一种液体热量回收装置的制作方法

本发明涉及热泵技术领域，特别涉及一种液体热量回收装置。

背景技术：

现有技术中人们熟知在工业领域或生活领域中存在有大量的含有废热或余热的液体，这些热量由于自身品位、热量品质不高，不具有直接利用的可行性，绝大多数含有废热和余热的液体被遗弃并排放掉，这不仅对能量造成极大的浪费，还会对环境造成不必要的污染。

随着创新型社会的建设与经济的发展，人们的节能环保意识不断提高，对含量很大但自身热量品质不高的液体中的废热或余热的再利用的需求不断增强，如何采用热回收技术进行回收，将含有废热或余热的液体中的热量变成高品位的热量以便加以回收利用成为现有技术中亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液体热量回收装置来克服现有技术中存在的上述问题。

本发明提供一种液体热量回收装置，包括制冷压力容器1、制热压力容器2、换气辅助容器3、控制机构4及相关的管道，制冷压力容器1与换气辅助容器3、制热压力容器2分别通过制冷辅助管道G1、辅助管道G3连接，制热压力容器2与换气辅助容器3通过制热辅助管道G2连接，控制机构4与制冷压力容器1、制热压力容器2和换气辅助容器3分别通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、气体压缩膨胀控制设备第二管道G6和气体交换控制设备管道G4连接，控制装置各部分运行，制冷压力容器1通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、控制机构4及第一液体管道L1与外部冷水源连接，制热压力容器2通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6、控制机构4及第二液体管道L2与外部热水源连接。

气体在制冷压力容器中进行膨胀，吸收液体的热量，使液体温度降低，膨胀后的气体迁移到制热压力容器中进行压缩，放出热量，使液体温度升高，热量由低温液体迁移到高温液体中。制冷、制热压力容器具有快速热交换的能力，换气辅助容器用于辅助气体在制热压力容器与制冷压力容器间的互相迁移，在气体迁移通道上可设置中间调温装置对气体进行温度调节，使压缩后的气体经过中间调温装置适当膨胀，温度与制冷压力容器中的液体温度相当后再进入制冷压力容器中，使膨胀后的气体经过中间调温装置适当压缩，温度与制热压力容器中的液体温度相当后再进入制热压力容器中；控制机构可为电机带动的活塞机构、水泵或其他液体势能差驱动的液压机构，也可为可逆式水轮机发电机组，也可为以上设备的组合，用于控制气体的压缩、膨胀和气体在制热压力容器与制冷压力容器间的迁移，控制气体压缩与膨胀的控制设备部分采用的连接方式可以使得气体膨胀时产生的能量用于气体的压缩。

优选地，其中控制机构4包括气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42；换气辅助容器3包括第一换气辅助容器31和第二换气辅助压力容器32；制冷辅助管道G1包括制冷辅助第一管道G11和制冷辅助第二管道G12；制热辅助管道G2包括制热辅助第一管道G21和制热辅助第二管道G22；辅助管道G3包括辅助第一管道G31和辅助第二管道G32；气体交换控制设备管道G4包括气体交换控制设备第一管道G41和气体交换设备第二管道G42；还包括气体压缩膨胀控制设备第一管道G5和气体压缩膨胀控制设备第二管道G6；压力容器1与第一换气辅助容器31通过制冷辅助第一管道G11和制冷辅助第二管道G12连接形成环路；制热压力容器2与第二换气辅助容器32通过制热辅助第一管道G21和制热辅助第二管道G22连接形成环路，第一换气辅助容器31和第二换气辅助容器32通过辅助第二管道G32连接，制冷压力容器1与制热压力容器2通过辅助第一管道G31连接，换气辅助容器31与控制机构4的气体交换控制设备41的左端控制设备通过气体交换控制设备第一管道G41连接，换气辅助容器32与控制机构4的气体交换控制设备41的右端控制设备通过气体交换设备第二管道G42连接，制冷压力容器1与控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5连接，制热压力容器2与控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6连接，控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备通过第一液体管道L1连接至外部冷水池；控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备通过第二液体管道L2连接至外部热水池，上述各管道上分别设置相应的各个阀门用于控制管道通断。

