專(zhuān)利名稱(chēng)：：包括燃料電池和制氫反應(yīng)器的洗滌機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種改進(jìn)型洗滌機(jī)，尤其涉及一種洗衣機(jī)或一種洗碟機(jī)，其適于在基本上不需要由任何供電線(xiàn)路供電的情況下操作。
背景技術(shù)：
：雖然以下整個(gè)說(shuō)明書(shū)將參考家用洗衣機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明同樣適用于需要大量熱來(lái)加熱洗滌液或工藝液體，以及需要穩(wěn)定低壓電源的任何類(lèi)型的機(jī)器。因此從這種意義上講，應(yīng)當(dāng)了解它可以有效且有利地適用于洗碟機(jī)。在本領(lǐng)域普遍公知的是迫切需要減少對(duì)供電線(xiàn)路輸送電能的消耗，并將該消耗保持在盡可能低的水平。同樣公知的是家用電器制造廠(chǎng)通常努力提供利用不斷減少的能量來(lái)操作的電器。這種總趨勢(shì)如今在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可和接收，因此在這里沒(méi)有必要對(duì)它做任何進(jìn)一步的論述。尤其由必須研制和設(shè)計(jì)用于家庭洗滌目的的家電的人們廣泛認(rèn)可的同樣是技術(shù)和首要是經(jīng)濟(jì)本性的問(wèn)題，該經(jīng)濟(jì)本性關(guān)系到以工業(yè)規(guī)模制造電器，該電器在使用常規(guī)供電線(xiàn)路輸送的供電電壓進(jìn)行操作的同時(shí)，遵守目前適用于這種電器和機(jī)器的最嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則；這種約束實(shí)際上使得必須以被迫包括許多復(fù)雜構(gòu)造并且必然會(huì)使制造成本超額很多的方式設(shè)計(jì)和制造相同的電器，當(dāng)然這基本上正是由于遵守了目前適用的整套安全規(guī)則造成的。此外還應(yīng)當(dāng)適時(shí)地記住，這些電器的大部分實(shí)際用電量主要是用來(lái)執(zhí)行那些無(wú)疑是最初步、最基本的任務(wù)，即加熱。從能源利用的觀(guān)點(diǎn)看，這種情形使得對(duì)洗滌機(jī)的要求特別高，并且使洗滌機(jī)特別貴。最后應(yīng)當(dāng)適時(shí)考慮這樣一個(gè)事實(shí)，即通常洗滌機(jī)在進(jìn)行它們的洗滌周期時(shí)對(duì)電能的高需要量實(shí)際上使得這些機(jī)器完全依賴(lài)于供電干線(xiàn)的可供性，這是因?yàn)榇藭r(shí)考慮是否可能出于這些目的而使用不同的、備選的、更經(jīng)濟(jì)或?qū)嵱玫牟⑶彝ǔ８憷头奖愕碾娫词遣滑F(xiàn)實(shí)的。這種情形的結(jié)果是，實(shí)際上至今在確保以下家用洗滌機(jī)的可用性方面還沒(méi)有取得顯著的進(jìn)展該洗滌機(jī)即使在沒(méi)有常規(guī)供電線(xiàn)路的情況下也能夠工作，因此可以在偏遠(yuǎn)、孤立的地方使用，例如山上或小島上的遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)的房子、中至小型船，或者更普遍的是沒(méi)有供電線(xiàn)路或經(jīng)濟(jì)上不能承受的任何地方。新近，技術(shù)開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)特別指向提供更經(jīng)濟(jì)、節(jié)省成本，并且首要的是獨(dú)立能源和電源的形式，這種形式能夠利用所謂的燃料電池，即能夠通過(guò)單獨(dú)使用氣態(tài)形式的氫與大氣氧化合產(chǎn)生電的電池。在這方面最引人注意的解決方案披露在授予LGELECTRONICSINC的公開(kāi)號(hào)為KR1020020056131A的專(zhuān)利中。如上面所引專(zhuān)利中所披露的，使用燃料轉(zhuǎn)化器來(lái)產(chǎn)生一定量的氣態(tài)氫112，這些氫隨后輸送給一種本領(lǐng)域原本已公知的燃料電池。所述燃料轉(zhuǎn)化器由燃料供給源供應(yīng)，燃料與所述燃料轉(zhuǎn)化器內(nèi)的大氣氧發(fā)生的反應(yīng)是一種劇烈的放熱反應(yīng)；這種反應(yīng)產(chǎn)生的熱量隨后被收集并且直接或通過(guò)適當(dāng)?shù)臒峤粨Q器傳遞至洗滌機(jī)中的洗滌液，從而洗滌液以和用電加熱元件進(jìn)行加熱的傳統(tǒng)方式大致相同的方式,皮加熱，其中所述電加熱元件由供電線(xiàn)路供電并浸在所述洗滌液中。因此，所述披露的解決方案顯然是特別引人注意的一種方案，因?yàn)樗岢鎏峁┖褪褂猛耆?dú)立的裝置，這種裝置不僅以簡(jiǎn)單而又節(jié)省成本的方式產(chǎn)生大量熱，而且確保使用原本已知的燃料電池產(chǎn)生電，所述燃料電池使用這樣制造出來(lái)的氫氣，并且能夠連續(xù)操作產(chǎn)生低電壓，因此沒(méi)有危險(xiǎn)電平存在，這又可以進(jìn)一步有利地用來(lái)僅僅進(jìn)行最有價(jià)值和高要求功能的操作，這些功能沒(méi)有使用電的備選方案，因此避免了用它來(lái)加熱水。然而上述解決方案有非常嚴(yán)重的缺陷，使其不能以真正實(shí)際且有效的方式進(jìn)行使用。