KR20220004761A - 에너지 변환 시스템 - Google Patents

Abstract

에너지 변환 시스템은, 제1액체를 포함하는 수직 도관; 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 제1액체와 미분 현탁물질을 포함하는 제2액체를 포함하고, 수직 도관, 제1탱크 및 제2탱크와 유체 연통하는 강하관; 제1액체의 에너지를 에너지 변환 시스템의 출력을 위한 에너지로 변환한 후 제1액체를 배출하도록 마련된 변환기; 및 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함하는 제3액체를 재순환시켜서 미분 현탁물질을 유지하도록 마련된 재순환기;를 포함한다. 재순환기는 제3액체를 배출하여 변환기로부터의 제1액체와 혼합함으로써 제2액체를 형성하도록 마련된다. 제1탱크 및 제2탱크는, 변환기로부터 배출된 제1액체를 공급받고 제1액체를 강하관에 공급하도록 변환기와 강하관 사이에 마련된다. 제1 및 제2탱크에 대한 제1액체의 공급은 제1 및 제2탱크의 액체 높이를 미리 설정된 임계값 아래로 유지하도록 조절된다.

Description

에너지 변환 시스템

본 발명의 실시예들은 에너지 변환 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일부 에너지 변환 시스템은 액체 내에 미분 현탁물질(finely divided material in suspension)을 포함한다. 미분 현탁물질의 희석액 변화와 이에 의한 액체의 비중 변화는 액체가 중력의 작용으로 시스템 내에서 이동하게 하여 에너지 변환과정을 일으킬 수 있다. 그러나, 이러한 에너지 변환 시스템의 동작 시, 액체의 비중을 에너지 변환 시스템이 동작할 때의 의도된 설계변수 범위 내에 유지하도록 조절하는 것은 어려울 수 있다.

본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 확인되거나 또는 그렇지 않는 종래기술의 적어도 하나의 문제를 해결하는 데 목적이 있다.

본 발명의 제1양상에 따르면, 에너지 변환 시스템이 제공된다. 상기 에너지 변환 시스템은 제1액체를 포함하는 수직 도관; 상기 제1액체 보다 높은 비중(specific gravity)을 가지도록 상기 제1액체와 미분 현탁물질을 포함하는 제2액체를 포함하고, 상기 수직 도관, 제1탱크 및 제2탱크와 유체 연통하는 강하관; 상기 제1액체의 에너지를 상기 에너지 변환 시스템의 출력을 위한 에너지로 변환한 후 상기 제1액체를 배출하도록 마련된 변환기; 및 상기 제2액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함하는 제3액체를 재순환시켜서 상기 미분 현탁물질을 유지하도록 마련된 재순환기를 포함한다. 상기 재순환기는 상기 제3액체를 배출하여 상기 변환기로부터의 상기 제1액체와 혼합함으로써 상기 제2액체를 형성하도록 마련되며, 상기 제1탱크 및 상기 제2탱크는, 상기 변환기로부터 배출된 상기 제1액체를 공급받고 상기 제1액체를 상기 강하관에 공급하도록 상기 변환기와 상기 강하관 사이에 마련되며, 상기 제1 및 제2탱크에 대한 상기 제1액체의 공급은 상기 제1 및 제2탱크의 액체 높이를 미리 설정된 임계값(predetermined threshold) 아래로 유지하도록 조절된다.

이러한 에너지 변환 시스템은, 상기 제1 및 제2탱크의 액체 높이를 상기 미리 설정된 임계값 아래로 유지하는 것이 상기 수직 도관에 있는 제1액체의 높이를 제어하는 데 도움을 주어서 터빈을 구동하는 데 사용할 수 있는 수두(head of water)를 유지할 수 있기 때문에 유리하다.

일 예로, 상기 제1액체의 공급 조절은 상기 제1탱크와 상기 제2탱크 사이에 배출을 교대로 하는 교번 배출기에 의해 이루어 진다. 일 예로, 상기 교번 배출기는 하나의 입구 포트와 두 개의 출구 포트가 있는 전환 밸브를 포함한다. 일 예로, 상기 교번 배출기는, 이동에 의해 상기 두 개의 출구 포트 중 하나를 교대로 밀폐하여 배출을 교대로 제공하도록 마련된 이동 가능한 판이 있는 전환 밸브를 포함한다. 일 예로, 상기 교번 배출기는 적어도 하나의 타이머 동작형 밸브를 포함한다.

일 예로, 상기 에너지 변환 시스템은, 상기 강하관으로부터 제2액체를 공급 받고, 제1액체를 상기 미분 물질로부터 분리하고, 제1액체는 상기 수직 도관으로, 제2액체는 상기 재순환기로 배출하도록 마련된 분리기를 더 포함한다. 일 예로, 상기 분리기는 분리 탱크를 포함한다. 일 예로, 상기 분리 탱크는 상기 미분 현탁물질을 제거하기 위해 상기 분리 탱크에서 높이 증가에 따라 상기 분리 탱크 내의 유속이 떨어지도록 높이가 낮아질수록 감소되는 면적을 가지며, 상기 분리 탱크는 상기 수직 도관으로 배출하도록 마련된 상부 출구를 더 포함한다. 일 예로, 상기 분리 탱크는 원뿔형 몸체를 포함한다.

일 예로, 상기 분리기는, 상기 상부 출구로부터 유체를 공급 받고, 상기 유체로부터 미분 물질을 분리하고, 제1액체를 상기 수직 도관으로 배출하고 액체를 반송관을 통해 상기 분리 탱크로 반송시키도록 마련된 분리용기를 더 포함한다. 일 예로, 상기 미분 물질은 자성을 가지며, 상기 분리용기는 분리 드럼을 포함한다. 일 예로, 상기 분리 드럼은 상기 분리 드럼에 부착되는 미분 물질이 제1액체로부터 분리되도록 회전할 수 있다. 일 예로, 상기 분리 용기는 상기 분리 드럼 내에 자석을 더 포함한다. 일 예로, 상기 자석은 상기 분리 드럼의 원호의 130도 내지 150도, 예를 들면, 약 140도로 뻗어 있다. 일 예로, 상기 분리용기는 상기 분리 드럼으로부터 상기 미분 물질을 제거하고, 상기 미분 물질을 상기 반송관으로 유도하는 와이퍼를 포함한다. 일 예로, 상기 분리용기는 압력용기이고, 상기 분리용기 내의 유체 레벨은 상기 분리용기 내의 공기 유입과 환기를 제어하는 것에 의해 제어 가능하다. 일 예로, 상기 재순환기는, 상기 분리 탱크로부터 제3액체를 공급 받고, 제3액체를 배출하여 상기 제1 탱크 및 제2탱크로부터의 제1액체와 혼합하도록 하는 재순환 칼럼을 포함한다. 일 예로, 상기 재순환 칼럼은 상기 분리 탱크의 하부 출구로부터 제3액체를 공급받도록 마련된다.

