KR20200116421A - Positive displacement turbine engine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a positive displacement turbine engine. The positive displacement turbine engine includes: a rotary type positive displacement compressor that increases pressure through volume reduction by sucking air by rotational power; a rotary type positive displacement turbine that obtains rotational power by burning fuel mixed with air; and a transmission that accelerates rotational power input from an output shaft of the rotary type positive displacement turbine to output the rotational power to an input shaft of the rotary type positive displacement compressor.

Description

용적형 터빈엔진{Positive displacement turbine engine}Positive displacement turbine engine

본 발명은 공기를 압축시킨 다음 연소시켜, 팽창하는 내부에너지로부터 회전 동력을 얻는 엔진, 즉 원동기에 관한 것이다.The present invention relates to an engine, that is, a prime mover, which compresses air and then burns it to obtain rotational power from the expanding internal energy.

일반적으로, 엔진은 정해진 시스템 내에 공기를 흡입하여 압축한 다음, 연소시켜 팽창하는 내부에너지로부터 회전동력을 수수하는 기관으로서, 산업 전반에서 하나의 동력원으로 널리 사용되어 왔다.In general, an engine is an engine that receives and compresses air in a predetermined system, then receives rotational power from internal energy that expands by combustion, and has been widely used as a power source throughout the industry.

그러한 엔진은 내부에너지로부터 동력을 수수하는 방식에 따라 체적변화를 꾀하면서 동력을 수수하는 용적형과, 체적변화를 하지 아니하고 내부에너지의 팽창과정에서 동력을 수수하는 터보형으로 구분된다.Such engines are divided into a volume type that receives power while attempting a volume change according to a method of receiving power from internal energy, and a turbo type that receives power during expansion of internal energy without volume change.

그런데 용적형으로 산업 전반에서 가장 광범위하게 자리하고 있는 피스톤 방식의 엔진은 구조적으로 동력원이 되는 피스톤이 매 회전마다 상사점과 하사 점에서 필연적으로 정지하게 되어 피스톤의 질량에 따른 관성을 에너지로 이어가지 못하는 치명적인 단점이 상존하고 있다.However, in the piston type engine, which is the most widely located in the industry as a positive displacement type, structurally, the piston as a power source inevitably stops at the top and bottom dead centers at every rotation, so the inertia according to the mass of the piston cannot be transferred to energy. There are always fatal disadvantages.

반면, 같은 용적형으로 위 피스톤 방식에서 관성을 이어가지 못하는 치명적인 문제점을 해소 하고자 안출된, 삼각 변을 갖는 로터(rotor)가 누에고치 형상의 에피트로이드 곡선 면을 따라 편심 회전하면서 각각의 변마다 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4행정을 순차적으로 수행하여 회전 동력을 수수하는 방켈(Wankel) 엔진이 창출되었다.On the other hand, a rotor with triangular sides, devised to solve the fatal problem of not connecting inertia in the above piston method with the same volume type, rotates eccentrically along the epitoid curved surface of the cocoon shape and sucks each side. A Bankel engine was created that receives rotational power by sequentially performing four strokes of compression, expansion and exhaust.

그러나 그러한 방켈엔진은 로터가 편심 회전에 따른 손실과, 로터의 끝 단이 마모로 인하여 내부기밀 유지에 한계점이 상존하고, 팽창구간에서 내부에너지는 로터의 회전중심점을 깃 점으로 로터의 단면에 작용과 반작용이 동시에 작용하게 되어 반작용을 공제하면 순수하게 일로 작용하는 단면은 상대적으로 적어져 에너지 효율이 낳은 문제점이 있어 현재는 사양되고 있다.However, such a Bankel engine has limitations in maintaining internal airtightness due to the loss due to the eccentric rotation of the rotor and wear of the end of the rotor, and the internal energy in the expansion section acts on the cross section of the rotor as the flag point of the rotation center of the rotor. If the reaction and reaction work at the same time, and if the reaction is deducted, the section that acts purely as work is relatively small, resulting in energy efficiency, which is currently being rejected.

반면, 항공기 등에서 널리 사용되고 있는 축류(axial) 방식의 제트엔진은 회전체인 로터의 블레이드(blade)와 고정체인 스테이터(stator)의 블레이드가 각 전단과 후단으로 배치되어 서로간에 간섭이 없어 관성을 가지고 고속회전에 유리한 장점이 있는 반면, 전후로 배치된 로터의 블레이드와 스테이터의 블레이드는 항상 앞과 뒤로 서로 열려 있어 내부에너지가 블레이드 사이로 팽창하면서 로터에 실려 있는 부하를 이겨내지 못하는 경우에는 아무런 일을 하지 아니하고 외부로 팽창하여 버려 손실되는 문제점이 있어 왔다.On the other hand, in the axial jet engine, which is widely used in aircraft, the blade of the rotor and the blade of the stator, which is a rotating chain, are arranged at the front and rear ends of each other, so that there is no interference with each other, so it has inertia. While there is an advantage in high-speed rotation, the blades of the rotor and the blades of the stator arranged in the front and rear are always open to each other, so if the internal energy expands between the blades and cannot overcome the load on the rotor, no work is done and the external There has been a problem in that it expands and is lost.

본 발명의 일 과제는 종래 피스톤 방식의 엔진에 비추어 매 회전마다 피스톤이 상하 왕복 운동에 따라 관성을 이어가지 못하여 손실되는 문제점을 해소할 수 있는 용적형 터빈엔진을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a positive displacement turbine engine capable of solving the problem of loss due to the inertia due to the vertical reciprocating movement of the piston at every rotation in light of the conventional piston type engine.

본 발명의 다른 과제는 로터리 방식으로 압축기와 터빈으로 대별되는 종래방식의 제트엔진에서 애써 얻은 내부에너지가 시스템 내에서 구조적으로 터빈에 실린 부하에 상당한 내부에너지는 일을 하지 않고 전후로 구비된 로터와 스테이터의 각 블레이드 사이로 흘러 나가버리는 손실을 해소할 수 있는 전혀 새로운 방식의 용적형 터빈엔진을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is that the internal energy obtained from the conventional jet engine, which is largely divided into a compressor and a turbine in a rotary system, is structurally in the system. It is to provide a completely new type of displacement turbine engine that can eliminate the losses flowing between the blades of the machine.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 용적형 터빈엔진은 공기를 회전동력에 의해 흡입해서 체적 감소를 통해 압력을 증가시키는 로터리 방식의 용적형 압축기와, 공기와 혼합된 연료를 연소시켜 회전동력을 얻는 로터리 방식의 용적형 터빈, 및 용적형 터빈의 출력축으로부터 입력되는 회전동력을 가속시켜 용적형 압축기의 입력축으로 출력하는 변속기를 포함한다.The positive displacement turbine engine according to the present invention for achieving the above object is a rotary positive displacement compressor that increases pressure through volume reduction by inhaling air by rotational power, and rotational power by burning fuel mixed with air. It includes a rotary-type positive displacement turbine to obtain the output, and a transmission for accelerating rotational power input from the output shaft of the positive displacement turbine and outputting it to the input shaft of the positive displacement compressor.

이러한 용적형 터빈엔진은 압축기와 연소기와 터빈으로 대별되는 종래 방식인 제트엔진의 구성에 비추어 압축기와 터빈을 각 회전축(shaft)을 달리하여 중심회전원운동을 하면서 정해진 시스템 내에서 체적변화를 하면서 공기를 흡입하고 압축하는 용적형 압축기와, 그 압축공기에 정해진 시스템 내에서 연료를 부가하여 연소시켜 팽창하는 내부에너지에 의하여 체적변화를 하면서 회전 동력을 수수할 수 있는 용적형 터빈으로 각각 대체하고, 그 용적형 압축기와 용적형 터빈 사이에 용적형 터빈의 회전동력으로 용적형 압축기의 회전 속도를 기계적으로 가속시켜 압축 비를 높일 수 있는 변속기를 구비함으로써 완성된다.In view of the configuration of the conventional jet engine, which is roughly divided into compressor, combustor and turbine, the positive displacement turbine engine moves the compressor and the turbine at different shafts to make the central rotational circular motion while changing the air volume within the system. A positive displacement compressor that sucks and compresses the compressed air and a positive displacement turbine capable of receiving and receiving rotational power while changing the volume by internal energy that expands by burning by adding fuel in the system specified in the compressed air. It is completed by providing a transmission between the positive displacement compressor and the positive displacement turbine that can increase the compression ratio by mechanically accelerating the rotational speed of the positive displacement compressor with the rotational power of the positive displacement turbine.

즉, 본 발명인 용적형 터빈엔진은 1차적으로 용적형 압축기로 외부 공기를 흡입하여 압축하고, 2차적으로 그 압축한 공기를 연소실로 보내어 그곳에서 압축된 공기에 가솔린 등 연료를 부가하여 연소시키고, 3차적으로 그로 인해 팽창하려는 내부에너지가 용적형 터빈엔진을 강제로 회전시키고, 4차적으로 그 회전 동력을 변속기로 회전 속도를 높여 가속시키고, 5차적으로 그 가속된 변속으로 용적형 압축기를 회전시켜 결국 용적형 터빈은 위 용적형 압축기로부터 변속비에 상응한 유량을 공급받게 되어 매 단위시간마다 변속비에 상응한 압축비로 압축된 공기를 공급받아 연소시켜 용적형 터빈을 회전시키는 사이클을 수행하는 하나의 시스템으로 구성된다고 볼 수 있다.That is, the positive displacement turbine engine of the present invention primarily sucks and compresses external air with a positive displacement compressor, and secondarily sends the compressed air to the combustion chamber and adds fuel such as gasoline to the compressed air therein and burns it, Thirdly, the internal energy to be expanded causes the positive displacement turbine engine to rotate, and fourthly, the rotary power is accelerated by increasing the rotational speed with the transmission, and fifthly, the positive displacement compressor is rotated at the accelerated transmission. Eventually, the positive displacement turbine receives the flow rate corresponding to the transmission ratio from the positive displacement compressor, and receives compressed air at a compression ratio corresponding to the transmission ratio every unit time and burns it to perform a cycle that rotates the positive displacement turbine. It can be viewed as composed of.

따라서 용적형 압축기와 용적형 터빈이 같은 규격의 내부체적을 갖는다 하더라도 용적형 터빈이 수수한 회전동력을 위 변속기를 거처 3배속으로 변속시켜 위 용적형 압축기를 회전시킨다면 하나의 시스템으로 연결되는 용적형 터빈에는 3배 많은 유량을 공급하게 되어 매 단위 시간마다 3:1의 압축 비를 갖는 공기를 공급할 수 있게 되고 그 압축공기에 연료를 부가하여 연소시킴으로써 압축 비를 높인 만큼 상대적으로 내부에너지의 팽창력도 커져 결국 엔진의 효율을 상승시킬 수 있는 용적형 터빈엔진을 제공하게 된다.Therefore, even if the positive displacement compressor and the positive displacement turbine have the same internal volume, the positive displacement turbine is connected to one system if the positive displacement turbine rotates the positive displacement compressor by shifting the rotational power received by the positive displacement turbine to triple speed through the above transmission. By supplying 3 times more flow rate to the air, it is possible to supply air with a compression ratio of 3:1 every unit time. By adding fuel to the compressed air and burning it, the expansion force of internal energy is relatively increased as the compression ratio is increased. Eventually, it provides a positive displacement turbine engine that can increase the efficiency of the engine.

