KR100490208B1 - 스터링 냉동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스터링 냉동기에 관한 것으로, 본 발명의 스터링 냉동기는 외관을 이루는 내부에 리니어 모터가 설치된 케이스, 케이스의 내부에 설치된 디스플레이서, 디스플레이서의 일측에 설치된 피스톤, 피스톤을 관통하여 연장된 디스플레이서 축, 축과 피스톤의 관통부분 사이에 설치되어 실베어링, 디스플레이서와 피스톤의 내부에 형성된 가스 충진공간, 상기 가스 충진공간과 연통되며 디스플레이서와 피스톤의 외주면에 형성된 가스베어링홈, 상기 디스플레이서 내부로 가스가 유입되도록 형성된 유입홀, 유입홀을 개폐하는 밸브를 구비하되, 디스플레이서 축에는 디스플레이서 충진공간과 피스톤 충진공간을 연통시켜 디스플레이서 충진공간의 가스가 피스톤 충진공간으로 유입되도록 안내하는 안내유로가 형성된 것이다.

Description

스터링 냉동기
본 발명은 스터링 냉동기에 관한 것으로, 본 발명의 스터링 냉동기는 피스톤과 디스플레이서와의 마찰저항을 최소화하도록 설치된 가스베어링을 개선한 스터링 냉동기의 가스베어링에 관한 것이다.
종래의 스터링 냉동기는 도 1에 도시된 바와 같이 외관을 이루는 케이스(10)를 구비하고, 케이스(10)의 일측에는 재생기(11)가 연통 설치된다. 그리고 케이스(10)의 내부에는 디스플레이서(20)와 피스톤(30)이 설치되며, 피스톤(30)의 작동을 위한 리니어 모터(14)와 디스플레이서(20)의 작동을 위한 공진스프링(15)이 설치된다.
또한 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 외주면에는 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 왕복운동을 위한 디스플레이서 실린더(27)와 피스톤 실린더(36)가 설치되며 디스플레이서(20)는 피스톤(30)의 중간부를 관통하여 공진스프링(15)과 연결된 디스플레이서 축(21)을 구비하고 있다. 그리고 피스톤(30)과 리니어 모터(14) 사이에는 피스톤(30)의 구동을 위한 구동축(37)이 설치되어 있다.
그리고 피스톤(30)의 디스플레이서 축(21)이 관통하는 부분에는 축(21)의 원활한 움직임과 피스톤(30)과 디스플레이서(20) 사이의 압축공간(12)의 압축 가스가 유출되는 것을 방지하기 위한 실베어링(16)이 설치된다.
한편 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 사이에는 전술한 압축공간(12)이 형성되고, 디스플레이서(20)의 전방, 즉 케이스(10)와의 사이에는 팽창공간(13)이 마련된다.
그리고 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 내부에는 가스 충진공간(22)(31)이 형성되며, 이 충진공간(22)(31)으로 가스가 유입될 수 있도록 각각의 유입홀(23)(32)과 이 유입홀(23)(32)을 제어하도록 압축시 개방되는 디스플레이서 밸브(24)와 피스톤 밸브(33)가 각각 설치되어 있다.
그리고 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 외주면에는 디스플레이서 실린더(27)와 피스톤 실린더(36)의 내주면과 연통하는 가스베어링홀(25)(34)과 가스베어링홈(26)(35)이 각각 형성되어 있다.
이상과 같이 구성된 종래의 스터링 냉동기의 작동은 리니어 모터(14)에 전원이 인가되면 피스톤 실린더(36) 내부에 조립된 피스톤(30)이 왕복운동을 하게 되고, 피스톤(30)이 왕복운동을 함에 따라 디스플레이서 실린더(27) 내부에 위치한 디스플레이서(20)가 피스톤(30)과 일정한 위상각을 갖고 왕복운동을 하게 된다.
이러한 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 좌우 구동시 압축공간(12)을 통하여 전술한 각각의 충진공간(22)(31)으로 각각의 밸브(24)(33)를 통하여 가스가 유입되게 되고, 계속해서 유입된 가스는 가스베어링홀(25)(34)을 통하여 가스베어링홈(26)(35)에 충진됨으로써 가스 베어링의 기능을 하여 디스플레이서(20)와 피스톤(30)의 좌우 구동을 원활히 하도록 돕게 된다.
