KR100316430B1 - 유체 교환 시스템 - Google Patents

Abstract

유체, 즉 기계장치로부터 발생되는 모터 오일을 교환하는데 사용되는 유체 교환 시스템(10)은 휴대용 "슈트케이스" 유니트(12)와 이 슈트케이스 유니트를 재충전하기 위한 재충전 유니트(14)를 구비한다. 슈트케이스 유니트는 폐 유체 탱크(22)와, 새 유체 탱크(20)와, 압축 공기 탱크(18)와 4상 제어 밸브(56)를 구비한다. 재충전 포트(58, 60, 62, 64, 66)는 슈트케이스 유니트의 재충전을 허용하며, 그를 통해 새 유체 탱크가 새 유체로 재충전되고 가압 불활성 가스로 재충전되며, 폐 유체 탱크는 비워지고 진공 상태로 설정되며, 압축 공기 탱크는 압축 공기로 재충전된다. 사용자는 벤튜리(84)에 의해서 폐 유체 탱크에 추가의 진공을 인가한다. 컴퓨터(212)는 재충전 순서를 통제한다.

Description

유체 교환 시스템{FLUID CHANGE SYSTEM}

차량의 모터와, 엔진 및 기계 장치의 윤활 시스템은 그들 윤활유, 즉 오일 및 오일 필터를 주기적으로 교환하여야 한다.

자동차의 경우에 있어서, 오일 교환을 수행하는 작업은 대형 용기 또는 깔때기를 차량의 오일 팬 아래에 설치하고, 오일 드레인 플러그를 제거하여 그 내부의 오일이 중력에 의해서 배출되게 하고, 구 오일 필터를 엔진 블록으로부터 제거하며, 새 오일 필터를 설치하고, 오일 드레인 플러그를 교환하고, 모터에 새 오일을 재보급하는 통상적이고 연속적인 단계를 포함한다. 그다음 수집된 폐 오일은 폐기시켜야 한다.

현재 해로운 폐기물로 분류되고 취급되어야 하는 모터 오일이 환경에 미치는 해로운 영향에 대한 인식이 높아가는 관계로, 폐 모터 오일의 처리는 보다 통제되어 왔고, 소수의 사람들이 그것을 받아들이려고 한다. 제기되지 않은 다른 문제점은 폐 오일을 보유한 폐 오일 필터의 유출에 관한 것이다. 이들 폐 오일 필터는 매립지에 합법적으로 간단히 버려진다.

이러한 문제점에 부분적으로 기인하여, 특수한 즉석 오일 교환 설비가 근래에 대중적으로 제공된 바 있다. 이러한 즉석 윤활 설비는 유망하고 대체로 신속하고 편리한 서비스를 제공하며 폐 오일 필터와 새 오일 필터를 입수한다. 이러한 설비는 통상적으로는 폐 모터 오일을 통이나 탱크에 수집한 다음, 탱크 트럭으로 회수하거나 또는 배출한다. 이러한 삽업 분야에서 수행되는 오일 교환의 비용 부담은 사용하는 새 오일과 새 오일 필터의 비용을 3배 내지 6배 또는 그이상만큼 초과하는 것이 통상적이다.

자기 차량을 수리하기를 좋아하거나 또는 특수 설비에 의해 수행되는 오일 교환에 따르는 비교적 높은 비용을 부담할 수 없는 사람들에 대해서, 폐 오일과 폐 오일 필터를 안전하고 적법하게 취급하는 것에 대한 문제점은 여전히 심각한 상태로 남아있다. 구 오일 필터의 경우에 있어서, 이것은 배유 후에도 상당한 양의 폐 오일을 계속 보유하고 있고, 사용된 오일 필터는 통상적으로는 폐 모터 오일과 함께 수용되지 않는다. 스스로 하는 최종 사용자는 통상적으로는 캔이나 병내에 저장된 새 오일을 구입하며, 폐 오일을 오일 드레인 팬(oil drain pan)내로 배유하고,수집된 폐 오일을 새 오일 저그(oil jug)에 보충하거나 또는 그것을 일부 다른 저장용기내에 수집한다. 최종 사용자는 수집된 폐 오일과, 폐 오일 필터와, 오일 수집 팬내의 잔류 오일로 어떤 작업을 할 수 있는지에 대한 문제점에 직면할 것이다. 또한, 사람들중 일부는 폐 오일과 폐 오일 필터를 수용하려고 하지 않기 때문에, 많은 사람들은 폐 오일과 오일 코팅된 저장용기 및 필터를 적절하게 폐기하지 않게되어 환경 파괴로 이르는 결과가 발생한다. 실제로, 새 모터 오일의 양은 수집되는 폐 오일의 양을 약 69% 정도 초과한다. 일부 오일은 차량에서 연소되지만, 다량의 이러한 폐 오일은 매립지에 버려지고, 도랑, 호수 및 공터에 불법적으로 방류되거나, 또는 장시간 동안 저장용기내에 단순히 저장된다.

여러 기계 장치, 차량 및 항공기의 경우에, 냉각유와, 유압유 및 윤활유 등은 주기적으로 재보급되거나 또는 교환되어야 한다. 많은 경우에 있어서, 그들 유체 교환 작업은 어렵고 지저분한 일이다. 자가용 항공기의 경우에 있어서, 오일 교환 작업은 많은 시간이 소모되고 지저분한 것이 통상적이다. 채광 장치 및 설비의 경우에 있어서, 광산 환경은 먼지가 많아서 오일 및 그리스를 자주 교환해야 하지만, 장치내로 반송되는 새 유체와 그리스내로 먼지가 유입되지 않게 교환 작업을 수행하기는 어렵다.