본 발명인 용적형 터빈엔진의 구성에 있어서 용적형 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축하는 기능을 수행하고, 용적형 터빈은 위 압축공기를 연소시켜 팽창하는 내부에너지로부터 회전동력을 수수하고 동시에 배기하는 기능을 수행하여 서로 간에 수행하는 역할이 다를 뿐 구조적으로는 동일한 구조를 갖는 로터리 방식의 유체기계로 구성하여도 무방하다.In the configuration of the positive displacement turbine engine of the present invention, the positive displacement compressor suctions and compresses external air, and the positive displacement turbine receives and discharges rotational power from internal energy that expands by burning the compressed air above. The role played by each other is different, but structurally, it may be composed of a rotary type fluid machine having the same structure.

또한 본 발명에 사용되는 용적형 압축기와 용적형 터빈은 체적변화 방식에는 구애 받지 아니하고, 각 어떤 방식이든 로터가 회전원운동 과정에서 체적변화를 하면서 유체를 흡입하고 압축하는 로터리 방식이면 족하다.In addition, the positive displacement compressor and the positive displacement turbine used in the present invention are not limited to the volume change method, and any method is sufficient as long as a rotary method in which the rotor sucks and compresses fluid while changing the volume during the rotational circular motion process.

본 발명에 따른 용적형 터빈엔진은 용적형 압축기의 내부체적을 키우지 아니하고도 간단한 변속기만으로 용적형 터빈은 매 회전마다 변속 비에 상응하는 비율로 압축된 공기를 지속적으로 공급받아 연소하여 팽창하게 되고, 그 팽창하려는 내부에너지는 폐쇄된 시스템 내에서 용적형 터빈을 회전방향으로 밀어낸 다음 외부로 배기되도록 구성되어 있다.The positive displacement turbine engine according to the present invention uses only a simple transmission without increasing the internal volume of the positive displacement compressor, and the positive displacement turbine continuously receives compressed air at a rate corresponding to the transmission ratio for each revolution and expands by combustion, The internal energy to expand is configured to push the displacement turbine in the rotational direction within the closed system and then exhaust it to the outside.

따라서 본 발명인 용적형 터빈엔진은 애써 얻은 내부에너지로부터 이론적으로는 기계적 손실을 제외하고 모두 일(동력)로 수수할 수 있어, 높은 에너지 효율을 갖는 새로운 방식의 엔진이 기대된다.Therefore, the positive displacement turbine engine of the present invention can theoretically receive all of the work (power) from the hard-earned internal energy except for mechanical losses, and a new type of engine having high energy efficiency is expected.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용적형 터빈엔진에 대한 측단면도이다.
도 3은 도 2에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 있어서, 용적형 압축기에 대한 정단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 용적형 압축기의 작동을 설명하기 위한 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 용적형 터빈엔진에 대한 사시도이다.
도 7은 도 6에 대한 측단면도이다.
도 8은 도 6에 대한 분해 사시도이다.
도 9는 도 6에 있어서, 용적형 압축기에 대한 정단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 용적형 압축기의 작동을 설명하기 위한 정단면도이다.1 is a perspective view of a positive displacement turbine engine according to a first embodiment of the present invention.
2 is a side cross-sectional view of the positive displacement turbine engine shown in FIG. 1.
3 is an exploded perspective view of FIG. 2.
4 is a front cross-sectional view of the positive displacement compressor in FIG. 3.
5 is a front cross-sectional view for explaining the operation of the positive displacement compressor shown in FIG. 4.
6 is a perspective view of a positive displacement turbine engine according to a second embodiment of the present invention.
7 is a side cross-sectional view of FIG. 6.
8 is an exploded perspective view of FIG. 6.
9 is a front cross-sectional view of the positive displacement compressor in FIG. 6.
10 is a front cross-sectional view for explaining the operation of the positive displacement compressor shown in FIG.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, the same reference numerals are used for the same configuration, and repeated descriptions and detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided in order to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진에 대한 사시도이다.1 is a perspective view of a positive displacement turbine engine according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 용적형 터빈엔진(1000)은 도면상 좌측과 우측에 각기 다른 회전축을 가지고 회전원운동을 하는 용적형 압축기(1100)와, 용적형 터빈(1200)이 구비되고, 그 사이에 변속기(1300)와, 연소실이 구비되어 구성된다.As shown in FIG. 1, the positive displacement turbine engine 1000 according to the present invention includes a positive displacement compressor 1100 and a positive displacement turbine 1200 for rotating circular motions with different rotation axes on the left and right sides of the drawing. Is provided, and a transmission 1300 and a combustion chamber are provided therebetween.

즉, 1차적으로 위와 같이 구성된 용적형 압축기(1100)는 회전하면서 공기를 강제로 흡입하여 압축하고, 2차적으로 그 압축공기를 폐쇄된 구간을 통하여 연소실에 보내 그곳에서 압축된 공기에 가솔린 등 연료를 부가하여 연소시키고, 3차적으로 연소로 인해 팽창하려는 내부에너지가 용적형 터빈(1200)을 강제로 밀어내 회전시키고, 4차적으로 그 터빈의 회전동력을 변속기(1300)로 회전속도를 높여 가속시키고, 5차적으로 그 가속된 속도로 위 용적형 압축기(1100)를 회전시킴으로써, 결국 위 용적형 터빈(1200)이 1회전 할 때 변속기(1300)를 거처 용적형 압축기(1100)는 변속 비에 상응한 빠른 속도로 회전하게 되어 위 용적형 터빈(1200)은 단위시간마다 위 용적형 압축기(1100)로부터 변속 비에 상응한 많은 유량을 공급받게 되어 결국 변속 비에 상응하게 압축된 공기를 공급받아 연소시켜 용적형 터빈(1200)을 회전 시키는 사이클을 수행하는 하나의 시스템으로 구성된다.That is, the positive displacement compressor 1100 configured as above primarily inhales and compresses air by force while rotating, and secondaryly sends the compressed air to the combustion chamber through a closed section and sends the compressed air to fuel such as gasoline. In addition, the internal energy to be expanded due to combustion is forced to rotate by pushing the displacement turbine 1200, and fourthly, the rotational power of the turbine is accelerated by increasing the rotational speed to the transmission 1300. And, by rotating the positive displacement compressor 1100 at the accelerated speed fifthly, in the end, when the displacement turbine 1200 rotates once, the displacement compressor 1100 passes through the transmission 1300 to the transmission ratio. As it rotates at a corresponding high speed, the positive displacement turbine 1200 receives a large flow rate corresponding to the transmission ratio from the positive displacement compressor 1100 every unit time, and eventually receives compressed air corresponding to the transmission ratio. It is composed of one system that performs a cycle that rotates the positive displacement turbine 1200 by combustion.

여기에서, 위와 같이 본 발명에 구비되는 용적형 압축기(1100)와 용적형 터빈(1200)은 한쪽은 공기를 강제로 흡입하여 압축하는 압축기 기능을 수행하고, 위 압축공기에 연료를 부가하여 연소시킨 내부에너지로부터 강제로 밀려나는 터빈으로서의 기능을 수행하여 서로간에 수행하는 기능이 다를 뿐 그 구성요소는 같아도 본 발명의 실행에 아무런 문제가 없다.Here, the positive displacement compressor 1100 and the positive displacement turbine 1200 provided in the present invention as above perform a compressor function of forcibly inhaling air and compressing it, and adding fuel to the above compressed air to combust There is no problem in the implementation of the present invention even though the components are the same as the functions performed by each other by performing the function as a turbine that is forcibly pushed from the internal energy.

또한, 본 발명의 구성 요소인 용적형 압축기(1100)와 용적형 터빈(1200)은, 로터가 회전함에 따라 베인(vane)이 가변 하면서 체적변화를 하는 베인 방식의 유체기계든 체적변화 방식에 구애되지 않고 로터리 방식으로 용적형이면 족하다.In addition, the positive displacement compressor 1100 and the positive displacement turbine 1200, which are constituent elements of the present invention, stick to the volume change method, even for the vane type fluid machine that changes the volume while the vane changes as the rotor rotates. It is not enough if it is a volumetric type with a rotary method.

또한 본 발명인 용적형 터빈엔진(1000)에서 용적형 압축기(1100)와 용적형 터빈(1200)은 정해진 시스템 내에서 체적변화 방식과 반작용 차단 방식에 따라 여러 가지 양태로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 연소실의 구성과 연소방법, 내부에너지의 역류방지 수단, 변속기 등에 따라 여러 가지 양태로 구현될 수 있음은 더할 나위 없다.In addition, in the positive displacement turbine engine 1000 according to the present invention, the positive displacement compressor 1100 and the positive displacement turbine 1200 may be implemented in various aspects according to a volume change method and a reaction blocking method within a predetermined system, as well as a combustion chamber. It goes without saying that it can be implemented in various ways depending on the configuration and combustion method of the device, means for preventing backflow of internal energy, and a transmission.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(1000)은 로터리 방식의 용적형 압축기(1100)와, 로터리 방식의 용적형 터빈(1200), 및 변속기(1300)를 포함한다.That is, the positive displacement turbine engine 1000 according to the first embodiment of the present invention includes a rotary positive displacement compressor 1100, a rotary positive displacement turbine 1200, and a transmission 1300.

로터리 방식의 용적형 압축기(1100)는 공기를 회전동력에 의해 흡입해서 체적 감소를 통해 압력을 증가시킨다. 로터리 방식의 용적형 터빈(1200)은 공기와 혼합된 연료를 연소시켜 회전동력을 얻는다. 변속기(1300)는 용적형 터빈(1200)의 출력축으로부터 입력되는 회전동력을 가속시켜 용적형 압축기(1100)의 입력축으로 출력한다.The rotary type positive displacement compressor 1100 sucks air by rotational power and increases the pressure through volume reduction. The rotary type positive displacement turbine 1200 obtains rotational power by burning fuel mixed with air. The transmission 1300 accelerates rotational power input from the output shaft of the positive displacement turbine 1200 and outputs it to the input shaft of the positive displacement compressor 1100.

이와 같이, 제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(1000)에 의하면, 용적형 압축기(1100)는 용적형 터빈(1200)보다 변속기(1300)에 의해 가속되어 구동하게 된다. 따라서, 용적형 터빈(1200)은 매회전시 용적형 압축기(1100)로부터 변속기(1300)의 변속비에 상응하는 비율로 압축된 공기를 지속적으로 공급받아 연소하게 되므로, 상호 간에 등속으로 구동하는 것보다 효율을 더욱 높일 수 있다.As described above, according to the positive displacement turbine engine 1000 according to the first embodiment, the positive displacement compressor 1100 is accelerated and driven by the transmission 1300 rather than the positive displacement turbine 1200. Therefore, the positive displacement turbine 1200 continuously receives compressed air from the positive displacement compressor 1100 at a rate corresponding to the transmission ratio of the transmission 1300 at each rotation and burns it, so it is more efficient than driving each other at a constant speed. Can be further increased.

