KR101432324B1 - 왕복운동식 압축기 또는 펌프 및 왕복운동식 압축기를 구비하는 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템 - Google Patents

왕복운동식 압축기 또는 펌프 및 왕복운동식 압축기를 구비하는 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

왕복운동식 압축기 또는 펌프는 복수의 실린더로부터 배출되는 유체를 수용하기 위한 중공 내부를 규정할 뿐만 아니라 실린더를 지지하는 베이스 또는 프레임을 규정하도록 배열된 매니폴드를 구비하는 것을 특징으로 한다. 플렉시블한 물질로 부분적으로 형성된 단일 밸브는 종래의 리드 밸브에 비해 더 적은 열을 보유함으로써 피로의 가능성을 줄여주고 효율을 증가시켜 준다. 압축기 또는 펌프로부터 동일하게 연장하는 모터 하우징에 평행하게 연장하는 핸들의 일 단부에 장착된 압축기 또는 펌프는 휴대가능한 조립체를 지지하는데 용이함을 제공한다. 모터와 압축기 사이에 장착된 팬은 압축기 입구를 통해 공기를 끌어당겨 모터를 냉각시키고 압축기에 공급한다. 휴대가능한 공구 시스템은 공압 공구와 전기 공구에 전력을 공급한다. 방사상 압축기 또는 펌프를 위한 연결 로드 구조는 개선된 강성 및 더 용이한 조립을 제공한다.

Description

왕복운동식 압축기 또는 펌프 및 왕복운동식 압축기를 구비하는 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템{RECIPROCATING COMPRESSOR OR PUMP AND A PORTABLE TOOL POWERING SYSTEM INCLUDING A RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 발명은 압축기 및 펌프에 관한 것이며, 보다 상세하게는 실린더 및 피스톤에 기초한 왕복운동식 압축기 및 펌프에 관한 것이다.
동작을 위해 압축 공기를 안정적으로 공급하는 소스를 요구하는 공압 공구를 사용하는 사용자는 일반적으로 고정되어 있거나 또는 적어도 이동이 제한되어 있는 공기 압축기에 연결된 공기 호스의 길이에 의해 이동이 제한된다. 종래의 공기 압축기는 종종 압축 공기를 저장하기 위한 큰 탱크, 유해한 가스를 방출할 수 있으며 무게가 무겁고 크기가 큰 연료 소스를 요구하는 압축기를 구동하는 비전기식 모터 또는 AC 소켓과 같은 고정된 전력 공급원에 연결하는 것을 요구하는 전기 모터를 요구하는 것으로 인해 이동이 제한된다.
Nishikawa 등에 허여된 U.S. 특허 번호 6,692,239호와 Baumann에 허여된 U.S. 특허 번호 5,030,065호는 왕복운동하는 압축 메커니즘의 대향하는 쌍이 왕복운동을 구동하기 위해 각 요크 메커니즘에 의해 각각이 연결되어 있는 방사상으로 배치된 왕복운동하는 압축 메커니즘을 개시한다.
일본 특허 요약 공개 번호 59190486호는 압축기의 전후 길이를 줄이기 위해 크랭크 케이스의 다각형 외주 벽 상에 방사상으로 고정된 실린더를 구비하는 왕복운동하는 공기 압축기를 개시한다. 이러한 방사상 실린더 배열에 사용되는 종래의 연결 로드 조립체는 일반적으로 마스터 연결 로드를 다른 연결 로드에 선회가능하게 연결하기 위해 핀을 사용한다. 이 핀은 콤팩트한 휴대가능한 장치에 사용하기 위해 스케일이 상당히 감소될 때 조기에 고장날 수 있으며 또 마스터 연결 로드와 모든 피스톤 사이에 연결을 완성하기 위해 상당한 수의 조립 단계를 수반할 수 있다.
작은 탱크를 구비하거나 또는 전혀 탱크를 구비하지 않는 배터리-구동 휴대가능한 공기 압축기는 전술된 종래의 압축기의 이동 제한을 회피하기 위한 시도로 개발된 것이다. 그러나, 이러한 배터리 구동 타입의 압축기는 일반적으로 최적 동작을 위해 상대적으로 연속적으로 제공되는 상대적으로 높은 양의 공기 압을 요구하는 공압 공구에 전력을 공급하는데 있어 유리한 충분한 공기 흐름을 제공하지 않는다. 이들 압축기는 일반적으로 운반가능성(휴대성)을 개선시키기 위해 압축기를 상대적으로 작게 유지하는 것에 관심을 두고 하나의 피스톤/실린더 배열만을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기가다.
국제 공개 번호 WO 01/29421호는 2개의 실린더 압축기를 공압 공구에 연결하는 호스 내에 압축 공기를 저장하며 벨트에 장착된, U.S. 특허번호 4,715,787호에 기재된 타입의, 2개의 실린더 압축기를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 휴대가능한 압축기 시스템을 개시한다.
Spentzas에 허여된 U.S. 특허 번호 3,931,554호는 도 9의 실시예에서 배터리 동작되는 2개의 피스톤이 왕복운동하는 모터 압축기를 개시한다.
Patton 등에 허여된 U.S. 특허출원 공개번호 2002/0158102호는 착탈가능한 배터리에 의해 전력 공급될 수 있는 탑재형 단일 피스톤 압축기 조립체와 공압 공구에 전력을 공급하기 위해 사용자에 의해 운반될 수 있는 휴대용 단일 피스톤 압축기 조립체를 구비하는 휴대가능한 공압 공구를 개시한다.
Suzuure 등에 허여된 U.S. 특허 번호 6,089,835호는 2개의 부품의 하우징으로 지지되는 전력 전달 메커니즘과 모터를 구비하며 제 2 하우징의 외부면과 제 2 하우징에 장착된 제 3 하우징의 내면에 의해 규정된 공기 탱크를 구비하는 휴대가능한 단일 피스톤 압축기를 개시한다.
Tsai에 허여된 U.S. 특허출원 공개번호 2005/0214136호는 2개의 챔버들, 구체적으로 DC 모터, 공기 실린더, 공기 저장 플라스크, 압력 스위치 및 신속 연결 커넥터를 포함하는 챔버와 배터리와 제어 박스를 포함하는 다른 챔버로 분할된 배낭을 구비하는 휴대가능한 압축기 시스템을 개시한다.
U.S. 특허번호 3,961,868호는 크랭크 케이스로부터 공기를 실린더 내로 주입하기 위해 피스톤 헤드에 제공된 흡기 포트 밸브를 구비하는 워블 타입의 피스톤을 갖는 단일 실린더를 구비하는 작은 압축기를 개시한다.
하나의 작업 현장에서 휴대가능한 압축기에 의해 전력 공급받는 휴대가능한 전기 공구와 공압 공구를 사용하는 작업자는 일반적으로 배터리 팩과 같은 2개 이상의 별개의 배터리 팩을 지니고 있어야 한다.
U.S. 특허번호 5,095,259호는 한번에 하나씩 복수의 서로 다른 DC 전력 공구와 기구를 동작시키기 위한 시스템을 개시한다. 그러나, 전기 공구와 공압 공구를 위한 휴대가능한 압축기에 전력을 공급하기 위해 이러한 시스템을 사용하는 것은 2개의 별개의 전력 전달 라인을 설치하고, 전기 공구나 압축기에 배터리 팩을 연결하기 위한 전기 코드를 설치하며 및 압축기로부터 공압 공구로 공기 호스를 설치하는 것을 수반한다.
종래의 압축기와 펌프는 종종 일 단부에 고정되며 밸브의 대향하는 측면에서의 압력 차이에 반응하여 포트를 개폐하도록 휘어질 수 있는 얇은 플렉시블한 금속 스트립 또는 유리 섬유 스트립을 사용하는 리드 밸브(reed valve)를 사용한다. 이들 밸브는 그 동작시 받게 되는 휨 응력에 반복적으로 노출된 후 적절히 안착하지 못하거나 파손될 수 있다. 금속 리드(metal reed)는 또한 열을 보유하고 있어 에너지를 낭비하는 것으로 생각되고 수분에 노출시에 시간에 따라 부식될 수 있다.
예를 들어, 오일 유정과 가스 유정으로부터 생성 억제 용수(production- inhibiting water)를 끌어올리기 위해 사용되는 종래의 펌프는 황이나 모래와 같은 마모 입자 물질을 포함하는 염수 또는 다른 유체에 연속적으로 노출되어 동작할 때 상대적으로 신속히 고장날 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 펌프에 있는 리드는 그러한 노출의 결과로써 증가된 속도로 마모되거나 부식될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기 또는 펌프에 있어서,
각각이 관통하는 원통형 보어를 구비하는 복수의 실린더 라이너와;
상기 원통형 보어 내에서 상기 실린더 라이너와 각각 밀봉되는 복수의 피스톤과;
각 피스톤에 연결된 구동 시스템으로서, 이 구동 시스템으로부터 가장 먼 완전히 연장된 위치와 상기 구동 시스템에 가장 가까운 최대로 수축된 위치 사이에서 상기 각 실린더 라이너의 원통형 보어를 따라 왕복운동하는 각 피스톤에 연결된 구동 시스템과;
각 실린더 라이너와 연관된 흡기 밸브 및 배기 밸브로서, 상기 흡기 밸브는 피스톤이 최대로 수축된 위치 쪽으로 수축할 때 개방되며 피스톤이 이로부터 멀리 연장할 때 폐쇄되도록 배열되며, 상기 배기 밸브는 피스톤이 최대로 연장된 위치 쪽으로 연장할 때 개방되며 피스톤이 이로부터 멀리 수축할 때 폐쇄되도록 배열된, 흡기 밸브 및 배기 밸브와;
상기 배기 밸브가 개방될 때 각 실린더 라이너의 원통형 보어와 유체 이동가능하게 연통하는 중공 내부를 구비하는 매니폴드
를 포함하며;
상기 복수의 실린더 라이너와 상기 구동 시스템은 상기 매니폴드에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 상기 실린더 라이너는 공통면에 배치되며 이 공통면에 수직인 축에 대해 방사상으로 연장한다.
상기 실린더 라이너는 상기 매니폴드의 외부면에 장착될 수 있으며, 이 경우에 각 실린더 라이너는 상기 매니폴드의 외부면이 놓여 있는 평면을 따라 연장한다.
바람직하게는 상기 실린더 라이너가 지지되는 매니폴드는 실질적으로 강성이다.
상기 매니폴드는 상기 배기 밸브가 규정된 부분을 둘러싸도록 각 실린더 라이너의 외측 면과 밀봉될 수 있다.
상기 매니폴드의 중공 내부는 각 배기 밸브와 연통하도록 축 주위로 연장하는 환형 공간을 규정할 수 있다.
각 실린더 라이너는 상기 매니폴드의 중공 내부 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있으며, 각 배기 밸브는 실린더 라이너의 원통형 보어와 주변 중공 내부 사이에 흐름을 제어하기 위해 매니폴드의 중공 내부 내에 배치될 수 있다. 이 경우에, 각 배기 밸브는 실린더 라이너를 통해 연장하는 적어도 하나의 배기 포트와, 상기 실린더 라이너에 대해 외주 방향으로 배치된 탄성 밴드를 포함하며, 상기 밴드는 완전히 연장된 위치 쪽으로 피스톤이 이동하는 동안 배기 포트를 통해 밴드에 가해지는 유체 압력에 의해 각 실린더 라이너 주위로 탄성적으로 신장가능하다.
상기 실린더 라이너는 구동 시스템이 적어도 부분적으로 배치된 크랭크 챔버로부터 매니폴드의 중공 내부로 돌출할 수 있다. 이 경우에 상기 크랭크 챔버는 환형 벽에 의해 둘러싸일 수 있으며, 매니폴드의 중공 내부는 각 실린더 라이너의 원통형 보어와 연통하도록 상기 환형 벽 주위로 연장하는 환형 공간을 규정하며, 이 환형 공간은 각 배기 밸브가 개방될 때 환형 벽으로부터 매니폴드의 중공 내부로 방사상으로 돌출한다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 본 발명은, 휴대가능한 압축기 또는 펌프 조립체에 있어서,
대향하는 제 1 단부와 제 2 단부를 구비하는 운반 핸들과;
상기 운반 핸들 상에 지지되며 이 운반 핸들을 따라 연장하는 구동 샤프트를 구비하는 모터와;
상기 제 1 단부에서 운반 핸들 상에 지지되며 구동 동작을 위해 모터의 구동 샤프트에 연결되는 왕복운동식 압축기 또는 펌프
를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 압축기 또는 펌프 조립체를 제공한다.
운반 핸들의 제 2 단부에 지지되며 전력을 받아 동작하기 위한 모터에 연결된 전력 전달 장치가 더 제공될 수 있다. 이 경우에 상기 전력 전달 장치는 바람직하게는 수동으로 제거가능하며, 또 바람직하게는 왕복운동식 압축기 또는 펌프의 동작에 의해 유체가 전달되는 수용부와 유체 이동가능하게 운반 핸들을 따라 연장하는 도관이 제공되며, 또 도관과 수용부 내에서 측정된 압력에 반응하여 모터의 동작을 제어하기 위해 모터와 전력 전달 장치에 전기적으로 연결하기 위해 운반 핸들의 제 2 단부에 가장 가까운 단부에서 이 도관과 유체 이동가능하게 연결된 압력 스위치가 제공된다.
대안적으로, 제 2 단부에서 운반 핸들 상에 지지되고 구동 동작을 위해 모터의 구동 샤프트에 연결된 제 2 왕복운동식 압축기 또는 펌프가 더 제공될 수 있다. 이 경우에, 바람직하게는 전력을 받아 동작하기 위한 모터에 연결된 전력 전달 장치가 더 제공되며, 여기서 전력 전달 장치는 운반 핸들, 모터 및 왕복운동식 압축기 또는 펌프가 장착되는 베이스를 규정하며; 그리고 왕복운동식 압축기 또는 펌프의 동작에 의해 유체가 전달되는 2개의 수용부를 유체 이동가능하게 연결하기 위해 운반 핸들을 따라 연장하는 도관과, 2개의 왕복운동식 압축기 또는 펌프의 공통 배출을 규정하도록 2개의 수용부와 도관과 유체 이동가능하게 연통하는 출구가 더 제공된다.
바람직하게는, 상기 도관은 운반 핸들의 중공 내부에 의해 규정된다.
바람직하게는, 상기 왕복운동식 압축기 또는 펌프는 공통면 내에 구동 샤프트의 축 주위에 이격되어 있으며 이 축에 대해 방사상으로 각각 연장하는 복수의 실린더를 포함한다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기 또는 펌프에 있어서,
크랭크 챔버를 규정하는 하우징과;
축에 대해 회전 구동을 하도록 배열된 샤프트와, 상기 크랭크 챔버 내에서 상기 축에 대해 편심되게 샤프트 상에 지지되는 크랭크 핀을 구비하는 크랭크 샤프트와;
상기 크랭크 챔버로부터 외부쪽으로 이 축 주위에 방사상으로 연장하도록 배열된 복수의 실린더와;
피스톤과 로드 구조물로서,
상기 샤프트를 회전가능하게 하는 축에 편심되게 상기 크랭크 핀에 의해 규정된 편심 축에 대해 크랭크 핀과 중심바디 사이에 상대적으로 회전하기 위해 크랭크 핀에 선회가능하게 고정된 중심바디와;
각각이 일 단부에서 상기 중심바디와 연결되는 제 1 연결부를 구비하고 제 1 연결부로부터 제 2 연결부로 외부로 연장하는 복수의 연결 로드로서, 각 연결 로드의 제 1 연결부는 상기 중심바디에 대해 일반적으로 선회 운동을 허용하는, 복수의 연결 로드와;
각각이 각 연결 로드의 제 2 연결부에 연결되며 각 실린더의 내부 벽과 밀봉된 복수의 피스톤으로서, 각 연결 로드의 제 2 연결부는 피스톤에 대해 각 연결 로드가 일반적으로 선회 운동할 수 있게 하는, 복수의 피스톤을 구비하는 피스톤 및 로드 구조물과;
각 실린더와 연관되며 실린더로 유체의 통과를 허용하며 샤프트의 회전 구동 동안 샤프트로부터 멀어지게 실린더를 따라 이동하는 동안 피스톤에 의해 유체에 가해지는 압력에 따라 유체를 배출하도록 배열된 흡기 밸브 및 배기 밸브를 포함하며,
각 연결 로드는 각 피스톤과 중심바디 중 적어도 하나와 일체형이며 이 피스톤과 플렉시블한 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 상기 중심바디와 연결 로드는 일체형이다.
바람직하게는, 상기 중심바디와 연결 로드는 일체형 플라스틱을 포함한다.
바람직하게는, 각 연결 로드는 각 피스톤과 일체형이다.
바람직하게는, 각 연결 로드와 각 피스톤은 일체형 플라스틱을 포함한다.
바람직하게는, 상기 구동 샤프트에 연결되며 이 구동 샤프트를 회전 구동하기 위해 동작가능한 모터가 더 제공된다.
본 발명의 제 4 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복가능한 압축기 또는 펌프에 있어서,
크랭크 챔버를 규정하는 하우징과;
축에 대해 회전 구동을 하도록 배열된 샤프트와, 상기 크랭크 챔버 내에서 이 축에 대해 편심되게 이 샤프트 상에 지지되는 크랭크 핀을 구비하는 크랭크 샤프트와;
상기 크랭크 챔버로부터 외부쪽으로 이 축 주위에 방사상으로 연장하도록 배열된 복수의 실린더와;
연결 로드 구조물로서,
샤프트를 회전가능하게 하는 축에 대해 편심되게 크랭크 핀에 의해 규정된 편심 축에 대해 크랭크 핀과 중심바디 사이에 상대적으로 회전하기 위해 상기 크랭크 핀에 선회가능하게 고정된 중심바디와;
상기 중심바디에 연결된 복수의 연결 로드로서, 각 연결 로드는 중심바디로부터 각 실린더 내로 외부쪽으로 연장하여 실린더의 내부 벽과 밀봉된 플렉시블한 연결부 반대쪽 연결 로드의 단부에서 피스톤을 선회가능하게 지지하는, 복수의 연결 로드를 구비하며,
여기서 상기 바디는 상기 편심 축에 평행하며 이 편심 축 주위에 이격되어 있는 복수의 외부 키홈을 구비하며, 이 키홈은 하나를 제외한 모든 연결 로드의 단부를 수용하며, 하나를 제외한 모든 연결 로드의 각각과 키홈은 편심 축에 수직인 면 내에서 이 연결 로드와 키홈 사이에서 제한된 상대적인 선회 운동을 허용하면서 키홈으로부터 연결 로드의 분리를 방지하도록 배열된, 연결 로드 구조물과;
각 실린더와 연관되며 실린더 내로 유체의 통과를 허용하며 샤프트의 회전 구동 동안 샤프트로부터 멀어지게 실린더를 따라 피스톤이 이동하는 동안 피스톤에 의해 유체에 가해지는 압력에 따라 실린더로부터 유체를 배출하도록 배열된 흡기 밸브 및 배기 밸브
를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 각 외주 키홈의 벽은 아치형 부분의 직경보다 더 작은 폭을 갖는 입구를 형성하도록 180도를 넘는 아치형 부분을 포함한다.
바람직하게는, 상기 하나를 제외한 모든 연결 로드 각각은,
상기 외주 키홈의 입구의 폭보다 더 큰 직경을 갖는 둥근 단부와;
연결 로드 구조물의 중심바디로부터 멀어지게 외주 키홈의 입구를 통해 상기 둥근 단부로부터 연장하며 상기 둥근 단부의 직경보다 더 작은 폭을 갖는 스템
을 포함한다.
바람직하게는, 각 외주 키홈의 벽의 아치형 부분은 상기 벽을 완전히 규정한다.
본 발명의 제 5 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기 또는 펌프에 있어서,
중공 실린더와;
상기 실린더 내에 장착되며 이 실린더를 따라 제한된 왕복 운동을 하는 피스톤과;
이 피스톤에 연결되며 이 피스톤의 왕복 운동을 구동하도록 동작가능한 구동 시스템과;
상기 실린더와 연관되며 상기 실린더 외부의 유체 공급부로부터 실린더 내로 유체의 통과를 허용하며 구동 시스템으로부터 가장 먼 최대 연장된 위치 쪽으로 피스톤이 이동하는 동안 피스톤에 의해 실린더 내 유체에 가해지는 압력으로 실린더로부터 유체를 배출시키도록 동작가능한 흡기 밸브 및 배기 밸브
를 포함하며,
상기 흡기 밸브는,
피스톤과 구동 시스템이 연결된 개방 단부 반대쪽 실린더의 말단 단부와 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부 사이에 중공 실린더 내 공간으로 연장하는 돌출부를 포함하는 밸브 시트와;
실린더의 말단 단부와 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부 사이에 중공 실린더 내 공간과 실린더 외부의 유체 공급부와 유체 이동가능하게 연통하도록 상기 돌출부 상에 규정된 통로 개구를 가지며 밸브 시트를 통해 연장하는 통로와;
돌출부 주위 외주 상에 배치된 탄성 밴드로서, 상기 밴드는 실린더의 말단 단부와 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부 사이의 중공 실린더 내 공간과 실린더 외부 유체 공급부 사이에 압력 차에 의해 돌출부 주위로 탄성적으로 신장가능한, 탄성 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 상기 탄성 밴드는 돌출부의 외주홈에 배치된다.
바람직하게는, 상기 돌출부의 외주홈은 최외각 외주면으로부터 테이퍼져 있다.
바람직하게는, 상기 탄성 밴드는 외부면으로부터 내부 면으로 테이퍼져 있다.
바람직하게는, 상기 외주 방향의 홈의 깊이는 탄성 밴드가 압력 차에 의해 신장할 때 탄성 밴드가 외주 방향의 홈으로부터 완전히 빠지는 것을 방지하기에 충분하다.
바람직하게는, 상기 밸브 시트는 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부의 대향하는 측면과 유체 이동가능하게 연통하도록 피스톤을 통해 연장하는 통로를 갖는 피스톤 상에 형성될 수 있다.
대안적으로, 상기 밸브 시트는 실린더의 말단 단부로부터 중공 실린더 내 공간으로 연장하는 돌출부를 갖는 실린더의 말단 단부 상에 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 밸브 시트는 실린더와 실린더 헤드의 밀봉 맞물림부의 대향하는 측면과 유체 이동가능하게 연통하도록 실린더 헤드를 통해 연장하는 통로를 갖는 실린더의 말단 단부와 밀봉된 실린더 헤드 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 제 6 측면에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기 또는 펌프에 있어서,
원통형 보어와 이 원통형 보어를 따라 왕복운동하기 위해 원통형 보어 내에서 실린더 라이너와 밀봉된 피스톤을 규정하는 실린더 라이너와;
피스톤에 연결되며 이 피스톤의 왕복 운동을 구동하도록 동작가능한 구동 시스템과;
실린더와 연관되며 실린더 라이너 외부의 유체 공급부로부터 원통형 보어 내로 유체의 통과를 허용하며 구동 시스템으로부터 가장 먼 최대 연장된 위치 쪽으로 피스톤이 이동하는 동안 피스톤에 의해 실린더 내 유체에 가해지는 압력으로 원통형 보어로부터 수용부 내로 유체를 배출하도록 동작가능한 흡기 밸브 및 배기 밸브
를 포함하며,
상기 배기 밸브는 실린더 라이너의 벽을 통해 연장하는 적어도 하나의 배기 포트와, 상기 실린더 라이너 주위 외주 방향으로 배치된 탄성 밴드를 포함하며, 상기 밴드는 피스톤에 의해 유체에 가해지는 압력으로 원통형 보어로부터 배기 포트를 통해 유체를 통과시키는 것에 의해 각 실린더 라이너 주위에 탄성적으로 신장가능하며,
상기 수용부는 적어도 하나의 배기 포트를 통해 원통형 보어로부터 수용부 내로 유체의 흐름을 허용하는 수용부 내에 탄성 밴드를 둘러싸고 이 탄성 밴드를 신장하도록 실린더 라이너 주위에서 밀봉되는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 각 실린더 라이너의 원통형 보어로부터 유체를 수용하기 위해 수용부와 밀봉된 복수의 실린더 라이너가 제공된다.
바람직하게는, 상기 탄성 밴드는 실린더 라이너의 벽에 있는 외주 방향의 홈에 배치된다.
바람직하게는, 실린더 라이너의 벽에 있는 외주 방향의 홈는 원통형 보어 쪽으로 최외각 외주면으로부터 테이퍼져 있다.
바람직하게는, 상기 탄성 밴드는 외부면으로부터 내부 면으로 테이퍼져 있다.
바람직하게는, 외주 방향의 홈의 깊이는 탄성 밴드가 압축된 가스에 의해 신장될 때 탄성 밴드가 외주 방향의 홈으로부터 완전히 빠지는 것을 방지하기에 충분하다.
본 발명의 제 7 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기 또는 펌프에 있어서,
중공 실린더와;
이 중공 실린더의 내부 내에 배치되며 이 실린더를 따라 왕복 운동하기 위해 중공 실린더와 밀봉된 피스톤과;
상기 피스톤에 연결되며 중공 실린더를 따라 왕복운동을 구동하도록 동작가능한 구동 시스템과;
중공 실린더와 연관되며 실린더 내로 유체의 통과를 허용하며 구동 시스템으로부터 가장 먼 연장된 위치 쪽으로 피스톤이 이동하는 동안 피스톤에 의해 유체에 가해지는 압력으로 유체를 배출하도록 동작가능한 흡기 밸브 및 배기 밸브
를 포함하며,
상기 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나는,
피스톤과 구동 시스템을 연결하는 개방 단부 반대쪽 실린더의 말단 단부와 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부 사이 중공 실린더 내 공간과 중공 실린더 외부의 유체 공급부를 연통시키는 밸브 포트와;
일측에 밸브 포트의 개구를 둘러싸는 표면에 고정된 고정 부분과, 플렉시블한 부분에 의해 고정된 부분에 연결된 이동가능한 부분을 구비하며, 상기 이동가능한 부분은 플렉시블한 부분보다 더 강성인, 플랩
을 포함하며,
상기 고정된 부분과 이동가능한 부분 사이에 플랩의 플렉시블한 부분은, 밸브 포트의 개구를 밀봉되게 커버하는 폐쇄된 위치와, 상기 밸브 포트의 개구로부터 적어도 부분적으로 상승하여 이를 통해 유체의 흐름이 가능한 개방된 위치 사이에 이동가능한 부분을 이동시키도록 중공 실린더 외부의 유체 공급부와 중공 실린더 내 공간 사이에 압력 차에 반응하여 휘어질 수 있는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기 또는 펌프를 제공한다.
