KR101413267B1 - 로터리 엔진 - Google Patents

로터리 엔진 Download PDF

Info

Publication number
KR101413267B1
KR101413267B1 KR1020130030991A KR20130030991A KR101413267B1 KR 101413267 B1 KR101413267 B1 KR 101413267B1 KR 1020130030991 A KR1020130030991 A KR 1020130030991A KR 20130030991 A KR20130030991 A KR 20130030991A KR 101413267 B1 KR101413267 B1 KR 101413267B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
combustion gas
drive
driven
rotary
Prior art date
Application number
KR1020130030991A
Other languages
English (en)
Inventor
김기태
Original Assignee
김기태
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 김기태 filed Critical 김기태
Priority to KR1020130030991A priority Critical patent/KR101413267B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101413267B1 publication Critical patent/KR101413267B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
    • F02B53/04—Charge admission or combustion-gas discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B55/00—Internal-combustion aspects of rotary pistons; Outer members for co-operation with rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2730/00—Internal-combustion engines with pistons rotating or oscillating with relation to the housing
    • F02B2730/01—Internal-combustion engines with pistons rotating or oscillating with relation to the housing with one or more pistons in the form of a disk or rotor rotating with relation to the housing; with annular working chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (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 발명에 따른 로터리 엔진은, 설정 위상차를 갖고 구동하는 복수의 로터리 유닛들에 연소가스를 교번하여 공급함으로써, 가스터빈이나 제트 엔진과 같이 연속적으로 출력을 발생할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 로터리 엔진은 다른 엔진에 비해 구조가 간단하고 크기가 작으면서도 연속적인 출력 발생이 가능하여, 항공기 등의 엔진에 적용이 용이한 이점이 있다.

