本發(fā)明公開了一種海水波浪能淡化系統(tǒng)，是一種應(yīng)用于廣闊海洋、電能及淡水缺乏區(qū)域，利用海洋波浪能和壓縮空氣協(xié)同實(shí)現(xiàn)海水的反滲透膜式淡化的淡化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界能源危機(jī)和近海資源逐步開發(fā)，遠(yuǎn)洋魚類及深海石油資源的開發(fā)日益受到各國關(guān)注，我國先后出臺了“一帶一路”、以及《全國海洋經(jīng)濟(jì)規(guī)劃發(fā)展綱要》，旨在加速我國遠(yuǎn)洋資源的開發(fā)利用。然而，海上淡水缺乏和電力供給困難等問題，極大制約了遠(yuǎn)洋資源的開發(fā)利用，海水波浪能作為一種新興的清潔能源，蘊(yùn)含容量大，且與海水淡化天然耦合，已成為世界各國科研人員的重要研究方向。

目前，海水淡化主要采用反滲透膜淡化工藝，利用電能驅(qū)動提水泵完成淡化膜供水壓力恒定，以提高海水淡化效率和反滲透膜使用壽命，但海水淡化是高耗能產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)電力供給必將加劇環(huán)境污染和能源危機(jī)。同時(shí)，反滲透膜式海水淡化效率和使用壽命都與淡化壓力密切相關(guān)，但波浪能的間歇性和波動性極易導(dǎo)致膜淡化壓力變化，嚴(yán)重影響其使用壽命，儲能是有效解決波動功率平抑的有效方法，但常用的蓄電池和液壓等儲能方式，極易導(dǎo)致環(huán)境污染。壓縮空氣儲能是一種嚴(yán)格無污染的新型儲能方式，如何與波浪能以及海水淡化能量耦合，提升波浪能利用率、海水淡化效率是必須要解決的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對上述技術(shù)上的不足，提出的一種新型海水波浪能淡化系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：海水波浪能淡化系統(tǒng)包括兩正交浮子組、曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)、海水淡化、壓縮空氣儲能以及水氣存儲單元。兩正交浮子組根據(jù)波浪方向全方位捕獲波浪能，并經(jīng)曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)驅(qū)動淡化活塞上下運(yùn)動，完成海水吸入、海水淡化以及淡水和高壓濃鹽水排出，壓縮空氣儲能平抑波浪能波動性和間歇性問題，確保海水淡化恒壓高效轉(zhuǎn)化，提升反滲透膜淡化效率和使用壽命。

兩正交浮子組為兩組正交設(shè)置的捕獲裝置ⅰ和捕獲裝置ⅱ，捕獲裝置包括兩圓柱體浮子、浮子聯(lián)桿、俯仰中軸、俯仰齒輪、錐形齒輪ⅰ、水平聯(lián)軸以及調(diào)向結(jié)構(gòu)。所述圓柱體浮子在海浪浮力和激蕩力共同作用下，上下運(yùn)動捕獲波浪能，驅(qū)動浮子聯(lián)桿作俯仰運(yùn)動，并由俯仰中軸、俯仰齒輪以及錐形齒輪ⅰ協(xié)同轉(zhuǎn)化成水平聯(lián)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，水平聯(lián)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)調(diào)向結(jié)構(gòu)與曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)機(jī)械耦合，驅(qū)動淡化活塞運(yùn)動完成海水淡化。所述調(diào)向結(jié)構(gòu)包括內(nèi)嵌電磁離合器ⅱ的錐形齒輪ⅱ以及內(nèi)嵌電磁離合器ⅰ的牽引齒輪，錐形齒輪ⅱ經(jīng)電磁離合器ⅱ與捕獲裝置ⅰ的水平聯(lián)軸耦合，將捕獲裝置ⅰ捕獲能量傳遞至牽引齒輪；所述牽引齒輪內(nèi)嵌電磁離合器ⅰ與捕獲裝置ⅱ水平聯(lián)軸同軸耦合，將捕獲裝置ⅱ捕獲能量傳遞至牽引齒輪，牽引齒輪外齒為錐形結(jié)構(gòu)，與錐形齒輪ⅱ機(jī)械耦合，所述電磁離合器根據(jù)波浪方向改變耦合至牽引齒輪的捕獲裝置數(shù)量；所述曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)上端和牽引齒輪剛性聯(lián)接，下部經(jīng)約束軸承和淡化活塞剛性聯(lián)接，完成牽引齒輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動到淡化活塞上下運(yùn)動的轉(zhuǎn)化。