다께우치(Takeuchi)의 미국 특허 제 4,193,487 호 및 제 4,095,673 호에는 폐 오일을 제거하고 새 오일을 차량내로 반송할 수 있게 설계된 조합식 새 오일 공급 및 폐 오일 제거장치가 개시되어 있다.

스피겔(Spiegel)의 미국 특허 제 5,349,980 호에는 폐유, 즉 구 모터 오일과특수 오일을 공통 폐유 탱크내로 회수하고 그리고 새 유체를 반송하는 것에 의해서 차량을 수리하기 위한 차량 장착형 수리 모듈이 개시되어 있다.

파커(Parker)의 미국 특허 제 5,370,160 호에는 폐유를 제거하고 새로운 변속기유를 주입하는 것에 의해서 차량 변속기 등을 수리하는 장치에 대해 개시되어 있다.

따라서, 비용이 저렴하고, 폐유가 환경에 유출되는 것을 방지하며, 또 모든 상황에서 사용하기 쉬운 시스템이 필요하다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 사용하기 쉽고 편리하면서도 사용되는 모터 오일의 비용보다 실질적으로 더 비싸지 않은 가격으로 제공될 수 있는 유체 교환 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 새 오일을 차량에 반송할 뿐만 아니라 차량으로부터 제거되는 폐 오일을 수집하는 오일 교환 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 소비자가 임대할 수 있고, 폐 모터 오일을 제거하고 그리고 차량에 새 모터 오일을 재보급하도록 사용된 후에 재충전 유니트에서 재충전하도록 반환되어 다른 사용자가 즉시 재사용할 준비가 되는 휴대용 유니트를 구비한 오일 교환 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그것의 휴대용 유니트내에서 진공 및 압축 불활성 가스를 이용하여 폐유를 제거하고 새 오일을 반송하는 오일 교환 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반송되는 새 유체에 대해 청결하고 오염없는 방식으로 기계 장치, 차량 또는 항공기의 구역에서 유체 교환 및/또는 재보급을 수행할 수 있는 기계 장치, 차량 및 항공기용 유체 교환 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적 및 그밖의 다른 목적들은 다음과 같은 시스템을 제공하는 것에 의해서 달성된다.

즉석 유체 교환 시스템은 유체, 즉 기계장치, 차량 또는 항공기로부터 배출되는 오일을 교환하는데 사용된다. 이 시스템은 휴대용 유니트[이하, 종종 "슈트케이스(suitcase)" 유니트라 언급함]와, 이 슈트케이스 유니트용 재충전 유니트를 구비한다. 이 슈트케이스 유니트는 탱크 구조체를 구비하는데, 이 탱크 구조체는 폐유를 수집하여 진공상태로 저장하는 폐 유체 탱크와, 새 유체를 저장하고 반송하는 새 유체 탱크와, 그리고 압축 공기를 저장하는 압축 공기 탱크를 구비한다. 4상 밸브(four-way valve)는 폐 유체와 새 유체가 슈트케이스 유니트에 각각 유입되고 유출되는 것을 통제한다. 이 슈트케이스 유니트는 재충전 포트를 구비하며, 이 포트를 통해서 새 유체 탱크에 새 유체가 재보급되고 또 가압 불활성 가스가 재충전될 것이다. 폐 유체 탱크는 폐유가 비워지고 진공 상태로 배치될 것이며, 압축 공기 탱크에는 압축 공기가 재보급될 것이다. 사용자는 압축 공기로부터의 공기에 의해 작동되는 벤츄리를 통해 폐 유체 탱크에 추가의 진공을 인가할 수 있다. 이들 부품은 슈트케이스 유니트 내에 끼워맞춤된다. 슈트케이스 재충전 유니트는 슈트케이스부가 결합될 수 있는 스테이션을 제공하며, 또 상기 슈트케이스 유니트의 재충전 포트와 결합 가능한 다수의 운반 포트를 갖는 재충전 포트 결합 매니폴드를 구비한다. 컴퓨터는 밸브의 작동에 의해서 압축 공기, 불활성 가스, 진공 및 새 유체의 소스와, 그리고 슈트케이스 유니트로부터 수집되는 폐유의 도관으로부터 운반 포트를 통과하는 유체의 흐름을 통제하는 재충전 순서를 제어한다.

본 발명은 유체 전달의 분야에 관한 것으로, 특히 한정적이지는 않지만 다양한 유형의 모터 오일, 유압 오일, 변속기 오일, 그리스 및 여러 냉각제를 포함하는 폐 유체 물질을 그들 장소에서 차량 및 기계 장치로부터 제거하고, 그리고 새 유체 물질을 차량과 기계 장치로 반송하되, 그러한 폐 유체 물질의 수집 또는 새로운 유체 물질의 반송에 사용한 후 매번 세척할 필요가 없으며 폐 유체의 손실이 발생되지 않도록 된 개선된 방식으로 제거 및 반송을 행하며, 그리고 이러한 작업이 모두 안전하고 효과적으로 수행되도록 된, 손수 하는 자체 유체 교환 시스템(do-it-yourself self-contained fluid change system)에 관한 것이다.

