KR101347911B1 - Rotary stirling engine for green growth - Google Patents

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KR101347911B1 KR1020110060223A KR20110060223A KR101347911B1 KR 101347911 B1 KR101347911 B1 KR 101347911B1 KR 1020110060223 A KR1020110060223 A KR 1020110060223A KR 20110060223 A KR20110060223 A KR 20110060223A KR 101347911 B1 KR101347911 B1 KR 101347911B1
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Abstract

본 발명은 밀폐된 내부공간 내에 열매체를 저장한 상태에서 주기적으로 가열과 냉각을 연속적으로 가해줌으로써 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 하는 스털링 엔진을 제공한다. 이와 같은 스털링 엔진은 하우징(20)의 내부공간(21)내에서 배플(40)에 의해 구획된 공간에 밀폐되어 수용되는 열매체의 팽창과 수축을 통해 출력축(12)을 회전시키는 동력을 발생시킨다. 따라서, 종래기술에 비해 상대적으로 쉽게 제작할 수 있도록 하고, 원동력을 발생하기 위한 열매체의 관리 및 유지보수가 쉽게 된다. 또한, 열의 순환구조가 단순하게 되므로, 종래기술의 스털링 엔진에 비해 상대적으로 높은 열효율을 기대할 수 있다. The present invention provides a Stirling engine that generates power by using a pressure change generated by continuously applying heating and cooling periodically in a state in which a heat medium is stored in a sealed inner space. Such a Stirling engine generates power to rotate the output shaft 12 through expansion and contraction of the heat medium, which is enclosed in a space partitioned by the baffle 40 in the inner space 21 of the housing 20. Therefore, it is relatively easy to manufacture compared to the prior art, and management and maintenance of the heat medium for generating the driving force is easy. In addition, since the heat circulation structure is simplified, it is possible to expect a relatively high thermal efficiency compared to the Stirling engine of the prior art.

Description

녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진{ROTARY STIRLING ENGINE FOR GREEN GROWTH}ROTARY STIRLING ENGINE FOR GREEN GROWTH}

본 발명은 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 밀폐된 내부공간 내에 열매체를 저장한 상태에서 주기적으로 가열과 냉각을 반복함으로서 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 하는 통상의 스털링 엔진을 개선하여 신재생에너지의 활용분야에서 적극적으로 활용할 수 있도록 하는 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진에 관한 것이다.
The present invention relates to a rotating stirling engine for green growth, and more specifically, to generate power by using a pressure change generated by periodically heating and cooling in a state in which a heat medium is stored in an enclosed interior space. The present invention relates to a rotating sterling engine for green growth that can be actively utilized in the field of new and renewable energy by improving a conventional sterling engine.

환경보호의 필요성에 대한 세계적인 공감대가 형성되면서 녹색성장에 대한 요구가 증가하고 있다. 그리고, 이와 같은 녹색성장은 태양력, 풍력, 수력, 바이오매스(biomass) 등 다양한 분야를 걸쳐 연구되고 있는 (신)재생에너지의 높은 활용을 필요로 하고 있다.
Growing global consensus on the need for environmental protection is increasing the demand for green growth. In addition, such green growth requires high utilization of (new) renewable energy, which is being studied in various fields such as solar power, wind power, hydropower, and biomass.

한편, 본 발명자는 환경오염문제의 대두와 함께 고유가 시대의 지속으로 인해 그 실용성이 높아지게 되었고, 신재생에너지의 활용에 있어서 석유류의 액체연료와 함께 가스연료 및 고체연료를 사용할 수 있을 뿐만아니라 발전소 및 공장의 폐열, 지열, 태양열 등 다양한 에너지를 동력원으로 적용할 수 있는 것으로 기대되는 스털링 엔진(Stirling Engine)에 관심을 가지게 되었다.
On the other hand, the present inventors have become more practical due to the rise of the high oil price with the rise of environmental pollution problems, and in the utilization of new and renewable energy, not only can use gas fuels and solid fuels with petroleum liquid fuels, but also power plants and Interested in the Stirling Engine, which is expected to be able to apply various energy sources such as waste heat, geothermal heat and solar heat of the plant.

이와 같은 스털링 엔진은 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2002-0016696호 "스털링 엔진의 동력 출력 제어 방법", 등록특허공보 등록번호 제10-0699400호 "중첩식 안내 링크 스털링 엔진", 등록번호 제10-0743954호 "스털링 엔진" 및 공개특허공보 공개번호 제10-2006-0111553호 "스털링엔진 어셈블리" 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기본적으로 실린더 내에 디스플레이서(displacer)와 피스톤을 수납하고, 실린더 헤드부와 디스플레이서와의 사이에 구획되는 팽창공간과, 디스플레이서와 피스톤과의 사이에 구획되는 압축공간을 재생기를 통해서 연이어 통하도록 구성되는 재생식 외연기관으로서, 실린더 내의 작동 가스를 팽창공간 측에서 가열하고, 압축공간 측에서 냉각함으로써 동력을 얻는다.
Such a Stirling engine is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0016696 "Power output control method of the Stirling engine", Patent No. 10-0699400 "Nested guide link Stirling engine", Registration No. 10- As disclosed in 0743954 " Sterling Engine " and Published Patent Publication No. 10-2006-0111553 " Sterling Engine Assembly " and the like, the displacer and the piston are basically stored in the cylinder, A regenerative external combustion engine configured to communicate an expansion space partitioned between a displacer and a compression space partitioned between a displacer and a piston through a regenerator, wherein a working gas in the cylinder is heated on the expansion space side, Power is obtained by cooling on the compression space side.

그러나, 이와 같은 스털링 엔진은 피스톤의 관성 모멘트에 의하여 작동시 진동이 발생하고, 피스톤 접촉부에서 마찰 및 누설, 복잡한 구동기구에 의한 제작비 상승 등 기계적이고 경제적인 문제점이 있다. 특히, 에너지 밀도가 낮은 저온도의 열원에서 작동되는 스털링 엔진에 있어서는 마찰손실의 최소화와 고속회전이 중요한데, 왕복동 형태의 엔진을 채택할 경우에는 상기의 기계적 특성이 중요한 장애요인으로 되고 있다.
However, such a Stirling engine has vibrations during operation due to the moment of inertia of the piston, and there are mechanical and economic problems such as friction and leakage at the piston contact portion and an increase in manufacturing cost due to a complicated driving mechanism. In particular, minimizing frictional losses and high-speed rotation are important in Stirling engines operating in low-temperature heat sources with low energy density, and the mechanical properties of the reciprocating engines are important obstacles.