該缺陷實(shí)際上是由于供應(yīng)給燃料轉(zhuǎn)化器的燃料引起的，該燃料可以是氣態(tài)和液態(tài)，并且裝在適當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)?，F(xiàn)在，供應(yīng)和操作燃料轉(zhuǎn)化器所需的燃料構(gòu)成了產(chǎn)生危險(xiǎn)的明顯原因，尤其是在家中使用燃料轉(zhuǎn)化器時(shí)，因?yàn)樵诩抑型ǔ](méi)有足夠的技術(shù)和能力來(lái)處理和解決不管怎樣都很危險(xiǎn)的液態(tài)或氣態(tài)燃料。此外，甚至燃料轉(zhuǎn)化器的制備，即構(gòu)造也是高花費(fèi)和高要求的，而且必須經(jīng)常且很認(rèn)真地觀(guān)察和監(jiān)視它的操作，很顯然這就抵消了由上面所引發(fā)明提供的大量?jī)?yōu)點(diǎn)。必須進(jìn)一步考慮這樣一個(gè)事實(shí)，即燃料轉(zhuǎn)化器無(wú)論如何都是一件設(shè)備，盡管在最大可能的程度內(nèi)小型化了，但是它始終保持有非常大的尺寸，而該大尺寸與正常的家庭用具預(yù)期的結(jié)合使用不相適應(yīng)，即不兼容。
發(fā)明內(nèi)容因此希望提供一種用于洗滌各種不同物品的機(jī)器，這實(shí)際上也是本發(fā)明的主要目的。所述機(jī)器不依賴(lài)于外部電源來(lái)供電給同一機(jī)器的不同操作部件和將所述電能轉(zhuǎn)化為熱量以加熱以傳統(tǒng)方式洗滌所述物品所使用的洗滌液。在所述主要目的的范圍內(nèi)，本發(fā)明另一目的是提供一種上面所引類(lèi)型的機(jī)器，它可以使用通用現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單地進(jìn)行制造，在其構(gòu)造上具有更大的竟?fàn)幜Γ瑫r(shí)使用和操作方便且容易。根據(jù)本發(fā)明，這些目的以一種特定類(lèi)型的洗滌機(jī)實(shí)現(xiàn)，該洗滌機(jī)具有如下面參照附圖用非限制性例子描述的操作和控制裝置，其中圖l是根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)基本構(gòu)造的大體示意圖2是圖1中所示洗滌機(jī)的改進(jìn)實(shí)施例的視圖3是根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)基本裝置的內(nèi)部部件的部分橫截面示意性視圖4是圖3中所示裝置的分解圖4A是圖3中所示同一裝置的橫截面視圖5是根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)施例的示意圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)的各個(gè)操作模式的一些時(shí)間相關(guān)性的曲線(xiàn)A、B、C和D的簡(jiǎn)圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本目的在于使用單個(gè)裝置，即反應(yīng)器產(chǎn)生旨在供應(yīng)給燃料電池的氣態(tài)氫流和加熱洗滌液需要的熱量，即執(zhí)行在能量利用方面通常被認(rèn)為是高花費(fèi)的任務(wù)，燃料電池反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生所需的電能。根據(jù)本發(fā)明的洗衣機(jī)包括桶或外筒1，所述桶或外筒1內(nèi)裝有洗滌液，并進(jìn)一步以常規(guī)方式容納適于裝待洗物品，即洗滌物(washload)的滾筒(未圖示)。所述洗衣機(jī)進(jìn)一步包括適于接收氣態(tài)氫流并通過(guò)適當(dāng)?shù)哪芰慨a(chǎn)生過(guò)程將其轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池2;該燃料電池是本領(lǐng)域普遍公知的一種裝置，因此可以專(zhuān)門(mén)采用通用技術(shù)和部件進(jìn)行制造，或者從市場(chǎng)上可買(mǎi)到的多種類(lèi)型和型式中適當(dāng)?shù)剡x擇使用。該過(guò)程產(chǎn)生的電能通過(guò)普通連接件和連接裝置輸送至洗衣機(jī)的控制和執(zhí)行裝置并且輸送到洗衣機(jī)的所有那些用電操作的裝置。洗衣機(jī)的這些用電裝置的典型例子是繼電器、泵、用于驅(qū)動(dòng)滾筒的馬達(dá)、電磁閥、指示燈和類(lèi)似顯示裝置、壓力開(kāi)關(guān)、恒溫或溫度控制開(kāi)關(guān)以及更普遍地所有那些需要供電的電子控制裝置。所述氣態(tài)氫流的制造由下列裝置實(shí)現(xiàn)-密封式反應(yīng)器3,-水源或水箱4，-第一管道5，其用于將水從所述水源或水箱4輸送到所述反應(yīng)器3,-第二管道6,其用于將氣態(tài)氫從所述密封式反應(yīng)器輸送至所述燃料電池，-第三管道7,其用于將水流從所述反應(yīng)器輸送至所述洗滌液，-所述第三管道7和所述反應(yīng)器之間的第一熱交換器裝置8。針對(duì)密封式反應(yīng)器3(本發(fā)明的真正核心)的構(gòu)造和操作，下面給出了一些基本信息，以及技術(shù)數(shù)據(jù)和詳細(xì)說(shuō)明，這些數(shù)據(jù)和詳細(xì)說(shuō)明雖然在科學(xué)水平上是普遍公知的，但是有利于以完全創(chuàng)新且獨(dú)創(chuàng)的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。