KR101723005B1

KR101723005B1 - 이중터빈을 이용한 내연기관

Info

Publication number: KR101723005B1
Application number: KR1020120013579A
Authority: KR
Inventors: 최영희
Original assignee: 최영희
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2017-04-04
Also published as: KR20120092075A

Abstract

본 발명은 내구성을 향상시킬 수 있으며, 소형화되면서도 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 이중터빈을 이용한 내연기관를 개시한다. 본 발명은 터빈의 회전운동으로 출력을 발생시키는 내연기관에 있어서, 동력터빈과 제어터빈이 서로 맞물린 상태로 설치되고 연료를 연소시키는 연소실; 상기 제어터빈의 위상을 제어하는 터빈 위상제어부; 상기 동력전달 터빈과 상기 행정제어 터빈의 위상을 검출하는 위상 검출부; 및 상기 터빈 위상제어부로 동력을 전달하기 위한 전동부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

이중터빈을 이용한 내연기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE USING THE DUAL TURBINE}

본 발명은 이중터빈을 이용한 내연기관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내구성을 향상시킬 수 있으며, 소형화되면서도 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 이중터빈을 이용한 내연기관에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 내연기관은 피스톤의 왕복운동을 이용해 연료의 흡입, 압축, 폭발, 배기의 공정을 실현하며 직선운동을 회전운동으로 변환한 장치로서 원활한 엔진의 동작을 위해서는 3개 이상의 피스톤을 이용하여 폭발 에너지의 위상각을 분배하도록 사용되고 있다.

또한, 현재 사용되고 있는 회전운동 내연기관(로터리 엔진)은 타원의 엔진실에 회전축에 대하여 편심된 회전 터빈을 이용하여 흡입, 압축, 폭발, 배기의 공정을 수행하는 구조로서 일측으로 편향된 터빈의 경계에 의해 폭발에너지를 회전운동으로 변환하여 사용된다.

한편 종래의 피스톤 왕복운동을 이용하는 엔진의 경우에는 여러 개의 피스톤을 결합시켜 사용하여야 원활한 회전운동을 실현할 수 있고, 또한 왕복운동을 회전운동으로 전환하는 과정 중에 에너지의 손실이 필연적으로 발생되어 효율이 저하되는 문제점이 있으며, 다수개의 피스톤이 설치됨으로써 장치를 소형화하기 어려운 문제점이 있었다.