일 예로, 상기 재순환기는 프로펠러 펌프를 포함한다. 일 예로, 상기 프로펠러 펌프는 내마모성 물질로 라이닝된다. 일 예로, 상기 프로펠러 펌프는 공기 록형 쉬라우드(air-locked shroud)로 보호되는 샤프트를 포함한다. 일 예로, 상기 재순환기는 상기 프로펠러 펌프를 구동하도록 마련된 유압 모터를 포함한다. 일 예로, 상기 재순환기는 상기 제3액체를 재순환할 수 있는 유체 변위 압상펌프를 포함한다.

일 예로, 상기 변환기는 터빈을 포함하고, 작업 출력(work output)은 운동 에너지를 포함한다. 일 예로, 상기 변환기는 상기 작업 출력이 공기 압축이도록 공기를 공급 받아 압축하는 유압 공기 압축기를 포함한다.

본 발명의 제2양상에 따르면, 에너지 변환 방법이 제공된다. 상기 에너지 변환 방법은, 제1액체를 포함하는 수직 도관을 마련하는 단계; 상기 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제1액체와 미분 현탁물질을 포함하는 제2액체를 포함하고, 상기 수직 도관, 제1탱크 및 제2탱크와 유체 연통하는 강하관을 마련하는 단계; 상기 제1액체의 위치에너지를 작업 출력으로 변환하고, 상기 제1액체를 배출하는 단계; 상기 제2액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함하는 제3액체를 재순환시켜서 상기 미분 현탁물질을 유지하고, 상기 제3액체를 배출하여 변환기로부터의 상기 제1액체와 혼합함으로써 상기 제2액체를 형성하는 단계; 상기 제1탱크 및 상기 제2탱크에서 상기 제1액체 및 상기 제3액체를 공급받는 단계; 및 상기 제1탱크 및 상기 제2탱크 각각의 액체 높이를 미리 설정된 임계값 아래로 유지하도록 상기 제1탱크 및 상기 제2탱크에 대한 상기 제1액체의 공급을 조절하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 첨부된 청구범위에 기재된 장치와 방법이 제공된다. 본 발명의 다른 특징들은 종속 청구항들과 그에 따른 설명으로부터 분명해질 것이다.

보다 양호한 본 발명의 이해를 위해 다음의 첨부 도면이 예로써 참조된다.
도 1은 제1실시예에 따른 에너지 변환 시스템의 개략도이다.
도 1a는 제2실시예에 따른 에너지 변환 시스템의 개략도이다.
도 1b는 제3실시예에 따른 에너지 변환 시스템의 개략도이다.
도 1c는 도 1b의 에너지 변환 시스템에 사용되는 유체 변위 압상펌프의 개략도이다.
도 2는 분리용기의 단면도이다.
도 3은 프로펠러 펌프의 단면도이다;
도 4는 전환 밸브의 단면도이다.
도 4a는 도 4의 전환 밸브의 평면도이다.
도 5는 제4실시예에 따른 에너지 변환 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 명세서에 서술된 바와 같은 에너지 변환 시스템을 사용하여 수행할 수 있는 에너지 변환 방법을 예시하는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 제1실시예에 따른 에너지 변환 시스템(1)이 도시되어 있다. 에너지 변환 시스템(1)은 수직 도관(20)을 포함한다. 수직 도관(20)은 제1액체를 포함한다. 에너지 변환 시스템(1)은 강하관(19)를 더 포함한다. 강하관(19)는 제2액체를 포함한다. 제2액체는 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 미분 현탁물질을 포함하는 제1액체를 포함한다. 이 예에서, 제1액체는 물이고, 미분 물질은 페로실리콘(ferrosilicon)이다. 미분 물질은 미분 물질의 100%가 0.2mm 메시를 통과할 정도의 입자 크기인 것이 적절하다. 강하관(19)와 수직 도관(20)은 하부 및 상부 부분들 사이에 수직 분리를 제공하도록 위쪽으로 연장되며, 이에 의해, 하부 및 상부 부분들 사이의 유체에는 중력으로 인한 압력 차이가 발생한다.

에너지 변환 시스템(1)은 제1탱크(16)와 제2탱크(16A)를 포함한다. 제1탱크(16)와 제2탱크(16A)는 제1 및 제2탱크(16, 16A)의 내용물이 하부 부분들로부터 강하관(19) 내부로 배출될 수 있도록 강하관(19)과 유체 연통하도록 배치된다. 강하관(19)는 분리 탱크(22)를 포함하는 분리기를 통해 수직 배관(20)과 유체 연통한다.

터빈(24)은 수직 배관(20)을 통해 흐르는 유체를 공급받도록 마련된다. 터빈은 제1액체의 에너지를 에너지 변환 시스템(1)의 출력을 위한 에너지로 변환하는 변환기의 역할을 한다. 도 1의 실시예에서, 터빈은, 제1액체로 에너지 변환 시스템을 프라이밍(priming)하는 데 유용한 헤더 탱크(21) 아래에 위치하여 에너지 변환 동작 동안 제1액체가 수직 도관(20)에 충분히 공급되도록 보장하고, 대기 압력에 대해 제1액체의 순환 경로를 개방한다.

터빈(24)에서 배출된 제1액체는 터빈(24)에서 제1탱크(16) 및 제2탱크(16A)로 흐르는 유동을 조절하도록 마련된 교번 배출기(14)로 공급된다. 제1탱크와 제2탱크에서의 제1액체의 높이 조절의 중요성은 더 아래에 서술된다.

강하관(19)은, 예를 들면, 분리 탱크(22)의 상단 및 바닥 사이의 중간 지점 근처 레벨에서 분리 탱크(22)로 배출한다. 분리 탱크의 상부 영역에서, 분리 탱크 (22)의 출구는 수직 도관(20)으로 배출한다. 분리 탱크(22)는 대체로 원뿔 형태로 높이가 감소함에 따라 감소하는 면적을 가지고 있다. 분리 탱크(22)는, 예를 들면, 압축 공기, 또는 분리 탱크(22)의 내용물의 바람직하지 않은 산화를 초래하지 않는 질소와 같은 압축 불활성 기체와 같은 가압 유체를 탱크 상부에서 주입할 수 있는 레귤레이터(12)를 포함한다. 실제로, 공기나 질소와 같은 가압 가스 대신, 일반적으로 제3액체와 혼합되지 않는 액체가 사용될 수 있다. 이와 같이 분리 탱크(22)를 가압하는 것은 제3액체의 재순환을 돕는 역할을 한다.