海水淡化包括淡化活塞、淡水腔以及淡化腔，所述淡化活塞為內(nèi)嵌反滲透膜的圓柱體活塞，在曲柄聯(lián)桿推動下分離淡水和濃鹽水，縱向設(shè)置多個(gè)空心圓柱型淡化通道，將淡水送入淡水腔；所述淡水腔包括淡化活塞以及淡水腔內(nèi)壁，用于存儲淡化活塞下移產(chǎn)生的淡水；淡水腔上端設(shè)置淡水排出閥，在淡化活塞上移過程中將淡化后的淡水送入淡水存儲室存儲。所述淡化腔是海水淡化主要場所，由淡化活塞、淡化腔內(nèi)壁、海水進(jìn)入通道以及淡化腔底板構(gòu)成，淡化活塞由曲柄聯(lián)桿以及壓縮空氣儲能共同作用，完成海水吸入、海水淡化以及淡水排出；所述海水進(jìn)入通道為圓環(huán)式柱狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)嵌圓環(huán)式柱狀大氣進(jìn)出通道，海水進(jìn)入通道上端設(shè)置海水進(jìn)入閥ⅰ，下端設(shè)置海水進(jìn)入閥ⅱ，控制海水進(jìn)入淡化腔的流量；所述淡化腔底板為外套在大氣進(jìn)出通道的圓盤式固定端板，用于支撐淡化海水質(zhì)量以及反滲透膜淡化壓力；淡化腔底板設(shè)置圓盤式端蓋，由內(nèi)嵌在端板上的電磁鐵控制，用于開關(guān)圓環(huán)式濃鹽水排出通道ⅰ。

壓縮空氣儲能包括大氣進(jìn)出通道、壓縮活塞、壓縮腔、膨脹腔以及中心浮球。所述大氣進(jìn)出通道為圓環(huán)式柱狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在兩活塞聯(lián)桿運(yùn)動通道的外側(cè)，上端與大氣相連，下端經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ和壓縮腔相聯(lián)，控制吸入氣體流量；所述壓縮活塞為耐鹽腐蝕的扁平圓柱體活塞，與淡化活塞剛性聯(lián)接，內(nèi)嵌濃鹽水排出通道ⅱ，濃鹽水排出閥ⅰ控制濃鹽水排出流量，壓縮活塞上側(cè)為膨脹腔室，下側(cè)為壓縮腔室，調(diào)控膨脹腔室和壓縮腔室氣體壓力，確保反滲透膜淡化壓力恒定；所述壓縮腔由壓縮活塞、壓縮腔內(nèi)壁以及壓縮腔底板共同構(gòu)成，壓縮活塞下移，將多余波浪能轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能，氣壓逐步升高，直至超過中心浮球氣壓，單向閥ⅰ開啟，壓縮空氣儲存至中心浮球；所述膨脹腔由淡化腔底板、壓縮活塞、膨脹腔內(nèi)壁以及大氣進(jìn)出通道外側(cè)共同構(gòu)成，中心浮球內(nèi)壓縮氣體經(jīng)電磁流量閥ⅱ進(jìn)入膨脹腔做功，助推淡化活塞下移，確保反滲透膜淡化壓力恒定，海水淡化結(jié)束，高壓濃鹽水經(jīng)淡化腔底板進(jìn)入膨脹腔，助推壓縮活塞下移，進(jìn)一步壓縮空氣儲能；所述中心浮球用于存儲壓縮空氣，同時(shí)為海水淡化設(shè)備提供浮力支撐，確保波浪能捕獲裝置水平基準(zhǔn)穩(wěn)定。

