CN1299086C - 蓄氢合金空调装置 - Google Patents

Abstract

一种蓄氢合金空调装置，由一对蓄氢合金反应器、氢气输送管、氢气抽送装置、空气输送管、送风装置、空气导向装置和外罩构成；其中一对蓄氢合金反应器相对设置于外罩内，空气导向装置设置在各反应器和排出空气的室内、室外空气输送管之间；送风装置设在室内空气排出管和室外空气排出管的进口处或者各空气吸入管与各反应器之间；氢气输送管的两端分别与两反应器相连；氢气抽送装置设置在氢气输送管路中；送风装置安装在外罩的室内开口处和室外开口处；氢气输送管的一端与一个蓄氢合金反应器相连，另一端则与另一蓄氢合金反应器相连；氢气抽送装置设在氢气输送管中。本发明利用氢气与蓄氢合金的吸热反应和放热反应而冷却或加热周围的空气。

Description

蓄氢合金空调装置

一、技术领域：

本发明涉及一种空调装置，特别是涉及一种利用蓄氢合金吸热和放热反应而冷却或加热周围空气的空调装置。

二、背景技术：

蓄氢合金具有吸收氢气时产生放热反应而放出氢气时产生吸热反应的特点，而且其蓄氢量很大，因此可应用热泵或蓄氢装置等领域。但是，到目前为止还只是提出了应用蓄氢合金的设想，而并未设计出具体的利用蓄氢合金特性的产品。

三、发明内容：

本发明的目的即在于提供一种利用蓄氢合金吸热和放热反应而冷却或加热周围空气的冷热空调装置。

本发明提供一种蓄氢合金空调装置，其特征在于由一对蓄氢合金反应器、氢气输送管、氢气抽送装置、空气输送管、送风装置、空气导向装置和外罩构成；其中所述一对蓄氢合金反应器相对设置于外罩内，所述空气导向装置设置在各反应器和排出空气的室内、室外空气输送管之间；所述送风装置设在室内空气排出管和室外空气排出管的进口处或者各空气吸入管与各反应器之间；氢气输送管的一端与一个蓄氢合金反应器相连，另一端则与另一蓄氢合金反应器相连；氢气抽送装置设在氢气输送管中；空气通过各空气吸入管进入各反应器，从各反应器流出的空气经过空气导向装置后分别进入室内空气输送管和室外空气输送管。

本发明提供另外一种蓄氢合金空调装置，其特征在于由外罩、一对蓄氢合金反应器、氢气输送管、氢气抽送装置、送风装置和空气导向装置构成；所述外罩的两端分别朝室内和室外开口，其内部分隔为上、下两个空间；所述蓄氢合金反应器设于外罩内；所述氢气输送管的两端分别与两反应器相连；所述氢气抽送装置设置在氢气输送管路中；所述送风装置安装在外罩的室内排气口处和室外排气口处；所述空气导向装置设置上述一对反应器之间并开放或关闭反应器的空间。

本发明利用一对蓄氢合金反应器、氢气输送管及抽送装置、空气输送管及送风装置、空气导向装置以及外罩构成一种蓄氢合金空调装置。蓄氢合金反应器内填充有蓄氢合金，并可根据吸收和放出氢气而交替产生放热反应和吸热反应；氢气输送管的一端与一个蓄氢合金反应器相连，另一端则与另一蓄氢合金反应器相连；氢气抽送装置设在氢气输送管中并选择性地向各蓄氢合金反应器加压输送氢气；空气输送管引导从室内吸入或向室外排出的空气，送风装置则经空气输送管强制排出空气；空气导向装置分别分隔各反应器和送风装置空间并选择性地控制经空气输送管吸入或排出反应器的空气；外罩则形成空调装置的外形并保护各组成部分。

基于以上的结构，本发明可利用氢气与蓄氢合金的吸热反应和放热反应而冷却或加热周围的空气；而且，本发明只需将空气输送管设置室内或室外，而不必另行安装室外机，因而可使空调装置更加简化。

