KR101829112B1 - 파워 플랜트용 사전 가열 시스템 - Google Patents

파워 플랜트용 사전 가열 시스템 Download PDF

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Abstract

내연 엔진 (1) 및 엔진 (1) 으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템 (2) 을 포함하는 파워 플랜트용 사전 가열 시스템 (28) 으로서, 사전 가열 시스템 (28) 에는 라디에이터 (21) 를 거쳐/통해 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열되는 열 펌프 시스템 (281) 이 제공되고, 열 펌프 시스템 (281) 은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고, 사전 가열 시스템 (28) 에는 엔진 (1) 으로 열을 전달하도록 구성되는 열 펌프 시스템 (281) 의 열 교환기 (2815) 가 제공된다. 본 발명은 또한 상응하는 파워 플랜트 및 파워 플랜트의 사전 가열을 위한 방법에 관한 것이다.

Description

파워 플랜트용 사전 가열 시스템{PRE-HEATING SYSTEM FOR A POWER PLANT}
본 발명은 청구항 1 의 서문에 따른 사전 가열 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다른 독립항들의 서문에 규정된 바와 같은 방법 및 파워 플랜트 유닛에 관한 것이다.
특히 피크 부하 리소스 (peak load resource) 로서 또는 비상 파워 플랜트로서 파워 공급 목적들을 위해 사용되는 파워 플랜트에서, 연간 사용양은 매우 낮을 수 있다. 이는 파워 플랜트가 대기 상태 (stand-by) 로 유지되고 소정의 매우 짧은 시간 기간 내에, 예를 들면 10 분 내에 시작되도록 준비된다는 것을 의미한다. 엔진은 시동 전에 특정한 엔진 종속 온도 (예를 들면 50 내지 55 ℃) 로 사전 가열될 필요가 있기 때문에, 이들 피크 부하 및 비상 플랜트들에서 엔진들은 이러한 사전 가열된 대기 상태로 일정하게 유지된다.
사전 가열에 있어서, 주 목적은 서로 기능적으로 작동하고 열적 부하에 노출되는 엔진의 그러한 부품들이 작동 시에 엔진의 일반적인 정상 상태 온도에 충분히 가까운 온도로 되도록 보장하는 것이다. 따라서 개시된 연소에 의해 발생된 열적 부하는 엔진 부품들의 온도를 너무 많이 변경시키지 않는다. 너무 높은 온도 변화는 예를 들면 엔진 부품들 사이에, 예를 들면 피스톤들과 실린더들 사이의 베어링들 등 내에서 그들의 작동에 필수적인 클리어런스들의 폐쇄를 발생시킬 수 있다. 냉각 시스템은 엔진에서의 정확한 위치들에서 효율적인 사전 가열 온도로 만들기 위한, 이러한 목적을 위해 사용된다. 냉각 시스템은 그러한 동일한 위치들로부터 과도한 열을 제거하도록 구성됨과 동시에, 냉각 시스템은 또한 반대로 엔진의 구성 요소들을 사전 가열하는 데 매우 유용하다. 따라서 냉각 유체는 사전 가열 온도로 가열되고 엔진이 작동할 때에 순환되는 방식과 유사하게 또는 거의 유사하게 순환된다. 냉각 유체의 전기 가열은 이러한 사전 가열을 수행하는 데 가장 일반적인 방법이다. 그러나, 엔진에서 사전 가열 온도의 유지는 특히 외부 또는 주위 온도와 사전 가열 온도 사이에 온도 차이가 크다면 결국 상당한 양의 에너지를 소비한다.
본 발명의 목적은 엔진의 사전 가열을 유지하는 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 사전 가열 시스템은 내연 엔진 및 작동 상태일 때에 엔진으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템을 포함하는 파워 플랜트용 사전 가열 시스템이며, 냉각 시스템은 엔진 내에 배열된 냉각 유체 순환부, 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터, 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널, 라디에이터로부터 엔진으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 및 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프를 포함하고, 냉각 시스템에는 엔진이 대기 상태일 때에 냉각 유체를 가열하기 위한 상기 사전 가열 시스템이 제공되고,
사전 가열 시스템에는 라디에이터를 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템이 제공되고, 열 펌프 시스템은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
열 펌프 시스템은 또한 열 펌프 유닛, 낮은 온도의 1 차 회로 및 높은 온도의 2 차 회로를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고,
사전 가열 시스템에는 엔진으로 열을 전달하도록 배열되는 열 펌프 시스템의 열 교환기가 제공된다.