Description

로터리 엔진{Rotary engine}
본 발명은 로터리 엔진에 관한 것으로서, 복수의 로터리 유닛들을 다단으로 연결하고, 상기 복수의 로터리 유닛에 연소가스를 교번하여 공급함으로써, 출력을 보다 향상시킬 수 있는 로터리 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 로터리 엔진은, 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 전환시키는 기구 대신 연소가스의 폭발로 로터를 직접 회전시키는 기관이다. 종래의 로터리 엔진은, 에피트로코이드(epitrochoid)곡선 모양의 실린더와, 상기 실린더에 내접하는 삼각형 모양의 로터로 구성된다. 상기 실린더와 상기 로터 사이에는 3개의 공간이 형성되고, 상기 로터의 회전으로 각 공간의 부피가 변화하며, 흡입, 압축, 폭발, 배기 등 4행정이 차례로 이루어진다. 상기 로터가 1회전하는 사이에 각 날개마다 4행정을 수행한다. 상기 로터리 엔진은 왕복운동을 하는 기구가 없으므로, 연소가스의 압력에너지를 운동에너지로 변환시키지 않고 바로 상기 로터의 회전에너지로 변환이 가능하여, 출력 손실이 적은 이점이 있다.
그러나, 상기와 같은 4행정을 수행하는 로터리 엔진의 경우, 상기 로터의 1회전시 한번의 출력만이 이루어지기 때문에, 출력 향상에 한계가 따르는 문제점이 있다. 한편, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 연속적인 연소를 이용하는 로터리 엔진이 개발되고 있으나, 이 경우, 상기 로터가 연소가스에 의해 회전한 후 연소가스가 배출되는 한번의 행정을 마친 이후부터 다시 초기 위치로 복귀할때까지 회전하는 동안은 연소가스의 압력 에너지가 상기 로터를 회전시키는 데 사용되지 않고 바로 배출되기 때문에, 에너지 손실이 발생되는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2008-0098264호에서는 로터리 엔진에 대해 개시하고 있다.
본 발명의 목적은, 출력을 보다 향상시킬 수 있는 로터리 엔진을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 로터리 엔진은, 두 개의 원형공간이 일부 겹쳐지게 형성된 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 반경방향으로 돌출된 구동익이 형성된 구동 로터와, 상기 실린더 블록의 타측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 상기 구동익이 삽입되는 종동홈이 형성된 종동 로터를 포함하는 로터리 유닛들이 복수개가 병렬로 배치되고, 상기 복수의 로터리 유닛들에 연소가스를 교번하여 연속적으로 공급하는 연소가스 공급밸브를 포함한다.
본 발명에 따른 로터리 엔진은, 설정 위상차를 갖고 구동하는 복수의 로터리 유닛들에 연소가스를 교번하여 공급함으로써, 가스터빈이나 제트 엔진과 같이 연속적으로 출력을 발생할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 로터리 엔진은 다른 엔진에 비해 구조가 간단하고 크기가 작으면서도 연속적인 출력 발생이 가능하여, 항공기 등의 엔진에 적용이 용이한 이점이 있다.
또한, 가스 터빈이나 제트엔진의 경우, 연소가스의 압력 에너지를 운동에너지로 변환시킨 후 다시 회전에너지로 변환시키나, 상기 로터리 엔진은 상기 연소가스의 압력 에너지를 전부 회전 에너지로 바로 변환하기 때문에, 에너지 변환과정에서의 손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 엔진이 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로터리 엔진의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 연소가스 공급밸브가 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 아우터 하우징의 전개도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제1아우터 홀의 개방시, 도 2의 A-A선과 B-B선 방향에서 본 제1,2로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제2아우터 홀의 개방시, 도 2의 A-A선과 B-B선 방향에서 본 제1,2로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 엔진의 연소가스 공급밸브가 도시된 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 아우터 하우징의 전개도이다.
도 9는 도 8에 도시된 제1아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 제2아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 제3아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 엔진이 도시된 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 로터리 엔진의 측면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 연소가스 공급밸브가 도시된 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 아우터 하우징의 전개도이다. 도 5는 도 2에 도시된 제1아우터 홀의 개방시, 도 2의 A-A선과 B-B선 방향에서 본 제1,2로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다. 도 6은 도 2에 도시된 제2아우터 홀의 개방시, 도 2의 A-A선과 B-B선 방향에서 본 제1,2로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 엔진(1)은, 복수의 로터리 유닛들이 병렬로 배치되고, 상기 복수의 로터리 유닛들에 연소가스를 교번하여 공급하는 연소가스 공급밸브(60)를 포함한다.
본 실시예에서는, 상기 로터리 엔진(1)은, 2개의 제1,2로터리 유닛(10)(20)을 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1로터리 유닛(10)과 상기 제2로터리 유닛(20)은 동축으로 연결되는 것도 가능하고, 별도의 축으로 연결된 후 기어구조 등으로 연결되는 것도 물론 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 제1로터리 유닛(10)과 상기 제2로터리 유닛(20)은 동축으로 연결된 것으로 예를 들어 설명한다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1로터리 유닛(10)은, 제1실린더 블록(11), 제1구동 로터(12) 및 제2종동 로터(14)를 포함하고, 상기 제2로터리 유닛(20)은, 제2실린더 블록(21), 제2구동 로터(22) 및 제2종동 로터(24)를 포함한다.
상기 제1구동 로터(12)와 상기 제2구동 로터(22)는 하나의 구동축(40)으로 연결되고, 상기 제1종동 로터(14)와 상기 제2종동 로터(24)는 하나의 종동축(50)으로 연결된다. 상기 구동축(40)에는 구동기어(41)가 결합되고, 상기 종동축(50)에는 상기 구동기어(41)와 맞물리는 종동기어(51)가 결합된다. 상기 제1,2구동 로터(12)(22)와 상기 제1,2종동 로터(14)(24)는 서로 반대방향으로 회전한다.
상기 제1구동 로터(12)와 상기 제2구동 로터(22)는 서로 미리 설정된 설정 위상차(θ1)를 갖고 구동하도록 배치되어, 상기 제1로터리 유닛(10)과 상기 제2로터리 유닛(20)이 연속적으로 출력을 발생한다. 상기 제1구동 로터(12)와 상기 제2구동 로터(22)의 형상은 동일하고 동축으로 연결되는 바, 상기 제1구동 로터(12)에 형성된 제1구동익(12a)과 상기 제2구동 로터(12)에 형성된 제2구동익(12a)이 상기 설정 위상차(θ1)를 갖는 위치에 배치되면, 상기 제1구동 로터(12)와 상기 제2구동 로터(22)는 상기 설정 위상차(θ1)를 갖고 구동된다. 상기 설정 위상차(θ1)는 상기 제1,2로터리 유닛(10)(20)의 각 구동 로터가 회전하여 다시 원위치로 돌아오는 회전 각도인 360도를 상기 로터리 유닛들의 개수로 나눈 값으로 설정된다. 본 실시예에서는, 상기 로터리 유닛들이 2개로 구성된 것으로 예를 들어 설명하므로, 상기 설정 위상차(θ1)는 360도를 2로 나눈 180도로 설정된다. 상기 제1구동 로터(12)와 상기 제2구동 로터(22)의 위상차에 따른 작동은 뒤에서 상세히 설명한다.
도 5a 및 도 6a를 참조하면, 상기 제1실린더 블록(11)은, 두 개의 원형공간이 일부 겹쳐진 형상으로 이루어진다. 상기 두 개의 원형공간은 서로 크기가 다르게 형성된다. 상기 제1실린더 블록(11)의 일측에는 연소가스가 유입되도록 제1유입구(11a)가 형성되고, 타측에는 연소가스를 외부로 배출하는 제1배출구(11b)가 형성된다. 상기 제1유입구(11a)와 상기 제1배출구(11b)의 위치는 상기 설정 위상차(θ1)에 따라 결정된다. 본 실시예에서 상기 설정 위상차는 180도이므로, 상기 제1유입구(11a)와 상기 제1배출구(11b)는 상기 구동축(40)을 중심으로 180도 이격된 위치에 형성된다. 상기 제1유입구(11a)에는 상기 제1연소가스 공급유로(16)가 연결되고, 상기 제1배출구(11b)에는 상기 제1연소가스 배출유로(18)가 연결된다.
상기 제1구동 로터(12)는, 상기 제1실린더 블록(11)의 일측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제1구동 로터(12)의 외주면에는 반경방향으로 돌출된 제1구동익(12a)이 형성된다.
상기 제1구동익(12a)은 상기 제1구동 로터(12)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되어, 상기 제1실린더 블록(11)의 일측 원형 공간에 밀착된다. 상기 제1구동익(12a)은 단부는 상기 제1유입구(11a)와 상기 제1배출구(11b)를 개폐할 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 제1구동익(12a)은 단부가 상기 제1유입구(11a)와 상기 제1배출구(11b)를 개폐할 수 있을 정도의 소정의 곡률로 라운드지게 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1구동 로터(12)는 상기 구동축(40)에 결합되어, 상기 구동축(40)을 회전시킨다.
