KR102615309B1 - 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 로터 수용부가 형성되며, 로터 수용부의 둘레 좌, 우측으로 한쌍의 점화 플러그가 대칭되도록 마련된 하우징 및 상기 로터 수용부에서 편심되게 회전하는 로터를 포함하고, 상기 하우징의 상방에는, 로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 1 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 1 배출부가 마련되고, 상기 하우징의 하방에는, 로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 2 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 2 배출부가 마련되고, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 상방에 위치한 제 1 공급부에 혼합기를 공급하며, 제 1 공급부로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부로 배출하는 제 1 준비 단계; 회전하는 로터에 의해 제 1 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며, 제 1 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 하방으로 전달하는 제 1 폭발 단계; 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 하방에 위치한 제 2 공급부로부터 혼합기를 공급받아, 전달받은 연소가스를 제 2 배출부로 배출하는 제 2 준비 단계 및 회전하는 로터에 의해 제 2 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 상방으로 전달하는 제 2 폭발 단계를 포함하여, 정속 및 저속 회전에 용이한 구조를 가짐과 동시에, 종래 반켈 시스템에서 발생되는 로터와 하우징의 마모 문제를 해소할 수 있는 장점을 가진다.
Description
본 발명은 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정속 및 저속 회전에 용이한 구조를 가짐과 동시에, 종래 반켈 시스템에서 발생되는 로터와 하우징의 마모 문제를 최소화 할 수 있는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
로터리 엔진은 회전운동으로 동력을 생산하는 엔진으로, 반켈(Wankel)에 의해 처음 고안되었다.
일반적으로 로터리 엔진은 회전운동으로 동력을 생산하는 엔진을 말하며, 로터리엔진은 피스톤엔진에 비해 단순한 구조를 가지고 있어 소형화가 용이하고, 연속적인 연소행정이 가능하여 적은 배기량으로 높은 출력을 내는 특징이 있다.
또한, 로터리 엔진은 회전력이 균일하여 피스톤엔진에 비해 진동 및 소음이 적고, 질소산화물을 적게 배출한다는 장점도 지니고 있다.
따라서, 근래에는 이러한 로터리 엔진의 장점으로 인해 자동차, 자전거, 항공기, 제트스키 등의 주요 엔진으로 적용될 뿐만 아니라, 단순한 구조로 인해 히트 펌프 시스템의 압축기에도 적용되고 있는 상황이다.
구체적으로 종래 로터리 엔진의 구조를 설명하자면, 로터리 엔진은 하우징과 로터 사이에 3개의 공간이 있으며, 로터의 회전으로 각 공간의 부피는 시시각각으로 변화하며, 로터리 엔진의 구동방법에 대해 자세히 설명하자면, 먼저, 로터의 일면이 상기 흡기부를 개방하면, 상기 흡기부에서 연료가 상기 하우징 내부로 투입되고(흡기행정), 상기 하우징에 투입된 연료는 상기 로터의 회전방향에 따라 함께 하우징의 내주면을 따라 이동하며 압축되며(압축행정), 상기 연료가 점화장치에 부근에 도달하면, 상기 점화장치는 스파크 등을 발생시켜 상기 연료를 폭발시키고(폭발행정), 상기 로터는 상기 폭발된 연료에 의해 회전력을 받아 회전하며 상기 배기구를 개방하여 연소된 연료(F)를 배출시키는(배기행정) 단계를 통해 구동된다.
다시 말해, 종래 로터리 엔진은 상기 로터가 1 회전하는 사이에 흡기, 압축, 폭발, 배기의 4사이클 동작이 완성된다.
그러나, 기존 4 사이클로 동작하는 로터리 엔진은 로터가 270° 회전하는 동안 1번의 폭발행정이 발생하는데, 이를 위해 흡기와 배기 포트가 가까이 배치되어있는 구조로, 이때, 회전속도를 가·감속되며 발생된 동력은 구동축과 직접 연결하여 사용되기 때문에, 로터에 위치한 실(Seal)의 접촉면에 마찰력이 증가하게 되며, 회전속도가 높아질수록 마모도가 급격히 증가하는 문제가 발생되어, 이를 해결하기 위한 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법에 관한 기술개발이 절실한 실정이었다.
