KR102619838B1 - 열 사이클을 구현하도록 구성된 열 기계 및 그러한 열 기계에 의한 열 사이클을 구현하는 방법 - Google Patents

열 사이클을 구현하도록 구성된 열 기계 및 그러한 열 기계에 의한 열 사이클을 구현하는 방법 Download PDF

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Abstract

열 사이클을 실현하기 위한 열 기계(121)로서, 열 유체로 작동하고 제 1 로터(4) 및 제 2 로터(5)가 제공된 구동 유닛(1)을 포함하고, 각각 환형 챔버(12)에서 슬라이딩 가능한 3 개의 피스톤(7a, 7b, 7c; 9a, 9b, 9c)을 갖고, 여기서 피스톤은 6 개의 가변 체적 챔버(13', 13", 13"'; 14', 14", 14"')를 한정한다. 구동 유닛은 서로 오프셋된 상기 제 1 및 제 2 로터(4, 5)의 각각의 제 1 및 제 2 주기적으로 가변 각속도(ω1, ω2)를 갖는 회전 운동을 일정한 각속도로 회전 운동으로 변환하도록 구성된 변속기를 포함한다. 열 기계는 구동 유닛으로부터 압축된 열 유체를 축적하도록 구성된 보상 탱크(44), 열 유체를 예열하도록 구성된 재생기(42), 구불구불한 코일에서 순환하는 열 유체를 과열하도록 구성된 히터(41), 히터(41)에 필요한 열 에너지를 공급하도록 구성된 버너(40)를 더 포함하고, 여기서 구동 유닛(1)과 유체 연통되는 재생기(42)는 배기된 열 유체로부터 에너지 열을 획득하고 이를 사용하여 열 유체를 히터(41)로 보내도록 예열하도록 추가로 구성된다. 본 발명은 또한 상기 열 기계에 의해 열 사이클을 실현하는 방법에 관한 것이다.

Description

열 사이클을 구현하도록 구성된 열 기계 및 그러한 열 기계에 의한 열 사이클을 구현하는 방법
본 발명은 모션 전달 시스템이 제공된 "로터리 구동 유닛"을 포함하는 "열 기계", 및 그 일부 기능적 구성에 관한 것으로서, 줄-에릭슨 열 사이클을 원래 기준으로 사용함에도 불구하고, 이들을 보완하고 향상시켜, 더 큰 단위 출력, 전체 효율의 상당한 증가 및 피스톤이 회전하는 실린더의 효율적인 윤활을 얻기 위해, 공기와 수증기의 혼합으로 작동하는 혁신적인 복합 열 사이클을 달성한다. 본 발명은 또한 열 사이클을 실현하는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 재생 에너지원으로부터의 전기 에너지 생산, 전기 에너지 및 열의 결합 생성 분야, 운송 분야 및 일반적으로 자동차 분야에서 적용될 수 있다.
열역학적 사이클에 관한 일부 역사적 고려 사항은 동일한 출원인의 명의의 WO2015/114602A1호로 공개된 특허 출원의 설명에 이미 제시되어 있으므로, 따라서, 이하에서 본 발명의 주제와 관련된 가장 중요한 부분만을 언급하고, 그 기원이 줄-에릭슨 사이클에 있는 새로운 "맥동 열 사이클"을 특징으로 하는 열 기계로서의 사용에 관해 언급하는 것이 유용한 것으로 간주된다.
에릭슨 엔진에 대한 역사적 기록
에릭슨 "열 공기" 엔진의 제 1 설계 및 생산은 1826년에 처음으로 재생 없이 그리고 낮은 전체 효율로 이루어졌다.
1833년에, 밸브와 열 회수 장치를 갖춘 새로운 에릭슨 엔진이 만들어졌으며, 전체 효율이 상당히 향상되었다.
1853년 에릭슨의 "열 공기" 엔진이 만들어졌는데, 이 엔진은 선박에서 사용되었다; 전체 효율 13.3 %로 220 kW의 전력을 생산할 수 있었다.
이후 몇 년 동안, 수천 개의 에릭슨 엔진이 미국의 선박 및 산업 실험실에서 생산되어 사용되었다.
1855년에서 1860년 사이에, 약 3,000 개의 저 전력(600W) 에릭슨 엔진이 제작되었다. 그들은 미국, 독일, 프랑스 및 스웨덴에서 판매되어 사용되었다.
이들 엔진은 높은 신뢰성과 견고성을 갖추고 있어 등대에 설치된 하나의 엔진이 사용 후 30 년 이상 작동 상태를 유지했다.
아직 완전히 밝혀지지 않은 이유로 에릭슨 엔진은 먼저 기존의 증기 엔진에 의해 대체된 다음 더 강력하고 크기가 작은 내연 기관에 의해 대체되었다.
폐쇄 회로 에릭슨 사이클의 개략적인 설명
폐쇄 회로에서 작동하는 왕복 운동 엔진을 사용하는 것을 특징으로 하는 에릭슨 사이클은 도 4에 개략적으로 표시되며, 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성된다.
E_팽창 실린더;
E1-E2_팽창 실린더 입구-방출 밸브;
R_열 교환기/환열기;
K_ 열 교환기/싱크;
C_ 압축 실린더;
C1-C2_ 압축 실린더 입구-방출 밸브;
H_"열 유체" 히터.
위에서 언급한 도 4를 참조하면, 에릭슨 엔진은 다음과 같은 방식으로 작동한다:
_실린더(C)에서, 피스톤의 하향 운동의 결과로서, 밸브(C1)를 통과하는 열 유체(온도(T1))가 먼저 흡입된 후, 피스톤의 상향 운동의 결과로서, 소정의 비율에 대응하는 최대 값에 도달할 때까지 압축된다;
_압축된 열 유체가 밸브(C2)를 통과하여 실린더(C)로부터 배출된다(온도 T2).
_열 유체는 이어서 환열기(R)로 통과하여, 여기서 열을 수용하고 가열된다(온도 T2'까지).
_열 유체는 이어서 히터(H)를 통과하여, 여기서 열을 수용하고 추가로 가열된다(온도 T3까지);
_열 유체는 밸브(E1)를 통과하고, 실린더(E)로 들어가, 여기서 팽창하여 피스톤의 하향 운동을 일으켜 유용한 일을 생성한다.
_피스톤의 상향 이동의 결과로 이미 팽창된 열 유체는 실린더로부터 배출되고(감소된 온도 T4에서) 밸브(E2)를 통과한다;
_열 유체는 환열기(R)를 통과하여, 열을 방출한다(감소된 온도(T4')에 도달할 때까지).
_열 유체는 싱크(K)를 통과하여, 여기서 더 열을 방출하고(온도(T1)에 도달할 때까지), 여기로부터, 이전의 것과 완전히 동일한 새로운 사이클이 시작될 수 있다.
줄 폐쇄 사이클의 개략적인 표현
폐쇄 회로에서 작동하는 연속 회전 운동이 있는 터보 기계를 사용하는 것을 특징으로 하는 줄 사이클은 도 5에 개략적으로 표시되며, 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성된다.
E_팽창 터빈;
R_열 교환기/환열기;
K_열 교환기/싱크;
C_압축 터빈;
H_"열 유체" 히터.
상기 도 5를 참조하면, 줄의 터보 기계는 다음과 같은 방식으로 작동한다:
_터빈(C)의 빠른 회전 운동의 결과로, 열 유체(온도(T1))가 흡입되고 압축된 최대 값으로 압축된다;
_압축된 열 유체는 이어서 터빈 C로부터 배출된다(온도 T2에서);
_열 유체는 이어서 환열기(R)로 통과하여 열을 수용하고 가열된다(온도 T2').
_열 유체는 이어서 히터(H)를 통과하여, 여기서 열을 수용하고 추가로 가열된다(온도 T3까지 );
_열 유체는 그 후 터빈(E)으로 들어가고, 팽창함으로써 터빈 자체의 회전 운동을 일으켜, 유용한 일을 생성한다.
_이후 이미 팽창된 열 유체가 터빈(E)으로부터 배출되고(저온 T4에서);
_열 유체는 환열기(R)를 통과하여, 여기서 열을 방출한다(저온 T4'에 도달할 때까지);
_열 유체는 싱크(K)를 통과하여, 여기서 더 열을 방출하고(온도(T1)에 도달할 때까지), 사이클을 종료한다.
일반적인 고려 사항
전반적으로, 다양한 열역학적 사이클로 작동하는 다양한 열 기계가 개발되었으며 다른 장치는 여전히 실험 단계에 있다.
그러나, 출원인은 이미 산업화된 솔루션조차 많은 한계를 가지고 있음을 발견했다. 이는 특히 중소형 자율 발전기(50KWh 이하)를 구동하는데 사용되는 엔진에 적용된다.
오늘날 실제로 다음과 같은 구동 유닛이 발전기를 구동하는데 일반적으로 사용된다:
_기계적으로 복잡하고 시끄러운 왕복 내연 기관은 오염이 심하며, 많은 유지 보수가 필요하다;
_스털링 엔진은 오염이 적지만, 전반적인 효율을 높이기 위해 저속으로 작동해야 하며(교류 흐름 재생기를 사용하여 제한됨), 매우 무겁고 번거롭다.
_가스 터빈은 특히 오염이 심한 것 외에, 소규모 적용 분야에서 경제적으로 경쟁력이 없다.
_ 랭킹 또는 랭킨-히른 사이클을 사용하는 팽창기는 특정 크기의 증기 발생기를 사용해야 한다는 것을 고려할 때, 고정형 열병합 발전 응용 분야에서만 강력하게 경쟁할 수 있으며, 소규모 모바일 적용에서도 수익성 있게 사용하기 위해서는 추가 기술 혁신이 필요하다.
일반적으로, 모든 종래 기술의 솔루션은 오염, 낮은 효율, 기계적 복잡성 및 높은 유지비의 문제 외에도 특히 만족스럽지 않은 비용-이익 비율에 의해 특징지어지고, 이는 다중-점유 건물 및 주거용 주택 시장에서 열병합 발전 보급을 크게 제한했다.
또한, 본 출원인은 이러한 열 기계의 사용을 차량 및 마이크로 열병합으로 가정용으로 확장하려는 경우, 소형화 및 전체 효율이 기본적이라는 것을 관찰하였다.
본 출원인이 제안한 혁신적인 솔루션.
이와 관련하여, 본 출원인은 열 공기 및 수증기를 사용하여 혁신적인 복합 열 사이클로 작동할 수 있는 새로운 "열 기계"를 제안하는 목표를 설정했으며, 이에 의해 사이클 자체의 단계에서 단위 동력 및 전체 효율이 크게 증가하여 에너지를 회수함으로써 더 큰 에너지를 이용할 수 있으며, 또한 알려진 구동 유닛의 피스톤이 미끄러지는 실린더를 윤활시키는 큰 문제를 해결한다.
특히, 에릭슨 및 줄 사이클과 비교하여, 본 발명에 의해 도입된 혁신은 열 사이클의 3 가지 가능한 작동 구성에서 식별될 수 있다.
재생의 하류에 오직 물의 주입만을 포함하는 제 1 구성에서, 다음 결과가 얻어진다:
_ 마찰 및 마모가 감소하고, 결과적으로 기계적 효율이 증가된 구동 유닛의 실린더의 윤활;
_실린더 내에서 팽창되는 열 유체의 유량 및 분자량의 증가로 인한, 단위 동력의 증가;
_흡입된 물이 흡입되기 전에 응축되어 공기로부터 분리되기 때문에, 음의 압축 일이 증가하지 않는다;
_증발에 의해 흡수되는 열량이 질량 단위당 매우 높기 때문에, 전체 효율이 약간 감소한다.
재생의 하류에서 에너지의 회수로 얻어진 포화 증기의 주입을 포함하는 제 2 구성에서, 다음 결과가 얻어진다:
_마찰 및 마모가 감소하고 결과적으로 기계적 효율이 증가된 구동 유닛의 실린더 윤활;
_실린더 내에서 팽창되는 열 유체의 유량 및 분자량의 증가로 인한 단위 동력의 증가;
_흡입된 물이 흡입되기 전에 응축되어 공기로부터 분리되기 때문에 음의 압축 일이 증가하지 않는다;
_증발에 의해 흡수된 열의 양이 증발기로 달성된 에너지의 회수에 의해 보상되기 때문에, 전체 효율의 증가.
재생 하류의 에너지 회수 및 연소 가스로부터의 에너지 회수로 얻어진 과열 증기의 분사를 포함하는 제 3 구성에서, 다음 결과가 얻어진다:
_마찰 및 마모가 감소하고 결과적으로 기계적 효율이 증가된 구동 유닛의 실린더 윤활;
_실린더 내에서 팽창되는 열 유체의 유량, 분자량 및 엔탈피의 증가로 인한 단위 동력의 추가 증가;
_흡입된 물이 흡입되기 전에 응축되어 공기로부터 분리되기 때문에 음의 압축 일이 증가하지 않는다.
_증발에 의해 흡수된 열량은 증발기에 의해 달성된 에너지의 회복 및 과열에 의해 얻어진 엔탈피의 증가에 의해 보상되기 때문에, 전체 효율의 추가 증가.
따라서, 본 발명의 목적은 다양한 양태 및/또는 실시예에서, 여러 열원을 사용할 수 있고 임의의 장소에서 임의의 목적을 위해, 그러나 바람직하게는 전기 에너지 생산을 위해 사용될 수 있는 많은 양의 기계적 에너지(일)를 생성할 수 있는 새로운 "열 기계"를 제공함으로써 종래 기술 솔루션의 하나 이상의 단점을 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 열역학적 효율 및 우수한 동력-대-중량 비를 특징으로 하는 새로운 "열 기계"를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단하고 쉽게 구축될 수 있는 기계적 구조를 특징으로 하는 "구동 유닛"을 구비한 새로운 "열 기계"를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 비용이 감소된 것을 특징으로 하는 새로운 "열 기계"를 제조할 수 있는 것이다.
이들 목적 및 이하의 설명 과정에서 보다 명백해질 임의의 다른 것들은 실질적으로 일련의 특정 측면을 특징으로 하는 "구동 유닛"에 의존하는 새로운 "열 기계"에 의해 달성된다.
