CN101198737B - 包括燃料电池和制氢反应器的洗涤机 - Google Patents

Abstract

一种用于洗涤各种物品的机器，包括装有洗涤液的洗涤桶(1)，并具有反应器(3)，所述反应器执行双重功能，即产生用于加热所述洗涤液的热量和供应给产生电源的燃料电池(2)的气态氢流。在其内部，所述反应器装有优选包括镁的金属块，并产生气态氢流。该机器进一步包括流入所述反应器以引发产生所述氢气的反应过程的水源、接收所述氢气流并将其转化为电能的燃料电池、适于将所述燃料电池产生的电输送至包括在所述机器内的控制和执行装置的电连接装置、和将所述反应器产生的热量传递至所述洗涤液的装置。在其内部，所述反应器包括适于将其内部产生的热量传递至装在该机器的所述洗涤桶内的洗涤液的第一热交换器(8)。

Description

包括燃料电池和制氢反应器的洗涤机

技术领域

本发明涉及一种改进型洗涤机，尤其涉及一种洗衣机或一种洗碟机，其适于在基本上不需要由任何供电线路供电的情况下操作。

背景技术

虽然以下整个说明书将参考家用洗衣机，但是应当理解本发明同样适用于需要大量热来加热洗涤液或工艺液体，以及需要稳定低压电源的任何类型的机器。因此从这种意义上讲，应当了解它可以有效且有利地适用于洗碟机。

在本领域普遍公知的是迫切需要减少对供电线路输送电能的消耗，并将该消耗保持在尽可能低的水平。同样公知的是家用电器制造厂通常努力提供利用不断减少的能量来操作的电器。这种总趋势如今在整个工业领域被广泛认可和接收，因此在这里没有必要对它做任何进一步的论述。

尤其由必须研制和设计用于家庭洗涤目的的家电的人们广泛认可的同样是技术和首要是经济本性的问题，该经济本性关系到以工业规模制造电器，该电器在使用常规供电线路输送的供电电压进行操作的同时，遵守目前适用于这种电器和机器的最严格的安全标准规则；这种约束实际上使得必须以被迫包括许多复杂构造并且必然会使制造成本超额很多的方式设计和制造相同的电器，当然这基本上正是由于遵守了目前适用的整套安全规则造成的。

此外还应当适时地记住，这些电器的大部分实际用电量主要是用来执行那些无疑是最初步、最基本的任务，即加热。从能源利用的观点看，这种情形使得对洗涤机的要求特别高，并且使洗涤机特别贵。

最后应当适时考虑这样一个事实，即通常洗涤机在进行它们的洗涤周期时对电能的高需要量实际上使得这些机器完全依赖于供电干线的可供性，这是因为此时考虑是否可能出于这些目的而使用不同的、备选的、更经济或实用的并且通常更便利和方便的电源是不现实的。

这种情形的结果是，实际上至今在确保以下家用洗涤机的可用性方面还没有取得显著的进展：该洗涤机即使在没有常规供电线路的情况下也能够工作，因此可以在偏远、孤立的地方使用，例如山上或小岛上的远离现实的房子、中至小型船，或者更普遍的是没有供电线路或经济上不能承受的任何地方。

新近，技术开发工作已经特别指向提供更经济、节省成本，并且首要的是独立能源和电源的形式，这种形式能够利用所谓的燃料电池，即能够通过单独使用气态形式的氢与大气氧化合产生电的电池。

在这方面最引人注意的解决方案披露在授予LG ELECTRONICSINC的公开号为KR 1020020056131A的专利中。

如上面所引专利中所披露的，使用燃料转化器来产生一定量的气态氢H₂，这些氢随后输送给一种本领域原本已公知的燃料电池。

所述燃料转化器由燃料供给源供应，燃料与所述燃料转化器内的大气氧发生的反应是一种剧烈的放热反应；这种反应产生的热量随后被收集并且直接或通过适当的热交换器传递至洗涤机中的洗涤液，从而洗涤液以和用电加热元件进行加热的传统方式大致相同的方式被加热，其中所述电加热元件由供电线路供电并浸在所述洗涤液中。