삭제
한국 공개특허공보 제10-2010-0128300호(2010.12.07.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 정속 및 저속 회전에 용이한 구조를 가짐과 동시에, 종래 반켈 시스템에서 발생되는 로터와 하우징의 마모 문제를 최소화 할 수 있는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법을 제공하는데 그 목적을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 로터 수용부가 형성되며, 로터 수용부의 둘레 좌, 우측으로 한쌍의 점화 플러그가 대칭되도록 마련된 하우징 및 상기 로터 수용부에서 편심되게 회전하는 로터를 포함하고, 상기 하우징의 상방에는, 로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 1 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 1 배출부가 마련되고, 상기 하우징의 하방에는, 로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 2 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 2 배출부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부와 제 1 배출부는 같은 높이에서 동일 수평선상에 위치하도록 구비되고, 상기 제 2 공급부와 제 2 배출부는 같은 높이에서 동일 수평선상에 위치하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부가 혼합기를 공급하는 공급면적은, 제 1 배출부가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 작도록 형성되고, 상기 제 2 공급부가 혼합기를 공급하는 공급면적은, 제 2 배출부가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 작도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 혼합기가 공급되고 연소가스가 배출되는 공급홀과 배출홀의 전체적인 형상이 삼각형 또는 원형 또는 사각형의 형상 중, 어느 하나 이상의 형상 조합을 통해 형성되고, 상기 제 1 공급부와 제 2 공급부에서 로터수용부의 내부로 혼합기를 공급받도록 마련되는 공급홀은, 상기 하우징의 정면 상부와 후면 하부에서 서로 대칭되도록 형성되고, 상기 제 1 배출부와 제 2 배출부에서 로터수용부의 외부로 연소가스를 배출하도록 마련되는 배출홀은, 상기 하우징의 후면 상부와 정면 하부에서 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부는, 혼합기를 기설정 혼합비로 혼합하는 제 1 혼합기 제조장치 및 상기 제 1 혼합기 제조장치에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부의 내부에 설정 압력값으로 공급하는 제 1 혼합기 공급장치를 포함하고, 상기 제 2 공급부는, 혼합기를 기설정 혼합비로 혼합하는 제 2 혼합기 제조장치 및 상기 제 2 혼합기 제조장치에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부의 내부에 설정 압력값으로 공급하는 제 2 혼합기 공급장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배출부는, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 전달받아 임시 저장하는 제 1 연소가스 저장탱크를 포함하고, 상기 제 2 배출부는, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 전달받아 임시 저장하는 제 2 연소가스 저장탱크를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 배출부는, 상기 제 1 연소가스 저장탱크 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 2 공급부로 공급하는 제 1 과급기를 더 포함하고, 상기 제 2 배출부는, 상기 제 2 연소가스 저장탱크 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 1 공급부로 공급하는 제 2 과급기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 로터 수용부의 내부 온도를 기설정 온도값으로 유지하는 항온 운전 모듈을 더 포함하고, 상기 항온 운전 모듈은, 상기 제 1 연소가스 저장탱크 또는 제 2 연소가스 저장탱크로부터 임시 저장된 연소가스를 전달받아, 전달받은 연소가스를 하우징의 내부 또는 외부에서 유동시킴으로써, 하우징 내부의 온도를 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 상기 제 1 배출부가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 1 공급부가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 1 지각 모듈 및 상기 제 2 배출부가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 2 공급부가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 2 지각 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 상방에 위치한 제 1 공급부에 혼합기를 공급하며, 제 1 공급부로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부로 배출하는 제 1 준비 단계; 회전하는 로터에 의해 제 1 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며, 제 1 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 하방으로 전달하는 제 1 폭발 단계; 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 하방에 위치한 제 2 공급부로부터 혼합기를 공급받아, 전달받은 연소가스를 제 2 배출부로 배출하는 제 2 준비 단계 및 회전하는 로터에 의해 제 2 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 상방으로 전달하는 제 2 폭발 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 제 1 준비 단계에서 발생된 연소가스를 제 2 준비 단계에 공급하는 제 1 과급 단계 및 제 2 준비 단계에서 발생된 연소가스를 제 1 준비 단계에 공급하는 제 2 과급 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 준비 단계는, 혼합기를 공급받는 제 1 공급 단계 및 연소가스를 배출하는 제 1 배출 단계를 포함하되, 상기 제 1 배출 단계는, 제 1 공급 단계보다 일정 타이밍 지각되도록 수행되고, 상기 제 2 준비 단계는, 혼합기를 공급받는 제 2 공급 단계 및 연소가스를 배출하는 제 2 배출 단계를 포함하되, 상기 제 2 배출 단계는, 제 2 공급 단계보다 일정 타이밍 지각되도록 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법은, 정속 및 저속 회전에 용이한 구조를 가짐과 동시에, 종래 반켈 시스템에서 발생되는 로터와 하우징의 마모 문제를 최소화 할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은, 하우징에 마련되는 공급홀과 배출홀의 형상과 위치의 변형을 통하여, 2 행정의 반켈 시스템뿐 만이 아닌, 4 행정의 반켈 시스템을 제공해줄 수 있어, 보다 범용적인 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법은, 제 1 공급부 및 제 2 공급부로 공급되는 혼합기의 공급량을 로터의 회전 각도에 따라 가변적으로 제어함으로써, 보다 일정하게 동력을 생산할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 및 이의 구동방법은, 연소가스가 배출되는 타이밍이 혼합기의 공급 타이밍보다 일정 간격 지각되도록 운용됨으로써, 팽창 행정 시간을 증가시켜 보다 열 효율을 높인 장점이 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 하우징과 로터의 모습을 보여주기 위한 내부투영도이다.
도 2 는 하우징에 삽입되는 공급부와 배출부의 자세한 구성을 보여주기 위한 예시도이다.
도 3 은 제어 밸브가 마련된 공급부와 배출부의 예시도이다.
도 4 는 혼합기를 공급 받는 면적이, 연소 가스를 배출하는 면적보다 작도록 형성되는 모습을 보여주기 위한 정면예시도이다.
도 5 는 하우징의 정면에서 서로 교차되도록 마련된 공급홀과 배출홀의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 6 의 (a) 및 (b) 는 혼합기의 폭발에 의해 로터 수용부의 내부에서 상, 하로 회전하는 로터의 예시도이다.
도 7 의 (a) 내지 (b) 는, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동 모습을 보여주기 위한 동작예시도이다.
도 8 은 제 1 공급부와 제 2 공급부에 혼합기 제조장치와 혼합기 공급장치가 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 9 는 연소가스 저장탱크와, 과급기와, 항온 운전 모듈이 구비된 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 10 은 각도 센서가 구비된 로터의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 11 은 지각 모듈이 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 13 은 과급 단계가 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 14 는 배출 단계가 공급 단계보다 지각되는 순서로 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 2 는 하우징에 삽입되는 공급부와 배출부의 자세한 구성을 보여주기 위한 예시도이다.
도 3 은 제어 밸브가 마련된 공급부와 배출부의 예시도이다.
도 4 는 혼합기를 공급 받는 면적이, 연소 가스를 배출하는 면적보다 작도록 형성되는 모습을 보여주기 위한 정면예시도이다.