상기 제1종동 로터(14)는, 상기 제1실린더 블록(11)의 타측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제1종동 로터(14)는, 상기 제1구동 로터(12)와 함께 배압공간을 형성한다. 상기 제1종동 로터(14)에는 상기 제1구동익(12a)이 삽입되는 제1종동홈(14a)이 형성된다. 상기 제1종동 로터(14)는 상기 종동축(50)에 연결되어, 상기 종동축(50)을 회전시킨다.
도 5b 및 도 6b를 참조하면, 상기 제2실린더 블록(21)은, 상기 제1실린더 블록(11)과 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 제1실린더 블록(11)의 전방 또는 후방에 배치된다. 상기 제2실린더 블록(21)의 일측에는 연소가스가 유입되도록 제2유입구(21a)가 형성되고, 타측에는 연소가스를 외부로 배출하는 제2배출구(21b)가 형성된다. 상기 제2유입구(21a)와 상기 제2배출구(21b)의 위치는 상기 설정 위상차(θ1)에 따라 결정된다. 즉, 본 실시예에서 상기 설정 위상차(θ1)는 180도이므로, 상기 제2유입구(21a)와 상기 제2배출구(21b)의 위치는 상기 구동축(40)을 중심으로 180도 이격된 위치에 형성된다. 상기 제2유입구(21a)에는 상기 제2연소가스 공급유로(26)가 연결되고, 상기 제2배출구(21b)에는 상기 제2연소가스 배출유로(28)가 연결된다.
상기 제2구동 로터(22)는, 상기 제2실린더 블록(21)의 일측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제2구동 로터(22)의 외주면에는 반경방향으로 돌출된 제2구동익(22a)이 형성된다.
상기 제2구동익(22a)은 상기 제2구동 로터(22)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되어, 상기 제2실린더 블록(21)의 일측 원형 공간에 밀착된다. 상기 제2구동익(22a)은 단부는 상기 제2유입구(21a)와 상기 제2배출구(21b)를 개폐할 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 제2구동익(22a)은 단부가 상기 제2유입구(21a)와 상기 제2배출구(21b)를 개폐할 수 있을 정도의 소정의 곡률로 라운드지게 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제2구동익(22a)은 항상 상기 제1구동익(12a)과 상기 설정 위상차(θ1)를 갖도록 배치된다.
상기 제2종동 로터(24)는, 상기 제2실린더 블록(21)의 타측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제1종동 로터(24)는, 상기 제2구동 로터(22)와 함께 배압공간을 형성한다. 상기 제2종동 로터(24)에는 상기 제2구동익(22a)이 삽입되는 제2종동홈(24a)이 형성된다.
상기 연소가스 공급밸브(60)는, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제1,2로터리 유닛들(10)(20) 중 전단에 배치된 제1로터리 유닛(10)에 미리 설정된 설정시간동안 연소가스를 공급한 후, 상기 설정시간이 초과하면 연속적으로 후단에 배치된 제2로터리 유닛(20)에 연소가스를 공급한다. 상기 설정시간은, 상기 제1,2로터리 유닛들(10)(20)의 각 제1,2구동 로터들(12)(22)의 위상차에 따라 설정된다. 즉, 상기 제1,2구동 로터들(12)(22)의 위상차는 180도로 설정되기 때문에, 상기 설정시간(t1)은 상기 제1구동 로터(12) 또는 상기 제2구동 로터(22)가 초기 위치인 제1위치(I)로부터 180도 이격된 제2위치(II)까지 180도 회전하는 데 걸리는 시간(t1)이다. 즉, 상기 제1구동 로터(12)가 180도 회전하는 설정시간 동안(t1)에는, 상기 제1로터리 유닛(10)으로 연소가스를 공급한다. 상기 설정시간(t1)이 지나면, 상기 제2구동 로터(22)가 상기 제1위치(I)로부터 상기 제2위치(II)까지 180도 회전하게 된다. 따라서, 상기 제2구동 로터(22)가 상기 제1위치(I)로부터 상기 제2위치(II)까지 180도 회전하는 시간 동안에는 상기 제2로터리 유닛(20)으로 연소가스를 공급한다.
상기 연소가스 공급밸브(60)는, 도 3 및 도 4를 참조하면, 아우터 하우징(70)과 이너 로터(80)를 포함한다.
상기 아우터 하우징(70)은 중공형의 원통 형상으로 이루어진다. 상기 아우터 하우징(70)은 상기 이너 로터(80)가 삽입가능하도록 일측면이 개구되게 형성된다. 상기 아우터 하우징(70)에는 제1,2아우터 홀들(71)(72)이 형성된다.
상기 제1,2아우터 홀들(71)(72)은 각각 원호 형상으로 이루어진 슬릿홀이고, 상기 아우터 하우징(70)의 원주방향을 따라 상기 설정 위상차를 갖도록 배치된다. 상기 설정 위상차(θ1)는 180도로 예를 들어 설명하므로, 상기 제1아우터 홀(71)과 상기 제2아우터 홀(72)은 상기 아우터 하우징(70)의 원주방향을 따라 180도로 이격된 위치에 형성된다. 또한, 상기 제1,2아우터 홀들(71)(72)은 상기 아우터 하우징(70)의 길이방향을 따라 서로 소정간격(d) 이격된 위치에 형성된다. 따라서, 상기 제1,2아우터 홀들(71)(72)이 겹치지 않는다.
상기 제1아우터 홀(71)은 상기 제1로터리 유닛(10)으로 연소가스를 공급하도록 상기 제1연소가스 공급유로(16)에 의해 상기 제1로터리 유닛(10)에 연결된다. 상기 제1아우터 홀(71)의 외측에는 제1커버(61)가 결합되고, 상기 제1연소가스 공급유로(16)는 상기 제1커버(61)에 연통되게 결합된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1연소가스 공급유로(16)가 상기 제1아우터 홀(71)에 직접 결합되는 것도 물론 가능하다.
상기 제2아우터 홀(72)은 상기 제2로터리 유닛(20)으로 연소가스를 공급하도록 상기 제2연소가스 공급유로(26)에 의해 상기 제2로터리 유닛(20)에 연결된다. 상기 제2아우터 홀(72)의 외측에는 제2커버(62)가 결합되고, 상기 제2연소가스 공급유로(26)는 상기 제2커버(62)에 연통되게 결합된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제2연소가스 공급유로(26)가 상기 제2아우터 홀(72)에 직접 결합되는 것도 물론 가능하다.
상기 이너 로터(80)는 중공형의 원통 형상으로 이루어지고, 내부로 연소가스가 공급된다. 상기 이너 로터(80)는 별도의 연소가스 공급유닛(미도시)과 연결된다. 상기 이너 로터(80)는 상기 연소가스 공급유닛(미도시)으로부터 연소가스를 공급받도록 적어도 일측면은 개구되게 형성된다. 상기 이너 로터(80)는 상기 아우터 하우징(70)내에 회전가능토록 구비된다. 상기 이너 로터(80)는 상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(132)와 동일한 회전속도로 회전되도록 구비된다. 상기 이너 로터(80)는 별도의 모터 등에 의해 회전되는 것도 가능하고, 상기 구동축(150)과 연결되어 회전되는 것도 물론 가능하다. 상기 이너 로터(80)에는 2개의 제1,2이너 홀들(81)(82)이 형성된다.
상기 제1,2이너 홀들(81)(82)은 상기 이너 로터(80)의 길이방향을 따라 일렬로 배치되고, 서로 소정간격(d) 이격된 위치에 형성된다. 상기 제1,2이너 홀들(81)(82)의 간격(d)은 상기 제1,2아우터 홀들(71)(72)의 간격(d)과 동일하게 설정된다. 상기 제1,2이너 홀들(81)(82)은 상기 이너 로터(80)의 길이방향을 따라 일렬로 배치되어, 적어도 어느 하나만 상기 제1,2아우터 홀들(71)(72)에 교번하여 연통된다.
상기 이너 로터(80)와 상기 아우터 하우징(70)사이에는 상기 이너 로터(80)의 회전을 지지하도록 베어링(미도시) 등이 설치될 수 있다. 또한, 상기 이너 로터(80)와 상기 아우터 하우징(70)사이에는 연소가스의 누설을 방지하기 위한 래버린스 실(Labyrinth seal)등이 구비된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 로터리 엔진의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 상기 제1이너 홀(81)이 상기 제1아우터 홀(71)에 연통되어 개방된다. 이 때, 상기 제2이너 홀(82)은 상기 제2아우터 홀(72)에 연통되지 않고 차폐된다. 따라서, 상기 제1이너 홀(81)과 상기 제1아우터 홀(71)을 통해 상기 제1로터리 유닛(10)으로만 연소가스가 공급된다. 상기 제1이너 홀(81)과 상기 제1아우터 홀(71)은, 상기 이너 로터(80)가 180도 회전하는 동안 계속해서 연통된 상태를 유지하기 때문에, 상기 제1구동 로터(12)가 180도 회전하는 동안 연소가스를 계속 공급할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는, 상기 제1아우터 홀(71)이 개방되어 상기 제1로터리 유닛(10)으로 연소가스가 공급되는 동안 상기 제1,2로터리 유닛(10)(20)의 작동상태를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 제1로터리 유닛(10)의 제1구동 로터(12)와 상기 제2로터리 유닛(20)의 제2구동 로터(22)는 180도의 위상차를 갖도록 위치된다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동 로터(12)의 제1구동익(12a)이 상기 제1유입구(11a)를 개방할 때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제2구동 로터(22)의 제2구동익(22a)은 상기 제2배출구(12a)를 지나서 상기 제1구동익(12a)과 180도 이격된 위치에 배치된다.
상기 제1구동 로터(12)의 제1구동익(12a)이 상기 제1유입구(11a)를 개방하면, 상기 제1실린더 블록(11)으로 연소가스가 유입된다. 유입된 연소가스는 상기 제1구동로터(12)의 제1구동익(12a)을 가압하여, 상기 제1구동로터(12)는 회전하게 된다. 상기 제1구동로터(12)의 회전시 상기 구동축(40)도 일체로 회전하게 되어, 상기 연소가스의 압력 에너지는 상기 제1구동 로터(12)와 상기 구동축(40)의 회전 에너지로 변환될 수 있다. 상기 제1구동 로터(12)가 회전하는 동안, 상기 제1구동 로터(12)와 상기 구동축(40)으로 연결된 상기 제2구동 로터(22)도 함께 회전한다.
