KR20220062023A - 고 열 회수가 구비된 조합된 열역학적 사이클 - Google Patents

Abstract

신규한 조합된 SEOL 사이클의 절대적인 신규성은 팽창 종료 및 팽창의 거의 종료시의 온도 사이에 에너지 차(QR)를 회수할 수 있는 종래 기술의 재생기를 완전히 대체하는 회수 증기 발생기(GVR)로 대표되며 상당한 에너지 차이를 사용하여 혼합물의 예열에서 완전히 재사용할 수 있는 수증기를 생성할 수 있어 사이클의 전체 에너지 수율 증가에 상당히 기여하고 열 기관의 단위 출력 증가가 야기된다. 신규한 조합된 SEOL 사이클을 사용하면 다음과 같은 주요 이점을 얻을 수 있다:
A_ 팽창기(ES)에 도입되는 혼합물의 엔탈피 증가로 인한 열 기관의 단위 출력 증가;
B_ 회수 증기 발생기(GVR)에서 발생하는 에너지 회수(QR)에 따른 전체 열 수율의 상당한 증가;
C_ 기계적 마찰 및 마모의 감소 및 결과적으로 엔진 자체의 전체 수율 증가와 함께 열 기관의 피스톤의 실린더 및/또는 슬라이딩 챔버 윤활 가능성;
D_ 과열기(SR)에서 순환하는 혼합물을 충분한 온도로 가열할 수 있는 다중 열원(QH) 사용 가능성;
E_ 높은 전체 수율과 감소된 생산 비용을 특징으로 하는 신규한 "열 엔진"을 설계하고 산업화할 가능성.

Description

고 열 회수가 구비된 조합된 열역학적 사이클

본 발명의 목적은 그 양태 중 하나에서 두문자어 "SEOL"로 명명된 신규한 열역학적 사이클이며, 여기서 절대 신규성은 주입되고 다른 순환 가스와 혼합되어 과열된 수증기의 제조를 통하여 팽창(Q_R)의 종료 시에 열 유체의 거의 모든 에너지 차이를 회복할 수 있으며 종래 기술의 재생기를 완전히 대체하는 회수 증기 발생기(GVR)로 표시되고, 이에 따라 열 엔진의 단위 전력의 증가 및 사이클의 모든 에너지 생산량의 증가에 기여한다.

특히, 본 발명은 재생 가능한 소스로부터 전기 에너지의 생산, 전기 에너지와 열의 결합 발전 분야, 차량/운송 분야 및 일반적으로 모터 분야에서 상당한 응용을 가질 수 있고, 이는 대기오염 저감에 결정적으로 기여한다.

"신규한 조합된 SEOL 사이클"로 명명된 본 발명은 동일한 출원인의 이름으로 공개된 특허 출원 WO-2019/008457-A1에서 이미 청구된 사이클의 큰 기능 단순화에 관한 것이다.

전반적으로 시간이 지남에 따라 서로 다른 열역학 사이클로 작동하는 열 엔진이 개발되었으며 나머지는 아직 테스트 단계에 있다. 그러나 지금까지 산업화된 팽창기들이 많은 한계를 가지고 있음을 관찰할 수 있다. 이는 특히 중소 전력(50KWh 미만)의 자율 발전기를 구동하는 데 사용되는 소형 열 엔진에 해당된다.

A_ 디젤 사이클 또는 오토 사이클의 왕복 흡열 엔진은 기계적으로 복잡하고 시끄럽고 특히 오염이 심하고 상당한 유지 보수가 필요하다.

B_ 스털링 발열 엔진은 흡열 엔진보다 오염이 적지만 단위 출력이 낮고 수율이 낮고 매우 무겁고 부피가 크다.

C_ 에릭슨(Ericsson) 발열 엔진은 이론적으로 상당한 전체 수율을 가질 수 있지만 부하/배출 밸브의 존재에 의해 조절되며 현재의 기술 상태에서는 아직 산업적 응용이 이루어지지 않았다.

D_ 터빈 흡열 엔진(가스 또는 기타 연료 포함), 소형 버전에서는 특히 오염이 심하고 경쟁력이 없다.

E_ 다양한 유형의 증기 발열 엔진(Rankine 또는 Rankine Hirn 사이클과 함께 작동)은 특정 크기의 고정 열병합 발전 응용 분야에서만 경쟁력을 가질 수 있다.

종래 기술에서, 적절한 기계적 및 기능적 수정과 함께 종래 기술의 일부 유형의 흡열 엔진(내연 기관 포함)은 "신규한 조합된 SEOL 사이클"의 사용에 적합할 수 있습니다. 특히, 비제한적인 예로서 다음을 나열한다.

A_ 4행정 디젤 왕복 엔진;

B_ 4행정 오토 왕복 엔진;

C_ 4행정 방켈 로터리 엔진;

D_ 4행정 준터빈 로터리 엔진(특허 US-2014-0140879-A1);

종래 기술에서, 작은 기능적 변형을 가진 종래 기술의 일부 다른 유형의 발열 엔진(외부 연소 포함)은 "신규한 조합된 SEOL 사이클"의 사용에 쉽게 적용할 수 있고 특히, 비제한적인 예로서 다음을 나열한다:

A_ 단일 환형 실린더 내에서 주기적으로 가변적인 4개 또는 6개의 슬라이딩 피스톤으로 구분되는 흡입-압축(1') 섹션과 1 또는 2개의 팽창-배출(3') 섹션으로 구성된 로터리 엔진 RVE, 특허 출원에서 이미 청구됨: WO-2015/114602-A1, WO-2019/008457-A1, 동일한 출원인의 이름으로 공개됨;

B_ 2개의 실린더가 있는 에릭슨(Ericsson) 왕복 엔진;

C_ 압축기(1')와 팽창기(3')로 이루어진 Wankel 로터리 엔진으로 하나의 전달 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결됨(특허: US-3,426,525);

D_ 압축기(1')와 팽창기(3')로 구성된 팔레트 로터리 엔진은 하나의 전달 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결되어 있다(특허: DE-43.17.690-A1).

E_ 트레포일 로터리 엔진; 압축기(1')와 팽창기(3')에 의해 형성되고, 이는 하나의 전달 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결됨(특허: US-2011-0259002-A1);

F_ RVE 로터리 엔진은 압축기(1')와 팽창기(3')로 이루어지며, 이는 하나의 전달 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결됨(특허: WO-02/084078-A1);

G_ 스크롤 로터리 엔진은 압축기(1')와 팽창기(3')로 구성되며 이는 하나의 전달 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결된다(특허: US-2005/0172622-A1).

H_ 압축기(1')와 팽창기(3')로 구성된 다단 터빈이 장착된 로터리 엔진은 하나의 전달 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결된다(특허: WO-2012/123500-A2).

일반적으로 알려진 모든 모터 팽창기는 주로 낮은 전체 수율로 인해 비용-편익 비율이 매우 만족스럽지 않아 아파트 및 민간 주택 시장에서 열병합 발전의 보급을 크게 제한했다.

신규한 열 기관의 사용을 차량/운송에도 확장하고자 하는 경우, 그 소형화 및 전반적인 효율성은 필수적이며, 따라서 이러한 맥락에서 본 발명의 출원인은 신규한 열역학적 사이클을 제안하는 목적을 설정했다.

이미 알려진 외부 연소 열 기관에서 일반적으로 사용되는 재생기는 팽창 종료 시 열 유동의 온도와 압축 종료 시 온도 사이에 존재하는 에너지 차이만 복구할 수 있다. 즉, 상대적으로 낮은 온도 차동(예: T4: 360°C - T2: 276°C = 84°C)이며 어떤 경우에는 음의 결과를 초래할 수도 있다. 신규한 조합된 SEOL 사이클의 절대적인 신규성은 재생기를 완전히 대체하는 회수 증기 발생기(GVR)에 의해 수행되는 기능으로 대표되며 종료 시 열 유동의 온도 사이의 에너지 차(QR)를 회수할 수 있다(팽창의 종료 시에 거의 완전한 응축에서 동일한 온도(파이프 14'에서 측정), 즉: 매우 높은 차이(예: T4: 360°C - T14: 40°C = 320°C)). 상기 큰 에너지 차이(QR)를 사용하여 회수 증기 발생기 "GVR"는 사이클에서 완전히 재사용할 수 있는 과열된 수증기를 생성할 수 있다.

신규한 조합된 SEOL 사이클을 사용하면 다음과 같은 주요 이점을 얻을 수 있다:

A_ 팽창기(ES)에 도입되는 혼합물의 엔탈피 증가로 인한 열 기관의 단위 출력 증가;

B_ 회수 증기 발생기(GVR)에서 발생하는 에너지 회수(QR)에 따른 전체 열 수율의 상당한 증가;

C_ 기계적 마찰 및 마모의 감소 및 결과적으로 엔진 자체의 전체 수율 증가와 함께 열 기관의 피스톤의 실린더 및/또는 슬라이딩 챔버 윤활 가능성;

D_ 과열기(SR)에서 순환하는 혼합물을 충분한 온도로 가열할 수 있는 다중 열원(QH) 사용 가능성;

E_ 높은 전체 수율과 감소된 생산 비용을 특징으로 하는 신규한 "열 엔진"을 설계하고 산업화할 가능성.

도 1을 참조하면, 신규한 조합된 SEOL 사이클은 주로 다음 구성요소로 구성된다.

A_ 압축기 "CO", 혼합물의 일부분인 기체 유체(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 기체)를 압축하는 목적을 가진다.

B_ 체크 밸브 "VNR", 임의의 경우에도 압축된 기체 유체가 규칙적인 운동과 반대로 순환하는 것을 방지하는 목적을 가진다;

C_ 혼합 박스 "CM"; 압축기 "CO"에서 나오는 압축 가스를 수용하고 회수 증기 발생기 "GVR"에서 나오는 과열된 수증기와 압축 가스를 혼합하는 목적을 갖는다;

D_ 과열기 "SR"; 열 에너지(QH)를 가져옴으로써 사이클에서 사용할 수 있도록 하기 위해 혼합 박스 "CM"에서 나오는 혼합물을 과열시키는 목적을 갖는다;

E_ 팽창기 "ES"; 슈퍼히터 "SR"로부터 과열된 혼합물을 수용하여 이를 팽창시키고, 열에너지를 제거하고 사이클 "LE"의 유용한 기계적 일을 생성할 수 있다;

F_ 회수 증기 발생기 "GVR"(신규한 복합 SEOL 사이클의 가장 중요한 구성 요소); 팽창기 "ES"에서 배출되는 혼합물에 여전히 포함된 잔류 열 에너지(QR)를 제거하고 사이클에 재도입될 수증기 과열된 수증기를 생성하기 위해 사용된다;

G_ 응축기 "CD"; 회수 증기 발생기 "GVR"에서 배출되는 저온 혼합물의 응축을 완료하기 위해 혼합물에서 잔류 에너지(QLR)를 제거하는 목적을 갖는다;

H_ 분리기 "SA", 혼합물의 기체 부분(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 기체)을 액체 부분(응축 수)에서 분리하여 사이클에서 별도로 사용할 수 있도록 한다;

I_ 유량 조절기 "RA"가 제공된 계량 펌프 "PD"; 분리기 "SA"에서 미리 결정된 양의 응축 수를 흡입하고 고압에서 회수 증기 발생기 "GVR"로 펌핑하는 목적이 갖는다;

J_ 발전기 'GE'; 팽창기 'ES'가 생산하는 기계적 일 'LE'을 전기에너지로 변환할 수 있으며, 열 기관 시동 초기 단계에서 모터를 시동하는 기능도 수행하도록 배치된다.

도 1의 도면에서, 열 기관은 구동 샤프트(2')에 의해 서로 기계적으로 연결되는 실질적으로 압축기 "CO"와 압축기 "ES"에 의해 형성되고, 본 발명에 전혀 부정적인 영향을 미치지 않으면서 신규한 조합된 SEOL 사이클은 필요한 흡입/압축 기능 및 팽창/압축 기능을 공동으로 또는 별도로 만들 수 있는 선행 기술의 다른 하나의 다른 엔진(왕복 또는 회전 운동 포함)과 함께 사용할 수 있고; 또한 본 발명에 전혀 부정적인 영향을 미치지 않으면서, 어떤 방식으로든 상기 기능을 달성하는 것을 목표로 하는 많은 다른 기술 팽창기이 사용될 수 있다.

도 1의 도면을 참조하여 작동 유체가 흐르는 폐쇄 회로를 준비하는 단계와 관련하여 다음과 같은 중요한 사양을 제공하는 것이 적절한 것으로 간주된다.