도 2는 도 1에 도시된 용적형 터빈엔진에 대한 측단면도이다. 도 3은 도 2에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3에 있어서, 용적형 압축기에 대한 정단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 용적형 압축기의 작동을 설명하기 위한 정단면도이다.2 is a side cross-sectional view of the positive displacement turbine engine shown in FIG. 1. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2. 4 is a front cross-sectional view of the positive displacement compressor in FIG. 3. 5 is a front cross-sectional view for explaining the operation of the positive displacement compressor shown in FIG. 4.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일 예로, 용적형 압축기(1100)는 케이싱(110)과, 메인로터(120)와, 블레이드(130)들과, 위성로터(140)들과, 흡입구(150)들, 및 토출구(160)들을 포함할 수 있다.2 to 5, for example, the positive displacement compressor 1100 includes a casing 110, a main rotor 120, a blade 130, a satellite rotor 140, and a suction port. It may include 150s, and discharge ports 160.

예컨대, 용적형 압축기(1100)는 케이싱(casing, 110)과, 메인로터(main rotor, 120)와, 블레이드(blade, 130)들과, 위성로터(satellite rotor, 140)들과, 흡입구(150)들, 및 토출구(160)들을 포함한다.For example, the positive displacement compressor 1100 includes a casing 110, a main rotor 120, a blade 130, a satellite rotor 140, and a suction port 150. ), and discharge ports 160.

케이싱(110)은 원통형의 내부공간을 갖는다. 메인로터(120)는 케이싱(110)의 중앙에 배치되어 회전동력에 의해 회전한다. 메인로터(120)는 케이싱(110)에 동축으로 배치된다. 메인로터(120)는 중심부에 동축으로 결속된 회전샤프트(120a)를 통해 외부 구동원, 즉 용적형 터빈(1200)의 회전동력을 제공받아 회전할 수 있다.The casing 110 has a cylindrical inner space. The main rotor 120 is disposed in the center of the casing 110 and rotates by rotational power. The main rotor 120 is disposed coaxially with the casing 110. The main rotor 120 may rotate by receiving the rotational power of an external driving source, that is, the positive displacement turbine 1200 through a rotation shaft 120a coaxially coupled to the center.

메인로터(120)는 외경부와 케이싱(110)의 내경부 사이에 내부유로(111)를 형성한다. 메인로터(120)의 축방향 길이는 메인로터(120)의 앞면과 뒷면이 케이싱(110)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지하도록 설정될 수 있다. 메인로터(120)는 외경부의 위성로터 챔버(121)들을 제외한 부위가 원통형을 이루게 형성된다. 그에 따라, 내부유로(111)는 블레이드(130)들과 위성로터(140)들을 제외한 부위가 반경 방향으로 균일한 폭을 갖는 도넛 형태로 이루어질 수 있다.The main rotor 120 forms an inner flow path 111 between the outer diameter portion and the inner diameter portion of the casing 110. The axial length of the main rotor 120 may be set such that the front and rear surfaces of the main rotor 120 maintain airtightness with the front and rear inner walls of the casing 110. The main rotor 120 is formed in a cylindrical shape except for the satellite rotor chambers 121 of the outer diameter. Accordingly, the inner flow path 111 may be formed in a donut shape having a uniform width in the radial direction except for the blades 130 and the satellite rotor 140.

블레이드(130)들은 케이싱(110)의 내부유로(111)를 메인로터(120)의 회전 방향을 따라 복수의 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)로 등간격으로 구획한다. 블레이드(130)들은 케이싱(110)의 내경부로부터 각각 돌출되어 형성된다. 블레이드(130)들은 각 돌출된 단부가 메인로터(120)의 외경부와 기밀을 유지하도록 형성된다.The blades 130 divide the inner flow path 111 of the casing 110 into a plurality of closed sections 111a, 111b, and 111c at equal intervals along the rotation direction of the main rotor 120. The blades 130 are formed to protrude from the inner diameter portion of the casing 110, respectively. The blades 130 are formed so that each protruding end maintains airtightness with the outer diameter portion of the main rotor 120.

또한, 블레이드(130)들은 케이싱(110)의 내부공간의 축방향 길이와 동일한 길이를 갖고 케이싱(110)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지하도록 형성된다. 블레이드(130)들은 모두 동일한 형태로 이루어진다. 블레이드(130)들은 케이싱(110)과 일체로 제조될 수 있다.In addition, the blades 130 have the same length as the axial length of the inner space of the casing 110 and are formed to maintain airtightness with the front and rear inner walls of the casing 110. All of the blades 130 have the same shape. The blades 130 may be manufactured integrally with the casing 110.

일 예로, 블레이드(130)들은 3개로 구비되어 케이싱(110)의 내경부에 120도 간격으로 배열되어 케이싱(110)의 내부유로(111)를 3개의 독립된 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)로 등간격으로 구획할 수 있다. 다른 예로, 블레이드(130)들은 2개 또는 4개 이상으로 구비되어 케이싱(110)의 내부유로(111)를 2개 또는 4개 이상의 독립된 폐쇄구간들로 등간격으로 구획할 수도 있다.As an example, the blades 130 are provided in three and are arranged at intervals of 120 degrees on the inner diameter of the casing 110 so that the inner flow path 111 of the casing 110 is three independent closed sections 111a, 111b, and 111c. It can be divided into equal intervals. As another example, the blade 130 may be provided in two or four or more to divide the inner flow path 111 of the casing 110 into two or four or more independent closed sections at equal intervals.

위성로터(140)들은 메인로터(120)의 외경부를 따라 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)의 개수와 동일한 개수로 등간격으로 배열된다. 위성로터(140)들은 메인로터(120)의 외경부에 각각 일부 수용된 상태로 케이싱(110)의 내경부와 기밀을 유지하면서 자전 운동 가능하게 지지됨과 아울러 메인로터(120)의 회전에 따라 공전 운동한다.The satellite rotors 140 are arranged at equal intervals with the number of closed sections 111a, 111b, and 111c along the outer diameter of the main rotor 120. The satellite rotors 140 are supported to be rotated while maintaining airtightness with the inner diameter of the casing 110 while being partially accommodated in the outer diameter of the main rotor 120 and rotating according to the rotation of the main rotor 120 do.

위성로터(140)들은 모두 동일한 형태로 이루어질 수 있다. 위성로터(140)는 통과홈(141)을 제외한 부위가 원통형을 이루게 형성될 수 있다. 위성로터(140)는 축방향을 기준으로 앞면과 뒷면이 케이싱(110)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지한 상태로 케이싱(110)의 내부공간에서 회전하도록 설정될 수 있다. 위성로터(140)는 중앙축에 의해 케이싱(110)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.All of the satellite rotors 140 may have the same shape. The satellite rotor 140 may be formed to have a cylindrical shape except for the passage groove 141. The satellite rotor 140 may be set to rotate in the inner space of the casing 110 while maintaining airtightness with the front and rear inner walls of the casing 110 in the front and rear surfaces based on the axial direction. The satellite rotor 140 may be rotatably supported on the casing 110 by a central shaft.

메인로터(120)는 외경부에 위성로터 챔버(121)들을 구비할 수 있다. 위성로터 챔버(121)들은 위성로터(140)들의 개수와 동일한 개수로 메인로터(120)의 외경부를 따라 등간격으로 배열된다. 위성로터 챔버(121)들은 모두 동일한 형태로 이루어진다. 위성로터 챔버(121)들은 메인로터(120)의 외경부에 각각 형성된다.The main rotor 120 may include satellite rotor chambers 121 in an outer diameter portion. The satellite rotor chambers 121 are arranged at equal intervals along the outer diameter of the main rotor 120 with the same number as the number of the satellite rotors 140. All of the satellite rotor chambers 121 have the same shape. The satellite rotor chambers 121 are respectively formed on the outer diameter of the main rotor 120.

위성로터 챔버(121)들은 위성로터(140)들을 각각 일부 수용한 상태로 위성로터(140)들의 각 자전 운동을 지지한다. 또한, 위성로터 챔버(121)들은 위성로터(140)들을 각각 일부 수용한 상태로 메인로터(120)의 회전에 따라 위성로터(140)들의 공전 운동이 이루어질 수 있게 한다. 위성로터 챔버(140)는 반기둥 형상의 홈으로 메인로터(120)의 외경부에 형성될 수 있다.The satellite rotor chambers 121 support each rotational motion of the satellite rotors 140 in a state in which the satellite rotors 140 are partially accommodated. In addition, the satellite rotor chambers 121 allow the orbital movement of the satellite rotors 140 according to the rotation of the main rotor 120 while partially accommodating the satellite rotors 140. The satellite rotor chamber 140 may be formed in the outer diameter of the main rotor 120 as a semi-pillar groove.

위성로터(140)들은 공전 운동시 연계기구(170)에 의해 자전 운동하면서 각각의 통과홈(141)을 통해 블레이드(130)들을 통과시킨다. 각각의 통과홈(141)은 해당 위성로터(140)의 외경부에 형성될 수 있다. 통과홈(141)은 블레이드(130)를 완전히 수용해서 여유 있게 통과시킬 수 있는 크기로 이루어진다.The satellite rotors 140 pass the blades 130 through each of the passage grooves 141 while rotating by the linkage mechanism 170 during orbiting motion. Each of the through grooves 141 may be formed on the outer diameter of the satellite rotor 140. The passage groove 141 is made of a size that can completely accommodate the blade 130 and allow it to pass through.

연계기구(170)는 위성로터 기어(171)들과, 케이싱 기어(172)를 포함할 수 있다. 위성로터 기어(171)들은 위성로터(140)들의 외경부들에 각각 형성된다. 케이싱 기어(172)는 위성로터 기어(171)들의 합계 잇수와 동일한 잇수로 케이싱(110)의 내경부에 형성되어 위성로터 기어(171)들과 치합된 상태로 위성로터(140)들의 공전에 따라 위성로터(140)들을 자전 운동시킨다. 따라서, 위성로터(140)들은 메인로터(120)의 회전에 따라 블레이드(130)들과 충돌 없이 공전하면서 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c) 내의 공기를 압축할 수 있게 된다.The linkage mechanism 170 may include satellite rotor gears 171 and a casing gear 172. The satellite rotor gears 171 are formed on the outer diameter portions of the satellite rotors 140, respectively. The casing gear 172 is formed in the inner diameter of the casing 110 with the same number of teeth as the total number of teeth of the satellite rotor gears 171 and engaged with the satellite rotor gears 171 according to the revolution of the satellite rotors 140 The satellite rotors 140 are rotated. Accordingly, the satellite rotors 140 rotate without colliding with the blades 130 according to the rotation of the main rotor 120 and compress the air in the closed sections 111a, 111b, and 111c.

