KR940007781Y1 - 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치

제 1 도는 종래 방열장치를 보인 구성도.

제 2 도는 본 고안에 의한 방열장치의 방열장치를 보인 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 방열기 3 : 냉각유체 출구

4 : 라디에이터 7 : 송풍장치

17 : 모터 냉각액 자켓 입구 18 : 모터 냉각액 자켓 출구

19 : 라지에이터 20 : 피스톤링 냉각액 자켓

21 : 피스톤링 냉각액 자켓 입구 22 : 냉각유체 유로

23 : 모터 냉각액 자켓

본 고안은 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치에 관한 것으로, 특히 대기압하에서 포화 증기압이 물 보다 작은 액체를 냉각유체로 사용하고, 방열기, 모터 냉각유체 자켓, 피스톤링 냉각액 자켓 등의 열원에서 발생하는 열에 의해 냉각유체를 비등시켜 냉각시킴과 아울러 냉각유체의 증기상태 이동 및 라지에이터에서의 응축에 의한 액화액의 중력에 의한 낙하 유동에 의해 냉각유체의 자연순환이 이루어 지도록 한 스터링 사이클방식 냉기발생기의 방열장치에 관한 것이다.

종래 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치는 제 1 도에 도시한 바와같이, 열을 방출하는 방열기(1)와, 방열기(1)에 냉각유체를 공급하여 주는 냉각유체 입구(2), 가열된 냉각유체가 방출되는 냉각유체 출구(3), 가열된 냉각유체의 열을 대기중으로 방열시키는 라디에이터(4), 냉각유체를 방열기(1)와 라디에이터(4) 사이로 순환시키는 냉각유체 순화펌프(5), 냉각유체가 순환하는 유동관(6), 라디에이터(4)에 바람을 불어주는 송풍장치(7), 방열장치를 구동시키는 구동모터(8), 구동모터(8)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해 구동모터(8)에 바람을 불어주는 모터 냉각 송풍장치(9)등으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 방열기(1)는 셀 엔드 튜브 형(shell and tube type)의 열교환기로 구성되며, 튜브 내부로는 방열장치의 작동가스(일반적으로 수소 또는 헬륨)가 유동하고, 셀측으로는 냉각수가 유동된다.

상기한 바와같은 종래 방열장치의 흡열기(10)에서 흡수한 열량과 구동모터(8)에서 공급되는 일는 방열기(1)에서 냉각유체로 방열되어 가열된 냉각유체는 냉기유체 순환펌프(5)에 의해 냉각유체 출구(3)로 나와 유동관(6)을 통과하여 라디에이터(4)로 송출되어 송풍장치(4)로 송출되어 송풍장치(7)에 의해 대기중으로 열을 방출하고, 냉각유체 입구(2)를 통해 다시 방열기(1)로 돌아와 계속 순환하며, 방열장치에서 발생하는 열을 처리한다. 또한, 방열장치의 스터링 냉각기 모듈(11)을 구동시키는 구동모터(8)의 모터 스테이터(12)에서 발생되는 열은 모터 케이스(13)에 송풍시켜 주는 모터 냉각 송풍장치(9)에 의해 냉각된다.

상기한 바와같은 종래 방열장치의 문제점은 방열장치의 방열기(1)에서 라디에이터(4)로 냉각수를 순환시키기 위하여 냉각유체 순환펌프(5)를 사용하여야 하므로 제작 단가가 비싸지고, 설치가 복잡하여 지며, 냉각유체 순환펌프(5)의 구동에 소요되는 동력 만큼 운전 비용이 상승된다. 또한, 구동모터(8)의 모터 스테이터(12)의 권선에서 발생되는 열은 모터 케이스(13)에서 대기중으로 자연냉각에 의하거나 모터 송풍장치(9)에 의해 강제 냉각되어지는데, 이때 자연 냉각만으로는 권선의 온도가 상승하여 구동모터(8)가 소손(燒損)될 염려가 있으며, 모터 냉각 송풍장치(9)를 설치한 경우에는 라디에이터(4) 송풍장치외에 송풍장치가 하나 더 필요하게 되므로 역시 제작단가가 상승하고, 전체 시스템이 복잡하여 지며, 운전비용이 상승하는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 피스톤(14)의 피스톤 링(15)과 실린더(16) 사이의 마찰에 의해 발생되는 열을 방출시키기 위하여 별도의 워터 자켓(water jacket) 또는 냉각 송풍장치가 필요하게 된다.

본 고안은 상기한 바와같은 종래의 결함을 해소하기 위하여, 대기압하에서 포화 증기압을 물 보다 작은 액체(물 보다 낮은 온도에서 비등하는 액체)를 냉각유체로 사용하고, 방열기, 모터 냉각유체 자켓, 피스톤링 냉각액 자켓 등의 열원에서 발생하는 열에 의해 냉각유체을 비등시켜 냉각시킴과 아울러 냉각유체의 증기상태 이동 및 라지에이터에서의 응축에 의한 액화액의 중력에 의한 낙하 유동에 의해 냉각유체의 자연순환이 이루어 지도록 안출한 것으로, 이러한 본 고안을 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 고안에 의한 방열장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와같이, 방열기(1)의 냉각유체 출구(3)로부터 유동관(6)이 라디에이터(4)를 거쳐 구동모터(8)의 모터 냉각액 자켓(23)의 모터 냉각액 자켓 입구(17)로 연결되고, 모터 냉각액 자켓 출구(18)에서 라지에이터(19)를 거쳐 피스톤(14)과 실린더(16)의 마찰부위를 환형으로 둘러싸고 있는 피스톤링 냉각액 자켓(20)의 피스톤링 냉각에 자켓 입구(21)와 연결된다.

