TW202319700A - 熱量交換裝置 - Google Patents

Abstract

本申請提供了一種包括第一流體路徑的熱量交換裝置，熱量交換裝置用於在第一流體路徑中的第一流體(35A,35B)和第一流體路徑外部的第二流體(36A,36B)之間交換熱量，第一流體路徑被分為第一通道和第二通道，其中，第一通道的至少一部分形成為第一熱交換器(21)的一部分，以用於使處於氣態的第一流體(35B)在流經第一熱交換器(21)時釋放熱能，第二通道的至少一部分形成第二熱交換器(31)的一部分，以使得在其中流動的處於液態的第一流體(35A)吸收熱能，其中，在熱量交換裝置運行時第一通道和第二通道被配置成具有不同的氣壓值，其中，第一流體路徑處於熱量交換工作狀態時是密封的，其中，第一熱交換器(21)中設置有用於促進處於氣態的第一流體(35B)在第一熱交換器(21)內螺旋流動的第一氣體導流結構(219)，其中，第二熱交換器(31)中設置有用於促進處於液態的第一流體(35A)在第二熱交換器(31)內螺旋流動的第一液體導流結構(320)，其中第一氣體導流結構(219)和第一液體導流結構(320)中的至少一個是可移動的。該能量傳輸裝置降低了能耗，節省了能源並提高了能源利用率。

Description

熱量交換裝置

發明領域

本申請涉及能量傳輸技術，尤其涉及熱量交換裝置。

發明背景

熱水在人們的日常生活中具有廣泛的用途，比如煮食、清洗等。一般來說，在把熱水或者溫水用於清洗的場景下，清洗完畢所排放的廢水中仍含有大量熱能。這些熱能往往隨著廢水的排放而被浪費掉，造成了能源浪費。又比如在利用熱水進行煮食時，一般需要把水加熱至沸騰以將食物煮熟，或把水加熱以產生水蒸氣把食物蒸熟。然而，高溫水蒸氣在蒸煮過程中或者蒸煮之後一般都是排放至環境大氣中，而煮食後的沸水也一般是作為廢水被處理，或者自然冷卻。蒸氣中含有大量的熱能，特別是液體蒸發時吸收的潛熱，高達2250KJ/Kg。現實生活中，這些熱能往往被浪費掉。一直以來，人們嘗試採用各種方法回收和利用這些流失和浪費的能源。

美國專利號US1025400713B2公開了一種如圖1所示的水蒸氣煮食裝置A41，其包括第一熱交換器A6和第二熱交換器A46。第一熱交換器A6用於使液態工作流體A21(比如水)和水蒸氣A53進行熱交換，使得水蒸氣A53放熱冷凝而工作流體A21則吸收水蒸氣A53冷凝時釋放的潛熱從而蒸發氣化。第二熱交換器A46則用於使氣化的工作流體A21與含水液體A45進行熱交換，具體來說，在第一熱交換器A6中被氣化的工作流體A21於第二熱交換器A46內由於熱交換而被液化並在此過程中釋放潛熱，從而加熱含水液體A45並使其沸騰並產生水蒸氣A53從而用於加熱食物52。雖然該煮食裝置能夠通過熱交換回收一部分熱能，但是，其回收效率仍存在有以下問題。

具體來說，如圖1所示： 1)   在第一熱交換器A6處的熱交換中，首先，水蒸氣A53中的很大一部分在熱交換之後會凝結成水珠並依附於第一熱交換器A6的翅片上或管道外壁。由於液態水珠並非熱的良導體，因此會阻擋水蒸氣A53與第一熱交換器A6的翅片及管道外壁之間的熱傳導，從而減低了水蒸氣A53與工作流體A21之間的熱交換效率。 同時，在第一熱交換器A6的管道內壁上也依附有由液態工作流體A21氣化所形成的工作氣體氣泡。由於氣體氣泡也不是熱的良導體，因此會阻擋液態工作流體A21與第一熱交換器A6的管道內壁之間的熱傳導，從而減低了液態工作流體A21與水蒸氣A53在第一熱換器A6處的換熱效率。 2)   在第二熱交換器A46處的熱交換中，首先，氣態的工作流體A21在熱交換之後會在管道內凝結為液態，所生成的液體會依附於第二熱換器A46的管道內壁。由於凝結在所述內壁的液態工作流體(例如，水)並非良好的熱導體，因此會阻擋工作氣體與第二熱交換器A46的管道內壁的熱傳導，從而減低了工作氣體A21與含水液體A45在第二熱交換器A46處的熱交換效率。 同時，當含水液體A45於第二熱交換器A46內吸收工作流體A21的熱量而氣化時會形成水蒸氣氣泡，氣泡會依附於第二熱交換器A46的翅片表面及管道外壁。由於所述水蒸氣氣泡並非熱的良導體，因此會阻擋含水液體A45與工作流體A21在第二熬交換器A46之間的熱傳導，因此減低了第二熱交換器A46的換熱效率。

由此可見，上述例子中熱交換效率並不十分理想，存在著改進的空間。此外，第一熱交換器A6、閥門A24、壓縮器A22及第二熱交換器A46通過管道連通成永久的封閉流路，且流路中只存在有水及水蒸氣。當裝置休息時，其溫度會降溫至室溫，此時，封閉流路中的水蒸氣會凝結成水，而封閉流路內的壓力會降至近乎真空。這將導致形成封閉流路的各部分及其連接件在裝置休息時需要長時間地承受來自大氣的約1BAR壓力。該壓力容易損傷裝置部件的可靠性和穩定性，提高了對出廠部件的性能要求，變相地增加了所述裝置的造價。

基於以上原因，現有技術中存在著提高熱量交換裝置的熱量交換效率以及提高裝置的可靠性和穩定性的需求。

發明概要

本申請的目的在於提供一種熱量交換裝置，其能有效解決上述問題，顯著提高能源回收效率，且能夠降低大氣壓力對裝置的損害，提高了裝置的可靠性、穩定性和使用壽命，使用方便。

根據本申請的第一方面提供了一種包括第一流體路徑的熱量交換裝置，所述熱量交換裝置用於在第一流體路徑中的第一流體(35A,35B)和所述第一流體路徑外部的第二流體(36A,36B)之間交換熱量，所述第一流體路徑被分為第一通道和第二通道，其中，所述第一通道的至少一部分形成為第一熱交換器(21)的一部分，以用於使處於氣態的所述第一流體(35B)在流經所述第一熱交換器(21)時釋放熱能，所述第二通道的至少一部分形成第二熱交換器(31)的一部分，以使得在其中流動的處於液態的所述第一流體(35A)吸收熱能，其中，在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道被配置成具有不同的氣壓值，其中，所述第一流體路徑處於熱量交換工作狀態時是密封的，其中，所述第一熱交換器(21)中設置有用於促進處於氣態的所述第一流體(35B)在所述第一熱交換器(21)內螺旋流動的第一氣體導流結構(219)，其中，所述第二熱交換器(31)中設置有用於促進處於液態的所述第一流體(35A)在所述第二熱交換器(31)內螺旋流動的第一液體導流結構(320)，其中所述第一氣體導流結構(219)和所述第一液體導流結構(320)中的至少一個是可移動的。優選地，所述第一流體路徑分別在所述第一熱交換器(21)和第二熱交換器(31)處與位於所述第一流體路徑以外的第二流體路徑以互不流體連通地方式相交，所述熱量交換裝置被配置使得：氣態的所述第一流體(35B)在流經所述第一熱交換器(21)時與所述第二流體路徑中液態的第二流體(36A)進行熱量交換從而使得液態的第二流體(36A)的至少一部分被氣化成為氣態的所述第二流體(36B)而所述氣態的第一流體(35B)的至少一部分被冷凝成為液態的所述第一流體(35A)；液態的所述第一流體(35A)在流經所述第二熱交換器(31)內部時與所述第二流體路徑中氣態的所述第二流體(36B)交換熱量，從而使得液態的所述第一流體(35A)的至少一部分被氣化為氣態的所述第一流體(35B)而氣態的所述第二流體(36B)的至少一部分被冷凝成為液態的所述第二流體(36C)。優選地，所述第一液體導流結構(320)的至少一部分鄰近於形成所述第二熱交換器(31)的第二通道內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道，其中，所述第一氣體導流結構(219)的至少一部分在所述第一熱交換器(21)內鄰近形成所述第二流體路徑的管道(212A)外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括安置於所述第一流體路徑中的壓縮機(11)和與所述壓縮機(11)間隔開的調節閥(12)，所述第一流體路徑被所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)分為所述第一通道和所述第二通道，其中，所述壓縮機(11)和調節閥(12)用於改變所述第一通道和所述第二通道中的氣壓以使得在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道具有不同的氣壓值。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於促進氣態的所述第一流體於所述第一通道內循環經過所述第一熱交換器(21)的第一氣體動力裝置(213)。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於促進液態的所述第一流體於所述第二通道內循環經過所述第二熱交換器(31)的第一液體動力裝置(314)。優選地，其中所述第一流體路徑可通過選擇性地打開氣閥(222)和/或液體閥(603)，以與外界流體連通。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括第一加熱裝置(318)和位於所述第一流體路徑上的第一腔室(315)，其中所述第一腔室(315)用於容納液態的第一流體(35A)，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱以氣化其中的所述第一流體(35)。優選地，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱時，所述氣閥(222)處於開啟狀態。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於收集並容納經過所述第二熱交換器而被液化的所述第二流體(36C)的第二腔室(322)，被液化的所述第二流體可通過打開液體閥(603)而進入所述第一腔室(315)。