상기 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나는 흡기 밸브를 포함할 수 있으며, 상기 흡기 밸브의 밸브 포트는 중공 실린더와 피스톤의 밀봉 맞물림부에 걸쳐 피스톤을 통해 연장하며, 플랩은 구동 시스템과 대향하는 밀봉 맞물림부의 일측 상에서 피스톤의 일면에 고정된다.
표면에 의해 둘러싸인 제 2 포트와, 플랩의 제 2 이동가능한 부분과 제 2 고정된 부분이 제공될 수 있으며, 상기 제 2 이동가능한 부분과 제 2 고정된 부분은 마찬가지로 중공 실린더 외부의 유체 공급부와 중공 실린더 내 공간 사이에 압력 차이에 반응하여 제 2 포트를 밀봉하거나 개방하도록 배열된다. 이 경우에, 바람직하게는, 상기 밸브 포트와 제 2 포트, 상기 플렉시블한 플랩의 이동가능한 부분과 제 2 이동가능한 부분, 및 상기 플렉시블한 부분과 제 2 플렉시블한 부분은 상기 플랩의 고정된 부분에 걸쳐 대칭적이다.
바람직하게는, 상기 밸브 포트 주위에 연장하도록 표면에 고정된 밀봉부와, 상기 폐쇄된 위치에 있는 상기 플랩의 이동가능한 부분과의 밀봉부가 제공된다.
바람직하게는, 상기 이동가능한 부분은 플렉시블한 부분의 일체형 연장부와 상기 플렉시블한 부분의 일체형 연장부에 고정된 플렉시블한 부분보다 더 강성인 물질의 부재를 포함한다.
바람직하게는, 상기 물질의 부재는 금속을 포함한다.
바람직하게는, 상기 플렉시블한 플랩은 고무를 포함한다.
본 발명의 제 8 실시형태에 따른 본 발명은, 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템에 있어서,
공기 압축기와 이 공기 압축기를 동작시키기 위해 이 공기 압축기에 연결된 전기 모터를 구비하는 휴대가능한 공기 압축기 유닛과;
적어도 하나의 배터리를 구비하며 모터에 선택적으로 전력을 공급하기 위해 모터에 연결가능한 배터리 팩과;
전력 전달 조립체로서,
상기 공기 압축기에 연결되며 이 공기 압축기 반대쪽 공기 호스의 일 단부에 공압 동구 커넥터를 구비하는 공기 호스와;
상기 배터리 팩에 연결되며 공기 압축기 반대쪽 단부 쪽으로 공기 호스를 따라 연장하며, 배터리 팩 반대쪽 단부에서 전기 공구 커넥터를 구비하는 전기 전도체를 구비하는 전력 전달 조립체와;
공압 공구 또는 전기 공구에 연결가능한 휴대가능한 공기 압축기와 상기 배터리 팩 반대쪽에 있는 전력 전달 조립체의 일단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 전기 전도체는 공통 커버 내에 배치된다.
상기 배터리 팩, 모터 및 전기 전도체는 한번에 상기 모터와 전기 공구 연결 중 하나에만 전기를 선택적으로 전달하도록 배선될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은 재충전가능한 배터리를 포함한다.
상기 공압 공구 커넥터와 전기 공구 커넥터는 공압 공구와 전기 공구에 한번에 하나씩 연결가능한 단일 신속 연결 유닛에 의해 규정될 수 있다. 이 경우에, 공압 공구와 전기 공구가 더 포함될 수 있으며, 각 공구는 공기 통로와 한 쌍의 전기 접점을 구비하는 신속 연결 부품 상에 장착되며, 상기 공압 공구의 신속 연결 부품은 공압 공구의 공기 동력 구동 시스템의 입구와 유체 이동가능하게 연결된 공기 통로를 구비하며, 상기 전기 공구의 신속 연결 부품은 전기 공구의 전기 전력 구동 시스템에 전기적으로 연결된 전기 접점을 구비한다.
본 발명의 제 9 실시형태에 따른 본 발명은, 왕복운동식 압축기에 있어서,
크랭크 챔버와;
상기 크랭크 챔버 내에서 회전가능하게 지지되는 크랭크 샤프트와;
상기 크랭크 챔버 내에서 크랭크 샤프트를 회전 구동하도록 상기 크랭크 샤프트에 연결된 구동 샤프트를 구비하는 모터와;
상기 크랭크 챔버와 유체 이동가능하게 연결된 각 실린더의 개방 단부를 갖고 크랭크 챔버로부터 돌출하는 적어도 하나의 실린더와;
각 실린더 내에 이 실린더와 밀봉되게 배치되며, 이 실린더 내에서 왕복 운동을 하기 위해 상기 크랭크 샤프트에 연결되며, 압축 행정 동안 크랭크 샤프트로부터 멀어지게 이동하며 흡기 행정 동안 크랭크 샤프트 쪽으로 이동하는 피스톤과;
상기 크랭크 챔버와 유체 이동가능하게 연결된 각 실린더와 연관된 흡기 밸브로서, 흡기 행정 동안 상기 공간 내로 유체를 흐를 수 있게 하기 위해 상기 크랭크 챔버와 연통하는 개방 단부 반대쪽 실린더의 단부와 피스톤 사이에 실린더 내 공간과 크랭크 챔버 사이에 압력 차에 반응하여 흡기 행정 동안 개방되도록 동작가능한 흡기 밸브와;
각 실린더와 연관되며 압축 행정 동안 실린더 내 상기 공간으로부터 유체를 배출하기 위해 상기 압축 행정 동안 개방하도록 동작가능한 배기 밸브와;
상기 모터와 적어도 하나의 실린더 사이에 장착된 팬으로서, 크랭크 챔버와 유체 이동가능하게 연통하며 그 입구를 통해 크랭크 챔버 내로 유체의 흐름을 가능하게 하도록 동작가능한 팬으로서, 상기 유체 흐름의 제 1 부분은 피스톤의 흡기 행정 동안 각 실린더 내로 들어가고 유체 흐름의 제 2 부분은 팬의 동작에 의해 팬을 지나 구동 샤프트를 따라 모터로 들어가는, 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기를 제공한다.
바람직하게는, 상기 모터와 팬은 상기 크랭크 챔버의 일 단부에서 개방된 공통 하우징 내에 장착되며 모터를 지난 후 유체 흐름의 제 2 부분을 배출하기 위해 크랭크 챔버와 대향하는 모터의 일측 상에 있는 하우징에 적어도 하나의 개구를 구비한다.
바람직하게는, 상기 팬은 모터에 의해 회전 구동되기 위한 구동 샤프트 상에 지지된다.
바람직하게는, 상기 하우징은 모터 주위에 환형 외주 벽을 형성하도록 원통형이며, 유체 흐름의 제 2 부분은 모터와 이 모터를 폐쇄하는 외주 벽 사이에 모터를 지나 흐른다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 실린더는 회전축에 수직인 공통면 내에서 크랭크 샤프트의 회전 축 주위에 이격되어 있고 이 회전 축에 대해 반경 방향으로 연장되는 복수의 실린더를 포함한다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다.
도 1은 개방가능한 측면을 보여주는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 2는 구동 측면을 보여주는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 3은 구동 측면에 동작가능하게 연결된 전기 모터를 구비하는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 4는 제거가능한 커버를 제거한 상태의 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 사 시도.
도 5는 제거가능한 커버를 제거하고 가스 압축기와 크랭크 측면을 예시를 위해 분해한 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 6은 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 크랭크 측면의 사시도.
도 7은 실린더 라이너의 밸브 단부를 보여주는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 실린더 라이너의 부분 사시도.
도 8A, 도 8B 및 도 8C는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 실린더 헤드의 사시도.
도 9는 제 1 실시예의 휴대용 압축기의 연결 로드 구조의 선택적인 조립되지 않은 부품들의 사시도.
도 10은 예시를 위해 수용부 하우징의 상부 절반과 크랭크 하우징의 덮개를 제거한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 11은 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 평면도.
도 11A는 도 11의 라인 A-A를 따라 취한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 단면도.
도 11B는 도 11A의 원 B로 표시된 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 일부분의 확대도.
도 12는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 측면도.
도 13은 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 하부 절반의 사시도.
도 13A는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 하부 절반의 평면도.
도 13B는 도 13A의 라인 B-B를 따라 취한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 하부 절반의 단면도.
도 14는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 상부 절반의 사시도.
도 14A는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 상부 절반의 저면도.
도 14B는 도 14A의 라인 B-B를 따라 취한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 수용부 하우징의 상부 절반의 단면도.
도 15는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 포트 형성된 피스톤과 흡기 밸브 플랩 조립체의 분해 사시도.
도 15A는 포트 형성된 피스톤을 부분적으로 절단한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 포트 형성된 피스톤과 흡기 밸브 플랩 조립체의 분해 측면도.
도 16은 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 포트 형성된 피스톤의 단부 측면도.
도 17은 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 포트 형성된 피스톤의 측면도.
도 18은 실린더 라이너, 구동 시스템 및 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 흡기 밸브 플랩 조립체의 부분 분해 사시도.
도 19는 배기 밸브 포트를 보여주는 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 실린더 라이너들 중 하나를 보여주는 단면도.
도 20은 배기 밸브 포트와 협력하기 위한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 배기 밸브의 탄성 밴드의 측면도.
도 20A는 도 20의 라인 A-A를 따라 취한 제 2 실시예의 휴대용 압축기의 배기 밸브의 탄성 밴드의 단면도.
도 21은 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 사시도.
도 22는 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 측면도.
도 23은 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 분해 사시도.
도 24는 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 매니폴드 규정 베이스의 사시도.
도 24A는 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 베이스의 저면도.
도 24B는 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 베이스의 단면도.
도 25는 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 기어 및 실린더 장착부의 사시도.
도 26은 제 3 실시예의 휴대용 압축기의 모터 장착부의 사시도.
도 27은 구동 축 주위에 이격되어 있으며 이 구동 축으로부터 방사상으로 연장하는 실린더들을 구비하는 압축기에 사용하기 위한 대안적인 실시예의 연결 로드 및 피스톤 구조의 사시도.
도 28은 대안적인 실시예의 포트 형성된 피스톤과 흡기 밸브의 부분 단면도.
도 29는 휴대용 압축기 조립체 및 이와 사용하기 위한 착탈가능한 배터리 충전기의 사시도.
도 30은 착탈가능한 배터리 팩을 제거한 상태의 휴대용 압축기 조립체와 착탈가능한 배터리 충전기의 측면도.
도 30A는 휴대용 압축기 조립체의 제어 박스와 착탈가능한 배터리 팩의 분해된 단부 측면도.
도 30B는 휴대용 압축기 조립체의 착탈가능한 배터리 팩의 평면도.
도 30C는 착탈가능한 배터리 팩을 장착하지 않은 상태의 휴대용 압축기 조립체의 단부 측면도.
도 31은 휴대용 압축기 조립체의 대향하는 단부 측면도.
도 31A는 휴대용 압축기 조립체의 운반 핸들과 압축기의 부분 상세 측면도.
도 32는 대안적인 실시예의 휴대용 압축기 조립체의 사시도.
도 33A, 도 33B 및 도 33C는 공압 공구와 전기 공구에 전력을 공급할 수 있는 휴대용 공구 시스템에서 사용하기 위해 적응된 호스를 부분적으로 절단하여 벗겨낸 3개의 실시예의 사시도.
도 34A 및 도 34B는 휴대용 공구 시스템에 사용하기 위해 결합할 수 있는 수 및 암 커넥터의 사시도.
도 35는 서로 결합되었을 때 휴대용 공구 시스템에 사용하기 위한 수 및 암 커넥터의 부분적으로 측면 단면도.
도 35A는 휴대용 공구 시스템에 사용하기 위해 암 커넥터에 베어링 볼의 장착을 보여주는 상세 측면도.
도 36은 휴대용 공구 시스템에서 사용하기 위해 암 커넥터의 소켓 바디의 측면도.
도 37은 공압 공구와 전기 공구에 전력을 공급할 수 있는 휴대용 공구 시스 템을 개략적으로 도시하는 도면.
도면에서 동일한 참조 번호는 여러 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 환형 원통형 외부벽(16)의 단부에 밀봉되게 고정된 제거가능한 커버(14)를 구비하는 하우징(12)을 구비하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제 1 실시예의 휴대가능한 왕복운동식 압축기(10)의 개방가능한 측면을 도시한다. 도 2는 이 개방 측면과 대향하는 제 1 실시예의 압축기(10)의 구동 측면을 도시한다. 여기서, 환형 커버(18)는, 환형 외부벽(16)의 내부 면에 규정된 쇼율더 위에 환형 원통형 외부벽(16)에 의해 둘러싸인 공간 내에 동축으로 위치하여 환형 외부벽(16)의 내부 면과 결합하여 그 단부면(20)과 동일 높이에 위치함으로써 압축기 하우징(12)의 내부를 차폐한다. 크랭크 샤프트(24)의 구동 단부(22)는 도 3에 도시된 바와 같이 휴대가능한 전기 모터(26)와 같은 적절한 구동원에 연결하기 위해 제 2 커버(18)를 통해 원통형 하우징(12) 내로부터 축방향으로 연장한다. 도 4에 도시되고 원통형 하우징에 의해 제안된 바와 같이, 제 1 실시예의 왕복운동식 압축기는 크랭크 샤프트(24) 주위에 이격되어 있는 복수의 가스 압축기(28)를 갖는 방사형 타입으로 배열되어 있으며, 각 가스 압축기는 환형 외부벽(16)이 연장하는 하우징(12)의 중심 축에 대해 방사 방향으로 연장한다. 이 압축기(10)의 휴대가능성은 적어도 부분적으로 하우징(10)이 가스 압축기(28)를 지지하는 작용을 할 뿐만 아니라 가스 압축기에 의해 압축된 가스를 포함하는 수용 격실을 규정하는 작용을 한다는 사실에 의해 이루어진다. 수용 격실을 형성할 때, 하우징은 매니폴드(manifold)인 것으 로 생각될 수 있는데, 이는 하우징이 휴대가능한 압축기를 사용하는 동안 하나의 출구를 통해 배출하기 위해 각 가스 압축기로부터 오는 압축된 공기를 중공 내부에서 수집하기 때문이다.
하우징(12)은 외부벽(16) 내에 동축으로 배치된 내부 환형 원통형 벽(30)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 2개의 벽 사이의 환형 간격은 2개의 환형 벽 사이에서 방사상으로 연장하는 가스 압축기(28)가 배치되어 있는 수용 격실을 형성한다. 제 1 실시예에서, 복수의 가스 압축기는 정반대로 대향되게 쌍으로 배열되며 하우징(12)의 중심 축 주위에 균일하게 이격되어 있는 6개의 압축기를 포함한다. 내부 벽(30) 내에 있는 공간은 압축기의 구동 시스템의 하우징 부품을 위한 크랭크 샤프트 격실을 규정한다. 내부 벽(30)은 각 가스 압축기(28)의 실린더 라이너(36)의 구동 단부(34)를 각각 수용하는 둥근 관통홀(32)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 구동 단부(34) 반대쪽 실린더 라이너(36)의 밸브 단부(38)는 내부 벽(30)에 있는 각 관통홀(32)과 축방향으로 정렬된 외부 벽(16)에 제공된 관통홀(40)에 수용된다.
도 5는 분해된 상태의 가스 압축기(28)들 중 하나를 도시한다. 종래의 왕복운동식 압축기와 같이, 각 가스 압축기(28)는 실린더 라이너 내부에 포함된 가스를 압축하기 위해 실린더 라이너를 따라 이동하기 위해 실린더 라이너(36) 내에 배치되고 이 실린더 라이너와 밀봉되는 피스톤(42)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 연결 로드(44)는 하우징 커버(14,18)에 평행한 면 내에서 선회 운동을 하기 위해 피스톤과 연결 로드(44) 사이에 선회 연결을 제공하기 위해 피스톤(42)을 통해 직경방향으로 연장하는 핀과 협력하기 위해 피스톤 내에 제공된 관통홀을 구비하는 피 스톤 단부(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이런 타입의 연결 로드와 피스톤의 연결 방식은 이 기술 분야에 잘 알려진 것이다. 피스톤 단부(46) 반대쪽 연결 로드 (44)의 구동 단부는 아래에서 더 설명되는 방식으로 동일면 내에서 선회 운동하고 크랭크 샤프트에 연결되기 위하여 적응된다. 실린더 헤드(48)는 외부 환형 원통형 벽(16)의 외부면의 평탄한 부분(50)에 패스너(49)에 의해 장착하기 위해 적응된다. 실린더 헤드(48)는 이 외부벽(16)으로부터 방사상 외부로 실린더 라이너가 이동하는 것을 차단하여 외부벽(16)의 개구(40) 내에 제 위치에 실린더 라이너(36)를 고정하는 작용을 한다. 실린더 헤드(48)는 또한 하우징(12) 외부로부터 실린더 라이너(36) 내로 피스톤(42)에 의해 압축하기 위해 공기의 공급을 제어하기 위한 흡기 밸브를 제공한다. 이 밸브의 이러한 구조와 동작은 아래에서 더 설명된다.
O-링(미도시)은 하우징 벽(16,30)들 사이에 규정된 수용 격실 내에 포함된 가스가 내부 벽(30) 내에 있는 크랭크 샤프트 격실로 누출되거나 또는 하우징(12)을 둘러싸는 외부 환경으로 누출되는 것을 방지하기 위해 밀봉을 제공하도록 하우징 벽들에 있는 개구들과 실린더 라이너(36)의 각 단부들 사이에 방사상으로 배치된다. 이러한 링은 상업적으로 구입가능한 것이며 이 기술 분야에 숙련된 자에게는 잘 알려져 있는 것이다.
도 5 및 도 9는 바디 부분(54)을 구비하며 일체형 로드나 샤프트 부분(57)이 이 바디 부분(54)으로부터 각 피스톤에 연결하기 위한 연결 로드(44)의 피스톤 단부와 동일한 구조를 가지는 피스톤 단부(46)로 방사상으로 연장하는 마스터 연결 로드(52)를 도시한다. 마스터 연결 로드(52)의 바디 부분(54)은 다른 연결 로드 (44)를 위해 부착 포인트를 제공하며, 이에 의해 크랭크 샤프트(24)에 마스터 연결 로드(52)를 연결하는 것은 모든 연결 로드(44)를 피스톤(42)의 동작을 위해 크랭크 샤프트에 연결할 수 있게 한다. 각 연결 로드(44)의 구동 단부(56)는 바디(54)의 각 키홈(key-way)에 수용하기 위해 키로서 작용한다. 키와 키홈은 키홈의 축에 대해 연결 로드(44)의 선회를 가능하게 하기 위해 평탄한 둥근 면을 구비한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 바디 부분(54)은 이 원통형 바디 부분(54)의 외주면(60)을 형성하는 원통형 보어(58)의 형태인 5개의 키홈을 구비한다. 그 결과 바디 부분(54)의 외주 벽 내로 일련의 아치형 홈가 형성되며, 각 홈는 이 홈의 팁(62)들 사이의 선형 거리가 보어의 직경보다 더 작도록 180도를 초과하여 연장한다. 각 연결 로드의 구동 단부(56)는 원통형이고 둥글며 각 홈 내로 상승되거나 하강될 수 있고 이 홈 내에서 선회가능하도록 끼워맞춰질 수 있으나, 팁(62)들 사이의 개구보다 더 커서 이 개구에 의해 규정된 입구를 통해 홈나 키홈으로부터 빠져 나올 수 없다. 이 키홈은 바디(54)의 중심 축에 평행하게 연장하며, 이 중심 축을 따라 중심 보어(63)는 바디의 평행한 상부면과 하부면에 수직하게 바디(54)를 통해 연장한다. 각 연결 로드의 둥근 단부(56)를 팁(62)들 사이에 개방된 둥근 키홈(58)에 수용한 후에는, 연결 로드는 바디의 중심 보어(63)와 바디(54)의 중심 축에 수직인 면 내에서 둥근 단부(56)에 대해 선회될 수 있으며, 여기서 선회 동작은 각 팁(62)과 단부들 사이의 연결 로드의 스템(stem)의 접촉에 의해 양 방향으로 제한된다. 팁(62)들 사이의 개구를 아치형 홈(58)와 연결 로드 단부(56)보다 더 작은 직경을 갖게 하면, 연결 로드(44)가 선회하는 면을 따라 홈나 키홈으로부터 연결 로드를 빼내는 것이 방지된다. 키홈으로부터 빼내는 것은 바디(54)의 중심 축에 평행한 연결 로드의 선형 이동에 의해서만 가능하다.
이 마스터 연결 로드(52)는 연결 로드의 파괴 및 이로 인한 분리를 방지하는데 장착 포인트에서 적절한 강도를 제공하지 못할 수도 있는 (로드와 피스톤을 연결하는데 사용되는 것과 유사한 배열에 있는 것과 같은) 작은 핀을 사용함이 없이 상대적으로 작은 공간에서 각 연결 로드(44)에 필요한 선회 연결을 제공한다. 각 연결 로드의 연결 포인트는 상당한 폭이나 두께의 고체 물질의 부분들 사이에 수용되어, 실패의 가능성을 최소화시킨다. 이 마스터 연결 로드는 연결 로드에 연결하기 위한 핀, 부쉬 및/또는 베어링의 사용을 회피하여 간단함을 제공하면서도 로버스트(강인)하며 작은 구조로 되어 있다. 연결 로드(44)와 마스터 연결 로드(52) 사이의 결합 면은 진동이나 마모를 방지하기 위해 평탄하고 단단해야 한다. 표면 경화(hardening)와 망치로 두드리는 처리(peen treating)와 같은 알려진 물질 처리 방법을 사용하여 이들 연결부에 적절한 특성을 달성할 수 있다. 실린더 라이너 내에 피스톤을 장착하기 전에 연결 로드의 둥근 원통형 피스톤 단부(46)를 피스톤 내로 슬라이딩시킬 수 있는 피스톤에 걸쳐 연장하는 아치형 키홈을 형성하도록 마스터 연결 로드에 가장 가까운 피스톤의 면과 원통형 보어를 중첩시켜 연결 로드(44)와 피스톤(42) 사이의 연결에 마스터 연결 로드(52)와 연결 로드(44) 사이의 구조와 유사한 연결 구조를 채용하는 것도 생각할 수 있다.
마스터 연결 로드(52)는 크랭크 핀(64) 상에 축 연결(journaled)되며, 이 크랭크 핀은 각 크랭크 측면(66)에 강성 연결하기 위해 그 양측에서 마스터 연결 로 드(52)를 지나 중앙 보어(63)를 통해 연장하며, 이 크랭크 측면으로부터 크랭크 샤프트 저널(67)의 각 부분이 연장한다. 크랭크 측면(66)은 마스터 연결 로드(52)를 지나 연장하는 크랭크 핀(64)의 단부를 수용하기 위한 수용 홀(68)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 크랭크 측면(66)과 크랭크 핀(64) 사이에 상대적인 회전은 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 설정 나사(70)에 의하여 또는 도 5에 도시된 바와 같은 동일한 직선 변 형상과 사이즈를 가지는 협력하는 크랭크 핀(64)과 수용 홀(68)을 형성함으로써 방지될 수 있다. 크랭크 샤프트(24)는 이에 따라 각 커버를 통해 압축기 하우징(12) 밖으로 연장하며 회전축을 규정하는 크랭크 샤프트 저널(67)과, 이 크랭크 샤프트 저널(67)로부터 이격되어 있거나 이 저널(67)에 대해 편심되게 배열된 크랭크 핀(64)과, 이 크랭크 핀(64)의 대향하는 단부를 크랭크 샤프트 저널(67)에 연결하는 2개의 크랭크 측면(66)에 의해 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이 압축기 하우징(12)으로부터 연장하는 크랭크 샤프트(24)의 구동 단부(22)에 모터(26)를 동작가능하게 연결한 후, 크랭크 샤프트(24)가 회전하면 마스터 연결 로드(52)는 마스터 연결 로드를 크랭크 핀(64)에 연결하는 것으로 인해 크랭크 샤프트의 회전축 주위로 회전하게 된다. 크랭크 샤프트 격실 내에서 원형 경로를 따라 마스터 연결 로드(52)가 이동하면 크랭크 샤프트(24)의 회전 운동이 연결 로드(44)에 의하여 실린더 라이너(26) 내에 있는 피스톤(42)의 직선 변위 운동으로 전환된다. 마스터 연결 로드(52)가 크랭크 샤프트의 회전축에 대해 회전하는 동안 특정 가스 압축기(28)에 접근함에 따라, 가스 압축기(28)의 피스톤(42)은 하우징(12)의 외부벽(16) 쪽 방사상 외부로 최대 변위로 이동한다. 마스터 연결 로드(52)가 계속 이동하여 최종적으로 가스 압축기(28)를 지나가는 경우, 피스톤은 하우징(12)의 내부벽(30) 쪽 방사상 내부로 후퇴한다. 피스톤(42)이 이와 같이 외부와 내부로 이동하는 것은 압축기의 압축 행정과 흡기 행정에 각각 대응한다.
전술된 바와 같이, 하우징(12)은 내부벽(30)과 외부벽(16) 사이에 수용 격실을 규정하며, 이에 의해 실린더를 지지하기 위한 하우징, 지지부 또는 베이스부와, 단일 인클로저 내에 모든 실린더로부터 오는 압축 가스를 수집하기 위한 매니폴드를 포함하는 이중 역할을 함으로써 압축기의 콤팩트함과 휴대 가능성에 기여하게 된다. 이 가스 압축기(28)는 이러한 배열의 잇점을 가져오도록 단일 배기 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다. 종래의 압축기에서 가스 압축기는 자기 자신의 프레임이나 하우징에 지지되고 압축 가스는 가스 압축기의 실린더로부터 각 실린더 헤드 내 배기 밸브와, 이 배기 밸브와 탱크를 연결하는 매니폴드를 통해 하우징 외부에 있는 수용 탱크로 가이드된다. 본 발명의 제 1 실시예에서 외부 탱크는 제거되어 있으며 실린더 라이너(36)로부터 오는 압축 가스는 단일 배기 밸브 배열에 의하여 하우징(12)의 수용 격실로 직접 배기된다.