优选地，初始状态制冷压力容器1内部为冷水，第一换气辅助容器31内部为压缩气体，制热压力容器2内部为未压缩气体，第二换气辅助容器32内部为热水；气体压缩膨胀过程为：在气体压缩膨胀控制设备42的作用下，将制热压力容器2中的气体压缩，使换气辅助容器32中的热水和制热压力容器2中的压缩气体完成气液交换，在气液交换过程中气体压缩放热产生的能量传递至热水中，在制热压力容器2中完成了气液热质迅速交换，使热水更热，然后令第一换气辅助容器31中的压缩气体进入制冷压力容器1中进行膨胀，推动制冷压力容器1中的冷水进入第一换气辅助容器31中，使第一换气辅助容器31中的压缩气体和制冷压力容器1中的冷水完成气液交换，在气液交换过程中气体膨胀吸热从冷水中吸收能量，在制冷压力容器1中完成了气液热质迅速交换，使冷水更冷，多余的冷水可通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、气体交换控制设备41与气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备和第一液体管道L1进入外部冷水池，至此气体压缩膨胀阶段结束；气体迁移交换过程为：在气体交换控制设备41的作用下，在气体交换控制设备41的作用下，使第一换气辅助容器31中的冷水经气体交换控制设备第一管道G41、气体交换控制设备41的左端控制设备和第一管道L1进入外部冷水池中，同时将外部热水池中的热水经第二管道L2、气体交换控制设备41的右端控制设备和气体交换设备第二管道G42抽入第一换气辅助容器32中，推动第二换气辅助容器32中的压缩气体进入第一换气辅助容器31中，此时第一换气辅助容器31和第二换气辅助容器32回到初始状态，然后在气体交换控制设备的作用下，通过上述过程，使制冷压力容器1中的膨胀气体进入制热压力容器2中，推动制热压力容器2中的热水通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6、气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备和第二管道L2进入外部热水池中，同时将外部冷水池中的冷水经第一管道L1气体交换控制设备41的左端控制设备和气体交换控制设备第一管道G41抽入制冷压力容器1中，至此制冷压力容器1中充满冷水，制热压力容器2中充满膨胀后气体，回到初始状态。

优选地，制冷压力容器1、制热压力容器2可以是内控温液体活塞。内控温液体活塞是指通过液体活塞内部液体控制气体压缩或膨胀时温度的变化，腔内采用蓄气单元技术、蓄水单元技术、填料塔技术、平板塔技术、强制液体循环技术或换热导管等换热技术实现快速的热质交换。

优选地，控制机构4控制气体的压缩与膨胀，将制冷压力容器1中气体膨胀产生的能量用于制热压力容器2中气体的压缩；控制机构4采用左右成对对称设置的活塞机构时，制冷压力容器1与制热压力容器2分别连接其中一个控制设备，左、右两个控制设备中的活塞均通过连杆连接，传递动力；或者控制机构4采用左右成对对称设置的泵类机构时，制冷压力容器1连接的泵与制热压力容器2连接的泵通过设置的液压管路连接，以传递动力；或者控制机构4采用左右成对对称设置的可逆式水轮机发电机组时，制冷压力容器1的可逆式水轮机发电机组与制热压力容器2的可逆式水轮机发电机组间设置电气连接，制冷压力容器1中的气体膨胀带动与其所连的一侧可逆式水轮机发电机组发电，所发电力通过电气连接驱动与制热压力容器2所连的另一侧可逆式水轮机发电机组，用于气体的压缩，气体膨胀与压缩同时进行。

优选地，控制机构4的控制设备为电机带动的活塞机构、水泵或其他液体势能差驱动的液压机构，也可是可逆式水轮机发电机组，或以上设备的组合。所述的控制机构4控制气体压缩与膨胀部分的控制设备采用多个实现串联、并联或者串并联结构设置，配合压力容器，通过相应的阀门控制，使制冷压力容器1与制热压力容器2独立运行或联合运行；或控制机构4中的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42一体设置成同一个控制设备，对气体交换和气体压缩膨胀进行控制。

优选地，所述的第一换气辅助容器31和第二换气辅助压力容器32参与气体的交换过程采用液体进入容器将气体排出的方式进行气体迁移，在控制机构4的作用下，制冷压力容器1中的气体被液体挤压排出，进入换气辅助容器31，制热压力容器2中的气体经辅助第一管道G31进入制冷压力容器1，随后换气辅助容器32中气体进入制热压力容器2；气体迁移方向也可以与上述方向相反进行；或者第一换气辅助容器31与第二换气辅助容器32一体设置成一个换气辅助容器3。

优选地，液体在容器间的迁移可以通过调节容器间的高度差实现，制冷压力容器1、换气辅助容器3、制热压力容器2所在高度依次增加，制冷压力容器1上部引出气体管道连接到换气辅助容器3上部，换气辅助容器3上部引出气体管道连接到制热压力容器2上部，制热压力容器2下部引出液体管道连接到换气辅助容器3下部，换气辅助容器3下部引出液体管道连接到制冷压力容器1下部，在制冷压力容器1与制热压力容器2间设置一控制机构；气体迁移过程为：换气辅助容器3中液体经阀门控制进入制冷压力容器1中，将制冷压力容器1中气体挤压进换气辅助容器3，制热压力容器2中气体在控制机构作用下进入制冷压力容器1中，制热压力容器2中充满液体经阀门控制进入换气辅助容器3中，排挤换气辅助容器3中气体使气体进入制热压力容器2中；或者制冷压力容器1、换气辅助容器3、制热压力容器2所在高度依次递减，气体迁移方向相反。

优选地，所述的气体迁移过程可仅由控制机构4实现，此时制冷压力容器1和制热压力容器2不具高度差；采用的方式为两个容器通过气体管道连接，同时两个容器均通过液体管道连接到控制机构4，控制机构4向其中一个容器注入液体，排挤该容器中的气体，使气体经气体管道进入与其连接的另一个容器，同时从所连接的另一个容器中抽出液体，使得气体进入所述另一个容器，完成气体迁移。