본 발명의 파워 플랜트 유닛은 내연 엔진 및 작동 상태일 때에 엔진으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템을 포함하는 파워 플랜트 유닛이고, 냉각 시스템은 엔진 내에 배열된 냉각 유체 순환부, 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터, 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널, 라디에이터로부터 엔진으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 및 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프를 포함하고, 냉각 시스템에는 엔진이 대기 상태일 때에 냉각 유체를 가열하기 위한 사전 가열 시스템이 제공되고,
사전 가열 시스템에는 라디에이터를 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템이 제공되고, 열 펌프 시스템은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
열 펌프 시스템은 또한 열 펌프 유닛, 낮은 온도의 1 차 회로 및 높은 온도의 2 차 회로를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고,
사전 가열 시스템에는 엔진으로 열을 전달하도록 구성되는 열 펌프 시스템의 열 교환기가 제공된다.
본 발명의 방법은 파워 플랜트 유닛의 사전 가열을 위한 방법이며;
- 냉각 유체 순환부는 내연 엔진, 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터, 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널, 라디에이터로부터 엔진으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널을 포함하는 냉각 시스템 내에 배열되고 유체 펌프는 냉각 유체를 순환시키도록 작동되고,
- 냉각 시스템에는 엔진이 대기 상태일 때 냉각 유체를 가열하기 위해 사전 가열 시스템으로부터 열이 제공되고,
사전 가열 시스템에는 열 펌프 시스템의 열 교환기가 제공되고, 상기 열 펌프 시스템은 라디에이터를 거쳐/통해 통과하는 공기의 열 에너지를 이용하고, 열 펌프 시스템은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환시키도록 배열되고,
열 펌프 시스템은 또한 열 펌프 유닛, 낮은 온도의 1 차 회로 및 높은 온도의 2 차 회로를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열된다.
라디에이터를 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하고 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되는 열 펌프 시스템은 엔진의 사전 가열 에너지 소비율을 현저하기 낮추기 위해 매우 비용 효율적으로 사용될 수 있다. 이러한 해결책은 연 중에 짧은 간격들 동안만 운행되는 피킹 (Peaking) 및 비상 파워 플랜트들을 대기시키기는 데 특히 유리하다. 용어, 거쳐/통해 (via/through) 는 실제적인 라디에이터 구성에서 가능한 차이들을 설명하도록 여기에서 사용되고, 공기는 라디에이터를 통해 유동할 수 있거나 또는 라디에이터를 거쳐 유동할 수 있다.
또 다른 이점은 엔진의 사전 가열된 대기 상태의 유지 중에 에너지 소비율의 관점에서 개선된 효율을 갖는 시스템을 구비한다는 점이다. 열 펌프 시스템은 소정 조건들에서 그것이 전기 에너지를 소비하는 양의 약 4배의 열 에너지를 제공할 수 있다. 매우 차가운 주위 공기의 상황에서 이러한 효율 인자는 1 : 1 로 떨어지거나 그에 가깝게 된다. 그러나, 파워 플랜트 설계 단계에서 그것은 이러한 시스템이 그러한 주어진 기후의 특정한 위치에 대해 경제적으로 실현 가능하다면 매우 용이하게 예상될 수 있다. 추가의 또 다른 이점은 효율적인 방식으로 다양한 기후들에서 사전 가열된 대기 상태를 유지할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 가능하게 한다는 점이다
이러한 설명에서 다음의 정의들이 사용된다:
용어, 열 교환기는 두개의 매체들 사이에서, 예를 들면 냉각 유체의 하나의 회로로부터 냉각 유체의 또 다른 회로로 열을 교환하는 장치이다. 이러한 설명에서 용어, 열 교환기는 두개의 폐쇄된 회로들, 즉 열 교환기에서 열 배출의 기능을 갖는 1 차 회로 및 열 교환기에서 열 수용의 기능을 갖는 2 차 회로를 포함한다. 용어, 라디에이터는 이러한 설명에서 엔진의 냉각 유체를 위한 하나의 폐쇄된 회로를 포함하는 특정 타입의 열 교환 다바이스를 의미하고 다른 열 전달 매체는 주위 공기 (개방된 회로) 이다. 라디에이터는 작동 중일 때 엔진을 냉각하는 1 차 기능을 갖는다. 하나 또는 그룹의 엔진들을 위한 하나의 또는 몇개의 라디에이터들이 존재할 수 있고 하나의 라디에이터가 하나의 또는 다수의 라디에이터 유닛들을 포함할 수 있다.