종래 방식으로 배기 압축 공기를 실린더 헤드(48) 내 배기 밸브를 통해 복수의 실린더를 위한 몇몇 타입의 추가 매니폴더나 개별 튜브를 갖는 수용 격실로 가는 하우징(12) 내로 다시 재배향하기 보다는, 제 1 실시예의 배기 밸브는 수용 격실 내 실린더 라이너(36) 상에 배치된다. 도 7은 밸브 단부(38) 근처 실린더 라이너(36)의 근접 도면을 도시한다. 실린더 라이너(36)는 실린더의 밸브 단부(38)와 구동 단부(34) 각각 쪽으로 더 큰 직경의 단부 부분(74)으로 외부로 돌출하는 일정한 외부 직경의 원통형 부분(72)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 밸브 단부(38)에 가장 가까운 단부 부분(74)은 단일 배기 밸브를 포함한다. 단부 부분(74) 내 실린더 라이너(36)의 벽을 통해 방사상으로 연장하는 배기 밸브의 포트(76)는 그 외주면 상에 이격되어 있다. 배기 포트(76)를 커버하도록 단부 부분(74) 주위에 외주 방향으로는 액체 실리콘 고무(LSR : liquid silicone rubber)의 밴드(78)가 배치된다. LSR 밴드(78)는 압축기(10)가 동작하지 않을 때 그리고 또한 가스 압축기(28)의 흡기 행정 동안 배기 포트(76)를 밀봉하도록 실린더 라이너(36)에 꼭 맞게 신장하도록 하는 미리 결정된 밀도, 탄성 및 사이즈를 가진다. 밴드(78)는 가스 압축기 (28)의 압축 행정 동안 배기 포트(76)를 통해 실린더 라이너(36) 내부로부터 더 높은 압력에 노출될 때 실린더 라이너(36)로부터 방사상 외부로 신장되어, 이에 의해 이 배기 포트(76)를 노출시켜 실린더 라이너(36) 내로부터 하우징의 수용 격실 내로 압축 가스를 배출하게 한다. 밴드(78)는 수용 격실 내로 압축 가스가 통과한 것으로 인해 실린더 라이너(36) 내 압력이 감소할 때 배기 포트(76)를 커버하는 원래 위치로 복귀한다. 배기 포트(76)와 LSR 밴드(78)는 이에 의해 실린더 라이너 내부와 수용 격실 사이에 압력 차에 의해 동작되는 배기 밸브를 형성하도록 협력하며, 밴드(78)는 실린더 라이너 주위에서 압축 행정 동안에는 개방 위치로 팽창하나, 다른 모든 시간에는 실린더 라이너 내부와 수용 격실 사이에 밀봉을 제공하기 위해 폐쇄 위치로 탄성적으로 복귀한다. LSR의 특성은 일반적으로 압축과 관련하여 열에 저항하면서 용이하고 내구성 있는 응용에 사용가능하다는 것이 발견되었다. 그러 나, 이와 유사한 특성과 거동을 나타내는 다른 탄성 물질이 배기 밸브의 밴드(78)를 형성하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
신장가능한 플렉시블한 밴드는, 상당히 다른 물질 특성으로 인해 동일한 방식으로 열을 보유하지 않는다는 점에서 종래의 금속 리드 밸브(reed valve)에 비해 유리한 잇점이 있다. 이들 단일 밸브는 낭비 열의 생성을 통해 밸브를 개방하는데 사용되는 에너지가 효과적으로 더 적게 손실되어 이에 따라 압축기의 효율을 개선시키는데 기여한다. 다시 말해, 밸브에 적용되는 에너지의 더 많은 부분이 종래의 리드 밸브 배열에서보다 사실상 물리적 운동에 기여하며, 이에 따라 동일한 개방 압력을 가지는 종래의 리드 밸브를 사용하는 경우보다 본 발명의 단일 압축기 밸브를 사용하는 경우 압축 공기로부터 더 적은 에너지가 낭비되며, 즉 더 적은 열이 발생하게 된다.
탄성의, 신장가능한 플렉시블 밴드는, 또한 수분에 노출될 때에도 부식하지 않고 리드 밸브를 포트 개구 위에 적절히 안착하는데 실패하거나 리드를 스냅 오프시킬 수 있는 동일한 휘어짐의 피로를 나타내지 않는다는 점에서 종래의 리드 밸브에 비해 다른 유리한 잇점이 있다. LSR이나 이와 유사한 물질의 사용은 이에 따라 압축기의 수명을 개선시키고, 유지보수와 수리와 분해 검사의 필요성이나 빈도를 저감시킬 수 있다. 단일 압축기 밸브 구조는 낭비되는 열의 발생을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 액체 실리콘 고무는 상대적으로 높은 열적 안정성을 제공할 수 있으며, 이는 이 물질 특성이 압축기의 일반적인 사용과 저장 동안 나타나는 온도 범위에 걸쳐 상대적으로 안정하다는 것을 의미한다.
제 1 실시예에서, 배기 밸브 밴드(78)가 배기 포트(76)를 개방하는 압축 행정 동안 라이너 주위로 신장될 때 배기 밸드 밴드(78)가 실린더 라이너(36)를 따라 축방향으로 이동하지 않는 것을 보장하기 위해 2가지 예방 조치가 취해진다. 첫째, 실린더 라이너(36)의 벽의 외부면은 밸브 단부(38)에 가장 가까운 단부 부분(74) 주위에 외주 방향으로 연장하는 홈(80)를 구비하여 효과적으로 홈(80)의 양측에 플랜지(82)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 실린더 라이너(36)의 벽을 통해 연장하는 배기 포트(76)는 이 홈를 따라 이격되어 있으며, 밴드(78)는 이 배기 포트를 커버하기 위해 이 홈 내에 위치된다. 플랜지(82)는 홈(80) 내에 밴드(78)를 유지하는 역할을 하며, 홈(80)의 깊이는 이 밴드가 피스톤의 압축 행정 동안 나타나는 상승된 압력에 노출되는 동안 이 홈으로부터 완전히 빠져 나가지 않도록 하도록 형성된다. 둘째, 실린더 라이너(36)의 각 단부 부분(74)과 밸브 단부(38)가 수용되는 하우징(12)의 외부벽(16)에 있는 개구(40)는 실린더 라이너(36)와 외부벽(16) 사이에 환형 공간을 형성하도록 단부 부분(74)보다 약간 더 큰 직경을 가지도록 사이즈 정해진다. 이 밴드(78)는 압축 행정 동안 이 환형 공간 내로 팽창할 수 있으나, 개구 (40)의 외주에서 외부벽(16)과 접촉함으로써 이 팽창이 규정된다. 이것은 밴드(78)가 단부 부분(74)의 플랜지(82)에 걸쳐 미끄러질만큼 충분히 멀리 팽창하는 것을 방지하며 또 실린더 라이너(36)를 따라 포트를 커버하는 축방향 위치로부터 변위하는 위험을 방지한다.
제 1 실시예에서, 동일한 단일 밸브 구조가 실린더 헤드(48) 내 흡기 밸브를 형성하는데에 사용된다. 도 8A 내지 도 8C에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(48)는 외부 하우징 벽(16)의 외부면의 각 평평한 부분(50)과 동일 높이로 장착하기 위해 평탄한 판 형태인 커버 부분(84)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 패스너 홀(85)은 외부 벽(16)과 나사산으로 맞물리는 패스너(49)를 수용하기 위해 커버 부분(84)의 코너에 제공된다. 입구(88)는 외부 면(90)으로부터 커버 부분(84) 내로 홈로 형성되며, 이후 실린더 헤드(48)가 압축기 하우징(12)에 장착될 때 실린더 라이너로 돌출하는 원통형 부분(94)을 형성하도록 커버 부분의 내부면(92)을 계속 지나간다. 입구(88)의 외부측, 즉 실린더 헤드가 그 위에 설치된 압축기 하우징 외부로부터 볼 수 있는 측은, 제트 엔진 흡기구와 유사하게, 속도 스택의 것과 같이 하우징 (12)으로부터 외부 방향으로 나팔 모양의 플래어(flare)를 형성하는 굴곡된 외부 에지(88A)와, 플레어 면에 의해 둘러싸이며 하우징(12)으로부터 외부 방향으로 그 플레어 면과 동축으로 그 팁으로 가며 테이퍼져 있는 입구 원추형이나 원추 중심 (88B)을 갖게 형성된다. 이러한 윤곽으로 형성된 입구는 실린더 내로 공기를 공급하는 볼륨을 증가시키기 위해 통과하는 공기의 흐름을 가속시키는 역할을 한다. 입구의 이들 면은 매우 평탄한 마무리를 제공하도록 연마된다. 커버 부분(84)의 내부면(92)으로부터 수직으로 연장하는 원통형 부분(94)은 그 벽을 통해 그 벽 주위에 외주 방향으로 이격되어 있는 방사상으로 연장하는 흡기 포트(95)를 형성하여, 실린더 헤드(48)가 장착될 때 입구(88)와 실린더 라이너(36)의 내면 사이에 통로를 형성하는 것을 특징으로 한다. 플랜지(98)는 커버 부분(84)의 반대쪽 단부에서 원통형 부분(94)의 외주면을 따라 방사상 외부로 연장하며, 이에 의해 다른 탄성 밴드(78)를 유지하기 위한 플랜지(98)와 내부면(92) 사이에 그루브(100)를 형성한다. 탄성 밴드(78)는 피스톤(42)에 의해 실린더 라이너 내에서 압축하기 위해 실린더 라이너(36)에 비압축된 가스가 들어가는 것을 허용하는 것을 제외하고는 배기 밸브의 것과 유사한 작용을 한다.
피스톤(42)이 내부에 배치된 구동 시스템 부품과 크랭크 샤프트 격실에 가장 가까운 최대로 수축된 위치 쪽 각 연결 로드(44)의 작용으로 하우징(12)의 내부벽 (30) 쪽 방사상 내부로 수축하는 흡기 행정 동안, 실린더 라이너(36) 내 압력이 감소된다. 하우징(12) 외부 압력이 실린더 라이너(36) 내 감소된 압력을 초과하므로, 이 압력은 실린더 헤드(48)의 원통형 부분(94) 주위의 밴드(78)를 팽창시키는 역할을 하며, 이에 의해 흡기 포트(96)를 노출시키고 압축기 하우징(12) 외부로부터 압축 행정 동안 피스톤(42)에 의해 압축하기 위해 실린더 라이너(36) 내로 가스의 흐름을 허용한다. 가스가 실린더 라이너(36)에 들어감에 따라, 주변 환경과 실린더 라이너 내면 사이의 압력 차이가 줄어들며 이에 따라 탄성 밴드(78)는 팽창된 개방 위치로부터 폐쇄된 위치로 탄성적으로 복구하여 흡기 포트(96)를 밀봉한다. 압축 행정 동안, 피스톤이 크랭크 샤프트 격실에서 가장 먼 최대로 연장된 위치 쪽으로 이동함에 따라, 실린더 라이너(36) 내 압력이 증가하는 것은 배기 밸브의 밴드를 신장시켜 배기 포트를 개방하는 역할을 할 뿐만 아니라 흡기 밸브의 밴드를 흡기 포트 위에 밀봉된 채로 유지하는 역할을 한다. 다시 말해, 각 가스 압축기의 실린더 라이너 내 증가된 압력은 배기 밴드의 팽창을 촉진하지만 흡기 밴드의 팽창을 억제시킨다. 다시, 밴드의 특성은 압축기의 원하는 압력 레벨에서 필요한 기능을 제공하도록 주의깊게 선택된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 통로(102)는 하우징 외면에 지지되는 다수의 부품과 연통하기 위해 원형 커버(18)를 통해 하우징(12)의 내부벽(30)과 외부벽(16) 사이에 수용 격실 내로부터 연장하게 제공된다. 도 2에서 보이는 바와 같이, 이들 부품은 수 또는 암 커넥터를 구비하는 배출 라인이나 공기 전달 호스를 연결하기 위한 수 및 암 연결 부품(104,105)과, 수용 격실이나 매니폴드 내 압력을 모니터링하기 위한 압력 게이지(106)와, 압축 가스의 수용 격실을 수동으로 비우기 위한 압력 저감 밸브(108)를 포함할 수 있다. 본 발명의 압축기는 종래의 압축기에서 사용된 다른 부품을 구비할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 압력 스위치가 종래 방식으로 배터리와 모터 사이에 설치되고 배선되어, 추가적인 압축 공기가 필요할 때 동작되고 압력이 특정 값에 도달할 때 비동작되도록, 수용 격실이나 매니폴드 내에서 측정된 압력에 반응하여 모터를 동작시키거나 비동작시킬 수 있다.
특정 응용을 위해 배출 공기 압력을 조절하기 위해 이 값을 조절하기 위해 압력 스위치가 조절가능하게 될 수 있다. 제거가능한 커버(14)와 원형 커버(18)는 압축 동안 발생된 열을 발산하는 것을 돕는 냉각 핀(110)을 형성할 수 있다. 도 3 은 크랭크 샤프트(24)의 구동 단부(22)에 있는 DC 모터(26)와 연결된 압축기를 도시하며, 이 DC 모터는 재충전가능할 수 있는 개략적으로 도시된 배터리 팩(112)에 의해 전력 공급될 수 있다. 이 제 1 실시예에서, 모터(26)는 모터가 원형 커버(18)로부터 연장하는 높이를 감소시키기 위해 약 30도로 경사져 있으며 이에 따라 모터로부터 크랭크 샤프트로 동력을 전달하는 트랜스미션(114)을 요구한다. 이 모터는 다른 방향으로 장착될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제 1 실시예에서, 구동 소스가 일 단부에 연결될 수 있고 제 2 압축기가 하나의 구동 소스에 의해 2개 이상의 압축기를 동작시키기 위해 다른 단부에 연결될 수 있도록 크랭크 샤프트는 각 커버를 통해 하우징으로부터 외부로 연장한다. 압축기는 구동 소스와 연결하기 위해 하우징으로부터 외부로 연장하는 크랭크 샤프트의 하나의 단부와만 동작가능할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
모터(26)에 의해 구동되는 크랭크 샤프트(24)는 크랭크 핀(64)에 의해 크랭크 샤프트의 회전 축에 대해 마스터 연결 로드(52)를 구동한다. 이 회전 운동은 연결 로드(44)(마스터 연결 로드로부터 연장하는 로드 부분이나 마스터 연결 로드를 포함하여)에 의하여 실린더 라이너(36) 내에 있는 피스톤(42)의 직선 변위 운동으로 전환된다. 그 결과 가스 압축기(28)는 회전축에 대해 연속적인 방식으로 각 압축 행정을 시작하며, 순차적으로 압축 가스를 수용 격실로 배기시켜, 압축기(10)로부터 압축 가스를 배출하기 위해 압축 가스의 근 연속 공급을 효과적으로 제공하게 된다. 동일한 연속적인 방식으로, 가스 압축기(28)의 흡기 행정은 압축기에 대해 연속적인 방식으로 순차적으로 시작하며, 이에 의해 수용 격실의 공백을 방지하도록 압축기 하우징 외부로부터 가스의 근 연속 흡기를 효과적으로 제공하게 된다. 제 1 실시예의 압축기는 각 실린더 라이너 내에서 압축된 공기가 다른 압축을 위해 다른 실린더 라이너로 배출되기보다 수용 격실로 직접 배출되도록 단일 스테이지 구성으로 이루어져 있다.
구동 샤프트 축 주위에 이격되어 있고 6개의 방사상으로 배열된 가스 압축기 를 통해, 하나의 가스 압축기의 피스톤이 최대로 연장된 위치에 도달하여 그 압축 행정을 완료하면, 정반대에 위치된 가스 압축기의 피스톤은 그 피스톤이 최대로 수축된 위치에 도달하여 흡기 행정을 완료한다. 이 순간, 4개의 나머지 가스 압축기 중 2개는 그 피스톤이 최대 연장된 피스톤 쪽으로 이동하는 압축 행정 중에 있고, 다른 2개의 가스 압축기는 그 피스톤이 최대로 수축된 위치 쪽으로 이동하는 흡기 행정 중에 있다. 구동 샤프트 축에 대해 가스 압축기의 균일한 이격 간격은 하나의 압축 행정의 완료와 그 다음 압축 행정의 완료 사이의 타이밍이 구동 샤프트의 일정한 회전 속도와 일치하는 것을 보장한다.
도 4 내지 도 6에서 보이는 바와 같이, 각 크랭크 측면(66)은 크랭크 샤프트 회전 축에 대해 마스터 연결 로드(52)와 정반대 위치에 배치된 반원형 로브(lobe) 형태인 일체형 균형추(116)를 형성하도록 크랭크 샤프트 저널(67)을 지나 연장한다. 이 균형추는 동작 동안 편심 회전과 왕복운동에 의해 야기된 압축기(10)의 진동을 최소화하는 것을 돕는다. 이 균형추는 균형추의 전체 무게를 조절하기 위해 이 물질을 추가하거나 제거하는 것에 의해 동적 균형을 제공하도록 무게 추가 물질을 저장하기 위해 폐쇄 가능한 용기(118)를 구비할 수 있다. 이 용기에의 접근은 제거가능한 커버(14)에 의하여 제공된다.
압축기는 오일 윤활유가 아니며 오히려 실린더 라이너(36)와 피스톤 사이에 마찰을 감소시키기 위해 각 피스톤(42)의 외주면 주위에 연장하는 테프론(등록상표)이나 다른 적절한 저 마찰 물질로 된 링(120)을 포함한다. 피스톤 링은 가스 압축기로부터 크랭크 샤프트 격실로 공기의 누출을 방지하기 위해 피스톤과 실린더 라이너 사이에 밀봉을 제공하기 위해 종래 방식으로 사용된다.
제 1 실시예의 작동 프로토타입(working prototype)이 제조된 후 주문된 1:1 구동 라인과 하우징에 의해 28V 리튬 이온 배터리에 의해 전력이 공급되는 28V 코드 없는 스킬쏘우공구(skill-saw)로부터 모터에 연결되었다. 결합된 부품의 무게는 사용되는 물질에 따라 12 lbs 이하였으며, 이 프로토타입 압축기의 직경은 7인치였고 그 두께는 2.5인치였다. 부착된 모터의 전체 크기는 4×7×14 인치의 볼륨 내에 맞추어졌다. 이 프로토타입의 28V DC 모터는 4200rpm에서 465 in/lb 토크를 발생시켰으며, 6개의 피스톤은 1-1/4 인치 행정을 갖고 1인치 직경을 가졌다. 제 1 실시예의 프로토타입 압축기의 설계 흐름율은 70 PSIG 배출에서 7 CFM이었다. 다른 구성은 압축기의 상부에 모터를 직접 위치시킨 것이며 그 결과 경사진 측면 라인 트랜스미션과는 대조적으로 직접 구동되었다.
제 1 실시예의 압축기는 전력 코드나 공기 호스에 의해 야기된 이동의 제한 없이 임의의 개수의 공압 공구에 전력을 제공하도록 사용자에 의해 용이하게 운반될 수 있는 콤팩트한 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 이 시스템은 다음 구성요소를 포함할 수 있다 :
백팩(Back Pack) - 경량의 운반 케이스. 작업자의 등에 착용할 수 있는 것을 의미한다. 이 팩은 조절가능한 패드식 스트랩, 운반 핸들, 부속물을 담기 위한 포켓, 공구를 운반하고 연결하기 위한 접속구 및 루프, 및 입구 공기와 냉각 공기의 통풍구를 구비할 수 있다.
샤시(Chassis) - 압축기 모터와 기기들이 장착되는 경량의 장착 메커니즘이 며 이후 이 전체 샤시는 백팩에 수납된다.
압축기 하우징 - 압축기 하우징은 크랭크 케이스(크랭크 샤프트 격실), 크랭크 샤프트, 연결 로드, 피스톤, 실린더 라이너, 실린더 헤드 및 배출 공기 배기 헤더(연결 부품을 각각 구비하는 적어도 하나의 통로나 포트를 구비하는 원형 커버)를 포함하는 일체형 유닛이다. 압축기는 균형잡힌 대향하는 구성으로 서로 대향하는 실린더를 갖는 단일 스테이지의 공랭식 방사상 설계이다. 2개의 압축기 프레임은 증가된 공기 볼륨을 요구하는 응용을 위해 플렉서블한 연결을 통해 구동되며 등을 맞대고 서로 볼트 결합될 수 있다.
모터 - DC 구동 모터는 변속장치(들)를 통해 직접 또는 간접으로 압축기를 구동하며 진동 차단기를 갖고 샤시에 장착된다.
배터리 팩 (Battery Pack)- DC 배터리(들)는 샤시에 샤시에 장착되는 어댑터에 배치된다. 배터리는 외부 재충전을 위해 제거가능하다.
압력 스위치 - 공기/전기 압력 스위치는 응용을 위해 배출 공기 압력을 조절하기 위해 샤시에 장착되며 조절가능하다.
전력 스위치 - 모터로부터 배터리를 차단하고 우발적인 동작을 차단하기 위해 백팩 외부에 위치된 전기 스위치. 전력 스위치를 온 하면, 압력 스위치는 배출 공기 압력을 유지하는데 필요한 대로 모터를 작동시킨다.
압력 저감 밸브 (Depressurization Valve)- 유지보수나 이동 동안 압축기의 압력을 감소시키기 위해 백팩 외부에 위치된 수동 밸브.
압력 게이지 - 압력 스위치를 교정하기 위한 것 뿐만 아니라 실제 작업 압력 을 나타내기 위해 압축기의 배출 헤더에 장착된 압력 표시기.
신속 연결해제기 (Quick Disconnect)- 공기 공구 호스에 연결하기 위해 백팩 외부에 장착된 표준 공압 공구 신속 연결해제기.
제 1 실시예의 압축기의 효율은 충분한 양의 압축 공기가 신속히 발생되어 별도의 볼륨 용기(탱크)를 필요로 하지 않는다는 것이다. 충분한 압축 공기는 대부분 일반적인 핸드헬드 공기 작동 공구를 동작시키기 위해 요구시 발생된다. 이 압축기가 이렇게 효과적이기 때문에, 그러므로 배터리 구동 모터로 압축기를 구동하며 전력 코드 압축기로부터 예상되는 것과 동일한 출력을 달성하는 것이 가능하다. 그러므로, 이것은 배터리, 모터 및 압축기를 결합하고 이들을 서로 착용가능한 팩에 배치하여 일반적으로는 긴 호스를 통해 정지해 있는 압축기에 의해서만 구동될 수 있는 공기 공구를 동작시키기 위해 그 손가락 끝으로 충분한 양의 압축 공기를 제공하며 자유로이 돌아다닐 수 있게 할 수 있다.
도 10 내지 도 12는, 방사상 배열로 된 6개의 실린더 라이너(36)를 구비하며 공동 수용부 내로 압축 가스를 배출하기 위해 실린더 라이너 내 피스톤(42)의 연속적인 압축 행정을 수행하기 위해 크랭크를 통해 마스터 연결 로드(52)의 회전을 구동하는 모터(26)를 구비하는 유사한 구동 시스템을 구비하는 점에서 제 1 실시예의 휴대용 압축기와 유사한 제 2 실시예의 휴대용 압축기(200)를 도시한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예의 압축기(200)는 단일 하우징을 구비하지 않으나 그 대신 2개의 별개의 하우징을 포함한다. 수용부 하우징 (202)은 실린더 라이너(36)로부터 압축 가스를 배기하는 매니폴드를 규정하며 하부 절반부(203)와 상부 절반부(204)에 의해 형성되며, 이 하부 절반부(203)와 상부 절반부(204)는 이들 사이에 배치된 실린더 라이너(36)와 서로 결합된다. 이들 절반부들이 서로 결합될 때, 수용부 하우징(202)은 중앙 개구(206)를 규정하도록 환형 형상으로 되어 있다. 크랭크 하우징(208)은 수용부 하우징(202)의 중앙 개구(206) 내에 위치하며 이와 유사하게 중앙 개구를 규정하는 환형 형상을 구비하며, 이 중앙 개구 내에는 마스터 연결 로드(52)의 바디와 크랭크 핀이 배치된다. 실린더 라이너 (36)는 주변 수용부 하우징(202) 쪽 중앙 개구로부터 환형 크랭크 하우징(208)을 통해 방사상으로 연장하는 개구(210) 내에 수용된다. 실린더 라이너(36)는 이들 개구에서 크랭크 하우징(208)과 밀봉되며 크랭크 하우징(208)으로부터 주변 수용부 하우징(202) 내로 방사상 외부로 돌출한다.
제 1 실시예의 것과는 달리, 제 2 실시예의 압축기(200)의 실린더 라이너 (36)는 원통형 부분(72)의 대향하는 단부에서 증가된 직경으로 외부로 플레어 (flare)하지 않는다. 그 대신, 각 실린더 라이너(36)는 크랭크 하우징(208)을 통해 각 개구(210) 상에 제공되는 대응하는 나사산과 밀봉되게 결합하도록 크랭크 하우징(208)의 중앙 개구에 가장 가까운 구동 단부(34)로부터 연장하는 나사산 형성된 부분(212)을 구비한다. 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너(36)는 또한 구동 단부(34) 반대쪽 밸브 단부(38) 쪽 외부로 플레어하지 않으나, 외부면에 있는 홈(80)의 대향하는 측에 배치된 한 쌍의 플랜지(82)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 실린더 라이너의 구동 단부(34)로부터 가장 먼 쪽 이들 플랜지(82) 중 하나는 제 2 실시예의 압축기에서 폐쇄되어 있는 밸브 단부(38)를 규정한다. 플랜지 (82)들 사이에 규정된 홈(80)에는, 실린더의 중앙 길이방향 축 주위에 이격된 복수의 배기 포트(76)들이 그 외부면과 중공 내부 또는 원통형 보어와 연통하도록 실린더 라이너(36)를 통해 방사상으로 연장해 있다. 플렉시블한 물질의 탄성 밴드(78)는 배기 밸브를 규정하는 제 1 실시예에서와 동일한 방식으로 배기 포트(76)와 협력하도록 외주홈(80) 내에서 실린더 라이너(36) 주위로 신장된다.