A--_ 발전기 "GE"(시동 모터로 사용)를 통해 열 엔진은 매우 느린 회전으로 설정되고 별도의 압축 가스 봄(bomb)과 적절한 부하 출구(다이어그램에 표시되지 않음)를 사용하며, 단일 가스(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 가스)는 대기에 대해 특정 과압(0.1/0.2 Bar)에 도달할 때까지 미리 결정된 비율로 시스템의 폐쇄 회로에 도입된다.

B_ 엔진을 작동 상태로 유지(앞 단락 A에서와 같이): 또한 계량 펌프 "PD"가 최소 유속으로 작동되고 니들 밸브가 제공된 적절한 상승 용기를 사용하여 미리 결정된 양의 증류수는 분리기 "SA"의 바닥에 응축 수의 정량적 예비가 항상 존재하도록 하는 방식으로 회로 내에 도입되어 동일한 정량 펌프"PD" 의 작동 및 최대 사용 조건에서 예상되는 최대 유량을 보장할 수 있다.

C_ 계량 펌프"PD"의 유량은 조절기"RA"에 의해 자동으로 조정되어 회수 증기 발생기"GVR"가 다양한 작동 조건에서 가능한 최대 에너지를 회수할 수 있도록 하는 데 필요한 정확한 응축 수의 양을 사이클에 가져온다.

D_ 전기 발전기 "GE"로 일반적으로 얻을 수 있는 전기 에너지의 가용성과 관계없이 모터 시동 단계에 필요한 전기 에너지와 보조 기기에 전원을 공급하는 데 필요한 전기 에너지는 충분한 용량의 일반 축전지에 의해 공급된다.

도 1의 도면을 참조하면, 열 기관의 시동은 바람직하게는 다음과 같은 방식으로 달성된다:

A_ 시동 모터로 사용되는 발전기"GE"와 구동 샤프트(2')에 의해 압축기"CO"와 팽창기"ES"가 미리 정해진 최소 속도로 회전한다(예: 400회전/분);

B_ 상기 회전 속도에서, 압축기 "CO"는 파이프(18')를 통해 분리기 "SA"로부터 기체 유체(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 가스)를 흡입하고 비례 온도(예: 163°C)에 해당하는 특정 압력 값(예: 4 Bar)까지 압축한다;

C_ 이렇게 압축된 가스는 파이프(5')로 이동하고 체크 밸브 "VNR"을 가로질러 파이프(7')로 이동하여 혼합 박스"CM"에 도달하여(초기 단계에서 기체 유체만 순환), 파이프(9')로 이동한 다음 과열기"SR"에 도달한다.

D_ 압축기 "CO"의 시동에 이어 열원 "QH"도 활성화되고 과열기 "SR"의 출구에서 파이프(11')에서 기체 유체가 최소 미리 결정된 온도(예: 400°C)에 도달하도록 동일하게 조정된다;

E_ 상기 가열된 기체 유체는 최대압력(예를 들어 4 Bar)과 최대온도(예를 들어 400°C)의 상태에서 최소 압력(예를 들어 1 Bar) 및 평균 온도(예: 180°C)의 상태로 팽창하는 팽창기'ES'로 이송되고, 유용한 작업 "LE"를 생성한 다음 배출 시 파이프(12')에서 여전히 높은 온도(예: 160°C) 및 열 에너지의 양이 거의 완전히 사용할 수 있다;

F_ 이미 팽창된 기체 유체가 파이프(12')에서 수증기 생성에 유용한 사전 결정된 최소 온도(예: 120°C)에 도달하면 계량 펌프 "PD"가 활성화되어 사전 결정된 최소 유량으로 조정되고, 속도 및 미리 결정된 전달 압력(예: 20 Bar)으로 보정된다;

G_ 파이프(19')를 통해 계량 펌프 "PD"가 활성화된 후 프로그래밍된 양의 응축 수가 주변 온도(예: 20°C)에서 분리기 "SA"로 유입된 다음, 파이프(22')를 통해 고압에서 회수 증기 발생기 "GVR"을 향해 이송된다.

H_ 역류 열 교환기 역할을 하는 회수 증기 발생기 "GVR"에서, "ES"에서 배출되는 혼합물(QR)이 여전히 보유하고 있는 열에너지는 계량펌프 "PD"에서 나오는 응축 수를 기화시키는 데 사용되고 그 전에 파이프(23')와 인젝터(24')를 통해 과열된 수증기를 믹싱 박스 "CM"으로 이동시키고 여기서 과열된 수증기는 압축기 "CO"에서 나오는 기체 유체와 혼합된다.

I_ 이상적인 에너지 회수 조건은 파이프(14')에서 측정된 회수 증기 발생기 "GVR"에서 나오는 유체의 온도가 주변 온도(20°C)와 가능한 근접한 값과 동일하다. 그러나 회수 증기 발생기 "GVR"에서 나오는 열 유체의 온도를 주변 온도 수준까지 감소되도록 열 교환을 고려하여 이러한 조건을 달성하기 어렵다는 점을 감안할 때 각 경우에 잔류 에너지(QLR)를 분산시키는 목적을 갖는 응축기 "CD"의 존재가 제공된다.

J_ 분리기"SA"에서 혼합물의 기체 부분(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 기체)은 액체 부분(응축 수)에서 분리되어 사이클의 연속성을 위해 별도로 사용할 수 있다;

K_ 복합기 "ES"에 들어가는 과열된 혼합물이 일정 온도에 도달하여 동일한 팽창기의 입구와 출구 사이의 열강하가 특정 최소값을 초과하는 경우, 즉 생성된 유용한 작업 "LE"가 초과하는 경우 압축 "QC"와 기계적 마찰로 인한 기계적 강도 값을 합산하면 열 기관은 자체 동작으로 작동할 수 있고 전기 발전기 "GE"는 시동 모터로 작동을 중지하고 전기 발전기로 작동을 시작할 수 있다.

L_ 일단 열 기관이 자체 운동으로 작동하면 "QH" 시스템에 공급되는 에너지의 양을 점진적으로 증가시킴으로써 파이프(11')에서 이동하는 혼합물의 온도가 허용되는 온도최대(예: 900°C)까지 점진적으로 증가하는 것으로 결정된다.

M_ 팽창기 "ES"에 들어가는 더 높은 온도의 혼합물은 엔진 회전수의 증가(예: 400에서 900회전/m)와 생산된 유용한 작업 "LE"의 거의 비례하는 증가를 결정한다.

N_ 전술한 회전 속도에서 압축기 "CO"는 파이프(18')를 통해 분리기 "SA"로부터 기체 유체를 흡입하고 더 높은 압력 값(예: 4에서 9 Bar)으로 압축하고 이는 압축 종료 시 온도의 비례 증가에 해당한다(예: 163°C에서 276°C로).

O_ 상기 작동 조건에서, 팽창기 "ES"에서 배출되는 혼합물은 이미 위에서 설명한 바와 같이 회수 증기 발생기 "GVR"에서 거의 완전히 회수 가능한 에너지 차(QR)와 함께 훨씬 더 높은 온도(예: 353°C)를 보유한다.

본 발명의 추가 양태은 이하에서 설명된다.

본 발명의 목적은 모션 전달 시스템이 제공된 구동 유닛, 및 가스와 수증기의 혼합물로 작동하는 복합 열 사이클을 포함하는 열 기관으로, 더 큰 단위 동력, 구동 장치의 가동 부품의 전체 수율과 효율적인 윤활을 획득하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한 열 사이클을 달성하기 위한 방법에 관한 것이다.

열 기관은 일반적으로 기계적 에너지 생산에 사용할 수 있다. 본 발명은 발전 플랜트에서 전기 에너지의 생산, 또는 열병합 발전 및 마이크로열병합 발전 플랜트에 의한 전기 및 열 에너지의 조합된 생산에 특히 적용된다. 또한, 본 발명은 차량/운송 분야 및 일반적으로 모터 분야에 적용될 수 있다.

열역학적 사이클에 관한 일부 역사적 고려 사항 및 일부 알려진 팽창기는 동일한 출원인의 이름으로 WO2015/114602A1 및 WO2019/008457로 공개된 특허 출원에 설명되어 있다.

전반적으로 다른 열역학 사이클로 작동하는 열 엔진이 개발되었으며 아직 테스트 단계에 있는 다른 엔진이 개발되었다.

그러나 출원인은 이전에 산업화된 해결방법조차도 많은 한계가 있음을 발견했다. 이는 중소 전력(예: 50KWh 미만)의 자율 발전기를 구동하는 데 사용되는 엔진에 특히 해당된다.

현재의 실제 현실에서 발전기의 구동을 위해 일반적으로 다음과 같은 구동 장치가 사용된다.

- 기계적으로 복잡하고 시끄럽고 특히 오염을 일으키고 상당한 유지 보수가 필요한 왕복 흡열 엔진

- 스털링 엔진은 오염이 적더라도 전체 생산량이 양호하기 위해 일반적으로 저속으로 작동해야 하므로 매우 무겁고 부피가 크다.

- 특히 오염을 일으키는 가스 터빈은 소형 버전에서는 경제적으로 경쟁력이 없다.

- 랭킨 또는 랭킨-히른 사이클로 운전되는 팽창기들은 일정 크기의 증기발생기를 사용해야 하는 점을 감안할 때 고정형 열병합 발전 분야에서만 경쟁력이 있으며 보다 효율적으로 사용하기 위해서는 움직일 수 있는 소형 응용 프로그램에서도 보다 혁신적인 기술이 필요하다.

그럼에도 불구하고 출원인은 공지된 팽창기가 결점이 없고 다양한 양태과 관련하여 개선될 수 있음을 발견했다.

실제로, 일반적으로 알려진 모든 팽창기는 오염, 낮은 수율, 기계적 복잡성 및 높은 유지 관리 비용 문제 외에도 특히 만족스럽지 않은 비용 편익 비율을 가지고 있어 건물 및 민간 주택 시장, 아파트에서 열병합 발전의 확산을 매우 제한했다.

본 출원인은 또한 이러한 열 엔진의 사용을 차량/운송 및 가정 환경의 마이크로 열병합 발전으로 확장하려는 경우, 이것의 소형화 및 전체 효율성이 필수적임을 관찰했다.

이러한 상황에서, 본 발명의 기초가 되는 목적은 다양한 양태 및/또는 실시예에서 상술한 단점 중 하나 이상을 극복할 수 있는 파이프 연결용 커넥터를 제공하는 것이다.

특히, 출원인은 더 많은 에너지를 사용하고 동일한 단계에서 회수할 수 있는 혁신적인 가스 및 수열 결합 순환으로 기능할 수 있는 신규한 "열 기관"을 제안하는 것을 목표로 하고 있으며, 사이클의 상당한 증가와 함께 단위 전력 및 전체 수율은 또한 구동 장치의 가동 부품 윤활의 큰 문제를 해결한다.

본 발명의 다른 목적은 작동 신뢰성이 높은 열 기관을 제조하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단하고 합리적인 구조를 특징으로 하는 열 기관을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 양태 및/또는 실시예에서 다중 열원을 사용할 수 있고 어떤 장소에서나 어떤 용도로든 사용할 수 있는 기계적 에너지(일), 바람직하게는 전기 에너지 제조에 사용된다.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 열역학적 수율 및 최적의 중량-출력 비율을 특징으로 하는 열 기관을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 감소된 생산 비용을 특징으로 하는 열 기관을 제조할 수 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열 기관을 제조하고 및/또는 신규한 설계 분야를 여는 데 있어 선행 기술과 관련하여 대안적인 팽창기를 생성하는 것이다.

다음 설명 과정에서 더 명확해질 그러한 목적 및 다른 가능한 목적은 실질적으로 하나 이상의 첨부된 청구범위에 따른 열 기관에 의해 달성되며, 각각은 개별적으로(상대 종속 청구항 없이) 또는 다른 청구항들과의 임의의 조합, 뿐만 아니라 다음의 양태들 및/또는 실시예들에 따라, 또한 상기 청구항들과 다양하게 조합된다.

본 발명의 양태는 다음과 같이 나열된다.