한편, 도 4b를 참조하면, 상기 제1,2구동 로터(12)(22)의 회전시, 상기 이너 로터(80)도 함께 회전한다. 상기 이너 로터(80)가 상기 제1,2구동 로터(12)(22)의 회전속도로 함께 180도 회전하면, 상기 제1이너 홀(81)은 더 이상 상기 제1아우터 홀(71)에 연통되지 않고, 상기 제2이너 홀(82)이 상기 제2아우터 홀(72)에 연통되어 개방된다. 따라서, 상기 연소가스 공급밸브(90)는 상기 제1로터리 유닛(10)으로 연소가스 공급을 중단하고, 상기 제2이너 홀(82)과 상기 제2아우터 홀(72)을 통해 상기 제2로터리 유닛(20)으로만 연소가스를 공급한다. 상기 제2이너 홀(82)과 상기 제2아우터 홀(72)은, 상기 이너 로터(80)가 180도 회전하는 동안 계속해서 연통된 상태를 유지하기 때문에, 상기 제2구동 로터(22)가 180도 회전하는 동안 연소가스를 계속 공급할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는, 상기 제2아우터 홀(72)이 개방되어 상기 제2로터리 유닛(20)으로 연소가스가 공급시 상기 제1,2로터리 유닛(10)(20)의 작동상태를 나타낸다.
도 6a 및 도 56b를 참조하면, 상기 제1구동 로터(12)가 상기 제1위치(I)로부터 상기 제2위치(II)까지 180도 회전하여, 상기 제1구동익(12a)이 상기 제1배출구(11b)를 개방한다. 상기 제1배출구(11b)가 개방되면, 상기 제1실린더 블록(11)내의 연소가스는 상기 제1배출구(11b)를 통해 배출된다. 또한, 상기 제2구동 로터(22)도 상기 제2위치(II)로부터 상기 제1위치(I)까지 회전하여, 함께 회전하여 상기 제2구동익(22a)은 상기 제2유입구(21a)를 개방하게 된다.
상기 제2실린더 블록(21)내로 유입된 연소가스는 상기 제2구동익(22a)을 가압하여, 상기 제2구동로터(22)가 회전한다. 상기 제2구동 로터(22)의 회전시 상기 구동축(40)도 일체로 회전한다. 상기 제2실린더 블록(21)으로 유입된 상기 연소가스의 압력에너지는 상기 제2구동 로터(22)와 상기 구동축(40)의 회전 에너지로 변환될 수 있다.
이후, 상기 제2구동 로터(12)가 계속 회전하여 상기 제2실린더 블록(12)내의 연소가스를 배출하는 동안, 상기 제1구동 로터(11)도 함께 회전하여 상기 제1유입구(11a)를 통해 다시 새로운 연소가스를 유입하는 행정을 수행한다. 또한, 상기 이너 로터(80)도 함께 회전하여, 상기 제1아우터 홀(71)을 개방하고 상기 제2아우터 홀(72)을 차폐한다. 상기와 같은 일련의 과정들이 반복된다.
상기와 같이, 상기 연소가스 공급밸브(60)의 상기 이너 로터(80)가 상기 제1,2구동 로터(12)(22)와 함께 회전하면서, 상기 제1로터리 유닛(10)과 상기 제2로터리 유닛(20)에 교번하여 연소가스를 연속적으로 공급한다. 상기 이너 로터(80)의 회전 각도에 따라 상기 제1,2아우터 홀(71)(72)이 교번하여 개방됨으로써, 상기 제1,2로터리 유닛(10)(20)에 교번하여 연소가스를 공급할 수 있다. 즉, 상기 제1아우터 홀(71)이 개방되어, 상기 제1로터리 유닛(10)으로 연소가스가 공급되면, 상기 제1구동 로터(12)가 출력을 발생한다. 이후, 상기 이너 로터(80)가 180도 회전하여, 상기 제2아우터 홀(72)이 개방되면, 상기 제2로터리 유닛(20)으로 연소가스가 공급되어 상기 제2구동 로터(22)가 출력을 발생한다. 따라서, 상기 제1구동 로터(12)가 더 이상 출력을 발생하지 않더라도 상기 제2구동 로터(22)가 연속적으로 출력을 발생할 수 있다. 즉, 상기 제1구동 로터(12)가 상기 연소가스를 배출한 후, 다시 새로운 연소가스를 유입하는 다음 행정의 위치로 회전하는 동안, 상기 제1구동 로터(12)가 출력을 발생하지 않더라도, 상기 제2구동 로터(22)가 회전하면서 출력을 발생하기 때문에, 제트 엔진과 같이 연속적으로 출력발생이 가능하여 엔진의 출력이 보다 향상될 수 있다.
또한, 가스 터빈이나 제트엔진의 경우, 연소가스의 압력 에너지를 운동에너지로 변환시킨 후 다시 회전에너지로 변환시키나, 상기 로터리 엔진(1)은 상기 연소가스의 압력 에너지를 전부 회전 에너지로 바로 변환하기 때문에, 에너지 변환과정에서의 출력손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 엔진의 연소가스 공급밸브가 도시된 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 아우터 하우징의 전개도이다. 도 9는 도 8에 도시된 제1아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다. 도 10은 도 8에 도시된 제2아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다. 도 11은 도 8에 도시된 제3아우터 홀의 개방시, 제1,2,3로터리 유닛들의 각 작동상태가 도시된 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 엔진은, 도 7 내지 도 11을 참조하면, 3개의 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130)이 병렬로 배치되고, 연소가스 공급밸브(190)가 상기 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130)에 연소가스를 차례로 교번하여 공급하는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 제1로터리 유닛(110), 상기 제2로터리 유닛(120) 및 상기 제3로터리 유닛(130)은 동축으로 연결되는 것도 가능하고, 별도의 축으로 연결된 후 기어구조 등으로 연결되는 것도 물론 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130)은 동축으로 연결된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제1로터리 유닛(110)은, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 제1실린더 블록(111), 제1구동 로터(112) 및 제2종동 로터(114)를 포함하고, 상기 제2로터리 유닛(120)은, 제2실린더 블록(121), 제2구동 로터(122) 및 제2종동 로터(124)를 포함하며, 상기 제3로터리 유닛(130)은, 제3실린더 블록(131), 제3구동 로터(132) 및 제3종동 로터(134)를 포함한다.
상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(132)는 하나의 구동축(150)으로 연결되고, 상기 제1,2,3종동 로터(114)(124)(134)는 하나의 종동축(160)으로 연결된다. 상기 구동축(150)과 상기 종동축(160)은 별도의 기어구조(미도시)로 연결된다.
상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(132)는 서로 미리 설정된 설정 위상차(θ2)를 갖고 구동하도록 배치되어, 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)이 연속적으로 출력을 발생하도록 한다. 상기 설정 위상차(θ2)는 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)의 각 구동 로터가 회전하여 다시 원위치로 돌아오는 회전각도인 360도를 상기 로터리 유닛들의 개수로 나눈 값으로 설정된다. 본 실시예에서는, 상기 로터리 유닛들이 3개로 구성된 것으로 예를 들어 설명하므로, 상기 설정 위상차(θ2)는 360도를 3으로 나누어 120도로 설정된다.
상기 제1실린더 블록(111)은, 두 개의 원형공간이 일부 겹쳐진 형상으로 이루어진다. 상기 두 개의 원형공간은 서로 크기가 다르게 형성된다. 상기 제1실린더 블록(111)의 일측에는 연소가스가 유입되도록 제1유입구(111a)가 형성되고, 타측에는 연소가스를 외부로 배출하는 제1배출구(111b)가 형성된다. 상기 제1유입구(111a)와 상기 제1배출구(111b)의 위치는 상기 설정 위상차(θ2)에 따라 결정된다. 본 실시예에서 상기 설정 위상차는 120도이므로, 상기 제1유입구(111a)와 상기 제1배출구(111b)는 상기 구동축(150)을 중심으로 120도 이격된 위치에 형성된다. 상기 제1유입구(111a)에는 상기 제1연소가스 공급유로(116)가 연결되고, 상기 제1배출구(111b)에는 상기 제1연소가스 배출유로(118)가 연결된다.
상기 제1구동 로터(112)는, 상기 제1실린더 블록(111)의 일측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제1구동 로터(112)의 외주면에는 반경방향으로 돌출된 제1구동익(112a)이 형성된다.
상기 제1구동익(112a)은 상기 제1구동 로터(112)의 길이방향을 따라 반경방향으로 돌출 형성되어, 상기 제1실린더 블록(111)의 일측 원형 공간에 밀착된다. 상기 제1구동익(112a)은 단부는 상기 제1유입구(111a)와 상기 제1배출구(111b)를 개폐할 수 있을 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 제1구동익(112a)은 단부가 상기 제1유입구(111a)와 상기 제1배출구(111b)를 개폐할 수 있을 정도의 소정의 곡률로 라운드지게 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1구동 로터(112)는 상기 구동축(150)에 결합되어, 상기 구동축(150)을 회전시킨다.
상기 제1종동 로터(114)는, 상기 제1실린더 블록(111)의 타측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제1종동 로터(114)는, 상기 제1구동 로터(112)와 함께 배압공간을 형성한다. 상기 제1종동 로터(114)에는 상기 제1구동익(112a)이 삽입되는 제1종동홈(114a)이 형성된다. 상기 제1종동 로터(114)는 상기 종동축(160)에 연결되어, 상기 종동축(160)을 회전시킨다.
상기 제2실린더 블록(121)은, 상기 제1실린더 블록(111)과 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 제2실린더 블록(111)의 전방 또는 후방에 배치된다. 상기 제2실린더 블록(121)의 일측에는 연소가스가 유입되도록 제2유입구(121a)가 형성되고, 타측에는 연소가스를 외부로 배출하는 제2배출구(121b)가 형성된다. 상기 제2유입구(121a)와 상기 제2배출구(121b)의 위치는 상기 설정 위상차(θ2)에 따라 결정된다. 즉, 본 실시예에서 상기 설정 위상차(θ2)는 120도이므로, 상기 제2유입구(121a)와 상기 제2배출구(121b)의 위치는 상기 구동축(150)을 중심으로 120도 이격된 위치에 형성된다. 상기 제2유입구(121a)에는 상기 제2연소가스 공급유로(126)가 연결되고, 상기 제2배출구(121b)에는 상기 제2연소가스 배출유로(128)가 연결된다.
