TWI557382B - 置於自然溫能體之立式流體熱交換器 - Google Patents

置於自然溫能體之立式流體熱交換器 Download PDF

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TWI557382B TW098137723A TW98137723A TWI557382B TW I557382 B TWI557382 B TW I557382B TW 098137723 A TW098137723 A TW 098137723A TW 98137723 A TW98137723 A TW 98137723A TW I557382 B TWI557382 B TW I557382B
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置於自然溫能體之立式流體熱交換器
本發明為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體，中繼流體蓄儲桶設有至少一個流體入口及至少一個流體出口，中繼流體蓄儲桶內暫存可對外流動導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，以作為設置於淺層溫能體之輔助蓄水桶功能，中繼流體蓄儲桶狀結構內部設有溫能交換裝置，溫能交換裝置設有至少一路流體管路供流通導溫流體，以和中繼流體蓄儲桶內流體作熱交換，而中繼流體蓄儲桶內流體則與自然溫能體例如淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施之溫能作熱交換者。
傳統設置於自然溫能體如淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施中之埋入式立式換流裝置，通常為由固體之呈棒形結構所構成，而僅由棒形結構體將自然溫能體之溫能傳輸至設置於棒形體內部流體管路作熱交換，其熱交換值小速度慢為其缺失。
本發明為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體，如設置於淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施，中繼流體蓄儲桶設有至少一個流體入口及至少一個流體出口，中繼流體蓄儲桶內暫存可對外流動導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，以作為設置於淺層溫能體之輔助蓄水桶功能，中繼流體蓄儲桶狀結構內部設有溫能交換裝置，溫能交換裝置設有至少一路流體管路供流通導溫流體，以和中繼流體蓄儲桶內流體作熱交換，而中繼流體蓄儲桶內流體則與自然溫能體例如淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施之溫能作熱交換者，中繼流體蓄儲桶內之導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，可供隨機泵取而使流路呈開放式流路系統，或保持隨機泵取設施並加設泵浦(含共用泵浦而以開關閥作泵動流體去處之選擇)，使中繼流體儲蓄桶內之導溫流體可被泵動至導溫流體之源頭，而呈半開放式流路系統，或為不設置隨機泵取，而僅設置泵浦使中繼流體蓄儲桶之導溫流體可被泵動至上游導溫流體之源頭，而呈封閉式流路系統者。
傳統設置於自然溫能體如淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施中之埋入式立式換流裝置，通常為由固體之呈棒形結構所構成，而僅由棒形結構體將自然溫能體之溫能傳輸至設置於棒形體內部流體管路作熱交換，其熱交換值小速度慢為其缺失。
本發明為一種置於自然溫能體之立式流體熱交換器，主要為藉由呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體，例如設置於淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施，中繼流體蓄儲桶設有至少一個流體入口及至少一個流體出口，中繼流體蓄儲桶內暫存可對外流動導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，以作為設置於淺層溫能體之輔助蓄水桶功能，中繼流體蓄儲桶狀結構內部設有溫能交換裝置，溫能交換裝置設有至少一路流體管路供流通導溫流體，以和中繼流體蓄儲桶內流體作熱交換，而中繼流體蓄儲桶內流體則與自然溫能體例如淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫或設置之流體池等流體蓄儲之人工設施之溫能作熱交換者，中繼流體蓄儲桶內之導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，可供隨機泵取而使流路呈開放式流路系統，或保持隨機泵取設施並加設泵浦(含共用泵浦而以開關閥作泵動流體去處之選擇)，使中繼流體儲蓄桶內之導溫流體可被泵動至導溫流體之源頭，而呈半開放式流路系統，或為不設置隨機泵取，而僅設置泵浦使中繼流體蓄儲桶之導溫流體可被泵動至上游導溫流體之源頭，而呈封閉式流路系統者。
茲就此項設置於自然溫能體之立式流體熱交換器之基本結構及運作如以下說明；圖1所示為本發明之基本結構立體示意圖，圖2為圖1之剖視圖，如圖1及圖2所示中，其主要構成如下：
--中繼流體蓄儲桶700：為由導熱材料所構成而呈一體式或組合式之中繼流體蓄儲桶700，為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體1000，中繼流體蓄儲桶700具有至少一個流體入口701及至少一個流體出口702以供流體進出作為換流功能者；其中流體入口701為設置於中繼流體蓄儲桶700之低處，而流體出口702為設置於中繼流體蓄儲桶700之高處，或兩者之設置位置為相反，以避免中繼流體蓄儲桶700內部低處流體停滯者；
