KR20070092075A

KR20070092075A - 휴대용 공기/기체 컴프레서

Info

Publication number: KR20070092075A
Application number: KR1020060063778A
Authority: KR
Inventors: 주니어 로버트 루 튜란
Original assignee: 주니어 로버트 루 튜란
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2007-09-12
Also published as: SG136019A1; AU2006202511A1; CN101033825A; TW200734545A; SG136018A1; US20070212236A1; JP2007239733A

Abstract

휴대용 공기/기체 컴프레서는 압축되거나 가압 된 공기/기체를 제조할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 컴프레서는 (천연 발생 대기 질소/산소비율 또는 정화된 질소 또는 이들 간의 다른 비율중 어느 하나에 속하는) 시동재료로 외부 공기를 이용하는 청결, 건조 압축된 공기/기체를 생성할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서는, 컴펙트하고, 경량이며 휴대가능하거나 기계적으로 복잡하지 않은 컴프레서가 제공된다.

컴프레서

Description

휴대용 공기/기체 컴프레서{PORTABLE AIR/GAS COMPRESSURE}

도 1은 본 발명에 의한 컴프레서의 일 실시예의 3차원의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 컴프레서의 실시예의 또다른 3차원의 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 컴프레서의 일실시예의 2차원의 도면.

도 4는 도 3에 도시된 컴프레서의 실시예의 2차원의 도면.

도 5는 프리 스탠팅 휴대용 케이싱에 수용되고 컴프레서에 의해 충만 될 분리 공기/기체 용기를 갖는 본 발명에 의한 컴프레서의 3차원의 사시도.

도 6은 프리 스탠딩한 휴대용 휠 된 카트(wheeled cart)에 수용된 도시된 본 발명에 의한 컴프레서의 일실시예의 3차원의 사시도.

도 7은 위에서 설명된 컴프레서와 관련하여 이용가능한 본 발명에 의한 여과 시스템의 일실시예의 2차원의 도면.

본 출원은 공동발명되었으며, 기체 컴프레서라는 제목의 미국 잠정 특허 출원 제 60/780,236호와, 공동 발명되었으며, 경량의 휴대용 공기/기체 전원장치를 이용하는 장치 및 방법이라는 제목의 미국특허 제6,932, 128호의 우선권의 이익을 주장한다(이들 특허는 참고로 본 명세서에 포함된다).

본 발명은 공기/기체를 압축할 수 있는 휴대용 공기/기체 컴프레서에 관한 것이다. 하나 이상의 실시예에서, 본 발명은 시동 재료로 (천연적으로 발생하는 외부 질산/산소 비율, 또는 정화된 질산 또는 이들 간의 대안적인 비율 중 어느 하나에 포함된)청결하고 건조한 압축공기/기체를 생성할 수 있는 컴프레서에 관한 것이다.

하나 이상의 부가적인 실시예에서, 본 발명은 컴펙트하고, 경량이며, 휴대 가능하며 및/또는 기계적으로 복잡하지 않은 컴프레서에 관한 것이다. 어느 실시예에서, 본 발명은 (유압 공구 시스템을 시동하기 위한)휴대용 유압 전원장치와 관련하여 이용할 수 있는 컴프레서에 관한 것이다.

현대에 기술 진보로 발전한 많은 건축 제조 기술에 응용하기 위해 수세기에 걸쳐 많은 형태의 공구가 개발되어오고 있다. 예를 들어, 건축산업과 같은 단일의 산업에 있어서, 여러 다른 공구 형태가 건축현장에서 이용될 수 있다. 특히, 이용되는 많은 형태의 공구는 목공품의 여러 신제품 및 부속 신제품으로 인해 증가해오 고 있고 현대적인 빌딩으로 지속적으로 개발되는 건축기술은 더욱 복잡해지고 있다.

공구의 현대적인 개량이 이루어지는 동안, 공구 동작을 자동화하기 위한 시도가 있었다. 이러한 자동화를 통해, 공구 동작 속도를 향상시키고 공구 오퍼레이터의 피로를 감소시키므로써 작업효율이 증대하였다. 이러한 자동화에 대한 노력은 컴프레서 구동 유압 공구와 전기 구동 공구의 개발이나 혁신에 집중되었다. 이와 관련하여, 자동화한 공구의 이용은 일반적이어서 전형적인 공사작업 현장에서 유압식 네일건(nail gun) 또는 전기 구동 드릴을 찾지 못한다는 곤경에 처해질 수 있다. 그럼에도 불과하고, 종래의 유압 또는 전기 구동 공구는 여러 단점 혹은 결점을 지니고 있다.

예를 들어, 호스를 경유해 컴프레서에 직접 연결되거나 파워코드를 통해 전기 출력 구에 직접 연결된 유압 또는 전기 구동 공구는 각각의 전원으로의 부착물로 인해 휴대성과 이동성이 제한을 받게 된다(예를들어, 휴대성은 호스 또는 코드의 길이로 인해 제한을 받고 또는 레더(ladder)를 운반하기 어렵거나 불안전하다). 더구나, 호스나 코드가 길면 길수록, 전체 무게가 커지며 이러한 호스 혹은 코드가 얽혀지거나 안전위험(예를 들어, 발에 걸려 넘어지는 위험)발생한 기회가 더 커진다. 밧데리 구동 공구가 이러한 결점 중 일부를 해결했을지라도, 밧데리 자체의 무게의 증가와 재충전해야 한다는 한계와 같은 문제점을 지니고 있다(예를 들어, 밧데리가 방전된 후, 밧데리가 재충전될 때까지 대기해야 한다든가 밧데리를 대체해야 한다).