에너지 변환 시스템(1)은 재순환 칼럼(18)을 포함하는 재순환기를 포함한다. 재순환 칼럼(18)은 분리 탱크(22)로부터 제3액체를 공급받도록 마련된다. 재순환 칼럼(18)은 펌프 입구(pump inlet)(26)를 통해 분리 탱크(22)의 하부로부터 제3액체를 공급받도록 마련된다. 제3액체는 제2액체 보다 더 높은 비중을 가지도록 제2액체와 미분 현탁물질을 포함한다. 재순환 칼럼(18)은 수직 도관(21)으로부터의 제1액체와 혼합할 유체를 배출하도록 마련된다. 보다 구체적으로, 재순환 칼럼(18)은 제1탱크(16) 및/또는 제2탱크(16A)로부터의 제1액체와 혼합하도록 제3액체를 배출하고, 이에 의해 강하관(19)에서 제2액체를 형성하도록 한다.

재순환기는 재순환 칼럼(18)의 제3액체를 들어올리는 펌프(17)를 더 포함한다. 펌프(17)는 도 1b 및 도 1c에 관하여 아래에 더 자세히 서술된 유체 변위 압상펌프, 도 3에 관하여 아래에 더 자세히 서술된 프로펠러 펌프, 또는 기타 적당한 슬러리 펌프(slurry pump)를 적절히 포함할 수 있다.

에너지 변환 시스템의 동작시, 제2액체와 제3액체가 제1액체보다 더 높은 비중을 갖는다는 것은 수직 도관(20)의 제1액체의 높이가 강하관(19)의 제2액체와 재순환 칼럼(18)의 제3액체의 높이보다 높다는 것을 의미한다. 따라서, 터빈(24)은 제1액체의 위치 에너지를 운동 에너지의 작업 출력으로 변환한다.

재순환기는 제3액체를 재순환시켜 미분 현탁물질을 유지한다. 재순환기는 분리 탱크(22)에서 유체가 분리되면서 더 밀도가 높은 물질이 펌프 입구(26)을 통해 이동하는 분리 탱크(22)의 하부로부터 제3액체를 공급 받는다. 펌프(17)는 제1탱크 (16) 및 제2탱크(16A)와 유체 연통하는 재순환 칼럼(18)의 위쪽으로 제3액체를 끌어올린다. 가압된 유체를 분리 탱크(22)의 상부에 공급하는 것은 분리 탱크(22)의 기저 압력을 일정하게 유지시키는 역할을 하여, 펌프(17)의 사용을 감소시킨다. 펌프(17)의 사용을 더 줄이기 위해, 제1 및 제2탱크(16, 16A)의 유체 레벨 위에 저진공이 인가될 수 있다. 분리 탱크(22)에 가해지는 압력의 양과 제1 및 제2 탱크(16, 16A)에 가해지는 진공의 양은, 에너지 변환 시스템의 상단과 바닥 부분들 사이의 헤드 차(head difference)와 설계 동작 유속(design operating flow rates)에서 발생하는 마찰손실을 고려하여 에너지 변환 시스템의 전체 치수와 유동 매개변수에 따라 선택될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 에너지 변환 시스템의 동작 중 압력/진공을 모니터링하는 것은 센서(도시되지 않음)를 사용하여 수행될 수 있고, 이에 대한 적절한 조정은 시간이 지남에 따라 시스템에서 발생하는 손실을 고려하여 이루어 질 수 있다.

제1 및 제2탱크(16,16A) 각각의 액체 높이를 미리 설정된 임계값 아래로 유지하기 위해, 터빈(24)에서 제1 및 제2탱크(16,16A)로의 제1액체의 공급이 조절된다. 이것은 수직 도관(21)의 제1액체의 높이를 제어하는 데 도움을 주어서 터빈(24)을 구동하는 데 사용할 수 있는 수두를 유지할 수 있게 한다.

제1액체의 공급 조절은 터빈(24)로부터의 배출을 제1 및 제2탱크(16,16A) 사이에 교대로 하는 교번 배출기에 의해 수행된다. 교번 배출은 도 4에 관하여 아래에 상세히 서술된 전환 밸브에 의해 편리하게 달성될 수 있다. 에너지 변환 시스템(1)의 동작 시, 유체는 제1 및 제2탱크(16,16A) 중의 하나로 흘러 들어가서 제1 및 제2탱크(16,16A) 중의 하나는 제1액체로 채우고 다른 하나는 비워지도록 한다. 이러한 방식으로 제1유체와 제3유체의 혼합을 보다 쉽게 제어함으로써 에너지 변환 시스템의 지속적인 동작에 적당한 밀도를 가지는 강하관(19)의 제2유체의 유동을 생성하는 것이 가능하다.

분리 탱크(22)는 강하관(19)으로부터 제2액체를 공급받는다. 분리 탱크(22)는 제1액체를 미분 물질로부터 분리하고, 제1액체를 수직 도관(20)으로 배출하고 제3액체를 재순환기(18)로 배출한다. 분리탱크(22)는 높이가 낮아질수록 작아지는 면적을 가지므로, 분리탱크(22)의 높이가 높아짐에 따라 탱크 내 유동속도가 떨어져서 미분 물질을 현탁(suspension)으로부터 제거하도록 한다. 이것은 분리 탱크(22)에서 분리 탱크(22)의 상부는 제1액체를 포함하고 분리 탱크(22)의 하부는 제3액체를 포함하는 분리가 발생하는 하는 것을 의미한다. 상부에 위치한 분리 탱크(22)의 출구는 수직 도관(20)으로 배출하고, 하부에 위치한 분리 탱크(22)의 하부 출구는 재순환 칼럼(18)으로 배출한다. 분리 탱크(22)는 에너지 변환 시스템(1)을 초기화하거나 종료할 때 사용할 수 있는 배수 밸브(23)를 포함한다.

도 1a는 제2실시예에 따른 에너지 변환 시스템(10)의 개략도이다. 도 1a에서, 분리 탱크(22)는, 수직 도관(20)을 위한 제1액체와 재순환기를 위한 제3액체를 생성하는 제2액체의 분리가 분리기(8)에서 발생하는 다지관의 역할을 한다. 도 2와 아래의 관련 설명은 분리기(8)의 동작에 대한 추가 세부사항을 제공한다.

분리기(8)는, 분리 탱크(22)의 상단 근처에 마련된 분리기 인피드(separator infeed)(29)를 통해 분리 탱크(22)에서 배출되는 액체에 남아있는 미분 물질을 제거하는 분리용기(32)를 포함한다. 분리기(8)는 분리용기(32)에서 터빈(24)으로 이어지는 터빈 공급관과, 분리용기(32)에서 분리 탱크(22)로 이어지는 중간 반송관(medium return pipe)(27)을 더 포함한다.

