KR100375728B1 - 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 실린더실내에 편심회전하는 로터와 베인을 구비하여 각 실린더실이 각각 두 개의 공간으로 구분되고, 상기 각 실린더실내의 공간에서 유체의 압축 또는 팽창이 이루지도록 하여 동력전환의 효율이 높고 진동 및 소음발생이 적은 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은, 로터의 회전에 따라 형성되는 두 개의 공간중 일공간인 흡기실에서는 연료혼합공기를 흡입하며 다른 일공간인 압축실에서는 연료혼합공기를 압축하는 유체압축부와; 상기 유체압축부에서 압축된 연료혼합공기를 적시에 공급받아 연소확산시킴으로써 고압유체를 생성하여 적시에 배출하는 회전밸브부와; 상기 회전밸브부에서 배출되는 고압유체가 일공간에서 베인의 후면을 가압함으로써 로터를 일방향으로 회전시키고 다른 일공간에서 잔여유체를 배출하는 유체동력교환부와; 상기 유체동력교환부의 로터축에 연동되어 상기 유체압축부와 회전밸브부 및 동력전환부의 행정간 동작타이밍을 조절하는 타이밍제어부로 구성되어, 장치의 구성이 간단하므로 유지보수가 용이하고 동작소음 및 진동을 저감시키며, 회전속도의 가감이 용이하고 압축효율 및 동력전환의 효율이 높아 완전연소가 가능하여 연료효율이 이상적으로 높다.

Description

베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치 {Apparatus for utilization of vain in fluid compression and power transformation}

본 발명은 동력전환장치에 관한 것으로, 특히 실린더실(Cylinder)내에서 회전하는 로터와 베인에 의해 형성되는 기밀하게 밀폐된 공간내에서 고압의 유체가 팽창하는 압력으로 로터(Rotor)를 회전시켜 동력을 출력하도록 함으로써, 동력전환의 효율이 높고 진동 및 소음발생이 적은 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 분야의 종래기술을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1은 종래의 압축기내 실린더실의 횡단면도이다.

현재 자동차, 선박 등에 사용되는 동력전환장치에는 왕복피스톤식 엔진과 로터리식 엔진 등의 내연기관이 있다. 일반적으로 내연기관은 연료의 연소시 발생하는 고압가스의 팽창압력에 의해 피스톤의 왕복운동 또는 로터의 회전운동이 발생되는 것으로, 그 구성과 동작은 당업자에게 공지된 바와 같다.

상기에서 왕복피스톤식 엔진은 불완전연소를 방지하기 위하여 크랭크 축의 회전속도에 따라 점화기의 점화시기를 조정함으로써, 연료의 연소확산에 필요한 시간을 충분히 확보하게 된다. 즉, 엔진이 고속동작하여 크랭크축이 고속회전하는 경우에는 연소행정의 시작점이 저속회전시보다 빨라지게 된다.

따라서 왕복피스톤식 엔진은 고속회전시 압축행정이 짧아지게 되어 연료혼합공기를 충분히 압축하지 못하고, 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 연소행정이 시작되므로 연료의 연소로 발생된 고압가스의 팽창압력이 피스톤의 상사점 도달을 방해하는 방향으로 작용하여 동력전환의 효율이 저하된다.

이처럼 왕복피스톤식 엔진은 저속회전시 하나의 싸이클내 각 행정간의 위상이 명확히 구분되나, 고속회전에서는 행정간의 위상이 겹침으로써 감력 또는 효율의 저하 등이 발생하는 문제점이 있다.

그리고 로터리식 엔진의 경우에는 밸브개폐 동작이 없으므로 저소음으로 동작하는 장점이 있는 반면에, 로터의 회전속도에 따라 각 행정에 할당되는 시간이 변화하게 되므로 고속회전시 연소확산행정 및 배기행정에서 요구하는 최소한의 시간을 할당하지 못하게 되는 단점이 있었다.

따라서 로터리식 엔진이 고속회전하게 되면, 연소확산 시간에 할당되는 시간이 짧아 불완전연소가 발생된다. 이러한 불완전연소는 출력저하와 연료소모량 증대 및 대기오염 악화 등을 일으키는 원인이 된다.