도 5 는 하우징의 정면에서 서로 교차되도록 마련된 공급홀과 배출홀의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 6 의 (a) 및 (b) 는 혼합기의 폭발에 의해 로터 수용부의 내부에서 상, 하로 회전하는 로터의 예시도이다.
도 7 의 (a) 내지 (b) 는, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동 모습을 보여주기 위한 동작예시도이다.
도 8 은 제 1 공급부와 제 2 공급부에 혼합기 제조장치와 혼합기 공급장치가 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 9 는 연소가스 저장탱크와, 과급기와, 항온 운전 모듈이 구비된 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 10 은 각도 센서가 구비된 로터의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 11 은 지각 모듈이 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 13 은 과급 단계가 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 14 는 배출 단계가 공급 단계보다 지각되는 순서로 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1) 및 이의 구동방법에 관하여 첨부된 도면 1 내지 14 를 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 하우징과 로터의 모습을 보여주기 위한 내부투영도이고, 도 2 는 하우징에 삽입되는 공급부와 배출부의 자세한 구성을 보여주기 위한 예시도이며, 도 3 은 제어 밸브가 마련된 공급부와 배출부의 예시도이다.
또한, 도 4 는 혼합기를 공급 받는 면적이, 연소 가스를 배출하는 면적보다 작도록 형성되는 모습을 보여주기 위한 정면예시도이고, 도 5 는 하우징의 정면에서 서로 교차되도록 마련된 공급홀과 배출홀의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
또한, 도 6 의 (a) 및 (b) 는 혼합기의 폭발에 의해 로터 수용부의 내부에서 상, 하로 회전하는 로터의 예시도이며, 도 7 의 (a) 내지 (b) 는, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동 모습을 보여주기 위한 동작예시도이다.
도 1 내지 도 7 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 하우징(100)과 로터(200)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(100)은, 전체적인 형상이 타원형 기둥의 형성을 이루는 몸체(110)와, 상기 몸체(110) 내부에 마련되는 로터 수용부(120)와, 혼합기를 폭발시키기 위해 스파크를 발생시키는 제 1 점화 플러그(130), 제 2 점화 플러그(140)와, 혼합기를 공급하기 위한 제 1 공급부(150), 제 2 공급부(170)와, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 1 배출부(160), 제 2 배출부(180)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 로터 수용부(120)는, 상기 하우징(100)의 내부에서 전체적인 형상이 소정 부피를 가지며, 삼각형 몸체의 형상을 이루도록 구비되는 로터(200)가 수용되어, 수용된 로터(200)가 혼합기의 폭발에 의해 발생되는 동력을 인가 받아 회전할 수 있도록 내주면이 에피사이클로이드의 형상을 가지도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 점화 플러그(130)와 제 2 점화 플러그(140)는, 상기 하우징(100)의 둘레, 보다 구체적으로는 몸체(110)의 양 측방의 외곽 둘레에서 로터 수용부(120)가 마련되는 깊이까지 관통되어, 로터 수용부(120)의 내부에 스파크를 발생시켜 혼합기를 폭발시킬 수 있는 형태로 마련될 수 있으며, 하우징(100)의 좌, 우측에서 서로 동일한 수평선상에 구비되거나, 서로 엇갈리는 위치에 구비되어, 수평선을 기준으로 서로 반전되는 위치에 마련될 수도 있다.
또한, 상기 제 1 공급부(150)와 제 1 배출부(160)는, 상기 하우징(100)의 상방에서 몸체(110)를 관통하는 형태로 구비될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 하우징(100)의 몸체(110) 상방에 구비되는 제 1 공급홀(150a)과 제 1 배출홀(160a)에 각각 연결되며, 혼합기의 공급을 위한 제 1 공급 호스(150b)와, 연소가스의 배출을 위한 제 1 배출 호스(160b)의 구성을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제 1 공급부(150)는, 제 1 공급홀(150a)에 연결되는 제 1 공급 호스(150b)로부터, 로터 수용부(120)의 상방 내부로 연료와 기체가 일정 비율로 혼합된 혼합기를 공급할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배출부(160)는, 제 1 배출홀(160a)과 연결되는 제 1 배출 호스(160b)의 방향으로 혼합기의 폭발에 의해 발생된 탄화 가스, 즉, 연소가스를 배출할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 공급부(150)와 제 1 배출부(160)에 마련되는 제 1 공급 호스(150b)와 제 1 배출 호스(160b)는, 도 2 에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 정면과 후면, 보다 구체적으로는 몸체(110)의 정면과 후면에서 같은 높이, 동일 수평선상에 위치하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부(150)가 제 1 공급 호스(150a)로부터 혼합기를 공급받는 공급면적은, 도 3 에 도시된 바와 같이 제 1 배출부(160)가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 소정 면적 작도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 공급부(170)와 제 2 배출부(180)는, 상기 하우징(100)의 하방에 구비될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 하우징(100)의 몸체(110) 하방에 구비되는 제 2 공급홀(170a)과, 제 2 배출홀(180a)에 각각 연결되며, 혼합기의 공급을 위한 제 2 공급 호스(170b)와, 연소가스의 배출을 위한 제 2 배출 호스(180b)의 구성을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제 2 공급부(170)는, 제 2 공급홀(170a)에 연결되는 제 2 공급 호스(170b)로부터, 로터 수용부(120)의 하방 내부로 혼합기를 공급할 수 있다.