因此，所述披露的解决方案显然是特别引人注意的一种方案，因为它提出提供和使用完全独立的装置，这种装置不仅以简单而又节省成本的方式产生大量热，而且确保使用原本已知的燃料电池产生电，所述燃料电池使用这样制造出来的氢气，并且能够连续操作产生低电压，因此没有危险电平存在，这又可以进一步有利地用来仅仅进行最有价值和高要求功能的操作，这些功能没有使用电的备选方案，因此避免了用它来加热水。

然而上述解决方案有非常严重的缺陷，使其不能以真正实际且有效的方式进行使用。该缺陷实际上是由于供应给燃料转化器的燃料引起的，该燃料可以是气态和液态，并且装在适当的容器内。

现在，供应和操作燃料转化器所需的燃料构成了产生危险的明显原因，尤其是在家中使用燃料转化器时，因为在家中通常没有足够的技术和能力来处理和解决不管怎样都很危险的液态或气态燃料。

此外，甚至燃料转化器的制备，即构造也是高花费和高要求的，而且必须经常且很认真地观察和监视它的操作，很显然这就抵消了由上面所引发明提供的大量优点。

必须进一步考虑这样一个事实，即燃料转化器无论如何都是一件设备，尽管在最大可能的程度内小型化了，但是它始终保持有非常大的尺寸，而该大尺寸与正常的家庭用具预期的结合使用不相适应，即不兼容。

发明内容

因此希望提供一种用于洗涤各种不同物品的机器，这实际上也是本发明的主要目的。所述机器不依赖于外部电源来供电给同一机器的不同操作部件和将所述电能转化为热量以加热以传统方式洗涤所述物品所使用的洗涤液。

在所述主要目的的范围内，本发明另一目的是提供一种上面所引类型的机器，它可以使用通用现有技术简单地进行制造，在其构造上具有更大的竞争力，同时使用和操作方便且容易。

附图说明

根据本发明，这些目的以一种特定类型的洗涤机实现，该洗涤机具有如下面参照附图用非限制性例子描述的操作和控制装置，其中：

图1是根据本发明的洗涤机基本构造的大体示意图；

图2是图1中所示洗涤机的改进实施例的视图；

图3是根据本发明的洗涤机基本装置的内部部件的部分横截面示意性视图；

图4是图3中所示装置的分解图；

图4A是图3中所示同一装置的横截面视图；

图5是根据本发明的洗涤机的进一步改进实施例的示意图；

图6是示出了根据本发明的洗涤机的各个操作模式的一些时间相关性的曲线A、B、C和D的简图。

具体实施方式

本发明的基本目的在于使用单个装置，即反应器产生旨在供应给燃料电池的气态氢流和加热洗涤液需要的热量，即执行在能量利用方面通常被认为是高花费的任务，燃料电池反过来又产生所需的电能。

根据本发明的洗衣机包括桶或外筒1，所述桶或外筒1内装有洗涤液，并进一步以常规方式容纳适于装待洗物品，即洗涤物(washload)的滚筒(未图示)。

所述洗衣机进一步包括：

适于接收气态氢流并通过适当的能量产生过程将其转化为电能的燃料电池2；该燃料电池是本领域普遍公知的一种装置，因此可以专门采用通用技术和部件进行制造，或者从市场上可买到的多种类型和型式中适当地选择使用。

该过程产生的电能通过普通连接件和连接装置输送至洗衣机的控制和执行装置并且输送到洗衣机的所有那些用电操作的装置。洗衣机的这些用电装置的典型例子是继电器、泵、用于驱动滚筒的马达、电磁阀、指示灯和类似显示装置、压力开关、恒温或温度控制开关以及更普遍地所有那些需要供电的电子控制装置。

所述气态氢流的制造由下列装置实现：

-密封式反应器3，

-水源或水箱4，

-第一管道5，其用于将水从所述水源或水箱4输送到所述反应器3，

-第二管道6，其用于将气态氢从所述密封式反应器输送至所述燃料电池，

-第三管道7，其用于将水流从所述反应器输送至所述洗涤液，

-所述第三管道7和所述反应器之间的第一热交换器装置8。

针对密封式反应器3(本发明的真正核心)的构造和操作，下面给出了一些基本信息，以及技术数据和详细说明，这些数据和详细说明虽然在科学水平上是普遍公知的，但是有利于以完全创新且独创的方式实现本发明的目的。

