[发明专利]旋转压缩式氢制冷装置

说明书

本发明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。

本发明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。

发明是这样实现的：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。