제 2 실시예의 압축기(200)에서, 배기 밸브의 홈(80)는 도 19에 가장 잘 도시된 바와 같이, 실린더 라이너(36)의 중공 내부 쪽 플랜지(82)의 방사상 최외각 지역으로부터 내부로 좁아지는 테이퍼진 V자 형상을 구비한다. 도 20A에 도시된 바와 같이, 플렉시블한 탄성 밴드(78)는 또한 최외각 면(78a)에서 최대 폭으로부터 최내각 면(78b)에서 최소 폭으로 테이퍼져 있다. 그루브(80)와 탄성 플렉시블 밴드 (78)는, 이 밴드가 배기 포트(76)를 통해 실린더 라이너(36)의 내면으로부터 이 밴드에 가압되는 압축 공기의 힘으로 방사상 외부로 신장되지 않을 때 최적 맞춤과 타이트한 밀봉을 위해 동일한 각도로 테이퍼져 있다.
도 10은 도 13에서 분리하여 도시되어 있는 수용부 하우징의 하부 절반부 (203)의 결합 측, 즉 면(214)을 도시하기 위해 수용부 하우징(202)의 상부 절반부 (204)가 없는 제 2 실시예의 압축기(200)를 도시한다. 일련의 패스너 홀(216)이 결합 면(214)으로부터 하부 절반부(203) 내로 연장하며 하부 절반부의 외부 주변 (218)에 인접하게 결합면 주위에 이격 배치된다. 외부 주변(218)과 그 인접한 패스너 홀(216)로부터 방사상 내부에는 외부 밀봉 그루브(220)가 이격 배치되어 있으며, 이 외부 밀봉 그루브는 수용부 하우징(202)의 중앙 개구(206) 주위로 충분히 연장하며, 이 외부 밀봉 그루브 내에는 O-링 같은 밀봉재가 배치되어 수용부 하우징의 2개의 절반부가 서로 결합될 때 상부 절반부(204)의 결합 면과 밀봉을 제공한다.
외부 밀봉재(220)로부터 바로 방사상 내부에는 그루브(222)가 존재하며, 이 그루브(222)는 그 결합 면으로부터 수용부 하우징의 하부 절반부(203) 내로 홈 형성되며 또한 중앙 개구(206) 주위로 충분히 연장한다. 이것이 연장하는 둥근 중심 개구(206)와는 달리, 그루브(222)는 중심 개구(206) 주위에 연장하는 길이방향 경로를 구비하며, 그루브의 외부 에지(222a)는 그루브의 둥근 코너(222b)와 6개의 직선 단편(222c)을 규정하는 육각형 형상을 형성하며, 각 직선 단편은 실린더 라이너 각각의 길이방향 축에 수직으로 연장한다. 이들 6개의 직선 단편(223)의 중심에는 그루브(222)의 홈 부분(224)이 존재하며, 이 홈 부분(224)은 그루브(222)의 나머지 부분보다 결합 면(214)으로부터 하부 절반부(203) 내로 더 아래쪽으로 내려가게 형성된다. 그루브(222)는 배기 밸브의 탄성 밴드를 수용하는 밸브 시트 그루브(80)를 형성하는 각 실린더 라이너(36)의 밸브 단부(38)에 2개의 플랜지(82)를 그 양 측면 사이에 수용하도록 홈 부분(224) 각각에 충분한 폭을 갖게 형성된다. 그루브(222)는 플랜지(82)가 홈 부분(224)들 내에 단지 적절히 안착할 수 있도록 하기 위해 홈 부분(224)들 사이보다 덜 넓다. 그루브(222)의 각 홈 부분(224)은 원통형 부분(72)으로부터 방사상 외부로 돌출하는 실린더 라이너(36)의 둥근 플랜지(82)들이 안착할 수 있는 둥근 요람(cradle)이나 시트(seat)를 형성하도록 중심 개구(206) 주위에 그루브의 길이방향 경로를 따라 수직면에 아치형으로 형성된다. 각 홈 부분 (224)에 있는 그루브(222)의 방사상 내부로 하부 절반부의 결합 면(214)의 내부 부분(226)은, 플랜지 형성된 밸브 단부(38)로부터 수용부 하우징(202)의 중심 개구 (206) 내로 돌출하는 각 원통형 라이너(36)의 원통형 부분(72)을 안착시키거나 품어안기 위해 수직면에서, 비록 더 작은 직경이지만, 이와 유사하게 아치형 형상으로 홈 형성된다. 각 실린더 라이너의 원통형 부분을 지지하는 하나의 이러한 시트나 요람은 도 13에서 참조 번호 227로 도시되어 있다.
그루브(222)의 바로 방사상으로 내부에는 중심 개구(206), 그루브(222), 외부 밀봉 그루브(220) 및 외부 주변(218)과 동심으로 결합 면(214)의 내부 부분 (226)에 중심 개구(206) 주위로 완전히 연장하는 내부 밀봉 그루브(228)가 존재한다. 실린더 라이너(36)들 사이에는 내부 밀봉 그루브(228)가 결합 면(214)의 내부 부분(226) 내 아치형 홈에서 그 위치에 대해 방사상 외부로 배치되며, 여기서 그루브(228)는 시트나 요람(227)을 형성하도록 실린더들 하부 아래쪽으로 내려가게 형성된다. 내부 밀봉 그루브(228)의 보다 더 외부로 배치된 부분(230)에 있는 중심 개구(206) 주위에는 제 2 세트의 패스너 홀(232)이 이격 배치되어 있으며, 이 패스너 홀(232)은 수용부 하우징의 하부 절반부(203)의 내부 주변(234)과 외부 부분 (230) 사이에 위치되며 결합 면(214)의 내부 부분(226)으로부터 하부 절반부 내로 연장한다.
도 14는 하부 절반부(203)와 조립되기 전에 분리되어 있는 수용부 하우징 (202)의 상부 절반부(204)를 도시한다. 밀봉 그루브를 우선 제외하면, 수용부의 상부 절반부(204)는 하부 절반부와 실질적으로 동일한 구조를 구비한다. 상부 절반부 (204)는 둥근 코너를 갖는 일반적으로 육각형 형상인 중심 개구(206) 주위로 동심으로 연장하는 그루브(222')에 의하여 내부 부분(226')과 외부 부분(236')으로 분할된 결합 면(214')을 구비한다. 그루브(222')는 하부 절반부(203)의 홈 부분(224)과 정렬되도록 둥근 코너들 사이에 배치된 그루브의 직선 세그먼트를 따라 중심에 배치된 아치형 홈 부분(224')을 구비한다. 수용부 하우징(202)의 2개의 절반부가 서로 대향되게 이동될 때, 결합 면(214,214')의 외부 부분(236,236')은 외부 밀봉 그루브(220) 내에 배치된 제 위치에 부어넣은 밀봉재에 의해 서로 밀봉되며, 내부 부분(226,226')은 그 내에 배치된 제 위치에 부어넣은 밀봉재에 의해 내부 밀봉 그루브(228)의 외부에 배치된 부분(230)에 있는 실린더 라이너(26)들 사이와 서로 밀봉된다. 수용부 하우징(202)의 하부 절반부(203)의 내부 밀봉 그루브(228)에 배치된 밀봉재는 또한 각 실린더 라이너(36)의 원통형 부분(72)의 하부 절반부와 각 요람이나 시트(227)를 따라 밀봉재를 결합시켜 각 실린더 라이너(36)에 하부 절반부(203)를 밀봉하는 역할을 한다.
수용부 하우징의 2개의 절반부들 사이 그리고 하부 절반부(203)와 실린더 라이너(36) 사이에 밀봉은 하부 절반부(203)의 밀봉 그루브에 제공되기 때문에, 상부 절반부(204)는 자기 자신과 실린더 라이너(36) 사이에 밀봉을 제공할 필요만 있다. 6개의 실린더 밀봉 그루브(238)는 수용부 하우징(202)의 상부 절반부(204) 상에 제공되며, 각 실린더 밀봉 그루브(238)는 결합 면(214')의 내부 부분(226')에서 수직으로 배치된 아치형 홈에 의해 형성된 각각의 요람(227')을 따라 연장한다. 각 실린더 밀봉 그루브(238)는 이들 절반부들이 이들 사이에 실린더 라이너(36)와 서로 조립될 때 수용부 하우징(202)과 실린더 시트나 요람(217,217')에 있는 실린더 사이에 갭이 존재하지 않는 것을 보장하도록 아치형 시트나 요람(227')과 결합 면(214')의 내부 부분(226')의 이웃한 평면 단편 사이에 규정된 에지(240)를 약간 지난 각 단부에서 연장한다. 제 위치된 부어넣은 밀봉재는 각 실린더 밀봉 그루브(238)에 제공된다.
제 2 실시예의 압축기(200)의 조립을 위해, 피스톤 라이너(36)는 도 10에 도시된 바와 같이 크랭크 하우징(208)의 외부 주변에 제공된 나사산 형성된 개구와 결합하게 나사산 형성된다. 이 피스톤은 각 연결 로드가 부착된 실린더 라이너 내에 장착되며, 슬레이브 연결 로드(44)는 마스터 연결 로드(52)에 연결된다. 슬레이브 연결 로드는 마스터 연결 로드의 바디 부분(54)과 일체형이 아니며 그 대신에 제 1 실시예의 압축기에 대해 개시된 바와 같이 이 바디에 선회가능하게 연결되며, 바디(54)와 일체형인 스템이나 샤프트(57)는 하나의 나머지 연결 로드의 일부분이다. 마스터 연결 로드(52)의 바디(54)의 것과 대략 동일한 외부 직경을 갖는 둥근 디스크 형상의 커버(242)는 그 바디 위에 배치되며 마스터 연결 로드(52)가 축 연결되는 아래 방향으로 연장하는 크랭크 핀(64)의 헤드에 의해 제 위치에 고정된다. 마스터 연결 로드의 바디(54) 아래에는 이를 통과하는 크랭크 핀이 크랭크 측면(66)과 일체형 균형추(116)에 고정되며, 차례로 이를 통해 크랭크 저널(67)이 모터(26)의 구동 샤프트에 연결되며, 이 모터(26)는 제 2 실시예에서 압축기(200)의 크기를 최소화하는 것을 돕기 위해 크랭크 하우징(208)의 하부에 고정된 디스크 형상 팬케이크나 토크 모터이다.
크랭크 하우징(208), 가스 압축기 및 구동 시스템을 조립한 후, 크랭크 하우징(208)과 및 부착된 모터(26)는, 그루브(222)의 홈 부분(224) 내에 실린더 라이너 (36)의 플랜지(82)를 안착시키고 결합 면(214)의 내부 부분(226)에 있는 아치형 홈에 의해 규정된 요람(227) 내 실린더 라이너(36)의 원통형 부분(72)을 안착시키기 위해 중심 개구(206) 내로 하강된다. 이렇게 부분적으로 조립된 것은 도 10에 의해 가장 잘 도시되며, 여기서 수용부 하우징의 상부 절반부(204)는 아직 설치되지 않았다. 조립을 완성하기 위해, 상부 절반부(204)는 하부 절반부(203) 위로 하강되며, 2개의 절반부(203, 204)의 외부 주변 벽(218,218')의 일반적으로 육각형 형상은 실린더 라이너(36) 위와 아래에 대향하는 절반부들의 실린더 요람(227, 227')을 정렬 배치하기 위한 시각적 정렬을 보다 용이하게 한다. 수용부 하우징(202)의 상부 절반부(204)의 패스너 홀(216', 232')은 관통홀이며, 하부 절반부(203)의 패스너 홀(216, 232)은 나사산 형성된 블라인드 홀이다. 상부 절반부의 패스너 홀 (216', 232')은 하부 절반부의 패스너 홀(216, 232)과 정렬되어, 나사산 형성된 패스너(244)가 하부 절반부(203) 내로 통과되어 이에 고정되게 하여 이들 사이에 실린더 라이너(36)와 서로 수용부 하우징의 2개의 절반부를 서로 고정되게 한다.
도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이, 수용부 하우징(202)의 2개의 절반부 (203,204)가 일반적으로 동일한 구조를 가지고 있으므로, 2개의 절반부의 그루브 (222,222')는 내부에 배치된 각 실린더 라이너(36)의 밸브 단부(38)로 중심 개구 (206) 주위에 완전히 연장하는 둘러싸인 채널(246)을 형성하도록 절반부의 결합 면을 가로질러 대칭적으로 형성된다. 하부 절반부(203)의 외부 밀봉 그루브(220)에 배치된 밀봉재는 그 외부 측면을 따라 전체 채널(246) 주위에 결합 면(214,214')의 외부 부분(236,236')들 사이에 공기가 새지않는 밀봉을 제공한다. 하부 절반부 (203)의 내부 밀봉 그루브(228)에 배치된 밀봉재는 실린더 요람(227)을 형성하는 결합 면의 내부 부분(226)에 있는 아치형 홈를 따라 각 실린더 라이너(36)와 하부 절반부 사이에 뿐만 아니라 실린더 라이너(36)들 사이에 내부 밀봉 그루브의 외부에 배치된 부분(230)을 따라 2개의 절반부들 사이를 밀봉한다. 상부 절반부(204)의 실린더 밀봉 그루브(238)에 배치된 밀봉재는 각 실린더 라이너(36)와 상부 절반부 (204) 사이에 공기가 새지 않는 밀봉을 제공하여 채널(246)의 밀봉을 완성한다.
채널(246)은 이에 따라 플랜지들(82) 사이에 실린더 라이너(36) 주위에 연장하는 탄성 밴드(78)와 그 플랜지(82)들 사이에 실린더 라이너(36)를 통해 방사상으로 연장하는 배기 포트(76)에 의해 각 실린더에 형성된 배기 밸브를 구비하는 밸브 단부(38)를 밀봉되게 둘러싸게 각각의 및 모든 실린더 라이너(36) 주위로 연장하는 수용부 또는 수집부 또는 매니폴드를 형성한다. 하부 절반부(203)에서 그루브(222)의 둥근 코너(222b)의 3곳에는, 가스 통로(102)는 환형 수용부 하우징(102)이 연장하는 축에 평행한 하부 절반부(203)를 통해 연장하게 제공된다. 이들 통로를 규정하는 보어는 결합 면(214) 반대쪽 하부 절반부(203)의 외부 면(248)을 통과한다. 제 1 실시예의 압축기에서와 같이, 이들 통로에는 연결 부품, 압력 게이지, 압력 저감 밸브 또는 압력 스위치와 밀봉된 연결을 제공하도록 나사산이 형성된다.
제 1 실시예의 압축기에 비해, 수용부 하우징(102)은 공압 공구에 연결하기 위해 적응된 공기 전달 호스에 연결하기 위한 가스 통로(102) 중 하나에 연결된 수 또는 암 연결 부품과 같이 공동 출구를 통해 배출하기 위해 각 실린더로부터 압축 공기를 수집하기 위한 상당히 더 작은 매니폴드 즉 수용부를 제공한다. 각 실린더 라이너 상에 있는 배기 밸브를 둘러싸나 실린더 라이너를 그렇게 많이 둘러싸는 것은 아닌 상대적으로 작은 단면의 채널을 규정함으로써, 압축 가스를 수용하기 위한 공간 볼륨이 감소된다. 수용부의 볼륨을 최소한으로 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로 압축기가 압축 공기를 위한 실제 요구나 필요에 반응하여 더 많이 동작하거나 압축 공기의 저장부를 채우기 위하여 더 적게 동작하는 공기 요구 상황이 더 많기 때문이다. 피스톤이 신속하게 연속적으로 압축기 주위에 순차적으로 압축 행정을 완성하기 위해 순차적으로 그 최대 변위에 도달하도록 방사상 배열의 구동 샤프트 축 주위에 이격되게 6개의 실린더를 배열하는 것은 충분한 압축 공기를 제공하여 외부 공기 탱크 없이 최소한의 박동으로 연속적으로 종래의 공압 공구를 운전할 수 있게 한다.
도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예의 압축기(200)는 제 1 실시예의 압축기와는 다른 흡기 배열을 구비하는 것을 특징으로 한다. 실린더 헤드에 제공된 흡기 밸브를 실린더 라이너의 밸브 단부에 밀봉되게 장착하는 것이 아니라 제 2 실시예는 흡기 밸브를 피스톤(42)에 형성하는 것을 특징으로 한다. 2개의 흡기 포트(250)는 피스톤(42)의 주변을 규정하는 둥근 원통형 환형 벽(253)에 걸쳐 직경 방향으로 연장하는 중심 영역(252)의 대향 측에서 피스톤(42)을 통해 축방향으로 연장한다. 각 흡기 포트는 2개의 포트 사이에 중심 영역을 손상시킴이 없이 피스톤의 단면 영역의 상당한 부분을 차지하도록 피스톤의 직경보다 약간 더 작은 직경을 갖는 다소 반원형의 단면 형상으로 되어 있다. 환형 벽(253)과 중심 영역(252)의 각 단부들에 의해 규정된, 연결 로드(44)가 마스터 연결 로드(52)에 연결하기 위해 돌출하는, 단부 반대쪽 피스톤의 면(254)은 각 흡기 포트(250)를 둘러싼다. 피스톤(42)의 면(254)에 있는 O-링 그루브(256)는 폐쇄될 때 흡기 포트(250)의 적절한 밀봉을 제공하도록 종래의 O-링을 수용하기 위해 두 흡기 포트(250) 주위로 연장한다. LSR과 같은 플렉시블한 탄성 물질의 플랩(258)은, 디스크의 일면에 형성된 선형 스트립(263)을 따라 이격되어 있으며 디스크 면으로부터 수직으로 멀어지게 이 스트립으로부터 돌출하도록 대각선으로 연장하는 동일한 길이로 된 3개의 원통형 돌출부(262)를 구비하는 원형 디스크(260)를 규정하도록 형성된다. 선형 스트립(263)의 대향하는 측에는, 2개의 얇은 금속판(264)이 스트립이 그 위에 형성된 플랩 디스크(260) 면에 접합된다. 각 판(264)은 이 판의 아치형 에지가 플랩 디스크(260)의 주변과 실질적으로 동일 높이에 있도록 접합된 플랩 디스크(260)의 각 부분과 같이 형성된다. 돌출부(262)는 돌출부와 중심 간 이격 간격이 동일하도록 직경 영역(252)을 따라 이격된 위치에 면(254)으로부터 피스톤(42)의 중심 영역(252) 내로 연장하는 대응하는 블라인드 홀(266)과 맞물리도록 스트립(263)으로부터 돌출하도록 충분히 길게 형성된다.
선형 스트립(263)과, 이 스트립(263)이 연장하는 플렉시블 플랩(258)의 디스크(260)의 대각선으로 연장하는 부분은 돌출부(262)와 블라인드 홀(266)을 결합시킴으로써 피스톤 면(254)에 대해 일반적으로 고정된 위치에 유지된 플랩(258)의 고정된 부분(268)을 규정한다. 이 고정된 부분의 각 측에 있는 디스크(260)의 나머지 부분은 이로부터 측방향으로 연장하는 디스크(260)의 이동가능한 부분(270)을 규정하며, 고정된 부분과 이동가능한 부분 사이에 경계를 따라, 다시 말해 선형 스트립(263)과 이 스트립이 형성된 디스크 면 사이에 에지(272)를 따라 플렉시블 디스크(260)의 휘어짐으로부터 야기되는 선회 동작으로 고정된 부분에 대해 이동가능하다. 돌출부(262)가 블라인드 홀(266)에 수용되면, 이동가능한 부분(270)이, 공면 상에 있는, 다시 말해 고정된 부분(268)과 함께 평판 디스크(260)를 형성하는 폐쇄된 위치로부터 피스톤 면(254)으로부터 멀어지는 고정된 부분(263)의 면 밖으로 각각 연장하는 개방된 위치로 고정된 부분(268)에 대해 이동가능하다. 폐쇄된 부분에서, 디스크의 각 이동가능한 부분(270)에 고정된 판(264)은, O-링 밀봉 그루브(256)를 커버하거나 폐쇄하기 위해 다소 반원형의 각 포트(250)의 아치형 부분을 따라 O-링 밀봉재 그루브(256)에 배치된 O-링 밀봉재(256a)와 동일 높이로 안착된다. 개방된 위치에서, 판(264)은 포트를 통한 공기 흐름이 가능하도록 포트를 개방하거나 노출하도록 밀봉재(256a)와 동일 높이로 접촉한 것에서부터 적어도 부분적으로 상승된다.
도 15a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 선형 스트립(263)은, 돌출부(262)가 연장하는 중심 부분(263a)으로부터 각 금속판(264)의 두께와 동일한 더 작은 두께의 더 짧은 단부 부분(263b)으로 각 단부에서 단차져 있다(stepped). 사용시 플랩을 제 위치에 위치시키면, 중심 부분(263a)은 중심 영역(252)의 일 단부에서 환형 O-링 밀봉재 그루브(256)의 내부 주변으로부터 O-링 밀봉재 그루브(256)의 내부 주변 위 정반대 쪽 지점으로 전체 길이에 걸쳐 피스톤의 중심 영역(252)의 면과 동일 높 이로 안착한다. 스트립(263)의 중심 부분(263a)과 단부 부분(263b) 사이의 두께의 차는 이 피스톤 면(254)에 수직한 방향으로 피스톤 면(254)으로부터 O-링 밀봉재 그루브(256)에 수용된 O-링 밀봉재(256a)가 돌출하는 거리와 동일하다. 플랩이 포트 위에 걸쳐져서 폐쇄될 때 금속판(264)이 동작하는 것과 같이, 스트립의 단부 부분(263b)이 O-링 밀봉재 그루브(256)로부터 피스톤 면(254)을 약간 지나 돌출된 O-링 밀봉재(256a)의 면과 동일 높이로 안착한다. 중심 영역(252)의 최대 길이에 걸쳐, 스트립(263)의 중심 부분(263a)의 단부들은 O-링 밀봉재(256a)의 내부 주변과 인접한다. 이 스트립(263)의 단차진 단부들은 플랩의 이동가능한 부분들이 두 포트(250)의 밀봉재에 대해 폐쇄된 위치에 있을 때 피스톤 면 주위로 환형 밀봉을 완성하기 위해 두 판들 사이에 환형 O-링 밀봉재 그루브(256) 내로부터 O-링 밀봉재(256a) 위를 밀봉한다. 개방된 위치에서, 스트립(263)의 이들 단차진 단부들은 피스톤과 일체형인 돌출부(262)들 사이에 고정된 맞물림으로 인해 O-링 밀봉재에 맞물리게 유지되나, 금속판(264)은 흡기 포트를 통해 공기가 흐를 수 있도록 O-링으로부터 떨어져 상승된다.
도시된 실시예에서, 디스크(260), 스트립(263) 및 돌출부(262)는 피스톤 위에 제 위치로 몰딩될 수 있게 하는 일체형 유닛이다. 예를 들어, 2개의 임시적인 길다란 선형 장벽이 대향하는 측 위에 피스톤의 중심 영역(252)을 따라 배치가능할 수 있으며, 각 장벽은 O-링 밀봉재에 의해 규정된 원의 평행한 현들(chord)을 형성하도록 O-링 밀봉재 그루브(256)에 배치된 O-링 밀봉재(256a)와 동일 높이로 형성된다. 각 금속판(264)은 장벽 위에 그리고 중심 영역의 각 측 위에 O-링 밀봉재의 아치형 부분 위에 설치될 수 있다. O-링이 구비된 피스톤과 판들이 이렇게 몰드 내에 배치되면, LSR이 피스톤과 이 피스톤 위에 놓여있는 판 위에서 몰드 내로 부어지거나 주입될 수 있다. 중심 영역(252)을 따라 장벽들 사이의 영역에 들어가는 LSR은 스트립(263)을 형성하며, 장벽들은 LSR이 장벽을 지나 판들 아래 포트로 흐르는 것을 방지한다. 장벽들 사이의 영역으로부터 중심 영역(252) 내 블라인드 홀(266) 내로 더 아래로 흐르는 LSR은 돌출부를 형성하며, 각 홀은 나사산 형성되어 있어, LSR이 건조하게 될 때, 각 홀(266)의 나사산과 각 돌출부의 외주 주변 사이에 억지끼워맞춤이 형성되어 선형 수축되는 것을 방지하여 플랩을 피스톤에 고정한다. 다시 말해, 각 홀이나 보어(266) 내 나사산은 플랩의 각 돌출부(266)의 외주 주변으로 돌출하는 미늘(barb) 역할을 한다. 각 나사산 형성된 홀이나 보어로부터 수축하도록 돌출부를 회전시키는 것은 복수의 돌출부와 나사산 형성된 홀을 쌍으로 사용하는 것에 의해 방지된다. 장벽들 사이의 영역이 채워지면 스트립 위에 형성된 얇은 층은 디스크(260)를 규정한다. 두 포트들 주위로 단일 O-링 밀봉재 그루브(256)를 연장시키는 것보다도 두 포트들 주위에 별개의 밀봉재 그루브를 형성하는 것이 몰딩 동안 이 목적을 위해 일부 임시적인 조치를 할 필요 없이 LSR을 포트 내로 누출하는 것을 방지함으로써 피스톤 위로 플랩을 몰딩하는 것의 용이성을 개선시킬 수 있다.