분리용기(32)는 분리기 인피드(29)를 통해 분리 탱크(22)의 상부로부터 유체를 공급 받는다. 분리용기(32)는 분리기 인피드(29)를 통해 공급된 유체에서 미분 물질을 제거하도록 동작한다. 분리용기(32)는 터빈(24)를 통해 수직 도관(20)으로 제1액체를 배출하고, 고농도의 미분 물질을 가지는 액체를 중간 반송관(27)을 통해 분리 탱크(22)로 반송한다.

도 2를 참조하면, 분리용기(32)가 도시되어 있다. 분리용기(32)는 원통형이고, 축이 수평이 되도록 배치된다. 분리용기(32)는 분리용기(32) 내에 위치한 분리 드럼(34)을 포함한다. 분리 드럼(34)은 원통형이고, 축이 수평이 되도록 배치된다. 분리 드럼(34)의 축은 분리용기(32)의 축과 비동심이다. 분리용기(32)는 상부로부터 가압 유체를 추가하거나 제거할 수 있는 압력 조절기(38)로 시일링된다. 예를 들면, 터빈의 참조부호 24로 이어지는 화살표로 도 2에 표시된 터빈 공급관 레벨 이상인 분리용기(32)의 축 레벨 근처에 분리용기(32)의 유체 레벨을 유지하기 위해, 압축 공기 또는 질소와 같은 압축 불활성 가스가 사용될 수 있다. 공기나 질소와 같은 가압 가스 대신, 일반적으로 제3액체와 혼합되지 않는 액체가 사용될 수 있다.

유체 레벨 표시기(35)는 조망 포트(39)를 통한 검사 후 정확한 유체 레벨을 판단하는 데 도움이 되도록 마련되어, 분리용기(32)의 유체 레벨을 필요에 따라 통제하는 것을 용이하게 한다.

분리 드럼(34)은 강자성재로 형성되고, 내부에 영구 자석(36)을 포함한다. 영구 자석(36)은 분리 드럼(34)의 원호에 약 140도 이상 뻗어있다. 영구 자석은 분리 드럼(34)의 회전에 관계없이 분리 드럼(34)의 하부에 작용하도록 고정된 위치에 마련된다.

분리용기(32)는 분리기 인피드(29)로부터 유체를 공급 받도록 마련된 입구(37)를 포함한다. 분리용기(32)는 와이퍼(31)를 포함한다. 와이퍼(31)는 분리 드럼(34)과 접촉하도록 바이어스된다. 와이퍼(31)는 분리 드럼(34)의 입구(37) 반대쪽에 위치한 배리어(30)에 인접해 있고, 분리 드럼(34)과 접촉하도록 바이어스된다.

분리용기(32)는, 와이퍼(31)와 분리 드럼(34) 사이의 접점 아래에 위치하고 중간 반송관(27)으로 연결되는 제1드럼출구를 포함한다. 배리어(30)은 서보-제어 스플리터 판(41)과 협력하여 미분 물질을 제1드럼출구로 유도한다. 분리용기(32)는, 와이퍼(31)와 배리어(30)의 반대쪽에 위치하지만 드럼 입구(37)과 같은 쪽에 위치한 제2드럼출구를 포함한다. 제2드럼출구는 수직 도관(21)과 유체 연통하는 터빈 공급관을 포함한다. 제2배리어(30')는 분리 드럼(34)과 제2드럼출구 사이에 마련된다.

사용 시, 분리용기(32) 내의 유체 레벨(43)은 배리어(30,30')가 도달하는 레벨보다 낮다. 분리용기(32) 내의 유체 레벨(43)은 분리 드럼(34)의 절반이 물에 잠길 정도이다.

분리 드럼(34)은 도 2에서 시계 반대 방향으로 회전한다. 영구 자석(36)은 분리 드럼과 함께 회전하지 않으며, 이에 의해, 미분 물질이 분리 드럼(34)의 외부 표면에 위치한 영구 자석(36)으로 끌어당겨지는 자기 영역을 생성한다. 미분 물질은 자기 영역을 벗어날 때까지 분리 드럼(34)와 함께 이동한다. 이때, 미분 물질은 중력을 받아 분리 드럼(34)의 표면으로부터 떨어진다. 자기 영역의 가장자리가 제1드럼출구 위에 위치하기 때문에, 미분 물질은 제1드럼출구로 들어간다. 배리어(30)는 이 과정에 도움이 된다. 배리어(30,30A)보다 방사상으로 멀리 떨어져 위치하는 제1액체는 분리용기(32) 내 압력의 작용으로 제2드럼출구를 통해 분리용기(32)로부터 배출된다.

미분 물질이 자기 영역을 이탈한 후에도 분리 드럼(34)의 외부 표면에 소량의 잔여 미분 물질이 남아 있을 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 와이퍼(31)은 분리 드럼(34)의 표면에 남아 있는 미분 물질을 제거한다. 잔여 미분 물질은 제1드럼출구로 들어갈 수도 있다. 스플리터 판(41)의 위치 조정은 동작 중에 적절한 서보 조정이 이루어지면서 미분 물질을 배출하는 데 더욱 도움이 된다.

예를 들면, 압력, 유체 처리량(fluid throughput), 풋프린트(footprint), 유체 및 미분 물질 조성, 분리 효율성 등에 대한 시스템 설계 변수에 적당한 대체 기하학적 구조 및 기타 특징을 포함하는 대체 분리용기들이 제공될 수도 있다. 예를 들면, 분리 드럼은 자석, 입구/출구, 와이퍼 등의 위치와 배열을 적절히 수정함과 함께 수직 축으로 배열할 수 있다.

도 1b는 제3실시예에 따른 에너지 변환 시스템(100)의 개략도이다. 도 1b에서, 분리용기(32)는 강하관(19)의 제2액체의 하향 경로에 위치한다. 강하관(19)은 액체를 분리 탱크(22)에 공급하는 제1레그(leg)(19A)와 분리용기(32)에 공급하는 제2레그(19B)를 포함한다. 이 실시예에서, 분리는 모두 분리용기(32)에서 이루어지고, 분리 탱크는 순수하게 다지관으로 역할을 한다. 강하관(19)의 제1 및 제2레그 (19A,19B) 내의 제2액체의 유동은 밸브(19C,19D)에 의해 조절된다. 도 1b에서, 펌프(17)의 기능은 공기압축기(97), 공기 탱크(95), 제1 및 제2펌프 탱크(103,104), 및 관련 제어 밸브(90,91,92,93)와 역류방지 밸브(28)에 의해 제공된다. 재순환기(18)에 대한 제3액체의 일정한 출력은, 제어 밸브 (90,91,92,93)의 적절한 개폐에 의해, 즉, 제어 밸브(90,91,92,93)의 개폐에 따라 제1 및 제2펌프탱크(103, 104)의 상단의 공기 공간에 교대로 압력을 가하는 것에 의해, 공기 탱크(95)에 축적되고 공기 관들(94, 94A)을 통해 공급되는 펌프(97)로부터의 공기 압력에 따라 제공된다. 직접 공기 동작형 펌프 회로의 동작 주기는 도 1c의 유체 변위 압상펌프에 대한 다음 설명으로부터 명확해질 것이다. 이해할 수 있는 바와 같이, 공기 대신, 질소 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다.