通过使用活性金属及合金分解水而产生氢气

水受到各种金属的作用可以释放出氢气。

碱性和碱土金属(除了钙)在氢气释放期间与水的反应更剧烈。这里，所述反应是在室温下进行的。这些金属例如钙、镁、铝、锰(粉末)、稀土金属与加热至50-100℃的水反应。

铝只在活化态与水相互作用。锌、铬、铁、钛、钴、镍等与处于红铜温度(red metal temperature)的水蒸气反应。

通常，在实践中使用Mg和Al，因为B、Be、Na、K、Li是比较贵的金属，它们与水的反应过程非常快，因此几乎不能或非常不好控制。

镁的活化通过添加少量合金元素，例如Fe、Cu、Co、Ni、Mo来实现；如下面将更好地解释的，已经发现最好的解决方案是使用添加了百分比不超过3％的镍的镁。

铝的活化可以通过使用甘汞、氰化钾对其粉末进行加工，随后将铟、镓、锡等混合并添加进该合金来实现。

活性镁的消耗量是每1m³氢气1.1千克，铝的消耗量是每1m³氢气0.9千克。但是，考虑到合金添加剂的质量，对于铝该添加量达到15％，相比镁为1-2％，因此上述合金的氢气产量大致相等。所得氢气的纯度在这里达到99％。

通过活性金属制造氢气的过程不伴随有害物质，并且不需要任何额外电源。

由于通过与水反应获得的氢气的纯度，以及高产量和较低的原料消耗量，使该已知方法优选用于独立发电的应用中。

水与金属和合金发生溶解作用而获得氢气的反应表现出显著的放热特性，因此大部分可用能量以反应热的形式释放出。

作为结论，同时伴随有放热过程的制氢过程仅由基于金属/合金和水之间反应的方法提供。表1中示出了利用金属与水或水溶液反应制造氢气的方法的一些特性。

表1.从水中获得氢气的方法的特性

从表1可以看出用水制造氢气的最佳结果可以使用镁合金和铝合金得到。

在可以用于水离析(separation)制氢应用的所有金属和化合物中，镁是比较便宜的金属。

铝用于这种目的比较困难，因为它需要添加高达15％质量百分比的昂贵介质(铟、镓、锡)进行活化。由于大量添加剂的使用，使得铝相比镁失去了与水反应制造氢气的优势。而且，活性铝合金的存放存在问题。

活性镁合金可以长时间存放，不需要采取任何特殊措施让它们与大气隔绝；事实上，镍镁合金表面会形成一层氧化镁，它能有效地避免整个镁块与空气中水分发生反应。因此，镁镍合金可以长时间保存，而不需要任何特殊的照管。

制氢需要的镁合金被正确地堆叠和存放时，不需要很大的存放空间和特殊的存放条件。

反应用水可以来自任何水源，并且不需要任何附加的清洁、净化或预处理步骤。

考虑了所有方面后，既制造氢气又产生电能的最好方法是基于水和铝基镁合金之间的反应的方法。

在目前的研究和开发阶段，使用只含有少量作为添加剂的镍(高达1.5％)的镁合金是最可行和可靠的。

由于上面提及的镁表面上的MgO薄膜的存在，使得正常条件下镁与水几乎不发生反应。然而，在高于330K(开氏温度)的温度下，根据以下反应可以观察到从水中产生了明显的氢气：

Mg+2H₂O→Mg(OH)₂+H₂+Q    (1)

该反应是放热反应，产生热效应Q ＝353kJ/mol。

1kg镁合金与水反应生成0.083kg H₂(0.93m³)和Q_M＝14400kJ的热量。

热平衡和用加热至90℃的水进行的洗涤周期需要的镁合金量在下面给出；散发的反应热Q_R如下：

Q_P＝Q_CP+Q_BP+Q_KOI+Q_B+Q_icp+Q_BOD    (2)