제1 양태에서, 본 발명은 열 사이클을 달성하도록 구성된 열 기관으로서, 열 기관은 열 유체로 작동하고, 상기 열 기관은

- 구동 유닛을 포함하고, 상기 구동 유닛은

- 내부에서 적어도 하나의 작동 챔버를 형성하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는

- 적어도 하나의 작동 챔버 내로 흡입되는 상기 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제1 입구 덕트와 유체 연통하는 제1 입구;

- 상기 적어도 하나의 작동 챔버로부터 배출되는 압축 상태의 열 유체의 흐름을 이송하기 위하여 제1 출구 덕트와 유체 연통하는 제1 출구;

- 상기 적어도 하나의 작동 챔버에서 팽창되도록 로딩되는 상기 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제2 입구 덕트와 유체 연통하는 제2 입구를 가지며; 상기 구동 유닛은

- 상기 적어도 하나의 작동 챔버를 빠져나가는 열 유체의 흐름을 방출하기 위해 제2 출구 덕트와 유체 연통하는 제2 출구;

- 상기 적어도 하나의 작동 챔버 내에 이동 가능하게 수용되고 작동 주기에 따라 상기 열 유동의 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 구성된 상기 열 유체의 에너지를 변환하기 위한 부재;

- 상기 에너지 변환 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 기계적 에너지를 수용하고 바람직하게는 일정한 각속도로 출구에서 회전 운동을 제공하도록 구성된 출력 샤프트를 포함하고, 상기 열 기관은

- 상기 제1 입구 및 제2 입구 사이, 상기 제1 출구 및 제2 출구 사이에서 연장되고 상기 제1 입구 덕트, 제1 출구 덕트, 상기 제2 입구 덕트 및 상기 제2 출구 덕트를 포함하는 구동 회로를 포함하고, 상기 구동 회로는 상기 구동 유닛의 상기 적어도 하나의 작동 챔버를 통한 열 유체 흐름의 연속 사이클을 달성하고, 여기서:

- 상기 제2 출구 덕트는 구동 유닛의 케이스의 상기 제2 출구에서 시작하여 상기 제1 입구 덕트와 연속적으로 연결됨으로써 종료되고, 구동 회로의 제1 폐쇄된 브랜치를 획득하는 제1 입구 덕트와 제2 출구 덕트, 구동 유닛의 케이스의 제1 입구에서 종료되고,

- 상기 제1 출구 덕트는 구동 유닛의 케이스의 상기 제1 출구에서 시작하여 상기 제2 입구 덕트와 연속적으로 연결됨으로써 종료되고, 구동 회로의 제2 폐쇄된 브랜치를 획득하는 제1 출구 덕트와 제2 입구 덕트, 구동 유닛의 케이스의 제2 입구에서 종료되고,

- 구동 회로의 제2 브랜치에서 순환하는 열 회로를 가열하기 위해 제2 입구 덕트와 상기 제1 출구 덕트 사이에 구동 회로의 제2 폐쇄된 브랜치를 따라 작동가능한 히터를 포함한다.

일 양태에서,

-제1 브랜치 내에서 순환하는 열 유체를 냉각하도록 구성되고 제1 입구 덕트와 제2 입구 덕트 사이에서 구동 회로의 제1 폐쇄된 브랜치를 따라 개재된 응축기;

- 적어도 하나의 작동 챔버 내로 흡입을 위해 제1 입구에 열 유체가 도달하기 전에 열 유체 내의 물이 응축되고 물로부터 분리되는 제1 입구 덕트를 따라 응축기의 하류에 배열되는 응축 분리기;

- 응축 분리기에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축 수를 끌어내고 히터의 상류에 위치된 제1 배출 덕트의 지점에서 이 응축 수를 제2 브랜치로 흐르는 기화 파이프로 이송하는 펌프;

- 구동 유닛의 하류와 응축기의 상류에서 저온 측에서 상기 제2 출구 덕트를 차단하는 방식으로 열 기관에 위치하는 기화기를 포함하고, 상기 기화기는 제2 브랜치로 흐르기 전에 기화 파이프에서 순환하는 응축 수를 가열 및 기화하도록 구성되고;

- 적어도 하나의 작동 챔버에 이동 가능하게 수용된 상기 에너지 변환 부재의 윤활을 보장하기 위하여 구동 유닛의 동력을 증가시킬 수 있는 미리 정의된 양의 수증기를 히터의 상류에 있는 제2 브랜치로 주입하도록 구성되고 기화 파이프의 단부에 위치된 인젝터를 포함한다.

일 양태에서, 상기 기화기는 상기 펌프와 상기 인젝터 사이의 저온 측에서 작동가능하게 개재되고, 응축기와 사용된 열 유체를 배출하는 구동 유닛의 제2 출구 사이에서 고온 측 상에서 작동가능하게 개재되어 기화기는 사용된 열 유체로부터 잔류 에너지-열을 획득하고 히터 쪽으로 이동하는 열 유체를 예열하는 데 사용한다.

일 양태에서, 기화기는 열 교환기이다.

일 양태에서, 기화기는 기화 파이프와 제2 출구 덕트(구동 유닛의 하류 및 응축기의 상류)를 각각 차단하는 2개의 양태의 제공된 열 교환기이며, 이는 제2 출구 덕트에서 순환하는 열 유체(냉각)로부터 기화 파이프를 순환하는 유체(가열 및 기화)로 열을 전달한다.

일 양태에서, 기화기는 제2 출구 덕트에서 순환하는 열 유체의 냉각과 기화 파이프에서 순환하는 유체의 해당(열역학적 용어로) 가열을 결정한다.

일 양태에서, 열 기관은 구동 회로에서 순환하는 열 유체 흐름의 균형을 맞추고 최적화하기 위해 후속 사용에 허용될 수 있도록 압축된 열 유체를 저장하도록 구성되고, 제1 출구 덕트를 따라 구동 유닛의 제1 출구의 하류에 위치된 응축 탱크를 포함한다.

일 양태에서, 히터는 다수의 연료 유형이 공급되고 히터의 작동에 필요한 열 에너지를 히터에 제공하도록 구성된 밀폐된 연소 챔버를 갖는 버너를 포함한다.

일 양태에서, 히터는 제어된 방식으로 버너에 공급하기 위해 연료의 도입을 관리하도록 구성된 주입 밸브를 포함한다.

일 양태에서, 히터는 일반적으로 환경으로부터 끌어당겨지는 연소 공기를 위한 입구가 제공되고 구동 회로의 제2 폐쇄 브랜치를 따라 작동적으로 활성인 버너와 응축기를 모두 수용하는 격납 몸체를 포함할 수 있고 구동 회로의 제1 폐쇄 브랜치를 따라 작동적으로 활성화되어, 응축기에 의해 제1 브랜치로부터 끌어온 열이 버너에 도달하기 전에 연소 공기로 전달되어 연소 과정을 용이하게 하는 방식 및 제2 브랜치에서 열 유체를 가열한다.

일 양태에서, 열 기관은 버너의 고온 연소 연기로부터 에너지를 제거하기 위해 버너의 하류에 위치된 과열기를 포함하고, 과열기는 인젝터의 상류 및 기화기의 저온 측의 하류의 위치에서 기화 파이프를 차단하도록 구성된다.

일 양태에서, 과열기는 버너의 고온 연소 연기로부터 제거된 에너지를 인젝터에 도달하기 전에 과열시키는 방식으로 기화기의 출구에서 기화된 응축 수로 전달하도록 구성된다.

일 양태에서, 열 기관에는 구동 회로와 별개인 폐쇄 냉각 회로가 제공된다..

일 양태에서, 냉각 회로는 제1 열 회수기를 포함하며, 이는 바람직하게는 히터의 격납 몸체에서 응축기의 하류 및 버너의 상류 위치에서 연소 공기 흐름의 방향에 대해 위치한다.

일 양태에서, 냉각 회로는 구동 유닛의 케이스와 작동가능하게 연결된 냉각 유닛(중간공간)을 포함한다.

일 양태에서, 냉각 회로는 원형 경로를 형성하기 위해 직렬로 연결되는 복수의 냉각 파이프, 제1 열 회수기 및 냉각 유닛을 포함하며, 이러한 냉각 파이프는 일정량의 냉각 유체(바람직하게는 물)를 운반한다.

일 양태에서, 냉각 파이프는 다음과 같은 방식으로 열 기관에 배열된다.

- 저온 냉각 유체가 구동 유닛의 케이스에서 열을 배출하여 냉각하고 결과적으로 고온이 되는 냉각 장치와 상호 작용하고,

- 고온 냉각 유체가 연소 공기 흐름으로 열을 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 되돌아가는 제1 열 회수기와 상호 작용한다.

일 양태에서, 냉각 회로는 냉각 회로에 배치되고 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 결정하기 위해 상기 복수의 냉각 파이프의 파이프 상에서 작동적으로 작동하는 냉각 펌프를 포함한다.

일 양태에서, 냉각 회로는 바람직하게는 히터의 고온 연소 연기의 출구 경로를 따라 버너의 하류, 바람직하게는 또한 과열기의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치하는 제2 열 회수기를 포함한다.

일 양태에서, 복수의 냉각 파이프가 상기 원형 경로에서 제1 열 회수기, 냉각 유닛 및 제2 열 회수기를 직렬로 연결하고, 이는 냉각 유체의 이동 방향을 따라 냉각 유닛의 하류 및 제1 열 회수기의 상류에 개재되며 다음과 같은 방식으로:

- 냉각 유닛에서 저온의 냉각 유체는 구동 유닛의 케이스로부터 열을 배출하여 냉각시키고 결과적으로 고온이 된다.

- 제2 열 회수기에서 고온의 냉각 유체는 고온의 연소 연기로부터 열을 획득하여 이를 냉각하고 결과적으로 온도 상승을 겪는다.

- 제1 열 회수기에서 고온 냉각 유체는 연소 공기 흐름으로 열을 전달하여(버너에 들어가기 전에) 가열하고 결과적으로 저온으로 복귀된다.

일 양태에서:

- 제1 열 회수기는 열/에너지를 연소 공기로 전달함으로써 냉각 유체를 냉각시킨다.

- 냉각 유닛은 구동 유닛으로부터 온도 상승을 겪는 냉각 유체로의 열/에너지 전달에 의해 구동 유닛을 냉각한다;

- 제2 열 회수기는 냉각 유체를 가열하여 고온 연소 연기로부터 열/에너지를 획득한다.

일 양태에서, 열 기관에는 바람직하게는 버너의 하류, 바람직하게는 버너의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치하는 보조 보조 열 회수기를 포함하는 보조 유압 회로가 제공된다.

일 양태에서, 보조 유압 회로는 보조 열 회수기를 가로지르고 하나 이상의 보조 용도, 바람직하게는 공간 난방 설비 및/또는 위생 온수 생산 장치와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프를 포함한다.

일 양태에서, 보조 유압 회로는 보조 유압 회로에 배치되고 보조 유압 회로의 순환을 결정하기 위해 상기 보조 파이프 중 하나에서 작동하는 보조 펌프를 포함한다.

일 양태에서, 보조 열 회수기는 연소 연기로부터 에너지를 회수하고 보조 유압 회로에서 순환하는 유체로 전달하도록 구성되며, 이러한 에너지는 보조 용도에 이용 가능하다.

일 양태에서, 열 기관은 히터의 격납 몸체의 연소 공기의 입구에 배치되고 연소 공정에 공급하기 위해 환경으로부터 연소 공기를 끌어들이고 이를 버너로 강제로 보내도록 구성된 팬을 포함한다.

일 양태에서, 열 기관은 하나 이상의 체크 밸브, 예를 들어, 단방향 방식으로 열 유체의 순환을 촉진하고 반대 방향으로의 열 유체 흐름을 방지하도록 구성되며, 공지된 유형의 열 기관의 구동 회로의 파이프를 따라 배치된 체크 밸브를 포함할 수 있다.

일 양태에서, 에너지 변환 부재는 다음의 일련의 단계를 제공하는 작동 사이클에 따라 열 유체의 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 구성된다:

- 열 유체를 적어도 하나의 작동 챔버 내로 흡입하는 단계;

- 적어도 하나의 작동 챔버에서 열 유체를 압축하고 열 유체를 주입하는 단계;

- 적어도 하나의 작동 챔버 내로 열 유체를 로딩하고 작동 챔버 내의 열 유체를 팽창시키는 단계;

- 적어도 하나의 작동 챔버로부터 열 유체를 배출하는 단계.

일 양태에서, 에너지 변환 부재는 하나 이상, 바람직하게는 복수의 블레이드 또는 피스톤 또는 등가 부재를 포함한다.

일 양태에서, 구동 유닛은 2행정 엔진 또는 4행정 엔진, 또는 왕복 엔진 또는 로터리 엔진일 수 있다.

일 양태에서, 구동 유닛은 흡입 및 압축 단계를 수행하는 압축기와 팽창 및 배출 단계를 수행하는 팽창기로 구성된 열 기관이다.