한편, 유체압축용 압축기는 편심로터와 함께 회전하는 다수의 베인을 구비하는 것으로, 로터의 회전력과 스프링의 복원력으로 다수의 베인을 실린더실의 내주면 방향으로 밀어 실린더실과 베인간의 기밀을 유지하게 된다.

그런데 이처럼 스프링의 복원력과 로터의 회전력으로 베인을 실린더의 내주면 방향으로 밀게 되면, 베인과 실린더실간의 접촉이 기밀하지 못한 한계가 있다. 그래서 종래기술은 베인을 복수개 사용함으로써 상기 기밀유지를 보완하게 된다.

즉, 상기 도1에 도시된 바와 같이 종래의 압축기에 구비되는 실린더실의 경우에는 유체흡입구간(6A)과 유체압축구간(6B)과 유체배출구간(6C) 및 기타 구간으로 이루어진다. 이때 유체흡입구간(6A)과 유체배출구간(6C)의 특정부에는 유체의 출입을 위한 구멍이 구비되며, 상기 실린더실내에서 편심회전하는 로터(3)의 원주상에는 일정한 간격으로 다수의 베인홈(4A~4R)이 배치되고, 상기 각 베인홈(4A~4R)마다 베인(5A~5R)이 구비된다.

상기에서 각 베인(4A~4R)은 탄성력을 보유한 스프링의 복원력 및 고속회전시 유발되는 회전각속도에 의한 작용력에 의하여 로터(3)의 축심(2)으로부터 실린더의 내주면 방향으로 밀리게 됨으로써, 유체의 흡입 및 압축에 필요한 기밀성을 유지하게 된다.

그런데 실린더실에서 유체를 압축하는 경우에는 유체흡입구간(6A)의 전구간 및 유체배출구간(6C)의 전구간에서 유체의 흡입 및 배출이 이루어져야 하므로, 상기 구간에 대해서는 유체의 출입이 허용된 상태로 있게 된다. 그래서 로터가 회전하게 되면 유체흡입구간(6A)에서 유체가 흡입된 후 유체압축구간(6B)에서 압축하며, 일반적으로 베인의 상대적인 위치가 '5H'에서부터 '5K'에 이를 때까지를 압축구간으로 사용하고 '5L'부터는 유체배출구간(6C)으로 사용하게 된다.

따라서 실린더실내 유체의 압축은 유체압축구간(6B)에서만 이루어져 로터의 1회전주기 중에서 유체를 실제 압축하는 위상각은 90도 미만으로써, 압축의 효율이 낮아 내연기관과 같이 고효율의 압축이 필요한 장치에는 적용할 수 없는 한계가 있다. 또한, 경우에 따라 압축효율을 향상시키기 위하여 유체압축구간(6B)을 '5L' 또는 '5M'까지 연장하면, 유체배출구간(6C)이 좁아져 고속회전시에는 압축된 유체를 배출하는데 필요한 절대적인 시간을 충분히 확보할 수 없는 등의 문제점이 있다.

그리고 종래의 압축기는 베인(5A~5R)의 절대적인 길이가 로터(3)의 반지름에 비해 상당히 작기 때문에 실린더실내에서 로터(3)에 의해 점유되는 공간이 많아 실린더실의 단위 부피당 압축용량이 작은 문제점도 있었다.

