KR101395962B1 - 하이드로 컬럼 - Google Patents

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Abstract

복동식이며 수직으로 자동 조정하는 자흡식 중력파 수중 펌프는, 도 4A에 도시된 것과 같은 잠수된 컬럼 플랫폼을 포함하며, 잠수 컬럼 플랫폼(22)은 밧줄(28)로 고정되거나, 웨이트(29)에 피벗으로 고정되거나, 해저(31)에 고정될 수 있다. 이 컬럼 플랫폼(22)은 추가의 잠수된 물 충전 컬럼 챔버(23) 내에 통합되어 수압 조류 조정가능한 컬럼 플랫폼으로서 작동할 수 있다. 중력파 펌프(9)는, 파 운동 형태의 파동 에너지를 이용하여 플로트(2)를 변위시키고, 펌프 왕복 피스톤(12)을 상승시키며, 파도가 지나갈 때 중력을 이용하여 피스톤을 누르는 파동 에너지 변환기이다. 펌프는 배관을 통해 운반된 물을 100 미터 이상의 수두까지 가압시킬 수 있고, 그에 따라 조정될 때 1인치당 150 파운드를 초과하는 압력을 토출할 수 있다.

Description

하이드로 컬럼{HYDRO COLUMN}
본 발명은, 컬럼이 묶이거나 피벗에 의해 배치되거나 해저에 고정되는, 잠수된 컬럼 플랫폼(submerged column platform)을 포함하는 자흡식 중력파 수중 펌프(self priming gravity wave water pump)에 관한 것이다. 잠수된 컬럼 플랫폼은 추가의 잠수 컬럼 챔버 내에 통합되어, 자흡식 자동 조정 왕복형 복동(double acting) 중력파 펌프를 포함하는 수압 제어식 조수 및 폭풍으로 조정가능한 컬럼 플랫폼으로서 동작한다. 중력파 펌프는, 파형 운동 형태의 파동 에너지를 이용하여 플로트를 이동시켜 펌프 피스톤을 상승시키는 파동 에너지 변환기이며, 중량에 의해 피스톤을 밀어내리는 중력을 이용한다. 이 펌프는, 물을 100 미터 이상의 수두(水頭)까지 퍼올릴 수 있고, 그에 따라 조정되는 경우 1 평방인치당 150 파운드를 초과하여 압력을 상승시킬 수 있다.
이 펌프는 거의 완전히 잠기며, 파고가 증가할 때 펌프 피스톤을 상승시키기 위해 부력 변위를 이용하고, 파도가 통과할 때 펌프 피스톤을 밀어내리기 위해 중량(heavy weight) 형태의 중력을 이용하여, 가압 상태로 물을 퍼올리도록 설계되어 있다. 거의 완전히 잠긴 자흡식 자동 조정 펌프를 지지하기 위해 잠수 플랫폼을 형성하는 잠수 컬럼은, 단단히 고정되거나 피벗상에 장착되거나 묶여질 수 있다. 수중 또는 육상의 급수탑으로 물이 퍼올려질 수 있거나, 또는 수원지 상부의 100 미터 영역의 육상 저수지로 퍼올려질 수 있고, 여기서 물이 수차(water turbine)를 구동시켜 수력 전기를 생성하거나 또는 기계 장치를 구동시키거나, 또는 물이 본래의 수원지로 복귀되기 전에 역삼투 플랜프(reverse osmosis plant)를 구동시킬 수 있다. 물의 요구량에 따라 수량을 증가시키기 위해 개개의 펌프의 수를 증가시킬 수 있고, 부표 및 충격 보호 링과 아마도 웨이트(weight)만이 수면 위로 보이므로, 미관상 불량이 매우 적고, 펌프와 관련된 모든 수압 작용 및 윤활은 펌프를 통과하는 수원을 이용하고 오일이 사용되지 않으므로, 기름 오염이 100% 없게 된다.
이점.
