专利名称：海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统。 ，景技术
海水温差发电(Ocean thermal energy conversion)的原理是以海 水吸收太阳热能后，造成表层海水温度较高，而深层海水温度较低的特 性，并利用两者的温差来予以发电，其发电方式中更可区分为开放式及 封闭式两类，开放式系统受限于目前低压涡轮的效率太低因此还不能商 业化，而封闭式的发电原理如图2 0所示，是将一工作媒体-氨装设于一 封闭管路之中，当热海水经由热交换即可使液态氨在一蒸发槽中蒸发为 氨蒸气，而在一凝结槽中同样依热交换原理以使氨蒸气凝结为液态氨， 此时于蒸发槽与凝结槽中是存在一具有压力差的氨蒸气流，并利用此一 压力差即可推动一发电机的涡轮运转而开始发电。
然而由于海水温差仅为2 (TC左右，所以需要大量的海水方能达到 商业级的发电量，因此就必须制造出具有大管径的取水管来汲取冷、热 海水，但若以钢铁为材质要制造具有大管径的取水管不仅制造不易，其 制造成本亦相当高昂，尤其是用于汲取海底深层海水的取水管，除了需 有大管径之外也必须具有相当的长度方能深入至海水底层取水，因此如 何制造出具有大管径并兼具有极佳的结构强度，以承受海水洋流的侵袭， 即为本发明所欲解决的课题。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺 陷，而提供一种海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其具有可传递 大量海底深层的低温海水，以供商业运转电厂的优点，并具有坚固的结 构强度，并可承受海水洋流的侵袭而不易损坏。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其是于一发电船上设
4有一冷水进水口，且于该冷水进水口处设有一抽水装置， 一冷水管是以 其一端与该发电船的冷水进水口相接，另一端则伸入于海底中以汲取低 温的海水，其特征在于，该冷水管包含有 一取水头，表面设有多个滤孔， 且于该取水头一端上具有一固定部； 一取水管，以其一端与该取水头的 固定部相接，且该取水管由多支复合管串接而成，其中该各复合管分别 由多支波浪状内管依序排列而成一管状形态，且于该复合管的管壁内外 缘覆设有一不透水布，该复合管的两端各具有一连接部，该连接部上开 设有与该各波浪状内管相对应的多个连接通孔； 一连接管，是由一外套 管与一内套管相互套接而成，该连接管是以其内套管接合于该发电船的 进水口，而该连接管的外套管末端则具有一接设部而与该取水管的连接 部相接合，并于该外套管与该内套管上各设有一个以上浮筒。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中连接部的端面 上环设有多个固定孔，该各复合管分别以该连接部的固定孔相互对接， 并借由若干锁固件分别穿设于该各连接部的固定孔中以将该各复合管连 结成一体。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中连接部上的各 连接通孔是呈朝外延伸状，并分别与该复合管中的各波浪状内管相互对 应并串接。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中连接部壁缘上 环设有若干个定位孔，而该复合管分别以一定位件锁设于该复合管与该 连接部壁缘上的各定位孔中。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中复合管上、下 两端的连接部间是接设有多个由聚乙烯树脂所包覆的钢索，以顶撑于该 复合管的两端。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中复合管于使用 时是利用一平压塔于该复合管的波浪状内管中灌注有一具适当水压的水 流，以使该复合管的管壁膨胀并增强该复合管的结构强度。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中外套管的浮筒 所提供的浮力是大于该取水头、该取水管及该外套管于水中的总重量， 且借由调整该内套管的浮筒浮力即可使该内套管能够于该外套管中进行