또한 종래의 타원형 엔진실(로터리 엔진에 적용됨)의 편심 회전 터빈엔진의 경우에는 근본적으로 회전체의 무게중심이 편향되어 있어 엔진실과 회전터빈의 정밀도를 유지하기 어렵고, 엔진의 내구성을 보장하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 동일 회전축 내에서 동기화된 동력터빈과 제어터빈이 교차결합하여 제어터빈의 위상으로 엔진의 행정을 제어할 수 있는 이중터빈을 이용한 내연기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 외주면에 점화 플러그와 흡·배기 밸브가 설치된 연소실; 상기 연소실 내부에 동축 상으로 배치되고 복수의 터빈날개가 각각 형성되어 서로 맞물리게 설치되며 상기 터빈 날개 사이의 공간에서 연료의 흡입, 압축, 폭발, 배기가 이루어지는 동력터빈 및 제어터빈; 상기 제어터빈와 연결되고 상기 제어터빈의 위상을 검출하며 상기 제어터빈의 회전을 제어하는 터빈 위상 제어부; 및 상기 터빈 위상 제어부에 동력을 전달하는 전동부를 포함하여 이루어진 이중터빈을 이용한 내연기관이 제공된다.
상기 동력터빈에는 상기 연소실의 전방으로 노출되도록 연장된 동력축이 형성되고, 상기 동력터빈과 상기 제어터빈의 일측면에는 다수의 안내돌기가 형성된 것일 수 있다.
상기 동력터빈과 상기 제어터빈의 상기 터빈날개는 서로 마주하는 면에 유도홈이 각각 형성된 것일 수 있다.
상기 터빈 위상 제어부는, 상기 제어터빈과 연결된 구동축, 상기 구동축이 수용된 케이싱, 상기 구동축의 회전비를 조절하는 감속부, 및 상기 감속부와 연결되고 상기 전동부를 통해 동력을 전달받는 모터 연결축을 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 케이싱은, 제1 케이싱과 제2 케이싱이 서로 결합되는 것으로 이루어지고, 상기 제2 케이싱의 내부에는 원주방향으로 배치된 다수의 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈에는 상기 감속부의 각 기어와 연결된 회전판이 각각 장착된 것일 수 있다.
상기 케이싱의 내부에는, 상기 회전판에 연결부재를 통해 연결된 구동판, 및 상기 구동판에 삽입 및 이탈되어 연결 및 단락 상태를 이루는 클러치 부재가 설치되고, 상기 클러치 부재는 상기 구동축의 외주면에 장착된 것일 수 있다.
상기 클러치 부재에는 클러치 바가 연결되어, 상기 클러치 바를 전후진 시키는 것으로 상기 연결 및 상기 단락 상태가 전환되는 것일 수 있다.
상기 감속부는, 내기어의 중심에 중기어가 위치되고, 상기 중기어는 연결축 부재를 매개로 상기 전동부의 모터 연결축과 연결되며, 상기 중기어는 다수의 외기어를 매개로 상기 내기어와 기어 연결된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 모든 구성체가 동일 회전축을 중심으로 회전하며 특히 무게중심이 회전축에 있어 에너지의 변환손실이 마찰력을 감소하기 위한 베어링에서만 발생함으로써 에너지 손실이 적고, 연소가 동력터빈과 행정터빈의 외부 접경 면에서 이루어져 터빈이 근본적으로 회전운동만 함으로써, 내연기관의 소형화가 가능하며 생산과정이 단순하고 높은 내구성을 실현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 주요구성도,
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 각부 단면을 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 작동 흐름도,
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 전동기의 구조를 나타내는 예시도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실 터빈의 구조를 나타내는 예시도,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실 터빈의 사시도,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실 터빈의 내부구조 사시도,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 터빈위상 제어기를 나타내는 구성도,
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 터빈 위상제어기 동작 개념도,
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 3극 연소실 터빈의 구조를 보여주는 예시도,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 2극 연소실 터빈의 구조를 보여주는 예시도,
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 시계방향과 반시계방향 회전시 각 행정상태를 보여주는 개념도,
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 이중터빈을 이용한 내연기관의 동작 개념을 설명하기 위한 개념도,
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 내부 구성을 보여주는 구성도,
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 터빈부의 구성을 보여주는 사시도,
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 터빈부의 구성을 보여주는 분해 사시도,
도 17은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실의 내부를 보여주는 사시도,
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실의 터빈위상제어부를 보여주는 사시도,
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실의 터빈위상제어부를 보여주는 분해 사시도, 및
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관의 연소실의 터빈위상제어부의 내부 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 2i를 참조하면, 본 발명에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관은 연소실(100), 터빈 위상제어부(200), 및 전동부(300)로 구성되고, 연소실(100)의 일측으로는 동력전달을 위한 동력축(110)이 설치된다.

전동부(300)는 무정류자 전동기가 채용될 수 있어, 이 전동부(300)의 회전력을 터빈 위상제어부(200)의 위상각 제어기능을 해제하고 직접 연결하여 전동기의 구동력으로 엔진을 기동하고, 기동 후에는 위상각 제어기능을 활성화하고 전동기의 회전력을 연소실(100)의 터빈에 대한 행정 제어력으로 전환한 후 연료(혼합가스)를 흡입하고 점화하여 회전운동 내연기관을 가동한다. 이때 전동부(300)는 엔진의 터빈 위상제어부(200)의 동력원으로 동작하므로 흡입, 압축, 배기의 적은 에너지로만 가동되고 폭발시에만 역회전방지를 위한 큰 제어 토크(torque)의 순간 에너지를 공급한다.

