KR0127652Y1 - 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스털링 엔진, 벌마이어 히트펌프등과 같은 외연기관에 관한 것으로써, 특히 디스플레이셔(13)에 의해서 고온공간부(11)가 형성되는 실린더부재 (10)와, 상기 실린더부재(10)에 일단부가 접속되어 상기 고온공간부(11)로 가스가 이동되도록 가이드하는 고온열교환기(20)와, 상기 고온열교환기 (20)로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 화염을 발생시키는 버너부 (3)로 이루어진 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 있어서, 상기 버너부(3)로부터 발생되는 화면에 의해 고온의 복사열을 발산하여 상기 고온열교환기(20)로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 상기 실린더부재(10)의 상부에 고착된 제1복사수단(1)과, 상기 제1복사수단 (1)의 복사열에 의해 변환된 고온가스가 이동되도록 가이드하는 상기 고온 열교환기(20)로 재차 복사열이 발산되도록 상기 고온열교환기(20)의 외주에 고착된 제2복사수단(2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 관한 것으로써 고온열교환기로 복사열을 보다 효율적으로 공급하여 외연기관의 효율을 향상시키고 콤팩트한 외연기관을 제작할 수 있다는 효과가 있다.

Description

외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치

제1도는 종래예에 외연기관의 일부를 도시한 단면도.

제2도는 본 고안에 적용되는 복사수단이 배설된 외연기관의 일부를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1복사수단 2 : 제2복사수단

3 : 버너부 4 : 선회기

5 : 공기예열기 6 : 단열부재

10 : 실린더부재 11 : 고온공간부

12 : 중온공간부 13 : 디스플레이셔

20 : 고온열교환기 21 : 고온재생기

22 : 중온열교환기

본 고안은 스털링(stirling) 엔진, 벌마이어 히트 펌프등과 같은 외연기관(外撚機關)에 관한것으로써, 특히 외연기관의 고온열교환기로 열전달을 촉진시켜서 외연기관의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 관한것이다.

일반적으로, 스털링, 엔진, 벌마이어 히트 펌프등과 같은 외연기관의 효율을 향상시키기 위한 외연기관의 고온열교환기는 여러가지 종류로 다양하게 제안되어 있다.

이와같이 제안된 외연기관의 고온열교환기의 일예로써는, 일본국에서 1985년 3월 30일자로 출원되어서 1986년 10월 8일자로 공개된 일본국 특허출원공개 소61-226458호가 있다.

즉, 일본국 특허출원공개 소61-226548호에 개시된 외연기관의 고온열교환기는 제1도에 도시한 바와같이, 실린더(11')의 상부에 원통형상의 폴라즈부재(12')(13')를 내외 2중으로 설치하고, 상기 폴라즈부재(12')(13')의 사이에는 작동가스를 가열시키는 히터(14')를 설치하며, 상기 내외 2중의 폴라즈부재(12')(13')사이에 고온 연소가스를 공급하는 버너(21')를 설치하고, 연소가스가 폴라즈부재(12')(13')를 통과하여 배기되며, 상기 폴라즈부재(12')(13')의 복사열에 의해 상기 히터(14')를 가열하는 것을 특징으로 하는 외연기관의 고온열교환기임을 알 수 있습니다.

상기와 같은 구성된 종래예에 의한 외연기관의 고온열교환기는, 버너(21')로부터 공급된 연소가스가 내측 폴라즈부재(12')와 외측 폴라즈부재(13')로 배기되고, 내측 폴라즈부재(12')와 외측 폴라즈부재(13')는 연소가스에 의해 가열되어서 고온으로 되어 복사열을 히터(14')로 공급한다.

이로 인해서 히터(14')의 내부를 유동하는 작동가스가 열이 고열로 되는 것이다.

즉, 종래예에 의한 외연기관의 고온열교환기는 복사열로 인해서 외연기관의 효율을 어느 정도 향상시킬 수 있다는 효과가 있으나, 실린더(11')의 상부에 2중의 원통형상의 배설된 폴라즈부재(12')(13')로 인해 외연기관의 크기가 대형화되는 것은 물론이고, 내측 폴라즈부재(12')에 의해 사공간(死空間)이 형성되어 외연기관의 효율을 보다 향상시키지 못한다는 등의 여러가지 문제점들이 있었다.

