KR20100132905A - 2행정 외연 열기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부의 가압수단과 열원으로부터 가압 및 가열된 열매체를 이용하여 운동에너지를 얻는 2행정 외연 열기관에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외부로부터 가압, 가열된 작동유체를 이용하여 실린더 내에서 피스톤을 왕복동시킴에 의해 동력을 얻도록 하되, 크랭크축과 연동되는 캠축과 상기 캠축에 축설된 흡기캠 및 배기캠에 의해 작동되는 흡기밸브 및 배기밸브를 실린더헤드부에 구비하는 한편, 흡기밸브는 밸브시트가 위에서 아래로 하강하면서 실린더흡기구를 폐쇄토록 한 하향폐쇄방식이고, 배기밸브는 밸브시트가 아래에서 위로 상승하면서 실린더배기구를 폐쇄토록 한 상향폐쇄방식의 구조를 갖도록 함으로써, 간단한 구조를 가지면서도 보다 효과적인 동력의 수득이 가능한 2행정 외연 열기관에 관한 것이다.

열기관, 2행정, 흡기밸브, 배기밸브

Description

2행정 외연 열기관 {Two-stroke external combustion heat engine}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 개략적 사시도

도 2는 도 1에서 캠축피동기어와 캠축구동기어를 제거한 상태를 도시한 사시도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 흡기밸브 링크체를 도시한 사시도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 배기밸브 링크체를 도시한 사시도

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 실린더헤드 상면을 도시한 사시도

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 흡기행정, 단열팽창단계 및 배기행정의 일 상태를 도시한 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 실린더헤드 2: 실린더

3: 피스톤 4: 커넥팅로드

5: 크랭크축 6: 주흡기구

7: 주배기구 8: 실린더흡기구

9: 실린더배기구 10: 흡기밸브

11: 배기밸브 12: 크랭크케이스

13: 밸런스웨이트 20: 캠축구동기어

30: 캠축피동기어 40: 캠축

41: 흡기캠 42: 배기캠

43: 흡기캠봉 44: 배기캠봉

50: 흡기밸브링크체 51: 흡기링크체고정브라켓

52: 흡기밸브구동링크 53: 흡기밸브피동링크

54: 링크핀 55: 탄성수단

60: 배기밸브링크체 61: 배기링크체고정브라켓

62: 배기밸브링크

101: 흡기밸브스템 102: 흡기밸브시트

103: 상부걸림턱 104: 하부걸림턱

105: 흡기스프링 111: 배기밸브스템

112: 배기밸브시트 113: 탄지턱

114: 캡 115: 배기스프링

121: 발열부 521, 523, 621: 고정핀

522, 622 : 탄접공 531: 계지공

본 발명은 외부의 가압수단과 열원으로부터 가압 및 가열된 열매체를 이용하여 운동에너지를 얻는 2행정 외연 열기관에 관한 것으로, 외부로부터 가압, 가열된 작동유체를 이용하여 실린더 내에서 피스톤을 왕복동시킴에 의해 동력을 얻도록 하되, 크랭크축과 연동되는 캠축과 상기 캠축에 축설된 흡기캠 및 배기캠에 의해 작동되는 흡기밸브 및 배기밸브를 실린더헤드부에 구비하는 한편, 흡기밸브는 밸브시트가 위에서 아래로 하강하면서 실린더흡기구를 폐쇄토록 한 하향폐쇄방식이고, 배기밸브는 밸브시트가 아래에서 위로 상승하면서 실린더배기구를 폐쇄토록 한 상향폐쇄방식의 구조를 갖도록 함으로써, 전체적으로 간단한 구조를 가지면서도 보다 효과적인 동력의 수득이 가능한 2행정 외연 열기관에 관한 것이다.

일반적으로 기관(engin)은 열에너지를 기계적인 일로 바꿈으로써 동력을 발생시키는 장치로서, 크게 보일러 또는 가열기의 전열면을 통해 가열된 물과 기체와 같은 작동유체에 의해 동력을 일으키도록 한 외연 열기관과, 가솔린, 경유, 가스와 같은 연료가 기관의 내부에서 연소되어 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸도록 한 내연기관으로 대별된다.