이때 전동부(300)는 정지하려는 방향의 힘에 대해 큰 제어 토크를 발생하게 되는데, 회전자의 회전 자속의 변화량이 크게 줄어 고정자 코일의 임피던스가 급격히 줄게 되므로 적은 전압으로도 큰 역방향 제어 토크를 발생하게 된다.

도 3 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 이중터빈을 이용한 내연기관은 우선 4주기 제어부(터빈 위상 제어부; 200)를 해제하고 작은 기전력으로 전동부(300)를 구동하여 제어터빈과 동력터빈(도 14에서 150a 및 150b)을 밀착시킨후 위성편차를 감지한다(S 10). 이어 전동부(300)에 의해 기동토크를 발생시켜 내연기관을 가동한다(S 20).

전동부(300)의 회전력을 지속적으로 동력터빈(150a)에 전달하고 모든 흡입/배기 밸브를 패쇄하여 터빈끼리 밀착시킨다(S 30). 이때 고속 또는 내연기관 가동 요청의 명령에 따라 저속과 고속으로 가동될 수 있다(S 40). 고속 또는 가동의 명령이 전달되면 터빈 위상 제어부(200)를 활성화한 후 동력터빈(150a)의 위상을 확인하여 원하는 회전방향으로의 제어터빈(150b)의 위상조절을 개시한다(S 50).

이어 동력터빈(150a)과 제어터빈(150b) 사이의 공간(교차 배치된 터빈날개의 사이공간)으로 연료흡입 -> 연료압축 -> 연료점화 -> 가스배기 -> 냉각공기흡입 -> 냉각공기배출의 순으로 행정이 이루어진다.

구체적으로 연료흡입은 위상기준점(O; 도 12a, 도 12b참조)에서 연료흡입을 위한 제어터빈(150b)의 위상을 확인한 후, 흡입밸브를 개방하여 공기와 혼합된 연료를 흡입한다(S 60). 연료압축은 동력터빈(150a)이 위상기준점(O)에서 흡입종료점을 지나친 후 흡입밸브(450; 도 14참조)를 차단하고 제어 터빈의 위상으로 연료압축의 종료를 확인한다(S 70). 연료점화는 위상기준점에서 압축 종료점을 지나친 후 제어터빈(150b)에 폭발 반발력에 상응하는 강력한 토크를 공급하여 점화 플러그에 고압을 공급하여 점화한다(S 80). 가스배기는 동력터빈(150a)이 배기밸브의 위치를 경과하면 배기밸브를 열고 제어터빈(150b)의 위상을 확인하여 가스배출의 완료를 확인한다(S 90). 냉각공기흡입은 폭발/배기한 터빈의 냉각을 위해 냉각공기 흡입밸브를 열고 냉각공기흡입을 시작한다(S 100). 냉각공기배출은 동력터빈(150a)이 위상기준점(O)에서 흡입 종료점을 지나친 후 흡입밸브(450)를 차단하고 제어터빈(150b)의 위상으로 냉각공기배출을 확인한 후 유효 터빈행정으로 전환된다(S 110).

이어 감속 또는 정지요청에 따라서 상기한 행정을 재실시하거나 감속할 수 있다(S 120). 이 단계에서 감속을 하고자 하면 목표 감속도에 대한 미분값을 대입하여 연료공급과 위상제어를 병행하여 제어터빈(150b)와 동력터빈(150a)의 회전력을 감소시킨다(S 130). 또한 감속 또는 정지를 위해 연료공급을 차단하고 목표한 감속도에 적합한 충전전류로 변환하여 감속 또는 정지를 실행한다(S 140). 또한 정지요청이 전달되면 동력터빈(150a)과 제어터빈(150b)의 위상을 확인한 후 위상기준점에 도달하면 재가동을 준비할 수 있다(S 150, S 170)

