KR940007777Y1 - 스터어링 엔진의 냉각기 구조 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스터어링 엔진의 냉각기 구조

제 1 도는 본 고안을 갖는 스터어링 엔진의 개략 단면도.

제 2 도는 본 고안으로서 제 1 도의 A-A선에 따른 단면도.

제 3 도는 종래구조를 갖는 스터어링 엔진의 개략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축실 2 : 팽창실

3 : 냉각기 4 : 축열기

5 : 히터튜브 6 : 피스톤

7 : 냉각수 8 : 히트펌프

9 : 핀 10 : 유입관

11 : 냉각관 12 : 공기예열기

13 : 연결관 14 : 연소실

본 고안은 스터어링 엔진의 냉각기 구조에 관한 것으로, 특히 엔진의 작동유체를 써어모 일렉트릭 히트펌프를 이용하여 냉각시킴에 따라 계속적인 냉각수의 순환이 불필요하고 작동유체로 부터 빼앗은 열을 연소실에 공급되는 공기의 예열에 사용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 스터어링 엔진은 밀폐된 용기내의 기체가 가열될 때에 압력이 상승하고, 냉각될 때에는 압력이 하강한다는 성질을 이용한 것으로서, 이와같은 스터어링 엔진의 작동상태를 첨부도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

작동유체가 압축실(1)로 부터 냉각기 튜브(20)와 축열기(4)를 통과하여 히터튜브(5)를 지날 때에 연소실(14)의 열을 받아 압력이 증가하고, 이 증가된 압력은 피스톤헤드에 작용하여 피스톤(6)을 하방으로 하강시키게 된다.

이와반대로 팽창실(2)로 부터 히터튜브(5)와 축열기(4)를 지나 냉각기 튜브(20)를 통과할 경우에는 작동유체가 냉각되면서 압력이 떨어져 피스톤(6)이 상방으로 상승하게 된다.

따라서 스터어링 엔진의 작동원리는 작동유체의 반복적인 가열과 냉각의 결과라고 이야기할 수 있으며, 이와같은 냉각을 위하여 사용하는 냉각기의 구조가, 종래에는 도면 제 3 도에 도시된 바와같이 쉘과 튜브식의 열교환 방식인 냉각기를 사용하여 냉각기 튜브(20)내로는 작동유체가 통과하고 쉘측으로는 냉각수가 흐르도록 하여 냉각기 튜브(20)내의 작동유체를 냉각시키도록 하였다.

그러나 상기와 같이 쉘과 튜브식의 열교환기로서 작동유체를 냉각하도록 한 종래구조는, 엔진의 운전중에 항시 냉각수를 공급해 주어야만 되었기 때문에 물이 귀한 지역에서는 냉각수 공급에 어려움이 많아 사용상의 제약을 많이 받았으며, 또한 가열된 냉각수를 난반용 열매체로 사용하는 이외에는 가열된 냉각수의 열손실을 회수하는 방법이 없었기 때문에 열손실이 많았다.

참고로 스터어링 엔진에서 발생되는 냉각수의 열손실은 일반적으로 열공급의 30% 내지 40%정도를 차지하고 있다.

본 고안은 이와같은 종래의 단점을 개선하기 위하여 안출한 것으로, 냉각기의 구조를 개선하여 냉각수의 공급이 필요치 않고, 또한 냉각기가 흡수한 열을 냉각공기를 가열시키는데 사용할 수 있도록 한것인바, 이를 첨부도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

작동유체가 압축실(1)과 팽창실(2) 사이를 냉각기(3)와 축열기(4), 그리고 히터튜브(5)를 통하여 순환하면서 작동유체의 압력 승, 하강에 따라 피스톤(6)을 작동시키도록 한 스터어링 엔진에 있어서, 냉각기(3)를 냉각수(7)가 충진된 써어모 일렉트릭 히트펌프(8)로 구성함과 함께 몸체 외주면상에는 방사상의 다수의 핀(9)을 형성하고, 유입관(10)을 따라 유입되는 냉각공기가 히트펌프(8)를 내장하는 냉각관(11)을 지나 공기예열기(12)로 연결되는 연결관(13)을 통하여 연소실(14)내로 유입되도록 구성하여도 된것이다.