또한, 상기 제 2 배출부(180)는, 제 2 배출홀(180a)과 연결되는 제 2 배출 호스(180b)의 방향으로 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 공급부(170)와 제 2 배출부(180)에 마련되는 제 2 공급 호스(170b)와 제 2 배출 호스(180b)는, 앞서 서술된 제 1 공급 호스(150b)와 제 1 배출 호스(160b)와 마찬가지로, 몸체(110)의 정면과 후면에서 같은 높이, 동일 수평선상에 위치하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제 2 공급부(170)가 혼합기를 공급하는 공급면적은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 2 배출부(180)가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 작은 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부(150)와 제 2 공급부(170)는, 도 1 에 도시된 바와 같이 몸체(100)의 일면과 타면에 각각 형성되도록 구비되어, 혼합기와 연소가스가 배출되는 방향이 각각 다른 방향으로, 즉, 대칭되도록 구비될 수 있으나, 제 1 공급부(150)와 제 2 공급부(170)가 몸체(100)의 동일한 면에 구비되어, 혼합기와 연소가스가 배출되는 방향이 평행하도록 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제 1 공급 호스(150b), 제 1 배출 호스(160b), 제 2 공급 호스(170b) 및 제 2 배출 호스(180b)는, 도 2 에 도시된 바와 같이 혼합기의 투입과 연소가스의 배출 타이밍을 제어하기 위한 조절 밸브가 별도로 구비되는 것이 아닌, 혼합기와 연소가스의 투입과 배출 타이밍의 조절을 총괄하는 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드에 연결됨으로써, 로터 하우징(120)의 내부로 투입되는 혼합기의 투입과 연소가스 배출의 제어가 수행될 수 있다.
그러나, 상기 제 1 공급 호스(150b), 제 1 배출 호스(160b), 제 2 공급 호스(170b) 및 제 2 배출 호스(180b)의 소정 위치에는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 혼합기의 투입과 연소가스 배출의 양을 사용자 조작에 의해 제어할 수 있는 제어 밸브(V1, V2, V3, V4)가 각각 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제 1, 제 2 공급홀(150a, 170a)과 제 1, 제 2 배출홀(160a, 180a)은 전체적인 형상이 삼각형의 형상을 가지는 홀(Hole)로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 삼각형의 밑변은 소정의 반지름을 가지는 호의 형상으로 굴곡을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 혼합기가 공급되고 연소가스가 배출되는 공급홀(150aa, 170aa)과 배출홀(160aa, 180aa)의 전체적인 형상이, 삼각형 또는 원형 또는 사각형의 형상 중, 어느 하나 이상의 형상 조합을 통해 형성될 수 있으며, 가장 바람직하게는 수직을 이루는 변이 특정 형상을 이루며 뚫려있는 직각삼각형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
그러나, 상기 전체적인 형상이 직각삼각각형의 형상을 이루도록 형성되는 공급홀(150aa, 170aa)과 배출홀(160aa, 180aa)의 형상은, 가장 바람직한 일 형태일 뿐, 설계자의 설계 방식에 따라 혼합기가 적절히 공급되고 연소가스가 원할히 배출될 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3 을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 공급홀(150aa, 170aa)과 배출홀(160aa, 180aa)의 형상을 자세히 설명하자면, 상기 공급홀(150aa, 170aa)과 배출홀(160aa, 180aa)의 형상은, 밑변이 호를 그리는 형태의 직각삼각형의 형상으로 구비되되, 직각삼각형의 수직 변으로부터, 직각삼각형의 좁은 모서리(꼭지점)와 반대편 방향으로 소정의 면적이 제거된 상태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 공급부(150)와 제 2 공급부(170)에서 로터수용부(120)의 내부로 혼합기를 공급받도록 마련되는 공급홀(150aa, 170aa)은, 상기 하우징(100) 몸체(110)의 정면 상부와, 후면 하부에서 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 배출부(160)와 제 2 배출부(180)에서 로터수용부(120)의 외부로 연소가스를 배출하도록 마련되는 배출홀(160aa, 180aa)은, 상기 하우징(100) 몸체(110)의 후면 상부와, 정면 하부에서 서로 대칭되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 배출홀(160aa)과 제 2 배출홀(180aa)의 위치는, 하우징(100)내부에서 회전하는 로터(200)를 기준으로, 제 1 공급홀(150aa)과 제 2 배출홀(180aa)이 개방되는 시점보다 선행되는 위치에 마련될 수 있으며, 즉, 연소가스의 배출 이후, 혼합기의 공급이 수행될 수 있는 위치에 마련될 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 로터(200)의 회전시 혼합기의 공급과 연소가스의 배출이 로터 수용부(120)의 내부에서 동시에 이루어지는 것이 아닌, 로터(200)가 회전하는 회전 반경의 시작점에 배출홀(160aa, 180aa)이 마련되고, 보다 후행되는 위치에 공급홀(150aa, 170aa)이 마련되어, 로터 수용부(120)의 내부에서 연소가스의 배출이 선행된 이후, 혼합기의 공급이 순차적으로 이루어지게 됨과 동시에, 팽창 행정을 최대화하여 열 효율을 높일 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 하우징(100)에 마련되는 공급홀(150aa, 170aa)과 배출홀(160aa, 180aa)의 형상과 위치의 변형을 통하여, 2 행정의 반켈 시스템뿐 만이 아닌, 4 행정의 반켈 시스템을 제공해줄 수 있으므로, 본 발명을 통해 구현된 반켈 시스템을 보다 범용적으로 사용할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 전체적인 형상이 삼각형을 가지는 홀(Hole)과 결합되는 공급 호스(150b, 170b)와 배출 호스(160b, 180b)의 단부에는 상기 홀(150a, 160a, 170a, 180a)들의 형상과 상응하도록 구비됨으로써, 이들에게 꽉 끼워 맞춰지는 방식으로 하여 고정력을 형성하는 커넥터(190)가 마련되어, 이들의 결합부에서 발생되는 혼합기 또는 연소가스의 누출을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 커넥터(190)의 내부에는, 앞서 상술되었던 제어 밸브(V)의 구성이 구비될 수도 있으며, 상기 커넥터(190)의 내부에 제어 밸브(V)가 구비될 경우에는, 제 1 공급 호스(150b), 제 1 배출 호스(160b), 제 2 공급 호스(170b) 및 제 2 배출 호스(180b)에 구비되었던 제어 밸브(V1, V2, V3, V4)의 구성이 생략될 수도 있다.
