潮汐发电模块以及利用该潮汐发电模块的潮汐发电方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102678436 A (43)申请公布日 2012.09.19 C N 1 0 2 6 7 8 4 3 6 A *CN102678436A* (21)申请号 201110062642.0 (22)申请日 2011.03.15 F03B 13/26(2006.01) (71)申请人金贞淑 地址韩国全罗南道 申请人株式会社 三光特殊机械 (72)发明人全踉镐 全泳均 金贞淑 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人党晓林 王小东 (54) 发明名称 潮汐发电模块以及利用该潮汐发电模块的潮 汐发电方法 (57) 摘要 本发明提供了潮汐发电模块

2、以及利用该潮汐 发电模块的潮汐发电方法。所述潮汐发电模块即 使在除了竖直运动单元由于涨潮与落潮而引起的 竖直运动以外还在海水的高度不波动的高潮位与 低潮位时也能利用压缩空气与海水的重力来连续 地发电。 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书12页 附图20页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 12 页 附图 20 页 1/4页 2 1.一种潮汐发电模块，该潮汐发电模块包括： 至少两个下部结构，该至少两个下部结构相互隔开预定距离，所述下部结构通过连接 件相互连接，各个所述下部结构均在底部设有锚以便将各个所述下部结构固定到海底，各 个所

3、述下部结构均构造为在该下部结构中储存海水或者从该下部结构排放海水； 多个压缩空气形成箱，各个所述压缩空气形成箱均以柱形形状设置在所述下部结构 中的相应一个下部结构的上部，各个所述压缩空气形成箱均在上侧设有空气引入与排放单 元，空气通过所述空气引入与排放单元被引入和排放，各个所述压缩空气形成箱均在下侧 设有海水引入与排放单元，海水通过所述海水引入与排放单元被引入和排放，所述压缩空 气形成箱构造为被独立地操作； 上部结构，该上部结构设置在所述压缩空气形成箱的上部，所述上部结构具有在中央 区域形成的中空部； 竖直运动单元，该竖直运动单元构造为通过所述上部结构的中空部而竖直地移动，所 述竖直运动单元在

4、上部设有空气供给单元以便将来自各个所述压缩空气形成箱的压缩空 气供给到所述竖直运动单元，所述竖直运动单元在下部设有多个空间部以便储存通过所述 空气供给单元供给的空气，各个所述空间部均在底部设有开口，海水通过所述开口引入到 各个所述空间部中；以及 发电单元，该发电单元设置在所述上部结构处，以将所述竖直运动单元的竖直运动转 换为旋转运动从而发电。 2.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，所述竖直运动单元包括： 多个海水运动部，该海水运动部以海水运动部的连通空间堆叠的状态设置在所述空间 部上方以使得海水穿过所述连通空间流动； 空气储存部，该空气储存部用于储存空气以便为所述海水储存部的下侧提供预定

5、水平 的浮力； 海水储存部，该海水储存部设置在所述空气储存部上方； 用于引入海水的连通孔，该连通孔设置在所述海水储存部的壁的上部； 用于排放海水的第五阀门，该第五阀门设置在所述海水储存部的壁的下部；以及 高度形成部，该高度形成部设置在所述海水储存部上方，所述高度形成部具有预定高 度以便连续地与外部空气连通， 所述海水运动部、所述空气储存部、所述海水储存部以及所述高度形成部被一体地形 成。 3.根据权利要求2所述的潮汐发电模块，其中，各个所述压缩空气形成箱均设有海水 供给部件以通过所述连通孔将海水供给到所述竖直运动单元的所述海水储存部中。 4.根据权利要求2所述的潮汐发电模块，其中， 所述空间部

6、包括：第一空间部，该第一空间部设置在所述海水运动部下方；第二空间 部，该第二空间部设置在所述第一空间部下方以便与所述第一空间部连通；以及第三空间 部和第四空间部，该第三空间部和第四空间部水平地设置在所述第二空间部的相对两侧， 所述开口分别形成在所述第二空间部的底部、所述第三空间部的底部和所述第四空间 部的底部，并且 所述空气供给单元包括：第一空气供给部，该第一空气供给部用于将来自各个所述压 权 利 要 求 书CN 102678436 A 2/4页 3 缩空气形成箱的压缩空气供给到所述第一空间部和所述第二空间部；第二空气供给部，该 第二空气供给部用于将所述压缩空气供给到所述第三空间部和所述第四空