通過(guò)使用活性金屬及合金分解水而產(chǎn)生氫氣水受到各種金屬的作用可以釋放出氫氣。堿性和堿土金屬(除了鈣)在氫氣釋放期間與水的反應(yīng)更劇烈。這里，所述反應(yīng)是在室溫下進(jìn)行的。這些金屬例如鉀、鎂、鋁、錳(粉末)、稀土金屬與加熱至5(M00。C的水反應(yīng)。鋁只在活化態(tài)與水相互作用。鋅、鉻、鐵、鈦、鈷、鎳等與處于紅銅溫度(redmetaltemperature)的7K蒸氣反應(yīng)。通常，在實(shí)踐中使用Mg和Al,因?yàn)锽、Be、Na、K、Li是比較貴的金屬，它們與水的反應(yīng)過(guò)程非?？?，因此幾乎不能或非常不好控制。鎂的活化通過(guò)添加少量合金元素，例如Fe、Cu、Co、Ni、Mo來(lái)實(shí)現(xiàn)；如下面將更好地解釋的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最好的解決方案是使用添加了百分比不超過(guò)3%的鎳的鎂。鋁的活化可以通過(guò)使用甘汞、氰化鉀對(duì)其粉末進(jìn)行加工，隨后將銦、鎵、錫等混合并添加進(jìn)該合金來(lái)實(shí)現(xiàn)?；钚枣V的消耗量是每11113氫氣1.1千克，鋁的消耗量是每11113氫氣0,9千克。但是，考慮到合金添加劑的質(zhì)量，對(duì)于鋁該添加量達(dá)到15%，相比鎂為1-2%，因此上述合金的氫氣產(chǎn)量大致相等。所得氫氣的純度在這里達(dá)到99%。通過(guò)活性金屬制造氫氣的過(guò)程不伴隨有害物質(zhì)，并且不需要任何額外電源。由于通過(guò)與水反應(yīng)獲得的氫氣的純度，以及高產(chǎn)量和較低的原料消耗量，使該已知方法優(yōu)選用于獨(dú)立發(fā)電的應(yīng)用中。水與金屬和合金發(fā)生溶解作用而獲得氫氣的反應(yīng)表現(xiàn)出顯著的放熱特性，因此大部分可用能量以反應(yīng)熱的形式釋放出。作為結(jié)論，同時(shí)伴隨有放熱過(guò)程的制氫過(guò)程僅由基于金屬/合金和水之間反應(yīng)的方法提供。表l中示出了利用金屬與水或水溶液反應(yīng)制造氫氣的方法的一些特性。表l.從水中獲得氫氣的方法的特性<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1可以看出用水制造氫氣的最佳結(jié)果可以使用鎂和鋁的合金得到。在可以用于水離析(separation)制氫應(yīng)用的所有金屬和化合物中，鎂是比較便宜的金屬。鋁用于這種目的比較困難，因?yàn)樗枰砑痈哌_(dá)15%質(zhì)量百分比的昂貴介質(zhì)(銦、鎵、錫)進(jìn)行活化。由于大量添加劑的使用，使得鋁相比鎂失去了與水反應(yīng)制造氫氣的優(yōu)勢(shì)。而且，活性鋁合金的存放存在問(wèn)題?；钚枣V合金可以長(zhǎng)時(shí)間存放，不需要采取任何特殊措施讓它們與大氣隔絕；事實(shí)上，鎳鎂合金表面會(huì)形成一層氧化鎂，它能有效地避免整個(gè)鎂塊與空氣中水分發(fā)生反應(yīng)。因此，鎂鎳合金可以長(zhǎng)時(shí)間保存，而不需要任何特殊的照管。制氫需要的鎂合金被正確地堆疊和存放時(shí)，不需要很大的存放空間和特殊的存放條件。反應(yīng)用水可以來(lái)自任何水源，并且不需要任何附加的清潔、凈化或預(yù)處理步驟?？紤]了所有方面后，既制造氫氣又產(chǎn)生電能的最好方法是基于水和鋁基鎂合金之間的反應(yīng)的方法。在目前的研究和開(kāi)發(fā)階段，使用只含有少量作為添加劑的鎳(高達(dá)1.5%)的鎂合金是最可行和可靠的。由于上面提及的鎂表面上的MgO薄膜的存在，使得正常條件下鎂與水幾乎不發(fā)生反應(yīng)。然而，在高于330K(開(kāi)氏溫度)的溫度下，根據(jù)以下反應(yīng)可以觀(guān)察到從水中產(chǎn)生了明顯的氫氣Mg+2H20—Mg(OH)2+H2+Q(1)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生熱效應(yīng)Q=353kJ/mol。lkg鎂合金與水反應(yīng)生成0.083kgH2(0.93m3)和QM=14400kJ的熱量。熱平衡和用加熱至9(TC的水進(jìn)行的洗滌周期需要的鎂合金量在下面給出；散發(fā)的反應(yīng)熱Q]^如下&=2CT+&尸+2柳+2B++2腳(2)其中Qp—一用于一個(gè)洗滌周期的熱量(QP=QMGCP);GCP——用于一個(gè)洗滌周期的鎂合金重量；QCP——用于加熱鎂合金的熱量；Qbp——用于加熱反應(yīng)用水的熱量；QKOI—一用于加熱物理和構(gòu)成元件的熱量；QB——用于加熱洗滌液的熱量；Qicp——用于蒸發(fā)反應(yīng)器內(nèi)的水的熱量；QBOD—一用于加熱氫氣的熱量；QM——用于lkg鎂合金的熱量。根據(jù)反應(yīng)式l，完成該反應(yīng)需要的水的重量是1.5GMg。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，余量水需要既考慮反應(yīng)器內(nèi)的蒸發(fā)又結(jié)合反應(yīng)廢產(chǎn)物。這種水余量公認(rèn)的系數(shù)是2。依據(jù)轉(zhuǎn)化方程式2，<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage12</formula>在該方程式3中<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage12</formula>——分別為鎂合金、水、構(gòu)造材料、氫氣的比熱值，(kJ/kgK);Gicp—一反應(yīng)器內(nèi)的蒸發(fā)水量，kg;r?！