본 발명자는 경량의 휴대용 공기/기체 전원을 이용한 장치와 방법이라는 제목의 미국특허 제6,932, 128호의 결점과 위에서 설명한 결점을 해결했다. 본 발명은 상기 특허에 기재된 장치와 방법을 더 향상시키려는 것이다.

위에서 설명한 유압 공구의 휴대성과 이동성과 관련된 위에서 설명한 문제외에, 유압 공기 파워를 제공하기 위해 종래의 공기 컴프레서의 이용의 공구의 신뢰는 또 다른 결점을 야기한다. 이와 관해서, 공지된 컴프레서는 일반적으로, 부피가 크며 무거우며 기타 관련 결점을 나타낸다. 특히, 공지된 공기 컴프레서는 많은 작업 환경(예를 들어, 공사현장에서의 천장)에서 안전하게 이용하기에는 너무나 크다. 더구나, 공지된 컴프레서는 잡음이 있고 기계적 구조가 복잡하고 유지 또는 제조하는데 비용이 많이 들고 또는 공기/기체를 임계치psi의 s까지 안전하게 가압할 수 없다. 기타 공지된 컴프레서 형태는 구동을 위해 화석연료를 이용하고 (윤할)을 위해 오일을 이용하고 또는 일회용 필터를 이용한다. 이에 관하여, 이러한 공기/기체 컴프레서는 많은 오염을 발생하고 한정된 천연자원을 이용하기 때문에 바람직하지 못하다.

따라서, 상기에서 언급한 결점을 해결할 수 있는 방법, 장치 및 시스템을 필요로 한다. 본 발명의 목적은 이러한 요구를 해결하는 것이다.

일반적으로, 본 발명은 컴펙트하고, 경량이며, 휴대가능하거나 기계적으로 복잡하지 않는 여과 및/또는 냉각 시스템을 가지거나 가지지 않는 컴프레서를 제공하는 것이다.

하나이상의 실시예에서, 본 발명은,

플라이휠에 동작가능하게 연결되어 상기 플라이휠을 회전할 수 있는 모터와;

펌프 설치 위치에서 플라이휠에 피벗가능하게 연결되어 있는 제 1단과, 상기 플레임부재에 피벗가능하게 연결되어 있는 제 2단을 지니며, 상기 플라이휠이 회전을 할때 선형적으로 동작하는 피스톤을 포함하는 선형 동작 펌프와;

상기 펌프 설치 위치에 반대의 상기 플라이휠 상의 위치에서 상기 플라이휠에 연결되어 상기 플라이휠이 회전할때, 모멘트를 상기 플라이휠에 제공하도록 위치한 균형추를 구비하며,

상기 선형 동작 펌프는 공기/기체를 받아들이는 공기/기체 펌프 입력과, 상기 피스톤이 선형적으로 동작할 때 상기 선형 동작 펌프에 의해 가압되는 공기/기체를 출력하는 펌프 출력을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프려셔를 포함한다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 본 발명은,

단일의 선형 작동 펌프를 이용하는 고압 공기/기체 컴프레서는

플라이 휠에 동작가능하게 연결되어 모터 동작 동안 상기 플라이휠을 회전하게 할수 있는 모터와;

펌프 설치 위치에서 상기 플라이휠에 피벗가능하게 연결된 제 1 단과, 프레임 부재에 피벗가능하게 연결된 제 2단을 가지며, 상기 플라이휠이 상기 모터 동작에 의해 회전할 때 공기/기체 압력실 내의 공기/기체를 압축하도록 선형적으로 동작하는 단일의 선형적으로 동작하는 펌프를 구비하며;

상기 선형적으로 동작하는 펌프는 초기 입력 압력에서 기체를 흡입하는 공기/기체 펌프 입력과, 상기 초기 입력 압력에 대해 증가한 압력에서 가스를 배출하는 공기/기체 펌프 출력을 포함하며;

상기 플라이휠과 모터 결합에 의해 동작되는 상기 단일의 선형 동작 펌프는 공기/기체를 적어도 500psi, 더 바람직하기로는 1500psi, 가장 바람직하기로는 3000psi의 압력으로 독자적으로 가압하게 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 고압공기/기체 컴프레서를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 피스톤의 푸쉬 스트로크 도안, 균형추는 푸쉬 스트로크의 완료를 돕고 피스톤의 풀 스트로크 동안, 균형추는 풀 스트로크의 완료를 실행하기 위해 저항을 부과한다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 플라이휠의 방향 이동 동안, 균형추의 위치와 배치에 의해 균형추가 피스톤의 푸쉬 스트로크와 풀 스트로크를 교대로 도와서 컴프레서 동작 중 플라이휠의 회전속도를 일정하게 한다.

실시예에서, 시스템에는 냉각제가 전송될 수 있는 냉각제 통로를 포함하여 동작 중 선형 동작 펌프를 온도 조절하는 선형 동작 펌프가 제공된다. 하나 이상의 실시예에서, 냉각제 유체 통로는 선형으로 팽창가능하고 수축가능한 피스톤 부근의 셸 하우징 내부에 위치한 유체 통로이다. 하나 이상의 바람직한 실시예에서, 시스템은 냉각제 유체 통로와 유체 연통하는 냉각제 저장소와, 냉각제 저장소로부터 그리고 냉각제 유체 통로를 통하여 냉각제를 전달하는 냉각제 펌프를 포함한다.