특히, 외연기관은 터빈형과 피스톤형으로 대별되며, 이러한 외연기관은 통상 저온, 저압의 작동유체를 펌프나 컴프레서와 같은 압축기에 의해 저온, 고압 상태로 만들고 이를 다시 보일러나 가열기에 의해 가열하여 고온, 고압 상태로 만든 후, 이 고온, 고압 상태의 작동유체를 이용, 기관 내에서 터빈을 돌리거나 피스톤을 왕복운동 시키며, 기관을 빠져 나온 작동유체는 중온, 저압 상태에서 냉각기를 거쳐 다시 저온, 저압상태로 되게 된다.

종래 널리 이용되고 있는 대표적인 외연 기관의 대표적 예인 증기터빈은 블레이드 방식을 이용하여 회전에너지를 얻으므로 증기의 조건을 잘 맞추어야 하고 또 정밀한 블레이드 가공을 필요로 하므로 고가이어 중, 소규모용 기관으로는 적합하지 않은 반면, 소규모의 외연 열기관으로 널리 알려진 Stirling 기관은 중량당 출력이 기존 내연기관에 비하여 1/10 정도이고 구조가 복잡하며 고가로서 경제성이 없어 상용화되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 화석연료를 주로 사용하는 내연기관의 경우에는 중량과 부피가 적어 소규모에 적합하고 열효율이 높은 장점이 있으나, 사용연료에 제한이 있고 공해 발생이 크다는 단점이 있다.

본 발명의 2행정 외연 열기관은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 외부로부터 가압, 가열된 작동유체를 이용하여 실린더 내에서 피스톤을 왕복동시킴에 의해 동력을 얻도록 하되, 크랭크축과 연동되는 캠축과 상기 캠축에 축설된 흡기캠 및 배기캠에 의해 작동되는 흡기밸브 및 배기밸브를 실린더 헤드부에 구비한 구조를 취함으로써, 비교적 간단한 구조를 가지면서도 외연기관과 내연기관의 장점을 모두 갖추어 보다 효과적인 동력의 수득이 가능한 2행정 외연 열기관을 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 개략적 사시도이고, 도 2는 도 1에서 캠축피동기어와 캠축구동기어를 제거한 상태를 도시한 사시도이며, 도 3과 도 4는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 흡기밸브링크체와 배기밸브링크체를 도시한 사시도이고, 도 5는 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 실린더헤드 상면을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 2행정 외연 열기관은, 실린더헤드(1), 실린더(2), 피스톤(3), 커넥팅로드(4), 크랭크축(5), 주흡기구(6), 주배기구(7), 실린더흡기구(8), 실린더배기구(9), 흡기밸브(10), 배기밸브(11), 크랭크케이스(12)를 포함하여 이루어지는 2행정 외연 열기관에 있어서,

상기 크랭크축(5)에 축설된 캠축구동기어(20)와; 상기 캠축구동기어(20)와 치합하는 캠축피동기어(30)와; 상기 캠축피동기어(30)와 흡기캠(41) 및 배기캠(42)이 순차로 외삽 고정되는 캠축(40)과; 상기 실린더헤드(1) 상면에 각각 설치되는 흡기밸브링크체(50) 및 배기밸브링크체(60)와; 하단부가 상기 흡기캠(41)에 탄접되고 상단부가 상기 흡기밸브링크체(50)의 일단부에 탄접되는 흡기캠봉(43)과; 하단부가 상기 배기캠(42)에 탄접되고 상단부가 상기 배기밸브링크체(60)의 일단부에 탄접되는 배기캠봉(44)을 포함하여 이루어지며, 상기 실린더흡기구(8)를 개폐하는 상기 흡기밸브(10)는 그 밸브스템(101)의 상단부가 상기 흡기밸브링크체(50)의 다른 일단부에 탄접되고 그 밸브시트(102)가 위에서 아래로 하강하면서 실린더흡기구 (8)를 폐쇄토록 한 하향폐쇄방식이고, 상기 실린더배기구(9)를 개폐하는 상기 배기밸브(11)는 그 밸브스템(111)의 상단부가 상기 배기밸브링크체(60)의 다른 일단부에 탄접되고 그 밸브시트(112)가 아래에서 위로 상승하면서 실린더배기구(9)를 폐쇄토록 한 상향폐쇄방식임을 특징으로 하는 구조이다.