일 양태에서, 압축기와 팽창기는 기계적으로 서로 독립적이거나 전송 부재를 통해 연결될 수 있다.

일 양태에서, 압축기는 다단식 회전식 압축기이고 팽창기는 터빈 팽창기이다.

일 양태에서, 하나의 작동 챔버는 다음을 포함한다:

- 제1 입구 및 제1 출구가 제공되고, 열 유체의 흡입 및 열 유체의 압축이 발생하는 제1 챔버;

- 압축된 열 유체의 로딩, 열 유체의 팽창 및 열 유체의 배출이 일어나는 제2 입구 및 제2 출구가 제공되는 제1 챔버와 별개인 제2 챔버.

일 양태에서, 구동 유닛은 다음과 같은 간헐적 흐름을 갖는 구동 유닛일 수 있다:

- 제1 챔버는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이며;

- 제2 챔버는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이다.

일 양태에서, 대안적으로, 구동 유닛은 연속 흐름을 갖는 구동 유닛이고, 여기서:

- 제1 챔버는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 압축기를 달성하도록 구성됨;

- 제2 챔버는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 터빈을 달성하도록 구성된다.

일 양태에서, 제1 및 제2 입구는 서로 일치하고, 제1 및 제2 출구는 서로 일치한다.

일 양태에서, 열 기관은 발전기, 예를 들어 바람직하게는 일정한 각속도에서 상기 회전 운동을 수신하고 외부 유틸리티에 전력을 공급하도록 의도된 전류를 생성하는 방식으로 상기 출력 샤프트와 연결된 알터네이터를 포함한다.

일 양태에서, 열 유체는 기체와 수증기 또는 물을 포함하는 혼합물이고, 상기 기체는 바람직하게는 공기 및/또는 헬륨 및/또는 수증기 또는 물과 양립할 수 있는 다른 기체 유체이고, 열 기관에 의해 달성되는 상기 열 사이클은 조합된 열 사이클이다.

독립 양태에서, 열 사이클을 달성하기 위한 방법으로서, 열 유체로 작동하는 방법은:

- 바람직하게는 상기 양태에 따른 열 기관을 배열하는 단계;

- 상기 구동 유닛을 개시하고, 상기 열 유체의 에너지를 변환하기 위해 상기 부재를 이동시키는 단계;

- 상기 구동 회로에서 열 유체를 가열하기 위해 상기 히터를 작동시키는 단계;

- 작동 사이클을 활성화하는 단계를 포함하고, 상기 작동 사이클을 활성화하는 단계는

- 상기 제1 입구를 통해 상기 열 유체를 상기 적어도 하나의 작동 챔버 내로 흡입하는 단계;

- 상기 적어도 하나의 작동 챔버에서 상기 열 유체를 압축하고 상기 제1 출구(5)로부터 상기 열 유체를 주입하는 단계;

- 상기 히터에 의해 상기 구동 회로의 상기 제2 브랜치에서 순환하는 열 유체를 가열하는 단계;

- 상기 제2 입구를 통해 상기 적어도 하나의 작동 챔버 내로 상기 열 유체를 로딩하고 상기 적어도 하나의 작동 챔버에서 상기 열 유체를 팽창시키는 단계;

- 상기 제2 출구를 통해 상기 적어도 하나의 작동 챔버로부터 상기 열 유체를 배출하는 단계를 포함하고,

열 유체를 흡입, 압축, 로딩 및 배출하는 작동 사이클의 단계는 상기 열 유체의 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것을 결정하며; 상기 방법은

- 상기 변환 부재에 의해 생성된 상기 기계적 에너지를 바람직하게는 일정한 각 속도로 출구에서 회전 운동을 제공하는 상기 출력 샤프트로 전달하는 단계를 포함한다.

일 양태에서, 상기 방법은

- 구동 유닛의 상기 제2 출구로부터 배출된 열 유체는 구동 회로의 제1 브랜치의 제2 출구 덕트로 이동하고 기화기의 고온 측을 가로지르며;

- 열 유체는 제1 브랜치로 이동되어 냉각되는 응축기에 도달하고,

- 열 유체는 열 유체가 구동 유닛의 제1 입구에 도달하기 전에 응축되기 전에 열 유체 내의 물이 응축되고 공기로부터 분리되는 응축 분리기에 도달되며,

- 응축 분리기에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축 수는 끌어 당겨져 히터의 상류에서 상기 제1 출구 덕트의 지점에서 상기 제2 브랜치로 흐르는 기화 파이프로 보내지고,

- 기화 파이프에서 순환하는 응축 수는 기화기의 저온 측을 가로지르며, 저온 측에서 구동 회로의 상기 제2 브랜치로 흐르기 전에 가열되고 기화되며,

- 미리 정해진 양의 수증기가 인젝터에 의해 히터의 상류에서 제2 브랜치로 주입되고, 상기 수증기 양은 구동 유닛의 단위 출력을 증가시킬 수 있고, 상기 적어도 하나의 작동 챔버에 이동 가능하게 수용된 상기 에너지 변환 부재의 윤활을 보장한다.

일 양태에서, 상기 방법은

- 응축 수는 기화기의 저온 측면을 통과하여 가열되어 기화되어 기화 파이프로 계속 이동하여 인젝터 상류에 위치한 과열기에 도달하여 인젝터 상류에 위치하여 기화되는 응축 수가 인젝터에 도달하기 전에 과열되도록 응축 수에 열을 전달한다.

일 양태에서, 방법은

- 제1 열 회수기, 냉각 유닛, 복수의 냉각 파이프 및 냉각 펌프를 포함하는 상기 냉각 회로를 배열하는 단계를 포함하고,

- 저온 냉각 유체는 냉각 유닛과 상호 작용하여 구동 유닛의 케이스에서 열을 끌어내어 냉각하고 결과적으로 고온이 되며,

- 고온 냉각 유체는 제1 열 회수기와 상호 작용하여 열을 연소 공기 흐름으로 전달하고 가열하며 결과적으로 냉각되고 저온으로 복귀되고,

- 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 결정하기 위한 냉각 펌프를 작동시키는 단계를 포함한다.

일 양태에서, 방법은

- 냉각 회로에 제2 열 회수기를 배치하는 단계를 포함하고,

- 상기 냉각 유닛에서, 저온 냉각 유체는 구동 유닛의 케이스로부터 열을 끌어내어 냉각시키고, 결과적으로 고온이 되며;

- 상기 제2 열 회수기에서, 고온의 냉각 유체는 고온의 연소 연기로부터 열을 얻어 냉각하고, 결과적으로 온도 상승을 겪으며,

- 상기 제1 열 회수기에서, 고온 냉각 유체는 열을 연소 공기 흐름으로 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 복귀된다.

일 양태에서, 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 보조 열 회수기, 복수의 보조 파이프 및 보조 펌프를 포함하는 상기 보조 유압 회로를 배열하는 단계;

- 상기 보조 열 회수기를 이용하여 연소 연기로부터 일정량의 에너지를 회수하는 단계;

- 상기 보조 회로에서 순환하는 유체에 상기 에너지를 전달하는 단계;

- 상기 에너지를 보조 용도로 사용할 수 있도록 하는 단계.

일 양태에서, 열 사이클을 달성하기 위한 방법과 관련하여, 상기 열 유체는 기체와 수증기 또는 물을 포함하는 혼합물이며, 상기 기체는 바람직하게는 공기 및/또는 헬륨 및/또는 수증기 또는 물과 양립할 수 있는 다른 기체 유체이며 상기 방법에 의해 달성된 상기 열 사이클은 조합된 열 사이클이다.

본 발명의 상기 양태들 각각은 개별적으로 또는 청구범위 또는 다른 설명된 양태들 중 어느 하나와 조합하여 취해질 수 있다.

본 발명에 따른 열 기관의 비배타적인 예인 바람직한 실시예를 또한 포함하는 여러 실시예의 상세한 설명으로부터 추가적인 특징 및 이점이 더 명확해질 것이다.

이러한 설명은 비제한적인 예로서만 제공된 첨부 도면을 참조하여 아래에 설명될 것이며, 여기서:

_ 도 1은 즉각적이고 용이한 기술적 이해를 위해 필요한 모든 식별번호과 함께 본 발명의 목적인 "신규한 조합된 SEOL 사이클"의 전체 기능 다이어그램을 그 양태 중 하나를 도시한다.
_ 도 2는 이미 기술적으로 알려진 줄 사이클의 다이어그램을 도시한다.
- 도 3은 본 발명에 따른 열 기관의 가능한 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
- 도 3a는 도 3의 열 기관의 일부의 확대도를 도시하며, 특히 구동 유닛을 도시한다.
- 도 4는 몇 가지 추가 구성 요소가 있는 도 3의 열 기관을 도시한다.
- 도 5는 몇 가지 추가 구성 요소가 있는 도 4의 열 기관을 도시한다.
- 도 6은 본 발명에 따른 열 기관의 추가 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
- 도 7은 본 발명에 따른 열 기관의 추가 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
- 도 8은 본 발명에 따른 열 기관의 추가 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.
- 도 9는 본 발명에 따른 열 기관의 추가 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.

상세한 설명과 도 3-9에서 본 발명에 따른 열 기관의 다른 가능한 실시예의 존재를 관찰할 수 있고 예를 들어, 열 기관의 구조는 다음과 같을 수 있다:

- 제1 기능 구성(도 3, 4 및 5 참조), 작동 챔버 및 에너지 변환 부재의 윤활을 주요 목적으로 하는 열 유체가 응축 수의 주입과 통합된 폐쇄 작동 사이클에 따라 구동 유닛의 단위 전력의 증가;

- 제1 기능 구성(도 6 참조), 열 유체가 과열된 수증기의 주입과 통합되고, 작동 챔버 및 에너지 변환 부재의 윤활 및 구동 유닛의 단위 전력이 상당히 증가하며, 또한 열 사이클의 전체 수율이 상당히 개선됨.

- 제3 기능 구성(도 7, 8 및 9의 실시예 참조), 열 유체가 과열된 수증기의 주입과 통합되어 윤활 및 구동 유닛의 단위 출력 증가에 추가하여 열 사이클의 전체 수율의 상당한 개선을 허용하고, 또한 (다른 실시예에 따라) 순환 유체의 열/에너지 회수가 제공된다(이하에서 명백함).

본 발명의 열 기관은 또한 도 3 내지 도 9에 도시된 실시예의 조합에 따라 구현될 수 있다.

전술한 도 3 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 열 기관이 그 양태 중 하나에서 도면부호 200으로 도시되었다. 일반적으로, 동일한 도면부호는 가능하게는 그들의 실시예 변형에서 동등하거나 유사한 요소에 대해 사용된다.

열 기관(200)은 우선 열 유체로 작동하는 열 사이클을 달성하도록 구성되고, 구동 유닛(1) 및 구동 회로(10)를 포함한다.

구동 유닛(1)은 내부에서 적어도 하나의 작동 챔버(3)를 한정하는 케이스(2)와 작동 챔버(3) 내에 이동 가능하게 수용되고 열 유체의 열 에너지를 작동 사이클에 따라 기계적 에너지로 변환하도록 구성된 열 유체의 에너지를 변환하기 위한 부재를 포함하며, 이는 아래에서 더 자세히 설명된다.

구동 유닛은 에너지 변환 부재에 작동 가능하게 연결되고 전술한 기계적 에너지를 수신하고 바람직하게는 일정한 각속도로 구동 유닛(예를 들어, 발전기)의 하류에 있는 장치에 의해 사용가능한 출구에서 회전 운동을 제공하도록 구성된 출력 샤프트(8)를 포함한다.

내부에서 작동 챔버(3)을 한정하는 케이스(2)는 다음을 갖는다:

- 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 흡입되는 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제1 입구 덕트(14)와 유체 연통하는 제1 입구(4);

- 적어도 하나의 작동 챔버(3)로부터 배출되는 압축 하에 열 유체의 흐름을 이송하기 위해 제1 출구 덕트(15)와 유체 연통하는 제1 출구(5);

- 적어도 하나의 작동 챔버(3)에서 팽창되도록 로딩되는 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제2 입구 덕트(16)와 유체 연통하는 제2 입구(6);

- 적어도 하나의 작동 챔버(3)로부터 배출되는 열 유체의 흐름을 이송하기 위해 제2 출구 덕트(17)와 유체 연통하는 제2 출구(7).

입구, 출구, 입구 덕트, 출구 덕트 및 작동 챔버의 유체에 대해 완료된 작업(즉, 흡입, 압축, 로딩/팽창 및 배출)은 도 3-9, 특히 도 3a에 개략적으로 설명되어 있다.

