KR101390988B1 - 개폐블록이 구성된 로터리 엔진 - Google Patents

개폐블록이 구성된 로터리 엔진 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진(90)은, 회전축(100)과, 상기 회전축(100)에 고정된 로터(200)와, 상기 로터(200)와 회전축(100)을 수용하고 상기 회전축(100)이 회전 가능하도록 지지하는 케이싱(300)과, 상기 케이싱(300)을 관통하고 상기 로터(200)의 회전 방향을 따라 순차적으로 배치되어 상기 로터(200)의 둘레면에 각각 밀착되는 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)과, 상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)의 상부에 양측이 힌지연결되어 상기 케이싱(300)의 외부에 배치되는 아암(430)과, 상기 케이싱(300) 내부에서 연료가 압축되는 지점에 배치되도록 상기 케이싱(300)에 장착된 점화 플러그(500)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 로터(200)의 두께를 두텁게 형성할 수 있기 때문에 케이싱(300)의 내측면과의 마찰로 인해서 마모되는 정도를 배경기술의 베인에 비해서 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 배경기술의 베인에 비해서, 상기 로터(200)의 두터운 두께로 인해서 폭발 행정시 발생하는 고열에 열변형되어 비틀어지거나 균열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배경기술의 베인로터와 상기 베인로터에 베인이 삽입되는 복잡한 구성을 지향하여 단순한 형태의 로터(200)와 케이싱(300)에 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)이 삽입되는 단순한 구조로 인해서 제작이 용이하고 유지보수가 편리한 효과가 있다.

Description

개폐블록이 구성된 로터리 엔진{Rotary engine having shutter blocks}
본 발명은 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 로터의 회전에 따라 케이싱의 내부 공간을 구분 짓는 개폐블록을 구성하여, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정이 가능하도록 구성한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 관한 것이다.
도 1과 함께 선행기술문헌에 의한 배경기술의 구성과 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
배경기술에 의한 로터리 베인엔진(1)은 베인로터(30)의 회전에 의해서 베인(35)이 출입하면서 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정이 가능하도록 한 기술로서 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상하방으로 관통되는 타원형의 홀(15)이 형성된 케이싱(10)이 구성되고, 상기 케이싱(10)의 상면(13)과 하면에 각각 부착되어 상기 홀(15)을 막는 상부커버(40) 및 하부커버(50)가 구성된다. 또한, 상기 상부커버(40) 및 하부커버(50)를 관통하여 회전하도록 지지되고 상기 홀(15)의 중심에 위치하는 샤프트(20)가 구성된다. 또한, 상기 샤프트(20)에 고정되어 상기 홀(15)의 내부에서 회전하는 베인로터(30)가 구성된다.
또한, 상기 상부커버(40)에 형성되어 홀(15) 내부로 공기가 흡입되는 흡기구(70)와 상기 상부커버(40)에 형성되어 홀(15) 내부로 연료가 흡입되는 공급구(80)가 구성된다. 또한, 상기 상부커버(40)에 형성되어 홀(15) 내부의 배기가스가 외부로 배출되는 배기구(60)가 구성된다. 또한, 상기 상부커버(40)에 관통되어 홀(15) 내부의 혼합가스에 점화하는 점화수단(90)이 구성된다.
상기 베인로터(30)는 원기둥 형상으로서 홀(15)의 내측면(17)에서 일측과 상대측에 밀착되도록 구성된다. 즉, 홀(15)에 있어서, 길이 방향이 좌우측을 향하도록 한 상태에서 길이 방향의 일측을 0도, 상대측을 180도로 규정한다면, 90도 지점과 270도 지점에 베인로터(30)가 접촉되면서 회전이 가능하도록 구성된다.
상기 흡기구(70), 공급구(80)는 도 1에서 S 지점(90도 지점의 일측 지점)에 나란히 배치되고, 배기구(60)는 도 1에서 T 지점(90도 지점의 상대측 지점)에 위치하도록 구성한다. 그리고, 점화수단(90)은 도 1의 U 지점(270도 지점)에 위치하도록 구성한다.
또한, 상기 베인로터(30)는 상기 샤프트(20)에 고정되는 원기둥형으로서 상기 90도 지점과 270도 지점에 접촉되는 로터(31)가 구성되는데, 상기 로터(31)에 다수 개가 삽입되어 직선 왕복동하는 판상의 베인(35)이 구성된다. 상기 로터(31)의 둘레면에는 베인(35)이 삽입되어 안내되는 다수 개의 안내홈(33)이 구성된다.