根據本申請的第二方面提供了一種用於在第一流體(35/36)和與所述第一流體在熱量交換之前處於不同物態的第二流體(36/35)之間進行熱量交換的熱量交換裝置，所述熱量交換裝置具有用於供所述第一流體通過的第一熱量交換通道(211/311)和用於供所述第二流體通過的第二熱量交換通道(212/312)，所述第二熱量交換通道的至少一部份由具有內壁及外壁的管道(212A/312A)的內腔形成，其中所述第二熱量交換通道(212/312)以彼此不流體連通的方式與所述第一熱量交換通道(211/311)相交並從所述第一熱量交換通道(211/311)中穿過，其中所述第一熱量交換通道(211/311)中設置有促使流經所述第一熱量交換通道的所述第一流體(35/36)繞所述第二熱量交換通道螺旋流動的第一導流結構(219/319)，其中所述第二熱量交換通道(212/312)中設置有促使流經所述第二熱量交換通道的所述第二流體(36/35)在所述第二熱量交換通道內螺旋流動的第二導流結構(220/320)，所述第一導流結構(219/319)和所述第二導流結構(220/320)中的至少一個是可移動的，其中所述第一流體的至少一部分和所述第二流體的至少一部分因所述熱量交換而改變物態。優選地，所述第一導流結構(219/319)的至少一部分鄰近形成所述第二熱量交換通道(212/312)的管道(212A/312A)的外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。優選地，所述第二導流結構(220/320)的至少一部分鄰近所述第二熱量交換通道(212/312)的內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道。優選地，所述熱量交換裝置進一步具有供第一流體流動的第一流體路徑，所述第一流體路徑具有安置於所述第一流體路徑中的壓縮機(11)和與所述壓縮機(11)間隔開的調節閥(12)，所述第一流體路徑被所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)分為第一通道和第二通道，其中，所述第一流體路徑處於熱量交換工作狀態時是密封的，所述壓縮機(11)和調節閥(12)用於改變所述第一通道和所述第二通道中的氣壓以使得在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道具有不同的氣壓值，其中所述第一熱量交換通道(211)由所述第一通道的至少一部分形成。如優選地，所述熱量交換裝置進一步包括供第二流體流動的所述第二流體路徑，所述第二流體路徑位於所述第一流體路徑之外，並與所述第一流體路徑以互不流體連通地方式相交，其中所述第二熱量交換通道(212)由所述第二流體路徑的至少一部分形成。優選地，其中所述第一流體路徑的所述第二通道的至少一部分形成第三熱量交換通道(312)，所述第三熱量交換通道的至少一部份由具有內壁及外壁的管道(312A)的內腔形成，所述第二流體路徑在與所述第一流體路徑的所述第三熱量交換通道(312)相交處形成有第四熱量交換通道(311)，所述第三熱量交換通道(312)以彼此不流體連通的方式與所述第四熱量交換通道(311)相交並從所述第四熱量交換通道(311)中穿過。優選地，其中所述第三熱量交換通道(312)中設置有用於促進第一流體在其中內螺旋流動的第三導流結構(320)，所述第四熱量交換通道(311)中設置有用於促進第二流體在其中內螺旋流動的第四導流結構(319)，其中所述第三導流結構(320)和第四導流結構(319)中的至少一個是可移動的，其中所述第一流體和所述第二流體通過所述第三熱量通道和所述第四熱量通道交換熱量並使所述第一流體的至少一部分和所述第二流體的至少一部分改變物態。優選地，其中，所述第四導流結構(319)的至少一部分鄰近形成所述第三熱量交換通道(312)的管道312A的外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。優選地，其中，所述第三導流結構(320)的至少一部分鄰近形成所述第三熱量交換通道(312)的管道312A的內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於促進氣態的所述第一流體於所述第一通道內循環經過所述第一熱量交換通道(211)的第一氣體動力裝置(213)。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於促進液態的所述第一流體於所述第二通道內循環經過所述第三熱量交換通道(312)的第一液體動力裝置(314)。優選地，其中所述第一流體路徑可通過選擇性地打開氣閥(222)和/或液體閥(603)，以與外界流體連通。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括第一加熱裝置(318)和位於所述第一流體路徑上的第一腔室(315)，其中所述第一腔室(315)用於容納液態的第一流體(35A)，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱以氣化其中的所述第一流體(35)。優選地，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱時，所述氣閥(222)處於開啟狀態。優選地，所述熱量交換裝置還進一步包括用於收集並容納經過所述第四熱量交換通道而被液化的所述第二流體的第二腔室(322)，所述第二流體可通過打開液體閥(603)而進入所述第一腔室(315)。

從與附圖相結合的以下詳細描述中，將會清楚地理解根據本申請的各技術方案的原理、特點、特徵以及優點等。例如，與現有技術相比，本申請技術方案易於製造、安裝和維護，使用成本低，冷凝帶來的不利影響，能夠有效保證並提高裝置的工作性能、安全性和可靠性。本申請具有顯著的實用性。

較佳實施例之詳細說明

首先，需要說明的是，以下將以示例方式來具體說明本申請的熱量交換裝置的結構組成、特點和優點等，然而所有描述僅是用來進行說明而不構成對本申請的任何限制。在本文中，技術術語“第一”、“第二”僅是用於進行區分性表述目的而無意於表示它們的順序以及相對重要性，技術用語“連接(或相連等)”涵蓋了特定部件直接連接至另一部件和/或間接連接至另一部件，技術術語“基本上”旨在包括與特定量的測量相關聯的非實質性誤差，技術術語“上”、“下”、“頂”、“底”、“內”、“外”及其派生詞等應聯繫附圖中的定向，除非明確指出以外，本申請可採取多種替代定向。

此外，對於在本文所提及的實施例中予以描述或隱含的任意單個技術特徵，本申請仍然允許在這些技術特徵(或其等同物)之間繼續進行任意組合或者刪減，從而獲得可能未在本文中直接提及的本申請的更多其他實施例。另外，為了簡化圖面起見，相同或相類似的零部件和特徵在同一附圖中可能僅在一處或若干處進行標示。

下面參照附圖，通過舉例方式描述本申請的熱量交換裝置、能量傳輸裝置以及液體加熱裝置的各種實施例。應當理解，本申請並不受其限制。在各附圖中，相同的構件使用相同的附圖標記。

本領域技術人員應該能夠理解的是，本申請的熱量交換裝置同樣可以採用水以外的其它流體作為工作流體，而且可以應用於不同的場景中，比如大型工廠的冷凝裝置、車輛裝置、製冷裝置等中。

為了改善現有技術中能量傳輸裝置的效率以及降低其生產成本，本申請的第一個實施例提供了一種熱量交換裝置。如圖2所示，該熱量交換裝置1包含至少用於供第一流體35通過的第一流體路徑和用於供第二流體36通過的第二流體路徑。第一流體路徑和第二流體路徑在至少兩處相交但是彼此並不流體連通。在該相交處第一流體35和第二流體36在相交處進行熱量交換，使得其中的至少一部分第一流體35及第二流體36同時改變物態，比如從液態蒸發為氣態或者從氣態凝結為液態。其中第一個相交處為第一熱交換器21，而第二個相交處為第二熱交換器31。

如圖2所示，在第一流體路徑中，工作流體35以不同的物態經過其不同的部位，在這個過程中，工作流體35因為吸熱或者放熱而呈現不同的物態，比如液態或者氣態。

下文結合工作流體35的走向來詳細介紹第一流體路徑的構造和功能。需要說明的是，為實現本申請的技術目標而不需要包括此處描述的所有部件。此處介紹的部件僅為示範性說明的目的，根據不同的應用場景，本領域技術人員應該能夠增加或者減少此處的部件，或者對個別的部件進行等價替換。

首先，如圖3所示，本申請的裝置中的第一路徑包括儲存室315，其用於儲存處於液體狀態的工作流體即工作液體35A。儲存室315內設置有加熱器318，用於對工作液體35A進行加熱，使之氣化變成氣態的工作流體，即工作氣體35B。儲存室315連接有流體通道326，以便工作氣體35B通過其進入與之流體連通的密室通道327。密室通道327連通至壓縮器11，使得工作氣體35B可經壓縮器11壓縮後進入蒸發段。同時，儲存室315還通過管道連通工作液體傳輸裝置泵314。工作液體推進裝置314通過流體通道325而與分流腔室316流體連通，用於把工作液體35A從工作液體儲存室315經通道325傳輸至工作液體分流室316。工作液體分流室316通過分流孔317與凝結器管道312A的內腔相連通。工作液體35A可通過分流孔317進入凝結器管道312A內腔並向下流動最後進入儲存室315中。工作液體35A在經過凝結器管道312A時與外界進行熱量交換。

