阅读说明：本技术 一种气动式波浪能发电单元及装置 (Pneumatic type wave energy power generation unit and device ) 是由 庞洪臣 杨芳 靳其宝 潘新祥 袁剑平 庞建华 毛鸿飞 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及波浪能发电技术领域,更具体地,涉及一种气动式波浪能发电单元及装置。一种气动式波浪能发电单元,包括气室、叶轮机和发电设备,气室为底部开放的半封闭结构；叶轮机设于气室外部,包括壳体以及位于壳体内的叶轮,壳体与气室连通有内进气口和内出气口,内进气口、内出气口分别设于壳体气流路线的始末两端；叶轮联动发电设备。同时,壳体还设有外进气口和外出气口,外进气口、外出气口分别设于叶轮机气流路线的始末两端；内进气口、内出气口、外进气口、外出气口相互独立。而气动式波浪能发电装置,多个发电机同时接入,可更有效的利用波浪能,原理与发电单元的原理相似。(The invention relates to the technical field of wave energy power generation, in particular to a pneumatic type wave energy power generation unit and a device. A pneumatic wave power generation unit comprises an air chamber, a turbine and power generation equipment, wherein the air chamber is of a semi-closed structure with an open bottom; the impeller is arranged outside the air chamber and comprises a shell and an impeller positioned in the shell, the shell is communicated with the air chamber and is provided with an inner air inlet and an inner air outlet, and the inner air inlet and the inner air outlet are respectively arranged at the beginning end and the end of an airflow route of the shell; and the impeller is linked with the power generation equipment. Meanwhile, the shell is also provided with an outer air inlet and an outer air outlet which are respectively arranged at the beginning and the end of the airflow route of the turbine; the inner air inlet, the inner air outlet, the outer air inlet and the outer air outlet are mutually independent. And pneumatic type wave energy power generation facility, a plurality of generators insert simultaneously, can more effectively utilize the wave energy, and the principle is similar with the principle of generating unit.)

一种气动式波浪能发电单元及装置

技术领域

本发明涉及波浪能发电技术领域，更具体地，涉及一种气动式波浪能发电单元及装置。

背景技术

随着世界经济的发展，能源在国家经济发展中的作用已经越来越重要，甚至已成为国家综合国力的重要部分。因此，大多数国家对于新能源的研究开发日益重视。但在新能源尚未开发完善的同时，旧能源如石油等不可再生能源的短缺已日益趋向严重，甚至发展为国际化问题，因此，各国在和平发展，相互竞争的情况下，也把开发新能源作为了共同目标。在此背景下已先后开发出各种新能源，如风能，地热能，波浪能等，其中，由于海洋的面积占据了全球的百分之七十一，波浪能的开发极具研究的意义，其能供应的能量约为如今世界发电的数百倍。波浪能具有绿色环保，不具其他废物如废气等缺点，而且源源不断。充分利用波浪能，能有效解决能源问题，在此背景下，波浪能日益成为大多数国家的重点研究对象，现有的波浪能发电机存在着发电不连续、效率低下等问题，有待于创新，因此，研究波浪能发电装置具有重大意义。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种气动式波浪能发电单元及装置，利用波浪起伏改变气室内气压，产生气流，带动发电设备转动发电，可以高效利用各个方向的波浪能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种气动式波浪能发电单元，包括气室、叶轮机和发电设备，所述气室为底部开放的半封闭结构；所述叶轮机设于气室外部，包括壳体以及位于壳体内的叶轮，所述壳体与气室连通有内进气口和内出气口，所述内进气口、内出气口分别设于壳体气流路线的始末两端；所述叶轮联动发电设备。使用时，气室与海平面相交，一般地，气室底部略低于海平面，气室中留有一定的气体空间，当有波浪时，海面与气室形成的空间便会压缩或扩充，产生气压差，借此影响气体的排出和吸入。

优选地，所述叶轮为圆锥形螺旋叶轮，叶轮顶端靠近内进气口，叶轮底面靠近内出气口。叶轮为前尖后宽，向后向外扩张的圆锥形螺旋结构，当气流流到叶轮顶端时，会沿着螺旋线流走，由于叶轮让气流改变方向，叶轮会受到气流反力旋转，带动发电设备旋转发电。

优选地，所述内进气口、内出气口均设有用于限制气流方向的单向阀。

优选地，所述壳体还设有外进气口和外出气口，所述外进气口、外出气口分别设于叶轮机气流路线的始末两端；所述内进气口、内出气口、外进气口、外出气口相互独立。叶轮机内气流连通四个单向气口，气流外出经过两个，内流经过另外两个，可确保气流的单一流向。当波浪处于上升状态时，气室内气压变大，内进气口优先与外出气口优先配合工作，形成单一流道，气流流过叶轮，发电机发电；当波浪处于下降状态时，气压变小，外进气口、内出气口优先配合工作，气流以相同方向流过叶轮，发电机发电，高效利用各个方向的波浪能。