일 양태에서, 본 발명은 열 사이클을 실현하기 위한 열 기계에 관한 것으로, 상기 열 기계는 열 유체로 작동하며:
- 환형 챔버를 한정하고 환형 챔버 외부의 도관과 유체 연통되는 적절한 치수의 입구 개구와 배출 개구를 갖는 케이싱 - 각각의 입구 개구와 배출 개구는 환형 챔버에서 작동 유체에 대한 팽창/압축 경로를 정의하기 위해 인접한 입구 및 배출 개구로부터 각도로 이격됨 - ;
- 상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치된 제 1 로터 및 제 2 로터 - 상기 2 개의 로터 중 각각의 하나는 상기 환형 챔버에서 슬라이딩 가능한 3 개의 피스톤을 가지며, 상기 로터 중 하나의 피스톤은 다른 로터의 피스톤과 각을 이루어 교번되며, 각지게 인접하는 피스톤은 6 개의 가변 체적 챔버를 한정함 - ;
- 상기 제 1 및 제 2 로터에 작동 가능하게 연결된 1 차 샤프트;
- 상기 제 1 및 제 2 로터와 1 차 샤프트 사이에 작동 가능하게 개재되고, 서로에 대해 오프셋된 상기 제 1 및 제 2 로터의 각각의 제 1 및 제 2 주기적으로 가변 각속도를 갖는 회전 운동을 1 차 샤프트의 일정한 각속도를 갖는 회전 운동으로 변환하도록 구성된 변속기 - 상기 변속기는 각각의 로터의 주기적으로 가변적인 각속도에서 1 차 샤프트의 각각의 완전한 회전마다 6 주기의 변동을 부여하도록 구성됨 - ;
을 포함하는 구동 유닛을 포함한다.
일 양태에서, 상기 구동 유닛은 상기 열 유체로 작동하는 회전식 부피 팽창기이다.
일 양태에서, 열 기계는 구동 유닛의 제 1 섹션을 포함하고, 여기서, 2 개의 피스톤이 서로 멀리 이동된 후에, 입구 개구를 통과하는 열 유체가 챔버 내로 흡입된다.
일 양태에서, 열 기계는 상기 구동 유닛의 제 2 섹션을 포함하고, 여기서 2 개의 피스톤이 서로를 향해 이동한 후에, 이전에 흡입된 열 유체가 챔버에서 압축된 다음, 배출 개구, 파이프 및 체크 밸브를 통과할 때, 보상 탱크 내로 이송된다.
일 양태에서, 열 기계는 압축된 열 유체를 축적시켜 특정 파이프 및 체크 밸브를 통해 연속 모드에서 후속 사용을 위해 이용 가능하도록 구성된 상기 보상 탱크를 포함한다.
일 양태에서, 열 기계는 특정 파이프를 통해 유체 소통하고 열 유체가 히터로 유입되기 전에 열 유체를 예열하도록 구성된 재생기를 포함한다.
일 양태에서, 열 기계는 버너에 의해 생성된 열 에너지를 사용하여 구불구불한 코일에서(즉, 연소실 주위에 배치되고 히터를 정의하는 파이프에서) 순환하는 열 유체를 가열하도록 구성된 상기 히터를 포함한다.
일 양태에서, 열 기계는 연소실이 부착된 상기 버너를 포함하고, 상기 버너는 다양한 유형의 연료로 작동하도록 구성되고 필요한 열 에너지를 히터에 공급할 수 있다.
일 양태에서, 열 기계는 특정 파이프를 통해 상기 히터와 유체 연통하고, 상기 피스톤이 회전하여 일을 생성할 목적으로 피스톤에 의해 각각 한정되는 챔버에서 확장되도록 상기 입구 개구를 통해, 상기 히터 내의 압력 하에서 고온으로 가열된 열 유체를 수용하도록 구성된 상기 구동 유닛의 제 3 섹션을 포함한다.
일 양태에서, 열 기계는 배출 개구 및 특정 파이프를 통해 재생기와 유체 연통하는 상기 구동 유닛의 제 4 섹션을 포함하고, 여기서, 두 쌍의 피스톤이 서로를 향해 이동함으로써 야기되는 두 챔버의 부피 감소로 인해, 배기된 열 유체는 강제로 배출된다.
일 양태에서, 상기 구동 유닛과 유체 연통하는 상기 재생기는 배기된 열 유체로부터 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열하도록 구성된다.
일 양태에서(도 6의 개략도 참조), 구동 유닛의 제 1 섹션은 특정 파이프를 통해 외부 환경과 유체 연결되어 주변 공기가 챔버 내로 흡입될 수 있다.
일 양태에서(도 6의 개략도 참조), 열 기계는 증류수 탱크와 유체 연결되고, 인젝터에 의해 미리 정해진 양의 증류수가 공기 회로에 주입될 수 있도록 배치된 계량 펌프를 포함하고, 상기 미리 정의된 양은 구동 유닛의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있다.
일 양태에서(도 7의 개략도 참조), 열 기계는 재생기의 저온 출구와 히터의 입구 사이에 작동 가능하게 개재된 냉각기를 포함한다.
일 양태에서(도 7의 개략도 참조), 온도(T1)에서 냉각기에서 나오는 열 유체는 특정 파이프로 들어가 응축물 트랩을 통과하고, 여기서 열 유체 내의 물이 응축되어 공기와 분리되고, 온도 T1에서 추가의 특정 파이프로 들어가고, 흡입 개구를 통과하고, 두 개의 피스톤이 서로 멀리 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버 내로 흡입된다.
일 양태에서(도 7의 개략도 참조), 고압 펌프에 의해 가압될 때, 트랩에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 특정 파이프를 통해 이동하고, 공기 회로에 미리 정의된 양의 응축수를 주입하도록 배열된 인젝터에 도달하고, 이는 구동 유닛의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있다.
일 양태에서(도 8의 개략도 참조), 열 기계는 재생기의 저온 출구와 히터의 입구 사이에 작동 가능하게 개재된 냉각기를 포함하고, 온도(T1)에서 냉각기에서 나오는 열 유체는 파이프로 통과하고, 응축 트랩을 통과하며, 여기서 열 유체 내의 물은 응축되어 공기로부터 분리되고, 온도 T1‘에서 추가의 파이프로 통과하고, 흡입 개구를 통과하고, 2 개의 피스톤이 서로 멀어지는 방향으로 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버로 흡입되고, 고압 펌프에 의해 가압되어, 트랩에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 특정 파이프를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시켜서 공기 회로에 미리 정해진 양의 증발된 응축수를 주입하도록 배치된 인젝터로 보내도록 구성된 증발기에 도달하며, 이는 구동 유닛의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있다.
일 양태에서(도 8의 개략도 참조), 상기 증발기는 고온 측이, 상기 고압 펌프와 상기 인젝터 사이에 작동 가능하게 개재되고, 증발기는 구동 유닛의 출구로부터 배출된 배출 유체를 저온 측에서 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열한다.
일 양태에서(도 11의 개략도 참조), 열 기계는 냉각기를 포함하며, 이 냉각기는 재생기의 저온 출구와 히터의 입구 사이에 작동 가능하게 개재되고, 온도(T1)에서 냉각기로부터 배출되는 열 유체는 파이프로 들어가, 응축물 트랩을 통과하며, 여기서 열 유체 내의 물은 응축되어 공기로부터 분리되고, 온도(T1')에서 파이프로 통과하고, 흡입 개구를 통과하고, 2 개의 피스톤이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버 내로 흡입되고, 고압 펌프에 의해 가압되어, 트랩에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프를 통과하여, 증발기에 도달하여, 응축수를 가열 및 증발시켜 과열기로 보내도록 구성되며, 이 과열기는 버너의 하류의 고온 연소 가스로부터 에너지를 추출함으로써, 증발기로부터 배출되는 포화 증기를 과열시켜 에너지를 공급하도록 구성된다.
일 양태에서(도 11의 개략도 참조), 과열기는 증발 및 과열된 응축수를 인젝터로 보내도록 구성되고, 이 인젝터는 공기 회로에서, 미리 정해진 양의 과열 및 증발된 응축수의 주입을 가능하게 하도록 배열되고, 이는 구동 유닛의 단위 동력을 추가로 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있다.
일 양태에서(도 11의 개략도 참조), 상기 증발기는 고온 측으로, 상기 고압 펌프와 상기 과열기 사이에 작동 가능하게 개재되고, 증발기는 구동 유닛의 출구로부터 배출된 배출 유체를 저온 측으로 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열한다.
일 양태에서(도 12의 개략도 참조), 열 기계에는 냉각 회로가 제공되고, 이 냉각 회로는 다음을 포함한다:
- 연소 공기가 환경으로부터 배출되는 버너의 상류에 위치한 제 1 환열기;
- 구동 유닛과 관련된 냉각 유닛(또는 공간);
- 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라 버너 및 히터의 하류에, 바람직하게는 상기 과열기의 하류에 위치한 제 2 환열기;
- 원형 경로를 형성하기 위해 상기 제 1 환열기, 상기 냉각 유닛 및 상기 제 2 환열기를 직렬로 연결하고, 일정량의 냉각 유체(바람직하게는 물)를 보유하는 복수의 냉각 파이프;
- 냉각 회로 내에 위치하고, 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 일으키기 위해 복수의 냉각 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 냉각 펌프.
일 양태에서(도 12의 개략도 참조), 제 1 환열기는 열 에너지를 상기 연소 공기에 제공함으로써 상기 냉각 유체를 냉각시키도록 구성되고, 냉각 유닛은 열 에너지가 구동 유닛으로부터 냉각 유체로 전달되어 온도가 상승하는 구동 유닛을 냉각시키도록 구성되며, 제 2 환열기는 고온 연소 가스로부터 열 에너지를 획득함으로써 상기 냉각 유체를 가열하도록 구성된다.
일 양태에서(도 6, 도 7, 도 8, 도 11, 도 12의 개략도 참조), 열 기계는 보조 유체 회로를 포함한다. 일 양태에서, 보조 유체 회로는 다음을 포함한다:
- 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라 버너 및 히터의 하류에, 바람직하게는 과열기의 하류에 위치한 보조 환열기;
- 보조 환열기를 통과하고 하나 이상의 보조 용도, 바람직하게는 가정 난방용 공간 가열 장치 및/또는 생산 장치와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프;
- 보조 유체 회로 내에 위치되고 보조 유체 회로에서 순환을 일으키기 위해 복수의 보조 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 보조 펌프.
일 양태에서, 보조 환열기는 연소 가스로부터 가능한 한 많은 에너지를 회수하고 이를 보조 유체 회로에서 순환하는 유체로 전달하도록 구성되고, 상기 에너지는 따라서 보조 용도로 이용 가능하다.
일 양태에서, 열 기계는 버너의 상류에 팬을 포함하고, 연소 공기를 환경으로부터 끌어당겨 연소 프로세스를 공급하기 위해 버너에 강제로 보내도록 구성된다.
일 양태에서, 열 기계는 열 기계의 파이프를 따라 위치되고 일 방향으로 열 유체의 순환을 촉진하고 열 유체의 반대 방향으로의 유출을 방지하도록 구성된 하나 이상의 체크 밸브를 포함한다.
그 독립적인 양태에서, 본 발명은 열 사이클을 실현하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 열 유체로 작동하고, 다음 단계들을 포함한다:
- 열 기계를 배치하는 단계;
-복수의 단계들을 수행하는 단계.
일 양태에서, 상기 복수의 단계는 다음을 단계들을 포함한다:
- 1 차 샤프트를 작동시키고 구동 유닛의 전달을 설정하고, 6 개의 피스톤을 운동시키는 단계;
- 버너를 작동시키고 연소 과정을 시작하는 단계;
- 열 기계에서 순환하는 열 유체가 사전 설정된 최소 작동 상태에 도달하면, 구동 유닛은 독립적으로 회전할 수 있도록 필요한 일을 생성하는 단계;
- 2 개의 피스톤이 서로 멀어지게 이동한 후, 열 유체가 흡입 개구를 통해 챔버로 흡입되는 단계;
- 2 개의 피스톤이 서로를 향해 이동한 후에, 이전에 흡입된 열 유체가 챔버에서 압축되고, 온도가 T1‘에서 T2로 증가하고, 배출 개구를 통과하여 보상 탱크에 도달하는 단계;
- 피스톤의 회전과 입구 개구부의 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 열 유체는 탱크에서 흘러나와 재생기를 통과하고, 여기서 T2에서 T2'로 온도가 상승하는 단계;
- 열 유체가 히터를 통과하고, 여기서 열 에너지를 수용하고, 온도가 T2"에서 T3으로 증가하는 단계;
- 환형 실린더에서 회전하여, 피스톤이 흡입 개구를 개방하면, 과열된 열 유체가 팽창 챔버로 유입되어 팽창하고, T3에서 T4로 온도가 낮아지고, 피스톤이 회전함에 따라, 유용한 일이 생성되는 단계.
일 양태에서, 상기 가열 장치를 배치하는 단계에서, 상기 열 기계는 하나 이상의 본 발명의 양태 및/또는 하나 이상의 첨부된 청구 범위의 조합에 따른다.
일 양태에서(도 6의 개략도 참조), 피스톤이 서로를 향해 이동한 후, 챔버의 체적이 감소하고, 배출된 열 유체는 구동 유닛으로부터 배출되고, 배출 개구를 통과하고, 재생기를 통과하고, 여기서 여전히 소유된 열 에너지의 일부를 제공하고, T4에서 T4'로 온도가 내려간다.
일 양태에서(도 6의 개략도 참조), 챔버 내로 열 유체를 흡입하는 단계에서, 상기 열 유체는 온도(T1‘)에서 환경으로부터 공기 흡입된다.
일 양태에서(도 6의 개략도 참조), 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 탱크로부터 증류수를 인출하는 단계;
- 계량 펌프를 활성화시키고, 인젝터를 사용하여 주어진 양의 증류수를 회로 내로 도입하여, 결과적인 열 유체의 온도를 T2'에서 T2"로 감소시키는 단계;
- 재생기를 통과하는 단계를 따라, 배출된 열 유체는 대기로 배출되는 단계.
일 양태에서(도 7의 개략도 참조), 본 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:
- 온도(T1)에서 냉각기에서 나오는 열 유체는 파이프로 들어가 응축물 트랩을 통과하고, 여기서 열 유체의 물이 응축되어 공기와 분리되고, 온도 T에서 파이프로 들어가고, 흡입 개구를 통과한 다음, 2 개의 피스톤이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버 내로 흡입되는 단계;
- 고압 펌프에 의해 가압되어, 트랩에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프를 통해 이동하여, 공기 회로에서, 미리 정해진 양의 응축수의 주입을 가능하게 하도록 배치된 인젝터에 도달하여, 구동 유닛의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 단계.
일 양태에서(도 8의 개략도 참조), 본 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:
- 온도(T1)에서 냉각기에서 나오는 열 유체는 파이프로 들어가 응축물 트랩을 통과하고, 여기서 열 유체의 물이 응축되어 공기와 분리되고 온도 T1‘에서 파이프로 들어가고 흡입 개구를 통과하고, 2 개의 피스톤이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버 내로 흡입되는 단계;
- 고압 펌프로 가압되어, 트랩에 의해 공기에서 미리 추출된 응축수는 파이프를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시키고 공기 회로에서 미리 정해진 양의 응축수를 분사할 수 있도록 배열된 인젝터로 보내지도록 구성된 증발기에 도달하여, 구동 유닛의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 단계;
여기서 상기 증발기는 구동 유닛의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 저온 측에서로 유입 유체로서 수용하도록 구성되고, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열한다.
