旋转压缩式氢制冷装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种旋转压缩式氢制冷装置，该装置的特点是：独立封闭的旋转压缩机内充有氢气，转子的表面覆贴着实用吸氢合金。在高压区内，氢气因被压缩压力上升。当压力超过吸氢合金的平衡压时，吸氢合金吸氢同时释放热量；在低压区内，因外压低于吸氢合金的平衡压，吸氢合金放氢同时吸取周围的热量，由于上述过程是可连续循环的，从而实现连续制冷的目的。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的氢制冷装置，特别是一种旋转压缩式氢制冷装置。现有氢制冷系统是利用吸氢量特别多的吸氢合金在吸氢时放热、放氢时吸热的热变化而实现的，其中的吸氢合金是实用吸氢合金，它是近年开发的一种在常温下可大量吸收氢的合金，如钛，铁合金，铬.锰合金、稀土类.镍.钙合金等。其中，稀土类合金是最好的吸氢合金，这些合金在常温附近保持一个大气压的平衡压力，作为实用吸氢合金而受重视，其吸、放氢的机理是合金在常温下，直到平衡压变为一个大气压时才吸收氢;在高温下加热合金，使平衡压力增高，就会放出所吸收的氢，也就是说，合金对氢的吸收度，会由于温度的不同而异，另外，温度保持一定时，改变压力也可使之吸氢或放氢，即对合金施加超过平衡压的压力，合金就吸氢;如果外压下降到平衡压以下，合金就放氢，现有吸氢合金的应用就是利用吸氢合金在吸、放氢时的热变化。现有典型的暖气设备系统是利用吸氢合金的热变化的热泵，暖气设备的原理很简单，例如，白天使太阳能照射在吸氢合金上，吸氢合金吸热的同时放出氢，放出的氢积存在贮罐内;到了夜间，给贮罐中的氢施加少量的压力，就会使吸氢合金发生作用，即吸氢的同时放出热量，从而实现低温的利用，这就是节能型暖气设备系统，现有利用吸氢合金的制冷系统其原理复杂，下面以节能型冷气系统为例、参照附图说明图1、图2介绍，图1为节能型冷气系统的结构示意图，图2为合金A、B性质的曲线图，冷气系统由1-4号贮罐及相应设备构成，在1、2号贮罐内装入性质为A的吸氢合金，在3、4号贮罐中装入性质为B的吸氢合金，在第一阶段，1、4号贮罐的吸氢合金处于充分吸氢状态，2、3号贮罐的吸氢合金处于充分脱氢状态;第二阶段(即实际工作阶段)，设把太阳能先照射在1号贮罐上、罐内A吸氢合金变热，则合金就会放出氢，压力为P，压力为P的氢被送到保持中间温度Tm状态的3号贮罐中。由于3号贮罐中的吸氢合金B处于脱氢状态，所以吸收送来的氢，同时放出热量，用鼓风机把放出的热量散发到大气中。另外，处于低温Ta状态的4号贮罐中的吸氢合金B。由于处在最初的吸氢状态，从它周围夺取热量，放出压力为P′的氢，压力为P′的氢被送到处于中间温度Tm的2号贮罐中，2号贮罐中的吸氢合金A处于脱氢状态，吸收送来的氢，同时放出热量，用鼓风机等将放出的热量排到大气中，这样就完成了一个循环，然后转换热传导回路，这时四个贮罐的组合状态和第一阶段完全相同，只是1、2号贮罐，3、4号贮罐的状态相互转换而已，重复前述的循环，就可以连续运转。因3、4号贮罐吸收周围的热量，所以它们可直接作为冷气设备中的冷却部分。如上所述，现有的氢制冷系统因原理结构复杂，适用性及实用性都较差;特别是无法应用到只需小型制冷的家用制冷设备上。本专利技术的目的是提供一种旋转压缩式氢制冷机，它具有效率高、能耗低、机械结构简单、零件少、体积小的优点，而且制冷制热转换方便。专利技术是这样实现的在独立密封(即将吸气口封闭)的旋转压缩机的转子表面，覆有前述的吸氢合金，密封的机壳内均匀地充满氢气。为说明方便，下面以滑片式压缩机为例，所述的压缩腔特指初始状态时压缩机内、由滑片、转子、机壳所围成的最大腔体，同时规定该腔所在点为起始点。当转子从初始状态开始旋转时，压缩腔体积不断地缩小，腔内的氢气因被压缩压力升高，当压力超过吸氢合金的平衡压时，吸氢合金吸氢同时放出热;由于压缩腔是密闭的，压缩腔内氢气不能向外排出，氢气的压力随着转子的连续转动而持续上升，吸氢合金则不断地吸氢，因为吸氢合金的吸氢能力足够大(气态氢的密度为5.4乘以10的19次方，氢被La、Ni的合金吸收后，氢的密度为7.6乘以10的22次方，以上密度单位为原子/立方厘米)，当压缩终了时，压缩腔内的氢气基本可由吸氢合金吸收完毕。