한편, 미국특허공보 특허번호 제4,044,559호 "ROTARY CLOSED SERIES CYCLE ENGINE SYSTEM"은 하우징내에서 구동축(drive shaft)에 베인(vane)이 둘레로 설치되는 로터(rotor)가 편심되어 결합되도록 하고, 이 하우징에 가열측 매니폴드(hot side manifold)와 냉각측 매니폴드(cool side manifold)를 결합시켜 가열된 가스가 가열측 매니폴드를 통해 하우징으로 유입되어 베인을 밀면서 로터를 회전시켜 냉각측 매니폴드를 통해 외부로 흐르는 작동에 의해 로터에 맞물려 있는 구동축이 회전되도록 하는 기술을 제안하고 있다.
On the other hand, US Patent Publication No. 4,044,559 "ROTARY CLOSED SERIES CYCLE ENGINE SYSTEM" is to allow the rotor (vane) is installed eccentrically coupled to the drive shaft (drive shaft) in the housing, this housing The hot side manifold and the cool side manifold are coupled to the heated gas into the housing through the heated side manifold, and the rotor is rotated while pushing the vanes through the cooling side manifold. A technique for rotating the drive shaft engaged with the rotor by an externally flowing operation is proposed.

이와 같은 스털링 기관은 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1998-048337호 "회전형 내연기관" 및 제10-2005-0032151호 "회전형 가변익 내연기관" 등에서 언급하고 있는 바와 같은 베인형 모터를 응용하여 제안된 기술이다. 그러나, 이와 같은 스털링 기관은 하우징의 외측에 가열 부분과 냉각 부분을 설치하여 가스의 흐름이 가열 부분으로부터 하우징로 흘러 베인을 이동시키고 냉각 부분으로 배출됨으로써 구동축을 회전시키도록 하는데 있어서 안정된 흐름을 유지하기 불가능하거나 어려운 문제점이 있다. 예컨대, 이와 같이 제안된 스털링 기관은 가열 부분으로부터 하우징내로 유입되는 가스의 압이 냉각 부분으로 작용하도록 하는 흐름을 지속적으로 제공할 수 없는 문제점이 있기 때문이다.
Such a Stirling engine uses vane-type motors as mentioned in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-048337 "Rotary Internal Combustion Engine" and 10-2005-0032151 "Rotary Variable-wing Internal Combustion Engine". It is a proposed technique. However, such a Stirling engine is provided with a heating part and a cooling part on the outside of the housing so that a flow of gas flows from the heating part into the housing to move the vanes and discharge into the cooling part to maintain a stable flow in rotating the drive shaft. There are impossible or difficult problems. For example, the proposed Stirling engine has a problem in that the pressure of the gas flowing into the housing from the heating portion cannot continuously provide a flow for acting as the cooling portion.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 밀폐된 내부공간 내에 열매체를 저장한 상태에서 주기적으로 가열과 냉각을 반복함으로서 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 하는 통상의 스털링 엔진을 개선함으로써 발생되는 진동과 마찰 손실을 효과적으로 줄일 수 있도록 하여 신재생에너지의 활용분야에서의 활용도를 더욱 높일 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and the power is generated by using the pressure change generated by repeating the heating and cooling periodically in a state in which the heat medium is stored in the sealed inner space. By improving the conventional Stirling engine, it is possible to effectively reduce the vibration and friction loss generated by providing a new type of rotational Stirling engine for green growth that can be further utilized in the field of renewable energy. For the purpose of

특히, 본 발명은 종래 베인 모터의 원리를 적용한 스털링 엔진 시스템을 탈피하여 종래기술에 비해 상대적으로 쉽게 제작할 수 있도록 하고, 원동력을 발생하기 위한 열매체의 관리 및 유지보수가 쉽도록 하며, 열효율을 더욱 높게 기대할 수 있는 새로운 형태의 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In particular, the present invention is to avoid the Stirling engine system applying the principle of the conventional vane motor to be relatively easy to manufacture compared to the prior art, to facilitate the management and maintenance of the heating medium for generating the motive force, and to increase the thermal efficiency higher It aims to provide a rotating stirling engine for a new type of green growth that can be expected.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 밀폐된 내부공간(21) 내에 열매체를 저장한 상태에서 가열과 냉각을 을 연속적으로 가해줌으로써 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 하는 스털링 엔진에 있어서, 내면(22)과 외면(24)을 가지고, 상기 내면(22)으로 둘러 쌓이는 내부공간(21)이 형성되도록 하며, 발생된 동력이 외부로 전달되도록 하는 출력축(12)이 기준 중심축(CL)상에서 편심(Δℓ)되도록 배치되어 외측으로 연장되게 결합되며, 상기 내부공간(21)내에 저장되는 열매체가 외부로 누출되지 않도록 하는 밀폐하는 하우징(20)과; 상기 하우징(20)내에서 상기 출력축(12)에 결합되는 로터(30) 및; 상기 로터(30)의 둘레에 걸쳐 등간격으로 배치되어 결합됨으로써 상기 내부공간(21)이 구획되어 서로 균등한 유체가 수용되도록 하고, 상기 로터(30)의 중심(C2)에 대해 반경방향으로 가변가능하도록 결합됨으로써 상기 하우징(20)의 내면(22)에 대해 밀착된 상태를 유지하도록 하여 서로 구획되어 수용되는 유체가 다른 구획된 공간으로 흐르지 않도록 하는 배플(40)을 포함하여; 상기 하우징(20)의 외면(24)에 상기 기준 중심축(CL)을 중심으로 가열과 냉각이 작용되도록 함으로써, 상기 하우징(20)의 내부공간(21)내에 밀폐 수용된 열매체의 팽창 및 수축을 통해 상기 배플(40)을 밀어서 상기 로터(30)를 통해 상기 출력축(12)이 회전되는 동력을 얻을 수 있도록 한다.
According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention uses the pressure change generated by continuously applying heating and cooling in the state in which the heat medium is stored in the sealed inner space 21 generates power In the Stirling engine, the output shaft 12 having an inner surface 22 and an outer surface 24, the inner space 21 surrounded by the inner surface 22 is formed, and the generated power is transmitted to the outside. A housing 20 arranged to be eccentric on the reference central axis CL and extending outwardly, and sealed to prevent leakage of the heat medium stored in the inner space 21 to the outside; A rotor (30) coupled to the output shaft (12) in the housing (20); The inner space 21 is partitioned by being coupled at equal intervals over the circumference of the rotor 30 so as to accommodate the fluids that are equal to each other and vary radially with respect to the center C2 of the rotor 30. And a baffle (40) coupled so as to maintain a close contact with the inner surface (22) of the housing (20) so that fluids partitioned and received in one another do not flow into other compartments; By heating and cooling the outer surface 24 of the housing 20 about the reference central axis CL, through the expansion and contraction of the heat medium sealed in the inner space 21 of the housing 20 The baffle 40 is pushed to obtain the power to rotate the output shaft 12 through the rotor 30.

이와 같은 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진에서 상기 로터(30)는 상기 로터 중심(C2)의 반경방향으로 평행한 형성되는 리세스(36)를 구비하고, 상기 배플(40)은 일측이 상기 하우징(20)의 내면(22)에 밀착되고 타측이 상기 로터(30)의 리세스(36)로 삽입되어 상기 로터(30)에 반경방향으로 슬라이딩가능하도록 결합되는 블레이드(42) 및, 상기 리세스(36)내에 설치되어 상기 블레이드(42)가 상기 하우징(20)의 내면(22)으로 향하는 탄성이 작용되도록 하는 탄성체(44)를 구비할 수 있다.
In the rotary stirling engine for green growth according to the present invention, the rotor 30 is provided with a recess 36 formed in parallel in the radial direction of the rotor center (C2), the baffle 40 is One side is in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 and the other side is inserted into the recess 36 of the rotor 30 and the blade 42 coupled to the rotor 30 to be slidable in the radial direction and And an elastic member 44 installed in the recess 36 to allow elasticity of the blade 42 toward the inner surface 22 of the housing 20.