水氣存儲單元包括壓儲氣室、淡水存儲室以及光伏電池。所述壓儲氣室固定在淡水存儲室下方，存儲壓縮氣體，并為淡水存儲室提供浮力支撐，經(jīng)壓縮氣體通道和中心浮球相聯(lián)，壓縮氣體通道上設(shè)置氣體雙向流動的渦旋機(jī)，用于調(diào)控中心浮球氣壓，有效提升壓縮空氣儲能效率。所述淡水存儲室位于壓儲氣室上側(cè)，由壓儲氣室提供的浮力支撐，并經(jīng)淡水通道和淡水排出閥與淡水腔相連，淡水通道上設(shè)置單向閥ⅱ；淡水存儲室上側(cè)設(shè)置直流抽水泵，負(fù)責(zé)為遠(yuǎn)洋輪船等用戶提取淡水。所述光伏電池設(shè)置在淡水存儲室上端，內(nèi)設(shè)磷酸鐵鋰蓄電池，為海水波浪能淡化系統(tǒng)的電磁閥、電磁鐵、電磁離合器、直流抽水泵以及渦旋機(jī)提供電源支持。

本發(fā)明帶來的有益效果是：

1)將反滲透膜式海水淡化和波浪能捕獲一體化設(shè)計(jì)，海水吸入和淡水排出一體化完成，引入了基于海水勢能的自吸入機(jī)制，省卻了傳統(tǒng)海水淡化重要耗能設(shè)備——提水泵的使用，極大降低海水淡化功率消耗。

2)內(nèi)置反滲透膜的多孔淡化活塞，下移運(yùn)動實(shí)現(xiàn)濃鹽水和淡水自動分離，極大簡化了海水淡化環(huán)節(jié)；特別是濃鹽廢水的排出機(jī)制，濃鹽水廢壓能助推空氣壓縮，提供了一種新型高壓濃鹽水能量回收途徑，極大提高了海水淡化效率以及波浪能利用效率。

3)將淡化活塞和壓縮活塞一體化設(shè)計(jì)，動態(tài)調(diào)控膨脹腔和壓縮腔內(nèi)氣體壓力，有效平抑波浪能的波動性和間歇性問題對膜淡化性能影響，極大提高了海水淡化效率和反滲透膜使用壽命。

4)本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、可移動、易維護(hù)、抗海浪沖擊性強(qiáng)，海水淡化效率高并具有穩(wěn)定淡水供給等優(yōu)點(diǎn)，必將大幅推動海水波浪能淡化系統(tǒng)的實(shí)用化。

附圖說明

圖1海水波浪能淡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2兩正交浮子組俯視圖。

圖3兩正交浮子組和曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖4淡化活塞結(jié)構(gòu)圖。

圖5淡化腔底板剖面圖。

圖6海水進(jìn)入通道和大氣進(jìn)出通道剖面圖。

圖7淡化系統(tǒng)多種模式選擇流程圖。

圖中標(biāo)號說明：1.海水進(jìn)入閥ⅰ，2.海水進(jìn)入閥ⅱ，3.電磁鐵，4.濃鹽水排出閥ⅰ，5.濃鹽水排出閥ⅱ，6.電磁流量閥ⅱ，7.大氣進(jìn)出閥ⅰ，8.電磁流量閥ⅰ，9.大氣進(jìn)出閥ⅱ，10.單向閥ⅰ，11.淡化活塞，12.壓縮活塞，13.淡水腔，14.淡化腔，15.膨脹腔，16.壓縮腔，17.曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)，18.光伏電池，19.保護(hù)罩，20.淡水排出閥，21.圓柱體浮子，22.中心浮球，23.固定地錨，24.壓儲氣室，25.淡水存儲室，26.直流抽水泵，27.圓盤式端蓋，28.單向閥ⅱ，29.渦旋機(jī)，30.浮子聯(lián)桿，31.俯仰中軸，32.俯仰齒輪，33.錐形齒輪ⅰ，34.錐形齒輪ⅱ，35.水平聯(lián)軸，36.淡水通道，37.牽引齒輪，38.約束軸承，39.電磁離合器ⅰ，40.電磁離合器ⅱ，41.淡化通道，42.反滲透膜，43.大氣進(jìn)出通道，44.海水進(jìn)入通道，45.濃鹽水排出通道ⅰ，46.淡化腔底板，47.濃鹽水排出通道ⅱ，48.壓縮腔底板，49.壓縮氣體通道，50.活塞聯(lián)桿運(yùn)動通道；a-a’.淡化腔底板剖面,b-b’.海水進(jìn)入通道和大氣進(jìn)出通道剖面。