본 고안은 상술한 여러가지 문제점들을 감안해서 이루어진것으로써, 본 고안의 목적은 고온 열교환기로 보다 높은 복사열이 공급되도록 하여서 외연기관의 크기를 소형화할 수 있는 외연기관의 고온 열교환기 전열촉진장치를 제공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치는, 디스플레이셔에 의해서 고온공간부가 형성되는 실린더부재와, 상기 실린더부재에 일단부가 접속되어 상기 고온공간부로 가스가 이동되도록 가이드하는 고온열교환기와, 상기 고온열교환기로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 화염을 발생시키는 버너부로 이루어진 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 있어서, 상기 버너부로부터 발생되는 화염에 의해 고온의 복사열을 발산하여 상기 고온열교환기로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 상기 실린더부재의 상부에 고착된 제1복사수단과, 상기 제1복사수단의 복사열에 의해 변환된 고온가스가 이동되도록 가이드하는 상기 고온열교환기로 재차 복사열이 발산되도록 상기 고온열교환기의 외주에 고착된 제2복사수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의하면 고온열교환기로 보다 높은 복사열이 공급되어 외연기관의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

제2도는 본 고안에 적용되는 복사수단이 배설된 외연기관의 일부를 도시한 단면도이다.

제2도에 있어서, (10)은 실린더부재로써, 그 내부는 디스플레이셔(13)에 의해서 고온공간부(11)와 중온공간부(12) 그리고 도시되지 않은 저온공간부가 구획된다.

또, 상기 실린더부재(10)의 외측에는 다수의 중온핀부재 및 중온접속관으로 이루어져 난방출력을 발생시키는 중온열교환기(22)가 배설되고, 상기 중온열교환기(22)의 상부에는 열용량이 큰 금속망등으로 형성되어 상기 중온열교환기(22)가 난방출력을 발생하도록 열을 흡수 혹은 방출하는 고온재생기(21)가 배설되어 있다.

또한, 상기 실린더부재(10)와 상기 고온재생기(21)와의 사이에는, 헬륨 혹은 수소등의 가스 (이하, '가스'라 한다)가 상기 실린더부재(10)의 고온공간부(11)와 상기 고온재생기(21)로 이동되도록 가이드하는 고온열교환기(20)가 배설된다.

즉, 상기 고온열교환기(20)의 일단부는 상기 실린더부재(10)의 상부에 접속되고 상기 고온열교환기(20)의 타단부는 상기 고온재생기(21)에 접속되어서, 상기 고온열교환기(20)는 가스가 상기 고온재생기(21) 혹은 상기 실린더부재(10)의 고온공간부(11)로 이동되도록 가이드한다.

또, 상기 실린더부재(10)의 상부 대체로 중앙에는, 다공질금속(多孔質金屬, Porous Media) 또는 세라믹 재질로 이루어지고 대체로 원추형상으로 형성된 제1복사수단(1)이 고착되어서 후술하는 버너부로부터 발생되는 화염에 의해 복사열을 발산한다.

또한, 상기 고온열교환기(20)의 외측에는, 상기 제1복사수단(1)의 재질과 동일한 다공질 금속 또는 세라믹 재질로 이루어지고 대체로 원통형상으로 형성된 제2복사수단(2)이 고착되어서 후술하는 버너로부터 발생되는 화염에 의해 복사열을 발산한다.

한편, 그림에서 (3)은 화염을 발생시키는 버너부이고, (4)는 상기 버너부(3)가 화염을 발생시키도록 공기를 공급하는 선회기이며, (5)는 상기 선회기(4)로 공급되는 공기를 예열시키는 공기예열기이다.

또, 상기 선회기(4)의 하부 및 상기 공기예열기(6)의 외측에는 단열부재(6)가 각각 배설되어 있다.

다음은, 상기와 같은 구성된 본 고안에 의한 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치의 작용효과를 상세히 설명한다.