적어도 하나의 실시예에서, 본 발명의 목적은 공기/기체를 가압할 수 있는 컴펙트 하거나 경량이거나 휴대가능하고 기계적으로 복잡하지 않은 컴프레서를 제공하는 것이다. 이러한 컴프레서의 바람직한 실시예에서, 이러한 컴프레서는 적어도 500psi, 더 바람직하기로는 적어도 1500psi, 좀더 바람직하기로는 적어도 3000psi, 가장 바람직하기로는, 적어도 0내지 5000psi로부터 선택된 압력으로 공기 저장소를 충만할 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 이러한 컴프레서는 0내지10,000psi 이상로부터 선택된 압력으로 공기 저장소를 충만할 수 있다.

정의

유체: "유체"라는 용어는 명세서와 청구범위에 사용되어 있듯이, 해당 기술 및 특정 정의를 유지하려는 것이다. 이에 관하여, "유체"라는 용어는 유체 범위(액체에 부가한) 내에서 기체를 포함 함으로써, 유체 연통(또는 유체 연결)에서 설명한 성분은 어느 환경, 즉, 기체 유동 연통(또는 가스 유동 연결)상태이다.

공기/기체 : 명세서와 청구범위에서 사용되었듯이, "공기/기체"라는 용어는 독립적인 형상이나 용적이 없는 기체 상태에서의 유체로 정의한다. 제한이 없는 예로서, "공기/기체"라는 용어는 이 범위 내에서 대기, 정화된 대기, 정화된 니트로겐, 니트로겐과 산소와의 혼합물의 여러 비율 및 명세서에서 구체적으로 설명되지 않은 기체 상태에서의 다른 유체를 포함한다.

본 발명과 본 발명의 장점을 완전히 이해하기 위해, 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타내는 수반한 도면을 참조로 하면서 여러 예시적이고 제한되지 않은 실시예를 다음에서 설명할 것이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 휴대용 공기/기체 컴프레서가 컴프레서(101)로 도시되어 있다. 이에 관하여, 도시되어 있듯이, 컴프레서(101)는 (예를 들어, 외부 대기로부터)컴프레서 시스템에 입력된 공기를 압축하기 위해 피스톤 구동 펌프(113)를 동작시키는 모터(105)와 구동 어셈블리(107)을 수용하는 플레임(103)을 일반적으로 포함한다. 특히, 예시된 실시예에서, 동작시, 모터(105)는 소형 풀리(109)(예를 들어, 직경이 대략 2인치)를 구동한 다음, 구동 벨트(115)에 의해 풀리(109)에 연결된 플라이휠(111)(예를 들어, 직경이 대략 2인치)을 구동한다. 더구나, 도면에 도시되어 있듯이, 선형 작동 펌프(113)의 제 1 단은 종래의 피벗 형태 접속에 의해 프라이휠의 중심 또는 회전축으로부터의 선택된 거리에 위치된 플라이휠(111)의 수평면으로부터 연장한 축(117)에 연결된다(여기서, 10인치 직경 플라이휠을 이용하는 경우, 축(117)은 축/중심으로부터 대략 3.0인치에 위치한다). 선형 작동 펌프의 제 2 단에서는, 펌프(113)가 피벗 형태( 또는 로커 형태(rocker type)) 접속을 경유하여 마운트 부재(119)(예를들어, 프레임(103)에 이동하지 못하게 부착)에 연결되어 있다. 이와 같이 조립되어서, 플라이휠(111)이 (구동 어셈블리(107)에 동력을 전달하는 모터(105)의 동작에 의해)회전할 수 있게 구동됨에 따라, 펌프(113)의 피스톤(121)이 선형 푸쉬 스트로크(linear push stroke)와 선형 풀 스트로크(linear pull stroke)사이를 교번하게 되어 (도시되지 않은 펌프(113)의 압축실 내에 있는)공기를 가압한다. 특히,"풀스트로크(pull stroke)에서, 피스톤(121)은 공기가 펌프의 압축 중공(예를 들어, 공기/기체 입력 구(125)에 흡입되는) 펌프(113)의 셸 하우징(123)로부터 복귀한다. 이와는 달리, "푸쉬스트로크(push stroke)에서, 피스톤(121)은 셸 하우징(123)으로 구동하며, 이 하우징 위의 공기가 압축 중공에서 가압 된 후 (예를 들어, 여과 시스템에 대한 연속적인 투과를 위해) 공기/기체 출력(127)을 경유해 배출된다. 위에서 설명된 실시예가 펌프 "구동"으로 (풀라이힐(11)을 포함하는)균등하지 않은 크기의 한 쌍의 "풀리"주위에서 구동하는 구동벨트를 이용할지라도, (풀리의 크기 관계는 대략 1:5의 비율이어서, 완전 동작 속도에서 펌프(113)는 적절히 최적화한 파라미터, 분당 1350-1400 펌프에서 또는 그 이하에서, 바람직하기로는 분당 1380-1385 펌프 사이클에서 또는 그 이하에서)동작할 지라도, 펌프(113)가 다르게 또는 대안적으로 구동되는 대안적인 실시예가 고려된다. 이러한 하나의 의도된 실시예에서, 모터(105)는 분리 풀리 또는 구동 벨트를 이용하지 않고 플라이휠(111)을 직접 구동한다. 특히, 이러한 실시예는 구조가 더 간단하고 (잠재적인 기계적인 장점의 손실, 더 큰 로버스트 모터 또는 상이한 펌프 형태가 이용해야 하기 때문에)전체의 작업 부품의 수를 감소시킨다. 간단한 구조와 적은 기계적인 부품을 이용하는 유일하게 컴펙트하고 휴대가능한 컴프레서을 개발함과 아울러, 위에서 설명한 컴프레서 시스템의 여러 반복을 통한 꾸준한 실험을 통하여, 출원인은 특정위치 및 크기의 균형추(counterweight)을 이용하는 공지되지 않은 플라이휠의 하나이상의 구조적인 변경을 이용하여 특별히 장점이 있는 컴프레서 성능이 성취할 수 있다는 것을 발견하였다. 이에 대하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 균형추을 이용하는 플라이휠이 본 발명의 컴프레서에 이용했다.