优选地，可在气体迁移路径上设置中间调温装置，对气体进行中间调温；中间调温装置包括中间膨胀容器和中间压缩容器，中间膨胀容器位于压缩的气体向制冷压力容器1迁移的制冷辅助管道G1、辅助管道G3或制热辅助管道G2上，中间压缩容器位于膨胀的气体向制热压力容器2迁移的制冷辅助管道G1、辅助管道G3或制热辅助管道G2上；中间膨胀容器和中间压缩容器间可采用连杆或设置的液压管路实现连接，将中间膨胀容器中气体膨胀产生的能量用于中间压缩容器间气体的压缩，中间调温容器可以和换气辅助容器3相配合利用换气辅助容器3同时完成气体的中间调温和气体的迁移。

本发明的有益效果为：能够使液体中低品位的热量变为高品位热量，使得大量的工业余热得到充分的利用，能够节约能源的投入，具有很大的社会效益和经济效益；将气体膨胀时的热量用于气体压缩，可以进一步的减少热量回收过程中外部能量的输入，采用中间调温装置对气体温度进行调节，使得系统整体的效率得到提高。

附图说明

图1为液体热量回收装置的整体结构图；

图2为液体热量回收装置控制机构控制气体压缩膨胀部分采用电机时的一种控制机构方案图；

图3为液体热量回收装置控制机构控制气体压缩膨胀部分采用水泵与液压机构结合时的一种控制机构方案图；

图4为液体热量回收装置控制机构控制气体压缩膨胀部分采用活塞时的一种控制机构方案图；

图5为装置采用高度差和控制机构结合方式进行气体交换的一种气体交换方案图；

图6为装置采用无高度差，控制机构参与气体迁移部分为水泵和活塞时的一种气体交换方案图；

图7为换气辅助容器采用活塞内置结构时的一种气体交换方案图；

图8为换气辅助容器采用双辅助容器时的一种气体交换方案图；

图9为将换气辅助容器与参与气体交换的控制机构融合的一种气体交换方案图，其中参与气体交换的控制机构采用的是活塞机构；

图10为具有中间调温装置的一种方案图，其中中间调温装置采用通过连杆连接的两个密闭活塞的结构；

图11为具有中间调温装置的一种方案图，其中中间调温装置采用通过连杆连接的两个半开口活塞的结构；

图12为将换气辅助容器和调温装置相融合的一种气体交换和调温的方案图，其中换气辅助容器(或调温装置)采用密闭的控制设备内置活塞的方式，通过管道连接和阀门控制可保证气体交换的正确进行。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明一宽泛实施例中：一种液体热量回收装置，包括制冷压力容器1、制热压力容器2、换气辅助容器3、控制机构4及相关的管道，制冷压力容器1与换气辅助容器3、制热压力容器2分别通过制冷辅助管道G1、辅助管道G3连接，制热压力容器2与换气辅助容器3通过制热辅助管道G2连接，控制机构4与制冷压力容器1、制热压力容器2和换气辅助容器3分别通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、气体压缩膨胀控制设备第二管道G6和气体交换控制设备管道G4连接，控制装置各部分运行，制冷压力容器1通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、控制机构4及第一液体管道L1与外部冷水源连接，制热压力容器2通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6、控制机构4及第二液体管道L2与外部热水源连接。

气体在制冷压力容器中进行膨胀，吸收液体的热量，使液体温度降低，膨胀后的气体迁移到制热压力容器中进行压缩，放出热量，使液体温度升高，热量由低温液体迁移到高温液体中。制冷、制热压力容器具有快速热交换的能力，换气辅助容器用于辅助气体在制热压力容器与制冷压力容器间的互相迁移，在气体迁移通道上可设置中间调温装置对气体进行温度调节，使压缩后的气体经过中间调温装置适当膨胀，温度与制冷压力容器中的液体温度相当后再进入制冷压力容器中，使膨胀后的气体经过中间调温装置适当压缩，温度与制热压力容器中的液体温度相当后再进入制热压力容器中；控制机构可为电机带动的活塞机构、水泵或其他液体势能差驱动的液压机构，也可为可逆式水轮机发电机组，也可为以上设备的组合，用于控制气体的压缩、膨胀和气体在制热压力容器与制冷压力容器间的迁移，控制气体压缩与膨胀的控制设备部分采用的连接方式可以使得气体膨胀时产生的能量用于气体的压缩。

本发明的有益效果为：能够使液体中低品位的热量变为高品位热量，使得大量的工业余热得到充分的利用，能够节约能源的投入，具有很大的社会效益和经济效益；将气体膨胀时的热量用于气体压缩，可以进一步的减少热量回收过程中外部能量的输入，采用中间调温装置对气体温度进行调节，使得系统整体的效率得到提高。