7、间部；第七阀 门，该第七阀门用于打开和关闭所述第一空气供给部的流道；以及第八阀门，该第八阀门用 于打开和关闭所述第二空气供给部的流道。 5.根据权利要求4所述的潮汐发电模块，其中，所述空气供给单元还包括： 第六阀门，该第六阀门设置在被布置在各个所述压缩空气形成箱的上侧的所述空气引 入与排放单元处，以打开和关闭到所述第一空气供给部和所述第二空气供给部的空气供给 通道；以及 排放阀，该排放阀用于将空间部中的空气排放到外部。 6.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，各个所述下部结构均包括：用于储存海 水的海水压载箱；用于从所述海水压载箱传输海水以使海水排放到外部的输送单元；以及 用于将储存在所述

8、海水压载箱中的海水强制排放到外部的排放泵。 7.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，各个所述压缩空气形成箱均构造为控 制所述空气引入与排放单元和所述海水引入与排放单元，以使得在低潮位时打开所述空气 引入与排放单元以将大气储存在各个所述压缩空气形成箱中，并且关闭所述空气引入与排 放单元和打开所述海水引入与排放单元，一直到满潮，以便在各个所述压缩空气形成箱中 利用涨潮来压缩空气，从而在各个所述压缩空气形成箱中形成压缩空气。 8.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，各个所述压缩空气形成箱均包括： 高压箱，该高压箱独立地在各个所述压缩空气形成箱中设置在上侧； 缸体，该缸体设置在所述高压箱的下方

9、，所述缸体包括用于对与所述高压箱的连通进 行控制的第一控制阀以及用于对与各个所述压缩空气形成箱的内部的连通进行控制的第 二控制阀；以及 多级活塞，该多级活塞包括：第一运动部件，该第一运动部件被配置为根据海水引入各 个所述压缩空气形成箱和从各个所述压缩空气形成箱排放而竖直地运动；杆，该杆从所述 第一运动部件的中央延伸，以使所述杆具有预定高度；以及设置在所述杆上方的第二运动 部件，所述第二运动部件的面积小于所述第一运动部件的面积，所述第二运动部件布置在 所述缸体中。 9.根据权利要求8所述的潮汐发电模块，其中，各个所述压缩空气形成箱均构造为通 过所述多级活塞的操作在所述缸体中形成具有比由涨潮和落潮

10、之间的差异所导致的水位 差压力更大的压力的压缩空气，以便在所述高压箱中储存高压压缩空气，并且各个所述压 缩空气形成箱均构造为将储存在所述高压箱中的所述压缩空气供给到所述空间部，从而通 过产生浮力和去除浮力来向上移动和向下移动。 10.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，所述竖直运动单元在侧壁设有齿条， 并且所述发电单元包括与所述齿条可旋转地啮合的压缩式小齿轮。 11.根据权利要求9所述的潮汐发电模块，其中，所述发电单元构造为使所述小齿轮的 旋转力通过齿轮箱、传动带、第一飞轮、旋转方向转换式离合器以及第二飞轮传递到发电机 以便在发电机处发电。 12.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，所述模块

11、还包括设置在所述上部结构的所 述中空部内部的惰性辊，所述惰性辊与所述竖直运动单元接触以引导所述竖直运动单元的 权 利 要 求 书CN 102678436 A 3/4页 4 竖直运动。 13.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，其中，各个所述压缩空气形成箱均具有独立 地在所述压缩空气形成箱中设置在上侧的低压箱。 14.根据权利要求1所述的潮汐发电模块，所述潮汐发电模块还包括风力发电单元，该 风力发电单元设置在所述潮汐发电模块的所述上部结构的顶端以便利用海上风力。 15.一种利用根据权利要求5所述的潮汐发电模块的潮汐发电方法，所述潮汐发电方 法包括： 第一发电步骤，在该第一发电步骤中在高潮位时关闭所

12、述第六阀门，并且打开所述第 七阀门和所述排放阀以将所述第三空间部和所述第四空间部中的压缩空气通过所述第二 空气供给部排放到外部，以使得海水通过所述开口引入到所述第三空间部和所述第四空间 部，从而所述竖直运动单元向下运动并且通过所述发电单元发电； 第二发电步骤，在该第二发电步骤中所述海水的表面随着落潮而下降，从而所述竖直 运动单元进一步向下运动来发电； 第三发电步骤，在该第三发电步骤中在低潮位时关闭所述第六阀门，打开第八阀门和 所述排放阀以将所述第一空间部和所述第二空间部中的压缩空气通过所述第一空气供给 部排放到外部，以使得海水通过所述开口被引入到所述第一空间部和所述第二空间部中， 并且同时打开