이처럼 종래기술에 의한 다수의 베인을 사용하는 압축기는 로터의 1회전주기 동안 실린더실에서의 단위 부피당 압축용량 및 압축효율이 낮기 때문에 실린더실내에서 회전하는 베인과 로터의 구조를 내연기관에는 적용할 할 수 없었던 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 동력전환장치가 갖는 문제점을 극복하기위하여, 복수개의 실린더실내에 편심회전하는 로터와 상기 로터의 축심을 중심으로 회전하는 베인에 의하여 각 실린더실을 각각 두 개의 공간으로 구분되도록 하여, 일측의 실린더실에서 유체가 압축되면 특정의 공간에서 상기 유체를 연소시켜 생성된 고압유체를 다른 일측의 실린더내에서 팽창시킴으로써, 로터의 회전으로 전환된 동력이 출력되도록 하여 동력전환의 효율이 높고 진동 및 소음발생이 적은 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치는, 로터의 회전에 따라 형성되는 두 개의 공간중 일공간인 흡기실에서는 연료혼합공기를 흡입하고 다른 일공간인 압축실에서는 연료혼합공기를 압축하는 유체압축부와; 상기 유체압축부에서 압축된 연료혼합공기를 적시에 공급받아 연소확산시킴으로써 고압유체를 생성하여 적시에 배출하는 회전밸브부와; 상기 회전밸브부에서 배출되는 고압유체가 일공간에서 베인의 후면을 가압함으로써 로터를 일방향으로 회전시키고 다른 일공간에서 잔여유체를 배출하는 유체동력교환부와; 상기 유체동력교환부의 로터축에 연동되어 상기 유체압축부와 회전밸브부 및 유체동력교환부의 행정간 동작타이밍을 조절하는 타이밍제어부로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 종래의 압축기내 실린더실의 횡단면도이며,

도2는 본 발명의 일실시예에 의한 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치의 정면도이고,

도3은 유체압축부와 회전밸브부의 축에 따라 절단한 종단면도이며,

도4a는 로터축에 연직한 종단면도로써 압축행정시의 예시도이고,

도4b는 도4a에서 연소행정시의 예시도이고,

도4c는 도4a에서 교환행정시의 예시도이며,

도5a는 도2에 의한 장치의 좌측면도이고,

도5b는 도2에 의한 장치의 우측면도이고,

도6는 도4a에서 유체압축부의 상세도이며,

도7a는 로터로부터 분리한 베인의 상세도이고,

도7b는 로터에 구비되는 실링의 상세도이다.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 엔진동체 10A : 냉각유체부 11 : 흡기구

12 : 배기구 15 : 오일팬 16 : 냉각기플리

17 : 배전기 20 : 유체압축부 21, 41 : 로터

22, 42 : 로터축 23, 43 : 베인 23C : 베인스프링

24, 44 : 실링 24A : 이탈방지홈 25, 45 : 실린더실

25A : 흡기실 25B : 압축실 30 : 회전밸브부

31A : 연소실흡기구 31B : 연소실배기구 32 : 회전밸브축

33 : 점화기 34A : 흡기가스 연도 34B : 고압가스 연도

35 : 연소실 40 : 유체동력교환부 45A : 배기실

45B : 동력교환실 51, 52 : 기어 53 : 캠

54 : 밸브레버부 54A : 밸브레버 로울러 54B : 밸브레버 스프링

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술사상을 첨부한 도면에 예시된 일실시예에 의거 그 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 도2는 본 발명의 일실시예에 의한 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치의 정면도이고, 도3은 유체압축부와 회전밸브의 축에 따라 절단한 종단면도이며, 도4a는 로터축에 연직한 종단면도로써 압축행정시의 예시도이고, 도4b 및 도4c는 각각 도4a에서 연소행정시 및 교환행정시의 예시도이며, 도5a 및도5b는 좌측면도 및 우측면도이고, 도6는 도4a에서 유체압축부의 상세도이며, 도7a는 로터로부터 분리한 베인의 상세도이고, 도7b는 로터에 구비되는 실링의 상세도이다.

상기 각 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 적절한 일실시예는, 로터(21)의 회전에 따라 형성되는 두 개의 공간중 일공간인 흡기실(25A)에서는 연료혼합공기를 흡입하고 다른 일공간인 압축실(25B)에서는 연료혼합공기를 압축하는 유체압축부(20)와; 상기 유체압축부(20)에서 압축된 연료혼합공기를 적시에 공급받아 연소확산시킴으로써 고압유체를 생성하여 적시에 배출하는 회전밸브부(30)와; 상기 회전밸브부(30)에서 배출되는 고압유체가 일공간에서 베인(43)의 후면을 가압함으로써 로터(41)를 일방향으로 회전시키고 다른 일공간에서 잔여유체를 배출하는 유체동력교환부(40)와; 상기 유체동력교환부(40)의 로터축(42)에 연동되어 상기 유체압축부(20)와 회전밸브부(30) 및 유체동력교환부(40)의 행정간 동작타이밍을 조절하는 타이밍제어부(51~54B)로 구성된다.