일 양태에서(도 11의 개략도 참조), 이 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:
- 온도(T1)에서 냉각기에서 나오는 열 유체는 파이프로 들어가 응축물 트랩을 통과하고, 여기서 열 유체의 물은 응축되어 공기와 분리되고, 온도(T1')에서 파이프로 들어가고, 흡입 개구를 통과하며, 2 개의 피스톤이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버 내로 흡입되는 단계;
- 고압 펌프로 가압되어, 트랩에 의해 공기에서 미리 추출된 응축수는 파이프를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시켜, 버너의 하류의 고온 연소 가스로부터 에너지를 추출함으로써, 증발기로부터 배출되는 포화 증기를 과열시켜 에너지를 공급하도록 구성되는 과열기로 보내도록 구성된 증발기에 도달하는 단계;
여기서 상기 과열기는 과열 및 증발된 응축수를 인젝터로 보내도록 구성되고, 상기 인젝터는 공기 회로에서, 미리 정해진 양의 과열 및 증발된 응축수의 주입을 가능하게 하도록 배열되고, 이는 구동 유닛의 단위 동력을 추가로 증가시키고, 전체 효율을 증가시키고, 실린더의 윤활을 보장할 수 있으며,
여기서 상기 증발기는 구동 유닛의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 저온 측에서 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열한다.
일 양태에서(도 12의 개략도 참조), 본 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:
냉각 회로를 배치하는 단계로서, 이 냉각 회로는:
- 버너의 상류에 있는 제 1 환열기 - 연소 공기가 환경으로부터 인출됨 -
- 구동 유닛과 관련된 냉각 유닛(또는 공간);
- 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라 버너 및 히터의 하류에, 바람직하게는 상기 과열기의 하류에 위치한 제 2 환열기;
- 상기 제 1 환열기, 상기 냉각 유닛(또는 공간 간) 및 상기 제 2 환열기를 직렬로 연결하여 원형 경로를 형성하고, 일정량의 냉각 유체(바람직하게는 물)를 보유하는 복수의 냉각 파이프;
- 냉각 회로 내에 위치하고 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 야기하기 위해 복수의 냉각 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 냉각 펌프
를 포함하는, 냉각 회로를 배치하는 단계:
- 다음 단계를 수행하는 단계
를 더 포함하고,
상기 다음 단계를 수행하는 단계는
- 열 에너지를 상기 연소 공기에 제공함으로써 상기 제 1 환열기에 의해 냉각 유체를 냉각시키는 단계;
- 상기 냉각 유닛에 의해, 구동 유닛으로부터 냉각 유체로 열 에너지를 전달함으로써 구동 유닛을 냉각시키고, 온도가 상승하는 단계;
- 상기 고온 연소 가스로부터 열 에너지를 획득함으로써 상기 제 2 환열기에 의해 상기 냉각 유체를 가열하는 단계
를 포함한다.
일 양태에서(도 6, 도 7, 도 8, 도 11, 도 12의 개략도 참조), 이 방법은 다음 단계들을 더 포함한다:
보조 유체 회로를 배치하는 단계로서, 이 보조 유체 회로는
- 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라 버너 및 히터의 하류에, 바람직하게는 상기 과열기의 하류에 위치한 보조 환열기;
- 보조 환열기를 통과하고 하나 이상의 보조 용도, 바람직하게는 가정 난방용 공간 가열 장치 및/또는 생산 장치와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프;
- 보조 유체 회로 내에 위치되고 보조 유체 회로에서 순환을 일으키도록 복수의 보조 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 보조 펌프
를 포함하는, 보조 유체 회로를 배치하는 단계:
- 다음 단계를 수행하는 단계
를 더 포함하고,
상기 다음 단계를 수행하는 단계는
- 보조 환열기에 의해 연소 가스로부터 가능한 한 많은 에너지를 회수하는 단계;
- 보조 유체 회로에서 순환하는 유체에 에너지를 전달하는 단계;
- 보조 용으로 에너지를 제공하는 단계
를 포함한다.
일 양태에서, 구동 유닛은 실질적으로 다음으로 구성된다:
- 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더)를 형성하는 내부 공동이 제공된 케이싱에 의해 형성된 엔진 블록;
- 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더) 내부에 회전식으로 수용된 2 개의 피스톤 트라이어드 - 상기 각각의 트라이어드는 두 개의 트라이어드의 피스톤이 서로 교대로 각각의 구동 로터에 연결됨 - ;
- 피스톤의 2 개의 트라이어드로부터 및/또는 피스톤의 2 개의 트라이어드로 움직임을 전달하도록 구성되고 설계된, 특정 경우에 수용된 4 개의 3-로브 기어의 열로 구성된 3-축 변속기 - 상기 변속기는 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트), 제1 2 차 샤프트 및 제2 2 차 샤프트를 포함하고, 각각의 2 차 샤프트는 구동 로터를 통해 피스톤의 각각의 트라이어드에 연결됨 - ;
- 제 1 및 제 2 보조 축에 각각 연결되어, 케이싱 내에 회전 가능하게 설치되는 제 1 로터 및 제 2 로터 - 2 개의 로터 각각은 120 °만큼 서로 각지게 오프셋되고 환형 챔버 내에서 미끄러질 수 있는 3 개의 피스톤과 기계적으로 일체형이고, 로터 중 하나의 피스톤은 다른 로터의 피스톤과 각지게 교대하여, 각지게 인접한 피스톤은 생성된 6 개의 가변 체적 챔버 각각을 형성하고 한정함 - .
일 양태에서, 환형 챔버는 직사각형 또는 정사각형 단면을 갖고 정합 형상의 피스톤은 각각 직사각형 또는 정사각형이다.
일 양태에서, 환형 챔버는 원형 단면(토로이드형으로 연장됨)을 가지며, 정합 형상인 피스톤은 원형 단면(토로이드형으로 연장됨)을 갖는다.
일 양태에서, 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더)에는 고온 열 유체를 실린더 내로 도입하기 위한 다수의 상호 별개의 입구 개구 및 배기된 열 유체를 배기하기 위한 다수의 서로 별개의 배출 개구가 제공된다.
일 양태에서, 6 개의 챔버 각각은 1 차 샤프트의 각각의 완전한 회전(360 °)마다 3 회 팽창하고 그리고 3 회 수축된다.
일 양태에서, 열 유체의 통과에 사용되는 모든 입구/배출 개구는 토로이드형(또는 환형) 실린더의 케이싱에 형성된다.
일 양태에서, 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더)에는 냉각된 열 유체를 실린더로 유입시키기 위한 하나 이상의 입구 개구 및 보상 탱크에서 압축된 열 유체를 배기하기 위한 하나 이상의 배출 개구가 제공된다.
일 양태에서, 입구/배출 개구에 대해 변속기를 포함하는 케이스의 수동 또는 자동 각도 회전에 의해, 열역학적 효율을 최적화하기 위해 열 사이클의 단계가 더 일찍 또는 나중에 오도록 시간을 맞출 수 있다.
일 양태에서, 입구/배출 개구에 대한 변속기를 포함하는 케이스의 수동 또는 자동 각도 회전에 의해, 엔진 장치의 자율적인 시동을 가능하게 하기 위해 열 사이클의 위상이 더 빨리 또는 나중에 오도록 시간을 정하는 것이 가능하다.
일 양태에서, 피스톤의 제 1 트라이어드는 제 1 로터의 일체형 부분이고 피스톤의 제 2 트라이어드는 제 2 로터의 일체형 부분이다.
일 양태에서, 2 개의 로터 각각의 3 개의 피스톤은 서로 각도적으로 등거리이다.
일 양태에서, 각각의 로터의 3 개의 피스톤은 서로 일체로 회전하도록 서로 견고하게 연결된다.
일 양태에서, 제 1 이차 샤프트는 단단하고, 일 단부에서 제1 3-로브 기어와 그리고 대향 단부에서는 제 1 로터와 일체로 결합된다.
일 양태에서, 제 2 이차 샤프트는 중공형이고 일 단부에서 각각의 제2 3-로브 기어와 그리고 대향 단부에서 제 2 로터와 일체로 결합된다.
일 양태에서, 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트)는 서로 60 °에 위치된 제1 및 제2 3-로브 기어와 일체로 결합된다.
일 양태에서, 구동 유닛의 전송은 다음을 포함한다:
- 제 1 로터가 장착된 제 1 보조 샤프트;
- 제 2 로터가 장착된 제 2 보조 샤프트;
- 1 차 샤프트 상에 키잉되고 60 °의 각도로 서로 각도 오프셋되는 제1 3-로브 기어 및 제2 3-로브 기어;
- 상기 제 1 보조 샤프트 상에 키잉된 제3 3-로브 기어;
- 상기 제 2 보조 샤프트 상에 키잉된 제4 3-로브 기어;
여기서, 제1 3-로브 기어는 제3 3-로브 기어와 기능적으로 작동하고, 제2 3-로브 기어는 제4 3-로브 기어와 기능적으로 작동한다.
일 양태에서, 제 1 보조 샤프트는 제 2 보조 샤프트에 동축으로 삽입되거나 그 반대로 삽입된다. 일 양태에서, 1 차 샤프트의 축은 제 1 보조 샤프트 및 제 2 보조 샤프트의 축에 평행하고 적절하게 이격된다.
일 양태에서, 각각의 3-로브 기어는 로브들 사이에 오목한 및/또는 평평한 및/또는 볼록한 연결 부분을 갖는다.
일 양태에서, 각각의 3-로브 기어는 그 정의로부터 추론될 수 있는 바와 같이 실질적으로 삼각형 프로파일을 갖는다.
모든 양태에서, 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트)의 일정한 각속도를 갖는 회전은 2 개의 2 차 샤프트의 각 회전 속도의 주기적인 변화를 가져온다.
모든 양태에서, 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트)는 제 1 및 제 2 이차 샤프트 및 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더) 내부에서 회전하는 상응하는 피스톤의 트라이어드의 각속도의 주기적 사이클 변화를 야기하여, 다양한 체적과 비율로 6 개의 서로 다른 회전 챔버를 생성할 수 있다.
일 양태에서, 피스톤과 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트) 사이의 운동 전달은 제1 및 제2 2 차 샤프트를 1 차 샤프트에 연결하는 3-로브 기어 트레인으로 얻어지며, 1 차 샤프트(또는 구동 샤프트)가 일정한 각속도로 회전하는 동안, 2 개의 2 차 샤프트는 1 차 샤프트보다 주기적으로 더 높거나 같거나 낮은 각속도로 회전한다.
일 양태에서, 본 발명의 사상을 침해하지 않으면서, 구동 유닛에는 피스톤의 2 개의 트라이어드와 1 차 샤프트(예를 들어, 특허 US5147191, EP0554227A1 및 TW1296023B에 청구된 것과 같은) 사이에서 운동을 전달하기 위한 임의의 시스템이 제공될 수 있고, 일정한 각속도를 갖는 1 차 샤프트의 회전 운동을 2 개의 트라이어드 피스톤에 기능적으로 연결된 2 개의 2 차 샤프트의 주기적으로 가변적인 각속도를 갖는 회전 운동으로 변환할 수 있는 임의의 메커니즘을 채택하는 것이 가능하다.
모든 양태에서, 구동 유닛은 다양한 구성 요소 및 다양한 섹션이 구동 유닛의 대응하는 입구/배출 개구와 작동 가능하게 연결될 수 있는 방식으로, 적합한 열 유체 이송 도관에 의해 구성될 수 있다.
일 양태에서, 피스톤의 트라이어드는 토로이드형 실린더(또는 환형 실린더) 내에서 이동함으로써 열 유체를 위한 입구/배출 개구의 개방 및 폐쇄를 야기하므로, 구동 장치에는 흡입/배출 밸브와 관련 메커니즘이 완전히 없다.
일 양태에서, 구동 유닛을 사용하는 열 기계에는 열 유체 이송 도관에 적절하게 위치된 체크 밸브가 제공될 수 있으므로, 흡입 개구/배출 개구를 개폐하는 기능에서 피스톤의 작용을 보조함으로써 열 사이클을 최적화할 수 있다.
일 양태에서, 구동 유닛을 사용하는 열 기계는 유용한 일을 생성하기 위해 모든 최대 에너지 제공을 제공할 수 있는 방식으로 구성된 하나 이상의 열 유체 히터 및/또는 환열기를 포함할 수 있고, 그렇지 않으면 손실될 수 있는 모든 에너지를 최대한 회수한다.
일 양태에서, 구동 유닛은 임의의 목적을 위해 이용 가능한 전기 에너지를 생성할 수 있는 발전기에 연결된다.
일 양태에서, 구동 유닛은 임의의 목적을 위해 이용 가능한 기계적 에너지를 생성할 수 있다.
일 양태에서, 구동 유닛을 사용하는 열 기계는 공정의 다양한 단계에서 열 유체의 전달 압력 및/또는 온도를 조절하도록 구성된 열 에너지 조절 시스템을 포함한다.
일 양태에서, 구동 유닛은 열 유체를 압축 및 팽창시키는 기능을 수행할 수 있기 때문에, 원래의 줄-에릭슨 작동 사이클과 함께 기능하도록 구성될 수 있다.
일 양태에서, 구동 유닛을 사용하는 "열 기계"는 열 유체의 단방향 연속 운동을 특징으로 하는 열 공기 및 수증기를 이용한 새로운 "맥동 열 사이클"로 기능을 수행하도록 구성된다.
일 양태에서, 구동 유닛은 임의의 열원으로 가열된 열 유체의 흐름을 사용하여 기계적 에너지를 생성할 수 있는 장치로서 사용되기에 적합하다.
일 양태에서, 순환 열 유체의 가열은 연료 버너(예를 들어 가스 버너) 또는 다른 외부 열원을 사용하여 달성될 수 있으며, 예를 들어, 태양 에너지, 바이오매스, 정제되지 않은 연료, 고온 산업 폐기물 또는 열 유체 자체를 필요한 최소 온도로 가열하기에 적합한 다른 공급원과 같은 것들이 있다.
추가적인 특징들은 각각 본 발명의 열 기계 및 그 사용에 대한 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
_ 새로운 "개방" 작동 주기에 관한 제 1 기능 구성(도 6 참조), 여기서 열 유체(통상적으로 공기)에는 피스톤이 미끄러지는 실린더의 윤활 및 구동 유닛의 단위 동력의 증가가 주된 목적인 비 재활용 증류수의 주입으로 보충된다.
_ 새로운 "폐쇄된" 작동 주기에 관한 제 2 기능 구성(도 7 참조), 여기서 열 유체(일반적으로 공기)는 피스톤이 미끄러지는 실린더의 윤활 및 구동 유닛의 단위 동력의 증가가 주된 목적인 응축수의 주입으로 보충된다.
_ 새로운 "폐쇄된" 작동 주기에 관한 제 3 기능 구성(도 8 참조), 여기서 열 유체(일반적으로 공기)는 피스톤이 미끄러지는 실린더의 윤활 및 구동 유닛의 단위 동력의 증가 외에, 열 사이클의 전체 효율의 개선을 가능하게 하는 포화 수증기의 주입으로 보충된다.