이와같이 된 본 고안은 작동유체를 냉각시켜 주는 냉각기를 써어모 일렉트릭 히트펌프(8)로 구성하여 히트펌프내에 충진된 냉각수를 통하여 냉각기(3)를 지나는 작동유체를 냉각시켜 주고, 작동유체로 부터 빼앗은 열은 다시 히트펌프(8)를 통하여 외부로 방출하면서 냉각기를 경유하여 지나가는 냉각공기를 1차 가열시켜 공기예열기(12)로 보내주도록 한것이다.

이때 써어모 일렉트릭 히트펌프(8)는 써어모 클러라고도 호칭되며, 이 히트펌프(8)는 전기적인 힘에 의하여 열을 이송시키는 장치로서, 공급되는 전기의 극성을 바꿔줌에 따라 열의 흐름이 바뀌게 되는 성질을 갖고 있다.

본 고안에서는 히트펌프(8)에 공급되는 전원은 직류를 사용할 수 있도록 하였고, 이 전원은 스터어링 엔진의 축출력으로 부터 소형의 직류발전기(도시는 생략됨)를 구동시켜 전원을 얻을 수 있게 된다.

따라서, 써어모 일렉트릭 히트펌프(8)가 내부로 충전된 냉각수를 냉각시키면서 외부공기와 접촉하고 있는 외측면이 가열되도록 직류 전류를 공급하여 주게 되면, 냉각수내로 지나는 작동유체를 냉각수로서 냉각시켜 주고, 냉각수를 통하여 흡수한 열은 히트펌프(8)의 외주면과 이들 외주면상에 방사상으로 형성된 다수의 핀(9)을 통하여 방출되면서 이를 지나는 냉각공기를 가열시키게 된다.

또한, 히트펌프(8)을 통하여 1차로 가열된 냉각공기는 연결관(3)을 통하여 공기예열기(12)에서 2차 가열된 후, 연소실로 공급되어져 스터어링 엔진의 연소능력을 향상시켜 주게 된다.

이때, 히트펌프(8)를 통하여 예열되는 냉각공기는 본 고안과 같이 공기예열기(12)를 통하여 연소실로 공급될 수 있으며, 또한 본 고안의 다른 실시예로서 히트펌프(8)로 부터 예열된 냉각공기가 직접 난반용 열매체로 사용되어 난방이 필요한 곳에 더운 바람을 공급하여 주는 역할을 수행할 수도 있다.

이와같이 본 고안은 스터어링 엔진의 냉각기 구조를 개선하여 냉각수의 계속적인 공급이 불필요한 써어모 일렉트릭 히트펌프로서 냉각을 실시할 수 있도록 함에 따라 용수의 공급사정에 따른 설치 장소의 제약을 받지 않고 사용이 가능하며, 작동매체의 냉각에 따른 회수열을 통하여 냉각공기를 예열시키는 매체로 사용할 수 있게 됨에 따라 엔진의 열효율을 향상시키게 되는 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 작동유체가 압축실(1)과 팽창실(2) 사이를 냉각기(3)와 축열기(4), 그리고 히터튜브(5)를 통하여 순환하면서 작동유체의 압력 승, 하강에 따라 피스톤(6)을 작동시키도록 한 스터어링 엔진에 있어서, 냉각기(3)를 냉각수(7)가 충진된 써어모 일렉트릭 히트펌프(8)로 구성함과 함께 몸체 외주면 상에는 방사상의 다수의 핀(9)을 형성하고, 유입관(10)을 따라 유입되는 냉각공기가 히트펌프(8)를 내장하는 냉각관(11)을 지나 공기예열기(12)로 연결되는 연결관(13)을 통하여 연소실(14)내로 유입되도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 스터어링 엔진의 냉각기 구조.