舭l(fā)熱，(kJ/kgK);AT!——反應(yīng)器和環(huán)境的溫差，設(shè)為100。C;AT2——反應(yīng)器的冷卻套與環(huán)境的溫差，設(shè)為70'C。構(gòu)造元件和部件的估計(jì)重量為10kg，被加熱水的重量為15kg，反應(yīng)器內(nèi)的蒸發(fā)水量為1.5kg,同時(shí)方程式3的最后一項(xiàng)非常小可以忽略，合金的重量計(jì)算如下G=(Cf"GTO,+C-(7丑)AT2+r。G,.cp=(0.48x10+4.2x15)x70+2480x1.5=Q6cp—eM-(Cf+3C"A7;—14400-(l.l+3x4.2)xl00_^因此，加熱洗滌液至90C需要的合金重量是0.65kg。很大部分熱輸出量是用于蒸發(fā)反應(yīng)器內(nèi)的水(r。Gw.ev)。為了減小這些損耗，需要將反應(yīng)器內(nèi)的壓力增大至0.2-0.3MPa，這導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)沸點(diǎn)溫度提高至120-130'C。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致溫差和由水蒸發(fā)造成的損失減少。在沒(méi)有損耗的情況下一個(gè)洗滌周期需要的鎂合金重量估計(jì)為0.36kg。考慮不能完全消除的由蒸發(fā)造成的熱損耗后，在90。C的溫度下完成洗滌周期所需的實(shí)際合金重量將約等于0.5kg。將洗滌液加熱至較低溫度時(shí)，反應(yīng)所需合金量將相應(yīng)減小。如果合金在反應(yīng)器中全部被消耗，將產(chǎn)生0.513氫氣。在燃料元件中使用這些氫氣，將可能得到lkWh的電。顯然隨后會(huì)有電量剩余，不過(guò)這些電可以用于加熱水，從而減少所需鎂合金的量，或者用于其他有益的目的，例如衣物的干燥程序。徹底的研究和試驗(yàn)工作表明，反應(yīng)速率以及因此放熱速率和水的加熱效果基本上取決于反應(yīng)溫度?？赡苡袔讉€(gè)方面影響反應(yīng)速率，即構(gòu)造上，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器尺寸和形狀，以及鎂的尺寸和形式，鎂最大限度地裝在筒內(nèi)，從而容易且方便地插入反應(yīng)器并在使用后容易且方便地從中取出。物理上，通過(guò)影響，即改變反應(yīng)場(chǎng)所和反應(yīng)器周?chē)臒峤粨Q條件?；瘜W(xué)上，通過(guò)影響，即改變合金的化學(xué)成分和機(jī)械狀態(tài)(分散度)。根據(jù)以可變負(fù)荷為代表的獨(dú)立系統(tǒng)的實(shí)際操作條件，基于化學(xué)反應(yīng)電荷(reactingcharge)的置換原則來(lái)設(shè)計(jì)氫氣和熱發(fā)生器是普遍采用程序。相反，恒定地處在"混合"式反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)介質(zhì)，即鎂和水在置換式反應(yīng)器內(nèi)被離析。在這種裝有必要量的鎂合金的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)速率以及因此放熱量和氫氣產(chǎn)量取決于反應(yīng)中的用水量。這使得發(fā)生器的生產(chǎn)率能夠被適當(dāng)調(diào)整并能防止自由水的存在，而這些自由水可能會(huì)進(jìn)入反應(yīng)器容積內(nèi)的反應(yīng)中。用于洗滌機(jī)的氫氣和熱量的獨(dú)立源的設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的洗滌機(jī)包括熱和氣體發(fā)生器，合金與水在其中反應(yīng)，從而產(chǎn)生氫氣流并釋放熱量。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此會(huì)產(chǎn)生大量熱量(lkg合金大約產(chǎn)生14000kJ熱量)，這些熱可以根據(jù)洗滌機(jī)情況以不同的方式加以利用。當(dāng)然，反應(yīng)熱將消耗用于加熱洗滌液。反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣則在用于發(fā)電的燃料電池中使用。上述類(lèi)型的熱和氣體發(fā)生器用于洗滌機(jī)時(shí)的簡(jiǎn)化原理圖示于圖1中。這種熱和氣體發(fā)生器的工作方式如下。首先，將裝有鎂合金的筒插入反應(yīng)器1。將反應(yīng)用水注入水箱4(大約1.51)，同時(shí)讓洗滌用水進(jìn)入洗滌機(jī)的洗滌桶。泵15將水經(jīng)由開(kāi)啟閥16朝反應(yīng)器泵送。經(jīng)過(guò)一小段組件預(yù)熱必需的時(shí)間后，反應(yīng)開(kāi)始，釋放出氫氣和熱。此時(shí)，泵27開(kāi)始工作，將水從洗滌桶泵送至反應(yīng)器的冷卻套(coolingjacket),使其被冷卻套加熱。當(dāng)水加熱至預(yù)選溫度，切斷泵15和27。反應(yīng)期間產(chǎn)生的氫氣收集在反應(yīng)器3的上部，并經(jīng)由管道6和閥17流入冷凝器10，在那里氫氣中濕氣被冷凝并從氫氣中移除。冷凝器IO也用作水封。反應(yīng)器已經(jīng)研究出許多不同的鎂合金預(yù)處理方法。