WO2017115936A1 - 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진 - Google Patents

폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진 Download PDF

Info

Publication number
WO2017115936A1
WO2017115936A1 PCT/KR2016/004517 KR2016004517W WO2017115936A1 WO 2017115936 A1 WO2017115936 A1 WO 2017115936A1 KR 2016004517 W KR2016004517 W KR 2016004517W WO 2017115936 A1 WO2017115936 A1 WO 2017115936A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cylinder
displacer
wheel
waste heat
stirling engine
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/004517
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
천원기
첸쿤
김남진
김영민
김원식
정해준
Original Assignee
제주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제주대학교 산학협력단 filed Critical 제주대학교 산학협력단
Priority to US15/315,813 priority Critical patent/US20170271950A1/en
Publication of WO2017115936A1 publication Critical patent/WO2017115936A1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1815Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder
    • F02G2243/04Crank-connecting-rod drives

Definitions

  • the conventional sterling engine is a situation that continues to research to improve the low heat transfer rate and low heat absorption and heat dissipation performance when the heat source is supplied from a low temperature heat medium.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems, the technical gist of the thermal change (isothermal change) generated after connecting the waste heat discarded from various industrial or household equipment to one side of the displacer cylinder of the Stirling engine in an immediate (direct) form And a linear change in the displacement of the displacer piston and the rod by the rotational movement of the wheel wheels, and a magnet body is attached to the wheel wheels so as to rotate in the circumferential direction by the coupling of the cylinder rod and the link.
  • the magnetic field is formed from the power line coils installed in the periphery, and is formed to produce electric power.
  • the centrifugal force generated during the rotation of the wheel wheels is formed to more strongly propel the linear motion of the cylinder rod.
  • the displacer cylinder 150 is formed to repeatedly transfer the central displacer rod 140 upward and downward, and the air heated from the displacer cylinder lower plate 120 is upwardly transferred and the cylinder outer wall 110.
  • the upward feed Heated air displacer cylinder top plate 130 the heat dissipation as a heat-sensitive air displacer that pushes down the displacer cylinder 150, the cylinder 100 through the;
  • the wheel wheel 210 is formed so that the centrifugal force is applied while rotating in accordance with the up and down of the central displacer rod 140.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a displacer cylinder of a Stirling engine according to the present invention
  • 4 to 5 is an exemplary view showing the upper and lower plates of the displacer cylinder according to the present invention
  • the displacer cylinder 100 is to be provided with a cylinder outer wall 110 of the housing form having a space formed therein, the displacer to cause heat and thermal action respectively in the lower and upper portion of the outer cylinder wall (110)
  • the cylinder lower plate 120 and the displacer cylinder upper plate 130 are formed to be coupled.
  • Displacer piston 150 is formed to be repeatedly conveyed.
  • the heated air from the displacer cylinder lower plate 120 is upwardly transported to rise while passing between the gap feed path formed between the inner diameter of the cylinder outer wall 110 and the outer diameter of the central displacer piston 150,
  • the heated air is heat-dissipated through the displacer cylinder upper plate 130 and is formed such that the desensitized air pushes down the displacer piston 150 downwardly.
  • the outer peripheral surface of the wheel wheel 210 is formed to be provided with a plurality of magnet body 240, the linkage link 250 hinged to one end of the main shaft 230 is rotated by the central displacer rod 140 When the magnet body 240 of the wheel wheel coupled to the other end of the main shaft 230 is rotated around the power line coil 260 is formed to produce power by magnetic field generation.
  • the displacer cylinder upper plate 130 and the displacer cylinder lower plate 120 are configured to receive a heat source directly from the waste heat supply end of the surface contact type direct contact structure, and to expand the heat transfer area on the surface facing the inside of the cylinder outer wall 110. It is formed to be provided with a plurality of conductive pins (131, 121).
  • the displacer cylinder 150 is formed so that a plurality of slots 151 are formed on the surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진에 관한 것이다. 이에 본 발명의 기술적 요지는 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더 일측에 각종 산업용 또는 가정용 설비로부터 버려지는 폐열을 즉답(직착) 형태로 연결한 후 발생된 열적 변화(등온변화 및 등적변화)에 따라 디스플레이서 피스톤과 로드의 직선 왕복운동이 휠 바퀴의 회전운동으로 가변되도록 하되, 상기 휠 바퀴에는 자석체가 부설되도록 형성되어 실린더 로드와 링크 결합에 의해 원주방향으로 회전하면 자석체 주변에 부설된 전력선 코일로부터 자기장이 형성되어 전력을 생산하도록 형성되고, 휠 바퀴의 회전시 발생되는 원심력은 실린더 로드의 직선운동을 보다 강력하게 추진하도록 형성되며, 특히 실린더 본체 하부에 결합된 하판에는 열전달 효율을 높이도록 열전달 면적 확장용 전도핀이 부설되어 열전달 성능을 배가시키도록 형성되고, 확장된 열전달 면적에 의해 실린더는 흡열과 방열 성능이 크게 개선되어 저온식 폐열 설비에도 적용이 용이한 것을 특징으로 한다.