其中：

Q_P——用于一个洗涤周期的热量(Q_P＝Q_MG_CP)；

G_CP——用于一个洗涤周期的镁合金重量；

Q_CP——用于加热镁合金的热量；

Q_BP——用于加热反应用水的热量；

Q_KOI——用于加热物理和构成元件的热量；

Q_B——用于加热洗涤液的热量；

Q_icp——用于蒸发反应器内的水的热量；

Q_BOD——用于加热氢气的热量；

Q_M——用于1kg镁合金的热量。

根据反应式1，完成该反应需要的水的重量是1.5G_Mg。

根据试验数据，余量水需要既考虑反应器内的蒸发又结合反应废产物。这种水余量公认的系数是2。

依据转化方程式2，

$Q_M{G}_{\mathrm{CP}}=C_P^{\mathrm{CP}}{G}_{\mathrm{CP}}\mathrm{\Δ}{T}_1+3C_P^B{G}_{\mathrm{CP}}\mathrm{\Δ}{T}_1+C_P^{\mathrm{KOI}}{G}_{\mathrm{KOI}}\mathrm{\Δ}{T}_2+C_P^B{G}_B\mathrm{\Δ}{T}_2+r_o{G}_{\mathrm{ICP}}+0.08C_P^{\mathrm{BOD}}{G}_{\mathrm{CP}}\mathrm{\Δ}{T}_2---\left(3\right)$

在该方程式3中：

——分别为镁合金、水、构造材料、氢气的比热值，(kJ/kgK)；

G_icp——反应器内的蒸发水量，kg；

r_o——蒸发热，(kJ/kgK)；

ΔT₁——反应器和环境的温差，设为100℃；

ΔT₂——反应器的冷却套与环境的温差，设为70℃。

构造元件和部件的估计重量为10kg，被加热水的重量为15kg，反应器内的蒸发水量为1.5kg，同时方程式3的最后一项非常小可以忽略，合金的重量计算如下：

$G_{\mathrm{cp}}=\frac{(C_P^{\mathrm{KOI}}{G}_{\mathrm{KOI}}+C_P^B{G}_B)\mathrm{\Δ}{T}_2+r_o{G}_{\mathrm{icp}}}{Q_M-(C_P^{\mathrm{CP}}+3C_P^B)\mathrm{\Δ}{T}_1}=\frac{(0.48\×10+4.2\×15)\×70+2480\×1.5}{14400-(1.1+3\×4.2)\×100}=0.64\mathrm{kg}$

因此，加热洗涤液至90℃需要的合金重量是0.65kg。

很大部分热输出量是用于蒸发反应器内的水(r_oG_w.ev)。为了减小这些损耗，需要将反应器内的压力增大至0.2-0.3MPa，这导致反应器内沸点温度提高至120-130℃。这反过来又导致温差和由水蒸发造成的损失减少。在没有损耗的情况下一个洗涤周期需要的镁合金重量估计为0.36kg。考虑不能完全消除的由蒸发造成的热损耗后，在90℃的温度下完成洗涤周期所需的实际合金重量将约等于0.5kg。

将洗涤液加热至较低温度时，反应所需合金量将相应减小。

如果合金在反应器中全部被消耗，将产生0.5m³氢气。在燃料元件中使用这些氢气，将可能得到1kWh的电。显然随后会有电量剩余，不过这些电可以用于加热水，从而减少所需镁合金的量，或者用于其他有益的目的，例如衣物的干燥程序。

彻底的研究和试验工作表明，反应速率以及因此放热速率和水的加热效果基本上取决于反应温度。

可能有几个方面影响反应速率，即：

构造上，通过选择适当的反应器尺寸和形状，以及镁的尺寸和形式，镁最大限度地装在筒内，从而容易且方便地插入反应器并在使用后容易且方便地从中取出。

物理上，通过影响，即改变反应场所和反应器周围的热交换条件。

化学上，通过影响，即改变合金的化学成分和机械状态(分散度)。

根据以可变负荷为代表的独立系统的实际操作条件，基于化学反应电荷(reacting charge)的置换原则来设计氢气和热发生器是普遍采用程序。相反，恒定地处在“混合”式反应器的反应区内的反应介质，即镁和水在置换式反应器内被离析。在这种装有必要量的镁合金的反应器内，反应速率以及因此放热量和氢气产量取决于反应中的用水量。这使得发生器的生产率能够被适当调整并能防止自由水的存在，而这些自由水可能会进入反应器容积内的反应中。