--通過中繼流體蓄儲桶700之流體，可為藉外力加壓、或位差重力或於流體入口701及/或流體出口702設置泵浦704，而藉由人力或控制裝置2000之操控作泵送或泵吸，以驅動液態、或氣態、或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體，包括泵動或停止或泵動流量之調節者；
--中繼流體蓄儲桶700之內部，可供設置一個或一個以上之流體對流體之溫能交換裝置705者；
--溫能交換裝置705具有獨立之流路供通過流體，以供與中繼流體蓄儲桶700內部之流體作熱交換，溫能交換裝置705包括直接由流體管路呈U型(如圖3所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈U型結構所構成之實施例結構示意圖)、螺旋狀(如圖4所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈螺旋狀所構成之實施例結構示意圖)、波浪狀(如圖5所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈波浪狀所構成之實施例結構示意圖)等各種幾何形狀之管狀流路結構所構成，及/或於溫能交換裝置之U管狀流路結構加設導熱翼片(如圖6所示為本發明中溫能交換裝置705由U型管路加設導熱翼片之實施例結構示意圖)者，前述各種形狀之溫能交換裝置705之流體管路為具有流體入口708及流體出口709者；
--溫能交換裝置705可為直接在導熱結構體之內部設置流路，並具有流體入口708及流體出口709，及/或於導熱結構體延伸導熱翼片(如圖7所示為本發明中溫能交換裝置705由導熱結構體內部設置流路所構成之實施例結構示意圖)者；
--溫能交換裝置705之個別流體通路，具有流體入口及流體出口者；
--通過溫能交換裝置705之流體通路之流體為可藉外力加壓、或位差重力或設置泵浦作泵送或泵吸，以個別驅動相同或不同之液態或氣態或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體者；
--控制裝置2000：為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置，以供操控泵浦704，此項控制裝置2000為於設置泵浦704時同時設置者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中供內設溫能交換裝置705之筒形中繼流體蓄儲桶700，包括為一個或一個以上，於兩個或兩個以上時，其個別中繼流體蓄儲桶700內部個別流體通路可為串聯、或並聯或串並聯者；-- 不同之中繼流體蓄儲桶700，可為個別運作，供個別通過相同或不同種類之流體者：-- 中繼流體蓄儲桶700之內部，可為具有一路或分隔為一路以上之流體通路，於分隔為兩路或兩路以上時，各別流路為個別設有流體入口及流體出口者；-- 中繼流體蓄儲桶700之內部為具有兩路或兩路以上之流體通路時，其個別流體通路可為個別運作，而供通過相同或不同之流體者；-- 中繼流體蓄儲桶700之內部為具有兩路或兩路以上之流體通路時，其個別流體通路可為串聯或並聯或串並聯者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中溫能交換裝置705可為直接由至少兩路呈交叉之U形流體管路所構成，其中一路流體通路具有流體入口708及流體出口709，另一流體通路具有流體入口708’及流體出口709’者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步可在中繼流體蓄儲桶700內部之高處設置流體入口701及流體出口702，以利於維修保養，而中繼流體蓄儲桶700內部設有供連接流體入口701及/或流體出口702以引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730，以確保由流體入口701至流體出口702間之流路為經過中繼流體蓄儲桶700之底部，以避免中繼流體蓄儲桶700之底層之流體呈停滯者；(如圖8為本發明在中繼流體蓄儲桶700內部之高處設置流體入口701及流體出口702，而中繼流體蓄儲桶700內部設有供連接流體入口701及/或流體出口702以引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730之實施例結構示意圖，及圖9所示為圖8之剖視圖)
--在同一中繼流體蓄儲桶700內部之同一共構溫能交換裝置7050之流體通路，包括為兩路或兩路以上U型管路，呈平行並列或呈平行疊設、或呈角度差交叉設置，(如圖10所示為本發明由兩路呈90度交叉之U型管路構成共構溫能交換裝置7050之實施例結構示意圖)，於流體通路為兩路或兩路以上時，個別流體通路具有流體入口及流體出口，個別流體通路可為個別獨立運作供個別通過相同或不同流體者；(如圖11所示為本發明中繼流體蓄儲桶700內部之同一共構溫能交換裝置7050設有兩路流體通路之實施例結構示意圖，及圖12所示為圖11之剖視圖)
--在同一中繼流體蓄儲桶700內部之同一共構溫能交換裝置7050之流體通路為兩路或兩路以上時，其個別流體通路可為串聯或並聯或串並聯之聯結者；
--於在同一中繼流體蓄儲桶700內設置兩個或兩個以上溫能交換裝置705時，其個別溫能交換裝置705之流體通路，包括為一路或一路以上，其個別溫能交換裝置705之流體通路可為個別具有流體入口及流體出口，個別流體通路可為個別獨立運作供通過相同或不同流體者；(如圖13為本發明同一中繼流體蓄儲桶700內設置兩個或兩個以上溫能交換裝置705之實施例結構示意圖，及圖14所示為圖13之剖視圖)
--在同一中繼流體蓄儲桶700內設置兩個或兩個以上之溫能交換裝置705時，其個別溫能交換裝置705之流體通路可為呈串聯或並聯或串並聯者；
--在不同中繼流體蓄儲桶700內部所設置之溫能交換裝置705之流體通路可為獨立運作者；
--在不同中繼流體蓄儲桶700內部之溫能交換裝置705之流體通路，可為個別通過相同或不同之流體者；