變量說明：h海浪波高，hmin啟動波浪高度，pw.波浪能捕獲功率，pd淡化功率，pe膨脹功率，pc.壓縮功率。

注：h＜hmin時(shí)海浪蘊(yùn)含能量少，無捕獲價(jià)值。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明所公布的海水波浪能淡化系統(tǒng)(如圖1)包括兩正交浮子組(包括圓柱體浮子21、浮子聯(lián)桿30、俯仰中軸31、俯仰齒輪32、錐形齒輪ⅰ33、水平聯(lián)軸35、錐形齒輪ⅱ34、電磁離合器ⅰ39、電磁離合器ⅱ40、牽引齒輪37)、曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)17、海水淡化(淡化活塞11、淡水腔13、淡化腔14、海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2、海水進(jìn)入通道44、淡化通道41、反滲透膜42、淡水排出閥20、電磁鐵3、圓盤式端蓋27、濃鹽水排出通道ⅰ45)、壓縮空氣儲能(壓縮活塞12、壓縮腔16、膨脹腔15、中心浮球22、大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)出閥ⅱ9、大氣進(jìn)出通道43、單向閥ⅰ10、電磁流量閥ⅰ8、電磁流量閥ⅱ6)、水氣存儲單元(壓儲氣室24、渦旋機(jī)29、壓縮氣體通道49、淡水存儲室25、單向閥ⅱ28、淡水通道36、直流抽水泵26、光伏電池18)。

所述兩正交浮子組中圓柱體浮子21在海浪浮力和激蕩力共同作用下，上下運(yùn)動捕獲波浪能，驅(qū)動浮子聯(lián)桿30俯仰，經(jīng)俯仰中軸31、俯仰齒輪32以及錐形齒輪ⅰ33，將俯仰運(yùn)動轉(zhuǎn)化為水平聯(lián)軸35的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；水平聯(lián)軸35的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)錐形齒輪ⅱ34、電磁離合器ⅰ39以及電磁離合器ⅱ40轉(zhuǎn)化為牽引齒輪37的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲柄聯(lián)桿結(jié)構(gòu)17上端和牽引齒輪37剛性聯(lián)接，下部經(jīng)約束軸承38和淡化活塞11剛性聯(lián)接，將牽引齒輪37的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化至淡化活塞11上下運(yùn)動，驅(qū)動海水淡化。

所述海水淡化由淡化活塞11上下運(yùn)動，完成海水吸入、海水淡化以及淡水排出。外界海水經(jīng)海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2以及海水進(jìn)入通道44進(jìn)入淡化腔14，助推淡化活塞11上移；淡化腔14內(nèi)的海水在淡化壓力作用下，經(jīng)淡化通道41以及反滲透膜42淡化為淡水，進(jìn)入淡水腔13，并隨淡化活塞11的上移，經(jīng)淡水排出閥20排出；淡化腔14內(nèi)的濃鹽水，在電磁鐵3開啟圓盤式端蓋27的作用下，經(jīng)濃鹽水排出通道ⅰ45排入膨脹腔15，助推壓縮活塞12下移，直至壓縮活塞12下移到壓縮腔底板48，膨脹腔15內(nèi)濃鹽水再經(jīng)濃鹽水排出閥ⅰ4、濃鹽水排出通道ⅱ47以及濃鹽水排出閥ⅱ5排出至大海。

所述壓縮空氣儲能由壓縮活塞12的上下運(yùn)動，完成壓縮儲能和膨脹助推，平抑波浪的波動功率，確保海水恒壓淡化。外界大氣經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7以及大氣進(jìn)出通道43進(jìn)入壓縮腔16，隨壓縮活塞12下移，將多余波浪能以壓縮空氣形式進(jìn)行存儲，隨著壓縮氣體壓力升高，單向閥ⅰ10打開，高壓氣體存儲至中心浮球22；中心浮球22內(nèi)高壓氣體，分別電磁流量閥ⅰ8和電磁流量閥ⅱ6進(jìn)入壓縮腔16和膨脹腔15，壓縮氣體膨脹釋能，調(diào)控淡化腔14內(nèi)壓力，膨脹助推壓縮活塞12和淡化活塞11運(yùn)動，確保淡化腔14內(nèi)氣壓恒定。