以下结合具体实施例对本发明蓄氢合金空调装置的技术特征作进一步的详细说明。

四、附图说明：

图1和图2是本发明第一实施例的结构示意图。

图3是本发明第一实施例中空气导向装置的示意图。

图4和图5是本发明第二实施例的结构示意图。

图6和图7是本发明第三实施例的结构示意图。

图8是本发明中旋转装置的另一示意图。

图9和图10是本发明第四实施例的结构示意图。

图11是本发明第四实施例中空气导向装置的示意图。

图12是图9中I-I剖视图。

图13是图9中II-II剖视图。

五、具体实施方式：

参考图1、图2所示，本发明蓄氢合金空调装置由一对反应器111、112、氢气输送管120、氢气抽送装置130、空气输送管、送风装置150、空气导向装置160、外罩170和控制智能芯片(图中未示)构成。

反应器111、112分别设置在外罩170内的相对位置，其内填充有可根据氢气的吸收和放出而交替产生放热反应和吸热反应的蓄氢合金并形成空调装置的热交换器。氢气输送管120的两端分别与第一反应器111和第二反应器112相连并用于向各反应器输送氢气；抽送装置130设在氢气输送管120中并用于将反应器111的氢气强制抽送至反应器112中而起到普通空调装置中压缩机的作用。空气输送管包括由室内吸入空气的第一室内空气吸入管141、第二室内空气吸入管142和由室外吸入空气的第一室外空气吸入管143、第二室外空气吸入管144以及由外罩170向室内排出空气的室内空气排出管145和向室外排出空气的室外空气排出管146；其中室内空气吸入管141、142和室外空气吸入管143、144既可分别单独设置，也可合并使用，上述一对室内吸入管141、142和一对室外吸入管143、144由单管分枝而成；各空气吸入管141、142、143、144的一端伸至室内或室外，以吸入室内或室外空气，另一端则分别与各反应器111、112的空间相连，以使吸入的空气通过各反应器111、112；空气排出管145、146则将通过各反应器111、112热交换后的空气排至室内或室外。送风装置150设在室内或室外的空气排气口处，以向室内或室外强制排出空气；送风装置150可以采用普通的轴流式风扇或叶片式风扇，而且还可设在以上未提到的位置，如各空气吸入管141、142、143、144与各反应器111、112之间。

如图3所示，空气导向装置160为圆筒形，两端朝向反应器111、112并形成鼓式容器161，旋转装置162可选择性旋转鼓式容器161；鼓式容器161的内部用隔板163分隔开并在分隔开的一定部位形成相互呈反方向的排出孔164a、164b，以使流入鼓式容器161相应部位的空气排至室内空气排出管145或室外空气排出管146；鼓式容器161位于各反应器111、112和室内、室外空气排出管145、146之间并分别隔开上述各空间，以使经过各空气吸入管141、142、143、144进入特定反应器进行热交换后的空气选择性地向各空气排出管145、146排出。

旋转装置162由电机构成并利用托架165固定于外罩170上，电机与鼓式容器161为轴结合。

下面根据上述结构的空调装置的运转过程，详细说明室内空气的冷却过程。

首先，智能芯片(图中未示)启动抽送装置130，将第一反应器111内的氢气强制抽送至第二反应器112；在此过程中，第一反应器111的蓄氢合金放出氢气而吸热，而第二反应器112的蓄氢合金则吸收氢气而放热。与此同时，各送风装置150受智能芯片的控制启动，将通过各反应器111、112热交换后的室内或室外空气强制排出。又，构成空气导向装置160的鼓式容器161，由受到智能芯片控制的旋转装置162驱动开始旋转。如图1所示，第一反应器111侧形成的第一排出孔164a朝向室内空气排出管145，而第二反应器112侧形成的第二排出孔164b朝向室外空气排出管146。因此，经过第一室内空气吸入管141和第一室外空气吸入管143吸入的室内和室外空气通过第一反应器111进行热交换而变冷并通过鼓式容器161的第一排出孔164a排至室内空气排出管145；而经过第二室内空气吸入管142和第二室外空气吸入管144吸入的室内和室外空气则通过第二反应器112进行热交换而变热并通过鼓式容器161的第二排出孔164b排至室外空气排出管146。