_새로운 "폐쇄된" 작동 주기에 관한 제 4 기능 구성(도 11 참조), 여기서 열 유체(일반적으로 공기)에는 피스톤이 미끄러지는 실린더의 윤활 및 구동 유닛의 단위 동력의 증가 외에, 열 사이클의 전체 효율의 개선을 가능하게 하는 수성 과열 증기의 주입으로 보충된다.
_새로운 "폐쇄된" 작동 주기에 관한 제 5 기능 구성(도 12 참조), 열 유체(일반적으로 공기)는 피스톤이 미끄러지는 실린더의 윤활 및 구동 유닛의 단위 동력의 증가 외에, 열 사이클의 전체 효율을 크게 개선하고 순환 중인 유체의 완전한 열 에너지 회수를 가능하게 하는 과열 증기의 주입으로 보충된다.
무엇보다 먼저 열 유체로서 바람직하게 사용되는 가스는 일반적인 "공기"이고; 그러나, 본 발명의 사상을 침해하지 않으면서, 이하에 제시되고 설명되는 바와 같이, 수증기에 더 적합하고 더 적합한 임의의 다른 가스가 사용될 수 있다.
"휴지" 조건에서, 사용된 열 유체(일반적으로 공기 및 물)는 주변 환경과 동일한 온도이며, 폐쇄 회로 솔루션에서, 실린더 및 파이프 내부에서, 대기압 이외의 압력도 적절한 경우 선택될 수 있다는 것을 지적하는 것이 유용하다.
완전성에서, 새로운 열 사이클은 유체의 열역학적 변화의 여러 단계에서 연속 모드로 수행된다: 비 제한적으로 제공되는 본 발명에 따른 열 기계의 5 가지 주요 구성에 대해 후술되는 바와 같이 도입, 압축, 가열, 증발, 과열, 팽창(유용한 일을 생성함), 배출 및 응축이 있다.
도 12에 도시된 열 기계의 가장 완전한 기능적 구성은 열 기계(121)과 관련되며, 전술한 양태들 중 하나 이상에 따라 구동 유닛(1)을 포함하고, 통상적으로 "맥동 열 사이클"로 정의된 새로운 열역학적 사이클을 실현하도록 구성되고, 단위 동력의 상당한 증가, 전체 효율의 상당한 증가 및 수증기로 실린더/피스톤 시스템의 효율적인 윤활을 달성하기 위해, 바람직하게는 구동 유닛(1)에서 팽창되기 전에 적절하게 가열, 증발 및 과열된, 바람직하게는 공기 및 증류수로 구성된 열 유체의 사용을 특징으로 한다.
사이클의 시작이 냉각된 공기의 흡입과 일치하는 이 구성에서, 열 기계는 다음을 포함한다:
- 열 유체를 냉각시키고 유닛(1)에서 흡입/압축될 공기의 질량을 증가시키기 위해 순환하는 열 유체로부터 열을 추출하도록 구성된 "냉각기"(43);
- 순환 열 유체를 "압축" 및 "팽창"시키는 기능을 갖는 4 또는 6 피스톤 "구동 유닛"(1);
- 압축된 열 유체의 "맥동" 순환을 최적화하기 위해 채택된, 적절한 체크 밸브가 제공된 "보상 탱크"(44);
- 가열되는 열 유체를 예열하기 위해 유닛(1)으로부터 배출되는 배출 열 유체로부터 열을 추출하도록 구성된 "재생기"(42);
- 응축된 물을 증기로 변환하고, 이미 재생기(42)를 통과한 배출된 열 유체로부터 추가 에너지를 추출하도록 구성된 "증발기"(95);
_ 고온 연소 가스로부터 에너지를 추출함으로써, "증발기"(95)로부터 배출되는 포화 증기를 과열시켜 열 사이클에 대한 상당한 이점과 함께 에너지를 제공할 수 있는 "과열기"(96);
- 순환 가열 유체를 가열하여 후속 활성 팽창 단계에 필요한 열 에너지를 제공하여 일을 생성하는 목적을 갖는 "히터"(41);
- 연속 모드에서 증기를 재사용할 수 있도록 순환하는 수증기를 응축시키는 배출기/분리기(93);
- 응축수를 재순환시키도록 구성된 고압 펌프(94);
- 과열 증기를 회로 내로 도입하기 위한 최상의 조건을 제공하도록 구성된 "인젝터"(97);
- 구동 유닛(1)을 이상적인 작동 온도로 유지하고 대기로 배출되기 전에 연소 가스로부터 추가 에너지를 회수하도록 구성된 "교환기"(98), 펌프(99), 제 1 "환열기"(100), 제 2 환열기(101).
특히, 열 기계에서 순환 유체의 운동은 피스톤의 회전 운동에 의해 조절되며, 이는 입구/배출 개구를 개방/폐쇄시킴으로써, 이 새로운 열 사이클을 특징짓는 매우 특정한 고주파 "맥동" 효과를 발생시킨다. 예를 들어, 1 차 샤프트의 1,000 rpm의 회전 속도는 순환하는 열 유체의 초당 정확히 100 펄스에 해당한다.
첨부된 도면 및 도면을 참조하면, 제한이 아니라 단지 예시의 방식으로 제공됨을 주목해야 한다.
도 1은 본 발명에서 이용 가능한 구동 유닛의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 2a는 도 1의 구동 유닛의 중앙 본체의 측 단면도를 도시한다.도 2b는 운동 전달 시스템의 단면을 갖는, 도 1의 구동 유닛의 중앙 본체의 변형예의 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 구동 유닛의 운동 전달 시스템의 일부를 형성하는 3-로브 기어 트레인의 정면도를 도시한다.
도 4는 왕복 운동을 하는 피스톤이 제공된 엔진으로 수행되는 폐쇄 회로 에릭슨 사이클의 작동 다이어그램을 도시한다.
도 5는 단일 샤프트 터빈으로 수행되는 폐쇄 회로 줄 사이클을 가진 열 기계의 작동 다이어그램을 보여준다.
도 6은 물의 분사와 함께 공기로 구성된 열 유체를 사용하는 것을 특징으로 하는 "개방 회로" 구성에서 본 발명에 따른 열 기계의 제 1 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 수증기의 응축물을 주입하여 공기로 구성된 열 유체를 사용하는 것을 특징으로 하는 "폐쇄 회로" 구성에서 본 발명에 따른 열 기계의 제 2 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 8은 포화 수증기의 주입과 함께 공기로 구성된 열 유체의 사용을 특징으로 하는 "폐쇄 회로" 구성에서 본 발명에 따른 열 기계의 제 3 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 9는 응축수 증발을 통해 얻을 수 있는 에너지 회수를 보여주는 기능 다이어그램을 보여준다.
도 10은 응축수 증발 및 사이클에서 과열 수증기를 사용하여 얻을 수 있는 에너지의 증가를 보여주는 기능 다이어그램을 보여준다.
도 11은 과열 수증기의 주입과 함께 공기로 구성된 열 유체의 사용을 특징으로 하는 "폐쇄 회로" 구성에서 본 발명에 따른 열 기계의 제 4 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 12는 과열 수증기의 주입으로 공기로 구성되고 구동 유닛의 열 안정화를 갖는 에너지 회수 시스템이 제공되는 열 유체의 사용을 특징으로 하는 "폐쇄 회로" 구성에서 본 발명에 따른 열 기계의 가능한 제 5 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 열 기계의 일부 확대도를 도시한다; 이 부분은 도 6, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 구성과 동일하다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3을 참조하면, (1)은 전체적으로 바람직하게는 뜨거운 공기 및 수증기로 작동하는 새로운 "맥동 열 사이클"에서 "압축기/팽창기"로 사용되는 "구동 유닛"을 나타낸다.
구동 유닛(1)은 시트(3)를 내부적으로 한정하는 케이싱(2)을 포함한다.
도시된 비 제한적인 실시예에서, 케이싱(2)은 서로 연결된 2 개의 반부(2a, 2b)로 구성된다.
시트(3)에 수용된 제 1 로터(4) 및 제 2 로터(5)는 동일한 축 "X-X" 주위에서 회전한다.
제 1 로터(4)는 제 1 원통형 본체(6) 및 제 1 원통형 본체(6)로부터 방사상으로 연장되고 그에 견고하게 연결되거나 일체화된 3 개의 제 1 요소(7a, 7b, 7c)를 갖는다.
제 2 로터(5)는 제 2 원통형 본체(8) 및 제 2 원통형 본체(8)로부터 반경 방향으로 연장되고 그에 견고하게 연결되거나 일체화된 3 개의 제 2 요소(9a, 9b, 9c)를 갖는다.
로터(4)의 요소들(7a, 7b, 7c)은 서로 각도적으로 등거리이며, 즉 각각의 요소는 평균적으로 120 °의 각도(α)만큼 인접한 요소와 이격되어 있다(각 요소의 대칭 평면들 사이에서 측정됨).
로터(5)의 요소들(9a, 9b, 9c)은 서로 각도적으로 등거리이며, 즉 각 요소는 평균적으로 120 °의 각도(α)만큼 인접한 요소와 이격되어 있다(각 요소의 대칭 평면들 사이에서 측정됨).
제 1 및 제 2 원통형 본체(6, 8)는 각각의 베이스(10, 11)에서 나란히 설정되고 동축이다.
또한, 제 1 로터(4)의 3 개의 제 1 요소(7a, 7b, 7c)는 축 방향을 따라 연장되며, 제 2 로터(5)의 제 2 원통형 본체(8)의 반경 방향 외부 위치에 배치된 돌출부를 갖는다.
또한, 제 2 로터(5)의 3 개의 제 2 요소(9a, 9b, 9c)는 축 방향을 따라 연장되고 제 1 로터(4)의 제 1 원통형 본체(6)의 반경 방향 외부 위치에 배치된 돌출부를 갖는다.
제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c) 각각은 반경 방향 섹션(도 1)에서 회전축 "X-X"를 향해 수렴하는 실질적으로 사다리꼴 프로파일을 가지며, 축 방향 섹션(도 2a, 2b)에서, 실질적으로 원형 또는 직사각형 프로파일을 갖는다.
제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c) 각각은 순수하게 근사치에 의해 주어진 제한적인 것이 아니라 약 38 °의 각도 크기를 갖는다.
3 개의 제 1 요소(7a, 7b, 7c)는 환형 챔버(12)의 원주 범위를 따라 3 개의 제 2 요소(9a, 9b, 9c)와 교번된다.
제 1 및 제 2 원통형 본체(6, 8)의 반경 방향 외부의 주변 표면은 시트(3)의 내부 표면과 함께 환형 챔버(12)를 한정한다.
따라서 환형 챔버(12)는 제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)에 의해 가변 부피 "회전 챔버"(13', 13", 13"', 14', 14", 14"')로 분할된다. 특히, 각각의 가변 부피 "회전 챔버"는 (케이싱(2) 내부에 반경 방향 내부 표면 및 원통형 본체(6, 8)에 반경 방향 외부 표면에 의해서 뿐만 아니라) 제 1 요소(7a, 7b, 7c) 중 하나 및 제 2 요소(9a, 9b, 9c) 중 하나에 의해 한정될 수 있다.
우선 도 2a에서, 제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c) 각각은 축 방향 단면에서 실질적으로 원형인 프로파일을 가지며, 환형 챔버(12)는 마찬가지로 "토로이드형"으로 정의된 원형 단면을 갖는다.
도 2b의 변형예에서, 제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c) 각각은 축 방향 단면에서 직사각형(또는 정사각형) 프로파일을 가지며, 환형 챔버(12)는 마찬가지로 직사각형(또는 정사각형) 단면을 갖는다.
환형 챔버(12)의 내벽과 상기 제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c) 각각 사이에, 챔버(12) 자체에서 피스톤(4, 5)의 회전 운동 및 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)의 슬라이딩을 허용하는 공간이 유지된다.
제 1 및 제 2 요소(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)는 도시된 구동 유닛(1)의 피스톤이고, 가변 체적 회전 챔버(13', 13", 13"', 14', 14", 14"')는 상기 구동 유닛(1)의 작동 유체의 압축 및/또는 팽창을 위한 챔버이다.
(적합한 크기 및 모양의) 입구 개구(15', 15", 15"')와 배출 개구(16', 16", 16"')는 케이싱(2)의 반경 방향 외부 벽에 형성되고; 이들은 환형 챔버(12) 내로 개방되고, 환형 챔버(12) 외부의 도관과 유체 연통하며, 아래에 더 도시되어 있다.
각각의 입구 개구(15', 15", 15"')와 배출 개구(16', 16", 16"')는 구동 유닛(1)의 각각의 상이한 개별 기능 구성의 요건에 적응하기 위해 적절한 방식으로 각도 간격을 두고 있다.
구동 유닛(1)은 회전축 "X-X"에 평행하고 이로부터 멀어지고 케이싱(2) 상에 회전 가능하게 장착되는 1 차 샤프트(17)와 1 차 샤프트(17)와 로터(4, 5) 사이에 기계적으로 삽입된 변속기(18)를 더 포함한다.
변속기(18)는 제 1 로터(4)가 키잉되는 제 1 보조 샤프트(19) 및 제 2 로터(5)가 키잉되는 제 2 보조 샤프트(20)를 포함한다. 제 1 및 제 2 보조 샤프트(19, 20)는 회전축 "X-X"와 동축이다. 제 2 보조 샤프트(20)는 관형이고 그 내부에 제 1 보조 샤프트(19)의 일부를 수용한다. 제 1 보조 샤프트(19)는 제 2 보조 샤프트(20)에서 회전할 수 있고, 제 2 보조 샤프트(20)는 케이싱(2)에서 회전할 수 있다.
제1 3-로브 기어(23)는 1 차 샤프트(17)에 고정된다. 제2 3-로브 기어(24)는 제 1 것의 1 차 샤프트(17)에 키잉된다. 제2 3-로브 기어(24)는 제1 3-로브 기어(23)에 대해 60 °의 각도" Δ"만큼 각도 오프셋된 1 차 샤프트(17) 상에 장착된다. 2 개의 3-로브 기어(23, 24)는 1 차 샤프트(17)와 함께 회전한다.
제3 3-로브 기어(25)는 제 1 보조 샤프트(19)에 고정되어 있으며(그와 일체로 회전하도록), 이의 치형부는 제1 3-로브 기어(23)의 치형부와 정확하게 맞물린다.
제4 3-로브 기어(26)는 제 2 보조 샤프트(20)에 고정되어 있으며(그와 일체로 회전하도록), 이의 치형부는 제2 3-로브 기어(24)의 치형부와 정확하게 맞물린다.
전술한 3 개의 로브 기어(23, 24, 25, 26) 각각은 대략 정점(27)과 정점(27) 사이에 개재된 연결 부분(28)을 갖는 정삼각형의 프로파일을 가지며, 이는 오목, 편평 또는 볼록할 수 있다.
정점(27)의 형상 및 기어의 연결부(28)를 변경하면, 회전 운동 동안 보조 샤프트(19, 20)의 각주기 운동의 값을 미리 설정할 수 있다.