상기 베인(35)은 최대로 돌출된 상태에서 상기 0도 지점 및 180도 지점에 종단(37)이 접촉되고 최대로 수용된 상태에서 상기 90도 지점 및 270도 지점에 상기 종단(37)이 접촉되도록 구성된다. 또한, 상기 로터(31)의 상면(38)에는 상방과 외측방으로 개방된 상부홈(39)이 구성되는데 상기 베인(35)의 사이에 각각 배치되도록 구성된다.
상기 배경기술의 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
상기 흡기구(70)와 공급구(80)에 각각 공기와 연료가 공급되어 홀(15) 내부에서 혼합된다. 이때, 연료는 안개상으로 분사된다. 그러면, 로터(31)의 회전에 의해 베인(35)이 연료와 공기가 혼합된 혼합가스를 270도 지점으로 밀어내게 되는데, 상기 베인(35)이 270도 지점을 통과하게 되는 순간, 상부홈(39)이 270도 지점에 위치하게 되고, 혼합가스는 상기 상부홈(39)과 상부홈(39)의 양측에 배치된 베인(35) 사이에 충전된 상태가 된다. 이때, 상기 점화수단(90)에서 점화하므로 폭발단계를 거치게 되어, 도 1에서 로터(31)는 시계 방향으로 회전하게 되며 베인(35)은 폭발 후 발생된 상기 배기가스를 밀어내면서 배기구(60)로 배출하게 된다. 그리고, 상기 배기가스를 배출시킨 베인(35)은 흡기구(70)와 공급구(80)를 통해 각각 유입된 공기와 연료를 다시 밀어내면서 상기 사이클이 반복된다. 따라서, 상기 샤프트(20)가 회전하므로 회전력을 공급할 수 있다.
(문헌 1) 한국 특허 공개 10-20110105688 (2011. 09. 27.)
본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진은 다음과 같은 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
첫째, 상기 베인은 로터의 회전에 의해 종단이 홀의 내측면과 마찰을 일으키므로 쉽게 마모되는 문제점이 있었다. 특히, 베인은 얇은 판상의 것이므로 이러한 현상은 더욱 잘 발생하게 된다. 따라서, 로터리 베인 엔진의 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
둘째, 상기 베인은 얇은 판상의 것이므로, 폭발행정에서 발생한 고열에 의해서 열변형되어 비틀어지거나 균열이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
셋째, 상기 베인로터의 구조가 복잡하여 가공이 어려운 문제점이 있었다. 즉, 상기 안내홈에 베인이 삽입되어 왕복동하도록 상기 안내홈의 치수 공차와 상기 베인의 치수 공차를 조정하는 것이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 복잡한 구조로 인해서 유지보수가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진은, 회전축과, 상기 회전축에 고정된 로터와, 상기 로터와 회전축을 수용하고 상기 회전축이 회전 가능하도록 지지하는 케이싱과, 상기 케이싱을 관통하고 상기 로터의 회전 방향을 따라 순차적으로 배치되어 상기 로터의 둘레면에 각각 밀착되는 제1개폐블록 및 제2개폐블록과, 상기 제1개폐블록 및 제2개폐블록의 상부에 양측이 힌지연결되어 상기 케이싱의 외부에 배치되는 아암과, 상기 케이싱 내부에서 연료가 압축되는 지점에 배치되도록 상기 케이싱에 장착된 점화 플러그를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 케이싱은, 전후방으로 개방된 관 형상으로서 내측의 홀이 원형으로 형성된 바디와, 상기 바디의 전방면과 후방면을 각각 커버하는 전방 플레이트 및 후방 플레이트와, 상기 전방 플레이트 및 후방 플레이트 중 어느 하나에 관통되어 연료가 공급되는 흡기구와, 상기 전방 플레이트 및 후방 플레이트 중, 상기 흡기구가 형성되지 않은 쪽에 관통된 배기구를 포함하고, 상기 전방 플레이트 및 후방 플레이트에 상기 회전축이 지지되어 구성되고, 상기 제1개폐블록 및 제2개폐블록은, 상기 바디의 둘레면에서 내부로 관통된다.
