KR101853520B1 - 휴대가능한 가스 작동식 내연기관 장치 - Google Patents

휴대가능한 가스 작동식 내연기관 장치 Download PDF

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Abstract

가스 작동식 내연기관으로서, 이 가스 작동식 내연기관 내에서 액화 석유 가스 컨테이너에서 가압 액체 가스의 가스상으로부터 가스가 제공되고 액화 석유 가스 컨테이너가 내연기관에 전도성 열 전달 관계 및 내연기관에 대한 진동 수용 관계가 되도록 미리 선택된 각도로 내연기관에 인접하게 단단히 장착되고 이에 의해 액화 석유 가스 컨테이너 내의 액화 가스가 가열 및 진동되고 이의 유효 단면적이 이에 의해 증가된다. 내연기관으로 전달된 가스의 압력을 조절하는 액화 석유 가스 보틀로부터 가스를 수용하기 위해 압력 조절기가 제공되며, 하나 이상의 가요성 호스가 이를 통해 가스를 전달하기 위해 압력 조절기에 연결된다. 진동 및/또는 열 제한 부재는 주파수 및 진동의 진폭을 감소시키고 액화 석유 가스로 전달되는 열의 양을 제한하도록 통합될 수 있다.

Description

휴대가능한 가스 작동식 내연기관 장치 {PORTABLE GAS POWERED INTERNAL COMBUSTION ENGINE ARRANGEMENT}
관련 출원에 대한 참조
본 출원은 2010년 11월 19일에 출원된 동시 계류 중인 출원 제 12/927612호의 부분 연속 출원이고, 출원 제 12/927612호는 2009년 12월 24일에 출원된 동시 계류중인 출원 제 12/655121호의 부분 연속 출원이고, 출원 제 12/655121호는 2009년 6월 3일에 출원되고 현재 특허 7703430호인 출원 제 12/455407호의 부분 연속 출원이고, 출원 제 12/455407호는 2008년 8월 6일에 출원되고 현재 특허 7730868호인 출원 제 12/221869호의 연속 출원이고, 출원 제 12/221869호는 2008년 2월 6일에 출원되고 현재 특허 7424886호인 출원 제 11/702381호의 연속 출원이고 2009년 12월 24일에 출원된 동시 계류중인 출원 제 12/655144호의 부분 연속 출원이고, 출원 제 12/655144호는 2009년 6월 8일에 출원되고 현재 특허 7739996호인 출원 제 12/455790호의 연속 출원이고, 출원 제 12/455790호는 2008년 8월 6일에 출원되고 현재 특허 7730868호인 출원 제 12/221869호의 연속 출원이고, 출원 제 12/221869호는 2008년 2월 6일에 출원되고 현재 특허 7424886호인 출원 제 11/702381호의 연속 출원이다.
본 발명의 분야:
본 발명은 다양한 장치들을 구동하기 위해 이용될 수 있고 전력을 발생시키기 위한 비상 전원으로서 하나의 적용에서 활용될 수 있는 가스 작동식 내연기관에 관한 것이다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 "가스"는 압력 하에서 저장되는 액체 상의 유체로부터 방출되는 산물(product)로서 그리고 예를 들면 프로판, 컨테이너, 또는 부탄 등으로서 통상적으로 알려진 LPG: 액화 석유 가스(Liquefied Petroleum Gas)내에 함유된 것으로서 가스상(gas phase)의 유체를 지칭한다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 가스상, 액체 상(liquid phase) 및 유체는 기술적 의미로 사용된다. 즉, 유체는 컨테이너의 용적을 채울 수 있는 물질을 의미하는 것으로 규정되며, 이 컨테이너 내에 물질의 가스상 및 액체 상 모두가 들어 있으며 포함된다. "가솔린"은 본 명세서에서 자동차, 트럭 등의 엔진을 작동(power)시키기 위해 일반적으로 사용되는 액체 탄화수소 기재 연료를 규정하기 위해 여기서 사용된다.
휴대가능한 동력의 소스는 소망되는 다수의 적용이 있다. 이러한 적용은 재단기(hedge trimmer), 위드 커터(weed cutter), 스몰 체인(small chain), 왕복 또는 회전 톱 등을 포함하는 휴대가능한 원예 용구와 같은 다수의 회전 장치의 작동을 포함한다. 이 같은 장치의 사용자가 이동하는 동안, 이 장치가 사용된다. 이들 장치들은 에너지원으로서 가솔린을 이용하고 장비의 부분으로서 가솔린용 소형 탱크를 가지고 특별한 장치를 구동하기 위해 내연기관에 의해 구동된 회전 구동 샤프트를 통하여 회전 출력을 제공하는 소형 내연기관에 의해 종종 구동된다. 이와 같이, 상기 장치는 소형 가솔린 탱크를 주기적으로 리필(refill) 하기 위해 장치의 연속 동작을 위한 가솔린의 저장을 요구한다. 그러나, 가솔린의 저장은 가솔린이 저장될 수 있는 컨테이너의 타입, 가솔린이 저장될 수 있는 장소, 저장될 수 있는 양 및 가솔린이 저장될 수 있는 환경 상태에 따라 매우 제한된다.
휴대 가능한 동력의 소스의 다른 적용은 휴대가능하면서 일반적으로 이용 동안 정지되어 있는 장치의 분야이다. 장치의 이러한 분야는 비상 동력을 위해 활용되거나 다른 전기 에너지가 이용가능하지 않은 장소에서 전기 에너지를 제공하기 위한 휴대가능한 전기 발생기를 포함한다. 다수의 이러한 휴대가능한 전력 발생기는 내연기관에 의해 구동된다. 다양한 타입의 비상 차량으로 운반되는 이러한 더 큰 타입의 휴대가능한 전력 발생기는 가솔린 또는 디이젤 오일의 비교적 큰 저장 공급원을 구비한 가솔린 또는 디이젤 가동 엔진을 활용한다. 이 같은 장치는 물론 대형이고 움직이기 어려우며 한 명의 사람에 의해 용이하게 운반될 수 있고 장소마다 운반될 수 있는 용이하게 휴대가능한 장치에 적응되지 않는다.
그러나, 장소마다 한 명의 사람에 의해 이동되기에 충분히 작고 가벼우며 여전히 적당한 양의 전력을 제공하는 전력 발생기에 대한 요구가 있다. 이 작은 전력 발생기는 종종 작은 경량의 내연기관에 의해 구동된다. 이러한 종류의 작은 경량의 내연기관 구동식 전기 발생기에서, 집, 차고, 차량 또는 다른 장소에서 영구적으로 또는 일시적으로 이 같은 장치를 저장하고 또한 그 안에서 사용하기 위한 비교적 많은 양의 연료를 저장하는 것이 종종 바람직하다. 거주지에서의 정전 상황에서, 소형 전력 발생기는 라디오를 작동시키고, 셀폰 또는 다른 이 같은 장치를 재충전하고 요리를 위한 핫 플레이트를 작동시키고, 조명 또는 다른 소망 활동들을 위해 제공하도록 활용될 수 있다. 소형 내연기관 구동 전기 발생기의 다른 용도들은 캠프장에서, 임의의 다른 타입의 전력을 가지지 않는 보트 상에 있으며, 다른 목적이 있을 수 있다.
지금까지 이러한 소형 내연기관 구동 전기 발생기를 위해 제안되었던 내연기관은 단일 실린더, 2 사이클 엔진이었으며, 이 엔진에서 압축이 엔진의 크랭크케이스 내에 위치된 실린더 내에 있다.
이러한 필요한 것을 충족하기 위해 내연기관을 작동시키기 위한 연료가 엔진 작동 전기 발생기의 저장 위치에서 임의의 소망 양을 실제로 저장할 수 있는 상태 및 타입이 되는 것이 필요하다. LPG의 용도는 전기 발생기 또는 다른 엔진 구동 장치를 구동시키기 위해 활용되는 내연기관을 작동시키는 가솔린 또는 디이젤 대신 내연기관에서 활용될 수 있은 하나의 타입의 연료이다. LPG 컨테이너가 가압되어 컨테이너 안의 가스가 액체 상으로 변환되며, 이와 같이 액체 상에서 유체의 수직방향으로 최상 레벨 위의 가스상으로 일정한 양의 유체를 가진다.