그러나 종래의 스터링 냉동기에서의 가스베어링 구조는 디스플레이서(20)와 피스톤(30)에 각각 별도의 가스베어링용 밸브(24)(33)가 각각 설치됨으로 해서 밸브(24)(33)의 유동손실이 발생하게 되고, 밸브(24)(33) 재료비와 조립공정상의 문제점을 발생시키게 되며, 만약 피스톤(30)측 밸브(33)가 손상되게 되면 피스톤(30)에서의 가스베어링은 그 기능을 완전히 상실하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 스터링 냉동기의 효율향상을 위해 피스톤과 디스플레이서의 기계적 마찰손실을 최소화하며, 가스베어링의 원활한 운전이 가능하게 하도록 가스베어링용 밸브의 유동손실을 최소화 한 스터링 냉동기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외관을 이루는 내부에 리니어 모터가 설치된 케이스, 상기 케이스의 내부에 설치된 디스플레이서, 상기 디스플레이서의 일측에 설치된 피스톤, 상기 피스톤을 관통하여 연장된 디스플레이서 축, 상기 축과 상기 피스톤의 관통부분 사이에 설치되어 실베어링, 상기 디스플레이서와 상기 피스톤의 내부에 형성된 가스 충진공간, 상기 가스 충진공간과 연통되며 상기 디스플레이서와 피스톤의 외주면에 형성된 가스베어링홈, 상기 디스플레이서 내부로 가스가 유입되도록 형성된 유입홀, 상기 유입홀을 개폐하는 밸브를 구비한 스터링 냉동기에 있어서, 상기 축에는 상기 디스플레이서 충진공간과 상기 피스톤 충진공간을 연통시켜 상기 디스플레이서 충진공간의 가스가 상기 피스톤 충진공간으로 유입되도록 안내하는 안내유로가 형성된 것이다.
그리고 실베어링에는 상기 안내유로를 통하여 안내된 가스가 상기 충진공간으로 안내되도록 하기 위한 충진홀이 형성되고, 또한, 상기 실베어링의 상기 충진홀의 주변부에는 상기 안내유로를 통하여 안내된 가스가 충진되는 충진홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스터링 냉동기를 보인 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부를 확대 도시한 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명에 따른 스터링 냉동기의 압축운전 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 스터링 냉동기의 팽창운전 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 스터링 냉동기는 도 2에 도시된 바와 같이 외관을 이루는 일측에 재생기(110)가 연통된 케이스(100)를 구비한다.
이 케이스(100)의 내부에는 좌측으로부터(도면상에서) 소정공간의 팽창공간(130)이 형성되고, 계속해서 디스플레이서(200)가 설치되며, 디스플레이서(200)의 외측에는 디스플레이서 실린더(270)가 마련된다.
또한, 디스플레이서(200)는 우측으로 연장되어 있는 디스플레이서(200)축(210)을 구비하고, 이 디스플레이서 축(210)의 우측단부에는 공진스프링(150)이 설치되어 있다. 그리고 디스플레이서 축(210)의 외주에는 피스톤(300)이 설치되며, 따라서 디스플레이서 축(210)은 피스톤(300)을 관통하여 설치된 형상이다. 그리고 피스톤(300)의 우측에는 리니어 모터(140)가 피스톤(300)과 구동축(370)에 의해 연결되어 설치되어 있다.
또한, 피스톤(300)과 디스플레이서(200) 사이에는 압축공간(120)이 형성되며, 피스톤(300)의 외주에는 피스톤 실린더(340)가 설치된다. 그리고 디스플레이서 축(210)과 피스톤(300)의 내주면 사이에는 실베어링(160)이 설치된다. 한편 재생기(110)는 압축공간(120)과 팽창공간(130)에 각각 연통되어 있다.
이러한 디스플레이서(200)와 피스톤(300)의 내부에는 가스 충진공간(220)(310)이 형성되며, 이 충진공간(220)(310)과 연통되며 디스플레이서(200)와 피스톤(300)의 외주면으로 관통 형성된 가스베어링홀(250)(320)이 형성된다.
그리고 디스플레이서(200)의 압축공간(120)과 접하는 면에는 가스 유입홀(230)이 형성되며, 이 유입홀(230)의 내측으로는 가스 유입을 제어하는 체크밸브(240)가 설치된다.
또한 디스플레이서(200)의 가스 충진공간(220)과 피스톤(300)의 가스 충진공간(310)을 연통하도록 디스플레이서(200)의 축(210)에 안내유로(280)가 형성되며, 이 안내유로(280)는 디스플레이서(200)로부터 연장되어 실베어링(160) 까지 연장되어 있다.
그리고 실베어링(160)의 안내유로(280)와 연통하는 부분에는 안내유로(280)와 피스톤(300)측 가스 충진공간(310)을 연통시키는 가스충진홀(160a)이 형성되어 있고, 가스충진홀(160a)의 입구와 출구의 주변부에는 가스충진홈(160b)이 형성되어 있다.