13、至少一个所述压缩空气形成箱的海水供给部件的第四阀门以使得在所述压 缩空气形成箱中储存到预定高度的海水通过所述连通孔供给到海水储存部中以便进一步 向下移动所述竖直运动单元； 第四发电步骤，在该第四发电步骤中来自另一个压缩空气形成箱的压缩空气被供给到 所述第一空间部和所述第二空间部从而在所述第一空间部和所述第二空间部内产生浮力， 并且同时打开所述海水储存部的第五阀门以将海水排出所述海水储存部，从而由于重量减 小而使得所述竖直运动单元向上移动来发电； 第五发电步骤，在该第五发电步骤中所述海水表面随着涨潮而上升，从而所述竖直运 动单元向上移动来发电； 第六发电步骤，在该第六发电步骤中来自另一个压缩空气

14、形成箱的压缩空气被供给到 所述第三空间部和所述第四空间部中，从而所述竖直运动单元由于内部浮力的增大而进一 步向上移动来发电。 16.根据权利要求15所述的潮汐发电方法，其中所述第四发电步骤包括打开相应的压 缩空气形成箱的所述第六阀门和所述第八阀门，以在所述第七阀门和所述排放阀关闭的状 态下将所述压缩空气通过所述第一空气供给部供给到所述第一空间部和所述第二空间部 中。 17.根据权利要求15所述的潮汐发电方法，其中，所述第六发电步骤包括打开相应的 压缩空气形成箱的所述第六阀门和所述第七阀门，以将所述压缩空气通过所述第二空气供 给部供给到所述第三空间部和所述第四空间部中。 18.根据权利要求15至

15、17中任一项所述的潮汐发电方法，所述潮汐发电方法还包括： 潮汐发电单元固定步骤，在该固定步骤中海水被引入到下部结构中以使得所述下部结 构向下移动并且通过锚被固定到海底，在执行所述第一发电步骤至第六发电步骤之前执行 所述潮汐发电模块固定步骤；以及 权 利 要 求 书CN 102678436 A 4/4页 5 上升运动步骤，在该上升运动步骤中利用输送单元和在各个所述下部结构的泵舱中布 置的排放泵将海水排出海水压载箱，以使得所述潮汐发电模块在当需要移动所述潮汐发电 模块时上升至海水表面。 权 利 要 求 书CN 102678436 A 1/12页 6 潮汐发电模块以及利用该潮汐发电模块的潮汐发电方法

16、 技术领域 0001 本发明涉及一种潮汐发电模块以及一种利用该潮汐发电模块的潮汐发电方法，更 具体地涉及一种即使是在除了竖直运动单元由于涨潮与落潮而引起的竖直运动以外还在 海水的高度不波动的高潮位与低潮位时也能够利用压缩空气与海水的重力来连续地发电 的潮汐发电模块，以及一种利用该潮汐发电模块的潮汐发电方法。 背景技术 0002 近年来，由于化石燃料已经枯竭各种替代能源与环境问题已经引起了极大的注 意。具体地说，人们已经在研究使用不导致环境污染并且能够稳定获得的自然能源的方法。 0003 这种方法之一是潮汐发电。在涨潮与落潮之间的差异很大的位置处构建水坝。在 涨潮时水坝的水闸关闭，并且，当水闸打

17、开时发电机的涡轮被水旋转而发电。在落潮时，发 电机的涡轮朝相反的方向旋转而发电。 0004 获得清洁能源的该潮汐发电具有基于涨潮与落潮之间的预计差异来产生预计发 电量的作用。特别地，在韩国的黄海中涨潮与落潮之间的差异很大，这适合于潮汐发电。 0005 然而，在传统的潮汐发电方法中，需要构建一个水坝。因此，初始的构建成本非常 高，维护水坝很困难。此外，在海底构建大尺寸人工结构，因此严重地影响了生态系统。 0006 此外，不能在海水高度不波动的高潮位与低潮位发电。因此，不能在期望的时区平 稳地供给所需要的电量并且不能任意地调节发电量。 发明内容 0007 因此，鉴于上述问题做出本发明，并且本发明的

18、一个目的是提供一种能够利用为 永久能源的潮汐力来经济而稳定地发电的潮汐发电模块，以及利用该模块的潮汐发电方 法。 0008 本发明的另一个目的是提供一种即使在除了竖直运动单元由于涨潮与落潮而竖 直运动以外还在海水的高度不波动的高潮位与低潮位时也能够利用压缩空气与海水的重 力来连续地发电的潮汐发电模块以及利用该模块的潮汐发电方法。 0009 本发明的另一个目的是提供一种潮汐发电模块，该潮汐发电模块不是永久地构建 在海上而是被移动并且固定到能够潮汐发电的位置处以便发电，并且当不需要潮汐发电时 上升到海平面并且被移动，从而能够降低潮汐发电模块的初始构建成本，以便大大地降低 对海底生态系统的破坏，并且