이러한 소형 내연기관 구동 장치를 위한 동력을 제공하도록 제안된 하나의 타입의 LPG 저장 보틀은 이 보틀 내에 함유된 약 1 내지 2 파운드의 LPG를 갖고 있는 소형 컨테이너이다. 이러한 보틀은 지금까지 다양한 캠핑 적용에서 활용되었으며 널리 이용가능하다.
종래 기술 구성의 일부에서, LPG 컨테이너가 활용되었으며 LPG 컨테이너는 가스가 LPG 컨테이너 외부 구역으로 관통하여 유동하는 컨테이너 내의 일반적으로 90도로 굽혀진 공급 튜브 때문에 이로부터 가스를 공급하기 위해 컨테이너의 장 축선을 중심으로 한 특별한 회전 배향이 요구된다. 이 같은 구성은 이 같은 장치의 활용도를 제한한다.
이 같은 LPG 보틀의 하나의 매우 널리 알려진 브랜드는 콜맨 보틀(Coleman Bottle)로서 대중에게 일반적으로 알려진 소형 LPG 컨테이너이다. 콜맨 보틀은 직경이 약 3과 1/2 인치이고 축방향 길이가 약 7과 1/2 인치이며 약 1 내지 2 파운드의 LPG가 들어있다. 콜맨 보틀은 활용 장치 내로 나사 결합할 준비된 표준 나사결합식 어댑터가 구비되며 콜맨 보틀이 내측으로 나사 결합되는 장치에 대해 이의 장 축선을 중심으로 어떠한 바람직한 회전 배향도 가지지 않는다. 어댑터는 연결될 때 보틀로부터 가스의 유동을 허용하고 분리될 때 보틀로부터 가스의 유동을 방지하는 정합 분리 커플링 내로의 적절한 연결을 위한 내부 분리 커플링을 가진다. 콜맨 보틀에는 또한 과(over) 가압의 경우 안전을 위한 내장(built in) 압력 해제 밸브가 제공된다. 복수의 이 같은 보틀들이 일반적으로 존재하는 법률 및 규제 내에서 집, 차고 내에 저장될 수 있거나 차량 내로 운반될 수 있도록 콜맨 보틀은 제한된 양의 LPG를 포함하며 이에 따라 다수의 가솔린 또는 디이젤 오일 작동식 적용에서 사용하기 위한 대체물로서 콜맨 보틀을 매력적이게 한다. 그러나, 콜맨 보틀 내의 LPG로부터의 가스의 가스 유량은 가스가 발생되는 LPG의 비교적 작은 표면적 때문에 제한된다. 콜맨 보틀 내의 LPG로부터 요구되는 가스 유량이 너무 높은 경우, LPG는 동결될 것이며 이에 따라 LPG로부터 사용가능한 유량에서 가스의 발생이 효과적으로 종료될 것이다. 결론적으로, 다수의 장치에서 사용하기 위한 콜맨 보틀의 매력에도 불구하고, 콜맨 보틀의 사용은 일반적으로 매우 낮은 동력 요구 적용으로 제한되며 전기 발생기 또는 다른 휴대가능한 엔진 구동 장치를 구동하도록 활용되는 내연기관을 작동시키기 위한 에너지를 제공하는데 사용하기 위해 적응되지 않는다.
이에 따라, 용이하게 이용가능한 표준 콜맨 보틀이 소형 전기 발생기 또는 다른 소형의 휴대가능한 엔진 구동 장치를 구동하기에 충분한 동력이 요구되는 적용에서 활용되는 적절한 장치에 대한 요구가 오랫동안 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 장치의 다른 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되고 LPG가 비교적 작은 양의 LPG를 가지는 컨테이너 내에 있는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되고 LPG가 비교적 작은 양의 LPG를 가지는 컨테이너 내에 있으며 LPG 컨테이너가 그 축선을 중심으로 작동을 위한 임의의 소망 위치로 회전될 수 있고 작동을 위한 그 축선을 중심으로 특별한 회전 위치를 요구하지 않는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되고 LPG가 비교적 작은 양의 LPG를 가지는 컨테이너 내에 있으며 컨테이너 내의 LPG로부터의 비교적 크고 연속적인 유동의 가스가 얻어질 수 있는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되고 LPG가 비교적 작은 양의 LPG를 가지는 컨테이너 내에 있으며 컨테이너 내의 LPG로부터 비교적 크고 연속적인 가스의 유동이 얻어지는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 추가의 목적은 엔진이 LPG에 의해 작동되고 LPG가 비교적 작은 양의 LPG를 가지는 컨테이너 내에 있으며 내연기관에 대해 LPG 컨테이너의 장착이 컨테이너 내의 LPG로부터 비교적 크고 연속적인 가스 유동을 허용하는 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이의 구성요소들 사이의 진동 차이의 유해한 영향들을 최소화하거나 제거하게 될 개선된 휴대가능한 내연기관 구동 장치의 구성요소에 대한 장착 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 진동의 주파수를 약화시키고 및/또는 진동의 진폭을 감소시키고 및/또는 액화 석유 가스 보틀에 전달되는 열을 감소시키기 위한 진동 및/또는 열 제한 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 이러한 실시예를 설명하기 위해 전기 에너지 발생기일 수 있는 내연기관 구동 장치에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 성취된다. 내연기관은 비록 더 큰 타입의 엔진이 특별한 적용을 위해 소망된 대로 활용될 수 있지만 적절한 오일 분사, 단일 실린더 공기 또는 액체 냉각 엔진을 구비한 4 행정, 2 행정일 수 있다. 내연기관은 이의 작동을 시작하기 위해 관성 또는 풀(pull) 타입 시동기를 가질 수 있으며 이 같은 엔진은 용이하게 이용가능하다. 내연기관의 실린더는 크랭크케이스 내에 들어 있으며 실린더 내의 피스톤의 운동은 전기 발생기와 같이 구동되도록 장치에 연결되는 크랭크샤프트를 구동한다. 내연기관의 실린더 내의 가스-공기 혼합물의 연소는 엔진의 실린더 및 크랭크케이스를 가열하는 열을 생성한다. 더욱이, 엔진의 작동은 또한 엔진 및 이와 관련된 구조물 모두를 진동시킨다.
엔진은 기화기를 가지며 기화기 내에 가스가 공기와 혼합되어 실린더 내로 도입되는 폭발성 혼합물을 제공된다. 엔진에는 실린더 내의 가스-공기 혼합물의 연소를 시작하기 위한 스파크 플러그가 제공된다.
본 발명의 원리에 따라 장착판은 엔진의 크랭크케이스에 인접하고 크랭크케이스에 결합된다. 장착판은 크랭크로부터의 모든 열을 수용하고 엔진의 진동에 의해 진동된다.
기화기에 제공된 가스는 하나 또는 둘 이상의 콜맨 보틀의 콜맨 보틀 장치 내에 들어 있는 LPG로부터의 가스이다. 장치 내의 콜맨 보틀 타입의 LPG 컨테이너(콜맨 보틀로 지칭되든지 또는 임의의 다른 브랜드 이름 하에서 판매되든지)는 내연기관의 크랭크케이스에 연결된 장착판 상에 장착되어 수평선에 대해 바람직한 배향에서 이에 대한 열 전달 및 진동 전달 관계에 있다. 콜맨 보틀은 미국 디자인 특허 제 D295886호에서 예시된 구성일 수 있다. 더 작은 버젼의 콜맨 보틀은 약 14 내지 16 온스(ounce)의 액화 석유 가스를 담을 수 있다. 이 같은 크기의 LPG 컨테이너는 본 발명의 실시예들에서의 사용을 위해 바람직한 일반적인 타입이다. 바람직한 배향은 콜맨 보틀 LPG 컨테이너의 장 축선에 대해 14°내지 16°의 각도이며, 콜맨 보틀의 본 구성에 대해 15°가 바람직하다. 이러한 각도 배향은 가스 유동을 최대화하고 콜맨 보틀로부터의 액체 LPG의 유동을 방지하는 매우 특이하고 예상되지 않은 결과를 제공한다. 콜맨 보틀은 LPG가 보틀의 상부까지 채워지지 않고 보틀마다(from bottle to bottle) 미리 결정되고 일반적으로 균일한 가스 용적을 가지기 때문에, 수평선에 대한 콜맨 보틀의 선택된 각도 배향은 LPG의 표면적이 최대화되지만 콜맨 보틀의 아웃렛(outlet)이 LPG의 상부면 위로 수직하게 된다. 콜맨 보틀의 이 같은 배향은 가스상이 발생되는 LPG의 사용가능한 표면적을 최대화할 뿐만 아니라 이로부터 액체 상의 LPG의 유동을 방지한다. 수평선에 대한 바람직한 각도 배향은 액체 LPG로부터의 가스의 증발을 위한 특이하고 신규한 구성을 달성하도록 다른 적용에서 이용될 수 있는 다른 LPG 컨테이너를 위해 선택될 수 있다. 콜맨 보틀은 작동을 위해 이의 장 축선을 중심으로 특별한 회전 위치를 위해 임의의 요건이 없는 부가 장점을 가진다. 즉, 여기서 설명된 바와 같이 장착된 콜맨 보틀을 위해, 콜맨 보틀은 이의 축선을 중심으로 임의의 회전 위치에 있을 수 있으며 여전히 작동을 제공할 수 있다.