5一伸縮位移。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中外套管的外周 围设有多个定滑轮，并以一固定钢缆的一端绕设于该外套管的定滑轮上， 再以一钢缆固定夹将该绕设于该定滑轮上的固定钢缆予以固定，而该固 定钢缆的另一端则沉至于海底，且于该固定钢缆中分别设有一浮箱，以 使该固定钢缆受该浮箱的浮力拉撑而产生一水平力。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中发电船的周围 连接有多个固定钢缆与浮箱，该固定钢缆是以其一端接设于该发电船上， 另一端则沉至于海底，该各固定钢索中分别设有该浮箱。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中于该发电船的 船底装设有多个沉箱，且该等沉箱是用以提供一垂直向重力。
前述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其中外套管外周围 上设有多支延伸管，各延伸管分别与所述取水管中的波浪状内管相互对 应，而该延伸管以其一端与所述取水管中的波浪状内管相接，该延伸管 的另一端则往上延伸至该内套管上并接设于该发电船中。
本发明的有益效果是，其具有可传递大量海底深层的低温海水，以 供商业运转电厂的优点，并具有坚固的结构强度，并可承受海水洋流的 侵袭而不易损坏。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图r是本发明的结构示意图
图2是本发明取水头的立体示意图
图3是本发明取水管的立体示意图
图3 A是本发明取水管的复合管于相互对接时的侧剖面图 图3 B是本发明复合管连接部俯视的剖面图 图4是本发明连接管的立体示意图
图5是本发明的外套管外周围绕设有固定钢缆时的状态示意图 图6 图1 9是本发明海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统于安 装时的流程示意图
图2 O是海水温差发电原理的流程示意图具有实施方式
首先请参阅图1 ，本发明所提供的一种海洋温差发电厂的海底冷水
管取水系统，其是于一发电船l 0上设有一冷水进水口1 2，且于该冷 水进水口 1 2处设有一抽水装置(图中未示)， 一冷水管2 1 ，是以其一 端与该发电船l 0的冷水进水口1 2相接，另一端则伸入于海底中以汲 取低温的海水，而该冷水管2 l主要是由一取水头3 1、 一取水管4 1 以及一连接管5 l所构成，其中
该取水头3 1，如图2所示，表面设有多个滤孔3 2，以避免海水 中的杂物在该取水头3 l进行取水动作时被该取水头3 l所吸入，且于 该取水头3 l顶端是往外扩伸而形成有一固定部3 4;
该取水管4 1，如图3所示，是由多个复合管4 2串接而成，其中 各复合管4 2分别由多个具有弹性而可折叠的波浪状内管4 3依序排列 而成一管状形态，且于该复合管4 2的内外缘覆设有一具有高强力的不 透水布4 4，并于该复合管4 2的两端各设有一钢制圆环状的连接部4 5，借此能维持该复合管4 2的管口圆度，并请搭配参阅图3A，该连 接部4 5其断面是概呈「L」状，并于该连接部4 5的端面上环设有多 个固定孔4 5 1以及多个朝外延伸的连接通孔4 5 2 ，其中该各复合管 4 2分别以该连接部4 5的固定孔4 5 l相互对接，并借由若干锁固件 4 6分别穿设于该各连接部4 5的固定孔4 5 l中以将该各复合管4 2 连结成一体，且由该各复合管4 2所串接构成的取水管4 1以其一端的 连接部4 5而与该取水头3 l的固定部3 4相接，而该连接部4 5端面 上朝外延伸的多个连接通孔4 5 2，是用以与该复合管4 2中的各波浪 状内管4 3相互对应并串接，以使该复合管4 2中的各波浪状内管4 3 经由该各连接通孔4 5 2而与外部相通；另如图3 B所示，其中于该连 接部4 5壁缘上环设有若干个定位孔4 5 3，而该复合管4 2分别以一 定位件4 7锁设于该复合管4 2的不透水布4 4与该连接部4 5壁缘上 的各定位孔4 5 3中，以使该复合管4 2能够与该连接部4 5相互固接， 并于该复合管4 2上、下两端的连接部4 5间接设有多个由聚乙烯树脂 所包覆的钢索4 8，并借以顶撑该复合管4 2的上下两端以确保该复合 管4 2的长度，且该复合管4 2于使用时是利用一平压塔(图中未示)于该复合管4 2的波浪状内管4 3中灌注有一具适当水压的水流，借此 即可使该复合管4 2的管壁膨胀并增强该复合管4 2于海水中的抗扁强 度，且借由改变该平压塔的水位高低，即可调整该复合管4 2中的波浪 状内管4 3的压力，以适应不同的环境需求；
