KR101389397B1

KR101389397B1 - 공진을 이용한 엔진

Info

Publication number: KR101389397B1
Application number: KR1020120026953A
Authority: KR
Inventors: 성재연
Original assignee: 성재연
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2014-05-27
Also published as: KR20130104954A

Abstract

본 발명은 공진을 이용한 엔진에 관한 것으로, 솔리드부의 채널을 통해 유입된 혼합가스가 연소부(130)에 공급되어 연소되면서 공진현상이 발생하도록 이루어진 엔진에 있어서, 연소부에서 연소된 연소가스의 역류를 방지하기 위해 채널에서 분지되고, 역류하는 연소가스의 유동방향에 대해 일정 각도로 경사지도록 형성된 역류방지홈; 및 역류방지홈에 유입된 연소가스가 휘돌아 나가도록 유도하기 위해 역류방지홈에 장착된 유동회귀링;이 포함되어 이루어짐으로써, 채널에 분지되어 형성된 역류방지홈에 유동회귀링의 장착이 가능하고, 역류방지홈에 유입된 연소가스가 유동회귀링을 따라 휘돌아 다시 채널로 유입되며, 채널의 전체 길이가 짧아짐은 물론 공진 현상을 발생시키기에 유리하며, 연소부에서의 공진현상을 수천 헤르츠(Hz)의 고주파인 공진주파수를 유도할 수 있음은 물론 콤팩트하면서 휴대 가능한 경량의 엔진 제작이 가능하도록 된 것이다.

Description

공진을 이용한 엔진{Engine using resonance}

본 발명은 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공진밸브엔진(resonating valve engine)에서 혼합가스의 공급 구조 및 역류방지 구조를 개선하고, 이 공진밸브엔진의 공진 구조 및 회전체 구조를 조합하여 전기를 발생시킬 수 있도록 한 공진을 이용한 엔진에 관한 것이다.

엔진이란 연료와 공기를 혼합하여 연소시킴으로써 추진력을 얻도록 제작된 기기이다.

이 엔진의 종류에는 회전체엔진, 터보엔진, 램제트엔진 및, 도 1에서와 같이 이들 터보엔진과 램제트엔진의 장점을 조합하여 제작된 듀얼싸이클제트엔진 등이 있다. 이 듀얼싸이클제트엔진(10)은 터보엔진(11)이 외피통(12)에 수용된 상태에서 터보엔진(11)과 외피통(12) 사이에 바이패스(13)가 형성되도록 제작되었다.

또한, 엔진 중에는 도 2에 도시된 바와 같이, 연료와 공기가 혼합된 혼합가스를 압축하는 콤프레셔가 설치되지 않는 공진밸브엔진(20,Resonating valve engine, 또는 Restrictive valve engine)이 있다. 이 공명밸브엔진(20)에는 내부를 도시한 도 2의 측단면을 보면, 연료와 공기가 혼합된 혼합가스가 유입되는 솔리드부(21), 솔리드부(21)를 통해 유입된 혼합가스가 분사되어 연소되는 중공의 연소부(22) 및, 연소부(22)에서 연소된 연소가스를 배출하는 배출부가 포함되어 이루어졌다.

여기서, 솔리드부(21)는 혼합가스를 실선 화살표 방향으로 연소부(22)에 안내하도록 변두리에 형성된 채널(23) 및, 채널(23)에서 분지되어 점선 화살표 방향으로 유동하는 연소부(21)의 연소가스 역류를 저지하도록 형성된 역류방지홈(24)이 포함되어 이루어졌다. 이때, 역류방지홈(24)은 연소부(22)에서 폭발하여 연소된 연소가스의 역류를 방지하기 위해 연소가스가 역류하여 유입되는 채널(23)로부터 분지되면서 일정 각도로 경사져 형성되었다. 이 역류방지홈(24)은 연소가스가 역류하는 방향에서 보면 환형상을 이루도록 형성되고, 도 2에서와 같이 상,하측에 교번으로 형성되었다.

이때, 채널(23)을 통해 유동되어 연소부(22)에 분사되는 혼합가스는 연소부(22)에서 혼합가스가 폭발하는 시점을 조절하여 수십에서 수백 헤르츠(Hz) 주파수의 공진(Resonation) 현상을 발생시킬 수 있도록 분사시점 및 분사량이 제어되었다. 또한, 채널(23)은 연소부로 유입되는 혼합가스의 유동은 원활하고, 연소부(22)에서 역류하는 연소가스의 유동은 극히 제한하기 위해 측단면 형상이 대략 지그재그형상으로 형성되었다.