전술한 구동 회로(10)는 제1 입구(4), 제2 입구(6), 제1 출구(5) 및 제2 출구(7) 사이에서 연장되며, 전술한 제1 입구 덕트(14), 제1 출구 덕트(15), 제2 입구 덕트(16) 및 제2 출구 덕트(17)를 포함한다.

바람직하게는, 구동 회로(10)는 구동 유닛의 전술한 적어도 하나의 작동 챔버(3)를 통한 열 유체 흐름의 연속적인 사이클을 달성하며, 여기서:

- 제2 출구 덕트(17)는 구동 유닛의 케이스(2)의 제2 출구(7)에서 시작하여 제1 입구 덕트(14)와 연속적으로 연결되어 종료되며, 이는 구동 유닛의 케이스(2)의 제1 입구(4)에서 종료되며, 제2 출구 덕트 및 제1 입구 덕트는 구동 회로의 제1 폐쇄 브랜치(11)를 달성하고;

- 제1 출구 덕트(15)는 구동 유닛의 케이스(2)의 제1 출구(5)에서 시작하여 제2 입구 덕트(16)와 연속적으로 연결되어 종료되며, 이는 구동 유닛의 케이스(2)의 제2 입구(6)에서 종료되며, 제1 출구 덕트 및 제2 입구 덕트는 구동 회로의 제2 폐쇄 브랜치(12)를 달성한다.

실질적으로 제1 브랜치는 제2 출구 덕트(17)와 제1 입구 덕트(14)의 직렬 연결에 의해 형성되는 반면, 제2 브랜치는 제1 출구 덕트(15)와 제2 입구 덕트(16)의 직렬 연결에 의해 형성된다. 제1 브랜치에서는 제2 출구 덕트(17)와 제1 입구 덕트(14) 사이에 연속성(구조 및 유체)이 있는 반면, 제2 브랜치에는 제1 출구 덕트(15)와 제2 입구 덕트(16) 사이에 연속성(구조 및 유체)이 있다.

바람직하게는 열 기관은 제1 출구 덕트(15)와 제2 입구 덕트(16) 사이에서 구동 회로(10)의 제2 폐쇄 브랜치(12)를 따라 작동 가능하고 제2 브랜치에서 순환하는 열 유체를 가열하도록 구성된 히터(41)를 포함한다. 제2 브랜치(12)에서, 히터(41)는 구조적으로 그리고 작동적으로 제1 출구 덕트(15)와 제2 입구 덕트(16) 사이에 개재되고 분할된다는 것이 관찰된다.

바람직하게는 열 기관(200)은 구동 회로(10)의 제1 폐쇄 브랜치(11)를 따라 제2 출구 덕트(17)와 제1 입구 덕트(14) 사이에 작동적으로 개재되고 제1 브랜치에서 순환하는 열 유체를 냉각하도록 구성된 응축기(43)를 포함한다.

제1 브랜치(11)에서, 응축기(43)는 제2 출구 덕트(17)와 제1 입구 덕트(14) 사이에 구조적으로 그리고 작동적으로 개재되어 분할되는 것이 관찰된다.

바람직하게는 열 기관(200)은 제1 입구 덕트(14)를 따라 응축기(43)의 하류에 있는 응축 분리기(93)를 포함하고, 여기서 열 유체는 작동 챔버(3) 내로 흡입의 제1 입구(4)에 도달하기 전에 응축되고 공기로부터 분리된다.

그 다음, 응축 분리기(93)는 혼합물의 기체 부분(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 상용성 기체)을 액체 부분(응축 수)으로부터 분리하여 사이클에서 개별적으로 사용할 수 있게 한다.

바람직하게는 열 기관은 히터(41)의 상류에 있는 제1 출구 덕트(15)의 지점에서 응축 분리기(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축물을 끌어당기고 이를 제2 브랜치(12)로 흐르는 기화 파이프(20)로 보내기 위해 구성된 펌프(94)(바람직하게는 고압)를 포함한다.

바람직하게는, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 열 기관은 다음과 같은 위치에 위치한 기화기(95)를 포함한다:

- 구동 유닛(1)의 하류와 응축기(43)의 상류에 있는 제2 출구 덕트(17)의 고온 측(o 제1 측)을 차단하고

- 그 저온 측(또는 제2 측)에서 기화 파이프(20)를 차단한다.

바람직하게는 기화기(95)는 기화 파이프(20)에서 순환하는 응축 수가 제2 브랜치(12)로 흐르기 전에 가열 및 기화하도록 구성된다.

사실상, 기화기(95)(수증기 발생기를 구성함)는 팽창 후 제2 출구(7)로부터 배출되는 열 유체에 함유된 잔류 열 에너지의 대부분을 (고온 측에서) 제거하고 서 구동 회로에 재도입될 과열된 수증기를 생성하기 위해 이러한 열 에너지를 사용하여 기화 파이프에 의해 운반된 응축 수에 전달할 수 있다(저온 측에서).

바람직하게는 열 기관은 기화 파이프(20)의 단부에 배치되고 히터(41)의 상류에 있는 제2 브랜치(12)에 구동 유닛(1)의 구동 출력을 증가시킬 수 있는 미리 정의된 양의 수증기를 주입하도록 구성되며, 작동 챔버(3)에 이동 가능하게 수용된 상기 에너지 변환 부재의 윤활을 보장하는 인젝터(97)를 포함한다.

바람직하게는 기화기(95)는 저온 측에서 펌프(94)와 인젝터(97) 사이에 작동 가능하게 개재되고 고온 측에서 구동 유닛(1)의 제2 출구(7) 사이에 작동 가능하게 개재되며, 기화기가 사용된 열 유체로부터 잔류 에너지-열을 획득하고 히터(41)를 향해 이동하는 열 유체를 예열하기 위해 사용하는 방식으로 사용된 열 유체 및 응축기(43)를 배출한다.

바람직하게는 기화기는 기화 파이프(20)와 제2 출구 덕트(17)(구동 유닛(1)의 하류 및 응축기(43)의 상류)를 각각 차단하는 2개의 양태의 제공된 열 교환기이며, 이는 제2 출구 덕트(17)에서 순환하는 열 유체(냉각)로부터 기화 파이프(20)를 순환하는 유체(가열 및 기화)로 열을 전달한다.

기화기(95)에 의해 수행되는 기능은 팽창의 종료 시 열 유체의 온도(작동 챔버의 제2 출구(7)에서 배출됨)와 완벽한 응축물의 온도 사이의 에너지 차이를 회복하는 것을 허용하는 것으로 관찰되며, 여기서 매우 높은 차이(예: 360°C의 온도에서 40°C의 온도까지)이다. 이러한 에너지 차이를 사용하여 기화기는 과열된 수증기를 생성할 수 있으며 구동 회로에서 완전히 재사용할 수 있다.

인젝터(97)는 제1 출구(5)를 통해 덕트(15)에 의해 운반되고(따라서 작동 챔버(3)의 압축 부분에서 비롯됨) 제1 출구(5)로부터 배출되는 열 유체(압축 이후)를 수용하고, 제1 출구(5)를 통해 덕트(15)에 의해 운반되고(따라서 작동 챔버(3)의 압축 부분에서 비롯됨), 기화기(95)에서 통과한 후 기화 덕트(20)에 의해 운반된 과열된 수증기와 혼합한다.

바람직하게는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 열 기관은 구동 회로(10)에서 순환하는 열 유체 흐름의 균형을 맞추고 최적화하기 위해 후속 사용에 허용될 수 있도록 압축된 열 유체를 저장하도록 구성되고, 제1 출구 덕트(15)를 따라 구동 유닛의 제1 출구(5)의 하류에 위치된 응축 탱크(44)를 포함한다.

바람직하게는(도 5-9 참조) 히터는 다수의 연료 유형이 공급되고 히터(41)의 작동에 필요한 열 에너지를 히터(41)에 제공하도록 구성된 밀폐된 연소 챔버(40A)를 갖는 버너(40)를 포함한다.

바람직하게는 히터(41)는 제어된 방식으로 버너에 공급하기 위해 연료의 도입을 관리하도록 구성된 주입 밸브(91)를 포함한다.

바람직하게는, 히터(41)는 일반적으로 환경으로부터 끌어당겨지는 연소 공기(51)를 위한 입구가 제공되고 구동 회로의 제2 폐쇄 브랜치를 따라 작동적으로 활성인 버너(40)와 응축기(43)를 모두 수용하는 격납 몸체(50)를 포함할 수 있고 구동 회로의 제1 폐쇄 브랜치(11)를 따라 작동적으로 활성화되어, 응축기에 의해 제1 브랜치로부터 끌어온 열이 버너(40)에 도달하기 전에 연소 공기로 전달되어 연소 과정을 용이하게 하는 방식 및 제2 브랜치(12)에서 열 유체를 가열한다.

바람직하게는(도 6의 실시예 참조) 열 기관(200)은 버너의 고온 연소 연기로부터 에너지를 제거하기 위해 버너(40)의 하류에 위치된 과열기(96)를 포함하고, 과열기는 인젝터(97)의 상류 및 기화기(95)의 저온 측의 하류의 위치에서 기화 파이프(20)를 차단하도록 구성된다.

바람직하게는 과열기(96)는 버너의 고온 연소 연기로부터 제거된 에너지를 인젝터에 도달하기 전에 과열시키는 방식으로 기화기(95)의 출구에서 기화된 응축 수로 전달하도록 구성된다.

바람직하게는(도 7의 실시예 참조) 열 기관(200)에는 구동 회로와 별개인 폐쇄 냉각 회로(60)가 제공된다.

바람직하게는 냉각 회로(60)는 제1 열 회수기(98)를 포함하며, 이는 바람직하게는 히터(41)의 격납 몸체(50)에서 응축기(43)의 하류 및 버너(40)의 상류 위치에서 연소 공기 흐름의 방향에 대해 위치한다.

바람직하게는 냉각 회로는 구동 유닛(1)의 케이스와 작동가능하게 연결된 냉각 유닛(2R)을 포함한다. 예를 들어, 냉각 유닛은 구동 유닛의 케이스와 외부적으로 연결된 공간일 수 있고, 예를 들어 이는 케이스의 적어도 한 부분과 접촉한다.

바람직하게는 냉각 회로(60)는 원형 경로를 형성하기 위해 직렬로 연결되는 복수의 냉각 파이프, 제1 열 회수기(98) 및 냉각 유닛(2R)을 포함하며, 이러한 냉각 파이프는 일정량의 냉각 유체(바람직하게는 물)를 운반한다.

바람직하게는 냉각 파이프는 다음과 같은 방식으로 열 기관에 배열된다.

- 저온 냉각 유체가 구동 유닛의 케이스에서 열을 배출하여 냉각하고 결과적으로 고온이 되는 냉각 장치(2R)와 상호 작용하고,

- 고온 냉각 유체가 연소 공기 흐름으로 열을 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 되돌아가는 제1 열 회수기(98)와 상호 작용한다.

바람직하게는, 냉각 회로(60)는 냉각 회로에 배치되고 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 결정하기 위해 상기 복수의 냉각 파이프의 파이프 상에서 작동적으로 작동하는 냉각 펌프(99)를 포함한다.

바람직하게는(도 8의 실시예 참조) 냉각 회로는 바람직하게는 히터의 고온 연소 연기의 출구 경로를 따라 버너(40)의 하류, 바람직하게는 또한 과열기(96)의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치하는 제2 열 회수기(100)를 포함한다.

바람직하게는 복수의 냉각 파이프가 상기 원형 경로에서 제1 열 회수기(98), 냉각 유닛(2R) 및 제2 열 회수기(100)를 직렬로 연결하고, 이는 냉각 유체의 이동 방향을 따라 냉각 유닛(2R)의 하류 및 제1 열 회수기(98)의 상류에 개재되며 다음과 같은 방식으로:

- 냉각 유닛(2R)에서 저온의 냉각 유체는 구동 유닛의 케이스로부터 열을 배출하여 냉각시키고 결과적으로 고온이 된다.

- 제2 열 회수기(100)에서 고온의 냉각 유체는 고온의 연소 연기로부터 열을 획득하여 이를 냉각하고 결과적으로 온도상승을 겪는다.

- 제1 열 회수기(98)에서 고온 냉각 유체는 연소 공기 흐름으로 열을 전달하여(버너(40)에 들어가기 전에) 가열하고 결과적으로 저온으로 복귀된다.