또한, 상기 흡기밸브링크체(50)는 상기 실린더헤드(1) 상면에 고정되는 흡기링크체고정브라켓(51)과, 중앙부가 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 일단부에 설치된 고정핀(521)에 축착되고 일측 저면에 상기 흡기캠봉(43)의 상단부가 탄접되는 탄접공(522)이 형성된 흡기밸브구동링크(52)와, 중앙부가 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 타단부에 설치된 고정핀(523)에 축착되고 일측 저면에 상기 흡기밸브(10)의 밸브스템(101) 상단부가 계지되는 계지공(531)이 형성된 흡기밸브피동링크(53)와, 상기 흡기밸브구동링크(52)와 상기 흡기밸브피동링크(53)를 상호 연결하는 링크핀(54)과, 상기 링크핀(54)에 의해 연결된 상기 흡기밸브구동링크(52)와 상기 흡기밸브피동링크(53)의 연결부에 상방향의 탄성력을 작용시키는 탄성수단(55)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기밸브링크체(60)는 상기 실린더헤드(1) 상면에 고정되는 배기링크고정브라켓(61)과, 중앙부가 상기 배기링크고정브라켓(61)의 중앙부에 설치된 고정핀(621)에 축착되고 일측 저면에 상기 배기캠봉(44)의 상단부가 탄접되는 탄접공(622)이 형성되며 타측 저면이 상기 배기밸브(11)의 밸브스템(111) 상단부와 탄접하는 배기밸브링크(62)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡기밸브(10)는 그 밸브스템(101)의 상부에 소경부가 형성됨으로 써 상기 소경부의 상단부와 하단부에 상부걸림턱(103) 및 하부걸림턱(104)이 형성되고, 상기 소경부의 외주부에는 상하로 탄성력을 작용시키는 흡기스프링(105)이 구비됨으로써, 상기 상부걸림턱(103)은 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 계지공(531)을 통과하여 상측으로 돌출되는 상기 밸브스템(101)의 상부가 상기 계지공(531)에 계지될 수 있도록 하고, 상기 하부걸림턱(104)은 상기 흡기스프링(105)의 하방향 탄성력에 대한 작용면이 되게 함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배기밸브(11)는 그 밸브스템(111)의 상부에 소경부가 형성됨으로써 상기 소경부의 상단부에 탄지턱(113)이 형성되고, 상면의 일부가 상기 탄지턱(113)에 탄접하는 링형상의 캡(114)이 구비되며, 상기 실린더헤드(1)의 상부 외측으로 돌출되는 상기 밸브스템(111)의 외주부에는 상단부가 상기 캡(114)의 하면에 탄성력을 작용하고 하단부가 상기 실린더헤드(1)의 상면에 탄성력을 작용하는 배기스프링(115)이 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 크랭크케이스(12)의 내측 빈 공간부에는 발열부(122)가 선택적으로 더 구비됨을 특징으로 한다.

상기 탄접공(522,622)에 각각 탄접하는 흡기캠봉(43) 및 배기캠봉(44)의 지름은 상기 흡기밸브구동링크(52) 및 상기 배기밸브링크(62)에 각각 형성된 상기 각 탄접공(522,622)의 지름보다 조금 더 크도록 하되, 흡기캠봉(43) 및 배기캠봉(44)의 상단부는 반구형태로 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 흡기밸브구동링크(52)와 배기밸브링크(62)는 각각 그 고정핀(521, 621)을 중심으로 선회운동을 하는 반면 상기 흡기캠봉(43) 및 배기캠봉(44)은 수직으로 상하운동을 하기 때문에 상기 흡기 캠봉(43) 및 배기캠봉(44)의 상승시 그 상승력을 각각 상기 흡기밸브구동링크(52) 및 배기밸브링크(62)에 용이하게 전달코자 하기 위함이다.

상기 링크핀(54)에 의해 연결된 상기 흡기밸브구동링크(52)와 상기 흡기밸브피동링크(53)의 연결부에 상방향의 탄지력을 작용시키는 탄성수단(55)은 한정하지 않으나 구조의 단순화 등을 고려하여 중앙의 코일부가 상기 링크핀(54)에 외감되고 양 단부가 상기 양 고정핀(521,523)에 탄지되는 비틀림스프링으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 2행정 외연 열기관은 실린더(2) 내부로 투입되어 피스톤(3)을 왕복운동 시키는 작동유체로서, 고압의 스팀이나 헬륨, 아르곤과 같은 불활성기체 또는 공기 등을 사용할 수 있으며, 도시되지는 않았지만, 작동유체의 가압에는 펌프나 컴프레서와 같은 압축기를 이용하고, 그 가열에는 태양열 집광기나 보일러 등과 같은 전열면을 갖는 가열기를 이용하게 된다. 이때, 상기 압축기의 구동은 본 발명의 2행정 외연 열기관으로부터 발생되는 동력을 이용하게 된다.