상기 제2구동 로터(122)는, 상기 제2실린더 블록(121)의 일측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제2구동 로터(122)의 외주면에는 반경방향으로 돌출된 제2구동익(122a)이 형성된다.
상기 제2구동익(122a)은 상기 제1구동익(112a)과 동일한 형상으로 이루어지므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다. 상기 제2구동익(122a)은 항상 상기 제1구동익(112a)과 상기 설정 위상차(θ2)를 갖도록 배치된다.
상기 제2종동 로터(124)는, 상기 제2실린더 블록(121)의 타측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제2종동 로터(124)는, 상기 제2구동 로터(122)와 함께 배압공간을 형성한다. 상기 제2종동 로터(124)에는 상기 제2구동익(122a)이 삽입되는 제2종동홈(124a)이 형성된다.
상기 제3실린더 블록(131)은, 상기 제1실린더 블록(111)과 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 제2실린더 블록(121)의 전방에 배치된다. 상기 제3실린더 블록(131)의 일측에는 연소가스가 유입되도록 제3유입구(131a)가 형성되고, 타측에는 연소가스를 외부로 배출하는 제3배출구(131b)가 형성된다. 상기 제3유입구(131a)와 상기 제3배출구(131b)의 위치는 상기 설정 위상차(θ2)에 따라 결정된다. 즉, 본 실시예에서 상기 설정 위상차(θ2)는 120도이므로, 상기 제3유입구(131a)와 상기 제3배출구(131b)의 위치는 상기 구동축(150)을 중심으로 120도 이격된 위치에 형성된다. 상기 제3유입구(131a)에는 상기 제3연소가스 공급유로(136)가 연결되고, 상기 제3배출구(131b)에는 상기 제3연소가스 배출유로(138)가 연결된다.
상기 제3구동 로터(132)는, 상기 제2실린더 블록(131)의 일측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제3구동 로터(132)의 외주면에는 반경방향으로 돌출된 제3구동익(132a)이 형성된다.
상기 제3구동익(132a)은 상기 제1구동익(112a)과 동일한 형상으로 이루어지므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다. 상기 제3구동익(132a)은 항상 상기 제2구동익(122a)과 상기 설정 위상차(θ2)를 갖도록 배치된다.
상기 제3종동 로터(134)는, 상기 제3실린더 블록(131)의 타측 원형 공간에 회전가능하게 구비된다. 상기 제3종동 로터(134)는, 상기 제3구동 로터(132)와 함께 배압공간을 형성한다. 상기 제3종동 로터(134)에는 상기 제2구동익(132a)이 삽입되는 제2종동홈(134a)이 형성된다.
상기 연소가스 공급밸브(190)는, 도 7 및 도 8을 참조하면, 아우터 하우징(170)과 이너 로터(180)를 포함한다.
상기 연소가스 공급밸브(60)는, 상기 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130) 중 전단에 배치된 상기 제1로터리 유닛(110)에 미리 설정된 설정시간동안 연소가스를 공급한 후, 상기 설정시간이 초과하면 연속적으로 후단에 배치된 상기 제2로터리 유닛(120)에 연소가스를 공급하고, 이후 또 상기 설정시간이 초과하면 연속적으로 상기 제2로터리 유닛(120)의 후단에 배치된 상기 제3로터리 유닛(130)에 연소가스를 공급한다. 상기 설정시간은, 상기 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130)의 각 제1,2,3구동 로터들(112)(122)(132)의 위상차에 따라 설정된다. 즉, 상기 제1,2,3구동 로터들(112)(122)(132)의 위상차는 120도로 설정되기 때문에, 상기 설정시간(t1)은 상기 제1,2,3구동 로터들(112)(122)(132)이 초기 위치인 제1위치(I)로부터 120도 이격된 제3위치(III)까지 120도 회전하는 데 걸리는 시간(t1)이다. 즉, 상기 제1구동 로터(112)가 120도 회전하는 설정시간 동안(t1)에는, 상기 제1로터리 유닛(110)으로 연소가스를 공급한다. 상기 설정시간(t1)이 지나면, 상기 제2구동 로터(122)가 상기 제1위치(I)에 위치된다. 따라서, 상기 제2구동 로터(122)가 상기 제1위치(I)로부터 상기 제3위치(III)까지 120도 회전하는 설정시간(t1) 동안에는 상기 제2로터리 유닛(120)으로 연소가스를 공급한다. 또한, 상기 제2로터리 유닛(120)으로 연소가스를 공급한 지 설정시간(t1)이 지나면, 상기 제3구동 로터(132)가 상기 제1위치(I)에 위치되므로, 상기 제3구동 로터(132)가 상기 제1위치(I)로부터 상기 제3위치(III)까지 120도 회전하는 시간 설정시간(t1) 동안에는 상기 제3로터리 유닛(130)으로 연소가스를 공급한다.
상기 아우터 하우징(170)은 중공형의 원통 형상으로 이루어진다. 상기 아우터 하우징(170)은 상기 이너 로터(180)가 삽입가능하도록 일측면이 개구되게 형성된다. 상기 아우터 하우징(170)에는 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)이 형성된다. 상기 아우터 홀들의 개수는 상기 로터리 유닛들의 개수에 대응되게 형성된다.
상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)은 각각 원호 형상으로 이루어진 슬릿홀이고, 상기 아우터 하우징(170)의 원주방향을 따라 상기 설정 위상차를 갖도록 배치된다. 상기 설정 위상차(θ2)는 120도로 예를 들어 설명하므로, 상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)은 각각 상기 아우터 하우징(170)의 원주방향을 따라 120도로 이격된 위치에 형성된다. 또한, 상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)은 상기 아우터 하우징(170)의 길이방향을 따라 서로 소정간격(d) 이격된 위치에 형성된다. 따라서, 상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)이 겹치지 않는다.
상기 제1아우터 홀(171)은 상기 제1로터리 유닛(110)으로 연소가스를 공급하도록 제1연소가스 공급유로(116)에 의해 상기 제1로터리 유닛(110)에 연결된다. 상기 제1아우터 홀(171)의 외측에는 제1커버(미도시)가 결합되고, 상기 제1연소가스 공급유로(116)는 상기 제1커버에 연통되게 결합된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1연소가스 공급유로(116)가 상기 제1아우터 홀(171)에 직접 결합되는 것도 물론 가능하다.
상기 제2아우터 홀(172)은 상기 제2로터리 유닛(120)으로 연소가스를 공급하도록 제2연소가스 공급유로(126)에 의해 상기 제2로터리 유닛(120)에 연결된다. 상기 제2아우터 홀(172)의 외측에는 제2커버(미도시)가 결합되고, 상기 제2연소가스 공급유로(126)는 상기 제2커버(126)에 연통되게 결합된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제2연소가스 공급유로(126)가 상기 제2아우터 홀(172)에 직접 결합되는 것도 물론 가능하다.
상기 제3아우터 홀(173)은 상기 제3로터리 유닛(130)으로 연소가스를 공급하도록 제3연소가스 공급유로(136)에 의해 상기 제3로터리 유닛(130)에 연결된다. 상기 제3아우터 홀(173)의 외측에는 제3커버(미도시)가 결합되고, 상기 제3연소가스 공급유로(136)는 상기 제3커버(136)에 연통되게 결합된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제3연소가스 공급유로(136)가 상기 제3아우터 홀(173)에 직접 결합되는 것도 물론 가능하다.
상기 이너 로터(180)는 중공형의 원통 형상으로 이루어지고, 내부로 연소가스가 공급된다. 상기 이너 로터(180)는 별도의 연소가스 공급유닛(미도시)과 연결된다. 상기 이너 로터(180)는 상기 연소가스 공급유닛(미도시)으로부터 연소가스를 공급받도록 적어도 일측면은 개구되게 형성된다. 상기 이너 로터(180)는 상기 아우터 하우징(170)내에 회전가능토록 구비된다. 상기 이너 로터(180)에는 3개의 제1,2,3이너 홀들(181)(182)(183)이 형성된다.
상기 제1,2,3이너 홀들(181)(182)(183)은 상기 이너 로터(180)의 길이방향을 따라 일렬로 배치되고, 서로 소정간격(d) 이격된 위치에 형성된다. 상기 제1,2,3이너 홀들(181)(182)(183)의 간격(d)은 상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)의 간격(d)과 동일하게 설정된다. 상기 제1,2,3이너 홀들(181)(182)(183)은 상기 이너 로터(180)의 길이방향을 따라 일렬로 배치되어, 적어도 어느 하나만 상기 제1,2,3아우터 홀들(171)(172)(173)에 교번하여 연통된다.