그리고 상기 유체압축부(20)는, 베인의 위치에 따라 흡기실(25A)과 압축실(25B)로 구분되는 실린더실(25)과; 외주면의 일방이 실린더의 내주면과 접하도록 실린더의 축심으로부터 편심된 축에 따라 회전하며 실링(24)을 구비하여 상기 접촉면의 기밀을 유지하는 로터(21)와; 상기 로터(21)에 연동되어 로터(21)의 축심상에서 회전하며 양날개의 선단이 실린더의 내주면과 기밀을 유지하도록 함으로써 실린더실을 2개의 공간으로 구분하는 베인(22)으로 구성된다.

상기 회전밸브부(30)는, 일축상(32)을 회전함으로써 상기 유체압축부(20)에서 압축된 연료혼합공기가 연소실(35)내로 적시에 유입되도록 하며 연소실(35)내에서 생성된 고압유체가 유체동력교환부(40)내로 적시에 배출되도록 하는 회전밸브(31A~31B)와; 상기 회전밸브(31A~31B)의 동작에 의해 유입되는 연료혼합공기를 점화기(33)를 이용하여 연소확산시켜 고압유체를 생성하는 연소실(35)로 구성된다.

또한 상기 타이밍제어부(51~54B)는, 상기 유체압축부(20)의 로터축(22)의 정원운동을 밸브레버부(54)의 직선운동으로 변환시키기 위하여 반지름이 각각 다른 복수개의 주행면(53A~53C)을 구비하는 캠(Cam)(53)과; 상기 캠(53)의 주행면을 주행하는 밸브레버 로울러(54A)에 의하여 일축상을 회전하여 상기 회전밸브(31A~31B)를 적시에 개폐시키는 밸브레버부(54)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 장치의 외형은 일반적인 엔진의 외형과 같은 것으로, 도2에 도시된 바와 같이 엔진동체(10)가 엔진의 전체적인 외형을 이루며, 연료의 연소열에 의한 엔진의 온도상승을 방지할 수 있는 냉각유체부(10A)를 구비한다.

그리고 기화기에서 연소에 적합한 비율로 공기와 혼합된 연료를 유체압축부(20)로 유입시키는 연도인 흡기구(11)와, 유체동력교환부(40)에서 열교환이 수행된 후의 잔여유체를 배출하는 배기구(12)와, 상기 유체동력교환부(40)의로터축(42)에 연동되어 엔진 냉각팬을 기동시키는 냉각기플리(16)와, 점화기의 점화시간을 제어하는 배전기(17)와, 엔진내에서 전환된 동력을 외부의 장치로 출력하는 유체동력교환부(40)의 로터축(42)과, 유체압축부(20)의 로터축(22) 및 엔진내 각 마찰부위에 윤활유를 공급하는 오일팬(15) 등이 엔진의 외형에서 현격한 기능부에 해당한다.

그리고 유체압축부(20)는 일정부위에 흡기구(11) 및 흡기가스 연도(34A)와 각각 도통하는 두 개의 구멍을 갖는 실린더실(25)을 구비하며, 상기 실린더실(25)의 내주면 직경보다 작은 직경을 갖는 로터(21)가 실린더실(25)의 내주면에 접하면서 편심회전할 수 있도록 한다. 이때 상기 로터(21)의 외주면은 적절한 간격으로 배치된 복수개의 실링(24)을 구비하여 실린더 내주면과의 접촉면을 기밀하게 유지하게 되며, 상기 복수개의 실링(24)은 도7b에 도시된 바와 같이 상단 및 하단에 이탈방지홈(24A)를 구비하여 고속회전시 로터(21)로부터의 이탈이 방지된다.

