CN107642853A - 电化学空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学空调系统。该电化学空调系统包括电化学氢泵、第一换热部、第二换热部和转动盘，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，并随转动盘一同转动，使得第一换热部和第二换热部其中之一位于室外，另一个位于室内，第一换热部包括第一金属氢化物换热器，第二换热部包括第二金属氢化物换热器，第一金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第一电极，第二金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第二电极。根据本发明的电化学空调系统，可以解决现有技术中的金属氢化物制冷系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，效率和可靠性都不高的问题。

Description

电化学空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种电化学空调系统。

背景技术

目前为止，大多数空调特别是家用空调采用的都是蒸汽压缩式制冷，通过对制冷剂的压缩，使得制冷剂状态不断发生变化，配合高效换热器实现空调的制冷制热。这种制冷系统一是耗能多，而是系统中的冷媒多是氟化物，释放或泄露冷媒会对环境造成危害，当今社会，节能环保成为时代主题，因此一种新型空调制冷系统已是势在必行。

现有技术中提供了一种新型电化学制冷技术，通过氢气与某些合金发生可逆反应并放出大量的热，并经过高效换热设备实现制冷或制热。工作原理如图1所示。

当对电化学氢泵施加正向电压电压时，金属氢化物换热器2’侧氢气浓度增大，随着金属氢化物换热器2’侧氢气浓度增大，金属氢化物内部压力增大，从而导致氢气在金属氢化物换热器2’发生吸氢反应，从而放出热量，金属氢化物换热器2’作为冷凝器使用。同时由于氢气被电化学氢泵从金属氢化物换热器1’泵到金属氢化物换热器2’，导致金属氢化物换热器1’内部氢浓度及压力降低，从而导致金属氢化物在金属氢化物换热器1’内发生放氢反应，从而吸收热量，金属氢化物换热器1’作为蒸发器使用。

同样当对电化学氢泵施加负向电压电压时，金属氢化物换热器1’侧氢气浓度增大，随着金属氢化物换热器1’侧氢气浓度增大，金属氢化物内部压力增大，从而导致氢气在金属氢化物换热器1’发生吸氢反应，从而放出热量，金属氢化物换热器1’作为冷凝器使用。同时由于氢气被电化学氢泵从金属氢化物换热器2’泵到金属氢化物换热器1’，导致金属氢化物换热器2’内部氢浓度及压力降低，从而导致金属氢化物在金属氢化物换热器2’内发生放氢反应，从而吸收热量，金属氢化物换热器2’作为蒸发器使用。

现有的金属氢化物制冷系统都是采用两对金属氢化物组成两套系统，通过这两套系统反相运行，从而实现连续制冷或制热。因为系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，间歇运行的方式造成制冷或制热不稳定，效率和可靠性都不高。

发明内容

本发明的目的是提出一种电化学空调系统，以解决现有技术中的金属氢化物制冷系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，效率和可靠性都不高的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种

本发明的电化学空调系统，包括电化学氢泵、第一换热部、第二换热部和转动盘，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，并随转动盘一同转动，使得第一换热部和第二换热部其中之一位于室外，另一个位于室内，第一换热部包括第一金属氢化物换热器，第二换热部包括第二金属氢化物换热器，第一金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第一电极，第二金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第二电极。通过将第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，可以使第一换热部和第二换热部可选择地处于室内或者室外，如此一来，在通过电化学氢泵对氢气流向进行控制时，就可以根据第一换热器和第二换热器的工作状态来调整第一换热部和第二换热部的工作位置，使得室内能够始终保持在所需的换热状态，由于仅需通过旋转转动盘就可以快速实现第一换热部和第二换热部的位置切换，因此无需进行停机，可以保证电化学空调系统的连续有效运行，结构更加简单，冷量和热量损失小，工作效率和可靠性明显提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是电化学空调系统的工作原理图；