실시형태에 따르면, 열 펌프 시스템의 1 차 회로가 라디에이터를 통해 유동될 상기 냉각 유체와의 열적 연결부에 배열되는 사전 가열 시스템이 존재한다. 이러한 열적 연결부를 배열하기 위한 몇몇 방법들이 존재하고 다음의 실시형태들은 그 몇몇을 상세하게 개시한다. 하나의 가능한 실시예는 열적 연결부가 열 펌프 시스템의 상기 1 차 회로와 상기 냉각 유체 사이에서 열 교환기에 의해 배열되는 것이다. 이러한 실시형태에서, 라디에이터에서 순환하는 냉각 유체는 또한 상기 열 펌프 시스템의 1 차 회로로서 상기 열 교환기를 통해 안내되고, 열 펌프 시스템의 냉매가 상기 열 교환기의 2 차 회로에서 순환되도록 배열된다. 따라서 열 펌프 시스템의 1 차 회로는 상기 열 교환기의 2 차 회로이다.
또 다른 실시형태는 열 펌프 시스템의 1 차 회로가 라디에이터와 함께 위치되고 냉각 유체 회로에 대해 분리된 라디에이터 타입 열 교환기를 포함하도록 배열되는 사전 가열 시스템이다.
이러한 실시형태에서, 라디에이터의 하우징 또는 프레임은 또한 열 펌프 시스템의 1 차 회로를 포함하는 또 다른 라디에이터 타입 열 교환 디바이스를 포함하도록 구성된다. 이러한 실시형태는 열 배출을 위한 큰 표면적을 갖는 가능한 실시예를 제공한다.
실시형태에 따르면, 사전 가열 시스템은 내연 엔진이 대기 상태일 때 적어도 두개의 회로들, 즉
- 냉각 유체의 일부가 라디에이터와 열 펌프 시스템의 1 차 회로의 열 교환기 사이에서 순환되도록 구성되는 라디에이터 회로, 및
- 냉각 유체의 일부가 엔진과 사전 가열 회로에서의 열 교환기 사이에서 순환되도록 구성되는 사전 가열 회로로, 냉각 시스템을 구성하는 중간 유체 채널을 포함하도록 구성된다. 이러한 배열에 의해 냉각 유체들은 아주 상이한 온도들을 갖는 상이한 섹션들로 분리될 수 있다. 이는 사전 가열 에너지 생성에서 높은 효율성을 가능하게 하고 회로들의 상이한 섹션들에서 온도 변화는 낮게 유지될 수 있다.
추가의 사전 가열 시스템의 실시형태에 따르면, 사전 가열 회로에서의 열 교환기는 열 교환기들의 2 차 회로가 사전 가열 회로로 되고 열 교환기들의 1 차 회로가 열 펌프 시스템의 2 차 회로에서의 열 교환기의 2 차 회로로서 배열되는 전달 회로로 되도록 배열된다. 따라서 회로들은 몇개의 연속되는 회로들로 배열되고 이때 각각의 회로에서의 온도는 점진적으로 변화될 수 있다. 이러한 실시형태는 또한 하나의 또는 몇개의 파워 플랜트 유닛들을 위한 하나의 열 펌프 시스템의 사용을 가능하게 하고, 하나의 파워 플랜트 유닛은 적어도 하나의 엔진을 포함하지만 또한 몇개의 엔진들을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 양상에 따르면, 내연 엔진 및 작동 상태일 때에 엔진으로부터의 과도한 열을 제거하기 위한 냉각 시스템을 포함하는 파워 플랜트 유닛이 구성되고, 냉각 시스템은 엔진 내에 배열된 냉각 유체 순환부, 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터, 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널, 라디에이터로부터 엔진으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 및 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프를 포함하고,
냉각 시스템에는 엔진이 대기 상태일 때 냉각 유체를 가열하기 위한 사전 가열 시스템이 제공되고,
사전 가열 시스템에는 라디에이터를 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템이 제공되고, 열 펌프 시스템은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
열 펌프 시스템은 또한 열 펌프 유닛, 낮은 온도의 1 차 회로 및 높은 온도의 2 차 회로를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고,
사전 가열 시스템에는 엔진으로 열을 전달하도록 구성되는 열 펌프 시스템의 열 교환기가 제공된다. 이러한 파워 플랜트 유닛은 사전 가열 시스템와 연결하여 이미 설명된 모든 실시형태들을 이용하도록 구성될 수 있다.