本发明提供了一种液体热量回收装置，对该装置的方案作详细说明。

一种液体热量回收装置，包括制冷压力容器1、制热压力容器2、换气辅助容器3、控制机构4及相关的管道，制冷压力容器1与换气辅助容器3、制热压力容器2分别通过制冷辅助管道G1、辅助管道G3连接，制热压力容器2与换气辅助容器3通过制热辅助管道G2连接，控制机构4与制冷压力容器1、制热压力容器2和换气辅助容器3分别通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、气体压缩膨胀控制设备第二管道G6和气体交换控制设备管道G4连接，控制装置各部分运行，制冷压力容器1通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、控制机构4及第一液体管道L1与外部冷水源连接，制热压力容器2通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6、控制机构4及第二液体管道L2与外部热水源连接。

其中控制机构4包括气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42；换气辅助容器3包括第一换气辅助容器31和第二换气辅助压力容器32；制冷辅助管道G1包括制冷辅助第一管道G11和制冷辅助第二管道G12；制热辅助管道G2包括制热辅助第一管道G21和制热辅助第二管道G22；辅助管道G3包括辅助第一管道G31和辅助第二管道G32；气体交换控制设备管道G4包括气体交换控制设备第一管道G41和气体交换设备第二管道G42；还包括气体压缩膨胀控制设备第一管道G5和气体压缩膨胀控制设备第二管道G6；压力容器1与第一换气辅助容器31通过制冷辅助第一管道G11和制冷辅助第二管道G12连接形成环路；制热压力容器2与第二换气辅助容器32通过制热辅助第一管道G21和制热辅助第二管道G22连接形成环路，第一换气辅助容器31和第二换气辅助容器32通过辅助第二管道G32连接，制冷压力容器1与制热压力容器2通过辅助第一管道G31连接，换气辅助容器31与控制机构4的气体交换控制设备41的左端控制设备通过气体交换控制设备第一管道G41连接，换气辅助容器32与控制机构4的气体交换控制设备41的右端控制设备通过气体交换设备第二管道G42连接，制冷压力容器1与控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5连接，制热压力容器2与控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6连接，控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备通过第一液体管道L1连接至外部冷水池；控制机构4的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备通过第二液体管道L2连接至外部热水池，上述各管道上分别设置相应的各个阀门用于控制管道通断。

初始状态制冷压力容器1内部为冷水，第一换气辅助容器31内部为压缩气体，制热压力容器2内部为未压缩气体，第二换气辅助容器32内部为热水；气体压缩膨胀过程为：在气体压缩膨胀控制设备42的作用下，将制热压力容器2中的气体压缩，使换气辅助容器32中的热水和制热压力容器2中的压缩气体完成气液交换，在气液交换过程中气体压缩放热产生的能量传递至热水中，在制热压力容器2中完成了气液热质迅速交换，使热水更热，然后令第一换气辅助容器31中的压缩气体进入制冷压力容器1中进行膨胀，推动制冷压力容器1中的冷水进入第一换气辅助容器31中，使第一换气辅助容器31中的压缩气体和制冷压力容器1中的冷水完成气液交换，在气液交换过程中气体膨胀吸热从冷水中吸收能量，在制冷压力容器1中完成了气液热质迅速交换，使冷水更冷，多余的冷水可通过气体压缩膨胀控制设备第一管道G5、气体交换控制设备41与气体压缩膨胀控制设备42的两个左端控制设备和第一液体管道L1进入外部冷水池，至此气体压缩膨胀阶段结束；气体迁移交换过程为：在气体交换控制设备41的作用下，在气体交换控制设备41的作用下，使第一换气辅助容器31中的冷水经气体交换控制设备第一管道G41、气体交换控制设备41的左端控制设备和第一管道L1进入外部冷水池中，同时将外部热水池中的热水经第二管道L2、气体交换控制设备41的右端控制设备和气体交换设备第二管道G42抽入第一换气辅助容器32中，推动第二换气辅助容器32中的压缩气体进入第一换气辅助容器31中，此时第一换气辅助容器31和第二换气辅助容器32回到初始状态，然后在气体交换控制设备的作用下，通过上述过程，使制冷压力容器1中的膨胀气体进入制热压力容器2中，推动制热压力容器2中的热水通过气体压缩膨胀控制设备第二管道G6、气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42的两个右端控制设备和第二管道L2进入外部热水池中，同时将外部冷水池中的冷水经第一管道L1气体交换控制设备41的左端控制设备和气体交换控制设备第一管道G41抽入制冷压力容器1中，至此制冷压力容器1中充满冷水，制热压力容器2中充满膨胀后气体，回到初始状态。

制冷压力容器1、制热压力容器2可以是内控温液体活塞。内控温液体活塞是指通过液体活塞内部液体控制气体压缩或膨胀时温度的变化，腔内采用蓄气单元技术、蓄水单元技术、填料塔技术、平板塔技术、强制液体循环技术或换热导管等换热技术实现快速的热质交换。