또한, 상기 로터는 전방면과 후방면이 각각 상기 전방 플레이트와 후방 플레이트의 내측면에 접촉되어 구성되고, 상기 로터는 상기 케이싱의 내측면에 접촉하지 않는 원기둥형의 본체와, 상기 본체의 둘레면에서 돌출되어 상기 케이싱의 내측면에 밀착되는 제1돌출부와, 상기 제1돌출부에 대응되도록 상기 본체의 둘레면에서 돌출되어 상기 케이싱의 내측면에 밀착되는 제2돌출부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제1돌출부는, 상기 케이싱의 내측면에 밀착되는 단부와, 상기 단부에서 상기 본체의 둘레면을 향하여 양쪽으로 연장되는 측면을 포함하고, 상기 제1돌출부에서 상기 전방면 및 후방면 중 상기 흡기구를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면 중 어느 한쪽 측면을 향하여 개방된 흡기홈과, 상기 제1돌출부에서 상기 전방면 및 후방면 중 상기 배기구를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면 중 상기 흡기홈이 개방되지 않은 측면을 향하여 개방된 배기홈을 포함하고, 상기 흡기구와 배기구는 어긋나게 배치되도록 구성된다.
또한, 상기 제2돌출부는, 상기 전방면 및 후방면 중, 어느 하나와 상기 단부의 경계부에 형성된 단턱을 포함하고, 상기 단턱은 회전방향 쪽으로는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이고, 상기 내측면에 형성되어 상기 전방면 및 후방면 중, 상기 단턱이 형성된 쪽으로 개방되고, 상기 제1개폐블록과 제2개폐블록 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈을 포함하고, 상기 제1개폐블록 및 제2개폐블록 중, 흡입가스가 처음으로 지나는 쪽의 하단부에 형성된 홈을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제2돌출부는, 상기 내측면에 접하는 단부에 회전 방향으로 길게 형성된 홈을 포함하고, 상기 홈은 회전 방향 쪽의 종단부는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이고, 상기 내측면에 형성되어 로터가 회전할 때 홈의 궤적에 위치하고, 상기 제1개폐블록과 제2개폐블록 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 두께를 두텁게 형성할 수 있기 때문에 케이싱의 내측면과의 마찰로 인해서 마모되는 정도를 배경기술의 베인에 비해서 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 배경기술의 베인에 비해서, 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 두터운 두께로 인해서 폭발 행정시 발생하는 고열에 열변형되어 비틀어지거나 균열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
세째, 배경기술의 베인로터와 상기 베인로터에 베인이 삽입되는 복잡한 구성을 지향하여 단순한 형태의 로터와 케이싱에 제1개폐블록과 제2개폐블록이 삽입되는 단순한 구조로 인해서 제작이 용이하고 유지보수가 간편한 효과가 있다.
도 1은 배경기술에 의한 로터리 베인엔진으로서 상부커버를 이탈시키고 상부에서 본 것을 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 상태에서 상부커버를 부착한 상태를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진을 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터의 전방을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터의 후방을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터에서 단턱 대신에 제2돌출부의 종단부에 배출홈이 형성된 예를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 일측 개폐블록을 도시한 국부 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 흡입단계를 도시한 작동 상태도.
도 10은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 1차 압축단계를 도시한 작동 상태도.
도 11은 도 9의 A부를 도시한 확대도.
도 12는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 2차 압축단계를 도시한 작동 상태도.
도 13은 도 10의 B부를 도시한 확대도.
도 14는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 폭발단계를 도시한 작동 상태도.
도 15는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 배기단계를 도시한 작동 상태도.
이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예와 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진을 도시한 사시도, 도 4는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진을 도시한 분해 사시도, 도 5는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터의 전방을 도시한 사시도, 도 6은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터의 후방을 도시한 사시도, 도 7은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 로터에서 단턱 대신에 제2돌출부의 종단부에 배출홈이 형성된 예를 도시한 사시도, 도 8은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에 조합된 일측 개폐블록을 도시한 국부 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 흡입단계를 도시한 작동 상태도, 도 10은 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 1차 압축단계를 도시한 작동 상태도, 도 11은 도 9의 A부를 도시한 확대도, 도 12는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 2차 압축단계를 도시한 작동 상태도, 도 13은 도 10의 B부를 도시한 확대도, 도 14는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 폭발단계를 도시한 작동 상태도, 도 15는 본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진에서 케이싱을 개방하여 배기단계를 도시한 작동 상태도로서 함께 설명한다.