其次，位於第一流體路徑中的壓縮器11具有出口111及入口112，其入口112通過管道流體連通地與密室通道327相通，而出口111則通過分流室連接到多個工作氣體通道211。工作氣體通道211用於供工作氣體35B通過並同時促進工作氣體35B與外界進行熱量交換。工作氣體通道211下方設置有腔室用於臨時儲存熱交換之後冷凝形成的工作液體35A，該腔室通過管道以及閥門12把工作液體35A輸送回儲存室315。

最後，作為一個優選實施例，第一流體路徑中還設置有工作氣體推進裝置213，其用於在不顯著壓縮工作氣體35B的情況下使未於工作氣體通道211被凝結的部分工作氣體35B經通道224再次進入工作氣體通道211並流經蒸發器管道212A的外壁，從而進行再次熱交換。同時，工作氣體推進裝置213還能夠增加工作氣體35B的流動速度，使得工作氣體35B加速流經蒸發器管道212A外壁，從而提高換熱效率。

在本申請的一個優選實施例中，在熱量交換進行時，氣閥222和液閥603關閉，第一流體路徑形成為密封回路。

如圖2所示，在第二流體路徑中，自來水36以不同的物態經過其不同的部位，在這個過程中，自來水36因為吸熱或者放熱而呈現不同的物態，比如液態或者氣態。

下文結合自來水36的走向來詳細介紹第二流體路徑的構造和功能。需要說明的是，為實現本申請的技術目標而不需要包括此處描述的所有部件。此處介紹的部件僅為示範性說明的目的，根據不同的應用場景，本領域技術人員應該能夠增加或者減少此處的部件，或者對個別的部件進行等價替換。

本申請的裝置包括自來水儲存室215，其通過閥門601和管道501連接至自來水源以接收自來水36A。自來水儲存室215內設置有加熱器218，用於對自來水36A進行加熱，使之氣化，即變成水蒸氣36B。儲存室215連接有流體通道223，以便水蒸氣36B通過其進入與之流體連通的蒸物室41。蒸物室41內具有待蒸物411。蒸物室41通過通道502被連接至水蒸氣通道311。

水蒸氣通道311與第一流體路徑中的凝結器管道312A相交，但是與其內腔並不流體連通，而是相互流體隔絕的。一種示範性配置方式是，把多個凝結器管道312A設置在水蒸氣通道311內，使得水蒸氣通道311包含環抱多個凝結器管道312A。優選地，把多個凝結器管道312A和水蒸氣通道311均沿豎直方向設置，以便於水蒸氣和工作液體流動。水蒸氣通道311通過管道連接至水蒸氣推進裝置313。水蒸氣推進裝置313經管道與蒸物室41相連通，能夠在不顯著壓縮水蒸氣36B的情況下把沒有在水蒸氣通道311中被凝結的水蒸氣36B經通道推進到蒸物室41內以加熱被蒸物411，同時多餘的水蒸氣36B則經通道502再次進入水蒸氣通道311。

同時，自來水儲存室215還通過管道連通自來水傳輸裝置214。自來水傳輸裝置214通過流體通道221而與自來水分流室216流體連通，用於把自來水36A從自來水儲存室215經通道221傳輸至自來水分流室216。自來水分流室216通過分流孔217與蒸發器管道212A內腔(212)相連通。自來水36A可通過分流孔317進入蒸發器管道212A內腔並向下流動最後進入儲存室215中。自來水36A在經過蒸發道管道212A時與外界進行熱量交換。

蒸發器管道212A與第一流體路徑中的工作氣體通道211相交，但是與其內腔並不流體連通，而是相互流體隔絕的。一種示範性配置方式是，把多個蒸發器管道212A設置在工作氣體通道211內，使得工作氣體通道211包含環抱多個蒸發器管道212A。優選地，把多個蒸發器管道212A和工作氣體通道211均沿豎直方向設置，以便於自來水和工作氣體流動。

優選地，所述第二流體路徑還具有蒸餾水儲存室322，其與水蒸氣通道311流體連通，用於收集冷凝的蒸餾水36C。蒸餾水儲存室322連有蒸餾水泵604，用於把蒸餾水36C通過閥門602和603分別泵送至儲存室215和/或315。

上文以流體路徑結合流體的方式對本申請對裝置進行了說明。下文將結合附圖所示的結構以功能模塊結構的方式來進一步說明本申請的能量交換裝置結構及其工作方式。在一個示範性實施例中，如圖2所示，能量傳輸裝置1為將自來水36A加熱成水蒸氣36B從而來加熱被蒸物(如食物等)411的蒸物裝置。該能量傳輸裝置1包括壓縮器11、調節閥12、蒸發熱交換器21、凝結熱交換器31和蒸物室41以及若干流體輸送管道。其中，壓縮器11具有出口111及入口112，調節閥12具有出口121及入口122。蒸發熱交換器21用於使得流經其中處於互不連通的流體通道中的自來水36A和工作氣體35B進行熱量交換，使得自來水36A被蒸發成水蒸氣36B而另一流體通道中工作氣體35B則冷凝為工作液體35A。凝結熱交換器31則用於使得流經其中處於互不連通的流體通道中的水蒸氣36B和工作液體35A進行熱交換從而使得水蒸氣36B凝結為蒸餾水36C而工作液體35A則吸取水蒸氣36B的熱量變成工作氣體35B。閥門222可根據需要而選擇性地關閉或開啟。蒸物室41是一個示範性應用場景，比如可以用於放置被蒸物411。示範性地，所述能量傳輸裝置1以水蒸氣和液態水(例如純水)為工作流體，下文中以工作液體35A及工作氣體35B作為指代。

蒸發熱交換器21具有多個工作氣體通道211、多個蒸發器管道212A、自來水儲存室215、自來水分流室216、自來水傳輸裝置214、加熱裝置218以及工作氣體推進裝置213。其中，蒸發管道212A由金屬等熱的良導體製成，用於供自來水36A(及水蒸氣36B)通過。蒸發管道212A被設置成基本上豎直的形式，且沿其長度具有一致的圓形切面。而工作氣體通道211用於供工作氣體35B(及工作液體35A)於其內通過，其被設置為分別包圍著每個蒸發器管道212A。其中工作氣體進裝置(如吹風機)213則用於促進工作氣體35B的流動。

凝結熱交換器31具有多個水蒸氣通道311、多個凝結器管道312A、工作液體儲存室315、工作液體分流室316、工作液體傳輸裝置314、加熱裝置318以及水蒸氣推進裝置313。凝結器管道312A也是由金屬等熱的良導體製成，用於供工作液體35A(及工作氣體35B)於其內通過。凝結管道312A被設置成基本上是豎直的形式，且沿其長度具有一致的圓形切面。水蒸氣通道311用於供水蒸氣36B(及蒸餾水36C)於其內通過，其被設置為分別包圍著每個凝結器管道312A。水蒸氣推進裝置(如吹風機)313則用於促進水蒸氣36B的流動。

如圖3所示，當閥門222及閥門603被關閉之後，蒸發熱交換器21中的多個工作氣體通道211、工作氣體推進裝置213、調節閥12、凝結熱交換器31中的多個凝結器管道312A內腔(312)、工作液體儲存室315、工作液體分流室316、工作液體傳輸裝置(如水泵)314和壓縮器11等通過密封管道和密封腔室以密封的形式連通成一個封閉回路，以供工作氣體35B及工作液體35A於其內流動。

該封閉回路以壓縮器11和調節閥12為界分為蒸發段(第一通道)和凝結段(第二通道)。具體來說，封閉回路中的壓縮器出口111和調節閥的入口122之間構成蒸發段，其包括多個氣體通道211及工作氣體推動裝置213；而封閉回路的調節閥出口121和壓縮器入口112之間構成凝結段，其包括有凝結器管道312A內腔(312)、工作液體儲存室315、工作液體分流室316及工作液體傳輸裝置314。

回到圖2，自來水儲存室215通過管道501連接到自來水的水源以接收自來水36A。在使用時，通過開啟閥門601使自來水通過管道501進入自來水儲存室215。此時，整個蒸物裝置1處於室溫，封閉回路中含有處於環境室溫的工作液體35A以少量室溫的工作氣體35B。