도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 전동부(300)의 내부구조를 나타낸다. 전동부(300)는 고정자와 회전자에 의해 구동되는 것을 나타낸다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 4극 터빈 날개(113)를 가진 연소실 터빈의 예로서, 동일한 구조를 가진 2개의 터빈을 교차시켜 조립한 이중터빈으로 동력전달 터빈의 날개를 지지하는 양옆의 원형판(111,112; 전면과 후면)은 그 자체로 연소실의 원형 구조벽이 되고, 연소실 몸체의 내벽과 함께 연소실의 유격을 이루게 된다. 동력터빈(150a)과 교차조립된 제어터빈(150b)의 이동각도는 터빈 극수와 터빈의 날개각으로 결정되며 이를 행정각이라 지칭한다(도 9 참조).따라서 이 행정각(a,b)은 흡입된 연료의 양과 압축률, 배기량을 결정하는 요소가 된다.

한편, 도 10a 내지 도 11c는 3극과 2극 터빈의 예로서, 터빈 극수에 따라 밸브의 개수와 점화플러그의 개수를 변화시켜 설계하면 다양한 목적의 설계에 적용할 수 있음을 알 수 있다.

도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 터빈 위상제어부(200)는 내측에 기어톱니가 있는 내부기어(217)와 그 내벽을 회전하는 3개의 유성기어(218)로 구성되는 4주기 위상제어방식이다. 내부기어(217)의 기어이의 개수를 유성기어(218)의 4배로 하고 내부기어(217)를 고정하면, 유성기어(218)의 몸체가 1회전 할 때, 유성기어(218)는 4회전 하게 되어 유성기어(218) 몸체가 90° 회전할 때마다 유성기어(218)는 1회전 한다. 이를 제어암(214)으로 제어각 전달대(215)에 연결하면 제어각 전달대(215)는 기어몸체가 1회전 할 때 매회 90° 마다 정해진 행정각을 왕복하게 된다.

이 예에서는 4극 터빈에 터빈의 날개각이 20°이므로 행정각을 50°로 이루게 한다.

전동부(300)의 동력을 동력축(110)에 직접 전달할 때에는 내부기어(217)를 기어몸체와 같이 회전할 수 있게 제동장치를 해제하면 제어각 전달대(215)는 각운동변화가 없이 기어몸체와 함께 회전하여 전동기의 동력이 엔진출력으로 직결된다.

도 9를 참조하면, 유성기어의 회전에 따른 제어암의 위치변화와 이에 연결된 제어각전달대의 각도변화를 알 수 있다. 즉 도 8a 내지 도 8f와 같이 유성기어(218)의 회전비율은 내부기어(217)의 내부를 회전하는 유성기어(218)의 몸체 1회전당 4회전, 다시 말해 유성기어의 몸체의 매 90°마다 행정각을 왕복하는 4주기 각운동을 한다.

도 12a 내지 도 12d를 참조하면, 터빈의 극수에 따라 엔진 연소실의 구간별 행정변화를 예시한 것인데, 연료의 흡입, 압축, 폭발, 배기와 더불어 냉각공기 흡입과 배기를 적용하여 연소실 내부의 터빈의 열을 직접 냉각시킴으로써 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 4극 터빈의 경우 연소실 터빈은 연료흡입과 압축에 90°, 폭발과 배기에 90°, 냉각 흡기와 배기에 90°, 합이 270°를 1주기로 완성하고 유효 터빈을 다른 2개의 터빈으로 전환한다.

또한 이 행정은 대칭된 위치에 있는 2개의 터빈에서 동시에 이루어지게 되어, 폭발시에 회전축의 양쪽에서 동시에 회전력을 가하게 되므로 균형있고 강력한 토크를 발생하게 된다.

더욱이, 폭발, 배기행정 이후에 터빈 내벽의 냉각을 위한 냉기 흡기와 배기행정이 있으므로 연소실 내부의 온도를 직접 냉각하고 그 냉각열을 외부에서 이용할 수 있게 하여, 진정한 공냉식 내연기관의 설계가 가능하다.