當(dāng)極小碎片形式的活性鎂裝填在由沖孔金屬制成并用薄織物覆蓋的筒內(nèi)時(shí)，得到的結(jié)果最好。將合金裝在織物筒內(nèi)再放入反應(yīng)器具有的基本優(yōu)點(diǎn)是活化和操作速度更快，以及反應(yīng)副產(chǎn)物全部滯留在筒自身內(nèi)部。在反應(yīng)器內(nèi)使用筒來(lái)裝合金加速并簡(jiǎn)化了合金預(yù)處理程序。在這些筒內(nèi)，由于每單位體積內(nèi)反應(yīng)介質(zhì)的接觸面積較大，活性合金的最大密度可以增大至0.35-0.38kg/dn^的數(shù)值。這提供了額外的機(jī)會(huì)來(lái)減小反應(yīng)器尺寸并因此使反應(yīng)器和氫氣源的比容積特性能夠得到顯著的改善。鎂合金的密度等于0.35kg/dmS時(shí)反應(yīng)器的容積大約為1.42dm3。如果反應(yīng)器包括一個(gè)圓柱形筒，它的總尺寸將是直徑95mm,長(zhǎng)200mm。在使用可更換筒的反應(yīng)器中，水被迫流經(jīng)一層反應(yīng)產(chǎn)物(渣)，液力，即反應(yīng)產(chǎn)物的流動(dòng)阻力是決定其幾何尺寸的關(guān)鍵值。實(shí)際上它將決定反應(yīng)用水的管道的尺寸和水分配裝置至合金周?chē)拈L(zhǎng)度?？紤]到鎂合金的密度，以及為了使輸送用于反應(yīng)的水的壓力損失降至最低，渣層的流動(dòng)阻力值必須不超過(guò)10kPa。這種要求使得能夠適當(dāng)?shù)卮_定渣層厚度，因此確定已裝鎂合金層的相應(yīng)厚度。對(duì)于密度為0.35kg/dm3的已裝鎂合金，該值為40mm。因此，在所描述的條件下所述筒的半徑應(yīng)當(dāng)不超過(guò)40mm?，F(xiàn)在將參考圖l對(duì)上述技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行描述。用4表示的水箱內(nèi)裝有一定量的水，這些水足夠確保與裝在反應(yīng)器內(nèi)的鎂進(jìn)行預(yù)期反應(yīng)，從而產(chǎn)生預(yù)期的熱量以及預(yù)期的氫氣量，其中所述水量約為2升。在徹底且深入的實(shí)驗(yàn)和操作試驗(yàn)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果在水箱4內(nèi)所裝的水中加入1%至15%之間的百分比含量的NaCl，反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)活性將提高至相當(dāng)高的程度，這是因?yàn)檫@些添加劑將有效地幫助消除鎂表面形成的氧化層，而該氧化層毫無(wú)疑問(wèn)將嚴(yán)重地阻止反應(yīng)的進(jìn)行。就鎂本身而言，它可以加工成微小斷片，例如薄片、碎片、粉狀顆?；蝾?lèi)似形狀；這種加工方式本身不是關(guān)鍵，盡管可以很容易了解引入反應(yīng)器內(nèi)的鎂顆粒尺寸越小，它就越容易非常充分地暴露于水中從而與水反應(yīng)。針對(duì)從所述水箱4輸送至反應(yīng)器3的水，所述第一管道5上裝有第一泵15和第一閥16，它們的操作方式將在下面做更詳細(xì)的說(shuō)明。就將氣態(tài)氫輸送至燃料電池2的方法而言，在該例子中使用所述第二管道6，然而這應(yīng)當(dāng)由以下元件和裝置完成，即組成整體直接在反應(yīng)器下游，所述管道6上實(shí)際裝有第二閥17,所述第二閥的作用是保持反應(yīng)器3內(nèi)制造的氫氣在一定壓力下，因?yàn)槭褂盟鰵錃獾娜剂想姵?是通過(guò)在其操作中供給受控壓力下的氫氣流來(lái)優(yōu)化的。在所述第二閥17的下游設(shè)有過(guò)濾洗滌器(filter-scrubber)10，過(guò)濾洗滌器IO包括裝有液體的容器，所述液體適于捕捉，即留住和冷凝反應(yīng)副產(chǎn)品和流經(jīng)氫氣流中的濕氣。所述液體可以?xún)H僅是水，當(dāng)然引入所述過(guò)濾洗滌器10的進(jìn)口和從中引出的出口必須布置成在洗滌條件下，流入的氫氣在流經(jīng)所述過(guò)濾洗滌器10內(nèi)充足量的過(guò)濾水后，只能再次流入所述管道7的下游部分。在所述過(guò)濾洗滌器10的下游，第二管道7而后可以直接與燃料電池2連接；然而應(yīng)當(dāng)考慮到這個(gè)事實(shí)，即為了使洗滌機(jī)能夠開(kāi)始一個(gè)操作周期，必須獲得電力初始源，因此如果該電力是在反應(yīng)期間，即洗滌機(jī)啟動(dòng)后首先產(chǎn)生和供應(yīng)的話(huà)，該洗滌機(jī)實(shí)際上不能開(kāi)始工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在所述過(guò)濾洗滌器10下游的第二管道6中，設(shè)置有第三三通閥11，它的第一通路通向所述過(guò)濾洗滌器10，第二通路通向所述燃料電池2，第三通路通向密封儲(chǔ)罐18(參見(jiàn)圖5)。所述密封儲(chǔ)罐18的作用是儲(chǔ)存由反應(yīng)器3產(chǎn)生且在壓力下排入所述管道6的部分過(guò)量氣態(tài)氫，由于所述儲(chǔ)罐在洗滌機(jī)開(kāi)始操作時(shí)重又釋放儲(chǔ)存的氫氣，因此燃料電池可以在反應(yīng)器自己開(kāi)始操作之前供給氫氣。為了開(kāi)啟，即接通洗滌機(jī)，實(shí)際上只需要極小量的電，這些電基本上是啟動(dòng)閥和燃料電池的控制裝置所需要的。