[发明专利]波浪供能脱盐设备

说明书

本发明是关于以海洋中有效地提取饮用水的一种设备。

随着世界人口的不断增长，长期以来人们已认识到需要新的饮用水源。这些需要导致了研制出从海洋提取淡水的多种不同的先有技术的设备。其他的努力已发掘出各种机制将波浪的流体动力能转变成可用能量。这些装置可以分成大类。一类是各种活塞式泵，它们由包含一个随浪起伏的浮子的活节连接构架来推动。然后，该系统通常锚定在海底，以期由波动的海面引发出活塞泵与其套筒之间的足够的持续相对运动，从而使活塞往复抽吸流体，由此产生一个可提取能量的压力。授于Kriegel的3，487，228号、授予Woodbridge的4，260，901号，授予Hicks的4，421，461号以及授予Hopfe的4，335，576号美国专利给出了上面概括描述的这类装置。尽管这些装置对于它们的预期目的是可以接受的，但其缺点是不能可靠地产生足够的能量来运转一个逆渗透型脱盐装置。

人们还提出过另一种波能发电机，它也被锚定在海底，含有由装在谐振室内的浮子驱动的活塞式泵，该谐振室对来波（incoming    wave）开放，其结构能对这种波浪起放大作用。这些类型的装置示于授予Raichlen等人的美国专利4，594，853号（也转让给本申请的受让人）中。已经证明这种装置能有效地产生能量，但讫今尚未用于和脱盐装置结合来从海水中分离出淡水。

利用海浪作动力从海洋中蒸馏出淡水的努力导致提议利用波浪运动来产生部分真空，以此使淡水从海水中蒸发出来。这种类型的一种装置示于授给Carman的美国专利4，120，756号。尽管这种装置能满足它们的预期目的，但其缺点是未放大的波浪已证明不足以连续、反复地产生高度部分真空以有效地产生实用的蒸气量。

设计一种有效的波能脱盐系统的努力导致提议一种活塞泵，使水通过热交换器、蒸馏器和冷凝器，该活塞在通常的活节连接套筒中被驱动并且活塞与一浮子相耦合。这种类型的一种装置示于授给Hagen的美国专利4，555，307号，尽管这种装置对其预项目的是可以接受的，但它不能提供所希望的低成本、可靠、高效且易于实际应用的脱盐机制。

因此，需要一种脱盐设备，它的结构坚固，能抗多种因素（elements），而且只依赖于与之相连的海水作为其能源。

本发明的特点是有一个沉箱，它限定了一个谐振室，该谐振室沿来波方向开口，且其大小适于将来波放大，用于驱动一个与泵耦合的活塞。该泵对水加压以便将水存储并驱动通过一个响应压力的脱盐单元，例如一个逆渗透型装置。

考虑下文中结合附图所作的描述将会明白本发明的其他目标和特点。

图1是实现本发明的波浪驱动脱盐设备的示意图;以及

图2是图1中包括的海水驱动泵的放大示意图。

本发明的脱盐设备一般包括一个沉箱容器11，它在向着来波的一侧开口并装入一个由浮子15驱动的双向作用泵13。泵13通过一存储槽（一般用数字21标记）与一个预处理单元（一般用数字23标记）相连。单元23与一个两级逆渗透脱盐装置（一般用数字25标记）相连，该装置将盐水与淡水分开以分别存储于盐水槽27和淡水槽29。

长期以来人们认识到海洋可作为能源。同样，人们已做出很多努力以便能在实际应用中从海洋提取淡水。然后，传统的脱盐设备所需能量非常大，以致于经常性地使用它们多少是不实际的。由于当今在各人口稠密区使干旱不断扩大的气候条件以及在干燥地区的人口爆炸，使缺水问题变得更加严重。这已经导致了水权争端甚至水的定量配给。由于许多这类缺水地区具有丰富的易于取得的海水，所以极大地需要一种运转可靠而且具有大量产生淡水能力的波浪供能脱盐装置。

本发明的脱盐设备利用了如下事实的优点：沉箱11能由一个稳定不动的混凝土容器构成，它锚定于大陆架的海底并且构造坚固以抵御风暴、潮汐波浪、飓风、以及腐蚀性海洋大气，用以防止其内部受到过量的波浪作用的直接冲击。如在授予本申请的受让人的美国专利4，594，853号中考虑到的那样，可以构成一个适当大小的谐振室以放大波浪作用或者说波浪能量，从而提供出比自由驻波情况更大的能量。

在一个振动系统中发生的第一型（mode）或者说主型振动有时被称作“基型”振动。对于本发明，重要之点在于沉箱11应构造成具有一个在海浪基型振动下运转的内谐振室35。这样，谐振室35的截面应这样构成，使其等效直径为0.15L/Pi至L/Pi，这里L是通过开口37进入谐振室的波峰之间的长度。