用于洗涤机的氢气和热量的独立源的设计

根据本发明的洗涤机包括热和气体发生器，合金与水在其中反应，从而产生氢气流并释放热量。

由于该反应是放热反应，因此会产生大量热量(1kg合金大约产生14000kJ热量)，这些热可以根据洗涤机情况以不同的方式加以利用。当然，反应热将消耗用于加热洗涤液。反应产生的氢气则在用于发电的燃料电池中使用。

上述类型的热和气体发生器用于洗涤机时的简化原理图示于图1中。

这种热和气体发生器的工作方式如下。

首先，将装有镁合金的筒插入反应器1。将反应用水注入水箱4(大约1.5l)，同时让洗涤用水进入洗涤机的洗涤桶。泵15将水经由开启阀16朝反应器泵送。经过一小段组件预热必需的时间后，反应开始，释放出氢气和热。

此时，泵27开始工作，将水从洗涤桶泵送至反应器的冷却套(cooling jacket)，使其被冷却套加热。当水加热至预选温度，切断泵15和27。

反应期间产生的氢气收集在反应器3的上部，并经由管道6和阀17流入冷凝器10，在那里氢气中湿气被冷凝并从氢气中移除。冷凝器10也用作水封。

反应器

已经研究出许多不同的镁合金预处理方法。当极小碎片形式的活性镁装填在由冲孔金属制成并用薄织物覆盖的筒内时，得到的结果最好。将合金装在织物筒内再放入反应器具有的基本优点是：活化和操作速度更快，以及反应副产物全部滞留在筒自身内部。

在反应器内使用筒来装合金加速并简化了合金预处理程序。在这些筒内，由于每单位体积内反应介质的接触面积较大，活性合金的最大密度可以增大至0.35-0.38kg/dm³的数值。这提供了额外的机会来减小反应器尺寸并因此使反应器和氢气源的比容积特性能够得到显著的改善。

镁合金的密度等于0.35kg/dm³时反应器的容积大约为1.42dm³。如果反应器包括一个圆柱形筒，它的总尺寸将是直径95mm，长200mm。

在使用可更换筒的反应器中，水被迫流经一层反应产物(渣)，液力，即反应产物的流动阻力是决定其几何尺寸的关键值。实际上它将决定反应用水的管道的尺寸和水分配装置至合金周围的长度。

考虑到镁合金的密度，以及为了使输送用于反应的水的压力损失降至最低，渣层的流动阻力值必须不超过10kPa。

这种要求使得能够适当地确定渣层厚度，因此确定已装镁合金层的相应厚度。对于密度为0.35kg/dm³的已装镁合金，该值为40mm。因此，在所描述的条件下所述筒的半径应当不超过40mm。

现在将参考图1对上述技术方案的结构特征进行描述。用4表示的水箱内装有一定量的水，这些水足够确保与装在反应器内的镁进行预期反应，从而产生预期的热量以及预期的氢气量，其中所述水量约为2升。

在彻底且深入的实验和操作试验中，已经发现如果在水箱4内所装的水中加入1％至15％之间的百分比含量的NaCl，反应器内的反应活性将提高至相当高的程度，这是因为这些添加剂将有效地帮助消除镁表面形成的氧化层，而该氧化层毫无疑问将严重地阻止反应的进行。

就镁本身而言，它可以加工成微小断片，例如薄片、碎片、粉状颗粒或类似形状；这种加工方式本身不是关键，尽管可以很容易了解引入反应器内的镁颗粒尺寸越小，它就越容易非常充分地暴露于水中从而与水反应。

针对从所述水箱4输送至反应器3的水，所述第一管道5上装有第一泵15和第一阀16，它们的操作方式将在下面做更详细的说明。

就将气态氢输送至燃料电池2的方法而言，在该例子中使用所述第二管道6，然而这应当由以下元件和装置完成，即组成整体：直接在反应器下游，所述管道6上实际装有第二阀17，所述第二阀的作用是保持反应器3内制造的氢气在一定压力下，因为使用所述氢气的燃料电池2是通过在其操作中供给受控压力下的氢气流来优化的。