19、以便轻易地维修和维护所述潮汐发电模块，以及提供一种利 用该模块的潮汐发电方法。 0010 根据本发明，上述目的和其它目的能够通过提供一种潮汐发电模块来实现，该潮 汐发电模块包括：至少两个下部结构，该至少两个下部结构相互隔开预定距离，所述下部 结构通过连接件相互连接，各个所述下部结构均在底部设有锚以便将各个所述下部结构固 定到海底，各个所述下部结构均构造为在该下部结构中储存海水或者从该下部结构排放海 水；多个压缩空气形成箱，各个所述压缩空气形成箱均以柱形形状设置在所述下部结构中 说 明 书CN 102678436 A 2/12页 7 的相应一个所述下部结构的上部，各个所述压缩空气形成箱均在上侧设

20、有空气引入与排放 单元，空气通过所述空气引入与排放单元被引入和排放，各个所述压缩空气形成箱均在下 侧设有海水引入与排放单元，海水通过所述海水引入与排放单元被引入和排放，所述压缩 空气形成箱构造为被独立地操作；上部结构，该上部结构设置在所述压缩空气形成箱的上 部，所述上部结构具有在中央区域形成的中空部；竖直运动单元，该竖直运动单元构造为通 过所述上部结构的中空部而竖直地移动，所述竖直运动单元在上部设有空气供给单元以便 将来自各个所述压缩空气形成箱的压缩空气供给到所述竖直运动单元，所述竖直运动单元 在下部设有多个空间部以便储存通过所述空气供给单元供给的空气，各个所述空间部均在 底部设有开口，海水通

21、过所述开口引入到各个所述空间部中；以及发电单元，该发电单元设 置在所述上部结构处以将所述竖直运动单元的竖直运动转换为旋转运动从而发电。 附图说明 0011 从下面结合附图的详细描述将会更清楚地理解本发明的上述目的和其它目的、特 征和其它优点，在附图中： 0012 图1是示出了根据本发明的一个实施方式的潮汐发电模块的立体图； 0013 图2是示出了根据本发明的实施方式的潮汐发电模块的示意性侧视图； 0014 图3是示出了根据本发明的实施方式的潮汐发电模块的分解立体图； 0015 图4是示出了根据本发明的一个实施方式的下部结构的立体图； 0016 图5A和图5B分别是根据本发明的实施方式的潮汐发电

22、模块的压缩空气形成箱和 发电单元的示意性侧面剖视图，分别示出了压缩空气形成箱在低潮位与高潮位时利用潮汐 力形成压缩空气； 0017 图6是示出了根据本发明一个实施方式的上部结构的视图； 0018 图7和图8分别是示出根据本发明一个实施方式的竖直运动单元的立体图和示意 性剖视图； 0019 图9是示出了海水从根据本发明的实施方式的潮汐发电模块的压缩空气形成箱 到竖直运动单元的空间部的运动的视图； 0020 图10是示出了根据本发明的实施方式的竖直运动单元的竖直运动转化为发电单 元的旋转运动的示意性视图； 0021 图11和图12分别是在低潮位与高潮位时的根据本发明的实施方式的潮汐发电模 块的前视

23、图； 0022 图13A和图13B是示出了根据本发明的实施方式的潮汐发电模块的用于形成高压 压缩空气的其它类型的压缩空气形成箱的视图，其中，图13A是示出了压缩空气形成箱的 基本实施例的视图，并且图13B是示出了压缩空气形成箱的应用实施例的视图； 0023 图14是根据本发明的另一个实施方式的潮汐发电模块的立体图； 0024 图15是示出各个下部结构的内部的视图； 0025 图16是示出根据本发明的一个实施方式的潮汐发电方法的流程图； 0026 图17是示出根据本发明的实施方式的潮汐发电方法的连续执行发电的实施例的 示意图(竖直轴线H表示潮汐的高度并且水平轴线t表示时间)；以及 0027 图1

24、8和图19分别是示出了安装在根据本发明的实施方式的潮汐发电模块处的风 说 明 书CN 102678436 A 3/12页 8 力发电装置的视图。 具体实施方式 0028 现在将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。 0029 首先，将详细描述根据本发明的实施方式的潮汐发电机模块1000的整体构造。整 体上，潮汐发电机模块1000可以包括下部结构100、压缩空气形成箱200、上部结构300、竖 直运动单元500以及发电单元400。 0030 0031 下部结构100是在潮汐发电机模块1000的下侧用于支撑潮汐发电模块1000的其 它部分的部分。在本实施方式中，一对下部结构100被设置成该下部结构