대안적으로, 플랩(258)은 2-단계 몰딩 공정으로 피스톤 위에 형성 및 장착될 수 있으며, 여기서 디스크(260)와 스트립(263)이 {형성될 스트립(263)에 대응하는 거리 만큼 서로 이격되어 있는 직선 측과 공면 상에} 사용시 폐쇄된 위치에 있는 것처럼 몰드에서 서로에 대해 고정 위치된 2개의 금속 판(264) 위에 형성되며, 몰드는 판들 사이에 흐르는 LSR이 스트립(263)을 형성하며 판들의 면 위에 흐르는 LSR은 스트립과 일체형으로 이 판 위에 디스크를 형성할 수 있도록 형성된다. 이 몰드는 스트립을 따라 이격된 3개의 관통홀을 생성하기 위해 스트립 형성 부분을 따라 이격되며 디스크와 이 디스크와 일체형인 스트립을 통과하는 3개의 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다. 금속판 위에 디스크와 스트립을 이렇게 형성하면, 두 번째 단계는 피스톤 위에 이들 부품을 제 위치에 고정하는 단계를 수반하며 여기서 디스크와 스트립 구조에서 3개의 홀이 피스톤의 중심 영역(252) 내 블라인드 홀(266)과 정렬되며 금속판(264)이 피스톤 위에 이미 설치된 O-링 밀봉재와 동일 높이로 안착되게 한다. LSR은 이후 제 1 단계 동안 형성된 스트립과 디스크에서 대응하는 홀을 통해 피스톤 내 블라인드 홀(266)로 부어지거나 주입되며, 여기서 이 LSR은 전술된 바와 같이 피스톤과 동일한 연결을 형성하도록 건조되어 이전에 형성된 LSR 디스크와 스트립에도 접합된다.
플랩을 피스톤에 고정하기 위해 돌출부(262)를 사용하는 대신에, 나사산 형성된 패스너가 피스톤 내 나사산 형성된 홀과 맞물리도록 디스크(260)를 통해 지나갈 수 있다. 물질의 금속 스트립이 고정된 부분을 고정되게 유지하는 것을 돕기 위해 고정된 부분을 따라 패스너 헤드에 의해 디스크에 가해지는 압력을 더 우수하게 분산시키기 위해 플렉시블 플랩과 금속 스트립을 통해 패스너를 통과시키기 위해 피스톤 반대쪽 디스크 측에 형성될 수 있다.
흡기 밸브를 피스톤(42)에 형성하면, 제 1 실시예와 같은 압축기의 외부 주 변에 배치된 실린더 헤드를 통해 실린더 라이너(36) 내로 공기가 들어가지 못하나, 대신 환형 크랭크 하우징(208)에 의해 둘러싸인 중공 공간을 통해 실린더 라이너(36) 내로 공기가 들어간다. 환형 크랭크 하우징(208)의 중심에 있는 중공 공간 또는 크랭크 챔버가 모터(26)에 의해 하부에서 폐쇄됨에 따라, 이 공간의 상부 단부는 환형 크랭크 하우징 벽 내 개구(210)를 통해 실린더 라이너(36) 내로 흡기 공기를 공급하기 위해 적어도 부분적으로 개방되어 있어야 한다. 그러므로, 상부 면(276)에 인접한 크랭크 하우징(208)과 결합할 수 있는 커버(274)는, 구동 시스템의 부품을 포함하는 환형 크랭크 하우징(208)에 의해 규정된, 공기를 중공 공간 또는 크랭크 챔버로 흐를 수 있게 관통하는 개구(278)를 구비한다. 이 커버는 그 외주면에 대해 균일하게 이격된 지점들에서 방사상 외부로 돌출하는 4개의 탭(280)을 구비하게 형성된 디스크이다. 4개의 대응하는 노치(282)는 크랭크 하우징(208)의 내부 주변으로 방사상으로 연장하며, 각 노치는 상부면(276) 아래에 이 상부면과 평행한 측으로부터 연장하는 각 슬롯을 구비하며, 탭(280)을 안착시키기 위해 크랭크 챔버 내로 커버를 약간 하강시켜 탭(280)이 상부면(276)에서 개방된 노치(282) 내에 오게 될 때, 커버(274)는 탭(280)을 슬롯 내로 미끄러지게 하고 스냅 결합하게 그 축에 대해 회전될 수 있다. 이것은 크랭크 하우징(208)의 상부면(276)에서 개방된 노치(282)로 탭(280)을 복귀시키기 위해 커버를 수동으로 역 회전시킴이 없이 크랭크 하우징(208)으로 위쪽으로 커버(274)가 선형 수축하는 것을 방지한다.
피스톤(42)과 실린더 라이너의 밸브 단부(38) 사이의 실린더 라이너(36) 내부의 압력이 크랭크 하우징(208) 쪽으로 다시 가는 피스톤(42)의 흡기 행정 동안 감소할 때 압축기(200) 외부의 공기 압력은 최종적으로 이 내부 압력을 초과한다. 흡기 포트(50)가 실린더 라이너(36), 개구(210), 크랭크 챔버 및 커버(274) 내 개구(278)에 의해 규정된 크랭크 챔버 입구를 통해 압축기(200) 주위의 외부 공기와 유체 이동가능하게 연통하기 때문에, 이 압력의 증가는 플렉시블 플랩의 이동가능한 부분(270)과 이에 접합된 금속판(264)을 개방된 위치로 가압하여 흡기 포트(250)를 노출시키고 압축 행정 동안 피스톤(42)에 의한 이후 압축을 위해 밸브 단부(38)와 피스톤(42) 사이의 실린더 라이너(36) 내로 공기 흐름을 가능하게 한다. 공기가 흡기 포트(25)를 통해 실린더 라이너(36)의 단부 내로 통과함에 따라, 주변 환경과 실린더 라이너 내부 사이의 압력차는 감소하며, 탄성 플랩의 이동가능한 부분(270)을 휘어진 개방된 위치에서부터 폐쇄된 위치로 탄성적으로 복귀하게 하며, 이에 따라 고정된 부분(268)과 공면으로 되어 흡기 포트(50)를 밀봉하게 된다.
제 1 실시예의 압축기와 비교해 제 2 실시예의 압축기의 흡기 포트(50)는 상대적으로 큰 총 단면적을 가지고 있어 흡기 공기 볼륨을 증가시킨다. 일반적인 공압 공구의 사용과 연관된 상대적으로 낮은 압력에서, 큰 포트와 LSR 플랩은 비교적 열은 덜 보유하면서 복수의 실린더로부터 상당한 양의 압축 공기를 비교적 신속히 발생 가능하게 하며 공압 공구의 신속한 반복 동작을 가능하게 하는 충분한 압력을 증강시킨다. 이들 단일 밸브들은 달성가능한 압축에 비해 종래의 리드 밸브의 포트 사이즈에 대한 제한을 해소할 수 있게 하며 이에 따라 더 높은 압력에 응용하는데 사용할 수 있는 잠재성을 가지고 있는 것으로 생각된다. 각 포트를 노출시키기 위 해 고정된 부분에 부착된 별개의 금속판을 구비하는 고정된 부분으로부터 연장하는 이동가능한 부분을 구비하는 플렉시블한 탄성 플랩의 사용은 피로하여 적절히 안착되는데 실패하거나 스냅 결합이 떨어질 수 있는 금속이나 유리섬유로 된 종래의 리드 밸브에 비해 조기 고장날 가능성을 감소시키는데, 그 이유는 모든 구부러지거나 휘어짐이 LSR이나 다른 적절한 플렉시블 물질로 처리되고 금속판에 의해 처리되어 있지 않기 때문이다. 플렉시블 플랩보다 상당히 더 강성을 갖는 금속판은 각각 O-링과 밀봉하기 위해 일정한 평판 면을 제공하며 플랩의 구부러지거나 휘어짐을 고정된 부분과 이동가능한 부분 사이에 경계로 제한하여 이 경계에 대해 원하는 선회 운동만을 가능하게 한다. 제 2 실시예의 배기 밸브의 플렉시블한 탄성 LSR 밴드와 제 1 실시예의 두 밸브 세트와 같이, 제 2 실시예의 흡기 밸브의 LSR 플랩은 열을 보유하는 종래의 리드 밸브에 비해 낭비되는 에너지를 저감시키며 응력으로 유발된 고장에 대해 개선된 저항을 제공한다.
일측에서 단일 포트와 하나의 대응하는 이동가능한 부분만을 둘러싸는 면에 고정된 고정된 부분을 갖는 플랩은 동일한 방식으로 작동할 수 있고 또 이런 타입의 밸브는 흡기 밸브와 같은 특정 사용으로만 제한되는 것이 아니고 피스톤 장착된 밸브 타입으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한 LSR과는 다른 플렉시블 물질이 이와 유사한 잇점을 제공하기 위해 사용될 수 있으며 또 판들이 밸브 플랩의 이동가능한 부분에 필요한 더 큰 강성을 여전히 제공하는 금속과는 다른 물질로 만들어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제 2 실시예의 압축기에서, 중심 영역(252)은 환형 피스톤 벽(253) 내부의 연결 로드(44)를 핀 회전시키 기 위한 여지를 제공하기 위해 도 17에 도시된 바와 같이 면(254)으로부터 피스톤의 길이를 따라 부분적으로만 환형 피스톤 벽(253)의 전체 내부 직경에 걸쳐 있다. 밀봉 링 그루브(290)와 라이더(rider) 밴드 그루브(292)는 환형 피스톤 벽(253)의 외부면에 제공되며 피스톤의 길이를 따라 이에 대해 외주 방향으로 이격되어 연장하며 각각 피스톤의 반대쪽 연결 로드 단부(294)와 실린더 라이너(36)의 밸브 단부(38)에 가장 가까운 면(254)에 인접한 마찰 저감 테프론 피스톤 링과 같은 라이더 밴드와 밀봉 링을 지지한다.
제 1 실시예의 압축기와 같이, 제 2 실시예의 압축기(200)는 재충전가능한 배터리 팩과 함께 사용자의 등에서 운반하기 위한 백팩 내에 장착될 수 있다. 압축기(200)는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 잘 알려져 있는 전기 공급원, 모터 및 압력 스위치와 배선을 통해 배터리 팩에 직접 분리가능하게 적응될 수 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 모터와, 콤팩트 유닛에 제공된 배터리 팩과, 특히 상대적으로 얇은 평면 팬케이크나 토크 모터의 사용을 갖는 압축기를 가지는 최대 사이즈의 팩은 사용자에 의해 용이하게 운반할 필요성이 없을 수 있다. 예를 들어, 압축기는 사용자의 허리나 다리 주위에 착용하기 위해 조여질 수 있는 스트랩을 구비할 수 있다. 가방이나 다른 다소 폐쇄된 용기 내에서 운반될 때, 망(mesh)이나 다른 천공된 물질을 사용하면 흡기 공기를 압축기로 안정적으로 공급하는데 있어 간섭을 저감시킬 수 있다. 배터리 팩은 운반 용기로부터 전체 조립체를 먼저 제거할 필요 없이 재충전가능한 배터리를 용이하고 신속히 교환할 수 있게 하도록 망으로 형성된 자루나 용기에 개구를 통해 압축기에 연결될 수 있다.
도 21 내지 도 23은 처음 2개의 실시예의 압축기와 같이 공동 출구를 통해 배출하기 위해 각 가스 압축기 실린더로부터 압축 공기를 수용하는 수용부 또는 매니폴드에 의해 지지되며 중심 축에 수직인 공동면에 있는 중심 축에 대해 방사상으로 배열되어 있는 복수의 왕복운동하는 타입의 가스 압축기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 3 실시예의 휴대용 압축기(300)를 도시한다. 제 3 실시예의 압축기는 단 3개의 실린더만을 구비한다는 점에서 구조에 있어 상당히 상이하다. 그러나, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 각 실시예에 존재하는 실린더의 수는 변할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제 3 실시예의 압축기(300)의 베이스(302)는 이 베이스(302)의 중심 축에 대해 방사상으로 연장하며 이 중심 축 주위로 균일하게 이격되어 있는 3개의 가스 압축기(28)를 지지한다. 이 베이스(302)는 2개의 동일한 평평한 평행한 대향하는 면(304,306)을 구비하는 고체 물질 블록이며 이 대향하는 면(304,306)에 수직인 바디(302)의 일정한 두께를 규정하는 주변은 동일한 면(304, 306)의 크기보다 상당히 더 작다. 바디(302)의 주변은 이 바디가 동일한 길이의 3개의 긴변과 동일한 길이의 3개의 더 짧은 변을 갖는 불규칙한 육각형 바디로 형성된 외양을 가지도록 형성되며, 더 짧은 변과 긴 변은 육각형 바디의 주변을 따라 교대로 배치되며, 여기서 긴 변은 각각 대향하는 면(304,306)을 따라 바디의 중심 쪽으로 동일하게 홈 되어 있다. 도 24A의 평면도를 보면, 바디(302)의 각 최종 홈 되어 있는 더 긴 변(308)은 3개의 선형 단편, 즉 가장 긴 중심 단편(308a)과 이 중심 단편의 대향하는 단부에 있는 2개의 더 짧은 단부 단편(308b)으로 이루어져 있다. 각 더 긴 변(308)의 중심 단편(308a)은 이 더 긴 변(308)과 이웃하는 2개의 더 짧은 변(310)의 인접한 단부(310a)들 사이를 연장하는 가상 선에 평행하다. 동일한 더 긴 변(308)의 단부 단편(310a)은 이웃한 더 짧은 변(310)에 수직하게 동일한 이웃한 더 짧은 변(310)의 단부(310a)들과 연결되도록 중심 단편(308a)으로부터 비스듬히 외부로 연장한다.
도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 각 실린더 라이너(36)는 그 중심으로부터 방사상으로 멀어지게 바디(302)의 각 더 짧은 변(310)으로부터 외부로 돌출하도록 바디(302)의 상부면(304)에 장착된다. 제 3 실시예의 압축기에서, 실린더 라이너(36)는 중공 원통형 바디를 구비하는 표준 종래 타입이며, 각 바디는 대향하는 단부에서 개방되어 있으며 그 전체 길이에 걸쳐 길이방향 축 주위에 연속해 있다. 도 23 및 도 25에 도시된 바와 같이, 각 실린더 라이너(36)를 위한 실린더 장착부(312)는 바디(302)의 상부면(304)과 동일 높이에 장착하기 위한 판상 직사각형 베이스 부분(314)과 이 베이스 부분(315)의 일단부로부터 수직하게 돌출하는 환형 부분(316)을 갖는 직각 브라켓 구조를 구비한다. 원통형 돌기(318)는 환형 부분(316)이 돌출하는 베이스 부분(314)의 단부와 환형 부분(316)의 돌출부 반대쪽 방향에 있는 대향하는 단부 사이에서 베이스 부분(314)으로부터 수직하게 매달려 있다. 이 돌기(318)는 실린더 장착부(312)의 베이스 부분(314)이 환형 부분(316)을 지지하기 위해 더 짧은 변(310) 쪽으로 돌기(318)로부터 연장하도록 각 더 짧은 변(310)으로부터 방사상 내부로 일정 거리에서 상부면(304)으로부터 수직하게 바디(302) 내로 연장하는 대응하는 블라인드 홀(319)에 끼워맞춰진다. 돌기(318)는 이 돌기(318)가 양 단부에서 개방되도록 베이스 부분(314)을 통해 연장하는 보어(320)를 갖게 중공 형상이다. 돌기(318)의 각 변에는, 패스너 슬롯(322)이 베이스 부분(314)에 형성되며 이에 의해 대향하는 단부로부터 멀어지게 환형 부분(316)이 돌출하는 단부 쪽으로 연장한다. 슬롯(322)은 베이스 부분(314)을 통해 그 하부면으로 지나가며, 베이스 부분(314)의 상부면(324) 아래의 깊이에서 슬롯(322)은 좁아지며 이 슬롯으로 돌출하는 일정한 폭의 연속하는 플랜지(325)에 의해 짧아져 있다. 다시 말해, 슬롯은 베이스 부분(314)의 상부면(324)으로부터 대향하는 하부면 쪽으로 이동하며 제 1 세트의 더 큰 크기로부터 제 2 세트의 더 작은 크기로 단차져 있다. 이격되어 있는 나사산 형성된 한 쌍의 블라인드 패스너 홀(326)은 돌기가 블라인드 홀(319) 내로 하강될 때 각 패스너 슬롯(322)과 정렬되도록 블라인드 홀(319)의 각 측 위 상부면(304)으로부터 수직하게 바디(302) 내로 연장한다. 2개의 나사산 형성된 패스너(328)는 각 슬롯(322)을 통해 지나가며 각 쌍의 패스너 홀(326) 내로 나사산 결합되어 슬롯(322) 내로 돌출하는 베이스 부분(314)의 플랜지(325)와 패스너 헤드를 결합시킴으로써 실린더 장착부(312)를 바디(302)의 상부면(304)에 고정하게 한다.
실린더 장착부(312)의 환형 부분(316)은 둥근 중심 개구(330)에 수직한 축에 대해 이 개구를 통해 연장하는 둥근 중심 개구(330)를 구비한다. 베이스 부분(314)에 있는 슬롯(322)과 같이, 환형 부분(316)의 중심 개구(330)는 베이스 부분(314)이 돌출하는 환형 부분(316)의 내부 면(334)과 반대쪽 외부 면(332)에서 더 큰 직경으로부터 내부 면(334)에서 더 작은 직경으로 가며 단차져 있다. 실린더 장착 부(312)의 외부면 측으로부터 볼 때, 이것은, 실린더 라이너(36)가 실린더 장착부(312)의 외부면 측으로부터 개구(330) 내로 가압될 때, 실린더 라이너(36)의 환형 단부 면(336) 중 하나가 접하는 외부면(332)으로부터 이 개구(330)를 통과해 이 개구(330) 내로 돌출하는 환형 플랜지를 생성한다. 피스톤(42)은 실린더 장착부(12)의 환형 부분(316)을 통해 실린더 라이너(36) 밖으로 돌출하도록 피스톤 단부(46)에 핀 고정된 연결 로드(44)의 피스톤 단부(46)와 실린더 라이너(36)의 보어 또는 중공 내부에 밀봉되게 설치된다.
실린더 헤드(338)는 실린더 라이너(36)의 단부를 차폐하기 위해 실린더 장착부(12)의 반대쪽 실린더 라이너(36)의 단부 상에 끼워맞춰진다. 실린더 헤드(338)는 실린더 수용 개구(352) 주위에 균일하게 이격되어 있으며 이 개구(352)에 평행하게 연장하는 3개의 패스너 홀(350)을 구비하며, 대응하는 3개의 패스너 수용 홀(354)은 그 중심 개구(330)에 평행하며 이 중심 개구(330)에 균일하게 이격되어 있는 실린더 장착부(312)의 환형 부분(316)을 통해 연장한다. 3개의 패스너(356)는 실린더 헤드(338) 내 홀(350)을 통해 지나가며 실린더 헤드와 장착부 사이에 실린더 라이너(336)를 제 위치에 고정하기 위해 홀(354)과 결합하도록 실린더 장착부(312)의 홀(354) 내로 연장된다. 실린더 헤드(338)의 흡기 밸브(338a)와 배기 밸브(338b)는, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는, 실린더 헤드와 피스톤 사이에 실린더 라이너의 부분 내 공기와 종래의 공기 압축기에서와 같이 이 공간 외부의 주변 공기 사이에 압력 차이에 반응하여 개폐되도록 배열된 종래의 볼 체크 밸브이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 구동 기어(358)는 이 구동 기어(358)에 연결 로드(44)를 선회가능하게 연결하기 위해 연결 로드(44)의 길이에 수직하게 연결 로드(44)의 구동 단부(56)를 통해 연장하는 보어(364) 내로 끼워맞춰지도록 상부면(362)으로부터 위쪽으로 수직하게 돌출하는 둥근 원통형 돌출부(360)를 구비한다. 핀(368)은 구동 기어(358)의 하부로부터 구동 기어(358)의 둥근 중심 관통홀(370) 내로 돌출하며, 핀(368)은 또한 실린더 장착부(312)의 돌기(318)와 베이스 부분(314)을 통해 지나가는 보어(320) 내에 동심으로 수용되어 실린더 장착부(312) 상에 회전가능하게 구동 기어(358)를 장착한다. 구동 기어(358)를 수용하기 위해 베이스 부분(314)의 상부면(324)에 있는 환형 부분(316)의 내부 면(334)의 중심 부분은 보어(320)의 축과 동심인 아치형 홈(372)를 구비한다.
도 23 및 도 26에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예의 압축기(300)의 모터 장착부(374)는 개구(378) 주위에 균일하게 이격되어 있고 판(376)을 통해 연장하는 4개의 패스너 홀(380)과 그 내부의 원형 중심 개구(378)를 구비하는 둥근 환형 판(376)을 포함한다. 모터(26)는 2개의 단부면을 구비하는 원통형 하우징(382)을 포함하며, 이 단부면 각각을 통해 구동 샤프트가 회전하기 위해 돌출한다. 모터(26)는 환형 판(276) 상에 하부 단부(384)를 안착시키기 위해 하강되어 구동 샤프트의 하부 단부(386)는 환형판(376)에 있는 중심 개구(378)를 통해 아래쪽으로 돌출한다. 4개의 패스너(387)는 모터(26)의 하부 단부(386)와 결합하도록 환형 판(376) 아래로부터 패스너 홀(380)을 통해 지나간다. 3개의 레그(388)는 환형 판(376)의 주변에 대해 균일하게 이격되어 있는 지점에서 환형판(376)에 고정되며, 각 레그는, 환형판 내에 있는 중심 개구의 중심 축에 평행하게 아래쪽으로 돌출하는 돌출 부분(389)과, 이 돌출 부분(389)의 하부 단부에 고정되며 이 하부 단부에 수직으로 교차하게 연장하는 판상 베이스 부분(390)을 구비한다. 각 레그(388)의 베이스 부분(390)은 교차 방향으로 베이스 부분(390)을 따라 이격된 한 쌍의 관통홀(392)이 그 상부면(304)으로부터 베이스(302) 내로 수직하게 연장하는 대응하는 블라인드 홀(394)과 정렬하도록 각 더 긴 변(308)의 중심 단편(308a)에 인접하며 이 중심 단편(308a)을 따라 베이스(302)의 상부면(304)과 동일 높이로 위치한다. 패스너(396)는 베이스(302)의 블라인드 홀(394)과 결합하도록 각 레그(388)의 베이스 부분에 있는 홀(392)을 통해 지나간다. 모터 장착부(374)와 환형 판(376)에 고정된 모터(26)는 이에 따라 베이스(302)에 고정된다. 팬 블레이드 유닛(395)은 모터 하우징(382)으로부터 위쪽으로 돌출하는 구동 샤프트의 상부 단부에 연결되어 모터(26)의 동작 동안 냉각을 위한 공기 순환을 개선한다.
구동 기어(396)는 모터(26)의 구동 샤프트(386)의 하부 단부에 고정되며 구동 기어(358)와 상호 맞물림으로 그 상부면(304) 위 바디(302)의 중심에 있는 3개의 구동 기어(358)들 사이에 위치된다. 모터가 재충전가능한 배터리와 같은 전기 공급원에 연결되어 에너지가 공급될 때 회전하는 모터(26)의 구동 샤프트에 의해 구동 기어(396)가 회전 구동하면 그 핀(368)의 축에 대해 구동 기어(358)가 회전된다. 연결 로드(44)가 피스톤(42)과 돌출부(360)에 그 단부에서 선회가능하게 연결된 후, 각 핀(368)의 축에 대해 각 구동 기어에 대해 돌출부(360)를 회전시키면 각 실린더 라이너(36) 내 피스톤(42)이 왕복운동하게 구동되며 흡기 행정과 압축 행정 을 수행하게 된다. 구동 기어(396)와 맞물리기 전에, 구동 기어(358)는 각 축에 대해 상대적으로 위치될 수 있어서, 하나의 피스톤에 의한 압축 행정의 완료와 그 다음 피스톤에 의한 압축 행정의 완료 사이에 일정한 타이밍을 보장하여 구동 기어를 회전시키는 모터(26)의 회전 동안 압축을 완성한다.
도 24B에 도시된 바와 같이, 베이스(302)는 실린더 라이너, 실린더 헤드 및 피스톤 및 그 동작을 위한 구동 시스템에 의해 규정된 가스 압축기를 운반할 뿐만 아니라 공동 출구를 통해 선택적으로 배출하기 위해 모든 실린더 라이너에서 압축된 공기를 수집하는 매니폴드를 제공하는 일련의 교차하는 보어에 의해 규정된 중공 내부를 구비한다. 상부면(304)과 하부면(306)에 평행하며 이들 사이에 바디(302)의 각 더 짧은 변(310) 내로 각 수용 보어(400)가 연장한다. 바디 주변의 각 더 짧은 변(310)에 있는 각 수용 보어의 개구 단부(402)는 90도 부품(404)의 대응하게 나사산 형성된 단부(404a)와 맞물리도록 나사산 형성된다. 90도 부품(404)의 미늘 있는(barbed) 단부(404b)는 90도 부품에 밀봉되게 끼워맞춰진 고무 튜브(406)를 구비한다. 직선의 미늘 있는 부속품(407)은 이 튜브(406)의 대향하는 단부에 밀봉되게 맞물리고 배기 밸브(338b)의 포트와 연통되게 베이스(302)의 동일한 짧은 변(310)으로부터 돌출하는 실린더의 실린더 헤드(338)에 밀봉되게 연결된다. 압축기의 각 배기 밸브는 실린더 라이너 내에 압축된 가스를 각 수용 보어(400) 내로 배출한다.
도 24B에 도시된 바와 같이, 수용 보어(400)는 서로 교차하지 않는다. 그 대신, 3개의 추가적인 보어(408) 세트가 제공되며, 각 보어는 그 상부면(304)과 하부 면(306)에 평행하며 이들 사이에 있는 베이스(302)의 더 긴 변(308) 각각의 중심 단편(308a)으로부터 연장하며 이 각 보어는 바디(302)의 중심에서 교차한다. 수용부 및 추가적인 보어 각각은 이것이 연장하는 각 변 또는 변 단편에 수직하다. 베이스(302)의 상부면(304)으로부터 블라인드 홀(319)을 회피하기 위하여, 수용 보어(400) 각각은 그 단부(310a)에 인접한 각 더 짧은 변(310) 내로 연장하며 동일한 인접한 긴 변과 바디(302)의 중심 사이에 인접한 긴 변(308)으로부터 중심으로 연장하는 추가적인 보어(408)와 교차한다. 각 수용 보어(400)는 각 추가적인 보어(408)와 바디(302)의 중심에서 교차하는 추가적인 보어 내로 개방되어 있어, 유체 이동가능하게 연결된 보어는 바디의 공동 중공 내부를 규정한다.