--在不同中繼流體蓄儲桶700內部之溫能交換裝置705之流體通路，可為作串聯或並聯或串並聯者：
--在不同中繼流體蓄儲桶700中，通過溫能交換裝置705之管路之流體，可為藉外力加壓、或位差重力、或設置泵浦714，而藉由人力或控制裝置2000之操控作泵送或泵吸，以驅動液態或氣態或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體者；前述之溫能交換裝置705，其流體通路之流體入口708/或流體出口709設置開關閥710者；(如圖15為本發明之溫能交換裝置705，其流體通路之流體入口708/或流體出口709設置開關閥710之實施例結構示意圖，及圖16所示為圖15之剖視圖)
圖15、圖16所示中，溫能交換裝置705之流體通路之流體入口708及/或於流體出口709可設置可操控閥710，以操控調節供進入溫能交換裝置705之流體通路之流體者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶700，其桶形斷面形狀包括圓形或橢圓形或星形或其他形狀所構成者；前述之中繼流體蓄儲桶700，其形狀包括平行棒體或非平行棒體者；前述之中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701及/或流體出口702可設置開關閥703，而藉由人力或控制裝置2000操控開關閥703作開或關或流量之調節，以及操控泵浦704作泵動或停止或泵動流量之調節者；上述控制裝置2000為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置者；(如圖17所示為本發明中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701及/或流體出口702可設置開關閥703之實施例結構示意圖，及圖18所示為圖17之剖視圖)
前述之中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701可設置可操控閥801及/或於流體出口702設置可操控閥802，並在兩者之間設置傍流管路800，以藉調控流經傍流管路之流體流量，以調節進入中繼流體蓄儲桶700內部流體之流量，藉由人力或控制裝置2000操控可操控閥801及/或可操控閥802作開或關及流量之調節及操控泵浦704作泵動或停止或泵動流量之調節者，上述控制裝置2000為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置者；(如圖19為本發明之中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701可設置可操控閥801及/或於流體出口702設置可操控閥802，並在兩者之間設置傍流管路800之實施例結構示意圖，及圖20所示為圖19之剖視圖)；圖19及圖20所示中可操控閥801及802及傍流管路800供作以下一種或一種以上模式之流動，包括：
1)　阻斷傍流管路800之流體而使流體完全流經中繼流體蓄儲桶700作進出者；
2)　切斷進入中繼流體蓄儲桶700內部之流體，使流體完全經傍流管路800作流通者；
3)　部份流體流經中繼流體蓄儲桶700內部，部份流經傍流管路800者；
4)　操控通過中繼流體蓄儲桶700內部之流體流量大小及作開關功能者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶700及/或溫能交換裝置705，可為一體式結構所構成，或以可組合式結構所構成以利於拆解保養者；前述溫能交換裝置705，其結構斷面形狀包括圓形或橢圓形或星形方形或其他形狀所構成者；前述之溫能交換裝置705其形狀包括平行棒體或非平行棒體者；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶700可進一步設置通氣管路720，通氣管路720之高度為高於流體源頭之高度，以防止流體溢流者，及/或進一步設置通氣開關閥725，而於進口流體停止進入，而欲將中繼流體蓄儲桶700內部流體藉泵浦704泵出時，可藉人工或控制裝置2000操作通氣開關閥725，以在泵浦704泵出中繼流體蓄儲桶700內部之流體時消除負壓者；如圖21所示為本發明中繼流體蓄儲桶700可進一步設置通氣管路720之結構實施例示意圖；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶700除設置溫能交換裝置705、流體出口702、泵浦704以及控制裝置2000以外，進一步設置回流流體出口702’，以及在回流流體出口702’與上游之流體管路之間或流體源頭900之間，設置回流管路750，以及串設泵浦714，供藉人力或控制裝置2000操控泵浦714，以將中繼流體蓄儲桶700中之部分流體經回流管路750泵回上游，進而構成半閉路式調節溫能功能之系統者，當另設回流流體出口702’，為在中繼流體蓄儲桶700之高端時，則中繼流體蓄儲桶700中需加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730’，若回流流體出口702’設在中繼流體蓄儲桶700之低端，則不必加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730’者；如圖22所示為本發明之中繼流體蓄儲桶700除設置溫能交換裝置705、流體出口702以及泵浦704外，進一步設置回流流體出口702’，以及在回流流體出口702’與上游之流體管路之間或流體源頭900之間，設置回流管路750，以及串設泵浦714，供將中繼流體蓄儲桶700中之部分流體經回流管路750泵回上游，進而構成半閉路式調節溫能功能之系統實施例示意圖；前述之中繼流體蓄儲桶700可不設置泵浦704及流體出口702而僅保留溫能交換裝置705，而在回流流體出口702’與上游之流體管路或流體源頭900之間設置回流管路750，以及串設泵浦714，供藉人力或控制裝置2