본 발명에 의한 개폐블록이 구성된 로터리 엔진(90)을 도 3 및 도 4를 통해서 살펴보면, 회전축(100)이 구성되고, 상기 회전축(100)이 끼워져서 고정된 로터(200)가 구성된다. 또한, 로터(200)와 회전축(100)을 수용하고 회전축(100)이 회전 가능하도록 지지하는 케이싱(300)이 구성된다. 또한, 케이싱(300)을 관통하고 로터(200)의 회전 방향을 따라 순차적으로 배치되어 로터(200)의 둘레면에 각각 밀착되는 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)이 구성된다. 그리고, 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)의 상부에 양측이 힌지연결되어 케이싱(300)의 외부에 배치되는 아암(430)이 구성된다. 상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)은 바디(320)의 상부에 배치하도록 구성한다. 아울러, 케이싱(300) 내부에서 연료가 압축되는 지점에 배치되도록 케이싱(300)에 장착된 점화 플러그(500)를 포함하여 구성된다.
상기 구성의 보다 상세한 일실시예를 살펴보면, 상기 케이싱(300)은 도 4에서처럼, 전후방으로 개방된 관 형상으로서 내측의 홀(310)이 원형으로 형성된 바디(320)가 구성된다. 즉, 로터(200)가 접하는 내측면은 원주면이 된다. 그리고, 상기 바디(320)의 전방면(325)과 후방면을 각각 커버하는 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340)가 구성된다. 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)는 볼트에 의해 케이싱(300)에 고정될 수도 있고, 일체로 용접되어 고정될 수도 있다. 아울러, 로터(200)의 전방면(210)과 후방면(220)은 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)의 내측면(335, 345)에 밀착되어 연료의 누기가 방지되도록 개스킷(도면에 표시하지 않음)이 개재되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340) 중 어느 하나에 관통되어 연료가 공급되는 흡기구(350)가 구성된다. 상기 흡기구(350)는 호(arc) 형상의 슬롯이 바람직하다. 그리고, 상기 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340) 중, 상기 흡기구(350)가 형성되지 않은 쪽에 관통된 배기구(360)를 포함한다. 상기 배기구(360) 역시 호(arc) 형상의 슬롯이 바람직하다.
상기 흡기구(350)와 배기구(360)는 어긋나게 배치되는데, 일례로서 도 4에서처럼, 상부와 하부에 각각 구성할 수 있다. 즉, 전방 플레이트(330)에서 회전축(100)의 하부에는 흡기구(350)를 관통시켜 구성하고, 후방 플레이트(340)의 상부에 형성되고 상기 아암(430)의 하부에 위치하도록 배기구(360)를 관통시켜서 구성한다.
또한, 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340)에 상기 회전축(100)이 지지되어 구성되는데, 일례로서 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)의 내측면(335, 345)에 고정된 베어링(도면에 표현하지 않음)에 지지되어 구성될 수 있다. 또는, 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)를 관통하여 고정된 베어링(도면에 표현하지 않음)에 지지되어 구성될 수도 있다.
상기 바디(320)의 둘레면(323)에는 로터(200)의 회전 방향을 따라 관통된 통공(327, 329)이 구성되는데 전방과 후방으로 개방된 것일 수 있다. 따라서, 바디(320)는 2개의 부분으로 분할되어 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)의 양쪽 측면은 각각 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)에 밀착되어 구성될 수 있다. 또는, 상기 통공(327, 329)은 전후방으로 개방되지 않고 막힌 것일 수도 있다. 이때는 최대한 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)의 양쪽 측면이 각각 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)에 근접하도록 통공(327, 329)을 형성하여 연료의 누기가 최대한 방지되도록 구성한다. 상기 통공(327, 329)은 바디(320)의 상부에 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록은 일례로서 도 4에서처럼, 직육면체 형상의 것으로 형성하고 전면(411, 421)과 후면(413, 423)은 각각 전방 플레이트(330)의 내측면(335)과 후방 플레이트(340)의 내측면(345)에 밀착되고, 측면(412, 422)은 각각 통공(327, 329)에 밀착되어 구성된다. 또는, 상기 통공(327, 329)이 전후방으로 개방되지 않고 막힌 것일 때에는 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록은 최대한 각각 전방 플레이트(330)의 내측면(335)과 후방 플레이트(340)의 내측면(345)에 근접하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 밀착되는 부분에는 윤활유가 개재되어 원만한 슬라이딩이 가능하면서도 연료의 누기가 방지되도록 구성된다.