본 발명의 2행정 외연 열기관은 그 캠축구동기어(20)와 캠축피동기어(30)가 기어비 1:1로 치합됨으로써 크랭크축(5)의 1회전시 캠축(40)이 1회전하게 되는데, 이론적으로 크랭크축(5) 회전각을 기준으로 피스톤(3)의 상사점을 0˚로 보았을 때, 0 ∼ 20˚ 범위에서 작동유체가 실린더(2) 내로 유입되는 흡기행정이 이루어지고 20 ∼ 180˚ 범위에서 유입된 작동유체의 단열팽창이 이루어지며 180 ∼ 360˚ 범위에서 배기행정이 이루어지게 된다. 다만, 관성을 고려하여 크랭크축(5) 회전각 -20˚(또는 340˚) 지점에서 상기 흡기밸브(10)에 의한 실린더흡기구(8)의 개방이 시작되고 크랭크축(5) 회전각 160˚ 지점에서 상기 배기밸브(11)에 의한 실린더배기구(9)의 개방이 시작되도록 상기 흡기캠(41)과 배기캠(42)의 상기 캠축(40)에의 고정 위치 또는 상기 캠축구동기어(20)와 상기 캠축피동기어(30)의 최초 치합 위치를 조절하게 된다.

여기서, 상기 흡기밸브링크체(50)가 상기 배기밸브링크체(60)와 달리 링크핀(54)으로 연결된 흡기밸브구동링크(52) 및 흡기밸브피동링크(53)로 이루어진 것은 본 발명의 2행정 외연 열기관에 있어 배기밸브(11)는 그 밸브시트(112)가 실린더(2) 내부에서 하강하면서 실린더배기구(9)를 개방토록 하나, 흡기밸브(10)는 이와 반대로 그 밸브시트(102)가 실린더(2) 외부에서 상승하면서 실린더흡기구(8)를 개방토록 하기 위한 것이다. 이는 실린더흡기구(8)와 연통된 주흡기구(6)를 통해 실린더(2) 내부로 유입되는 작동유체의 압력이 고압이므로, 상기 흡기밸브(10)를 흡기밸브(10) 및 배기밸브(11)가 구비된 일반적인 열기관에서 흔히 취하는 방식처럼 그 밸브시트(102)가 실린더(2) 내측에서 하강하면서 실린더흡기구(8)를 개방하는 구조를 취하면, 단열팽창 과정이나 배기과정에서 실린더흡기구(8)의 폐쇄가 제대로 이루어지지 않기 때문이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2행정 외연 열기관의 흡기행정, 단열팽창단계 및 배기행정의 일 상태를 도시한 단면도로서, (A)는 흡기밸브(10)가 개방되고 배기밸브(11)가 닫혀 실린더(2) 내로 작동유체의 흡기가 이루어지는 단계를, (B)는 흡기가 종료한 시점 내지 배기가 시작되기 직전 시점으로서 흡기밸브(10) 및 배기밸브(11)가 모두 닫혀 실린더(2) 내부로 유입된 고온, 고압의 작동유 체가 단열팽창하는 단계를, 그리고, (C)는 흡기밸브(10)는 닫힌 상태에서 배기밸브(11)가 개방되어 실린더(2) 내부의 작동유체가 실린더배기구(9)를 통해 배출되는 배기단계를 보여준다.