도 1은 스스로 하는 자동차용 오일 교환 시스템의 형태로 된 본 발명의 유체 교환 시스템의 동축 실린더를 부분적으로 노출된 상태로 도시한 평면도,

도 2는 도 1의 본 발명의 스스로 하는 오일 교환 시스템의 동축 실린더를 노출된 상태로 도시한 도면,

도 3은 동축 실린더, 배관, 벤츄리, 포트 및 4상 밸브를 도시하는 스스로 하는 오일 교환 시스템의 노출된 개략도,

도 4는 본 발명의 스스로 하는 오일 교환 시스템의 슈트케이스부를 도시한 것으로, 그것의 뚜껑을 제거하여 본 발명의 오일 교환 시스템을 사용하는 소비자가 볼 수 있는 부분을 노출시킨 평면도,

도 5는 스스로 하는 오일 교환 시스템의 4상 밸브를 중립 위치에서 도시한 것으로, 폐 유체 밸브와 새 유체 밸브가 닫힌 상태를 도시한 평면도,

도 6은 폐 오일을 폐 오일 실린더로 진공시키는 위치에서 도 5의 4상 밸브 유니트를 도시한 평면도,

도 7은 새 오일을 새 오일 실린더로부터 반송하는 위치에서 도 5의 4상 밸브 유니트를 도시한 평면도,

도 8은 폐 오일이 비워진 후와 그리고 새 오일이 반송되기 전의 위치에서 도5의 4상 밸브 유니트를 도시한 평면도,

도 9는 본 발명의 재충전 유니트내에 배치된 시스템의 슈트케이스부를 도시하는 평면도,

도 10은 재충전 유니트의 제어 패널의 정면도.

도 9를 참조하면, 본 발명의 유체 교환 시스템(10)은 2개의 주요부, 즉 슈트케이스부(12)와 재충전부(14)를 구비한다. 이하, 이 시스템은 그의 주요 실행 중 하나에 대해 종종 "스스로 하는 오일 교환 시스템"으로 언급할 것이다. 그러나, 이 시스템은 기계장치, 자동차 및 항공기용의 다양한 유체를 교환하기 위해 사용될 수 있다. 슈트케이스부(12)는 자가 작업자가 자동차 부품 공급소, 할인 매장 또는 기타 소매점에서 심부가 충전된 상태로 대여받게 되는 부분이다. 이 슈트케이스부(12)는 대여시에 신선한 모터 오일, 질소 가스 및 압축 공기로 완전히 충전될 것이며, 또 소비자가 차량으로부터 수집하는 폐 오일을 저장하기 위해 비워져 있는 폐 오일 탱크를 구비할 것이다. 그 후, 최종 사용자는 아래에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 이 슈트케이스부(12)를 사용하여 차량에서 오일 및 필터 교환 작업을 수행할 것이다. 오일 교환이 완료된 후에, 스스로 하는 작업자는 폐 오일이 채워진 슈트케이스부(12)를 심부 충전체의 재충전을 위하여 대여 장소로 반환할 것이며, 이 슈트케이스부(12)는 재충전부(14)에서 재충전되어 다른 소비자가 즉시 재사용할 수 있게 준비될 것이다. 이 시스템(10)을 개략적으로 설명하였지만, 시스템의 여러 구성요소와, 부분 및 그 작동에 대해 지금부터 더 상세히 설명할 것이다.

본 발명의 슈트케이스부(12)는 다수의 구성요소를 구비한다. 그의 탱크 조립체(16)를 도 1 내지 도 3에 도시하였다. 탱크 조립체는 측벽(24, 26, 28)과 밀폐된 하단부(30, 32, 34)를 각각 갖는 3개의 동축 탱크(18, 20, 22)를 포함한다. 3개의 동축 탱크(18, 20, 22)는 하나가 다른 하나의 내부에 위치하는 형태로 배치되며, 그들의 측벽(24, 26, 28)과 하단부(30, 32, 34)는 서로로부터 이격되어 그 사이에서 유체가 흐를 수 있게 한다. 이들 3개의 탱크의 개방된 상부는 말단부(36)에 기밀식으로 부착된다. 예를 들면, 경량의 강제(steel) 탱크(18, 20, 22) 및 금속 밀봉부(36)(또는 플레이트)의 경우에 있어서, 탱크들은 내측 탱크(18), 중앙 탱크(20) 그리고 외측 탱크(22)의 순서로 그들 상단부가 강제 말단부에 용접될 수 있다. 변형예로, 탱크들은 밀봉부(36)에 나사결합되거나 또는 접착제로 부착된다. 탱크(18, 20, 22)와 말단부(36)를 형성하기 위해, 알루미늄 또는 고강도 플라스틱과 같은 다른 재료들을 사용할 수 있다. 탱크 조립체(16)의 일 실시예에 있어서, 5.68 리터까지의 오일 교환에 대하여, 동축 탱크(18, 20, 22)의 용량은 다음과 같을 수 있지만, 다른 치수로 될 수도 있다.

양호하게 기능하는 탱크 크기의 일예에 대하여, 동축 탱크(18, 20, 22)는 다음과 같은 치수로 이루어질 수 있다. 압축 공기 탱크는 길이 44.5㎝, 직경 15.25㎝, 용량 7.57 리터이고, 새 유체 탱크(20)는 길이 53.35㎝, 직경 20.30㎝, 용량 8.33 리터이며, 폐 유체 탱크(22)는 길이 60㎝, 직경 25.4㎝, 용량 8.33 리터이다.

