KR0156384B1 - 스터링 기관의 쿨러 구조 - Google Patents

스터링 기관의 쿨러 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스터링 기관의 쿨러 구조에 관한 것으로, 브레이징을 이용하여 쿨러제작을 용이하도록 하고, 냉각수와 디스플레이서 실과의 접촉하는 부분을 한정시키므로서 냉각수로 전달되는 열손실을 줄이도록 한 것이다.
이와같은 본 발명의 목적은 상/하판에 의해 고정지지되는 냉각기 튜브를 밀봉 결합시키기 위하여 필러 메틀을 녹여서 용접할 수 있도록 상/하판의 각각의 상면과 하면에 일정깊이의 홈을 원주방향으로 형성하여 쿨러제작을 용이하게 하고, 내주측의 하방으로 일정한 길이를 갖는 턱이 형성된 상판과 2개의 요철구조로 형성된 내부실린더 사이에 단열부재를 구비하여 내부실린더내에서 발생되는 열이 냉각기 튜브쪽으로 전달되는 것을 차단하여 열손실을 방지함으로서 상기의 목적을 이룰 수 있도록 하였다.

Description

스터링 기관의 쿨러 구조
제1도는 종래의 스터링 기관의 종단면도.
제2도는 종래의 스터링 기관의 냉각기 튜브 접합도로써, (a)는 용접으로 접합할 때 (b)는 브레이징으로 접합할 때
제3도는 본 발명의 스터링 기관의 종단면도로서, (a)는 쿨러 구조 단면도, (b)는 (a)의 A-A'선 단면도. (c)는 (a)의 C부 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 외부실린더 102 : 내부실린더
103 : 냉각기 튜브 104 : 상판
104' : 턱 105 : 하판
106 : 단열부재 107 : 홈
108 : 구멍 109 : 필러 메틀
110 : 기밀부재 111 : 베플
112 : 냉각수 입구 113 : 냉각수 출구
본 발명은 스터링 기관의 쿨러 구조에 관한 것으로서, 특히 브레이징을 이용하여 쿨러 제작을 용이하도록 하고, 냉각 매체(냉각수)와 디스플레이서 실과의 접촉하는 부분을 한정시키므로서 냉각매체(냉각수)로 전달되는 열손실을 줄이도록 한 것이다.
종래의 스터링 기관과 그 주변부의 구성은 제1도와 제2도에서와 같이 설명한다.
제1도와 제2도에서와 같이 스터링 기관의 실린더 윗부분에 형성된 실린더헤드(1)와, 상기 실린더 헤드(1)의 하단부에 결합되는 외부 실린더(2)와, 상기 외부 실린더(2)내에 형성되어 디스플레이서(4)의 가이드 역할을 하는 내부실린더(3)와, 상기 내부실린더(3)내에서 왕복운동하는 디스플레이서(4)와, 상기 디스플레이서(4)에 결합되어 작동유체의 누설을 방지하는 디스플레이서 실(15)과, 상기 디스플레이서(4)와 축으로 결합되는 동력 피스톤(5)과, 상기 실린더헤드(1) 상부에 접합 연결되어 외부의 열원으로부터 열에너지를 받아들이는 가열기 튜브(6)와, 상기 가열기 튜브(6)내를 왕복유동하는 작동유체가 재생기(7)를 거쳐 유동하도록 작동유체의 통로 역할을 하며 고온의 작동유체의 열을 방열시키는 냉각기 튜브(8)와, 상기 냉각기 튜브(8)를 고정지지하도록 냉각기 튜브(8)위에 설치된 상판(9)과, 상기 상판(9)과 대향하여 냉각기 튜브(8)를 아래에서 고정지지하는 하판(10)과, 상기 상/하판(9)(10)에 고정지지되는 냉각기 튜브(8)를 결합시키는 필러 메틀(15)과, 상기 냉각기 튜브(8)내에 있는 작동유체의 열을 흡수하는 냉각수가 흡입되도록 외부실린더(2)에 형성된 냉각수 입구(11)와, 상기 냉각수 입구(11)에서 흡입된 냉각수가 냉각기 튜브(8)의 열을 흡수한 후 외부로 토출되도록 외부실린더(2)에 형성된 냉각수 출구(12)와, 상기 실린더헤드(1)와 내부 실린더(3)와 디스플레이서(4) 사이에 형성된 팽창공간(13)과, 상기 디스플레이서(4)와 동력 피스톤(5)사이에 형성된 압축실(14)로 구성되어 있다.
이와같이 구성된 종래의 스터링 기관의 동작설명과 이에 따른 문제점을 다음에서 설명한다.
제1도와 제2도에서 도시한 바와 같이 스터링 기관은 밀폐된 용기내의 기체는 가열될때는 압력이 상승하고 냉각될때는 압력이 저하되는 원리를 이용하고 있다.
