專利名稱：利用儲氫合金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，特別是涉及利用氫氣和儲氫合金之間的相關吸熱或放熱反應，使周圍空氣冷卻或加熱的無需室外機的利用儲氫合金的空調冷暖裝置及其控制方法。
背景技術：
在一般情況下，氫氣向儲氫合金附著時，發(fā)生放熱反應；當氫氣從儲氫合金放出時，發(fā)生吸熱反應；并且儲氫合金對氫氣的儲藏容量大，故可應用在熱泵或氫氣儲藏裝置等領域。
但是在以往，利用的儲氫合金可以實現(xiàn)空調冷暖裝置只是簡單理論上的東西，并沒有具體考慮儲氫合金的特性而制造出相關裝置。特別是要制造利用儲氫合金的空調冷暖裝置，其裝置的效率至少要與現(xiàn)有的利用冷媒的空調冷暖裝置相當，但是對相應結構部件的相互關系及其安裝沒有研究，故沒有達到實用化的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種在現(xiàn)有的空調冷暖裝置的基礎上結合利用儲氫合金的技術，使整體的系統(tǒng)簡單化，而且當利用儲氫合金的空調冷暖裝置開始工作或再啟動時，防止氫氣向壓力相對大的反應器流入，進而防止切換氫氣流動方向的閥門工作不良，能使空調冷暖裝置的工作順暢的利用儲氫合金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的空調冷暖裝置，包括有填充有儲氫合金的一對反應器；與各反應器相連、內(nèi)部流動著氫氣的氫氣流路管；與氫氣流路管相連、從一個反應器向另一個反應器強制壓送氫氣的泵裝置；設置在氫氣流路管和泵裝置之間、調整氫氣壓送方向的氫氣流動導向裝置；設置在各氫氣流路管上，測定各反應器壓力的至少一個以上的壓力測定裝置；為了使外部空氣流經(jīng)各反應器，將外部空氣強制循環(huán)的送風裝置。
利用儲氫合金的空調冷暖裝置的控制方法，包括確認空調冷暖裝置開始工作控制信號發(fā)生與否的第一階段；當控制信號被輸入時，從壓力測定裝置接收各反應器壓力值的第二階段；將接收的各反應器的壓力值做比較的第三階段；以比較結果為基準控制氫氣流動導向裝置，使氫氣從壓力大的反應器向壓力小的反應器流動的第四階段。
如上所述，本發(fā)明的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，即使各反應器體積變大，其整體的系統(tǒng)體積相對反應器而言不需加大。特別強調的是本發(fā)明的利用儲氫合金技術的空調冷暖裝置，開始運轉或重新運轉時，避免了氫氣向氫氣量相對多的反應器流動，進而防止了切換氫氣流動方向的閥的工作不良，使系統(tǒng)順利進行制冷或制熱。


圖1、圖2是本發(fā)明的空調冷暖裝置工作狀態(tài)的示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的空調冷暖裝置運轉控制過程示意圖；圖4是本發(fā)明第二實施例的空調冷暖裝置運轉控制過程示意圖。
其中110、120反應器 200氫氣流路管300泵裝置 400送風裝置500氫氣流動導向裝置 510、520、530、540管路550連接管路 610、620壓力測定裝置具體實施方式
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、圖2所示，本發(fā)明的利用儲氫合金的空調冷暖裝置，大體上包括一對反應器110、120；氫氣流路管200；泵裝置300；送風裝置400；氫氣流動導向裝置500；壓力測定裝置610、620。
各反應器110、120包括填充有儲氫合金的容器和與容器接觸后增大與外部空氣的熱交換面積的熱交換條。在此省略對反應器具體形狀的圖示。
對于反應器110、120，當氫氣被灌入時發(fā)生放熱反應，并加熱周圍空氣；當氫氣被放出時發(fā)生吸熱反應，并冷卻周圍空氣。
氫氣流路管200，其兩端與各反應器110、120貫通相連，通過氫氣流動導向裝置500使氫氣從一個反應器(下稱“第一反應器”)向另一個反應器(下稱“第二反應器”)流動。
泵裝置300設置在氫氣流路管200的管路上，將流動在氫氣流路管200中的氫氣從一個反應器向另一個反應器強制壓送。
泵裝置300可以使用通常意義上的泵或者壓縮機等，在此不做限定。
還有送風裝置400使外部空氣強制流經(jīng)各反應器110、120，把熱交換后的空氣向室內(nèi)或者室外排除。
氫氣流動導向裝置500設置在氫氣流路管200和泵裝置300之間，并控制氫氣的壓送方向。
氫氣流動導向裝置500由帶有四個管路510、520、530、540的方向控制閥組成。
此時，組成氫氣流動導向裝置500的兩條管路(下稱“第一管路”及“第二管路”)510、520與泵裝置300的氫氣流出端和氫氣流入端分別相連；另外兩條管路(下稱“第三管路”及“第四管路”)530、540與各反應器110、120分別相連。