이러한 구성에서:

- 제1 열 회수기(98)는 열/에너지를 연소 공기로 전달함으로써 냉각 유체를 냉각시킨다.

- 냉각 유닛(2R)은 구동 유닛으로부터 온도 상승을 겪는 냉각 유체로의 열/에너지 전달에 의해 구동 유닛(1)을 냉각한다;

- 제2 열 회수기(100)는 냉각 유체를 가열하여 고온 연소 연기로부터 열/에너지를 획득한다.

바람직하게는(도 9의 실시예 참조) 열 기관(200)에는 바람직하게는 버너(40)의 하류, 바람직하게는 버너(40)의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치하는 보조 보조 열 회수기(101)를 포함하는 보조 유압 회로가 제공된다.

바람직하게는 보조 유압 회로는 보조 열 회수기(101)를 가로지르고 하나 이상의 보조 용도(103), 바람직하게는 공간 난방 설비 및/또는 위생 온수 생산 장치와 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프를 포함한다.

바람직하게는 보조 유압 회로는 보조 유압 회로에 배치되고 보조 유압 회로의 순환을 결정하기 위해 상기 보조 파이프 중 하나에서 작동하는 보조 펌프(104)를 포함한다. 바람직하게는 보조 열 회수기(101)는 연소 연기로부터 에너지를 회수하고 보조 유압 회로에서 순환하는 유체로 전달하도록 구성되며, 이러한 에너지는 보조 용도(103)에 이용 가능하다.

바람직하게는, 열 기관(200)은 히터의 격납 몸체(50)의 연소 공기의 입구에 배치되고 연소 공정에 공급하기 위해 환경으로부터 연소 공기를 끌어들이고 이를 버너(40)로 강제로 보내도록 구성된 팬(92)을 포함한다.

바람직하게는 열 기관은 하나 이상의 체크 밸브, 예를 들어, 단방향 방식으로 열 유체의 순환을 촉진하고 반대 방향으로의 열 유체 흐름을 방지하도록 구성되며, 공지된 유형의 열 기관의 구동 회로의 파이프를 따라 배치된 체크 밸브를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 도 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 에너지 변환 부재는 다음의 일련의 단계를 제공하는 작동 사이클에 따라 열 유체의 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 구성된다:

- 열 유체를 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 흡입하는 단계(제1 입구(4)에 의해);

- 적어도 하나의 작동 챔버에서 열 유체를 압축하고 열 유체를 주입하는 단계(즉, 외부 출구를 향하여)(제1 출구(5)에 의해);

- (제2 입구(6)에 의해) 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 열 유체를 로딩하고 작동 챔버 내의 열 유체를 팽창시키는 단계;

- 적어도 하나의 작동 챔버로부터 열 유체를 배출하는 단계(제2 출구(7)에 의해).

바람직하게는 에너지 변환 부재는 하나 이상, 바람직하게는 복수의 블레이드 또는 피스톤 또는 등가 부재를 포함한다.

예를 들어, 구동 유닛은 2행정 엔진 또는 4행정 엔진, 또는 왕복 엔진 또는 로터리 엔진일 수 있다.

예를 들어, 구동 유닛은 흡입 및 압축 단계를 수행하는 압축기와 팽창 및 배출 단계를 수행하는 팽창기로 구성된 열 기관이다. 압축기와 팽창기는 기계적으로 서로 독립적이거나 전송 부재를 통해 연결될 수 있다.

예를 들어 압축기는 다단식 회전식 압축기이고 팽창기는 터빈 팽창기이다.

가능한 실시예에서, 도 3-9에 도시된 것과 같이, 바람직하게는 전술한 적어도 하나의 작동 챔버(3)는 다음을 포함한다:

- 제1 입구(4) 및 제1 출구(5)가 제공되고, 열 유체의 흡입 및 열 유체의 압축이 발생하는 제1 챔버(3A);

- 압축된 열 유체의 로딩, 열 유체의 팽창 및 열 유체의 배출이 일어나는 제2 입구(6) 및 제2 출구(7)가 제공되는 제1 챔버와 별개인 제2 챔버(3B).

실질적으로, 챔버(3)는 2개의 서브-챔버로 분할되고, 각각은 작동 사이클의 각각의 절반을 수행하도록 의도된다.

구동 유닛(1)는 다음과 같은 간헐적 흐름을 갖는 구동 유닛일 수 있다.

- 제1 챔버(3A)는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이며;

- 제2 챔버(3B)는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이다.

대안적으로, 구동 유닛(1)은 연속 흐름을 갖는 구동 유닛이고, 여기서:

- 제1 챔버(3A)는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 압축기를 달성하도록 구성됨;

- 제2 챔버(3B)는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 터빈을 달성하도록 구성된다.

단일 작동 챔버를 갖는 가능한 실시예(도시되지 않음)에서, 제1 및 제2 입구는 서로 일치하고, 제1 및 제2 출구는 서로 일치한다.

종래 기술에서, 적절한 기계적 및 기능적 변형이 있는 일부 공지된 유형의 흡열 엔진(내연 기관 포함)이 구동 유닛(1)으로 사용하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 다음 엔진이 나열된다. :

- 4행정 디젤 왕복 엔진;

- 4행정 오토 왕복 엔진;

- 4행정 방켈 로터리 엔진

- 4행정 준터빈(Quasiturbine) 로터리 엔진(특허 US-2014-0140879-A1);

종래 기술에서, 적절한 기계적 및 기능적 수정이 있는 일부 다른 유형의 발열 엔진(외부 연소 포함)을 구동 유닛(1)로 사용하도록 조정할 수 있다. 비제한적인 예로서, 다음 엔진이 나열된다:

- 동일한 출원인의 명칭으로 WO2015/114602A1 및 WO2019/008457 이미 기술된 바와 같이 단일 환형 실린더 내에서 주기적으로 가변적인 속도로 4개 또는 6개의 슬라이딩가능 피스톤으로 구분되는 흡입-압축 섹션 및 1개 또는 2개의 팽창-배출 섹션으로 형성된 RVE 로터리 엔진;

- 2개의 실린더가 있는 Ericsson 왕복 엔진;

- 하나의 전송 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결된 압축기와 팽창기로 구성된 Wankel 로터리 엔진(특허: US3,426,525);

- 하나의 전송 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결된 압축기와 팽창기로 구성된 팔레트 로터리 엔진(특허: DE4317690A1);

- 압축기 및 팽창기에 의해 형성되고, 하나의 전송 시스템에 의해 서로 기계적으로 연결되는 트레포일 로터리 엔진(US20110259002A1);

- 압축기와 팽창기로 구성되고 적절한 전송 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결되는 RVE 로터리 엔진(특허: WO02084078A1).

- 압축기와 팽창기로 형성되고 적절한 전송 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결되는 스크롤 로터리 엔진(특허: US20050172622A1).

- 압축기와 팽창기에 의해 형성되고 적절한 전송 시스템을 통해 서로 기계적으로 연결된 다단 터빈이 있는 로터리 엔진(특허: WO2012123500A2).

열 기관(200)은 바람직하게는 일정한 각속도에서 입력에서 회전 운동(구동 유닛(1)에 의해 생성됨)을 수용하고, 외부 유틸리티에 전원을 공급하도록 의도된 출력에서 전류를 생성하는 방식으로 발전기(G), 예를 들어, 출력 샤프트(8)와 연결된 교류 발전기를 포함할 수 있다. 발전기(G)는 구동 유닛(특히 팽창 부분에 의해)에 의해 생성된 기계적 작업을 전기 에너지로 변환하도록 구성된다.

발전기는 구동 유닛을 시작하는 초기 단계에서 모터를 시작하는 기능을 수행하도록 배치될 수도 있다.

본 발명의 범위에서, 상기 열 유체는 기체 및 수증기 또는 물을 포함하는 혼합물이다.

상기 기체는 공기 또는 헬륨 또는 수증기 또는 물과 양립할 수 있는 임의의 다른 기체 유체(또는 기체 유체의 혼합물)일 수 있으며 열 기관에 의해 달성되는 열 사이클은 결합된 열 사이클이다.

또한 열 기관의 "휴식" 상태에서 사용된 유체(예: 공기 및 물)는 작동 중에 구동 유닛과 구동 회로 내에서 대기압과 상이한 압력이 있을 수 있고 주변 환경과 동일한 온도에 위치한다.

열 기관은 도시되지 않고 예를 들어 알려진 유형의 적절한 명령 및 조정 장치(예: 적절하게 프로그래밍된 전자 제어 장치)를 포함하는 것으로 관찰된다. 또한, 열 기관은 바람직하게는 작동 사이클의 초기화 및 열 기관의 다양한 구성요소의 시동(구동 유닛의 시동, 히터, 열 유체 순환 등)의 단계를 관리하도록 구성된 시동 수단을 포함한다.

이하, 방법은 본 발명에 따른 열 사이클을 달성하기 위한 방법을 설명한다. 이러한 방법은 열 유체로 작동하며 우선 다음 단계를 포함한다:

- 바람직하게는 본 발명에 따른 열 기관, 예를 들어 도 3-9에 도시된 실시예에 따른 열 기관(200)을 배열하는 단계;

- 구동 유닛(1)을 시동하고, 열 유체의 에너지를 변환하기 위한 부재를 이동시키는 단계;

- 구동 회로에서 열 유체를 가열하기 위해 히터(41)를 활성화하는 단계;

- 작동 사이클을 활성화하는 단계.

바람직하게는, 작동 사이클은 다음의 단계를 포함한다:

- 열 유체를 제1 입구(4)를 통해 작동 챔버(3) 내로(바람직하게는 제1 서브-챔버(3A) 내로) 흡입하는 단계;

- 작동 챔버에서 열 유체를 압축하고 제1 출구(5)에서 열 유체를 주입하는 단계;

- 히터(41)에 의해 구동 회로(10)의 제2 브랜치(12)에서 순환하는 열 유체를 가열하는 단계;

- 제2 입구(6)를 통해 작동 챔버(3)(바람직하게는 제2 서브-챔버(3B) 내)로 열 유체를 로딩하고 작동 챔버(3)에서 열 유체를 팽창시키는 단계;

- 제2 출구(7)를 통해 작동 챔버로부터 열 유체를 배출하는 단계;

열 유체의 흡입, 압축, 로딩 및 배출의 작동 사이클 단계는 열 유체의 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것을 결정한다.

바람직하게는, 방법은 변환 부재에 의해 생성된 기계적 에너지를 출력 샤프트(8)로 전달하는 단계를 포함하며, 출력 샤프트는 바람직하게는 일정한 각속도로 출구에서 회전 운동을 제공한다.

바람직하게는 방법은 다음 단계를 포함한다(도 3-5 및 사이클 작동을 설명하는 파이프의 화살표로 표시된 열 유체 경로 참조).

- 구동 유닛(1)의 제2 출구(7)로부터 배출된 열 유체는 구동 회로(10)의 제1 브랜치(11)의 제2 출구 덕트(17)로 이동하고 기화기(95)의 고온 측을 횡단하고;

- 열 유체는 제 1 브랜치(11)로 계속되어 냉각되는 응축기(43)에 도달하고;

- 열 유체는 구동 유닛의 제1 입구(4)에 도달하기 전에 제1 브랜치(11)로 계속해서 열 유체에 존재하는 물이 응축되고 공기로부터 분리되는 응축 분리기(93)에 도달하고;

- 응축 분리기(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축 수는 펌프(94)에 의해 끌어 당겨져 히터(41)의 류의 제1 출구 덕트(15) 지점에서 제2 브랜치(12)로 흐르는 기화 파이프(20)로 보내지고;

- 기화 파이프(20)에서 순환하는 응축 수는 기화기(95)의 저온 측을 가로지르며, 제2 브랜치(12)로 흐르기 전에 가열되고 기화되고;

- 미리 정해진 양의 수증기가 인젝터(97)에 의해 히터(41)의 상류에 있는 제2 브랜치(12)로 주입되며, 이러한 수증기 양은 구동 유닛(1)의 단위 출력을 증가시킬 수 있고 작동 챔버(3)에 이동 가능하게 수용된 에너지 변환 부재의 윤활을 보장할 수 있다.

바람직하게는, 도 6의 실시예에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 응축 수는 가열 및 기화되는 기화기(95)의 저온 측을 통과한 후 기화 파이프(20)로 계속 유입되어 인젝터(97)의 상류(즉, 기화기(95)와 인젝터 사이)에 위치한 과열기(96)에 도달하여 인젝터(97)에 도달하기 전에 과열되는 방식으로 기화된 응축 수로 열을 전달한다.

