；其右侧送风阀与冷风出口间由另一弯道连接；两反应器间的连通管路上设氢气电磁阀；两反应器间的连通管路上设与氢气源相通的三通，三通与氢气源间的管路上设手动充气阀。具有节能环保、结构简单紧凑、运转可靠的优点。
文档编号F25B15/02GK2689097SQ20042004787
公开日2005年3月30日 申请日期2004年4月5日 优先权日2004年4月5日
发明者李刚, 李来风 申请人:中国科学院理化技术研究所