與泵裝置300的氫氣流入端相連的第二管路520通過連接管路550，和與第一反應器110相連的第三管路530及與第二反應器120相連的第四管路540有選擇性地相連。
連接管路550通過電磁閥(圖中未示)動作。由于氫氣流動導向裝置500的結構與作為方向控制閥的四通閥基本相似，故在此不做詳細說明。
壓力測定裝置610、620分別設置在氫氣流路管200上，并測定各反應器110、120的壓力。
因各壓力測定裝置610、620分別設置在氫氣流路管200位于氫氣向各反應器110、120流入或排出端，通過氫氣向各反應器110、120流入或排出端，進而能夠準確測定各反應器110、120的壓力。
即，其中一個壓力測定裝置(下稱“第一壓力測定裝置”)610測定第一反應器110內(nèi)部的氫氣壓力；另外一個壓力測定裝置(下稱“第二壓力測定裝置”)620測定第二反應器120內(nèi)部的氫氣壓力。
壓力測定裝置610、620由壓力傳感器構成。壓力傳感器能夠將被測定的壓力轉換為電信號，向控制器(圖中未示)輸入。
以下，參照圖3敘述如上所述結構的利用儲氫合金的空調冷暖裝置的運行控制方法。
首先，使用者為了驅動空調冷暖裝置而對控制器進行控制，當控制器確認了開始驅動控制信號的輸入后，便接收各壓力測定裝置610、620傳來的各反應器110、120上的壓力值。
此時，第一壓力測定裝置610測定氫氣流路管200的各部位中與第一反應器110相連的氫氣流入或流出端的壓力；同時第二壓力測定裝置620測定氫氣流路管200的各部位中與第二反應器120相連的氫氣流入或流出側的壓力。
被各壓力測定裝置610、620測定的壓力向控制器傳送，進而控制器就接收和確認各反應器110、120上的壓力值。
控制器對確認后的各反應器110、120上的壓力值進行比較。
當?shù)谝环磻?10上的壓力值大于第二反應器120時，控制器就如圖1所示，將構成氫氣流動導向裝置500的電磁閥接通電源，使第一管路510和第四管路540連通；同時也將第二管路520和第三管路530通過連接管路550相連通。
即，第一反應器110上的壓力大于第二反應器120上的壓力時，能夠判斷出第一反應器110內(nèi)部的氫氣量多于第二反應器120內(nèi)部的氫氣量，故控制各管路，將第一反應器內(nèi)部的氫氣輸送到第二反應器里。
如上所述的控制過程可以事先防止由于氫氣的過多充填而引起的各反應器110、120的熱化。
若沒有如上所述的控制過程，當構成氫氣流動導向裝置500的電磁閥在開啟(ON)狀態(tài)的情況下其動作被中斷，而系統(tǒng)再次重新啟動時，控制器就誤判斷電磁閥為關閉(OFF)狀態(tài)。也就是說，即便第二反應器120內(nèi)部的氫氣不足，也要向第一反應器110輸送氫氣，進而引起由于氫氣不足的氫氣流動導向裝置500的工作不良。同時，由于第一反應器110對氫氣的吸入過多，其性能也會下降。
在本發(fā)明的如上所述的控制過程中，對空調冷暖裝置接入電源時，可事先防止控制器誤判斷電磁閥的最初狀態(tài)，即為關閉(OFF)狀態(tài)，以至在后續(xù)控制過程中出現(xiàn)問題。
根據(jù)本發(fā)明對氫氣流動的控制，可將氫氣從壓力大的反應器向壓力小的反應器流動。
在如前所述的一系列控制過程中，對被測定的壓力進行比較時，若第一反應器110的壓力小于第二反應器120的壓力，則控制器切斷對構成氫氣流動導向裝置500的電磁閥的電源，使第一管路510和第三管路530連通，同時也將第二管路520和第四管路540通過連接管路550連通，以上的狀態(tài)如圖2所示。
如上所述，對氫氣流動導向裝置的控制完畢后，控制器再控制泵裝置300，繼續(xù)將壓力大的反應器內(nèi)部的氫氣向壓力小的反應器內(nèi)部壓送。
即，如果第一反應器110內(nèi)部的壓力大于第二反應器120內(nèi)部的壓力，那么將氫氣從第一反應器110向第二反應器120壓送。
以上控制過程的可實現(xiàn)是由于構成氫氣流動導向裝置500的連接管路550將第一管路510和第四管路540連通，而且也可以將第二管路520和第三管路530連通。
這樣，第一反應器110內(nèi)的儲氫合金由于釋放氫氣，故發(fā)生吸熱反應；同時第二反應器內(nèi)的儲氫合金吸入氫氣，故發(fā)生放熱反應。
同時，控制器控制各送風裝置400將外部空氣強制循環(huán)。
由于各反應器110、120進行吸熱或放熱反應，故流經(jīng)各反應器110、120的外部空氣被冷卻或加熱，并向室內(nèi)或室外排出。
在如上所述的一系列過程中，若沒有到反應器的反應相互轉換的時間，則繼續(xù)進行；若到了反應器的反應相互轉換的時間，那么控制器控制氫氣流動導向裝置500，將第二反應器內(nèi)的氫氣向第一反應器壓送，將反應轉換后在沒有反應器熱化的情況下使熱交換順利進行。