내연기관의 실린더 내에 발생된 열을 수용하고 내연기관의 실린더로부터의 진동을 수용하기 위해 이에 대한 열 전달 관계가 되도록 장착판 상에 콜맨 보틀의 위에서 설명된 장착이 특이하게 LPG로부터 가스의 더 많은 양의 연속 유동을 허용하여 더 큰 내연기관 및 요구 장치의 작동을 허용한다. 콜맨 보틀로 전달되는 열은 콜맨 보틀 안에 들어있는 LPG를 가열하여 LPG로부터의 가스의 증발을 증가시킨다. 이에 따라 LPG에 전달된 열은 비록 비교적 더 큰 양의 가스가 LPG로부터 증발되지만 액체 LPG의 온도를 빙점(freezing point) 위로 유지하는 경향이 있다. 엔진으로부터 콜맨 보틀로 및 이에 따른 콜맨 보틀 안의 LPG로의 열의 직접적인 전달은 이중 장점을 가진다: 상기 열은 LPG가 동결되는 것을 방지하고 이의 동작 동안 내연기관을 냉각하는데 도움이 된다. 엔진의 동작에 의해 콜맨 보틀의 진동의 전달은 또한 LPG를 교반하여 LPG의 유효 단면적을 증가시켜 심지어 콜맨 보틀로부터 가스의 더 큰 유동을 허용하고 교반은 또한 LPG가 동결되는 것을 방지하는데 도움이 된다.
내연기관은 실린더 내의 피스톤의 동작에 의해 구동되는 회전 크랭크샤프트를 가지며 크랭크샤프트는 작동될(power) 임의의 소망 장치에 연결된다. 본 발명의 원리를 설명하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예가 내연기관에 의해 구동되는 전기 발생기를 가지는 것으로서 여기서 설명되고 도시된다. 그러나, 다수의 다른 장치는 본 발명의 원리와 결합되는 구조에서 내연기관에 의해 구동될 수 있다. 전기 발생기는 내연기관에 의해 구동되고 전력을 제공한다. 전력은 교류일 수 있고 및/또는 또한 직류일 있다. 전기 작동 장치로의 리셉터클에서 플러그 인 연결을 허용하기 위한 적절한 리셉터클이 제공된다.
심지어 더 큰 가스 유동을 제공하기 위하여, 두 개 또는 세 개 이상의 콜맨 보틀이 내연기관에 장착될 수 있고 이로부터 단일 가스 유동 아웃렛을 제공하도록 서로 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 몇몇 적용에서, 다수의 아웃도어 캠핑 적용 등에서 일반적으로 사용되는 타입의 다른 가스 작동 장치를 활용하는 것이 바람직할 수 있다. 이 같은 가스 동작식 조명, 요리, 가열 및 유사 장치는 일반적으로 내장된 압력 또는 유동 조절기를 가진다. 개별 가스 유동 아웃렛 튜브는 콜맨 보틀로부터 제공될 수 있어 전기 발생기의 동작과 관계없이 또는 동시에 이러한 장치들의 부착 및 동작을 허용한다.
본 발명의 다른 적용에서, 가스 작동식 내연기관은 낙엽 청소용 송풍기, 에지 트리머, 잔디 깎는 기계(mower), 등과 같은 다양한 원예 도구와 같은 다양한 도구 뿐만 아니라 안전하고 휴대가능한 동력원이 요구되는 다른 장치를 작동시키기 위해 활용될 수 있다.
본 발명의 몇몇 적용에서, 내연기관의 동작 동안 액화 석유 가스 컨테이너가 노출되는 진동이 액화 석유 가스 컨테이너에 손상을 일으킬 수 있다는 것이 발견되었는데, 액화 석유 가스 컨테이너에 대해 액화 석유 가스 컨테이너에 압력 조절기 또는 시스템의 임의의 다른 구성요소에 연결하기 위해 강성 호스가 활용된다. 이의 출력부에서 호스 연결부 및/또는 액화 석유 가스 컨테이너에 대한 진동 유도 손상의 문제점을 극복하는 본 발명의 일 실시예에서, 액화 석유 가스 컨테이너로부터 시스템의 구성요소로 액화 석유 가스를 안내하기 위한 가요성 호스가 본 실시예에서 제공된다. 본 발명의 이러한 실시예의 하나의 변형예에서, 진동의 손상 영향을 최소화하도록 액화 석유 가스 컨테이너의 아웃렛 상의 커넥터에 연결되는 제 1 단부를 가지는 가요성 호스인 아웃렛 도관이 제공되며 아웃렛 도관 가요성 호스의 제 2 단부가 내연기관 상에 예를 들면 이의 기화기 상에 장착되는 압력 조절기에 연결될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예의 다른 변형예에서, 압력 조절기는 내연기관 상에 직접 장착되지 않는다. 실시예의 이러한 변형예에서, 가요성 호스일 수 있는 아웃렛 도관은 액화 석유 가스 컨테이너의 아웃렛 연결부 상의 커넥터와 압력 조절기 사이를 연결하고 전달 도관은 압력 조절기와 내연기관 사이를 연결된다. 이러한 실시예에서 압력 조절기는 "라인 장착(line mounted)" 된 것으로 고려되는데, 이는 압력 조절기가 소망하는 경우 단지 아웃렛 도관 및 전달 도관으로 연결될 수 있기 때문이다. 아웃렛 도관이 가요성 호스인 실시예에 대해, 전달 도관이 강성 튜브일 수 있다. 대안적으로, 아웃렛 도관이 강성 튜브인 경우, 전달 도관은 가요성 호스일 수 있다. 이러한 실시예의 다른 변형예에서, 아웃렛 도관 및 전달 도관 둘다 가요성 호스일 수 있다.
압력 조절기가 액화 석유 가스 컨테이너의 아웃렛 연결부에서 커넥터에 직접 연결되었던 경우, 단지 가요성 호스일 수 있는 전달 도관만이 압력 조절기와 내연기관 예를 들면 이의 기화기 사이로 연결된다.
본 발명의 원리에 따라, 액화 석유 가스 보틀 및 기화기, 또는 엔진 상의 다른 가스 입력부와 관련된 압력 조절기의 위치 상의 3개의 기본적 변화가 있다:
1. 압력 조절기는 액화 석유 가스 보틀의 아웃렛 연결부에 부착된 커넥터에 장착되거나 매우 단단히 결합되고;
2. 압력 조절기는 내연기관, 예를 들면 내연기관의 기화기에 장착되거나 매우 단단히 결합되고; 그리고
3. 압력 조절기는 내연기관과 액화 석유 가스 보틀 사이에 장착된 라인이다.
위에서 제시된 바와 같은 각각의 변화에 대한 압력 조절기와 내연기관 사이 및/또는 압력 조절기와 액화 석유 가스 보틀 사이에 가요성 호스의 이용의 선택은 전체 시스템의 특성 및 내연기관의 작동 동안 다양한 구성요소에서 생성된 변화에 의존한다.