이와 같은 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진은 상기 기준 중심축(CL)을 중심으로 상기 하우징(20) 외측 둘레의 공간을 분할하여 가열작용을 위한 영역(61)과 냉각작용을 위한 영역(61')이 분할되도록 하는 열교환 분할부재(60)를 더 구비할 수 있다.
The rotating stirling engine for green growth according to the present invention divides the space around the outer side of the housing 20 about the reference central axis CL to provide a region 61 for heating and cooling. A heat exchange dividing member 60 may be further provided to divide the region 61 ′.

이와 같은 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진에서 상기 하우징(20)은 상기 외면(24)으로부터 반경방향으로 돌출되어 형성되고, 서로 균일한 간격으로 이격되어 설치되는 다수개의 방열핀(28, 72)을 더 구비할 수 있다.
In the rotating stirling engine for green growth according to the present invention, the housing 20 is formed to protrude radially from the outer surface 24 and is provided with a plurality of heat dissipation fins 28 spaced apart from each other at uniform intervals. 72) may be further provided.

본 발명에 의한 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진에 따르면, 열매체를 순환시켜서 출력축(구동축)을 회전시키는 동력을 발생시키는 종래기술의 스털링 엔진과 달리 하우징(20)의 내부공간(21)내에서 배플(40)에 의해 구획된 공간에 밀폐되어 수용되는 열매체의 팽창과 수축을 통해 출력축(12)을 회전시키는 동력을 발생시키게 되므로, 종래기술에 비해 상대적으로 쉽게 제작할 수 있도록 하고, 원동력을 발생하기 위한 열매체의 관리 및 유지보수가 쉽게 된다. 또한, 열의 순환구조가 단순하게 되므로, 종래기술의 스털링 엔진에 비해 상대적으로 높은 열효율을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진은 압축비를 감소시킬 수 있고, 조절할 수 있으므로, 고정도 밀폐의 문제점을 어느 정도 극복할 수 있다.
According to the rotational Stirling engine for green growth according to the present invention, unlike the prior art Stirling engine that generates power to circulate the heat medium to rotate the output shaft (drive shaft), the baffle in the inner space 21 of the housing 20 Since it generates power to rotate the output shaft 12 through the expansion and contraction of the heat medium is enclosed in the space partitioned by 40, to make it relatively easy to manufacture compared to the prior art, and to generate a driving force Easy management and maintenance of the heating medium. In addition, since the heat circulation structure is simplified, it is possible to expect a relatively high thermal efficiency compared to the Stirling engine of the prior art. In addition, the rotatable Stirling engine for green growth according to the present invention can reduce the compression ratio and can be adjusted, so that the problem of high precision sealing can be overcome to some extent.

도 1 본 발명의 기술사상에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면;
도 2는 도 1에서 라인 A-A'을 따라 절취한 상태를 보여주는 개략적인 단면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면;
도 4는 도 3에서 보인 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진의 개략적인 사시도;
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면;
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면;
도 7은 도 6에서 보인 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진의 개략적인 사시도이다. 1 is a view showing a radial cut of the rotary stirling engine for green growth according to the technical idea of the present invention;
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state taken along the line AA ′ in FIG. 1;
3 is a view showing a radially cut rotatable Stirling engine for green growth according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a schematic perspective view of a rotary stirling engine for green growth shown in FIG. 3;
5 is a view showing a radially cut rotatable Stirling engine for green growth according to another embodiment of the present invention;
6 is a view showing a radially cut rotatable Stirling engine for green growth according to another preferred embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a schematic perspective view of a rotary stirling engine for green growth shown in FIG. 6.

도 1 본 발명의 기술사상에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에서 라인 A-A'을 따라 절취한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a radially cut rotatable Stirling engine for green growth according to the technical idea of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a state cut along the line A-A 'of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 열매체를 순환시키는 종래기술의 스털링 엔진과 달리 밀폐된 공간내에서의 열매체의 팽창과 수축을 통해 출력축을 회전시키기 위한 동력을 얻는 것을 기술적 특징으로 한다.
1 and 2, the rotational Stirling engine 10 for green growth according to the present invention, unlike the prior art Stirling engine for circulating the heat medium, the output shaft through the expansion and contraction of the heat medium in the sealed space It is a technical feature to obtain the power for rotating.

이와 같은 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 하우징(20)에 의해 형성되는 밀폐된 내부공간(21)을 배플(40)에 의해 구획하는 동시에 열매체가 균일하게 배분되도록 하여 기준 중심축(CL)을 중심으로 가열과 냉각이 작용되도록 함으로써, 하우징(20)의 내부공간(21)내에 밀폐 수용된 열매체의 팽창 및 수축을 통해 배플(40)을 밀어서 로터(30)를 통해 출력축(12)이 회전되는 동력을 얻도록 한다.
The rotating stirling engine 10 for green growth according to the present invention divides the sealed inner space 21 formed by the housing 20 by the baffle 40 and at the same time distributes the heat medium uniformly. By heating and cooling around the reference central axis CL, the baffle 40 is pushed through the rotor 30 through the expansion and contraction of the heat medium enclosed in the inner space 21 of the housing 20. Let (12) get the power to rotate.

좀 더 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 하우징(20), 로터(rotor; 30) 및 배플(baffle; 40)을 구비하여 밀폐된 내부공간(21) 내에 열매체를 저장한 상태에서 가열과 냉각을 반복함으로서 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 한다.
More specifically, referring to FIGS. 1 and 2, the rotatable stirling engine 10 for green growth according to the present invention includes a housing 20, a rotor 30, and a baffle 40. Thus, power is generated by using a pressure change generated by repeating heating and cooling in a state in which the heat medium is stored in the sealed inner space 21.