图2是本发明实施例的电化学空调系统的内部结构图；

图3是本发明实施例的电化学空调系统的外部结构图。

1、电化学氢泵；2、转动盘；3、第一金属氢化物换热器；4、第二金属氢化物换热器；5、第一进风口；6、第一出风口；7、第一风机；8、第二进风口；9、第二出风口；10、第二风机；11、第一罩壳；12、第三进风口；13、第三出风口；14、第四进风口；15、第四出风口；16、第二罩壳；17、第一进风格栅；18、第一出风格栅；19、第二进风格栅；20、第二出风格栅；21、拉帘条；22、拉帘框；23、窗帘。

具体实施方式

在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。

结合参见图2和图3所示，根据本发明的实施例，电化学空调系统包括电化学氢泵1、第一换热部、第二换热部和转动盘2，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵1设置在转动盘2上，并随转动盘2一同转动，使得第一换热部和第二换热部其中之一位于室外，另一个位于室内，第一换热部包括第一金属氢化物换热器3，第二换热部包括第二金属氢化物换热器4，第一金属氢化物换热器3连接在电化学氢泵1的第一电极，第二金属氢化物连接在电化学氢泵1的第二电极。两个换热器分别与电化学氢泵1通过氢气管道连接，必要的电控装置放置在转动盘2上的合适位置。

通过将第一换热部、第二换热部和电化学氢泵1设置在转动盘2上，可以使第一换热部和第二换热部可选择地处于室内或者室外，如此一来，在通过电化学氢泵1对氢气流向进行控制时，就可以根据第一换热器和第二换热器的工作状态来调整第一换热部和第二换热部的工作位置，使得室内能够始终保持在所需的换热状态，由于仅需通过旋转转动盘2就可以快速实现第一换热部和第二换热部的位置切换，因此无需进行停机，可以保证电化学空调系统的连续稳定有效运行，结构更加简单，冷量和热量损失小，工作效率和可靠性明显提高。

第一换热部还包括第一进风口5、第一出风口6和第一风机7，第二换热部还包括第二进风口8、第二出风口9和第二风机10，第一金属氢化物换热器3设置在第一进风口5和第一风机7之间，第二金属氢化物换热器4设置在第二进风口8和第二风机10之间；第一风机7的出风口与第一出风口6连通，第二风机10的出风口与第二出风口9连通。

当电化学空调系统处于制冷状态时，第一金属氢化物换热器3放氢吸热，第二金属氢化物换热器4吸氢放热，室内空气从第一进风口5进入第一换热部，然后经第一金属氢化物换热器3吸热蒸发制冷之后，从第一风机7的出风口进入到出风风道内，然后经第二出风口9吹入室内，对室内进行降温制冷。室外空气从第二进风口8进入第二换热部，然后经第二金属氢化物换热器4，带走第二金属氢化物换热器4吸氢放出的热量，由第二风机10吸入并排入到第二出风口9处，然后经第二出风口9排放到室外进行放热冷凝。当第一金属氢化物换热器3内的氢气含量降低到一定程度之后，通过控制转动盘2转动，使得第一换热部转动到室外，第二换热部转动到室内，同时控制电化学氢泵1改变电压方向，此时第二金属氢化物换热器4处于放氢吸热状态，第一金属氢化物换热器3处于吸氢放热状态，使得室内仍然保持制冷，从而实现连续的制冷运行。

此处的第一进风口5、第一出风口6、第一风机7、第二进风口8、第二出风口9和第二风机10均是随转动盘2一同转动，因此能够始终保证第一换热部的各个部件之间以及第二换热部的各个部件之间均具有较好的对应关系，保证空调系统的运行效率和结构稳定性。当然，将第一进风口5、第一出风口6、第一风机7、第二进风口8、第二出风口9和第二风机10均设置为固定，仅仅通过转动第一金属氢化物换热器3、第二金属氢化物换热器4和电化学氢泵1也是可以实现电化学空调系统的连续制冷或者制热运行的。