캠축구동기어(20) 및 캠축피동기어(30)에 의해 크랭크축(5)과 연동되는 캠축(40)의 회전에 의해 상기 캠축(40)에 축착된 흡기캠(41)과 배기캠(42)이 회전하게 되고 상기 캠의 회전에 따라 상기 흡기캠봉(43)과 배기캠봉(44)이 순차로 상승과 하강을 반복하게 되는데, 먼저 상기 흡기캠봉(43)의 상승이 먼저 진행되며 이때 상기 흡기캠봉(43)의 상승력이 상기 탄성수단(55)의 탄성력을 능가하여 상기 흡기캠봉(43)의 상단부와 탄접된 상기 흡기밸브구동링크(52)의 일측 저면을 밀어 올리게 되고 상기 흡기밸브구동링크(52)는 고정핀(521)을 회전축으로 하여 선회하므로 상기 흡기밸브구동링크(52)의 타측은 하강을 하게 되며, 이에 따라 일측 저면에 계지공(531)이 형성되고 타측이 링크핀(54)에 의해 상기 흡기밸브구동링크(52)의 타측과 연결된 상기 흡기밸브피동링크(53)의 타측이 함께 하강하게 되고, 상기 흡기밸브피동링크(53) 역시 고정핀(523)을 회전축으로 하여 선회하므로 그 반대측이 상승을 하게 되며, 상기 흡기밸브(10)의 밸브스템(101) 상단부가 상기 계지공(531)에 계지되어 있으므로, 상기 흡기밸브(10) 전체가 상승하게 되면서 그 밸브스템(101)이 상기 실린더흡기구(8)를 개방하게 되고, 이에 따라 상기 실린더흡기구(8)를 통해 고온, 고압의 작동유체가 상기 실린더(2) 내부로 유입되는 흡기행정이 시작되게 된다.

다음으로, 계속된 흡기캠(41)의 회전으로 상기 흡기캠봉(43)의 하강이 진행 되는데, 이때에는 상기 탄성수단(55)의 탄성력에 의해 상기 흡기밸브피동링크(53)의 링크핀(54) 연결부위가 상승하고 이에 따라 상기 링크핀(54) 연결부위의 반대측이 하강력을 받게 되며, 이때 상기 흡기스프링(105)의 상방향 탄성력은 상기 탄성수단(55)의 탄성력에 의해 저지당하므로 상기 흡기스프링(105)의 하방향 탄성력이 상기 흡기밸브(10)의 밸브스템(101) 상부에 형성된 하부걸림턱(104)에 작용하여 상기 흡기밸브(10) 전체가 하강하게 되면서 그 밸브스템(101)이 상기 실린더흡기구(8)를 폐쇄하게 되어 흡기행정이 종료되게 된다. 따라서, 상기 탄성수단(55)의 탄성력은 상기 흡기스프링(105)의 탄성력보다 커야 한다. 도 6의 (A)에서 나타낸 바와 같이 이러한 흡기행정 단계에서 상기 배기밸브(11)는 닫혀 있는 상태이다.

흡기행정이 종료된 후에는 도 6의 (B)에서 나타낸 바와 같이 크랭크축(5) 회전각 180˚, 즉, 피스톤(3)이 하사점의 위치에 이를 때까지 흡기밸브(10)와 배기밸브(11)가 모두 닫혀진 상태에서 실린더(2) 내에 유입된 작동유체가 팽창하는 단열팽창 단계가 진행된다.

이어서, 상기 배기캠(42)의 회전으로 상기 배기캠봉(44)이 상승하게 되고, 상기 배기캠봉(44)의 상단은 탄접되어 있는 배기밸브링크(62)의 일측을 밀어올리게 되며, 상기 배기밸브링크(62)는 고정핀(621)을 회전축으로 하여 선회하므로 저면이 상기 배기밸브(11)의 밸브스템(111) 상단부와 탄접되어 있는 그 타측이 하강하게 되고, 이에 따라 상기 배기밸브(11) 전체가 하강하게 되어 실린더배기구(9)가 개방되게 되며, 이에 따라 개방된 상기 실린더배기구(9)를 통해 실린더(2) 내에서 단열팽창에 의해 피스톤(3)을 밀어내는 일을 수행하여 중온, 저압상태로 된 작동유체가 상기 실린더배기구(9)를 통해 배출되는 배기행정이 시작되게 된다.

