KR20130010655A

KR20130010655A - 스터링 엔진의 실린더장치

Info

Publication number: KR20130010655A
Application number: KR1020110071425A
Authority: KR
Inventors: 김희근
Original assignee: 메탈젠텍 주식회사
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-29

Abstract

본 발명은 실린더 내부의 압력변화에 의해 동력을 발생시키는 스터링 엔진에있어서 실린더의 효율적인 냉각기능으로 저온의 공기를 히터 헤드장치의 고온팽창실린더부내에 공급되도록 하여 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 스터링 엔진으로서, 실린더장치(200)는 실린더(210)의 내부 둘레에 일정간격으로 단위 냉각실(211)을 길이방향으로 형성하고 각 단위 냉각실(211)이 외측에서 합체하도록 형성하는 연통 냉각실(212)을 일체로 형성하여 냉각실(211,212)에 냉각수의 순환으로 실린더(210)에 발생하는 열을 냉각시키어 저온의 공기를 히터 헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101)내에 공급되도록 함으로써 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

스터링 엔진의 실린더장치{Cylinder apparatus for stirling engine}

본 발명은 실린더 내부의 압력변화에 의해 동력을 발생시키는 스터링 엔진에서 실린더의 효율적인 냉각기능으로 저온의 공기를 히터 헤드부에 구성된 고온팽창실린더부 내에 공급되도록 하여 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 스터링 엔진의 실린더장치에 관한 것이다.

일반적으로 스터링 엔진은 실린더 내부의 에어가 팽창 및 수축시 일어나는 압력변화를 이용하여 동력을 얻는 장치로서,

종래의 스터링 엔진은 고온부와 저온부의 온도차가 현저하지 못하여 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 압축실의 저온 에어가 팽창실에 유입될 때 내부의 열에 의해 충분히 팽창하지 못하게 되므로써 디스플레이서에 가해지는 압력이 낮아 엔진의 출력이 저하되는 요인이 되고 있으며, 이는 디스플레이서의 외주면에 더욱 열을 높여야 하고 이를 유지시키는데 상당한 어려움이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명인이 발명인으로 선출원된 특허출원 10-2009-0078223호가 소개된바, 그 구성을 간략히 살펴보면,

도 1에서와 같이, 스터링 엔진은 히터헤드장치(10)의 외표면부에 외부발열체(산업용 폐열, 가스가열기구, 전기가열기구등)의 가열에 의하여 디스플레이서(21)가 내장된 고온팽창실린더부의 내부기체가 고온으로 가열되어 상기 디스플레이서(21)를 피스톤(22)방향으로 밀어주게 하는 히터 헤드장치(10)와.

상기 히터헤드장치(10)의 고온팽창실린더부내에서 팽창압력에 의해 작동되면서 피스톤(22)에 압력을 가하게 되는 디스플레이서(21)를 구비한 실린더장치(20)와,

상기 실린더장치(20)의 저온압축실린더부에 내장된 피스톤(22)에 의한 전후진 작동을 회전운동으로 전환시키는 크랭크 장치(30)로 이루어진다.

상기 실린더장치(20)는 냉각상태를 유지할수 있도록 실린더 몸체의 둘레에 자켓(23)을 별도로 형성하여 자켓(23)내부로 냉각수가 순화되도록 구성하고 있다.

그러나 상기 자켓(23)을 형성하기 위해 실린더의 외부 둘레에 감싸면서 형성하기 때문에 누수가 되지 않도록 밀폐시키기가 상당히 용이하지 못하여 사용하는 과정에서 누수의 우려가 클 뿐만 아니라 실린더의 벽체가 두껍기 때문에 내부까지 냉각효과가 충분히 이루어지지 않아 저온의 공기를 지속적으로 히터 헤드장치(10)에 공급하지 못하여 디스플레이서(21)에 가해지는 팽창압력의 감소로 효율적인 출력을 얻지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로,

실린더의 내부 둘레에 구획되는 다수의 냉각실을 갖도록 하여 실린더에 발생하는 열을 냉각시키어 저온의 공기를 히터 헤드장치에 지속적으로 공급되도록 하여 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 하는 스터링 엔진의 실린더장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스터링 엔진은,

스터링 엔진의 실린더장치에서 실린더의 내부 둘레에 일정간격으로 단위 냉각실을 형성하고 각 단위 냉각실이 외측에서 합체하도록 형성하는 냉각실을 형성하여 냉각실에 냉각수의 순환으로 실린더에 발생하는 열을 냉각시키어 저온의 공기를 히터 헤드장치 내에 지속적으로 공급되도록 함으로써 고온부와 저온부의 현저한 온도차에 의하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 것이다.