所述水氣存儲單元用于存儲淡水和壓縮空氣，同時(shí)壓縮空氣為淡水提供浮力支持。壓儲氣室24經(jīng)渦旋機(jī)29、壓縮氣體通道49與中心浮球22聯(lián)通，渦旋機(jī)29用于調(diào)控中心浮球22內(nèi)氣壓，確保壓縮儲能和膨脹釋能無過欠壓縮和膨脹損耗；淡水存儲室25經(jīng)單向閥ⅱ28和淡水通道36，匯總收集淡水，并經(jīng)直流抽水泵26供給外界需求；光伏電池18內(nèi)設(shè)磷酸鐵鋰蓄電池，為海水波浪能淡化系統(tǒng)的電磁閥、電磁鐵、電磁離合器、直流抽水泵以及渦旋機(jī)提供電源支持。

波浪的間歇性和波動性極易導(dǎo)致海水淡化壓力波動，嚴(yán)重影響海水淡化效率以及膜使用壽命，為此調(diào)控壓縮空氣儲能狀態(tài)，平抑波動功率對海水淡化壓力影響，系統(tǒng)存在波浪海水淡化、波浪壓縮海水淡化、波浪膨脹海水淡化以及水壓膨脹海水淡化四種工作模式，如圖7所示，工作模式判定是基于波浪工況、中心浮球氣壓、以及實(shí)時(shí)計(jì)算獲取的pw、pc、pe以及pd進(jìn)行的。

當(dāng)pw＝pd時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在獨(dú)立波浪海水淡化模式；

當(dāng)pw>pd，調(diào)控壓縮功率pc，波浪能的多余功率以壓縮空氣形式存儲，使pw-pc＝pd，系統(tǒng)運(yùn)行在波浪壓縮海水淡化模式；

當(dāng)pw<pd，調(diào)控膨脹功率pe，使pw+pe＝pd，波浪能差額功率由高壓氣體膨脹補(bǔ)充，系統(tǒng)運(yùn)行在波浪膨脹海水淡化；

當(dāng)h<hmin時(shí)，波浪蘊(yùn)含能量較小，海水淡化所需能量完全有壓縮空氣儲能提供，系統(tǒng)運(yùn)行在水壓膨脹海水淡化。

1、獨(dú)立波浪海水淡化

當(dāng)海況良好時(shí)，系統(tǒng)捕獲波浪能基本滿足海水淡化要求，圓柱體浮子21上仰主要進(jìn)行海水吸入、大氣吸入以及淡水排出；下俯主要進(jìn)行海水淡化、濃鹽水廢壓利用及排出。

圓柱體浮子21在波浪作用下上仰，波浪機(jī)械能、水勢能和大氣動能，共同驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12上移。海水在水勢能作用下，經(jīng)海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2進(jìn)入淡化腔14，外界大氣經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7進(jìn)入壓縮腔16，淡水腔14內(nèi)的淡水隨淡化活塞11上移，經(jīng)淡水排出閥20逐步排出，并在淡化活塞11上移至淡水腔13頂部時(shí)，海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2以及淡水排出閥20關(guān)閉。圓柱體浮子21上仰至上限，上仰結(jié)束。

圓柱體浮子21在波浪作用下下俯，波浪機(jī)械能驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12下移，進(jìn)行海水淡化。海水通過淡化活塞11內(nèi)嵌的淡化通道41和反滲透膜42將淡水送入淡水腔13，隨著淡化活塞12逐步下移至淡化下限位置，海水淡化完成，此時(shí)電磁鐵3啟動，圓盤式端蓋27上移，淡化腔13內(nèi)殘留的高壓濃鹽水，經(jīng)濃鹽水排出通道ⅰ45自動進(jìn)入膨脹腔15，此時(shí)海水淡化完成，系統(tǒng)進(jìn)入濃鹽水廢壓利用階段，大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9關(guān)閉，壓縮活塞12在波浪機(jī)械能和濃鹽水廢壓能共同作用下開始壓縮氣體，隨著壓縮氣體氣壓升高，高壓氣體經(jīng)單向閥ⅰ10進(jìn)入中心浮球22進(jìn)行存儲，壓縮活塞12下移至壓縮腔16底部，濃鹽水在自身廢壓作用下，經(jīng)濃鹽水排出閥ⅰ4、濃鹽水排除通道ⅱ47以及濃鹽水排出閥ⅱ5排出，直至濃鹽水全部排出，濃鹽水排出閥ⅰ4和濃鹽水排出閥ⅱ5關(guān)閉，圓柱體浮子21下俯至下限，下俯結(jié)束。