또한, 상기 로터(200)는, 상기 로터 수용부(120)에서 편심되게 회전할 수 있으며, 앞서 로터 수용부(120)를 설명하며 설명한 바와 같이, 전체적인 형상이 부피를 가지는 삼각형의 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 삼각형의 형상을 가지는 로터(200) 모서리의 끝단부는, 로터 수용부(120)의 표면에 맞닿아 밀착되는 상태로, 혼합기의 폭발에 의해 로터 수용부(120)에서 미끄러짐으로써, 혼합기와 연소가스간을 구획할 수 있는 에이펙스 실(Apex seal)이 마련될 수 있다.
이하, 도 6 과 도 7 을 참조하여, 앞서 상술된 구성을 갖는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)의 구동방법에 대해 구체적으로 설명하자면, 먼저, 로터 수용부(120)의 내부에서 회전하는 로터(200)에 의해 로터 수용부(120)의 상방에 위치한 제 1 공급부(150)가 개방되어 혼합기를 공급받음과 동시에, 제 1 공급부(150)로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부(160)로 배출할 수 있다.
다음으로, 로터 수용부(120)의 내부에서 회전하는 로터(200)에 의해 제 1 공급부(150)로부터 공급받은 혼합기가 압축된 이후, 제 1 점화플러그(130)에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부(120)의 하방으로 전달할 수 있다.
다음으로, 회전하는 로터(200)에 의해 제 2 공급부(170)와 제 2 배출부(180)가 개방되고, 제 2 공급부(170)로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 제 2 배출부(180)로 배출하는 동작을 수행한다.
마지막으로, 회전하는 로터(200)에 의해 제 2 공급부(170)로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그(140)에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부(120)의 상방으로 전달하고, 처음의 단계를 반복하게 되는 것이다.
한편, 상기 로터 수용부(120)의 내부로 공급되는 혼합기와 연소가스는, 앞서 설명되었던 제어 밸브(V1, V2, V3, V4)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 공급, 배출 호스(150b, 160b, 170b, 180b)에 의해 조절됨으로써, 로터 수용부(120)의 내부에서 회전하는 로터(200)의 회전 속도를 조절하도록 운용될 수도 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 일반적인 4 행정을 기반으로 하는 반켈 시스템이 아닌, 혼합기의 흡입-압축이 일어난 이후, 폭발-배기가 동시에 수행되는 2 행정 기반의 반켈 시스템을 제공해줄 수 있으므로, 종래의 4 행정 시스템과 대비하였을 때 비출력의 향상을 도모할 수 있으며, 정속 및 저속 회전에 용이한 구조를 가짐으로써, 로터(200) 실(Seal)의 내구성이 향상될 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 기존 반켈 엔진에 대비하여 소형화가 가능하므로, 다양한 산업전반에 적용할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 도 8 은 제 1 공급부와 제 2 공급부에 혼합기 제조장치와 혼합기 공급장치가 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 8 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 공급부(150)는, 제 1 혼합기 제조장치(151) 및 제 1 혼합기 공급장치(152)를 포함하고, 제 2 공급부(170)는, 제 2 혼합기 제조장치(171) 및 제 2 혼합기 공급장치(172)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제 1 혼합기 제조장치(151)는, 연료와 기체의 혼합으로 형성되는 혼합기를 기설정 혼합비로 혼합할 수 있다.
또한, 상기 제 1 혼합기 공급장치(152)는, 상기 제 1 혼합기 제조장치(151)에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부(120)의 내부에 설정 압력값으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 제 2 혼합기 제조장치(171)는, 연료와 기체의 혼합으로 형성되는 혼합기를 기설정 혼합비로 혼합할 수 있다.
또한, 상기 제 2 혼합기 공급장치(172)는, 상기 제 2 혼합기 제조장치(171)에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부(120)의 내부에 설정 압력값으로 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 혼합기 제조장치(151)와 제 2 혼합기 제조장치(171)는, 사용자의 입력값을 입력받는 입력장치를 통해, 사용자가 요구하는 연료와 기체의 혼합비로 혼합기를 제조하여, 제 1 공급부(150)와 제 2 공급부(170)로 제공할 수 있다.
또한, 상기 제 1 혼합기 공급장치(152)와 제 2 혼합기 공급장치(172)는, 도 8 에 도시된 바와 같이, 제어 밸브(V)가 구비되는 공급 호스(150b, 160b, 170b, 180b)의 후단에 구비되는 컴프레셔(Compressor)의 구성으로 구비되어, 제 1, 제 2 혼합기 제조장치(151, 171)를 통해 혼합된 혼합기를 설정 압력값으로 공급할 수 있다.
여기서, 설정되는 압력값은, 앞서 상술되었던 입력장치를 통해 기설정되었던 혼합비에 관한 정보와 함께, 동일한 입력장치를 통해 입력될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 사용자가 요구하는 연료와 기체의 혼합비와 압력값으로 혼합기를 공급할 수 있어, 로터(200)의 회전 속도를 용이하게 조절함과 동시에 보다 가변적인 반켈 시스템의 이용이 가능한 장점을 가진다.