본 발명에 따른 스터링 엔진에 의하면, 실린더의 냉각효율을 향상시키어 엔진 출력을 더욱 향상시키는 효과를 제공하면서 누수의 우려를 방지하는 효과를 동시에 갖게 되는 것이다.

도 1은 종래의 스터링 엔진의 구성을 보인 단면도
도 2는 본 발명이 적용된 스터링 엔진의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 실린더의 사시도
도 4는 본 발명에서 실린더의 단면도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명이 적용된 스터링 엔진의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 실린더의 사시도이고, 도 4는 본 발명에서 실린더의 단면도를 나타낸 것이다.

히터헤드장치(100)의 외표면부상에 외부 발열체(산업용 폐열, 가스가열기구, 전열가열기구등)의 가열에 의하여 고온 공기를 갖게 되는 고온팽창실린더부(101)에 공기 순환로(232)를 통하여 저온공기가 유입되도록하여 높은 팽창압력을 제공하는 히터헤드장치(100)와,

상기 히터헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101)에 관통되게 설치된 공기 순환로(232)를 통하여 저온공기를 제공하면서잔류 팽창압력에 의하여 전후작동되는 피스톤(230)이 내장된 실린더장치(200)와,

상기 저온압축실린더부(231)에 내장된 피스톤(230) 및 고온팽창실린더부(101)에 내장된 디스플레이서(220)의 유기적인 전후진 작동에 의하여 이를 회전운동으로 전환시키는 크랭크장치(300)로 이루어진다.

상기 실린더장치(200)내의 냉각수는 배출구(213)로 배출되는 물탱크(240), 펌프(250) 및 냉각장치(260)를 거쳐 공급구(214)를 거치는 순환 과정으로 냉각수를 지속적으로 제공하게 된다.

도 3,4에서와 같이, 상기 실린더장치(200)는 실린더(210)의 내부 둘레에 일정간격으로 단위 냉각실(211)을 길이방향으로 형성하고 각 단위 냉각실(211)이 내외측에서 합체하도록 형성하는 연통 냉각실(211)(212)에 형성하여 냉각실(211,212)에 냉각수의 순환으로 실린더(210)에 발생하는 열을 냉각시키어 저온의 공기를 히터 헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101)내에 공급되도록 함으로써 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하므로서 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 것이다.

상기와 같은 구성으로 히터 헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101)내부의 기체가 가열되면 기체의 팽창으로 내부압력이 상승하고 그 상승압력에 의해 디스플레이서(220)가 피스톤(230)방향으로 작동되면서 압축으로 인하여 디스플레이서(220)의 후방에 위치한 피스톤(230)에 압축력이 가해져 상기한 디스플레이서(220)및 피스톤(230)이 유기적인 전,후진작동을 하게 되는 것이다.

이러한 작동과정에서 히터 헤드장치(100)로부터 발생한 고온이 열전도 된 디스플레이서(220)와 피스톤(230)의 작동으로 발생하는 열이 실린더(210)에 발생하게 될때 실린더(210)의 내부 둘레에 형성된 냉각실(211,212)에 의하여 효율적으로 냉각시키어 주므로 저온의 공기를 디스플레이서(220)와 피스톤(230)의 사이에서 압축시키어 공기순환로(232)를 통하여 히터 헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101)내에 공급하므로 고온부와 저온부의 온도차가 현저하여 팽창압력을 극대화하므로서 그 힘이 피스톤(230)에 전달되어 동력을 발생시키는 엔진의 효율을 안정적으로 증가 시킬수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100: 히터헤드장치 101: 고온팽창실린더부
200: 실린더장치 210: 실린더
211,212: 냉각실 213: 배출구
214: 공급구 231: 저온압축실린더부
232: 공기순환로

Claims

스터링 엔진의 실린더장치(200)에 있어서,
상기 실린더장치(200)는 실린더(210)의 내부 둘레에 일정간격으로 단위 냉각실(211)을 길이방향으로 형성하고 각 단위 냉각실(211)이 내,외측에서 합체하도록 형성된 연통 냉각실(212)을 일체로 형성하여 냉각실(211,212)에 냉각수의 순환으로 실린더(210)에 발생하는 열을 냉각시키어 저온의 공기를 히터 헤드장치(100)의 고온팽창실린더부(101) 내에 공급되도록 함으로써 고온부와 저온부의 온도차를 현저하게 하여 엔진의 열효율을 증가시키도록 한 것을 특징으로 하는 스터링 엔진의 실린더장치.