또한, 상기 로터(200)는 일례로서 도 5 및 도 6에서처럼, 전방면(210)과 후방면(220)이 각각 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)의 내측면(335, 345)에 접촉되거나 근접되어 구성되는 것으로서, 케이싱(300)의 내측면(313)에 접촉하지 않는 원기둥형의 본체(230)가 구성되고, 본체(230)의 둘레면에서 돌출되어 홀(310)의 내측면(313)에 밀착되는 제1돌출부(240)가 구성된다. 그리고, 상기 제1돌출부(240)에 대응되도록 상기 본체(230)의 둘레면에서 돌출되어 상기 홀(310)의 내측면(313)에 밀착되는 제2돌출부(250)를 포함하여 구성된다.
상기 제1돌출부(240)는 케이싱(300)의 내측면(313)에 밀착되는 종단부(245)가 구성되고, 상기 종단부(245)에서 본체(230)의 둘레면을 향하여 양쪽으로 연장되는 측면(247)을 포함한다. 또한, 상기 제1돌출부(240)에서 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중 상기 흡기구(350)를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면(247) 중 어느 한쪽 측면(247)을 향하여 개방된 흡기홈(241)이 구성되는데 흡기구(350)에 대응되도록 구성된다. 즉, 로터(200)의 회전 시, 흡기홈(241)이 흡기구(350)를 따라 이송하도록 구성된다.
상기 제1돌출부(240)에서 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중 상기 배기구(360)를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면(247) 중 상기 흡기홈(241)이 개방되지 않은 측면(247)을 향하여 개방된 배기홈(243)을 포함하는데, 상기 배기홈(243)은 배기구(360)에 대응하도록 구성된다. 즉, 로터(200)의 회전 시, 배기홈(243)을 따라 이송하도록 구성된다.
또한, 상기 제1돌출부(240) 및 제2돌출부(250)는 종단부(245, 251)와 측면(247, 253) 및 본체(230)의 경계부가 라운드 모양으로 형성되고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)의 하부 단부(416, 426)도 상기 라운드 모양에 대응하도록 라운드 모양으로 형성된다.
또한, 상기 제2돌출부(250)는, 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중, 어느 하나와 상기 단부(251)의 경계부에 형성된 단턱(255)을 포함한다. 상기 단턱(255)은 회전방향 쪽의 종단부(256)는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이다. 일례로 도 8에서처럼, 회전방향이 시계방향일 때, 시계방향으로는 막혀 있고, 반시계 방향으로는 열려 있다. 그리고, 전방 플레이트(330) 쪽과 상방으로도 개방되도록 구성된다.
상기 내측면(313)에 형성되어 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중, 상기 단턱(255)이 형성된 쪽으로 개방되고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈(315)을 포함한다. 일례로 도 8에서는 바디(320)의 전방면(325)에 홈(315)이 형성되어 전방과 하방으로 개방되어 구성된다. 상기 홈(315)은 상기 종단부(256)를 수용하는 크기로 형성되어 종단부(256)가 홈(315)에 위치한 상태에서 연료가 반시계 방향으로 역류할 수 있도록 구성된다.
또는, 상기 단턱(255)과 홈(315)이 구성되지 않고, 도 7에서처럼, 제2돌출부(250)의 단부(251)에 회전 방향으로 길게 형성된 홈(V)을 포함한다. 상기 홈(V)은 회전 방향 쪽의 종단부(E)는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이다. 일례로 도 7에서처럼, 회전방향이 시계방향일 때, 시계방향으로는 막혀 있고, 반시계 방향으로는 열려 있다. 그리고 상방으로 개방되도록 구성된다.
그리고, 상기 내측면(313)에 형성되어 로터(200)가 회전할 때 홈(V)의 궤적에 위치하고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈(도면에 표시하지 않음)을 포함한다. 상기 홈(도면에 표시하지 않음)은 상기 종단부(E)가 수용되는 크기로 형성되어 종단부(E)가 홈(도면에 표시하지 않음)에 위치한 상태에서 연료가 반시계 방향으로 역류할 수 있도록 구성된다.