바디 주변의 각 더 긴 변(308)의 중심 단편(308a)에 있는 각 추가적인 보어(408)의 개구 단부(410)는, 배출 전달 호스와, 바디(302)의 중공 내부 내에 검출된 압력에 기초하여 모터(26)를 동작시키는 압력 스위치(412)와, 추가적인 보어(408)의 개구 단부(410)들 중 하나를 밀폐하기 위해 플러그(414)에 연결하기 위한 연결 부품(105) 각각과 연결하도록 나사산이 형성된다. 플러그(414)를 사용하면 원하는 경우 다른 부품을 연결할 수 있는 옵션을 제공할 수 있다. 플러그를 제거하면, 추가적인 연결 부품을 제공하거나 압력 게이지를 베이스에 장착하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 21 및 도 23에 도시된 연결 부품(105)이 암 연결 부품인 경우, 플러그(414)를 제거하는 것이 바람직할 수 있고 이 경우 수 연결 부품을 부착하는 것에 의해 사용자는 압축기(300)에 연결될 호스의 타입에 따라 2개의 연결 부품들 사이에 선택을 할 수 있다.
교차하는 보어(400, 408)에 의해 형성된 바디(302)의 중공 내부는 공압 디바이스에 연결하기 위해 적응된 압축 공기 전달 호스에 공동 출구를 통해 배출하기 위해 추가적인 보어(408)의 개구 단부(410)들 중 하나에 압축 공기를 채널 연결하며 수용 보어(400)의 개구 단부(402)에 연결된 호스(406)를 통해 실린더 라이너(36) 각각으로부터 압축 공기를 수집하기 위한 매니폴드를 규정한다. 처음 2개의 실시예에서와 같이, 매니폴드를 규정하는 특징은 또한 복수의 실린더를 운반하거나 지지하는 역할을 한다. 도시된 3개의 실린더 실시예는 제 1 및 제 2 실시예에 도시된 6개의 실린더 배열과 같이 더 많은 개수의 실린더를 갖는 배열보다 더 적은 수를 요구하는 공압 응용에 사용될 수도 있다. 대안적으로 더 큰 매니폴드를 규정하는 베이스가 더 많은 개수의 가스 압축기를 수용하기 위해 제공될 수 있다.
구동 샤프트 축 주위에 3개의 가스 압축기가 이격되어 있는 경우, 하나의 가스 압축기의 피스톤이 최대로 연장된 위치에 도달하여 압축 행정을 완료할 때, 나머지 2개의 가스 압축기들 중 하나는 최대로 연장된 피스톤 쪽으로 이동하는 피스톤을 갖는 압축 행정 중에 있으며, 다른 가스 압축기는 최대로 수축된 위치 쪽으로 이동하는 피스톤을 갖는 흡기 행정 중에 있다.
전술된 3개의 실시예 각각은 유닛의 높이나 두께를 감소시키기 위해 공통 면 내에서 구동 샤프트 주위로 방사상으로 배치된 3개 이상의 가스 압축기를 구비하는 압축기를 제공한다. 각 휴대가능한 유닛의 콤패트함은 각 실린더로부터 동일한 공동 수용 공간 내로 압축 가스를 수집하기 위한 매니폴드 역할을 하는 실린더를 지지하는 강성의 베이스 또는 하우징을 구비하여 종래의 휴대용 압축기에 비해 개선 된다. 전술된 압축기 실시예를 위한 적절한 물질은 금속과 플라스틱을 포함하며 이 플라스틱이나 알루미늄과 같은 경량의 금속은 전체 무게를 감소시키게 하여 압축기의 휴대가능성을 높여주는데 기여한다는 것은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이해될 수 있을 것이다. 제 1 및 제 2 실시예의 압축기를 제 3 실시예의 압축기와 비교하여 도시된 바와 같이, 이 휴대가능성은 여기에 개시된 유리하고 유일한 압축기 밸브를 사용하거나 매니폴드 자체 내에 부분적으로 배치된 실린더 라이너를 가지는 것에 전적으로 의지하지 않으며, 이들 특징은 상당히 콤팩트하고 실질적으로 둘러싸인 유닛을 보호하는데 기여할 수 있을 것이다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 전술된 실시예의 압축기들 중 어느 것이라도 압축기에 연결된 공기 호스에 의해 전달되는 가스의 압력을 제어하기 위해 압축기의 출구나 배출 포트에 설치된 빌트인 조절기 밸브를 더 구비할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 27은 제 1 또는 제 2 실시예의 압축기(10,200)의 마스터 연결 로드(52), 슬레이브 연결 로드(44) 및 피스톤을 대체할 수 있는 대안적인 연결 로드와 피스톤 구조(500)를 도시한다. 이 구조(500)는 동일한 원형의 상부면(504)과 하부면(506)과 바디(502)의 일정한 높이나 두께를 규정하는 주변 벽(508)을 갖는 디스크 형상을 하는 고체 중심바디(502)를 구비하는 단일의 일체형 유닛이다. 중심 보어(510)는 상부면(504)과 하부면(506)에 수직하게 바디(502)의 중심을 통해 완전히 연장하며 이에 따라 이 구조(500)는 크랭크 핀이 회전하는 크랭크 샤프트의 회전 축에 대해 회전하는 압축기의 구동 시스템의 크랭크 핀 상에 축 연결되게 형성될 수 있다. 6개의 연결 로드(512)는 고체 바디(502)의 주변 벽(508)을 따라 균일하게 이격된 지점에서 이 주변 벽(508)으로부터 방사상 외부로 돌출하며, 각 연결 로드(512)는 중심바디의 주변과 반대쪽 단부에서 각 피스톤(514)을 지지한다. 각 연결 로드(512)는 바디(502)에 가장 가까운 피스톤(514)의 면(520)과 바디(502)의 주변 벽(508)에 연결하기 위해 중심 강성 부분(519)의 대향하는 단부에서 플렉시블한 부분(518)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 플렉시블한 부분은 바디(502)와 피스톤(514) 각각과 연결 로드(512) 사이에 필요한 선회 운동이 구동 샤프트의 축에 대해 중심바디(502)의 궤도 운동을 실린더 라이너 내 피스톤의 왕복 선형 운동으로 변환할 수 있게 해준다. 다시 말해, 바디(502)를 통해 보어(510)의 축과 이 보어에 평행한 구동 샤프트 축에 수직한 면을 따라 연결 로드(512)는 바디(502)에 대해 선회 운동을 할 수 있으며 피스톤(514)에 대해 선회 운동을 할 수 있다. 몰딩된 플라스틱에 의해 형성된 단일의 일체형 부품으로서 연결 로드 및 피스톤 구조(500)는 제 1 및 제 2 실시예의 압축기들의 대응하는 구조에 비해 부품의 수을 상당히 저감시킨다. 이것은 압축기를 제조하는데 필요한 조립 시간과 제조되어야 하는 총 부품 점수를 저감시킨다.
연결 로드와 피스톤 구조(500)의 피스톤(514)은, 연결 로드에 연결된 곳 반대쪽 피스톤의 면이 고체인 제 1 실시예의 것과 같은 포트 없는 타입이나, 또는 제 2 실시예의 것과 같이 피스톤에 흡기 밸브를 형성하는 포트 있는 타입으로 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 구동 시스템에 사용되는 부품의 수는, 피스톤(514)과 바디(502) 중 오직 하나와만 각 연결 로드(512)를 일체화시킴으로써 그렇게 많이는 아니지만 이와 유사하게 저감될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 또는 제 2 실시예에서와 같이 바디(502) 반대쪽 연결 로드(512)의 단부들을 별개의 피스톤에 핀 연결하기 위해 적응하며 중심바디(502)와 연결 로드(512)를 단일 일체형 플라스틱 유닛 내로 몰딩하는 것은 조립될 구동 시스템의 부품 점수를 여전히 저감할 수 있다. 다른 예는, 피스톤 반대쪽 연결 로드의 단부를 별개의 중심바디에 핀이나 키홈에 기초하여 선회 연결하기 위해 적응하며 각 피스톤과 각 연결 로드를 일체형으로 몰딩하는 것 또한 구동 시스템의 부품 점수를 여전히 저감할 수 있다.
도 28은 제 2 실시예의 압축기(200)의 피스톤과 흡기 밸브를 대체할 수 있는 대안적인 밸브 구비 피스톤 구조(600)를 도시한다. 도 28 및 도 8C를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 피스톤 구조(600)의 흡기 밸브는 제 1 실시예의 압축기의 각 실린더 헤드 상에 형성된 흡기 밸브와 유사하다. 피스톤(600)은 연결 로드(608)가 연장하는 구동 단부면(606)과 이 구동 단부면 반대쪽 밸브 단부면(610)을 구비하는 둥근 원통형 베이스(604)와, 이 베이스(604)의 외부 주변(614)과 동일 높이에 구동 단부면(606) 반대쪽 방향으로 밸브 단부면(610)으로부터 돌출하는 환형 벽(612)과, 이 환형 벽(612)에 의해 둘러싸이며 이와 동축으로 형성된 중공 공간(618) 내에 밸브 단부면(610)으로부터 중심으로 돌출하는 둥근 원통형 돌출 부분(616)을 규정하는 일체형 피스톤 바디(602)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 복수의 흡기 포트(620)는 원통형 돌출 부분(616)을 통해 방사상으로 연장하며 피스톤(600)과 연결 로드(608)를 핀 고정 연결하는 것을 수용하는 구동 단부면(606)의 중심에 위치된 홈 부분의 방사상 외부로부터 구동 단부면(606)으로부터 베이스(604) 내로 비스듬히 보어 형성된 채널(622)과 연통한다. 이 채널(622)은 흡기 포트(620)와 연통하도록 돌출 부분(616)의 방사상 중심 쪽으로 수렴하며 이 중심 내로 연장한다. 밀봉 링(624)이 피스톤이 배치되는 실린더 라이너와 피스톤(600) 사이에 밀봉 맞물림을 제공하도록 피스톤 주변을 부분적으로 규정하는 환형 벽(612)의 외부면 내 그루브 내에 안착되면, 유체 이동가능하게 연결된 채널(624)과 흡기 포트(620)는 피스톤과 실린더 라이너 사이에 밀봉 맞물림의 대향하는 측들과 유체 이동가능하게 연통하는 통로를 규정한다.
제 1 실시예의 흡기 밸브에 사용되는 것과 같은 플렉시블 탄성 밴드(78)와 제 1 및 제 2 실시예에 사용되는 배기 밸브는 흡기 포트(620)를 타이트하게 밀봉하도록 돌출 부분(616) 주위에 배치되며, 이에 따라 피스톤의 흡기 행정 동안 실린더 라이너 외부의 주변 공기 압이 돌출 부분((616) 주위 탄성 밴드를 신장시킬 수 있을 만큼 실린더 라이너 내부의 공기압을 초과하면, 흡기 포트(620)를 노출시키고 이어서 실린더 라이너 외부로부터, 구동 단부면(606)으로부터 흡기 포트(620)를 통해 배기 밸브에 의해 차폐된 실린더 라이너의 단부와 피스톤 사이에 둘러싸인 영역 내로 이어지는 채널(624) 내로 주변 공기가 흐를 수 있게 한다. 주변 공기의 진입으로 이 영역 내에 압력이 증가함에 따라, 탄성 밴드는 최종적으로 흡기 포트(620)를 다시 한번 밀봉하도록 돌출 부분(616) 주위를 다시 밀봉하는 성향이 있다. 압축 행정 동안, 실린더 라이너 내 증가하는 압력은 단지 흡기 포트(620) 위에 폐쇄된 밀봉 위치에 흡기 밸브의 탄성 밴드(78)를 더 유지하는 역할을 한다.
실린더 바디의 베이스(604)의 밸브 단부면(610) 반대쪽 돌출 부분(616)의 단부에 배치된 플랜지(626)는 포트 형성된 돌출 부분(616)에 대해 탄성 밴드(78)를 제 위치에 유지하도록 밸브 단부면(610)과 플랜지(626) 사이에 돌출 부분(616) 주위에 연장하는 시트 또는 그루브를 규정하도록 전체 외주 영역에 걸쳐 돌출 부분(616)으로부터 방사상 외부로 돌출한다. 플랜지(626)는 탄성 밴드(78)가 돌출 부분 주위로 탄성적으로 다시 조여질 때 흡기 포트(620)를 다시 한번 노출하도록 위치될 수 있는 것을 보장하기 위해 돌출 부분(616)을 따라 축방향으로 이동하는 것을 차단한다.
제 1 실시예의 압축기(10)는 실린더 헤드(48)를 제거하고 하우징의 외부벽(16)에 의해 규정된 바와 같이 압축기의 외부 주변이 실린더 라이너(36) 주위를 폐쇄하는 대신에 대안적인 피스톤 구조(600)나 제 2 실시예의 압축기(200)의 피스톤 장착된 흡기 밸브를 사용하도록 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이것은 물론 예를 들어 모터(26)가 장착되는 덮개나 커버(16) 반대쪽 덮개나 커버(14)를 통해 연장함으로써 하우징(12)의 내부벽(30)에 의해 둘러싸인 크랭크 챔버와 압축기를 둘러싸는 환경을 연통하도록 적어도 하나의 개구가 제공될 것을 요구할 수 있다.
펌프
전술된 실시예들이 공기 압축기 측면에서 각각 제공된 것이지만, 고유하고 유리한 특징들은 가스 압축기의 환경에서 뿐만 아니라 압축이 없거나 거의 없는 유체를 더 낮은 압력 영역으로부터 더 높은 압력 영역으로 전달하는데 사용되는 왕복 운동하는 펌프 측면에서도 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 더 콤팩트한 피스톤에 기초하여 복수의 실린더로 왕복운동하는 펌프가 실린더를 지지할 뿐만 아니라 매니폴드를 규정하거나 또는 심지어 이 매니폴드 내에 실린더를 부분적으로 균일하게 배치하는 베이스나 프레임을 구비하는 개념을 사용하여 제조될 수도 있다. 전술된 압축기의 고유한 밸브 배열은 펌프 내에 동일한 유리한 잇점을 제공할 수 있다. 전술된 압축기는 물에 잠길 수 있는 펌프로서 사용될 수도 있으며, 주변 대기 공기로부터 압축기의 흡기는 물에 잠긴 주변 유체로부터 펌프의 흡기와 유사하다. 대안적으로, 유닛은 흡기 포트와 연통하도록 유닛에 유체 이동가능하게 밀봉된 유체 소스에 연결된 것일 수도 있다.
예를 들어, 제 1 및 제 2 실시예의 압축기들과 유사한 구조의 펌프는 가스 유정(gas well)으로부터 밖으로 물을 펌핑하거나 지하 저장고에 있는 지하로 가스를 펌핑하는데 사용될 수도 있다. 이러한 펌프의 부품들은 유체나 용액과 접촉할 때 반응이 일어날 가능성을 방지하기 위해 알루미늄이나 다른 금속보다는 불황성 에폭시를 사용하여 제조될 수 있으며, LSR 기반 밸브가 마모제를 포함하는 유체에 노출시에 개선된 저항을 제공할 수 있다. 이 펌프의 상대적으로 높은 효율은 배터리나 광전지에 의해 전력을 공급받는 것을 가능하게 하며, 이에 의해 기존에 전기 공급이 이루어질 수 없었던 영역에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 펌프는 전기 송신 라인이 설치되지 않은 원격지에도 사용될 수 있으며, 이에 의해 이 장거리 전기 송신 시스템의 설치와 연관된 고비용과 환경적 영향을 회피하거나 지연시킬 수 있다. 일례로서, 단일 유닛에 의해 제공되는 것보다 더 많은 펌핑 전력이 유정 으로부터 물을 제거하는데 요구되는 경우, 제 1 또는 제 2 실시예의 압축기의 것과 유사한 하우징을 갖는 일련의 펌프가 하나의 펌프의 배출 도관이 그 다음 펌프의 흡기에 연결되게 해 놓고 각 하나의 펌프를 통해 연장하는 단일 구동 샤프트 상에 장착될 수도 있다. 이 펌프들은 유정 내로 강하될 수 있으며 이로 구동 샤프트를 통해 하나씩 위쪽으로 일련의 펌프를 통해 유체를 펌핑하여 종국적으로 지면으로 펌핑할 수 있다. 그러한 펌프에 사용되는 피스톤의 밀봉 링은 펌프의 수명을 증가시키는 것으로 알려진 상대적으로 높은 화학적 저항을 가지는 것에 기초한 폴리에테르케톤을 사용할 수 있다.
도 29는 전술된 제 2 실시예의 압축기의 것과 유사한 압축기(702)를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 압축기 조립체(700)를 도시한다. 이 압축기(702)는 운반 핸들을 규정하는 원형 단면의 중공 원통형 튜브(704)의 일단부에 장착되며 운반 핸들의 대향하는 단부에는 재충전가능한 배터리 팩(706)이 장착된다. 모터는 원형 단면의 원통형 하우징(712) 내에 포함되며 이 원통형 하우징(712)은 운반 핸들(704) 아래에 운반 핸들(704)에 평행하게 연장하며 원통형 하우징(712)의 대향하는 단부들에서 압축기(702)와 배터리 팩(706)에 동작가능하게 연결된다. 전력 어댑터나 배터리 충전기(714)는 종래의 AC 전기 소켓으로부터 모터를 동작시키거나 배터리를 충전시키는데 필요할 때 배터리 팩(706)과 전기적으로 연결되고 분리가능하게 장착될 수 있다. 조립체(700)는 콤팩트하고 핸들에 의해 운반하기에 용이하며 부품의 상대적 위치지정으로 인해 잘 균형 맞춰진다.
도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 압축기(702)는 3개의 실린더 라이 너(36)만을 구비하는 것을 특징으로 하며 서로 다른 외부 주변 형상을 구비한다는 점에서 제 2 실시예의 압축기와 다르다. 수용부 하우징(716)은 도 31에서 가상선(722)으로 분할된 2개의 부분, 즉 주 하부 부분(718)과 상부 돌출 부분(720)을 가지는 것으로 생각될 수 있다(상부 및 하부 라는 용어는 본 명세서에서 위치지정과 관련하여 사용되며 특정 도면에 도시된 배향은 참조를 위한 것이다). 이 3개의 실린더 배열은 수용부 하우징(716)의 주 부분이 제 2 실시예의 압축기의 수용부 하우징(202)의 형상과는 다른 6개의 변을 갖는 형상을 구비하는 것이며, 이는 다소 곡선인 변과 둥근 코너를 갖는 동일한 길이의 변을 갖는 다소 정육각형 형상이며 제 3 실시예의 압축기(300)의 매니폴드 규정 베이스(302)의 주변 형상과 더 유사하나 실린더가 배치되는 더 짧은 변으로부터 내부로 홈 되어 있는 더 긴 변이 없다. 압축기(702)의 수용부 하우징(716)의 주 부분(718)은 이에 따라 6개의 변의 주변 형상을 가지며, 여기서 코너를 규정하는 교차하는 두 변들 사이를 직선을 따라 각 코너 부분을 절단한 삼각형에 의해 형성된 것처럼 3개의 동일한 길이의 더 긴 변은 3개의 동일한 길이의 더 짧은 변과 주변에서 교대로 배치된다. 3개의 실린더 라이너(36)는 주 부분(716)의 내부 주변 벽(726)에 의해 규정된 수용부 하우징의 중심 개구 내에 배치된 크랭크 하우징(724) 주위에 균일하게 이격되어 크랭크 하우징(724)으로부터 주 부분(716)의 더 짧은 외부 주변의 각 변 쪽 수용부 하우징(716)으로 돌출한다. 제 2 실시예에서와 같이, 채널 같은 매니폴드는 수용부 하우징(716)에 있는 중심 개구 주위로 연장하며 밸브 단부에서 모든 실린더 라이너(36) 주위를 밀봉하여 실린더 라이너 내에 밀봉된 피스톤의 압축 행정 동안 각 실린더 라이너로부터 압축 공기가 배출되는 수용부 공간을 규정한다.
수용부 하우징(716)의 돌출 부분(720)은 도 31에서 가상선(722)으로 주 부분(718)의 평면 상부로부터 위쪽으로 수직하게 돌출하는 직사각형 형상으로 되어 있다. 제 2 실시예의 것과 유사하게 도 29의 라인 732로 도시된 바와 같이 밀봉된 배열에서 면대면으로 결합되어 있는 수용부 하우징(716)의 두 개의 절반부(728,730) 각각은 일체형이며 이는 각 절반부의 주 부분과 돌출 부분이 한 물질의 단일 부품으로 규정된다는 것을 의미한다. 도 31A에 도시된 바와 같이, 중공 선형 원통형 채널(733)이 두 개의 부분들 사이에 가상 경계(722)에 수직한 방향으로 주 부분(718) 내 환형 매니폴드 규정 채널로부터 그 중심 축을 따라 위쪽으로 수직하게 돌출 부분(718) 내로 연장한다. 제 2 실시예의 환형 매니폴드 규정 채널과 같이, 압축기(702)의 선형 채널과 환형 채널은 각각 수용부 하우징(716)의 두 개의 절반부(728,730) 내 협력하는 그루브나 홈에 의해 형성된다. 환형 및 선형 원통형 채널을 교차시키는 것에 의해 환형 채널 주위에 배치된 외부 밀봉재는 폐쇄된 원을 형성하지 않으나 그 대신에 선형 원통형 채널의 인접한 일 변으로부터 다른 변으로 환형 채널 주위에 아크를 형성하며 또 선형 원통형 채널(733)의 상부 주위를 폐쇄되도록 수용부 하우징(716)의 상부면(734) 쪽으로 선형 원통형 채널의 두 변을 따라 위쪽으로 연장한다.
도 31A에 도시된 바와 같이, 원통형 보어(735)는 하나의 절반부(728)의 외부 비결합 면으로부터 다른 절반부(730)의 외부 비결합면으로, 즉 압축기의 핸들 측으로부터 핸들(704) 반대쪽 측으로, 수용부 하우징을 통해 수직으로 돌출 부분(720) 에 있는 원통형 채널(733)을 통해 수직하게 연장한다. 수용부 하우징(716)의 주 부분(718) 내 환형 매니폴드 규정 채널로부터 연장하는 원통형 채널(733)은 원통형 보어(735)와의 교차점에서 종료하여 수용부 하우징의 돌출 부분의 상부면(734)과 주 부분(718)의 평행한 가상선(722) 사이에 T 형상의 접합면(737)을 형성한다. 보어(735)는 제 1 및 제 2 실시예의 압축기의 가스 통로에 가장 근접하게 대응하며 수용부 하우징의 중공 내부에 규정된 매니폴드 또는 수용부로부터 출구를 형성하는 역할을 하나, 하우징의 두 절반부들을 통해 연장한다는 점에서 다르다. 핸들(704)과 모터 하우징(712) 반대쪽, 압축기의 수용부 하우징(716)의 외부 절반부(728)의 외부 면(736)에서, 보어(735)는 일 단부에서 대응하는 수 절반부를 구비하는 공기 호스를 연결할 수 있게 종래의 암 신속 연결 부품(105)을 수용하며 이와 밀봉되게 맞물리도록 나사산 형성된다. 핸들(704)과 모터 하우징(712)에 가장 근접한, 수용부 하우징(716)의 내부 절반부(730)의 내부면(738)에 있는 보어(735)는 중공 원통형 운반 핸들(704)의 대응되게 나사산 형성된 단부를 수용하며 이와 밀봉되게 맞물리도록 나사산 형성된다. 이 배열에 의하여, 원통형 운반 핸들(704)의 중공 내부는, 교차하는 원통형 채널(733)과 보어(735)를 통해 압축기(702)의 동작 동안 실린더 라이너(36)로부터 압축 가스를 수용하는 수용부나 매니폴드와 유체 이동가능하게 연통한다.
압축기(702) 반대쪽 중공 운반 핸들(704)의 단부는 지지판(741) 내 적절히 사이즈 형성된 홀을 통해 지나가며 둘러싸인 제어 박스(740)의 중공 내부와 연통하는 나사산 형성된 보어(739)와 나사산으로 맞물린다. 제어 박스(740)의 중공 내부 는 핸들(704)의 중공 내부, 수용부 하우징(716)의 돌출 부분(720)에 있는 보어(735)와 원통형 채널(733), 수용부 하우징(716)의 주 부분(718) 내 환형 채널과 유체 이동가능하게 연통한다. 이들 상호 연결된 영역은 암 공기 호스 신속 연결 부품(105)에서 단일 출구나 배출을 가지며 압축기(702)의 동작 동안 압축 공기를 수용하기 위한 단일 인클로저를 규정한다. 압력 스위치(미도시)는 제어 박스(740)의 중공 내부 내에 장착되며 그 상부면(744) 상에 장착된 온/오프 스위치(742)에 배선 연결된다.
지지판(741)은 압축기(702)의 수용부 하우징(716)과 유사하나 약간 더 작은 주변 형상을 가지며 핸들(704)이 지나가는 판(741)에 있는 홀은 압축기의 수용부 하우징(716)의 돌출 부분(720)에 대응하는 판의 부분에 위치된다. 나사산 형성된 패스너(741a)는 판(741)의 일측으로부터 판(741)을 통해 지나가서 핸들이 결합하기 위해 연장하는 제어 박스의 면에 있는 나사산 형성된 수용부(740a) 내로 들어간다. 압축기의 수용부 하우징의 주 부분에 대응하는 판(741)의 부분은 모터 하우징(712)을 지지하기 위해 제어 박스(740)와 판의 부착점으로부터 아래쪽으로 돌출한다. 제어 박스(740) 아래에는 이 제어 박스(740)와 모터 하우징(712)에 분리가능하게 연결된 재충전가능한 배터리 팩(706)이 있으며 이를 통해 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 회로를 통해 제어 박스(740)의 압력 스위치와 온/오프 스위치(742)를 통해 모터 하우징(712) 내 모터를 전기적으로 연결할 수 있다.
온/오프 스위치(742)를 온으로 설정하면, 배터리 팩(706)은 제어 박스(740) 내 압력 스위치에 의해 측정된 압력이 미리 결정된 한계값 아래로 내려갈 때 모터 하우징(712) 내 모터에 전기적으로 연결된다. 핸들(704)에 평행하게 모터를 둘러싸는 원통형 하우징(712)을 따라 연장하는 모터의 구동 샤프트는 크랭크 하우징(724) 내 중심 개구 내로 동심으로 돌출하며 압축기(702)의 크랭크 샤프트에 연결되어 있어 모터에 전력을 공급하면 크랭크 샤프트를 회전 구동시키고 압축기를 동작시킬 수 있다. 공압적으로 구동되는 장치는 휴대가능한 압축기 조립체(700)로부터 제공되는 압축 공기에 의해 동작하기 위해 암 신속 연결 부품(105)과 연결된 공기 호스를 통해 압축기(702)의 외부 면(736)에서 제 2 원통형 채널(735)에 의해 규정된 출구에 유체 이동가능하게 연결될 수 있다.