000操控泵浦714，以將中繼流體蓄儲桶700中之流體泵回上游，進而構成閉路式調節溫能功能之系統者，當另設回流流體出口702’，為在中繼流體蓄儲桶700之高端時，則中繼流體蓄儲桶700中需加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730’，若回流流體出口702’設在中繼流體蓄儲桶700之低端，則不必加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730’者；如圖23所示為本發明之中繼流體蓄儲桶700僅保留溫能交換裝置705，而在回流流體出口702’與上游之流體管路或流體源頭900之間設置回流管路750，以及串設泵浦714，供將中繼流體蓄儲桶700中之流體泵回上游，進而構成閉路式調節溫能功能之系統實施例示意圖；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步可在高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入之流體，次段流體蓄儲設施850為半閉式或全閉式之流體終端蓄儲設施850及/或具有流體口723供流體再流出者，及/或於上述流體終端蓄儲設施850之頂部設置通氣管路720及/或設置通氣開關閥725者；如圖24所示為本發明於高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入之流體之實施例結構示意圖；此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步可在高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以在藉人力或控制裝置2000操控泵浦704作泵動時，蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入至次段流體蓄儲裝置850之流體，次段流體蓄儲設施850為半閉式或全閉式之流體終端蓄儲設施及/或具有流體口723供流體再流出者，次段流體蓄儲設施850可為封閉結構或非封閉結構，及/或設有通氣管路720或通氣開關閥725，並在中繼流體蓄儲桶700與次段流體蓄儲設施850之間設置輔助流體管道820，以取代中繼流體蓄儲桶700之通氣管路720者，及/或於上述流體終端蓄儲設施850之頂部設置通氣管路720及/或設置通氣開關閥725者；(如圖25所示為本發明在高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入之流體，次段流體蓄儲設施850為流體終端蓄儲設施或具有流體口723供流體再流出，中繼流體蓄儲桶700與次段流體蓄儲設施850之間設置輔助流體管道820之實施例結構示意圖)
當次段流體蓄儲設施850為封閉結構時，在中繼流體蓄儲桶700內部之流體藉人力或控制裝置2000操作泵浦704作泵動，而使中繼流體蓄儲桶700內部之流體經流體管路810進入次段流體蓄儲設施850時，供次段流體蓄儲設施850內部之空氣經輔助流體管道820進入中繼流體蓄儲桶700因泵送流體產生之空間者。
此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步可應用於空調冷卻水塔之串聯運作，為將水塔降溫後之水流串聯經設置中繼流體蓄儲桶700內部之溫能交換裝置705之流路，再回泵至空調設備，如圖26所示為本發明應用空調冷卻水塔之串聯運作實施例之一系統示意圖，如圖26所示中，其主要構成含：-- 中繼流體蓄儲桶700：為由導熱材料所構成而呈一體式或組合式之中繼流體蓄儲桶700，為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體1000，中繼流體蓄儲桶700具有至少一個流體入口701及至少一個流體出口702以供流體進出作為換流功能者；其中流體入口701可為設置於中繼流體蓄儲桶700之低處，而流體出口702為設置於中繼流體蓄儲桶700之高處，或兩者之設置位置為相反，以避免中繼流體蓄儲桶700內部低處流體停滯者；或如圖26所示在中繼流體蓄儲桶700內部之高處設置流體入口701及流體出口702，以利於維修保養，而中繼流體蓄儲桶700內部設有供連接流體入口701及/或流體出口702以引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730，以確保由流體入口701至流體出口702間之流路為經過中繼流體蓄儲桶700之底部，以避免中繼流體蓄儲桶700之底層之流體呈停滯者；-- 通過中繼流體蓄儲桶700之流體，可為藉外力加壓、或位差重力或於流體入口701及/或流體出口702設置泵浦704，而藉由人力或控制裝置2000之操控，作泵送或泵吸以驅動液態、或氣態、或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體，包括泵動或停止或泵動流量之調節者；-- 供內設溫能交換裝置705之筒形中繼流體蓄儲桶700，包括為一個或一個以上，於兩個或兩個以上時，其個別中繼流體蓄儲桶700內部個別流體通路可為串聯、或並聯或串並聯者；-- 溫能交換裝置705具有獨立之流路供通過流體，以供與中繼流體蓄儲桶700內部之流體作熱交換，溫能交換裝置705之流體管路為具有流體入口708及流體出口709者；
--溫能交換裝置705之個別流體通路，具有流體入口及流體出口者；
--通過溫能交換裝置705之流體通路之流體為可藉外力加壓、或位差重力或設置泵浦714之泵送或泵吸，以個別驅動相同或不同之液態或氣態或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體者；