상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420) 중, 흡입가스가 처음으로 지나는 쪽의 하단부에 형성된 홈(415)을 포함하여 구성된다. 일례로, 도 8에서는 제1개폐블록(410)의 하단부에 홈(415)이 형성된다. 또한, 상기 홈(415)은 로터(200)의 회전방향과 역방향으로 관통되고 하방으로 개방되어 형성되므로 연료의 수송이 가능하도록 구성된다. 그리고, 제1개폐블록(410)의 전면(411)과 하부단부(416)의 경계부에 형성되므로 전방을 향해서도 개방되어 단턱 모양으로 형성될 수도 있다.
상기 점화 플러그(500)는 일례로서, 전방 플레이트(330), 후방 플레이트(340), 바디(320)에 관통된 홀에 바깥쪽에서 삽입되어 구성되고, 로터(200)에 밀착되지 않도록 구성하므로 마찰로 인한 손상이 방지되도록 한다. 또한, 점화 시기는 상기 회전축(100)에 캠축(도면에 표현하지 않음)을 연결하여 압축 시, 폭발하도록 구성할 수 있다. 장착 위치는 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)의 사이에 배치되고 아암(430)과 회전축(100)의 사이에 위치하도록 구성한다.
또한, 상기 로터(200)의 회전에 의해서 제1돌출부(240) 내지는 제2돌출부(250)가 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420) 중 한쪽을 밀어올리게 되면, 상대쪽은 하강하여 로터(200)에 밀착하도록 구성된다.
상기 구성에 의한 본 발명의 작동례를 로터(200)가 시계 방향으로 회전하는 것으로 가정하고 설명한다.
도 9에서처럼, 상기 제1돌출부(240)가 제2개폐블록(410)을 지난 상태에서 상기 흡기구(350)에 연료를 공급한다. 이때, 제2개폐블록(420)은 제1돌출부(240)에 의해 밀어 올려진 상태가 되고, 상기 제2개폐블록(420)에 연결된 아암(430)에 의해 제1개페블록(410)은 하강하여 제2돌출부(250)에 밀착된 상태가 된다.
그리고, 상기 흡기구(350)로 공급되는 연료는 가솔린, 경유, 알코올 등의 액상의 연료와 공기를 분무상으로 혼합한 것일 수도 있고, 엘피지(LPG)나 엘엔지(LNG) 등의 가스를 사용할 수도 있다.
이렇게 해서 연료는 흡기구(350)를 통해 흡기홈(241)으로 유입된 후, 제1돌출부(240)의 후방으로 공급된다. 이렇게 해서, 제1돌출부(240)가 제1개폐블록(410)을 향하여 회전할 때, 제2돌출부(250)가 제2개폐블록(420)을 밀어올리게 되고 아암(430)에 연결된 제1개폐블록(410)은 하강하면서 본체(230)에 밀착된 상태를 유지하게 되고, 제1돌출부(240)와 본체(230) 및 제2개폐블록(420)과 케이싱(300)의 내측면(313) 사이에는 연료가 충전된 상태가 된다. 그리고, 상기 흡기홈(241)이 흡기구(350)를 지나게 되면 연료의 흡기구(350)가 로터(200)의 본체(230)에 의해 폐색된다.
이렇게 해서, 제1돌출부(240)가 제1개폐블록(410)을 밀어올리면서 지나게 되면, 제1개폐블록(410)과 본체(230) 및 제2돌출부(250)와 케이싱(300)의 내측면 사이에 연료가 충전된 상태가 된다. 이때, 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)은 로터(200)에 밀착되어 연료의 누기가 방지되도록 한다.
따라서, 도 10 및 도 11에서처럼, 제2돌출부(250)가 연료를 압축하여 제1개폐블록(410)을 향하여 밀어내게 되면, 상기 홈(415)으로 연료를 압송하여 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 및 로터(200)와 케이싱(300)의 내측면(313) 사이에 연료가 충전된 상태가 된다. 상기 홈(415)으로 연료가 압송될 때에는 제1개폐블록(410)의 하부단부(416)가 제2돌출부(250)에 밀착된 상태에서 상기 홈(415)을 통해서 압송된다.