외연기관이 가동되면 도시되지 않은 공기유입구를 통해서 외부의 공기가 공기예열기(5)로 공급되고, 이 공기예열기(5)로 공급된 공기는 공기예열기(5)에 의해서 고온의 공기(약300℃~500℃)로 되어서 선회기(4)에 의해 연소실 내부로 유입된다.

또, 상기 선회기(4)에 의해 연소실 내부로 유입된 공기는 버너부(3)의 연소노즐을 통해서 유입된 가스(LPG 혹은 도시가스)와 혼합되어 화염을 형성시킨다.

즉, 상기 버너부(3)에 의해 연소실 내부에는 화염이 형성되고, 상기 버너부(3)에 의해 형성된 화염은 상기 실린더부재(10)에 상부에 고착된 제1복사수단(1)과 고온열교환기(20)의 외측에 배설된 제2복사수단(2)을 가열하게 된다.

또, 상기 버너부(3)에 의해 가열된 상기 제1복사수단(1)과 상기 제2복사수단(2)은 고온 (약500℃~600℃)으로 유지되면서 강한 복사열을 상기 고온열교환기(20)로 발산하므로써 상기 고온열교환기(20)로 흐르는 가스는 고온가스로 변환되게 된다.

이때, 상기 제1복사수단(1)은 다공질금속 또는 세라믹 재질의 원추형상으로 형성되어서 상기 고온열교환기(20)로 복사열을 용이하게 발산시킴은 물론 특정부위의 국소가열로 인한 핫 스포트(HOT SPOT)를 방지한다.

또, 상기 제1복사수단(1)이 내장된 연소실 공간은 일정한 연료입력하에서 연소실 열부하(Kw/m³.atm)를 크게 증가할 수 있으므로 연소실 내부 온도를 고온으로 유지시킨다.

즉, 상기 제1복사수단(1) 및 제2복사수단(2)로부터 발산되는 복사열에 의해서 상기 고온열교환기(20)로 흐르는 가스가 고온가스로 변환되어서 상기 실린더부재(100)의 고온공간부(11) 혹은 상기 고온재생기(21)로 원활하게 공급되므로써 외연기관의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1복사수단(1)의 내장된 연소실의 내부에는 사공간(死空間)이 존재치 않으므로 외연기관의 크기를 보다 소형화하여 콤팩트(COMPACT)하게 제작할 수 있는 것이다.

앞에서 설명한 바와같이 본 고안에 의한 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 의하면, 고온열교환기로 복사열을 보다 효율적으로 공급하여 고온열교환기의 내부로 이동되는 가스를 보다 높은 고온가스로 변환시켜 외연기관의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 것은 물론 제작시 콤팩트(COMPACT)한 외연기관을 제작할 수 있다는 매우 실용적인 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 디스플레이셔(13)에 의해서 고온공간부(11)가 형성되는 실린더부재(10)와, 상기 실린더부재(10)에 일단부가 접속되어 상기 고온공간부(11)로 가스가 이동되도록 가이드하는 고온열교환기(20)와, 상기 고온열교환기(20)로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 화염을 발생시키는 버너부(3)로 이루어진 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치에 있어서, 상기 버너부(3)로부터 발생되는 화염에 의해 고온의 복사열을 발산하여 상기 고온열교환기(20)로 이동되는 가스가 고온가스로 변환되도록 상기 실린더부재(10)의 상부에 고착된 제1복사수단(1)과, 상기 제1복사수단(1)의 복사열에 의해서 변환된 고온가스가 이동되도록 가이드하는 상기 고온 열교환기(20)로 재차 복사열이 발산되도록 상기 고온열교환기(20)의 외주에 고착된 제2복사수단(2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 외연기관의 고온 열교환기 전열촉진장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1복사수단(1)은, 상기 고온열교환기(20)로 복사열이 용이하게 발산되도록 원추형상으로 형성되고 다공질금속(Porous Media) 또는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 외연기관의 고온열교환기 전열촉진장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2복사수단(2)은 다공질금속(Porous Media) 또는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 외연기관의 고온열교환기의 전열촉진장치.