특히, 도 3 및 도 4에서 매우 잘 알 수 있듯이, 바람직한 실시예에서, 가상선 또는 점으로 표시된) 균형추(129)가 몰딩, 주조, 머싱 또는 다른 종래의 공구 방법 또는 메카니즘)을 이용하여 플라이휠(111)에 일체가 된다( 대안적으로, 균형추(129)는 분지 제조된 부품으로 플라이휠(111)에 고정될 수 있다). 특히, 바람직한 실시예에서, 균형추(129)(즉, 예시되어 있듯이, 10.3 oz의 균형추, 또는 더 일반적으로는, 대략6과 16oz사이 또는 플라이휠 질량의 대략 10-20%사이의 크기의 균형추)가 펌프(113)의 플라이휠 마운트 위치에 정반대로, 다시말해 플라이휠의 회전축(a)의 다른 또는 대향 측상의 대향 샤프트(117)에 우치된다.

특히, 균형추(129)가 설명한것 처럼 위치되어, 플라이휠의 방향 회전에 의해 펌프(113)의 푸쉬 및 풀 스트로크가 실행됨에 따라, 균형추는 플라이휠사이의 펌프(113)에 의해 제공된 힘 또는 저항에 대한 카운터벨런스(counterbalance)를 제공한다. (달리 생각하면, 균형추(129)는 부분적으로 모멘트를 플라이휠에 더해져서 펌프(113)로의 피스톤(121)의 푸쉬 스트로크의 저항에 대해 회전을 촉진시킨다). 공기 압축과 관련된 저항이 작아짐으로써, 피스톤 스트로크가 상대적으로 방해를 받지 않는다. 결론적으로, 푸쉬 스트로크 기간과 비교하여, 플라이휠의 회전 속도가 증가하는 경향이 있다. 그럼에도 불과하고, 플라이휠의 회전 속도의 교호 변경은 바람직하지 못하고 부품 손모가 부품 손모와 기계적인 고장이 빠르게 되어 펌프의 빠른 동작속도를 제한한다(따라서, 컴프레서이 가압 능력을 제한다).

따라서, 푸쉬 스트로크 동안(예를 들어, 펌프(113)의 마운팅 위치에 대한) 도 3 및 도 4에 도시되어 있듯이, 균형추(129)를 위치시킴으로써, 균형추(129)는 중력이 플라이휠의 회전방향과 같는 방향인 방향(즉, 도면에 도시되어 있듯이, 시계방향)으로 균형추에 작용하도록 위치된다. 이 방법에서, 균형추상에 작용하는 중력은 푸쉬 스트로크의 완료를 도와서 발생할 수 있는 회전속도의 감소를 최소화하거나 제거한다. 반대로, 풀 스트로크 동안(이 스트로크의 끝이 도 4에 도시), 균형추(129)는 중력이 플라이휠의 회전방향에 반대인 방향으로 균형추에 작용하도록 위치되어 있다. 요약하면, 균형추(129)의 위치에 의해, 플라이휠(111)의 방향 이동 중, 균형추가 피스톤의 푸쉬 및 풀 스트로크를 교대로 돕고 저항하게 되어 컴프레서(101) 동작 동안 플라이휠(111)의 회전속도가 일치된다. 이러한 방식에서, 기계적인 신뢰성과 상한 제한 동작 속도에 관련된 위에서 언급한 결점은 실질적으로 제거되거나 최소한도 개선된다. 결과적으로, 위에서 설명한 컴프레서의 형태는 대략 5000psi 많큼 높은 엔드 프레스(end pressure)를 발생했다( 그리고 더 높은 압력, 예를 들어, 6000psi 이상, 가능한 10,000psi 이상은 또 다른 최적화 및/또는 실험을 통해 성취되는 것으로 기대된다.

본 명세서에서 설명되어 있듯이, 균형추(129)의 이용은 현저하고 중요한 장점을 컴프레서 성능 또는 동작에 제공할지라도, 유사한 장점이 성취되는 대안적인 실시예가 고려된다. 예를 들어, 플라이휠(111)에 균형추를 이용하는 대신, 종래의 플라이휠에 비교하여 무게가 증가한 플라이휠이 이용될 수 있다. 이러한 방식에서, 이론적으로는, 이 질량이 증가한 플라이휠이 공기/기체를 압축함에 따라, 질량이 증가한 플라이휠에 의해 성취되는 모멘트는 피스톤(121)의 저항을 실질적으로 극복한다. (더구나, 풀스트로크 동안의 저항의 부족은 질량이 증가한 플라이휠에 대해 비교적 충분하지 않아서 상당히 증가한 회전속도를 제공하지 못한다. 요약하면, 이러한 질량이 중간한 플라이휠은 풀 및 푸쉬 스트로크 동안 피스톤(121)의 저항 및 비저항으로 인해 속도의 충분하고 유해한 변경에 영향을 주지 않는다

상술한 장점 외에, 컴프레서(101)의 실시예는 건조 및/또는 클리닝 공기/기체용의 하나이상의 필터 형태를 포함하는 여과 시스템을 이용한다.(소위 분자체를 이용하는 실시예에서, 하나의 기체 분자를 서로 분리하는 것). 도 1 내지 도 4와 도 7을 특히 더 참조하면, 이러한 여과 시스템의 하나의 실시예가 설명되어 있다.