그러고 나서, 도 12에서처럼 제2돌출부(250)가 제1개폐블록(410)을 통과하게 되면 제1개폐블록(410)은 상승하게 되어 제2개폐블록(420)을 하강시키게 되어 로터(200)의 본체(230)에 밀착된 상태를 유지하게 되고, 상기 단턱(255)에서 막혀 있는 종단부(256)가 홈(315)을 통과하게 될 때, 제2돌출부(250)에 의해 압송된 가스는 도 13에서처럼, 제2개폐블록(420)에 부딪친 후, 후방으로 역류하여 상기 홈(315)을 통해서 역류하게 된다. 상기 단턱(255)과 홈(315) 대신에 홈(V)과 종단부(E) 및 홈(도면에 표시하지 않음)이 구성된 경우에는 상기 종단부(E)가 홈(도면에 표시하지 않음)에 위치했을 때, 상기처럼 연료가 후방으로 역류하여 홈(V)을 통해서 후방으로 압축된다.
이렇게 역류된 연료는 단턱(255)을 통해서 역송된 후, 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 사이에 연료가 충전된 상태가 된다. 이때, 제2개폐블록(420)이 제2돌출부(250)의 측면(253)을 타고 상승하게 되어 제1개폐블록(410)은 하강하여 로터(200)에 밀착되어 연료의 압축이 가능하도록 한다. 따라서, 도 14에서처럼, 제2돌출부(250)의 종단부(251)가 제2개폐블록(420)을 밀어올리는 순간, 상기 점화플러그(500)에 아크를 발생시키므로 연료가 점화되어 폭발하게 된다. 그러면, 상기 제2돌출부(250)를 시계 방향으로 밀어내게 되어 회전력을 발생시키게 된다.
이때, 제1돌출부(240)는 흡기구(350)를 지나면서 상기 기재한 흡기 단계를 거치게 되고, 상기 흡기홈(241)은 배기구(360)를 통과하게 된다. 그리고, 폭발단계에서 연료가 연소된 후에 발생한 배기가스가 상기 흡기홈(241)을 통해서 배기구(360)로 배출된다. 그런데, 폭발 단계에서 상기 제1개폐블록(410)의 홈(415)을 통해서도 미량의 배기가스가 역류하여 제1돌출부(240)로 역송할 수 있으므로, 상기 배기구(360)를 제1개폐블록(410)의 하방으로 연장되도록 하여 제1돌출부(240)가 제1개폐블록(410)을 밀어 올리기 전에 미량의 배기가스가 배출되도록 하여 로터(200)의 회전 시, 부하가 걸리지 않도록 한다. 그리고, 도 15에서처럼, 제1돌출부(240)가 제1개폐블록(410)을 통과하면서 배기가스가 배기홈(243) 및 배기구(360)를 통해서 외부로 배출된다.
이런 식으로 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정이 연속적으로 이루어지면서 회전축(100)을 통해서 회전 동력을 발생시킨다.
상기 본 발명에 의하면, 제1돌출부(240)와 제2돌출부(250)의 두께를 두텁게 형성할 수 있기 때문에 케이싱(300)의 내측면(313)과의 마찰로 인해서 마모되는 정도를 배경기술의 베인에 비해서 현격히 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 배경기술의 베인에 비해서, 상기 제1돌출부(240)와 제2돌출부(250)의 두터운 두께로 인해서 폭발 행정시 발생하는 고열에 열변형되어 비틀어지거나 균열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 배경기술의 베인로터와 상기 베인로터에 베인이 삽입되는 복잡한 구성을 지향하여 단순한 형태의 로터(200)와 케이싱(300)에 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420)이 삽입되는 단순한 구조로 인해서 제작이 용이하고 유지 보수가 간편한 이점이 있다.