도 29 내지 도 31에 도시된 휴대가능한 압축기 조립체(700)의 실시예에서, 제어 박스(740)는 압축기(702)의 돌출 부분(720)과 동일한 사이즈와 형상을 가지며 배터리 팩(706)은 압축기(702)의 주 부분(718)과 동일한 사이즈와 형상을 가진다. 조립될 때, 제어 박스는 6변의 배터리 팩의 더 짧은 변 중 하나에 의해 규정된 평면 상부면(746) 상에 배터리 팩(708) 위에 위치한다. 배터리 팩(706)이 모터 하우징(712)과 중공 원통형 핸들(704)의 대응되게 외부로 나사산 형성된 단부에 나사산 결합된 제어 박스(740)에 맞물리면, 결합된 배터리 팩(706)과 제어 박스는 동일한 사이즈 및 형상의 압축기(702)와 동일한 배향을 가져 균형잡힌 다소 대칭적인 외양을 제공한다. 배터리 팩(706)과 제어 박스(740)의 결합된 무게를 압축기(702)의 무게와 유사하게 하는 것은 또한 모터 하우징(712) 내에 무게의 분산에 따라 실린더의 중심면에 걸쳐 보다 균형잡힌 분산에 기여할 수 있다.
도 30은 착탈가능한 배터리 팩(706)이 제거된 상태의 휴대가능한 압축기 조 립체(700)를 도시한다. 배터리 팩의 제거가능한 장착은 다 소비된 배터리 팩을 충전된 것으로 대체하는 것을 가능하게 하며, 오래되거나 손상되거나 또는 결함있는 배터리 팩을 용이하게 교체가능하게 하며 또 조립체의 나머지로부터 배터리 팩을 원격으로 충전하는 것을 가능하게 한다. 도 30 및 도 30A에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(706)은 제어 박스(740)의 평면 하부면(752)으로부터 그 중공 내부로 수직으로 위쪽으로 돌출하는 한 쌍의 홈(750) 내에 있는 대응하는 한쌍의 접점과 접촉하기 위해 평면 상부면(746)으로부터 수직으로 돌출하는 한 쌍의 이격된 전기 접점(748)을 구비한다. 배터리 팩 접점(748)과 제어 박스 홈(750)의 사이즈 및 간격은 배터리 팩 접점(748)이 홈(750) 내로 돌출하며 제어 박스(740)가 배터리 팩(706) 위로 하강할 때 제어 박스의 접점과 접촉하여 배터리 팩의 상부면(746)과 제어 박스의 하부면(752)이 동일 높이로 면대면 접촉하게 하게 한다.
2개의 부품이 이와 같은 방식으로 서로 접촉할 때 배터리 팩과 제어 박스를 서로 고정하기 위해, 한쌍의 탄성 바이어스된 래치(754)들이 제어 박스의 대향하는 단부의 내부로 제어 박스(740)의 하부면(752)으로부터 아래쪽으로 돌출한다. 이 래치(754)는 제어 박스의 하부면(752)에 수직하게 각각이 연장하는 도 30a에 도시된 평행한 수직 위치로 바이어스되어 있으나 제어 박스로부터 멀어지게 서로를 향해 수렴하게 가압될 수 있다. 제어 박스(740)가 배터리 팩 위로 하강될 때, 래치는 상부면(746)에 있는 개구나 홈 내에 걸려 이들 개구 내에 경사진 면(756)이 래치가 개구 내로 아래쪽으로 더 이동할 때 바이어스된 위치 밖으로 래치(754)를 서로 약간 압박한다. 일단 래치가 이들 면(756)의 하부 단부를 지나면, 이들 래치는 각 경 사진 면의 하부 에지에 있는 각 래치의 레지(ledge) 규정 단부를 잡기 위해 서로로부터 평행한 위치로 멀어지게 바이어스되며, 이는 제어 박스와 배터리 팩을 분리하고 개구로부터 래치가 부주의하게 빠지는 것을 방지한다. 이들 부품을 떼어내기 위하여, 사용자는 동시에 제어 박스(740)의 대향하는 단부들, 즉 핸들(704)의 길이방향 축의 대향하는 측들에 있는 단부들에 배치된 2개의 푸시 버튼(758)을 눌러 다시 한번 이들 바이어스된 위치 밖으로 이 래치를 압박하여 서로 쪽으로 이동하게 하며 경사진 면(756)의 하부 에지로부터 분리하여 이들 래치들이 개구로부터 빠질 수 있게 한다. 이러한 타입의 분리가능한 래치 배열은 재충전가능한 배터리 팩을 핸드 헬드 코드리스 드릴과 같은 휴대가능한 전기 공구에 연결하는데 사용하는 것으로 알려져 있다.
배터리 팩의 내부면(762)을 따라 연장하는 평행한 길다란 레일 형태인 추가적인 한 쌍의 전기 접점(760)이 모터 하우징(712)의 각 단부 면(764)에 제공된 대응하는 한 쌍의 그루브(763) 내로 위쪽으로 미끄러지도록 하는 사이즈와 형상으로 제공된다. 도 29 및 도 30C에 도시된 바와 같이 플랜지(761)는 단부면(764) 주위에 모터 하우징(712)으로부터 방사상 외부로 돌출하여 패스너(761a)가 플랜지(761)를 지나 모터 하우징(712) 주위에 외주방향으로 이격된 지점에 지지판(741)과 맞물릴 수 있게 한다. 모터 하우징을 이렇게 지지하는 판(741)은 패스너(761a)의 헤드들이 이 면(741c)으로부터 홈 되어 있도록 모터 하우징(712) 반대쪽 판의 면(741c)에 홈(741b)를 가질 만큼 충분한 두께로 되어있으며, 이 면(741c)은 평면이고 평탄하여 배터리 팩(706)이 이를 따라 제어 박스(740)와 맞물리거나 맞물림 해제되게 미 끄러질 수 있다. 슬롯(741d)은 판(741)의 하부로부터 위쪽으로 연장하여 배터리 팩(706)의 레일 같은 전기 접점(760)을 수용하기 위해 하부로부터 위쪽으로 연장하는 모터 하우징(712)의 단부면(764)에 있는 평행한 그루브(763)를 노출시키며, 이 전기 접점은 배터리 팩(706)이 판(741)의 외부면(741c)을 따라 위쪽으로 상승되어 제어 박스(740)와 맞물리게 될 때 모터 하우징(712)의 그루브(763) 내로 판의 슬롯(741d)을 통해 연장하도록 배터리 팩(706)의 단부면(762)으로부터 충분히 멀리 돌출한다. 모터 하우징(712)의 플랜지(761)는 그 단부면(764)을 완전히 둘러싸지는 않으나 그 아래로 돌출하지 않고 배터리 팩 접점(760)에 의해 미끄러져 접촉하는 것을 방지하도록 그루브(763) 쌍의 각 변에서 정지한다.
제어 박스(740)에 있는 홈(750)와 같이, 모터 하우징(712) 내 그루브(763)는 일단 위로 미끄러져 제어 박스(740)와 완전히 래치 맞물리는 것이 완료되면 배터리(706)의 레일 같은 전기 접점(760)과 물리적인 접촉을 위해 위치된 전기 접점을 포함하며, 모터 하우징 접점은 그 전력 공급을 위해 모터에 배선 연결된다. 배터리 팩(706)의 상부면(746)과 내부면(762)에 있는 전기 접점(748,760)은 각각 제어 박스(740) 내 온/오프 스위치와 압력 스위치를 통해 모터 하우징(712) 내 모터에 팩 내 적어도 하나의 재충전가능한 배터리 또는 전지를 전기적으로 연결하기 위해 내부에서 배선 연결된다.
모터 하우징(712)은 내부면(738)으로부터 수용부 하우징(716)의 내부 절반부로 연장하는 나사산 형성된 블라인드 홀(767)과 맞물리도록 배터리 팩(706) 반대쪽 단부에서 둥근 원통형 모터 하우징(712)의 주변으로부터 방사상 외부로 돌출하는 다른 플랜지(766)를 통해 공급되는 나사산 형성된 패스너(765)에 의해 압축기(702)에 고정된다. 도 31에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예의 패스너(761a, 765)를 고정하는 모터 하우징은 모터 하우징(712)의 각 단부에 쌍으로 제공되며, 각 쌍의 패스너는 수용부 하우징(716)의 6변의 주 부분(718)의 더 긴 변들 중 각각을 따라 서로 이격되어 배치된다.
팬은 도 30에서 참조번호 768로 개략적으로 도시되어 있으며 이는 크랭크 하우징(724)에 의해 규정된 바와 같이 압축기의 크랭크 챔버와 모터 하우징(712)의 중공 내부와 유체 이동가능하게 연통하도록 적어도 부분적으로 개방되게 유지되는 플랜지 형성된 압축기 단부에 인접한 모터 하우징(712)의 내부 내에 장착된다. 팬(768)은 참조 번호 771로 개략적으로 도시된 모터의 구동 샤프트 상에 장착되며, 이에 따라 모터에 전력이 공급될 때 그 구동 샤프트의 회전이 크랭크 샤프트를 통해 압축기를 구동할 뿐만 아니라 팬을 회전시켜 크랭크 하우징 커버 내 개구 또는 입구(769)를 통해 주변 환경으로부터 크랭크 챔버 내로 공급 흐름을 촉진한다. 도시된 개구(769)가 제 2 실시예의 압축기의 개구와 같이 형성되어 있을지라도, 이 개구 또는 입구는 속도 증가를 촉진하여 크랭크 챔버 내로 증가된 볼륨의 공기를 불어넣기 위해 속도 스택 입구의 플레어 형성된 트럼펫 같은 외부 주변 형상을 갖는 제 1 실시예의 실린더 헤더 상에 구비된 것과 같은 형상으로 주어질 수도 있다.
크랭크 챔버 내로 들어가는 공기 부분은 압축을 위해 제 2 실시예의 압축기에 대해 전술된 바와 같이 피스톤 장착된 밸브를 통해 실린더 라이너(36)에 들어가는 한편, 나머지 공기 흐름은 모터 하우징으로 진행하여 팬(768)을 지나간다. 공기 는 모터와 주변 하우징(712) 사이에 모터 주위에 흐르며 이에 따라 지지판(741)이 배치되어 있는 모터 하우징(712)의 단부 면(764)에 인접한 하우징 벽에 외주 방향으로 이격된 통공이나 개구(770)로 하우징(712)을 따라 진행한다. 유도 팬(768)은 그리하여 압축기 내부로 공기 흐름을 촉진하여 압축기의 흡기를 도와주는 한편 또한 이로부터 열의 발산을 돕고 이 열을 모터 하우징(712)으로부터 배출하는 것을 돕기 위해 모터를 지나는 공기 스트림을 제공한다. 하우징(712) 내에 동심으로 장착된 모터는 모터로부터 이 모터를 지나는 공기 흐름을 유도하는 팬으로 열 전달을 개선하기 위해 모터 케이스 주위에 인접한 원통형 하우징(712) 쪽으로 외부로 돌출하는 열 발산 핀을 구비할 수 있는 둥근 원통형 케이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 29 및 도 30은 충전을 위해 제어 박스(740)에 부착되었거나 부착되지 않은 재충전가능한 배터리 팩(706)에 분리가능하게 연결가능한 배터리 충전기(714)를 도시한다. 이 충전기는 휴대가능한 압축기 조립체(700)의 부품들 중에서 일정한 외양을 제공하기 위해 압축기의 수용부 하우징(716)의 주 부분(718)과 배터리 팩(706)의 동일한 일반적인 형상과 사이즈의 케이스를 구비한다. 한 쌍의 돌출하는 전기 접점(772)이 충전기 케이스의 단부면(774) 상에 제공되며, 이 한 쌍의 돌출하는 전기 접점(772)은, 배터리 팩(706)과 제어 박스(740) 사이에 협력하는 접점과 같이 단부면(774,776)이 단부면에 수직한 축을 따라 서로 동일 높이에 왔을 때 모터 지지판(741) 반대쪽 배터리 팩(706)의 단부면(776) 내 홈(775)에 장착된 대응하는 접점과 협력한다. 2개의 탄성 래치 또는 클립(778)은 단부면(774)에 수직한 평 행한 축들을 따라 바이어스된 위치에서 충전기 케이스로부터 돌출한다. 각 클립의 폭은 상부 중심면(779)으로부터 아래쪽으로 연장하는 각 경사진 측면(78))을 따라 충전기 케이스의 중심면(779)으로부터 멀어지게 비스듬히 아래쪽으로 연장한다. 래치나 클립(778)은 충전기 케이스의 단부면(774)으로부터 멀어지게 발산하도록 평행한 바이어스된 위치들 밖으로 압박되며 충전기는 2개의 부품의 전기 접점을 연결하기 위해 배터리 팩(706)과 동일 높이로 면대면 접촉하게 압박된다. 배터리 팩(706)에 대해 이렇게 충전기(714)를 위치하면, 래치나 클립(778)은 래치 단부가 모터 하우징(712)이 배치되어있는 배터리 팩(706)의 단부면(762)을 바로 지나 배치된 바이어스된 위치로 복귀한다. 래치 단부에 형성된 레지 또는 쇼율더는 배터리 팩의 상부면(746)으로부터 멀어지게 아래쪽으로 연장하는 경사진 측면(782)과 배터리 팩(706)의 모터측 면(762) 사이에 규정된 에지 주위에 맞물린다. 이 맞물림은 배터리 팩과 충전기의 맞물림면에 수직한 축을 따라 배터리 팩이 빠지는 것을 방지한다. 클립이나 래치(778)가 맞물려 있는 수직하지 않은 에지들은 또한 배터리 팩(706)에서 충전기(714)가 떨어지게 아래쪽으로 미끄러지는 것에 저항하는 역할을 한다. 배터리 팩으로부터 아래쪽으로 충전기를 떨어뜨리는 것은 또한 배터리 팩의 외부 단부면(776)에 있는 대응하는 홈(775)의 인접한 하부 단부에 의해 규정된 선반 위 충전기의 전기 접점(772)의 하부 단부의 접촉에 의해 저지된다.
충전기(714)에 연결된 전기 코드(777)는 종래의 AC 소켓에 연결하기 위한 종래의 플러그(778)를 포함하며, 추언기(714)와 배터리 팩(706)은 코드(777)가 적절한 외부 전력원에 연결될 때 전력 스위치와 압력 스위치를 통해 DC 모터에 전력을 공급하거나 다 소모되었을 때 배터리 팩을 충전하는 것 중 하나를 허용하도록 구성된다.
도 32는 도 29 내지 도 31의 휴대 가능한 압축기 조립체(700)와 유사한 외양을 구비하는 대안적인 실시예의 휴대가능한 압축기 조립체(784)를 도시한다. 그러나, 대안적인 실시예의 휴대가능한 압축기 조립체(784)는 하나가 아닌 2개의 왕복운동식 압축기(702,702')를 중공 운반 핸들(704)의 각 단부에 하나씩 구비하는 것을 특징으로 한다. 2개의 압축기(702,702')는 돌출하는 부분(702,702')에서 일부 차이가 있는 것을 제외하고는 거의 동일하다. 압축기(702)는 앞서 상술된 다른 휴대가능한 압축기 조립체와 동일하다. 그러나, 압축기(702')는 중공 원통형 운반 핸들(706)과 유체이동가능하게 연통하는 원통형 보어가 암 신속 연결 부품(105)을 구비하지 않고 수용부 하우징(716')의 외부 절반부(728')의 외부 비결합면에 플러깅되거나 또는 이 면을 통해 완전히 연장하지 않는다는 점에서 다르다. 2개의 압축기(702,702')의 환형 매니폴드 규정 채널은 암 신속 연결 부품(105)에서 규정된 단일 출구를 통해 배출하기 위해 2개의 압축기의 원통형 채널과 원통형 보어를 통해 도관을 규정하는 중공 운반 핸들(704)을 통해 다른 채널과 유체 이동가능하게 연통한다. 온/오프 스위치(742)는 다른 실시예와 동일한 위치에서 제 2 압축기(702')의 상부면(734')에서 장착되며 2개의 압축기들의 실린더들에 의해 공급되는 공통적으로 둘러싸인 공간과 연통하는 압력 스위치(미도시)에 배선 연결된다.
모터 하우징(712')은 다른 실시예의 단일 압축기에 대해 전술된 바와 같이 각 단부에 있는 플랜지와 패스너에 의해 압축기(702,702') 각각에 연결되며, 각 단 부는 각 압축기의 크랭크 챔버와 유체 이동가능하게 개방된다. 모터 하우징(712')에 포함된 모터는 이 모터 하우징을 따라 중심에 장착되며 그 두 단부로부터 연장하는 구동 샤프트를 구비하며, 구동 샤프트의 각 단부는 2개의 압축기들 중 각각의 크랭크 샤프트에 연결된다. 모터와 각 압축기 사이에 하나씩 있는 2개의 팬은 이에 의해 회전 구동하기 위해 구동샤프트 상에 장착된다. 모터 하우징(712')의 주변 벽에 있으며 이 모터 하우징 주위에 외주 방향으로 이격되어 있는 개구들(782')은 하우징(712')을 따라 중심에 위치되는데, 즉 모터 주위에 이격 배치되어 있다. 각 팬은 크랭크 하우징 커버에 있는 개구에 의해 규정된 입구를 통해 각 압축기의 크랭크 챔버 내로 공기를 끌어들이기 위해 동일한 방식으로 동작하며 이에 따라 공기 흐름의 일부분은 압축을 위해 실린더 내로 들어가고 나머지 공기 흐름 부분은 모터 하우징(712') 내로 들어가 팬을 지나 모터로 진행한다. 2개의 팬으로부터 오는 공기 흐름은 하우징의 주변 외주 벽과 모터 사이의 공간에 모터 하우징(712')의 길이방향 중심에서 만나 통공이나 개구(782')를 통해 외부쪽으로 분산된다. 대류 열의 전달은 모터로부터 이들 공기 흐름으로 발생하며 이에 따라 열은 개구(782')를 통해 하우징 밖으로 이동하여 모터와 하우징을 냉각시킨다.
도 32에 도시된 바와 같이, 대안적인 실시예의 휴대가능한 압축기 조립체(784)는 모터 하우징(712) 내에 배치된 모터에 전기를 전달할 뿐만 아니라 조립체의 베이스를 규정하는 역할을 하는 직사각형 전력 장치(786)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 2개의 압축기는 이들 사이에 모터 하우징(712')을 지지하는 직사각형 전력 장치(786) 위에 놓인다. 전력 장치는 온/오프 스위치(742)와 압력 스위치를 통해 모터에 배선 연결되며, 이는 온/오프 스위치에 인접하게 압축기(702')에 장착될 수 있다. 이 전력 장치는, 종래의 AC 전기 소켓에 연결하기 위해 수 플러그(778)와, 전력 장치(786)의 외부 선반(shell)에 있는 홈(790) 내에 제공된 수 갈퀴(prong)에 수동으로 분리가능하게 연결하기 위한 암 단부(788)를 갖는 종래의 제거 가능한 전기 코드(777')를 구비한다. 전력 장치는 DC 모터와 사용하기 위한 AC 외부 전력 공급원으로부터 전기를 변환하기 위한 어댑터일 수 있다. 대안적으로, 전력 장치는 외부 전력 공급원에 연결하기 위한 제거가능한 코드(777')를 사용하여 빌트인 충전기를 갖는 적어도 하나의 재충전가능한 배터리 또는 전지를 구비하는 것이거나 또는 외부 전력 공급원에 연결될 때 모터를 동작시키거나 내부 재충전가능한 배터리를 충전할 수 있는 유닛일 수 있다. 전력 장치는, 알려진 분리가능한 고정 방법에 의하여, 예를 들어, 압축기(702,702')와 전력 장치(786) 사이를 결합하기 위해 다른 휴대가능한 압축기 조립체 실시예의 배터리 충전기와 배터리 팩을 연결하는데 사용되는 것과 유사한 플렉시블한 탄성 클립을 사용하는 것에 의하여, 신속 및 용이한 교체를 가능하게 하기 위해 압축기나 모터 하우징에 분리가능하게 연결하도록 수동으로 착탈가능할 수 있으며, 이 경우에 전술된 것과 유사한 맞물림용 수(돌출하는) 전기 접점과 암(홈로 되어 있는) 전기 접점은 착탈가능한 부품들 사이에 차단가능한 전기 접점을 제공한다.
도 29 내지 도 32의 조립체는 특히 구동샤프트 축에 수직한 공통 면에서 이 축 주위에 이격 배치되어 있는 지점에서 구동 샤프트 축에 방사상으로 연장하는 실린더를 갖는 전술된 타입의 압축기와 사용될 때 상대적으로 콤팩트한 배열을 구비 하고 제공하기에 용이하다. 제 1 및 제 2 실시예의 압축기의 상대적으로 높은 효율은 현장마다 용이하게 운반될 수 있어 이전에 이용가능한 휴대용 유닛보다 더 많은 운반을 요구하는 응용에 사용할 수 있는 한 손으로 편안하게 운반할 수 있는 휴대용 유닛을 제공하기 위해 핸들 조립체가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 다른 휴대용 압축기는 이와 유사하게 반대쪽 단부에 있는 배터리 팩이나 추가적인 압축기를 운반하는 핸들을 구비하고 이 핸들의 단부들 사이에 모터를 구비하도록 적응될 수 있다.
도 37은, 특히 전술된 바와 같이 백팩(backpack), 가방(bag), 메쉬 쌕(mesh sack) 또는 천공된 용기(perforated container)에 또는 다리 스트랩(leg strap)이나 벨트(belt)에 구비될 수 있는 전술된 3개의 콤팩트한 압축기 실시예 중 어느 하나를 사용할 때 상당한 레벨의 휴대가능성과 유연성을 제공하는 휴대용 공구 시스템(800)을 개략적으로 도시한다. 이 시스템(800)은 압축 공기에 대한 요구에 반응하여 모터(804)를 동작시키는 종래 방식에서 압력 스위치(808)를 통해 재충전가능한 배터리 팩(806)에 배선 연결되는 압축기 모터(804)에 의해 구동되는 압축기(802)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 공압 공구(809)는 선택적인 동작을 위해 공기 호스를 통해 압축기에 연결된다. 선택기 스위치(810)는 배터리 팩(806)과 압력 스위치(808) 사이에 배선 연결되며, 이 스위치는 또한 전기 공구(812)와 선택적으로 연결하기 위해 전기 연결부에 배선 연결된다. 스위치(810)는, 배터리 팩이 압력 스위치와 모터와 전기적으로 차단되는 오프 위치, 배터리 팩이 압력 스위치와 모터에 전기적으로 연결되는 공압 공구 온 위치 및 전기 공구에 연결되는 전기 공 구 온 위치를 갖는다. 시스템(800)은 미사용시에 오프로 설정되거나 또는 공압 공구나 전기 공구 중 어느 하나에 전력을 공급하도록 설정된다.
도 33A 내지 도 33C는 공압 공구(809)에 공기를 전달하며 또 전기 공구(812)에 전기를 전달하여 공압 공구와 전기 공구에 연결할 수 있는 단일 전력 전달 유닛을 규정하기 위해 휴대용 공구 시스템(800)에 사용하기 위해 각각 적응된 3개의 호스 구조를 도시한다.
도 33A는 압축기로부터 압축 공기를 공압 공구에 전달하는 공기 통로를 규정하는 전기적으로 절연성인 물질의 플렉시블 튜브(822)를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 호스(820)를 도시한다. 제 1 플렉시블 전도성 층(824)은 호스의 일 단부로부터 타 단부로 그 길이를 따라 연장하여 플렉시블 튜브(822)의 외부 주변 둘레에 둘러싸인 전도성 물질의 망에 의해 형성된다. 전기적으로 절연성인 물질의 중간 층(826)은 제 1 전도성 층(824) 주위에 연장하며 이 중간 절연성 층(826) 주위에 인접한 플렉시블 전도성 망의 제 2 전도성 층(828)으로부터 제 1 전도성 층(824)을 분리하고 전기적으로 차단한다. 마지막으로, 전기적으로 절연성인 물질의 외부 커버(830)는 제 2 전도성 층(828)을 커버하여 호스(820)의 외부 주변을 형성한다. 절연성 물질 층과 전도성 물질 층을 교대로 배열하는 것에 의해 호스(820) 내부와 외부에 전도체를 커버하면서도 전도성 층들 간에 필요한 전기적 절연을 유지하며 전도성 층들 간 단락을 방지한다.
도 33B는 전도성 층과 절연성 층을 교대로 배열하는 대신에 호스(840)의 대향하는 단부들 사이에 평행한 이격 배치되어 있는 방식으로 플렉시블 튜브(842) 주 위에 나선형으로 형성된 제 1 전도성 배선이나 스트립(844)과 제 2 전도성 배선이나 스트립(846)을 구비하는 공기를 전달하는 중공 플렉시블 튜브(842)를 구비하는 제 2 호스(840)를 도시한다. 평행한 나선형으로 형성된 배열은 플렉시블 튜브(842)의 커버되지 않은 부분이 각 "공간" 스트라이프(stripe)인 플렉시블 튜브(842)를 따라 연장하며 반복 패턴, 즉 제 1 전도체, 공간 제 2 전도체, 공간을 구비하는 스트라이프 외양을 제공한다. 나선형으로 형성된 전도체들 사이의 이격 간격은 이들 전도체들을 전기적으로 절연하면서 또한 최종 호스 구조에 상당히 큰 유연성을 제공할 수 있다. 전도체들이 호스의 굴곡 동안 접촉하여 단락되는 것을 방지하기 위하여, 각 전도체는 자기 자신의 외부 절연성 층을 구비한다. 제 1 호스(820)에서와 같이, 외부 절연성 층(848)은 호스(840)의 외부 주변을 규정하도록 전도성 층과 플렉시블 튜브를 커버하며 그 아래에 있는 층을 보호하며 호스 외부로부터 임의의 전도체와 접촉하는 것을 방지한다. 이 플렉시블 튜브(842)는 호스 내부로부터 임의의 전도체와 접촉하는 것을 방지한다.