상기 이너 로터(180)와 상기 아우터 하우징(170)사이에는 상기 이너 로터(180)의 회전을 지지하도록 베어링(미도시) 등이 설치될 수 있다. 또한, 상기 이너 로터(180)와 상기 아우터 하우징(170)사이에는 연소가스의 누설을 방지하기 위한 래버린스 실(Labyrinth seal)등이 구비된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 로터리 엔진의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 상기 제1이너 홀(181)이 상기 제1아우터 홀(171)에 연통되어 개방된다. 이 때, 상기 제2이너 홀(182)은 상기 제2아우터 홀(172)에 연통되지 않고 차폐되고, 상기 제3이너 홀(183)도 상기 제2아우터 홀(173)에 연통되지 않고 차폐된다. 따라서, 상기 제1이너 홀(181)과 상기 제1아우터 홀(171)을 통해 상기 제1로터리 유닛(110)으로 연소가스가 공급된다. 상기 제1이너 홀(181)과 상기 제1아우터 홀(171)은, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하는 동안 계속해서 연통된 상태를 유지하기 때문에, 상기 제1구동 로터(112)가 120도 회전하는 동안 연소가스를 계속 공급할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 상기 제1아우터 홀(171)이 개방될 때, 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)의 작동상태를 나타낸다. 상기 제1로터리 유닛(110)의 제1구동 로터(112)와 상기 제2로터리 유닛(120)의 제2구동 로터(122)는 120도의 위상차를 갖도록 위치된다. 즉, 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동 로터(112)의 제1구동익(112a)이 상기 제1유입구(111a)를 개방하는 제1위치(I)에 위치할 때, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 제2구동 로터(122)의 제2구동익(122a)은 상기 제2배출구(112a)를 지나서 상기 제1구동익(112a)과 120도 이격된 제2위치(II)에 배치된다. 또한, 상기 제3구동 로터(132)의 상기 제3구동익(132a)은 상기 제2구동익(122a)으로부터 시계방향으로 120도 이격된 제3위치(III)에 배치된다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 제1구동 로터(112)의 제1구동익(112a)이 상기 제1유입구(111a)를 개방하면, 상기 제1실린더 블록(111)으로 연소가스가 유입된다. 유입된 연소가스는 상기 제1구동로터(112)의 제1구동익(112a)을 가압하여, 상기 제1구동로터(112)는 회전하게 된다. 상기 제1구동로터(112)의 회전시 상기 구동축(150)도 일체로 회전하게 되어, 상기 연소가스의 압력 에너지는 상기 제1구동 로터(112)와 상기 구동축(150)의 회전 에너지로 변환될 수 있다. 상기 제1구동 로터(112)가 회전하는 동안, 상기 제1구동 로터(112)와 상기 구동축(150)으로 연결된 상기 제2,3구동 로터(122)(132)도 함께 회전한다.
이 때, 도 8b를 참조하면, 상기 이너 로터(180)도 상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(123)의 회전속도로 함께 회전된다. 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하면, 상기 제1이너 홀(181)은 더 이상 상기 제1아우터 홀(171)에 연통되지 않는다. 대신 상기 제2이너 홀(182)이 상기 제2아우터 홀(172)에 연통되어 개방된다. 상기 제3이너 홀(183)은 상기 제3아우터 홀(173)에 연통되지 않고 차폐된다. 따라서, 상기 제2이너 홀(182)과 상기 제2아우터 홀(172)을 통해 상기 제2로터리 유닛(120)으로 연소가스가 공급된다. 상기 제2이너 홀(182)과 상기 제2아우터 홀(172)은, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하는 동안 계속해서 연통된 상태를 유지하기 때문에, 상기 제2구동 로터(122)가 120도 회전하는 동안 연소가스를 계속 공급할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 상기 제2아우터 홀(172)이 개방될 때, 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)의 작동상태를 나타낸다. 즉, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전시, 상기 제1구동 로터(112), 상기 제2구동 로터(122) 및 상기 제3구동 로터(132)도 함께 120도 회전한다. 상기 제1구동익(112a)이 상기 제1배출구(111b)를 개방하고 지나는 제3위치(III)에 위치하면, 상기 제2구동익(122a)은 상기 제2유입구(121a)를 개방하는 제1위치(I)에 위치되며, 상기 제3구동익(132a)은 상기 제2구동익(122a)으로부터 시계방향으로 120도 이격된 제2위치(II)에 위치된다.
상기 제1배출구(111b)가 개방되면, 상기 제1실린더 블록(111)내의 연소가스는 상기 제1배출구(111b)를 통해 배출된다. 상기 제1실린더블록(111)내의 연소가스가 상기 제1배출구(111b)를 통해 배출되면, 상기 연소가스는 더 이상 상기 제1구동 로터(112)의 출력에 기여하지 않는다.
상기 제2유입구(121a)가 개방되면, 상기 연소가스 공급밸브(190)로부터 상기 제2실린더 블록(121)내로 연소가스가 유입된다. 상기 제2실린더 블록(121)내로 유입된 연소가스는 상기 제2구동익(122a)을 가압하여, 상기 제2구동 로터(122)가 회전한다. 상기 제2구동 로터(122)의 회전시, 상기 구동축(150)이 일체로 회전한다. 상기 제2실린더 블록(121)으로 유입된 상기 연소가스의 압력에너지는 상기 제2구동 로터(122)와 상기 구동축(150)의 회전 에너지로 변환된다.
따라서, 상기 제1구동 로터(112)가 출력을 발생하지 않는 동안에는 상기 제2구동 로터(122)가 출력을 연속적으로 발생할 수 있다.
한편, 도 8c를 참조하면, 상기 이너 로터(180)도 상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(123)의 회전속도로 함께 회전된다. 상기 이너 로터(180)가 120도 더 회전하면, 상기 제1이너 홀(181)은 더 이상 상기 제1아우터 홀(171)에 연통되지 않고, 상기 제2이너 홀(182)도 상기 제2아우터 홀(172)에 연통되지 않으며, 상기 제3이너 홀(183)은 상기 제3아우터 홀(173)에 연통되어 개방된다. 따라서, 상기 제3이너 홀(183)과 상기 제3아우터 홀(173)을 통해 상기 제3로터리 유닛(130)으로 연소가스가 공급된다. 상기 제3이너 홀(183)과 상기 제3아우터 홀(173)은, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하는 동안 계속해서 연통된 상태를 유지하기 때문에, 상기 제3구동 로터(132)가 120도 회전하는 동안 연소가스를 계속 공급할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 상기 제3아우터 홀(173)이 개방될 때, 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)의 작동상태를 나타낸다. 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 상기 이너 로터(180)의 회전시, 상기 제1구동 로터(112), 상기 제2구동 로터(122) 및 상기 제3구동 로터(132)는 동축으로 연결되어 함께 반시계방향으로 120도 더 회전한다. 상기 제2구동익(122a)이 상기 제2배출구(121b)를 개방하고 지나는 제3위치(III)에 위치되면, 상기 제3구동익(132a)은 상기 제3유입구(131a)를 개방하는 위치(I)에 위치되며, 상기 제1구동익(112a)은 상기 제3구동익(132a)으로부터 시계방향으로 120도 이격된 제2위치(II)에 위치된다.
도 11b에서 도시된 바와 같이, 상기 제2배출구(121b)가 개방되면, 상기 제2실린더 블록(121)내의 연소가스는 상기 제2배출구(121b)를 통해 배출된다. 상기 제2실린더블록(121)내의 연소가스가 상기 제2배출구(121b)를 통해 배출되면, 상기 연소가스는 더 이상 상기 제2구동 로터(122)의 출력에 기여하지 않는다.
상기 제3유입구(131a)가 개방되면, 상기 연소가스 공급밸브(190)로부터 상기 제3실린더 블록(131)내로 연소가스가 유입된다. 상기 제3실린더 블록(131)내로 유입된 연소가스는 상기 제3구동익(132a)을 가압하여, 상기 제3구동로터(132)가 회전한다. 상기 제3구동 로터(132)의 회전시 상기 구동축(150)도 일체로 회전하여, 상기 연소가스의 압력에너지는 상기 제3구동 로터(132)와 상기 구동축(150)의 회전 에너지로 변환될 수 있다.
따라서, 상기 제1구동 로터(112)와 상기 제2구동 로터(122)가 출력을 발생하지 않는 동안에도 상기 제3구동 로터(132)가 출력을 연속적으로 발생할 수 있다.
상기와 같이, 상기 연소가스 공급밸브(190)의 상기 이너 로터(180)가 상기 제1,2,3구동 로터(112)(122)(132)와 동일한 속도로 함께 회전하면서, 상기 제1,2,3로터리 유닛들(110)(120)(130)에 교번하여 연소가스를 연속적으로 공급할 수 있다. 상기 이너 로터(180)의 회전 각도에 따라 상기 제1,2,3아우터 홀(171)(172)(173)이 교번하여 개방됨으로써, 상기 제1,2,3로터리 유닛(110)(120)(130)에 교번하여 연소가스를 공급할 수 있다. 즉, 상기 제1아우터 홀(171)이 개방되어, 상기 제1로터리 유닛(110)으로 연소가스가 공급되면, 상기 제1구동 로터(112)가 출력을 발생한다. 이후, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하여, 상기 제2아우터 홀(172)이 개방되면, 상기 제2로터리 유닛(120)으로 연소가스가 공급되어 상기 제2구동 로터(122)가 출력을 발생한다. 이후, 상기 이너 로터(180)가 120도 회전하여, 상기 제3아우터 홀(173)이 개방되면, 상기 제3로터리 유닛(130)으로 연소가스가 공급되어 상기 제3구동 로터(132)가 출력을 발생한다.
따라서, 상기 제1구동 로터(112)가 더 이상 출력을 발생하지 않더라도 상기 제2구동 로터(122)가 연속적으로 출력을 발생할 수 있다. 즉, 상기 제1구동 로터(112)가 상기 연소가스를 배출한 후, 다시 새로운 연소가스를 유입하는 다음 행정의 위치로 회전하는 동안, 상기 제1구동 로터(112)가 출력을 발생하지 않더라도, 상기 제2구동 로터(122)가 회전하면서 출력을 발생하기 때문에, 제트 엔진과 같이 연속적으로 출력발생이 가능하여 엔진의 출력이 보다 향상될 수 있다.
또한, 가스 터빈이나 제트엔진의 경우, 연소가스의 압력 에너지를 운동에너지로 변환시킨 후 다시 회전에너지로 변환시키나, 상기 로터리 엔진은 상기 연소가스의 압력 에너지를 전부 회전 에너지로 바로 변환하기 때문에, 에너지 변환과정에서의 출력손실을 줄일 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10,110: 제1로터리 유닛 12,112: 제1구동 로터
12a: 제1구동익 14,114: 제1종동 로터
16,116: 제1연소가스 공급유로 18,118: 제1연소가스 배출유로
20,120: 제2로터리 유닛 22,122: 제2구동 로터
24,124: 제 2종동로터 26,126: 제2연소가스 공급유로
28,128: 제2연소가스 배출유로 60,190: 연소가스 공급밸브
70,170: 아우터 하우징 71: 제1아우터 홀
72: 제2아우터 홀 80,180: 이너 로터
81: 제1이너 홀 82: 제2이너 홀
130: 제3로터리 유닛 132: 제3구동 로터
134: 제3종동 로터 136: 제3연소가스 공급유로
138: 제3연소가스 배출유로