도 1c를 참조하면, 도 1의 프로펠러 펌프(17) 대신, 도 1b의 직접 공기 동작형 펌프 회로 또는 에너지 변환 시스템(10)의 재순환 칼럼(18) 내에 사용되는 유체 변위 압상펌프(17A)가 도시되어 있다. 명확히 하기 위해, 도 1b에서는 유체 변위 압상펌프(17A)의 일부 특징이 생략된다. 유체 변위 압상펌프(17A)는 아래에 서술된 방법으로 동작하며, 이에 의해, 도 1, 도 1a 또는 도 1b의 에너지 변환 시스템(1,10,100)이 다른 형태의 펌프를 사용하여 제3액체를 재순환할 때 도 1에 관하여 설명한 것과 같은 방법으로 기능을 수행할 수 있다.

유체 변위 압상펌프(17A)는 제1펌프 탱크(103)와 제2펌프 탱크(104)를 포함한다. 제1펌프탱크(103)는 제1미디어 챔버(70)를 포함한다. 제2펌프탱크(104)는 제2미디어 챔버(71)를 포함한다.

제1미디어 챔버(70)는 제1역류방지 밸브(28)를 통해 분리 탱크(22)와 유체 연통된다. 제1역류방지 밸브(28)는, 분리 탱크(22)의 하부에서부터 제1미디어 챔버(70)로 유체가 흐르도록 허용하지만 제1미디어 챔버(70)에서부터 반대 방향으로 복귀하는 것은 허용하지 않는다. 제1미디어 챔버(70)는, 재순환 칼럼(18)의 일부로써 제1펌프 탱크(103)에서부터 위로 연장되는 제1재순환 브랜치(branch)(18A)와 유체 연통한다. 제1미디어 챔버(70) 내의 제3액체는 "M"으로 표시된다.

제2미디어 챔버(71)는 제2역류방지 밸브(28)를 통해 분리 탱크(22)와 유체 연통한다. 제2역류방지 밸브(28)는, 제2미디어 챔버(71)로 유체가 흐르도록 허용하지만 제2미디어 챔버(71)에서부터 반대 방향으로 복귀하는 것은 허용하지 않는다. 제2미디어 챔버(71)는, 재순환 칼럼(18)의 일부로써 제1펌프 탱크에서부터 위로 연장되는 제2재순환 브랜치(18B)와 유체 연통한다. 제2미디어 챔버(71) 내의 제3액체는 "M"으로 표시된다.

제1펌프 탱크(103)는 제1새들 탱크(77A)를 포함한다. 제1새들 탱크(77A)의 상부는 커넥터 튜브(72)를 통해 제1미디어 챔버(70)와 유체 연통한다.

제2펌프 탱크(104)는 제2새들 탱크(77B)를 포함한다. 제2새들 탱크(77B)의 상부는 커넥터 튜브(72)를 통해 제2미디어 챔버(71)와 유체 연통한다.

유체 변위 압상펌프(17A)는 압력용기(75) 안에 위치한 수중 펌프(76)를 포함한다. 수중 펌프(76)의 한 쪽은 전환 밸브(74)의 전반부와 유체 연통하고, 다른 한쪽은 전환 밸브(74)의 후반부와 유체 연통한다. 사용 시, 수중 펌프(76)는 전환 밸브(74)의 후반부에서 물을 끌어와 전환 밸브(74)의 전반부로 물을 전달하도록 동작한다. 물은 제1 및 제2새들 탱크(77A,77B)와 전환 밸브(74)의 전반부(1/2) 및 후반부(2/2)에서 "W"로 표시된다.

전환 밸브(74)의 전반부와 후반부는 각각 제1새들 탱크(77A)와 유체 연통하는 포트를 포함한다. 또 전환 밸브(74)의 전반부 및 후반부는 각각 제2새들 탱크(77B)와 유체 연통하는 포트를 포함한다.

새들 탱크(77A,77B)는 각각, 바닥 부분에 물을 포함하고, 물 위에 공기를 포함한다. 미디어 챔버(70,71)는 각각, 바닥에 제3액체를 포함하고, 제3액체 위에 공기를 포함한다. 공기는 "A"로 표시된다. 커넥터 튜브(72)도 내부에 공기를 포함한다. 공기 대신 질소 같은 불활성 가스가 사용될 수 있다. 실제로, 공기나 질소와 같은 가압 가스 대신, 일반적으로 제3액체와 혼합되지 않는 액체가 사용될 수 있다.

유체 변위 압상펌프(17A)의 동작 시, 새들 탱크들(77A,77B)과 미디어 챔버들(70,71) 사이에 어떤 지점에서도 제3액체 또는 물이 유동하지 않는다. 새들 탱크 (77A,77B)의 내부 및 외부로 물이 이동하는 대신, 제3액체 위의 공기 압력이 제3액체를 강제로 제1 및 제2재순환 브랜치(18A,18B)를 통해 교대로 배출되도록 하고, 이에 상응하여, 미디어 챔버들(70,71)과 분리 탱크(22) 사이의 압력 차이는 재순환 칼럼(18)으로 제3액체가 공급되는 반대편 미디어 챔버(70,71) 내부로 제3액체를 흡인하게 한다. 이러한 펌핑 동작은 드라이브(73)를 사용하여 전환 밸브(74)의 배열을 변경하는 것에 의해 제어된다.

유체 변위 압상펌프(17A)의 동작 사이클의 제1단계에서, 전환 밸브는 제1상태에 있다. 제1상태에서, 전환 밸브(74)의 후반부는, 물이 제2새들 탱크(77B)에서 전환 밸브(74)의 후반부로 흐른 다음, 압력용기(75)를 통해 수중 펌프(76)의 흡입측으로 복귀하도록 배열된다. 전환 밸브(74)의 후반부 측과 제1새들 탱크(77A) 사이의 연결은 차단된다.