도 7에 상세히 도시되어 있듯이, 필터 시스템(135)은 건조 필터(137)와 합체 필터(139)의 결합으로 구성된 필터 기둥을 일반적으로 포함한다. 특히, 건조 필터(137)는 공기/기체 펌프 출력 라인(128)(즉 종래의 고압 튜브)에 연결된 밸브(144)를 경유하여 공기/기체 펌프 출력(127)과 유체 연통(즉, 기체 유동 연통)상태에 있다. 더구나, 합체 필터(139)는 건조 필터(137)와 직렬로 물리적으로 그리고 유체적(즉, 기체 유동 연통)으로 연결되어 있다. 다음, 합체 필터(139)는 공기/기체 출력 라인(141)의 일단에 물리적으로 그리고 유체적으로 연결되어 있고 이 공기/기체 출력라인의 타단에는 메니폴드(147)에 연결되어 있다.(이 메니폴드는 공기/기체 용기(3)에 연결되어 이를 채우고/가압하는 필 포트(fill port)(151)를 포함한다.

여과 시스템(135)의 예시적인 실시예에서, 전체 필터 시스템이 라인(128) 과 라인(141)에 대한 접속을 통해 그리고 (다음에 설명된) 바람직하기로는 선택적으로는 벤트 포트(vent port)를 경유하여 공기/가스 흐름을 허락한다. 따라서, 컴프레 서(101)가 가압 된 공기/기체를 형성하기 위해 동작할 때, 이러한 공기/기체가 일반적으로 전체 시스템 압력에서 냉각 필터(137)와 협체필터(139) 모두를 통해 흐른다. 이러한 방식에서, 응축(예를 들어, 물 응측) 및/또는 미립물질이 필터 시스템을 통해 흐른 공기/기체로부터 여과되어(깨끗하고 건조한 공기/기체를 얻는다). 공기/기체 용기를 채우는 동작의 예에 있어서, 용기(3)은 먼저 종래의 밸브 형태의 접속을 통해 필 포트(fill port)(151)에 먼저 연결된다. 다음, 컴프레서(101)는 (온/오프 스위치(131)의 동작에 의해)온(on)되고 공기/가스가 들어오고 상술했듯이, 컴프레서(101)의 시스템이 작동함에 따라 압축된다. 컴프레서(101)가 인입한 공기/기체를 압축 또는 가압함에 따라, 압축된 공기/기체는 공기/기체 유출구(127)을 통해 펌프(113)로부터 흐른다. 다음, 여과 시스템(135)을 이용하는 컴프레서의 실시예에서, 압축되거나 가압된 공기/기체는 압축된 공기/기체로부터 습기를 제거하는 건조 필터(137)를 통해 먼저 흐른 후, 어떤 형태의 입자를 제거하는 협체 필터를 통해 흐르게 된다.

매우 바람직한 실시예에서, 컴프레서(101)는 미리 선택된 가압 또는 충만 압력이 검출되는 경우 컴프레서(101)를 폐쇄하는 기능을 하는 자동 셔트 오프 스위치(shut-off switch)(도시하지 않음)를 부가적으로 포함한다. 자동 폐쇄 구성을 이용하는 실시예의 충만 동작 중에, 압축된 공기/기체가 용기(3)에 채워짐에 따라, 압력 게이지(143)(도 2에 도시)는 제공되고 있는 공기/기체의 압력을 감지하고, 도시되지 않은 압력 선택 스위치 또는 다이얼을 이용하는 컴프레서 오퍼레이터에 의해 미리선택된 바림직한 공기/기체 압력이 도달할 때, (스위치 릴레이에 의해)컴프 레서(101)를 오프(off)한다. 이 방법에서, 컴프레서(101)는 압력 게이지가 능동적으로 또는 지속적으로 감지할 필요 없이, 바람직한 충만 압력을 자동으로 제공할 수 있다(즉, 저장 및/또는 입자 공기/가스 저장 용기의 안정한계와 적합한다).

바람직한 실시예에서, 바람직한 충만 압력이 성취된 후, 컴프레서(101)는 바로 위에서 설명했듯이, 자동 또는 스위치(131)의 동작에 의해 수동으로 폐쇄된다. 그 후, 용기(3)를 충만 포트(151)로부터 분리하기 전에, (암나사 또는 유사한 기계적인 메카니즘에 의해 동작 되는) 벤트 포트(145)가 개방되고 잔류 가압된 공기/기체는 벤트 포트로부터 정화됨과 동시에, 냉각 필터와 협체 필터로 하여금 수집/여과된 응축 및 미립물질을 정화하게 한다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 압축 동작 중, 펌프(113)를 냉각하기 위해 냉각 시스템을 이용하면, 내부 펌프 부품의 마모비율의 감소에 의해 이론적으로 설명한 압축기와 같은 압축기의 성능을 향상시킨다. 도 1 내지 도 4의 바람직한 실시예에서 설명한 것과 같은 컴프레서의 임의적인 구성으로, 동작 중 펌프(113)를 냉각하는 냉각제 시스템(201)이 제공된다.

도 1 내지 도 4에서 예시되어 있듯이, 냉각제 시스템(201)은 (반냉각 형 액체와 같은) 종래의 합성물의 액체 또는 기체 냉각제를 저장하는 냉각제 저장소(205), 이 저장소로부터 그리고 냉각제 시스템을 통해 냉각제를 펌프하는 펌프(203)( 종래의 물 펌프) 및 복귀통로(213)에 의해 냉각제를 냉각제 저장소에 복귀시키기 전에 흡수된 열을 제거하는 라디에이터(215)를 포함한다.