도 13a 내지 도 13c에 나타내는 각 단계의 작동상태를 표로서 정리한 것이 표 1 내지 표 3이다.

표 1 내지 표 3 및 도 14를 참조하면, 동력터빈(150a)과 제어터빈(150b)은 본질적으로 같은 속도로 회전하며, 단지 매 90°마다 제어터빈(150b)의 각도가 동력터빈(150a)의 각도에 대해 행정 제어각의 범위 안에서 변화하며, 흡입, 압축, 폭발, 배기, 냉각과 배출을 진행하게 되어 전동부(300)가 공급하는 에너지는 폭발순간 이외에는 공기의 흡입, 압축, 배기에 필요한 에너지만 소요되므로 무부하 회전에 가까운 매우 적은 에너지로 위상동기를 실현할 수 있다. 또한, 감속과 정지시에는 별도의 전환장치가 없이 연료흡입을 중지하고 관성에너지에 따라 변환된 충전전류의 양을 변화시킴으로써 감속량을 조절할 수 있게 된다.

도 13a 내지 도 13c에 예시된 밸브의 구성은 역회전까지 포함하여 설계된 것으로 기존의 엔진사용시 역회전을 위해 별도의 기어장치를 사용한 것에 비해 본 발명은 소수의 밸브만 추가함으로써 안정된 역회전이 가능하게 된다.

따라서 본 발명은 설계규모와 용도에 따라 터빈의 극수와 밸브의 위치와 수를 변경함으로써 대형엔진과 소형엔진으로의 변환이 매우 용이하고 고도의 정밀도를 실현하는 데에 적합하며, 또한 형상의 조절을 용이하게 할 수 있으므로 자동차와 선박 등의 용도에 다양하게 적용할 수 있게 된다.

도 14 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중터빈을 이용한 내연기관은 터빈부(150), 터빈 위상제어부(200), 및 전동부(300)를 포함한다.

터빈부(150)는 연소실(100) 내부에 동력터빈(150a)과 제어터빈(150b)이 서로 맞물리게 장착된다. 또한 연소실(100)의 주변에는 점화플러그(140)나 흡입밸브(450) 또는 배기밸브(미도시) 등이 장착될 수 있다. 여기서 미설명부호 420은 흡입노즐을 나타낸다.

도 15를 참조하면, 터빈부(150)는 동력축(110)이 형성된 동력터빈(150a)과 터빈 위상제어부(200)과 연결축(152)으로 연결되어 동력터빈(150a)과 동기화되는 제어터빈(150b)을 포함한다. 구체적으로 동력터빈(150a)의 전면에는 다수의 안내돌기(160)가 형성된다. 이 안내돌기(160)는 터빈의 회전시 내부의 공기를 외부로 배기시킴으로써 내부온도를 냉각하는 일종의 공냉용 임펠러 기능을 한다. 이러한 안내돌기(160)는 제어터빈(150b)에도 적용될 수 있다.

도 16을 참조하면, 동력터빈(150a)은 터빈날개(151a)가 일체로 형성된 것일 수 있다. 바람직하게는 4개(4주기)로 구성될 수 있다. 한편, 제어터빈(150b)은 터빈날개(151b)가 별도의 부재로 이루어져 서로 결합 될 수 있으며 제어터빈(150b)의 몸체에 형성된 연결홈(156c)에 삽입되어 체결될 수 있다. 또한 바람직하게는 터빈날개(151a,151b)에는 유도홈(170; 170a,170b과 같이 한 쌍을 이룬다)이 형성될 수 있어 연소실(100)로 공급되는 연료(혼합가스)의 인입을 용이하게 할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 터빈부(150)는 도 14와 같이 연소실(100) 내부에 동력축(110)과 연결축(152)이 각각 베어링(112a,112b)에 의해 자유회전 가능하게 장착된다. 또한 도시하진 않았으나, 동력축(110)과 연결축(152)에는 위상감지 센서가 장착될 수 있어 이 위상감지 센서를 통해 각 터빈의 위상을 검출하고 터빈 위상제어부(200)를 통해 위상제어가 가능하게 된다.