변속기(18)의 구조는 1 차 샤프트(17)의 완전한 회전 동안 2 개의 로터(4, 5)가 또한 완전한 회전을 수행하지만, 주기적으로 가변적인 각속도로 서로 오프셋되고, 이는 인접한 피스톤(7a, 9a; 7b, 9b; 7c, 9c)을 완전한 360 ° 회전 중에 서로를 향해 3 번 이동하도록 유도한다. 따라서, 6 개의 가변 체적 챔버(13', 13", 13"', 14', 14", 14"') 각각은 1 차 샤프트(17)의 완전한 회전마다 3 번 팽창하고 3 번 수축된다.
다른 말로 하면, 6 개의 피스톤(7a, 7b, 7c; 9a, 9b, 9c)의 인접한 피스톤 쌍은, 환형 챔버(12)에서 주기적으로 가변적인 각속도로 회전하는 동안, 인접한 피스톤의 두 면이 실질적으로 나란히 위치하는 제 1 위치와, 동일한 면이 허용되는 최대 값만큼 각도로 이격되는 제 2 위치 사이에서 이동될 수 있다. 순전히 예를 들어, 제 1 위치에서, 인접한 피스톤의 2 개의 면은 서로 약 1 °만큼 이격되어 있는 반면, 제 2 위치에서 2 개의 동일한 면은 약 81 °만큼 서로 이격되어 있다.
6 개의 가변 체적 챔버(13', 13", 13"', 14', 14", 14"')는 3 개의 챔버(13', 13", 13"')의 제 1 그룹 및 3 개의 챔버(14', 14", 14"')의 제 2 그룹으로 구성된다. 제 1 그룹의 3 개의 챔버(13', 13", 13"')가 최소 체적(최소 왕복 거리에서 서로 옆에 피스톤)을 갖는 경우, (제 2 그룹의) 다른 3 개의 챔버(14', 14", 14"')는 최대 볼륨(최대 왕복 거리의 피스톤)을 갖는다.
본 발명의 혁신적인 측면을 보다 명확하게 설명하고 강조하기 위해, 5 가지 주요 기능 구성이 아래에서 정확하고 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 따른 "맥동 열 사이클"로 작동하도록 구성된 새로운 열 기계(121)의 작동을 설명하기 위해, 구동 유닛(1)에서, 6 개의 주기적으로 가변적인 체적 챔버(13', 13", 13"', 14', 14", 14"') 각각에서, 서로 인접하는 2 개의 피스톤에 의해 각각 구분되고 환형 실린더 내부에서 회전하여, 다양한 흡입, 압축, 팽창 및 배출 기능이 주기적으로 수행된다는 사항에 주의하여 시작해야 한다.
도 13은 본 발명에 따른 열 기계의 일부 확대를 도시한 도면을 도시한다; 이 부분은 도 6, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 5 개의 구성에서 동일하게 사용되는 구동 유닛에 관한 것이며, 다음의 5 가지 설명(A, B, C, D, E)의 주제이다. 구동 유닛(1)의 구성 요소 및 열 기계(121)의 구성 요소와의 연결을 식별하기 위해 사용되는 도 13에 포함된 참조 번호는 도 6, 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 대응하는 구성 요소에 적용 가능하다.
간단하게 하기 위해, 다음 5 가지 설명(A, B, C, D, E)에서, 열 엔진(121)의 상이한 섹션들에서 열 유체가 뒤따르는 경로는 단일의 완전한 열 사이클이 관련된 것처럼 설명될 것이다. 실제로, 구동 샤프트의 각 회전(360 °의 회전 각도에 해당)에 대해 6 회 이상의 완전한 열 사이클이 수행된다.
A. 도 6에 도시된 기능 구성에 따라 작동하는 열 기계(121)의 상세한 설명.
자체적으로 줄-에릭슨 사이클과 유일한 "구동 유닛"에 비해, 이러한 구성으로 도입된 신규성은 열 유체가 공기와 물의 혼합물(증기로 변형됨)인 "결합된" 작동 사이클의 실현과 관련된다; 이를 통해 실린더(피스톤이 미끄러지는 위치)의 윤활을 보장하고 전체 효율이 약간 낮아지더라도 더 높은 단위 동력을 얻을 수 있다.
도 6을 참조하여 피스톤이 있는 위치에서 사이클의 다음 주요 단계를 식별할 수 있다.
A1_동작으로 설정.
우선 모든 제어 및 조절 장치는 특정 보조 전기 라인(표시되지 않음)을 통해 전원이 공급된다는 점에 유의하여, 열 기계(121)의 시동은 다음과 같은 방식으로 일어난다:
_6 개의 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 이동시키는 1 차 샤프트(17)(도 2b에 도시됨) 및 전체 변속기 시스템은 스타터 모터를 통해 회전하도록 설정되고, 따라서 사이클 시작을 위한 예비 조건을 생성한다;
_증류수(97b)를 계량하기 위한 계량 펌프가 활성화된다;
_팬(92)이 활성화된다;
_버너는 조절 밸브(91)(연료(F)의 분사를 제어함)(40)에 작용하여 작동되고 연소 과정이 시작된다;
_순환 열 유체가 미리 정해진 최소 작동 조건에 도달하면, 구동 유닛(1)은 자율적으로 작동하기 위해 필요한 일을 생성할 수 있을 것이다.
A2_주위 공기 흡입 단계에서 시작하여 사이클 시작.
온도(T)에서 환경으로부터 흡입된 공기는 파이프(93)로 들어가고 흡입 개구(15"')를 통과하며, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지는 움직임에 따라, 챔버(13"') 내로 흡입된다.
A3_ 흡입된 공기의 압축 및 회수 단계.
2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동함에 따라, 이전에 흡입된 공기는 챔버(14"')에서 압축되고(최소 1:1의 최대 비율 및 1:20의 최대 비율로 사전 설정된 한계까지), T에서 T2로 온도가 상승하고, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과하여, 보상 탱크(44)에서 끝나고, 여기서 즉시 사용 가능하다.
A4_압축된 열 유체 예열 단계.
피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 공기는 탱크(44)로부터 유출되고, 파이프(44") 및 체크 밸브(44b)를 통과하고, 파이프(44"')를 통과하여 재생기(42)를 통과한다(여기서 T2에서 T2'로 온도가 증가함).
A5_공기 도관에 증류수를 주입하는 단계.
재생기(42)로부터 배출되는 공기는 파이프(42')를 통해 이동하고, 체크 밸브(42a)를 통과하여 파이프(42"')를 통과한다.
증류수는 탱크(97a)로부터 배출되고, 파이프(97")를 통해 이동하고, 계량 펌프(97b)에서 고압이 되고, 온도(Tc)에서, 파이프(97"')로 이송되고, 인젝터(97)에 의해 파이프(42"') 내로 도입되어, 혼합의 결과로서, 이와 같이 형성된 혼합물은 온도가 T2'에서 T2"로 감소한다.
A6_ 순환 열 유체 과열 단계.
혼합된 열 유체는 파이프(97')를 통해 이동하고, 히터(41)를 통과하며(연소실(40A)에 인접하고 다중 연료 버너(40)가 제공됨), 여기서 열 에너지를 수용하고, 온도가 T2"에서 T3으로 증가한다.
A7_ 과열된 열 유체를 팽창시키고 유용한 일을 생성하는 단계.
피스톤(7a-7b)이 화살표로 표시된 운동 방향으로 환형 실린더 내에서 회전함으로써, 입구 개구(15'-15")를 개방하고, 파이프(41'-41"-41"')를 통해 흐르는 과열된 열 유체가 팽창 챔버(13', 13")로 유입되고, 여기서 팽창(T3에서 T4로 온도 감소)하고, 피스톤을 회전시켜, 유용한 일을 생성한다.
A8_ 배기 단계 및 배출된 열 유체로부터 에너지를 회수하는 단계.
피스톤(7a-9b 및 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14'및 14")는 부피가 감소하고, 배출된 열 유체(이미 사이클에서 이미 팽창됨)가 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 2 개의 배출 개구(16'-16")를 통과하고, 파이프(45'-45"-45"')를 통해 흐르고, 재생기(42)를 통과하고(여기서 여전히 보유하고 있는 에너지 열의 일부를 제공하고, T4에서 T4'로 온도가 감소됨), 그 후, 파이프(42")를 통과할 때, 대기로 배출되어 열 사이클이 종료된다.
A9_ 연소 가스 온도가 감소된 에너지의 회수.
열 기계에 예상되는 기능은 또한 보조 용도(공간 난방 및/또는 가정용 온수 생산 등)로 향하게 하는 에너지 열을 제공하는 것이므로, 뜨거운 가스가(도관(102)을 통해) 대기로 배출되기 전에, 모든 잔류 에너지는 가능한 한 온도를 낮추어 회수된다(가능한 응축을 통해 추가 에너지를 회수할 수도 있음). 이 목적을 달성하기 위해, 특정 유체 회로를 사용하고, 여기서 다음과 같은 이송 방식이 채택된다: 보조 용도(103)로부터 유입되는 열 유체(통상적으로 물)는 파이프(103')로 통과하고, 순환 펌프(104)에 의해 밀려서, 파이프(104')로 통과하고, 저온(Tf)에서 환열기(101)에 도달하고, 그런 다음, 이를 통과하면서, 기체(S)의 온도가 Th7에서 Th2로 감소함에 따라, 에너지 열을 얻고, 더 높은 온도 Tg까지 가열되어, 보조 용도(130) 및 의도된 목적을 위해 파이프(101')를 통해 이용 가능하도록 될 수 있다.
B. 도 7에 도시된 기능적 구성에 따라 작동하는 열 기계(121)의 상세한 설명.
자체적으로 줄-에릭슨 사이클과 유일한 "구동 장치"에 비해, 이 구성으로 도입된 신규성은 "결합된" 작동 사이클의 실현과 관련이 있고, 여기서 열 유체는 공기와 물의 혼합물이고(증기로 변환됨); 이를 통해 실린더(피스톤이 미끄러지는 위치)의 윤활을 보장하고 전체 효율이 약간 낮아지더라도 더 높은 단위 동력을 얻을 수 있다.
도 7을 참조하여, 피스톤이 있는 위치에서, 다음과 같은 주기의 주요 단계를 식별할 수 있다:
B1_ 열 기계(121)을 가동시키기 위한 설정.
우선 모든 제어 및 조절 장치는 특정 보조 전기 라인(도시되지 않음)을 통해 전력이 공급된다는 점에 주목하여, 열 기계(121)의 시동은 다음과 같은 방식으로 일어난다:
_6 차 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 이동시키는 1 차 샤프트(17)(도 2b에 도시됨) 및 전체 전달 시스템은 스타터 모터를 통해 회전 설정되어, 사이클 시작을 위한 예비 조건을 생성한다;_응축수 펌프(94)가 활성화되고;
_팬(92)이 활성화되고;
_버너(40)는 조절 밸브(91)(연료(F)의 분사를 제어하는)에 작용함으로써 작동되고 연소 과정이 시작되고;
_ 순환 열 유체가 미리 정해진 최소 작동 조건에 도달하면, 구동 유닛(1)은 자율적으로 작동하기 위해 필요한 일을 생성할 수 있을 것이다.
B2_냉각된 열 유체를 흡입하는 단계에서 시작하여, 사이클 시작.
온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체는 파이프(43')를 통과하여 응축 트랩(93)(열 유체 내의 물이 응축되어 공기로부터 분리됨)을 통과하고, 온도 T에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지는 움직임에 따라, 챔버(13"') 내로 흡입된다.
B3_ 흡입된 열 유체의 압축 및 회수 단계.
2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동함에 따라, 이전에 흡입된 공기는 챔버(14"')에서 압축되고(최소 1:1의 최대 비율 및 1:20의 최대 비율로 사전 설정된 한계까지), T1'에서 T2로 온도가 상승하고, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과하여, 보상 탱크(44)에서 끝나고, 여기서 즉시 사용 가능하다.
B4_압축된 열 유체를 예열하는 단계.
피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 공기는 탱크(44)로부터 유출되고, 파이프(44")와 체크 밸브(44b)를 통과하고, 파이프(44"')를 통해 이동하고, 재생기(42) 내로 통과한다(T2에서 T2'로 온도가 증가함).
B5_응축수 취출 단계.
고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93"및 94')를 통해 유동한다(온도(T1")).
B6_ 응축수를 공기 도관에 주입하는 단계.
재생기(42)로부터 배출되는 공기는 파이프(42')를 통해 이동하고, 체크 밸브(42a)를 통과하고, 인젝터(97)를 통해 응축수가 유입되는 파이프(42"')로 통과한다. 공기와 응축수를 혼합한 결과, 혼합물은 온도가 T2'에서 T2"로 감소된다.
B7_ 순환 열 유체 과열 단계.
혼합된 열 유체는 파이프(97')를 통해 이동하고, 히터(41)를 통과하고(연소실(40A)에 인접하고 다중 연료 버너(40)가 제공됨), 여기서 열 에너지를 받고 온도가 T2"에서 T3으로 증가한다.
B8_ 과열된 열 유체를 팽창시켜 유용한 일을 생성하는 단계.
피스톤(7a-7b)이 화살표로 표시된 운동 방향으로 환형 실린더 내에서 회전함으로써, 입구 개구(15'-15")를 개방하고, 파이프(41'-41"-41"')를 통해 흐르는 과열된 열 유체가 팽창 챔버(13', 13")로 유입되고, 여기서 팽창(T3에서 T4로 온도 감소)하고, 피스톤을 회전시켜, 유용한 일을 생성한다.
B9_ 배기 단계 및 배기된 열 유체로부터 에너지를 회수하는 단계.
피스톤(7a-9b 및 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14'및 14")는 부피가 감소하고, 배출된 열 유체(이미 사이클에서 이미 팽창됨)가 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 2 개의 배출 개구(16'-16")를 통과하고, 파이프(45'-45"-45"')를 통해 흐르고, 재생기(42)를 통과한다(여기서 여전히 보유하고 있는 에너지 열의 일부를 제공하고, T4에서 T4'로 온도의 제 1 감소를 겪는다).
B10_ 배기된 열 유체를 추가로 냉각시키면서 사이클의 종료.
열 유체는 파이프(42")를 통과하여 냉각기(43)에 도달하는데, 여기로부터 사이클은 연속 모드에서 계속되고 반복될 수 있다.
B11_ 연소 공기 예열 과정을 최적화하여 에너지 회수.
환경으로부터 배출된 연소 공기는 팬(92)에 의해 추진되어 냉각기(43)로 전달되고, 여기서 에너지를 획득하고 Th1에서 Th3로 온도가 상승하여, 연소 과정을 촉진한다.
B12_ 연소 가스 온도가 낮아진 에너지 회수.