상기 피스톤링 냉각액 자켓(20)은 냉각유체 유로(22)를 통해 방열기(1)와 연결된다.

상기 모터 냉각액 자켓(23)은 구동모터(8)의 모터 스테이터(12)를 둘러싸고 있는 모터 케이스(13)의 외부에 냉각유체가 충진될 수 있도록 2중 케이스로 형성되어 있다.

이러한 본 고안의 방열장치에 사용되는 냉각유체로는 대기압하에서 포화온도가 물 보다 작은 액체를 사용하여 100℃미만의 온도에서 비등이 일어날 수 있는 냉각유체를 선택하여 사용하며, 이 냉각유체의 선택은 설계시 스터링 냉기 발생기의 방열기(1) 온도를 고려하여 결정한다.

또한, 냉각유체로 물을 사용하되 방열장치의 설계 조건에 맞게 방열기(1)의 온도가 유지되도록 상기 방열장치의 내부를 가압 또는 감압하여 물의 포화온도(비등온도)를 조절할 수도 있다.

이하, 상기한 바와같은 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

구동모터(8)가 구동되면, 흡열기(10)에서 흡수한 열량과 구동모터(8)에서 공급된 도시일(indicated work)은 방열기(1)에서 방출되고, 방열기(1)의 셀 내에 충진되어 있는 냉각유체를 가열시키게 된다.

그리고, 냉각유체는 결정된 비등온도에서 비등하게 되며, 그 증기는 방열기(1) 냉각유체 출구(3)를 통해 라디에이터(4)로 이동되어져 송풍장치(7)에 의해 대기중으로 열을 방열시키고, 그 자신은 다시 액화되어 구동모터(8)의 모터 냉각액 자켓 입구(17)를 거쳐 구동모터(8)의 모터 냉각액 자켓(23)으로 들어 가게 되며, 다시 구동모터(8)의 모터 스테이터(12) 권선에서 발생되는 열에 의해 비등하게 되고, 그 증기는 구동모터(8)의 모터 냉각액 자켓 출구(18)를 통하여 라지에이터(19)로 이동하게 되며, 다시 라지에이터(19)에서 냉각되어 액화가 된다. 이어서, 액화되어진 액체는 피스톤링 냉각액 자켓(20)으로 이송되고 냉각유체 유로(22)를 통하여 방열기(1)의 셀 내로 유입되어 계속 순환을 하면서 상기와같은 과정을 반복하게 되어 대기중으로 방열을 하게 된다.

즉, 열원(heat source)인 방열기(1)와 구동모터(8)의 모터 스테이터(12)권선, 그리고 피스톤링(15)과 벽과의 마찰부위에서 발생하는 열이 냉각유체를 가열시켜 비등시킴으로써 발생하는 냉각액 증기의 증기압에 의한 물질이동과 라디에이터(4) 및 라지에이터(19)에서 대기중으로 열을 방열시키고 액화된 냉각유체의 중력에 의한 하향 유동에 의해 냉각액의 계속적인 자연 순환이 이루어진다.

상기한 바와같은 본 고안은 종래 방열장치에서 필요로 하던 냉각유체 순환펌프(5) 및 모터 냉각 송풍장치(9)를 제거시킬 수 있으며, 이에 따라서 제작단가 및 운전 비용을 절감시킬 수 있다. 또한 피스톤의 링에서 발생되는 열을 제거할 수 있으므로 피스톤링의 열팽창을 줄이고 따라서 마찰을 줄임으로써 기기계효율을 상승시키고, 입력 에너지를 감소시켜 시스템 전체의 효율을 상승시키고 운전 비용을 절감시킨다. 뿐만아니라 열원이 모터, 방열기, 피스톤링 냉각에 자켓 등 최소한 두개 이상이므로 냉각액의 순환이 확실하게 이루어 질 수 있다.

이상에서 설명한 바와같은 본 고안은 방열장치외에도 스터링 엔진의 방열장치 또는 스터일 사이클 방식 열펌프(heat pump)의 열전달용 매개장치로 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 방열장치의 방열기(1)의 냉각유체 출구(3)와 라디에이터(4)의 입구를 냉각유체 증기가 유동되도록 연결하고, 라디에이터(4)의 출구와 모터 냉각액 자켓(23)의 모터 냉각액 자켓 입구(17)를 냉각액이 중력에 의해 낙하하여 유동하도록 연결하며, 모터 냉각액 자켓 출구(18)와 라지에이터(19)의 입구를 냉각액 증기가 유동되도록 연결하고, 라지에이터(19)의 출구와 피스톤링 냉각액 자켓(20)의 피스톤링 냉각액 자켓 입구(21)를 냉각유체가 중력에 의해 낙하하여 유동하도록 연결하며, 냉각유체 유로(22)를 방열기(1)와 연통되도록 연결하고, 상기 라디에이터(4)(19)의 내부를 유동하는 냉각유체 증기가 송풍장치(7)에 의해 냉각 대지중으로 열을 방출하고 자신은 응측되도록 구성함을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각유체는 대기압하에서의 포화온도가 물보다 작은 액체인 것을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치.
3. 제 1 항에 있어서, 냉각유체로 물을 사용하고, 방열기(1)의 설정 온도가 유지되도록 상기 방열장치의 내부 압력을 조절하여 물의 포화온도(비등온도)를 조절함을 특징으로 하는 스터링 사이클 방식 냉기발생기의 방열장치.