2、波浪壓縮海水淡化

當(dāng)波浪較大，系統(tǒng)捕獲波浪能超過海水淡化所需能量時(shí)，多余能量以壓縮空氣形式儲存在中心浮球22。圓柱體浮子21上仰主要進(jìn)行海水和大氣的吸入以及淡水排出；下俯主要進(jìn)行海水淡化、濃鹽水廢壓利用、濃鹽水排出以及壓縮空氣儲能。

圓柱體浮子21在波浪作用下上仰，波浪機(jī)械能、水勢能和大氣動能，共同驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12上移。海水在水勢能作用下，經(jīng)海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2進(jìn)入淡化腔14，外界大氣經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7進(jìn)入壓縮腔16，淡水腔13內(nèi)的淡水隨淡化活塞11上移，經(jīng)淡水排出閥20逐步排出，并在淡化活塞11上移至淡水腔13頂部時(shí)，海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2、大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9以及淡水排出閥20關(guān)閉，圓柱體浮子21上仰至上限，上仰結(jié)束。

圓柱體浮子21在波浪作用下下俯，波浪機(jī)械能驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12下移，多余波浪能以壓縮空氣形式儲存，消納多余功率確保淡化壓力恒定。海水通過淡化活塞11內(nèi)嵌的淡化通道41和反滲透膜42，將淡水送入淡水腔13；隨著淡化活塞12逐步下移至淡化下限位置，海水淡化完成，此時(shí)電磁鐵3開啟，圓盤式端蓋27上移，淡化腔14內(nèi)殘留的高壓濃鹽水，經(jīng)濃鹽水排出通道ⅰ45自動進(jìn)入膨脹腔15，壓縮活塞12在波浪機(jī)械能和濃鹽水的廢壓能共同作用下壓縮氣體，氣體氣壓逐步升高，經(jīng)單向閥ⅰ10存儲至中心浮球22，壓縮活塞12最終下移至壓縮腔16底部，濃鹽水在自身廢壓作用下，經(jīng)濃鹽水排出閥ⅰ4、濃鹽水排出通道ⅱ47以及濃鹽水排出閥ⅱ5排出，當(dāng)圓柱體浮子21下俯至下限，下俯結(jié)束。

3、波浪膨脹海水淡化

當(dāng)波浪較小，系統(tǒng)捕獲的波浪能低于海水淡化所需能量時(shí)，不足的能量由中心浮球22內(nèi)高壓氣體，膨脹助力補(bǔ)充。圓柱體浮子21上仰主要進(jìn)行海水和大氣的吸入、淡水排出以及膨脹氣體的排出，下俯主要進(jìn)行海水淡化、膨脹助力、濃鹽水廢壓利用及排出。

圓柱體浮子21在波浪作用下上仰，波浪機(jī)械能、水勢能和大氣進(jìn)入的動能，共同驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12上移。海水在水勢能作用下，經(jīng)海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2進(jìn)入淡化腔14，外界大氣經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7進(jìn)入壓縮腔16，淡水腔13內(nèi)的淡水隨淡化活塞11上移，經(jīng)淡水排出閥20逐步排出，同時(shí)膨脹腔15內(nèi)壓縮氣體也在壓縮活塞12的推動下，經(jīng)大氣進(jìn)入閥ⅱ9排出，并在淡化活塞11上移至淡水腔13頂部時(shí)，海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2以及淡水排出閥20關(guān)閉，圓柱體浮子21上仰至上限，上仰結(jié)束。