经过一段时间后，智能芯片控制旋转装置162将鼓式容器161旋转180°，如图2所示；同时启动抽送装置130，将第二反应器112内的氢气送入第一反应器111。这样，第一反应器111的蓄氢合金将吸收氢气而放热，第二反应器112的蓄氢合金则放出氢气而吸热。因此，经过第一室内空气吸入管141和第一室外空气吸入管143吸入的室内和室外空气将通过第一反应器111进行热交换而变热并通过第一排出孔164a和室外空气排出管146而排至室外，而经过第二室内空气吸入管142和第二室外空气吸入管144吸入的室内和室外空气则通过第二反应器112进行热交换后变冷并通过第二排出孔164b和室内空气排出管145排至室内。

在运转过程中，通过智能芯片控制抽送装置130的逆转和鼓式容器161旋转的时间是指第一反应器111或第二反应器112放出大部分氢气而使吸热反应逐渐减弱的时间。但是，考虑到反应器111和反应器112的蓄氢合金因过度发热将缩短其使用寿命，所以应将时间控制在各反应器过度发热之前。另外，上述运转过程将循环往复不断进行，直至使用者控制其停止运转，通过这一运转过程将使室内保持制冷状态。

如果使用者选择热风运转，智能芯片同样控制各组成部分，而只需将鼓式容器161形成的排出孔164a、164b的方位设置成与制冷运转时相反，或者控制抽送装置130，使各反应器111、112间的氢气输送方向与制冷运转时相反即可。

为了提高制冷或制热的效率，本发明的第二实施例设计成室内空气持续不断地热交换后流向室内，而室外空气热交换后只流向室外。如图4、图5所示，各空气吸入管141、142、143、144内分别设置有可选择性地开启或关断管道的阀门181、182、183、184。

如图4所示，制冷运转时，如第一反应器111内进行吸热反应，第一室内空气吸入管141和第二室外空气吸入管内设置的阀门181、184为开启状态，而第一室外空气吸入管143和第二室内空气吸入管142内设置的阀门183、182为关断状态。

相反，如图5所示，第二反应器112进行吸热反应，第一室内空气吸入管141和第二室外空气吸入管144内的阀门181、184处于关断状态，而第一室外空气吸入管143和第二室内空气吸入管142内的阀门183、182处于开启状态。这样，冷却空气始终保持冷却状态并排到室内，从而提高室内制冷效果。

此外，在各反应器111、112和鼓式容器161的边缘周围还设有护罩190，以封闭各反应器111、112与鼓式容器161之间的空隙，防止流动空气的外漏。

本发明的第三实施例如图6、图7所示，空气导向装置260设置在一对反应器之间并开放或关闭反应器的空间，其是由两个鼓式容器261a、261b构成，为了同时旋转两个鼓式容器261a、261b，采用电机两侧驱动的旋转装置262。这时，各鼓式容器261a、261b的一端朝向反应器111、112开口，另一端形成封闭的圆筒形，在圆筒的一定部位各形成将吸入的空气排出的排出孔264a、264b。旋转装置262利用两个鼓式容器261a、261b之间的托架265固定，两鼓式容器261a、261b的封闭端分别与电机的两端相连接，并由电机驱动。这种旋转装置将使电机的安装更加容易。