控制机构4控制气体的压缩与膨胀，将制冷压力容器1中气体膨胀产生的能量用于制热压力容器2中气体的压缩；控制机构4采用左右成对对称设置的活塞机构时，制冷压力容器1与制热压力容器2分别连接其中一个控制设备，左、右两个控制设备中的活塞均通过连杆连接，传递动力；或者控制机构4采用左右成对对称设置的泵类机构时，制冷压力容器1连接的泵与制热压力容器2连接的泵通过设置的液压管路连接，以传递动力；或者控制机构4采用左右成对对称设置的可逆式水轮机发电机组时，制冷压力容器1的可逆式水轮机发电机组与制热压力容器2的可逆式水轮机发电机组间设置电气连接，制冷压力容器1中的气体膨胀带动与其所连的一侧可逆式水轮机发电机组发电，所发电力通过电气连接驱动与制热压力容器2所连的另一侧可逆式水轮机发电机组，用于气体的压缩，气体膨胀与压缩同时进行。

控制机构4的控制设备为电机带动的活塞机构、水泵或其他液体势能差驱动的液压机构，也可是可逆式水轮机发电机组，或以上设备的组合。所述的控制机构4控制气体压缩与膨胀部分的控制设备采用多个实现串联、并联或者串并联结构设置，配合压力容器，通过相应的阀门控制，使制冷压力容器1与制热压力容器2独立运行或联合运行；或控制机构4中的气体交换控制设备41和气体压缩膨胀控制设备42一体设置成同一个控制设备，对气体交换和气体压缩膨胀进行控制。

第一换气辅助容器31和第二换气辅助压力容器32参与气体的交换过程采用液体进入容器将气体排出的方式进行气体迁移，在控制机构4的作用下，制冷压力容器1中的气体被液体挤压排出，进入换气辅助容器31，制热压力容器2中的气体经辅助第一管道G31进入制冷压力容器1，随后换气辅助容器32中气体进入制热压力容器2；气体迁移方向也可以与上述方向相反进行；或者第一换气辅助容器31与第二换气辅助容器32一体设置成一个换气辅助容器3。

液体在容器间的迁移可以通过调节容器间的高度差实现，制冷压力容器1、换气辅助容器3、制热压力容器2所在高度依次增加，制冷压力容器1上部引出气体管道连接到换气辅助容器3上部，换气辅助容器3上部引出气体管道连接到制热压力容器2上部，制热压力容器2下部引出液体管道连接到换气辅助容器3下部，换气辅助容器3下部引出液体管道连接到制冷压力容器1下部，在制冷压力容器1与制热压力容器2间设置一控制机构；气体迁移过程为：换气辅助容器3中液体经阀门控制进入制冷压力容器1中，将制冷压力容器1中气体挤压进换气辅助容器3，制热压力容器2中气体在控制机构作用下进入制冷压力容器1中，制热压力容器2中充满液体经阀门控制进入换气辅助容器3中，排挤换气辅助容器3中气体使气体进入制热压力容器2中；或者制冷压力容器1、换气辅助容器3、制热压力容器2所在高度依次递减，气体迁移方向相反。

所述的气体迁移过程可仅由控制机构4实现，此时制冷压力容器1和制热压力容器2不具高度差；采用的方式为两个容器通过气体管道连接，同时两个容器均通过液体管道连接到控制机构4，控制机构4向其中一个容器注入液体，排挤该容器中的气体，使气体经气体管道进入与其连接的另一个容器，同时从所连接的另一个容器中抽出液体，使得气体进入所述另一个容器，完成气体迁移。

可在气体迁移路径上设置中间调温装置，对气体进行中间调温；中间调温装置包括中间膨胀容器和中间压缩容器，中间膨胀容器位于压缩的气体向制冷压力容器1迁移的制冷辅助管道G1、辅助管道G3或制热辅助管道G2上，中间压缩容器位于膨胀的气体向制热压力容器2迁移的制冷辅助管道G1、辅助管道G3或制热辅助管道G2上；中间膨胀容器和中间压缩容器间可采用连杆或设置的液压管路实现连接，将中间膨胀容器中气体膨胀产生的能量用于中间压缩容器间气体的压缩，中间调温容器可以和换气辅助容器3相配合利用换气辅助容器3同时完成气体的中间调温和气体的迁移。

下面结合附图1-12对本发明的技术方案再次进行详细的描述：

一种液体热量回收转置的总体结构图如图1所示。包括制冷压力容器1、制热压力容器2、换气辅助容器3、控制机构4。制冷压力容器1与制热压力容器2间设置连通管道G3，制冷压力容器1与制热压力容器2分别通过气体管道G1和G2连接到换气辅助容器3，1、2、3均与控制机构4通过管道G5、G6、G4连接，控制机构4分别通过L1、L2外接冷水源和热水源。装置的原理为采用气液热量交换来实现热量的转移，制热、制冷压力容器为气液共容容器，采用具有快速热交换的内部结构，使得内部的气体与液体能进行充分、快速的热量交换。换气辅助容器3用于气体在1与2中的迁移，控制机构4为能够传递液压的机构，可以为电机带动的活塞、可逆式的水轮发电机组、或其他的液压机构等，在控制机构内部设置能量转移结构，使得1中气体膨胀的能量能够通过该结构传递到2中并对2中的气体进行压缩，且外界向其提供额外的能量以维持系统的运行，该结构可以为连接活塞的连杆、传递液压的液压机构、或连接电机的导线等。