추가로 상기 설명된 바와 같은 적어도 하나의 파워 플랜트 유닛을 포함하는 파워 플랜트가 존재하도록 배열될 수 있고, 하나의 파워 플랜트 유닛은 적어도 하나의 엔진을 포함하지만 또한 몇개의 엔진들을 포함할 수 있다. 파워 플랜트 유닛은 또한 두개 이상의 엔진들을 포함할 수 있고 하나의 엔진의 라디에이터 또는 라디에이터들은 열 펌프 시스템과 함께 사용된다. 파워 플랜트 유닛은 하나 이상의 라디에이터들을 이용하고 하나 이상의 엔진들의 사전 가열 회로들에 파워를 공급하는 하나의 열 펌프 시스템을 포함할 수 있다. 이들 실시형태들은 임의의 주어진 상황에 대해 적절한 양의 사전 가열 용량의 선택을 가능하게 하고 추가로 사전 가열 시스템, 파워 플랜트 및 파워 플랜트 유닛의 효율성을 고려하여 이용하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 파워 플랜트 유닛을 사전 가열 하기 위한 방법이며;
- 냉각 유체 순환부는 내연 엔진, 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터, 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널, 라디에이터로부터 엔진으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널을 포함하는 냉각 시스템 내에 배열되고 유체 펌프는 냉각 유체를 순환시키도록 작동되고,
- 냉각 시스템에는 엔진이 대기 상태일 때 냉각 유체를 가열하기 위해 사전 가열 시스템으로부터 열이 제공되고,
사전 가열 시스템에는 라디에이터를 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하는 열 펌프 시스템이 제공되고, 열 펌프 시스템은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하고,
열 펌프 시스템은 또한 열 펌프 유닛, 낮은 온도의 1 차 회로 및 높은 온도의 2 차 회로를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로와 2 차 회로 사이에서 압축되고 팽창되고,
사전 가열 시스템에는 엔진으로 열을 전달하는 열 펌프 시스템의 열 교환기가 제공된다.
상기 방법은 사전 가열 시스템이 라디에이터의 주위 온도에 대해 선택적으로 제어되도록 추가로 적용될 수 있다. 열 펌프 시스템의 실제적인 효율은 외부 공기 온도에 종속되므로, 상기 방법의 이점은 그들 시스템들의 사용이 선택적으로 행해진다는 점이다. 예를 들면, 상기 방법의 하나의 실시형태에 따르면, 열 펌프 유닛은 소정의 제한보다 낮은 주위 온도에서 또는 혹독한 얼음 형성 기후에서와 같은 다른 불리한 기후 조건들 중에서의 작동 중지 (out of operation) 로 선택된다. 얼음 형성 조건들에서 라디에이터는 당연히 공기로부터의 에너지를 취할 수 있지만, 라디에이터에서 얼음의 형성은 원치 않는 다른 결과로 될 수 있다. 따라서 시스템 및 그 부품들 또는 하부 부품들을 선택적으로 제어하는 가능한 실시예는 사용시에 이점을 갖는다.
다음에 본 발명의 몇몇 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 개시될 것이다.
도 1 은 파워 플랜트 유닛의 개략적인 도면을 나타낸다.