따라서, 혼합가스가 채널(23)을 통해 연소부(22)에 분사되고, 연소부(22)에서 혼합가스가 연소되면서 발생한 폭발력이 솔리드부(21)의 일단면을 강하게 가압함으로써, 공진밸브엔진(20)의 추진력이 발생하였다. 이때, 연소부(22)에서 발생한 연소가스의 일부가 채널(23)로 역류하게 되고, 역류하면서 역류방지홈(24)에 유입되면 더 이상의 역류가 제한되었다.

하지만, 이 역류방지홈(24)에 수용되는 연소가스의 양이 극히 소량이고, 일정량의 연소가스가 수용되어 정체되어 있기 때문에 역류를 방지하기 위한 기능의 효율성이 저하되었다.

이를 감안하여 도 3에서와 같이 측면에서 보아 채널(120)의 통로가 일직선을 형성하고, 역류방지홈(24)에는 아일랜드(25,island)를 형성시키도록 설계되었다. 즉, 연소부(22)에서 채널(23)로 역류한 연소가스가 점선의 화살표와 같이 역류방지홈(24)에 유입되면 아일랜드(25)를 따라 휘돌아 다시 채널(23)로 되돌아가도록 유도하기 위함이었다. 이때, 혼합가스는 채널(23)을 따라 실선 화살표 방향으로 연소부(22)까지 직선으로 유동되었다.

하지만, 이 아일랜드(25)는 역류방지홈(24)에 형성시키기 위해 혼합가스의 유동방향에서 보아 환형상의 원통 구조로 설계되었지만, 실제로 역류방지홈(24) 내에서 아일랜드(25)가 설치될 수 없고, 이는 단지 설계상으로만 가능할 뿐이었다. 또한, 연소부(22)로 공급되는 혼합가스가 직선의 통로가 형성된 채널(23)을 통해 공급되지만, 연소부에서 역류하는 연소가스 역시 직선으로 역류할 수 있어 역류하는 배기가스를 저지하는데 제한이 있었다. 또한, 공진밸브엔진(20)은 공진을 발생시키기 위해 구조상 연소부(22)이 매우 크게 형성되므로 엔진 자체의 크기가 대형화될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

KR0000872 10

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 공진밸브엔진에서 채널의 구조를 개선하고, 공진밸브엔진의 공진구조 및 추가 설치된 회전체를 조합하여 새로운 엔진을 제작함으로써, 연소부가 축소되어 엔진을 콤팩트 및 경량화하고, 이 엔진을 이용하여 발전(發電)할 수 있도록 된 공진을 이용한 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.

상기된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공진을 이용한 엔진은, 솔리드부의 채널을 통해 유입된 혼합가스가 연소부에 공급되어 연소되면서 공진현상이 발생하도록 이루어진 엔진에 있어서, 연소부에서 연소된 연소가스의 역류를 방지하기 위해 채널에서 분지되고, 역류하는 연소가스의 유동방향에 대해 일정 각도로 경사지도록 형성된 역류방지홈; 및 역류방지홈에 유입된 연소가스가 휘돌아 나가도록 유도하기 위해 역류방지홈에 장착된 유동회귀링(returm-flow ring);이 포함되어 이루어진다.

여기서, 솔리드부는 변두리에 형성된 채널이 혼합가스가 유입되는 방향에서 보면 환형상을 이루도록 하기 위해, 혼합가스가 유입되는 방향에서 보는 단면형상이 원형상이다.

따라서, 솔리드부는 연소부측 일단부의 내경이 타단부의 내경보다 더 작은 절두원추 형상이거나 또는, 연소부측 일단부의 내경이 타단부의 내경보다 더 큰 형상이거나 또는, 연소부측 일단부의 내경과 타단부의 내경이 동일한 원기둥 형상이다.

이때, 채널의 측단면 형상은 솔리드부의 일단부와 타단부의 내경이 다른 경우, 솔리드부의 변두리를 따라 경사지고, 연소부측으로 확대 또는 감소되도록 형성된다.

또한, 채널의 측단면 형상은 솔리드부의 일단부와 타단부의 내경이 동일한 경우, 솔리드부의 변두리를 따라 수평으로 형성된다.