該極小量的電在適當(dāng)?shù)腜owercap電容器的幫助下可以很容易存儲(chǔ)在洗滌機(jī)內(nèi)，所述電容器的電荷用于啟動(dòng)洗滌機(jī)；最后，電源回路如下啟動(dòng)接通控制器后，Powercap電容器激活燃料電池并打開(kāi)岡11;閥11這樣打開(kāi)后，儲(chǔ)罐18內(nèi)所裝的氫氣到達(dá)燃料電池，燃料電池隨后開(kāi)始工作，由此供電以激勵(lì)控制器、執(zhí)行裝置和類(lèi)似裝置，尤其是例如激活反應(yīng)器3的控制器和裝置；反應(yīng)器這樣被激活后，開(kāi)始產(chǎn)生和供應(yīng)流入燃料電池和也部分地流入所述儲(chǔ)罐18的氣態(tài)氫氣流，以及用于加熱洗滌液的熱量。如圖3中最佳示出的，并就熱量產(chǎn)生過(guò)程以及將該熱量傳送至洗滌液而言，示意性地示出的反應(yīng)器3包括第一熱交換器8，所述反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過(guò)所述第一熱交換器傳送至第三管道7，再以某種方式經(jīng)由該管道到達(dá)洗滌液，其中所述方式將在下面更詳細(xì)地說(shuō)明。具體地，圖3和4中圖示了一優(yōu)選實(shí)施例，可以注意到反應(yīng)器3具有圓柱形外體38,所述圓柱形外體內(nèi)同軸布置有其直徑明顯比所述外體小的圓柱形內(nèi)體39。在所述兩個(gè)圓柱形體38和39之間設(shè)有與所述兩個(gè)圓柱形體同高的環(huán)形密封套或空腔40。所述環(huán)形空心套40通過(guò)外體38外表面上的兩個(gè)不同的孔41和42與外部連接，其中這兩個(gè)孔中的一個(gè)與所述第三管道7的一端連接，而另一個(gè)則類(lèi)似地與所述管道的相對(duì)端連接。待在反應(yīng)中使用的鎂塊以某種方式放置在所述內(nèi)體39內(nèi)部，該方式將在下面作更詳細(xì)的說(shuō)明。為了使所述圓柱形內(nèi)體39內(nèi)的鎂塊能夠反應(yīng)，進(jìn)一步布置有以與所述兩個(gè)圓柱形體38和39基本同軸的方式延伸的內(nèi)管道43。所迷?xún)?nèi)管道43具有多個(gè)通孔或穿孔44，并且所述內(nèi)管道一側(cè)與所述第一管道5連接，另一側(cè)與所述第二管道6連接，這樣所述內(nèi)體39的內(nèi)腔實(shí)際上通過(guò)所述穿孔和所述內(nèi)管道與所述管道5和6連接。一般地說(shuō)，所述第三管道7進(jìn)一步延伸至由所述圓柱形內(nèi)體39限定的所述環(huán)形空心套內(nèi)，并因此直接與圓柱形內(nèi)體的內(nèi)腔接觸，在所述內(nèi)腔內(nèi)發(fā)生鎂和水之間的反應(yīng)，產(chǎn)生熱量和氣態(tài)氫。為了更方便鎂料的插入和取出，可以使用裝有鎂的可移除筒45，其中所述筒適于從上面經(jīng)由設(shè)置有合適的可再密封蓋的開(kāi)口而插入反應(yīng)器。實(shí)際上，尤其參見(jiàn)圖4,由此得到了俄國(guó)套娃形式的結(jié)構(gòu)，其中外環(huán)形空心套40在內(nèi)部容納可移除筒45，該筒45又容納牢固地與反應(yīng)器3的構(gòu)件接合或與所述構(gòu)件成整體的所述內(nèi)管道43。在一有利方式中，還設(shè)置和使用了所謂的"區(qū)分裝料"筒，在該意義上，它們可以根據(jù)待進(jìn)行的洗滌周期的預(yù)期型式，裝有用于將洗涂液加熱至特定溫度，例如30。C、50'C或者甚至70。C的被特別計(jì)量的一定量的鎂。就此可以更容易地理解上述整個(gè)配置的大體工作方式插入裝有鎂料的可移除筒41并且再次緊密地封閉反應(yīng)器3后，接通第一泵15,并且打開(kāi)第一管道5的第一閥16。這樣水就能夠從水箱4流入反應(yīng)器3,而后尤其流經(jīng)所述內(nèi)管道43并穿過(guò)所述穿孔44進(jìn)入所述筒內(nèi)，在筒內(nèi)水與鎂接觸，從而觸發(fā)了反應(yīng)過(guò)程。作為上述反應(yīng)的結(jié)果，產(chǎn)生了氣態(tài)氫氣流，這些氫氣流隨后流出所述筒的本體(尤其是從其上側(cè))，并收集在反應(yīng)器頂蓋31形成的鐘形部分30內(nèi)，所述鐘形部分布置成連接和導(dǎo)入所述第二管道6，并經(jīng)由所述管道連接和導(dǎo)入燃料電池。同時(shí)，所述反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過(guò)簡(jiǎn)單的傳導(dǎo)效應(yīng)傳遞至所述圓柱形內(nèi)體39，并從該內(nèi)體傳遞至待加熱液體強(qiáng)制流經(jīng)的所述環(huán)形空心套40。根據(jù)固有地包括在洗滌機(jī)的通用程序控制模式內(nèi)的操作模式，被加熱的液體從所述環(huán)形空心套40再次流入第三管道7，所述第三管道設(shè)置有適當(dāng)?shù)牡诙?7以將所述液體從洗滌機(jī)的洗涂桶循環(huán)至所述環(huán)形空心套，而后再?gòu)乃霏h(huán)形空心套循環(huán)至洗滌機(jī)的洗滌桶。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解的是，上述描述只是為了闡明本發(fā)明實(shí)施例的一般標(biāo)準(zhǔn)和原則而給出的，因?yàn)閷?shí)施例和操作的實(shí)際模式能夠很輕松和容易地定義，并且在洗滌機(jī)設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確地設(shè)定。