그래서 디스플레이서(4)와 동력피스톤(5)이 내부실린더(3)내에서 왕복운동함에 따라 작동유체가 압축실(15)로부터 냉각기 튜브(8)를 지나 재생기(7)를 통과하여 가열기 튜브(6)를 지나서 팽창공간(13)으로 갈때는 압력이 상승되며 이 상승된 압력은 동력피스톤(5)헤드에 작용하여 동력피스톤(5)을 아래로 밀어낸다.
그리고 반대로 팽창공간(13)으로부터 가열기 튜브(6), 재생기(7), 냉각기 튜브(8)를 통과하여 압축실(14)로 갈때는 작동유체가 냉각되어 압력이 떨어져서 동력피스톤(5)은 위로 상승한다.
따라서 스터링 기관의 동작원리는 작동유체의 반복적인 가열과 냉각의 결과라고 할수 있으며, 이러한 가열과 냉각을 위해 내부실린더(3)내에 형성된 팽창공간(13)에서 일어난 팽창과정에서 필요한 열량은 외부의 열원으로부터 열에너지를 받아들이는 가열기 튜브(6)를 통해서 얻고, 압축실(14)에서 일어나는 압축 과정에서 발생되는 열은 냉각기 튜브(8)주위를 유동하는 냉각수에 의해서 냉각된다.
이때 냉각수는 외부실린더(2)에 형성된 냉각수 입구(11)를 통해 유입되어 냉각기 튜브(8) 주위를 유동하며 냉각기 튜브(8)내에 있는 고온의 작동유체를 냉각시키고 자신은 가열되어 외부 실린더(2)에 형성된 냉각수 출구(12)를 통해 외부로 토출된다.
이와같이 작동되는 스터링기관은 외부 실린더(2)상부에 실린더 헤드(1)가 용접 또는 브레이징 결합된다.
또한 작동유체의 통로 역할을 하며 작동유체의 열을 방열시키는 냉각기 튜브(8)는 상/하판(9)(10)에 고정지지되는데, 이때 제2도에서와 같이 냉각기튜브(8) 하나하나를 용접하거나 열을 가하여 녹이는 금속인 필러메틀(15)을 냉각기 튜브(8)에 각각 하나씩 설치하여 브레이징함으로서 냉각기 튜브(8)와 상/하판(9)(10)사이의 틈새를 밀봉시키며 결합된다.
그러나 이와같은 종래의 스터링 기관은 상/하판과 냉각기 튜브사이의 좁은 지역에서 냉각기 튜브 하나하나를 밀봉시켜야 하므로 비용이 많이 들고 기밀에 대한 신뢰성이 낮아지며, 용접 및 브레이징 작업할 때 냉각기 튜브사이의 간극을 일정하게 유지되어야 함으로서 일정면적하에서 설치되는 냉각기 튜브의 갯수가 제한을 받고 상/하판에 형성된 구멍과 냉각기 튜브의 외경의 치수가 정밀하게 가공하여야 하는 문제점이 있었다.
또한 내부실린더 전체가 하나로 형성되어 상부 고온부에서 냉각수측의 저온부쪽으로 열이 전달됨으로서 열이 손실되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상/하판에 의해 고정지지되는 냉각기 튜브를 밀봉결합시키기 위하여 필러메틀을 녹여서 용접할 수 있도록 상/하판에 일정 깊이의 홈을 원추방향으로 형성하여 기밀유지의 신뢰성을 향상시키고, 내주측의 하방으로 일정한 길이를 갖는 턱이 형성된 상판과 2개의 요철구조로 형성된 내부 실린더 사이에 단열부재를 구비하여 내부 실린더에서 발생되는 열이 냉각기 튜브쪽으로 전달되는 것을 차단함으로서 열손실을 방지하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 스터링 기관의 쿨러구조와 그 주변부 구성은 제3도에서와 같이 설명한다.
제3도에서와 같이 스터링기관의 실린더 윗부분에 형성된 실린더 헤드와 결합되는 외부실린더(101)와, 상기 외부실린더(101)내에 형성되어 디스플레이서의 가이드 역할을 하며 2개의 요철로 구성된 내부실린더(102)와, 상기 외부실린더(101)와 내부실린더(102)사이에 형성되어 열을 방열시키는 냉각기 튜브(103)와, 상기 냉각기 튜브(103)내에 있는 작동유체의 열을 흡수하는 냉각수가 흡입되도록 외부실린더(101)에 형성된 냉각수입구(112)와, 상기 냉각수 입구(112)에서 흡입된 냉각수가 냉각기 튜브(103)의 열을 흡수한 후 외부로 토출되도록 외부실린더(101)에 형성된 냉각수출구(113)와, 상기 냉각기 튜브(103)를 고정지지하도록 냉각기 튜브(103)위에 설치되어 내주측의 하방으로 일정길이를 갖는 턱(104')이 형성된 상판(104)과, 상기 상판(104)과 대향하여 냉각기 튜브(103)를 고정 지지하도록 냉각기 튜브(103) 아래에 설치된 하판(105)과, 상기 상판(104)과 내부실린더(102) 사이에 구비되어 열전달을 차단하는 단열부재(106)와, 상기 상판(104)의 상면과 하판(105)의 하면에 원주방향으로 일정 깊이를 갖는 홈(107)과, 상기 홈(107)에 냉각기 튜브(103)가 삽입될 수 있도록 형성된 구멍(108)과, 상기 구멍(108)에 삽입된 냉각기 튜브(103)를 밀봉결합시키기 위해 홈(107)에 녹여서 용접하는 필러메틀(109)과, 상기 상/하판(104)(105)의 외주면에 냉각수의 누설을 방지하는 기밀부재(110)와, 상기 외부실린더(101)와 내부실린더(102) 사이에 구비되어 냉각기 튜브(103)를 냉각시키는 냉각수의 흐름이 원활하게 이루어지도록 한 베플(111)로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 제3도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도에서 도시한 바와같이 길이방향으로 일정한 두께의 단을 갖는 상판(104)과 하판(105)은 각각의 상면과 하면에 일정깊이의 홈(107)이 원주방향으로 형성되어 있다.