내부 탱크(18)는 압축 공기를 저장하기 위해 사용된다[이하, "압축 공기 탱크(18)"라 언급함]. 중간 탱크(20)는 새 오일을 저장하기 위해 사용되며[이하, "새오일 탱크(20)"라 언급함], 외부 탱크(22)는 차량으로부터 수집될 폐 오일을 저장하기 위해 사용된다[이하, "폐 오일 탱크(22)"라 언급함]. 단부 플레이트(36)는 그를 통과하는 5개의 포트(38, 40, 42, 44, 46)를 갖는다. 포트(38)는 시스템이 재충전되고 사용준비될 때 진공상태를 해제할 뿐만 아니라 사용자가 필요로할 때(즉, 잉여 공기를 흡수하는 것에 의해 진공이 제거될 때) 시스템에 진공을 가할 수 있도록 폐 오일 탱크(22)에 접근하기 위해 사용된다. 새 오일 탱크(20)내의 포트(40)는 새 오일을 새 오일 탱크(20)의 외부로 유출시킬 수 있도록 새 오일 탱크를 질소 가스와 같은 불활성 가스로 충전시키기 위해 사용된다. 압축 공기 탱크(18)내로 개방된 포트(42)는 압축 공기 탱크를 압축 공기로 충전시키기 위해 사용된다. 압축 공기는 벤츄리 진공 발생 장치를 작동시키기 위해 사용되며, 이 벤츄리 진공 발생 장치는 스스로 하는 작업자가 시스템(10)의 슈트케이스부(12)를 사용하는 동안 필요할 경우 폐 오일 탱크(22)에 추가의 진공을 가하기 위해 사용될 수 있다. 새 오일 탱크(20)에 접근하는 포트(44)는 새 오일 탱크(20)로부터 새 오일을 유입하고 유출하기 위해 사용된다[새 오일 탱크(20)가 재충전될 때 새 오일을 유입하고, 새 오일이 새 오일 탱크(20)로부터 자동차로 배출될 때 새 오일을 유출한다]. 포트(46)는 폐 오일 탱크(22)에 접근하기 위해 사용되고, 또 폐 오일 탱크(22)로부터 폐 오일을 유입하고 유출하기 위해 사용된다[폐 오일 탱크(22)가 채충전 공정중에 비워질 때 폐 오일을 유출하고, 폐 오일이 자동차로부터 폐 오일 탱크(22)내로 수집될 때 새 오일을 유입한다].

도 3 및 도 4를 참조하면, 시스템(10)의 개방된 슈트케이스부(12)가 도시되어 있다. 이 슈트케이스부는 탱크 조립체(16)와, 벤츄리 진공 조립체(52)와, 이 벤츄리 진공 조립체(52)용 공기 조절기(54)와, 4상 밸브 조립체(56)와, 5개의 재충전 접근 포트(58, 60, 62, 64, 66)와, 폐 오일/새 오일 호스 조립체(68)를 구비한다. 이들은 모두 케이스(70)내에 수납된다. 재충전 접근 포트(58, 60, 62, 64, 66)는 바람직하게는 매니폴드 구조체내에 함께 후크 결합되고, 재충전 유니트(14)내의 결합 끼워맞춤부와 결합하는 것에 의하여 개방될 때까지 폐쇄 상태로 유지된다. 도 3은 여러 부품들을 볼 수 있도록 케이스(70)가 완전히 개방되고 또 접근 커버(72)(도 4 참조)가 제거된 상태로 도시되어 있다. 도 4는 슈트케이스부(12) 위에 접근 커버(72)를 덮은 상태를 도시하고 있지만, 이 케이스는 스스로 하는 작업자가 사용하기 위해 개방될 수 있다.

도 3을 참조하면, 포트(38)에 진공 라인(74)이 연결되어 있다. 결합부(76)에서 이 진공 라인은 진공 라인(78)과 배출 라인(80)으로 분할된다. 배출 라인(80)은 재충전 접근 포트(58)[폐 오일 배출 재충전 접근 포트(58)]에 결합된다. 진공 라인(78)은 블로킹 밸브(82)를 통해 연결되고, 공기가 가압디는 경우에만 블로킹 밸브를 통과할 수 있다. 이 블로킹 밸브(82)는 진공 소스 라인(86)에 의해 벤츄리(84)에 연결된다. 압축 공기 라인(92)이 포트(42)[압축 공기 탱크(18)내로 개방됨]에 연결된다. 압축 공기 라인(92)은 공기압 조절기(54)에 연결되어, 압축 공기 탱크(18)내에 저장된 압축 공기 압력을 100 내지 150 lbs/in²로부터 약 70 lb/in²의 저압으로 하강시킨다. 다른 하나의 공기 라인(94)은 조절된 압축 공기를버튼 밸브(button valve)(88)로 운반한다. 조작 버튼(90)을 누르는 것에 의해서 버튼 밸브(88)가 개방되면, 압축 공기는 벤츄리(84)와 블로킹 밸브(82)상의 파일로트로 흐르게 되어, 블로킹 밸브를 벤츄리(84)에 대해 개방시키며, 진공 라인(86)에 진공이 인가되고, 이제 개방된 블로킹 밸브(82)를 통해 진공 라인(78)에 진공을 인가하며, 또 진공 라인(74)에 진공을 가하여 폐 오일 탱크(22)에 진공상태를 재형성한다. 버튼 밸브(88)의 버튼(90)이 조작되지 않으면, 압축 공기가 벤츄리(84)를 통해 흐르지 않을 것이며, 블로킹 밸브(82)를 통해서 폐 오일 탱크(22)에 추가의 진공이 인가되지 않을 것이다. 압축 공기 라인(92)으로부터의 분기 라인(offshoot)(96)은 압축 공기 재충전 접근 포트(60)에 연결된다.