圓柱體浮子21在波浪作用下下俯，波浪機(jī)械能以及氣體膨脹能共同驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12下移，進(jìn)行海水淡化。海水通過淡化活塞11內(nèi)嵌的淡化通道41和反滲透膜42將淡水送入淡水腔13，同時(shí)，中心浮球22內(nèi)氣體經(jīng)電磁流量閥ⅱ6進(jìn)入膨脹腔15，膨脹助推活塞下移，壓縮腔內(nèi)氣體無阻經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9自動排出，淡化活塞12逐步下移至淡化下限位置，海水淡化完成，此時(shí)進(jìn)入至濃鹽水廢壓利用階段，此時(shí)大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9關(guān)閉，電磁鐵3開啟，圓盤式端蓋27上移，淡化腔13內(nèi)殘留的高壓濃鹽水經(jīng)濃鹽水排出通道ⅰ45自動進(jìn)入膨脹腔15，壓縮活塞12在波浪機(jī)械能和濃鹽水的廢壓能共同作用下，壓縮氣體氣壓升高，并經(jīng)單相閥ⅰ10進(jìn)入中心浮球22存儲，直至壓縮活塞12下移至壓縮腔16底部，濃鹽水在自身廢壓的作用下，通過濃鹽水排出閥ⅰ4、濃鹽水排除通道ⅱ47以及濃鹽水排出閥ⅱ5排出。圓柱體浮子21下俯至下限，下俯結(jié)束。

4、水壓膨脹海水淡化

當(dāng)波浪極小，波浪能沒有捕獲價(jià)值時(shí)，活塞11上移所需的能量由水勢能、大氣動能以及氣體膨脹能共同提供，下俯過程所需能量完全由氣體膨脹能提供。活塞上移主要進(jìn)行海水吸入、淡水排出、膨脹助推以及膨脹氣體的排出，下移主要進(jìn)行海水淡化、膨脹助推以及濃鹽水廢壓利用及排出。

淡化活塞上移過程，水勢能、大氣進(jìn)入動能以及壓縮氣體膨脹能共同驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12上移。海水在水勢能作用下，經(jīng)海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2進(jìn)入淡化腔14，中心浮球22內(nèi)壓縮氣體經(jīng)電磁流量閥ⅰ8進(jìn)入壓縮腔16，膨脹做功助推壓縮活塞12和淡化活塞11上移，淡水腔13內(nèi)的淡水隨淡化活塞11的上移，經(jīng)淡水排出閥20排出，膨脹腔15內(nèi)氣體在壓縮活塞12推動下，經(jīng)大氣進(jìn)入閥ⅱ9排出，直至淡化活塞11上移至淡水腔13頂部，海水進(jìn)入閥ⅰ1、海水進(jìn)入閥ⅱ2、電磁流量閥ⅰ8以及淡水排出閥20關(guān)閉，淡化活塞11上移至上限，上移結(jié)束。

淡化活塞下移過程，氣體膨脹能驅(qū)動淡化活塞11和壓縮活塞12下移，進(jìn)行海水淡化。中心浮球22內(nèi)氣體經(jīng)電磁流量閥ⅱ6進(jìn)入膨脹腔15，推動壓縮活塞12下移，帶動淡化活塞11下移，海水在淡化活塞11的壓力下，通過淡化活塞11內(nèi)嵌的淡化通道41和反滲透膜42，將淡水送入淡水腔13，壓縮腔16內(nèi)氣體無阻經(jīng)大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9自由排出，淡化活塞11逐步下移至淡化下限位置，海水淡化完成，此時(shí)進(jìn)入濃鹽水廢壓利用階段，大氣進(jìn)出閥ⅰ7、大氣進(jìn)入閥ⅱ9關(guān)閉，此時(shí)電磁鐵3開啟，圓盤式端蓋27上移，淡化腔13內(nèi)殘留的高壓濃鹽水經(jīng)濃鹽水排出通道ⅰ45自動進(jìn)入膨脹腔15，壓縮腔16內(nèi)氣體在濃鹽水的廢壓能作用下進(jìn)行壓縮，高壓氣體經(jīng)單向閥ⅰ10進(jìn)入中心浮球22，直至壓縮活塞12下移至壓縮腔16底部，濃鹽水在自身廢壓的作用下經(jīng)濃鹽水排出閥ⅰ4、濃鹽水排出通道ⅱ47以及濃鹽水排出閥ⅱ5排出，淡化活塞11下移至下限，下移結(jié)束。