계속된 배기캠(42)의 회전으로 상기 배기캠봉(44)이 하강하게 되면, 상기 배기스프링(115)의 하단부는 실린더헤드(1)의 상면에 지지되므로 그 탄성력이 상방향으로 작용함으로써, 상면의 일부가 상기 배기밸브(11)의 밸브스템(111) 상부에 형성된 상기 탄지턱(113)에 탄접하고 하면이 상기 배기스프링(115)의 상단부와 당접되어 있는 링형상의 캡(114)을 매개로 하여, 상기 배기밸브(11)의 밸브스템(111) 상단부와 탄접되는 배기밸브링크(62)의 일측이 상승하게 되고 이에 따라 상기 실린더배기구(9)가 폐쇄가 이루어지며, 상기 실린더배기구(9)의 폐쇄가 종료되는 시점과 동시에 크랭크축(5)이 1회전을 마침으로써 본 발명의 2행정 외연 열기관의 2행정 1사이클이 완성되게 된다. 도 6의 (C)에서 나타낸 바와 같이 이러한 배기행정 단계에서 상기 흡기밸브(10)는 닫혀 있는 상태이다.

한편, 크랭크케이스(12)의 내측 빈 공간부에 선택적으로 구비되는 발열부(121)는, 특히 작동유체로써 스팀을 사용하는 경우를 위한 것으로서, 이 경우 상기 피스톤(3)의 가압에 기여한 스팀의 일부가 비록 실링을 위한 피스톤링(미도시)이 구비되더라도 상기 피스톤(3)의 하부에 위치한 크랭크케이스(12) 내부로 소량 누출되게 되는데, 이때 상기 크랭크케이스(12)의 내부 온도가 100℃ 이하인 경우 상기 누출된 스팀이 액상으로 응축되어 상기 크랭크케이스(12) 내측 하부에 구비되는 윤활유(미도시)와 섞이게 되어 그 윤활성능을 저하시키는 문제가 발생할 뿐 아니라, 나아가 크랭크케이스(12) 내부가 물로 차게 되기에, 상기 크랭크케이스(12) 내측의 온도가 100℃를 넘는 온도로 유지함으로써 누출된 스팀의 액화를 방지하고자 하기 위한 것이다. 또한, 이 증기상의 스팀이 상기 크랭크케이스(12) 내에 일정량 이상 유입된 후에는 그 역압에 의해 상기 피스톤(3) 상부로부터 상기 크랭크케이스(12) 내부로의 더 이상의 스팀의 누출도 저지되게 된다. 이러한 발열부(121)는 크랭크케이스(12) 내부를 가열할 수 있는 구성이면 족한 것으로 그 형상이나 구성에 특별한 제한을 두지 않으며, 예컨대 고온의 스팀이 내부를 통과하는 U 형상의 튜브로 하거나, 발열코일이 구비된 전기히터로도 할 수 있다.

그 밖에 상기 각 밸브시트(102,112)부에 실링체를 구비한다거나, 상기 흡기밸브(10)의 밸브스템(101) 상부를 상기 계지공(531)에 용이하게 끼워 넣을 수 있도록 상기 계지공(531)의 형상을 결정하는 등은 당업자라면 누구나 쉽게 알 수 있는 사항이므로 본 명세서에서는 그에 대한 설명은 제외하기로 한다.

이와 같은 본 발명의 2행정 외연 열기관은 본 발명자가 실제 제작하여 작동을 수행한 것으로서 우수한 성능을 발휘하였으며, 작동유체의 가열에 태양열과 같은 청정에너지를 이용한 중, 소규모 발전용 엔진 등에 특히 적합하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 2행정 외연 열기관은 간단한 구조를 가지면서도 보다 효과적인 동력의 수득이 가능하며, 특히 태양열과 같은 청정에너지를 이용한 중, 소규모용 발전용 기관에 매우 적합하여 결과적으로 화석에너지의 고갈과 지구온난화에 대처하고 지구환경 보전에 기여하는 효과도 갖는다.

Claims (6)

1. 실린더헤드(1), 실린더(2), 피스톤(3), 커넥팅로드(4), 크랭크축(5), 주흡기구(6), 주배기구(7), 실린더흡기구(8), 실린더배기구(9), 흡기밸브(10), 배기밸브(11), 크랭크케이스(12)를 포함하여 이루어지는 2행정 외연 열기관에 있어서,