--冷卻水塔1200：為習用之空調冷卻水塔，冷卻水塔具有一高溫水流入口1201及降溫水流出口1202，供經輔助流體管路820通往溫能交換裝置705之流體入口708，再由流體出口709通往空調裝置1500之熱交換裝置，再經串設之泵浦724泵送高溫水流經輔助流體管路830至高溫水流入口1201進入冷卻水塔1200；圖27為本發明應用於空調冷卻水塔之串聯運作實施例之二，為圖26實施例中之中繼流體蓄儲桶700為直接呈蓄儲流體之狀態，流體入口701、流體出口702，而藉由控制裝置2000操控泵浦724及/或通氣開關閥725，以泵動空調裝置1500熱交換器內部之流體經輔助流體管路830從高溫水流入口1201進入冷卻水塔1200，流體再由降溫水流出口1202經輔助流體管道820通過流體入口701進入中繼流體蓄儲桶700，再經流體出口702傳輸至空調裝置1500之流體入口者，中繼流體蓄儲口700不設溫能交換裝置705，而藉中繼流體蓄儲口700之殼體對自然蓄溫體作熱交換者。
此項置於自然溫能體之立式流體熱交換器，若為全部置入或部分置入於水中或地層之自然溫能體中，可進一步在其中繼流體蓄儲桶700周圍環設外導管3000，外導管3000之內徑大於或等於中繼流體蓄儲桶700之外徑；如圖28所示為本發明中繼流體蓄儲桶700之周圍設置外導管3000之實施例結構示意圖；其中：
--外導管3000為由導熱材料所構成，其內徑大於或等於中繼流體蓄儲桶700之外徑，其長度等於或較長於中繼流體蓄儲桶700者；
--外導管3000與中繼流體蓄儲桶700可為直接接觸，具有間隙可供置入或取出中繼流體蓄儲桶700，或可供填入膠狀及/或液態及/或固態之導熱材料者。
700‧‧‧中繼流體蓄儲桶
701、708、708’‧‧‧流體入口
702、709、709’‧‧‧流體出口
702’‧‧‧回流流體出口
703‧‧‧開關閥
704、714、724‧‧‧泵浦
705‧‧‧溫能交換裝置
710、801、802‧‧‧可操控閥
720‧‧‧通氣管路
723‧‧‧流體口
725‧‧‧通氣開關閥
730、730’‧‧‧引導內部流體作上下流向流動之導流路結構
750‧‧‧回流管路
800‧‧‧傍流管路
810‧‧‧流體管路
820、830‧‧‧輔助流體管道
850‧‧‧次段流體蓄儲設施
900‧‧‧流體源頭
1000‧‧‧自然溫能體
1200‧‧‧冷卻水塔
1201‧‧‧高溫水流入口
1202‧‧‧降溫水流出口
1500‧‧‧空調裝置
2000‧‧‧控制裝置
3000‧‧‧外導管
7050‧‧‧共構溫能交換裝置
圖1所示為本發明之基本結構立體示意圖。
圖2所示為圖1之剖視圖。
圖3所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈U型結構所構成之實施例結構示意圖。
圖4所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈螺旋狀所構成之實施例結構示意圖。
圖5所示為本發明中溫能交換裝置705由管路呈波浪狀所構成之實施例結構示意圖。
圖6所示為本發明中溫能交換裝置705由U型管路加設導熱翼片之實施例結構示意圖。
圖7所示為本發明中溫能交換裝置705由導熱結構體內部設置流路所構成之實施例結構示意圖。
圖8所示為本發明在中繼流體蓄儲桶700內部之高處設置流體入口701及流體出口702，而中繼流體蓄儲桶700內部設有供連接流體入口701及/或流體出口702以引導內部流體作上下流向流動之導流路結構730之實施例結構示意圖。
圖9所示為圖8之剖視圖。
圖10所示為本發明由兩路呈90度交叉之U型管路構成共構溫能交換裝置7050之實施例結構示意圖。
圖11所示為本發明中繼流體蓄儲桶700內部之同一共構溫能交換裝置7050設有兩路流體通路之實施例結構示意圖。
圖12所示為圖11之剖視圖。
圖13為本發明同一中繼流體蓄儲桶700內設置兩個或兩個以上溫能交換裝置705之實施例結構示意圖。
圖14所示為圖13之剖視圖。
圖15為本發明之溫能交換裝置705，其流體通路之流體入口708/或流體出口709設置開關閥710之實施例結構示意圖。
圖16所示為圖15之剖視圖。
圖17所示為本發明中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701及/或流體出口702可設置開關閥703之實施例結構示意圖。
圖18所示為圖17之剖視圖。
圖19為本發明之中繼流體蓄儲桶700，其流體入口701可設置可操控閥801及/或於流體出口702設置可操控閥802，並在兩者之間設置傍流管路800之實施例結構示意圖。
圖20所示為圖19之剖視圖。
圖21所示為本發明中繼流體蓄儲桶700可進一步設置通氣管路720之結構實施例示意圖。
圖22所示為本發明之中繼流體蓄儲桶700除設置溫能交換裝置705、流體出口702以及泵浦704外，進一步設置回流流體出口702’，以及在回流流體出口702’與上游之流體管路之間或流體源頭900之間，設置回流管路750，以及串設泵浦714，供將中繼流體蓄儲桶700中之部分流體經回流管路750泵回上游，進而構成半閉路式調節溫能功能之系統實施例示意圖。
圖23所示為本發明之中繼流體蓄儲桶700僅保留溫能交換裝置705，而在回流流體出口702’與上游之流體管路或流體源頭900之間設置回流管路750，以及串設泵浦714，供將中繼流體蓄儲桶700中之流體泵回上游，進而構成閉路式調節溫能功能之系統實施例示意圖。
圖24所示為本發明於高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入之流體之實施例結構示意圖。
圖25所示為本發明在高於中繼流體蓄儲桶700之高處設置次段流體蓄儲設施850，以蓄儲由泵浦704所泵動經流體管路810所泵入之流體，次段流體蓄儲設施850為流體終端蓄儲設施或具有流體口723供流體再流出，中繼流體蓄儲桶700與次段流體蓄儲設施850之間設置輔助流體管道820之實施例結構示意圖。
圖26所示為本發明應用空調冷卻水塔之串聯運作實施例之一系統示意圖。
圖27為本發明應用於空調冷卻水塔之串聯運作實施例之二。
圖28所示為本發明中繼流體蓄儲桶700之周圍設置外導管3000之實施例結構示意圖。
700‧‧‧中繼流體蓄儲桶
701、708‧‧‧流體入口
702、709‧‧‧流體出口