펌프의 낮은 프로파일(low profile)의 플로트는 주위의 물에서 눈에 잘 띄지 않는다.
(육상에서 제작된) 중량의 묶이고 잠수된 에어 캡티브(air captive) 컬럼 플랫폼 및 펌프를 해저에 배치하는 작업은, 눈에 거슬리는 고가의 고정 구조물을 연안(offshore) 해저에 건설하는 것보다 훨씬 용이하고 더 경제적이다.
선박은, 강한 구조물과 충돌하는 것보다는 묶인 펌프와 우연히 충돌하는 것으로부터 받는 손상이 아마 더 적을 것이다.
펌프는 퍼올리는 물에 의해 윤활된다.
동일한 펌프의 매우 단순하고 유사한 부품들의 이점은, 풍력 터빈보다 더 저가로 대량 생산될 수 있고, 펌프에 관련되는 기어박스나 유압유가 없으며, 펌프들을 개별적으로 또는 작은 그룹으로 전기 공급을 거의 또는 전혀 중단하지 않은 상태로, 들어올리고, 분리하고, 수리하고, 재연결하고, 재설치할 수 있고, 펌프의 분리로부터 유출 오염이 발생하지 않는다는 것이다.
수중에 설치하는 것을 용이하게 하는 개개의 펌핑 유닛으로서 유사한 사양의 펌프들이 사용되며, 이 펌프들은 해저에 적재된 강성 또는 가요성 파이프에 의해 연결 또는 그룹 연결되거나 연결되지 않을 수도 있고, 이 파이프들은 가압하의 펌핑된 물을 저수탑으로 또는 100 미터 수두까지의 육상 저수지로 운반한다.
물을 수두까지 펌핑하는 것의 이점은, 저장된 물이, 특히 비상 요건을 충족시키기 위해 이용가능한 잠재적 킬로와트 시간을 한눈에 보면서 제어 가능하다는 이점을 갖는 유용한 에너지원이 된다는 것을 의미한다.
파동 에너지원은 태양과 바람이며, 이 에너지원은 풍력 터빈에 동력을 공급하는데도 사용되지만, 중력 파동 펌프에 의해 공급되는 저장된 물의 수두가, 바람이 줄어든 후에 수차를 구동시키기 위해 이용가능한 청정 에너지로서 사용될 수 있다.
수력 발생 전기는 공지되고 입증된 기술이며, 높은 수두의 이점은, 육상 설비에서 기어박스 없이 발전기를 직접 구동시키는 고속의 수차가 발전기의 유지보수 비용을 감소시키고, 이동 부품이 적다는 것을 의미하며,
발전 설비를 건설하고 유지하기 위한 육상 접근법은, 초기 진행 비용을 상당히 감소시킨다.
발명의 실례들을 첨부 도면을 참조하면서 설명할 것이다.
도 1A는 낮은 파도위치에서 사용되는 단단히 고정된 중력파 펌프를 도시한다.
도 2A는 웨이트에 고정된 선회 중력파 펌프를 도시한다.
도 3A는 웨이트에 고정된 묶인 중력파 펌프를 도시한다.
도 4A는 묶인 조정가능한 컬럼 파 펌프를 도시한다.
도 5A는 해저에 고정된 선회식 중력파 펌프를 도시한다.
도 6A는 떠있는 에어 침수 밸브를 도시하고 있다.
도 7A는 펌프의 구형 밸브 및 밸브 시트를 도시하고 있다.
가장 단순한 형태의 중력파 펌프가 도 1A에 도시되어 있다. 목재, 금속, 콘크리트 또는 복합 재료로 구성되고 비 부력설이고 조정불가능하며 거의 수직인 컬럼 플랫폼(22)이, 이용가능한 수면 높이(01)의 평균 높이 이하인 미리결정된 고정 높이에서, 해저, 하상, 하천 바닥 또는 저수지 바닥(31)에 단단히 고정되거나 밀어 넣어진다. 이 컬럼의 상부에 고정 플랜지(16)가 설치되고, 주위의 수위에 따라 자동 조정되는 잠수된 중력파 펌프(9)가, 정합 플랜지(15)를 관통해서 고정 플랜지(16)에 볼트로 고정된다.