Description

폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진
본 발명은 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더 일측에 각종 산업용 또는 가정용 설비로부터 버려지는 폐열을 즉답(직착) 형태로 연결한 후 발생된 열적 변화(등온변화 및 등적변화)에 따라 디스플레이서 피스톤과 로드의 직선 왕복운동이 휠 바퀴의 회전운동으로 가변되도록 하되, 상기 휠 바퀴에는 자석체가 부설되도록 형성되어 실린더 로드와 링크 결합에 의해 원주방향으로 회전하면 자석체 주변에 부설된 전력선 코일로부터 자기장이 형성되어 전력을 생산하도록 형성되고, 휠 바퀴의 회전시 발생되는 원심력은 실린더 로드의 직선운동을 보다 강력하게 추진하도록 형성되며, 특히 실린더 본체 하부에 결합된 하판에는 열전달 효율을 높이도록 열전달 면적 확장용 전도핀이 부설되어 열전달 성능을 배가시키도록 형성되고, 확장된 열전달 면적에 의해 실린더는 흡열과 방열 성능이 크게 개선되어 저온식 폐열 설비에도 적용이 용이한 것을 특징으로 하는 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 스털링 엔진은 피스톤을 갖는 실린더의 내부 공간에 소정의 작동 기체(수소, 헬륨 등)을 충진시켜 밀봉하고, 이 작동기체를 외부에서 가열 또는 냉각시킴으로써 발생하는 2 가지 등적변화와, 이에 따른 작동기체의 압축 또는 팽창의 2 가지 등온변화의 상호 작용을 통해 피스톤을 작동시켜 기계적 에너지를 얻도록 구성되는 밀폐 사이클을 갖는 용적형 외연기관이다.
이와 같은 스털링 엔진의 구조는 실린더의 일측에는 예컨대 연소실 및 가열 코일과 같은 가열 장치가 배치되며, 실린더의 외주에는 예컨대 축열형의 재생기와 냉각 코일이 배치될 수 있다.
또한, 실린더 내부는 소정의 피스톤에 의해서 고온부와 저온부로 구분된다.
이러한 스털링 엔진은 열에너지를 운동에너지로 변환하는 장치 중 열효율이 매우 높은 장치로 알려져 있을 뿐만 아니라, 외연기관이므로 연료를 자유롭게 선택할 수 있고, 배기가스가 깨끗하며 배기음도 매우 적다.
이러한 특징으로 인해 공해가 없는 자동차 엔진, 선박의 주기관 또는 보조기관, 유전지대의 다연료기관이나 우주항공용, 가정용 등에 이용될 수 있는 스털링 엔진을 이용한 발전장치가 요구되었고, 이에 부합하여 다양한 구성의 스털링 엔진을 이용한 발전장치가 제시되고 있다.
그러나, 종래의 스털링 엔진은 저온 열매체로부터 열원을 공급받을 경우 열전달율이 낮고 흡열과 방열 성능이 낮아 이를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더 일측에 각종 산업용 또는 가정용 설비로부터 버려지는 폐열을 즉답(직착) 형태로 연결한 후 발생된 열적 변화(등온변화 및 등적변화)에 따라 디스플레이서 피스톤과 로드의 직선 왕복운동이 휠 바퀴의 회전운동으로 가변되도록 하되, 상기 휠 바퀴에는 자석체가 부설되도록 형성되어 실린더 로드와 링크 결합에 의해 원주방향으로 회전하면 자석체 주변에 부설된 전력선 코일로부터 자기장이 형성되어 전력을 생산하도록 형성되고, 휠 바퀴의 회전시 발생되는 원심력은 실린더 로드의 직선운동을 보다 강력하게 추진하도록 형성되며, 특히 실린더 본체 하부에 결합된 하판에는 열전달 효율을 높이도록 열전달 면적 확장용 전도핀이 부설되어 열전달 성능을 배가시키도록 형성되고, 확장된 열전달 면적에 의해 실린더는 흡열과 방열 성능이 크게 개선되어 저온식 폐열 설비에도 적용이 용이한 것을 특징으로 하는 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 공간부가 형성되는 함체 형태의 실린더 외벽(110)이 구비되도록 하되, 상기 실린더 외벽(110)의 하부와 상부에는 각각 발열과 감열 작용을 일으키도록 디스플레이서 실린더 하판(120)과 디스플레이서 실린더 상판(130)이 결합되고, 상기 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120) 