703‧‧‧開關閥
704‧‧‧泵浦
705‧‧‧溫能交換裝置
730‧‧‧引導內部流體作上下流向流動之導流路結構
1000‧‧‧自然溫能體
2000‧‧‧控制裝置

Claims (27)

  1. 一種置於自然溫能體之立式流體熱交換器，主要為藉由呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體，該自然溫能體包括淺層地表之土壤中或湖、河、海或池塘或人工建構水庫、流體池、流體蓄儲之人工設施，中繼流體蓄儲桶設有至少一個流體入口及至少一個流體出口，中繼流體蓄儲桶內暫存可對外流動導溫流體(例如自來水或河、湖、海之水)，以作為設置於淺層溫能體之輔助蓄水桶功能，中繼流體蓄儲桶狀結構內部設有溫能交換裝置，溫能交換裝置設有至少一路流體管路供流通導溫流體，以和中繼流體蓄儲桶內流體作熱交換，而中繼流體蓄儲桶內流體則與自然溫能體之溫能作熱交換者，其主要構成如下：中繼流體蓄儲桶(700)：為由導熱材料所構成而呈一體式或組合式之中繼流體蓄儲桶(700)，為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體(1000)，中繼流體蓄儲桶(700)具有至少一個流體入口(701)及至少一個流體出口(702)以供流體進出作為換流功能者；其中流體入口(701)為設置於中繼流體蓄儲桶(700)之低處，而流體出口(702)為設置於中繼流體蓄儲桶(700)之高處，或兩者之設置位置為相反，以避免中繼流體蓄儲桶(700)內部低處流體停滯者；通過中繼流體蓄儲桶(700)之流體，為藉外力加壓、或位差重力所驅動或於流體入口(701)、流體出口(702)兩者或其中之一設置泵浦(704)，而藉由人力或控制裝置(2000)之操控作泵送或泵吸，以驅動液態、或氣態、或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體，包括泵動或停止或泵動流量之調節者；中繼流體蓄儲桶(700)之內部，供設置一個或一個以上之流體對 流體之溫能交換裝置(705)者；溫能交換裝置(705)具有獨立之流路供通過流體，以供與中繼流體蓄儲桶(700)內部之流體作熱交換，溫能交換裝置(705)包括直接由流體管路呈各種幾何形狀之管狀流路結構，例如由U型、螺旋狀、波浪狀所構成，或進一步於溫能交換裝置之管狀流路結構加設導熱翼片者，前述各種形狀之溫能交換裝置(705)之流體管路為具有流體入口(708)及流體出口(709)者；溫能交換裝置(705)為直接在導熱結構體之內部設置流路，並具有流體入口(708)及流體出口(709)，或進一步於導熱結構體延伸導熱翼片者；溫能交換裝置(705)之個別流體通路，具有流體入口及流體出口者；通過溫能交換裝置(705)之流體通路之流體為藉外力加壓、或位差重力或設置泵浦作泵送或泵吸，以個別驅動相同或不同之液態或氣態或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體者；控制裝置(2000)：為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置，以供操控泵浦(704)，此項控制裝置(2000)為於設置泵浦(704)時同時設置者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中供內設溫能交換裝置(705)之筒形中繼流體蓄儲桶(700)，包括為一個或一個以上，於兩個或兩個以上時，其個別中繼流體蓄儲桶(700)內部個別流體通路為串聯、或並聯或串並聯者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中不同之中繼流體蓄儲桶(700)，為個別運作，供個別通過相同或不同種類之流體者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換 器，其中中繼流體蓄儲桶(700)之內部，為具有一路或分隔為一路以上之流體通路，於分隔為兩路或兩路以上時，各別流路為個別設有流體入口及流體出口者。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中中繼流體蓄儲桶(700)之內部為具有兩路或兩路以上之流體通路時，其個別流體通路為個別運作，而供通過相同或不同之流體者。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中中繼流體蓄儲桶(700)之內部為具有兩路或兩路以上之流體通路時，其個別流體通路為串聯或並聯或串並聯者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中溫能交換裝置(705)為直接由兩路或兩路以上之U型管路，呈角度差設置交叉之流體管路所構成，其各路U型管路個別具有流體入口及流體出口者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步在中繼流體蓄儲桶(700)內部之高處設置流體入口(701)及流體出口(702)，以利於維修保養，而中繼流體蓄儲桶(700)內部設有供連接於流體入口(701)、流體出口(702)兩者或其中之一之導流路結構(730)以引導內部流體作上下流向流動，以確保由流體入口(701)至流體出口(702)間之流路為經過中繼流體蓄儲桶(700)之底部，以避免中繼流體蓄儲桶(700)之底層之流體呈停滯者。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，在同一中繼流體蓄儲桶(700)內部之同一共構溫能交換裝置(7050)之流體通路，包括為兩路或兩路以上呈平行並列或呈平行疊設、或呈90度交叉設置，於流體通路為兩路或兩路以上時，個別流體通路具有流體入口及流體出口，個別流體通路為個別獨立運作供個別通 過相同或不同流體者。