도 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A의 펌프(9)는 금속 또는 복합 재료로 구성될 수 있다. 도 1A 내지 6A에서 완충부(1)를 갖는 플로트(2)는, 금속이나 복합 재료 또는 콘크리트나 다른 재료로 구성될 수 있고, 플로트(2)는 피봇으로 고정될 수 있거나, 피스톤의 직경의 거의 절반인 왕복 연결 부재(5)에 단단히 고정될 수 있으며, 이 연결 부재(5)는 실린더(9)의 상부에 있는 특수 스크레이퍼 워터 시일(6)을 통과하고 피스톤(12)에 연결되며, 플로트(2)의 부력 변위에 의해서 주변 수위까지 자동조정되고, 그것의 지정된 자동 조정의 이동은, 실린더(9)와 그것의 대응하는 연결 부재(5)의 길이를 제어하는 설계 변수와 조합된 선택 구역의 수로 데이터(hydrography data)에 의해 결정되고, 피스톤의 이동 한계는 완충 버퍼(4, 11)에 의해 보호된다. 이 펌프는 자흡식 복동 왕복 펌프이고, 실린더(9) 내의 복동 피스톤(12)에 연결된 연결 부재(5)와, 가장자리가 좁은 밸브 시트(07, 014)에서 절단된 부스러기 및 해초를 막아서 공통 매니폴드(10)로 보내는 자동 작동 수압 인렛 밸브(7, 14)(도 7A 참조)와, 가장자리가 좁은 밸브 시트(08, 013)에서 절단된 부스러기 및 해초를 막아서 공통 매니폴드(10)로 보내는 자동 작동 수압 아웃렛 밸브(8, 13)로 구성된다.
워터 밸러스트(water ballast)일 수 있는 도 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A의 웨이트(3)는 콘크리트나 복합 재료나 금속 또는 다른 재료로 구성될 수 있거나, 중량의 집합체를 수용하는 컨테이너일 수 있다. 웨이트(3)는 왕복 부재(5)에 피벗으로 고정될 수 있거나 또는 왕복 연결 부재(5)에 단단하게 고정될 수 있으며, 웨이트(3)는 부유 플로트(2)와 만나는 파도의 에너지에 의해 거의 수직방향으로 상승되고, 이에 의해 피스톤(12)을 상승시켜 인렛 밸브(14)를 통해 물을 흡수하고, 아웃렛 밸브(8)를 통해 가압상태로 물을 배수한다. 파도가 지나갈 때, 웨이트(3)는 피스톤(12)을 하방으로 복귀시켜 인렛 밸브(7)를 통해 물을 흡수하고, 아웃렛 밸브(13)를 통해 가압상태로 물을 배수하며, 이러한 피스톤(12)의 1회의 상승행정 및 1회의 하강행정이 하나의 완전 사이클이 되고, 펌프가 의도하는 잠수 상태에 있는 동안 실린더를 항상 물로 채워진 상태로 유지한다. 물이, 아웃렛 밸브(8) 및 아웃렛 밸브(13)로부터, 감압 밸브(101)에 의해 제어되는 미리결정된 최대 압력에서 매니폴트(10)를 통해 출구 파이프(17)로 들어가며, 물의 요구량까지 물이 계속 가압상태로 출구 파이프로 들어간다.