本发明中的旋转装置并不见得与实施例1～3完全相同。如图8所示，在鼓式容器361的外侧或内侧一定部位设有齿槽361a，使电机362的轴362a与齿槽361a啮合，同样可传动旋转鼓式容器361。这种齿轮传动可以根据需要决定电机的位置，且结构比较简单。

本发明的第四实施例中，去掉了前述实施例中的各空气吸入管，而将其与空气排出管合并成类似窗式空调器的结构。

如图9、图10所示，将外罩470的两端开放并用隔板471将其分为上、下两层。开放的外罩两端分别与室内或室外相通，通向室内一端的上层和下层分别为室内空气排出口441和室内空气吸入口442，通向室外一端的上层和下层分别为室外空气排出口443和室外空气吸入口444，各空气排出口441、443设有送风装置450，以便将外罩470内的空气排至室内或室外。根据送风装置450的位置和送风方向，可以互换设置各空气排出口441、443和各空气吸入口442、444。

在外罩470内与开放端相互垂直的空间中分别设有反应器411、412，各反应器411、412侧面的外罩470内留有一定的空间，以使外罩470的上层和下层相通。在外罩470中央各反应器411、412之间设有鼓式容器461，以封闭各反应器空间，鼓式容器461的轴指向各反应器411、412。

如图11所示，鼓式容器461的内侧设有横向隔板463和轴向隔板466，轴向隔板466与外罩470内的隔板471高度相同并相对；轴向隔板466以鼓式容器461的排出孔464a、464b的中央为中心，纵向分隔鼓式容器461的内部空间。鼓式容器461摧侧或外侧圆周形成齿沟461a，并利用齿轮传动而旋转，旋转电机462安装在鼓式容器461外侧的外罩470内不影响鼓式容器461旋转的位置。

下面简单地说明本发明第四实施例的制冷运转过程。

首先，智能芯片启动抽送装置将第一反应器411内的氢气抽送到第二反应器412，第一反应器411的蓄氢合金将释放氢气而发生吸热反应，而第二反应器412的蓄氢合金则吸收氢气而发生放热反应。

受智能芯片控制的电机462驱动鼓式容器461旋转，在第一反应器411侧形成的第一排出孔464a的下部与室内空气吸入口442相通，第一排出孔464a的上部与室内空气排出口441相通，在第二反应器412侧形成的第二排出孔464b的上部与室外空气排出口443相通。

同时，送风装置150受智能芯片的控制，将室内空气吸入到室内空气吸入口442后经室内空气排出口441排到室内，将室外空气吸入到室外空气吸入口444后经室外空气排出口443排到室外。

经室内空气吸入口442吸入到外罩470内的空气，通过第一排出孔464a轴向隔板466下部开口进到鼓式容器461，经过位于侧面的第一反应器411时进行热交换变为冷空气，冷空气再由外罩470上层进入鼓式容器461并经第一排出孔464a轴向隔板466上部开口排到鼓式容器461外，通过送风装置450将冷空气经室内空气排出口441排到室内。

另一方面，经室外空气吸入口444吸入到外罩470内的空气，通过第二排出孔464b轴向隔板466下部开口进入鼓式容器461，经过位于侧面的第二反应器412时进行热交换变为热空气再由外罩470上层进入鼓式容器461并经第二排出孔464b轴向隔板466上部开口排到鼓式容器461外，通过送风装置450将热空气经室外空气排出口443排到室外。

经过一段时间后，智能芯片控制电机462使鼓式容器461旋转180°，如图10所示；同时启动抽送装置将第二反应器412内的氢气抽送到第一反应器411内。这样，通过第一反应器411热交换后的热空气，经鼓式容器461第一排出孔464a轴向隔板466上部开口和室外空气排出口443排到室外，而通过第二反应器412热交换后的冷空气，经鼓式容器461第二排出孔464b轴向隔板466下部开口和室内空气排出口443排到室内。