蒸物裝置1開始以蒸氣加熱被蒸物411之前，須先對蒸物裝置1進行預熱。該預熱程序包括： 1)   啟動加熱器318、工作液體傳輸裝置314(比如水泵)、工作氣體推進裝置213(比如推進器)，並打開閥門222。由加熱器318來加熱工作液體儲存室315內的工作液體35A，直至沸騰。需要注意的是，初次設置裝置時須一次性地注入適量純水35A到工作液體儲存室315室內，以用作工作液體。由於此時閥門222己被打開，因此回路與大氣連通。如當時大氣壓力為1 BAR，工作液體儲存室315內的工作液體35A於99.6°C沸騰，並產生99.6°C的工作氣體35B(例如，水蒸氣)。工作氣體35B進入當閥門222關閉時所形成的封閉回路空間中，並將該空間中的空氣連同少量工作氣體35B排走。 2)   啟動加熱器218以加熱自來水儲存室215內的自來水36A至99.6°C直至沸騰並產生99.6°C的水蒸氣36B。 3)   一段較短的時間之後，工作氣體35B會將回路中的空氣通過閥門222完全排走，此時路中只存在有99.6°C的工作液體35A及99.6°C的工作氣體35B。

此時，可關閉閥門222以形成上述封閉回路，同時，關閉加熱器318並同時減少加熱器218的功率並啟動壓縮器11。

如圖3所示，運作的壓縮器11將封閉回路中的工作氣體35B從其入口112往其出口111推進並進行壓縮，而調節閥12則限制或調節工作液體35A及工作氣體35B於封閉回路中的流動。這樣以來： 1)   凝結段中的壓力減低至略低於1 BAR(如0.9 BAR)而其內工作液體35A的沸點因而降至略低於99.6°C(如96.7°C)。處於凝結段中的工作液體儲存室315內原本溫度為99.6°C的工作液體35A，因凝結段中的降壓而沸點降低從而沸騰，少部分工作液體35A蒸發為96.7°C的工作氣體35B，且蒸發時其從工作液體35A帶走潛熱，並使工作液體35A溫度降至96.7°C。 2)   蒸發段中的壓力增加至略高於1 BAR(如1.1 BAR)，其內工作氣體35B的凝結溫度也因而升高至略高於99.6°C(在一個實施例中，其凝結溫度升到102.3°C)，少部分蒸發段中的工作氣體35B則因壓力增加而凝結為工作液體珠，凝結時其釋放的潛熱使蒸發段中剩餘的工作氣體35B升溫至102.3°C，而凝結的工作液體也被升溫至102.3°C。凝結了溫度為102.3°C的工作液體35A彙集於蒸發段的底部，並通過調節閥12進入凝結段中。進入凝結段後，102.3°C的工作液體35A則因壓力下降而沸騰，並降溫至96.7°C。

因此，工作的壓縮器11及調節閥12通過對氣壓的調節從而使在蒸發段中流動的工作氣體35B維持其溫度及凝結溫度於102.3°C，同時使得在凝結段中流動的工作液體35A維持其溫度及沸點於96.7°C。

下面結合圖2和圖3對蒸發熱交換器21內的熱交換過程進行解釋。

如圖2所示，在蒸發熱交換器21內，自來水推進裝置214將溫度及沸點皆為99.6°C的自來水36A從自來水儲存室215經通道221傳輸至位於蒸發器管道212A上部的自來水分流室216，並經自來水分流孔217進入自來水管道212A內腔(212)。自來水36A在蒸發器管道212A內腔內由於其自身重量而加速向下流動。由於自來水分流通道217窄於蒸發器管道212A內腔，自來水36A的流動不會充滿蒸發器管道212A的所有內腔，其依附於蒸器管道212A內壁向下流動而再次進入自來水儲存室215，並由自來水傳輸裝置214再次循環至蒸發器管道212A內。

在此期間，在蒸發器管道212A中的向下流動的99.6°C的自來水36A從在工作氣體通道211內流動的溫度為102.3°C的工作氣體35B吸收熱量，從而被氣化為99.6°C的水蒸氣36B，同時，一部分工作氣體35B也因為熱量被吸收而凝結為102.3°C的工作液體35A。在蒸發器管道212A內形成的99.6°C水蒸氣36B跟隨自來水36A向下流動至自來水儲存室215，其經通道223進入蒸物室41以加熱被蒸物411，多餘的水蒸氣36B經通道502連通至凝結熱交換器31，並進入其水蒸氣通道311。

於工作氣體通道211內凝結的工作液體35A彙集於蒸發熱交換器21下部，其經調節閥12進入凝結熱交換器31內的工作液體儲存室315。

下面結合圖2和圖3對凝結熱交換器31內的熱交換過程進行解釋。

在凝結熱交換器31內，工作液體推進裝置314將溫度及沸點皆為96.7°C的工作液體35A從工作液體儲存室315經通道325傳輸至位於凝結器管道312A上部的工作液體分流室316，並經工作液體分流孔317進入凝結器管道312A內腔(312)。工作液體35A於凝結器管道312A內腔因其自身重量加速向下流動。由於工作液體分流通道317窄於凝結器管道312A內腔，所以工作液體35A的流量不會充滿凝結器管道312A的整個內腔，其將依附於凝結器管道312A內壁向下流動而再次進入工作液體儲存室315，並由工作液體傳輸裝置314再次循環至凝結器管道312A內。

在此期間，在凝結器管道312A中向下流動的96.7°C的工作液體35A從於水蒸氣通道311內通過的溫度為99.6°C的水蒸氣36B吸收熱量，並被氣化為96.7°C的工作氣體35B，而水蒸氣36B也因其熱量被吸收而凝結為99.6°C的蒸餾水36C。蒸餾水36C被收集並儲存於蒸餾水儲存室322。

在凝結器管道312A內形成的工作氣體35B與工作液體35A一起向下流動至工作液體儲存室315，並經通道326及密室通道327而被輸送至壓縮器11，然後被壓縮器11壓縮並進入蒸發段，並開始另一循環。

當蒸煮進行一段時間後，自來水儲存室215內的自來水36A會因蒸發而漸漸減少，此時可打開閥門602並啟動蒸餾水泵604以將儲存的蒸餾水36C傳輸至自來水儲存室215，從而可以節約用水。

當蒸煮完成後，如圖3所示的所有加熱裝置、流體推進裝置及壓縮器都會被關閉。裝置漸漸冷卻，封閉回路內的工作氣體35B凝結為工作液體35A，封閉回路內的壓力逐漸下降。在本申請的一個實施例中，此時，為平衡回路中的壓力與大氣壓力，可打開閥門222以容許空氣進入回路中。而當裝置降溫至室溫時，可再次關閉閥門222以減少工作液體35A流失。本申請的這種配置方式，可以使得整個裝置在不運轉的情況下裝置的內外氣壓基本相同，不會造成其組成部件承受額外的氣壓，從而延長了裝置的使用壽命，降低了維修成本。

如前所述，由於每次預熱程序在排走裝置中的空氣時會把少量工作氣體35B一同排走，當多次蒸煮後，工作液體儲存室315中的工作液體35A會減少。此時可開啟閥門603及蒸餾水傳輸裝置(例如水泵)604，以將蒸餾水36C傳輸至工作液體儲存室315內，從而可以補充流失的工作液體35A。當工作液體儲存室315內容納有適量工作液體35A後，可再次關閉閥門603及蒸餾水傳輸裝置604以形成封閉回路。

如圖4A所示，在蒸發熱交換器21內，工作氣體35B及自來水36A分別接觸及通過所述蒸發器管道212A的內外壁換熱。如背景技術部分所描述的，微細的工作液體珠35C首先凝結並依附於蒸發器管道212外壁，而微細的水蒸氣氣泡36D則首先形成並依附於蒸發器管道212A內壁，由於凝結並依附於蒸發器管道212A外壁的微細工作液體珠35C為不良熱導體，其減小了工作氣體35B與蒸發器管道212A外壁的部分接觸面積，從而減低了工作氣體35B通過蒸發器管道212A管壁向依附於蒸發器管道212A內壁向下流動的自來水36A直接輸出熱能(即潛熱)的效果。

同樣，形成並依附於蒸發器管道212A內壁的微細水蒸氣氣泡36D也為不良熱導體，其減小了依附於蒸器管道212A內壁流動的自來水36A與蒸發器管道212A內壁的部分接觸面積，從而減低了沿著蒸發器管道212A內壁流動的自來水36A直接從工作氣體36B吸收熱能的效果。

鑒於以上情況，為了改善熱交換效率，本申請的一個實施例在圖2和圖3所示的蒸發器管道212A內外設置導流結構。具體來說，如圖4B所示，本申請的一個實施例在工作氣體通道211內設置有工作氣體導流結構219。工作氣體導流結構219包括鄰近並繞蒸發器管道212A的外壁螺旋延伸的部分。在工作氣體通道211內流動的工作氣體35B因受阻於所述工作氣體導流結構219而繞蒸發器管道212A流動，並帶動細小的工作液體珠35C繞蒸發器管道212A旋轉，從而使得細小的工作液體珠35C因離心力而加速離開蒸發器管道212A外壁，這樣以來，熱交換效果得到顯著改善。具體來說，此處的工作原理在於，把工作氣體35B設置為繞蒸發器管道212A螺旋流動，以使其帶動凝結並依附於蒸發器管道212A外壁的細小工作液體珠35C繞蒸發器管道212A螺旋流動。由於工作液體珠35C的密度遠較工作氣體35B為高，因此，繞蒸發器管道212A螺旋流動的工作液體珠35C因離心力而離開蒸發器管道212A外壁，從而容許更多工作氣體35B直接接觸蒸發器管道212A外壁，從而大大加快了工作氣體35B與沿蒸發器管道212A內壁向下流動的自來水36A之間的熱傳導和熱交換，提高了輸出熱能(潛能)的量，增加了熱交換效率。