열 기계에 예상되는 기능은 또한 보조 용도(공간 난방 및/또는 가정용 온수 생산 등)로 향하게 하는 에너지 열을 제공하는 것이므로, 뜨거운 가스가 (도관(102)을 통해) 대기로 배출되기 전에, 모든 잔류 에너지는 가능한 한 온도를 낮추어 회수된다(가능한 응축을 통해 추가 에너지를 회수할 수도 있음). 이 목적을 달성하기 위해, 특정 유체 회로를 사용하고, 여기서 다음과 같은 이송 방식이 채택된다: 보조 용도(103)로부터 유입되는 열 유체(일반적으로 물)는 파이프(103')로 통과하고, 순환 펌프(104)에 의해 가압되고, 파이프(104')로 통과하고, 저온(Tf)에서 환열기(101)에 도달하고, 그런 다음, 이를 통과하면서, 기체(S)의 온도가 Th7에서 Th2로 감소함에 따라, 에너지 열을 얻고, 더 높은 온도 Tg까지 가열되어, 보조 용도(130) 및 의도된 목적을 위해 파이프(101')를 통해 이용 가능하도록 될 수 있다.
C. 도 8에 도시된 기능 구성에 따라 작동하는 열 기계(121)의 상세한 설명.
자체적으로 줄-에릭슨 사이클과 유일한 "구동 장치"에 비해, 이 구성으로 도입된 신규성은 "결합된" 작동 주기의 실현과 관련이 있고, 여기서 열 유체는 공기와 물의 혼합물(증기로 변환됨)이다; 이를 통해 실린더(피스톤이 미끄러지는 위치)의 윤활을 보장하고 더 높은 단위 동력을 얻을 수 있으며 전체 효율이 향상된다.
도 8을 참조하여, 피스톤이 있는 위치에서, 사이클의 다음 주요 단계를 식별할 수 있다.
C1_ 열 기계(121)를 가동으로 설정.
우선 모든 제어 및 조절 장치는 특정 보조 전기 라인(표시되지 않음)을 통해 전원이 공급된다는 점에 유의하여, 열 기계(121)의 시동은 다음과 같은 방식으로 일어난다:
_6 차 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 이동시키는 1 차 샤프트(17)(도 2b에 도시됨) 및 전체 전달 시스템은 스타터 모터를 통해 회전 설정되어, 사이클 시작을 위한 예비 조건을 생성한다.
_ 응축수 펌프(94)가 활성화되고;
_ 팬(92)이 활성화되고;
_ 버너(40)는 조절 밸브(91)(연료(F)의 분사를 제어하는)에 작용함으로써 활성화되고, 연소 과정이 시작된다;
_순환 열 유체가 미리 결정된 최소 작동 조건에 도달하면, 구동 유닛(1)은 자율적으로 작동하기 위해 필요한 일을 생성할 수 있을 것이다.
C2_냉각된 열 유체를 흡입하는 단계에서 시작하여 사이클 시작.
온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체는 파이프(43')로 통과하고, 응축물 트랩(93)을 통과하고(열 유체 내의 물이 응축되어 공기로부터 분리됨), 온도(T1')에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지는 움직임에 따라, 챔버(13"') 내로 흡입된다.
C3_ 흡입된 열 유체의 압축 및 회수 단계.
2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동함에 따라, 이전에 흡입된 공기는 챔버(14"')에서 압축되고(최소 1:1의 최대 비율 및 1:20의 최대 비율로 사전 설정된 한계까지), T1'에서 T2로 온도가 상승하고, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과하고, 보상 탱크(44)에서 종료되고, 여기서 즉시 사용 가능한 상태로 유지된다.
C4_압축된 열 유체를 예열하는 단계.
피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 공기는 탱크(44)로부터 흘러 파이프(44")와 체크 밸브(44b)를 통과하고, 파이프(44"')를 통해 이동하고, 재생기(42)로 통과한다(T2에서 T2'로 온도가 증가함).
C5_응축수의 증발/과열 단계.
고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93"및 94')를 통해 흐르고, 증발기(95)를 통과하고, 여기서 가열/증발된다(T1"에서 Ta로 온도가 증가함에 따라, 액체에서 증기로 상태가 변경됨).
C6_ 공기 도관에 포화 증기를 주입하는 단계.
재생기(42)로부터 배출되는 공기는 파이프(42')를 통해 이동하고, 체크 밸브(42a)를 통과하여, 파이프(42"')를 통과하며, 여기서, 인젝터(97)를 통해, 파이프(95')로 운반된 포화 증기가 유입된다. 공기와 포화 증기를 혼합한 결과, 열 유체는 질량이 증가하고 온도는 T2'에서 T2"로 감소한다.
C7_ 순환 열 유체 과열 단계.
혼합된 열 유체는 파이프(97')를 통해 이동하고, 히터(41)를 통과하며(연소실(40A)에 인접하고 다중 연료 버너(40)가 제공됨), 여기서 열 에너지를 받고, 온도가 T2"에서 T3으로 증가한다.
C8_과열된 열 유체를 팽창시켜 유용한 일을 생성하는 단계.
피스톤(7a-7b)이 화살표로 표시된 운동 방향으로 환형 실린더 내에서 회전함으로써, 입구 개구(15'-15")를 개방하고, 파이프(41'-41"-41"')를 통해 흐르는 과열된 열 유체가 팽창 챔버(13', 13")로 유입되고, 여기서 팽창(T3에서 T4로 온도 감소)하고, 피스톤을 회전시켜, 유용한 일을 생성한다.
C9_ 배기 단계 및 배기된 열 유체로부터 에너지를 회수하는 단계.
피스톤(7a-9b 및 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14'및 14")는 부피가 감소하고, 배출된 열 유체(이미 사이클에서 이미 팽창됨)가 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 2 개의 배출 개구(16'-16")를 통과하고, 파이프(45'-45"-45"')를 통해 흐르고, 재생기(42)를 통과하고(이것은 여전히 보유하고 있는 에너지 열의 일부를 제공하고, 온도가 T4에서 T4'로 제 1 감소가 이루어짐), 그 후, 파이프(42")를 통과하여, 증발기(95)를 통과하며, 여기서 다시 보유한 에너지 열의 일부를 포기하고, T4'에서 T4"로 온도가 제 2 감소가 이루어져, 유용한 에너지 회수가 가능하며, 이는 도 9의 Q95 영역에 개략적으로 표시된다.
C10_ 배기된 열 유체를 추가로 냉각시켜 사이클의 완료.
열 유체는 파이프(95")를 통과하여 냉각기(43)에 도달하는데, 여기서 사이클은 연속 모드에서 계속되고 반복될 수 있다.
C11_ 연소 공기 예열 과정을 최적화하여 에너지 회수.
환경으로부터 배출된 연소 공기는 팬(92)에 의해 추진되어 냉각기(43)로 전달되고, 여기서 에너지를 획득하고, Th1에서 Th3로 온도가 상승하여, 연소 과정을 촉진한다.
C12_ 연소 가스 온도가 낮아진 에너지 회수.
열 기계에 예상되는 기능은 또한 보조 용도(공간 난방 및/또는 가정용 온수 생산 등)로 향하게 하는 에너지 열을 제공하는 것이므로, 뜨거운 가스가 (도관(102)을 통해) 대기로 배출되기 전에, 모든 잔류 에너지는 가능한 한 온도를 낮추어 회수된다(가능한 응축을 통해 추가 에너지를 회수할 수도 있음). 이 목적을 달성하기 위해, 특정 유체 회로를 사용하고, 여기서 다음과 같은 이송 방식이 채택된다: 보조 용도(103)로부터 유입되는 열 유체(일반적으로 물)는 파이프(103')로 통과하고, 순환 펌프(104)에 의해 가압되고, 파이프(104')로 통과하고, 저온 Tf에서 환열기(101)에 도달하고, 그런 다음, 이를 통과하면서, 기체(S)의 온도가 Th7에서 Th2로 감소함에 따라, 에너지 열을 얻고, 더 높은 온도 Tg까지 가열되어, 보조 용도(130) 및 의도된 목적을 위해 파이프(101')를 통해 이용 가능하도록 될 수 있다.
D. 도 11에 도시된 기능적 구성에 따라 작동하는 열 기계(121)의 상세한 설명.
자체적으로 줄-에릭슨 사이클과 유일한 "구동 장치"에 비해, 이 구성으로 도입된 신규성은 "결합된" 작동 주기의 실현과 관련이 있고, 여기서 열 유체는 공기와 물의 혼합물(과열 증기로 변형됨)이다; 이를 통해 실린더(피스톤이 미끄러지는 위치)의 윤활을 보장하고 더 높은 단위 동력을 얻을 수 있으며 전체 효율이 향상된다.
도 11을 참조하면, 피스톤이 위치하는 위치에서, 사이클의 다음 주요 단계가 식별될 수 있다:
D1_ 열 기계(121)를 가동으로 설정.
우선 모든 제어 및 조절 장치는 특정 보조 전기 라인(표시되지 않음)을 통해 전원이 공급된다는 점에 주목하여, 열 기계(121)의 시동은 다음과 같은 방식으로 일어난다:
_6 개의 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 이동시키는 1 차 샤프트(17)(도 2b에 도시됨) 및 전체 변속기 시스템은 스타터 모터를 통해 회전하도록 설정되고, 따라서 사이클 시작을 위한 예비 조건을 생성하고;
_응축수 펌프(94)가 활성화되고;
_팬(92)이 활성화되고;
_버너(40)는 조절 밸브(91)(연료(F)의 분사를 제어하는)에 작용함으로써 활성화되고 연소 과정이 시작되고;
_순환 열 유체가 미리 정해진 최소 작동 조건에 도달하면, 구동 유닛(1)은 자율적으로 작동하기 위해 필요한 일을 생성할 수 있을 것이다.
D2_ 냉각된 열 유체를 흡입하는 단계에서 시작하여 사이클 시작.
온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체는 파이프(43')로 통과하고, 응축물 트랩(93)을 통과하고(열 유체 내의 물이 응축되어 공기로부터 분리됨), 온도(T')에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지는 움직임에 따라, 챔버(13"') 내로 흡입된다.
D3_ 흡입된 열 유체의 압축 및 회수 단계.
2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동함에 따라, 이전에 흡입된 공기는 챔버(14"')에서 압축되고(최소 1:1의 최대 비율 및 1:20의 최대 비율로 사전 설정된 한계까지), T1'에서 T2로 온도가 상승하고, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과하고, 보상 탱크(44)에서 종료되고, 여기서 즉시 사용 가능한 상태로 유지된다.
D4_ 압축된 열 유체 예열 단계.
피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 공기는 탱크(44)로부터 유출되고, 파이프(44") 및 체크 밸브(44b)를 통과하고, 파이프(44"')를 통과하여, 재생기(42)를 통과한다(여기서 T2에서 T2'로 온도가 증가함).
D5_ 응축수 증발/과열 단계.
고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93"및 94')를 통해 흐르고, 증발기(95)를 통과하고, 여기서 가열/증발되고(T1"에서 Ta로 온도가 증가함에 따라 액체에서 증기로 상태가 변함), 파이프(95')를 통해 이동하고, 과열기(96)를 통과한다(여기에서 추가 에너지를 얻고, 온도가 Ta에서 Tb로 증가).
D6_ 과열 증기를 공기 도관에 주입하는 단계.
재생기(42)로부터 배출되는 공기는 파이프(42')를 통해 이동하고, 체크 밸브(42a)를 통과하여 파이프(42"')를 통과하고, 여기서, 인젝터(97)를 통해, 파이프(96')로 운반되는 과열 증기가 유입된다. 공기와 과열 증기를 혼합한 결과, 열 유체는 에너지가 증가하고, 온도는 T2'에서 T2"로 증가하여, 유용한 에너지 회수가 가능하며, 이는 도 10의 Q96 영역에 개략적으로 표시된다.
D7_ 순환 열 유체 과열 단계.
혼합된 열 유체는 파이프(97')를 통해 이동하고, 히터(41)를 통과하고(연소실(40A)에 인접하고 다중 연료 버너(40)가 제공됨), 여기서 열 에너지를 받고, 온도가 T2"에서 T3으로 증가한다.
D8_ 과열된 열 유체를 팽창시켜 유용한 일을 생성하는 단계.
피스톤(7a-7b)이 화살표로 표시된 운동 방향으로 환형 실린더 내에서 회전함으로써, 입구 개구(15'-15")를 개방하면, 파이프(41'-41"-41"')를 통해 흐르는 과열된 열 유체는 팽창 챔버(13', 13")로 유입되어, 여기서 팽창되고(T3에서 T4로 온도가 낮아짐), 피스톤을 회전시킴으로써, 유용한 일을 생성한다.
D9_ 배기 단계 및 배출된 열 유체로부터 에너지를 회수하는 단계.
피스톤(7a-9b 및 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14'및 14")는 부피가 감소하고, 배출된 열 유체(이미 사이클에서 이미 팽창됨)가 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 2 개의 배출 개구(16'-16")를 통과하고, 파이프(45'-45"-45"')를 통해 흐르고, 재생기(42)를 통과하고(이것은 여전히 보유하고 있는 에너지 열의 일부를 제공하고 온도가 T4에서 T4'로 제 1 감소가 이루어짐), 파이프(42")로 들어가고, 증발기(95)를 통과하고, 여기서 다시 보유한 에너지 열의 일부를 제공하고, T4'에서 T4"로 온도가 제 2 감소가 이루어져, 유용한 에너지 회수가 가능하며, 이는 도 10의 Q95 영역에 개략적으로 표시되어 있다.
D10_ 배기된 열 유체를 추가로 냉각시킨 사이클의 완료.
열 유체는 파이프(95")를 통과하여 냉각기(43)에 도달하는데, 여기서 사이클은 연속 모드에서 계속되고 반복될 수 있다.
D11_ 연소 공기 예열 과정의 최적화를 통한 에너지 회수.
환경으로부터 배출된 연소 공기는 팬(92)에 의해 추진되어 냉각기(43)로 전달되고, 여기서 에너지를 획득하고 Th1에서 Th3로 온도가 상승하여, 연소 과정을 촉진한다.
D12_ 연소 가스 온도가 낮아진 에너지 회수.
열 기계에 예상되는 기능은 또한 보조 용도(공간 난방 및/또는 가정용 온수 생산 등)로 향하게 하는 에너지 열을 제공하는 것이므로, 뜨거운 가스가 (도관(102)을 통해) 대기로 배출되기 전에, 그들은 먼저 과열기(96)(온도가 Th7에서 Th6로 감소됨)를 통과하게 되고, 그런 다음, 가능한 한 온도를 낮추어 모든 잔류 에너지가 회수된다(가능한 응축을 통해 추가 에너지를 회수할 수도 있음). 이 목적을 달성하기 위해, 특정 유체 회로를 사용하고, 여기서 다음의 이송 모드가 채택된다: 보조 용도(103)로부터 유입되는 열 유체(일반적으로 물)는 파이프(103')로 통과하고, 순환 펌프(104)에 의해 가압되고, 파이프(104')로 통과하고, 저온 Tf에서 환열기(101)에 도달하고, 그런 다음, 이를 통과하면서, 기체(S)의 온도가 Th6에서 Th2로 감소함에 따라 에너지 열을 획득하고, 더 높은 온도 Tg까지 가열되어, 보조 용도(130) 및 의도된 목적을 위해 파이프(101')를 통해 이용 가능하도록 될 수 있다.