25、100相互间隔开 预定距离。下部结构100通过连接件101相互连接。锚120安装到各个下部结构100的底 部以使各个下部结构100固定到海底。 0032 具体地说，在各个下部结构100中形成有海水压载箱130(参见图15)以便储存海 水或排放海水。此外，在各个下部结构100均安装有用于从海水压载箱130传输海水以使 海水排放到外部的输送单元150以及用于将储存在海水压载箱130中的海水排放到外部的 排水泵141。下部结构100如此构造以便上升到海水表面。 0033 海水压载箱130的引导通道与海水引入与排放单元220相连通，该海水引入与排 放单元220连接至压缩空气形成箱200中的相应的一个压

26、缩空气形成箱的下端。在引导通 道中设有第一输送阀151，以便将第一输送阀151打开或关闭来调节海水通过海水引入与 排放单元220的引入。除了第一输送阀151以外，输送单元150还包括布置在排放泵141 前端的第二输送阀152以及布置在排放泵141后端的第三输送阀153。 0034 因此，为了排放海水，在第二输送阀152和第三输送阀153打开而第一输送阀151 关闭的状态下驱动排放泵142，从而使得海水通过海水引入与排放单元220被强制排放。 0035 此外，可以在海水压载箱130的一个侧面形成与上部结构300上方的外部空气相 连通的空气引入与排放单元160，以使得在海水从海水压载箱130排放时

27、空气通过空气引 入与排放单元160引入海水压载箱130以及从海水压载箱130排放。 0036 如图4所示，下部结构100平行于潮汐流的方向而布置，并且下部结构100通过连 接件101牢固地相互连接。在图4中，箭头示出了潮汐流的方向。 0037 除了下部结构100之间的连接，连接件101还具有以下作用。当潮汐流的波高很 高时，连接件101使流过其间的潮汐流的波高降低以使潮汐流在竖直运动单元500附近水 平地流动。 0038 当海水压载箱130中没有储存海水时，具有上述构造的各个下部结构100像船一 样保持漂浮在海水上。当海水被引入到海水压载箱130时，各个下部结构100均运动到海 底并且通过锚1

28、20固定到海底。在发电期间，海水保持储存在海水压载箱130中。 0039 同时，需要在陆地上检查或维修根据本发明的实施方式的潮汐发电模块或者停止 使用根据本发明的实施方式的潮汐发电模块。在这种情形中，利用输送单元150和安装在 泵舱140中的排放泵141将海水排出海水压载箱130，从而将浮力施加至海水压载箱130。 因此，潮汐发电模块1000可以上升到海水表面并且可以被拖船拖动。 0040 总之，根据本发明的实施方式的潮汐发电单元1000需要发电的位置处被移动到 说 明 书CN 102678436 A 4/12页 9 海底，被固定到海底，并且发电。当需要移动潮汐发电模块1000时，将海水从各下

29、部结构 100的海水压载箱130排出以便潮汐发电模块1000上升到海水的表面。因此，能够极大地 降低用于将发电设施安装到海底所需的构建成本并且防止了对海底生态系统的破坏。 0041 0042 在本实施方式中，设置有四个压缩空气形成箱200以便通过在各个压缩空气形成 箱200的供给通道中安装的第六阀门563的选择性的打开和关闭控制而独立地供给压缩空 气。各个压缩空气形成箱200均形成为具有预定高度的柱形形状。各个压缩空气形成箱200 均竖直地安装到下部结构100中的相应一个下部结构100的上部。压缩空气形成箱200的 数量和形状可以进行各种调整以便稳定地支撑下部结构100和上部结构300。 00

30、43 空气引入与排放单元210以及海水引入与排放单元220分别形成在各个压缩空气 形成箱200的上部和下部，以使空气和海水被选择性地储存在各个压缩空气形成箱200的 内部空间中。基于海水表面的波动在各个压缩空气形成箱200中均形成压缩空气。 0044 空气引入与排放单元210与各个压缩空气形成箱200上方的外部空气相连通以便 调节空气的引入与排放。空气引入与排放单元210可以形成为多种形状。例如，如图5A和 图5B所示，空气引入与排放单元210的打开和关闭由第二阀门211控制，以便空气通过空 气引入与排放单元210被引入与排放。 0045 海水引入与排放单元220穿过各个压缩空气形成箱200下