또한, 유동회귀링은 연소가스의 유입방향에서 보면 환형상인 역류방지홈의 중심부위에 위치되는 몸체 및, 몸체의 위치를 지지하기 위해 역류방지홈의 내면에 끼워지도록 몸체로부터 돌출 형성된 리브가 포함되어 이루어진다.

여기서, 리브는 사다리꼴 형상인 몸체 중 채널의 내면측 일면으로부터 돌출되고, 일정 간격을 이루어 다수 형성된다.

이때, 유동회귀링은 다수로 분할 제작되고, 각각의 유동회귀링은 역류방지홈에 연이어 장착된다.

또한, 유동회귀링은 2∼4개로 분할 제작된다.

여기서, 채널에는 연소가스의 역류를 제한하도록 연소가스의 역류 반대방향으로 경사져 돌출된 역류방지돌기가 형성된다.

이때, 역류방지돌기는 측단면 형상의 채널에서 상호 대향되는 위치에 교번으로 다수 형성된다.

또한, 연소가스의 역류를 지그재그로 유도하여 역류방지홈으로 유입시키기 위해 채널의 측단면 형상에서 상호 대향된 위치에 형성된 역류방지돌기들은 각각의 선단부들을 연장하였을 때 선단부들이 상호 중첩되는 범위에 위치하도록 돌출된다.

본 발명에 따른 공진을 이용한 엔진을 이용하여 자가발전을 하기 위해, 연소부에는 공급된 혼합가스의 연소에 의해 회전하도록 장착된 회전체; 및 회전체의 회전력을 전기로 전환시키는 전기발생장치;가 포함되어 이루어진다.

이때, 전기발생장치는 솔리드부에 내장된다.

또한, 본 발명에 따라 전기를 발생시키기 위한 엔진에는, 연소부의 회전체를 관통하도록 설치된 회전축; 연소부에서 연소된 연소가스의 배출을 위해 회전축의 말단에 회전하도록 장착된 배출팬;이 더 포함되어 이루어진다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 공진을 이용한 엔진에서 채널이 연소부측으로 확장되도록 경사지게 형성됨으로써, 채널에 분지되어 형성된 역류방지홈에 유동회귀링의 장착이 가능하고, 역류방지홈에 유입된 연소가스가 유동회귀링을 따라 휘돌아 다시 채널로 유입되는 효과가 있다.

또한, 유동회귀링이 전체 형상이 환형상이고, 솔리드부에 환형상으로 형성된 역류방지홈에 장착됨으로써, 역류방지홈에 유입된 연소가스가 유동회귀링을 따라 되돌아 나가는 유동이 원활하다는 효과가 있다.

또한, 채널을 통해 유입된 혼합가스가 연소부에서 연소되면서 회전체을 회전시킴으로써, 자가발전이 가능하고, 회전체 회전에 최적의 압력 및 유량 조절이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 채널이 솔리드부에 환형상으로 형성되면서 이 채널에 혼합가스를 공급함으로써 혼합가스의 원통형 펌핑 효과를 얻을 수 있고, 이로 인해 채널의 전체 길이가 짧아짐은 물론 공진 현상을 발생시키기에 유리하며, 연소부에서의 공진현상을 수천 헤르츠(Hz)의 고주파인 공진주파수를 유도할 수 있으며, 콤팩트한 엔진 설계가 가능하다는 효과가 있다. 또한, 종래의 혼합가스를 압축하기 위한 콤프레서가 배제되므로 경량의 엔진 제작이 가능하면서 휴대가 가능하다.

또한, 채널의 측단면 형상이 대략 지그재그로 형성되고, 연소가스의 역류방향으로 채널로부터 일정 경사를 갖도록 분지됨으로써, 연소가스의 역류방지효과가 탁월하다는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은 종래의 듀얼싸이클제트엔진이 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 2는 종래의 공진밸브엔진이 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 3은 도 2에서 채널의 실시예가 도시된 부분 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공진을 이용한 엔진이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 5는 도 4의 엔진 내부가 도시된 측단면도이다.
도 6은 도 5에 대응한 다른 실시예가 도시된 측단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 유동회귀링이 확대 도시된 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 유동회귀링의 변형예가 확대 도시된 사시도이다.
도 10은 도 4에 도시된 공진을 이용한 엔진의 다른 실시예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 11은 도 10의 엔진 내부가 도시된 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