100: 회전축 200: 로터
210: 전방면 220: 후방면
240: 제1돌출부 241: 흡기홈
243: 배기홈 245: 종단부
247: 측면 250: 제2돌출부
251: 종단부 253: 측면
255: 단턱 300: 케이싱
310: 홀 313: 내측면
315: 홈 330: 전방 플레이트
335: 내측면 340: 후방 플레이트
345: 내측면 350: 흡기구
360: 배기구 410: 제1개폐블록
411: 전면 412: 측면
413: 후면 420: 제2개폐블록
421: 전면 422: 측면
423: 후면 430: 아암
500: 점화 플러그

Claims (6)

  1. 회전축(100)과,
    상기 회전축(100)에 고정된 로터(200)와,
    상기 로터(200)와 회전축(100)을 수용하고 상기 회전축(100)이 회전 가능하도록 지지하는 케이싱(300)과,
    상기 케이싱(300)을 관통하고 상기 로터(200)의 회전 방향을 따라 순차적으로 배치되어 상기 로터(200)의 둘레면에 각각 밀착되는 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)과,
    상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)의 상부에 양측이 힌지연결되어 상기 케이싱(300)의 외부에 배치되는 아암(430)과,
    상기 케이싱(300) 내부에서 연료가 압축되는 지점에 배치되도록 상기 케이싱(300)에 장착된 점화 플러그(500)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱(300)은, 전후방으로 개방된 관 형상으로서 내측의 홀(310)이 원형으로 형성된 바디(320)와,
    상기 바디(320)의 전방면(325)과 후방면을 각각 커버하는 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340)와,
    상기 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340) 중 어느 하나에 관통되어 연료가 공급되는 흡기구(350)와,
    상기 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340) 중, 상기 흡기구(350)가 형성되지 않은 쪽에 관통된 배기구(360)를 포함하고,
    상기 전방 플레이트(330) 및 후방 플레이트(340)에 상기 회전축(100)이 지지되어 구성되고,
    상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420)은, 상기 바디(320)의 둘레면(323)에서 내부로 관통된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터(200)는 전방면(210)과 후방면(220)이 각각 상기 전방 플레이트(330)와 후방 플레이트(340)의 내측면(335, 345)에 접촉되어 구성되고,
    상기 로터(200)는 상기 케이싱(300)의 내측면(313)에 접촉하지 않는 원기둥형의 본체(230)와,
    상기 본체(230)의 둘레면에서 돌출되어 상기 케이싱(300)의 내측면(313)에 밀착되는 제1돌출부(240)와,
    상기 제1돌출부(240)에 대응되도록 상기 본체(230)의 둘레면에서 돌출되어 상기 케이싱(300)의 내측면(313)에 밀착되는 제2돌출부(250)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1돌출부(240)는, 상기 케이싱(300)의 내측면(313)에 밀착되는 단부(245)와,
    상기 단부(245)에서 상기 본체(230)의 둘레면을 향하여 양쪽으로 연장되는 측면(247)을 포함하고,
    상기 제1돌출부(240)에서 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중 상기 흡기구(350)를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면(247) 중 어느 한쪽 측면(247)을 향하여 개방된 흡기홈(241)과,
    상기 제1돌출부(240)에서 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중 상기 배기구(360)를 향하는 쪽에 형성되고 상기 측면(247) 중 상기 흡기홈(241)이 개방되지 않은 측면(247)을 향하여 개방된 배기홈(243)을 포함하고,
    상기 흡기구(350)와 배기구(360)는 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2돌출부(250)는, 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중, 어느 하나와 상기 내측면(313)에 접하는 단부(251)의 경계부에 형성된 단턱(255)을 포함하고,
    상기 단턱(255)은 회전방향 쪽의 종단부(256)는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이고,
    상기 내측면(313)에 형성되어 상기 전방면(210) 및 후방면(220) 중, 상기 단턱(255)이 형성된 쪽으로 개방되고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈(315)을 포함하고,
    상기 제1개폐블록(410) 및 제2개폐블록(420) 중, 흡입가스가 처음으로 지나는 쪽의 하단부에 형성된 홈(415)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2돌출부(250)는, 상기 내측면(313)에 접하는 단부(251)에 회전 방향으로 길게 형성된 홈(V)을 포함하고,
    상기 홈(V)은 회전 방향 쪽의 종단부(E)는 막혀 있고, 역방향 쪽으로는 개방된 것이고,
    상기 내측면(313)에 형성되어 로터(200)가 회전할 때 홈(V)의 궤적에 위치하고, 상기 제1개폐블록(410)과 제2개폐블록(420) 사이에서 연료가 압축되는 지점에 배치되는 홈(도면에 표시하지 않음)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 개폐블록이 구성된 로터리 엔진.
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