사이에는 실린더 외벽(110) 내 공기의 가열, 냉각시 발생되는 압축, 팽창 현상으로부터 등적변화와 등온변화가 일어나면서 중앙 디스플레이서 로드(140)를 상하향 반복 이송시키도록 하는 디스플레이서 실린더(150)가 형성되며, 상기 디스플레이서 실린더 하판(120)으로부터 가열된 공기는 상향 이송되면서 실린더 외벽(110) 내경과 중앙 피스톤 디스플레이서(140) 외경 사이에 형성된 간격 이송로 사이를 경유하면서 상승하도록 하되, 상향 이송된 가열 공기는 디스플레이서 실린더 상판(130)을 통해 방열되면서 감열된 공기가 디스플레이서 실린더(150)를 하향 밀어내도록 하는 디스플레이서 실린더(100)와; 상기 중앙 디스플레이서 로드(140)의 업다운에 따라 회전하면서 원심력이 부여되도록 휠 바퀴(210)가 형성되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 원심력은 중앙 디스플레이서 로드(140)의 상하향 직선 왕복운동시 추진력을 배가시키도록 형성되고, 상기 휠 바퀴(210)는 지지체(220)의 상측에 고정된 메인 샤프트(230)에 축 결합되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 외주면에는 다수개의 자석체(240)가 구비되도록 형성되어 메인 샤프트(230)의 일측단과 힌지 결합된 연동링크(250)가 중앙 디스플레이서 로드(140)의 의해 회전하면 메인 샤프트(230)의 타측단에 결합된 휠 바퀴의 자석체(240)가 전력선 코일(260) 주변을 회전하면서 자기장 생성에 의한 전력 생산이 이루어지도록 하는 전력 생산용 휠(200)이; 구성되어 이루어진다.
이에, 상기 디스플레이서 실린더 상판(130)과 디스플레이서 실린더 하판(120)은 면접촉식 직착 구조의 폐열 공급단으로부터 열원을 직달받도록 하되, 실린더 외벽(110) 내부를 향한 면상에는 열전달 면적 확장을 위한 전도핀(131,121)이 다수 구비되도록 형성된다.
이에, 상기 디스플레이서 실린더(150)는 면상에 다수개의 슬롯(151)이 형성되도록 하되, 상기 슬롯(151)은 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120)의 전도핀(131,121) 평단면 형상과 대응되도록 형성되어 실린더 내부(110) 공기의 가열, 냉각 및 압축, 팽창에 의한 상하향 업다운 이송시 전도핀(131,121)과 간섭없이 승하강할 수 있도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명은 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더 일측에 각종 산업용 또는 가정용 설비로부터 버려지는 폐열을 즉답(직착) 형태로 연결한 후 발생된 열적 변화(등온변화 및 등적변화)에 따라 디스플레이서 피스톤과 로드의 직선 왕복운동이 휠 바퀴의 회전운동으로 가변되도록 하되, 상기 휠 바퀴에는 자석체가 부설되도록 형성되어 실린더 로드와 링크 결합에 의해 원주방향으로 회전하면 자석체 주변에 부설된 전력선 코일로부터 자기장이 형성되어 전력을 생산하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 휠 바퀴의 회전시 발생되는 원심력이 실린더 로드의 직선운동을 보다 강력하게 추진하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실린더 본체 하부에 결합된 하판에 열전달 효율을 높이도록 하는 열전달 면적 확장용 전도핀이 부설되어 열전달 성능을 배가시키도록 형성되고, 확장된 열전달 면적에 의해 실린더는 흡열과 방열 성능이 크게 개선되어 저온식 폐열 설비에도 적용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더를 나타낸 예시도,
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 디스플레이서 실린더의 결합상태를 나타낸 예시도,