   상기 크랭크축(5)에 축설된 캠축구동기어(20)와; 상기 캠축구동기어(20)와 치합하는 캠축피동기어(30)와; 상기 캠축피동기어(30)와 흡기캠(41) 및 배기캠(42)이 순차로 외삽 고정되는 캠축(40)과; 상기 실린더헤드(1) 상면에 각각 설치되는 흡기밸브링크체(50) 및 배기밸브링크체(60)와; 하단부가 상기 흡기캠(41)에 탄접되고 상단부가 상기 흡기밸브링크체(50)의 일단부에 탄접되는 흡기캠봉(43)과; 하단부가 상기 배기캠(42)에 탄접되고 상단부가 상기 배기밸브링크체(60)의 일단부에 탄접되는 배기캠봉(44)을 포함하여 이루어지며, 상기 실린더흡기구(8)를 개폐하는 상기 흡기밸브(10)는 그 밸브스템(101)의 상단부가 상기 흡기밸브링크체(50)의 다른 일단부에 탄접되고 그 밸브시트(102)가 위에서 아래로 하강하면서 실린더흡기구(8)를 폐쇄토록 한 하향폐쇄방식이고, 상기 실린더배기구(9)를 개폐하는 상기 배기밸브(11)는 그 밸브스템(111)의 상단부가 상기 배기밸브링크체(60)의 다른 일단부에 탄접되고 그 밸브시트(112)가 아래에서 위로 상승하면서 실린더배기구(9)를 폐쇄토록 한 상향폐쇄방식임을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관
2. 제1항에 있어서, 상기 흡기밸브링크체(50)는 상기 실린더헤드 상면에 고정되 는 흡기링크체고정브라켓(51)과, 중앙부가 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 일단부에 설치된 고정핀(521)에 축착되고 일측 저면에 상기 흡기캠봉(43)의 상단부가 탄접되는 탄접공(522)이 형성된 흡기밸브구동링크(52)와, 중앙부가 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 타단부에 설치된 고정핀(523)에 축착되고 일측 저면에 상기 흡기밸브(10)의 밸브스템(101) 상단부가 계지되는 계지공(531)이 형성된 흡기밸브피동링크(53)와, 상기 흡기밸브구동링크(52)와 상기 흡기밸브피동링크(53)를 상호 연결하는 링크핀(54)과, 상기 링크핀(54)에 의해 연결된 상기 흡기밸브구동링크(52)와 상기 흡기밸브피동링크(53)의 연결부에 상방향의 탄성력을 작용시키는 탄성수단(55)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관
3. 제1항에 있어서, 상기 배기밸브링크체(60)는 상기 실린더헤드(1) 상면에 고정되는 배기링크고정브라켓(61)과, 중앙부가 상기 배기링크고정브라켓(61)의 중앙부에 설치된 고정핀(621)에 축착되고 일측 저면에 상기 배기캠봉(44)의 상단부가 탄접되는 탄접공(622)이 형성되며 타측 저면이 상기 배기밸브(11)의 밸브스템(111) 상단부와 탄접하는 배기밸브링크(62)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관
4. 제1항에 있어서, 상기 흡기밸브(10)는 그 밸브스템(101)의 상부에 소경부가 형성됨으로써 상기 소경부의 상단부와 하단부에 상부걸림턱(103) 및 하부걸림턱(104)이 형성되고, 상기 소경부의 외주부에는 상하로 탄성력을 작용하는 흡기스프 링(105)이 구비됨으로써, 상기 상부걸림턱(103)은 상기 흡기링크체고정브라켓(51)의 계지공(531)을 통과하여 상측으로 돌출되는 상기 밸브스템(101)의 상부가 상기 계지공(531)에 계지될 수 있도록 하고, 상기 하부걸림턱(104)은 상기 흡기스프링(105)의 하방향 탄성력에 대한 작용면이 되게 함을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관
5. 제1항에 있어서, 상기 배기밸브(11)는 그 밸브스템(111)의 상부에 소경부가 형성됨으로써 상기 소경부의 상단부에 탄지턱(113)이 형성되고, 상면의 일부가 상기 탄지턱(113)에 탄접하는 링형상의 캡(114)이 구비되며, 상기 실린더헤드(1)의 상부 외측으로 돌출되는 상기 밸브스템(111)의 외주부에는 상단부가 상기 캡(114)의 하면에 탄성력을 작용하고 하단부가 상기 실린더헤드(1)의 상면에 탄성력을 작용하는 배기스프링(115)이 구비됨을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관
6. 제1항에 있어서, 상기 크랭크케이스(12)의 내측 빈 공간부에는 발열부(121)가 구비됨을 특징으로 하는 2행정 외연 열기관

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