특히, 컴프레서 동작 중, 시스템(201)의 동작에서, 냉각유체(기체)는 저장 소(205)로부터 펌프(203)의 내부를 통해 흡인된 후, 냉매 유입 라인(207)을 경우에 펌프(113)로 흐른다. 냉각제가 펌프(113)에 들어감에 따라, 냉각제는 기부 피스톤(121)이 길이(예를 들어, 피스톤(121)을 원주적으로 포위하는 도관)을 경유하여 셸 하우징(123) 내에서 순환함으로써, 펌프(113)의 동작 중 피스톤에 의해 발생된 열을 흡수/흡착한다. 펌프(113)의 내부 부품 내를 순환한 후, 냉각제는 냉매 유입 라인(211)을 경우하여(펌프(203)의 연속된 동작에 의해)펌프(113)로부터 탈출하거나 흐르게 되어 냉각제 (종래의 라이에이터 구조의)라이에이터(215)에 전달된다. 라디에이터(215)를 통과한 후, 냉각제에 의해 운반된 열은 (능동적으로 또는 수동적으로)실질적으로 제거되거나 감소 되는 경우, 냉각제는 (냉각 시스템을 통해 순환을 위해)냉각제 귀환 통로(213)를 경유해, 저장소(205)에 복귀한다. 동작중 펌프(113)를 냉각하는 대안적인 방법 및 메카니즘이 고려된다.

컴프레서(101)는 미국특허 제6,932,128에 설명된 것과 같은 휴대용 유압구동 시스템과 결합하여 이용될 때 특히 바람직하다고 할 수 있으나, 컴퓨레셔는 많는 다른 최종 용도로 세정, 건조된 압축된 공기/기체를 생산할 수 있다. 더구나, 설명된 컴프레서는 공지된 컴프레서에 대해 상당한 성능 향상을 나타낸다. 이에 대하여, 컴프레서(101)는 공지되지 않은 컴펙트하고 간단한 구성 설계를 가지면서 대형 공기/기체 공급 용기에 높은 공기/기체 압력을 채울 수 있다. 특히, 컴프레서(101)가 컴펙트하고 경량의 구조를 하기 때문에, 압축성능이 좋운 컴프레서를 독특하게 휴대할 수 있다.

더구나, 공지된 컴프레서에 대한 컴프레서(101)의 실시예는 구조 설계에서 매우 간단하다. 이와 관련하여, 바람직한 실시예에서, 컴프레서(101)는 유지보수를 최소화하고 수명을 연장하기 위해 단일의 구동 벨트(115)를 이용하고 오일의 변경 및 낭비를 요구하지 않고, 기체, 오일 또는 필터를 요구하지 않고 녹이나 품질저하에 민감한 부품도 사용하지 않는다. (대안적으로, 또는 바로 전에 설명된 개량과 결합한) 부가적인 실시예는 작동 잡음레벨이 적게(일반적으로 약 55dBA) 이하로 나타나고 실질적으로 정비가 필요없고 표준 전력/전기원(예를들어, 110볼트 전력)으로 동작하고 유독가스를 방출하지 않고/또는 (습기와 먼지 입자가 상술한 것을 이용함으로써 시스템으로부터 정화되기 때문에)자체 클리닝한다.

제한되지 않는 개개가 주어지는 경우, 많은 다른 특성, 개량 및 향상이 당업자는 이해할 것이다. 이러한 다른 특징, 개량 및 향상은 본 발명의 부분으로 간주된다. 본 발명의 범위는 다음 청구범위에 의해 결정된다.

Claims

공기/기체 컴프레서에 있어서,

플라이휠에 동작가능하게 연결되어 상기 플라이휠을 회전할 수 있는 모터와;

펌프 설치 위치에서 플라이휠에 피벗가능하게 연결되어 있는 제 1단과, 상기 플레임부재에 피벗가능하게 연결되어 있는 제 2단을 지니며, 상기 플라이휠이 회전을 할때 선형적으로 동작하는 피스톤을 포함하는 선형 동작 펌프와;

상기 펌프 설치 위치에 반대의 상기 플라이휠 상의 위치에서 상기 플라이휠에 연결되어 상기 플라이휠이 회전할 때, 모멘트를 상기 플라이휠에 제공하도록 위치한 균형추를 구비하며,

상기 선형 동작 펌프는 공기/기체를 받아들이는 공기/기체 펌프 입력과, 상기 피스톤이 선형적으로 동작할 때 상기 선형 동작 펌프에 의해 가압되는 공기/기체를 출력하는 펌프 출력을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프려셔.
제 1항에 있어서,

상기 컴프레서는 구동 휠가 구동 벨트를 더 포함하며, 상기 구동 벨트는 상기 구동 휠과 상기 플라이휠 주위에서 동작하며, 상기 모터는 상기 구동 휠에 연결되어 모터가 구동될 때, 구동휠이 회전하게 하며, 구동 휠이 회전될 때, 상기 구동휠은 상기 구동 벨트를 회전하게 하여 상기 플라이휠이 방향적으로 회전을 하게하여 상기 선형동작 펌프의 상기 피스톤의 푸쉬 스트로크와 풀스트로크를 교번하게 하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 2항에 있어서,

동작중, 상기 플라이휠은 푸쉬스트로크와 풀스트로크를 교번하게 하는 회전방향을 지니며, 상기 균형추가 상기 펌프 설치 위치 반대의 위치에서 상기 플라이휠에 연결되어, 상기 플라이휠이 상기 피스톤을 푸쉬 스트로크를 야기기 하도록 회전할 때, 상기 균형추는, 중력이 상기 플라이휠의 상기 회전방향과 같은 방향의 방향으로 상기 균형추에 작용하도록 위치하고 있으며;