도면에는 내연 엔진 (1) 및 작동 상태일 때에 내연 엔진 (1) 으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템 (2) 을 포함하는 파워 플랜트 유닛이 제공되고, 냉각 시스템 (2) 은 엔진 내에 배열된 냉각 유체 순환부 (도 1 에서 실선들의 대부분은 냉각 유체가 유동되도록 배열되는 유체 채널들을 나타내고, 화살표 헤드는 유동의 방향을 나타냄), 엔진 (1) 의 열 교환을 위한 라디에이터 (또는 라디에이터들 : 21) (라디에이터들 (21) 은 엔진 홀의 외측에 위치됨), 엔진으로부터 라디에이터로 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널 (24), 라디에이터 (21) 로부터 엔진 (1) 으로 다시 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 (25) 및 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프 (26) 를 포함하고, 냉각 시스템 (2) 에는 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 냉각 유체를 가열하기 위한 사전 가열 시스템 (28) 이 제공되고, 사전 가열 시스템 (28) 에는 라디에이터 (21) 을 거쳐/통해 통과되는 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템 (281) 이 제공되고, 열 펌프 시스템 (281) 은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고, 열 펌프 시스템 (281) 은 또한 열 펌프 유닛 (2810), 낮은 온도의 1 차 회로 (2811) 및 높은 온도의 2 차 회로 (2812) 를 포함하고, 열 전달 매체는 1 차 회로 (2811) 와 2 차 회로 (2812) 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고, 사전 가열 시스템 (28) 에는 엔진 (1) 으로 열을 전달하도록 구성되는 열 펌프 시스템 (281) 의 열 교환기 (2815) 가 제공된다.
사전 가열 시스템 (28) 에서 열 펌프 시스템 (281) 의 1 차 회로 (2811) 는 라디에이터 (21) 를 통해 유동될 상기 냉각 유체와의 열적 연결부에서 배열된다. 도 1 의 실시형태에서 열적 연결부는 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 와 상기 냉각 유체 사이에서 열 교환기 (2813) 에 의해 배열된다. 따라서 냉각 유체의 일부는 라디에이터 (21) 또는 라디에이터들 (21) 과 열 교환기 (2813) 사이에서 순환되도록 배열된다. 펌프 (212) 는 상기 라디에이터 (21) 와 열 교환기 (2813) 사이에 냉각 유체의 순환을 위해 제공된다.
또 다른 실시형태 (도 1 에는 도시 생략) 는 열 펌프 시스템의 1 차 회로 (2811) 가 라디에이터 (21) 와 함께 위치되고 냉각 유체 회로에 대해 분리되는 라디에이터 타입 열 교환기를 포함하도록 배열되는 것이다.
사전 가열 시스템 (28) 또는 파워 플랜트 유닛은 또한 엔진이 대기 상태일 때에 적어도 두개의 회로들, 즉
- 냉각 유체의 일부가 라디에이터 (21) 와 열 펌프 시스템 (281) 의 1 차 회로 (2811) 의 열 교환기 (2813) 사이에서 순환되도록 구성되는 라디에이터 회로 (210), 및
- 냉각 유체의 일부가 엔진 (1) 과 사전 가열 회로 (280) 에서의 열 교환기 (2815) 사이에서 순환되도록 구성되는 사전 가열 회로 (280) 로, 냉각 시스템 (2) 을 구성하는 중간 유체 채널 (27) (또는 다수의 중간 채널들 (27)) 을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 1 의 실시형태에 따르면, 사전 가열 시스템 (28) 에서, 사전 가열 회로 (280) 에서의 열 교환기 (2815) 는 열 교환기들의 2 차 회로가 사전 가열 회로 (280) 로 되고 열 교환기들의 1 차 회로가 열 펌프 시스템 (281) 의 2 차 회로 (2812) 에서의 열 교환기 (2814) 의 2 차 회로로서 배열되는 전달 회로 (285) 로 되도록 배열된다. 전달 회로는 전달 회로 (285) 에서 유체 (가장 가능하게는 냉각 유체의 일부) 를 순환시키기 위한 펌프 (2850) 를 포함한다. 사전 가열 회로는 또한 엔진이 대기 상태일 때에 냉각 유체를 순환시키기 위한 펌프 (2801) 를 포함하고, 따라서 펌프 (2801) 는 엔진 (1) 의 회전에 대해 독립적이다. 사전 가열 회로는 또한 냉각 유체를 가열하기 위해, 예를 들면 열 펌프 시스템 용량이 불충분할 수 있을 때에 예외적으로 차가운 기후 환경들을 위한 준비로 열 요소 (2802) 를 포함할 수 있다.