该连接管5 1，如图4所示，是由一外套管5 2与一内套管5 3相 互套接而成，且该连接管5 l是以其内套管5 3接合于该发电船1 0的 冷水进水口 1 2，而该连接管5 1的外套管5 2末端则具有一接设部5 4而与该取水管4 l的连接部4 5相接合，并于该外套管5 2与该内套 管5 3的外周围上各环设有多个浮筒5 2 1、 5 3 1，该外套管5 2的 浮筒5 2 1所提供的浮力是大于该取水头3 1、该取水管4 l及该外套 管5 2于水中的总重量，且借由调整该内套管5 3的浮筒5 3 l浮力即 可使该内套管5 3能于该外套管5 2中进行一伸縮位移，因此当海面风 浪过大时，即可于该内套管5 3的浮筒5 3 1中加水以减少该内套管5 3的浮力，而使该内套管5 3下沉至海平面之下，并借此即可有效减少 或避免海面风浪对该连接管5 l所造成的影响；再者，当该内套管5 3 与该发电船l 0的冷水进水口1 2相结合后，由于该内套管5 3可于该 外套管5 2中进行一伸縮位移，因此即可提高该发电船l Q于海面上的 吃水深度，而使该发电船l 0能够在海面上进行发电作业时可更加平稳。
在此必须特别说明的是，如图5所示，其中于该外套管5 2的外周 围设有多个定滑轮5 5、 5 6，并以一固定钢缆6 l的一端绕设于该外 套管5 2的定滑轮5 5、 5 6上，再以一钢缆固定夹5 7将该绕设于该 定滑轮5 5、 5 6上的固定钢缆6 l予以固定，而该固定钢缆6 l的另 一端则往外延伸并沉至于海底中，且于该各固定钢缆6 l中分别设有一 浮箱6 2 ，以使该固定钢缆6 1能够受该浮箱6 2的浮力拉撑而产生一 水平力，而更可确保本发明的冷水管2 l于海中的平稳性，并于该外套 管5 2外周围上设有多支延伸管6 3，且该各延伸管6 3分别与该取水 管4 l中的波浪状内管4 3相互对应，而该延伸管6 3以其一端与该取 水管4 1中的波浪状内管4 3相接，该延伸管6 3的另一端则往上延伸 至该内套管5 3上并接设于该发电船1 0之中，且该延伸管6 3是以具 弹性而可收縮的材质制成，借此当该内套管5 3于该外套管5 2中进行一上下位移动作时，该各延伸管6 3能够随该内套管5 3连动；同理，
如图1所示，于该发电船l 0的周围连接有多个固定钢缆6 l与浮箱6 2结构，另于该发电船l 0的船底装设有多个沉箱1 4，并借该等沉箱 1 4所提供的垂直重力，而使该发电船l O更可减缓海面波浪的影响，
并进而提高该发电船lO于海面上的静稳度。
本发明海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统于安装时，其步骤包
含有-
a. 先将一吊船7 l行驶至一装设地点，其中于该吊船7 l上是开 设有一与海面相通的装设区7 2，该吊船7 l上设有一可于该吊船7 1 上移动的吊车架7 4 (如图6所示)；
b. 将取水头3 l以一运输船8 l载运至该吊船7 l旁(如图7所 示)，再以该吊车架7 4将该取水头3 1吊运至该装设区7 2 (如图8所 示)上方，而后将该取水头3 l经由该装设区7 2下降至海水中，再以 一固定臂76夹掣于该取水头31的固定部34 (如图9所示)；
c. 将一经支撑钢架8 2压縮后的复合管4 2载运至吊船7 l旁， 再以该吊车架7 4将该复合管4 2吊运至该装设区7 2的取水头3 1上 方，并以该复合管4 2下端的连接部4 5与该取水头3 1的固定部3 4 相接合(如图1 0所示)；
d .拆除压縮该复合管4 2的支撑钢架8 2 ，并将ig复合管4 2以 该吊车架7 4吊起借以回复该复合管4 2的原始长度，此时即在该复合 管4 2的外周围沿纵向装设有多个由聚乙烯树脂所包覆的钢索4 8 (如 图l l所示)，接着以一平压塔(图中未示)灌注水流于该复合管4 2的 波浪状内管4 3中，借以强化该复合管4 2的管壁强度；