또한, 도 9 는 연소가스 저장탱크와, 과급기와, 항온 운전 모듈이 구비된 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)의 제 1 배출부(160)는, 제 1 연소가스 저장탱크(161) 및 제 1 과급기(162)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 연소가스 저장탱크(161)는, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 제 1 배출 호스(160b)로부터 전달받아 임시 저장할 수 있다.
또한, 제 1 과급기(162)는, 상기 제 1 연소가스 저장탱크(161) 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 2 공급부(170)로 공급할 수 있으며, 구체적으로는, 제 2 공급 호스(170b)의 공급 라인의 소정 위치와 결합되어, 로터 수용부(120)의 내부로 투입될 혼합기를 연소가스로 하여 압축시킨 이후, 압축된 혼합기를 로터 수용부(120)의 내부로 투입시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 배출부(180)는, 제 2 연소가스 저장탱크(181) 및 제 2 과급기(182)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 연소가스 저장탱크(181)는, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 제 2 배출 호스(180b)로부터 전달받아 임시 저장할 수 있다.
또한, 제 2 과급기(182)는, 상기 제 2 연소가스 저장탱크(181) 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 1 공급부(150)로 공급할 수 있으며, 구체적으로는, 제 1 공급 호스(150b)의 공급 라인의 소정 위치와 결합되어, 로터 수용부(120)의 내부로 투입될 혼합기를 연소가스로 하여 압축시킨 이후, 압축된 혼합기를 로터 수용부(110)의 내부로 투입시킬 수 있다.
한편, 상기 제 1 연소가스 저장탱크(161) 및 제 2 연소가스 저장탱크(181)는, 로터 수용부(120)에서 배출되는 연소가스를 임시 저장하고, 과급기(162, 182)에 투입되어 혼합기를 압축시키는데 이용되는 연소가스의 양을 조절하기 위해 구비되는 구성으로써, 사용자의 요구에 따라 하우징(100)과 과급기(162, 182)의 중간에서 생략될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 연소가스 저장탱크(161) 및 제 2 연소가스 저장탱크(181)가 공급부(150, 170)에서 생략될 경우, 로터 수용부(120)에서 배출되는 연소가스가 연소가스 저장탱크(161, 181)를 거치지 않고 바로 과급기(162, 182)로 공급되어, 연소가스로 혼합기를 압축시킨 이후 로터 수용부(120)의 내부로 투입할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 로터 수용부(120)의 내부 온도를 기설정 온도값으로 유지하는 항온 운전 모듈(300)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 항온 운전 모듈(300)은, 앞서 상술되었던 제 1 연소가스 저장탱크(161) 또는 제 2 연소가스 저장탱크(181)로부터 임시 저장된 연소가스를 전달받을 수 있다.
또한, 상기 항온 운전 모듈(300)은, 전달받은 연소가스를 하우징(100)의 내부 또는 외부에서 유동 시킬 수 있으며, 도 9 에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 외부를 감싸도록 마련되는 히팅 케이스, 예를 들자면 자동차 엔진의 워터 자켓과 같은 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 터보 컴파운드(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 터보 컴파운드는, 로터 수용부(120)에서 외부로 배출되는 연소가스를 이용해 로터(200)의 회전에 의해 회전하게되는 축(샤프트)을 직접 회전시킬 수 있는 장치로서, 로터(200)에 의해 회전하는 축의 길이방향 소정 위치에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 터보 컴파운드는, 상기 제 1 배출부(160)와 제 2 배출부(180)를 통해 배출되는 연소가스를 전달받아, 연소가스의 열원을 가용 동력으로 삼아 축을 직접 회전시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 버려지는 열원을 동력원으로 회수할 수 있어, 엔진의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 항온 운전 모듈(300)은, 혼합기 폭발에 의해 발생되는 연소가스를 외부로 배출하여 낭비하는 것이 아닌, 연소가스 자체의 열을 이용하여 하우징(100) 내부의 온도를 상승, 또는, 로터(200)에 의해 회전하는 축을 직접 회전시키거나, 배출되는 연소가스를 이용하여 혼합기를 압축시킨 이후 하우징(100)의 내부로 투입시킴으로써, 종래의 반켈 시스템 보다 열 효율이 증대된 장점을 가진다.
또한, 도 10 은 각도 센서가 구비된 로터의 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 10 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 제 1 공급부(150) 및 제 2 공급부(170)로 공급되는 혼합기의 공급량을 로터(200)의 회전 각도에 따라 제어할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 로터(200)의 모서리 내부에는, 로터(200)의 회전 각도를 감지할 수 있는 각도 센서(210)가 구비됨으로써, 회전하는 로터(200)의 회전 각도 및 회전 속도에 관한 정보를 도출해 낼 수 있다.
여기서, 상기 도출된 정보는, 제 1 공급부(150) 및 제 2 공급부(170)에 구비되었던 제어 밸브(V1, V3)의 동작을 제어할 수 있으며, 제 1 배출부(160) 및 제 2 배출부(180)에 구비되었던 제어 밸브(V2, V4)의 동작을 제어하여, 로터(200)의 회전 속도를 유기적으로 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 제 1 공급부(150) 및 제 2 공급부(170)로 공급되는 혼합기의 공급량이 로터(200)가 로터 수용부(120)의 내부에서 회전하는 각도에 따라 가변적으로 제어됨으로써, 보다 일정하게 동력을 생산할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 도 11 은 지각 모듈이 구비된 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 예시도이다.
도 11 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 상기 제 1 배출부(160)가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 1 공급부(150)가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 1 지각모듈(153)과, 상기 제 2 배출부(180)가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 2 공급부(170)가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 2 지각모듈(154)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 지각모듈(153)과 제 2 지각모듈(154)은, 앞서 상술되었던 제 1 배출 호스(160b)와, 제 2 배출 호스(180b)에 구비되는 제어 밸브(V3, V4)에 구비되어, 사용자의 입력값을 입력받아 연소가스의 배출 타이밍을 가변적으로 조절할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1)은, 연소가스가 배출되는 타이밍이 혼합기의 공급 타이밍보다 일정 간격 지각되도록 운용됨으로써, 팽창 행정 시간을 보다 증가시킴으로 하여 열 효율이 높아지는 장점을 가진다.
또한, 도 12 는 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이고, 도 13 은 과급 단계가 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이며, 도 14 는 배출 단계가 공급 단계보다 지각되는 순서로 수행되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템 구동방법의 흐름도이다.
도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 제 1 준비 단계(S10), 제 1 폭발 단계(S20), 제 2 준비 단계(S30) 및 제 2 폭발 단계(S40)를 반복 수행하며 구동될 수 있다.
먼저, 상기 제 1 준비 단계(S10)는, 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 상방에 위치한 제 1 공급부에 기체와 연료가 혼합된 혼합기를 공급하며, 제 1 공급부로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부로 배출할 수 있다.
또한, 상기 제 1 폭발 단계(S20)는, 회전하는 로터에 의해 제 1 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며, 제 1 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 하방으로 전달할 수 있다.
또한, 상기 제 2 준비 단계(S30)는, 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 하방에 위치한 제 2 공급부로부터 혼합기를 공급받아, 전달받은 연소가스를 제 2 배출부로 배출할 수 있다.
또한, 상기 제 2 폭발 단계(S40)는, 회전하는 로터에 의해 제 2 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 상방으로 전달할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 일반적인 4 행정 반켈 시스템이 아닌, 혼합기의 흡입-압축이 일어난 이후, 폭발-배기가 동시에 수행되는 2 행정 기반의 반켈 시스템을 제공해줄 수 있으므로, 종래의 4 행정 시스템과 대비하였을 때 비출력의 향상을 도모할 수 있으며, 로터에서 발생되는 마모 문제를 해소할 수 있으므로, 종래의 반켈 엔진보다 신뢰성이 높은 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은, 제 1 과급 단계(S15) 및 제 2 과급 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1 과급 단계(S15)는, 상기 제 1 준비 단계(S10)에서 발생된 연소가스를 제 2 준비 단계(S30)로 공급할 수 있다.
또한, 상기 제 2 과급 단계(S35)는, 제 2 준비 단계(S30)에서 발생된 연소가스를 제 1 준비 단계(S10)로 공급할 수 있다.
또한, 상기 제 1 준비 단계(S10)는, 혼합기를 공급받는 제 1 공급 단계(S11) 및 연소가스를 배출하는 제 1 배출 단계(S12)를 포함하되, 상기 제 1 배출 단계(S12)는, 제 1 공급 단계(S11)보다 일정 타이밍 지각되도록 수행될 수 있다.
또한, 상기 제 2 준비 단계(S30)는, 혼합기를 공급받는 제 2 공급 단계(S31) 및 연소가스를 배출하는 제 2 배출 단계(S32)를 포함하되, 상기 제 2 배출 단계(S32)는, 제 2 공급 단계(S31)보다 일정 타이밍 지각되도록 수행될 수 있다.
이상에서 도 1 내지 도 14 를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가변 제어가 가능한 반켈 시스템(1) 및 이의 구동방법에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 : 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
100 : 하우징 110 : 몸체
120 : 로터 수용부 130 : 제 1 점화 플러그
140 : 제 2 점화 플러그 150 : 제 1 공급부
151 : 제 1 혼합기 제조장치 152 : 제 1 혼합기 공급장치
153 : 제 1 지각모듈 154 : 제 2 지각 모듈
160 : 제 1 배출부 161 : 제 1 연소가스 저장탱크
162 : 제 1 과급기 170 : 제 2 공급부
171 : 제 2 혼합기 제조장치 172 : 제 2 혼합기 공급장치
180 : 제 2 배출부 181 : 제 2 연소가스 저장탱크
182 : 제 2 과급기 190 : 커넥터
200 : 로터 210 : 각도 센서
300 : 항온 운전 모듈 V : 제어 밸브
100 : 하우징 110 : 몸체
120 : 로터 수용부 130 : 제 1 점화 플러그
140 : 제 2 점화 플러그 150 : 제 1 공급부
151 : 제 1 혼합기 제조장치 152 : 제 1 혼합기 공급장치
153 : 제 1 지각모듈 154 : 제 2 지각 모듈
160 : 제 1 배출부 161 : 제 1 연소가스 저장탱크
162 : 제 1 과급기 170 : 제 2 공급부
171 : 제 2 혼합기 제조장치 172 : 제 2 혼합기 공급장치
180 : 제 2 배출부 181 : 제 2 연소가스 저장탱크
182 : 제 2 과급기 190 : 커넥터
200 : 로터 210 : 각도 센서
300 : 항온 운전 모듈 V : 제어 밸브
Claims (12)
- 로터 수용부가 형성되며, 로터 수용부의 둘레 좌, 우측으로 한쌍의 점화 플러그가 대칭되도록 마련된 하우징 및
상기 로터 수용부에서 편심되게 회전하는 로터를 포함하고,
상기 하우징의 상방에는,
로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 1 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 1 배출부가 마련되고,
상기 하우징의 하방에는,
로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 2 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 2 배출부가 마련되는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템이고,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은,
회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 상방에 위치한 제 1 공급부에 혼합기를 공급하며, 제 1 공급부로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부로 배출하는 제 1 준비 단계;