이때, 본 발명에 따른 스털링 엔진은 밀폐된 공간내에서의 열매체의 팽창과 수축을 통해 출력축을 회전시키기 위한 동력을 얻기 위해 특별히 설계된 하우징(20)을 갖는다. 즉, 하우징(20)은 내면(22)과 외면(24)을 가지고, 내면(22)으로 둘러쌓이는 내부공간(21)이 형성되도록 하며, 발생된 동력이 외부로 전달되도록 하는 출력축(12)이 기준 중심축(CL)상에서 편심(Δℓ)되도록 배치되어 외측으로 연장되게 결합{즉, 출력축(12) 및 로터(30)의 중심(C2)은 하우징(20)의 중심(C1)으로부터 Δℓ만큼 편심되어 있다}되며, 내부공간(21)내에 저장되는 열매체가 외부로 누출되지 않도록 하는 밀폐한다. 이와 같은 하우징(20)은 반경방향으로의 단면(길이방향에 대하여 수직되는 단면)이 원형, 타원형 등을 가질 수 있으나, 바람직하게는 원형을 갖도록 한다. 또한, 이와 같은 하우징(20)은 길이방향으로 다양한 길이를 갖도록 형성될 수 있고, 하나의 출력축(12)에 다수개의 하우징(20; 물론 다른 구성요소들도 포함)이 결합되는 형태로도 구성할 수 있는 것이다.
At this time, the Stirling engine according to the present invention has a housing 20 specially designed to obtain power for rotating the output shaft through expansion and contraction of the heat medium in the closed space. In other words, the housing 20 has an inner surface 22 and an outer surface 24, an inner space 21 surrounded by the inner surface 22 is formed, and an output shaft 12 for transmitting the generated power to the outside is provided. It is arranged so as to be eccentric (Δℓ) on the reference center axis (CL) and coupled to extend outward (that is, the center (C2) of the output shaft 12 and the rotor 30 is eccentric by Δℓ from the center (C1) of the housing 20 The heat medium stored in the inner space 21 is sealed so that it does not leak to the outside. Such a housing 20 may have a circular cross section (cross section perpendicular to the length direction) in a radial direction, but may have a circular shape, an oval shape, or the like. In addition, such a housing 20 may be formed to have various lengths in the longitudinal direction, and may also be configured such that a plurality of housings 20 (also including other components) are coupled to one output shaft 12. It can be.

한편, 도시하지는 않았지만, 이와 같은 하우징(20)에는 베어링 등 출력축(12), 로터(20) 및 배플(40)을 회동가능하도록 지지하고, 실(seal) 등 내부에 수용되는 열매체의 밀폐를 위한 구성 및 이들이 결합되는 구조가 형성될 것인데, 이와 같은 회동지지구조 및 밀폐구조는 이 분야에서 이미 알려진 다양한 종류의 기술을 필요에 따라 선택적으로 사용할 수 있을 것이다.
Although not shown, the housing 20 supports the output shaft 12 such as a bearing 12, the rotor 20, and the baffle 40 so as to be rotatable, and for sealing the heat medium housed inside the seal. The configuration and the structure in which they are coupled will be formed, such a pivoting support structure and a hermetic structure may be selectively used according to the needs of various kinds of techniques already known in the art.

본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에서 로터(30)는 하우징(20)내에서 출력축(12)에 결합된다. 즉, 출력축(12)과 로터(30)는 동일한 회전 중심(C2)을 갖는다. 이와 같은 로터(30)는 배플(40)의 설치구조를 형성하고, 열매체의 작동력이 배플(40)에 작용되었을 때 그 작용력이 출력축(12)으로 효과적으로 전달되도록 한다. 그리고, 로터(30)는 길이방향으로 평행하게 결합되는 출력축(12)에 회전력을 전달하기 위한 세레이션(serration), 스플라인(SPLINE), 키(key) 등 다양한 기술을 적용하여 이루어질 수 있는 것이다.
In the rotary stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment, the rotor 30 is coupled to the output shaft 12 in the housing 20. That is, the output shaft 12 and the rotor 30 have the same rotation center C2. Such a rotor 30 forms an installation structure of the baffle 40, and when the actuation force of the heat medium is applied to the baffle 40, the action force is effectively transmitted to the output shaft 12. In addition, the rotor 30 may be formed by applying various techniques such as a serration, a spline, a key for transmitting rotational force to the output shaft 12 coupled in parallel in the longitudinal direction.

본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에서 로터(30)에 결합되는 배플(40)은 로터(30)의 둘레에 걸쳐 등간격으로 배치되어 결합됨으로써, 내부공간(21)이 구획되어 서로 균등한 열매체가 수용되도록 한다. 그리고, 로터(30)의 중심(C2)에 대해 반경방향으로 가변가능하도록 결합됨으로써, 하우징(20)의 내면(22)에 대해 밀착된 상태를 유지하도록 하여 서로 구획되어 수용되는 유체가 다른 구획된 공간으로 흐르지 않도록 한다. 이와 같은 배플(40)은 로터(30)에 대해 반경방향으로 탄성적으로 하우징(20)의 내면(22)에 밀착된 상태를 지속적으로 유지하도록 하여, 각 구획의 열매체가 다른 구획으로 넘어가는 것을 방지하도록 한다.
In the rotary stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment, the baffle 40 coupled to the rotor 30 is disposed at equal intervals over the circumference of the rotor 30 to be coupled to the inner space 21. This compartment is divided so that the heat medium equal to each other is received. In addition, by being coupled so as to be variable in the radial direction with respect to the center (C2) of the rotor (30), to maintain the state in close contact with the inner surface (22) of the housing 20 is partitioned with each other and the fluid contained therein is partitioned Do not flow into space. Such a baffle 40 is to maintain the state in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 elastically in the radial direction with respect to the rotor 30, it is possible that the heat medium of each compartment is transferred to another compartment Prevent it.

한편, 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에 사용되는 열매체는 헬륨, 수소 등과 같이 질량이 가벼운 분자의 기체가 적용되는 것이 바람직할 것이지만, 본 발명의 기술 사상 아래 설계자 또는 사용자의 필요에 따라 다양한 압축비로 설정되어 필요한 열매체, 배플(40)의 개수를 설정하여 적용할 수 있는 것이다. 이때, 구획되는 공간의 용적비가 높을수록 변동하는 압력의 차가 크게 되어 배플(40)과 하우징(20) 내면(22)에서의 밀폐력이 떨어지게 됨으로 가능한 한 용적비는 작게 하는 것이 바람직하고, 편심량(Δℓ)은 클수록 효율을 좋아진다.
On the other hand, the heat medium used in the rotational Stirling engine 10 for green growth according to the present invention, it is preferable to apply a gas of light weight molecules such as helium, hydrogen, etc., designers or users under the technical spirit of the present invention According to the needs of the various compression ratio is set to the required number of heating medium, the baffle (40) can be applied. At this time, the higher the volume ratio of the space to be partitioned, the larger the difference in the fluctuations in pressure, the lower the sealing force at the inner surface 22 of the baffle 40 and the housing 20, so that the volume ratio is preferably as small as possible, and the eccentric amount (ΔL) The larger is, the better the efficiency is.

이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 하우징(20)의 외면(24)에 기준 중심축(CL)을 중심으로 가열과 냉각이 작용되도록 함으로써, 하우징(20)의 내부공간(21)내에 밀폐 수용된 열매체의 팽창 및 수축을 통해 배플(40)을 밀어서 로터(30)를 통해 출력축(12)이 회전(도 1의 점선 화살표 방향)되는 동력을 얻게 된다.
Through such a configuration, the rotary stirling engine 10 for green growth according to the present invention allows the heating and cooling to be applied to the outer surface 24 of the housing 20 about the reference central axis CL. By pushing the baffle 40 through expansion and contraction of the heat medium enclosed in the inner space 21 of 20), the output shaft 12 is rotated through the rotor 30 (in the direction of the dotted arrow in FIG. 1) to obtain power.