31、侧处的下部结构100的 对应一个被钻孔。可以由第三阀门221来控制海水引入与排放单元220的打开和关闭。 0046 参见图5A，空气引入与排放单元210以及海水引入与排放单元220均打开(第二 阀门211和第三阀门221均打开)，结果空气和海水都同时地被容纳在各个压缩空气形成 箱200中。内部空气的压力与大气压力相等，并且容纳在各个压缩空气形成箱200中的海 水的高度与海水表面保持相同。 0047 在另一个方面，在涨潮时，空气引入与排放单元210关闭并且海水引入与排放单 元220打开(第二阀门211关闭并且第三阀门221打开)，结果与由于海水高度上升而引起 的水位差相对应的压力被施加到在各个压

32、缩空气形成箱200中容纳的空气，并且因此，在 各个压缩空气形成箱200中形成压缩空气，如图5B所示。 0048 也就是说，利用基于海水表面的波动的压力而形成压缩空气。可以通过简单地控 制空气引入与排放单元210以及海水引入与排放单元220的打开和关闭来形成压缩空气， 而不用附加的电子操作。(各个压缩空气形成箱200均可被分为利用多级活塞260形成高 压压缩空气的实施例或者形成与高压压缩空气相比具有低压力的压缩空气的另一个实施 例。在形成低压压缩空气的实施例中，在各个压缩空气形成箱200中限定的压缩空气形成 空间在图13B中被显示为低压箱280。下面将描述形成高压压缩空气的实施例。) 0049

33、也就是说，如图13A所示，高压箱240、缸体250以及活塞260布置在各个压缩空气 形成箱200中以便形成具有比由于涨潮与落潮之间的差异所导致的水位差而引起的水压 更高的压力的压缩空气。 0050 潮汐力的水位差压力根据海水表面的上升和回落而被均匀地提供。在根据本发明 的实施方式的潮汐发电模块1000中，高压压缩空气利用活塞260形成，活塞260包括具有 不同面积的运动部件(第一运动部件261的面积第二运动部件262的面积)，从而进一步 提高压缩空气的压缩程度。 说 明 书CN 102678436 A 5/12页 10 0051 更具体地说，高压箱240是用于储存高压压缩空气的空间。高压箱24

34、0在压缩空 气形成箱200的上侧独立地布置在各个压缩空气形成箱200中。空气引入与排放单元210 布置在高压箱240上方，该空气引入与排放单元210包括第二阀门211和具有大气引入阀 213的大气引入部212。空气引入与排放单元210连接到空气供给单元560以便将压缩空 气供给到限定在竖直运动单元500中的空间部550。 0052 缸体250布置在高压箱240的下方。缸体250包括用于控制缸体250与高压箱 240之间的连通的第一控制阀251、用于控制缸体250与大气存储单元270之间的连通的第 二控制阀252以及大气引入部212。 0053 缸体250的截面面积小于各个压缩空气形成箱200的

35、截面面积，以使得缸体250 形成一个空间，在该空间中双活塞260可与各个压缩空气形成箱200一起运动。 0054 双活塞260包括：第一运动部件261，该第一运动部件261构造为根据海水引入各 个压缩空气形成箱200中并从各个压缩空气形成箱200排放而竖直运动；杆263，该杆263 从第一运动部件261的中央延伸到形成缸体250的位置以使杆263具有预定高度；以及设 置在杆263上面的第二运动部件262。第二运动部件262的面积小于第一运动部件261的 面积。第二运动部件262布置在缸体250中。 0055 用于限制第一运动部件261的竖直运动的上限定部件和下限定部件264可以形成 在各个压缩

36、空气形成箱200中。 0056 高压压缩空气利用在上侧处的压力正比于活塞260的第一运动部件261与第二运 动部件262之间的面积差而增加的原理形成。 0057 更具体地说，在落潮时，活塞260由于海水表面的下降以及双活塞的重量而向下 运动，并且打开大气引入与排放单元210的大气引入阀213和第二阀门252，结果空气被引 入到缸体250。 0058 在另一个方面，在涨潮时，关闭第六阀门563和空气引入与排放单元210的第二阀 门211，并且活塞260根据海水表面的上升而向上运动从而将空气压缩。此时，第二控制阀 252关闭且第一控制阀251打开，结果高压压缩空气被储存在高压箱240中。 0059