본 발명의 원리의 소정의 다른 적용에서, 액화 석유 가스 보틀에 전달된 진동의 주파수 및/또는 진동의 크기가 커서 다양한 구성요소에 대한 손상의 위험이 있으며 및/또는 액화 석유 가스로 전달된 열의 양이 너무 많아서 장치의 동작에 불리한 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다. 동작 중 이와 같은 역효과를 회피하도록, 진동 특성을 제한하고 열 유동을 제한하기 위하여 상기 구조물내로 진동 및 열 제한 부재가 결합될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 실시예들은 첨부된 도면과 함께 취한 아래의 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 수 있으며, 여기서 동일한 도면부호들은 전체적으로 유사한 요소들을 인용하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 블록도이며;
도 2는 본 발명의 실시에서 유용한 콜맨 보틀의 어느정도 개략화된 단면도이며;
도 3은 본 발명의 실시에 유용하고 서로 연결된 3개의 개별 LPG 컨테이너를 가지는 LPG 장치의 개략도이며;
도 4는 LPG 컨테이너로의 내연기관의 장착을 보여주는 본 발명의 바람직한 실시예의 분해도이며;
도 4a는 대안적인 LPG 컨테이너 및 장착부의 분해도이며;
도 5는 본 발명의 원리에 따라 구조물 내에 설치된 본 발명의 LPG 보틀의 부분 단면도이며;
도 6은 엔진 구동식의 휴대가능한 비상 전력 발생기에 대한 본 발명의 바람직한 실시예의 정면도이며;
도 7은 도 6에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 좌측면도이며;
도 8은 도 6에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 우측면도이며;
도 9는 도 6에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 후면도이며;
도 10은 트리머(trimmer)에서 이용된 본 발명의 일 실시예를 도시하며;
도 11은 송풍기(blower)에서 이용된 본 발명의 일 실시예를 도시하며;
도 12는 본 발명의 다른 실시예의 블록도이며;
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 블록도이며;
도 14는 본 발명의 다른 실시예의 블록도이며;
도 15는 진동 및/또는 열 제한 부재와 결합하는 본 발명의 일 실시예를 예시하며;
도 16, 도 17 및 도 18은 진동 및/또는 열 제한 부재와 결합하는 본 발명의 다른 실시예를 예시하며;
도 19 및 도 20은 진동 및/또는 열 제한 부재의 다른 실시예를 예시하며;
도 21은 진동 및/또는 열 제한 부재와 결합하는 본 발명의 다른 실시예를 예시한다.
도 1는 실시예(10)에서 이용된 바람직한 LPG 컨테이너(12)의 어느 정도 개략화된 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 콜맨 보틀 또는 유사한 저장 컨테이너인, 도 2에 도시된 LPG 컨테이너(12)에서, "14"로 표시된 압력 하의 액화 가스 및 또한 액화 가스(14)로부터 기화된 가스상(16)이 있다. 상기 가스(16)는 "18"로 표시된 도관을 통하여 LPG 컨테이너(12)로부터 유동한다. LPG 컨테이너(12) 내의 가스(16)의 압력이 실시예(10)에서 사용하기 위해 소망되는 것보다 매우 더 크기 때문에, 도관(18)을 통한 가스 유동은 압력 조절기(20)로 지향된다. 압력 조절기(20)는 비록 더 높거나 더 낮은 가스 압력이 특별한 적용을 위해 소망되는 것으로서 활용될 수 있지만, 아래에서 설명되는 바와 같은 내연기관(22)을 위해 활용될 수 있는 압력들의 범위인 약 0.217 psi 내지 0.365 psi의 값으로 압력 조절기를 통하여 유동하는 가스(16)의 압력을 조절한다.
상기 가스(16)는 또한 도관(18)으로부터 도관(19)을 통하여 조명 장치, 요리 장치 등과 같은 보조 가스 작동식 장치(21)에 유동하기 위하여 지향될 수 있다. 이 같은 장치들은 널리 알려져 있으며 일반적으로 가스(16)의 유동 또는 압력을 장치(21)와 양립될 수 있는 값으로 조절하기 위하여 내장된 압력 조절기 또는 유동 제어부를 가진다.
압력 조절기(20)로부터 유동하는 가스(16)는 내연기관(22)의 부분인 기화기(24) 내로 전달 도관(23)을 통하여 지향된다. 기화기(24)는 "26"으로 표시된 공기 흡입부를 가진다. 기화기(24)는 가스(16)를 공기와 함께 혼합하고 이 혼합물을 널리 알려진 방식으로 내연기관(22)의 실린더(28)에 제공한다. 내연기관(22)은 회전하는 출력 샤프트(30)를 가진다. 실시예(10)에서 회전하는 출력 샤프트는 전기 발생기(32)를 구동한다. 전기 발생기(32)는 "34"로 표시된 전기 에너지를 제공하며 비록 더 큰 동력 발생기가 다른 적용에서 활용될 수 있지만 예를 들면 300 내지 1000 와트의 동력 범위에 있을 수 있다. 전기 에너지는 소망하는 경우 "36"으로 표시된 12 볼트의 DC 전류를 제공하기 위해 지향될 수 있거나 "40"으로 표시된 120 볼트 AC, 60 사이클로의 변환을 위해 인버터(38) 내로 지나갈 수 있다.
위에서 지적한 바와 같이, 비록 다른 적용에서 더 큰 엔진이 소망하는 대로 활용될 수 있지만 내연기관(22)은 적절한 오일 분사, 공기 또는 액체 냉각 엔진을 구비한 4 행정 또는 2 행정일 수 있다. 내연기관(22)의 동작 동안, 내연기관의 실린더 내에서의 가스(16) 및 공기 혼합물의 연소는 열을 발생시키고 또한 엔진(22)을 진동시킨다. 아래에서 더 자세하게 설명되는 바와 같이, 내연기관의 동작 동안 항상 발생하는 이러한 두 개의 인자들은 본 발명의 다양한 실시예들의 동작에서 특이하게 그리고 유용하게 활용된다.
도 2는 콜맨 보틀과 같은 전형적인 LPG 컨테이너(12)를 개략도로 예시한다. LPG 컨테이너(12)는 다양한 엔티티(entity)에 의해 제조된 타입일 수 있고 다양한 크기가 될 수 있다. 일반적으로, 이 같은 LPG 컨테이너에는 컨테이너의 압력이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 가스(16)의 벤팅을 허용하기 위하여 내장된 안전 압력 해제 밸브(42)가 제공된다. 실시예(10)에서 도 1에서 개략적으로 도시된 LPG 컨테이너(12)는 도관(18)과 같은 단일 아웃렛을 통하여 가스(16)를 방출하기 위해 서로 연결되는 복수의 개별 LPG 컨테이너로 이루어질 수 있다. 도 3은 단일 도관(18)을 통하여 가스(16)를 방출하도록 매니폴드(18')에 의해 서로 연결되는 3개의 LPG 컨테이너(12a, 12b 및 12c)를 개략적으로 보여준다.
도 4는 LPG 보틀(12) 및 내연기관(22)의 조립체의 분해도를 예시한다. 기화기(24)는 크랭크케이스(44) 상부의 실린더(28)의 측부 상에 장착된다. 출력 샤프트(30)를 구동하기 위하여 기화기(24)로부터 실린더(28) 내에 수용되는 가스/공기 혼합물을 점화하기 위해 요구되는 스파크가 제공되는 스파크 플러그(46)가 제공된다. 관성 또는 리코일(recoil) 타입 시동기(48)는 내연기관(22)의 동작을 시동하기 위해 제공된다.
정면판(50)은 볼트(52a, 52b, 52c 및 52d)에 의해 크랭크케이스(44) 상에 장착된다. 정면판(50)에는 LPG 탱크(12)의 출력 연결부(12')와 맞물리도록 구성되는 커넥터(56)가 제공된다. 장착 브래킷(58)은 내연기관(22)의 크랭크케이스(44)에 그리고 볼트(60a, 60b, 60c 및 60d)에 의해 정면판(50)에 단단히 연결되어 내연기관(22)에 대해 열 수용 및 진동 수용 관계가 된다.
장착 브래킷(58)은 오버 센터 패스너(over center fastener; 64)가 제공되는 스트랩(62)을 가지며 스트랩(62)은 오버 센터 패스너(64)가 폐쇄될 때 공동(66) 내의 정합 유지(snug retention)를 위해 그 안에 LPG 컨테이너(12)를 수용하도록 적용된다. 위에서 지적된 바와 같이, LPG 컨테이너(12)가 공동(66) 내에 장착될 때 정면판(50)의 커넥터(56)가 출력 연결부(12')와 맞물려서 도관(18 및/또는 19)을 통한 가스(16)의 유동을 허용한다.
LPG 컨테이너의 특별한 제조자에 의해 소망하는 크기 및 LPG 컨테이너 안에 저장되는 LPG의 양에 따라 LPG 컨테이너의 크기에서의 약간의 변화가 있을 수 있기 때문에, 도 4a는 도 4에서 도시된 바와 같은 실시예(10)에서 활용될 수 있는 LPG 컨테이너(12A)를 보여준다. 그 안에 공동(72)을 가지는 어댑터(70)가 제공되고 공동(72)의 벽(72')은 LPG 컨테이너(12A) 상에 정합 끼워 맞춤(snug fit)을 제공하도록 구성된다. 어댑터(70)의 외측 벽(74)은 실질적으로 LPG 탱크(12)의 외경과 동일한 직경이어서 장착 브래킷(58)의 공동(66) 내에 억지 끼워 맞춤(tight fit) 된다.