E. 도 12에 도시되어 있는, 가장 완전한 기능적 구성에 따라 작동하는 열 기계(121)의 상세한 설명.
자체적으로 줄-에릭슨 사이클과 유일한 "구동 장치"에 비해, 이 구성으로 도입된 신규성은 "결합된" 작동 주기의 실현과 관련이 있고, 여기서 열 유체는 공기와 물의 혼합물이다(과열 증기로 변형됨); 이를 통해 실린더(피스톤이 미끄러지는 위치)의 윤활을 보장하고 더 높은 단위 출력을 얻을 수 있으며 전체 효율이 크게 향상된다.
도 12를 참조하여, 피스톤이 있는 위치에서 사이클의 다음 주요 단계를 식별할 수 있다:
E1_ 열 기계(121)를 가동시키기 위한 설정.
우선 모든 제어 및 조절 장치가 특정 보조 전기 라인(도시되지 않음)을 통해 전력이 공급된다는 것을 주목하여, 열 기계(121)의 시동은 다음과 같은 방식으로 일어난다:
_6 개의 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 이동시키는 1 차 샤프트(17)(도 2b에 도시됨) 및 전체 변속기 시스템은 스타터 모터를 통해 회전하도록 설정되어, 따라서 사이클 시작을 위한 예비 조건을 생성하고;
_응축수 펌프(94)가 활성화되고;
_워터 펌프(99)는 전기적으로 전원이 공급되고;
_팬(92)이 활성화되고;
_버너(40)는 조절 밸브(91)(연료(F)의 분사를 제어하는)에 작용함으로써 작동되고, 연소 과정이 시작되고;
_순환 열 유체가 미리 정해진 최소 작동 조건에 도달하면, 구동 유닛(1)은 자율적으로 작동하기 위해 필요한 일을 생성할 수 있을 것이다.
E2_ 냉각된 열 유체를 흡입하는 단계에서 시작하여 사이클 시작.
냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체(온도(T1))는 파이프(43')로 통과하고, 응축물 트랩(93)을 통과하고(열 유체 내의 물이 응축되어 공기로부터 분리됨), 온도 T'에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15'')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀리 이동한 후, 챔버(13"') 내로 흡입된다.
E3_ 흡입된 열 유체의 압축 및 회수 단계.
2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동함에 따라, 이전에 흡입된 공기는 챔버(14"')에서 압축되고(최소 1:1의 최대 비율 및 1:20의 최대 비율로 사전 설정된 한계까지), T1'에서 T2로 온도가 상승하고, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과하고, 보상 탱크(44)에서 종료되고, 여기서 즉시 사용 가능한 상태로 유지된다.
E4_압축된 열 유체를 예열하는 단계.
피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도로, 공기는 탱크(44)로부터 유출되어, 파이프(44")와 체크 밸브(44b)를 통과하고, 파이프(44"')를 통과하고, 그리고 재생기(42) 내로 통과한다(T2에서 T2'로 온도가 증가함).
E5_ 응축수 증발/과열 단계.
고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 온도(T1")에서 파이프(93"및 94')를 통해 흐르고, 증발기(95)를 통과하고, 가열/증발되고(T1"에서 Ta로 온도가 증가함에 따라 액체에서 증기로 상태가 변함), 파이프(95")를 통해 이동하고, 과열기(96)를 통과한다(여기서 추가 에너지를 획득하고, 온도가 Ta에서 Tb로 증가함).
E6_ 공기 도관에 과열 증기를 주입하는 단계.
재생기(42)로부터 배출되는 공기는 파이프(42')를 통해 이동하고, 체크 밸브(42a)를 통과하여, 파이프(42"')를 통과하고, 여기서, 인젝터(97)를 통해 파이프(96')로 운반되는 과열 증기가 유입된다. 공기와 과열 증기를 혼합한 결과, 열 유체는 에너지가 증가하고, 온도는 T2'에서 T2"로 증가하여, 유용한 에너지 회수가 가능하며, 이는 도 10의 Q96 영역에 개략적으로 표시된다.
E7_ 순환 열 유체 과열 단계.
혼합된 열 유체는 파이프(97')를 통해 이동하고, 히터(41)를 통과한다(다중 연료 버너(40)가 제공된 연소실(40A)에 인접함), 여기서 열 에너지를 받고, 온도가 T2"에서 T3으로 증가한다.
E8_ 과열된 열 유체를 팽창시키고 유용한 일을 생성하는 단계.
피스톤(7a-7b)이 화살표로 표시된 운동 방향으로 환형 실린더 내에서 회전함으로써, 입구 개구(15'-15")를 개방하면, 파이프(41'-41"-41"')를 통해 흐르는 과열된 열 유체가 팽창 챔버(13', 13")로 유입되고, 여기서 팽창되고(T3에서 T4로 온도 감소)하고, 피스톤을 회전시켜 유용한 일을 생성한다.
E9_ 배기된 열 유체로부터의 배출 및 에너지 회수 단계.
피스톤(7a-9b 및 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14'및 14")는 부피가 감소하고, 배출된 열 유체(이미 사이클에서 이미 팽창됨)가 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 2 개의 배출 개구(16'-16")을 통과하고, 파이프(45'-45"-45"')를 통해 흐르고, 재생기(42)를 통과하고(이것은 여전히 보유하고 있는 에너지 열의 일부를 제공하고 온도가 T4에서 T4'로 제 1로 감소함), 그 후 파이프(42")로 들어가고, 증발기(95)를 통과하고, 여기서 다시 보유한 에너지 열의 일부를 제공하고 T4'에서 T4"로 온도가 제 2 감소가 이루어지져, 유용한 에너지 회수가 가능하며, 이는 도 10의 Q95 영역에 개략적으로 표시되어 있다.
E10_ 배기된 열 유체를 추가로 냉각시켜 사이클의 완료.
열 유체는 파이프(95')를 통과하여 냉각기(43)에 도달하며, 여기로부터 사이클은 연속 모드에서 계속되고 반복될 수 있다.
E11_ 에너지 회수로 구동 유닛(1)의 냉각 최적화.
환열기(98)에서 냉각된 물(온도 Tc)은 펌프(99)에 의해 지속적으로 순환되어 파이프(98'-99')를 통해 흐르고, 구동 유닛(1)에 형성된 특정 공간(2R)을 통과하고(냉각 작용을 수행함으로써 Tc에서 Td로 온도가 상승함), 파이프(2')를 통해 이동하고, 환열기(100)를 통과하고(열 에너지를 획득하고, 온도가 Td에서 Te로 증가함), 파이프(100')를 통해 이동하고, 최종적으로, 환열기(98)에 도달하고, 여기서 그 경로가 종료된다. 공간(2R)은 구동 유닛(1)을 위한 냉각 유닛을 구성한다. 파이프(2', 98', 99'및 100')는 냉각 파이프를 구성한다. 제 1 환열기(98), 제 2 환열기(100), 냉각 펌프(99) 및 냉각 파이프의 공간(2R)(또는 냉각 유닛)은 열 기계의 냉각 회로를 구성한다.
E12_ 연소 공기 예열 과정을 최적화하여 에너지 회수.
온도(Th1)에서 환경으로부터 배출된 연소 공기는 팬(92)에 의해 냉각기(43) 내로 전달되고(여기서 에너지를 획득하고 온도가 Th3으로 증가), 환열기(98)로 통과한다(추가 에너지를 얻고 온도가 Th5로 증가).
예열된 공기는 버너(40)에서 조절 밸브(91)를 통해 전달된 연료와 혼합되어, 연소실(40A)로 유입되고, 여기서 고온에서 혼합된 가스는 최적의 연소를 겪어, 유해한 배출을 줄일 수 있다.
E13_ 연소 가스 온도가 낮아진 에너지 회수.
온도(Th7)에서 연소에 의해 생성된 고온 가스는 먼저 온도(Th6)로 냉각되고(과열기(96)를 통과함), 이어서 온도(Th4)로 다시 냉각시키고(환열기(100)를 통과함), 그런 다음, 열 기계에 예상되는 기능이 보조 용도(공간 난방 및/또는 가정용 온수 생산 등)로 향하는 에너지 열을 제공하는 것임을 감안할 때, 뜨거운 가스가 (도관(102)을 통해) 대기로 배출되기 전에, 모든 잔류 에너지는 가능한 한 온도를 낮추어 회수된다(가능한 응축을 통해 추가 에너지를 회수할 수도 있음). 이 목적을 달성하기 위해, 특정 유체 회로가 사용되고, 여기서 다음과 같은 이송 방식이 채택된다: 보조 용도(103)로부터 유입되는 열 유체(일반적으로 물)는 파이프(103')로 통과하고, 순환 펌프(104)에 의해 가압되어, 파이프(104') 내로 통과하고, 저온(Tf)에서 환열기(101)에 도달하고, 그런 다음, 이를 통과하면서, 기체의 온도가 Th4에서 Th2로 감소함에 따라, 에너지 열을 얻어, 고온(Tg)까지 가열되어, 보조 용도(130) 및 의도된 목적을 위해, 파이프(101')를 통해 이용 가능하도록 될 수 있다.
파이프(101', 103' 및 104')는 보조 파이프를 구성한다. 보조 환열기(101), 보조 펌프(104) 및 보조 파이프는 함께 열 기계(121)의 냉각 회로를 구성한다.
따라서, 본 발명은 수많은 변경 및 변형이 가능하며, 모두 본 발명의 개념의 범위 내에 포함되며, 언급된 구성 요소는 다른 기술적으로 동등한 요소로 대체될 수 있다.
본 발명은 중요한 장점을 달성한다. 우선, 본 발명은 종래 기술의 단점 중 적어도 일부를 극복할 수 있게 한다.
더욱이, 본 발명에 따른 열 기계 및 관련 방법은 다양한 열원을 사용하고 기계적 에너지(일)를 발생시킬 수 있고, 이들은 임의의 장소 및 임의의 용도로 사용될 수 있지만, 바람직하게는 전기 에너지 생산에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열 기계는 열역학적 효율이 높고 중량비가 우수한 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열 기계는 단순하고 제조하기 쉬운 구조를 특징으로 한다.또한, 본 발명에 따른 열 기계는 감소된 생산 비용을 특징으로 한다.

Claims (15)

  1. 열 사이클을 실현하기 위한 열 기계(121)로서, 상기 열 기계는 열 유체로 작동하며, 열 유체의 단방향 연속 운동을 특징으로 하는 열 공기와 수증기를 사용하는 복합 열 사이클로 기능하도록 구성되고, 상기 열 기계는:
    - 환형 챔버(12)를 내부에 한정하고, 환형 챔버(12)의 외부의 도관과 유체 연통하는 치수의 입구 개구(15', 15", 15"')와 배출 개구(16', 16", 16"')를 갖는 케이싱(2) - 각각의 입구 개구(15', 15", 15"')와 배출 개구(16', 16", 16"')는 환형 챔버(12) 내의 작동 유체에 대한 팽창/압축 경로를 정의하기 위해 인접한 입구 및 배출 개구로부터 각도로 이격되어 있음 - ;
    - 상기 케이싱(2)에 회전 가능하게 설치된 제 1 로터(4) 및 제 2 로터(5) - 상기 2 개의 로터(4, 5)의 각각 하나는 환형 챔버(12)에서 슬라이딩 가능한 3 개의 피스톤(7a, 7b, 7c; 9a, 9b, 9c)을 가지며; 로터(4, 5) 중 하나(4)의 피스톤(7a, 7b, 7c)은 다른 로터(5)의 피스톤(9a, 9b, 9c)과 각지게 교대되며; 각지게 인접하는 피스톤(7a, 9a; 7b, 9b; 7c, 9c)은 6 개의 가변 체적 챔버(13', 13", 13"'; 14', 14", 14"')를 한정함 - ;
    - 상기 제 1 및 제 2 로터(4, 5)에 작동 가능하게 연결된 1 차 샤프트(17);
    - 상기 제 1 및 제 2 로터(4, 5)와 1 차 샤프트(17) 사이에 작동 가능하게 개재되고 서로에 대해 오프셋된 상기 제 1 및 제 2 로터(4, 5)의 각각의 제 1 및 제 2 주기적 가변 각속도(ω1, ω2)를 갖는 회전 운동을 1 차 샤프트(17)의 일정한 각속도를 갖는 회전 운동으로 변환하도록 구성된 변속기(18) - 상기 변속기(18)는 각각의 로터(4, 5)의 주기적으로 변하는 각속도(ω1, ω2)에서 1 차 샤프트(17)의 각각의 완전한 회전에 대한 6 주기의 변동을 부여하도록 구성됨 - ;
    을 포함하는 구동 유닛(1) - 상기 구동 유닛은 상기 열 유체로 작동하는 회전식 부피 팽창기임 - ;
    - 상기 구동 유닛(1)의 제 1 섹션 - 2 개의 피스톤(9c, 7c)이 서로 멀어지게 이동한 후, 입구 개구(15"')를 통과하는 열 유체는 챔버(13"') 내로 흡입됨 - ;
    - 상기 구동 유닛(1)의 제 2 섹션 - 2 개의 피스톤(7c, 9a)이 서로를 향해 이동한 후, 이전에 흡입된 열 유체가 챔버(14"')에서 압축되고, 그 후, 배출 개구(16"'), 파이프(44') 및 체크 밸브(44a)를 통과할 때, 보상 탱크(44)로 이송됨 - ;
    - 연속된 모드에서, 추후의 사용을 위해, 압축된 열 유체를 축적하여 특정 파이프(44", 42') 및 체크 밸브(44b)를 통해 이용 가능하게 하도록 구성된 보상 탱크(44);
    - 특정 파이프(42'-97')를 통해 상기 구동 유닛(1)과 유체 연통하며, 열 유체가 히터(41)로 유입되기 전에 열 유체를 예열하도록 구성된 재생기(42);
    - 버너(40)에 의해 생성된 열 에너지를 사용하여, 구불구불한 코일에서 순환하는 열 유체를 과열하도록 구성된 히터(41);
    - 연소실(40A)이 부착된 버너(40) - 상기 버너(40)는 다양한 유형의 연료로 작동하기에 적합하고, 필요한 열 에너지를 히터(41)에 공급할 수 있음 - ;
    - 특정 파이프(41', 41", 41"')를 통해 상기 히터(41)와 유체 연통하고, 상기 피스톤이 회전하여 일을 생성할 목적으로 피스톤(9a, 7a-9b-7b)에 의해 각각 구획된 챔버(13', 13")에서 팽창되도록 히터(41)에서 압력 하에 고온으로 가열된 열 유체를, 상기 입구 개구(15', 15")를 통해, 수용할 수 있는 상기 구동 유닛(1)의 제 3 섹션 ;
    - 배출 개구(16', 16") 및 특정 파이프(45', 45", 46)를 통해 재생기(42)와 유체 연통하는 상기 구동 유닛(1)의 제 4 섹션 - 두 쌍의 피스톤(7a, 9b-7b, 9c)이 서로를 향해 이동함으로써 야기된 두 챔버(14', 14")의 부피 감소로 인해, 배기된 열 유체가 강제로 배출됨 - ;
    을 포함하고,
    - 상기 구동 유닛(1)과 유체 연통하는 상기 재생기(42)는 배기된 열 유체로부터 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체를 히터(41)로 보내도록 예열하도록 추가로 구성되는, 열 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    구동 유닛(1)의 제 1 섹션은 파이프(93)를 통해 외부 환경과 유체 연결되어, 주변 공기가 챔버(13"') 내로 흡입될 수 있고, 열 기계(121)은 증류수 탱크(97a)와 유체 연결되고 미리 정의된 양의 증류수가 인젝터(97)에 의해 공기 회로(42"')에 주입될 수 있도록 배치된 계량 펌프(97b)를 포함하고, 상기 미리 정의된 양은 구동 유닛(1)의 단위 동력을 증가시킬 수 있고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는, 열 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    - 재생기의 저온 출구와 히터(41)의 입구 사이에 작동 가능하게 개재된 냉각기(43)를 포함하고,
    온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 나오는 열 유체는 파이프(43') 내로 통과하고, 응축물 트랩(93)을 통과하고, 여기서 열 유체의 물은 응축되어 공기와 분리되고, 온도(T1')에서 파이프(93') 내로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되고, 여기서, 고압 펌프(94)에 의해 가압되면, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 특정 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 공기 회로(42"')에 미리 정해진 양의 응축수를 주입하도록 배열된 인젝터(97)에 도달하여, 구동 유닛(1)의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는, 열 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    - 재생기의 저온 출구와 히터(41)의 입구 사이에 작동 가능하게 개재된 냉각기(43)를 포함하고,