또한, 편심된 로터(21)에 지름방향으로 배치되어 회전하는 베인(23)은 서로 대향되어 있는 양날개의 선단이 실린더 내주면과 기밀하게 접촉하는 구조를 갖는다. 즉, 도7a에 도시된 바와 같이 베인(23)은 로터(21)의 회전시 양날개의 선단간 길이를 가변적으로 변화시키기 위하여 양날개의 사이에 베인스프링(23C)을 구비하게 된다. 이때 베인스프링(23C)은 탄성력을 보유하게 되므로, 실린더실내에서 베인의 한쪽 날개가 로터의 축심방향으로 밀리는 경우에는 맞은 쪽 날개를 실린더의 내주면 쪽으로 밀게 된다.

이러한 베인의 동작은 종래의 압축기 등에서 로터의 회전속도에 의해 베인이실린더의 내주면에 밀착되도록 함으로써, 저속회전시 각각의 베인에 작용하는 각속도가 크지 못하여 베인과 실린더실의 내주면간의 기밀성이 충분하지 못하였던 점과는 다른 것이다.

또한 상기의 동작은 실린더실(25)내의 모든 위치에서 베인(23)의 양날개에 대하여 작용하므로, 회전각 및 회전속도가 가변적인 상황에서도 기밀성의 편차가 심하지 않게 되어 장치의 설계 및 제어가 용이하게 될 수 있다.

이처럼 로터(21)의 외주면과 실린더의 내주면과 베인(23)에 의해 기밀하게 밀폐된 공간을 형성하여 기체상 또는 액체상의 유체를 보유할 수 있게 되는데, 상기 형성된 밀폐공간에 대하여 유체압축부(20)의 경우 흡기가스연도(34A)를 포함하는 공간은 압축실(25B)로 칭하고, 연료의 흡기를 위하여 흡기구(11)에 대하여 항상적으로 열려있는 공간은 흡기실(25A)로 칭하기로 한다. 이때 흡기실(25A)과 압축실(25B)은 로터(21)와 베인(23)의 회전에 의해 실린더실(25)내에서 상호전환되는 것으로, 로터(21)의 1회전에 2번의 압축실(25B)이 형성된다.

그리고 유체동력교환부(40)는 상기 설명한 유체압축부(20)의 구성과 동일하고, 그 작용에 있어서 차이가 있다. 즉, 유체압축부(20)는 동력을 이용하여 저압의 유체를 흡입하여 압축하는 것이며, 유체동력교환부(40)는 고압유체의 팽창압력에 의해 로터축(42)을 회전시키고 저압의 잔여유체를 배출하는 것이다. 이때 상기 유체압축부(20)의 흡기실(25A) 및 압축실(25B)에 대응하여 유체동력교환부(20)의 실린더실(25)내 형성되는 공간은 각각 배기실(45A) 및 동력교환실(45B)이라 칭하기로 한다.

계속해서 회전밸브부(30)를 설명하면, 회전밸브부(30)는 연소실(35)과 2개의 회전밸브(31A~31B)로 대별된다. 각 회전밸브(31A~31B)는 유체압축부(20)에만 열려있는 하나의 상태와, 유체동력교환부(40)에만 열려있는 하나의 상태 그리고 유체압축부(20)와 유체동력교환부(40)의 어느 것에도 열려있지 않은 하나의 상태 등 3개의 상태를 행정의 1주기마다 상호전환하게 된다. 이러한 회전밸브부(30)의 상태전환은 타이밍제어부(51~54B)에 의해 수행되며, 행정에 따라 캠(53)의 회전으로 회전밸브부(30)의 동작이 제어된다.

이때 2개 구비된 회전밸브(31A~31B)는 일축상(32)을 회전하는 것으로, 상호 180도의 위상차를 갖고 교차적으로 행정주기를 수행한다. 즉, 유체압축부(20) 또는 유체동력교환부(40)의 로터축(22)(42)이 1회전하는 동안에 2번의 행정주기가 수행되어야 하므로, 회전밸브(31A~31B)는 두 개가 구비되어 교차작동하게 되는 것이다. 이를 위하여 회전밸브축(32)은 유체압축부(20)의 로터축(22)상의 캠(53)에 의해 각각 3개의 동작상태를 갖게 되며, 3상의 주행면(53A~53C)을 구비한 캠(53)은 유체동력교환부(40)의 로터축(42)과 기어(51)(52)에 의해 연동되어 회전함으로써 회전밸브(31A~31B)를 개폐시키게 된다.