피스톤(12)이 실린더(9) 위로 이동하는 거리는, 부유 플로트(2)와 웨이트(3)가 파도에서 거의 수직방향으로 상승하는 거리이고, 피스톤(12)이 실린더 아래로 이동하는 거리는, 파도가 지나간 후에 부유 플로트(2)와 웨이트(3)가 골에서 거의 수직방향으로 하강하는 거리이다. 펌프(9)의 설계 길이는 의도하는 지리적 위치의 파고의 수로학적 기록과 일치할 것이며, 도 1A에 도시된 고정 컬럼(22)상의 펌프는 도 4A의 펌프 위치보다 낮은 파고의 지리적 위치에 위치하게 될 것이다. 보호 버퍼(11)는 피스톤의 상방향 이동을 제한하여, 이 지점에서 심한 파도가 지나갈 때까지 플로트(2)와 웨이트(3)가 잠수된 상태에 있고, 또한 보호 버퍼(4)는 하향 이동을 제한하여, 골의 깊이가 피스톤(12)의 행정을 초과하는 경우 웨이트(3)와 플로트(2)가 이 위치에 놓여지게 된다. 심한 파도나 골이 지나간 직후에, 자흡식 잠수 펌프가 직접 작동하여 물의 펌핑을 재개한다.
도 2A, 3A, 4A, 5A, 6A의 잠수된 에어 캡티브 컬럼(22)과, 도 4A의 조정가능한 침수 컬럼(flooded column)(23)은 금속이나 복합재 또는 다른 재료로 구성될 수 있다. 도 2A의 중력파 펌프(9)는 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)에 부착되고, 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼은 충분히 무거워야 하는 웨이트(29)에 끼워진 컬럼 베이스에서 피벗이나 받침 또는 고리(30)에 의해 수직방향으로 제어되며, 피벗이나 받침 또는 고리는 전체의 부유 부품(2, 21, 22)의 완전 상승을 억제하기에 충분한 정도로 강하고, 마찬가지로 피벗이나 받침 또는 고리(30)는 해저나 하저 또는 호수 바닥 또는 저수지 바닥(31)(도 5A)에 고정되므로 충분히 강해야 한다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 상단 하부 플랜지(16)에서, 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)은 이 잠수 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22) 둘레에 동일하게 부착된 항상 잠수된 에어 캡티브 칼라(21)에 의해 수중에서 거의 수직방향으로 지지되고, 이 에어 캡티브 칼라(21)는, 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)의 (만일 있다면)수중 중량과, 펌프(9)와 그것의 전체 부품(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. 9, 10, 101, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 조합된 수중 중량의 합보다 큰 중량의 물을 배수시키는 용적을 가져야 한다.
도 3A의 중력파 펌프(9)는 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)에 부착되고, 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)은, 상단이 컬럼 베이스에 부착되고 하단은 해저나 하저 또는 호수 바닥 또는 저수지 바닥(31)에 놓인 콘트리트나 금속 웨이트(29)에 고정되는 밧줄(28)에 의해 수직방향으로 제어되거나, 또는 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)은, 하저나 해저 또는 호수 바닥 또는 저수지 바닥(31)에 고정되는 밧줄(28)에 의해 수직방향으로 제어되며, 상기 밧줄은 체인(28) 또는 강철 케이블 또는 로프 또는 다른 사슬일 수 있고, 체인(28)이나 강철 케이블이나 로프 또는 다른 사슬은 평균 수위의 지리적 위치 깊이에 적합하도록 조정될 수 있으며, 이것은 파 펌프 조립체를 설치하기 위해 보다 깊은 깊이의 구역이 실용적이고 경제적일 수 있는 것을 의미한다. 상단 하부 플렌지(16)에서, 잠수된 에어 캡티브 컬럼(22)은, 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22) 둘레에 동일하게 부착된 항상 잠수된 에어 캡티브 칼라(21)에 의해 수중에서 거의 수직으로 지지된다. 이 에어 캡티브 칼라(21)는, 잠수된 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)의 수중 중량(있다면)과, 펌프(9)와 그것의 전체 부품(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. 9, 10, 101, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 28)의 조합된 수중 중량의 합보다 큰 중량의 물을 배수시키기에 충분히 큰 용적을 가져야 한다. 전체의 부력 부품(2, 21, 22)의 완전 상승을 억제하기에 충분한 정도로 밧줄(28)은 충분히 강해야 하고 웨이트(29)는 충분히 무거워야 한다.