상기 플라이휠이 상기 프스톤을 풀스트로크를 야기하도록 회전하는 경우, 상기 균형추는, 중력이 상기 플라이휠의 상기 회전방향에 반대인 방향으로 상기 균형추에 작용하도록 위치한 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 3항에 있어서,

상기 피스톤의 푸쉬 스트로크 동안, 상기 균형추는 상기 푸쉬 스트로크를 완료하는것을 도우며, 상기 피스톤의 풀 스트로크 동안, 상기 균형추는 상기 풀 스트로크를 완료하도록 저항을 부가하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 4항에 있어서,

상기 플라이휠의 방향 운동 동안, 균형추의 상기 위치와 배치에 의해 상기 피스

톤의 푸쉬 스트로크와 풀 스트로크를 교대로 돕고 저항하게 함으로써 컴프레서 동작 중 상기 플라이휠의 일정한 회전속도를 야기하게 하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 5항에 있어서,

선형 동작 펌프는 셸 하우징과 선형으로 연장가능하고 수축가능한 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤은 공기/기체 압축실을 가압하기 위해 선형적으로 병진이동이 가능한 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 6항에 있어서,

동작중 공기/기체 컴프레서를 온도 조절하기 위해 냉각제가 전달될 수 있는 냉각제 유체 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 7항에 있어서,

상기 냉각제 통로는 상기 피스톤의 주변 부근에 연장하여 펌프 동작중 상기 피스톤을 냉각하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 7항에 있어서,

상기 냉각제 통로는 상기 셸 하우징 내부에 위치하고 상기 선형으로 연장가능하고 수축 가능한 피스톤 부근에 위치하여 동작 중 상기 펌프를 냉각하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 9항에 있어서,

상기 공기/기체 펌프 출력은 하나 이상의 필터에 선택적으로 연결 및 분리가능하게 된 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 10항에 있어서,

상기 하나 이상의 필터는 건조 필터, 협체 필터, 이산화 탄소 필터 및 분자체로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 9항에 있어서,

상기 공기/기체 펌프 출력과 유체 연통하는 기밀 되게 밀봉된 건조 필터와;

상기 공기/기체 펌프 출력과 유체연통하고 상기 건조 필터와 유체 연통하는 기밀적으로 밀봉된 협체 필터와;

공기/기체 용기에 연결되어 가압 된 공기/기체에 연결하기 위해 공기/기체 컴프레서에 유체 연통하는 메니폴드와 유체 연통하는 공기/기체 필터 시스템 출력과;

공기/기체 용기 필 압력을 검출할 수 있는 상기 메니폴드와 연통하는 압력 게이지와;

공기/개체 용기를 채우기 위해 컴프레서 오퍼레이터를 하여금 바람직한 종단 충만 압력(end fill pressure)을 선택하게 하는 압력 선택기 메카니즘과;

컴프레서 차단 스위치를 구비하는 여과 시스템을 더 포함하며;

컴프레서 작동중, 상기 압력 게이지가 상기 선택기 메카니즘으로 미리 선택된 미리 선택된 바람직한 종단 충만 압력과 거의 같은 공기/기체 충만 압력을 검출할 때, 상기 컴프레서 차단 스위치는 컴프레서 동작을 차단하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
상기 여과 시스템으로부터 과도한 가압 공기/기체를 배출하도록 선택적으로 개방가능한 벤트 포트를 더 포함하며, 상기 벤트 구멍은 상기 기밀적으로 시일하는 냉각 필터와 상기 기밀적으로 시일된 협체 필터와 유체연통하며;

상기 벤트 포트는 상기 여과 시스템으로부터 과도한 가압 공기/기체를 배출하도록 동작할때, 상기 과도한 가압 공기/기체는 상기 벤트 포트로부터 정화되고 상기 기밀적으로 밀봉된 건조 필터와 상기 기밀적으로 밀봉된 협체 필터로 하여금 수집되어 여과된 응축 및 미립자를 정화하게 하는 것을 특징으로 하는 공기/기체 컴프레서.
제 13항에 있어서,

상기 기밀적으로 밀봉된 건조 필터는 상기 공기/기체 펌프 출력에 물리적으로 연결되고, 상기 기밀적으로 밀봉된 협체 필터는 상기 기밀적으로 밀봉된 건조 필터와 상기 공기/기체 필터 시스템 출력 사이에 직렬로 연결된 것을 특징으로 하 는 공기/기체 컴프레서.
단일의 선형 작동 펌프를 이용하는 고압 공기/기체 컴프레서는

플라이 휠에 동작가능하게 연결되어 모터 동작 동안 상기 플라이휠을 회전하게 할수 있는 모터와;

펌프 설치 위치에서 상기 플라이휠에 피벗가능하게 연결된 제 1 단과 프레임 부재에 피벗가능하게 연결된 제 2단을 가지며, 상기 플라이휠이 상기 모터 동작에 의해 회전 할 때 공기/기체 압력실 내의 공기/기체를 압축하도록 선형적으로 동작하는 단일의 선형적으로 동작하는 펌프를 구비하며;

상기 선형적으로 동작하는 펌프는 초기 입력 압력에서 기체를 흡입하는 공기/기체 펌프 입력과, 상기 초기 입력 압력에 대해 증가한 압력에서 가스를 배출하는 공기/기체 펌프 출력을 포함하며;

상기 플라이휠과 모터 결합에 의해 동작 되는 상기 단일의 선형 동작 펌프는 공기/기체를 적어도 3000psi의 압력으로 독자적으로 가압하게 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 고압공기/기체 컴프레서.
제 15항에 있어서,