e. 松开该固定臂7 6以使该复合管4 2沉入于海水中，并再以该 固定臂7 6夹掣于该复合管4 2上端的连接部4 5，接着即载运另一复 合管4 2至该吊船7 1旁(如图1 2所示)；
f. 重复步骤c 步骤e，直至所串接的复合管4 2到达一预定长
度；
g. 载运外套管5 2至该吊船7 l旁，并以该吊车架7 4将该外套 管5 2吊运至该复合管4 2上方(如图1 3所示)，并以该外套管5 2的
9接设部5 4而与该复合管4 2的连接部4 5相互对接，而后松开该固定 臂7 6以将该外套管5 2下降至海水后，再以该固定臂7 6夹掣于该外 套管5 2的上端缘(如图1 4所示)；
h.载运内套管5 3至该吊船7 l旁，并以该吊车架7 4将该内套 管5 3吊运至该外套管5 2上方(如图1 5所示)，而后将该内套管5 3 降下以套接于该外套管5 2之中(如图l 6所示)，即构成本发明的冷水 管2 1 ;
1 .于该外套管5 2上接设有多个固定钢缆6 1 ，且该各固定钢缆 6 l分别以其一端与该外套管5 2相接，另一端则沉至于海底，并于该 固定钢缆6 1中各设有一浮箱6 2 ，以使该固定钢缆6 1受该浮箱6 2 的浮力而被适当的拉紧，而后加入适当水量于该内套管5 3的浮筒5 3 l中，以使该内套管5 3沉入于海面下一适当位置处(如图l 7所示)；
j .使发电船l 0行驶至该冷水管2 l的上方，并令该发电船l 0 的冷水进水口l 2与该内套管5 3的开口端相互对应，此时将内套管5 3的浮箱5 3 l中的水适量抽出，而使该内套管5 3略为浮起，再于该 发电船lO内吸入预定重量的海水，以使该发电船lO载重而下降并使 该发电船1 0的冷水进水口 1 2与该冷水管2 1的内套管5 3相接合( 如图l 8所示)；
k.在该发电船l 0周围连接多个固定钢缆6 l与浮箱6 2，并于 该发电船l 0的船底装设有多个沉箱1 4，借以提高该发电船l O于海 面上的平稳度(如图1 9所示)。
本发明所提供的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，具有以下 优点
1. 本发明的取水管，是由多支复合管串接而成，且该各复合管 分别由多个具有弹性而可折叠的波浪状内管依序排列而成，因此与整组 皆为钢铁材质所制成的取水管相比，本发明更具有制造简单且制造成本 低廉的特点。
2 . 本发明的复合管是由多支波浪状内管排列而形成的管壁结构， 并利用平压塔于该复合管的波浪状内管中灌注水流，以使该复合管的管 壁膨胀并增强该复合管的结构强度，且借由其管壁是呈波浪状的结构，因此更可有效对抗各方向所产生的压力。
3. 本发明的复合管主要是由多支具有弹性的波浪状内管，以及 于该复合管的管壁内外缘覆设具有高强力的不透水布构成，而使该复合 管稍具有弹性及可折叠的特性，因此当在运输时可予以压縮以有效减少 体积，且由该等复合管所串接构成的取水管在海面下，由于其管壁稍具 有弹性因此更可有效消除海水洋流的直接侵袭。
4. 本发明是以内套管接设于该发电船的冷水进水口上，并借由 内套管可于该外套管中进行一伸縮位移，因此当发电船与内套管相结合 后，可提高发电船在海面上的吃水深度，而使该发电船于海面上进行发 电作业时更加平稳，且由于该取水管与该发电船上更接设有多个固定钢 缆，并于该发电船下加设有若干沉箱，因此更可有效提高该取水管于海 面下以及该发电船于海面上的静稳性。
5. 本发明的连接管是由外套管与内套管相互套接而成，并于该外 套管与该内套管的外周围上各环设有多个浮筒，因此当该内套管漂浮于 海平面时，借由该内套管是套接于该外套管中，以使当该内套管受海面 波浪影响而上下晃动时，该内套管可沿该外套管的管径以进行一伸縮位 移，借此以使与该外套管相接合的取水管不会受该内套管的牵引而产生 上下摇晃的情形。
1权利要求