<구성>

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공진을 이용한 엔진이 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 5는 도 4의 엔진 내부가 도시된 측단면도이며, 도 6은 도 5에 대응한 다른 실시예가 도시된 측단면도이고, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 유동회귀링이 확대 도시된 사시도이며, 도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 유동회귀링의 변형예가 확대 도시된 사시도이고, 도 10은 도 4에 도시된 공진을 이용한 엔진의 다른 실시예가 개략적으로 도시된 사시도이며, 도 11은 도 10의 엔진 내부가 도시된 측단면도이다. 여기서, 도 5에 도시된 실선의 화살표는 혼합가스의 유동방향이고, 점선의 화살표는 역류하는 연소가스의 유동방향이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공진을 이용한 엔진(100)은 솔리드부(110), 채널(120), 연소부(130) 및 배출부(140)가 포함되어 이루어진다.

여기서, 솔리드부(110)는 도 4 내지 도 6 및 도 10에서와 같이 공통적으로, 혼합가스가 유입되는 방향에서 보는 단면형상은 원형이다. 즉, 솔리드부(110)의 변두리에 형성되는 채널(120)의 형상이 혼합가스가 유입되는 방향에서 보면 환형상이 되도록 하기 위함이다. 먼저, 도 4를 보면, 솔리드부(110)는 중공이면서 연소부(130)측 단부가 확장된 대략 절두원추(截頭圓錐) 형상으로 형성되고, 변두리에 환형상으로 채널(120)이 형성된다. 또한, 솔리드부(110)의 내부공간에는 연소부(130)의 회전체(150)와 연결되어 전기를 발생시키는 전기발생장치(160)가 내장된다. 솔리드부(110)의 변형 예로 도 6을 보면, 중공이면서 연소부(130)측 단부가 감소된 형상으로, 도 5의 절두원추 형상의 대칭 형상이다. 물론, 솔리드부(110)의 내부 공간에 전기발생장치(160)가 내장된다. 도 10에 도시된 솔리드부(110)는 후술된다.

채널(120)은 외부의 혼합가스를 연소부(130)까지 안내하는 통로이고, 솔리드부(110)가 절두원추형상이므로 측단면에서 보면 도 5 또는 도 6에서와 같이 연소부(130)측으로 확대되는 경사 또는 감소되는 경사를 이루어 형성된다. 이때, 채널(120)에는 연소부(130)측 단부에 분사구(121)가 형성된다. 또한, 채널(120)에는 혼합가스가 실선 화살표방향으로 연소부(130)에 공급되는 유동은 원활하게 하고, 연소부(130)에서 점선 화살표방향으로 역류하는 연소가스의 유동은 제한할 수 있도록 대략 지그재그형상으로 형성된다. 이를 위해, 도 5 및 도 6에서와 같이 채널(120)의 상,하측으로부터 연소부(130)측에서 보아 돌출되면서 만곡하게 경사진 역류방지돌기(122)가 형성되고, 이 역류방지돌기(122)는 상,하측 역류방지돌기(122)의 선단부가 상호 중첩되는 범위에 위치되는 정도의 높이로 돌출된다. 따라서, 역류방지돌기(122)에 의해 채널(120)을 통해 공급되는 혼합가스는 상,하측 역류방지돌기(122)의 만곡된 역류방지돌기(122)를 따라 지그재그로 유동하면서도 원활하게 연소부(130)로 유동하게 되고, 연소부(130)에서 역류하는 연소가스는 역류방지돌기(122)에 부딪혀 더 이상의 유동이 극력 저지되면서 역류방지홈(123)에 유입된다.

역류방지홈(123)은 연소부(130)에서 연소된 연소가스의 역류를 방지하기 위해 역류하는 연소가스가 유입되도록 채널(120)로부터 분지되면서 일정 각도로 경사져 내면이 곡면을 이루어 형성된다. 이때, 역류방지홈(123)의 내면 전체가 곡면을 이룰 수도 있고, 유입된 연소가스가 용이하게 휘돌아 나갈 수 있도록 연소가스가 역류방지홈(123)에서 나가는 부위 즉, 막장에서부터 채널(120)까지의 내면이 곡면을 이루도록 형성된다. 이는 역류방지홈(123)에서 휘돌아 나가는 연소가스의 진행 방향이 연소부(130)측을 향하도록 하기 위함이다. 이 역류방지홈(123)은 도 5 및 도 6에서와 같이 측단면에서 보면 채널(120)의 상,하측에 상호 교번으로 형성되고, 연소가스가 역류하는 방향에서 보면 환형상을 이루도록 형성된다. 이 역류방지홈(123)은 도 5 및 도 6에서와 같이 채널(120)의 역류방지돌기(122)의 형성과 연관되어 형성되고, 이 역류방지홈(123)에는 역류한 연소가스가 휘돌아 나가는 유동을 유도하기 위해 유동회귀링(124)이 장착된다.