이와 동시에, 유체 변위 압상펌프(17A)의 동작 주기의 제1 단계에서, 전환 밸브(74)의 전반부는 수중 펌프(76)의 압력 측을 통해 압력용기(75)로부터 물을 공급받는다. 전환 밸브(74)의 전반부는 제2새들 탱크(77B)에 대해 밀폐되지만 제1새들 탱크(77A)에 대해서는 제1새들 탱크(77A)의 수위가 증가하도록 개방되어 공기를 제1미디어 챔버(70) 내부로 밀어서 제3액체를 제1미디어 챔버(70)로부터 이동시켜 제1재순환 브랜치(18A)로 상승시킨다. 도 1b의 구성에 도시된 것과 위에서 서술한 바와 같이, 제1미디어 챔버(70)와 분리 탱크(22) 사이의 역류방지 밸브(28)는 유체 변위 압상펌프(17A)가 동작할 때 제3액체의 유동이 분리 탱크(22)로 바로 복귀하는 것을 방지한다. 이와 같은 동작들은 제2새들 탱크(77B)에 있는 물을 퍼냄에 따라 제2미디어 챔버(71)의 제3미디어 위의 공간이 커넥터 튜브들(72)을 통해 공기가 빠져나갈 때 제3액체가 제2미디어 챔버(71) 내의 압력 감소에 의해 분리 탱크(22)로부터 제2미디어 챔버(71)로 흡입되면서, 제2미디어 챔버(71)의 제3액체가 최대 레벨에 도달할 때까지 계속된다. 또한, 도 1b의 구성에 도시된 바와 같이, 역류방지 밸브(28)는 재순환 브랜치(18B)에 마련되어, 제3액체가 재순환 브랜치(18B) 아래로 복귀하도록 하는 대신 분리 탱크(22)에서부터 제2미디어 챔버(71)로 흡입되도록 한다.

유체 변위 압상펌프(17A)의 동작 사이클의 제2단계에서, 전환 밸브(74)는 드라이브(73)의 제어 하에 제2상태로 전환된다. 제2단계에서, 제1상태에서 밀폐되었던 전환 밸브(74)의 전반부에 있는 포트는 개방되고, 전환 밸브(74)의 전반부에 있는 개방된 포트는 밀폐된다. 마찬가지로, 제2단계에서, 제1상태에서 개방되었던 전환 밸브의 후반부에 있는 포트는 밀폐되고, 전환 밸브(74)의 후반부에 있는 밀폐된 포트는 개방된다.

다시 말하면, 유체 변위 압상펌프의 동작 사이클의 제2단계에서, 전환 밸브(74)의 후반부는 물이 제1새들탱크(77A)로부터 흘러나와 전환 밸브(74)의 후반부로 흐른 다음 압력용기(75)를 통해 수중 펌프(76)의 흡입 측으로 복귀되도록 마련된다. 전환 밸브(74)의 후반부 측과 제2새들 탱크(77B) 사이의 연결은 차단된다.

이와 동시에, 유체 변위 압상펌프(17A)의 운전 사이클의 제2단계에서, 전환밸브(74)의 전반부는 압력용기(75)에서부터 수중 펌프(76)의 압력 측을 통해 물을 공급받는다. 전환 밸브(74)의 전반부는 제1새들 탱크(77A)에 대해서는 밀폐되지만 제2새들 탱크(77B)에 대해서는 개방되고, 이에 의해, 제2새들 탱크(77B)의 수위가 증가하여 공기를 제1미디어 챔버(71) 내부로 밀어서 제3액체를 제1미디어 챔버(71)로부터 제2재순환 브랜치(18B)로 밀어올린다. 제2미디어 챔버(71)와 분리 탱크(22) 사이의 역류방지 밸브(28)는 제3액체의 유동이 분리 탱크(22)로 바로 복귀하는 것을 방지한다. 이것은, 제1새들 탱크(77A) 내의 물을 퍼냄에 따라 제1미디어 챔버(70)의 제3미디어 위의 공간이 커넥터 튜브들(72)을 통해 공기가 빠져나갈 때 제3액체가 제1미디어 챔버(70) 내의 감소된 압력에 의해 분리 탱크(22)로부터 제1미디어 챔버(70)로 흡입되면서, 제1미디어 챔버(70)에 있는 제3액체가 최대 레벨에 도달할 때까지 계속된다. 역류방지 밸브(28)는 재순환 브랜치(18A)에 마련되어, 제3액체가 재순환 브랜치(18A) 아래로 복귀하도록 하는 대신 분리 탱크(22)에서부터 제1미디어 챔버(70)로 흡입되도록 한다.

이와 같이 제3액체는 그 연마 매체(abrasive media)가 펌프의 동작 부품들, 베어링들, 밀봉부들 등과 접촉함이 없이 분리 탱크(22)에서부터 수직 도관(18)으로 지속적으로 펌핑된다. 이것은 펌프 마모를 줄이고, 펌프 수명을 연장한다.

도 3을 참조하면, 프로펠러 펌프(17)가 도시되어 있다. 프로펠러 펌프(17)는 재순환 칼럼(18) 내에 위치한다. 프로펠러 펌프는 샤프트(57)에 연결되는 블레이드들(58)을 포함한다. 샤프트(57)는 유압 모터(53)와 직접 연결된다.

프로펠러 펌프(17)는 합성 고무, 반합성 고무 또는 천연 고무와 같은 내마모성 재료로 라이닝된다. 샤프트(57)의 일부는 공기 록형 쉬라우드(59) 내에 위치한다. 유압 모터(53)는 공기 록형 쉬라우드(59) 내에 위치한다.

사용 시, 프로펠러 펌프(17)는 유압 모터(53)에 의해 구동되어 제3액체를 재순환시킨다. 내마모성 재료는 프로펠러 펌프(17)를 미분 현탁물질에 의한 손상으로부터 보호한다. 공기 록형 쉬라우드(59)는 그 내부에 위치한 샤프트(57)의 부분, 유압 모터(53), 밀봉부들(도시되지 않음) 및 베어링들(도시되지 않음)을 더 안전하게 보호한다.

도 4와 도 4a를 참조하면, 전환 밸브(74)의 전반부 및 후반부와 교번 배출기(14)로 사용될 수 있는 전환 밸브가 도시되어 있다. 전환 밸브는 모터(도시되지 않음)에 연결된 샤프트(140)와, 샤프트를 위한 베어링들(142)과 밀봉부들(143)을 지지하는 베어링 하우징(141)을 포함한다. 부싱(146)은 베어링(142)과 협력하여 샤프트(140)를 전환 밸브의 챔버(144)에 회전할수 있게 고정한다. 챔버(144)는 검사 및 유지 관리를 위한 접근이 용이하도록 탈착식 리드(removable lid)를 포함한다. 암(arm)(145)은 플레이트(150)를 지지하도록 샤프트(140)에 부착된다. 전환 밸브는 입구 포트(147)와, 제1 및 제2출구 포트(148, 149)를 더 포함한다.

사용 시, 모터는, 플레이트(150)가 회전하여 두 개의 출구 포트(148, 149) 중 하나를 교대로 밀폐하도록 샤프트를 지속적으로 회전시킨다. 이것은 플레이트(150)의 회전에 의해 한 출구 포트가, 다른 출구 포트가 개방되는 것과 동일한 속도로 밀폐되기 때문에, 입구 포트(147)을 통해 전환 밸브로 유입되는 유체가 출구 포트(148, 149)로부터 일정한 처리량으로 배출된다는 것을 의미한다.