바람직하게는, 도 7의 실시예에 따른 방법은 제1 열 회수기(98), 냉각 유닛(2R), 복수의 냉각 파이프 및 냉각 펌프(99)를 포함하는 냉각 회로(60)를 배열하고 다음 단계를 실행하는 것을 제공할 수 있다:

- 저온 냉각 유체는 냉각 유닛(2R)과 상호 작용하여 구동 유닛(1)의 케이스(2)로부터 열을 끌어내어 냉각하고 결과적으로 고온이 된다.

- 고온 냉각 유체는 제1 열 회수기(98)와 상호 작용하여 열을 연소 공기 흐름으로 전달하여 이를 가열하고 결과적으로 냉각되어 저온으로 복귀된다.

- 냉각 회로(60)에서 냉각 유체의 순환을 결정하기 위해 냉각 펌프(99)를 활성화한다.

바람직하게는, 도 8의 실시예에 따른 방법은 냉각 회로(60) 내에 제2 열 회수기(100)를 배열하고 다음 단계를 실행하기 위해 제공될 수 있다:

- 냉각 유닛(2R)에서 저온 냉각 유체는 구동 유닛(1)의 케이스(2)로부터 열을 끌어내어 냉각하고 결과적으로 고온이 된다;

- 제2 열 회수기(100)에서 고온 냉각 유체는 고온 연소 연기로부터 열을 획득하여 이를 냉각하고 결과적으로 추가 온도 상승을 겪는다.

- 제1 열 회수기(98)에서 고온 냉각 유체는 연소 공기 흐름(버너로 들어가기 전)으로 열을 전달하여 가열하고 결과적으로 냉각되어 저온으로 복귀된다.

바람직하게는, 도 9의 실시예에 따른 방법은 보조 열 회수기(101), 복수의 보조 파이프 및 보조 펌프(104)를 포함하는 보조 유압 회로를 배열하고 다음 단계를 실행하기 위해 제공할 수 있다:

- 보조 열 회수기(101)에 의해 연소 연기로부터 일정량의 에너지를 회수하는 단계;

- 보조 회로에서 순환하는 유체에 이러한 에너지를 전달하는 단계;

- 에너지를 보조 용도로 사용하는 단계.

이와 같이 고려된 본 발명은 본 발명의 개념의 범위 내에 모두 속하는 수많은 수정 및 변형이 가능하며, 위에서 언급한 구성 요소는 다른 기술적으로 동등한 요소로 대체될 수 있다.

본 발명은 중요한 이점을 얻는다. 우선, 위의 설명에서 명확하게 나타난 바와 같이, 본 발명은 선행 기술의 단점 중 적어도 일부를 극복할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열 기관 및 상대적 방법은 여러 열원을 사용하고 기계적 에너지(일)를 생성할 수 있는데, 이는 이들이 어느 장소에서나 어떤 용도로든, 바람직하게는 전기 생산을 위해 사용될 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 열 기관은 높은 열역학적 수율과 최적의 중량비를 특징으로 한다.

열역학적 관점에서 볼 때 열 유체에 수증기를 주입하면 마찰과 마모가 감소하고 결과적으로 기계적 수율이 증가하여 구동 유닛의 최적 윤활을 얻을 수 있다.

또한, 열 유체는 구동 유닛에서 팽창하는 열 유체의 유속 및 분자량의 증가로 인해 단위 출력의 증가를 얻을 수 있다. 또한 열 유체에 도입된 물은 흡입 전에 공기(또는 사용된 다른 기체 유체)에서 응축 및 분리되기 때문에 음의 압축 작업이 증가하지 않는다.

또한 기화기는 기화기에 의해 작동되는 에너지 회수에 의해 기화에 의해 흡수된 열량이 보상되기 때문에 전체 수율의 증가를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열 기관은 달성하기 쉬운 단순한 기계적 구조를 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 열 기관은 생산비용이 절감되는 특징이 있다.

Claims (20)