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，在同一中繼流體蓄儲桶(700)內部之同一共構溫能交換裝置(7050)之流體通路為兩路或兩路以上時，其個別流體通路為串聯或並聯或串並聯之聯結者。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，於在同一中繼流體蓄儲桶(700)內設置兩個或兩個以上溫能交換裝置(705)時，其個別溫能交換裝置(705)之流體通路，包括為一路或一路以上，其個別溫能交換裝置(705)之流體通路為個別具有流體入口及流體出口，個別流體通路為個別獨立運作供通過相同或不同流體，其個別溫能交換裝置(705)之流體通路為呈串聯或並聯或串並聯者。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，在不同中繼流體蓄儲桶(700)內部所設置之溫能交換裝置(705)之流體通路為獨立運作，以及為個別通過相同或不同之流體者。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，在不同中繼流體蓄儲桶(700)內部之溫能交換裝置(705)之流體通路，為作串聯或並聯或串並聯者。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中溫能交換裝置(705)之流體通路之流體入口(708)、流體出口(709)兩者或其中之一設置可操控閥(710)，以操控調節供進入溫能交換裝置(705)之流體通路之流體者。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶(700)，其桶形斷面形狀包括圓形或橢圓形或星形或其他形狀所構成，前述之中繼流體蓄儲桶(700)，其形狀包括平行棒體或非平行棒體者。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中中繼流體蓄儲桶(700)，其流體入口(701)、流體出口(702)兩者或其中之一設置開關閥(703)，而藉由人力或控制裝置(2000)操控開關閥(703)作開或關或流量之調節，以及操控泵浦(704)作泵動或停止或泵動流量之調節者；上述控制裝置(2000)為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置者。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中中繼流體蓄儲桶(700)，其流體入口(701)設置可操控閥(801)或於流體出口(702)設置可操控閥(802)或兩處同時設置操控閥，並在兩者之間設置傍流管路(800)，以藉調控流經傍流管路之流體流量，以調節進入中繼流體蓄儲桶(700)內部流體之流量，藉由人力或控制裝置(2000)操控可操控閥(801)、可操控閥(802)兩者或其中之一作開或關及流量之調節及操控泵浦(704)作泵動或停止或泵動流量之調節者，上述控制裝置(2000)為由電力或機力或流力或磁力為致動力之控制裝置；可操控閥(801)及(802)及傍流管路(800)供作以下一種或一種以上模式之流動，包括：1)阻斷傍流管路(800)之流體而使流體完全流經中繼流體蓄儲桶(700)作進出者；2)切斷進入中繼流體蓄儲桶(700)內部之流體，使流體完全經傍流管路(800)作流通者；3)部份流體流經中繼流體蓄儲桶(700)內部，部份流經傍流管路(800)者；4)操控通過中繼流體蓄儲桶(700)內部之流體流量大小及作開關功能者。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶(700)、溫能交換裝置(705)兩者或其中之一， 為一體式結構所構成，或以組合式結構所構成以利於拆解保養者。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶(700)進一步設置通氣管路(720)，通氣管路(720)之高度為高於流體源頭之高度，以防止流體溢流者，或進一步設置通氣開關閥(725)，而於進口流體停止進入，而欲將中繼流體蓄儲桶(700)內部流體藉泵浦(704)泵出時，藉人工或控制裝置(2000)操作通氣開關閥(725)，以在泵浦(704)泵出中繼流體蓄儲桶(700)內部之流體時消除負壓者，或同時設置通氣管路(720)及通氣開關閥(725)者。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶(700)除設置溫能交換裝置(705)、流體出口(702)、泵浦(704)以及控制裝置(2000)以外，進一步設置回流流體出口(702’)，以及在回流流體出口(702’)與上游之流體管路之間或流體源頭(900)之間，設置回流管路(750)，以及串設泵浦(714)，供藉人力或控制裝置(2000)操控泵浦(714)，以將中繼流體蓄儲桶(700)中之部分流體經回流管路(750)泵回上游，進而構成半閉路式調節溫能功能之系統者，當另設回流流體出口(702’)，為在中繼流體蓄儲桶(700)之高端時，則中繼流體蓄儲桶(700)中需加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構(730’)，若回流流體出口(702’)設在中繼流體蓄儲桶(700)之低端，則不必加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構(730’)者。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中繼流體蓄儲桶(700)可不設置泵浦(704)及流體出口(702)而僅保留溫能交換裝置(705)，而在回流流體出口(702’)與上游之流體管路或流體源頭(900)之間設置回流管路(750)，以及串設泵浦(714)，供藉人力或控制裝置(2000)操控泵浦(714)，以將中繼流體蓄 儲桶(700)中之流體泵回上游，進而構成閉路式調節溫能功能之系統者，當另設回流流體出口(702’)，為在中繼流體蓄儲桶(700)之高端時，則中繼流體蓄儲桶(700)中需加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構(730’)，若回流流體出口(702’)設在中繼流體蓄儲桶(700)之低端，則不必加設引導內部流體作上下流向流動之導流路結構(730’)者。