질소 오일 재충전 라인(98)은 새 오일 탱크(20)와 연통되는 포트(40)에 연결된다. 질소 오일 재충전 라인(98)은 질소 재충전 접근 포트(62)에 연결되고, 재충전 과정중에 새 오일 탱크(20)에 질소를 재보급하기 위해 사용된다. 새 오일 반송 라인(100)은 포트(44)와 4상 밸브(56)의 새 오일 밸브(102)를 연결하며, 새 오일 재충전 포트(66)에 연결된 스퍼 라인(spur line)(104)을 구비한다. 폐 오일 수집 라인(106)은 포트(46)와 4상 밸브(56)의 밸브(108)를 연결하고, 또한 폐 오일 재충전 포트(64)에 연결된 스퍼 라인(110)을 구비한다.

본 발명자는 약 8.33 리터의 내부 용량을 갖는 폐 오일 탱크(22)가 약 5.68 리터 또는 그 이하 까지의 폐 모터 오일을 흡수하도록 양호하게 작동된다는 점을 발견하였다.

4상 밸브 유니트(56)는 폐 오일이 우선 제거된 후 새 오일이 반송될 수 있는방식으로 설계되며, 4상 밸브 유니트(56)의 기능은 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 4상 밸브 유니트(56)는 폐 오일의 흐름을 제어하는 제어 핸들(120)을 갖는 폐 오일 볼 밸브(108)와, 새 오일의 흐름을 제어하는 제어 핸들(124)을 갖는 새 오일 볼 밸브(102)를 구비한다. 폐 오일 제어 밸브(108)와 새 오일 제어 밸브(102)는 서로간에 인접하게 배치된다. 폐 오일 제어 밸브(108)는 폐 오일 유입구(126)와, 폐 오일 수집 라인(106)에 연결된 폐 오일 유출구(128)를 구비한다. 새 오일 제어 밸브(102)는 새 오일 반송 라인(100)에 연결된 새 오일 유입구(130)와, 새 오일 유출구(132)를 구비한다. 폐 오일 유입구(126)와 새 오일 유출구(132)는 4상 밸브 유니트(56)의 새 오일/폐 오일 결합부(134)에서 상호 연결되며, 폐 오일/새 오일 호스 조립체(68)가 이 결합부에 연결된다. 제어 핸들(120, 124)은 그위에 배치된 정지부(136)를 각각 구비하며, 이 정지부는 4상 밸브 유니트(56)상에 배치된 폐 오일 정지부(138) 및 새 오일 정지부(140)와 결합하여 제어 핸들(120, 124)의 회전 각도를 제한하고, 따라서 그들의 제어 밸브(108, 102)의 개방 및 폐쇄를 제한한다. 폐 오일 정지부(138)는 폐 오일 제어 핸들(120)이 약 1/2 회전하는 것을 허용하는 크기와 형상으로 이루어지는 반면, 새 오일 정지부(140)는 새 오일 제어 핸들(124)이 약 1/4 회전하는 것을 허용하는 크기와 형상으로 이루어 진다.

폐 오일 제어 밸브(108)와 새 오일 제어 밸브(102)는 그들 핸들(120, 124)상에 고정된 회전 제한 디스크(142, 144)를 각각 구비한다. 이러한 회전 제한 디스크(142, 144)는 대체로 원형 형상을 취하며, 초승달 형상 요입부(146, 148)를 구비한다. 제어 밸브(108, 102)는 제한 디스크(142 또는 144)의 원형부의 외주중일부분이 초승달 형상 요입부(146 또는 148)에 가깝게 통과할 수 있도록 이격된다. 이들 제한 디스크(142, 144)가 밸브(108, 102)의 개방 순서를 결정하기 위해 어느정도 정확하게 기능하는지에 대해서 이제 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명할 것이다.

도 5를 참조하면, 4상 밸브(56)는 폐 오일 밸브(108)와 새 오일 밸브(102)가 폐쇄된 상태로 도시되어 있다. 이 위치에서, 폐 오일 제한 디스크(142)의 외주부(150)는 새 오일 제한 디스크(144)의 초승달 형상 요입부(148)에 인접하게 활주할 것이다. 따라서, 새 오일 밸브 핸들(124)은 그의 폐쇄 위치로부터 움직이지 않게되며, 폐 오일이 폐 오일 밸브(108)를 통해 폐 오일 실린더(22)내로 흐르지도 않을 뿐아니라, 새 오일이 새 오일 밸브(102)를 통해서 새 오일 실린더(20)의 외부로 흐르지도 않을 것이다. 이것은 최종 사용자가 소매상으로부터 입수할 때의 4상 밸브 유니트(56)의 위치이다.