1. 다중 결합 유체로 작동하고 종래 기술의 열 엔진과 함께 사용할 수 있는 SEOL 열역학적 사이클로서:
   a 순환 기체 유체(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 기체)를 흡입하고 압축하는 목적을 갖는 압축기(1');
   b 압축된 기체 유체가 정상 동작과 반대 방향으로 순환하는 것을 방지하는 체크 밸브(6');
   c 압축기(1')에서 나오는 압축 가스를 수용하여 회수 증기 발생기(13')에서 나오는 과열된 수증기와 혼합하기 위한 혼합 박스(8');
   d 혼합 박스(8')에서 나오는 혼합물을 과열시켜 팽창기(3')의 자동 회전을 결정하는 데 필요한 열 에너지"QH"를 제공하는 과열기(10');
   e 과열된 혼합물을 수용하고 팽창시키고, 열 에너지를 제거하고 사이클"LE"의 기계적 작업을 생성할 수 있는 팽창기(3');
   f 팽창기(3')에서 배출된 혼합물에 포함된 대부분의 잔류 열 에너지(QR)를 제거하고 사이클에 다시 도입될 과열된 수증기를 생성하기 위한 회수 증기 발생기(13');
   g 회수 증기 발생기(13')에서 배출되는 저온의 혼합물의 응축을 완료하기 위해 비회수 에너지(QLR)를 분산시키는 목적을 갖는 응축기(15');
   h 혼합물의 기체 부분(공기 및/또는 헬륨 및/또는 다른 호환 가능한 기체)을 액체 부분(응축 수)에서 분리하여 사이클에서 개별적으로 이용될 수 있도록 하는 분리기(17');
   i 분리기(17')로부터 소정량의 응축 수를 흡입하고 고압에서 회수 증기 발생기(13')로 펌핑하는 유량 조절기(21')가 제공되는 계량 펌프(20');
   J 팽창기"ES"에 의해 생성된 기계적 작업"LE"을 전기 에너지로 변환할 수 있고, 열 기관 시동의 초기 단계에서 모터 시동 기능을 수행하기 위한 전기 발전기(4')를 포함하는 SEOL 열역학적 사이클.
2. 제1항에 있어서, 회수 증기 발생기(13')의 존재와 그 기능으로 팽창기(3')에서 배출되는 혼합물에 포함된 잔류 열 에너지(QR)를 회수하고 사이클에 재도입되는 과열된 수증기가 생성되어 회수된 열 에니지를 제공하여 열 기관의 단위 출력과 사이클 자체의 전체 열 생산량이 증가되는 SEOL 열역학적 사이클.
3. 제1항에 있어서, 회수 증기 발생기(13')에 의해 수행되는 2차 기능은 생성되고 사이클에 재도입되는 수증기가 열 기관의 실린더 및 피스톤 윤활을 허용하여 기계적 마찰을 감소시키는 SEOL 열역학적 사이클.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열 에너지의 기계적 변환을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 구동 샤프트(2')에 의해 서로 기계적으로 연결된 다단 압축기(1')와 터빈 팽창기(3')로 구성된 로터리 엔진을 사용하는 SEOL 열역학적 사이클.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열 에너지의 기계적 변환을 위해, 본 출원에 기재된 바와 같이 회수 증기 발생기(13')를 사용할 수 있도록 적절히 수정된, 임의의 하나의 전송 유형에 의해 연결되거나 또는 기계적으로 서로 독립적인 팽창/압축 기능을 수행하는 팽창기(3')에 의해 및 흡입/압축 기능을 수행하는 압축기(1')에 의해 형성된 열 교환기를 사용할 수 있는 SEOL 열역학적 사이클.
6. 열 사이클을 달성하도록 구성된 열 기관(200)으로서, 열 기관은 열 유체로 작동하고, 상기 열 기관은
   - 구동 유닛(1)을 포함하고, 상기 구동 유닛은
   - 내부에서 적어도 하나의 작동 챔버(3)를 형성하는 케이스(2)를 포함하고, 상기 케이스는
   - 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 흡입되는 상기 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제1 입구 덕트(14)와 유체 연통하는 제1 입구(4);
   - 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)로부터 배출되는 압축 상태의 열 유체의 흐름을 이송하기 위하여 제1 출구 덕트(15)와 유체 연통하는 제1 출구(5);
   - 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)에서 팽창되도록 로딩되는 상기 열 유체의 흐름을 수용하기 위해 제2 입구 덕트(16)와 유체 연통하는 제2 입구(6)를 가지며; 상기 구동 유닛은
   - 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)를 빠져나가는 열 유체의 흐름을 방출하기 위해 제2 출구 덕트(17)와 유체 연통하는 제2 출구(7);
   - 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내에 이동 가능하게 수용되고 작동 주기에 따라 상기 열 유동의 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 구성된 상기 열 유체의 에너지를 변환하기 위한 부재;
   - 상기 에너지 변환 부재에 작동 가능하게 연결되고 상기 기계적 에너지를 수용하고 바람직하게는 일정한 각속도로 출구에서 회전 운동을 제공하도록 구성된 출력 샤프트(8)를 포함하고, 상기 열 기관은
   - 상기 제1 입구(4) 및 제2 입구(6) 사이, 상기 제1 출구(5) 및 제2 출구(7) 사이에서 연장되고 상기 제1 입구 덕트(14), 제1 출구 덕트(15), 상기 제2 입구 덕트(16) 및 상기 제2 출구 덕트(17)를 포함하는 구동 회로(10)를 포함하고, 상기 구동 회로(10)는 상기 구동 유닛의 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)를 통한 열 유체 흐름의 연속 사이클을 달성하고, 여기서:
   - 상기 제2 출구 덕트(17)는 구동 유닛의 케이스(2)의 상기 제2 출구(7)에서 시작하여 상기 제1 입구 덕트(14)와 연속적으로 연결됨으로써 종료되고, 구동 회로(10)의 제1 폐쇄된 브랜치(11)를 획득하는 제1 입구 덕트와 제2 출구 덕트, 구동 유닛의 케이스(2)의 제1 입구(4)에서 종료되고,
   - 상기 제1 출구 덕트(15)는 구동 유닛의 케이스(2)의 상기 제1 출구(5)에서 시작하여 상기 제2 입구 덕트(16)와 연속적으로 연결됨으로써 종료되고, 구동 회로(10)의 제2 폐쇄된 브랜치(12)를 획득하는 제1 출구 덕트와 제2 입구 덕트, 구동 유닛의 케이스(2)의 제2 입구(6)에서 종료되고,
   - 구동 회로의 제2 브랜치(12)에서 순환하는 열 회로를 가열하기 위해 제2 입구 덕트(16)와 상기 제1 출구 덕트(15) 사이에 구동 회로(10)의 제2 폐쇄된 브랜치(12)를 따라 작동가능한 히터(41)를 포함하는 열 엔진(200).
7. 제1항에 있어서,
   -제1 브랜치(11) 내에서 순환하는 열 유체를 냉각하도록 구성되고 제1 입구 덕트(14)와 제2 입구 덕트(17) 사이에서 구동 회로(10)의 제1 폐쇄된 브랜치(11)를 따라 개재된 응축기(43);
   - 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 흡입을 위해 제1 입구(4)에 열 유체가 도달하기 전에 열 유체 내의 물이 응축되고 물로부터 분리되는 제1 입구 덕트(14)를 따라 응축기(43)의 하류에 배열되는 응축 분리기(43);
   - 응축 분리기(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축 수를 끌어내고 히터(41)의 상류에 위치된 제1 배출 덕트(15)의 지점에서 이 응축 수를 제2 브랜치(12)로 흐르는 기화 파이프(20)로 이송하는 펌프(94);
   - 구동 유닛(1)의 하류와 응축기(43)의 상류에서 저온 측에서 상기 제2 출구 덕트(17)를 차단하는 방식으로 열 기관에 위치하는 기화기(95)를 포함하고, 상기 기화기(95)는 제2 브랜치(12)로 흐르기 전에 기화 파이프(20)에서 순환하는 응축 수를 가열 및 기화하도록 구성되고;
   - 적어도 하나의 작동 챔버(3)에 이동 가능하게 수용된 상기 에너지 변환 부재의 윤활을 보장하기 위하여 구동 유닛(1)의 동력을 증가시킬 수 있는 미리 정의된 양의 수증기를 히터(41)의 상류에 있는 제2 브랜치(12)로 주입하도록 구성되고 기화 파이프(20)의 단부에 위치된 인젝터(97)를 포함하는 열 엔진(200).
8. 제7항에 있어서, 상기 기화기(95)는 상기 펌프(94)와 상기 인젝터(97) 사이의 저온 측에서 작동가능하게 개재되고, 응축기(43)와 사용된 열 유체를 배출하는 구동 유닛(2)의 제2 출구(7) 사이에서 고온 측 상에서 작동가능하게 개재되어 기화기는 사용된 열 유체로부터 잔류 에너지-열을 획득하고 히터 쪽으로 이동하는 열 유체를 예열하는 데 사용하는 열 엔진(200).
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터는 밀폐된 연소 챔버(40A)을 갖는 버너(40)를 포함하고, 상기 버너는 복수의 연료 유형으로 전력이 공급되도록 구성되고 히터(41)의 작동에 필요한 열 에너지를 히터(41)에 공급하도록 구성되고, 및/또는 상기 히터(41)는 주변 환경으로부터 끌어당겨진 연소 공기(51)를 위한 입구가 제공된 격납 몸체(50)를 포함하고, 상기 버너(40)를 수용하며, 상기 버너는 구동 회로의 제1 폐쇄된 브랜치(11)를 따라 작동가능하게 상기 응축기(43)와 구동 회로의 제2 폐쇄된 브랜치를 따라 작동가능하여 응축기를 통해 상기 제1 브랜치에서 끌어온 열은 버너(40)에 도달하기 전에 연소 공기로 전달되어 제2 브랜치(12)에서 열 유체의 연소 및 가열 공정을 촉진하는 열 엔진(200).
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 인젝터(97)의 상류 및 기화기(95)의 저온 측의 하류의 위치에서 기화 파이프(20)를 차단하도록 구성되고 버너의 고온 연기로부터 에너지를 제거하기 위해 버너(40)의 하류에 위치된 과열기(96)를 포함하고, 상기 과열기(96)는 기화기(95)로부터 출구에서 기화된 응축 수에 버너의 고온 연소 연기로부터 제거된 에너지를 전달하도록 구성되어 응축 수가 인젝터(97)에 도달하기 전에 과열되는 열 엔진(200).
11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 회로로부터 분리된 폐쇄 냉각 회로(60)가 제공되고,
    - 히터 내의 연소 공기 흐름의 방향에 대해 응축기(43)의 하류 및 버너(40)의 상류 위치에서 히터(41)의 격납 몸체(50)에 위치한 제1 열 회수기(98);
    - 구동 유닛(1)의 케이스와 작동적으로 연결된 냉각 유닛(간격 공간(2R));
    - 원형 경로를 형성하기 위해 직렬로 연결되는 복수의 냉각 파이프를 포함하고, 상기 제1 열 회수기(98) 및 상기 냉각 유닛(2R), 상기 냉각 파이프는 일정량의 냉각 유체(바람직하게는 물)를 운반하고 열 엔진 내에 배열되어
    - 저온 냉각 유체가 구동 유닛의 케이스로부터 열을 끌어내어 이를 냉각하고 결과적으로 고온이 되는 상기 냉각 유닛(2R)과 상호작용하고,
    - 고온 냉각 유체가 연소 공기 흐름으로 열을 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 되돌아가는 상기 제1 열 회수기(98)와 상호 작용하며,
    - 상기 냉각 회로에 배치되고 냉각 회로에서 상기 냉각 유체의 순환을 결정하기 위해 상기 복수의 냉각 파이프의 파이프 상에서 작동하는 냉각 펌프(99)를 포함하는 열 엔진(200).
12. 제11항에 있어서, 상기 냉각 회로는 히터의 고온 연소 연기의 출구 경로를 따라 버너(40)의 하류, 바람직하게는 상기 과열기(96)의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치한 제2 열 회수기(100)를 포함하고, 상기 복수의 냉각 파이프는 상기 원형 경로에서, 상기 제1 열 회수기(98), 상기 냉각 유닛(2R) 및 상기 제2 열 회수기(100)를 직렬로 연결하고, 냉각 유체의 이동 방향을 따라 제1 열 회수기(98)의 상류 및 냉각 유닛(2R)의 하류에 개재되어
    - 상기 냉각 유닛(2R)에서, 저온 냉각 유체는 구동 유닛의 케이스로부터 열을 끌어내어 냉각시키고, 결과적으로 고온이 되며;
    - 상기 제2 열 회수기(100)에서, 고온의 냉각 유체는 고온의 연소 연기로부터 열을 얻어 냉각하고, 결과적으로 온도 상승을 겪으며,
    - 상기 제1 열 회수기(98)에서, 고온 냉각 유체는 열을 연소 공기 흐름으로 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 복귀되는 열 엔진(200).
13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 유압 회로를 포함하고, 상기 보조 유압 회로는
    - 히터의 고온 연소 연기의 출구 경로를 따라 버너(40)의 하류, 바람직하게는 상기 과열기(96)의 하류 위치에서 히터의 격납 몸체에 위치한 보조 열 회수기(101);
    - 상기 보조 열 회수기(101)를 가로지르고 하나 이상의 보조 용도, 바람직하게는 공간 난방 설비 및/또는 위생 온수 제조 유닛과 연결되도록 구성된 복수의 보조 파이프;
    - 상기 보조 유압 회로에 배치되고 상기 보조 회로의 순환을 결정하기 위해 상기 복수의 보조 파이프의 파이프에서 작동하는 보조 펌프(104)를 포함하고,
    상기 보조 열 회수기(101)는 연소 연기로부터 에너지를 회수하고 이를 상기 보조 회로에서 순환하는 유체로 전달하도록 구성되며, 상기 에너지는 상기 보조 용도(103)에 이용 가능한 열 엔진(200).
14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 변환 부재는
    - 상기 적어도 하나의 작동 챔버 내로 열 유체를 흡입하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 작동 챔버에서 열 유체를 압축하고 열 유체를 주입하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 작동 챔버에 열 유체를 로딩하고 상기 적어도 하나의 작동 챔버에서 열 유체를 팽창시키는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 작동 챔버로부터 열 유체를 방출하는 단계의 순서를 제공하는 작동 사이클에 따라 에너지 변환 부재가 열 유체의 에너지를 기계 에너지로 변환하도록 구성되는 열 엔진(200).
15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛은 2행정 엔진 또는 4행정 엔진, 또는 왕복 엔진 또는 로터리 엔진이고, 및/또는 상기 구동 유닛은 상기 흡입 및 압축 단계를 수행하는 압축기 및 팽창 및 배출 단계를 수행하는 팽창기, 예를 들어 터빈을 포함하는 열 엔진인 열 엔진(200).
16. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)는:
    - 상기 제1 입구 및 상기 제1 출구가 제공되며, 열 유체의 흡입 및 열 유체의 압축이 수행되는 제1 챔버(3A);
    - 압축된 열 유체의 로딩, 열 유체의 팽창 및 열 유체의 배출이 수행되는 제2 입구 및 제2 출구가 제공되고, 상기 제1 챔버와 분리된 제2 챔버(3B)를 포함하고,
    상기 구동 유닛은 간헐적 흐름을 갖는 구동 유닛이고,
    - 상기 제1 챔버는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이며;
    - 상기 제2 챔버는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 가변 체적을 갖는 작동 챔버이고, 또는 상기 구동 유닛은 연속 흐름을 갖는 구동 유닛이고,
    - 상기 제1 챔버는 유체 흡입 및 유체 압축을 작동하도록 구성된 압축기를 달성하도록 구성되고,
    - 상기 제2 챔버는 유체 팽창 및 유체 배출을 작동하도록 구성된 터빈을 달성하도록 구성되는 열 엔진(200).
17. 제6항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 유체는 기체와 수증기 또는 물을 포함하는 혼합물이고, 상기 기체는 바람직하게는 공기 및/또는 헬륨 및/또는 수증기 또는 물과 양립할 수 있는 다른 기체 유체이고, 열 기관에 의해 달성되는 상기 열 사이클은 조합된 열 사이클이고, 및/또는 열 기관은 발전기(G), 예를 들어 바람직하게는 일정한 각속도에서 상기 회전 운동을 수신하고 외부 유틸리티에 전력을 공급하도록 의도된 전류를 생성하는 방식으로 상기 출력 샤프트와 연결된 알터네이터를 포함하는 열 엔진(200).
18. 열 사이클을 달성하기 위한 방법으로서, 열 유체로 작동하는 방법은:
    - 바람직하게는 제6항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 열 기관(200)을 배열하는 단계;
    - 상기 구동 유닛(1)을 개시하고, 상기 열 유체의 에너지를 변환하기 위해 상기 부재를 이동시키는 단계;
    - 상기 구동 회로(10)에서 열 유체를 가열하기 위해 상기 히터(41)를 작동시키는 단계;
    - 작동 사이클을 활성화하는 단계를 포함하고, 상기 작동 사이클을 활성화하는 단계는
    - 상기 제1 입구(4)를 통해 상기 열 유체를 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 흡입하는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)에서 상기 열 유체를 압축하고 상기 제1 출구(5)로부터 상기 열 유체를 주입하는 단계;
    - 상기 히터(41)에 의해 상기 구동 회로(10)의 상기 제2 브랜치(12)에서 순환하는 열 유체를 가열하는 단계;
    - 상기 제2 입구(6)를 통해 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3) 내로 상기 열 유체를 로딩하고 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)에서 상기 열 유체를 팽창시키는 단계;
    - 상기 제2 출구(7)를 통해 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)로부터 상기 열 유체를 배출하는 단계를 포함하고,
    열 유체를 흡입, 압축, 로딩 및 배출하는 작동 사이클의 단계는 상기 열 유체의 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것을 결정하며; 상기 방법은
    - 상기 변환 부재에 의해 생성된 상기 기계적 에너지를 바람직하게는 일정한 각 속도로 출구에서 회전 운동을 제공하는 상기 출력 샤프트(8)로 전달하는 단계를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    - 구동 유닛(1)의 상기 제2 출구(7)로부터 배출된 열 유체는 구동 회로(10)의 제1 브랜치(11)의 제2 출구 덕트(17)로 이동하고 기화기(95)의 고온 측을 가로지르며;
    - 열 유체는 제1 브랜치(11)로 이동되어 냉각되는 응축기(43)에 도달하고,
    - 열 유체는 열 유체가 구동 유닛(1)의 제1 입구(4)에 도달하기 전에 응축되기 전에 열 유체 내의 물이 응축되고 공기로부터 분리되는 응축 분리기(93)에 도달되며,
    - 응축 분리기(93)에 의해 공기로부터 미리 추출된 응축 수는 끌어 당겨져 히터(41)의 상류에서 상기 제1 출구 덕트(15)의 지점에서 상기 제2 브랜치(12)로 흐르는 기화 파이프(20)로 보내지고,
    - 기화 파이프(20)에서 순환하는 응축 수는 기화기(95)의 저온 측을 가로지르며, 저온 측에서 구동 회로의 상기 제2 브랜치(12)로 흐르기 전에 가열되고 기화되며,
    - 미리 정해진 양의 수증기가 인젝터(97)에 의해 히터(41)의 상류에서 제2 브랜치(12)로 주입되고, 상기 수증기 양은 구동 유닛(1)의 단위 출력을 증가시킬 수 있고, 상기 적어도 하나의 작동 챔버(3)에 이동 가능하게 수용된 상기 에너지 변환 부재의 윤활을 보장하는 방법.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    - 제1 열 회수기(98), 냉각 유닛(2R), 복수의 냉각 파이프 및 냉각 펌프(99)를 포함하는 상기 냉각 회로를 배열하는 단계를 포함하고,
    - 저온 냉각 유체는 냉각 유닛(2R)과 상호 작용하여 구동 유닛의 케이스에서 열을 끌어내어 냉각하고 결과적으로 고온이 되며,
    - 고온 냉각 유체는 제1 열 회수기(98)와 상호 작용하여 열을 연소 공기 흐름으로 전달하고 가열하며 결과적으로 냉각되고 저온으로 복귀되고,
    - 냉각 회로에서 냉각 유체의 순환을 결정하기 위한 냉각 펌프(99)를 작동시키고, 및/또는
    - 냉각 회로에 제2 열 회수기(100)를 배치하는 단계를 포함하고,
    - 상기 냉각 유닛(2R)에서, 저온 냉각 유체는 구동 유닛의 케이스로부터 열을 끌어내어 냉각시키고, 결과적으로 고온이 되며;
    - 상기 제2 열 회수기(100)에서, 고온의 냉각 유체는 고온의 연소 연기로부터 열을 얻어 냉각하고, 결과적으로 온도 상승을 겪으며,
    - 상기 제1 열 회수기(98)에서, 고온 냉각 유체는 열을 연소 공기 흐름으로 전달하여 가열하고 결과적으로 저온으로 복귀되는 방법.

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