실시예(10)에서 출력 샤프트(30)는 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 전기 발생기(32)에 연결된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예와 관련하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 출력 샤프트(30)는 작동을 위해 구동 엔진을 요구하는 임의의 소망하는 타입의 장치에 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에서 LPG 탱크(12)의 장착을 예시한다. 도 5에서, 화살표(74)는 중력의 방향을 나타내고 라인(76)에 의해 표시된 바와 같은 수평 방향은 중력 방향(74)에 대해 수직하다.
널리 알려진 바와 같이, 액화 가스(14)로부터의 가스(16)의 증발의 잠열은 액화 가스(14)를 냉각시키는 경향이 있으며 너무 많은 가스(16)가 생성되는 경우, 액화 가스(14)는 고체 상태로 동결될 것이다. 또한, 상기 가스(16)는 액화 가스(14)의 표면(14')으로부터 증발된다. 따라서, 액화 가스(14)의 표면적을 최대화하는 경향이 있는 것이 바람직하여 최대 양의 가스(16)가 주어진 크기의 LPG 컨테이너로부터 제공될 수 있다. 그러나, 액화 가스(14)로부터 증발되는 가스(16)가 더 많을수록, 액화 가스(14)가 고체 상태로 동결되어 이에 따라 상당한 양의 가스(16)의 증발이 종료될 가능성이 더 커진다. 본 발명에서, 도 5에 도시된 바와 같이, LPG 컨테이너(12)는 수평선에 대해 각도(A)로 장착되고 각도(A)는 종래의 콜맨 보틀 LPG 컨테이너에 대해 약 12°내지 16°, 바람직하게는 15°의 각도가 되며 심지어 컨테이너(12)가 채워질 때조차 어떠한 액화 가스(14)도 도관(18)으로 유입되는 것을 방지하게 될 각도 범위로 제공된다는 것을 알 수 있었다. 장착판(58)은 바람직하게는 알루미늄과 같은 고열 전달 재료로 제조되어 최대 양의 열이 엔진(22)으로부터 장착 브래킷(58)을 통하여 LPG 컨테이너(12)의 벽으로 그리고 이에 따라 액화 가스(14)로 전도에 의해 전달되는데, 이는 내연기관(22) 상의 장착 브래킷(58)의 직접적인 강성 장착 때문이다. 따라서 엔진(22)으로부터 LPG 컨테이너(58)로 전달된 열은 잠열의 증발에 반작용하여 액화 가스(14)의 동결을 방지하는 경향이 있다. 또한, 내연기관(22)의 진동은 액화 가스(14)의 표면(14')을 교반하여 진동 없이 발생되는 것보다 표면적을 더 큰 양으로 증가시킨다. 이 같은 교반은 액화 가스(14)의 표면적(14')을 증가시키며 액화 가스(14)로의 열의 전도가 LPG의 주어진 크기 및 구성에 대해 액화 가스(14)로부터 발생될 수 있는 가스(16)의 양을 증가시키는 경향이 있다. 그러나, 콜맨 보틀과 상이한 구성의 LPG 컨테이너에 대해, 액화 가스(14)의 표면적을 최대화하지만 여전히 LPG 컨테이너가 채워질 때조차 도관(18) 내로 액체의 방출을 방지하기 위해 LPG 컨테이너의 상이한 각도 관계가 요구될 수 있다. 엔진(22)으로부터 장착 브래킷(50)으로의 전도성 열 전달의 이용은 또한 내연기관을 냉각시키는데 도움이 된다.
위에서 지적된 바와 같이, 실시예(10)에서, 내연기관(22)의 출력 샤프트(30)는 전기 발생기(32)에 연결된다. 도 6 내지 도 9는 소형이고 운반하기에 편리한 실시예(10)의 구성을 예시한다. 실시예(10)의 정면도인 도 6에 도시된 바와 같이, 명료성을 위해 부분적으로 절개된 케이스(80)가 있으며, 이 케이스 내에는 내연기관(22) 및 전기 발생기가 들어 있다. 리코일 시동기(44)에는 널리 알려진 방식으로 리코일 시동기의 작동을 위한 당김부(pull; 44')가 제공된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 부분적으로 절개되고 실시예(10)의 편리한 리프팅 및 운반을 위해 핸들(82)이 제공된다. 받침대(Feet; 84)가 임의의 소망하는 표면상에 실시예(10)의 지지를 위한 손잡이(82)의 바닥 부분(82') 상에 제공될 수 있다.
도 7에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 전기 발생기(32)에 의해 발생된 출력 전기 에너지는 이중 소켓(90)에서 120 볼트 DC 그리고 "92"로 표시된 바와 같은 두 개의 12 볼트 DC 아웃렛 모두로 제공된다.
도 10은 트리머(102)를 작동시키기 위해 활용되는 바와 같은 본 발명의 실시예(100)를 예시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, LPG 컨테이너(12)로부터 가스에 의해 작동되는 내연기관(22)이 제공되며 내연기관(22)은 트리머를 회전시키기 위해 출력 샤프트(30')를 회전시킨다. 이에 따라, 내연기관 및 LPG 컨테이너는 이 같은 적용에서 종종 활용되는 가솔린 작동식 엔진 및 가솔린 탱크를 대체한다.
도 11은 본 발명의 실시예(100)를 예시하며 이 실시예에는 LPG 컨테이너(12)로부터의 가스에 의해 작동되는 내연기관(22)이 낙엽 청소용 송풍기(114)를 제공하기 위해 팬(112)을 구동한다. 실시예(110)에서 내연기관(22) 및 LPG 보틀(12)은 이 같은 적용에서 종종 활용되는 가솔린 작동식 내연기관 및 가솔린 저장 탱크를 대체한다.
본 발명의 원리의 몇몇 적용에서, 긴 시간에 걸쳐 장치의 이용 및/또는 몇몇 엔진에 의해 발생된 과잉 진동 및/또는 내연기관과 LPG 보틀 사이의 상대적 운동이 액화 가스 저장 보틀과 내연기관 사이의 상대적 운동에 의한 액화 가스 저장 보틀에 대한 균열 또는 다른 손상을 일으킬 수 있다는 것을 알았다. 위에서 지적된 바와 같이, 도 4에 도시된 실시예(10)의 정면판(50)은 액화 석유 가스 탱크(12)의 출력 연결부(12')와 맞물리는 커넥터(56)를 가지는 정면판(50) 및 내연기관(22) 상에 단단히 장착된다.
상대적 운동 및 과잉 진동/장기간 사용에 의해 유발되는 LPG 보틀(12)에 대한 균열 또는 다른 손상을 제거하도록, 정면판(50) 상의 커넥터(56)에 대한 LPG 탱크(12)의 강성 장착이 제거될 수 있고 LPG 탱크(12)가 위에서 설명된 바와 같이 장착판(58) 상에 단단히 지지될 수 있다.
도 12는 이러한 장치의 실시예(140)의 블록도를 도시한다. 도 12에서 도시된 바와 같이, 위에서 설명된 LPG 보틀(12)과 동일할 수 있는 액화 가스 저장 보틀(112)이 있으며 위에서 설명된 커넥터(56)와 유사할 수 있는 커넥터(156)와 맞물리는 아웃렛 연결부(12')와 유사한 아웃렛 연결부(112')가 제공된다. 실시예(100)에서, 커넥터(156)는 아웃렛 연결부(112')에 단지 연결되며 임의의 다른 구조물에 장착되지 않는다. 아웃렛 도관(118)은 커넥터(156)에 연결되어 내연기관(122)에서 최종 사용을 위해 LPG 보틀(112)로부터 압력 조절기(120)로 가스의 유동을 지향시킨다. 실시예(140)에서, 압력 조절기(120)는 내연기관(122) 상에 장착된다.
아웃렛 도관(118)은 금속 플렉스 호스, 러버 호스, 플라스틱 보강 호스 또는 LPG 보틀(112')과 내연기관(122) 사이의 관련 운동으로부터 손상을 방지하게 될 다른 재료와 같은 가요성 호스이다.