在所述第二阀17的下游设有过滤洗涤器(filter-scrubber)10，过滤洗涤器10包括装有液体的容器，所述液体适于捕捉，即留住和冷凝反应副产品和流经氢气流中的湿气。所述液体可以仅仅是水，当然引入所述过滤洗涤器10的进口和从中引出的出口必须布置成在洗涤条件下，流入的氢气在流经所述过滤洗涤器10内充足量的过滤水后，只能再次流入所述管道7的下游部分。

在所述过滤洗涤器10的下游，第二管道7而后可以直接与燃料电池2连接；然而应当考虑到这个事实，即为了使洗涤机能够开始一个操作周期，必须获得电力初始源，因此如果该电力是在反应期间，即洗涤机启动后首先产生和供应的话，该洗涤机实际上不能开始工作。

为了解决这个问题，在所述过滤洗涤器10下游的第二管道6中，设置有第三三通阀11，它的第一通路通向所述过滤洗涤器10，第二通路通向所述燃料电池2，第三通路通向密封储罐18(参见图5)。

所述密封储罐18的作用是储存由反应器3产生且在压力下排入所述管道6的部分过量气态氢，由于所述储罐在洗涤机开始操作时重又释放储存的氢气，因此燃料电池可以在反应器自己开始操作之前供给氢气。

为了开启，即接通洗涤机，实际上只需要极小量的电，这些电基本上是启动阀和燃料电池的控制装置所需要的。该极小量的电在适当的Powercap电容器的帮助下可以很容易存储在洗涤机内，所述电容器的电荷用于启动洗涤机；最后，电源回路如下：

启动接通控制器后，Powercap电容器激活燃料电池并打开阀11；

阀11这样打开后，储罐18内所装的氢气到达燃料电池，燃料电池随后开始工作，由此供电以激励控制器、执行装置和类似装置，尤其是例如激活反应器3的控制器和装置；

反应器这样被激活后，开始产生和供应流入燃料电池和也部分地流入所述储罐18的气态氢气流，以及用于加热洗涤液的热量。

如图3中最佳示出的，并就热量产生过程以及将该热量传送至洗涤液而言，示意性地示出的反应器3包括第一热交换器8，所述反应器内产生的热量通过所述第一热交换器传送至第三管道7，再以某种方式经由该管道到达洗涤液，其中所述方式将在下面更详细地说明。

具体地，图3和4中图示了一优选实施例，可以注意到反应器3具有圆柱形外体38，所述圆柱形外体内同轴布置有其直径明显比所述外体小的圆柱形内体39。

在所述两个圆柱形体38和39之间设有与所述两个圆柱形体同高的环形密封套或空腔40。

所述环形空心套40通过外体38外表面上的两个不同的孔41和42与外部连接，其中这两个孔中的一个与所述第三管道7的一端连接，而另一个则类似地与所述管道的相对端连接。

待在反应中使用的镁块以某种方式放置在所述内体39内部，该方式将在下面作更详细的说明。为了使所述圆柱形内体39内的镁块能够反应，进一步布置有以与所述两个圆柱形体38和39基本同轴的方式延伸的内管道43。

所述内管道43具有多个通孔或穿孔44，并且所述内管道一侧与所述第一管道5连接，另一侧与所述第二管道6连接，这样所述内体39的内腔实际上通过所述穿孔和所述内管道与所述管道5和6连接。

一般地说，所述第三管道7进一步延伸至由所述圆柱形内体39限定的所述环形空心套内，并因此直接与圆柱形内体的内腔接触，在所述内腔内发生镁和水之间的反应，产生热量和气态氢。

为了更方便镁料的插入和取出，可以使用装有镁的可移除筒45，其中所述筒适于从上面经由设置有合适的可再密封盖的开口而插入反应器。

实际上，尤其参见图4，由此得到了俄国套娃形式的结构，其中外环形空心套40在内部容纳可移除筒45，该筒45又容纳牢固地与反应器3的构件接合或与所述构件成整体的所述内管道43。

在一有利方式中，还设置和使用了所谓的“区分装料”筒，在该意义上，它们可以根据待进行的洗涤周期的预期型式，装有用于将洗涤液加热至特定温度，例如30℃、50℃或者甚至70℃的被特别计量的一定量的镁。