도 17을 참조하면, 연소실(100)은 외주면에는 다수의 관통공(h1,h2)이 형성되는데, 이 관통공(h1,h2)에는 각각 흡기밸브(450)나 배기밸브(미도시) 등이 장착될 수 있다. 또한 내부 공간(h3)에는 터빈부(150)가 위치하여 회전될 수 있다. 이와 같이 터빈부(150)가 연소실(100) 내에서 회전되는 것으로 전술한 실시예와 같이 행정주기가 이루어질 수 있다.

도 18을 참조하면, 터빈 위상제어부(200)는 구동축(450), 제1 케이싱(410), 제2 케이싱(420), 감속부(440), 및 모터연결축(460)을 포함하여 이루어진다. 이러한 구성으로 동력터빈(150a)의 위상을 검출하여, 동력터빈(150a)을 따라 제어터빈(150b)을 구동제어한다. 구체적으로, 터빈 위상제어부(200)는 구동축(450)의 전방에 부싱(430)이 장착될 수 있다. 또한 제1 케이싱(410)과 제2 케이싱(420) 사이에 다수의 회전판(455)이 장착될 수 있다.

도 19를 참조하면, 터빈 위상제어부(200)는 제1 케이싱(410)과 제2 케이싱(420), 및 연결판(480)이 서로 체결되어 이루어진다. 한편, 제1 케이싱(410)에는 다수의 홈(411)이 형성되고, 제2 케이싱(420)에는 장착홈(425)과 돌기(421)가 형성되어 제1 케이싱(410)과 제2 케이싱(420)은 서로 체결되고, 내부의 장착홈(425)에는 회전판(455)이 설치될 수 있다.

도 20을 참조하면, 구동축(450)은 클러치 부재(451)와 체결되는데, 이 클러치 부재(451)는 도 14에서의 클러치 바(410)와 연결된다. 이에 따라 클러치 바(410)를 앞뒤로 밀거나 당기는 것으로 클러치 부재(451)를 구동판(452)과 연결부재(453)의 관통공에 삽입시키거나 이탈시킬 수 있다. 이는 선택적으로 구동부(300)의 회전력을 구동축(450)으로 전달시키거나 단락시키기 위해 제공된다. 이에 따라 터빈 위상제어부(200)의 제어터빈(150b)을 구동시키도록 클러치 연결시키거나 단락할 수 있다(클러치 바를 전후진 시키는 간단한 작동에 의해 이루어짐). 한편 감속부(440)는 내기어(457)의 중심에 중기어(458)가 연결축 부재(460a)에 연결된 상태로 위치한다. 또한 중기어(458)는 다수의 외기어(3개; 456)를 매개로 내기어(457)에 기어연결된다. 이에 따라 기어비에 따른 구동력의 감속이 가능하다. 또한 연결축 부재(460a)는 모터 연결축(460)이 결합되어 구동부(300)의 구동력을 전달한다.

한편, 다수의 외기어(456)에는 각각 회전판(455)의 연결축(455b)이 삽입되어 연결된다. 또한 회전판(455)에는 각각 관통된 연결홈(455a)이 형성된다. 이 연결홈(455a)에는 연결암(454)의 연결돌기(454a)가 장착되고, 연결부재(453)의 관통공(453a)에 각각 체결됨으로써 구동부(300)에서 전달된 회전력은 감속부(440)에서 감속된 상태로 다수의 회전판(455)을 구동시켜, 감속된 회전력은 구동판(452)으로 전달되어 구동축(450)을 회전시킬 수 있다. 이러한 감속부(440)를 통해 터빈부(150)의 폭발 행정시 제어터빈(150b)이 역방향으로 밀리는 것을 방지할 수 있다. 즉 터빈 위상제어부(200)의 내부에 기어비를 통한 감속기능을 하는 감속부(440)를 설치함으로써 제어터빈(150b)에 대한 구동제어가 가능함과 동시에 터빈부(150)의 폭발 행정시 지지면(제어터빈의 날개부의 내측면)이 밀려 제어터빈(150b)이 역회전되거나, 폭발력을 제대로 지지하지 못해 동력터빈(150a)을 효율적으로 밀어내지못하는 등의 문제점을 해소할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