케이싱 기어(172)는 내접 기어 형태로 케이싱(110)의 내경부에 형성된다. 위성로터(140)들의 개수를 N개라고 하면, 케이싱 기어(172)와 위성로터 기어(171)는 서로 간에 N:1의 기어비를 갖는다. 예컨대, 위성로터(140)들의 개수가 3개인 경우, 케이싱 기어(172)와 위성로터 기어(171)는 서로 간에 3:1의 기어비를 갖는다.The casing gear 172 is formed in the inner diameter of the casing 110 in the form of an internal gear. Assuming that the number of satellite rotors 140 is N, the casing gear 172 and the satellite rotor gear 171 have a gear ratio of N:1 between each other. For example, when the number of satellite rotors 140 is three, the casing gear 172 and the satellite rotor gear 171 have a gear ratio of 3:1 to each other.

다른 예로, 위성로터 기어(171)는 위성로터(140)의 외경부 외에 다른 부위에 형성될 수도 있고, 케이싱 기어(172)도 케이싱(110)의 내경부 외에 다른 부위에 형성되어, 전술한 기능을 수행할 수도 있다.As another example, the satellite rotor gear 171 may be formed in a portion other than the outer diameter portion of the satellite rotor 140, and the casing gear 172 is also formed in a portion other than the inner diameter portion of the casing 110, the above-described function You can also do

흡입구(150)들은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)의 각 시작 지점에 대응되어 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)과 통하게 케이싱(110)에 형성된다. 흡입구(150)들은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)에 각각 공기를 흡입할 수 있게 한다.The suction ports 150 are formed in the casing 110 to correspond to the starting points of the closed sections 111a, 111b, and 111c to communicate with the closed sections 111a, 111b, and 111c. The suction ports 150 allow air to be sucked into the closed sections 111a, 111b, and 111c, respectively.

토출구(160)들은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)의 각 끝 지점에 대응되어 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)과 통하게 케이싱(110)에 형성된다. 토출구(160)들은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)로부터 각각 공기를 토출할 수 있게 한다. 토출구(160)는 흡입구(150)와 1조를 이루어 해당 블레이드(130)의 양쪽에서 케이싱(110)을 관통하여 형성될 수 있다.The discharge ports 160 are formed in the casing 110 to correspond to each end point of the closed sections 111a, 111b, and 111c to communicate with the closed sections 111a, 111b, and 111c. The discharge ports 160 allow air to be discharged from the closed sections 111a, 111b, and 111c, respectively. The discharge port 160 may form a pair with the suction port 150 and may be formed through the casing 110 from both sides of the blade 130.

이러한 용적형 압축기(1100)의 작용 예에 대해 설명하면 다음과 같다.An example of the operation of the positive displacement compressor 1100 will be described below.

먼저, 메인로터(120)가 케이싱(110)의 내부공간에서 회전동력에 의해 공기 압축을 위한 방향으로 회전하면, 위성로터(140)들은 메인로터(120)의 회전에 따라 공전 운동함과 동시에 위성로터 기어(171)들과 케이싱 기어(172) 간의 작용에 의해 메인로터(120)의 회전방향과 반대 방향으로 자전 운동한다. 이때, 위성로터(140)들은 공전 및 자전 운동에 따라 각각의 통과홈(141)을 통해 블레이드(130)들을 순차적으로 통과하면서 3곳의 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)을 연속되게 이동한다.First, when the main rotor 120 rotates in the direction for air compression by rotational power in the inner space of the casing 110, the satellite rotors 140 rotate according to the rotation of the main rotor 120 and at the same time Due to the action between the rotor gears 171 and the casing gear 172, it rotates in a direction opposite to the rotational direction of the main rotor 120. At this time, the satellite rotors 140 continuously move through the three closed sections 111a, 111b, and 111c while sequentially passing the blades 130 through the respective passage grooves 141 according to the orbital and rotational motion. .

이 과정에서, 폐쇄구간(111a, 111b, 111c)마다 위성로터(140)의 전단 쪽 체적이 좁아짐과 동시에 위성로터(140)의 후단 쪽 체적이 넓어지면서 공기의 흡입과 토출이 독립적으로 이루어지고, 그에 따라 공기가 압축될 수 있다. 그 결과, 메인로터(120)가 관성을 갖고 회전하면서 1회전마다 내부체적의 3배에 상응하는 체적변화를 이루게 되므로, 비교적 작은 규격에도 상당량의 압축 공기를 이송할 수 있다.In this process, the volume on the front end side of the satellite rotor 140 is narrowed for each closed section (111a, 111b, 111c), and the volume on the rear end side of the satellite rotor 140 is increased, so that air intake and discharge are independently performed, The air can be compressed accordingly. As a result, since the main rotor 120 rotates with inertia and achieves a volume change corresponding to three times the internal volume per rotation, a considerable amount of compressed air can be transferred even with a relatively small standard.

한편, 전술한 용적형 압축기(1100)는 메인로터(120)를 회전하지 않게 위치 고정한 상태로 케이싱(110)을 회전시키면서 공기를 압축하는 방식으로 적용될 수도 있다.Meanwhile, the above-described positive displacement compressor 1100 may be applied in a manner in which air is compressed while rotating the casing 110 while the main rotor 120 is fixed in a position so as not to rotate.

로터리 방식의 용적형 터빈(1200)은 로터리 방식의 용적형 압축기(1100)와 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 용적형 터빈(1200)은 용적형 압축기(1100)를 구성하는 케이싱(110)과, 메인로터(120)와, 블레이드(130)들과, 위성로터(140)들과, 흡입구(150)들, 및 토출구(160)들을 포함할 수 있다.The rotary type positive displacement turbine 1200 may be configured similarly to the rotary type positive displacement compressor 1100. Accordingly, the positive displacement turbine 1200 includes the casing 110 constituting the positive displacement compressor 1100, the main rotor 120, the blades 130, the satellite rotors 140, and the suction port 150. And discharge ports 160 may be included.

여기서, 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)와 토출구(160)는 용적형 압축기(1100)의 흡입구(150)와 토출구(160)와 서로 반대되게 위치될 수 있다. 한편, 용적형 압축기(1100)는 일반적인 로터리 방식의 용적형 압축기로 구성되고, 용적형 터빈(1200)은 일반적인 로터리 방식의 용적형 터빈으로 구성될 수도 있다.Here, the suction port 150 and the discharge port 160 of the positive displacement turbine 1200 may be positioned opposite to each other from the suction port 150 and the discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100. Meanwhile, the positive displacement compressor 1100 may be configured as a general rotary type positive displacement compressor, and the positive displacement turbine 1200 may be configured as a general rotary positive displacement turbine.

용적형 터빈(1200)은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)에 각각 연소실(1210)이 구비될 수 있다. 연소실(1210)은 흡입구(150)와 통하게 케이싱(110) 내에 형성될 수 있다. 연소실(1210)은 내부에 버너 또는 점화플러그 등과 같은 연소기(1220)가 구비될 수 있다. 연소기(1220)는 압축 공기와 혼합된 연료를 연소시킨다.The positive displacement turbine 1200 may include combustion chambers 1210 in the closed sections 111a, 111b, and 111c, respectively. The combustion chamber 1210 may be formed in the casing 110 to communicate with the suction port 150. The combustion chamber 1210 may include a combustor 1220 such as a burner or an ignition plug therein. The combustor 1220 burns fuel mixed with compressed air.

변속기(1300)는 유성 기어 트레인으로 구성될 수 있다. 예컨대, 변속기(1300)는 내접 기어(internal gear, 1310)와, 유성 기어(planet gear, 1320)들과, 캐리어(carrier, 1330), 및 선 기어(sun gear, 1340)를 포함할 수 있다.The transmission 1300 may be configured as a planetary gear train. For example, the transmission 1300 may include an internal gear (1310), planet gear (planet gear, 1320), a carrier (carrier, 1330), and a sun gear (sun gear, 1340).

내접 기어(1310)는 용적형 터빈(1200)의 출력축과 연결된다. 내접 기어(1310)는 중심부가 스플라인 방식 등에 의해 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)와 동축으로 결속됨으로써, 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)로부터 입력되는 회전동력을 전달받을 수 있다.The internal gear 1310 is connected to the output shaft of the positive displacement turbine 1200. The internal gear 1310 is coupled coaxially with the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 by a spline method, etc., so that the rotational power input from the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 is transmitted. I can.

유성 기어(1320)들은 내접 기어(1310)와 각각 치합된 상태로 내접 기어(1310)를 중심으로 배열된다. 유성 기어(1320)들은 내접 기어(1310)를 중심으로 등간격으로 배열될 수 있다. 유성 기어(1320)들은 3개로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.The planetary gears 1320 are arranged around the internal gear 1310 in a state of being engaged with the internal gear 1310, respectively. The planetary gears 1320 may be arranged at equal intervals around the internal gear 1310. The planetary gears 1320 are illustrated as three, but are not limited thereto.

캐리어(1330)는 유성 기어(1320)들을 각각 자전 운동 가능하게 지지한다. 또한, 캐리어(1330)는 유성 기어(1320)들이 서로 간격을 유지한 상태로 내접 기어(1310)를 중심으로 공전 운동할 수 있게 지지한다.The carrier 1330 supports each of the planetary gears 1320 so as to rotate. In addition, the carrier 1330 supports the planetary gears 1320 so that they can orbit around the internal gear 1310 while maintaining a distance from each other.

선 기어(1340)는 내접 기어(1310)의 중앙에서 유성 기어(1320)들과 치합된 상태로 용적형 압축기(1100)의 입력축과 연결된다. 선 기어(1340)는 중심부가 스플라인 방식 등에 의해 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)와 동축으로 결속됨으로써, 변속된 회전동력을 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)로 출력할 수 있다.The sun gear 1340 is connected to the input shaft of the positive displacement compressor 1100 in a state engaged with the planetary gears 1320 at the center of the internal gear 1310. The sun gear 1340 is coaxially coupled with the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 by a spline method, etc., so that the changed rotational power is output to the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100. I can.

용적형 압축기(1100)와 용적형 터빈(1200)이 각각 3개의 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)을 갖는 경우, 선 기어(1340)는 내접 기어(1310)와 3:1의 기어비를 가질 수 있으나, 예시된 바에 한정되지는 않는다.When the positive displacement compressor 1100 and the positive displacement turbine 1200 each have three closed sections 111a, 111b, and 111c, the sun gear 1340 has an internal gear 1310 and a gear ratio of 3:1. However, it is not limited to what is illustrated.

이러한 변속기(1300)에 의하면, 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)가 회전함에 따라 내접 기어(1310)가 메인로터(120)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다. 그에 따라, 유성 기어(1320)들은 캐리어(1330)에 지지된 상태로 메인로터(120)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다. 그러면, 선 기어(1340)는 메인로터(120)의 회전방향과 반대 방향으로 변속비로 가속되어 회전함에 따라 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)를 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)와 반대 방향으로 회전시킨다.According to the transmission 1300, as the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 rotates, the internal gear 1310 rotates in the same direction as the rotation direction of the main rotor 120. Accordingly, the planetary gears 1320 rotate in the same direction as the rotation direction of the main rotor 120 while being supported by the carrier 1330. Then, as the sun gear 1340 accelerates and rotates at a transmission ratio in the direction opposite to the rotation direction of the main rotor 120, the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 is transferred to the main rotor of the positive displacement turbine 1200. 120) and rotate in the opposite direction.