本申請的另外一個實施例中還增加有適當的移動裝置(圖4B中未示)使得工作氣體導流結構219相對於蒸發器管道212A移動，比如沿蒸發器管道212A上下往返移動或繞蒸發管道212A轉動，從而更有效率地移除依附在管道壁上的凝結水珠。具體來說，當移動裝置使得導流結構219移動時，鄰近於蒸發器管道212A外壁的工作氣體導流結構部分把凝結於蒸發器管道212A外壁的工作液體珠35C收集到所述工作氣體導流結構219上，或者將其刮落，以使得蒸發器管道212A外壁有更多面積來直接接觸工作氣體35B，同時被收集到工作氣體導流結構219上的工作液體珠35C會彙聚成較大體積的工作液體珠35D，其較易被螺旋流動的工作氣體35B帶動而離開蒸發器管道212A外壁。

本申請的一個優選實施例在蒸發段中設置流體推動裝置比如工作氣體推進裝置213，如圖3所示，從而在不顯著壓縮工作氣體35B的情況下使得沒有在蒸發器管道212A外壁內被凝結的部分工作氣體35B經通道224再次通過蒸發器管道212A外壁。工作氣體推進裝置213還可以使得工作氣體35B加速流經蒸發器管道212A外壁，以促進熱交換。

在本申請的另外一個優選實施例中，把流體推進裝置213與前述的工作氣體導流結構219配合使用，加速螺旋流動的工作氣體35B，從而使得凝結於蒸發器管道212A外壁的工作液體珠35C及35D更快離開蒸器管道212A外壁。

本申請的另外一個優選實施例在蒸發段內設置了一種螺旋導流裝置，例如將所述自來水分流孔217設置成使所述自來水36A流出所述分流孔217時向所述蒸發器管道212A軸芯的一側流動，以使得在蒸發器管道212A內向下流動的自來水36A在蒸發器管道212A內螺旋流動，以帶動形成於蒸發器管道212A內壁的微細水蒸氣氣泡36D繞蒸器管道212A軸芯螺旋流動。由於自來水36A的密度遠遠高於水蒸氣氣泡36D的密度，因此，螺旋流動的自來水36A因離心力而緊貼蒸發器管道212A內壁流動，這種流動方式容易將形成於蒸發器管道212A內壁的水蒸氣氣泡36D帶向蒸發器管道212A的中央方向，從而使得水蒸氣氣泡36D更易離開蒸器管道212A內壁。這樣以來，自來水36A能夠直接接觸到更多的蒸發器管道212A內壁面積，即，換熱面積得以大大增加，從而大大地促進換熱效果。

本申請的一個進一步的實施例提供了一種設置於蒸發器管道212A內的自來水導流結構220，如圖4B所示，以用於加強自來水36A於蒸發器管道212A內的螺旋流動。該導流結構220包括鄰近於蒸發器管道212A內壁並繞蒸發器管道212A軸心螺旋延伸的部分。在蒸發器管道212A內流動的自來水36A因受自來水導流結構220的影響而加快旋轉速度，有利地帶動微細水蒸氣氣泡36D以更快的速度繞蒸發器管道212A軸心旋轉。這使得所述微細水蒸氣氣泡36D更快離開蒸發器管道212A內壁，以改善換熱效果。

本申請的另外一個實施例中還增加有適當的移動裝置(圖4B中未示)，以用於使所述自來水導流結構220相對於蒸發器管道212A移動，例如沿蒸發器管道212A上下往返移動或繞蒸發器管道212A軸心轉動。在移動裝置進行移動時，鄰近於蒸發器管道212A內壁的自來水導流結構部分會把形成於蒸發器管道212A內壁的氣泡36D移動，並把這些氣泡收集到自來水導流結構220上並彙聚成較大體積的水蒸氣氣泡36E。更大的氣泡則較易被螺旋流動的自來水36A帶動而更快離開蒸器管道212A內壁，從而使得自來水36A更多接觸蒸發器管道212A內壁而更有效地從工作氣體35B吸取熱能。

在圖2和圖3所示的熱交換裝置中，除了熱交換器21，熱交換器31處同樣存在換熱效率問題。如圖5A所示，凝結器管道312A具有外壁及內壁，而水蒸氣36B及工作液體35A分別接觸內外壁並通過內外壁換熱。由於上文所述的同樣的理由，微細的蒸餾水珠36F會凝結並依附於凝結器管道312A外壁，而微細的工作氣體氣泡35E則會形成並依附於凝結器管道312A內壁。由於凝結並依附於凝結器管道312A外壁的微細蒸餾水珠36F為不良熱導體，其減小了水蒸氣36B與凝結器管道312A外壁的部分接觸面積，從而減低了水蒸氣36B與沿著凝結器管道312A內壁向下流動的工作液體35A之間的換熱效果。

同樣，形成於凝結器管道312A內壁的工作氣體氣泡35E為不良熱導體，其也降低了依附於凝結器管道312A內壁流動的工作液體35A與凝結器管道312A內壁的部分接觸面積，從而減低了沿著凝結器管道312A內壁流動的工作液體35A與水蒸氣36B之間的換熱效果。

鑒於以上情況，為了改善熱交換效率，本申請的一個實施例在圖2和圖3所示的凝結器管道312A內外設置導流結構。具體來說，本申請的一個實施例在水蒸氣通道311內設置水蒸氣導流結構319，如圖5B所示，用於促進水蒸氣36B於水蒸氣通道311內的螺旋流動。水蒸氣導流結構319包括鄰近並繞凝器管道312A外壁螺旋延伸的部分。在水蒸氣通道311內流動的水蒸氣36B因為受到水蒸氣導流結構319的影響而繞凝結器管道312A螺旋流動，從而帶動所述微細蒸餾水珠36F繞凝結器管道312A旋轉。這樣能使得微細蒸餾水珠36F更快地離開凝結器管道312A外壁，以改善換熱效果。

其工作原理如下：使得水蒸氣36B繞凝結器管道312A螺旋流動，能夠使其帶動凝結並依附於凝結器管道312A外壁的微細蒸餾水珠36F繞凝結器管道312A螺旋流動。由於蒸餾水珠36F的密度遠較水蒸氣36B高，繞凝結器管道312A螺旋流動的蒸餾水珠36F因離心力而離開凝結器管道312A外壁，從而容許更多水蒸氣36B直接接觸凝結器管道312A外壁，從而促進水蒸氣36B向沿著凝結器管道312A內壁向下流動的工作液體35A以傳導方式輸出熱能(潛能)。

本申請的另外一個實施例中還增加有適當的移動裝置(圖5B中未示)以使得水蒸氣導流結構319相對於凝結器管道312A移動，比如沿著凝結器管道312A上下往返移動或繞凝結管道312A轉動，從而更有效率地移除依附在管道壁上的凝結水珠。具體來說，當移動裝置使得水蒸氣導流結構319移動時，鄰近於凝結器管道312A外壁的水蒸氣體導流構部分將凝結並依附於凝結器管道312A外壁的蒸餾水珠36F收集於所述水蒸氣導流結構319內，從而使得凝結器管道312A外壁有更多面積能直接接觸水蒸氣36B，同時收集於水蒸氣導流結構319上的蒸餾水珠36F會匯成較大體積的蒸餾水珠36G，其較易被螺旋流動的水蒸氣36B帶動而離開凝結器管道312A外壁。

本申請的一個優選實施例在凝結熱交換器31內設置流體推動裝置比如水蒸氣推進裝置313，如圖2所示，以在不顯著壓縮水蒸氣36B的情況下使未於水蒸氣通道311內凝結的水蒸氣36B經通道327再通過蒸物室41以加熱被蒸物411，而多餘的水蒸氣36B則經通道502再次進入水蒸氣通道311。水蒸氣推進裝置313使得水蒸氣36B加速流經凝結器管道312A外壁以促進熱量交換。

在本申請的另外一個優選實施例中，把水蒸氣推進裝置313與前述的水蒸氣導流結構319配合使用，加速螺旋流動的水蒸氣36B更有助於促使依附於凝結器管道312A外壁的蒸餾水珠36F及36G更快地離開凝結器管道312A外壁。