이와 같은 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 밀폐된 정해진 공간내에서 기준 중심축(CL)을 중심으로 일측은 외부로부터 열(가열 작용)을 받아 팽창하는 과정(도 1에서 오른쪽)을 갖게 되고, 타측은 외부로 열(냉각 작용)을 빼앗겨 수축되는 과정(도 1에서 왼쪽)을 밟게 된다. 이때, 열매체가 수용되는 구획된 공간은 기준 중심축(CL)을 중심으로 팽창되는 부분(가열 영역)과 수축되는 부분(냉각 영역)이 서로 대칭되는 구조를 갖고, 출력축(12)이 편심된 상태{이때, 편심 방향은 수축하는 부분으로 이루어지도록 한다; 즉, 도 1 및 2에서 보는 바와 같이, 외부로 열을 빼앗겨 수축되는 과정(냉각 영역)을 지나는 기준 중심축(CL)상에 위치된다}를 가지게 되므로, 출력축(12)의 회전방향은 편심된 방향으로 이루어지게 되어 결국 가열시키는 부분에서 냉각시키는 부분으로의 회동을 갖게 되는 것이다.
Rotating Stirling engine 10 for green growth according to the present invention is a process of expanding by receiving heat (heating action) from the outside about a reference central axis (CL) in a closed fixed space (Fig. 1). In the right side), and the other side is deprived of heat (cooling action) to the outside and undergoes a process of contraction (left in FIG. 1). In this case, the partitioned space in which the heat medium is accommodated has a structure in which a portion (heating region) and a portion (cooling region) that are expanded about the reference central axis CL are symmetric with each other, and the output shaft 12 is eccentric. {The eccentric direction is made up of the contracting part; That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the rotational direction of the output shaft 12 is eccentric because it is located on the reference center axis CL passing through the process of losing heat to the outside (the cooling region). It will be made in the direction to eventually have a rotation from the heating portion to the cooling portion.

이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 열매체를 순환시키기 위한 구성을 갖지 않으므로, 구조가 매우 단순하게 된다. 따라서, 필요에 따라서 출력축(12)의 길이방향으로 스털링 엔진(10)의 길이 또는 개수를 용이하게 조절하여 용량을 변화시킬 수 있으므로, 다양한 환경에 용이하게 적용할 수 있는 것이다. 특히, 열매체를 순환시키기 위한 배관이 필요없게 됨으로, 장치의 간단화와 더불어 유지보수의 편리성을 높이고, 열효율의 상승을 기대할 수 있다.
Through such a configuration, the rotary sterling engine 10 for green growth according to the present invention does not have a configuration for circulating a heat medium, so that the structure becomes very simple. Therefore, since the capacity can be changed by easily adjusting the length or number of the Stirling engine 10 in the longitudinal direction of the output shaft 12 as needed, it can be easily applied to various environments. In particular, since the piping for circulating the heat medium is not necessary, it is possible to simplify the apparatus, increase the convenience of maintenance, and increase the thermal efficiency.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 스털링 엔진의 구성 및 작용, 종래기술 및 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 3 to 7. On the other hand, in the drawings, the illustration and detailed description of parts commonly known through the configuration and operation of the Stirling engine, those skilled in the art and related fields are omitted, and illustrated and described with reference to the parts related to the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에서 보인 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진의 개략적인 사시도이다.
FIG. 3 is a diagram illustrating a radially cut rotatable Stirling engine for green growth according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic perspective view of the rotatable Stirling engine for green growth shown in FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 하우징(20), 로터(rotor; 30) 및 배플(baffle; 40)을 구비하여 밀폐된 내부공간(21) 내에 열매체를 저장한 상태에서 가열과 냉각을 반복함으로서 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 한다.
3 and 4, the rotatable stirling engine 10 for green growth according to the preferred embodiment of the present invention includes a housing 20, a rotor 30, and a baffle 40. Power is generated by using a pressure change generated by repeating heating and cooling in a state in which the heat medium is stored in the sealed inner space 21.

이때, 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에서 하우징(20)은 내면(22)과 외면(24)을 가지고, 내면(22)으로 둘러쌓이는 내부공간(21)이 형성되도록 하며, 발생된 동력이 외부로 전달되도록 하는 출력축(12)이 기준 중심축(CL)상에서 편심(Δℓ)되도록 배치되어 외측으로 연장되게 결합되며, 내부공간(21)내에 저장되는 열매체가 외부로 누출되지 않도록 하는 밀폐한다. 본 실시예에서 하우징(20)은 반경방향으로의 단면이 원형으로 형성된다.
At this time, in the rotary stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment, the housing 20 has an inner surface 22 and an outer surface 24, and an inner space 21 surrounded by the inner surface 22 is formed. The output shaft 12 is disposed so as to be eccentric (Δℓ) on the reference center axis CL to extend outward, and the heat medium stored in the inner space 21 is transferred to the outside. Seal to prevent leakage. In this embodiment, the housing 20 has a circular cross section in the radial direction.

그리고, 로터(30)는 하우징(20)내에서 출력축(12)에 결합된다. 이 로터(30)는 출력축(12)과 동일한 회전 중심(C2)을 가지므로, 로터(30)의 중심(C2)은 하우징(20)의 중심(C1)으로부터 Δℓ만큼 편심되어 있다. 이와 같은 로터(30)는 배플(40)의 설치구조를 형성하고, 열매체의 작동력이 배플(40)에 작용되었을 때 그 작용력이 출력축(12)으로 효과적으로 전달되도록 한다. 본 실시예에서 로터(30)는 출력축(12) 둘레로 안정적인 두께를 갖도록 결합되는 허브(32)와, 이 허브(32)로부터 로터 중심(C2)의 반경방향으로 평행하게 돌출되어 형성되는 다수개의 보스(34)로 이루어진다. 이때, 각 보스(34)에는 로터 중심(C2)의 반경방향으로 평행하게 리세스(36)가 형성되는데, 이 리세스(36)에는 배플(40)이 삽입되어 결합되도록 함으로써, 배플(40)을 안정적으로 지지하도록 한다.
The rotor 30 is coupled to the output shaft 12 in the housing 20. Since the rotor 30 has the same rotational center C2 as the output shaft 12, the center C2 of the rotor 30 is eccentrically by ΔL from the center C1 of the housing 20. Such a rotor 30 forms an installation structure of the baffle 40, and when the actuation force of the heat medium is applied to the baffle 40, the action force is effectively transmitted to the output shaft 12. In this embodiment, the rotor 30 has a hub 32 coupled to have a stable thickness around the output shaft 12 and a plurality of hubs protruding in parallel in the radial direction of the rotor center C2 from the hub 32. It consists of a boss 34. At this time, each boss 34 is formed with a recess 36 in parallel in the radial direction of the center of the rotor C2, the baffle 40 by inserting the baffle 40 is coupled to the recess 36, Support it stably.