파워 플랜트는 적어도 하나의 파워 플랜트 유닛을 포함하고, 하나의 파워 플랜트 유닛이 적어도 하나의 엔진 (1) 을 포함하지만 파워 플랜트 유닛은 또한 몇개의 엔진들 (1) 을 포함할 수 있다. 파워 플랜트 유닛은 두개 이상의 엔진들 (1) 을 포함할 수 있고 하나의 엔진 (1) 의 라디에이터 (21) 또는 라디에이터들 (21) 이 열 펌프 시스템(들) (281) 과 함께 사용될 수 있다. 또한 파워 플랜트 유닛은 하나 이상의 라디에이터들 (21) 을 이용하고 하나 이상의 엔진들의 사전 가열 회로들 (280) 에 파워를 공급하는 하나의 열 펌프 시스템 (281) 을 포함할 수 있다. 사전 가열 시스템들 (28) 및 열 펌프 시스템 (281) 의 이러한 다수의 사용은 다른 엔진들 (1) 또는 파워 플랜트 유닛들로의 유입구들/유출구들 (11) 로써 예시된다.
본 기술 분야에 숙련된 자에게는 명백한 바와 같이, 본 발명 및 그 실시형태들은 상기 설명된 실시형태의 예들에 제한되지 않는다. "회로가 펌프를 포함한다" 와 같은 특징들의 존재를 나타내는 표현들은 비제한적인 것이므로, 특징들의 설명은 독립항들 또는 종속항들에서 제공되지 않는 그러한 다른 특징들의 존재를 배제하거나 선결 조건으로 하는 것은 아니다.
1 엔진
2 냉각 시스템
21 라디에이터
210 라디에이터 회로
212 펌프
24 유출 유체 채널
25 유입 유체 채널
26 유체 펌프
27 중간 유체 채널
28 사전 가열 시스템
280 사전 가열 회로
281 열 펌프 시스템
2810 열 펌프 유닛
2811 (낮은 온도의) 1 차 회로
2812 (높은 온도의) 2 차 회로
2813 (1 차 회로의) 열 교환기
2814 (2 차 회로의) 열 교환기
2815 열 교환기
285 전달 회로
2850 펌프

Claims (18)

  1. 내연 엔진 (1) 및 작동 상태일 때에 상기 내연 엔진 (1) 으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템 (2) 을 포함하는 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28) 으로서,
    상기 냉각 시스템 (2) 은 상기 내연 엔진 (1) 내에 배열된 냉각 유체 순환부, 상기 내연 엔진 (1) 의 열 교환을 위한 라디에이터 (21), 상기 내연 엔진 (1) 으로부터 상기 라디에이터 (21) 로 상기 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널 (24), 상기 라디에이터 (21) 로부터 상기 내연 엔진 (1) 으로 다시 상기 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 (25) 및 상기 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프 (26) 를 포함하고,
    상기 냉각 시스템 (2) 에는 상기 내연 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 상기 냉각 유체를 가열하기 위한 상기 사전 가열 시스템 (28) 이 제공되고,
    상기 사전 가열 시스템 (28) 에는 상기 라디에이터 (21) 를 거쳐/통해 통과된 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템 (281) 이 제공되고, 상기 열 펌프 시스템 (281) 은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
    - 상기 열 펌프 시스템 (281) 은 또한 열 펌프 유닛 (2810), 상기 라디에이터 (21) 를 통해 유동될 상기 냉각 유체와의 열적 연결부에 배열되는 낮은 온도의 1 차 회로 (2811) 및 높은 온도의 2 차 회로 (2812) 를 포함하고, 열 전달 매체는 상기 1 차 회로 (2811) 와 상기 2 차 회로 (2812) 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고,
    - 상기 사전 가열 시스템 (28) 에는 상기 내연 엔진 (1) 으로 열을 전달하도록 구성되는 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 열 교환기 (2815) 가 제공되는, 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열적 연결부는 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 와 상기 냉각 유체 사이에서 열 교환기 (2813) 에 의해 배열되는, 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 는 라디에이터 (21) 와 함께 위치되고 냉각 유체 회로에 대해 분리된 라디에이터 타입 열 교환기를 포함하도록 배열되는, 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 적어도 두개의 회로들, 즉