도 6은 폐 오일 밸브(108)가 개방된 상태의 4상 밸브 유니트(56)를 도시한 것으로, 폐 오일 밸브 핸들(120)은 도 5에 도시된 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 시계방향으로 1/4 회전한 상태로 되어있다. 폐 오일 제한 디스크(142)의 외주부(152)는 이 위치에서 새 오일 제한 디스크(144)의 초승달 형상 요입부(148)에 인접하게 결합되어, 계속하여 새 오일 밸브(102)가 개방되는 것을 방지할 것이다. 오일 호스 조립체가 차량과 완전한 유체 접촉 상태(하기에 상세히 설명하는 방식으로)로 배치된 후, 폐 오일 밸브 핸들(120)은 차량의 오일 팬으로부터 폐 오일을 흡입하기 위해 전술한 방식으로 작동된다.

도 7은 폐 오일 밸브 핸들(120)을 도 6의 개방 위치로부터 도 7의 폐쇄 위치로 추가로 1/4 회전시키는 것에 의해서 폐 오일 밸브(108)가 폐쇄된 상태로 된, 4상 밸브(56)를 도시한 것이다. 이 위치에서, 폐 오일 밸브 핸들 정지부(136)는 밸브상의 정지부(138)상에 접촉함으로써, 폐 오일 밸브(108)가 더이상 시계방향으로 회전하는 것을 방지할 것이다. 오일 필터(도시 않됨)를 교체하는 경우, 그것은 사용자가 구 오일 필터를 새것으로 교체할 수 있는 지점에 위치한다. 그다음 구 오일 필터를 슈트케이스부(72)(도 4 참조)내의 누출방지 필터 격실(118)에 배치할 수 있다. 도 7에 도시된 위치에 있어서, 폐 오일 제한 디스크(142)의 초승달 형상 요입부(146)는 새 오일 제한 디스크(144)의 외주부에 근접하게 되고, 그리고 그것이 처음에 시계방향으로 1/4 회전하는 것을 허용하여, 그의 외주부(154)를 폐 오일 밸브 핸들(120)의 초승달 형상 요입부(146)내로 가져간다. 이렇게 하면, 새 오일 밸브(102)가 개방 위치에 배치되고, 새 오일이 새 오일 실린더(20)로부터 새 오일 유입구(130)와 새 오일 밸브(102)를 통과해서 유출구(132)와, 유체 접합부(134)의 외부로 흐르고, 또 차량 모터에 연결된 호스를 통해 외부로 흐를 것이다.

소망하는 양의 새 오일이 차량의 모터로 반송된 후에, 새 오일 밸브(102)는 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이 반시계방향으로 1/4 회전하는 것에 의해서 닫힘으로써, 초승달 형상 요입부(146, 148)가 서로를 향하게 된다.

도 4를 참조하면, 슈트케이스부는 구 오일 필터를 저장하기 위한 포켓부(118)를 갖는다. 이를 위하여, 오일 필터가 내부에 배치될 용이하게 밀봉가능한 누출방지 백(도시 않됨)이 제공됨으로써, 오일 필터로부터 누출되는 오일이슈트케이스부(12)의 내측에 스며들지 않을 것이다. 새 오일 밸브 핸들(124) 및 폐 오일 밸브 핸들(120)은 전술한 바와 같이 작동된다. 지시 패널(180)에는 장치의 작동법이 명시된다. 폐 오일/새 오일 호스 조립체(68)는 스스로 하는 작업자가 접근하기 쉽고 그의 자유단(184)에 밸브(182)를 구비한다. 이 밸브는 차량 오일 팬의 하부에 남아있는 오일을 제거하기 위해 오일 심도계 개구내로 하향으로 통과하도록 설계된 가요성 심도계 흡입관에 고정되거나, 또는 스스로 하는 작업자의 오일 드레인 팬으로부터 오일을 직접 배출할 수 있다.

차량 오일 시스템에 접근하기 위해 차량에 연결되면, 이 시스템은 4상 밸브(56)를 적절한 순서로 회전시켜 우선 차량으로부터 폐 오일을 비우고, 구 오일 필터를 새 오일 필터로 교체하며, 빈 크랭크케이스에 신선한 오일을 재보급하는 것에 의해서 작동될 것이다. 차량으로부터 폐 모터 오일을 제거하는 과정중에, 종종 공기가 유입되어 전체의 폐 오일이 제거되기 전에 폐 오일탱크내의 진공이 상실되는 결과가 발생한다. 압축 공기 탱크(18)는 진공 발생 벤츄리(84)를 동작시키기에 충분한 압축 공기를 저장하며, 이 진공 발생 벤츄리는 푸시 버튼(90)에 의해 켜지면 압축 공기의 일회 충전에서 폐 오일 용기(22)에 진공을 2회 또는 3회 가한다. 심도계 흡입관을 사용하는 경우, 그것은 구 오일 필터의 하부로부터 오일을 비운 뒤 그것을 누출방지 백에 배치하고 그리고 슈트케이스부(12)의 격실(118)내로 배치하도록 사용될 수 있다.