當然，在如上所述情況下，要將外部空氣的流動方向向反方向控制。
即，在制冷運轉過程中，要把冷卻的空氣持續(xù)向室內(nèi)排出，同時要把加熱的空氣持續(xù)向室外排出；在制熱運轉過程中，要把冷卻的空氣持續(xù)向室外排出，同時要把加熱的空氣持續(xù)向室內(nèi)排出。
此時的反應轉換時間為將一個反應器中灌滿的氫氣向另一個反應器壓送的時間周期，如此轉換反應的目的在于事先防止反應器由于氫氣的過多吸入而引起的熱化。
在本發(fā)明的如上所述空調冷暖裝置的控制過程中，測定及比較各反應器的壓力，再控制氫氣流動導向裝置的各管路等，不一定是在空調冷暖裝置的電源開啟(ON)狀態(tài)下進行。
即，如圖4所示，當室內(nèi)溫度達到預先設置的溫度，空調冷暖裝置維持暫時停止運轉狀態(tài)下，若使用者重新啟動運轉，也要對氫氣流動導向裝置進行如上所述的控制。
權利要求
1.一種利用儲氫合金的空調冷暖裝置，其特征在于，包括有填充有儲氫合金的一對反應器(110、120)；與各反應器(110、120)相連、內(nèi)部流動著氫氣的氫氣流路管(200)；與氫氣流路管(200)相連、從一個反應器向另一個反應器強制壓送氫氣的泵裝置(300)；設置在氫氣流路管(200)和泵裝置(300)之間、調整氫氣壓送方向的氫氣流動導向裝置(500)；設置在各氫氣流路管(200)上，測定各反應器(110、120)壓力的至少一個以上的壓力測定裝置(610、620)；為了使外部空氣流經(jīng)各反應器，將外部空氣強制循環(huán)的送風裝置(400)。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金的空調冷暖裝置，其特征在于氫氣流動導向裝置(500)包括有分別設置在泵裝置(300)的氫氣流出端和氫氣流入端的兩條管路(510、520)；分別連接于各反應器(110、120)的另外兩條管路(530、540)，以及方向控制閥。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金的空調冷暖裝置，其特征在于壓力測定裝置(610、620)，分別設置在氫氣流路管(200)的各部位中的氫氣向反應器(110、120)流入或排出的一端。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用儲氫合金的空調冷暖裝置，其特征在于壓力測定裝置(610、620)，采用壓力傳感器。
5.一種利用儲氫合金的空調冷暖裝置的控制方法，其特征在于，包括確認空調冷暖裝置開始工作控制信號發(fā)生與否的第一階段；當控制信號被輸入時，從壓力測定裝置(610、620)接收各反應器(110、120)壓力值的第二階段；將接收的各反應器(110、120)的壓力值做比較的第三階段；以比較結果為基準控制氫氣流動導向裝置(500)，使氫氣從壓力大的反應器向壓力小的反應器流動的第四階段。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用儲氫合金的空調冷暖裝置的控制方法，其特征在于第一階段的運轉為，空調冷暖裝置從暫時停止狀態(tài)重新再運轉狀態(tài)或空調冷暖裝置的電源關閉(OFF)狀態(tài)后，被使用者的操作開啟(ON)狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求5所述的利用儲氫合金的空調冷暖裝置的控制方法，其特征在于第四階段，是通過氫氣流動導向裝置(500)的管路流通的變更來控制氫氣的流動方向。
全文摘要
一種利用儲氫合金的空調冷暖裝置及其控制方法，其裝置有填充有儲氫合金的一對反應器；與各反應器相連的氫氣流路管；與氫氣流路管相連的泵裝置；設置在氫氣流路管和泵裝置之間的氫氣流動導向裝置；設置在各氫氣流路管上的壓力測定裝置；以及送風裝置。其控制方法，包括1.確認空調冷暖裝置開始工作控制信號發(fā)生與否；2.當控制信號被輸入時，從壓力測定裝置接收各反應器壓力值；3.將接收的各反應器的壓力值做比較；4.以比較結果為基準控制氫氣流動導向裝置，使氫氣從壓力大的反應器向壓力小的反應器流動。本發(fā)明的空調冷暖裝置，即使各反應器體積變大，其整體的系統(tǒng)體積相對反應器而言不需加大。本發(fā)明可使系統(tǒng)順利進行制冷或制熱。
文檔編號F25B49/04GK1532476SQ0312085
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權日2003年3月25日
發(fā)明者金仁奎, 具茲享, 金映秀, 金志原, 樸炳一, 金敬晧, 洪尚義, 金奎晸, 金陽昊, 洪暎昊, 姜成熙, 金慶道, 許慶旭, 成時慶, 李東赫, 姜勝敏, 車剛旭, 裴英珠 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司