한편, 본 실시예에서 배플(40)은 로터(30)의 둘레에 걸쳐 등간격으로 배치되어 결합됨으로써, 내부공간(21)이 구획되어 서로 균등한 열매체가 수용되도록 한다. 그리고, 로터(30)의 중심(C2)에 대해 반경방향으로 가변가능하도록 결합됨으로써, 하우징(20)의 내면(22)에 대해 밀착된 상태를 유지하도록 하여 서로 구획되어 수용되는 유체가 다른 구획된 공간으로 흐르지 않도록 한다. 특히, 본 실시예에서 배플(40)은 블레이드(42)와 탄성체(44)로 이루어진다. 여기서 블레이드(42)는 일측이 하우징(20)의 내면(22)에 밀착되고 타측이 로터(30)의 리세스(36)로 삽입되어 로터(30)에 반경방향으로 슬라이딩가능하도록 결합된다. 그리고, 탄성체(44)는 리세스(36)내에 설치되어 블레이드(42)가 하우징(20)의 내면(22)으로 향하는 탄성이 작용되도록 하는데, 본 실시예는 스프링을 적용한 예를 보이고 있다. 이와 같은 배플(40)은 열매체에 의해 회전될 때 로터(30)에 대해 반경방향으로 탄성적으로 하우징(20)의 내면(22)에 밀착된 상태를 지속적으로 유지하도록 하여, 각 구획의 열매체가 다른 구획으로 넘어가는 것을 방지하도록 한다.
On the other hand, in the present embodiment, the baffles 40 are arranged at equal intervals over the circumference of the rotor 30 so as to be coupled, so that the inner space 21 is partitioned so that the same heat medium is accommodated. In addition, by being coupled so as to be variable in the radial direction with respect to the center (C2) of the rotor (30), to maintain the state in close contact with the inner surface (22) of the housing 20 is partitioned with each other and the fluid contained therein is partitioned Do not flow into space. In particular, the baffle 40 in this embodiment consists of a blade 42 and an elastic body 44. Here, the blade 42 is in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 and the other side is inserted into the recess 36 of the rotor 30 is coupled to the rotor 30 to be slidable in the radial direction. In addition, the elastic body 44 is installed in the recess 36 so that the elasticity of the blade 42 toward the inner surface 22 of the housing 20 is applied. This embodiment shows an example in which a spring is applied. The baffle 40 as described above is such that the heat medium of each compartment is continuously maintained in a state of being in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 elastically radially with respect to the rotor 30 when rotated by the heat medium. Prevent it from moving to other compartments.

한편, 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)의 회전의 이론적 근거는 기체상태방정식(PV=nRT)에 근거한다. 즉, 본 실시예에서 열의 이동량은 하우징(20)의 기준 중심축(CL)을 기준으로 하여 하우징(20) 일측 및 타측으로 들어오고 나가는 열량은 같으며, 미세한 온도차에도 움직이게 하기 위하여 배플(40)에 의해 구획된 각 공간은 일정한 양의 기체(열매체)로 채워져 있고, 온도차가 극심한 경우에는 각 구획된 공간당 일정한 양의 기체가 채워지지 않더라도 회전은 하지만, 그 힘이 일정하지 않아 불규칙한 진동에 따라 회전하게 되며, 또한 적은 온도차에서는 결국 회전하다 멈추게 된다. 따라서, 각 공간당 일정한 양의 기체가 채워져 있으며, 상기 일정한 양이란 압력에 부피를 곱한 값이 같다(PV=일정)는 것을 의미한다.
On the other hand, the theoretical basis of the rotation of the rotary stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment is based on the gas state equation (PV = nRT). That is, in this embodiment, the amount of heat moving is equal to the amount of heat entering and exiting one side and the other side of the housing 20 based on the reference central axis CL of the housing 20, and the baffle 40 is moved to move even a minute temperature difference. Each space partitioned by is filled with a certain amount of gas (heat medium), and if the temperature difference is extreme, even though a certain amount of gas is not filled in each compartment, the space is rotated, but the force is not constant. It also rotates and eventually stops rotating at low temperature differences. Therefore, a certain amount of gas is filled in each space, and the constant amount means that the pressure multiplied by the volume is the same (PV = constant).

본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 기준 중심축(CL)을 기준으로 하우징(20) 일측 및 타측의 온도차에 따른 각 공간에 압력차에 의하여 구동되어 동력을 발생하게 된다. 그리고, 압력차는 배플(40)에 의해 구획된 공간에서 하우징(20) 내면(22)로부터 편심량(Δℓ)에 해당하는 면적의 곱으로 힘이 나타난다. 따라서, 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)의 구동력은 편심량(Δℓ)과 길이 방향으로의 내측공간(21)의 폭으로 형성되는 면적과 기준 중심축(CL)의 좌측과 우측의 평균압력차의 곱으로 나타낼 수 있고, 회전모멘트는 이 값에 하우징(20) 내면(22)로부터 편심량(Δℓ)을 대비하였을 때 그 중간에서부터 로터(30)의 중심(C2)까지의 거리를 곱한 것이 된다.
The rotary stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment is driven by a pressure difference in each space according to a temperature difference between one side and the other side of the housing 20 based on the reference center axis CL to generate power. do. The pressure difference is represented by the product of the area corresponding to the amount of eccentric Δℓ from the inner surface 22 of the housing 20 in the space partitioned by the baffle 40. Therefore, the driving force of the rotary sterling engine 10 for green growth according to the present embodiment is the area formed by the eccentric amount Δℓ and the width of the inner space 21 in the longitudinal direction and the left side of the reference central axis CL. It can be expressed as the product of the average pressure difference on the right side and the rotational moment is the value from the middle to the center C2 of the rotor 30 when the value of the eccentricity Δℓ is compared with this value from the inner surface 22 of the housing 20. It is multiplied by the distance.

즉, In other words,

힘이 작용되는 면적 = (큰반경-작은반경) × 폭(하우징 길이)Area where force is applied = (large radius-small radius) × width (housing length)

힘 = 좌우측 평균 압력차Force = left and right mean pressure difference

팔길이 = ( 편심량(Δℓ) + 작은반경) 이므로 Arm length = (eccentricity (Δℓ) + small radius)

회전 모멘트 = (큰반경-작은반경) × 폭 × 좌우측 평균 압력차 × 평균반경( 편심량(Δℓ) + 작은반경)Rotation moment = (large radius-small radius) × width × left and right average pressure difference × average radius (eccentricity (Δℓ) + small radius)

으로 나타낼 수 있는 것이다.
It can be represented as.

다시, 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)의 작용을 보면, 먼저 본 실시예에서 하우징(20)의 좌측의 구획된 공간(S1)은 가열 영역에 해당하고, 우측의 구획된 영역(S2)은 냉각 영역에 해당된다. 이때, 가열 영역의 구획된 공간(S1)에서 내부 밀폐된 열매체(가스)는 하우징(20)의 좌측으로부터 열을 받으므로 온도가 증가되고 압력이 증가되는데, 여기서 가열 영역의 구획된 공간(S1)의 경계를 형성하는 두 블레이드(42a, 42b)의 면적 차이가 발생되어 회전은 면적이 큰 블레이드(42a)의 방향으로 이루어지게 된다.
Referring again to FIG. 3, referring to the operation of the rotatable sterling engine 10 for green growth according to the present embodiment, first, the partitioned space S1 on the left side of the housing 20 in the present embodiment is a heating area. The partitioned area S2 on the right side corresponds to the cooling area. At this time, the heat-sealed heat medium (gas) in the partitioned space (S1) of the heating zone receives heat from the left side of the housing 20, so that the temperature is increased and the pressure is increased, where the partitioned space (S1) of the heating zone An area difference between the two blades 42a and 42b forming a boundary of the edge is generated, so that rotation is made in the direction of the blade 42a having a large area.