系统的运行过程为：在控制机构4的控制下，压缩气体在制冷压力容器1中进行膨胀吸热，从1中的液体吸收热量而使得液体温度降低；膨胀气体在制热压力容器2中进行压缩放出热量，2中的液体吸收该热量而升温；随后通过换气辅助容器和在控制机构的控制下，气体互换位置，即1中膨胀后的气体进入2中进行压缩，2中压缩后的气体进入1中进行膨胀，气体的压缩与膨胀同时进行；通过以上操作，冷水源的热量传递到热水源的液体中，实现热量品位的提升或实现热量的回收利用。

装置中的控制机构分别为参与气体压缩膨胀的部分和参与气体迁移的部分，两部分都可采用不同的方案。图2为参与气体压缩膨胀部分采用电机组的方案图，电机可为水轮机带动或液体势能差驱动的机构带动，电机具有发电和电动两种运行状态。制冷压力容器1、制热压力容器2分别配备电机组E1和E2，E1、E2之间通过导线连接。1中压缩气体膨胀，吸收液体的热量并将液体经管道G5排出，使得E1运行于发电机状态，所发电力通过导线传递到E2，E2利用该电力和外部提供的额外能量将2中气体压缩。

图3为参与气体压缩膨胀部分采用电机带动活塞的方案图。制冷压力容器1、制热压力容器2分别连接到活塞缸41和42，41、42内部均设置一活塞，两个活塞通过连杆C1连接，同时连杆外接辅助电机M。1中压缩气体膨胀，将液体经管道G5排出，进入活塞缸41，通过阀门控制，在连杆的作用下，42从热水源抽液进入制热压力容器2，进行气体的压缩，同时辅助电机M提供的额外能量用于从热水源抽液对2中气体进行压缩。

图4为参与气体压缩膨胀部分采用水泵的方案图。制冷压力容器1、制热压力容器2分别配备水泵P1和P2，P1、P2之间配备活塞组(43、C2、44)，43、44为活塞缸，内部均设置一活塞，两个活塞通过连杆C2连接。1中压缩气体膨胀，将液体经管道G5排出，经P1进入活塞缸43，通过阀门控制，在连杆的作用下，44从热水源抽液经P2进入制热压力容器，进行气体的压缩，同时水泵接受外部提供的额外能量用于从热水源抽液对2中气体进行压缩。

气体在1、2间的迁移有多种方式，图5采用将各容器置于不同的高度上并设置一个参与气体迁移的控制机构的一种气体迁移方案图。如图所示，1、3、2所在高度依次升高，1通过G1连接到3，3通过G2连接到2，1、2、3通过液体管道G9相互连接，各个容器气体管道位于容器上部，液体管道可位于容器的任意位置，但需要保证容器液体管道接口间具有足够的高度差。1、2分别经过液体管道G5、G6连接到采用活塞机构的控制机构的活塞45、46。气体迁移过程为：1中气体膨胀完成、2中气体压缩完成后，第一步：打开阀门F27、F29、F28、F26，关闭阀门F35、F37、F30、F18、F19、F67，1与2处于等压状态，在重力作用下，3中的液体经G9进入1中，1中的气体受到排挤经上部的气体管道G1进入3中，容器3具有与1相同的容积，此时3中充满气体，1中充满液体；第二步：打开阀门F27、F35、活塞缸45、46所连的相关阀门，关闭F26、F28、F30、F29、F37、F67，1与2处于等压状态，电机M使活塞缸46从热水源抽水注入2中，同时活塞缸将1中的液体抽出，2中顶部气体经气体管道G2、G1进入1中；第三步，关闭阀门F26、F27、F67、F37、活塞缸45、46所连的相关阀门，打开F29、F35、F28、F30，经与第一步相似的步骤，2中液体进入3、3中气体进入2；第四步，关闭F35、F28，打开F37、F29、F67和活塞缸45、46所连的相关阀门，使得3中的液体通过管道G4排出到热水源，外部空气经过阀门F37、F29进入3；随后经阀门控制，打开阀门F26、F28及活塞缸45所连相关活塞，关闭阀门67，使得冷水源中的液体经1、阀门F26、F28进入3中，将3中气体从阀门F37排出，系统恢复到初始状态，为下一次迁移气体做准备。

图6所示为各容器间无高度差，采用控制装置进行气体控制气体交换的一种方案图，控制机构采用了水泵和活塞组相结合的方式，具体为在1、3间设置水泵P3，在3、2间设置水泵P4，在1、2间设置活塞组(45、C3、46、M)，管道连接如图所示。气体迁移过程为：第一步，打开阀门F27、F34、F29、F32、F26，关闭F35、F37、F33，1、2处于等压状态，在P3作用下将3中的液体抽进1，使得1中的气体进入3；第二步，打开阀门F35、F31、F36、活塞缸45、46所连的相关阀门，关闭F30、F29、F37、F26，在活塞运动过程中，热水源中液体进入2，将2中气体排挤进1，同时1中液体排出；第三步，关闭F36、F34、F37、F32打开F33、F35、F30，经第一步类似过程，3、2中的气液互换；第四步，关闭阀门F35、F34、F32，打开F37、F29、F33、F30、F36及活塞缸46相关阀门，将3中的液体排出到热水源，外界气体经阀门F37、F39进入3；随后经阀门控制，使得3与P3连通，与P4断开，P3使得冷水源中的液体进入3，3中气体排出，系统恢复到初始状态，为下一次气体交换做准备。