이와 같이, 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)는 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)보다 변속비로 가속되어 회전하므로, 용적형 터빈(1200)은 해당 메인로터(120)의 매회전시 용적형 압축기(1100)에 의해 변속기(1300)의 변속비에 상응하는 비율로 압축된 공기를 지속적으로 공급받아서 압축하게 된다.In this way, since the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 is accelerated and rotates at a speed ratio than the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200, the positive displacement turbine 1200 At each rotation, compressed air is continuously supplied by the positive displacement compressor 1100 at a ratio corresponding to the transmission ratio of the transmission 1300 to be compressed.

예컨대, 변속비가 3:1인 경우, 용적형 압축기(1100)의 3개 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)에서 압축된 공기는 용적형 터빈(1200)의 3개 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c) 중 하나에 공급되어 용적형 터빈(1200)에 의해 압축될 수 있으므로, 변속이 없는 경우보다 압축비를 높일 수 있다.For example, when the transmission ratio is 3:1, the air compressed in the three closed sections 111a, 111b, and 111c of the positive displacement compressor 1100 is the three closed sections 111a and 111b of the positive displacement turbine 1200. , 111c) and can be compressed by the positive displacement turbine 1200, it is possible to increase the compression ratio compared to the case where there is no transmission.

한편, 변속기(1300)는 변속기 하우징(1350)에 수용될 수 있다. 다른 예로, 변속기(1300)는 용적형 압축기(1100)의 케이싱(110) 또는 용적형 터빈(1200)의 케이싱(110)에 수용될 수도 있다.Meanwhile, the transmission 1300 may be accommodated in the transmission housing 1350. As another example, the transmission 1300 may be accommodated in the casing 110 of the positive displacement compressor 1100 or the casing 110 of the positive displacement turbine 1200.

용적형 터빈엔진(1000)은 연결통로(1351)와 체크밸브(1352)를 포함할 수 있다. 연결통로(1351)는 용적형 압축기(1100)로부터 토출되는 공기를 용적형 터빈(1200)으로 전달한다. 연결통로(1351)는 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)와 동일한 개수로 이루어질 수 있다. 연결통로(1351)들은 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)들과 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)들을 일대일로 연결할 수 있다.The positive displacement turbine engine 1000 may include a connection passage 1351 and a check valve 1352. The connection passage 1351 delivers air discharged from the positive displacement compressor 1100 to the positive displacement turbine 1200. The connection passages 1351 may have the same number as the discharge ports 160 of the positive displacement compressor 1100. The connection passages 1351 may connect the discharge ports 160 of the positive displacement compressor 1100 and the suction ports 150 of the positive displacement turbine 1200 on a one-to-one basis.

연결통로(1351)들은 변속기 하우징(1350)에 형성될 수 있다. 다른 예로, 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)와 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)가 별도의 관체로 연결되고, 그 관체에 연결통로(1351)가 형성될 수도 있다. 연결통로(1351)는 일정 단면적을 가질 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 연결통로(1351)는 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)로부터 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)로 갈수록 확장된 형태로 이루어져 공기를 확산시킴으로써, 공기의 압력을 높일 수 있다.The connection passages 1351 may be formed in the transmission housing 1350. As another example, the discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100 and the suction port 150 of the positive displacement turbine 1200 may be connected to a separate pipe body, and a connection passage 1351 may be formed in the pipe body. The connection passage 1351 may have a certain cross-sectional area. Although not shown, the connection passage 1351 is formed in a form extending from the discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100 to the suction port 150 of the positive displacement turbine 1200 to diffuse air, thereby reducing the pressure of the air. You can increase it.

체크밸브(1352)는 용적형 압축기(1100)로부터 연결통로(1351)를 통해 용적형 터빈(1200)로만 공기가 흐르게 제어한다. 체크밸브(1352)는 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)로부터 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)로만 공기가 흐르게 하고, 공기의 역류를 방지한다. 따라서, 용적형 터빈(1200)은 용적형 압축기(1100)로부터 압축된 공기를 손실 없이 공급받을 수 있다. 체크밸브(1352)는 연결통로(1351)마다 설치될 수 있다. 다른 예로, 체크밸브(1352)는 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)마다 장착되거나, 용적형 터빈(1200)의 흡입구(150)마다 장착될 수도 있다.The check valve 1352 controls air to flow only from the positive displacement compressor 1100 to the positive displacement turbine 1200 through the connection passage 1351. The check valve 1352 allows air to flow only from the discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100 to the suction port 150 of the positive displacement turbine 1200 and prevents backflow of air. Accordingly, the positive displacement turbine 1200 may receive compressed air from the positive displacement compressor 1100 without loss. The check valve 1352 may be installed for each connection passage 1351. As another example, the check valve 1352 may be mounted for each discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100 or may be installed for each suction port 150 of the positive displacement turbine 1200.

용적형 터빈엔진(1000)은 디퓨져(diffuser, 1353)를 포함할 수 있다. 디퓨져(1353)는 용적형 압축기(1100)로부터 토출되는 공기를 확산시켜 용적형 터빈(1200)으로 전달한다. 디퓨져(1353)는 공기의 속도 에너지를 공기의 압력 에너지로 변환한다. 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)들로부터 토출되는 공기는 디퓨져(1353)를 거쳐 속도가 줄어들면서 압력이 더욱 상승되어 용적형 터빈(1200)의 연소실(1210)로 공급될 수 있다. 따라서, 용적형 터빈(1200)의 효율이 더욱 높아질 수 있다.The positive displacement turbine engine 1000 may include a diffuser 1353. The diffuser 1352 diffuses air discharged from the positive displacement compressor 1100 and transfers it to the positive displacement turbine 1200. The diffuser 1352 converts velocity energy of air into pressure energy of air. Air discharged from the discharge ports 160 of the positive displacement compressor 1100 may be supplied to the combustion chamber 1210 of the positive displacement turbine 1200 by increasing the pressure as the speed decreases through the diffuser 1353. Accordingly, the efficiency of the positive displacement turbine 1200 may be further increased.

디퓨져(1353)는 변속기 하우징(1350)의 내부공간에 용적형 압축기(1100)의 토출구(160)로부터 토출되는 공기를 확산시키는 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 변속기 하우징(1350)의 내부공간은 압축 공기 저장탱크로 활용될 수도 있다. 변속기 하우징(1350)은 생략될 수 있다.The diffuser 1352 may be configured to diffuse air discharged from the discharge port 160 of the positive displacement compressor 1100 in the internal space of the transmission housing 1350. Meanwhile, the internal space of the transmission housing 1350 may be used as a compressed air storage tank. The transmission housing 1350 may be omitted.

제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(1000)의 작용 예를 설명하면 다음과 같다.An example of the operation of the positive displacement turbine engine 1000 according to the first embodiment will be described below.

용적형 터빈(1200)은 시동시 연소실(1210)마다 공기와 혼합된 연료를 해당 연소기(1220)에 의해 연소시킨다. 그러면, 연소 가스가 팽창되어 용적형 터빈(1200)의 폐쇄구간(111a, 111b, 111c)마다 흡입되어 토출된다. 이 과정에서, 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)는 연소 가스의 팽창 에너지에 의해 회전하게 된다. 그러면, 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)는 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)로부터 변속기(1300)를 거쳐 회전동력을 전달받아 해당 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)에서 공기를 압축하게 된다.The positive displacement turbine 1200 combusts the fuel mixed with air in each combustion chamber 1210 by a corresponding combustor 1220 at startup. Then, the combustion gas is expanded and is sucked and discharged in each of the closed sections 111a, 111b, and 111c of the positive displacement turbine 1200. In this process, the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 is rotated by the expansion energy of the combustion gas. Then, the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 receives rotational power from the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 through the transmission 1300, and the corresponding closed sections 111a, 111b, 111c Compressed air in

용적형 압축기(1100)의 폐쇄구간(111a, 111b, 111c)마다 압축된 공기는 체크밸브(1352)를 통과해서 용적형 터빈(1200)의 연소실(1210)들로 공급된다. 이때, 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)는 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)보다 변속비로 가속되어 회전하므로, 용적형 터빈(1200)은 해당 메인로터(120)의 매회전시 용적형 압축기(1100)에 의해 변속기(1300)의 변속비에 상응하는 비율로 압축된 공기를 지속적으로 공급받아 연소하게 된다. 그 결과, 용적형 터빈엔진(1000)의 효율이 높아질 수 있다.Compressed air is supplied to the combustion chambers 1210 of the positive displacement turbine 1200 through the check valve 1352 in each closed section 111a, 111b, and 111c of the positive displacement compressor 1100. At this time, since the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 is accelerated and rotates at a speed ratio than the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200, the positive displacement turbine 1200 is operated every time of the corresponding main rotor 120. Compressed air is continuously supplied by the exhibition displacement compressor 1100 at a rate corresponding to the transmission ratio of the transmission 1300 to be burned. As a result, the efficiency of the positive displacement turbine engine 1000 may be increased.

한편, 용적형 압축기(1100)의 메인로터(120)는 상대적으로 고속의 회전동력을 출력하므로, 고속의 회전동력을 필요로 하는 장치에 이용될 수 있다. 용적형 터빈(1200)의 메인로터(120)는 상대적으로 저속의 회전동력을 출력하므로, 저속의 회전동력을 필요로 하는 장치에 이용될 수 있다.Meanwhile, since the main rotor 120 of the positive displacement compressor 1100 outputs relatively high rotational power, it can be used in a device that requires a high-speed rotational power. Since the main rotor 120 of the positive displacement turbine 1200 outputs a relatively low rotational power, it may be used in a device requiring a low rotational power.

한편, 용적형 터빈(1200)의 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c) 중에서 터빈 기능을 하는 폐쇄구간의 개수를 줄이면 압축비를 더욱 높일 수 있다. 일 예로, 용적형 터빈(1200)의 3개 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c) 중에서 2개의 폐쇄구간들에서만 터빈 기능을 수행하고 나머지 1개의 폐쇄구간에서 압축 기능을 수행하도록 구성한다면, 용적형 터빈(1200)의 매회전시 5:1의 비율로 압축된 공기를 터빈 기능에 이용할 수 있다.On the other hand, if the number of closed sections 111a, 111b, 111c of the positive displacement turbine 1200, which functions as a turbine, is reduced, the compression ratio can be further increased. For example, if it is configured to perform the turbine function only in two closed sections among the three closed sections 111a, 111b, and 111c of the positive displacement turbine 1200 and perform the compression function in the remaining one closed section, Air compressed at a ratio of 5:1 at every rotation of the turbine 1200 may be used for a turbine function.