유동회귀링(124)은 도 7에서 보는 바와 같이, 환형상의 몸체(124a) 및, 몸체(124a)가 역류방지홈(123)에 고정될 수 있도록 몸체(124a)로부터 돌출 형성된 리브(124b)가 포함되어 이루어진다. 이때, 각각의 리브(124b)는 역류방지홈(123)의 내면에 고정되어 몸체(124a)가 역류방지홈(123)의 중간 부위에 배치되도록 하기 위해 몸체(124a) 중 역류방지홈(123)의 내면측 일면으로부터 돌출된다. 즉, 유동회기링(124)의 몸체(124a)에 형성된 리브(124b)가 역류방지홈(123)의 내면에 고정되기 때문에 유동회기링(124)이 역류방지홈(123)에서 빠지지 않고 고정된다. 또한, 이 리브(124b)의 단면 형상은 대략 삼각형 형상이고, 몸체(124a)로부터 일정간격으로 이격되어 다수 돌출 형성된다. 몸체(124a)는 측단면 형상이 대략 사다리꼴 형상이고, 첨예한 부분이 역류방지홈(123)의 입구측에 위치되면서 첨예한 부분에 형성된 경사면이 채널(120)을 향하도록 배치된다. 또한, 연소가스가 유동회귀링(124)을 따라 휘돌아 나가기 용이하도록 역류방지홈(123)에서 가장 깊숙이 배치되는 부위 즉, 몸체(124a)에서 첨예한 부분의 반대측 일면은 곡면으로 형성된다. 따라서, 역류한 연소가스는 채널(120)에서 역류방지홈(123)에 유입된 후, 유동회귀링(124)을 따라 휘돌아 다시 채널(120)로 나가게 되는 유동을 갖게 된다. 또한, 유동회귀링(124)은 역류방지홈(123)에 장착하기 쉽도록 도 6에서의 2개 또는, 도 8 및 도 9에서의 3개 또는 4개로 분할 제작되고, 필요에 따라 5개 이상으로 분할 제작될 수도 있다. 이때, 분할 제작된 각각의 유동회귀링(124)은 연소가스 유입방향에서 보아 대략 환형상인 역류방지홈(123)에 연속되도록 장착되고, 환형상인 역류방지홈(123)에 장착된 유동회귀링(124)의 전체 형상 역시 대략 환형상을 이루도록 장착된다. 또한, 유도회귀링(124)의 몸체(124a)는 측단면 형상이 원, 사각형, 오각형 등을 포함한 다양한 형상으로 제작 가능하고, 필요시 표면 또는 각진 부위에 대해 곡면처리할 수도 있다.

한편, 연소부(130)는 채널(120)을 통해 유입된 혼합가스가 분사구(121)를 통해 공급되어 폭발로 인해 연소되는 부위이고, 혼합가스의 폭발시 수천 헤르츠(Hz)의 고주파 공진주파수를 발생시킬 수 있도록 혼합가스의 압력 및 유량이 공급된다. 이때, 발생하는 고주파의 공진주파수는 채널(120)의 분사구(121)를 통해 혼합가스의 분사 시점 및 분사량은 물론 경사지게 형성된 채널(120) 및 역류방지홈(123) 및 유동회귀링(124)에 의해 쉽게 이루어진다. 이 연소부(130)에는 혼합가스의 폭발 연소에 의해 회전할 수 있도록 회전체(150)가 장착되고, 이 회전체(150)의 회전이 공진 현상에 의해 가속화되도록 설치된다. 즉, 연소부(130)에서의 혼합가스의 폭발은 공진주파수를 발생시켜 회전체(150)에 공진현상을 일으키며, 이러한 회전체(150)의 공진에 의하여 회전체(150)의 회전이 크게 가속될 수 있다. 연소부(130)는 혼합가스의 폭발을 발생시킬 수 있는 발화장치와 연결된다. 또한, 연소부(130)에서 연소된 연소가스의 일부는 채널(120)로 역류되지만 대부분은 연소부(130)에 인접한 배출부(140)로 배출된다.