그리고, 하우징(20) 내부의 상측 중앙 영역에서는 하우징(20) 타측에서 이루어지는 냉각 작용에 의해 팽창된 열매체의 압력이 점차 감소하기 시작하고, 냉각 영역의 구획된 공간(S2)에서는 열이 급속히 냉각되어 열매체의 압력이 감소하게 된다. 따라서, 냉각 영역의 구획된 공간(S2)의 경계를 형성하는 두 블레이드(42c, 42d)의 면적 차이가 발생되어 회전은 면적이 작은 배플(42d) 방향으로 회전하게 된다.
In addition, in the upper center region inside the housing 20, the pressure of the thermal medium expanded by the cooling action on the other side of the housing 20 gradually decreases, and heat is rapidly cooled in the partitioned space S2 of the cooling region. The pressure of the heating medium is reduced. Therefore, an area difference between the two blades 42c and 42d forming the boundary of the partitioned space S2 of the cooling area is generated, so that the rotation is rotated in the direction of the baffle 42d having a small area.

이와 같이, 가열 영역의 구획된 공간(S1)과 그 근접 공간, 냉각 영역의 구획된 공간(S2)과 그 근접 공간이 하나의 흐름으로 압력 편차를 발생시킴으로써 로터(30)가 연속적으로 회전하게 되고, 이로 인해 출력축(12)의 연속적인 회전을 구현하여 동력을 발생하게 된다.
As such, the rotor 30 rotates continuously by generating a pressure deviation between the partitioned space S1 of the heating zone and its adjacent space, the partitioned space S2 of the cooling zone and its adjacent space in one flow. As a result, power is generated by implementing continuous rotation of the output shaft 12.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 반경방향으로 절단하여 보여주는 도면이며, 도 7은 도 6에서 보인 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진의 개략적인 사시도이다.
5 is a view showing a radial cut of the rotary sterling engine for green growth according to another preferred embodiment of the present invention, Figure 6 is a rotary sterling for green growth according to another preferred embodiment of the present invention FIG. 7 is a diagram illustrating the engine cut in a radial direction, and FIG. 7 is a schematic perspective view of a rotating Stirling engine for green growth shown in FIG. 6.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 열교환 분할부재(60) 및 방열핀(28)을 더 구비하여 열효율을 높이도록 할 수 있는데, 이 실시예와 같은 스털링 엔진(10)은 석유화학 플랜트의 정제시설에서 발생되는 폐열, 화력 발전소의 폐 수증기, 원자력 발전소의 방열 등을 사용한 발전설비에 적용할 수 있는 것이다.
Referring to FIG. 5, the rotatable stirling engine 10 for green growth according to another exemplary embodiment of the present invention may further include a heat exchange dividing member 60 and a heat dissipation fin 28 to increase thermal efficiency. The Stirling engine 10 as in this embodiment is applicable to power generation facilities using waste heat generated in the refinery of petrochemical plants, waste steam of thermal power plants, heat dissipation of nuclear power plants, and the like.

이와 같은 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에서 열교환 분할부재(60)는 기준 중심축(CL)을 중심으로 하우징(20) 외측 둘레의 공간을 분할하여 가열작용을 위한 영역(61)과 냉각작용을 위한 영역(61')이 분할되도록 한다. 그리고, 방열핀(28)는 다수개가 하우징(20)에 설치되어 형성되는데, 이 다수개의 방열핀(28)은 하우징(20)의 외면(24)으로부터 반경방향으로 돌출되어 형성되고, 서로 균일한 간격으로 이격되어 설치된다.
In the rotary stirling engine 10 for green growth, the heat exchange split member 60 divides the space around the outer side of the housing 20 about the reference central axis CL and the area 61 for the heating operation. Allow the region 61 'for cooling to be divided. In addition, a plurality of heat dissipation fins 28 are formed by being installed in the housing 20. The plurality of heat dissipation fins 28 are formed to protrude radially from the outer surface 24 of the housing 20, and at equal intervals from each other. It is installed spaced apart.

본 실시예의 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)의 열교환 분할부재(60)는 하우징(20) 외부 둘레에 가열 또는 냉각을 통해 하우징(20)내의 열매체와 열교환하기 위한 유체가 유입될 수 있는 영역(61, 61')이 형성되는 외통(62)과, 이 외통(62) 내부에서 기준 중심축(CL)을 기준으로 좌/우측간 분리된 영역(61, 61')을 형성하는 분리벽(64)으로 이루어진다. 그리고, 다수개의 방열핀(28)은 하우징(20)의 외면(24)으로부터 반경방향으로 돌출되어 형성된다.
The heat exchange split member 60 of the rotatable stirling engine 10 for green growth of the present embodiment may introduce a fluid for exchanging heat with the heat medium in the housing 20 through heating or cooling around the outside of the housing 20. The outer cylinder 62 in which the regions 61 and 61 'are formed, and the partition wall which forms the separated region 61 and 61' between the left and right sides with respect to the reference center axis CL in the outer cylinder 62 inside. It consists of 64. In addition, the plurality of heat dissipation fins 28 are formed to protrude radially from the outer surface 24 of the housing 20.

이와 같은 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)에서 열교환 분할부재(60)를 통해 흐르는 유체는 기준 중심축(CL)을 기준으로 하우징(20) 좌측에 뜨거운 유체가 길이방향으로 흐르고, 우측에 차가운 유체는 길이방향으로 흐르게 되므로, 다수개의 방열핀(28)은 길이방향으로 평행하게 형성된다.
In the rotating stirling engine 10 for green growth, the fluid flowing through the heat exchange split member 60 flows in a longitudinal direction to the left side of the housing 20 based on the reference central axis CL, and on the right side. Since the cool fluid flows in the longitudinal direction, the plurality of heat radiation fins 28 are formed in parallel in the longitudinal direction.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 도 5에서 예시한 스털링 엔진(10)과 유사하게 열교환 분할부재(60)를 구비하여 이루어지는데, 가열작용을 위한 영역(61)과 냉각작용을 위한 영역(61')이 분할되도록 하되 유체가 유입될 수 있는 영역이 제한되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 직사광선이 내려쬐며 공기의 온도가 상대적으로 낮은 사막, 복사열이 강하고 기온이 찬 곳 등에 적용할 수 있는 것이다.
6 and 7, the rotatable stirling engine 10 for green growth according to the present embodiment includes a heat exchange split member 60 similarly to the stirling engine 10 illustrated in FIG. 5. In this case, the region 61 for heating and the region 61 'for cooling are divided, but the region into which the fluid can be introduced is not limited. The rotary stirling engine 10 for green growth is applicable to a place where the direct sunlight is lowered and the air temperature is relatively low, where the radiant heat is strong and the temperature is cold.