스스로 하는 작업자가 오일 교환을 완료한 후에, 폐 오일/새 오일 흡입 호스(68)는 차량으로부터 분리되어 구 오일 필터와 함께 슈트케이스부(12)의 뒤에배치될 것이다. 그다음, 이 슈트케이스부(12)는 폐쇄되어 중심 충전부의 반환을 위해 소매상에 반환될 것이다. 그다음, 슈트케이스부(12)는 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이 그의 격실(118)로부터 구 오일 필터를 제거하고 그것을 재충전 유니트(14)내에 배치하는 것에 의해서 다른 사용자가 재사용하도록 준비될 수 있다. 재충전 유니트(14)는 슈트케이스부(12)가 실선으로 도시된 해제 위치와 점선으로 도시된 결합 재충전 위치 사이에서 활주하도록 설계된다. 재충전 유니트(14)는 재충전 포트(58, 60, 62, 64, 66)와 각각 밀봉 결합가능하고 또 그들을 개방하는 결합 끼워맞춤부(192, 194, 196, 198, 200)를 갖는 매니폴드(190)를 구비한다. 끼워맞춤부(192, 194, 198, 200)는 각각 솔레노이드 작동 밸브(202, 204, 208, 210)를 구비한다. 끼워맞춤부(196)의 경우에, 그것은 2개의 솔레노이드 작동 밸브(205, 206)로 전환된다. 밸브(202, 204, 205, 206, 208, 210)는 자동 재충전 순서를 제어하는 컴퓨터 유니트(212)에 연결된다. 밸브(202)는 구 오일 배출/진공 라인(214)에 연결되고, 이것은 폐 오일이 그로부터 배유되는 동안 폐 오일 탱크(22)상의 진공을 배출시키기 위해 사용된다. 밸브(204)는 압축 공기를 압축 공기 탱크(18)내로 유입시키기 위해 사용되는 공기 압력 라인(216)에 연결된다. 밸브(205)는 새 유체 탱크(20)가 새 유체로 충전될 때 공기가 그 외부로 배출되는 것을 허용하기 위하여 배출 라인(217)에 연결된다. 배출 라인(217)과 밸브(205)는 절대적으로 필요하지는 않지만, 그들은 배압(back pressure)을 감소시키는 것에 의해서 신속하게 재충전시키는 것을 돕는다. 밸브(206)는 새 오일을 질소 압력상태로 배치하기 위해 사용되는 압축 질소 라인(218)에 연결된다. 밸브(206)의 개방시에 밸브(205)는 폐쇄된다.이 질소 가스 압력은 새 오일 탱크(20)로부터 차량으로 새 오일을 이동시키기 위한 원동력을 제공한다. 밸브(208)는 폐 오일 탱크(22)의 외부로 폐 오일을 흡입하기 위해 사용되는 다른 진공 라인(220)에 연결된다. 폐오일 탱크의 외부로 폐오일을 흡입하는 동안, 폐 오일 배출 라인(214)과 밸브(202)는 개방 상태로 유지된다. 비워진 폐 오일 탱크(22)에 진공을 가하는 과정중에, 폐 오일 라인(214)과 밸브(202)는 폐쇄된 채로 유지될 것이다. 밸브(210)는 새 오일 재충전 라인(222)에 연결되고, 새 오일 탱크(20)를 재충전시키기 위하여 사용된다.

재충전 유니트 컴퓨터(212)는 작업자로 하여금 선택 버튼(224)을 누르는 것에 의해서 휴대용 슈트케이스부(12)가 3, 4, 5 또는 6쿼트의 새 오일을 반송하도록 설정되는 것을 선택하게 한다. 점등식 진행 버튼(226)은 작업자에게 재충전 순서의 진행을 표시할 것이다. 슈트케이스부(12)가 완전히 재충전되고 재사용 준비되면, 가청 또는 가시적 신호가 나타날 것이고, 유니트는 즉시 재사용될 수 있다. 재충전 유니트 컴퓨터는 밸브(202, 204, 206, 208, 210)를 조작하고 가압 공기와, 질소 가스와, 새 오일과 진공을 반송하여 폐 오일을 비우고 완전 자동화 공정으로 폐 오일 탱크(18)에 적절한 순서로 진공을 인가할 것이다. 슈트케이스부는 매우 신속하게 재사용될 준비가 될 수 있다.

이러한 스스로 하는 오일 교환 시스템의 하나의 이점은, 쿼트 저장용기내에 저장된 오일 구입 가격보다 상당히 높지 않고 정비소 또는 즉석 오일 교환 시설에서 실시하는 오일 교환보다 저렴한 비용으로 이용가능하다는 것이다. 이 시스템의 다른 이점은 현재의 스스로 하는 오일 교환에 따르는 통상적인 심각한 문제점인 새오일 또는 폐 오일의 엎질러짐이나 폐 오일의 무단 방류를 방지하는 청결성과 단순성에 관한 것이다. 본 발명의 시스템에 의해서 제공되는 또 다른 이점은, 이 시스템이 일체식 폐 오일 수집 및 새 오일 반송 시스템이므로, 최종 사용자가 폐 오일을 무단 방류하고 폐기하는 문제점이 배제되는 것이다.

또한, 본 발명의 시스템은 모터 오일 교환이나 자동차 오일 교환을 스스로 수행하는 것에 대해서 기술하였지만, 이 시스템은, 예를 들면 광산의 채광기, 활주로상의 항공기 또는 공장의 기계류, 즉 인쇄기와 같은 장치에서 오일 교환 및 기타 유체, 즉 유압유, 냉각제, 또는 기타 화학 제품의 교환 뿐만 아니라 다른 용도로도 사용될 수 있다.