1.一种海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其是于一发电船上设有一冷水进水口，且于该冷水进水口处设有一抽水装置，一冷水管是以其一端与该发电船的冷水进水口相接，另一端则伸入于海底中以汲取低温的海水，其特征在于，该冷水管包含有一取水头，表面设有多个滤孔，且于该取水头一端上具有一固定部；一取水管，以其一端与该取水头的固定部相接，且该取水管由多支复合管串接而成，其中该各复合管分别由多支波浪状内管依序排列而成一管状形态，且于该复合管的管壁内外缘覆设有一不透水布，该复合管的两端各具有一连接部，该连接部上开设有与该各波浪状内管相对应的多个连接通孔；一连接管，是由一外套管与一内套管相互套接而成，该连接管是以其内套管接合于该发电船的进水口，而该连接管的外套管末端则具有一接设部而与该取水管的连接部相接合，并于该外套管与该内套管上各设有一个以上浮筒。
2. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述连接部的端面上环设有多个固定孔，该各复合管分别 以该连接部的固定孔相互对接，并借由若干锁固件分别穿设于该各连接 部的固定孔中以将该各复合管连结成一体。
3. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述连接部上的各连接通孔是呈朝外延伸状，并分别与该 复合管中的各波浪状内管相互对应并串接。
4 .根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述连接部壁缘上环设有若干个定位孔，而该复合管分别 以一定位件锁设于该复合管与该连接部壁缘上的各定位孔中。
5. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述复合管上、下两端的连接部间是接设有多个由聚乙烯 树脂所包覆的钢索，以顶撑于该复合管的两端。
6. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，其特征在于所述复合管于使用时是利用一平压塔于该复合管的波浪状 内管中灌注有一具适当水压的水流，以使该复合管的管壁膨胀并增强该 复合管的结构强度。
7. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述外套管的浮筒所提供的浮力是大于该取水头、该取水 管及该外套管于水中的总重量，且借由调整该内套管的浮筒浮力即可使 该内套管能够于该外套管中进行一伸縮位移。
8. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述外套管的外周围设有多个定滑轮，并以一固定钢缆的 一端绕设于该外套管的定滑轮上，再以一钢缆固定夹将该绕设于该定滑 轮上的固定钢缆予以固定，而该固定钢缆的另一端则沉至于海底，且于 该固定钢缆中分别设有一浮箱，以使该固定钢缆受该浮箱的浮力拉撑而 产生一水平力。
9. 根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统， 其特征在于所述发电船的周围连接有多个固定钢缆与浮箱，该固定钢 缆是以其一端接设于该发电船上，另一端则沉至于海底，该各固定钢索 中分别设有该浮箱。
10.根据权利要求9所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系 统，其特征在于所述于该发电船的船底装设有多个沉箱，且该等沉箱 是用以提供一垂直向重力。
11 .根据权利要求1所述的海洋温差发电厂的海底冷水管取水系 统，其特征在于所述外套管外周围上设有多支延伸管，各延伸管分别 与所述取水管中的波浪状内管相互对应，而该延伸管以其一端与所述取 水管中的波浪状内管相接，该延伸管的另一端则往上延伸至该内套管上 并接设于该发电船中。
全文摘要
一种海洋温差发电厂的海底冷水管取水系统，是用以装设于一发电船的冷水进水口，该冷水管包含有一取水头；一取水管，是由多个复合管所串接而成，其中该各复合管分别由多个波浪状内管依序排列而成一管状形态；一连接管，是由一外套管与一内套管所相互套接而成，该连接管是以其内套管接合于发电船的冷水进水口，而该连接管的外套管末端则与该取水管的连接部相接合。本发明具有可传递大量海底深层的低温海水，以供商业运转电厂的优点，并具有坚固的结构强度，并可承受海水洋流的侵袭而不易损坏。
文档编号F24J3/06GK101539347SQ200810052490
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者郭芳声 申请人:郭芳声