도 4A의 중력파 펌프(9)는 잠수된 조정가능한 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)에 부착된다. 잠수된 침수 컬럼(23)은, 피벗이나 지주 또는 고리(도 2A 및 5A에서 컬럼(22)상의 피벗으로서), 또는 컬럼(23) 베이스에 부착된 도 4A와 같은 밧줄(28), 및 해저나 하저나 호수바닥이나 저수지 바닥(31)에 놓인 콘크리느 또는 금속 웨이트(29)에 고정된 밧줄(28), 또는 헤저나 하저나 호수바닥이나 저수지바닥(31)에 고정된 밧줄(28)에 의해서 수직방향으로 제어된다. 밧줄은 체인(28) 또는 강철 케이블 또는 로프 또는 다른 사슬일 수 있고, 체인(28) 또는 강철 케이블 또는 로프 또는 다른 사슬은 평균 수위의 지리적 위치 깊이에 적합하도록 조정될 수 있으며, 이것은, 파 펌프 조립체를 설치하기 위해 보다 깊은 깊이의 구역이 실용적이고 경제적일 수 있다는 것을 의미한다.
도 4A는, 상단 하부 플랜지(16)에서, 침수 컬럼 플랫폼(23)이, 잠수된 침수 컬럼(23)의 둘레에 동일하게 부착된 항상 잠수된 에어 캡티브 칼라(21)에 의해 수중에 거의 수직으로 지지되는 것을 도시하고 있고, 에어 캡티브 칼라(21)는 잠수된 침수 컬럼 플랫폼(23)의 잠수 중량과, 잠수된 조정가능한 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)의 잠수 중량(있다면)과, 펌프(9) 및 그의 전체 부품(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 101, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28)의 조합 잠수 중량의 합보다 큰 중량의 물을 이동시키기에 충분한 체적이어야 한다. 밧줄(28)은 충분히 강해야 하고, 웨이트(29)는 완전 잠수 상태에서 부유 부품(2, 21, 22)의 전체의 완전 상승을 억제하기에 충분한 정도로 무거워야 한다.
도 4A는, 중력파 펌프(9)를 지지하는 연장된 거의 수직방향 컬럼 플랫폼으로서 고정된 잠수 침수 컬럼 플랫폼(23)으로부터 상승할 수 있는 조정가능한 에어 캡티브 컬럼 플랫폼(22)을 도시하고 있다. 수직으로 연장된 컬럼 플랫폼(22)은, 주변 물의 수위 또는 조수 높이에 자동 위치하는 플로트(2)의 부력 변위에 의해서, 펌프(9)를 수직으로 연속 자동 위치설정하고, 이에 의해서 펌프가 조수(01)의 임의의 높이에서 유용한 파도를 최대로 이용하는 것이 가능하다. 도 4A는 캡티브 에어 컬럼 플랫폼(22)이, 침수 컬럼 챔버(23)의 내벽에 고정된 안내 베어링(20)과, 컬럼(22)의 둘레와 그것의 베이스에 고정된 컬럼 챔버(23)의 상부에 위치한 스크레이 퍼 방수 시일(19)을 통해 상하로 이동할 수 있는 것을 도시하고 있고, 컬럼(23)의 침수 챔버의 내벽에서 상하로 이동하는 안내 베어링(24)이 도시되어 있다.