전달 도관(123)은 압력 조절기(120)와 엔진(122) 사이에 연결되어 가스의 유동을 내연기관(122) 내로 지향되고 임의의 특별한 적용을 위해 소망된 바와 같이 강성 도관 또는 가요성 호스로 제조될 수 있다. 전달 도관(123)은 특별한 적용에 따라 강성 튜브 또는 가요성 호스일 수 있다. 가요성 전달 도관(123) 및/또는 아웃렛 도관(118)은 LPG 보틀(112)과 내연기관(122) 사이의 상대적 운동에 의한 손상을 방지한다.
실시예(140)의 변화예에서, 압력 조절기(120)는 LPG 보틀과 내연기관(122) 사이에 장착된 라인일 수 있다. 이 같은 장치에서 아웃렛 도관(118) 또는 전달 도관(123) 중 어느 하나, 또는 둘다는 가요성 호스일 수 있으며 다른 도관은 특별한 적용을 위해 선택될 수 있는 강성 튜브일 수 있다. 가요성 전달 도관(123) 및/또는 가요성 아웃렛 도관은 LPG 보틀(112)과 내연기관(122) 사이의 상대적 운동에 의한 손상을 방지한다.
도 13 상에서 블록도 형태로 도시된 본 발명의 다른 실시예(160)에서, LPG 보틀(112)은 커넥터(156)와 맞물리는 아웃렛 커넥터(112')를 가지며 압력 조절기(120)가 커넥터(156)에 연결되며 다른 구조물로 연결되지 않는다. 이러한 실시예(160)에서, 압력 조절기(120)와 내연기관(122) 사이의 전달 도관(123)은 위에서 설명된 가요성 도관(118)과 같은 가요성 도관이다. 가요성 전달 도관(123)은 LPG 보틀(112)과 내연기관(122) 사이의 상대적 운동에 의한 손상을 방지한다.
도 14에 도시된 본 발명의 다른 실시예(180)에서, 압력 조절기는 내연기관(122) 상에, 예를 들면 내연기관의 기화기 상에 장착되거나 이에 근접하게 결합되어, 압력 조절기(120)와 내연기관(122) 사이의 상대적 운동이 없지만 압력 조절기(120)는 액화 석유 가스 보틀(112)로부터 이격된다. 이러한 실시예에서, 아웃렛 도관(118)은 바람직하게는 가요성 호스이다. 가요성 아웃렛 도관(118)은 LPG 보틀(112)과 내연기관(122) 사이의 상대적 운동에 의한 손상을 방지한다.
위에서 지적된 바와 같이, 본 발명의 몇몇 적용에서 LPG 가스 보틀이 장착되는 엔진에 의해 유도된 진동이 본 발명의 구조물의 다양한 구성요소에 대한 손상을 유발하는 것을 알 수 있었다. 본 발명의 다른 적용에서 LPG 보틀에 가해지는 진동의 주파수 및/또는 진폭 및/또는 LPG 보틀에 전달되는 열이 과도하게 될 수 있어 비록 가요성 호스가 구성요소의 다양한 장치에 활용될 수 있거나 장치의 불일치한 동작을 유발할 수 있지만 다양한 부품들에 대한 손상을 유발하는 것을 알 수 있었다. 이 같은 과잉 진동 및/또는 열을 초래되는 요인은 특별한 내연기관 및 이의 설계 및 형상, 장치의 다양한 구성요소에 대한 장착 장치, 상기 장치가 활용되는 환경, 다양한 구성요소 및 이의 장착에서 활용되는 재료, 사용 동안 다양한 구성요소 상에 부과된 부하 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라, 내연기관에 대한 열 및 진동 수용 관계에서 LPG 보틀의 강성 장착은 진동 및/또는 열 제한 부재에 결합될 수 있어 LPG 보틀에 전달된 진동의 주파수 및/또는 LPG 보틀에 전달된 진동의 진폭 및/또는 내연기관으로부터 LPG 보틀에 전달된 열이 감소되거나 그렇지 않으면 잠재적 손상의 가능성이 감소될 범위로 제한된다. 이 같은 진동 및/또는 열 제한 부재가 원하는 경우 위에서 설명된 다양한 가요성 호스 장치를 활용할 수 있다.
지금부터 도 15를 참조하면 위에서 설명된 내연기관(22)과 유사할 수 있는 내연기관(22')에 대한 열 및 진동 수용 관계에서 단단히 장착된 LPG 보틀(13)을 제공하도록 위에서 설명된 장착 브래킷(58)과 유사할 수 있는 장착 브래킷(58')으로의 위에서 설명된 LPG 보틀(12)과 유사할 수 있는 LPG 보틀(13)의 강성 장착에서 진동 및/또는 열 제한 부재(202)를 결합하는 본 발명의 실시예(200)가 예시된다. 진동 및/또는 열 제한 부재(202)는 한 쌍의 공간 이격된 윙 부분(204 및 206)을 가진다. 윙 부분(204)은 제 1 단부(204a) 및 제 2 단부(204b)를 가진다. 윙 부분(206)은 제 1 단부(206a) 및 제 2 단부(206b)를 가진다. 중앙 부분(208)은 윙 부분(204 및 206)에 결합되고 이들 사이의 중간이다. 중앙 부분(208)은 윙 부분(204)의 제 1 단부(204a) 및 윙 부분(206)의 제 1 단부(206a)로부터 미리 선택된 제 1 거리로 화살표(210)에 의해 표시된 제 1 방향으로 이격되는 제 1 단부(208a)를 가진다. 중앙 부분(208)은 제 1 방향(210)에 대해 반대 방향에 있는 화살표(212)에 의해 표시된 제 2 방향으로 윙 부분(206)의 제 2 단부(206b) 및 윙 부분(204)의 제 2 단부(204b)로부터 미리 선택된 제 2 거리로 이격되는 제 2 단부(208b)를 가진다.
윙(wing) 부분(204)의 제 1 단부(204a)는 이를 통과하는 통공(204a')을 가지며 윙 부분(206)의 제 1 단부(206a)는 이를 통과하는 통공(206a')을 가지며 제 2 단부(208b)는 통공(208b')을 가지며 볼트(214)는 진동 및/또는 열 제한 부재(202)를 엔진(22')으로 연결하도록 통공(204a, 206a' 및 208b')을 통하여 연장하도록 활용된다.
중간 부재(208)의 제 2 단부(208b)는 이를 관통하여 연장하는 통공(208b')을 가지며 윙 부분(204)의 제 2 단부(204b)는 이를 관통하는 통공(204b')을 가지며 윙 부분(206)의 제 2 단부(206b)는 이를 관통하여 연장하는 통공(206b')을 가진다. 장착 브래킷(58')은 이를 관통하여 연장하는 통공(58'a, 58'b 및 58'c)을 가진다. 볼트 또는 리벳(216)은 통공(58'a, 58'b 및 58'c) 및 통공(204b', 206b' 및 208 a')을 통하여 연장하도록 활용되어 진동 및/또는 열 제한 부재(202)를 장착 브래킷(58')에 연결한다.
LPG 보틀(13)은 도 4에 도시된 바와 같이 장착 브래킷(58)으로 LPG 보틀(12)의 강성 장착과 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 장착 브래킷(58')에 단단히 장착될 수 있다.
진동 및/또는 열 제한 부재(202)는 스프링 강과 같은 탄성의 열 전달 재료로 제조될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 엔진(22')은 진동 및 열을 진동 및/또는 열 제한 부재(202)로 전달한다. 탄성 구조 및 장착 브래킷(58')으로의 진동 및/또는 열 제한 부재(202)의 장착 장치 때문에, LPG 보틀의 진동 진폭이 감소되고 장착 브래킷(58')으로의 진동 및/또는 열 제한 부재에 의해 전달된 진동 주파수가 감쇄된다. 또한, 진동 및/또는 열 제한 부재로부터 장착 브래킷(58') 및 이에 따른 장착 브래킷(58') 내에 단단히 장착되는 LPG 보틀(13)로의 제한된 전도성 열 전달 경로 때문에, 이렇게 전달되는 열의 양이 감소된다.