배출부(140)는 연소부(130)와 인접되어 형성되고, 연소부(130)에서 배출된 연소가스의 외부 배출을 위해 회전 가능하도록 회전축(111)의 일단에 장착된 배출팬(141)이 포함되어 이루어진다. 여기서, 회전축(111)은 일단부에 배출팬(141)이 장착되고, 연소부(130)를 관통하여 배치되면서 연소부(130)에서 회전체(150)가 회전 가능하도록 장착된다.

<실시예>

도 10은 도 4에 도시된 공진을 이용한 엔진의 다른 실시예가 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 11은 도 10의 엔진 내부가 도시된 측단면도이다.

먼저, 도 9에 도시된 공진을 이용한 엔진(100)의 솔리드부(110) 역시 혼합가스가 유입되는 방향에서 보는 단면형상은 원형이다. 물론, 솔리드부(110)의 변두리에 형성되는 채널(120)의 형상이 혼합가스가 유입되는 방향에서 보면 환형상이 되도록 하기 위함이다. 여기서, 솔리드부(110)는 일단부와 타단부의 내경이 동일한 원기둥형상이다. 물론, 솔리드부(110) 이외의 연소부(130) 및 배출부(140) 등을 포함한 기타 구성요소는 동일하다.

여기서, 원기둥형상으로 이루어진 솔리드부(110)의 길이에 비해 연소부(130)의 길이는 적어도 1/2 이하의 길이를 갖도록 형성된다. 따라서, 도 2의 공진밸브엔진(20)보다 콤팩트하면서 경량의 엔진(100)으로 제작될 수 있다.

또한, 솔리드부(110)의 형상이 원기둥이므로, 솔리드부(110)의 변두리에 형성된 채널(120) 역시 도면에서와 같이 측단면에서 보면 수평으로 형성되고, 혼합가스 유입방향에서 보면 환형상으로 형성된다. 또한, 도 11에서와 같이 채널(120)이 측단면상에서 수평으로 형성된 경우, 역류방지홈(123)은 수평의 채널(120)로부터 연소가스의 역류방향이면서 상,하 방향으로 일정 각도로 경사져 분지되어 형성된다. 여기서, 역류방지홈(123)이 수평의 채널(120)로부터 분지되어 형성되더라도 유동회귀링(124)이 분할 제작되기 때문에 역류방지홈(123)에 유동회귀링(124)이 쉽게 장착될 수 있다.

<연소>

먼저, 외부에서 공급되는 혼합가스가 채널(120)에 유입되고, 채널(120)을 통해 연소부(130)까지 유동된다. 이때, 연소부(130)로 공급된 혼합가스를 폭발시키면서 발생하는 공진이 수천 헤르츠(Hz)의 공진주파수를 얻을 수 있도록 채널(120)의 연소부(130)측 단부에 형성된 분사구(121)에서 혼합가스의 분사 시점, 분사 압력 및 분사량이 조절되어 분사된다. 따라서, 연소부(130)에서 혼합가스가 연소되어 발생한 힘에 의해 회전체(150)가 강하게 회전하게 되고, 더불어 고주파의 공진주파수를 갖는 공진현상에 의해 회전체(150)의 회전은 더욱 가속화된다. 이러한 회전체(150)의 회전을 통해 회전체(150)와 연결된 전기발생장치(160)에 전기가 발생한다.

한편, 연소부(130)에서 연소된 연소가스의 대부분은 회전축(111)에 회전하도록 설치된 배출팬(141)의 회전을 통해 배출된다. 또한, 연소부(130)의 연소가스 일부가 채널(120)로 역류하게 되면 채널(120)의 역류방지돌기(122)에 의해 더 이상의 유동이 저지되면서 역류방지홈(123)으로 유도된다. 이 역류방지홈(123)에 유입된 연소가스는 유동회귀링(124)을 따라 휘돌아 다시 채널(120)로 회귀하게 되고, 채널(120)로 다시 공급된 혼합가스와 함께 연소부(130)로 복귀하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에서 명확히 개시되며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100...엔진, 110...솔리드부,
111...회전축, 120...채널,
121...분사구, 122...역류방지돌기,
123...역류방지홈, 124...유동회귀링,
124a...몸체, 124b...리브,
130...연소부, 140...배출부,
141...배출팬, 150...회전체,
160...전기발생장치.