이어서, 압축/연소/교환의 동작으로 수행되는 1행정주기를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축행정에서는 밸브레버 로울러(54A)가 캠(53)의 압축주행면(53A)을 주행하여 회전밸브축(32)을 회전시킴으로써, 흡기가스연도(34A)와 연소실흡기구(31A)를 도통시켜 압축실(25B)내 유체를 연소실(35)로 유입시킨다. 유체압축부(20)의 로터(21)가 계속해서 회전함으로써 연소실(35)내로 유입된 유체를 압축하게 된다.

상기 압축행정에 의해 연소실(35)내의 유체가 연료의 연소에 적합하도록 압축되면, 연소행정이 시작된다. 연소행정에서는 밸브레버 로울러(54A)가 캠(53)의 압축주행면(53A)을 이탈하여 연소주행면(53B)을 주행함으로써, 연소실흡기구(31A) 및 연소실배기구(31B)를 통한 유체교환을 방지하게 된다. 이어서 적절한 타이밍에 점화기(33)를 이용하여 밀폐된 연소실(35)에 보유된 연료를 연소시킴으로써, 고압의 가스를 생성한다.

이때 점화기(33)의 점화시간은 조절되며, 로터의 회전속도에 따라 연료의 연소확산에 필요한 최적의 시간이 확보되도록 한다. 예를 들어 저속회전시는 연소행정의 후반부에서 점화되고, 고속회전시에는 연소행정의 전반부에서 점화가 이루어지도록 조절할 수 있는 것이다.

상기 연소행정에 의해 고압유체가 연소실(35)내에 확산되면, 교환행정이 시작된다. 교환행정에서는 밸브레버 로울러(54A)가 캠(53)의 교환주행면(53C)을 주행하여 회전밸브축(32)을 회전시킴으로써, 연소실배기구(31B)와 고압가스연도(34B)를 도통시켜 고압유체를 유체동력교환부(40)의 동력교환실(45A)로 유입시킨다. 유체동력교환부(40)로 유입된 고압유체는 동력교환실(45B)과 배기실(45A)간의 압력차에 의해 베인(43)에 대하여 배기실(45A) 방향으로 압력을 가함으로써 로터축(42)을 일방향으로 회전시키게 된다.

상기 교환행정에서 유체동력교환부(40)내 고압유체가 적정의 동력을 발생시키게 되면, 밸브레버 로울러(54A)가 캠(53)의 교환주행면(53C)를 이탈하여 밸브레버 스프링(64B)의 탄성력으로 압축주행면(63B)으로 복귀함으로써 1행정주기가 완료되고 새로운 압축행정이 시작된다.

이때 상기 설명한 1행정주기는 하나의 회전밸브(31A~31B)를 중심으로 설명한 것으로, 본 발명에 의한 장치는 상호 180도의 위상차를 갖고 동축상에서 동작하는 두 개의 회전밸브(31A~31B)를 구비하여 하나의 회전밸브(31)가 교환행정을 수행하는 동안 다른 회전밸브(31A~31B)가 압축/연소행정을 수행하게 된다. 즉, 두 개의 회전밸브(31A~31B)는 상호교차적으로 행정주기를 수행하여 로터축(22)(42)의 1회전에 압축/연소/교환행정이 2회 이루어지도록 한다.

이처럼 본 장치는 실린더실내에서 편심되어 회전하는 로터와 베인을 이용하여 연료가 혼합된 공기를 압축시키고, 회전밸브부에서 상기 압축된 공기를 적시에 연소시켜 고압의 유체를 생성하여 유체동력교환부로 유입시키면, 유체동력교환부의 동력교환실내에서 상기 고압유체의 팽창압력에 의해 로터축이 회전하여 동력을 출력할 수 있는 것이다.