然而，認(rèn)為在這里給出一些特別有用的信息是完全適合的，這些信息與具有根據(jù)本發(fā)明的配置的洗滌機(jī)的操作有關(guān)。第一個(gè)這樣的信息包括重要的安全問(wèn)題實(shí)際上可以很容易了解，如果反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程因?yàn)槿魏卧蚴タ刂?，即變得不受控制，將出現(xiàn)損壞上述反應(yīng)器的危險(xiǎn)，或者更嚴(yán)重的情況是發(fā)生爆炸。參見(jiàn)圖3,為了解決這種問(wèn)題，在靠近反應(yīng)器內(nèi)腔的位置有利地布置了溫度計(jì)20和壓力開(kāi)關(guān)21，它們適于測(cè)定相關(guān)參數(shù)和將相應(yīng)的信號(hào)傳送至洗滌機(jī)的控制和執(zhí)行裝置，其中洗滌機(jī)的所述控制和執(zhí)行裝置被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定和程序化，以便無(wú)論什么時(shí)候檢測(cè)到所述測(cè)量值超出相應(yīng)的預(yù)定最大容許值，都例如通過(guò)關(guān)閉第一閥16和/或打開(kāi)第二閥17而立即自動(dòng)4亭止所述反應(yīng)。應(yīng)進(jìn)一步注意的是，為了使反應(yīng)器正確操作，即為了防止氫氣壓力阻止水從水箱4流入，第一閥16和第一泵15僅僅短時(shí)段啟動(dòng)，即操作，如圖6中曲線(xiàn)圖"A"示意性地示出的。實(shí)際上，這種措施有效地使在反應(yīng)停止，即失效的階段只有少量的水能夠進(jìn)入反應(yīng)器，以便產(chǎn)生相當(dāng)有限的反壓力，該反壓力不會(huì)阻止或妨礙用于反應(yīng)過(guò)程的新水流入，并且因此反應(yīng)最劇烈，即反壓力最高的階段只會(huì)發(fā)生在所述閥和所述泵分別關(guān)閉和切斷時(shí)，從而避免了與水和氣體倒流進(jìn)水箱4有關(guān)的任何問(wèn)題的發(fā)生。另一個(gè)有利的改進(jìn)可以是給第二管道6設(shè)置適于從外部控制的第二閥17。所述閥使得所產(chǎn)生氣體的壓力能夠得到調(diào)節(jié)，以便氣體可以在其最佳預(yù)期壓力下輸送至燃料電池2和儲(chǔ)罐18。可能存在的另一缺點(diǎn)是由于洗滌液可能碰巧含有一定數(shù)量的污染物和雜質(zhì)而導(dǎo)致所述環(huán)形空心套40逐漸被阻塞引起的。因此，為了避免這種危險(xiǎn)，同時(shí)參見(jiàn)圖2，另一有利改進(jìn)是在所述第三管道7和洗滌機(jī)的桶內(nèi)的所述洗滌液之間設(shè)置第二熱交換裝置9;實(shí)際上，這將為洗涂液，即洗滌機(jī)的洗滌桶提供一個(gè)第二熱交換器，以致將反應(yīng)器與洗滌液本身完全隔離開(kāi)。參見(jiàn)圖6，可以注意到另外還在同一時(shí)間標(biāo)度上描繪了一些說(shuō)明該過(guò)程，即一些洗滌機(jī)參數(shù)的趨勢(shì)性的曲線(xiàn)圖；如已經(jīng)提及的，圖中的曲線(xiàn)圖"A"表示一系列短時(shí)段，每一個(gè)時(shí)段都只持續(xù)幾秒，并且在這期間第一泵15和第一閥16都開(kāi)啟以相應(yīng)地讓少量水進(jìn)入反應(yīng)器。同時(shí)，在同一圖中的曲線(xiàn)圖"D"示出第三管道7中的第二閥27以連續(xù)的方式開(kāi)啟，即操作，以使液體能夠連續(xù)且有規(guī)律地在有關(guān)回路中循環(huán)。同時(shí)參見(jiàn)上述曲線(xiàn)圖，曲線(xiàn)圖"B"和曲線(xiàn)圖"C"分別以完全定性的方式示出了反應(yīng)器3內(nèi)部氣態(tài)氫壓力和第三管道7內(nèi)液體溫度的典型過(guò)程。權(quán)利要求1.一種用于洗滌各種物品的優(yōu)選為家庭用的機(jī)器，包括用于裝洗滌液的固定的洗滌桶(1)，包括燃料電池(2)的第一裝置，其適于接收氣態(tài)氫氣流并將所述氣流轉(zhuǎn)化為電力，第二裝置，其適于產(chǎn)生所述氣態(tài)氫氣流并將其通過(guò)適當(dāng)?shù)墓艿?6)輸送至所述燃料電池(2)，電連接裝置，其適于將所述燃料電池內(nèi)產(chǎn)生的電力輸送至包括在所述洗滌機(jī)內(nèi)的控制和執(zhí)行裝置，其特征在于所述第二裝置包括密封式反應(yīng)器(3)，在其內(nèi)部放置有一塊金屬材料，水源，連接所述水源和所述密封式反應(yīng)器的第三裝置，連接所述密封式反應(yīng)器和所述燃料電池的第四裝置，以及將所述反應(yīng)器產(chǎn)生的熱量傳遞至所述洗滌液的第五裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的洗滌機(jī)，其特征在于所述金屬材料包括鎂。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的洗滌機(jī)，其特征在于所述水源包括水箱(4)，并且連接所述水箱和所述反應(yīng)器的所述第三裝置包括第一管道(5)、包含在所述第一管道(5)內(nèi)的第一泵(15)和控制所述第一管道(5)內(nèi)的水流的第一閥(16)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)器，其特征在于所述第四裝置包括第二管道(6)和控制所述第二管道內(nèi)的氫氣流的第二閥(17)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器，其特征在于所述第四裝置進(jìn)一步包括布置在所述第二閥(17)下游的所述第二管道(6)內(nèi)的濕氣冷凝器(10)。