도 33C는 플렉시블 튜브(862)에 부착되어 연장하는 제 1 전도체(864)와, 이 플렉시블 튜브(862)를 따라 정반대 위치에서 연장하는 제 2 전도체(866)를 구비하는 중공 플렉시블 튜브(862)를 갖는 제 3 호스(860)를 도시한다. 각 전도체는 두 전도체들 사이에 커버되지 않은 튜브의 정반대쪽에 위치하는 갭(866)을 두기 위해 플렉시블 튜브의 외주의 절반 미만에 걸치는 상당한 폭의 밴드 형상으로 되어 있으며, 각 갭은 플렉시블 튜브의 각 변을 따라 연장하는 절연성 이격 간격이나 분리 스트립을 규정한다. 2개의 전도체는 플렉시블 튜브에 부착된 호일, 전도성 리본 또 는 전도체 코팅으로 형성될 수 있는 것으로 생각된다. 플렉시블 튜브에 부착된 잘 맞춰진 전도체 형태의 폭을 변화시켜 튜브를 따라 연장하는 절연성 스트립이나 갭의 폭을 변화시킬 수 있으며 예를 들어 2개의 전도체들 사이에 우발적인 단락을 더 잘 방지하기 위해 갭의 폭을 증가시킬 수 있다. 다시, 외부 절연성 층(868)은 전도성 층과 플렉시블 튜브를 커버하며 호스(860)의 외부 주변을 규정하며 그 아래에 있는 층을 보호하며 호스 외부로부터 임의의 전도체와 접촉하는 것을 방지한다.
도 34A 및 도 34B는 전기 연결부와 공압 연결부를 갖는 수 절반부 및 암 절반부를 도시하며, 각 절반부는 종래의 공기 호스 신속 연결 공압 연결부의 대응하는 절반부와 유사한 전체 형상을 갖는다. 도 35는 서로 맞물린 2개의 절반부를 도시한다.
수 커넥터(900)는 플러그 팁(902), 플러그 바디(904) 및 이 플러그 팁(902) 반대쪽 나사산 형성된 단부(906)를 구비한다. 종래의 공기 호스 신속 연결부에서와 같이, 중공 원통형 플러그 팁(902)은 전체 수 커넥터(900)를 통해 길이방향으로 연장하는 중심 보어와 유체 이동가능하게 연통하여 이를 통해 공기 흐름을 가능하게 하며 플러그 바디(904)는 2개의 보스(910,911)들 사이에 볼 그루브 또는 홈(908)를 규정하도록 윤곽이나 형상이 형성된다. 수 커넥터(900)는, 플러그 바디(904)에서 2개의 전도성 부분들을 전기적으로 차단하기 위해 2개의 전도성 부분들 사이에 있는 제 1 전도성 부분 주위에 절연성 층(916)이 완전히 연장하며 제 1 튜브형 전도성 부분(912)이 제 2 튜브형 전도성 부분(914) 내에 부분적으로 동심으로 배치된다는 점에서 종래의 공기 호스 신속 연결부의 것과 다르다. 제 1 전도성 부분(912)은 플 러그 팁(902)을 지지하기 위해 제 2 튜브형 전도성 부분의 일 단부를 지나 돌출한다. 호스(820,840,860) 중 하나의 호스의 일 단부에 호스의 각 전도체가 끼워맞춰질 때 이 호스의 각 전도체는 플러그 바디 전도성 부분(912,914) 중 각각에 전기적으로 연결된다.
호스의 일 단부에 있는 수 커넥터(900)는 압축기 출구와 맞물리는 도 34B에 도시된 타입의 암 커넥터(920)와 맞물릴 수 있다. 종래의 공기 호스 신속 연결부의 것과 같이 암 커넥터(920)는 내부에 나사산 형성된 단부(924)로부터 암 커넥터의 전체 길이를 따라 연장하는 중심 보어를 구비하는 소켓 바디(922)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 나사산 형성된 단부(924) 반대쪽 소켓 바디(922)의 일 단부 상에는 이 소켓 바디(922) 주위에 동심으로 연장하며 이 소켓 바디를 따라 제한된 미끄러짐을 위해 배열된 중공 원통형 슬리브(926)가 존재한다. 이 슬리브(926)는, 소켓 바디(922)의 외면과 슬리브(926)의 내면에 있는, 이들 사이에 환형 스프링 수용 공간을 제한하는, 쇼율더(930,932)들 사이에 장착된 스프링(928)에 의해 나사산 형성된 단부(924) 반대쪽 소켓 바디(22)의 단부 쪽으로 바이어스되어 있다. 종래의 공기 호스 신속 연결부에서와 같이 베어링 볼(934)이 소켓 바디 내부 쪽으로 테이퍼 져 있는 벽을 통해 개구(936)들 내에 소켓 바디 주위에 이격되어 있다. 그루브나 홈(938)는 볼(934) 바로 위 높이에 있는 내부면에서 슬리브 주위로 연장한다. 이 볼(934)은, 플러그 팁(902)에 가장 가까운 수 커넥터(900)의 보스(910)를 베어링 볼(934)을 지나 암 커넥터(920)의 보어 내로 더 이동하는 것을 차단할만큼 충분히 멀리 소켓 바디(922)의 내부로 돌출하고 있어, 이에 따라 나사산 형성된 단부(924) 쪽 아래로 슬리브(926)를 당겨 수 커넥터(900)의 보스(910)가 이 슬리브를 지나 이동하여 베어링 볼(934)과 슬리브 홈(938)가 정렬될 때, 베어링 볼(934)이 방사상 외부로 이동하는 것을 허용하게 된다. 수 커넥터의 플러그 팁(902)은 암 커넥터의 보어 내 수용 공간으로 들어가며 슬리브(926)는 나사산 형성된 단부(924) 반대쪽 소켓 바디(922)의 단부에 형성된 플랜지나 쇼율더(940)로 그 스프링 바이어스된 위치로 다시 해제된다. 스프링 바이어스된 슬리브(926)의 해제는 베어링 볼(934)을 방사상 내부로 압박하여 베어링 볼(934)이 슬리브(926) 내 홈(938)를 떠나 수 커넥터(900)의 볼 그루브(908) 내로 돌출하게 하며 이로 베어링 볼(934)을 지나 보스(910)의 빠짐을 방해하여 암 커넥터와 맞물리게 한다.
암 커넥터(920)는 제 2 세트의 베어링 볼(950)이 제 1 세트의 베어링 볼(934)보다 소켓 바디의 외주 주위에, 즉 나사산 형성된 단부(924) 반대쪽 측면에 이격되어 있는 제 2 세트의 테이퍼진 개구(952)에 제공된다는 점에서 종래의 것과 다르다. 제 2 홈(954)는 도 35에 도시된 바이어스된 위치에 슬리브를 갖는 제 2 세트의 베어링 볼(950) 바로 위에 위치하도록 제 1 홈(938) 위에 유사하게 이격된 슬리브 내부 벽에 제공된다. 수 커넥터(900)의 제 2 전도성 부분(914)이 약간 좁은 것은 참조 번호 956으로 도시되어 있다. 수 커넥터의 그루브(908)를 규정하는 보스(910,911)는 플러그 팁(902)에 가장 가까운 제 1 및 제 2 전도성 부분(912,914)의 단부들에 각각 형성된다. 제 2 전도성 부분(914)이 좁아지는 것(956)은 수 커넥터(900)의 나사산 형성된 단부(906)와 보스(911) 사이에 발생한다. 암 커넥터(920)에서 제 2 세트의 베어링 볼(950)은 슬리브(954) 내 제 2 홈와 협력하며 제 1 세트 의 베어링 볼(934)과 동일한 방식으로 수 커넥터(900)의 제 2 전도성 부분(914)이 좁아지는 것(956)은 수 커넥터(900)의 볼 그루브(908)와 슬리브(926) 내 제 1 홈(938)와 협력한다. 제 1 세트 및 제 2 세트의 베어링 볼은 이리하여 방사상 최내각 위치에 있을 때, 즉 스프링 바이어스 위치에서 나사산 형성된 단부(924)에 슬리브(926) 말단이 있을 때 암 커넥터(920)의 각 전도성 부분과 접촉한다.
제 1 세트와 제 2 세트의 금속 베어링 볼(934,950)은 수 커넥터(900)의 각 전도성 부분과 접촉하도록 소켓 바디 내부로 돌출하는 방사상 최내각 위치로 바이어스 될 때 암 커넥터(920)의 각 전도성 부분과 접촉한다. 이것은 예를 들어 도 36에 도시된 바와 같이 베어링 볼을 유지하는 각 세트의 개구에서 그 외부 주변에 대해 소켓 바디(922) 상에 코팅된 전도성 물질의 연속하는 밴드를 구비하며 전기적으로 절연성인 물질의 소켓 바디(922)를 형성함으로써 달성될 수 있다. 전도성 밴드는 절연성 소켓 바디(922)를 따라 그 분리 거리만큼 서로 전기적으로 절연되며 밴드는 선택 스위치(810)와 배터리 팩(806)에 전기적으로 연결된다. 그 외벽에서 소켓 바디(922)를 따라 연장하는 그루브(960,962)는 소켓 바디(922)를 따라 슬리브(926)를 미끄러지게 하거나 암 커넥터(920) 내에 수 커넥터(900)를 끼워맞추는 것에 간섭됨이 없이 소켓 바디의 외부를 따라 그루브 내에 소켓 바디를 코팅하거나 다른 전도성 물질이나 배선을 놓는 것을 허용한다. 전도성 코팅의 각 밴드는 소켓 바디(922)의 나머지로부터 외부로 돌출하여 이를 따라 슬리브(926)가 미끄러지는 것을 간섭하지 않도록 도 35A에서 밴드(966)를 위해 도시된 소켓 바디(22)의 외부 주변으로 약간 홈될 수 있다. 이 도면은 또한 볼이 바이어스 위치에서 슬리브에 의 해 코팅부에 고정되도록 개구의 경사 주변 벽을 코팅 물질이 커버하게 하여 전도성 베어링 볼(950)과 코팅 밴드(966) 사이의 연결이 어떻게 이루어지는지를 도시한다.
그루브(960,962)는 암 커넥터의 장착 단부 근처 선택 스위치(810)에 전기적으로 연결하기 위해 소켓 바디(922)의 내부에 나사산 형성된 단부(924) 쪽 전도성 밴드(964,966)로부터 각각 연장한다. 예를 들어, 밴드(964,966) 반대쪽 전도체 충전된 그루브(960,962)들을 연결하며 나사산 형성된 연결 단부(924)로부터 소켓 바디(922)를 따라 가장 가까이 이격되어 있는 연결 단부(960a,962a)는 배터리와 스위치로부터 인출하기 위해 솔더 연결 지점으로서 기능할 수 있으며 이에 따라 베어링 볼 세트(934,950)와 밴드(964,966)에 선택적으로 전기적으로 연결을 수립하며 하우징이나 부품이 전도성 물질로 만들어질 수 있는 경우 적절한 나사산 형성된 부품에 의해 나사산 형성된 단부에서 소켓 단부(922)에 연결된 압축기 하우징으로부터 전기적인 절연을 보장할 수 있다. 제 1 세트의 베어링 볼(934)을 연결하는 전도성 밴드(964)에는 단절된 부분이 있으며 이 단절된 부분을 따라 이 밴드를 지나 제 2 세트의 베어링 볼(950)의 밴드로 전도체의 연결을 허용한다.
수 커넥터(900)가 암 커넥터(920)와 맞물리면, 암 커넥터(920)의 전도성 베어링 볼 세트(934,950)와 수 커넥터(900)의 각 전도성 부분(912,914) 사이에 접촉은 호스(820,840 또는 860)의 전도체를 스위치에 연결한다. 호스의 대향하는 단부에는 공구의 전기 구동 시스템에 배선 연결된 전도성 부분을 구비하는 다른 수 커넥터(900)를 구비하는 전기 공구에 맞물릴 수 있으며 이 호스의 전도체에 배선 연결되는 다른 암 커넥터(920)가 존재한다. 스위치(810)가 전기 공구를 온으로 설정 하고 이 공구를 스위치나 트리거에 의해 동작시키면, 회로는 배터리(806)로부터 스위치(810)를 통해, 압축기에 있는 수/암 연결부를 통해, 호스를 통해 및 동작을 위해 전기 공구에 있는 수/암 연결부를 통해 닫혀진다.
대안적으로, 호스의 공구 단부에 있는 암 커넥터는 전도성 부분(912,914)이 전혀 배선 연결되어 있지 않아서 스위치(810)를 전기 공구를 온으로 설정하여도 전기가 흐르지 않는 개방 회로를 규정하도록 전기적으로 차단된 수 커넥터를 구비하는 공압 공구에 연결될 수 있다. 대안적으로, 공구에 있는 수 커넥터는 회로가 닫히지 않는 것을 보장하도록 비전도성 물질로 완전히 만들어질 수 있다. 이 스위치가 공압 공구를 온으로 설정하면, 배터리는 압력 스위치(808)에 연결되며, 이 압력 스위치(808)는 압축기의 매니폴드에서 검출된 압력이 미리 결정된 값 아래에 있으면 모터(804)를 동작시킬 수 있으며 이 모터(804)는 이에 따라 압축기를 동작시키며 압축기에 있는 수/암 연결부를 통해, 공기 호스를 통해, 호스의 공구 단부에 있는 수/암 연결부를 통해, 동작을 위해 공압 공구로 압축 공기를 공급할 수 있다.
또한 이 시스템은 예를 들어 회전을 위해 전기 전력을 사용하고 연타하기 위해 공압 전력을 사용하도록 적응된 해머 드릴과 사용하기 위해 전기/공압 전력 전달 호스의 공구 단부에 공기 흐름과 전기를 제공할 수 있도록 적응될 수 있는 것으로 생각된다. 휴대용 압축기 조립체 실시예와 같이, 본 시스템은 원하는 경우 외부 전력원을 사용하기 위한 어댑터로도 기능할 수 있는 배터리 충전기를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같은 본 발명에는 여러 변형들이 이루어질 수 있으며 본 발명의 많은 널리 다른 실시예들이 본 사상과 범위를 벗어남이 없고 청구범위 내에서 만들어질 수 있으므로, 본 명세서에 포함된 모든 사항은 예시를 위한 것일 뿐 제한하는 의미로 해석되어서는 아니되는 것으로 이해해야 할 것이다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 실린더 및 피스톤에 기초하여 왕복운동식 압축기 및 펌프 등에 이용가능하다.

Claims (76)

  1. 축에 대하여 종동 회동하도록 배열된 구동 샤프트를 구비하는 전기 모터(26);
    각각의 내부에 원통형 보어를 구비하며 상기 축으로부터 방사상으로 멀어지게 연장되고, 상기 축을 중심으로 공간을 둔 적어도 3개의 실린더 라이너를 포함하는 복수의 실린더 라이너(36)와;
    상기 구동 샤프트에 대해 편심되게 지지되는 중심바디(54)와, 상기 중심바디(54)에 각각 연결된 구동 단부(56)를 갖는 복수의 연결 로드(44)를 포함하는 구동 장치부와;
    각각이 상기 중심바디(54)와 대향하는 피스톤 단부(46)에서 각 연결 로드(44)에 연결되며 각 실린더 라이너(36)의 내부 벽에 밀착하는 복수의 피스톤(42)으로서, 상기 구동 장치부가 상기 구동 샤프트의 회전하에서 상기 중심바디에 의해 상기 구동 샤프트의 축으로부터 먼 상사점까지 상기 실린더들을 따라 외측을 향해 방사상으로 이동된 다음, 상기 구동 샤프트의 축에 가까운 하사점까지 상기 실린더들을 따라 내측을 향해 방사상으로 당겨지는 복수의 피스톤(42)과;
    각 실린더 라이너(36)와 연관되는 흡기 밸브로서, 상기 피스톤(42)이 하사점에 위치할 때 개방되며 상기 피스톤(42)이 상사점에 위치할 때 폐쇄되도록 구비된 흡기 밸브와;
    각 실린더 라이너와 연관되는 배기 밸브로서, 상기 실린더 라이너(36)를 통해 연장되는 적어도 하나의 배기 포트(76)와 상기 실린더 라이너(36)에 대해 원주 방향으로 배치된 탄성 밴드(78)를 포함하며, 상기 밴드(78)는 상사점 쪽으로 피스톤(42)이 이동하는 동안 배기 포트(76)를 통해 밴드(78)에 가해지는 유체 압력에 의해 각 실린더 라이너(36) 주위로 탄성적으로 신장가능한, 배기 밸브와;
    상기 축 주위로 연장되는 중공 내부 채널(246)을 구비하는 환형 매니폴드로서, 상기 실린더 라이너(36)에 연관되는 배기 밸브가 개방될 때 상기 중공 내부 채널(246) 안으로 상기 실린더 라이너(36)가 부분적으로 연장되어 상기 배기 밸브가 중공 내부 채널(246) 안에 위치함으로써, 매니폴드의 중공 내부 채널(246)이 각 실린더 라이너(36)의 원통형 보어와 연이어 통하는 환형 매니폴드를 포함하여 구성되며;
    상기 매니폴드는, 상기 전기 모터(26), 상기 복수의 실린더 라이너(36)와 상기 구동 장치부를 지지하는 고정식의 지지체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기(200).
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  12. 대향하는 제 1 단부(705)와 제 2 단부(707)를 구비하는 운반 핸들(704)과;
    상기 운반 핸들(704) 상에 지지되며 이 운반 핸들(704)을 따라 연장하는 구동 샤프트를 구비하는 모터와;
    상기 제 1 단부(705)에서 운반 핸들(704)에 의해 지지되며 구동 동작을 위해 모터의 구동 샤프트에 연결되는 압축기(702) 또는 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 압축기 조립체(700).
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  22. 크랭크 챔버가 형성되는 하우징과;
    축 둘레로 회전 구동을 하도록 구비된 샤프트와, 상기 크랭크 챔버 내에서 상기 축에 대해 편심되어서 샤프트 상에서 지지되는 크랭크 핀을 구비하는 크랭크 샤프트와;
    상기 크랭크 챔버로부터 외부쪽을 향해 상기 축 둘레로 방사상으로 연장하도록 배열된 복수의 실린더와;
    피스톤과 피스톤 로드 구조체로서,
    상기 샤프트가 회전하는 축에 대해 편심되는 상기 크랭크 핀의 작동범위를 정하는 편심 축의 둘레로 중심바디(502)와 크랭크 핀 간에 상대적인 회전이 가능하도록 크랭크 핀에 피봇가능하게 고정된 중심바디(502)와;
    구동 단부(56)와 피스톤 단부(46)를 갖는 복수의 연결 로드(512)로서, 구동 단부(56)에서 상기 중심바디(502)와 연결되는 제 1 연결부를 각각 구비하고, 제 1 연결부로부터 외측으로 연장하는 피스톤 단부(46)에 제 2 연결부를 각각 구비하며. 각 연결 로드(512)의 제 1 연결부는 상기 중심바디(502)에 대해 피봇이 가능한 복수의 연결 로드(512)와;
    각 연결 로드(512)의 제 2 연결부에 각각 연결되며 각 실린더의 내부 벽에 밀착하는 복수의 피스톤(514)으로서, 각 연결 로드(512)의 제 2 연결부를 통해 각 연결 로드(512)가 피스톤(514)에 대해 피봇 가능한, 복수의 피스톤(514)을 구비하는 피스톤 및 피스톤 로드 구조체와;
    각 실린더와 연관되며 실린더로 유체의 통과를 허용하며 샤프트의 회전 구동 동안 샤프트로부터 멀어지게 실린더를 따라 이동하는 동안 피스톤(514)에 의해 유체에 가해지는 압력에 따라 유체를 배출하도록 배열된 흡기 밸브 및 배기 밸브를 포함하여 구성되며,
    각 연결 로드(512)는 피스톤(514) 및 중심바디(502) 중 적어도 하나와 일체를 이루는 동시에 유연하게 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기(500).
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  48. 중공 실린더와;
    상기 중공 실린더의 내부 내에 배치되며 중공 실린더를 씰링하면서 중공 실린더를 따라 왕복 운동하는 피스톤(42)과;
    상기 피스톤(42)에 연결되며 중공 실린더를 따라 왕복운동을 구동하도록 동작하는 구동 장치부와;
    중공 실린더와 연관되는 흡기 밸브 및 배기 밸브로서, 중공 실린더 내로 유체를 통과하게 하며 구동 장치부로부터 먼 상사점쪽으로 피스톤이 이동하는 동안 피스톤(42)에 의해 유체에 가해지는 압력으로 유체를 배출하도록 동작하는 흡기 밸브 및 배기 밸브를 포함하여 구성되며,
    상기 흡기 밸브 및 배기 밸브 중 적어도 하나는,
    피스톤과 구동 장치부를 연결하는 개방 단부의 반대쪽에 위치하는 실린더의 말단 단부와, 실린더와 피스톤(42)의 씰링 맞물림부와의 사이의 중공 실린더 내의 공간과, 중공 실린더 외부의 유체 공급부를 연이어 통하게 하는 밸브 포트(250)와;
    밸브 포트(250)의 개구를 둘러싸는 표면에 고정되는 일측을 포함하는 고정 부분(268)과, 유연 부분에 의해 고정 부분(268)에 연결된 이동 부분(270)을 구비하며, 상기 이동 부분(270)은 유연 부분보다 더 강성인 플랩(258)을 포함하여 구성되며,
    상기 고정 부분(268)과 이동 부분(270) 사이에서 플랩(258)의 유연 부분은, 밸브 포트의 개구를 밀봉되게 커버하는 폐쇄 위치와, 상기 밸브 포트의 개구로부터 적어도 부분적으로 상승하여 이를 통해 유체의 흐름이 가능한 개방 위치 사이에 이동 부분(270)을 이동시키도록 중공 실린더 외부의 유체 공급부와 중공 실린더 내 공간 사이의 압력 차에 반응하여 휘어질 수 있는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기(200).
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  56. 공기 압축기(702)와 이 공기 압축기를 동작시키기 위해 이 공기 압축기에 연결된 전기 모터(804)를 구비하는 휴대가능한 공기 압축기 유닛(700)과;
    적어도 하나의 배터리를 구비하며 전기 모터(804)에 선택적으로 전력을 공급하기 위해 전기 모터(804)에 연결가능한 배터리 팩(706)과;
    전력 전달 조립체로서,
    상기 공기 압축기(702)에 연결되며 상기 공기 압축기(702)의 반대쪽에 위치한 공기 호스의 일 단부에 공압 공구 커넥터를 구비하는 공기 호스와;
    상기 배터리 팩(706)에 연결되며 공기 압축기(702)의 반대쪽에 위치하는 단부 쪽으로 공기 호스를 따라 연장하며, 배터리 팩(706)의 반대쪽에 위치하는 단부에서 전기 공구 커넥터를 구비하는 전기 전도체(864, 866)를 포함하여 구성되는 전력 전달 조립체와;
    상기 배터리 팩(706)의 반대쪽에 있는 전력 전달 조립체의 일단부와, 전력 전달 조립체에 인접한 휴대가능한 공기 압축기(702)가 공압 공구 또는 전기 공구에 연결가능한 것을 특징으로 하는 휴대가능한 공구 전력 공급 시스템.
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
  60. 삭제
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  62. 프레임과,
    상기 프레임에 챔버와, 적어도 하나의 실린더와, 구동 장치부가 유지되되,
    각 실린더 내에서 실린더를 씰링하며, 상기 실린더 내에서의 피스톤(42)의 왕복 운동을 하기 위해 상기 구동 장치부에 연결되어 압축 행정과 흡기 행정을 행하는 피스톤(42)과;
    상기 챔버와 유체 이동가능하게 연결된, 각 실린더와 연관된 흡기 밸브로서, 흡기 행정 동안 개방되어 상기 흡기 행정 동안 상기 챔버로부터 상기 실린더 내의 공간 내로 유체를 흐를 수 있게 동작가능한 흡기 밸브와;
    각 실린더와 연관되며, 압축 행정 동안 실린더 내 상기 공간으로부터 유체를 배출하기 위해 상기 압축 행정 동안 개방하도록 동작가능한 배기 밸브와;
    상기 프레임 상에서, 챔버와 유체 이동가능하게 연이어 통하도록 지지되는 팬(768)으로서, 챔버 내로 유체의 흐름이 유도될 때 통과하는 입구를 구비하며, 흡기 행정 동안 각 실린더에 유체를 공급하는 팬(768)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕복운동식 압축기(700).
  63. 삭제
  64. 삭제
  65. 삭제
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  67. 제 1 항에 있어서, 매니폴드에 의해 규정된 강성의 지지체(rigid support)에 의해 유지(carry on)되고, 전기 모터에 연결되어 전원을 공급하여 구동 샤프트축의 회전을 통해 실린더 라이너(36)들의 원통형 보어를 따라 피스톤(42)의 왕복 운동을 구동시키는 배리터식 전력 공급부를 포함하는 왕복운동식 압축기(200).
  68. 제 1 항 또는 제 67 항에 있어서, 매니폴드로부터 분리되고, 그 내부에 구동 샤프트 축에 편심되어 유지되는 중심바디(54)가 배치되는 크랭크 하우징을 더 포함하고, 상기 실린더 라이너(36)들이 상기 크랭크 하우징으로부터 매니폴드로 돌출해서 크랭크 하우징 둘레에 근접하는 왕복운동식 압축기(200).
  69. 삭제
  70. 제 1 항 또는 제 67 항에 있어서, 매니폴드로부터 분리되고, 그 안에 구동 샤프트 축에 편심되어 유지되도록 중심바디가 배치되는 크랭크 하우징을 더 포함하고, 상기 실린더 라이너들이 상기 크랭크 하우징으로부터 상기 매니폴드로 돌출해서 크랭크 하우징 둘레에 근접하는 왕복운동식 압축기.
  71. 삭제
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  76. 제 62 항에 있어서, 상기 팬(768)은 유체가 모터(771)를 지나면서 모터로부터(771)의 열이 분산하도록 유체를 안내하는 왕복운동식 압축기(700).
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