图7为在图6的基础上对换气辅助容器3进行改进得到的一种方案图。3中内置的活塞将3分为两部分，管道连接方式如图所示，控制机构仅采用两个水泵P3、P4。气体迁移步骤为：气体在各个容器间迁移的原理与图6所示的类似，3的初始状态为活塞位于3的右端，左端充满液体；第一步，3左端液体进入1，1中气体进入3的左端；第二步，隔离1和3，连通1和2，P3经G4将1中液体排出，P4经G4从热水源向2注入液体，使得2中的气体进入1；第三步，隔离1和2，连通2和3，P4作用从2中抽水注入3的右端，3左端的气体经阀门F38、G2进入2第四步恢复初始状态，P3向3左端注水，使活塞向右运动，3右端中的液体排出。

图8为换气辅助容器采用采用双辅助容器31、32时的一种整体方案。控制机构采用活塞组的方式，其中活塞组(41、C1、42、M)参与气体的压缩与膨胀，活塞组(45、C3、46、M)参与气体的交换迁移，45、41与1、31存在管路连通，46、42与2、32存在管路连通，31与1间管路连接成环，32与2间管路连接成环，31、32通过管路连通，1、2通过G3连通，具体连接方式如图所示。

图8所示系统运行方式为：初始状态为，32中充满液体，31中存放着压缩气体，1中充满液体，2中为未压缩的气体；气体压缩膨胀阶段，在活塞组(41、C1、42、M)作用下，当2中气体压缩后，打开阀门F42、F41，32与2利用高度差完成气液交换，打开阀门F45、F47，压缩气体经过管道进入1中进行膨胀，推动1中的液体经G5和阀门F47排出，膨胀结束后，31中充满液体，气体压缩膨胀阶段结束；气体交换过程为：打开阀门F44、F39、F43和活塞缸45、46所连的相关阀门，关闭F48、F42、F41、F45，在活塞组(45、C3、46、M)作用下，31中的气体经G4排出，46从热水源中抽水注入32中，32中的气体进入辅助容器31中，31与32回到初始状态；随后隔离31、32、45、46四者间的连通管道，打开阀门F46、F40、F48及45、46所连的相关阀门，在活塞组(45、C3、46、M)作用下，利用类似的动作过程，使得1中的气体进入2中，2中的液体排出，1中充满液体，2中充满膨胀后的气体，1、2恢复到初始状态，为下一次运行作准备。

图9所示为在图8的基础上将辅助容器与控制机构相融合的一种气体迁移装置方案图，并对相应的管道进行了改变。连通1与2顶部的管道G3设置为两根管道，两管道分别通过G1、G2连接到活塞缸47和410，同时活塞缸49、47分别通过管道G51、G52连接到1的底部，48、410通过管道连接到2的底部。装置运行过程为：活塞缸47、48的活塞位于最右端，活塞缸左侧活塞腔充满液体，活塞缸49、410的活塞位于最左端，活塞缸右侧活塞腔充满液体，1中充满膨胀后的气体、2中充满压缩后的气体；打开阀门F45及活塞缸47所连的阀门，关闭F41、F47，在C4向左运动过程中，活塞缸47向1中注入液体，1中的气体受排挤进入活塞缸47的右端，47有足够的容量来全部容纳1中的气体，活塞缸48在此过程中不起作用；经类似的过程2中的气体进入活塞缸410的左侧活塞腔；随后关闭阀门F45、F42，打开阀门F41、F50、F47，C4向右运动，使得2中的液体经G62抽出，47右侧的气体经F44、F41进入2中，C5向左运动，使得1中的液体经G51抽出，410左侧的气体经F55、F47进入1中，气体交换完成。

在压缩气体进入制冷压力容器中前，可能由于其温度较高，在制冷容器中可能会使得热量从气体向液体传递，同时膨胀后的气体由于温度较低，进入制热容器后可能使得热量从容器中的热液体向气体传递，这样会降低装置运行时的效率，为此可在气体的迁移通道上设置一中间调温装置，对气体的温度进行调节，使得气体温度与液体温度相当；调温过程中压缩气体膨胀的能量用于对膨胀后的气体进行压缩，且这一过程为绝热过程，装置应具备很好的绝热性能。