优选地，电化学空调系统还包括第一罩壳11，第一换热部、电化学氢泵1和第二换热部均固定设置在第一罩壳11内，第一罩壳11设置在转动盘2上，第一罩壳11上对应第一进风口5设置有第三进风口12，对应第一出风口6设置有第三出风口13，对应第二进风口8设置有第四进风口14，对应第二出风口9设置有第四出风口15。通过第一罩壳11可以将第一换热部和第二换热部集成到一个整体部件上，更加便于实现第一换热部和第二换热部的结构设置，同时也便于进行第一换热部和第二换热部的转动位置的调整。此外，通过第一罩壳11也可以使得电化学空调系统的进风和出风更加便于控制，同时避免第一换热部和第二换热部暴露在外界，对第一换热部和第二换热部形成保护。

优选地，电化学空调系统还包括第二罩壳16，第一罩壳11通过转动盘2可转动地设置在第二罩壳16内，第二罩壳16上对应第三进风口12设置有第一进风格栅17，对应第三出风口13设置有第一出风格栅18，对应第四进风口14设置有第二进风格栅19，对应第四出风口15设置有第二出风格栅20。第二罩壳16固定设置在窗口位置处，并且相对于室内的窗口位置不发生转动，更加容易保证电化学空调系统在窗口位置安装结构的固定性和密封性。此外，将第一罩壳11设置在第二罩壳16内，可以对位于第一罩壳11内的各部件形成更好的保护，有效防止在换热部处于室外时雨水等进入到换热部内而对换热部的各个部件造成损坏。

转动驱动机构可以设置在转动盘2内，另一端固定连接在第二罩壳16的底部，从而驱动转动盘2发生转动。转动驱动机构也可以设置在第二罩壳16的底部，转动输出端固定连接在转动盘2的底部，从而驱动转动盘2转动。转动驱动机构例如为电机等。

第一风机7和第二风机10均为离心风机。在两个换热器内侧各有一个离心风机，两个出风风道分别在换热器上方，当两个离心风机开启，就会从室内外的第二罩壳16上的进风格栅处吸风，风穿过换热器，并通过两个风道分别从室内外进风格栅处吹出。

转动盘2外绕设有电源线，电源线从转动盘2中穿出，并与电化学氢泵1、第一换热部和第二换热部连接。通过将电源线绕设在转动盘2外，可以使电源线具有较长的长度，可以通过转动盘2的转动伸长或者缩短，使得电源线的长度可以满足第一罩壳11内的各个部件在转动时对电源线的长度要求。

电化学空调系统还包括控制电控装置，电控装置与转动盘2电连接，控制转动盘2转动。电控装置可以按照预设程序对转动盘2的转动进行控制，也可以根据其他的检测参数对转动盘2的转动进行控制。

在本实施例中，电化学空调系统还包括氢气浓度检测器，氢气浓度检测器电连接至电控装置，氢气浓度检测器用于检测第一金属氢化物换热器3和第二金属氢化物换热器4内的氢气含量，电控装置根据氢气浓度检测器的检测结果对转动盘2进行控制。通过检测氢气浓度的方式对转动盘2的转动进行控制，控制精度更高，可以保证电化学氢泵1每次切换后的氢气都能够得到最大效率的利用，提高氢气的利用率，提高电化学空调系统的工作能效。

通过氢气浓度变化来控制转动盘2进行180度转动，在转动盘2转动的同时直流电压换向，使电化学氢泵1换向运行。初始运行时，室内侧换热器中的金属氢化物换热器放氢吸热，此时该金属氢化物换热器为蒸发器，吸收室内热量，放出冷量，室外侧金属氢化物换热器吸氢放热，用作冷凝器；一段时间后，当检测到氢气浓度变化到设定值后转动盘2进行180度转动，与此同时，电压换向，此时原本在室外侧的金属氢化物换热器转到室内继续放氢吸热，该过程循环往复，实现室内连续制冷或制热。

第二罩壳16的外侧沿径向设置有密封帘，密封帘从第二罩壳16的顶部延伸到底部。在需要自然风时，可以停止电化学氢泵1的运行，直接打开密封帘，使得空气能够自然吹入室内，提高用户的使用体验，同时提高电化学空调系统的功能多样化。