37、 储存在高压箱240中的高压压缩空气经由空气引入与排放单元210和空气供给单 元560而被供给到竖直运动单元500的空间部550。 0060 此外，可以将非污染润滑剂供给到活塞260的第一运动部件261的顶端以及活塞 260的第二运动部件262的顶端以便减小活塞260与缸体250之间的摩擦。 0061 与此同时，如图9所示，各个压缩空气形成箱200均包括海水供给部件230，以便在 海水在高潮位时被储存在各个压缩空气形成箱200中的状态下，通过连通孔521将海水供 给到竖直运动单元500的海水储存部520。 0062 当需要供给在高潮位处被储存在各个压缩空气形成箱200中的海水时，打开海水 供给

38、部件230以使海水供给到竖直运动单元500。海水供给部件230中形成有第四阀门231 以便控制海水的供给。 0063 此外，海水供给部件230可以形成为具有可调节长度的波纹管的形状并且可以与 连通孔521连接，从而即使竖直运动单元500的高度改变也能够稳定地供给海水。 0064 0065 在本实施方式中，上部结构300布置在压缩空气形成箱200的上方，以使得在高潮 说 明 书CN 102678436 A 10 6/12页 11 位时上部结构300位于海水表面上方。上部结构300具有在中央形成的中空部310。 0066 中空部310是一个空间，通过这个空间竖直运动单元500的竖直运动被引导。中

39、空部310可以形成为多种形状，诸如多边形或圆形，以便与竖直运动单元500的截面形状相 对应。 0067 如图6所示，上部结构300的中空部310可以在与竖直运动单元500相接触的内 侧设置惰性辊311，从而引导竖直运动单元500的竖直运动。 0068 具有上述构造的上部结构300控制压缩空气形成箱200的高度以使上部结构300 在高潮位时位于比海水高度更高的位置。 0069 0070 在本实施方式中，发电单元400布置在上部结构300内以便将竖直运动单元500 的运动转换为旋转运动，从而发电。 0071 也就是说，如图5A、图5B、图7、图10、图11和图12所示，发电单元400包括：发电 机

40、410；压缩式小齿轮470，该压缩式小齿轮470可旋转地与在竖直运动单元500侧面形成 的齿条501相啮合；用于增加压缩式小齿轮470的旋转力的齿轮箱420；以及用于使转速均 匀的第一飞轮440和第二飞轮460。 0072 也就是说，压缩式小齿轮470和齿条501相啮合以便将竖直运动单元500的竖直 运动转换成旋转运动。压缩式小齿轮470的旋转能通过齿轮箱420、传动带430、第一飞轮 440、旋转方向转换式离合器450和第二飞轮460传递到发电机410以便通过发电机410发 电。 0073 齿轮箱420使小齿轮470的转速增加到能够发电的转速。传动带430防止发生超 速旋转。 0074 第一

41、飞轮440是用于积聚当竖直运动单元500的向下或向上的运动速度在低潮位 和高潮位时由低速度变为高速度时空转的齿轮箱420的旋转力的设备，从而实现了齿轮箱 420与旋转方向转换式离合器450之间的平稳连接。第一飞轮440形成为具有足够储存旋 转能量的尺寸。 0075 旋转方向转换式离合器450具有可调节齿轮，该可调节齿轮的旋转方向能在竖直 运动单元500的竖直运动转换的低潮位处和高潮位处转换为向前的旋转方向或者相反的 旋转方向。 0076 当离合器450为了转换旋转方向而断开连接时，第二飞轮460使得能够利用积聚 的旋转能量来发电直到离合器450重新连接。 0077 0078 在本实施方式中，竖

42、直运动单元500是由上部结构300的中空部310所支撑的结 构，以使得竖直运动单元500能够根据涨潮与落潮之间的差异而竖直运动。 0079 竖直运动单元500在中央部分设有海水储存部520。竖直运动单元500在下部设 有空间部550。竖直运动单元500在上部设有高度形成部510。在海水储存部520与空间 部550之间设有空气储存部530和海水运动部540。 0080 即使在海水的高度不波动的高潮位与低潮位时，海水重量或者由压缩空气产生的 浮力被施加到海水储存部520和空间部550，或者被施加到海水储存部520和空间部550的 浮力由于压缩空气的排放而被移除，结果除了由于涨潮与落潮而引起的竖直运

43、动单元500 说 明 书CN 102678436 A 11 7/12页 12 的运动以外，竖直运动单元500也被移动。 0081 具体地说，海水储存部520是一个这样的空间，来自各个压缩空气形成箱200的海 水通过海水供给部件230供给到该空间中，结果附加的海水重量被选择性地施加到海水储 存部520。海水存储部520在一侧的上部设有连通孔521，来自海水供给部件230的海水通 过该连通孔521供给到海水储存部520。海水储存部520在一侧的下部设有用于排放海水 的第五阀门522。 0082 此外，空间部550是用于储存压缩空气和海水的空间。空间部550在底部设有开 口555，在正常状态下海水通