Claims (13)

  1. 두 개의 원형공간이 일부 겹쳐지게 형성되고 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 반경방향으로 돌출된 구동익이 형성된 구동 로터와, 상기 실린더 블록의 타측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 상기 구동익이 삽입되는 종동홈이 형성된 종동 로터를 포함하고, 각 구동 로터들은 서로 미리 설정된 설정 위상차를 갖고 연속적으로 구동하도록 병렬로 배치된 복수의 로터리 유닛들과,
    상기 복수의 로터리 유닛들 중 전단의 로터리 유닛에 상기 위상차에 따라 미리 설정된 설정시간동안 연소가스를 공급한 후, 상기 설정시간이 초과하면 연속적으로 후단의 로터리 유닛에 상기 설정시간동안 연소가스를 공급하여, 상기 연소가스를 상기 복수의 로터리 유닛들에 교번하여 연속적으로 공급하는 연소가스 공급밸브를 포함하고,
    상기 연소가스 공급밸브는, 상기 복수의 로터리 유닛들에 각각 유로로 연결되는 복수의 아우터 홀들이 형성된 아우터 하우징과, 상기 아우터 하우징내에서 상기 구동 로터와 동일한 회전속도로 연속적으로 회전가능토록 배치되고, 회전각도에 따라 상기 복수의 아우터 홀들 중 어느 하나에 교번하여 연통되는 적어도 하나 이상의 이너 홀이 형성되어 상기 이너 홀을 통해 연소가스를 공급하는 이너 로터를 포함하고,
    상기 복수의 아우터 홀들은 상기 아우터 하우징의 길이방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 배치되고, 상기 아우터 하우징의 원주방향을 따라 상기 설정 위상차를 갖도록 배치되고, 각 아우터 홀은 상기 아우터 하우징의 원주방향을 따라 원호 형상으로 이루어지고,
    상기 복수의 이너홀들은 상기 이너 로터의 길이방향을 따라 일렬로 배치되고 상기 아우터 홀들의 이격 간격과 동일한 간격으로 서로 이격되게 배치된 원형 형상으로 이루어진 로터리 엔진.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 설정 위상차는 360도를 상기 로터리 유닛들의 개수로 나눈 값인 로터리 엔진.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 로터리 유닛들은,
    두 개의 원형공간이 일부 겹쳐지게 형성된 제1실린더 블록, 상기 제1실린더 블록의 일측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 반경방향으로 돌출된 제1구동익이 형성된 제1구동 로터, 상기 제1실린더 블록의 타측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 상기 제1구동익이 삽입되는 제1종동홈이 형성된 제1종동 로터를 포함하는 제1로터리 유닛과;
    두 개의 원형공간이 일부 겹쳐지게 형성된 제2실린더 블록, 상기 제2실린더 블록의 일측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 반경방향으로 돌출된 제2구동익이 상기 제1구동익과 상기 설정 위상차를 갖도록 배치된 제2구동 로터, 상기 제2실린더 블록의 타측 원형공간에 회전가능하게 구비되고 상기 제2구동익이 삽입되도록 형성된 제2종동홈이 상기 제1종동홈과 상기 설정 위상차를 갖도록 배치된 제2종동 로터를 포함하는 제2로터리 유닛을 포함하고,
    상기 설정 위상차는 180도인 로터리 엔진.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 연소가스 공급밸브는,
    상기 제1로터리 유닛에 미리 설정된 설정시간동안 연소가스를 공급하고, 상기 설정시간이 초과하면 연속적으로 상기 설정시간동안 상기 제2로터리 유닛에 연소가스를 공급한 후, 상기 설정시간이 초과하면 다시 연속적으로 상기 제1로터리 유닛에 연소가스를 공급하는 과정을 반복하는 로터리 엔진.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1구동 로터와 상기 제2구동 로터는 구동축에 연결된 로터리 엔진.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1종동 로터와 상기 제2종동 로터는 종동축에 연결되고,
    상기 구동축과 상기 종동축에는 각각 구동기어와 종동기어가 구비되어, 상기 구동기어와 상기 종동기어가 맞물려 상기 구동 로터들과 상기 종동 로터들이 서로 반대방향으로 회전하도록 결합되는 로터리 엔진.
KR1020130030991A 2013-03-22 2013-03-22 로터리 엔진 KR101413267B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130030991A KR101413267B1 (ko) 2013-03-22 2013-03-22 로터리 엔진