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 디스플레이서 실린더 상,하판을 나타낸 예시도,
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 고무링과 단열재를 나타낸 예시도,
도 10 내지 도 11은 본 발명에 따른 디스플레이서 실린더와 휠의 결합 관계를 나타낸 예시도이다.
[도면에 따른 부호의 설명]
100 ... 디스플레이서 실린더 110 ... 실린더 외벽
120 ... 디스플레이서 실린더 하판 121,131 ... 전도핀
130 ... 디스플레이서 실린더 상판 140 ... 디스플레이서 로드
150 ... 디스플레이서 피스톤 151 ... 슬롯
200 ... 전력 생산용 휠 210 ... 휠 바퀴
220 ... 지지체 230 ... 메인 샤프트
240 ... 자석체 250 ... 연동링크
260 ... 전력선 코일
400 ... 고무링 500 ... 단열재
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 본 발명은 내부에 공간부가 형성되는 함체 형태의 실린더 외벽(110)이 구비되도록 하되, 상기 실린더 외벽(110)의 하부와 상부에는 각각 발열과 감열 작용을 일으키도록 디스플레이서 실린더 하판(120)과 디스플레이서 실린더 상판(130)이 결합되고, 상기 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120) 사이에는 실린더 외벽(110) 내 공기의 가열, 냉각시 발생되는 압축, 팽창 현상으로부터 등적변화와 등온변화가 일어나면서 중앙 디스플레이서 로드(140)를 상하향 반복 이송시키도록 하는 디스플레이서 실린더(150)가 형성되며, 상기 디스플레이서 실린더 하판(120)으로부터 가열된 공기는 상향 이송되면서 실린더 외벽(110) 내경과 중앙 피스톤 디스플레이서(140) 외경 사이에 형성된 간격 이송로 사이를 경유하면서 상승하도록 하되, 상향 이송된 가열 공기는 디스플레이서 실린더 상판(130)을 통해 방열되면서 감열된 공기가 디스플레이서 실린더(150)를 하향 밀어내도록 하는 디스플레이서 실린더(100)와; 상기 중앙 디스플레이서 로드(140)의 업다운에 따라 회전하면서 원심력이 부여되도록 휠 바퀴(210)가 형성되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 원심력은 중앙 디스플레이서 로드(140)의 상하향 직선 왕복운동시 추진력을 배가시키도록 형성되고, 상기 휠 바퀴(210)는 지지체(220)의 상측에 고정된 메인 샤프트(230)에 축 결합되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 외주면에는 다수개의 자석체(240)가 구비되도록 형성되어 메인 샤프트(230)의 일측단과 힌지 결합된 연동링크(250)가 중앙 디스플레이서 로드(140)의 의해 회전하면 메인 샤프트(230)의 타측단에 결합된 휠 바퀴의 자석체(240)가 전력선 코일(260) 주변을 회전하면서 자기장 생성에 의한 전력 생산이 이루어지도록 하는 전력 생산용 휠(200)이; 구성되어 이루어진다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 디스플레이서 실린더(100)와 전력 생산용 휠(200)로 크게 구성된다.
이에, 상기 디스플레이서 실린더(100)는 내부에 공간부가 형성되는 함체 형태의 실린더 외벽(110)이 구비되도록 하되, 상기 실린더 외벽(110)의 하부와 상부에는 각각 발열과 감열 작용을 일으키도록 디스플레이서 실린더 하판(120)과 디스플레이서 실린더 상판(130)이 결합되도록 형성된다.
이때, 상기 디스플레이서 실린더 상,하판 (130,120) 사이에는 실린더 외벽(110) 내 공기의 가열, 냉각시 발생되는 압축, 팽창 현상으로부터 등적변화와 등온변화가 일어나면서 중앙 디스플레이서 로드(140)를 상하향 반복 이송시키도록 하는 디스플레이서 피스톤(150)이 형성된다.