此时，压缩腔的体积近等于零(为说明方便，设为零);吸氢合金吸氢时所放出的热则从导热的机壳散发到外部。即吸氢合金在高压区(起始点到压缩终了点之间的部位)吸氢放热。随着转子的继续运转，压缩腔在过了压缩终了点后，体积从零开始变大，由于压缩机是密闭的，压缩腔内的空间得不到气体补充，腔内处于低压状态，其压力低于吸氢合金的平衡压，这样，在高压区充分吸氢的吸氢合金中的氢，因压缩腔内的压力低于平衡压，急剧地从吸氢合金中释放出来，同时吸取压缩腔周围的热量，也就是说，吸氢合金在运转到低压区时放氢吸热。制冷(热)全过程为(高压区)压缩腔起始压缩→氢气升压→吸氢合金吸氢放热→(低压区)压缩腔体积增大→腔内低压→吸氢合金放氢吸热→起始点。整个过程是封闭、可连续循环的，所以，只要维持转子连续运转，即可实现连续制冷(或制热)的目的。当控制转子反向旋转时，压缩机的高、低压区互换，换句话说，上述制冷装置变为热泵。在专利技术的具体结构中，旋转压缩机的转子应具有较好的绝热性;高压区机壳和低压区的机壳之间由绝热的壳体连接，使高低压区之间有较好的热绝缘。综上所述，本专利技术由于是利用吸氢合金在吸、放氢时的热变化而实现制冷，整个过程无液汽两相变化，所需压缩终压低，压缩阻尼小，所以本专利技术的效率高、能耗低;同时，由于是采用旋转式压缩机。所以本专利技术的机械结构简单、零件少;更重要的是，本专利技术的制冷循环可完全封闭在旋转式压缩机内，而旋转式压缩机的体积可以做得比较小，所以本专利技术的体积小，适用性很强;且由于制冷和制热的转换，只需控制转子反向旋转，不需改变机体结构，所以本专利技术的使用非常方便;当采用下面要详细介绍的图5具体结构时，由于可得到到高附加值的冷量，所以本专利技术的效率可以得到进一步的提高。以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述。图3是根据本专利技术提出的滑片式旋转压缩氢制冷装置的横向剖面简图。图4是根据本专利技术提出的定片式旋转压缩氢制冷装置的横向剖面简图。图5是根据本专利技术提出的滑片式旋转压缩氢(氨)制冷装置的横向剖面简图。参照图3，在由具有良好导热性和机械强度的壳体〔1〕、具有良好绝热性和机械强度的壳体〔2〕所组成的圆筒形机壳内，有一个具有良好机械强度和绝热性能的圆柱形转子〔3〕，其表面覆有实用型吸氢合金〔4〕，转子〔3〕上开有若干条切槽〔5〕，槽内放置滑片〔6〕，滑片〔6〕可在槽内滑动，低压区为冷却部位-冷却腔〔7〕，初始状态在压缩机均匀地充满氢气。当转子〔3〕转动时，滑片〔6〕与机壳内壁所形成的压缩腔〔8〕不断地缩小，从而使腔内的氢气受到压缩，压力不断增高，这时，转子〔3〕表面的吸氢合金〔4〕则随着氢气压力的增高而不断地吸氢，同时放出热量，热量通过导热性良好的壳体〔1〕散发到外部空间，因压缩机是密闭的，压缩腔〔8〕内的氢气会随着压力的继续升高，而被吸氢合金〔4〕逐渐吸收，因为吸氢合金〔4〕中的氢密度是气态氢密度的1000倍以上，所以压缩腔〔8〕内的氢气最后可视为被吸氢合金完全吸收。压缩腔〔8〕转过压缩终了点后，压缩腔〔8〕的体积从零逐渐变大，腔内空间因得不到气体补充，腔内处于低压状态，其压力低于吸氢合金〔4〕的平衡压，在高压区充分吸氢的吸氢合金〔4〕内的氢，因外压低于平衡压力，急剧地释放出来，同时吸取压缩腔〔8〕内的热量。随着转子〔3〕的继续运行，压缩腔〔8〕内压力因吸氢合金〔4〕放氢而逐步升高，直至出现平衡状态。随后，压缩腔〔8〕转出冷却腔〔7〕，回到起始点。随着转子〔3〕继续运转，又开始下一个循环。参照图4，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转压缩式氢制冷装置，包括有旋转压缩机、吸氢合金及氢，其特征在于：ａ、所述的旋转压缩机是独立封闭的，机内充有氢气；ｂ、所述的吸氢合金为实用吸氢合金，覆贴在旋转压缩机转子的表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄闯芽，
申请(专利权)人：黄闯芽，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]