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于所迷第五裝置包括第三管道(7)，加熱液體流以閉環(huán)方式在所述第三管道內(nèi)循環(huán)，并且所述第三管道適于連接所述反應(yīng)器(3)的內(nèi)部容積和裝有洗滌液的洗滌才幾的所述桶，以及安裝在所述第三管道內(nèi)的第二泵(27)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器，其特征在于所述反應(yīng)器(3)包括第一熱交換器(8),所述第一熱交換器適于將所述反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的熱量傳遞至所述第三管道內(nèi)循環(huán)的液體。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器，其特征在于它包括第二熱交換器(9)，所述第二熱交換器適于將熱量從流經(jīng)所述第三管道的所述加熱液體傳遞至所述洗滌液。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于所述濕氣冷凝器(10)下游的所述第二管道(6)內(nèi)布置有第三閥(11)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于所述第三閥(11)是三通閥，并且其第三通路通向密封儲(chǔ)罐(18)，所述密封儲(chǔ)罐適于容納和儲(chǔ)存從所述濕氣冷凝器(10)流入的過(guò)量氣態(tài)氫。11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于所述密封式反應(yīng)器(3)包括外體(38)和內(nèi)體(39),在所述外體和所述內(nèi)體之間限定第一密封環(huán)形空心套(40)，所述第一密封環(huán)形空心套通過(guò)兩個(gè)不同的孔(41、42)與外部連接，所述第三管道(7)的兩個(gè)相應(yīng)端與所述兩個(gè)不同的孔(41、42)連接。12.根據(jù)上述權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于它進(jìn)一步包括布置在所述圓柱形內(nèi)體(39)內(nèi)部的內(nèi)管道(43)，所述內(nèi)管道適于在其相對(duì)端分別與所述第一管道(5)和所述第二管道(6)連接，所述內(nèi)管道(43)具有多個(gè)通向所述環(huán)形空心套的通孔或穿孔(44)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其特征在于在所述圓柱形內(nèi)體(39)和所述內(nèi)管道(43)之間設(shè)置有可移除地接收一筒(45)的第二環(huán)形空心套。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其特征在于所述筒(45)裝有優(yōu)選為微小碎片、薄片或粉末形式的鎂塊。15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于所述反應(yīng)器(3)包括至少一個(gè)溫度傳感器(20)和/或壓力傳感器(21)。16.根據(jù)上述權(quán)利要求2-15中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于所述鎂甚至是以合金的形式結(jié)合有適量的鎳。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的機(jī)器，其特征在于結(jié)合在所述鎂中的所述鎳的百分比不超過(guò)3%。全文摘要一種用于洗滌各種物品的機(jī)器，包括裝有洗滌液的洗滌桶(1)，并具有反應(yīng)器(3)，所述反應(yīng)器執(zhí)行雙重功能，即產(chǎn)生用于加熱所述洗滌液的熱量和供應(yīng)給產(chǎn)生電源的燃料電池(2)的氣態(tài)氫流。在其內(nèi)部，所述反應(yīng)器裝有優(yōu)選包括鎂的金屬塊，并產(chǎn)生氣態(tài)氫流。該機(jī)器進(jìn)一步包括流入所述反應(yīng)器以引發(fā)產(chǎn)生所述氫氣的反應(yīng)過(guò)程的水源、接收所述氫氣流并將其轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池、適于將所述燃料電池產(chǎn)生的電輸送至包括在所述機(jī)器內(nèi)的控制和執(zhí)行裝置的電連接裝置、和將所述反應(yīng)器產(chǎn)生的熱量傳遞至所述洗滌液的裝置。在其內(nèi)部，所述反應(yīng)器包括適于將其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量傳遞至裝在該機(jī)器的所述洗滌桶內(nèi)的洗滌液的第一熱交換器(8)。文檔編號(hào)D06F39/04GK101198737SQ200680020412公開(kāi)日2008年6月11日申請(qǐng)日期2006年6月3日優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日發(fā)明者A·V·克羅蒂恩斯基,E·法布羅,V·F·扎羅夫申請(qǐng)人:伊萊克斯家用產(chǎn)品股份有限公司