도 4A는, 에어 캡티브 컬럼(22)이, 잠수된 침수 컬럼 플랫폼(23)의 베이스에서, 감압 아웃렛 밸브(26)와 흡입 릴리프(suction relief) 밸브(25)에 의해 어떻게 제어되는 가를 도시하고, 이들 밸브는 컬럼(23)의 침수 챔버 내로 흡수되는 물의 저항과, 컬럼(23)의 침수 챔버로부터 배수되는 물의 압력을 제어하며, 이러한 상황은, 최대 압력에서 작동하는 펌프(9)가 필요로 하는 힘보다 크게 될 밸브의 소정의 설정과, 플로트(2)가 인렛 밸브(25)를 개방시켜 챔버(23)에 물을 유입시키기 전에 수중으로 완전히 끌어당겨지지 않고 플로트(2) 또는 웨이트(3)가 컬럼(22)의 위치를 조정하게 하는 설정과, 웨이트(3)가 아웃렛 밸브(26)를 가압하여 챔버(23)로부터 약간의 물을 배출하기 전에 웨이트(3)를 수면(01) 위의 공기중에 유지하지 않는 설정에 대응하는 부하값에서 컬럼(22)을 필요한 위치에 유지시키는 수압 록(hydraulic lock)을 형성한다. 밸브 제어 수압 록은, 중력파 펌프(9)를 정상 자동 조정 행정 내에서 작동시키게 하는 위치에 컬럼(22)을 유지시키지만, 펌프(9)의 피스톤이 조수 증가 또는 높은 파도에 기인하여 버퍼(11)에 부딪치면, 플로트(2)에 가해지는 큰 수치환(water displacement)의 최대 상승력에 의해 인렛 밸브(25)가 개방되어, 챔버(23) 내에 많은 물이 유입되며, 플로트(2)가 정상 변위에 도달하기 때문에 적은 흡입에 기인하여 밸브(25)가 닫힐 때까지 컬럼(22)이 상승한다. 유사하게, 웨이트(3)가 버퍼(4)를 펌프(9)의 상부로 가압하면, 추가의 부하가 감압 아웃렛 밸브(26)를 개방시켜 챔버(23)의 물을 배수시켜서, 플로트(2)의 변위가 정상 으로 복귀하고 아웃렛 밸브(26)가 닫힐 때까지 컬럼(22)을 수직으로 하강시킨다. (보호 버퍼(27)도 존재한다) 그후, 중력파 펌프(9)가 보정 위치에 위치하여 최대 압력까지 정상 작동하지만, 높은 파도나 깊은 골이 통과하면 그 위치를 수직방향으로 항상 미세 조정할 수 있다.
도 4A는 압력 송수관을 인렛 밸브(25)에 연결함으로써 제어될 수 있는 에어 캡티브 컬럼(22)의 수직방향 위치설정을 도시하고 있고, 상기 압력 송수관은, 제어가능한 압력에서 물을 침수 컬럼 챔버(23) 내로 유입시켜 컬럼 플랫폼(22)의 수압을 상승시킴으로써, 그리고 제어가능한 공기 또는 물의 압력을 유지하는 소 구경의 고압 파이프를 공압 또는 수압 작동 밸브(26)에 연결하여, 컬럼 챔버(23)로부터 물을 배출하여 컬럼 플랫폼(22)을 하강시키거나, 또는 폭풍 발생시에 도 6A의 이중 공기압 라인과 밸브(02, 002)를 이용하여 중량의 플로트(2)를 침수시키는 것에 의해 지원되는 버퍼(27)상으로 하강하는 컬럼 플랫폼(22)을 록킹함으로써, 육상 제어실 또는 부유 제어실로부터 자동 또는 수동으로 제어될 수 있다.
도 4A에서, 플로트(2)는 필요한 수두를 달성하는데 필요한 수압으로 피스톤(12)을 상승시키는 것과, 챔버(23) 내의 미리설정된 입구 제한 밸브(25) 및 그 부품들(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 10, 101, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24)을 통해 잠수된 에어 캡티브 컬럼(22)을 수압으로 상승시키는 변위 가능성을 가져야 하며, 펌프(9)의 완전히 연장된 부품과 매우 높은 파도 발생시 컬럼(22)에 의해 수면 아래에 유지되는 것에 의해서 도 4A의 플로트(2)를 잠수시키는 것이 필요하므로, 플로트(2)는 상승력 이상을 달성하는데 필요한 것보다 적게 변위되어야 한다.