    - 상기 냉각 유체의 일부가 상기 라디에이터 (21) 와 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 의 열 교환기 (2813) 사이에서 순환되도록 구성되는 라디에이터 회로 (210), 및
    - 상기 냉각 유체의 일부가 상기 내연 엔진 (1) 과 상기 사전 가열 회로 (280) 에서의 열 교환기 (2815) 사이에서 순환하도록 구성되는 사전 가열 회로 (280) 로, 상기 냉각 시스템 (2) 을 구성하는 중간 유체 채널 (27) 을 포함하는, 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사전 가열 회로 (280) 에서의 상기 열 교환기 (2815) 는 상기 열 교환기들 (2815) 의 2 차 회로가 상기 사전 가열 회로 (280) 로 되고 상기 열 교환기들 (2815) 의 1 차 회로가 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 2 차 회로 (2812) 에서의 열 교환기 (2814) 의 2 차 회로로서 배열되는 전달 회로 (285) 로 되도록 배열되는, 파워 플랜트의 사전 가열 시스템 (28).
  6. 내연 엔진 (1) 및 작동 상태일 때에 상기 내연 엔진 (1) 으로부터의 과도한 열의 제거를 위한 냉각 시스템 (2) 을 포함하는 파워 플랜트 유닛으로서,
    상기 냉각 시스템 (2) 은 상기 내연 엔진 (1) 내에 배열된 냉각 유체 순환부, 상기 내연 엔진 (1) 의 열 교환을 위한 라디에이터 (21), 상기 내연 엔진 (1) 로부터 상기 라디에이터 (21) 로 상기 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널 (24), 상기 라디에이터 (21) 로부터 상기 내연 엔진 (1) 으로 다시 상기 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 (25) 및 상기 냉각 유체를 순환시키기 위한 유체 펌프 (26) 를 포함하고,
    상기 냉각 시스템 (2) 에는 상기 내연 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 상기 냉각 유체를 가열하기 위한 사전 가열 시스템 (28) 이 제공되고,
    상기 사전 가열 시스템 (28) 에는 상기 라디에이터 (21) 를 거쳐/통해 통과된 공기의 열 에너지를 이용하기 위해 배열된 열 펌프 시스템 (281) 이 제공되고, 상기 열 펌프 시스템 (281) 은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
    상기 열 펌프 시스템 (281) 은 또한 열 펌프 유닛 (2810), 상기 라디에이터 (21) 를 통해 유동될 상기 냉각 유체와의 열적 연결부에서 배열되는 낮은 온도의 1 차 회로 (2811) 및 높은 온도의 2 차 회로 (2812) 를 포함하고, 열 전달 매체는 상기 1 차 회로 (2811) 와 상기 2 차 회로 (2812) 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되고,
    상기 사전 가열 시스템 (281) 에는 상기 내연 엔진 (1) 으로 열을 전달하도록 구성되는 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 열 교환기 (2815) 가 제공되는, 파워 플랜트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열적 연결부는 상기 1 차 회로 (2811) 와 상기 냉각 유체 사이에서 열 교환기 (2813) 에 의해 배열되는, 파워 플랜트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 는 상기 라디에이터 (21) 내에 위치되고 냉각 유체 회로에 대해 분리된 라디에이터 타입 열 교환기를 포함하도록 배열되는, 파워 플랜트 유닛.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 내연 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 적어도 두개의 회로들, 즉
    - 상기 냉각 유체의 일부가 상기 라디에이터 (21) 와 상기 열 펌프 시스템 (281) 의 상기 1 차 회로 (2811) 의 열 교환기 (2813) 사이에서 순환되도록 구성되는 라디에이터 회로 (210), 및
    - 상기 냉각 유체의 일부가 상기 내연 엔진 (1) 및 상기 사전 가열 회로 (280) 에서의 열 교환기 (2815) 사이에서 순환되도록 구성되는 사전 가열 회로 (280) 로, 상기 냉각 시스템을 구성하는 중간 유체 채널 (27) 을 포함하는, 파워 플랜트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사전 가열 회로에서의 상기 열 교환기는, 상기 열 교환기들의 2 차 회로가 상기 사전 가열 회로로 되고 상기 열 교환기들의 1 차 회로가 상기 열 펌프 시스템의 2 차 회로에서의 열 교환기의 2 차 회로로서 배열된 전달 회로로 되도록 배열되는, 파워 플랜트 유닛.