다른 예로, 용적형 터빈(1200)의 3개 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c) 중에서 1개의 폐쇄구간에서만 터빈 기능을 수행하고 나머지 2개의 폐쇄구간들에서 압축 기능을 수행하도록 구성한다면, 11:1의 비율로 압축된 공기를 터빈 기능에 이용할 수 있다.As another example, if one of the three closed sections 111a, 111b, and 111c of the positive displacement turbine 1200 is configured to perform a turbine function only in one closed section and perform a compression function in the remaining two closed sections, 11: Air compressed at a ratio of 1 is available for turbine function.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 용적형 터빈엔진에 대한 사시도이다. 도 7은 도 6에 대한 측단면도이다. 도 8은 도 6에 대한 분해 사시도이다. 도 9는 도 6에 있어서, 용적형 압축기에 대한 정단면도이다. 도 10은 도 9에 도시된 용적형 압축기의 작동을 설명하기 위한 정단면도이다.6 is a perspective view of a positive displacement turbine engine according to a second embodiment of the present invention. 7 is a side cross-sectional view of FIG. 6. 8 is an exploded perspective view of FIG. 6. 9 is a front cross-sectional view of the positive displacement compressor in FIG. 6. 10 is a front cross-sectional view for explaining the operation of the positive displacement compressor shown in FIG.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(2000)은 로터리 방식의 용적형 압축기(2100)와, 로터리 방식의 용적형 터빈(2200), 및 변속기(2300)를 포함한다.6 to 10, a positive displacement turbine engine 2000 according to a second embodiment of the present invention includes a rotary positive displacement compressor 2100, a rotary positive displacement turbine 2200, and a transmission. 2300).

로터리 방식의 용적형 압축기(2100)는 케이싱(210)과, 메인로터(220)와, 블레이드(230)들과, 위성로터(240)들과, 흡입구(250)들, 및 토출구(260)들을 포함한다.The rotary type positive displacement compressor 2100 includes the casing 210, the main rotor 220, the blades 230, the satellite rotors 240, the suction ports 250, and the discharge ports 260. Include.

케이싱(210)은 원통형의 내부공간을 갖는다. 메인로터(220)는 케이싱(210)의 중앙에 배치되어 회전동력에 의해 회전한다. 메인로터(220)는 케이싱(210)에 동축으로 배치된다. 메인로터(220)는 중심부에 동축으로 결속된 회전샤프트(220a)를 통해 외부 구동원, 즉 용적형 터빈(2200)의 회전동력을 제공받아 회전할 수 있다.The casing 210 has a cylindrical inner space. The main rotor 220 is disposed in the center of the casing 210 and rotates by rotational power. The main rotor 220 is disposed coaxially with the casing 210. The main rotor 220 may rotate by receiving the rotational power of an external driving source, that is, the positive displacement turbine 2200 through a rotation shaft 220a coaxially coupled to the center.

메인로터(220)는 외경부와 케이싱(210)의 내경부 사이에 내부유로(211)를 형성한다. 메인로터(220)의 축방향 길이는 메인로터(220)의 앞면과 뒷면이 케이싱(210)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지하도록 설정될 수 있다. 메인로터(220)는 외경부의 블레이드(230)들을 제외한 부위가 원통형을 이루게 형성된다. 그에 따라, 내부유로(211)는 블레이드(230)들과 위성로터(240)들을 제외한 부위가 반경 방향으로 균일한 폭을 갖는 도넛 형태로 이루어질 수 있다.The main rotor 220 forms an inner flow path 211 between the outer diameter portion and the inner diameter portion of the casing 210. The axial length of the main rotor 220 may be set such that the front and rear surfaces of the main rotor 220 maintain airtightness with the front and rear inner walls of the casing 210. The main rotor 220 is formed to have a cylindrical shape except for the blades 230 of the outer diameter. Accordingly, the inner flow path 211 may be formed in the shape of a donut having a uniform width in the radial direction except for the blades 230 and the satellite rotor 240.

블레이드(230)들은 메인로터(220)의 외경부를 따라 등간격으로 배열된다. 블레이드(230)들은 메인로터(220)의 외경부로부터 각각 돌출된 상태로 케이싱(210)의 내경부와 기밀을 유지하면서 메인로터(220)의 회전에 따라 공전 운동한다.The blades 230 are arranged at equal intervals along the outer diameter of the main rotor 220. The blades 230 revolve according to the rotation of the main rotor 220 while maintaining airtightness with the inner diameter portion of the casing 210 while protruding from the outer diameter portion of the main rotor 220, respectively.

블레이드(230)들은 각 돌출된 단부가 케이싱(210)의 내경부와 기밀을 유지하도록 형성된다. 또한, 블레이드(230)들은 메인로터(220)의 축방향 길이와 동일한 길이를 갖고 케이싱(210)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지하도록 형성된다. 블레이드(230)들은 모두 동일한 형태로 이루어진다. 블레이드(230)들은 메인로터(220)와 일체로 제조될 수 있다.The blades 230 are formed so that each protruding end maintains airtightness with the inner diameter portion of the casing 210. In addition, the blades 230 have the same length as the axial length of the main rotor 220 and are formed to maintain airtightness with the front and rear inner walls of the casing 210. All of the blades 230 have the same shape. The blades 230 may be manufactured integrally with the main rotor 220.

일 예로, 블레이드(230)들은 3개로 구비되어 메인로터(220)의 외경부에 120도 간격으로 배열될 수 있다. 다른 예로, 블레이드(230)들은 2개 또는 4개 이상으로 구비되어 메인로터(220)의 외경부에 등간격으로 배열될 수도 있다.As an example, the blades 230 may be provided in three and may be arranged at 120 degree intervals on the outer diameter portion of the main rotor 220. As another example, two or four or more blades 230 may be arranged at equal intervals on the outer diameter portion of the main rotor 220.

위성로터(240)들은 케이싱(210)의 내부유로(211)를 메인로터(220)의 회전 방향을 따라 블레이드(230)들의 개수와 동일한 개수의 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)로 등간격으로 구획한다. 위성로터(240)들은 케이싱(210)의 내경부에 각각 일부 수용된 상태로 자전 운동 가능하게 지지된다.The satellite rotors 240 are equally spaced in the inner flow path 211 of the casing 210 in the same number of closed sections 211a, 211b, 211c as the number of blades 230 along the rotation direction of the main rotor 220 It is divided into. The satellite rotors 240 are supported so that they can rotate while being partially accommodated in the inner diameter of the casing 210.

위성로터(240)들은 모두 동일한 형태로 이루어질 수 있다. 위성로터(240)는 통과홈(241)을 제외한 부위가 원통형을 이루게 형성될 수 있다. 위성로터(240)는 축방향 길이를 기준으로 앞면과 뒷면이 케이싱(210)의 앞뒤 내벽과 기밀을 유지한 상태로 케이싱(210)의 내부공간에서 회전하도록 설정될 수 있다. 위성로터(240)는 중앙축에 의해 케이싱(210)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.All of the satellite rotors 240 may have the same shape. The satellite rotor 240 may be formed in a cylindrical shape except for the passage groove 241. The satellite rotor 240 may be set to rotate in the inner space of the casing 210 while maintaining airtightness between the front and rear inner walls of the casing 210 based on the axial length. The satellite rotor 240 may be rotatably supported on the casing 210 by a central shaft.

케이싱(210)은 내경부에 위성로터 챔버(212)들을 구비할 수 있다. 위성로터 챔버(212)들은 위성로터(240)들의 개수와 동일한 개수로 케이싱(210)의 내경부를 따라 등간격으로 배열된다. 위성로터 챔버(212)들은 모두 동일한 형태로 이루어진다. 위성로터 챔버(212)들은 케이싱(210)의 내경부에 각각 형성된다.The casing 210 may include satellite rotor chambers 212 in an inner diameter portion. The satellite rotor chambers 212 are arranged at equal intervals along the inner diameter of the casing 210 in the same number as the number of the satellite rotors 240. All of the satellite rotor chambers 212 have the same shape. The satellite rotor chambers 212 are formed on the inner diameter of the casing 210, respectively.

위성로터 챔버(212)들은 위성로터(240)들을 각각 일부 수용한 상태로 위성로터(240)들의 각 자전 운동을 지지한다. 위성로터 챔버(212)는 반기둥 형상의 홈으로 케이싱(210)의 내경부에 형성될 수 있다. 케이싱(210)은 내경부가 위성로터 챔버(212)들을 형성하도록 홈진만큼 외경부가 돌출되어 균일한 두께를 가질 수 있다.The satellite rotor chambers 212 support each rotational motion of the satellite rotors 240 in a state in which the satellite rotors 240 are partially accommodated. The satellite rotor chamber 212 may be formed in the inner diameter of the casing 210 as a semi-pillar groove. The casing 210 may have a uniform thickness by protruding the outer diameter portion as much as a groove so that the inner diameter portion forms the satellite rotor chambers 212.

위성로터(240)들은 블레이드(230)들의 공전 운동시 연계기구(270)에 의해 자전 운동하면서 각각의 통과홈(241)을 통해 블레이드(230)들을 통과시킨다. 각각의 통과홈(241)은 해당 위성로터(240)의 외경부에 형성될 수 있다. 통과홈(241)은 블레이드(230)를 완전히 수용해서 여유 있게 통과시킬 수 있는 크기로 이루어진다.The satellite rotors 240 are rotated by the linkage mechanism 270 during the orbital movement of the blades 230 and pass the blades 230 through each of the passage grooves 241. Each of the passage grooves 241 may be formed on the outer diameter of the satellite rotor 240. The passage groove 241 is made of a size that can completely accommodate the blade 230 and allow it to pass through.

연계기구(270)는 위성로터 기어(271)들과, 메인로터 기어(272)를 포함할 수 있다. 위성로터 기어(271)들은 위성로터(240)들의 외경부들에 각각 형성된다. 메인로터 기어(272)는 위성로터 기어(271)들의 합계 잇수와 동일한 잇수로 메인로터(220)의 외경부에 형성되어 위성로터 기어(271)들과 치합된 상태로 블레이드(230)들의 공전에 따라 위성로터(240)들을 자전 운동시킨다. 따라서, 블레이드(230)들은 메인로터(220)의 회전에 따라 위성로터(240)들과 충돌 없이 공전하면서 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c) 내의 공기를 압축할 수 있게 된다.The linkage mechanism 270 may include satellite rotor gears 271 and a main rotor gear 272. The satellite rotor gears 271 are formed on the outer diameter portions of the satellite rotors 240, respectively. The main rotor gear 272 is formed on the outer diameter of the main rotor 220 with the same number of teeth as the total number of teeth of the satellite rotor gears 271, and is engaged with the satellite rotor gears 271 and rotates the blades 230. Accordingly, the satellite rotors 240 are rotated. Accordingly, the blades 230 may orbit without colliding with the satellite rotors 240 according to the rotation of the main rotor 220 and compress the air in the closed sections 211a, 211b, 211c.

메인로터 기어(272)는 외접 기어 형태로 메인로터(220)의 외경부에 형성된다. 위성로터(240)들의 개수를 N개라고 하면, 메인로터 기어(272)와 위성로터 기어(271)는 서로 간에 N:1의 기어비를 갖는다. 예컨대, 위성로터(240)들의 개수가 3개인 경우, 메인로터 기어(272)와 위성로터 기어(271)는 서로 간에 3:1의 기어비를 갖는다.The main rotor gear 272 is formed on the outer diameter of the main rotor 220 in the form of an external gear. If the number of satellite rotors 240 is N, the main rotor gear 272 and the satellite rotor gear 271 have a gear ratio of N:1 to each other. For example, when the number of satellite rotors 240 is three, the main rotor gear 272 and the satellite rotor gear 271 have a gear ratio of 3:1 to each other.