도 16은 엔진(22')으로부터 장착 브래킷(58')으로 그리고 이어서 장착 브래킷(58')에 단단히 장착되는 LPG 보틀(13)로 전달된 진동 주파수 및 진폭 및 열을 제한하도록 진동 및/또는 열 제한 부재(222)와 결합하는 본 발명의 일반적으로 지정된 다른 실시예(220)를 예시한다. 실시예(220)에서, 진동 및/또는 열 제한 부재(222)는 3개의 개별 장착 부분(224a, 224b 및 224c)으로 이루어지고 이 개별 장착 부분이 소망하는 경우 동일한 구성일 수 있거나 대안적으로 아래에서 설명된 바와 같이 상이한 구성일 수 있다. 도 17 및 도 18은 장착 부분(224a, 224b 및 224c)을 상세하게 예시한다. 도시된 바와 같이, 부분(224a, 224b 및 224c) 각각은 상부판(226) 및 공간 이격된 바닥판(228)을 가지며 이들 둘 다 강, 알루미늄 등과 같은 열 전달 재료로 제조된다. 탄성중합체 또는 고무 재료일 수 있는 원형 탄성 패드(230)는 상부판(226) 및 바닥판(228)에 본딩된다. 탄성 패드(230)는 탄성으로 변형가능하여 상부판(226) 및 바닥판이 패드(230)의 미리 선택된 탄성에 의해 결정된 제어된 속도로 서로를 향하거나 서로로부터 멀어지게 이동하는 것을 허용한다. 도 17 및 도 18 상에 도시된 바와 같이 금속과 같은 열 전달 코일(232)은 탄성 패드(230) 주위에 둘러싸여지고 그리고 상부판(226) 및 바닥판(228)과 접촉할 수 있어 열을 상부판(226)으로부터 바닥판(228)으로 전달한다. 열 전달 코일(232)은 명료성을 위해 도 16 및 도 17로부터 생략된다. 상부판(226)은 이를 관통하는 통공(234)을 가져서 볼트 또는 다른 패스너가 도 15에 도시되고 위에서 설명된 방식으로 장착 부분(224a, 224b 및 224c)을 내연기관(22')으로 연결하는 것을 허용한다. 유사하게, 바닥판(228)은 이를 관통하는 통공(236)을 가져서 도 15에 도시된 바와 같은 방식으로 장착 브래킷(58')으로 그리고 위에서 설명된 장착 브래킷(58') 내의 통공(240)으로의 연결을 허용한다. 탄성 중합체 패드(230)의 탄성 작용은 내연기관(22')으로부터 장착 브래킷(58)으로 전달된 진동을 감쇄한다. 진동의 이 같은 감쇄는 주파수를 감소시키고 위에서 설명된 바와 같은 장착 브래킷(58') 상에 단단히 장착되는 LPG 보틀(13)에 전달된 진동의 진폭을 감소시킨다. 제한된 크기의 코일(232)은 LPG 보틀(13)에 전달된 열을 감소시킨다.
도 19 및 도 20은 장착 부분(224a, 224b 및 224c)에 일반적으로 유사한 진동 및/또는 열 제한 부재(240)의 변형된 형태를 예시하며 상부판(226) 및 공간 이격된 바닥판(228) 및 위에서 설명된 원형 탄성 패드(230)와 같은 고무 또는 탄성 중합체 재료일 수 있는 상부판(226)과 바닥판(228) 사이에 정사각형 탄성 패드(242)를 가진다. 금속의 열 전달 코일(244)은 탄성 패드(242)에 매립되고 상부판(226)으로부터 바닥판(228)으로 열을 전달하도록 상부판(226) 및 바닥판(228)과 접촉한다.
도 21, 도 22, 도 23 및 도 24는 본 발명의 일반적으로 "250"으로 표시된 다른 실시예를 예시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 내연기관(22') 및 이에 대한 진동 및 열 수용 관계에서 내연기관(22') 상에 단단히 장착된 관형 프레임(252)이 있다. 일반적으로 위에서 설명된 장착 브래킷(58 및 58')과 유사한 장착 브래킷(58")은 "254a", "254b" 및 "254c"로 표시된 3개의 장소에서 프레임(252)에 연결된다. LPG 보틀(13)은 LPG 보틀로부터의 열 및 진동을 수용하기 위한 장착 브래킷(58")에 단단히 장착된다. 고무 또는 탄성중합체 재료일 수 있는 탄성 패드(256)는 장착 브래킷(58")과 프레임 사이에 있으며 주파수를 감소시키고 장착 브래킷(58")에 그리고 이에 따라 LPG 보틀에 전달되는 진동의 진폭을 줄이기 위해 장착 브래킷(58")에 전달되는 진동의 주파수를 감쇄한다.
도 22, 도 23, 및 도 24는 예를 들면 도 4와 관련하여 위에서 설명된 스트랩/스냅(60/62)과 유사한 오버 센터 스냅/스트랩(260)에 의해 관형 프레임(252)으로부터 장착 브래킷(58")으로 그리고 장착 브래킷(58")에 단단히 연결되는 LPG 보틀(13)로 진동 및 열의 전달을 허용하도록 관형 프레임(252)으로의 장착 브래킷(58")의 연결을 위한 진동 및/또는 열 제한 부재의 수 개의 상이한 실시예를 예시한다.
도 22에서 진동 및/또는 열 제한 부재 장치(261)가 도시된다.
상기 장치 위에 도시된 바와 같이, 장착 브래킷(58")을 통하여, 패드(256)를 통하여 연장하고, 프레임(252)으로부터 장착 브래킷(58")으로의 열의 전달을 허용하도록 관형 브래킷(58")의 내측 표면(252a)과 맞물리는 열 전달 금속 블라인드 "팝(pop)" 리벳(262)이 있다.
도 23에는 비교적 얇은 벽을 가지는 관형 프레임(252)의 상태를 위해 유용하게 활용할 수 있는 진동 및/또는 열 제한 부재 장치(263)가 도시된다. 상기 장치 위에 도시된 바와 같이, 관형 프레임(252) 내에 영구적으로 설치되는 열 전달 금속 나사식 삽입부(270)가 있다. 나사식 장착 스크류(272)는 장착 브래킷(58")을 통하여, 패드(256)를 통하여 연장하고 프레임(252)으로부터 장착 브래킷(58")에 열의 전달을 허용하기 위해 삽입부(270)가 나사식으로 맞물린다.
도 25에서 비교적 두꺼운 벽을 가지는 관형 프레임(252)의 상태에 대해 유용하게 활용될 수 있는 진동 및/또는 열 제한 부재 장치(256)를 보여준다. 상기 장치 위에 도시된 바와 같이, 관형 프레임(252)은 "274"로 표시된 바와 같이 나사결합된다. 장착 볼트(274)는 나사부(272)에서 관형 프레임과 나사식으로 결합하고 프레임(252)으로부터 장착 브래킷(58")으로 열의 전달을 허용하도록 장착 브래킷(58")을 통하여, 패드(256)를 통하여 연장한다.
실시예(200, 220 및 250) 각각에서, 도 21 상에서 "280"로 도시된 바와 같이, 가요성 배관은 예를 들면 도 12, 도 13 및 도 14에서 일반적으로 예시된 바와 같은 방식으로 장치의 다양한 구성요소를 연결하기 위해 활용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 의해 LPG 컨테이너 내의 액화 가스로부터 발생된 가스에 의해 구동된 편리하고 안전한 내연기관이 제공되며 액화 가스의 증발의 잠열에 의한 냉각을 극복하도록 내연기관으로부터 LPG로 직접 전도성 열 전달을 위해 내연기관이 LPG 컨테이너를 진동시켜 액화 가스의 유효 표면적을 증가시키는 것 둘다를 위해 내연기관에 단단히 연결된 LPG 컨테이너를 가짐으로써 LPG 컨테이너에서 LPG 내의 액화 가스로부터 취출될 가스의 양이 최대화된다. 액화 가스는 LPG 컨테이너의 다양한 형상 및 크기로 다수의 제조에 의해 패키징(package)되는 예를 들면 프로판, 부탄 등일 수 있다. 여기서 설명된 본 발명의 수 개의 바람직한 실시예들은 압력 조절기와 같은 다양한 구성요소를 액화 석유 가스 보틀에 및/또는 압력 조절기를 내연기관 및/또는 특별한 적용에 따라 LPG 보틀의 아웃렛으로 연결하기 위해 가요성 호스를 활용하여, 내연기관의 작동 또는 다른 요인에 의해 유발된 그 사이의 상대적 운동에 의해 구성요소에 대한 손상을 방지한다. 또한, 본 발명의 수 개의 다른 실시예에서 진동 및/또는 열 제한 부재는 장착 구조물 내로 통합될 수 있어 진동의 주파수를 감쇄하고 및/또는 진동의 진폭을 제한하고 및/또는 단단히 연결된 LPG 보틀에 전달되는 열의 양을 제한하다.