就此可以更容易地理解上述整个配置的大体工作方式：插入装有镁料的可移除筒41并且再次紧密地封闭反应器3后，接通第一泵15，并且打开第一管道5的第一阀16。这样水就能够从水箱4流入反应器3，而后尤其流经所述内管道43并穿过所述穿孔44进入所述筒内，在筒内水与镁接触，从而触发了反应过程。

作为上述反应的结果，产生了气态氢气流，这些氢气流随后流出所述筒的本体(尤其是从其上侧)，并收集在反应器顶盖31形成的钟形部分30内，所述钟形部分布置成连接和导入所述第二管道6，并经由所述管道连接和导入燃料电池。同时，所述反应产生的热量通过简单的传导效应传递至所述圆柱形内体39，并从该内体传递至待加热液体强制流经的所述环形空心套40。

根据固有地包括在洗涤机的通用程序控制模式内的操作模式，被加热的液体从所述环形空心套40再次流入第三管道7，所述第三管道设置有适当的第二泵27以将所述液体从洗涤机的洗涤桶循环至所述环形空心套，而后再从所述环形空心套循环至洗涤机的洗涤桶。

当然应当理解的是，上述描述只是为了阐明本发明实施例的一般标准和原则而给出的，因为实施例和操作的实际模式能够很轻松和容易地定义，并且在洗涤机设计阶段准确地设定。

然而，认为在这里给出一些特别有用的信息是完全适合的，这些信息与具有根据本发明的配置的洗涤机的操作有关。

第一个这样的信息包括重要的安全问题：实际上可以很容易了解，如果反应器内的反应过程因为任何原因失去控制，即变得不受控制，将出现损坏上述反应器的危险，或者更严重的情况是发生爆炸。

参见图3，为了解决这种问题，在靠近反应器内腔的位置有利地布置了温度计20和压力开关21，它们适于测定相关参数和将相应的信号传送至洗涤机的控制和执行装置，其中洗涤机的所述控制和执行装置被适当地设定和程序化，以便无论什么时候检测到所述测量值超出相应的预定最大容许值，都例如通过关闭第一阀16和/或打开第二阀17而立即自动停止所述反应。

应进一步注意的是，为了使反应器正确操作，即为了防止氢气压力阻止水从水箱4流入，第一阀16和第一泵15仅仅短时段启动，即操作，如图6中曲线图“A”示意性地示出的。实际上，这种措施有效地使在反应停止，即失效的阶段只有少量的水能够进入反应器，以便产生相当有限的反压力，该反压力不会阻止或妨碍用于反应过程的新水流入，并且因此反应最剧烈，即反压力最高的阶段只会发生在所述阀和所述泵分别关闭和切断时，从而避免了与水和气体倒流进水箱4有关的任何问题的发生。

另一个有利的改进可以是给第二管道6设置适于从外部控制的第二阀17。

所述阀使得所产生气体的压力能够得到调节，以便气体可以在其最佳预期压力下输送至燃料电池2和储罐18。

可能存在的另一缺点是由于洗涤液可能碰巧含有一定数量的污染物和杂质而导致所述环形空心套40逐渐被阻塞引起的。因此，为了避免这种危险，同时参见图2，另一有利改进是在所述第三管道7和洗涤机的桶内的所述洗涤液之间设置第二热交换装置9；实际上，这将为洗涤液，即洗涤机的洗涤桶提供一个第二热交换器，以致将反应器与洗涤液本身完全隔离开。

参见图6，可以注意到另外还在同一时间标度上描绘了一些说明该过程，即一些洗涤机参数的趋势性的曲线图；如已经提及的，图中的曲线图“A”表示一系列短时段，每一个时段都只持续几秒，并且在这期间第一泵15和第一阀16都开启以相应地让少量水进入反应器。

同时，在同一图中的曲线图“D”示出第三管道7中的第二阀27以连续的方式开启，即操作，以使液体能够连续且有规律地在有关回路中循环。

同时参见上述曲线图，曲线图“B”和曲线图“C”分别以完全定性的方式示出了反应器3内部气态氢压力和第三管道7内液体温度的典型过程。

Claims (16)