优选地，所述外进气口、外出气口均设有用于限制气流方向的单向阀。

优选地，还包括三通管，所述三通管同时连通内进气口、外进气口和壳体。

优选地，所述发电设备包括发电机和电机座，电机座固定连接于气室，发电机设置于电机座，用于机械能发电。

优选地，还包括用于固定的支柱，所述气室固定于支柱顶部。

一种气动式波浪能发电装置，包括气室、气管以及若干叶轮机、发电设备，所述气室为底部开放的半封闭结构；所述叶轮机设于气室外部，包括壳体以及位于壳体内的叶轮，叶轮与发电设备一一对应联动；各叶轮机通过气管沿气流路线首尾串联接通；位于始端的叶轮机壳体与气室连通有内进气口、与外界连通有外进气口；位于末端的叶轮机壳体与气室连通有内出气口、与外界接通有外出气口。使用时，气室与海平面相交，该装置与上述发电单元的原理相似，只是气流流经叶轮后未被排走，而是通过气管，再流到下一个叶轮继续发电。

进一步地，所述内进气口、内出气口、外进气口、外出气口均设有用于限制气流方向的单向阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种气动式波浪能发电单元及装置，结构简单合理，可以全方位高效的利用波浪能，对于节能减排实现可持续发展具有重要意义。

附图说明

图1是发电单元整体结构示意图。

图2是发电单元的内部结构图。

图3是发电单元连接简图。

图4是叶轮结构示意图。

图5是发电装置结构示意图。

图6是发电装置连接简图。

其中，1气室，2叶轮机，3发电设备，4内进气口，5内出气口，6外进气口，7外出气口，8三通管，9气管，10支柱，21壳体，22叶轮，31发电机，32电机座。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供了一种气动式波浪能发电单元，包括气室1、叶轮机2和发电设备3，气室1为底部开放的半封闭结构，气室1与海平面相交，一般地，气室1底部略低于海平面，气室1中留有一定的气体空间，当有波浪时，海面与气室1形成的空间便会压缩或扩充，产生气压差，借此影响气体的排出和吸入。

其中，叶轮机2设于气室1外部，叶轮机2包括壳体21以及位于壳体21内的叶轮22，壳体21与气室1连通有内进气口4和内出气口5，内进气口4、内出气口5分别设于壳体21气流路线的始末两端。同时，壳体21还设有外进气口6和外出气口7，外进气口6、外出气口7也分别设于叶轮机2气流路线的始末两端。内进气口4、内出气口5、外进气口6、外出气口7相互独立，均设有用于限制气流方向的单向阀，确保气流单向流动。

本实施例中，内进气口4、外进气口6、壳体21之间采用三通管8进行连通。

进一步地，发电设备3包括发电机31和电机座32，电机座32固定连接于气室1，发电机31设置于电机座32，发电机31用于机械能发电。本实施例中，壳体21和电机座32都固定在气室1顶部，通过螺栓连接，形成密封空间，防止海水影响。

具体地，叶轮22通过常用的转轴以及联轴器联动发电机31，如图4所示，叶轮22为圆锥形螺旋叶轮，叶轮22顶端靠近内进气口4，叶轮22底面靠近内出气口5。当气流流到叶轮22顶端时，会沿着螺旋线流走，由于叶轮22让气流改变方向，叶轮22会受到气流反力旋转，带动发电机31旋转发电。

本实施例还包括用于固定的支柱10，气室1固定于支柱10顶部，支柱10固定在海底。

如图2-3所示，工作过程中，海浪不断涌动时，气室1内的海浪也会跟着涌动，海面与气室1内所构成的空间会不断的变化。因此，气室1内的气压也随之变化。当海面升高时，气压变大，气流会从气室1的内进气口4流出，经过单向阀，流到三通管8。此时由于外进气口6的单向阀阻止气流无法外漏，气流只能往右流入壳体21，经过叶轮22。叶轮22被气流吹动旋转，带动发电机31进行发电，接着，气流从外出气口7排出到外界。同理，当海面降低时，气室1内气压变小，气流从外进气口6流进三通管8管，吹动叶轮22旋转，带动发电机31发电。接着气流会沿着内出气口5，流进气室1内部。如此，不管哪个方向的波浪能，都能源源不断的产生单方向的气流使发电机31发电，全方位高效的利用波浪能，对于节能减排实现可持续发展具有重要意义。

另外，如图5-6所示，本实施例还提供了一种气动式波浪能发电装置，多个发电机31同时接入，可更有效的利用波浪能。该装置与发电单元的原理相似，具体地，该装置包括气室1、气管9以及若干叶轮机2、发电设备3，气室1为底部开放的半封闭结构，气室1与海平面相交。叶轮机2设于气室1外部，包括壳体21以及位于壳体21内的叶轮22，叶轮22与发电设备3一一对应联动。

特别地，位于始端的叶轮机2壳体21与气室1连通有内进气口4、与外界连通有外进气口6。位于末端的叶轮机2壳体21与气室1连通有内出气口5、与外界接通有外出气口7。各叶轮机2通过气管9沿气流路线首尾串联接通，实现气流的最大化利用。

具体地，位于中间的叶轮机2只设有外进气口6和外出气口7，前一个叶轮机2的外出气口7通过气管9连接到下一个叶轮机2的外进气口6，始端的叶轮机2壳体21内气流流经叶轮22后，通过气管9，再流到下一个叶轮22继续发电，直到从末端的叶轮机2壳体21流入气室1或排出外界。

与发电单元相似，所有内进气口4、内出气口5、外进气口6、外出气口7均设有用于限制气流方向的单向阀。

该装置的气室1同样也是通过支柱10固定于海底。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。