구동휠과 구동 벨트를 더 포함하며; 상기 구동 벨트는 상기 구동 휠과 상기 플라이휠주위에서 동작하며; 상기 모터는 구동휠에 연결되어 상기 모터가 구동할 때, 상기 구동 휠은 회전하게 되며; 상기 구동휠이 동작할 때, 구동 휠은 상기 구 동 벨트를 구동하여 상기 플라이휠이 방향적으로 회전하여 상기 선형 동작 펌프의 상기 피스톤의 푸쉬 스트로크와 풀 스토로크을 교번하게 하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 16항에 있어서,

동작 중, 상기 플라이휠은 상기 피스톤의 푸쉬 스트로크와 풀스트로크의 교번을 야기하는 회전방향을 가지며, 상기 균형추는 상기 펌프 설치외치에 반대인 위치에서 상기 플라이휠에 연결되어, 상기 플라이휠이 상기 피스톤을 푸쉬 스트로크를 야기하도록 회전할 때, 상기 균형추는, 중력이 상기 플라이휠의 상기 회전방향과 같은 방향에 있는 방향으로 상기 균형추에 작용하도록 위치하고 있으며;

상기 플라이휠이 상기 피스톤을 풀 스트로크를 야기하도록 회전할 때, 상기 균형추는, 중력이 상기 플라이휠의 상기 회전방향과 반대인 방향으로 상기 균형추에 작동하도록 위치한 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 17항에 있어서,

상기 피스톤의 푸쉬 스트로크 동안, 상기 균형추는 상기 푸쉬 스트로크의 완료를 도우며, 상기 피스톤의 풀 스트로크 동안, 균형추는 상기 풀 스트로크의 완료를 실행하기 위해 저항을 부가하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 18항에 있어서,

상기 플라이휠의 방향 이동 중에, 균형추의 위치와 배치에 의해 상기 플라이휠이 상기 피스톤의 푸쉬 스트로크와 풀 스트로크를 교대로 돕고 저항하여 압축기 동작 중 상기 플라이휠의 회전속도를 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 19항에 있어서,

상기 선형 동작 펌프는 셸 하우징과 선형으로 연장하고 수축가능한 피스톤을 포함하며, 상기 피스톤은 선형적으로 병진운동하여 공기/기체 압축실의 공기/기체를 가압하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 20항에 있어서,

동작 중 상기 공기/기체 컴프레서를 온도 조절하기 위해 냉각제가 전달될 수 있는 냉각제 유체 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 21항에 있어서,

상기 냉각제 통로는 상기 피스톤의 주변 부근에 연장하여 펌프 동작 중 상기 피스톤을 냉각하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기페 컴프레서.
제 21항에 있어서,

냉각제 유체 통로는 상기 셸 하우징 내부에 위치하고 그리고 상기 선형으로 연장가능하고 회수 가능한 피스톤에 인접하여 동작 중 상기 펌프를 냉각하는 유체 통로인 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 23항에 있어서,

상기 공기/기체 펌프 출력은 하나 이상의 필터에 선택적으로 연결 및 분리가능한 것을 특징으로 하는 고압 공기/가스 컴프레서.
제 24항에 있어서,

상기 하나 이상의 필터는 냉각 필터, 협체 필터, 이산화탄소 필터 및 분자체로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고압 공기/가스 컴프레서.
제 23항에 있어서,

상기 공기/기체 펌프 출력과 유체 연통하는 기밀적으로 밀봉된 건조 필터와;

상기 공기/기체 펌프 출력과 유체 연통하는 기밀적으로 밀봉된 협체 필터와;

공기/기체에 연결되어 가압된 공기/기체를 저장하기 위해 공기/기체 컴프레서 출력에 유체적으로 연결된 메니폴드와 유체 연통하는 공기/기체 여과 시스템 출력과;

상기 메니폴드와 연통하며 공기/기체 용기 충만 압력을 검출할 수 있는 압력게이지와;

컴프레서 오퍼레이터로 하여금 바람직한 최종 충만 압력을 미리 선택하여 공기/기체 용기를 충만하기 위한 압력 선택기 메카니즘과;

컴프레서 차단 스위치를 구비하며,

컴프레서 동작 중, 상기 압력 게이지가 상기 압력 선택기 메카니즘으로 미리 선택된 미리 선택된 바람직한 최종 충만 압력과 거의 같은 공기/기체 충만 압력을 검출할 때, 상기 컴프레서 차단 스위치는 컴프레서 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 26항에 있어서,

상기 여과 시스템으로부터 초과한 가압 공기/기체를 배출하도록 선택적으로 동작하는 벤트 포트를 더 포함하며, 상기 벤트 포트는 기밀적으로 밀봉된 건조 필터와 상기 기밀적으로 밀봉된 협체 필터와 유체 연통하며;

상기 벤트 포트는 상기 여과 시스템으로터 과도한 가압 공기/기체를 배출하도록 동작하며, 상기 과도한 가압 된 공기/기체는 상기 벤트 포트로부터 정화하여 상기 기밀적으로 시일 된 건조 필터와 상기 기밀적으로 시일 된 협체 필터에 의해 수집되고 여과된 응축 및 미립자를 정화하는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 27항에 있어서,

상기 기밀적으로 밀봉된 건조 필터는 상기 공기/기체 펌프 출력에 물리적으 로 연결되어 있으며, 상기 기밀적으로 밀봉된 협체 필터는 상기 기밀적으로 밀봉된 건조 필터와 상기 공기/기체 여과 시스템 출력사이에 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.
제 15항에 있어서,

상기 컴프레서는 적어도 대략 5000psi의 압력으로 공기를 가압할 수 있는 것을 특징으로 하는 고압 공기/기체 컴프레서.