本申請的另外一個優選實施例在凝結段內設置了一種螺旋導流裝置，例如將所述工作液體分流孔317設置成使所述工作液體35A流出所述分流孔317時向所述凝結器管道312A軸芯的一側流動，以使得向下流動的工作液體35A於凝結器管道312A內螺旋通過，以帶動形成於凝結器管道312A內壁的微細工作氣體氣泡35E繞凝結器管道312A軸芯螺旋流動。由於工作液體35A的密度遠較工作氣體汽氣泡35E高，螺旋流動的工作液體35A因離心力而緊貼凝結器管道312A內壁，並將形成於凝結器管道312A內壁的工作氣體氣泡35E帶向凝結器管道312A中央方向。這使工作氣體氣泡35E更易離開凝結器管道312A內壁。這樣以來，工作液體35A能夠直接接觸更多凝結器管道312A內壁面積，即，換熱面積得以大大增加，從而大大地促進換熱效果。

本申請的一個進一步的實施例提供了一種設置於凝結器管道312A內的工作液體導流結構320，如圖5B所示，以用於加強工作液體35A於凝結器管道312A內的螺旋流動。工作液體導流結構320包括鄰近於凝結器管道312A內壁並繞凝結器管道312A軸心螺旋延伸的部分。在凝結器管道312A內流動的工水35A因受工作液體導流結構320的影響而加快旋轉速度，從而帶動微細工作氣體氣泡35E以更快的速度繞凝器管道軸心旋轉。這使得微細工作氣體氣泡35E能夠更快離開凝結器管道312A內壁，以改善換熱效果。

本申請的另外一個實施例中還增加有適當的移動裝置(圖5B中未示)，以用於使工作液體導流結構320相對於凝結器管道312A移動，比如沿凝結器管道312A上下往返移動或繞凝結器管道312A心轉動。在移動裝置進行移動時，鄰近於凝結器管道312A內壁的工作液體導流結構部分將形成於凝結器管道312A內壁的工作氣體氣泡35E移動，並將其收集於所述工作液體導流結構320上並彙聚成較大體積的工作氣體氣泡35F。由於更大的氣泡則較易被螺旋流動的工作液體35A帶動而離開凝結器管道312A內壁，從而使得工作液體35A更多接觸凝結器管道312A內壁而更有效地從水蒸氣36B吸收熱能。

應當可以理解的是，在上述以蒸物裝置1為例子的能量傳輸裝置中，蒸物時密封回路中的工作液體35A在凝結熱交換器31從外界(密封回路以外)的水蒸氣36B吸收熱量而氣化為工作氣體35B並使得外界的水蒸氣36B凝結為蒸餾水36C；同時，蒸物時，密封回路中的工作氣體35B在蒸發熱交換器21向外界的自來水36A輸出熱量而自身凝結為工作液體35A並使得外界的自來水36A氣化為水蒸氣35B。應當理解本發明的能量傳輸裝置並不受所述蒸物裝置限制，其亦可用於其它存在熱量交換的應用場合。

本申請備選實施例一提供了一種熱交換器(21，31)，其用於把第一氣體(35B，36B)凝結為第一凝結液(35A，36C)，並把第二液體(36A，35A)氣化為第二氣體(36B，35B)，其包括供第一氣體於其內通過的第一氣體通道(211，311)和至少一條具有內壁及外壁的第一管道(212A，312A)，其中，所述第一氣體流經第一管道外壁，所述第二液體流經第一管道內壁，所述第一氣體通道內具有促進第一氣體繞第一管道外壁螺旋流動的第一氣體導流結構(219，319)。優選地，至少一部分所述第一氣體導流結構圍繞並鄰近於第一管道外壁設置；其中，使用所述熱交換器時，所述第一氣體導流結構相對於第一管道移動。優選地，其中，所述第一管道內具有促進所述第二液體於第一管道內螺旋流動的第二液體導流結構(220，320)；其中，所述第二液體導流結構繞所述第一管道軸芯螺旋設置並且其至少一部分鄰近於所述第一管道內壁；其中，在使用所述熱交換器時，所述第二液體導流結構相對於第一管道移動。

本申請的備選實施例二提供了一種把備選實施例一的熱交換器(21)用作第一熱交換器的能量傳輸裝置(1)，該裝置包括；壓縮器(11)，其具有入口(112)及出口(111)；調節閥(12)，其具有入口(122)及出口(121)；及第二熱交換器(31)，其包括至少一條具有內壁的第二管道(312A)，所述第一凝結液流經其內壁；及第一凝結液傳輸裝置(314)，其用於傳輸第一凝結液，其中，所述壓縮器，調節閥，第二管道內腔，第一凝結液傳輸裝置及第一氣體通道形成供第一氣體及第一凝結液於其內流動的封閉回路；其中，所述第一氣體通道位於封閉回路中壓縮器出口及調節閥入口之間，所述第二管道內腔及第一凝結液傳輸裝置位於調節閥出口和壓縮器入口之間；其中，所述壓縮器用於對從其入口進入其中的第一氣體進行壓縮並促進所述第一氣體向其出口流動；其中，所述調節閥用於調節所述第一氣體及第一凝結液在所述封閉回路中的流動；其中，所述第二熱交換器用於使第一凝結液從外界(封閉回路以外)吸收熱量並氣化為第一氣體；其中，使用時，所述第一凝結液傳輸裝置使得所述第一凝結液於所述封閉回路中於調節閥出口及壓縮器入口之間多次流經第二管道(312A)內壁，其中，所述能量傳輸裝置用於使於第二熱交換器從外界吸收熱量的第一氣體將其熱量於第一熱交換器傳輸予第二液體。優選地，所述能量傳輸裝置其特徵在於所述第二管道內具有促進所述第一凝結液於第二管道內螺旋流動的第一凝結液導流結構(319)。優選地，所述能量傳輸裝置中，所述第一凝結液導流結構繞所述第二管道軸芯螺旋設置並且其至少一部分鄰近於所述第二管道內壁；其中，在使用所述能量傳輸裝置時，所述第一凝結液導流結構相對於所述第二管道移動。

本申請的備選實施例三提供了一種把備選實施例一的熱交換器(21)用作第一熱交換器的能量傳輸裝置(1)，其包括：壓縮器(11)，其具有入口(112)及出口(111)；及調節閥(12)，其具有入口(122)及出口(121)；及第一氣體推進裝置(213)，以促進第一氣體流動，及第二熱交換器(31)，其包括至少一個具有內壁的第二管道(312A)，所述第一凝結液流經其內壁；其中，所述壓縮器，調節閥，第二管道內腔，第一氣體推進裝置及第一氣體通道形成供第一氣體及第一凝結液於其內流動的封閉回路；其中，所述第一氣體推進裝置及所述第一氣體通道位於封閉回路中壓縮器出口及調節閥入口之間，所述第二管道內腔位於調節閥出口和壓縮器入口之間；其中，所述壓縮器用於對從其入口進入其中的第一氣體進行壓縮並促進第一氣體向其出口流動；其中，所述調節閥用於調節所述第一氣體及第一凝結液在所述封閉回路中的流動；其中，所述第二交換器用於使第一凝結液從外界(封閉回路以外)吸收熱量並氣化為第一氣體；其中，所述第一氣體推進裝置被設置為使得少一部分第一氣體在封閉回路中於壓縮器出口及調節閥入口之間多次流經第一管道外壁，其中，所述能量傳輸裝置用於使於第二熱交換器從外界吸收熱量的第一氣體將其熱量於第一熱交換器傳輸予第二液體。優選地，於所述第一熱交換器中形成的第二氣體被導入至第二熱交換器，其於第二熱交換器內凝結並把其熱量傳輸予第一凝結液。

本申請的備選實施例四提供了一種把備選實施例一的熱交換器(21)用作第一熱交換器的能量傳輸裝置(1)，其包括：壓縮器(11)，其具有入口(112)及出口(111)；及調節閥(12)，其具有入口(122)及出口(121)；(第一)閥門(222)，其選擇性地可關閉或開啟及第二熱交換器(31)，其包括少一個有內壁的第二管道(312A)，其中，所述第一凝結液流經其內壁；其中，當所述(第一)閥門關閉時，所述壓縮器，調節閥，第二管道內腔及第一氣體通道形成供第一氣體及第一凝結液流動的封閉回路；其中，所述第一氣體通道位於封閉回路中壓縮器出口及調節閥入口之間，所述第二管道內腔位於調節閥出口和壓縮器入口之間；其中，壓縮器用於對從其入口進入其中的第一氣體進行壓縮並促進所述第一氣體向其出口流動；其中，所述調節閥用於調節所述第一氣體及第一凝結液在所述封閉回路中的流動；其中，所述第二熱交換器用於使第一凝結液從外界(封閉回路以外)吸收熱量並氣化為第一氣體。其中，所述能量傳輸裝置用於使於第二熱交換器從外界吸收熱量的第一氣體，將其熱量於第一熱交換器傳輸予第二液體，其中，當所述(第一)閥門打開時，所述第一氣體通道及所述第二管道內腔與外界連通。優選地，所述能量傳輸裝置還包括加熱裝置(318)以加熱第一凝結液或第一氣體；其中，當啟動加熱器裝置時，所述(第一)閥門處於開啟狀態。優選地，於所述第一熱交換器形成的第二氣體被導入至第二熱交換器，其於第二熱交換器內凝結為第二凝結液(36C)，並把其熱量傳輸予第一凝結液。優選地，所述能量傳輸裝置還包括第二閥門(603)，其選擇地可關閉或打開，其中，當所述第二閥門打開時，其容許所述第二凝結液進入所述當第一閥門關閉時所形成所述封閉回路中；其中，當所述第二閥門關閉時，其與關閉的第一閥門共同形成所述的封閉回路。