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步在高於中繼流體蓄儲桶(700)之高處設置次段流體蓄儲設施(850)，以在操控泵浦(704)作泵動時，蓄儲由泵浦(704)所泵動經流體管路(810)所泵入至次段流體蓄儲裝置(850)之流體，次段流體蓄儲設施(850)為半閉式或全閉式之流體終端蓄儲設施所構成，或進一步具有流體口(723)供流體再流出者。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其中次段流體蓄儲設施(850)為封閉結構或非封閉結構，或進一步設有通氣管路(720)或通氣開關閥(725)，並在中繼流體蓄儲桶(700)與次段流體蓄儲設施(850)之間設置輔助流體管道(820)，以取代中繼流體蓄儲桶(700)之通氣管路(720)者。
  24. 如申請專利範圍第22、23項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步於上述次段流體蓄儲設施(850)之頂部設置通氣管路(720)或設置通氣開關閥(725)，或兩者同時設置者。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步應用於空調冷卻水塔之串聯運作，為將水塔降溫後之水流串聯經設置中繼流體蓄儲桶(700)內部之溫能交換裝置(705)之流路，再回泵至空調設備，其主要構成含：中繼流體蓄儲桶(700)：為由導熱材料所構成而呈一體式或組合式之中繼流體蓄儲桶(700)，為一種呈立式中繼流體蓄儲桶狀之流體 熱交換器，為供以垂直或向下斜置之設置方式包括貼設或全部置入或部分置入於自然溫能體(1000)，中繼流體蓄儲桶(700)具有至少一個流體入口(701)及至少一個流體出口(702)以供流體進出作為換流功能；其中流體入口(701)為設置於中繼流體蓄儲桶(700)之低處，而流體出口(702)為設置於中繼流體蓄儲桶(700)之高處，或兩者之設置位置為相反，以避免中繼流體蓄儲桶(700)內部低處流體停滯；或在中繼流體蓄儲桶(700)內部之高處設置流體入口(701)及流體出口(702)，以利於維修保養，而中繼流體蓄儲桶(700)內部設有供連接於流體入口(701)、流體出口(702)兩者或其中之一之導流路結構(730)以引導內部流體作上下流向流動，以確保由流體入口(701)至流體出口(702)間之流路為經過中繼流體蓄儲桶(700)之底部，以避免中繼流體蓄儲桶(700)之底層之流體呈停滯者；通過中繼流體蓄儲桶(700)之流體，為藉外力加壓、或位差重力所驅動或於流體入口(701)、流體出口(702)兩者或其中之一設置泵浦(704)，而藉由人力或控制裝置(2000)之操控，作泵送或泵吸以驅動液態、或氣態、或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體，包括泵動或停止或泵動流量之調節者；供內設溫能交換裝置(705)之筒形中繼流體蓄儲桶(700)，包括為一個或一個以上，於兩個或兩個以上時，其個別中繼流體蓄儲桶(700)內部個別流體通路為串聯、或並聯或串並聯者；溫能交換裝置(705)具有獨立之流路供通過流體，以供與中繼流體蓄儲桶(700)內部之流體作熱交換，溫能交換裝置(705)之流體管路為具有流體入口(708)及流體出口(709)者；溫能交換裝置(705)之個別流體通路，具有流體入口及流體出口者；通過溫能交換裝置(705)之流體通路之流體為藉外力加壓、或位 差重力或設置泵浦(714)之泵送或泵吸，以個別驅動相同或不同之液態或氣態或液態轉氣態、或氣態轉液態之流體者；冷卻水塔(1200)：為習用之空調冷卻水塔，冷卻水塔具有一高溫水流入口(1201)及降溫水流出口(1202)，供經輔助流體管路(820)通往溫能交換裝置(705)之流體入口(708)，再由流體出口(709)通往空調裝置(1500)之熱交換裝置，再經串設之泵浦(724)泵送高溫水流經輔助流體管路(830)至高溫水流入口(1201)進入冷卻水塔(1200)。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，其應用於空調冷卻水塔之串聯運作時，其中繼流體蓄儲桶(700)為直接呈蓄儲流體之狀態，流體入口(701)、流體出口(702)，而藉由控制裝置(2000)操控泵浦(724)、通氣開關閥(725)兩者或其中之一，以泵動空調裝置(1500)熱交換器內部之流體經輔助流體管路(830)從高溫水流入口(1201)進入冷卻水塔(1200)，流體再由降溫水流出口(1202)經輔助流體管道(820)通過流體入口(701)進入中繼流體蓄儲桶(700)，再經流體出口(702)傳輸至空調裝置(1500)之流體入口者，中繼流體蓄儲口(700)不設溫能交換裝置(705)，而藉中繼流體蓄儲口(700)之殼體對自然蓄溫體作熱交換者。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之置於自然溫能體之立式流體熱交換器，進一步在其中繼流體蓄儲桶(700)周圍環設外導管(3000)，外導管(3000)之內徑大於或等於中繼流體蓄儲桶(700)之外徑；其中：外導管(3000)為由導熱材料所構成，其內徑大於或等於中繼流體蓄儲桶(700)之外徑，其長度等於或較長於中繼流體蓄儲桶(700)者；外導管(3000)與中繼流體蓄儲桶(700)為直接接觸，具有間隙具有間隙供置入或取出中繼流體蓄儲桶(700)，或供填入膠狀、液態、固態之導熱材料或由其中兩種或兩種以上並用者。
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