도 5는 제4실시예에 따른 에너지 변환 시스템(1000)의 개략도이다. 에너지 변환 시스템(1000)은 일반적으로 도 1, 도 1a 및 도 1b의 에너지 변환 시스템(1, 10, 100)과 유사한 특징들을 포함한다. 그러나. 에너지 변환 시스템(1000)에서, 변환기는 제1액체의 에너지를 터빈의 운동에너지가 아닌 압축된 대기 공기의 위치 에너지로 변환한다. 이해할 수 있는 바와 같이, 공기 대신, 압축 가능한 가스가 사용될 수 있다.

에너지 변환 시스템(1000)은 유압 공기압축기를 포함한다. 공기압축기는 분리용기(32)를 통해 분리 탱크(22)에 연결되는 제2수직 도관(126)를 포함한다. 제2수직 도관(126)은 공기혼입용기(121)와 유체 연통하는 헤더 탱크(120)까지 위쪽으로 연장된다. 공기혼입용기(121)는 소직경 관들을 내장한다.

공기압축기는 공기혼입용기(121)에서부터 압축공기 분리기(123)로 연결되는 다운 칼럼(122)을 더 포함한다. 압축공기 분리기(123)는 수직 도관(20)에 연결된다.

사용 시, 제1액체는 분리용기(32)에서 제2수직 도관(126)을 통해 위로 유동하여 헤더 탱크(120)로 들어간다. 제1액체는 헤더 탱크(120)에서부터 공기혼입용기(121)로 유동한다. 공기혼입용기(121)의 소직경 관들은 제1액체가 다운 칼럼(122)을 통해 아래로 유동할 때 대기 공기가 제1액체에 혼입되게 한다.

공기가 혼입된 제1액체는 다운 칼럼(122)을 통해 아래로 유동하여 압축공기 분리기(123)로 들어간다. 혼입된 공기는 공기 분리기(123)에서 제1액체로부터 분리되며, 다운 칼럼(122) 내에 있는 제1액체의 높이로 인해 압력 하에 유지된다. 제1액체는, 다운 칼럼(122)에서부터 배출됨과 동시에 유동 방향을 바꾸는 유동 디플렉터(124)에 부딪쳐서 혼입된 공기를 제1액체로부터 분리하는 데 도움이 되는 난류를 일으킨다. 도 5의 실시예에서, 유동 디플렉터는 압축공기 분리기(123)의 기저부에 있는 원뿔 형태의 돌출부를 포함한다. 압축된 공기는 밸브(125)에서 압축공기 분리기(123)로부터 배출될 수 있으며, 그 위치 에너지는 많은 어플리케이션들에 사용될 수 있다.

제1액체는 수직 도관(20)을 통해 압축공기 분리기(123)로부터 배출되어 다시 교번 배출기(14)로 유동한다.

이 예의 에너지 변환 시스템에서, 모든 작업 결과는 압축공기 형태로 전달될 수 있으므로, 터빈은 존재하지 않는다. 도 6에 도시된 형태의 공기압축기는 터빈 대신 또는 터빈과 함께 상술된 에너지 변환 시스템에 사용될 수 있는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

도 6을 참조하면, 에너지 변환 방법의 흐름도를 도시한다. 에너지 변환 방법의 제1 단계(201)에서, 제1액체를 포함하는 수직 도관이 마련된다.

에너지 변환 방법의 제2단계(202)에서, 제2액체를 포함하는 강하관이 마련된다. 강하관은 수직 도관과 유체 연통하고, 제2액체는 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 제1액체와 미분 현탁물질을 포함한다.

에너지 변환 방법의 제3단계(203)에서, 제3액체가 재순환되어 미분 현탁물질을 유지한다. 제3액체는 제2액체보더 더 높은 비중을 가지도록 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함한다. 제3액체는 수직 도관으로부터 제1액체와 혼합되어 강하관에서 제2액체를 형성한다.

에너지 변환 방법의 제4단계(204)에서, 제1칼럼에 있는 제1액체의 위치 에너지는 작업 출력으로 변환된다.

에너지 변환 방법의 제5단계(205)에서, 제2액체를 생성하기 위해 제1 및 제2탱크로부터의 배출량에 따라 제1 및 제3액체의 혼합이 이루어지도록 제1 및 제2탱크 각각의 액체 높이를 소정 임계값으로 유지하도록 제1 및 제2탱크에 대한 제1액체의 배출이 조절된다. 제1 및 제2탱크로의 제1액체의 배출을 조절하는 것은 수직 도관(21)에서부터 교대로 배출하는 것에 의해 수행된다.

위에서 서술한 방법은 위에 서술한 에너지 변환 시스템을 사용하여 수행될 수 있고, 방법 단계들(201-205) 중 일부는 도 6에 도시된 순서와 다른 순서 또는 동시에 수행될 수 있는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

몇 개의 양호한 실시예들이 도시 및 서술되었지만, 이 기술분야의 기술자들은, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것으로 이해될 수 있을 것이다.

본 출원과 관련하여 본 명세서와 동시에 또는 그 이전에 출원되고 본 명세서와 함께 일반인의 열람이 가능한 모든 서류와 문서들에 대해 주의가 필요하며, 이러한 모든 서류와 문서들의 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에 개시된 모든 특징들(첨부된 청구범위, 요약 및 도면 포함) 및/또는 개시된 방법이나 프로세스의 모든 단계들은 그러한 특징들 및/또는 단계들 중 적어도 일부가 상호 배타적인 조합들을 제외하고는 어떠한 조합으로도 결합될 수 있다.

본 명세서에 개시된 각 특징(첨부된 청구범위, 요약 및 도면 포함)은 명시적으로 언급되지 않는 한 동일하거나 동등하거나 유사한 목적을 수행하는 대체 특징들로 대체될 수 있다. 그러므로, 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시되는 각 특징은 일련의 동등하거나 유사한 포괄적인 특징들의 한 예일 뿐이다.

본 발명은 상술한 실시예(들)의 세부 사항들에 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특징들 중 새로운 것 또는 새로운 조합(첨부된 청구범위, 요약 및 도면 포함), 또는 개시된 방법 또는 프로세스의 단계들 중 새로운 것 또는 새로운 조합에 까지 확장된다.