44、过开口555引入并储存在空间部550中。通过各个压缩空气形 成箱200的空气引入与排放单元210以及海水引入与排放单元220的操作以及潮汐力而形 成压缩空气。空气供给单元560和空气引入与排放单元210相连接以使压缩空气被传输到 空间部550。 0083 空气供给单元560可以包括：软管，该软管与空气引入与排放单元210相连通；四 个第六阀门563，该四个第六阀门563设置在空气引入与排放单元210附近以控制压缩空气 的运动；第八阀门566；第七阀门564，该第七阀门564设置在竖直运动单元500的上侧以控 制压缩空气到空间部550的供给；以及排放阀565，该排放阀565用于控制空间部550中

45、的 压缩空气到外部的排放。 0084 也就是说，当压缩空气不被供给到空间部550或者当来自空间部550的压缩空气 排放到外部时，海水被引入并储存在空间部550中。结果，竖直运动单元500由于海水重量 而向下运动。在另一个方面，当压缩空气通过空气供给单元560供给到空间部550时，海水 通过压缩空气而从空间部550排放，从而使得浮力施加到空间部550，并且由此竖直运动单 元500向上移动。 0085 具体地说，空间部550包括：第一空间部551，该第一空间部551设置在海水运动 部540下方；第二空间部552，该第二空间部552设置在第一空间部551下方以便与第一空 间部551连通；以及水平地设

46、置在第二空间部552的相对两侧的第三空间部553和第四空 间部554。第二空间部552在底部设有开口555。而且，第三空间部553在底部设有开口 555。而且，第四空间部554在底部设有开口555。 0086 也就是说，第一空间部551和第二空间部552与压缩空气和海水相连通。压缩空 气被引入到第一空间部551中并被移动到第二空间部552中。在另一方面，海水被引入到 第二空间部552中并且被移动到第一空间部551中。 0087 此外，第三空间部553和第四空间部554设置在第二空间部552的相对两侧。优 选地，第三空间部553和第四空间部554沿着潮汐流的方向设置在第二空间部552的相对 两侧

47、以便不干扰潮汐流的流动。 0088 空气供给单元560包括：用于将压缩空气供给到第一空间部551和第二空间部 552的第一空气供给部561；以及用于将压缩空气供给到第三空间部553和第四空间部554 的第二空气供给部562。独立地控制到第一空间部551、第二空间部552、第三空间部553以 及第四空间部554的压缩空气的供给以便以多级来调节施加到竖直运动单元500的浮力或 重力。 0089 此外，第三空间部553和第四空间部554防止当竖直运动单元500移动到最高位 置时竖直运动单元500与上部结构300的中空部310分离。 说 明 书CN 102678436 A 12 8/12页 13 00

48、90 在本实施方式中，高度形成部510具有预定高度以使高度形成部510在上部结构 300的顶端上方突出以便当竖直运动单元500移动到最低位置时与外部空气连通。高度形 成部510用作当竖直运动单元500下落时或在其他不同的重要时刻时的紧急情况下的预备 性浮力。通过设置高度形成部510，竖直运动单元500不是向下移动到海底而是而上升到海 水表面。 0091 空气储存部530是这样的部分，其用于储存空气以便将预定水平的浮力提供给海 水储存部520的下侧。空气储存部530被永久密封以提供抵消竖直运动单元500的重量的 浮力。 0092 各个海水运动部540均形成为平板的形状。海水运动部540被竖直堆叠

49、并且被水 平固定到空气储存部530的底部以使海水在海水运动部540之间流动。当海水在海水运动 部540之间流动时海水形成层流。因此，当竖直运动单元500浸没在海水表面以下时海水 运动部540充当重力而不产生浮力以便容易地使竖直运动单元500向下移动。需要有部件 来将海水运动部540固定成被形成为不干扰潮汐流的流动。 0093 同时，在本实施方式中，可以以有线或者无线的方式独立地控制用于打开和关闭 相应流道的阀门。 0094 在下文中，将详细地描述具有根据本发明的实施方式的上述构造的潮汐发电模块 的操作。 0095 图17是示出根据本发明的一个实施方式的潮汐发电方法的实施例的示意图。竖 直运动单元50基于海水的高度被示意性示出，并且储存在竖直运动单元500中的海水以黑 色示出。海水运动部540是竖直运动单元500的从顶端起的第四个部分，由于海水运动部 540是连续充当负载的区域，因此海水运动部540被显示为斜