도 2A, 3A, 4A, 5A, 6A에서, 잠수된 에어 캡티브 칼라(21)는 잠수된 컬럼 플랫폼에 대한 측면 완충기로서 작용하여, 칼라(21) 자체가 컬럼을 거의 수직으로 다시 직립시키기 전에 잠수된 컬럼(22, 23)을 다양한 각도로 기울게 함으로써, 파도 또는 선박으로부터 플로트(2) 및 웨이트(3)에 대한 측면 충격을 흡수한다. 펌프(9) 및 그 부품들에 대한 수직 충격 하중을 흡수하는 수직 댐핑은, 파도로 작동하는 플로트를 거쳐 수압 밸브를 통해 물과 같은 유체를 퍼올릴 때 자연적으로 발생한다.
도 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A의 플로트(2)는, 필요한 수두를 달성하는데 필요한 수압으로 펌프 피스톤(12)과 그 부품들(1, 3, 4, 5, 11, 12)을 상승시키는 변위 가능성을 가져야 하고, 파도가 매우 높은 경우 펌프(9)의 완전 연장된 부품들에 의해 수면 아래로 유지되는 것에 도 1A, 2A, 3A, 5A, 6A의 플로트(2)를 잠수시키는 것이 필요하므로, 플로트(2)는 이를 달성하기 위해서 적게 변위되어야 한다.
필요한 경우 어떤 상황에서는, 폭풍 발생의 경우 육상의 제어실로부터 수동 또는 자동으로 제어될 수 있는 도 6A에 도시된 침수 밸브(02), 배수 밸브(002) 및 이중 공기압 라인(34)이 끼워지면, 도 1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A의 플로트(2)는 물에 침수되거나 잠수되어 폐쇄된 하방 위치에서 폭풍을 이겨낼 수 있게 된다.

Claims (16)

  1. 파동 에너지 변환기로서,
    수역(body of water)에 잠수되는 기둥(column) 플랫폼(platform)으로서, 상기 기둥 플랫폼의 제1 단이 완전히 잠수되는 플로트(float)에 의해 수중에서 지지되며, 상기 기둥 플랫폼의 제2 단과 상기 수역의 바닥(bed)간을 결합하는 체인, 로프 또는 강철 케이블과 같은 고정부재(tether)에 의해 구속되는 기둥 플랫폼;
    플랫폼에 의해 지지되는 복동 왕복 펌프(double acting reciprocating pump) 조립체를 포함하고,
    펌프 조립체는,
    ⅰ) 상기 수역의 수면에 뜨도록 배치된 가중된 수면 플로트(weighted surface float)로서, 수면 플로트는 부력 부분 및 웨이트 부분을 포함하는 가중된 수면 플로트;
    ⅱ) 상기 잠수되는 기둥 플랫폼의 상기 제1 단에 부착되는 실린더;
    ⅲ) 상기 실린더 내에 수용된(housed) 복동 피스톤(double acting piston); 및
    ⅳ) 수면 플로트의 하면으로부터 하방으로 연장되고, 상기 복동 피스톤 및 상기 가중된 수면 플로트를 연결하기 위해서 상기 실린더 내부로 더욱 연장되는 왕복 부재를 포함하고,
    상기 가중된 수면 플로트의 부력 부분은 파고가 높아짐에 따라 상기 복동 펌프를 상승 행정으로 구동하고, 상기 가중된 수면 플로트의 웨이트 부분은 파고가 낮아짐에 따라 상기 복동 펌프를 하강 행정으로 구동하고,
    펌프 조립체는 상기 복동 피스톤의 상승 행정 및 하강 행정 모두에서 상기 수역으로부터 상기 실린더로 물을 흡입하고, 상기 복동 피스톤의 상승 행정 및 하강 행정 모두에서 상기 실린더로부터 가압된 물을 배출하도록 구성되고,
    상기 완전히 잠수되는 플로트의 배수량(displacement)은 상기 플랫폼, 상기 펌프 조립체, 및 상기 고정부재의 합쳐진 잠수 중량보다 더 큼으로써, 상기 복동 펌프의 하강 행정 동안에 상기 고정부재가 팽팽한 채로 있는, 파동 에너지 변환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    왕복 연결 부재는 베어링과 스크레이퍼 수밀봉(scraper water seal)을 통과하는, 파동 에너지 변환기.