다른 예로, 위성로터 기어(271)는 위성로터(240)의 외경부 외에 다른 부위에 형성될 수도 있고, 메인로터 기어(272)도 메인로터(220)의 외경부 외에 다른 부위에 형성되어, 전술한 기능을 수행할 수도 있다.As another example, the satellite rotor gear 271 may be formed in a portion other than the outer diameter portion of the satellite rotor 240, and the main rotor gear 272 is also formed in a portion other than the outer diameter portion of the main rotor 220, It can also perform a function.

흡입구(250)들은 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)의 각 시작 지점에 대응되어 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)과 통하게 케이싱(210)에 형성된다. 흡입구(250)들은 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)에 각각 공기를 흡입할 수 있게 한다.The suction ports 250 are formed in the casing 210 to correspond to the starting points of the closed sections 211a, 211b, 211c, and communicate with the closed sections 211a, 211b, 211c. The intake ports 250 allow air to be sucked into the closed sections 211a, 211b, 211c, respectively.

토출구(260)들은 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)의 각 끝 지점에 대응되어 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)과 통하게 케이싱(210)에 형성된다. 토출구(260)들은 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)로부터 각각 공기를 토출할 수 있게 한다. 토출구(260)는 흡입구(250)와 1조를 이루어 해당 위성로터(240)의 양쪽에서 케이싱(210)을 관통하여 형성될 수 있다.The discharge ports 260 correspond to respective end points of the closed sections 211a, 211b, 211c, and are formed in the casing 210 to communicate with the closed sections 211a, 211b, 211c. The discharge ports 260 allow air to be discharged from the closed sections 211a, 211b, 211c, respectively. The discharge port 260 may form a pair with the suction port 250 to pass through the casing 210 on both sides of the satellite rotor 240.

이와 같이, 제2 실시예의 블레이드(230)들은 제1 실시예의 위성로터(140)들로 대체되고, 제2 실시예의 위성로터(240)들은 제1 실시예의 블레이드(130)들로 대체되도록 구성될 수 있다.In this way, the blades 230 of the second embodiment are replaced with the satellite rotors 140 of the first embodiment, and the satellite rotors 240 of the second embodiment are configured to be replaced with the blades 130 of the first embodiment. I can.

전술한 용적형 압축기(2100)의 작용 예에 대해 설명하면 다음과 같다.An example of the operation of the positive displacement compressor 2100 will be described below.

먼저, 메인로터(220)가 케이싱(210)의 내부공간에서 회전동력에 의해 공기 압축을 위한 방향으로 회전하면, 블레이드(230)들은 메인로터(220)의 회전에 따라 공전 운동한다. 이와 동시에, 위성로터(240)들은 위성로터 기어(271)들과 케이싱 기어(272) 간의 작용에 의해 메인로터(220)의 회전방향과 반대 방향으로 자전 운동한다. 이때, 블레이드(230)들은 자체 공전 운동과 위성로터(240)들의 자전 운동에 따라 위성로터(240)들의 각 통과홈(241)을 통해 위성로터(240)들을 순차적으로 통과하면서 3곳의 폐쇄구간들(211a, 211b, 211c)을 연속되게 이동한다.First, when the main rotor 220 rotates in a direction for air compression by rotational power in the inner space of the casing 210, the blades 230 orbitally move according to the rotation of the main rotor 220. At the same time, the satellite rotors 240 rotate in a direction opposite to the rotational direction of the main rotor 220 by an action between the satellite rotor gears 271 and the casing gear 272. At this time, the blades 230 sequentially pass through the satellite rotors 240 through the respective passage grooves 241 of the satellite rotors 240 according to their own orbital motion and the rotational motions of the satellite rotors 240, while three closed sections. The fields 211a, 211b, 211c are continuously moved.

이 과정에서, 폐쇄구간(211a, 211b, 211c)마다 블레이드(230)의 전단 쪽 체적이 좁아짐과 동시에 블레이드(230)의 후단 쪽 체적이 넓어지면서 공기의 흡입과 토출이 독립적으로 이루어지고, 그에 따라 공기가 압축될 수 있다. 그 결과, 메인로터(220)가 관성을 갖고 회전하면서 1회전마다 내부체적의 3배에 상응하는 체적변화를 이루게 되므로, 비교적 작은 규격에도 상당량의 압축공기를 이송할 수 있다.In this process, the volume on the front end side of the blade 230 is narrowed in each closed section (211a, 211b, 211c), and the volume on the rear end side of the blade 230 is widened, so that the intake and discharge of air are independently performed. Air can be compressed. As a result, since the main rotor 220 rotates with inertia and achieves a volume change corresponding to three times the internal volume per rotation, a considerable amount of compressed air can be transferred even with a relatively small standard.

한편, 전술한 용적형 압축기(2100)도 메인로터(220)를 회전하지 않게 위치 고정한 상태로 케이싱(210)을 회전시키면서 공기를 압축하는 방식으로 적용될 수도 있다.Meanwhile, the above-described positive displacement compressor 2100 may also be applied in a manner of compressing air while rotating the casing 210 while the main rotor 220 is not rotated.

로터리 방식의 용적형 터빈(2200)도 로터리 방식의 용적형 압축기(2100)와 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 용적형 터빈(2200)은 용적형 압축기(2100)를 구성하는 케이싱(210)과, 메인로터(220)와, 블레이드(230)들과, 위성로터(240)들과, 흡입구(250)들, 및 토출구(260)들을 포함할 수 있다. 여기서, 용적형 터빈(2200)의 흡입구(250)와 토출구(260)는 용적형 압축기(2100)의 흡입구(250)와 토출구(260)와 서로 반대되게 위치될 수 있다.The rotary type positive displacement turbine 2200 may also be configured similarly to the rotary type positive displacement compressor 2100. Accordingly, the positive displacement turbine 2200 includes the casing 210 constituting the positive displacement compressor 2100, the main rotor 220, the blades 230, the satellite rotors 240, and the suction port 250. Fields, and discharge ports 260 may be included. Here, the suction port 250 and the discharge port 260 of the positive displacement turbine 2200 may be located opposite to each other from the suction port 250 and the discharge port 260 of the positive displacement compressor 2100.

한편, 용적형 압축기(2100)가 제1 실시예의 용적형 압축기(1100)로 구성되어 용적형 터빈(2200)와 조합되거나, 용적형 터빈(2200)이 제1 실시예의 용적형 터빈(1200)으로 구성되어 용적형 압축기(2100)와 조합될 수도 있다. 또한, 용적형 압축기(2100)는 일반적인 로터리 방식의 용적형 압축기로 구성되고, 용적형 터빈(2200)도 일반적인 로터리 방식의 용적형 터빈으로 구성될 수도 있다.On the other hand, the positive displacement compressor 2100 is composed of the positive displacement compressor 1100 of the first embodiment and is combined with the positive displacement turbine 2200, or the positive displacement turbine 2200 is used as the positive displacement turbine 1200 of the first embodiment. It may be configured and combined with the positive displacement compressor 2100. In addition, the positive displacement compressor 2100 may be configured as a general rotary type positive displacement compressor, and the positive displacement turbine 2200 may also be configured as a general rotary positive displacement type turbine.

용적형 터빈(2200)은 폐쇄구간들(111a, 111b, 111c)에 각각 연소실(2210)이 구비될 수 있다. 연소실(2210)은 흡입구(150)와 통하게 케이싱(110) 내에 형성될 수 있다. 연소실(2210)은 내부에 버너 또는 점화플러그 등과 같은 연소기(2220)가 구비될 수 있다. 연소기(2220)는 압축 공기와 혼합된 연료를 연소시킨다.The positive displacement turbine 2200 may be provided with combustion chambers 2210 in the closed sections 111a, 111b, and 111c, respectively. The combustion chamber 2210 may be formed in the casing 110 to communicate with the suction port 150. The combustion chamber 2210 may have a combustor 2220 such as a burner or an ignition plug therein. The combustor 2220 combusts fuel mixed with compressed air.

변속기(2300)는 제1 실시예의 변속기(1300)와 동일하게 내접 기어(1310)와, 유성 기어(1320)들과, 캐리어(1330), 및 선 기어(1340)를 포함하여 구성될 수 있다. 변속기(2300)는 변속기 하우징(2350)에 수용될 수 있다. 다른 예로, 변속기(2300)는 용적형 압축기(2100)의 케이싱(210) 또는 용적형 터빈(2200)의 케이싱(210)에 수용될 수도 있다.The transmission 2300 may include an internal gear 1310, planetary gears 1320, a carrier 1330, and a sun gear 1340, similar to the transmission 1300 of the first embodiment. The transmission 2300 may be accommodated in the transmission housing 2350. As another example, the transmission 2300 may be accommodated in the casing 210 of the positive displacement compressor 2100 or the casing 210 of the positive displacement turbine 2200.

용적형 터빈엔진(2000)은 연결통로(2351)와 체크밸브(2352)를 포함할 수 있다. 연결통로(2351)는 제1 실시예의 연결통로(1351)와 동일하게 작용할 수 있다. 즉, 연결통로(2351)는 용적형 압축기(2100)의 토출구(260)로부터 토출되는 공기를 용적형 터빈(2200)의 흡입구(250)로 전달한다. 연결통로(2351)들은 변속기 하우징(2350)에 형성될 수 있다. 다른 예로, 용적형 압축기(2100)의 토출구(260)와 용적형 터빈(2200)의 흡입구(250)가 별도의 관체로 연결되고, 그 관체에 연결통로(2351)가 형성될 수도 있다.The positive displacement turbine engine 2000 may include a connection passage 2351 and a check valve 2352. The connection passage 2351 may function in the same manner as the connection passage 1351 of the first embodiment. That is, the connection passage 2351 delivers the air discharged from the discharge port 260 of the positive displacement compressor 2100 to the suction port 250 of the positive displacement turbine 2200. The connection passages 2351 may be formed in the transmission housing 2350. As another example, the discharge port 260 of the positive displacement compressor 2100 and the suction port 250 of the positive displacement turbine 2200 may be connected by a separate pipe body, and a connection passage 2351 may be formed in the pipe body.

체크밸브(2352)는 제1 실시예의 체크밸브(1352)와 동일하게 작용할 수 있다. 즉, 체크밸브(2352)는 용적형 압축기(2100)로부터 연결통로(2351)를 통해 용적형 터빈(2200)로만 공기가 흐르게 하고, 공기의 역류를 방지한다. 체크밸브(2352)는 연결통로(2351)마다 설치될 수 있다. 체크밸브(2352)는 용적형 압축기(2100)의 토출구(260)마다 장착되거나, 용적형 터빈(2200)의 흡입구(250)마다 장착될 수도 있다.The check valve 2352 may act in the same way as the check valve 1352 of the first embodiment. That is, the check valve 2352 allows air to flow only from the positive displacement compressor 2100 to the positive displacement turbine 2200 through the connection passage 2351 and prevents air from flowing backward. The check valve 2352 may be installed for each connection passage 2351. The check valve 2352 may be mounted for each discharge port 260 of the positive displacement compressor 2100 or may be installed for each suction port 250 of the positive displacement turbine 2200.