Claims

솔리드부(110)의 채널(120)을 통해 유입된 혼합가스가 연소부(130)에 공급되고 발화장치에 의하여 연소되도록 이루어진 엔진에 있어서,
상기 연소부(130)에서 연소된 연소가스의 역류를 방지하기 위해 상기 채널(120)에서 분지되고, 역류하는 상기 연소가스의 유동방향에 대해 일정 각도로 경사지도록 형성된 역류방지홈(123); 및
상기 역류방지홈(123)에 유입된 상기 연소가스가 휘돌아 나가도록 유도하기 위해 상기 역류방지홈(123)에 장착된 유동회귀링(124);을 포함하되,
상기 유동회귀링(124)은,
상기 연소가스의 유입방향에서 보면 환형상인 상기 역류방지홈(123)의 내부 중심부위에 위치되는 몸체(124a); 및
상기 몸체(124a)의 위치를 지지하기 위해 상기 역류방지홈(123)의 내면에 끼워지도록 상기 몸체(124a)로부터 돌출 형성된 리브(124b);를 더 포함하고,
상기 연소부(130)에는, 공급된 상기 혼합가스의 연소에 의해 회전하도록 장착된 회전체(150);를 더 포함하며,
상기 연소부(130)에 공급된 혼합가스의 연소에 의하여 상기 회전체(150)에 공진현상이 발생하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제1항에 있어서,
상기 솔리드부(110)는 변두리에 형성된 상기 채널(120)이 상기 혼합가스가 유입되는 방향에서 보면 환형상을 이루도록 하기 위해, 상기 혼합가스가 유입되는 방향에서 보는 단면형상이 원형상인 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제2항에 있어서,
상기 솔리드부(110)는 상기 연소부(130)측 일단부의 내경이 타단부의 내경보다 더 작은 절두원추 형상이거나 또는, 상기 연소부(130)측 일단부의 내경이 타단부의 내경보다 더 큰 형상이거나 또는, 상기 연소부(130)측 일단부의 내경과 타단부의 내경이 동일한 원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제3항에 있어서,
상기 채널(120)의 측단면 형상은 상기 솔리드부(110)의 일단부와 타단부의 내경이 다른 경우, 상기 솔리드부(110)의 변두리를 따라 경사지고, 상기 연소부(130)측으로 확대 또는 감소되도록 형성된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제3항에 있어서,
상기 채널(120)의 측단면 형상은 상기 솔리드부(110)의 일단부와 타단부의 내경이 동일한 경우, 상기 솔리드부(110)의 변두리를 따라 수평으로 형성된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
삭제
제1항에 있어서,
상기 리브(124b)는 사다리꼴 형상인 상기 몸체(124a) 중 상기 채널(120)의 내면측 일면으로부터 돌출되고, 일정 간격을 이루어 다수 형성된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제1항에 있어서,
상기 유동회귀링(124)은 다수로 분할 제작되고, 각각의 상기 유동회귀링(124)은 상기 역류방지홈(123)에 연이어 장착되는 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제8항에 있어서,
상기 유동회귀링(124)은 2∼4개로 분할 제작된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제1항에 있어서,
상기 채널(120)에는 상기 연소가스의 역류를 제한하도록 상기 연소가스의 역류 반대방향으로 경사져 돌출된 역류방지돌기(122)가 형성된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제10항에 있어서,
상기 역류방지돌기(122)는 측단면 형상의 상기 채널(120)에서 상호 대향되는 위치에 교번으로 다수 형성된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제10항에 있어서,
상기 연소가스의 역류를 지그재그로 유도하여 상기 역류방지홈(123)으로 유입시키기 위해 상기 채널(120)의 측단면 형상에서 상호 대향된 위치에 형성된 상기 역류방지돌기(122)들은 각각의 선단부들을 연장하였을 때 선단부들이 상호 중첩되는 범위에 위치하도록 돌출된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 자가발전을 하기 위해,
상기 연소부(130)에는, 상기 회전체(150)의 회전력을 전기로 전환시키는 전기발생장치(160);가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제13항에 있어서,
상기 전기발생장치(160)는 상기 솔리드부(110)에 내장된 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.
제13항에 있어서,
상기 연소부(130)의 상기 회전체(150)를 관통하도록 설치된 회전축(111);
상기 연소부(130)에서 연소된 연소가스의 배출을 위해 상기 회전축(111)의 말단에 회전하도록 장착된 배출팬(141);이 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 공진을 이용한 엔진.