이때, 상기 디스플레이서 실린더 하판(120)으로부터 가열된 공기는 상향 이송되면서 실린더 외벽(110) 내경과 중앙 디스플레이서 피스톤(150) 외경 사이에 형성된 간격 이송로 사이를 경유하면서 상승하도록 하되, 상향 이송된 가열 공기는 디스플레이서 실린더 상판(130)을 통해 방열되면서 감열된 공기가 디스플레이서 피스톤(150)을 하향 밀어내도록 형성된다.
즉, 상기 디스플레이서 실린더 하판과 디스플레이서 실린더 상판 사이에 형성된 디스플레이서 피스톤은 열적 변화에 따라 상향 또는 하향 반복 이송되도록 형성되고 이와 결합된 중앙 디스플레이서 로드 역시 업다운 직선 왕복 운동하도록 형성된다.
이에, 상기 전력 생산용 휠(200)은 상기 중앙 디스플레이서 로드(140)의 업다운에 따라 회전하면서 원심력이 부여되도록 휠 바퀴(210)가 형성되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 원심력은 중앙 디스플레이서 로드(140)의 상하향 직선 왕복운동시 추진력을 배가시키도록 형성된다.
이때, 상기 휠 바퀴(210)는 지지체(220)의 상측에 고정된 메인 샤프트(230)에 축 결합되도록 형성된다.
이때, 상기 휠 바퀴(210)의 외주면에는 다수개의 자석체(240)가 구비되도록 형성되어 메인 샤프트(230)의 일측단과 힌지 결합된 연동링크(250)가 중앙 디스플레이서 로드(140)의 의해 회전하면 메인 샤프트(230)의 타측단에 결합된 휠 바퀴의 자석체(240)가 전력선 코일(260) 주변을 회전하면서 자기장 생성에 의한 전력 생산이 이루어지도록 형성된다.
이에, 상기 디스플레이서 실린더 상판(130)과 디스플레이서 실린더 하판(120)은 면접촉식 직착 구조의 폐열 공급단으로부터 열원을 직달받도록 하되, 실린더 외벽(110) 내부를 향한 면상에는 열전달 면적 확장을 위한 전도핀(131,121)이 다수 구비되도록 형성된다.
이때, 상기 전도핀은 반구, 삼각 및 다각 형상의 블럭 또는 요철 형태로 이루어지거나 무수히 많은 침상 형태가 돌기 형태로 돌출되도록 형성되는 것 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 상기 디스플레이서 실린더(150)는 면상에 다수개의 슬롯(151)이 형성되도록 형성된다.
이때, 상기 슬롯(151)은 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120)의 전도핀(131,121) 평단면 형상과 대응되도록 형성되어 실린더 외벽(110) 내부 공기의 가열, 냉각 및 압축, 팽창에 의한 상하향 업다운 이송시 전도핀(131,121)과 간섭없이 승하강할 수 있도록 형성된다.
이때, 상기 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120)의 전도핀(131,121)은 서로를 향해 간섭없이 교차 배열되도록 형성되어 열전달 단면적이 크게 보장되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 디스플레이서 실린더 상판(130)와 실린더 외벽(110)의 상단 사이에는 고무링(400)이 추가 삽입되도록 함으로써, 단열을 확보하도록 하되 이는 가열된 공기가 실린더 본체의 외벽을 타고 전도됨에 있어서, 가열된 공기의 온도가 올라가 열전도되는 것을 차단하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 실린더 외벽(110)의 내주면에도 단열재(500)를 추가로 부설하여 외벽으로부터 열손실이 발생하는 것을 차단하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 스털링 엔진의 디스플레이서 실린더 일측에 각종 산업용 또는 가정용 설비로부터 버려지는 폐열을 즉답(직착) 형태로 연결한 후 발생된 열적 변화(등온변화 및 등적변화)에 따라 디스플레이서 피스톤과 로드의 직선 왕복운동이 휠 바퀴의 회전운동으로 가변되도록 하되, 상기 휠 바퀴에는 자석체가 부설되도록 형성되어 실린더 로드와 링크 결합에 의해 원주방향으로 회전하면 자석체 주변에 부설된 전력선 코일로부터 자기장이 형성되어 전력을 생산할 수 있어서 산업상 이용가능하다.