上述运转过程不断循环往复，直至使用者控制其停止为止；通过上述运转过程可使室内保持制冷状态。

本发明的上述各实施例不仅适合于冷热空调装置，也可以适用于热泵或冷冻机等。

Claims (15)

1、一种蓄氢合金空调装置，其特征在于由一对蓄氢合金反应器、氢气输送管、氢气抽送装置、空气输送管、送风装置、空气导向装置和外罩构成；其中所述一对蓄氢合金反应器相对设置于外罩内，所述空气导向装置设置在各反应器和排出空气的室内、室外空气输送管之间；所述送风装置设在室内空气排出管和室外空气排出管的进口处或者各空气吸入管与各反应器之间；氢气输送管的一端与一个蓄氢合金反应器相连，另一端则与另一蓄氢合金反应器相连；氢气抽送装置设在氢气输送管中；空气通过各空气吸入管进入各反应器，从各反应器流出的空气经过空气导向装置后分别进入室内空气输送管和室外空气输送管。

2、根据权利要求1所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述空气输送管包括一对由室内吸入空气的室内空气吸入管和一对由室外吸入空气的室外空气吸入管以及由外罩向室内排出空气的室内空气排出管和由外罩向室外排出空气的室外空气排出管。

3、根据权利要求2所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述一对室内空气吸入管或一对室外空气吸入管由单管分枝而成。

4、根据权利要求2所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述各空气吸入管内分别设置有可选择性地开启或关断该吸入管的阀门。

5、根据权利要求1所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述空气导向装置由鼓式容器和旋转鼓式容器的旋转装置构成；所述鼓式容器为圆筒形，其两端开口并朝向各反应器，其内部利用横向隔板分离开，被分隔的鼓式容器一定部位形成方向相反的排出孔；所述旋转装置利用托架固定于外罩内。

6、根据权利要求5所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述旋转装置由电机构成，电机与鼓式容器为轴结合。

7、根据权利要求5所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述旋转装置由电机驱动，电机转轴与鼓式容器为齿轮啮合。

8、根据权利要求1所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述空气导向装置由一对鼓式容器和旋转鼓式容器的旋转装置组成；鼓式容器为圆筒形，其一端开口并朝向一个反应器，另一端封闭，其一定部位形成有空气排出孔；旋转装置利用托架固定于外罩内。

9、根据权利要求8所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述旋转装置位于两鼓式容器之间，两鼓式容器的封闭端分别与电机的两端相连接，并由电机驱动。

10、根据权利要求8所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述旋转装置由电机构成，电机转轴与鼓式容器为齿轮啮合。

11、根据权利要求5或8所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述各反应器与鼓式容器开口之间设置有封闭之间空隙的护罩。

12、一种蓄氢合金空调装置，其特征在于由外罩、一对蓄氢合金反应器、氢气输送管、氢气抽送装置、送风装置和空气导向装置构成；所述外罩的两端分别朝室内和室外开口，其内部分隔为上、下两个空间；所述蓄氢合金反应器设于外罩内；所述氢气输送管的两端分别与两反应器相连；所述氢气抽送装置设置在氢气输送管路中；所述送风装置安装在外罩的室内排气口处和室外排气口处；所述空气导向装置设置在上述一对反应器之间并开放或关闭反应器的空间。

13、根据权利要求12所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述空气导向装置由鼓式容器和旋转鼓式容器的旋转装置构成；所述鼓式容器为圆筒形，其两端开口并分别朝向各反应器，其内部设有分隔鼓式容器两端空间的横向隔板，各空间的一定部位形成一对方向相反的排出孔，两排出孔中心设有轴向隔板并将两端空间分隔为上层和下层；所述旋转装置通过托架固定于外罩内。

14、根据权利要求13所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述旋转装置由电机构成，电机转轴与鼓式容器为齿轮啮合。

15、根据权利要求13所述的蓄氢合金空调装置，其特征在于所述各反应器与鼓式容器开口之间设有用于封闭之间空隙的护罩。

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