Claims (24)

1. 에너지 변환 시스템에 있어서,
   제1액체를 포함하는 수직 도관(20);
   상기 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제1액체와 미분 현탁물질을 포함하는 제2액체를 포함하고, 상기 수직 도관(20), 제1탱크(16) 및 제2탱크(16A)와 유체 연통하는 강하관(19);
   상기 제1액체의 에너지를 상기 에너지 변환 시스템의 출력을 위한 에너지로 변환한 후 상기 제1액체를 배출하도록 마련된 변환기(24); 및
   상기 제2액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함하는 제3액체를 재순환시켜서 상기 미분 현탁물질을 유지하도록 마련되고, 상기 제3액체를 배출하여 상기 변환기(24)로부터의 상기 제1액체와 혼합함으로써 상기 제2액체를 형성하도록 마련된 재순환기(17,18);를 포함하며,
   상기 제1탱크(16) 및 상기 제2탱크(16A)는, 상기 변환기(24)로부터 배출된 상기 제1액체를 공급받고 상기 제1액체를 상기 강하관(19)에 공급하도록 상기 변환기(24)와 상기 강하관(19) 사이에 마련되며,
   상기 제1 및 제2탱크(16,16A)에 대한 상기 제1액체의 공급은 상기 제1 및 제2탱크(16,16A)의 액체 높이를 미리 설정된 임계값 아래로 유지하도록 조절되는 에너지 변환 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1액체의 공급 조절은 상기 제1 및 제2탱크(16,16A) 사이에 배출을 교대로 하는 교번 배출기(14)에 의해 수행되는 에너지 변환 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 교번 배출기(14)는 하나의 입구 포트와 두 개의 출구 포트가 있는 전환 밸브를 포함하는 에너지 변환 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전환 밸브는, 이동에 의해 상기 두 개의 출구 포트 중 하나를 교대로 밀폐하여 교대 배출을 제공하도록 마련된 이동 가능한 판을 포함하는 에너지 변환 시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 강하관(19)으로부터 제2액체를 공급받고, 상기 미분 물질로부터 상기 제1액체를 분리하고, 제1액체는 상기 수직 도관(20)으로, 제3액체는 재순환기(17,18)로 배출하도록 마련된 분리기(8)를 더 포함하는 에너지 변환 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 분리기(8)는 분리 탱크(22)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 분리 탱크(22)는 상기 미분 현탁물질을 제거하기 위해 상기 분리 탱크(22)에서의 높이 증가에 따라 상기 분리 탱크 내의 유속이 떨어지도록 높이가 낮아질수록 감소되는 면적을 가지며,
   상기 분리 탱크(22)는 상기 수직 도관(20)으로 배출하도록 마련된 상부 출구를 더 포함하는 에너지 변환 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 분리 탱크(22)는 일반적인 원뿔형 몸체를 포함하는 에너지 변환 시스템.
9. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 분리기(8)은, 제2액체 또는 제3액체를 공급받고, 상기 공급받은 제2액체 또는 제3액체로부터 미분 물질을 분리하고, 제1액체를 상기 수직 도관(20)으로 배출하고 액체를 반송관(27)을 통해 상기 분리 탱크(22)로 반송시키도록 마련된 분리용기(32)를 더 포함하는 에너지 변환 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 분리용기(32)는 회전가능한 분리 드럼(34)과, 미분 물질이 제1액체로부터 미분 물질을 분리하도록 회전하는 상기 분리 드럼에 위치하도록 상기 미분 물질을 끌어당기도록 마련된 자석(36)을 포함하는 에너지 변환 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 자석(36)은 상기 분리 드럼(34) 내에 위치하고, 미분 물질이 상기 분리 드럼(34) 상에 위치하도록 상기 미분 물질을 끌어당기는 자기 영역을 생성하는 영구 자석이며,
    상기 분리 드럼의 회전은 상기 분리 드럼 상에 위치한 상기 미분 물질이 상기 자기 영역을 벗어나 상기 분리 드럼으로부터 상기 반송관(27) 쪽으로 떨어지도록 하는 에너지 변환 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 영구 자석(36)은 상기 분리 드럼(34)의 원호에 약 140도로 뻗어 있는 에너지 변환 시스템.
13. 제9항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 용기(32)는, 상기 분리 드럼(34)으로부터 상기 미분 물질을 제거하고, 상기 제거된 미분 물질을 반송관(27)으로 유도하는 와이퍼(31)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
14. 제9항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리용기(32)는 압력용기이고, 상기 분리용기(32) 내의 유체 레벨은 상기 분리용기(32) 내의 가스 유입과 환기를 제어하는 것에 의해 제어 가능한 에너지 변환 시스템.
15. 제6항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환기(8)는, 상기 분리 탱크(22)로부터 제3액체를 공급받고, 상기 제3액체를 배출하여 상기 제1탱크(16)와 상기 제2탱크(15)로부터의 제1액체와 혼합하도록 하는 재순환 칼럼(18)을 포함하는 에너지 변환 시스템.
16. 제20항에 있어서,
    상기 재순환 칼럼(18)은, 상기 분리 탱크(22)의 하부 출구로부터 제3액체를 공급받도록 마련된 에너지 변환 시스템.
17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환기(17,18)는 프로펠러 펌프(17)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    상기 프로펠러 펌프(17)는 내마모성 물질로 라이닝된 에너지 변환 시스템.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 프로펠러 펌프(17)는 공기 록형 쉬라우드(59)로 보호되는 샤프트(57)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환기(17,18)는 상기 프로펠러 펌프(17)를 구동하도록 마련된 유압 모터(53)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
21. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 재순환기(8)는 제3액체를 재순환할 수 있는 유체 변위 압상펌프(17A)를 포함하는 에너지 변환 시스템.
22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환기(24)는 터빈(24)을 포함하고,
    작업 출력은 운동 에너지를 포함하는 에너지 변환 시스템.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환기(24)는 상기 작업 출력이 공기 압축이도록 공기를 공급받아 압축하는 유압 공기압축기를 포함하는 에너지 변환 시스템.
24. 에너지 변환 방법에 있어서,
    제1액체를 포함하는 수직 도관을 마련하는 단계(201);
    상기 제1액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제1액체와 미분 현탁물질을 포함하는 제2액체를 포함하고, 상기 수직 도관과, 제1탱크 및 제2탱크와 유체 연통하는 강하관을 마련하는 단계(202);
    상기 제2액체보다 더 높은 비중을 가지도록 상기 제2액체와 더 미분된 현탁물질을 포함하는 제3액체를 재순환시켜서 상기 미분 현탁물질을 유지하고, 상기 제3액체를 배출하여 변환기로부터의 상기 제1액체와 혼합함으로써 상기 제2액체를 형성하는 단계(203);
    제1칼럼의 상기 제1액체의 위치에너지를 작업 출력으로 변환하고, 상기 제1액체를 배출하는 단계(204); 및
    상기 제1 및 제2탱크 각각의 액체 높이를 미리 설정된 임계값 아래로 유지하도록 상기 제1 및 제2탱크에 대한 상기 제1액체의 공급을 조절하는 단계(205)를 포함하는 에너지 변환 방법.
    
    
    
    
    
    

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