Claims (3)

  1. 내부에 공간부가 형성되는 함체 형태의 실린더 외벽(110)이 구비되도록 하되, 상기 실린더 외벽(110)의 하부와 상부에는 각각 발열과 감열 작용을 일으키도록 디스플레이서 실린더 하판(120)과 디스플레이서 실린더 상판(130)이 결합되고, 상기 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120) 사이에는 실린더 외벽(110) 내 공기의 가열, 냉각시 발생되는 압축, 팽창 현상으로부터 등적변화와 등온변화가 일어나면서 중앙 디스플레이서 로드(140)를 상하향 반복 이송시키도록 하는 디스플레이서 실린더(150)가 형성되며, 상기 디스플레이서 실린더 하판(120)으로부터 가열된 공기는 상향 이송되면서 실린더 외벽(110) 내경과 중앙 피스톤 디스플레이서(140) 외경 사이에 형성된 간격 이송로 사이를 경유하면서 상승하도록 하되, 상향 이송된 가열 공기는 디스플레이서 실린더 상판(130)을 통해 방열되면서 감열된 공기가 디스플레이서 실린더(150)를 하향 밀어내도록 하는 디스플레이서 실린더(100)와;
    상기 중앙 디스플레이서 로드(140)의 업다운에 따라 회전하면서 원심력이 부여되도록 휠 바퀴(210)가 형성되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 원심력은 중앙 디스플레이서 로드(140)의 상하향 직선 왕복운동시 추진력을 배가시키도록 형성되고, 상기 휠 바퀴(210)는 지지체(220)의 상측에 고정된 메인 샤프트(230)에 축 결합되도록 하되, 상기 휠 바퀴(210)의 외주면에는 다수개의 자석체(240)가 구비되도록 형성되어 메인 샤프트(230)의 일측단과 힌지 결합된 연동링크(250)가 중앙 디스플레이서 로드(140)의 의해 회전하면 메인 샤프트(230)의 타측단에 결합된 휠 바퀴의 자석체(240)가 전력선 코일(260) 주변을 회전하면서 자기장 생성에 의한 전력 생산이 이루어지도록 하는 전력 생산용 휠(200)이;
    구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이서 실린더 상판(130)과 디스플레이서 실린더 하판(120)은 면접촉식 직착 구조의 폐열 공급단으로부터 열원을 직달받도록 하되, 실린더 외벽(110) 내부를 향한 면상에는 열전달 면적 확장을 위한 전도핀(131,121)이 다수 구비되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디스플레이서 실린더(150)는 면상에 다수개의 슬롯(151)이 형성되도록 하되, 상기 슬롯(151)은 디스플레이서 실린더 상,하판(130,120)의 전도핀(131,121) 평단면 형상과 대응되도록 형성되어 실린더 내부(110) 공기의 가열, 냉각 및 압축, 팽창에 의한 상하향 업다운 이송시 전도핀(131,121)과 간섭없이 승하강할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진.
PCT/KR2016/004517 2015-12-31 2016-04-29 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진 WO2017115936A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/315,813 US20170271950A1 (en) 2015-12-31 2016-04-29 Stirling engine having energy regeneration structure using waste heat recovery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150190721 2015-12-31
KR10-2015-0190721 2015-12-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017115936A1 true WO2017115936A1 (ko) 2017-07-06