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130030991A KR101413267B1 (ko) 2013-03-22 2013-03-22 로터리 엔진

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101413267B1 true KR101413267B1 (ko) 2014-06-27

Family

ID=51134687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130030991A KR101413267B1 (ko) 2013-03-22 2013-03-22 로터리 엔진

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101413267B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6282234A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mazda Motor Corp ロ−タリピストンエンジンの吸気装置
KR20120033169A (ko) * 2010-09-29 2012-04-06 김기태 로터리 엔진 및 이를 이용한 다단 로터리 엔진
JP2013019225A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Joplax Co Ltd 切替弁

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6282234A (ja) * 1985-10-04 1987-04-15 Mazda Motor Corp ロ−タリピストンエンジンの吸気装置
KR20120033169A (ko) * 2010-09-29 2012-04-06 김기태 로터리 엔진 및 이를 이용한 다단 로터리 엔진
JP2013019225A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Joplax Co Ltd 切替弁

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018119551A (ja) 容積型の機械のためのデバイス、当該デバイスのための制御ギヤ機構および制御ギヤ機構の使用法
US7421986B2 (en) Rotary radial internal combustion piston engine
US6684847B1 (en) Radial vane rotary device
KR101413267B1 (ko) 로터리 엔진
US6079386A (en) Rotary machine
US3990410A (en) Rotary engine with rotary valve
KR101363932B1 (ko) 로터리 엔진
EP2310630A1 (en) Rotor-piston internal combustion engine
RU2703431C1 (ru) Трёхзонный многолопастный центробежный роторный двигатель внутреннего сгорания с концентрическим расположением рабочих зон в роторе двигателя
US7080623B1 (en) Rotor for an axial vane rotary device
CN110080979B (zh) 一种同步内啮合双转子结构及基于此结构的转子压缩机和转子发动机
RU2670475C1 (ru) Роторно-лопастное устройство
RU2491432C2 (ru) Роторно-лопастный двигатель с вынесенной камерой сгорания и дисковой системой газораспределения (варианты)
RU2606035C1 (ru) Роторно - лопастной двигатель с отдельной вращающейся камерой сгорания
KR100536468B1 (ko) 로터리엔진
US20040255898A1 (en) Tri-vane rotary engine
JPH09264152A (ja) 回転ピストン式内燃機関
US3737248A (en) Rotary engine
JPH10231732A (ja) 仕切り弁燃焼室方式ロータリーエンジン
GB1173292A (en) Improvements in or relating to Rotary Piston Machines
US6929444B1 (en) Rotary engine device and power generating system
KR101155035B1 (ko) 회전클랩 흡압장치
EP0625629B1 (en) Turbine
KR101980014B1 (ko) 흡배기 구조를 개선한 다기통 로터리 엔진
CN104302872A (zh) 旋转活塞发动机

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170626

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee