KR20090048628A - 복합식 바람-기체 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합식 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 장비한 자동차를 제공한다. 복합식 바람-기체 엔진은 서로 독립적인 고압 기체 엔진(20)과 바람 저항 엔진(22)으로 구성된다. 고압 기체 엔진은 고압 기체를 분사하여 1차 동력을 생산한다. 바람 저항 엔진은 임펠러 챔버(221)와 임펠러(222)로 구성된다. 임펠러 챔버에는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구(51)가 형성되어 있고 이 바람 저항 공기 흐름이 임펠러를 회전시켜 보조 동력을 생산한다. 본 발명은 바람 저항을 사용할 뿐만 아니라 에너지도 절약하고 환경보호에도 유리하다.

Description

복합식 바람-기체 엔진{A COMBINED WIND AND GAS ENGINE}
본 발명은 기계 기술 분야에 속하는 발명으로서 조향대를 장비한 대형, 중형, 소형 객차 및 화물차, 열차, 지하철 및 선박, 항공기 등 일정한 속도로 운행하는 각종 동력 기계에 설치할 수 있는 엔진에 관한 것이다.
연료를 에너지원으로 하는 엔진은 많은 연료를 소비하며 또한 많은 양의 배기 가스, 열기를 배출하여 환경을 오염시킨다. 연료 에너지 자원을 절약하고 지구의 환경을 보호하기 위해서는 연료를 소비하지 않고 배기 가스와 열기를 배출하지 않으며 오염을 일으키지 않는 엔진이 필요하다.
중국 특허 CN2242352Y에서는 자동차용 풍력 발전기를 공개하였는데 이 풍력 발전기는 풍차, 풍차와 연결된 구동 장치, 구동 장치와 연결된 발전기, 발전기의 출구에 연결된 축전지 회로로 구성된다. 자동차용 풍력 발전기는 자동차의 앞 부분에 설치된다. 자동차가 달릴 때 풍차가 회전하여 발전기에서 전기가 생산되며 이 전기는 엔진을 동작시키기 위하여 축전지에 저장된다.
중국 특허 CN2073484U에서는 풍력으로부터 얻은 전기로 동작하는 운수 수단을 공개하였는데 이 운수 수단은 본체와 풍력 발전기로 구성되며 그 본체는 차바퀴, 차체, 차틀 그리고 축전지로 구성되고 풍력 발전기는 임펠러와 축, 발전기로 구성된다. 발전기는 차틀에 고정되고 임펠러는 축에 고정되며 임펠러는 축을 통하여 발전기를 회전시키고 발전기의 출구는 축전지에 연결된다. 동작할 때 풍력 에너지는 임펠러를 통하여 기계적 에너지로 변환되며 이 기계적 에너지는 축을 통하여 발전기를 돌려 전기를 생산하며 발전기에서 생산된 전기 에너지는 축전지에 저장된다.
CN2242352Y와 CN2073484U의 공통적인 이점은 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하고 축전지에 저장하여 이용할 수 있다는 것이다. 그러나 다음과 같은 공통적인 결점을 가지고 있다. 1. 에너지 변환을 진행하여야 한다. 즉, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여야 한다. 2. 전기 에너지를 동력으로 하는 교통 수단에만 사용할 수 있으며 전기 에너지를 동력으로 하는 교통 수단에 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하기 위하여 복잡한 전기 기계 에너지 변환 시스템과 회로 조종 시스템이 필요하다. 3. 에너지 변환 효율이 낮다. 에너지를 저장할 때에는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여야 하며 사용할 때에는 다시 저장된 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여야 한다. 전 과정에서 두 차례의 에너지 변환이 진행되기 때문에 에너지 변환율이 낮다. 4. 축전지는 용량상으로나 부피상으로나 제약을 받으며 이러한 제약은 1차 동력으로서 축전지를 이용하는 교통 수단의 적용 분야에 큰 제약을 준다.
이상에서와 같이 전문가들의 전통적인 사고 방식은 풍력 에너지를 사용할 때 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하고 얻어진 전기 에너지를 저장한 다음 필요할 때 선행 기술의 전기 기계 에너지 변환과 조종 기술을 이용하여 저장된 전기 에너 지를 이용하는 것이다.
풍력 에너지를 보다 더 직접적으로 이용하기 위하여, 특히 동력 기계의 운행과정에 발생하는 바람 저항을 직접 이용하기 위하여, 본 발명의 출원인은 "바람 공기 엔진 즉, 연료 에너지원 대신에 풍압을 이용하는 엔진" (공개번호: CN1828046)이라는 제목의 중국 특허를 출원하였는데 이 출원에서는 바람 공기 엔진과 이 엔진을 장비한 자동차를 공개하였다. 이것은 적어도 하나의 임펠러 챔버와 그 임펠러 챔버 안에 설치된 임펠러, 고압 기체를 임펠러 챔버에 분사하는 공기 분사 시스템으로 구성된다. 이 발명은 주로 임펠러 챔버에 외부 바람 저항 공기 흐름을 흡입하는 공기 흡입구와 공기 분사 시스템이 장비되어 있는 것으로 특징 지어진다. 사용할 때 이 발명의 바람-기체 엔진은 운행 가능한 동력 기계(특히, 자동차)에 설치되며 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이기 위하여 설치된 공기 흡입구를 통하여 동력 기계에 부딪히는 바람 저항을 직접 이용하여 저항력을 동력으로 변환할 수 있다. 공기 분사 시스템을 설치하고 고압 기체를 1차 동력으로 이용함으로써 연료의 소모가 전혀 없고, 배기 가스 혹은 열기를 전혀 발생하지 않으며 오염이 전혀 생기지 않는다.
전술된 발명에서는 직접 바람 저항 공기 흐름을 보조 동력으로 하는 것과 함께 고압 기체를 1차 동력으로 하는 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 이용한 바람-기체 엔진 자동차를 처음으로 공개하였다. 이 발명에서는 바람 저항 공기 흐름을 전기 에너지로 변환할 필요가 없다. 따라서 복잡한 전기 기계 에너지 변환 시스템이나 회로 조종 시스템이 전혀 필요 없으며 결과적으로 동력 기계, 특히 자동차의 구조가 훨씬 간단해 진다. 그 밖에도 에너지를 절약하고 환경 보호에 유리한 연료 대용품에 대한 새로운 방안을 제시하였다. 그러나 바람 저항 공기 흐름과 고압 기체를 더욱 효과적으로 이용하고 1차 동력과 보조 동력 사이의 조합을 최적화하고 1차 동력의 사용 효율을 높이기 위하여 이 발명의 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 장비한 자동차의 구조를 더욱 개선시켜야 할 필요성은 여전히 제기된다.
본 발명의 목적은 고압 기체를 1차 동력으로 이용하고 운행 기간에 동력 기계에 부딪히는 바람 저항 공기 흐름을 보조 동력으로 직접 이용하며 고압 기체와 바람 저항 공기 흐름을 합리적으로 더 잘 이용할 수 있는 복합식 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 장비한 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 바람 저항 공기 흐름을 동력으로 직접 이용할 수 있을 뿐 아니라 이 동력을 재생 고압 기체로 변환시켜 후에 사용할 수 있도록 저장할 수 있는 복합식 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 장비한 자동차를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차의 속도를 낮추기 위하여 제동할 때 관성 운동 에너지를 제때에 회수하여 재생 고압 기체로 변환시켜 후에 사용할 수 있도록 저장할 수 있는 복합식 바람-기체 엔진과 이러한 엔진을 장비한 자동차를 제공하는 데 있다.
언급된 목적을 실현하기 위한 기술 방안은 다음과 같다.
적어도 하나의 제 1 고압 기체 엔진과 적어도 하나의 바람 저항 엔진으로 구성되며 아래와 같은 특징을 가진 복합식 바람-기체 엔진을 제공한다.
제 1 고압 기체 엔진은 적어도 하나의 제 1 임펠러 챔버와 적어도 하나의 제 1 임펠러, 적어도 하나의 제 1 공기 분사 노즐로 구성되는데 임펠러 챔버에는 공기 분사 구멍과 배기 구멍이 있고 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 제 1 임펠러 챔버 안에 설치되며 공기 분사 구멍을 통하여 제 1 임펠러 챔버 안으로 고압 기체를 분사하는 제 1 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되어 있고 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 1차 동력을 출력하며 이 1차 동력은 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진이 장비된 동력 기계를 구동시킨다.
바람 저항 엔진은 적어도 하나의 제 2 임펠러 챔버와 제 2 축을 통하여 제 2 임펠러 챔버 안에 설치되는 적어도 하나의 제 2 임펠러로 구성되는데 제 2 임펠러 챔버의 케이싱에는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구와 기체를 배출하는 배기구가 있다.
복합식 바람-기체 엔진이 설치된 동력 기계가 일정한 속도로 운행하고 있을 때에는 제 2 임펠러 챔버에 있는 공기 흡입구를 통하여 동력 기계에 부딪히는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이고 제 2 임펠러 챔버 안에 들어간 바람 저항 공기 흐름이 제 2 임펠러를 회전시켜 보조 동력을 생산하며 이 보조 동력은 제 2 축을 통하여 출력된다.
차체, 변속기, 구동축과 차바퀴로 구성되어 있는데 그 밖에 아래와 같은 특징을 가진 적어도 하나의 고압 기체 엔진과 적어도 하나의 바람 저항 엔진으로 이루어진 복합식 바람-기체 엔진을 더 장비하고 있는 것으로 특징 지어지는 자동차를 제공한다.
제 1 고압 기체 엔진은 적어도 하나의 제 1 임펠러 챔버와 적어도 하나의 제 1 임펠러, 적어도 하나의 제 1 공기 분사 노즐로 구성되는데 임펠러 챔버에는 공기 분사 구멍과 배기 구멍이 있고 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 제 1 임펠러 챔버 안에 설치되며 공기 분사 구멍을 통하여 제 1 임펠러 챔버 안으로 고압 기체를 분사하는 제 1 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되어 있고 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 1차 동력을 출력한다.
바람 저항 엔진은 적어도 하나의 제 2 임펠러 챔버와 제 2 축을 통하여 제 2 임펠러 챔버 안에 설치되는 적어도 하나의 제 2 임펠러로 구성되는데 제 2 임펠러 챔버의 케이싱에는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구와 기체를 배출하는 배기구가 있고 제 2 임펠러 챔버 안으로 들어온 바람 저항 공기 흐름이 제 2 임펠러를 회전시켜 보조 동력을 생산하며 이 보조 동력은 제 2 축을 통하여 출력된다.
제 1 축과 제 2 축을 통하여 출력되는 동력은 구동 장치를 통하여 변속기를 구동시키고 변속기의 출력은 구동축을 구동시키며 구동축은 자체를 지지하는 차바퀴를 구동시킨다.
또한, 바람 저항 엔진 안에는 제 2 고압 기체 엔진이 더 설치되어 있는데 이 제 2 고압 기체 엔진은 적어도 하나의 제 3 임펠러 챔버와 적어도 하나의 제 3 임펠러, 적어도 하나의 제 2 공기 분사 노즐로 구성된다. 여기서 제 3 임펠러 챔버와 제 2 임펠러 챔버는 서로 독립적이고 제 3 임펠러는 제 2 축이 연장되어 뻗어있는 제 3 임펠러 챔버 안에 설치되며 제 2 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버의 케이싱에 든든히 설치되고 제 2 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버 안에 고압 기체를 분사하여 제 3 임펠러를 회전시키며 제 2 임펠러와 제 3 임펠러에서 생기는 동력은 모두 제 2 축을 통하여 출력된다.
바람 저항 엔진은 또한 제 1 일방향 클러치와 동력 출력축으로 구성되는데 이 바람 저항 엔진의 출력은 제 1 일방향 클러치를 통하여 동력 출력축을 구동시킨다.
바람 저항 엔진은 또한 제 1 기체 공급 시스템, 제 2 기체 공급 시스템, 제 3 기체 공급 시스템 및 제 4 기체 공급 시스템으로 구성되는데 여기에서;
제 1 기체 공급 시스템은 제 1 고압 공기 탱크, 제 1 밸브 및 제 1 분배기로 구성되는데 제 1 고압 공기 탱크의 하나의 출력이 제 1 밸브를 통하여 제 1 분배기에 연결되고 제 1 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 1 임펠러 챔버에 설치된 대응되는 제 1 공기 분사 노즐에 연결된다.
제 2 기체 공급 시스템은 제 2 밸브와 제 2 분배기로 구성되는데 제 1 고압 공기 탱크의 다른 하나의 출구가 제 2 밸브를 통하여 제 2 분배기에 연결되고 제 2 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 3 임펠러 챔버에 설치된 대응되는 제 2 공기 분사 노즐에 연결된다.
제 3 기체 공급 시스템은 제 2 고압 공기 탱크와 제 3 밸브, 불연속 공기 분사 장치, 제 3 공기 분사 노즐, 제 4 공기 분사 노즐로 구성되는데 제 2 고압 공기 탱크의 출력은 제 3 밸브를 통하여 공기 분사 장치에 연결되고 바람 저항 엔진의 출력이 제 2 구동 장치를 통하여 공기 분사 장치를 구동시키며 상기 제 3 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버에 설치되고 제 4 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버에 설치되며 다중 출력인 공기 분사 장치의 매개 불연속 고압 기체는 각각 기체 흐름관을 통하여 제 3 공기 분사 노즐과 제 4 공기 분사 노즐에 연결된다.
제 4 기체 공급 시스템은 제 3 고압 공기 탱크와 제 1 감압 밸브, 제 2 감압 밸브로 구성되는데 제 3 고압 공기 탱크의 출력은 제 1 감압 밸브를 통하여 제 1 고압 공기 탱크에, 제 2 감압 밸브를 통하여 제 2 고압 공기 탱크에 각각 투입된다.
바람 저항 엔진은 또한 제 1 고압 기체 재생 시스템과 제 2 고압 기체 재생 시스템, 제 3 고압 기체 재생 시스템으로 구성되는데 여기에서;
제 1 고압 기체 재생 시스템은 제 1 공기 압축기와 제 1 구동 장치로 구성되는데 변속기로부터 출력되는 동력이 제 1 구동 장치를 통하여 제 1 공기 압축기를 구동시키며 제 1 공기 압축기에서 발생되는 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장된다.
제 2 고압 기체 재생 시스템은 좌우에 대칭으로 설치되어 있는 감속 제동기와 고부하 공기 압축기로 구성되는데 감속 제동기는 내부 고리형 톱니바퀴가 있는 제동 디스크와 외부 고리형 톱니바퀴가 있는 구동 장치, 구동 디스크, 종동 디스크, 제 1 베어링, 제 2 베어링, 지지판, 클러치로 구성되며 내부 고리형 톱니바퀴가 있는 제동 디스크는 차바퀴와 같은 축에 의하여 고정되어 있으며 구동축의 반-축(half-axle)에는 제 1 베어링이 설치되어 있고 제 1 베어링에는 지지판이 고정되어 있으며 지지판에 제 2 베어링이 고정되어 있고 구동 장치는 구동축을 통하여 구동 디스크에 든든히 연결되어 있고 구동축은 제 2 베어링에 지지되어 있으며 구동 장치의 내부 고리형 톱니바퀴와 제동 디스크의 외부 고리형 톱니바퀴가 맞물리도록 구동 장치는 제 2 베어링의 내측에 위치하고 있고 구동 디스크는 제 2 베어링의 외측에 위치하고 있으며 차바퀴에 고정된 제동 디스크가 회전할 때 치차 맞물림에 의하여 전동 장치가 회전할 수 있게 구동 디스크는 제 2 베어링의 바깥쪽에 배치되고 종동 디스크는 축의 한쪽 단부에 고정되어 있는데 클러치에 의하여 앞뒤로 이동하면서 축의 다른쪽 단부를 통하여 고부하 공기 압축기를 동작시키며 고부하 공기 압축기에서 발생한 고압 기체는 제 3 고압 공기 탱크에 투입되어 저장된다.
제 3 고압 기체 재생 시스템은 발전기와 축전지, 전동기, 제 3 공기 압축기로 구성되는데 바람 저항 엔진에서 출력된 동력은 제 3 구동 장치를 통하여 발전기를 구동시키고 발전기에서 출력된 전기 에너지는 축전지에 저장되며 축전지의 출력은 전동기에 연결되고 전동기의 출력은 제 3 공기 압축기를 구동시키며 제 3 공기 압축기에서 발생한 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장된다.
그 밖에 제 1 임펠러 챔버의 안쪽면에 있는 공기 분사 구멍은 급격히 확장된 공기 분사 슬롯이다.
위의 기술 방안에 따르는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
1. 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진은 구조는 비록 간단하지만 종래의 엔진과는 다음과 같은 점에서 본질적으로 다르다.
1) 해결하려고 하는 기술적 문제가 다른데 본 발명에서 해결하려고 하는 문제는 외부 바람 저항 공기 흐름을 어떻게 동력으로 이용하는가 하는 것이지만 종래의 엔진은 내부 에너지원을 동력으로 하는데 주로 연료이다.
2) 기술 방안들이 다른데 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진에 형성되는 공기 흡입구는 외부의 바람 저항 공기 흐름을 상시적으로 받아들여 직접 임펠러를 구동시켜 동력을 생산하도록 외부를 향하여 항상 개방되어 있는 반면에 종래의 엔진에는 개구가 있지만 이 개구는 일반적으로 연소에 필요한 연료 분사 구멍이나 환기구멍으로 이용된다. 해당 분야의 일반 전문가들에게 있어서는 본 발명의 바람 저항 공기 흐름을 받아들이기 위한 공기 흡입구의 크기가 연료 분사 구멍이나 환기 구멍의 크기보다 훨씬 크며 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진에 형성된 공기 흡입구의 기능과 작용은 종래의 기술과 현저히 다르다는 것은 자명한 일이다.
3) 효과가 총적으로 다른데 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진을 장비한 동력 기계는 바람 저항 공기 흐름을 동력으로 하는데 동력 기계의 이동 속도가 빠를수록 바람 저항 공기 흐름에 대한 이용률도 더 커지며 따라서 본 발명의 엔진은 보조 동력으로 이용할 때 고속 운행시의 에너지 소모를 그리 늘이지 않고 동력 기계의 속도를 훨씬 늘일 수 있다. 또한 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진은 고압 기체를 동력으로 이용하며 기체를 간단히, 그리고 신속히 추가할 수 있으며 해체와 교체가 아주 쉽다.
2. 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진은 고압 기체 엔진과 바람 저항 엔진으로 구성되는데 이것들은 서로 독립적이다. 이것은 다음과 같은 측면에서 이점을 가지고 있다.
1) 고압 기체는 흐름 속도가 빠르고 상대적으로 집중되어 있지만 바람 저항 공기 흐름은 속도가 느리고 상대적으로 분산되어 있다는 사실에 기초하여 해당한 임펠러들을 잘 설계하여 에너지 변환 효율을 높일 수 있다(실시예로 고압 기체 엔진의 임펠러 날개는 작게 설계하고 바람 저항 엔진의 임펠러 날개는 크게 설계한다).
2) 필요에 따라 엔진의 동작 상태를 유연하게 변화시켜 불필요한 부하를 줄이고 에너지를 더욱 줄일 수 있다. 실시예로 본 발명의 복합식 바람-기체 엔진을 탑재한 자동차가 시동 단계에 있을 때는 자동차의 속도가 거의 영이거나 아주 작고 바람 저항이 매우 작기 때문에 바람 저항 엔진은 대체로 동작하지 않는데 이러한 상황에서는 고압 기체 엔진만을 이용하고 바람 저항 엔진은 일방향 클러치를 통하여 개방시켜 동작 상태로부터 분리시키고 고압 기체 엔진과 함께 회전하지 않게 함으로써 고압 기체 엔진의 부하를 줄일 수 있다. 자동차가 내리막길을 달릴 때에는 고압 기체 엔진이 동력을 생산할 필요가 없기 때문에 고압 기체 엔진은 일방향 클러치를 통하여 개방시켜 동작 상태로부터 분리시키고 바람 저항 엔진과 함께 회전하지 않게 함으로써 불필요한 에너지 소비를 줄이고 바람 저항 엔진이 받아들인 바람 에너지를 최대한으로 압축 기체로 변환하여 저장할 수 있다.
3. 바람 저항 엔진 안에 제 2 고압 기체 엔진을 더 설치하여 필요에 따라 제 1 고압 기체 엔진과 제 2 고압 기체 엔진을 동시에 사용할 수 있게 함으로써 자동차의 가속 성능과 출력을 크게 높일 수 있는데 이것은 대형 화물차나 경기용 자동차들에 적합하다.
4. 복합식 바람-기체 엔진에 제 1 고압 공기 압축기와 제 2 고압 공기 압축기, 불연속 공기 분사 장치를 설치하여 엔진에 서로 다른 출력 수요에 따라 압력이 서로 다른 두 가지 작업 기체를 공급할 수 있도록 하였다. 실시예로 제 2 고압 공기 압축기의 작동 압력을 제 1 고압 공기 압축기의 작동 압력보다 낮게 할 수 있는데 낮은 속도로 장시간 장거리 운행을 해야 할 때에는 불연속 공기 분사 장치를 통하여 고압 기체 엔진에 적은 양의 고압 기체를 불연속적으로 공급함으로써 상대적으로 에너지를 적게 소모하면서 동력 기계의 운행을 지속적으로 보장할 수 있다. 반대로 필요에 따라 제 2 고압 공기 압축기의 작동 압력을 제 1 고압 공기 압축기의 작동 압력보다 크게 하여 센 불연속 공기 분사 성능을 보장할 수 있다.
5. 복합식 바람-기체 엔진에 발전기와 축전지, 전동기를 설치하여
1) 차량의 필요한 전기 사용(조명, 음향 설비 동작 등)을 보장할 수 있으며
2) 아무 때나 축전지에 저장된 전기 에너지를 고압 기체로 변환하여 비상시에 사용하기 위한 자동차 동력을 보장할 수 있다.
6. 제 3 고압 공기 탱크와 감압 밸브를 설치하여 제 1 고압 공기 탱크와 제 2 고압 공기 탱크의 작동 압력이 설정값보다 낮아지면 감압 밸브를 통하여 자동으로 작업 기체를 보충함으로써 바람-기체 엔진의 안정한 작업 성능을 보장한다.
7. 감속 제동기가 있음으로 하여 제동 에너지를 제때에 회수하고 고부하 공기 압축기를 이용하여 압축 공기로 변환하여 저장함으로써 압축 공기의 소모량을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 복합식 바람-기체 엔진을 장비한 자동차 구조를 도시하는 평면도,
도 2는 도 1의 바람 저항 엔진의 우측면도,
도 3은 도 1의 A-A 단면도,
도 4는 도 1의 제 1 고압 기체 엔진의 구조를 개략적으로 확대하여 보여준 상세도,
도 5는 도 1의 제 1 고압 기체 엔진과 바람 저항 엔진 사이의 구동 관계를 개략적으로 확대하여 보여준 확대도,
도 6은 도 3의 일방향 클러치의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 도 6의 일방향 클러치의 내부 바퀴가 잠금 상태에 있을 때의 클러치 구조를 개략적으로 도시하는 도면,
도 8은 도 1의 공기 분사 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 도면,
도 9는 제동기의 구조를 개략적으로 도시하는 도면,
도 10은 도 9의 제동 기판과 전동 장치 사이의 맞물림 상태를 개략적으로 도시하는 도면,
도 11은 복합식 바람-기체 엔진을 장비한 또 다른 자동차의 구조를 도시하는 도면.
본 발명을 도면들과 구현 방안들을 참고하면서 아래에서 구체적으로 설명한다.
실시예 1:
도 1에 도시된 바와 같이 복합식 바람-기체 엔진을 이용한 자동차는 차체(31), 복합식 바람-기체 엔진, 변속기(15), 구동축(1), 구동축의 반-축(49)과 차바퀴(5)로 구성된다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 복합식 바람-기체 엔진은 제 1 고압 기체 엔진(20), 바람 저항 엔진(22), 소치차(53), 좌측 동력 출력축(21), 우측 동력 출력축(29), 반전 바퀴(26), 기본 동력 출력축(91), 체인(24), 기체 공급 시스템 및 고압 기체 재생 시스템으로 구성된다. 두 개의 바람 저항 엔진(22)은 좌우에 대칭으로 배치된다.
도 1, 도 3, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 구조가 꼭 같은 세 개의 제 1 고압 기체 엔진(20)이 좌우에 있는 바람 저항 엔진(22)의 케이싱에 각각 대칭으로 고정되어 있다. 실시예로 좌측의 바람 저항 엔진(22)에 고정된 제 1 고압 기체 엔진(20)은 제 1 임펠러 챔버(63), 제 1 임펠러(57), 일방향 클러치(55), 제 1 공기 분사 노즐(19a) 및 제 3 공기 분사 노즐(19b)로 구성된다. 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 일방향 클러치(52)의 구조는 외부 바퀴(65), 내부 바퀴(66), 쐐기(67), 챔버(651) 및 스프링(69)으로 구성된다. 외부 바퀴(65)에 고정되는 챔버(651)는 스프링(69)과 지지축(68)에 의하여 쐐기(67)가 원형의 내부 및 외부 바퀴(65) 사이에 배치된다. 외부 바퀴(65)가 움직이지 않을 때 내부 바퀴(66)는 자유롭게 회전할 수 있고 이것들 사이에는 동력 전달이 전혀 진행되지 않으며(도 6) 외부 바퀴(65)가 시계방향을 따라 회전할 때에는 원심력의 작용에 의하여 쐐기(67) 가 내부 바퀴(66)에 걸려(도 7) 내부 바퀴(66)가 외부 바퀴(65)와 함께 회전하게 된다. 외부 바퀴(65)가 멈추면 스프링(69)의 탄성력의 작용에 의해 쐐기(67)와 내부 바퀴(66) 사이의 잠금 상태가 풀린다. 제 1 임펠러 챔버(63)의 케이싱 주위에 교차로 공기 분사 구멍(58)과 배기 구멍(61)이 설치되어 있으며 제 1 임펠러(57)에 고압 기체가 분사되는 면적이 갑자기 확장되도록 공기 분사 구멍(58) 안의 제 1 임펠러 챔버(63)와 가까운 안쪽면에 급격히 확장된 공기 분사 슬롯(59)이 형성되어 있다. 제 1 공기 분사 노즐(19a)과 제 3 공기 분사 노즐(19b)은 각각 공기 분사 구멍(58)에 설치되어 있고 제 1 공기 분사 노즐(19a)과 제 3 공기 분사 노즐(19b)은 개개의 공기 분사 구멍(58)을 통하여 제 1 임펠러 챔버(63) 안으로 고압 기체를 분사하는데 제 1 공기 분사 노즐(19a)은 제 1 임펠러 챔버(63) 안으로 연속적으로 고압 기체를 분사하며 제 3 공기 분사 노즐(19b)은 제 1 임펠러 챔버(63)안으로 불연속적으로 고압 기체를 분사한다. 제 1 임펠러 챔버(63) 안의 제 1 임펠러(57)는 일방향 클러치(52)의 외부 바퀴(65)에 고정되며 제 1 축(201)은 일방향 클러치(52)의 내부 바퀴(66)에 든든히 고정된다. 제 1 축(201)에 소치차(53)가 고정되어 소치차(53)를 통하여 제 1 임펠러(57)의 회전에서 발생하는 1차 동력이 좌측 동력 출력축(21)에 고정된 변속 바퀴(54)에 전달된다.
도 1 내지 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 바람 저항 엔진(22)은 제 2 임펠러 챔버(221), 제 2 임펠러(222) 및 제 2 고압 기체 엔진(223)으로 구성되는데 여기서 제 2 고압 기체 엔진(223)은 제 3 임펠러 챔버(2231), 제 3 임펠러(2232), 제 2 공기 분사 노즐(18a) 및 제 4 공기 분사 노즐(18b)로 구성된다. 제 3 임펠러 챔 버(2231)와 제 2 임펠러 챔버(221)는 상대적으로 독립적이며 같은 바람 저항 엔진(22)의 케이싱 안에 들어 있다. 제 2 임펠러 챔버(221)에는 외부의 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구(51)와 기체를 배출하는 배기구(103)가 설치되어 있으며 제 3 임펠러 챔버(2231)에는 제 1 고압 기체 엔진(20)의 제 1 임펠러 챔버(63)에 있는 공기 분사 구멍(58) 및 배기 구멍(61)과 유사한 공기 분사 구멍과 배기 구멍이 있다. 제 2 공기 분사 노즐(18a)과 제 4 공기 분사 노즐(18b)은 제 2 고압 기체 엔진(223)의 케이싱에 설치되며 제 2 공기 분사 노즐(18a)과 제 4 공기 분사 노즐(18b)은 개개의 공기 분사 구멍을 통하여 제 3 임펠러 챔버(2231) 안으로 고압 기체를 분사하는데 제 2 공기 분사 노즐(18a)은 제 3 임펠러 챔버(2231) 안으로 연속적으로 고압 공기를 분사하며 제 4 공기 분사 노즐(18b)은 제 3 임펠러 챔버(2231) 안으로 불연속적으로 고압 기체를 분사한다. 제 2 임펠러(222)와 제 3 임펠러(2232)는 하나로 통합되어 있는데 그 한쪽 단부는 축에 의하여 제 2 임펠러 챔버(221)의 내벽에 지지되어 있으며 다른쪽 단부는 일방향 클러치(55)의 외부 바퀴(65)에 설치되어 있다. 일방향 클러치(55)의 내부 바퀴(66)는 좌측 동력 출력축(21)에 고정되어 있으며 일방향 클러치(55)와 일방향 클러치(52)는 같은 구조로 되어 있다. 외측 개구는 크고 내측 개구는 작은 나팔형 공기 도관(27)의 내측 개구는 바람 저항 엔진(22)의 공기 흡입구(51a, 51b)에 든든히 연결되어 있고 나팔형 공기 도관(27)의 외측 개구는 바람 저항이 가장 큰 차체(31)의 정면에 설치된다. 받아들인 바람 저항 공기 흐름은 나팔형 공기 도관(27a, 27b)을 통하여 제 2 임펠러 챔버(221)안으로 안내되어 제 2 임펠러(222)를 회전시켜 보조 동력을 생산한다. 제 2 임펠러(222)에서 생산된 보조 동력과 제 3 임펠러(2232)에서 생산된 두 번째 1차 동력은 일방향 클러치(55)를 통하여 좌측 동력 출력축(21)에 출력된다. 바람 저항 엔진(22)이 동력을 출력하지 않는 시동 단계에서 제 1 고압 기체 엔진(20)이 좌측 동력 출력축(21)을 구동시킨다 해도 일방향 클러치(55)의 일방향 구동 작용에 의하여 바람 저항 엔진(22)은 좌측 동력 출력축(21)과 함께 회전하지 않으며 따라서 제 1 고압 기체 엔진(20)의 시동 부하를 줄여준다.
체인(24)을 이용하여 좌, 우측 동력 출력축(21, 29)으로부터 동력을 출력하기 위하여 우측 동력 출력축(29)의 변속 바퀴(54)의 옆에 반전 바퀴(26)를 설치하며 변속 바퀴(54)는 출력된 동력을 반전 바퀴(26)로 전송한다. 치차(25)가 전동변속기(15)의 1차 동력축(91)에 고정되어 있고 체인(24)에 의해 변속 바퀴(54), 반전 바퀴(26)와 치차(25)를 구동시켜 좌, 우측 동력 출력축（21, 29)에서 출력되는 동력이 1차 동력축(91)으로 전달되고 계속해서 변속기(15)를 거쳐 구동축(1)에 전달된다. 구동축(1)은 반-축(49)과 연결되어 있고 반-축(49)이 차체(31)를 지지하는 차바퀴(5)를 구동시켜 회전시킨다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 기체 공급 시스템은 제 1 기체 공급 시스템, 제 2 기체 공급 시스템, 제 3 기체 공급 시스템 및 제 4 기체 공급 시스템으로 구성된다.
제 1 기체 공급 시스템은 제 1 고압 공기 탱크(9a), 제 1 밸브(42) 및 제 1 분배기(40)로 구성되는데 제 1 고압 공기 탱크(9a)의 하나의 출구는 제 1 밸브(42)를 통하여 제 1 분배기(40)에 연결되며 제 1 분배기(40)의 다중 출력의 각각은 제 1 고압 기체 엔진(20)의 케이싱에 설치된 대응하는 제 1 공기 분사 노즐(19a)에 연결되어 제 1 임펠러 챔버(63)에 연속적으로 고압 기체를 공급한다.
제 2 기체 공급 시스템은 제 1 고압 공기 탱크(9a), 제 2 밸브(45) 및 제 2 분배기(44)로 구성되는데 제 1 고압 공기 탱크(9a)의 다른 하나의 출구가 제 2 밸브(45)를 통하여 제 2 분배기(44)에 연결되고 제 2 분배기(44)의 다중 출력의 각각은 제 2 고압 기체 엔진(223)의 케이싱에 설치된 대응하는 제 2 공기 분사 노즐(18a)에 연결되며 제 2 공기 분사 노즐(18a)은 제 3 임펠러 챔버(2231)에 연속적으로 고압 기체를 제공한다.
제 3 기체 공급 시스템은 제 2 고압 공기 탱크(9b), 제 3 밸브(12), 불연속 공기 분사 장치(13), 제 3 공기 분사 노즐(19b) 및 제 4 공기 분사 노즐(18b)로 구성된다. 공기 분사 장치(13)의 작용은 연속적으로 입력된 기체를 불연속적인 다중 출력 기체로 변환하는 것이다. 도 8에 도시된 것과 같이 공기 분사 장치(13)의 내부 구조는 여러 개의 분배 조절기(131)와 캠축(74)으로 되어 있는데 매개 분배 조절기(131)는 밸브(72), 밸브축(93), 밸브 구멍(92) 및 탄성 복귀장치(94)로 구성된다. 밸브축(93)의 전방 단부는 밸브(72)에 고정되고 밸브축(93)의 후방부는 글랜드(95)를 통하여 윤활유 챔버(75)에 잠기는데 밸브축이 탄성 복귀장치(94)에 둘러싸여 이 탄성 복귀장치에 연결된다. 밸브축(93)의 후방 단부에는 챔버(930) 및 기름통로(70)가 있다. 캠축(74)에는 일정한 간격으로 밸브축(93)을 구동시키는 한조의 캠(73)이 구비되어 있으며 윤활유는 기름통로(70)를 통하여 챔버(930) 안으로 흘러든다. 챔버(930)안에는 회전구(71)가 설치되며 윤활유의 작용에 의해 회전 구(71)와 캠축(74)에 설치된 캠(73) 및 챔버(930) 사이의 마찰력은 크게 감소된다. 밸브축(93)의 후방 단부에 설치된 회전구(71)가 캠(73)에 밀리면 밸브축(93) 및 밸브(72)가 위로 이동하여 밸브 구멍(92)을 열며 회전구(71)가 캠(73)에 밀리지 않으면 밸브축(93) 및 밸브(72)는 탄성력의 작용하에서 원래의 상태로 되돌아가고 밸브(72)가 밸브 구멍(92)을 막는다. 동작기간에 좌측 동력 출력축(21)에서 출력된 동력은 원추치차(90), 제 2 구동축(96), 원추치차(14)를 통하여 캠축(74)을 구동하여 회전시킨다. 캠축(74)에 설치된 매개 캠(73)을 통하여 불연속적으로 밸브축(93)의 후방 단부에 있는 회전구(71)를 밀어 주기적으로 밸브 구멍(92)을 열고 닫는다. 제 3 밸브(12)가 개방되면 공기 분사 장치(13)를 통하여 불연속적으로 분사되는 고압 기체가 나온다. 제 2 고압 공기 탱크(9b)의 출구는 제 3 밸브(12)를 통하여 공기 분사 장치(13)에 연결된다. 제 3 공기 분사 노즐(19b)은 제 1 임펠러 챔버(63)의 케이싱에 설치되고 제 4 공기 분사 노즐(18b)은 제 3 임펠러 챔버(2231)의 케이싱에 설치되어 있다. 공기 분사 장치(13)로부터 다중 통로로 출력되는 불연속 고압 기체는 제 3 공기 분사 노즐(19b)을 통하여 제 1 고압 기체 엔진(20)에 분사되고, 제 4 공기 분사 노즐(18b)을 통하여 제 2 고압 기체 엔진(223)에 분사되어 동력을 생산한다. 낮은 속도로 장거리, 장시간 운행이 요구될 때 불연속 공기 분사 장치(13)를 통하여 제 1 고압 기체 엔진(20)과 제 2 고압 기체 엔진(223)에 적은 양의 고압 기체를 불연속적으로 공급하기만 하면 되며 따라서 상대적으로 적은 에너지를 소모하면서 동력 기계를 지속적으로 가동시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 세 개의 밸브들을 편리하게 조종하기 위하여 밸브 조절페달(35)이 설치되어 있다. 페달(35)을 통하여 대응되는 운전스위치(351)를 작동시켜 매개 밸브(42, 44, 12)를 조종함으로써 제 1 내지 제 3 기체 공급 시스템을 조종한다.
언급할 것은 서로 다른 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b)를 설치함으로써 필요에 따라 서로 다른 두 가지 작동 압력을 공급하여 자동차의 시동 및 가속 성능을 개선할 수 있다는 것이다. 실시예로 제 2 고압 공기 탱크(9b)의 작동 압력을 높임으로써 엔진의 불연속 기체 분사 능력을 높일 수 있다.
작업 동안에 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b)가 고압 기체를 계속 소모한다는 것을 고려하면 작동 압력이 점차적으로 떨어질 것이며 이것은 복합식 바람-기체 엔진의 작업 성능에 직접적인 영향을 준다. 이 때문에 본 발명에서는 제 4 기체 공급 시스템을 제공하고 제 4 기체 공급 시스템을 통하여 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b)에 일정한 작동 압력을 보장함으로써 바람-기체 엔진의 안정한 작업 성능을 담보한다.
제 4 기체 공급 시스템은 제 3 고압 공기 탱크(50), 제 1 감압 밸브(2b) 및 제 2 감압 밸브(2a)로 구성된다. 제 3 고압 공기 탱크(50)에 저장된 고압 기체의 압력은 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b)의 작업 기체의 압력보다 훨씬 높다. 제 3 고압 공기 탱크(50)의 고압 기체는 제 1 감압 밸브(2b)를 통하여 제 1 고압 공기 탱크(9a)에 투입되고 제 2 감압 밸브(2a)를 통하여 제 2 고압 공기 탱크(9b)에 투입된다. 제 3 고압 공기 탱크(50)와 감압 밸브(2a, 2b)에 의하여 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b)의 작동 압력이 설정값보다 낮으면 감압 밸브(2a, 2b)를 통하여 자동으로 작업 기체를 보충하여 바람-기체 엔진의 안정한 작업 성능을 담보한다.
도 1에서 도시된 바와 같이 고압 기체 재생 시스템은 제 1 고압 기체 재생 시스템, 제 2 고압 기체 재생 시스템, 제 3 고압 기체 재생 시스템 및 제 4 고압 기체 재생 시스템으로 구성된다.
제 1 고압 기체 재생 시스템은 제 1 공기 압축기(41) 및 제 1 구동 장치(96)로 구성되는데 변속기(15)에서 출력되는 동력은 제 1 구동 장치(96)를 통하여 제 1 공기 압축기(41)를 구동시키며 제 1 공기 압축기(41)에서 발생된 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크(50)에 저장된다.
도 1, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 고압 기체 재생 시스템은 좌우에 대칭으로 배치된 감속 제동기들과 고부하 공기 압축기들(4a, 4b)로 구성된다. 감속 제동기의 작용은 자동차가 앞으로 운행하는 관성 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하여 회전 운동 에너지를 이용하여 고부하 공기 압축기를 동작시킴으로써 회전 운동 에너지를 압축 공기 형태로 변환시킨 에너지를 저장하는 것이다. 실시예로 바퀴(5)의 좌측안에 있는 제 2 고압 기체 재생 시스템을 아래에서 설명한다. 제동기(6)는 내부 고리형 톱니바퀴(104)가 고정되어 있는 제동 디스크(83), 외부 고리형 톱니바퀴(97)가 달린 전동 장치(87), 구동 디스크(79), 종동 디스크(80), 제 1 베어링(88), 제 2 베어링(89), 지지판(86) 및 클러치로 구성된다. 내부 고리형 톱니바퀴(104)가 고정되어 있는 제동 디스크(83)는 차바퀴(5)와 동축으로 고정되어 있다. 제 1 베어링(88)은 구동축의 반-축(49)에 설치되어 있고 지 지판(86)은 제 1 베어링(88)에 고정되어 있으며 제 2 베어링(89)은 지지판(86)에 고정되어 있다. 외부 고리형 톱니바퀴(97)가 달린 전동 장치(87)는 구동축(79a)을 통하여 구동 디스크(79)에 든든히 연결되어 있고 구동축(79a)은 제 2 베어링(89)에 의해 받쳐져 있다. 내부 고리형 톱니바퀴(97)가 달린 전동 장치(87)는 제 2 베어링(89)의 안쪽에 위치하고 있으며 전구동 장치(87)의 외부 고리형 톱니바퀴(97)와 제동 디스크(83)의 내부 고리형 톱니바퀴(104)가 맞물려 있다. 구동 디스크(79)는 제 2 베어링(89)의 바깥쪽에 위치하고 있다. 차바퀴(5)에 고정된 제동 디스크(83)가 회전할 때 치차 맞물림을 통하여 전동 장치(87)를 구동시키는데 전동 장치(87)와 같은 축을 따라 회전하도록 구동 디스크(79)도 구동시킨다. 구동 디스크(79)와 마주하도록 설치된 종동 디스크(80)는 클러치에 밀려 앞뒤로 이동한다. 클러치는 페달(78), 기본 유압 펌프(82) 및 작동 유압 펌프(81)로 구성된다. 기본 유압 펌프(82)는 페달(78)로 조종한다. 기본 유압 펌프(82)의 출력이 작동 유압 펌프(81)를 조종하며 작동 유압 펌프(81)가 종동 디스크(80)를 밀어 앞뒤로 이동시킨다. 종동 디스크(80)는 축(6)의 한쪽 단부에 고정되어 축(6)의 다른쪽 단부를 통하여 고부하 공기 압축기(4a)를 구동시킨다. 고부하 공기 압축기(4a)에서 생긴 고압 기체는 제 3 고압 공기 탱크(50)에 투입되어 저장된다.
페달(78)의 작업 행정은 감속 제동 증압 행정(77)과 감속 제동 행정(76)으로 구분된다. 감속이 필요할 때 페달(78)을 감속 제동 증압 행정(77)위치까지 밟으면 페달(78)을 통하여 기본 유압 펌프(82)를 구동하고 기본 유압 펌프(82)는 작동 유압 펌프(81)를 구동하며 작동 유압 펌프(81)는 종동 디스크(80)를 밀어 구동 디스 크(79)와 맞물리게 한다. 결과적으로 구동 디스크(79)가 회전할 때 종동 디스크(80)가 구동되어 회전하면서 고부하 공기 압축기(4a)를 동작시킴으로써 제동될 때의 관성에너지를 고압 기체로 변환시켜 공기 저장 탱크(50)에 공급하여 저장한다. 제동이 필요할 때에는 페달(78)을 감속 제동 행정(76) 위치까지 밟아 페달(78)을 통하여 기본 유압 펌프(82)를 구동시켜 작동 유압 펌프(81)를 동작시키면서 동시에 작동 유압 펌프(85)도 동작시킨다. 한편으로 제 2 고압 기체 재생 시스템을 통하여 계속 감속 제동 중압을 진행하면서 다른 한편으로 동시에 작동 유압 펌프(85)를 통하여 제동판(84)을 밀어 신속히 제동한다.
제 3 고압 기체 재생 시스템은 좌우측 발전기(23a, 23b), 축전지(10), 전동기(7) 및 제 3 공기 압축기(8)로 구성된다. 좌우측의 바람 저항 엔진의 출력은 전동 벨트(28a, 28b)를 통하여 발전기(23a, 23b)를 돌리고 발전기(23a, 23b)에서 나오는 전기 에너지는 축전지(10)에 저장된다. 축전지(10)의 출력은 전동기(7)에 연결되고 전동기(7)가 제 3 공기 압축기(8)를 동작시키며 제 3 공기 압축기(8)에서 생긴 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크(50)에 저장된다.
제 4 고압 기체 재생 시스템은 제 4 공기 압축기(39)와 제 4 구동 장치로 구성되는데 제 4 구동 장치는 원추치차(99), 구동축(100), 원추치차(101), 구동축(101)으로 구성된다. 우측 동력 출력축(29)의 출력이 원추치차(99), 구동축(100), 원추치차(101) 및 구동축(101)을 통하여 제 4 공기 압축기(39)를 구동시키며 제 4 공기 압축기(39)에서 생긴 압축 공기는 제 1 고압 공기 탱크(9a)에 저장된다.
언급할 것은 해당 분야의 전문가들에게 있어서 임의의 고압 기체 재생 시스템에서 재생된 고압 기체를 임의의 공기 저장 탱크에 저장시킬 수 있다는 것은 자명한 일이라는 것이다. 그러나 제 1 고압 공기 탱크(9a)와 제 2 고압 공기 탱크(9b) 안의 고압 기체의 작동 압력을 상대적으로 안정하게 유지하고 재생 고압 기체의 투입으로 하여 작동 압력이 변하지 않게 하며 엔진의 성능에 영향을 미치지 않도록 하기 위하여서는 재생 고압 기체를 제 3 고압 공기 탱크(50)에 투입하여 저장하는 것이 보다 더 좋다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 아래에서 자동차의 시동, 운행 및 제동 과정에 대하여 간단히 설명한다.
시동 단계에서 밸브 페달(35)을 제 1 밸브(42)의 작업 행정까지 밟아 제 1 밸브(42)를 개방하면 제 1 기체 공급 시스템을 통하여 매개 제 1 고압 기체 엔진(20)에 고압 기체를 연속적으로 분사한다. 제 1 고압 기체 엔진(20)에 의하여 동력이 보장되어 순차적으로 일방향 클러치(52), 소치차(53), 변속 바퀴(54), 좌우측 동력 출력축(21, 29), 체인(24), 치차(25), 기본 동력축(91), 변속기(15)를 통하여 구동축(1)이 구동되고 이어 구동축의 반-축(49)을 통하여 차바퀴(5)를 회전시킨다. 우의 과정에서는 바람 저항이 아주 작기 때문에 바람 저항 엔진(22)은 동력을 전혀 내보내지 않으며 또한 일방향 클러치(55)의 일방향 구동작용으로 하여 바람 저항 엔진(22)은 좌측 동력 출력축(21)과 함께 회전하지 않는다. 시동할 때 동력이 부족하면 제 2 밸브(45)를 더 개방하여 제 2 기체 공급 시스템을 통하여 바람 저항 엔진(22)안의 제 2 고압 기체 엔진(223)을 가동시킬 수 있다. 제 1 고압 기 체 엔진(20)과 제 2 고압 기체 엔진(223)에서 나오는 동력으로 자동차의 시동성능을 개선할 수 있다.
자동차가 일정한 속도로 운행하면 자동차에 부딪히는 외부 바람 저항 공기 흐름을 바람 저항 공기 흐름 공기 흡입구(51)를 통하여 받아 제 2 임펠러(222)를 회전시켜 보조 동력을 얻는다. 이때 고압 기체 엔진(20)과 바람 저항 엔진(22)이 함께 자동차에 대한 동력을 보장한다.
자동차에 동력이 필요하지 않을 때 실시예로 자동차가 내리막길로 달릴 때나 혹은 미끄럼운행을 할 때에는 제 1 고압 기체 재생 시스템, 제 2 고압 기체 재생 시스템 및 제 3 고압 기체 재생 시스템을 가동시켜 여분의 바람 저항 공기 흐름을 제때에 회수하여 재생 고압 기체로 변환시킨 후 공기 저장 탱크에 저장하여 사용할 수 있다.
자동차를 감속시켜 제동할 때에는 제 2 고압 기체 재생 시스템을 가동시킨다. 감속제동할 때 자동차가 달릴 때 가지고 있는 관성 운동 에너지를 회전 운동 에너지로 변환시기고 이 회전 운동 에너지로 고부하 공기 압축기(4a, 4b)를 동작시켜 제동 에너지를 압축 공기로 변환하여 저장한다. 본 방안은 압축 공기의 소모를 크게 줄일 수 있으며 특히 도시에서 교통이 마비되고 감속과 제동을 자주 진행할 때 더욱 적합하다.
실시예 2:
또 다른 복합식 바람-기체 엔진을 이용한 자동차를 도 11에 보여준다. 이 실시예는 실시예 1과 다음과 같은 점에서 다르다. 이 실시예의 고압 기체 엔 진(20)과 바람 저항 엔진(22)은 수평으로 설치되어 있으나 실시예 1의 고압 기체 엔진(20)과 바람 저항 엔진(22)은 수직으로 설치되어 있다. 즉 이 실시예에서는 고압 기체 엔진(20)과 바람 저항 엔진(22)의 축은 수평 상태이지만 실시예 1에서는 고압 기체 엔진(20)과 바람 저항 엔진(22)의 축이 수직 상태이다. 이 때문에 이 실시예에서 좌측 동력 출력축(21)과 우측 동력 출력축(29)은 하나로 통합되어 동축으로 회전하며 반전 바퀴와 체인으로 구동시킬 필요가 없다. 또한, 좌우측의 바람 저항 엔진(22)에 형성된 바람 저항 공기 흐름 공기 흡입구(51a, 51b) 사이의 간격이 비교적 크기 때문에 서로 분리된 2개의 나팔형 공기 도관(27a, 27b)이 요구되며 이 나팔형 공기 도관의 모양이 조금 다른데 공기 흡입구（51a, 51b)가 서로 가까이에 있기 때문에 실시예 1에서는 나팔형 공기 도관（27a, 27b)이 하나로 통합되어 있다. 그 밖의 구조는 실시예 1과 같다.

Claims (27)

  1. 바람-기체 엔진 조립체에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 고압 기체 엔진; 및
    적어도 하나의 바람 저항 엔진을 포함하며,
    제 1 고압 기체 엔진은 적어도 하나의 제 1 임펠러 챔버, 적어도 하나의 제 1 임펠러 및 적어도 하나의 제 1 공기 분사 노즐을 포함하며; 상기 임펠러 챔버에는 공기 분사 구멍과 배기 구멍이 제공되고; 상기 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 제 1 임펠러 챔버 내에 설치되며; 상기 공기 분사 구멍을 통하여 제 1 임펠러 챔버 내로 고압 기체를 분사하는 상기 제 1 공기 분사 노즐은 상기 제 1 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되고; 상기 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 1차 동력을 출력하며,
    상기 바람 저항 엔진은 적어도 하나의 제 2 임펠러 챔버 및 제 2 축을 통하여 제 2 임펠러 챔버 내에 설치되는 적어도 하나의 제 2 임펠러를 포함하며; 상기 제 2 임펠러 챔버의 케이싱에는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구와 기체를 배출하는 배기구가 있으며; 상기 제 2 임펠러 챔버로 들어온 바람 저항 공기 흐름이 제 2 임펠러를 회전시켜 제 2 축을 통하여 출력되는 보조 동력을 생산하는
    바람-기체 엔진 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바람 저항 엔진 내에 제 2 고압 기체 엔진이 더 제공되며,
    상기 제 2 고압 기체 엔진은,
    적어도 하나의 제 3 임펠러 챔버, 적어도 하나의 제 3 임펠러, 및 적어도 하나의 제 2 공기 분사 노즐을 포함하며,
    상기 제 3 임펠러 챔버 및 제 2 임펠러 챔버는 서로 독립적이고; 상기 제 3 임펠러는 제 3 임펠러 챔버 내로 연장되는 제 2 축을 따라 상기 제 3 임펠러 챔버 내에 설치되며; 상기 제 2 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버의 케이싱에 고정되고; 상기 제 2 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버 내에 고압 기체를 분사하여 제 3 임펠러를 회전시키며; 상기 제 2 임펠러 및 제 3 임펠러 양자에서 생산되는 동력은 제 2 축을 통하여 출력되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 일방향 클러치와 동력 출력축을 포함하며, 상기 바람 저항 엔진이 동력을 출력하지 않을 때 바람 저항 엔진의 임펠러가 동력 출력축과 함께 회전하지 않도록, 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 1 일방향 클러치를 통하여 동력 출력축을 구동시키는
    바람-기체 엔진 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 2 일방향 클러치를 포함하며, 상기 제 1 고압 기체 엔진이 동력을 출력하지 않을 때 제 1 고압 기체 엔진의 임펠러가 동력 출력축과 함께 회전하지 않도록, 제 1 고압 기체 엔진의 출력이 제 2 일방향 클러치를 구동하고, 제 2 일방향 클러치의 출력이 구동 장치를 통하여 동력 출력축을 구동하는
    바람-기체 엔진 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 기체 공급 시스템을 더 포함하며, 상기 제 1 기체 공급 시스템이 제 1 고압 공기 탱크, 제 1 밸브 및 제 1 분배기를 포함하고, 상기 제 1 고압 공기 탱크의 출력은 제 1 밸브를 통하여 제 1 분배기에 연결되며, 제 1 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 1 임펠러 챔버에 설치된 제 1 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 3 고압 공기 탱크 및 제 1 감압 밸브를 포함하는 제 4 기체 공급 시스템을 포함하며, 상기 제 3 고압 공기 탱크의 출력이 제 1 감압 밸브를 통하여 제 1 고압 공기 탱크에 투입되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 공기 압축기 및 제 1 구동 장치를 포함하는 제 1 고압 기체 재생 시스템을 포함하며, 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 1 구동 장치를 통하여 제 1 공기 압축기를 구동시키고, 제 1 공기 압축기에서 생산되는 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임펠러 챔버의 내측면에 제공되는 공기 분사 구멍이 급격히 확장된 공기 분사 슬롯인
    바람-기체 엔진 조립체.
  9. 제 2 항에 있어서,
    제 1 기체 공급 시스템 및 제 2 기체 공급 시스템을 포함하며, 상기 제 1 기체 공급 시스템은 제 1 고압 공기 탱크, 제 1 밸브 및 제 1 분배기를 포함하며, 상기 제 1 고압 공기 탱크의 하나의 출력은 제 1 밸브를 통하여 제 1 분배기에 연결되고, 제 1 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 1 임펠러 챔버에 설치된 제 1 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되며; 상기 제 2 기체 공급 시스템은 제 2 밸브 및 제 2 분배기를 포함하고; 상기 제 1 고압 공기 탱크의 다른 하나의 출구는 제 2 밸브를 통하여 제 2 분배기에 연결되며; 상기 제 2 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 3 임펠러 챔버에 설치된 제 2 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    제 2 고압 공기 탱크, 제 3 밸브, 불연속 공기 분사 장치, 제 3 공기 분사 노즐 및 제 4 공기 분사 노즐을 포함하는 제 3 기체 공급 시스템을 포함하며, 제 2 고압 공기 탱크의 출력은 제 3 밸브를 통하여 공기 분사 장치에 연결되며; 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 2 구동 장치를 통하여 공기 분사 장치를 구동시키고; 상기 제 3 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되며; 상기 제 4 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되고; 상기 공기 분사 장치에서 다중 통로로 출력되는 상기 불연속 고압 기체는 기체 흐름관을 통하여 각각 제 3 공기 분사 노즐 및 제 4 공기 분사 노즐에 대응하여 투입되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    제 3 고압 공기 탱크, 제 1 감압 밸브 및 제 2 감압 밸브를 포함하는 제 4 기체 공급 시스템을 포함하며, 상기 제 3 고압 공기 탱크의 출력은 제 1 감압 밸브를 통하여 제 1 고압 공기 탱크에, 제 2 감압 밸브를 통하여 제 2 고압 공기 탱크에 각각 투입되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 1 공기 압축기 및 제 1 구동 장치를 포함하는 제 1 고압 기체 재생 시스템을 포함하며, 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 1 구동 장치를 통하여 제 1 공기 압축기를 구동시키며 제 1 공기 압축기에서 생산되는 압축 공기가 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  13. 제 10 항에 있어서,
    발전기, 축전지, 전동기, 제 3 공기 압축기를 포함하는 제 3 고압 기체 재생 시스템을 포함하며, 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 3 구동 장치를 통하여 발전기를 구동시키고, 발전기에서 출력된 전기 에너지가 축전지에 저장되며, 축전지의 출력은 전동기에 연결되고, 전동기의 출력은 제 3 공기 압축기를 구동시키며, 제 3 공기 압축기에서 생산된 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    바람-기체 엔진 조립체.
  14. 차체, 변속기, 구동축, 차바퀴를 포함하는 자동차에 있어서,
    바람-기체 엔진 조립체를 더 포함하며,
    상기 바람-기체 엔진 조립체는,
    적어도 하나의 제 1 고압 기체 엔진; 및
    적어도 하나의 바람 저항 엔진을 포함하며,
    상기 제 1 고압 기체 엔진은 적어도 하나의 제 1 임펠러 챔버, 적어도 하나의 제 1 임펠러 및 적어도 하나의 제 1 공기 분사 노즐을 포함하며; 상기 임펠러 챔버에는 공기 분사 구멍 및 배기 구멍이 제공되고; 상기 제 1 임펠러는 제 1 축을 통하여 제 1 임펠러 챔버 내에 설치되며; 상기 공기 분사 구멍을 통하여 제 1 임펠러 챔버 내로 고압 기체를 분사하는 제 1 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버의 케이싱에 설치되고; 제 1 임펠러가 제 1 축을 통하여 1차 동력을 출력하며,
    상기 바람 저항 엔진은 적어도 하나의 제 2 임펠러 챔버 및 제 2 축을 통하여 제 2 임펠러 챔버 내에 설치된 적어도 하나의 제 2 임펠러를 포함하고; 제 2 임펠러 챔버의 케이싱에는 외부 바람 저항 공기 흐름을 받아들이는 공기 흡입구 및 기체를 배출하는 배기구가 제공되며; 상기 제 2 임펠러 챔버에 들어온 바람 저항 공기 흐름이 제 2 임펠러를 회전시켜 제 2 축을 통해 출력되는 보조 동력을 생산하며,
    상기 제 1 축과 제 2 축에서 출력되는 동력이 구동 장치를 통해서 변속기를 구동시키며 변속기의 출력이 차체를 지지하는 바퀴를 구동하는 구동축을 구동하는
    자동차.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 바람 저항 엔진 내에 제 2 고압 기체 엔진이 더 제공되며,
    상기 제 2 고압 기체 엔진은,
    적어도 하나의 제 3 임펠러 챔버,
    적어도 하나의 제 3 임펠러, 및
    적어도 하나의 제 2 공기 분사 노즐을 포함하며,
    상기 제 3 임펠러 챔버 및 제 2 임펠러 챔버는 서로 독립적이고; 상기 제 3 임펠러는 제 3 임펠러 챔버 내로 뻗어 있는 제 2 축을 통하여 제 3 임펠러 챔버 내에 설치되며; 상기 제 2 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버의 케이싱에 고정되고, 상기 제 3 임펠러 챔버 내에 고압 기체를 분사하여 제 3 임펠러를 회전시키는데 이용되며; 상기 제 2 임펠러와 제 3 임펠러 양자에서 나오는 동력은 제 2 축을 통하여 출력되는
    자동차.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 1 일방향 클러치 및 동력 출력축을 포함하며, 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 1 일방향 클러치를 통하여 동력 출력축을 구동시키는
    자동차.
  17. 제 14 항에 있어서,
    제 1 고압 공기 탱크, 제 1 밸브 및 제 1 분배기를 포함하는 제 1 기체 공급 시스템을 더 포함하며, 상기 제 1 고압 공기 탱크의 출력이 제 1 밸브를 통하여 제 1 분배기에 연결되고, 상기 제 1 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 1 임펠러 챔버에 설치된 제 1 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되는
    자동차.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 3 고압 공기 탱크 및 제 1 감압 밸브를 포함하는 제 4 기체 공급 시스템을 포함하며, 상기 제 3 고압 공기 탱크의 출력이 제 1 감압 밸브를 통하여 제 1 고압 공기 탱크에 입력되는
    자동차.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 공기 압축기 및 제 1 구동 장치를 포함하는 제 1 고압 기체 재생 시스템을 포함하며, 변속기에서 나온 동력이 제 1 구동 장치를 통하여 제 1 공기 압축기를 구동시키고, 제 1 공기 압축기에서 생산된 압축 공기가 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    자동차.
  20. 제 18 항에 있어서,
    좌우에 대칭으로 배치된 감압 제동기 및 고부하 공기 압축기를 포함하는 제 2 고압 기체 재생 시스템을 포함하며,
    상기 감속 제동기는 내부 고리형 톱니바퀴를 갖는 제동 디스크, 외부 고리형 톱니바퀴를 갖는 전동 장치, 구동 디스크, 종동 디스크, 제 1 베어링, 제 2 베어링, 지지판, 클러치를 포함하며; 상기 내부 고리형 톱니바퀴를 갖는 제동 디스크 및 차바퀴는 동축으로 고정되고; 구동축의 반-축(half-axle)에는 제 1 베어링이 설치되고 제 1 베어링에는 지지판이 고정되며 지지판에는 제 2 베어링이 고정되고; 상기 전동 장치는 제 2 베어링 상에 지지되는 구동축을 통하여 구동 디스크에 고정적으로 연결되며; 상기 전동 장치는 전동 장치의 외부 고리형 톱니바퀴와 제동 디스크의 내부 고리형 톱니바퀴가 맞물리도록 제 2 베어링의 내측에 위치되고; 바퀴에 고정되는 제동 디스크가 회전할 때 치차 맞물림을 통해, 상기 구동 디스크가 고정적으로 제공되는 전동 장치를 제동 디스크가 구동시키도록 상기 구동 디스크는 제 2 베어링의 바깥쪽에 배치되며; 상기 종동 디스크는 축의 한쪽 단부에 고정되고, 클러치 장치에 의하여 앞뒤로 이동하면서 축의 다른쪽 단부를 통하여 고부하 공기 압축기를 동작시키며; 상기 고부하 공기 압축기에서 발생한 고압 기체는 제 3 고압 공기 탱크에 투입되는
    자동차.
  21. 제 15 항에 있어서,
    제 1 기체 공급 시스템, 제 2 기체 공급 시스템 및 제 3 기체 공급 시스템을 포함하며,
    상기 제 1 기체 공급 시스템은 제 1 고압 공기 탱크, 제 1 밸브 및 제 1 분 배기를 포함하고, 제 1 고압 공기 탱크의 하나의 출력이 제 1 밸브를 통하여 제 1 분배기에 연결되고, 상기 제 1 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 1 임펠러 챔버에 설치된 제 1 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되며; 상기 제 2 기체 공급 시스템은 제 2 밸브 및 제 2 분배기를 포함하며, 상기 제 1 고압 공기 탱크의 다른 하나의 출구가 제 2 밸브를 통하여 제 2 분배기에 연결되고 상기 제 2 분배기의 다중 출력의 각각은 기체 흐름관을 통하여 제 3 임펠러 챔버에 설치된 제 2 공기 분사 노즐에 대응하여 연결되며; 상기 제 3 기체 공급 시스템은 제 2 고압 공기 탱크, 제 3 밸브, 불연속 공기 분사 장치, 제 3 공기 분사 노즐 및 제 4 공기 분사 노즐을 포함하며, 상기 제 2 고압 공기 탱크의 출력은 제 3 밸브를 통하여 공기 분사 장치에 연결되고 상기 바람 저항 엔진의 출력이 제 2 구동 장치를 통하여 공기 분사 장치를 구동시키며, 상기 제 3 공기 분사 노즐은 제 1 임펠러 챔버에 설치되고, 상기 제 4 공기 분사 노즐은 제 3 임펠러 챔버에 설치되며, 다중 통로 내 공기 분사 장치에 의해 출력되는 불연속 고압 기체는 기체 흐름관을 통하여 각각 제 3 공기 분사 노즐과 제 4 공기 분사 노즐에 대응하여 입력되는
    자동차.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제 3 고압 공기 탱크, 제 1 감압 밸브 및 제 2 감압 밸브를 포함하는 제 4 기체 공급 시스템을 포함하며, 상기 제 3 고압 공기 탱크의 출력은 제 1 감압 밸브를 통하여 제 1 고압 공기 탱크로, 그리고 제 2 감압 밸브를 통하여 제 2 고압 공 기 탱크로 각각 입력되는
    자동차.
  23. 제 22 항에 있어서,
    제 1 공기 압축기 및 제 1 구동 장치를 포함하는 제 1 고압 기체 재생 시스템을 포함하며, 상기 변속기로부터 출력되는 동력이 제 1 구동 장치를 통하여 제 1 공기 압축기를 구동시키고, 상기 제 1 공기 압축기에서 발생되는 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    자동차.
  24. 제 22 항에 있어서,
    좌우에 대칭으로 설치되는 감속 제동기 및 고부하 공기 압축기를 포함하는 제 2 고압 기체 재생 시스템을 포함하며,
    상기 감속 제동기는 내부 고리형 톱니바퀴를 갖는 제동 디스크, 외부 고리형 톱니바퀴를 갖는 전동 장치, 구동 디스크, 종동 디스크, 제 1 베어링, 제 2 베어링, 지지판 및 클러치를 포함하며; 내부 고리형 톱니바퀴를 갖는 제동 디스크 및 차바퀴는 동축으로 고정되고; 구동축의 반-축에는 제 1 베어링이 설치되고 제 1 베어링에는 지지판이 고정되며 지지판에 제 2 베어링이 고정되고; 전동 장치는 제 2 베어링 상에 지지되는 구동축을 통하여 구동 디스크에 고정적으로 연결되며, 전동 장치의 외부 고리형 톱니바퀴와 제동 디스크의 내부 고리형 톱니바퀴가 맞물리도록 전동 장치는 제 2 베어링의 내측에 위치하고 있고; 구동 디스크는 차바퀴에 고정된 제동 디스크가 회전할 때 치차 맞물림에 의하여 구동 디스크가 고정적으로 제공되는 전동 장치를 제동 디스크가 구동시키도록 제 2 베어링의 외측에 위치하고 있으며; 축의 한쪽 단부에 고정되는 종동 디스크는 클러치 장치에 의하여 앞뒤로 이동하면서 축의 다른쪽 단부를 통하여 고부하 공기 압축기를 동작시키며; 상기 고부하 공기 압축기에서 발생한 고압 기체는 제 3 고압 공기 탱크에 투입되는
    자동차.
  25. 제 23 항에 있어서,
    발전기, 축전지, 전동기 및 제 3 공기 압축기를 포함하는 제 3 고압 기체 재생 시스템을 포함하며,
    상기 바람 저항 엔진에서 출력된 동력은 제 3 구동 장치를 통하여 발전기를 구동시키고, 발전기에서 출력된 전기 에너지는 축전지에 저장되며, 축전지의 출력은 전동기에 연결되고, 전동기의 출력은 제 3 공기 압축기를 구동시키며, 제 3 공기 압축기에서 발생한 압축 공기는 제 3 고압 공기 탱크에 저장되는
    자동차.
  26. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 임펠러 챔버의 내측면에 제공되는 공기 분사 구멍이 급격히 확장된 공기 분사 슬롯인
    바람-기체 엔진 조립체.
  27. 제 14 항에 있어서,
    큰 외측 개구 및 작은 내측 개구를 갖는 나팔형 공기 도관을 더 포함하며, 상기 나팔형 공기 도관의 내측 개구는 바람 저항 엔진의 공기 흡입구에 고정적으로 연결되고, 외부로부터 수용된 바람 저항 공기 흐름이 상기 나팔형 공기 도관을 통하여 제 2 임펠러 챔버 내로 안내되며, 2개의 바람 저항 엔진이 좌측 및 우측에 대칭으로 배치되고; 상기 바람 저항 엔진 각각의 케이싱에 상기 제 1 고압 기체 엔진 중 적어도 하나가 고정되는
    바람-기체 엔진 조립체.
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