Family

ID=59224771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/004517 WO2017115936A1 (ko) 2015-12-31 2016-04-29 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20170271950A1 (ko)
WO (1) WO2017115936A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467757A (zh) * 2022-11-04 2022-12-13 和能(海南)科技有限责任公司 内加热发动机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05306846A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Toshiba Corp スタ−リング冷凍装置
JPH07279758A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Daikin Ind Ltd コージェネレーション装置
KR19980042401A (ko) * 1996-11-15 1998-08-17 다카노야스아키 스터링 사이클 기관
JP2007023885A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Leben Hanbai:Kk 作動ガスに液化物質を使用したスターリングエンジン
KR20090060999A (ko) * 2006-08-09 2009-06-15 휘스퍼 테크 리미티드 진자 운동하는 균형형 회전자를 구비한 왕복 피스톤 기계

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8991170B2 (en) * 2011-05-01 2015-03-31 Thomas Mallory Sherlock Solar air conditioning heat pump with minimized dead volume
US9702319B2 (en) * 2014-07-28 2017-07-11 Soongsil University Research Consortium Techno-Park Flowmeter system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05306846A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Toshiba Corp スタ−リング冷凍装置
JPH07279758A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Daikin Ind Ltd コージェネレーション装置
KR19980042401A (ko) * 1996-11-15 1998-08-17 다카노야스아키 스터링 사이클 기관
JP2007023885A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Leben Hanbai:Kk 作動ガスに液化物質を使用したスターリングエンジン
KR20090060999A (ko) * 2006-08-09 2009-06-15 휘스퍼 테크 리미티드 진자 운동하는 균형형 회전자를 구비한 왕복 피스톤 기계

Also Published As

Publication number Publication date
US20170271950A1 (en) 2017-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7690199B2 (en) System and method for electrically-coupled thermal cycle
CN102459896B (zh) 模块式热电换能器
KR20110028429A (ko) 스털링 엔진
CN102900561A (zh) 采用支撑柔性板弹簧支撑的间隙式密封斯特林热电转换器
CN102797589A (zh) 超临界流体式外燃热机
CN103953456A (zh) 空间辐射冷却的自由活塞斯特林发动机
CN106762211B (zh) 一种基于介电弹性体的斯特林发电机及发电方法
WO2017115936A1 (ko) 폐열 회수에 의한 에너지 재생산 구조를 갖는 스털링 엔진
CN103225570B (zh) 一种发电机与制冷机耦合的双斯特林机
CN86103390A (zh) 往复式液态金属磁流体发电机
CN107178435A (zh) 一种斜盘式斯特林发动机
CN103199670A (zh) 一种以低熔点镓合金为发电工质的磁流体发电机
CN103414385B (zh) 一种磁热装置
CN201650492U (zh) 平衡活塞式热声斯特林直线发电机
CN104047816A (zh) 旋转动力机械装置
CN208401724U (zh) 一种单缸全磁双活塞电磁发动机
CN101509475B (zh) 将热能转换成电能的装置
CN201367952Y (zh) 将热能转换成电能的装置
CN104454229A (zh) 一种具有自动旋转输出的杯盖
KR101656214B1 (ko) 재생에너지를 이용한 발전장치
KR101738871B1 (ko) 열효율 향상을 위한 tme 모듈
CN203640862U (zh) 基于液体放射性废料浓缩物的斯特林热机
CN115458841A (zh) 一种偏心自转散热型新能源电池箱
CN108571396A (zh) 一种双缸直连活塞移气式双作用斯特林热发电装置
KR101741536B1 (ko) 전력 생산을 위한 플루다인 스털링 엔진

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15315813

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16881889

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16881889

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1