회전하는 로터에 의해 제 1 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며, 제 1 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 하방으로 전달하는 제 1 폭발 단계;
회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 하방에 위치한 제 2 공급부로부터 혼합기를 공급받아, 전달받은 연소가스를 제 2 배출부로 배출하는 제 2 준비 단계 및
회전하는 로터에 의해 제 2 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 상방으로 전달하는 제 2 폭발 단계를 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공급부와 제 1 배출부는 같은 높이에서 동일 수평선상에 위치하도록 구비되고,
상기 제 2 공급부와 제 2 배출부는 같은 높이에서 동일 수평선상에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공급부가 혼합기를 공급하는 공급면적은, 제 1 배출부가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 작도록 형성되고,
상기 제 2 공급부가 혼합기를 공급하는 공급면적은, 제 2 배출부가 연소가스를 배출하는 배출면적보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은,
혼합기가 공급되고 연소가스가 배출되는 공급홀과 배출홀의 전체적인 형상이 삼각형 또는 원형 또는 사각형의 형상 중, 어느 하나 이상의 형상 조합을 통해 형성되고,
상기 제 1 공급부와 제 2 공급부에서 로터수용부의 내부로 혼합기를 공급받도록 마련되는 공급홀은, 상기 하우징의 정면 상부와 후면 하부에서 서로 대칭되도록 형성되고,
상기 제 1 배출부와 제 2 배출부에서 로터수용부의 외부로 연소가스를 배출하도록 마련되는 배출홀은, 상기 하우징의 후면 상부와 정면 하부에서 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공급부는,
혼합기를 기설정 혼합비로 혼합하는 제 1 혼합기 제조장치 및
상기 제 1 혼합기 제조장치에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부의 내부에 설정 압력값으로 공급하는 제 1 혼합기 공급장치를 포함하고,
상기 제 2 공급부는,
혼합기를 기설정 혼합비로 혼합하는 제 2 혼합기 제조장치 및
상기 제 2 혼합기 제조장치에서 혼합된 혼합기를 로터 수용부의 내부에 설정 압력값으로 공급하는 제 2 혼합기 공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 배출부는,
혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 전달받아 임시 저장하는 제 1 연소가스 저장탱크를 포함하고,
상기 제 2 배출부는,
혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 전달받아 임시 저장하는 제 2 연소가스 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 배출부는,
상기 제 1 연소가스 저장탱크 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 2 공급부로 공급하는 제 1 과급기를 더 포함하고,
상기 제 2 배출부는,
상기 제 2 연소가스 저장탱크 내부에 임시 저장된 연소가스를 제 1 공급부로 공급하는 제 2 과급기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 6 항에 있어서,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은,
로터 수용부의 내부 온도를 기설정 온도값으로 유지하는 항온 운전 모듈을 더 포함하고,
상기 항온 운전 모듈은,
상기 제 1 연소가스 저장탱크 또는 제 2 연소가스 저장탱크로부터 임시 저장된 연소가스를 전달받아, 전달받은 연소가스를 하우징의 내부 또는 외부에서 유동시킴으로써, 하우징 내부의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 제 1 항에 있어서,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은,
상기 제 1 배출부가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 1 공급부가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 1 지각 모듈 및
상기 제 2 배출부가 연소가스를 배출하는 타이밍을 제 2 공급부가 혼합기를 공급하는 타이밍보다 지각시키는 제 2 지각 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템
- 회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 상방에 위치한 제 1 공급부에 혼합기를 공급하며, 제 1 공급부로부터 공급되는 혼합기의 압력에 의해 연소가스를 제 1 배출부로 배출하는 제 1 준비 단계;
회전하는 로터에 의해 제 1 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며, 제 1 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 하방으로 전달하는 제 1 폭발 단계;
회전하는 로터에 의해 개방되는 로터 수용부의 하방에 위치한 제 2 공급부로부터 혼합기를 공급받아, 전달받은 연소가스를 제 2 배출부로 배출하는 제 2 준비 단계 및
회전하는 로터에 의해 제 2 공급부로부터 공급받은 혼합기가 압축되며 제 2 점화플러그에 의해 폭발하여, 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 로터 수용부의 상방으로 전달하는 제 2 폭발 단계를 포함하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법이고,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템은,
로터 수용부가 형성되며, 로터 수용부의 둘레 좌, 우측으로 한쌍의 점화 플러그가 대칭되도록 마련된 하우징 및
상기 로터 수용부에서 편심되게 회전하는 로터를 포함하고,
상기 하우징의 상방에는,
로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 1 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 1 배출부가 마련되고,
상기 하우징의 하방에는,
로터 수용부의 내부로 혼합기를 공급하는 제 2 공급부 및 혼합기의 폭발에 의해 발생된 연소가스를 배출하는 제 2 배출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법
- 제 10 항에 있어서,
상기 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법은,
제 1 준비 단계에서 발생된 연소가스를 제 2 준비 단계에 공급하는 제 1 과급 단계 및
제 2 준비 단계에서 발생된 연소가스를 제 1 준비 단계에 공급하는 제 2 과급 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 준비 단계는,
혼합기를 공급받는 제 1 공급 단계 및 연소가스를 배출하는 제 1 배출 단계를 포함하되,
상기 제 1 배출 단계는,
제 1 공급 단계보다 일정 타이밍 지각되도록 수행되고,
상기 제 2 준비 단계는,
혼합기를 공급받는 제 2 공급 단계 및 연소가스를 배출하는 제 2 배출 단계를 포함하되,
상기 제 2 배출 단계는,
제 2 공급 단계보다 일정 타이밍 지각되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 가변 제어가 가능한 반켈 시스템의 구동방법
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|---|---|---|---|
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