도면 및 전술한 명세서는 그의 구조 및 작동 방식의 세부 사항에 대한 본 발명의 유일한 형태를 나타내고자 의도한 것은 아니다. 실제로, 당업자는 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어남이 없이 수정과 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 명세서에서는 특정 용어들을 사용했으나, 그것들은 일반적이고 설명상의 의미로만 의도된 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 의도는 아니며, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 서술한다.

Claims (10)

1. 유체 이용 장치내의 유체를 교환하기 위한 유체 교환 시스템에 있어서,

   ① 폐 유체를 저압으로 저장하는 폐 유체 탱크, 새 유체 및 압축 가스를 저장하는 새 유체 탱크 및 압축 공기 탱크를 구비한 탱크 구조체와,

   ② 재충전 배관에 의해 상기 탱크 구조체에 연결된 다수의 재충전 포트로서, 상기 탱크 구조체를 통해 (a) 상기 새 유체 탱크가 새 유체로 재충전되고 또 압축 가스로 재충전되며, (b) 상기 폐 유체 탱크에서 폐 유체가 비워지며 또 진공 상태로 배치되고, 그리고 (c) 상기 압축 공기 탱크는 압축 공기로 재충전될 수 있으며, 그를 통한 유체 및 공기의 유입과 유출을 제어하는 밸브를 구비하는, 상기 다수의 재충전 포트와,

   ③ 유체 이용 장치로부터 폐 유체를 비우고 또 유체 이용 장치로 새 유체를 반송하기 위한 호스와,

   ④ 파이프에 의해서 상기 새 유체 탱크와, 상기 폐 유체 탱크와, 상기 압축 공기 탱크와, 상기 호스에 연결된 것으로, 사용자가 (a) 폐 유체를 유체 이용 장치로부터 비우기 위해 상기 폐 유체 탱크와 상기 호스 사이의 파이프를 선택적으로 개방하고, 그리고 (b) 새 유체를 유체 이용 장치에 전달하기 위해 상기 새 유체 탱크와 상기 호스 사이의 파이프를 선택적으로 개방할 수 있는 제어 밸브 수단과,

   ⑤ 상기 압축 공기 탱크와 상기 폐 유체 탱크에 연결되며, 사용자가 상기 폐 유체 탱크에 진공을 가할 수 있도록 밸브 수단에 의해 작동가능한 벤츄리를 포함하는

   유체 교환 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폐 유체 탱크와, 상기 새 유체 탱크와, 상기 압축 공기 탱크는 하나가 다른 하나의 내측에 위치하도록 동축으로 배치되는

   유체 교환 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   폐 유체를 비우고 새 유체를 반송하는 상기 호스는 가요성 관에 연결되는

   유체 교환 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   유체 교환장치에 결합하기 위해 상기 호스에 연결되는 커넥터 밸브를 더 포함하는

   유체 교환 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 밸브 수단은 폐 유체 밸브와 새 유체 밸브를 포함하며, 상기 폐 유체 밸브와 상기 새 유체 밸브는 서로 인접하게 위치설정되고 또 여기에 부착된원형 디스크 플레이트를 각각 구비하며, 동일 평면상에 놓이고, 각각의 상기 원형 디스크 플레이트는 제거된 초승달 형상 요입부를 가짐으로써, 상기 2개의 원형 디스크 플레이트의 위치는 2개의 인접한 밸브가 동시에 개방되지 않게 하고, 상기 원형 디스크 플레이트는 상기 새 유체가 나온 후 분기되기 전에 폐 유체가 나온 후 분기되게 함으로써, 유체 이용장치로부터 폐 유체를 수집하고 새 유체를 반송하는 순서를 제어하는

   유체 교환 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축 공기 탱크로부터 압축 공기의 손실을 방지하기 위한 블로킹 밸브를 더 포함하는

   유체 교환 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축 가스는 질소, 이산화 탄소 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 불활성 가스인

   유체 교환 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 탱크 구조체와, 상기 다수의 포트 및 배관과, 상기 제어 밸브 수단과,상기 벤츄리는 모두 하우징부내에 수용되어 휴대용 유니트를 형성하는

   유체 교환 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   휴대용 유니트가 결합될 수 있는 재충전 스테이션을 더 포함하며, 상기 재충전 스테이션은,

   ① 상기 휴대용 유니트의 재충전 포트와 결합가능하며 결합시에 상기 재충전 포트의 밸브를 개방시키는 다수의 운반 포트를 구비한 재충전 포트 결합 매니폴드와,

   ② 상기 다수의 운반 포트를 통과하는 유체의 흐름을 통제하는 다수의 밸브와,

   ③ 압축 공기, 불활성 가스, 진공 및 새 오일의 소스와, 상기 휴대용 유니트로부터 수집되는 폐 오일용 저장용기를 포함하는

   유체 교환 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 재충전 스테이션은 폐 오일이 폐 오일 탱크로부터 비워지고 진공상태로 설정되는 동안 상기 휴대용 유니트의 재충전 순서를 통제하는 컴퓨터를 더 포함하며, 상기 압축 공기 탱크는 압축 공기로 재충전되고, 상기 새 오일 탱크는 새 오일과 불활성 가스로 재충전되어 상기 휴대용 유니트가 재사용 준비되는

    유체 교환 시스템.