1.一种用于洗涤各种物品的洗涤机，包括：

用于装洗涤液的固定的洗涤桶(1)，

包括燃料电池(2)的第一装置，其适于接收气态氢气流并将所述气流转化为电力源，

第二装置，其适于产生所述气态氢气流并将所述气流输送至所述燃料电池(2)，

电连接装置，其适于将所述燃料电池内产生的电力输送至包括在所述洗涤机内的控制和执行装置，

其特征在于：所述第二装置包括：

密封式反应器(3)，在其内部放置有一块金属材料，所述金属材料选自于以下：碱金属、碱土金属、稀土金属、活性铝、铝合金、活性铝合金、锰粉、锌、铬、铁、钛、钴、镍、硼、硅，

水源(4)，

第一管道(5)，其用于将水从所述水源(4)输送到所述反应器(3)，

第二管道(6)，其用于将气态氢气流从所述反应器(3)输送至所述燃料电池(2)，

第三管道(7)，其用于将水流从所述反应器(3)输送至所述洗涤液，

所述反应器(3)包括第一热交换器(8)，所述第一热交换器(8)适于将所述反应器内产生的热量传递至所述第三管道(7)内循环的液体，

所述第三管道(7)适于连接所述反应器(3)的内部容积和装有洗涤液的洗涤机的所述洗涤桶(1)，加热液体流以闭环方式在所述第三管道(7)内循环。

2.根据权利要求1所述的洗涤机，其特征在于：所述金属材料包括镁。

3.根据权利要求2所述的洗涤机，其特征在于：所述水源包括水箱(4)，并且所述第一管道(5)装有第一泵(15)和用于控制所述第一管道(5)内的水流的第一阀(16)。

4.根据权利要求3所述的洗涤机，其特征在于：所述第二管道(6)装有用于控制所述第二管道(6)内的氢气流的第二阀(17)。

5.根据权利要求4所述的洗涤机，其特征在于：在所述第二阀(17)下游的所述第二管道(6)内布置有湿气冷凝器(10)。

6.根据权利要求5所述的洗涤机，其特征在于：在所述第三管道(7)内安装有第二泵(27)。

7.根据权利要求1所述的洗涤机，其特征在于：所述洗涤机包括第二热交换器(9)，所述第二热交换器(9)适于将热量从流经所述第三管道(7)的所述加热液体传递至所述洗涤液。

8.根据权利要求5所述的洗涤机，其特征在于：所述湿气冷凝器(10)下游的所述第二管道(6)内布置有第三阀(11)。

9.根据权利要求8所述的洗涤机，其特征在于：所述第三阀(11)是三通阀，并且其第三通路通向密封储罐(18)，所述密封储罐(18)适于容纳和储存从所述湿气冷凝器(10)流入的过量气态氢。

10.根据权利要求1所述的洗涤机，其特征在于：所述密封式反应器(3)包括外体(38)和内体(39)，在所述外体和所述内体之间限定第一密封环形空心套(40)，所述第一密封环形空心套通过两个不同的孔(41、42)与外部连接，所述第三管道(7)的两个相应端与所述两个不同的孔(41、42)连接。

11.根据上述权利要求10所述的洗涤机，其特征在于：所述密封式反应器(3)进一步包括布置在圆柱形的所述内体(39)内部的内管道(43)，所述内管道适于在其相对端分别与所述第一管道(5)和所述第二管道(6)连接，所述内管道(43)具有多个通向所述第一密封环形空心套的通孔或穿孔(44)。

12.根据权利要求11所述的洗涤机，其特征在于：在圆柱形的所述内体(39)和所述内管道(43)之间设置有可移除地接收一筒(45)的第二环形空心套。

13.根据权利要求12所述的洗涤机，其特征在于：所述筒(45)装有微小碎片、薄片或粉末形式的镁块。

14.根据权利要求1所述的洗涤机，其特征在于：所述反应器(3)包括至少一个温度传感器(20)和/或一个压力开关(21)。

15.根据上述权利要求2-6和8-9中任一项所述的洗涤机，其特征在于：所述镁甚至是以合金的形式结合有适量的镍。

16.根据权利要求15所述的洗涤机，其特征在于：与所述镁结合的所述镍的质量百分比不超过3％。

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