용적형 터빈엔진(2000)은 디퓨져(2353)를 포함할 수 있다. 디퓨져(2353)는 제1 실시예의 디퓨져(1353)와 동일하게 작용할 수 있다. 즉, 디퓨져(2353)는 용적형 압축기(2100)로부터 토출되는 공기를 확산시켜 용적형 터빈(2200)으로 전달한다.The positive displacement turbine engine 2000 may include a diffuser 2353. The diffuser 2353 may function in the same way as the diffuser 1352 of the first embodiment. That is, the diffuser 2353 diffuses the air discharged from the positive displacement compressor 2100 and transfers it to the positive displacement turbine 2200.

디퓨져(2353)는 변속기 하우징(2350)의 내부공간에 용적형 압축기(2100)의 토출구(260)로부터 토출되는 공기를 확산시키는 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 변속기 하우징(2350)의 내부공간은 압축 공기 저장탱크로 활용될 수도 있다. 변속기 하우징(2350)은 생략될 수도 있다. 이러한 제2 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(2000)은 제1 실시예에 따른 용적형 터빈엔진(1000)과 동일하게 작용하여 효율을 높일 수 있다.The diffuser 2353 may be configured to diffuse air discharged from the discharge port 260 of the positive displacement compressor 2100 in the internal space of the transmission housing 2350. Meanwhile, the internal space of the transmission housing 2350 may be used as a compressed air storage tank. The transmission housing 2350 may be omitted. The positive displacement turbine engine 2000 according to the second exemplary embodiment operates in the same manner as the positive displacement turbine engine 1000 according to the first exemplary embodiment, thereby increasing efficiency.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, but this is only illustrative, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. I will be able to. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

110, 210..케이싱 111, 211..내부유로
111a, 111b, 111c, 211a, 211b, 211c..폐쇄구간
120, 220..메인로터 121..212..위성로터 챔버
130, 230..블레이드 140, 240..위성로터
150, 250..흡입구 160, 260..토출구
170, 180..연계기구 171, 271..위성로터 기어
172..케이싱 기어 272..메인로터 기어
1000, 2000..용적형 엔진 1100, 2100..용적형 압축기
200, 2200..용적형 터빈 1210..연소실
1220..연소기 1300, 2300..변속기
1310..내접 기어 1320..유성 기어
1330..캐리어 1340..선 기어
1350, 2350..변속기 하우징 1351, 2351..연결통로
1352, 2352..체크밸브 1353, 2353..디퓨져110, 210..casing 111, 211..internal passage
111a, 111b, 111c, 211a, 211b, 211c..closed section
120, 220..Main rotor 121..212..Satellite rotor chamber
130, 230..blade 140, 240..satellite rotor
150, 250..suction port 160, 260.. discharge port
170, 180..linkage mechanism 171, 271..satellite rotor gear
172..casing gear 272..main rotor gear
1000, 2000.. positive displacement engine 1100, 2100.. positive displacement compressor
200, 2200.. positive displacement turbine 1210.. combustion chamber
1220..combustor 1300, 2300.. transmission
1310..internal gear 1320.. planetary gear
1330..carrier 1340..sun gear
1350, 2350.. Transmission housing 1351, 2351.. connection passage
1352, 2352..Check valve 1353, 2353..Diffuser

Claims (6)

공기를 회전동력에 의해 흡입해서 체적 감소를 통해 압력을 증가시키는 로터리 방식의 용적형 압축기;
공기와 혼합된 연료를 연소시켜 회전동력을 얻는 로터리 방식의 용적형 터빈; 및
상기 용적형 터빈의 출력축으로부터 입력되는 회전동력을 가속시켜 상기 용적형 압축기의 입력축으로 출력하는 변속기;
를 포함하는 용적형 터빈엔진.A rotary type positive displacement compressor that increases pressure through volume reduction by inhaling air by rotational power;
A rotary type positive displacement turbine for obtaining rotational power by burning fuel mixed with air; And
A transmission for accelerating rotational power input from the output shaft of the positive displacement turbine and outputting it to the input shaft of the positive displacement compressor;
Positive displacement turbine engine comprising a. 제1항에 있어서,
상기 용적형 압축기와 용적형 터빈 중 적어도 어느 하나는,
원통형의 내부공간을 갖는 케이싱;
상기 케이싱의 중앙에 배치되어 회전동력에 의해 회전하며, 외경부와 상기 케이싱의 내경부 사이에 내부유로를 형성하는 메인로터;
상기 케이싱의 내부유로를 상기 메인로터의 회전 방향을 따라 복수의 폐쇄구간들로 등간격으로 구획하도록 상기 케이싱의 내경부로부터 각각 돌출되어 형성된 블레이드들;
상기 메인로터의 외경부를 따라 상기 폐쇄구간들의 개수와 동일한 개수로 등간격으로 배열되어 상기 메인로터의 외경부에 각각 일부 수용된 상태로 상기 케이싱의 내경부와 기밀을 유지하면서 자전 운동 가능하게 지지됨과 아울러 상기 메인로터의 회전에 따라 공전 운동하며, 공전 운동시 연계기구에 의해 자전 운동하면서 각각의 통과홈을 통해 상기 블레이드들을 통과하는 위성로터들;
상기 폐쇄구간들의 각 시작 지점에 대응되어 상기 폐쇄구간들과 통하게 상기 케이싱에 형성된 흡입구들; 및
상기 폐쇄구간들의 각 끝 지점에 대응되어 상기 폐쇄구간들과 통하게 상기 케이싱에 형성된 토출구들;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 터빈엔진.The method of claim 1,
At least one of the positive displacement compressor and positive displacement turbine,
A casing having a cylindrical inner space;
A main rotor disposed in the center of the casing, rotating by rotational power, and forming an inner flow path between an outer diameter portion and an inner diameter portion of the casing;
Blades each protruding from the inner diameter portion of the casing so as to divide the inner flow path of the casing into a plurality of closed sections at equal intervals along the rotation direction of the main rotor;
Arranged at equal intervals with the number of closed sections along the outer diameter of the main rotor and partially accommodated in the outer diameter of the main rotor, while maintaining airtightness with the inner diameter of the casing, it is supported to enable rotational motion. Satellite rotors that orbit according to the rotation of the main rotor and pass through the blades through respective passage grooves while rotating by a linkage mechanism during the orbital motion;
Suction ports formed in the casing to correspond to the starting points of the closed sections and communicated with the closed sections; And
Discharge ports formed in the casing to correspond to respective end points of the closed sections to communicate with the closed sections;
Displacement type turbine engine comprising a. 제1항에 있어서,
상기 용적형 압축기와 용적형 터빈 중 적어도 어느 하나는,
원통형의 내부공간을 갖는 케이싱;
상기 케이싱의 중앙에 배치되어 회전동력에 의해 회전하며, 외경부와 상기 케이싱의 내경부 사이에 내부유로를 형성하는 메인로터;
상기 메인로터의 외경부를 따라 등간격으로 배열되어 상기 메인로터의 외경부로부터 각각 돌출된 상태로 상기 케이싱의 내경부와 기밀을 유지하면서 상기 메인로터의 회전에 따라 공전 운동하는 블레이드들;
상기 케이싱의 내부유로를 상기 메인로터의 회전 방향을 따라 상기 블레이드들의 개수와 동일한 개수의 폐쇄구간들로 등간격으로 구획하도록 상기 케이싱의 내경부에 각각 일부 수용된 상태로 자전 운동 가능하게 지지되며, 상기 블레이드들의 공전 운동시 연계기구에 의해 자전 운동하면서 각각의 통과홈을 통해 상기 블레이드들을 통과하는 위성로터들;
상기 폐쇄구간들의 각 시작 지점에 대응되어 상기 폐쇄구간들과 통하게 상기 케이싱에 형성된 흡입구들; 및
상기 폐쇄구간들의 각 끝 지점에 대응되어 상기 폐쇄구간들과 통하게 상기 케이싱에 형성된 토출구들;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 터빈엔진.The method of claim 1,
At least one of the positive displacement compressor and positive displacement turbine,
A casing having a cylindrical inner space;
A main rotor disposed in the center of the casing, rotating by rotational power, and forming an inner flow path between an outer diameter portion and an inner diameter portion of the casing;
Blades arranged at equal intervals along the outer diameter portion of the main rotor, each protruding from the outer diameter portion of the main rotor, maintaining airtightness with the inner diameter portion of the casing, and revolving according to the rotation of the main rotor;
It is supported so that the inner flow path of the casing is divided into closed sections equal to the number of blades along the rotation direction of the main rotor at equal intervals while being partially accommodated in the inner diameter of the casing to enable rotational motion, the Satellite rotors passing through the blades through respective passage grooves while rotating by the linkage mechanism during the revolution movement of the blades;
Suction ports formed in the casing to correspond to the starting points of the closed sections and communicated with the closed sections; And
Discharge ports formed in the casing to correspond to respective end points of the closed sections to communicate with the closed sections;
Displacement type turbine engine comprising a. 제1항에 있어서,
상기 변속기는,
상기 용적형 터빈의 출력축과 연결된 내접 기어(internal gear)와,
상기 내접 기어와 각각 치합된 상태로 상기 내접 기어를 중심으로 배열된 유성 기어(planet gear)들과,
상기 유성 기어들을 각각 자전 운동 가능하게 지지하는 캐리어(carrier), 및
상기 내접 기어의 중앙에서 상기 유성 기어들과 치합된 상태로 상기 용적형 압축기의 입력축과 연결된 선 기어(sun gear)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 터빈엔진.The method of claim 1,
The transmission,
An internal gear connected to the output shaft of the positive displacement turbine,
Planetary gears arranged around the internal gear while being engaged with the internal gear, respectively,
A carrier supporting each of the planetary gears to enable rotation, and
A positive displacement turbine engine comprising a sun gear connected to an input shaft of the positive displacement compressor in a state engaged with the planetary gears at the center of the internal gear. 제1항에 있어서,
상기 용적형 압축기로부터 토출되는 공기를 상기 용적형 터빈으로 전달하는 연결통로, 및
상기 용적형 압축기로부터 상기 연결통로를 통해 상기 용적형 터빈로만 공기가 흐르게 제어하는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 터빈엔진.The method of claim 1,
A connection passage for delivering air discharged from the positive displacement compressor to the positive displacement turbine, and
And a check valve for controlling air to flow only from the positive displacement compressor to the positive displacement turbine through the connection passage. 제1항에 있어서,
상기 용적형 압축기로부터 토출되는 공기를 확산시켜 상기 용적형 터빈으로 전달하는 디퓨져(diffuser)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적형 터빈엔진.The method of claim 1,
And a diffuser for diffusing the air discharged from the positive displacement compressor and transferring it to the positive displacement turbine.
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