优选地，密封帘包括固定设置在第二罩壳16的外壁上的拉帘条21、设置在密封帘的外端的拉帘框22以及连接在拉帘条21和拉帘框22之间的窗帘23，位于第二罩壳16的同一直径的两端均设置有密封帘。通过拉帘框22可以方便地拉开或者关闭窗帘23，从而使得窗帘23密封或者打开窗口，操作更加简单方便。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电化学空调系统，其特征在于，包括电化学氢泵(1)、第一换热部、第二换热部和转动盘(2)，所述第一换热部、所述第二换热部和所述电化学氢泵(1)设置在所述转动盘(2)上，并随所述转动盘(2)一同转动，使得所述第一换热部和所述第二换热部其中之一位于室外，另一个位于室内，所述第一换热部包括第一金属氢化物换热器(3)，所述第二换热部包括第二金属氢化物换热器(4)，所述第一金属氢化物换热器(3)连接在所述电化学氢泵(1)的第一电极，所述第二金属氢化物换热器(4)连接在所述电化学氢泵(1)的第二电极。

2.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述第一换热部还包括第一进风口(5)、第一出风口(6)和第一风机(7)，所述第二换热部还包括第二进风口(8)、第二出风口(9)和第二风机(10)，所述第一金属氢化物换热器(3)设置在所述第一进风口(5)和所述第一风机(7)之间，所述第二金属氢化物换热器(4)设置在所述第二进风口(8)和所述第二风机(10)之间；所述第一风机(7)的出风口与第一出风口(6)连通，所述第二风机(10)的出风口与第二出风口(9)连通。

3.根据权利要求2所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括第一罩壳(11)，所述第一换热部、所述电化学氢泵(1)和所述第二换热部均固定设置在所述第一罩壳(11)内，所述第一罩壳(11)设置在所述转动盘(2)上，所述第一罩壳(11)上对应所述第一进风口(5)设置有第三进风口(12)，对应所述第一出风口(6)设置有第三出风口(13)，对应所述第二进风口(8)设置有第四进风口(14)，对应所述第二出风口(9)设置有第四出风口(15)。

4.根据权利要求3所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括第二罩壳(16)，所述第一罩壳(11)通过所述转动盘(2)可转动地设置在所述第二罩壳(16)内，所述第二罩壳(16)上对应所述第三进风口(12)设置有第一进风格栅(17)，对应所述第三出风口(13)设置有第一出风格栅(18)，对应所述第四进风口(14)设置有第二进风格栅(19)，对应所述第四出风口(15)设置有第二出风格栅(20)。

5.根据权利要求2所述的电化学空调系统，其特征在于，所述第一风机(7)和所述第二风机(10)均为离心风机。

6.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述转动盘(2)外绕设有电源线，所述电源线从所述转动盘(2)中穿出，并与所述电化学氢泵(1)、第一换热部和第二换热部连接。

7.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括控制电控装置，所述电控装置与所述转动盘(2)电连接，控制所述转动盘(2)转动。

8.根据权利要求7所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括氢气浓度检测器，所述氢气浓度检测器电连接至所述电控装置，所述氢气浓度检测器用于检测所述第一金属氢化物换热器(3)和所述第二金属氢化物换热器(4)内的氢气含量，所述电控装置根据所述氢气浓度检测器的检测结果对所述转动盘(2)进行控制。

9.根据权利要求4所述的电化学空调系统，其特征在于，所述第二罩壳(16)的外侧沿径向设置有密封帘，所述密封帘从所述第二罩壳(16)的顶部延伸到底部。

10.根据权利要求9所述的电化学空调系统，其特征在于，所述密封帘包括固定设置在所述第二罩壳(16)的外壁上的拉帘条(21)、设置在所述密封帘的外端的拉帘框(22)以及连接在所述拉帘条(21)和所述拉帘框(22)之间的窗帘(23)，位于所述第二罩壳(16)的同一直径的两端均设置有所述密封帘。