本申請的備選實施例五提供了一種把備選實施例一的熱交換器(31)用作第一熱交換器的能量傳輸裝置(1)，該裝置包括：壓縮器(11)，其具有入口(112)及出口(111)：及調節閥(12)，其具有入口(122)及出口(121)；及第二熱交換器(21)，其包括至少一個第二氣體通道(211)以供，所述第二氣體通過；及第二液體傳輸裝置(314)，其用傳輸第二液體，其中，所述壓縮器，調節閥，第一管道內腔，第二液體傳輸裝置及第二氣體通道形成供第二氣體及第二液體於其內流動的封閉回路；其中，所述第二氣體通道位於封回路中壓縮器出口及調節閥入口之間，所述第一管道內腔及第二液體傳輸裝置位於調節閥出口和壓縮器入口之間；其中，所述壓縮器用於對從其入口進入其中的第二氣體進行壓縮並促進所述第二氣體向其出口流動；其中，所述調節閥用於調節所述第二氣體及第二液體在所述封閉回路中的流動；其中，所述第二熱換交器用於使第二氣體向外界(封閉回路以外)輸出熱量並凝結為第二液體；其中，所述第二液體傳輸裝置用於使所述第二液體於所述封閉回路中於調節閥出口及壓縮器入口之間多次流經第一管道內壁，其中，所述能量傳輸裝置用於使於第一熱交換器從第一氣體及第一凝結液吸收熱量的第二氣體將其熱量於第二熱換器傳輸予外界。優選地，所述能量傳輸裝置還包括：第二氣體傳輸裝置以促進所述第二氣體於所述封閉回路中於壓縮器出口及調節閥入口之間多次通過所述第二氣體通道。優選地，所述第二熱交換器被設置為使得第一液體(36A)從第二氣體吸收熱量並氣化為第一氣體，其中，於所述第二熱換器形成的第一氣體被導入至第一熱交換器以凝結為第一凝結液。

本申請的備選實施例六提供了一種把備選實施例一的的熱交換器(31)用作第一熱交換器的能量傳輸裝置(1)，其包括：壓縮器(11)，其具有入口(112)及出口(111)；及調節閥(12)，其具有入口(122)及出口(121)；及(第一)閥門(222)，其選擇性地可關閉或開啟；及第二熱交換器(21)，其包括至少一個第二氣體通道(211)以供第二氣體通過；其中，當所述(第一)閥門關閉時，所述壓縮器，調節閥，第一管道內腔及第二氣體通道形成供過第二氣體及第二液體流動的封閉回路；其中，所述第二氣體通道位於封閉回路中壓縮器出口及調節閥入口之間；所述第一管道內腔位於調節閥出口及壓縮器入口之間，其中，壓縮器用於對從其入口進入其中的第二氣體進行壓縮並促進所述第二氣體向其出口流動；其中，所述調節閥用於調節所述第二氣體及第二液體在所述封閉回路中的流動；其中，所述第二熱交換器用將第二氣體凝結為第二液體並將其熱量傳輸予外界(封閉回路以外)。其中，當所述(第一)閥門打開時，所述第二氣體通道及所述第一管道內腔與外界連通；其中，所述能量傳輸裝置用於使於第一熱交換器從第一氣體及第一凝結液吸收熱量的第二氣體將其熱量於第二熱交換器傳輸予外界。優選地，所述能量傳輸裝置還包括：加熱裝置(318)以加熱第二液體或第二氣體，其中，當啟動所述加熱裝置時，所述(第一)閥門處於開啟狀態。優選地，所述第二熱交換器被設置為使得第一液體(36A)從第二氣體吸收熱量並氣化為第一氣體，其中，於所述第二熱交換器形成的第一氣體被導入至第一熱交換器以凝結為第一凝結液。優選地，所述能量傳輸裝置還包括：第二閥門(603)，其選擇性地可關閉或開啟，其中，當所述第二閥門開啟時，其容許第一凝結液進入當第一閥門關閉時所形成的所述封閉回路中；其中，當所述第二閥門關閉時其與所述關閉的第一閥門共同形成所述封閉回路。

以上所述僅為本申請的較佳實施例而已，並不用以限制本申請，凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。

1:能量傳輸裝置;蒸物裝置 11:壓縮機 12:調節閥;閥門 21:第一熱交換器;熱交換器 31:凝結熱交換器;第二熱交換器 35:第一流體 35A:第一流體;工作液體 35B:工作氣體;第一氣體 35C:工作液體珠 35D:工作液體珠 35E,35F:工作氣體氣泡 36:第一流體;自來水 36A:第二流體;自來水 36B:第二流體;水蒸氣;工作氣體;第二氣體 36C:第二流體;蒸餾水;第二凝結液 36D,36E:水蒸氣氣泡 36F,36G:蒸餾水珠 41:蒸物室 52:加熱食物 111:壓縮器出口 112:壓縮器入口 121:調節閥出口 122:調節閥的入口 211:第一熱量交換通道;工作氣體通道 212:第二熱量交換通道 212A:蒸發器管道 213:第一氣體動力裝置;工作氣體推進裝置;第一氣體推進裝置 214:自來水傳輸裝置 215:自來水儲存室 216:自來水分流室 217:分流孔 218:加熱器 219:第一氣體導流結構;工作氣體導流結構;第一導流結構 220:第二導流結構 221:通道 222:氣閥;閥門 223:流體通道 224:通道 311:第四熱量交換通道;水蒸氣通道 312:第三熱量交換通道;內腔 312A:蒸發器管道;凝結器管道;內壁及外壁的管道 313:水蒸氣推進裝置 314:第一液體動力裝置;工作液體傳輸裝置 315第一腔室;工作液體儲存室: 316:工作液體分流室 317:工作液體分流通道;工作液體分流孔 318:第一加熱裝置;加熱器 319:第四導流結構;第一導流結構 320:工作液體導流結構;第一液體導流結構;第二導流結構;第三導流結構 322:第二腔室;蒸餾水儲存室 325:通道 326:流體通道 327:密室通道 411:待蒸物;被蒸物 501:管道 502:通道 601:開啟閥門 602:閥門 603:閥門;液體閥 604:蒸餾水泵 A6:第一熱交換器 A21:液態工作流體 A22:壓縮器 A24:閥門 A41:水蒸氣煮食裝置 A45:含水液體 A46:第二熱交換器 A53:水蒸氣

以下將結合附圖和實施例來對本申請的技術方案作進一步的詳細描述，但是這些附圖只是出於解釋目的而提供的，僅意在概念性地說明此處的結構構造，而不一定要依比例進行製造。

下面參照附圖來示例性地說明本申請的基本構造，其中﹕ 圖1是現有技術的熱量交換裝置。 圖2根據本申請的一個實施例的熱量交換裝置的結構示意圖。 圖3是圖2所示的熱量交換裝置中第一流體路徑的示意圖。 圖4A和4B分別示出在不配置有本申請的導流結構和配置有本申請的導流結構的情況下，圖2所示的熱量交換裝置中第一熱交換器(21)處熱量交換時的示意圖。 圖5A和5B分別示出在不配置有本申請的導流結構和配置有本申請的導流結構的情況下，圖2所示的熱量交換裝置中第二熱交換器(31)處熱量交換時的示意圖。

11:壓縮機

12:調節閥；閥門

21:第一熱交換器；熱交換器

31:凝結熱交換器；第二熱交換器

35A:第一流體；工作液體

35B:工作氣體；第一氣體

111:壓縮器出口

112:壓縮器入口

121:調節閥出口

122:調節閥的入口

211:第一熱量交換通道；工作氣體通道

212:第二熱量交換通道

212A:蒸發器管道

213:第一氣體動力裝置；工作氣體推進裝置；第一氣體推進裝置

222:氣閥；閥門

224:通道

312:第三熱量交換通道；內腔

312A:蒸發器管道；凝結器管道；內壁及外壁的管道

314:第一液體動力裝置；工作液體傳輸裝置

315第一腔室；工作液體儲存室

316:工作液體分流室

317:工作液體分流通道；工作液體分流孔

318:第一加熱裝置；加熱器

325:通道

326:流體通道

327:密室通道

603:閥門；液體閥

Claims (25)