상기 설명한 본 발명에 의한 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치의 일실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 기술사상은 상기 예시한 실시예 뿐만 아니라 적절한 수정 및 변경을 통한 다양한 실시예를 구성할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치는, 베인과 로터가 일방향으로 연속회전하여 동력을 전환하므로, 종래의 왕복피스톤식 또는 로터리식 동력전환장치에 비해 구조가 간단하여 소형화 및 내구성 향상이 가능하고, 동작시 소음 및 진동을 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

그리고 종래의 압축기에서 저속회전시 압축실의 기밀성이 저하되는 것과는 달리, 본 발명에 의한 장치는 베인의 양날개 선단이 베인스프링의 탄성력에 의해 실린더실의 내주면에 기밀하게 접촉되므로 저속회전시에도 압축실에 고도의 기밀성을 유지하여 고효율의 압축이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 연소행정이 수행되는 임의의 시간에 점화기를 동작시킬 수 있으므로, 고속회전시에도 압축행정과 연소행정이 겹치지 않아 연료의 연소확산에 필요한 시간이 충분히 확보됨으로써, 연료의 완전연소가 가능하여 연료효율 및 동력전환의 효율이 향상되고 배출가스에 의한 대기오염을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 로터(21)의 회전에 따라 형성되는 두 개의 공간중 일공간인 흡기실(25A)에서는 연료혼합공기를 흡입하고, 다른 일공간인 압축실(25B)에서는 연료혼합공기를 압축하는 유체압축부(20)와;

   상기 유체압축부(20)에서 압축된 연료혼합공기를 적시에 공급받아 연소확산시킴으로써 고압유체를 생성하여 적시에 배출하는 회전밸브부(30)와;

   상기 회전밸브부(30)에서 배출되는 고압유체가 일공간에서 베인(43)의 후면을 가압함으로써 로터(41)를 일방향으로 회전시키고 다른 일공간에서 잔여유체를 배출하는 유체동력교환부(40)와;

   상기 유체동력교환부(40)의 로터축(42)에 연동되어 상기 유체압축부(20)와 회전밸브부(30) 및 유체동력교환부(40)의 행정간 동작타이밍을 조절하는 타이밍제어부(51~54B)로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체압축부(20) 와 유체동력교환부(40)는,

   유체의 유동을 위한 연도를 일정위치에 구비하는 실린더실(25)과;

   외주면의 일방이 상기 실린더실(25)의 내주면과 접하도록 실린더실(25)의 축심으로부터 편심회전하며 접촉면의 기밀을 유지하는 로터(21)와;

   상기 로터(21)에 연동되어 로터(21)의 축심을 중심으로 회전하며, 양날개의 선단이 실린더의 내주면과 기밀을 유지하는 베인(22)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전밸브부(30)는,

   일축상(32)을 회전함으로써 상기 유체압축부(20)에서 압축된 연료혼합공기가 연소실(35)내로 적시에 유입되도록 하며, 연소실(35)내에서 생성된 고압유체가 유체유체동력교환부(40)내로 적시에 배출되도록 하는 복수개의 회전밸브(31A~31B)와;

   상기 복수개의 회전밸브(31A~31B)의 동작에 의해 유입되는 연료혼합공기를 점화기(33)를 이용하여 연소확산시켜 고압유체를 생성하는 연소실(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 타이밍제어부(51~54B)는,

   상기 유체압축부(20)의 로터축(22)상에서 정원운동을 밸브레버부(54)의 직선운동으로 변환시키기 위하여 반지름이 각각 다른 복수개의 주행면(53A~53C)을 구비하는 캠(53)과;

   상기 캠(53)의 주행면을 주행하는 밸브레버 로울러(54A)에 의하여 일축상을회전하여 상기 회전밸브(31A~31B)를 적시에 개폐시키는 밸브레버부(54)로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 베인(23)은,

   로터의 축심상에서 일직선상에 상호대향되어 배치되는 복수개의 날개와;

   상기 복수개의 날개를 탄성력이 보유된 상태로 접속되도록 하여 각 날개의 선단을 실린더실의 내주면에 기밀하게 접촉시키는 베인스프링(23C)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 로터(21)는,

   상기 실린더실(25)의 내주면과 특정위치에서 접촉하여 기밀을 유지하는 실링(24)과;

   로터(21)의 회전시 상기 실링(24)이 로터(21)로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지홈(24A)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 베인을 이용한 유체압축 및 동력전환장치.