  3. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는 적어도 2개의 인렛 밸브(inlet valve)와 적어도 2개의 아웃렛 밸브(outlet valve)를 가진 매니폴드(manifold)를 갖는, 파동 에너지 변환기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수면 플로트는, 과도한 파도가 발생할 경우에 상기 펌프를 비활성화하기 위해서, 상기 수면 플로트를 침수시켜 잠수되게 할 수 있도록, 제어 가능한 침수 밸브를 포함하는, 파동 에너지 변환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 수면 플로트는, 펌프를 재활성화하기 위해서 침수된 수면 플로트로부터 물을 배출하도록 제어 가능한 배수 밸브(drain valve)를 포함하는, 파동 에너지 변환기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 침수 밸브 및 상기 배수 밸브는 압축된 공기에 의해 제어되는, 파동 에너지 변환기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 침수 밸브 및 상기 배수 밸브는 원격으로 제어 가능한, 파동 에너지 변환기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랫폼은 기둥(column)의 형태인, 파동 에너지 변환기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 기둥은 공기 채움 기둥(air captive column)인, 파동 에너지 변환기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 완전히 잠수된 플로트는 상기 기둥 플랫폼의 상단 주위에 부착되는 깃(collar)의 형태인, 파동 에너지 변환기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 깃은 공기 채움 깃(air captive collar)인, 파동 에너지 변환기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 수역의 바닥의 웨이트에 고정되거나 상기 수역의 바닥에 직접적으로 고정되는, 파동 에너지 변환기.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 수면 플로트는 가중된 플로트(weighted float)인, 파동 에너지 변환기.
  14. 물을 펌핑하는 방법으로서,
    수면에 파도를 갖고 바닥을 갖는 수역 내에 기둥(column) 플랫폼을 잠수시키는 단계 - 플랫폼은 잠수되는 플로트에 의해 지지되는 제1 단 및 고정부재를 이용하여 상기 바닥에 결합되는 제2 단을 갖고, 상기 잠수되는 플로트는 상기 고정부재를 팽팽하게 유지함 -;
    가중된 수면 플로트를 상기 수역의 수면에서, 잠수되는 플랫폼의 위에, 뜨게 하는 단계 - 상기 가중된 수면 플로트는 부력 부분 및 웨이트 부분을 포함하고, 잠수되는 플랫폼의 제1 단에 부착되는 복동 왕복 펌프에 결합되고, 펌프는 (a) 펌프의 제1 단에 부착되는 실린더; (b) 상기 실린더 내에 수용되는 복동 피스톤; 및 (c) 가중된 수면 플로트의 하면으로부터 하방으로 연장되고, 상기 복동 피스톤 및 상기 가중된 수면 플로트를 연결하기 위해서 상기 실린더 내부로 더욱 연장되는 왕복 부재를 포함함 -;
    상기 수역의 파고가 높아짐에 따라 상기 가중된 수면 플로트의 부력 부분을 활용하여 상기 피스톤을 상승 행정으로 구동시켜 물을 펌핑하고, 상기 수역의 파고가 낮아짐에 따라 상기 수면 플로트의 웨이트를 활용하여 상기 피스톤을 하강 행정으로 구동시켜 물을 펌핑하는 단계를 포함하는, 물을 펌핑하는 방법.
  15. 삭제
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