  11. 제 6 항에 따른 적어도 하나의 파워 플랜트 유닛을 포함하는 파워 플랜트로서,
    하나의 파워 플랜트 유닛은 적어도 하나의 내연 엔진 (1) 을 포함하지만 또한 몇개의 내연 엔진들 (1) 을 포함할 수 있는, 파워 플랜트 유닛.
  12. 제 6 항에 있어서,
    두개 이상의 내연 엔진들 (1) 을 포함하고,
    하나의 내연 엔진 (1) 의 상기 라디에이터 (21) 또는 라디에이터들 (21) 은 열 펌프 시스템 (281) 과 함께 사용되는, 파워 플랜트 유닛.
  13. 제 6 항에 있어서,
    하나 이상의 라디에이터들 (21) 를 이용하고 하나 이상의 내연 엔진들 (1) 의 사전 가열 회로들 (280) 에 파워를 공급하는 하나의 열 펌프 시스템 (281) 을 포함하는, 파워 플랜트 유닛.
  14. 파워 플랜트 유닛의 사전 가열을 위한 방법으로서;
    - 냉각 유체 순환부는 내연 엔진 (1), 상기 내연 엔진의 열 교환을 위한 라디에이터 (21), 상기 내연 엔진 (1) 으로부터 상기 라디에이터 (21) 로 상기 냉각 유체를 안내하기 위한 유출 유체 채널 (24), 상기 라디에이터 (21) 로부터 상기 내연 엔진 (1) 으로 다시 상기 냉각 유체를 복귀시키기 위한 유입 유체 채널 (25) 을 포함하는 냉각 시스템 (2) 내에 배열되고 유체 펌프 (26) 는 상기 냉각 유체를 순환시키도록 작동되고,
    - 상기 냉각 시스템 (2) 에는 상기 내연 엔진 (1) 이 대기 상태일 때에 상기 냉각 유체를 가열하기 위해 사전 가열 시스템 (28) 으로부터 열이 제공되고,
    상기 사전 가열 시스템 (28) 에는 열 펌프 시스템 (281) 의 열 교환기 (2815) 가 제공되고, 상기 열 펌프 시스템 (281) 은 상기 라디에이터 (21) 를 거쳐/통해 통과하는 공기의 열 에너지를 이용하고, 상기 열 펌프 시스템 (281) 은 보다 낮은 온도의 공기의 열 에너지를 보다 높은 온도의 냉각 유체의 열 에너지로 변환하도록 배열되고,
    상기 열 펌프 시스템 (281) 은 또한 열 펌프 유닛 (2810), 상기 라디에이터 (21) 를 통해 유동될 상기 냉각 유체와의 열적 연결부에서 배열되는 낮은 온도의 1 차 회로 (2811) 및 높은 온도의 2 차 회로 (2812) 를 포함하고,
    열 전달 매체는 상기 1 차 (2811) 회로와 상기 2 차 (2812) 회로 사이에서 압축되고 팽창되도록 배열되는, 파워 플랜트 유닛 사전 가열하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 사전 가열 시스템 (281) 은 라디에이터 (21) 의 주위 온도에 대해 선택적으로 제어되는, 파워 플랜트 유닛 사전 가열하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 열 펌프 유닛 (2810) 은 소정 제한 보다 낮은 주위 온도들에서의 또는 혹독한 얼음 형성 기후에서와 같은 다른 불리한 기후 조건들 중에서의 작동 중지 (out of operation) 로 선택되는, 파워 플랜트 유닛 사전 가열하기 위한 방법.
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