1. 一種包括第一流體路徑的熱量交換裝置，所述熱量交換裝置用於在第一流體路徑中的第一流體(35A,35B)和所述第一流體路徑外部的第二流體(36A,36B)之間交換熱量，所述第一流體路徑被分為第一通道和第二通道， 其中，所述第一通道的至少一部分形成為第一熱交換器(21)的一部分，以用於使處於氣態的所述第一流體(35B)在流經所述第一熱交換器(21)時釋放熱能，所述第二通道的至少一部分形成第二熱交換器(31)的一部分，以使得在其中流動的處於液態的所述第一流體(35A)吸收熱能， 其中，在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道被配置成具有不同的氣壓值， 其中，所述第一流體路徑處於熱量交換工作狀態時是密封的， 其中，所述第一熱交換器(21)中設置有用於促進處於氣態的所述第一流體(35B)在所述第一熱交換器(21)內螺旋流動的第一氣體導流結構(219)， 其中，所述第二熱交換器(31)中設置有用於促進處於液態的所述第一流體(35A)在所述第二熱交換器(31)內螺旋流動的第一液體導流結構(320)， 其中所述第一氣體導流結構(219)和所述第一液體導流結構(320)中的至少一個是可移動的。
2. 如請求項1所述的熱量交換裝置，其中，所述第一流體路徑分別在所述第一熱交換器(21)和第二熱交換器(31)處與位於所述第一流體路徑以外的第二流體路徑以互不流體連通地方式相交，所述熱量交換裝置被配置使得： 氣態的所述第一流體(35B)在流經所述第一熱交換器(21)時與所述第二流體路徑中液態的第二流體(36A)進行熱量交換從而使得液態的第二流體(36A)的至少一部分被氣化成為氣態的所述第二流體(36B)而所述氣態的第一流體(35B)的至少一部分被冷凝成為液態的所述第一流體(35A)； 液態的所述第一流體(35A)在流經所述第二熱交換器(31)內部時與所述第二流體路徑中氣態的所述第二流體(36B)交換熱量，從而使得液態的所述第一流體(35A)的至少一部分被氣化為氣態的所述第一流體(35B)而氣態的所述第二流體(36B)的至少一部分被冷凝成為液態的所述第二流體(36C)。
3. 如請求項2所述的熱量交換裝置，其中，所述第一液體導流結構(320)的至少一部分鄰近於形成所述第二熱交換器(31)的第二通道內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道，其中，所述第一氣體導流結構(219)的至少一部分在所述第一熱交換器(21)內鄰近所述第二流體路徑的外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。
4. 如前述任意一項請求項所述的熱量交換裝置，還進一步包括安置於所述第一流體路徑中的壓縮機(11)和與所述壓縮機(11)間隔開的調節閥(12)，所述第一流體路徑被所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)分為所述第一通道和所述第二通道，其中，所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)用於改變所述第一通道和所述第二通道中的氣壓以使得在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道具有不同的氣壓值。
5. 如前述任意一項請求項所述的熱量交換裝置，還進一步包括用於促進氣態的所述第一流體於所述第一通道內循環經過所述第一熱交換器(21)的第一氣體動力裝置(213)。
6. 如前述任意一項請求項所述的熱量交換裝置，還進一步包括用於促進液態的所述第一流體於所述第二通道內循環經過所述第二熱交換器(31)的第一液體動力裝置(314)。
7. 如前述任意一項請求項所述的熱量交換裝置，其中所述第一流體路徑可通過選擇性地打開氣閥(222)和/或液體閥(603)，以與外界流體連通。
8. 如請求項7所述的熱量交換裝置，還進一步包括第一加熱裝置(318)和位於所述第一流體路徑上的第一腔室(315)，其中所述第一腔室(315)用於容納液態的第一流體(35A)，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱以氣化其中的所述第一流體(35)。
9. 如請求項8所述的熱量交換裝置，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱時，所述氣閥(222)處於開啟狀態。
10. 如請求項7所述的熱量交換裝置，還進一步包括用於收集並容納經過所述第二熱交換器而被液化的所述第二流體(36C)的第二腔室(322)，被液化的所述第二流體可通過打開液體閥(603)而進入所述第一腔室(315)。
11. 一種用於在第一流體(35/36)和與所述第一流體在熱量交換之前處於不同物態的第二流體(36/35)之間進行熱量交換的熱量交換裝置，所述熱量交換裝置具有用於供所述第一流體通過的第一熱量交換通道(211/311)和用於供所述第二流體通過的第二熱量交換通道(212/312)，其中所述第二熱量交換通道(212/312)以彼此不流體連通的方式與所述第一熱量交換通道(211/311)相交並從所述第一熱量交換通道(211/311)中穿過，其中所述第一熱量交換通道(211/311)中設置有促使流經所述第一熱量交換通道的所述第一流體(35/36)繞所述第二熱量交換通道螺旋流動的第一導流結構(219/319)，其中所述第二熱量交換通道(212/312)中設置有促使流經所述第二熱量交換通道的所述第二流體(36/35)在所述第二熱量交換通道內螺旋流動的第二導流結構(220/320)，所述第一導流結構(219/319)和所述第二導流結構(220/320)中的至少一個是可移動的，其中所述第一流體的至少一部分和所述第二流體的至少一部分因所述熱量交換而改變物態。
12. 如請求項11所述的熱量交換裝置，其中，所述第一導流結構(219/319)的至少一部分鄰近所述第二熱量交換通道(212/312)的外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。
13. 如請求項11或12所述的熱量交換裝置，其中，所述第二導流結構(220/320)的至少一部分鄰近所述第二熱量交換通道(212/312)的內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道。
14. 如請求項11-13中任一項所述的熱量交換裝置，其進一步具有供第一流體流動的第一流體路徑，所述第一流體路徑具有安置於所述第一流體路徑中的壓縮機(11)和與所述壓縮機(11)間隔開的調節閥(12)，所述第一流體路徑被所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)分為第一通道和第二通道，其中，所述第一流體路徑處於熱量交換工作狀態時是密封的，所述壓縮機(11)和所述調節閥(12)用於改變所述第一通道和所述第二通道中的氣壓以使得在所述熱量交換裝置運行時所述第一通道和所述第二通道具有不同的氣壓值，其中所述第一熱量交換通道(211)由所述第一通道的至少一部分形成。
15. 如請求項14所述的熱量交換裝置，進一步包括供第二流體流動的所述第二流體路徑，所述第二流體路徑位於所述第一流體路徑之外，並與所述第一流體路徑以互不流體連通地方式相交，其中所述第二熱量交換通道(212)由所述第二流體路徑的至少一部分形成。
16. 如請求項15所述的熱量交換裝置，其中所述第一流體路徑的所述第二通道的至少一部分形成第三熱量交換通道(312)，所述第二流體路徑在與所述第一流體路徑的所述第三熱量交換通道(312)相交處形成有第四熱量交換通道(311)，所述第三熱量交換通道(312)以彼此不流體連通的方式與所述第四熱量交換通道(311)相交並從所述第四熱量交換通道(311)中穿過。
17. 如請求項16所述的熱量交換裝置，其中所述第三熱量交換通道(312)中設置有用於促進第一流體在其中內螺旋流動的第三導流結構(320)，所述第四熱量交換通道(311)中設置有用於促進第二流體在其中內螺旋流動的第四導流結構(319)，其中所述第三導流結構(320)和第四導流結構(319)中的至少一個是可移動的，其中所述第一流體和所述第二流體通過所述第三熱量通道和所述第四熱量通道交換熱量並使所述第一流體的至少一部分和所述第二流體的至少一部分改變物態。
18. 如請求項17所述的熱量交換裝置，其中，所述第四導流結構(319)的至少一部分鄰近所述第三熱量交換通道(312)的外壁並且沿著所述外壁形成有螺旋狀的導流通道。
19. 如請求項17所述的熱量交換裝置，其中，所述第三導流結構(320)的至少一部分鄰近所述第三熱量交換通道(312)的內壁並且沿著所述內壁形成有螺旋狀的導流通道。
20. 如請求項14-19中任一項所述的熱量交換裝置，還進一步包括用於促進氣態的所述第一流體於所述第一通道內循環經過所述第一熱量交換通道(211)的第一氣體動力裝置(213)。
21. 如請求項16-20中任一項所述的熱量交換裝置，還進一步包括用於促進液態的所述第一流體於所述第二通道內循環經過所述第三熱量交換通道(312)的第一液體動力裝置(314)。
22. 如請求項14-21中任一項所述的熱量交換裝置，其中所述第一流體路徑可通過選擇性地打開氣閥(222)和/或液體閥(603)，以與外界流體連通。
23. 如請求項14-22中任一項所述的熱量交換裝置，還進一步包括第一加熱裝置(318)和位於所述第一流體路徑上的第一腔室(315)，其中所述第一腔室(315)用於容納液態的第一流體(35A)，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱以氣化其中的所述第一流體(35)。
24. 如請求項23所述的熱量交換裝置，其中所述第一加熱裝置用於對所述第一腔室(315)進行加熱時，所述氣閥(222)處於開啟狀態。
25. 如請求項23所述的熱量交換裝置，其中，至少一部分氣態的所述第二流體(36B)在經過所述第四熱量交換通道(311)時被凝結為液態的所述第二流體(36C)，其中，所述熱量交換裝置還進一步包括用於收集並容納被凝結的所述第二流體的第二腔室(322)，所述被凝結的第二流體可通過打開液體閥(603)而進入所述第一腔室(315)。

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