100: 연소실 110: 동력축
111: 전면 112: 후면
112a: 베어링 112b: 베어링
113: 터빈날개 120: 위상 검출부
121: 전면 122: 후판
122a: 베어링 123: 원판
122b: 베어링 130: 냉각수홈
140: 점화플러그 141: 흡입구
142: 배기구 150: 터빈부
151: 터빈날개 152: 연결축
200: 터빈 위상제어부 210: 주기 동작해제부
212: 위상검출홈 213: 원반암
214: 주기 제어암 215: 제어각 전달대
216: 유성기어 216a, 216b: 주기동작 해제기
217: 내부기어 219: 주기 기어대
222: 주기 제어기 300: 전동부
300a: 전면 커버 300b: 후면 커버
310: 냉각수홈 311: 고정자
320: 고정자 권선 330: 회전축
340: 위상 검출부 350: 케이싱

Claims

외주면에 점화 플러그와 흡·배기 밸브가 설치된 연소실;
상기 연소실 내부에 동축 상으로 배치되고 복수의 터빈날개가 각각 형성되어 서로 맞물리게 설치되며 상기 터빈 날개 사이의 공간에서 연료의 흡입, 압축, 폭발, 배기가 이루어지는 동력터빈 및 제어터빈;
상기 제어터빈과 연결되고 상기 제어터빈의 위상을 검출하며 상기 제어터빈의 회전을 제어하는 터빈 위상 제어부; 및
상기 터빈 위상 제어부에 동력을 전달하는 전동부를 포함하며,
상기 동력터빈은 상기 연소실의 일측면을 관통하여 노출된 동력축이 형성되고,
상기 제어터빈은 상기 연소실의 타측면을 관통하여 노출된 연결축이 형성되며,
상기 터빈 위상 제어부는, 상기 제어터빈의 상기 연결축과 연결된 구동축과, 상기 구동축이 수용된 케이싱과, 상기 구동축의 회전비를 조절하는 감속부와, 상기 감속부와 연결되고 상기 전동부를 통해 동력을 전달받는 모터 연결축을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
제1항에 있어서,
상기 동력터빈과 상기 제어터빈의 일측면에는 다수의 안내돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 동력터빈과 상기 제어터빈의 상기 터빈날개는 서로 마주하는 면에 유도홈이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
삭제
제1항에 있어서,
상기 케이싱은,
제1 케이싱과 제2 케이싱이 서로 결합되는 것으로 이루어지고,
상기 제2 케이싱의 내부에는 원주방향으로 배치된 다수의 장착홈이 형성되고,
상기 장착홈에는 상기 감속부의 각 기어와 연결된 회전판이 각각 장착된 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
제5항에 있어서,
상기 케이싱의 내부에는,
상기 회전판에 연결부재를 통해 연결된 구동판, 및
상기 구동판에 삽입 및 이탈되어 연결 및 단락 상태를 이루는 클러치 부재가 설치되고,
상기 클러치 부재는 상기 구동축의 외주면에 장착된 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
제6항에 있어서,
상기 클러치 부재에는 클러치 바가 연결되어, 상기 클러치 바를 전후진 시키는 것으로 상기 연결 및 상기 단락 상태가 전환되는 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.
제1항에 있어서,
상기 감속부는,
내기어의 중심에 중기어가 위치되고,
상기 중기어는 연결축 부재를 매개로 상기 전동부의 모터 연결축과 연결되며,
상기 중기어는 다수의 외기어를 매개로 상기 내기어와 기어 연결된 것을 특징으로 하는 이중터빈을 이용한 내연기관.