    온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체는 파이프(43')로 통과하고 응축물 트랩(93)을 통과하며, 여기서 열 유체의 물은 응축되어 공기와 분리되고, 온도(T1')에서 파이프(93')로 통과되고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되고, 고압 펌프(94)에 의해 가압되면, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시키고 이를 구동 유닛(1)의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 미리 정해진 양의 수증기를 공기 회로(42"')에 주입하도록 배열된 인젝터(97)로 보내도록 구성된 증발기(95)에 도달하고,
    상기 증발기(95)는 고온 측으로 상기 고압 펌프(94)와 상기 인젝터(97) 사이에 작동 가능하게 개재되고,
    상기 증발기(95)는 저온 측에서 구동 유닛(1)의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배기 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열하는, 열 기계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    - 재생기의 저온 출구와 히터(41)의 입구 사이에 작동 가능하게 개재된 냉각기(43)를 포함하고,
    온도(T1)에서 냉각기(43)로부터 배출되는 열 유체는 파이프(43')로 통과하고 응축물 트랩(93)을 통과하며, 여기서 열 유체 내의 물은 응축되어 공기로부터 분리되고, 온도(T1')에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지게 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되고, 고압 펌프(94)에 의해 가압되면, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시켜 이를 과열기(96)로 보내도록 구성된 증발기(95)에 도달하고, 상기 과열기는 버너(40)의 하류의 고온 연소 가스로부터 에너지를 추출함으로써, 증발기(95)로부터 배출되는 포화 증기를 과열시켜 에너지를 공급하도록 구성되고;
    상기 과열기(96)는 증발 및 과열된 응축수를 인젝터(97)로 보내도록 구성되고, 상기 인젝터는 공기 회로(42"')에서, 구동 유닛(1)의 단위 동력을 추가로 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 미리 정해진 양의 과열 수증기의 주입을 가능하게 하도록 배열되고,
    상기 증발기(95)는 고온 측으로 상기 고압 펌프(94)와 상기 과열기(96) 사이에 작동 가능하게 개재되며,
    상기 증발기(95)는 저온 측에서 구동 유닛(1)의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열하는, 열 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    냉각 회로를 구비하고,
    상기 냉각 회로는:
    - 버너(40)의 상류에 위치한 제 1 환열기(98) - 연소 공기는 환경으로부터 추출됨 - ;
    - 구동 유닛(1)과 관련된 냉각 유닛(2R);
    - 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라, 버너(40) 및 히터(41)의 하류에 위치한 제 2 환열기(100);
    - 원형 경로를 형성하도록 상기 제 1 환열기(98), 상기 냉각 유닛(2R) 및 상기 제 2 환열기(100)를 직렬로 연결하고 냉각 유체의 양을 보유하는 복수의 냉각 파이프(2', 98', 99', 100');
    - 상기 냉각 회로 내에 위치하고, 상기 냉각 회로에서 상기 냉각 유체의 순환을 일으키기 위해 상기 복수의 냉각 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 냉각 펌프(99);
    를 포함하고,
    - 상기 제 1 환열기(98)는 상기 연소 공기에 열 에너지를 제공함으로써 상기 냉각 유체를 냉각시키도록 구성되고;
    - 상기 냉각 유닛(2R)은 열 에너지가 구동 유닛으로부터 냉각 유체로 전달되어 온도가 상승함에 따라 구동 유닛(1)을 냉각시키도록 구성되고;
    - 상기 제 2 환열기(100)는 고온 연소 가스로부터 열 에너지를 획득함으로써 상기 냉각 유체를 가열하도록 구성되는, 열 기계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    보조 유체 회로를 구비하고,
    상기 보조 유체 회로는:
    - 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라, 버너(40) 및 히터(41)의 하류에 위치한 보조 환열기(101);
    - 상기 보조 환열기를 통과하고 하나 이상의 보조 용도와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프(101', 103', 104');
    - 상기 보조 유체 회로 내에 위치되고 상기 보조 유체 회로에서 순환을 일으키도록 상기 복수의 보조 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 보조 펌프(104)
    를 포함하며,
    상기 보조 환열기(101)는 연소 가스로부터 에너지를 회수하고 이를 상기 보조 유체 회로에서 순환하는 유체로 전달하도록 구성되며, 상기 에너지는 상기 보조 용도(103)에 이용 가능한, 열 기계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    - 버너(40)의 상류에 위치하고, 환경으로부터 연소 공기를 끌어와 연소 공정을 공급하도록 상기 버너(40)로 강제적으로 보내도록 구성된 팬(92); 및/또는
    - 열 기계의 파이프를 따라 위치되고, 단방향 방식으로 열 유체의 순환을 촉진하고 열 유체의 반대 방향으로의 유출을 방지하도록 구성된 하나 이상의 체크 밸브(44a, 44b, 42a)
    를 더 포함하는, 열 기계.
  9. 열 사이클을 실현하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 열 유체로 작동하며, 열 유체의 단방향 연속 운동을 특징으로 하는 열 공기와 수증기를 사용하는 복합 열 사이클로 기능하도록 구성되고, 상기 방법은:
    - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 열 기계(121)을 배치하는 단계;
    - 다음 단계들을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 다음 단계들은
    - 피스톤(7a, 7b, 7c, 9a, 9b, 9c)을 작동시키도록 구동 유닛(1)의 1 차 샤프트(17) 및 변속기(18)를 시동하는 단계;
    - 버너(40)를 활성화시키고, 연소 과정을 시작하는 단계;
    - 열 기계에서 순환하는 열 유체가 사전 설정된 최소 작동 상태에 도달하면, 상기 구동 유닛(1)은 독립적으로 회전하는데 필요한 일을 생성하는 단계;
    - 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀어지게 이동한 후, 열 유체는 흡입 개구(15"')를 통해 챔버(13"') 내로 흡입되는 단계;
    - 2 개의 피스톤(7c-9a)이 서로를 향해 이동한 후, 이전에 흡입된 열 유체는 챔버(14"')에서 압축되고, 온도가 T1'에서 T2로 증가하고, 배출 개구(16"')를 통과하여 보상 탱크(44)에 도달하는 단계;
    - 피스톤의 회전 및 입구 개구(15', 15")의 결과적인 개폐에 의해 결정된 간헐도에 따라, 열 유체는 탱크(44)로부터 유출되어, 재생기(42)를 통과하고, 여기서 T2에서 T2'로 온도가 상승하는 단계;
    - 열 유체가 히터(41)를 통과하고, 여기서 열 에너지를 받고 온도가 T2"에서 T3으로 상승하는 단계;
    - 환형 실린더 내에서 회전하고, 피스톤(7a-7b)이 입구 개구(15-15")를 개방하면, 과열된 열 유체가 팽창 챔버(13', 13")로 유입되고, 여기서 온도가 T3에서 T4로 감소하면서 팽창하고, 피스톤이 회전함에 따라, 유용한 일을 생성하는 단계;
    - 피스톤(7a-9b; 7b-9c)이 서로를 향해 이동한 후, 챔버(14', 14")의 부피가 감소하고, 배출된 열 유체는 구동 유닛(1)으로부터 배출되고, 배출 개구(16'-16")를 통과하고, 재생기(42)를 통과하며, 여기서 여전히 보유하고 있는 열 에너지의 일부를 포기하고, T4에서 T4'로 온도가 감소하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    챔버(13"') 내로 열 유체를 흡입하는 단계에서, 상기 열 유체는 온도(T1')에서 환경으로부터 흡입된 공기이고,
    상기 방법은
    - 탱크(97a)로부터 증류수를 인출하는 단계;
    - 계량 펌프(97b)를 활성화시키고, 인젝터(97)에 의해 주어진 양의 증류수를 회로 내로 도입함으로써, 결과적인 열 유체의 온도를 T2'에서 T2"로 감소시키는 단계
    를 포함하고,
    재생기(42)를 통과하는 단계 후에, 배기된 열 유체는 대기로 배출되는, 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    - 온도(T1)에서 냉각기(43)에서 나오는 열 유체는 파이프(43') 내로 통과하고, 응축물 트랩(93)을 통과하며, 여기서 열 유체의 물이 응축되어 공기와 분리되고, 온도 T1'에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀리 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되는 단계;
    - 고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수는 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 공기 회로(42"')에서, 구동 유닛(1)의 단위 동력을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 미리 정의된 양의 응축수를 주입할 수 있도록 배열된 인젝터(97)에 도달하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    - 온도(T1)에서 냉각기(43)에서 나오는 열 유체는 파이프(43')로 들어가, 응축물 트랩(93)을 통과하고, 여기서 열 유체 내의 물은 응축되어 공기로부터 분리되고, 온도 T1'에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀리 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되는 단계;
    - 고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수가 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시키고 이를, 공기 회로(42"')에서, 구동 유닛(1)의 단위 동력을 증가시킬 수 있고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 미리 정의된 양의 수증기의 주입이 가능하도록 배열된 인젝터(97)로 보내도록 구성된 증발기(95)에 도달하는 단계;
    를 추가로 포함하고,
    상기 증발기(95)는 저온 측에서 구동 유닛(1)의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열하는, 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    - 온도(T1)에서 냉각기(43)에서 나오는 열 유체는 파이프(43')로 들어가고, 응축물 트랩(93)을 통과하고, 여기서 열 유체 내의 물은 응축되어 공기로부터 분리되고, 온도(T1')에서 파이프(93')로 통과하고, 흡입 개구(15"')를 통과하고, 2 개의 피스톤(9c-7c)이 서로 멀리 이동한 후, 상기 제 1 섹션의 챔버(13"') 내로 흡입되는 단계;
    - 고압 펌프(94)에 의해 가압되어, 트랩(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축수가 파이프(93", 94')를 통해 이동하고, 응축수를 가열 및 증발시켜 과열기(96)로 보내도록 구성된 증발기(95)에 도달하고, 상기 과열기는 버너(40)의 하류의 고온 연소 가스로부터 에너지를 추출함으로써, 증발기(95)로부터 나오는 포화 증기를 과열시키도록 구성되어, 에너지를 공급하는 단계
    를 추가로 포함하고,
    상기 과열기(96)는 과열된 수증기를 인젝터(97)로 보내도록 구성되고, 상기 인젝터는, 공기 회로(42"')에서, 구동 유닛(1)의 단위 동력을 추가로 증가시키고, 전체 효율을 증가시키고 실린더의 윤활을 보장할 수 있는 미리 정의된 양의 상기 과열 수증기를 분사할 수 있도록 배치되고;
    상기 증발기(95)는 저온 측에서 구동 유닛(1)의 출구로부터 배출된 배기 열 유체를 유입 유체로서 수용하도록 구성되어, 이 배출된 열 유체로부터 잔류 열 에너지를 획득하고 이를 사용하여 열 유체가 히터로 보내지도록 예열하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    냉각 회로를 배치하는 단계로서, 상기 냉각 회로는:
    - 버너(40)의 상류에 위치한 제 1 환열기(98) - 연소 공기가 환경으로부터 인출됨 - ;
    - 구동 유닛(1)과 관련된 냉각 유닛(2R);
    - 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라, 버너(40) 및 히터(41)의 하류에 위치한 제 2 환열기(100);
    - 원형 경로를 형성하도록 상기 제 1 환열기(98), 상기 냉각 유닛(2R) 및 상기 제 2 환열기(100)를 직렬로 연결하고 일정량의 냉각 유체를 보유하는 복수의 냉각 파이프(2', 98', 99', 100');
    - 상기 냉각 회로 내에 위치하고 상기 냉각 회로에서 상기 냉각 유체의 순환을 일으키기 위해 상기 복수의 냉각 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 냉각 펌프(99);
    를 포함하는, 냉각 회로를 배치하는 단계,
    - 다음의 단계들을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 다음의 단계들은
    - 열 에너지를 상기 연소 공기에 제공함으로써 상기 제 1 환열기(98)에 의해 냉각 유체를 냉각시키는 단계;
    - 상기 냉각 유닛(2R)에 의해, 구동 유닛으로부터 냉각 유체로 열 에너지를 전달함으로써 구동 유닛(1)을 냉각시키고, 온도가 상승하는 단계;
    - 상기 제 2 환열기(100)에 의해 고온 연소 가스로부터 열 에너지를 획득함으로써 상기 냉각 유체를 가열하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    보조 유체 회로를 배치하는 단계로서, 상기 보조 유체 회로는:
    - 고온 연소 가스의 출구 경로를 따라 버너(40) 및 히터(41)의 하류에 위치한 보조 환열기(101);
    - 상기 보조 환열기를 통과하고 하나 이상의 보조 용도와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프(101', 103', 104');
    - 상기 보조 유체 회로 내에 위치되고, 상기 보조 유체 회로에서 순환을 일으키도록 상기 복수의 보조 파이프 중 하나의 파이프 상에서 작동 가능하게 활성인 보조 펌프(104);
    를 포함하는, 보조 유체 회로를 배치하는 단계,
    - 다음의 단계들을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 다음의 단계들은
    - 상기 보조 환열기(101)에 의해, 연소 가스로부터 에너지를 회수하는 단계;
    - 상기 보조 유체 회로에서 순환하는 유체에 상기 에너지를 전달하는 단계;
    - 상기 에너지를 보조 용도(103)로 이용 가능하게 하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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