비록 본 발명의 특정 실시예가 다양한 도면을 참조하여 위에서 설명되지만, 이 같은 실시예가 단지 예로서 그리고 본 발명의 원리의 적용을 나타낼 수 있는 다수의 가능한 특정 실시예의 작은 개수만을 단지 예시하는 것이 이해되어야 한다. 본 발명과 관련되는 당업자에게 명백한 다양한 변화 및 수정은 첨부된 청구범위에서 추가로 한정된 바와 같은 본 발명의 사상, 범위 및 실시 내에 있는 것으로 간주된다. 따라서, 당업자는 위에서 논의된 실시예가 본 발명의 예시이지만 당업자는 여기에서 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것을 인정할 것이다. 위에서 논의된 것과 상이한 다수의 다른 물질 및 기술은 균등한 기능을 제공하도록 공개된 구조적 구성요소의 균등물로서 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 가스 작동식(powered) 내연기관 구동 장치로서,
    그 안에 액화 가스를 가지는 액화 가스 저장 보틀(bottle) 장치, 및 이를 통해 상기 액화 가스로부터 발생된 가스의 유동을 허용하는 아웃렛 연결부,
    이를 통한 가스의 유동을 허용하도록 상기 액화 가스 저장 보틀 장치의 상기 아웃렛 연결부에 연결되는 제 1 단부, 및 제 2 단부를 가지는 아웃렛 도관,
    동작 상태 및 비-동작 상태를 가지며 상기 동작 상태에서 출력 샤프트를 회전시키는 내연기관으로서, 상기 내연기관의 동작 상태시 열 및 진동이 발생하고, 상기 아웃렛 도관의 상기 제 2 단부는 상기 내연기관으로 가스를 전달하기 위해 상기 내연기관에 연결되는, 내연기관,
    상기 내연기관에 대해 열 및 진동 수용 관계로 상기 액화 가스 저장 보틀 장치를 단단히 장착하기 위한 액화 가스 저장 보틀 장착 장치,
    를 조합하여 포함하며,
    이에 의해 상기 열 및 진동은 상기 액화 가스 저장 보틀 장치 내에 저장된 상기 액화 가스를 교반 및 가열하며,
    상기 장착 장치는 진동의 진폭, 진동의 주파수 및 액화 가스 저장 보틀에 전달된 열의 양 중 하나 이상을 제어하기 위한 진동 및 열 제한 부재를 더 포함하며, 장착 브래킷을 더 포함하는데,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관 및 상기 장착 브래킷에 결합되고 상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷에 열 및 진동을 전달하고,
    상기 액화 가스 저장 보틀은 이로부터의 열 및 진동을 수용하기 위해 상기 장착 브래킷 상에 단단히 장착되며,
    상기 진동 및 열 제한 부재는:
    각각 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는, 한 쌍의 공간 이격된 탄성 열 전달 스프링 윙 부분,
    상기 공간 이격된 윙 부분들 사이에 결합되어 위치 설정되고 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 탄성 열 전달 스프링 중간 부재를 더 포함하며,
    상기 윙 부분의 상기 제 1 단부가 상기 내연기관에 연결되고 상기 윙 부분의 상기 제 2 단부가 상기 장착 브래킷에 연결되며,
    상기 중간 부재의 상기 제 1 단부는 상기 장착 브래킷에 결합되고 상기 중간 부재의 상기 제 2 단부는 상기 내연기관에 결합되며,
    이에 의해 상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 진동의 경우 상기 주파수를 감소시키고 상기 진동의 진폭을 감소시키고 상기 액화 가스 저장 보틀로의 열 유동을 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달된 진동의 주파수를 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달된 상기 진동의 진폭의 크기를 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달된 진동의 주파수를 감소시키고 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷에 전달된 진동의 진폭의 크기를 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달된 열의 양을 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달되는 진동의 주파수를 감소시키고 상기 내연기관으로부터 상기 장착 브래킷으로 전달된 진동의 진폭의 크기를 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 장착 브래킷은 공동을 형성하도록 이의 미리 선택된 곡률을 구비한 아치형 내측 표면을 가지며,
    상기 액화 가스 저장 보틀은 미리 선택된 직경을 가지는 원통형 외측 표면을 가지며 상기 액화 가스 저장 보틀의 상기 원통형 외측 표면은 실질적으로 상기 장착 브래킷의 상기 아치형 내측 표면의 상기 미리 선택된 곡률의 실질적으로 동일한 곡률을 가지며,
    상기 액화 가스 저장 보틀은 상기 장착 브래킷의 상기 공동 내에 단단하고 제거가능하게 장착되고 상기 액화 가스 저장 보틀을 위한 상기 액화 가스 저장 보틀의 상기 원통형 외측 표면과 전도성 열 전달 접촉하는 상기 장착 브래킷의 상기 아치형 내측 표면은 상기 액화 가스 저장 보틀 내에 저장된 상기 액화 가스를 교반 및 가열하기 위해 상기 장착 브래킷으로부터 열 및 진동을 수용하여 이로부터 가스상의 발생을 증가시키며, 상기 액화 가스 저장 보틀은 아웃렛 연결부를 가지는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액화 가스 저장 보틀의 상기 원통형 외측표면과 상기 장착 브래킷의 상기 아치형 내측 표면 사이의 상기 접촉이 상기 장착 브래킷의 상기 아치형 내측 표면의 외부 도처에서 실질적으로 연속적인,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    액화 가스 저장 보틀로부터 상기 가스상을 수용하기 위해 상기 액화 가스 저장 보틀의 상기 아웃렛 연결부로 연결되는 커넥터,
    상기 커넥터로부터 상기 가스상을 수용하기 위해 상기 커넥터에 연결되는 제 1 단부, 및 제 2 단부를 가지는 아웃렛 도관,
    가스상을 상기 내연기관으로 전달하기 위한 압력 조절기로서, 상기 아웃렛 도관의 상기 제 2 단부가 상기 압력 조절기에 가스상을 전달하기 위한 상기 압력 조절기에 연결되는, 압력 조절기를 더 포함하며,
    상기 아웃렛 도관은 가요성 호스를 포함하며,
    이에 의해 상기 내연기관은 상기 압력 조절기로부터 이의 동작을 위해 상기 가스상을 수용하고 상기 내연기관은 상기 내연기관 동작의 상태를 위해 상기 진동 및 열 제한 부재에 상기 열 및 진동을 전달하기 위해 상기 열 및 상기 진동을 발생시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 및 열 제한 부재는 복수의 장착 부분을 더 포함하며, 상기 장착 부분 각각은:
    상부판 및 공간 이격된 바닥판,
    상기 상부판과 상기 바닥판 사이에 위치설정되어 이에 결합되는 탄성 패드,
    상기 탄성 패드에 인접한 구역 내에서 그리고 상기 상부판 및 상기 바닥판에 열 전달 접촉되는 열 전달 코일을 가지며,
    각각의 상기 상부판은 상기 내연기관에 결합되고 각각의 상기 바닥판은 상기 장착 브래킷에 결합되고,
    이에 의해 상기 진동 및 열 제한 부재가 상기 진동의 경우 상기 주파수를 감소시키고 상기 진동의 진폭을 감소시키고 상기 액화 가스 저장 보틀로의 열 유동을 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열 전달 코일은 상기 탄성 패드의 외측 표면에 있는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 열 전달 코일은 상기 탄성 패드 내부에 매립되는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    내연기관에 대한 진동 및 열 수용 관계로 상기 내연기관에 단단히 결합되는 관형 프레임 부재를 더 포함하며,
    상기 장착 브래킷은 상기 관형 프레임에 상기 장착 브래킷을 연결하기 위해 3개 이상의 진동 및 열 제한 부재 장착 부분을 가지며,
    상기 장착 부분 각각은:
    상기 관형 프레임과 상기 장착 브래킷 사이의 탄성 패드,
    상기 장착 브래킷을 통하여 연장하고 상기 관형 프레임으로부터 상기 장착 브래킷으로 열을 전달하기 위해 상기 관형 프레임에 연결되는 열 전달 패스너를 포함하며,
    이에 의해 상기 진동 및 열 제한 부재는 상기 진동의 경우 상기 주파수를 감소시키고 상기 진동의 진폭을 감소시키고 상기 액화 가스 저장 보틀로의 열 유동을 감소시키는,
    가스 작동식 내연기관 구동 장치.
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