이와 같은 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)의 열교환 분할부재(60)는 기준 중심축(CL)을 기준으로 가열작용을 위한 영역(61)과 냉각작용을 위한 영역(61')이 분할되도록 하는 분리벽(74)이 설치되어 이 분리벽(74)을 기준으로 각 영역에서 하우징(20) 전체적으로 유체가 작용되도록 한다. 이와 같은 본 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진(10)은 하우징(20)의 외면(24)에 기준 중심축(CL)과 평행하게 배치되는 방열핀(72)이 설치되어 열교환율을 높이도록 한다.
The heat exchange split member 60 of the rotatable sterling engine 10 for green growth according to the present embodiment is a region 61 for heating and a region for cooling based on the reference central axis CL. A partition wall 74 is provided to allow the 61 'to be divided so that fluid is applied to the entire housing 20 in each region based on the partition wall 74. The rotatable sterling engine 10 for green growth according to the present embodiment has heat dissipation fins 72 disposed on the outer surface 24 of the housing 20 in parallel with the reference central axis CL, thereby improving heat exchange rate. Increase it.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
As described above, the rotatable Stirling engine for green growth according to a preferred embodiment of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is only an example and is within the scope without departing from the spirit of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the art.

10 : (녹색성장을 위한 회전형) 스털링 엔진
12 : 출력축 20 : 하우징
21 : 내부공간 22 : 내면
24 : 외면 28, 72 : 방열핀
30 : 로터 36 : 리세스
40 : 배플 42 : 블레이드
44 : 탄성체 60 : 열교환 분할부재
61 : 가열작용을 위한 영역
61' : 냉각작용을 위한 영역
CL : 기준 중심축10: Stirling engine (rotary for green growth)
12: output shaft 20: housing
21: inside space 22: inside
24: outer surface 28, 72: heat radiation fin
30: rotor 36: recess
40: baffle 42: blade
44: elastic body 60: heat exchange partition member
61: area for heating
61 ': area for cooling
CL: Reference center axis

Claims (4)

밀폐된 내부공간(21) 내에 열매체를 저장한 상태에서 가열과 냉각을 연속적으로 가해줌으로써 발생되는 압력 변화를 이용하여 동력이 발생되도록 하는 스털링 엔진에 있어서,
내면(22)과 외면(24)을 가지고, 상기 내면(22)으로 둘러 쌓이는 내부공간(21)이 형성되도록 하며, 발생된 동력이 외부로 전달되도록 하는 출력축(12)이 기준 중심축(CL)상에서 편심(Δℓ)되도록 배치되어 외측으로 연장되게 결합되며, 상기 내부공간(21)내에 저장되는 열매체가 외부로 누출되지 않도록 하는 밀폐하는 하우징(20)과;
상기 하우징(20)내에서 상기 출력축(12)에 결합되는 로터(30) 및;
상기 로터(30)의 둘레에 걸쳐 등간격으로 배치되어 결합됨으로써 상기 내부공간(21)이 구획되어 서로 균등한 열매체가 수용되도록 하고, 상기 로터(30)의 중심(C2)에 대해 하우징(20)의 내면방향으로 가변가능하도록 슬라이딩 결합됨으로써 상기 하우징(20)의 내면(22)에 대해 밀착된 상태를 유지하도록 하여 서로 구획되어 수용되는 유체가 다른 구획된 공간으로 흐르지 않도록 하는 배플(40)을 포함하여;
상기 하우징(20)의 외면(24)에 상기 기준 중심축(CL)을 중심으로 가열과 냉각이 작용되도록 함으로써, 상기 하우징(20)의 내부공간(21)내에 밀폐 수용된 열매체의 팽창 및 수축을 통해 상기 배플(40)을 밀어서 상기 로터(30)를 통해 상기 출력축(12)이 회전되는 동력을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진.
In the Stirling engine that generates power by using a pressure change generated by continuously applying heating and cooling in a state in which the heat medium is stored in the sealed inner space 21,
An output shaft 12 having an inner surface 22 and an outer surface 24, the inner space 21 surrounded by the inner surface 22, and the generated power transmitted to the outside is a reference central axis CL. A housing 20 which is disposed to be eccentric on the top and coupled to extend outwardly, and seals the heat medium stored in the inner space 21 to prevent leakage to the outside;
A rotor (30) coupled to the output shaft (12) in the housing (20);
The inner space 21 is partitioned by being coupled at equal intervals over the circumference of the rotor 30 so as to accommodate the heat medium equal to each other, and the housing 20 with respect to the center C2 of the rotor 30. And a baffle 40 which is slidably coupled in an inner surface direction of the housing 20 so as to maintain a state of being in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 so that fluids partitioned and received therefrom do not flow into other compartments. So;
By heating and cooling the outer surface 24 of the housing 20 about the reference central axis CL, through the expansion and contraction of the heat medium sealed in the inner space 21 of the housing 20 Rotating sterling engine for green growth, characterized in that to obtain the power to rotate the output shaft 12 through the rotor 30 by pushing the baffle (40).
제 1 항에 있어서,
상기 로터(30)는 상기 로터 중심(C2)의 반경방향으로 평행한 형성되는 리세스(36)를 구비하고,
상기 배플(40)은 일측이 상기 하우징(20)의 내면(22)에 밀착되고 타측이 상기 로터(30)의 리세스(36)로 삽입되어 상기 로터(30)에 반경방향으로 슬라이딩가능하도록 결합되는 블레이드(42) 및,
상기 리세스(36)내에 설치되어 상기 블레이드(42)가 상기 하우징(20)의 내면(22)으로 향하는 탄성이 작용되도록 하는 탄성체(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진.
The method of claim 1,
The rotor 30 has a recess 36 formed in parallel in the radial direction of the rotor center (C2),
The baffle 40 is coupled to the one side is in close contact with the inner surface 22 of the housing 20 and the other side is inserted into the recess 36 of the rotor 30 to slidably radially to the rotor 30. Blade 42,
Rotating sterling for green growth, characterized in that it is provided in the recess 36, the blade 42 has an elastic body 44 for the elastic action to the inner surface 22 of the housing 20 is applied. engine.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기준 중심축(CL)을 중심으로 상기 하우징(20) 외측 둘레의 공간을 분할하여 가열작용을 위한 영역(61)과 냉각작용을 위한 영역(61')이 분할되도록 하는 열교환 분할부재(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진.
3. The method according to claim 1 or 2,
The heat exchange dividing member 60 divides the space around the outer side of the housing 20 about the reference central axis CL to divide the region 61 for heating and the region 61 'for cooling. Rotary sterling engine for green growth, characterized in that it further comprises.
제 3 항에 있어서,
상기 하우징(20)은 상기 외면(24)으로부터 반경방향으로 돌출되어 형성되고, 서로 균일한 간격으로 이격되어 설치되는 다수개의 방열핀(28, 72)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 녹색성장을 위한 회전형 스털링 엔진.
The method of claim 3, wherein
The housing 20 is formed to protrude radially from the outer surface 24, and further comprises a plurality of heat dissipation fins (28, 72) spaced apart at equal intervals from each other for green growth, characterized in that Typical Stirling Engine.
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