图10是具有中间调温装置的液体热量回收转置的一种方案图。在图8的基础上增设两个调温容器：中间气体膨胀容器T1和中间气体压缩容器T2，两容器为全封闭的容器，内部均设置一个活塞，两个活塞通过连杆C6连接。活塞将容器分为两个腔体，称为气体腔和液体腔，当容器T1左侧为气体腔，右侧为液体腔时，为保证气体膨胀时可带动气体的压缩，容器T2左侧设为液体腔，右侧为气体腔(如图10所示)；气体腔与液体腔的设置也可以为以下方式：当容器T1左侧为液体腔，右侧为气体腔时，容器T2右侧设为液体腔，左侧为气体腔。容器T1的气体腔通过管道连接到辅助容器31与32之间的连通管道上，液体腔与活塞缸45连通，T2通过管道连接到气体管道G3，液体腔与活塞缸46连通。两个气体腔引出的管道上分别设置一个阀门61、62连接外界低压气体。图10所示的中间调温装置运行过程叙述如下：

第一步将1中膨胀后的气体迁移到T2中。假定开始时容器T1、T2中活塞位于最右端，打开阀门F46、F65、F60、F48、F61及与活塞缸45、46直接相连的相关阀门，阀门F45、F66、F62、F63、F64、F39、F40、F43关闭，在活塞组(45、C3、46、M)的作用下，T2左侧活塞腔中液体排出，1中的气体进入中间气体压缩容器T2的气体腔中，T1右侧液体腔注入来自冷水源液体，气体腔中的低压气体从阀门F61排出。

第二步将辅助容32中的压缩气体迁移进容器T1的气体腔中。打开阀门F64、F59、F43以及与活塞缸45、46直接相连的相关阀门，其余阀门关闭，在活塞组(45、C3、46、M)的作用下，热水源液体经G4进入32，32中的压缩气体进入T1气体腔进行膨胀，并推动活塞往右运动，使容器T2气体腔中的气体压缩，可以设置T1、T2两容器的体积比例和活塞的面积，使得当压缩气体全部进入T1气体腔后T2中的气体还未压缩到预定值，也可以使得其刚好压缩到预定体积。

第三步进行气体的迁移。当第二步中T2中气体压缩到预定的体积后，打开阀门F66、F40、F60、F63、F39、F59、以及与活塞缸45、46直接相连的相关阀门，其余阀门处于关断状态；在活塞组(45、C3、46、M)的作用下，连杆向右运动，T1气体腔中的气体进一步膨胀，T2气体腔中的气体经过管道G2和阀门F42进入2中，T2液体腔充满液体，T1气体腔中的气体膨胀到预定体积；随后连杆向左运动，关闭阀门F66，打开阀门F62，T1气体腔中的气体进入辅助容器31中，液体腔充满液体，T2液体腔液体排出，气体腔接受来自F62的低压气体；随后关闭阀门F63，打开阀门F61，C6向右运动，T1、T2容器和连杆恢复最初状态，准备下一次调温。

图11为具有中间调温装置的液体热量回收转置的另一种方案图。半开口活塞T3、T4分别作为中间气体膨胀容器和中间气体压缩容器，两活塞通过连杆连接，T3活塞腔连接到辅助容器31与32之间的连通管道上，也与活塞缸45连接，T4通过管道连接到G3，图中仅表示出调温装置部分，其余部分与图10一致。图11所示的中间调温装置运行过程叙述如下：

假设开始时两调温容器中活塞位于容器最右端，T3中充满液体。第一步将1中膨胀后的气体迁移到T4中。打开阀门F65，阀门F62关闭，1中的气体经G3进入T4中，T3中液体经管道排出，活塞到达最左端时1中气体全部进入T4中；随后经阀门控制，容器32中的气体进入T3中膨胀，压缩T4中的气体，T4中气体压缩到预定体积时经阀门F66进入2中，此时T3中气体膨胀到预定值；随后控制机构经管道G7向T3中注水，使得T3中气体进入辅助容器31中，两容器恢复到初始状态。

图12所示为将换气辅助容器与调温装置相融合的一种方案图。该图在图7的基础上改变管道连接实现。1、2与3的两侧活塞腔均有管道连接，具体的一种运行方式叙述如下。

在控制机构的作用下，1、2中分别完成气体的膨胀和压缩，3中两侧活塞腔充满液体，随后打开阀门F27、F34、F32、F26、F33、F30，其余阀门关闭；水泵P3将3中左侧活塞腔液体抽到1中，使得1中的膨胀气体进入3左侧活塞腔，且使得3中活塞向右运动，右侧活塞腔中的液体经P4排出，当1中气体完全进入3时，3中活塞位于最右端，此过程可能需要从G5向1中注入液体；随后打开阀门F35、F36，其余阀门关闭，经G6向2中注入液体，将2中的压缩气体排挤进入3中右侧活塞腔，气体膨胀压缩左侧的膨胀气体；当3中两侧活塞腔中的气体均达到预定体积时，关闭阀门F34、F35、F31、F36，其余阀门打开。P3从1中抽液进入3左侧活塞腔，左侧腔体内的气体经F68、G2进入2，P4从2中抽液进入3右侧活塞腔，右侧腔体中的气体经F69、G1进入1中，3恢复到初始状态；在此过程中可以设定P3、P4的抽液速度，同时也可以打开阀门F31或F36进行适当的补液，使得在气体的迁移过程中不发生气体的膨胀与压缩现象。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，仅为本发明较佳的具体实施方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。