[發明專利]金屬氫化物制冷系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201610726243.2
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107782009A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 魏偉;張明杰;朱百發;王定遠
• 申請（專利權）人: 青島海爾智能技術研發有限公司
• 主分類號: F25B15/09
• 分類號: F25B15/09;F25B41/04
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙)11391
• 代理人: 薛峰,劉長江

技術領域

本發明涉及制冷設備，特別是涉及金屬氫化物制冷系統及其控制方法。

背景技術

在一定溫度和壓力下，一些合金和金屬化合物可與氫氣進行可逆反應生成金屬氫化物。儲氫合金和氫氣之間的反應特點為吸氫時放熱，吸熱是放出氫氣，無論吸氫反應還是放氫反應，均與系統的溫度、壓力及合金成分相關。金屬氫化物與氫氣之間進行反應的熱效應可以通過調節壓力來控制反應進行的方向，實現熱能的轉換。

上述反應特性使得金屬氫化物在能量轉換與利用領域得到廣泛的應用，現有技術中出現了一些金屬氫化物制冷系統，這些系統作為一種新穎的熱量轉換系統，具有環保安全靜音的優點，但是也存在著一些問題，影響了這類制冷系統的推廣使用，金屬氫化物需要交替吸氫和放氫，導致僅能間隙制冷，熱量利用效率較低。

發明內容

本發明的一個目的是要提供一種實現持續制冷的金屬氫化物制冷系統。

本發明一個進一步的目的是要提高金屬氫化物制冷系統的熱效率。

本發明另一個進一步的目的是要簡化金屬氫化物制冷系統的控制過程。

特別地，本發明提供了一種金屬氫化物制冷系統，其包括：第一反應器，內部填充有金屬氫化物，以利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應進行放熱或吸熱；第二反應器，內部也填充有金屬氫化物，以利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應進行放熱或吸熱；電化學壓縮裝置，設置于第一反應器以及第二反應器之間，配置成根據第一反應器和/或第二反應器的運行狀態，調整第一反應器和第二反應器內的氫氣流向和壓力，以使得第一反應器和第二反應器分別交替進行放熱和吸熱；載冷劑循環裝置，具有載冷劑管路和至少一個換熱器，其中載冷劑管路分別連通第一反應器、第二反應器以及換熱器，以利用其中的載冷劑將第一反應器和/或第二反應器的熱量傳輸至換熱器。

可選地，上述金屬氫化物制冷系統還包括：可調電源，配置成受控地向電化學壓縮裝置提供直流電，直流電的極性和電壓均根據第一反應器和/或第二反應器的運行狀態確定。

可選地，換熱器包括第一換熱器和第二換熱器，并且載冷劑循環裝置還包括：載冷劑切換組件，與載冷劑管路連接，并配置成使第一換熱器保持與進行放熱的第一反應器或第二反應器連通，并使第二換熱器保持與進行吸熱的第一反應器或第二反應器連通。

可選地，載冷劑切換組件包括：第一四通閥，其兩個入液端分別連接至第一換熱器和第二換熱器的載冷劑出口，其兩個出液端分別連接至第一反應器和第二反應器的載冷劑入口，以使第一四通閥切換第一換熱器和第二換熱器的載冷劑流出方向；以及第二四通閥，其兩個入液端分別連接至第一反應器和第二反應器的載冷劑出口，其兩個出液端分別連接至第一換熱器和第二換熱器的載冷劑入口，以使第二四通閥切換第一換熱器和第二換熱器的載冷劑流入方向。

可選地，上述金屬氫化物制冷系統還包括：第一泵，配置成為流經第一換熱器的載冷劑提供動力；以及第二泵，配置成為流經第二換熱器的載冷劑提供動力。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種金屬氫化物制冷系統的控制方法。其中金屬氫化物制冷系統包括：利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應進行放熱或吸熱的第一反應器、利用金屬氫化物的吸氫和脫氫反應進行放熱或吸熱的第二反應器、設置于第一反應器以及第二反應器之間的電化學壓縮裝置、具有載冷劑管路和至少一個換熱器的載冷劑循環裝置，并且控制方法包括：檢測第一反應器和/或第二反應器的運行狀態；根據運行狀態驅動電化學壓縮裝置，調整第一反應器和第二反應器內的氫氣流向和壓力，以使得第一反應器和第二反應器分別交替進行放熱和吸熱；以及切換載冷劑管路連通第一反應器、第二反應器以及換熱器的狀態，利用載冷劑循環裝置中的載冷劑將第一反應器和/或第二反應器的熱量傳輸至換熱器。

可選地，金屬氫化物制冷系統還包括向電化學壓縮裝置提供直流電的可調電源，并且根據運行狀態驅動電化學壓縮裝置的步驟包括：根據第一反應器和/或第二反應器的運行狀態確定直流電的極性和電壓，以調整電化學壓縮裝置傳輸氫氣的方向和壓力。

可選地，換熱器包括第一換熱器和第二換熱器，載冷劑循環裝置還包括載冷劑切換組件，并且切換載冷劑管路連通第一反應器、第二反應器以及換熱器的狀態的步驟包括：驅使載冷劑切換組件改變第一換熱器和第二換熱器的載冷劑流向，以使第一換熱器保持與進行放熱的第一反應器或第二反應器連通，并使第二換熱器保持與進行吸熱的第一反應器或第二反應器連通。

可選地，金屬氫化物制冷系統還包括為流經第一換熱器的載冷劑提供動力的第一泵和為流經第二換熱器的載冷劑提供動力的第二泵，并且方法還包括：根據運行狀態調節第一泵和第二泵的流速。