그리고 홈(107)에는 냉각기 튜브(103)와의 결합을 위한 구멍(108)이 형성되어 있어 제3도의 (다)에서와 같이 냉각기 튜브(103)를 구멍(108)에 삽입시킨후 상/하판(104)(105)에 형성된 홈(107)에 홈 깊이 이상으로 브레이징용 필러메틀(109)녹여 냉각기 튜브(103)를 상/하판(104)(105)에 밀봉결합시킨다.
이때 상/하판(104)(105)에 결합된 냉각기 튜브(103)의 길이를 상/하판(104)(105)의 두께보다 더 길게 형성한 상태에서 필러메틀(109)을 홈 깊이보다 더 두껍게 녹여 용접한 다음 깍아내면 된다.
그리고 내주측의 하방으로 일정한 길이를 갖는 턱(104')이 형성된 상판(104)과 2개의 요철구조로 결합된 내부실린더(102)사이에 단열부재(106)를 구비하여 내부실린더(102) 내부에서 발생된 열이 냉각기 튜브(103)쪽으로 전달되는 것을 차단한다.
그리고 상판(104)에 형성된 턱(104')의 외주면과 하판(105)의 외주면에 기밀부재(110)를 구비하여 냉각수 입구(112)를 통해 흡입된 냉각수가 상/하판(104)(105)에 고정지지된 냉각기 튜브(103)내에 있는 작동유체의 열을 흡수한 후 냉각수 출구(113)를 통해 토출되는 냉각수의 누설을 방지한다.
상기 내부실린더(102)는 상판(104)의 내주측에 구비된 기밀부재(110)가 있는 곳에서 2개의 요철구조로 결합되어 있어 냉각수 입구(112)에서 흡입된 냉각수는 내부실린더(102)의 일부분 즉, 디스플레이서 실이 왕복운동하면서 내부실린더(102)와 접촉하는 부분하고만 접촉하게 되어 열손실을 방지할 수 있다.
또한 냉각기 튜브(103)의 중간에 베플(111)을 구비하여 냉각수 입구(112)를 통해 흡입된 냉각수의 흐름을 원활하게 이루어지도록 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 상/하판에 형성된 홈에 결합되는 냉각기 튜브의 길이를 상/하판의 두께보다 길게 형성하여 브레이징용 필러메틀을 상/하판에 형성된 홈에 녹여 용접함으로서 기밀유지의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한 냉각기 튜브를 하나씩 상/하판에 결합시키는 것에 아니므로 냉각기 튜브간의 거리는 문제가 되지 않아서 일정한 면적하에서 냉각기 튜브를 조립할 수 있는 최대한의 수까지 설치할 수 있어 가공이 간단하여 비용이 절감되는 효과가 있다.
그리고 냉각수 입구에서 흡입된 냉각수는 요철구조로 형성된 내부실린더에 디스플레이서 실이 왕복운동하면서 접촉하는 부분하고만 접촉하므로서 내부실린더를 통한 열손실을 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 상/하판에 의해 고정지지되는 냉각기 튜브를 밀봉결합시키기 위하여 필러메틀을 녹여서 용접할 수 있도록 상/하판에 형성된 홈과, 상기 상판과 내부실린더 사이에 내부실린더내에서 발생되는 열이 냉각기 튜브쪽으로 전달되는 것을 차단하는 단열부재와, 상기 상판과 하판 외주면에 냉각수의 누설을 방지하는 기밀 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 스터링 기관의 쿨러 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상판은 내주측의 하방으로 일정한 길이를 갖는 턱을 형성한 것을 특징으로 하는 스터링 기관의 쿨러 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부실린더는 상부 고온부에서 냉각수측의 저온부로 열이 전달되는 것을 방지하도록 2개의 요철구조로 형성한 것을 특징으로 하는 스터링기관의 쿨러구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기밀부재는 0-링으로 형성한 것을 특징으로 하는 스터링 기관의 쿨러구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 냉각기 튜브의 중간에 냉각수의 흐름이 원활하게 이루어지도록 베플을 구비한 것을 특징으로 하는 스터링기관의 쿨러구조.
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