이 가스충진홈(160b)은 디스플레이서(200)와 피스톤(300)의 왕복운동으로 안내유로(280)와 가스충진홀(160a)이 서로 어긋날 경우 가스충진홈(160b)으로부터 가스가 지속적으로 유입될 수 있도록 하기 위한 것이다.(도 3참조)
이하에서는 도 4와 도 5를 참조하여 스터링 냉동기의 압축운동과 팽창운전시 가스의 유동을 설명하기로 한다.
먼저 압축운전은 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이서(200)가 리니어 모터(140)에 의하여 후진운동을 하게된다. 이로 인해 압축공간(120)에서 압축이 실행되는데, 이때의 압축으로 디스플레이서(200)의 체크밸브(240)는 개방되게 되고, 따라서 가스 유입홀(230)을 통하여 디스플레이서(200) 충진공간(220)으로 가스가 유입되게 된다.
이 디스플레이서(200) 충진공간(220)으로 유입된 가스는 디스플레이서 축(210)의 안내유로(280)를 통하여 안내되어 피스톤(300)의 충진공간(310)으로 유입된다. 그리고 계속해서 가스는 안내유로(280)의 출구에서 실베어링(160)의 충진홀(160a)과 충진홈(160b)을 통하여 안내된다.
이때 안내유로(280)의 출구와 충진홀(160a)의 입구는 서로 교차하여 있지만 충진홈(160b)을 통하여 지속적인 연통상태를 유지하게 되며, 이로 인해 가스의 유통은 원활히 이루어진다.
따라서 이러한 디스플레이서(200) 충진공간(220)과 피스톤(300)의 충진공간(310)에서의 가스는 가스충진홀(160a)과 가스충진홈(160b)을 통하여 디스플레이서(200)와 피스톤(300)의 외주면에서의 가스베어링 작용을 수행하게 되는 것이다.
한편 도 5에 도시된 바와 같이 팽창행정시에는 압축공간(120)의 압력이 떨어져 체크밸브(240)가 닫히게 되고, 이로 인해 더 이상의 가스는 디스플레이서(200) 충진공간(220)으로 유입되지 않는다.
그러나 디스플레이서(200)와 피스톤(300)의 충진공간(220)(310) 내부에는 적정상태의 압력과 가스가 채워져 있는 상태이므로 계속적인 작동으로 가스베어링의 기능은 지속적으로 유지된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 스터링 냉동기는 종래의 피스톤에 설치된 가스베어링용 밸브가 불필요하며 디스플레이서에 설치된 밸브만으로 디스플레이서와 피스톤의 가스베어링 운전이 가능하도록 함으로써 밸브에 의한 유동손실을 줄일 수 있고, 이에 따른 냉동기의 운전효율 향상과 재료비 절감, 그리고 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 스터링 냉동기를 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스터링 냉동기를 보인 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부를 확대 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 스터링 냉동기의 압축운전 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 스터링 냉동기의 팽창운전 상태를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100...케이스 110...재생기
120...압축공간 130...팽창공간
160...실베어링 160a...충진홀
160b...충진홈 200...디스플레이서
210...디스플레이서 축 220...디스플레이서 충진공간
280...안내유로 300...피스톤
310...피스톤 충진공간 340...피스톤 실린더

Claims (3)

  1. 외관을 이루는 내부에 리니어 모터가 설치된 케이스, 상기 케이스의 내부에 설치된 디스플레이서, 상기 디스플레이서의 일측에 설치된 피스톤, 상기 피스톤을 관통하여 연장된 디스플레이서 축, 상기 축과 상기 피스톤의 관통부분 사이에 설치되어 실베어링, 상기 디스플레이서와 상기 피스톤의 내부에 형성된 가스 충진공간, 상기 가스 충진공간과 연통되며 상기 디스플레이서와 피스톤의 외주면에 형성된 가스베어링홈, 상기 디스플레이서 내부로 가스가 유입되도록 형성된 가스 유입홀, 상기 유입홀을 개폐하는 밸브를 구비한 스터링 냉동기에 있어서,
    상기 축에는 상기 디스플레이스 충진공간과 상기 피스톤 충진공간을 연통시켜 상기 디스플레이서 충진공간의 가스가 상기 피스톤 충진공간으로 유입되도록 안내하는 안내유로가 형성된 것을 특징으로 하는 스터링 냉동기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 실베어링에는 상기 안내유로를 통하여 안내된 가스가 상기 충진공간으로 안내되도록 하기 위한 충진홀이 형성된 것을 특징으로 하는 스터링 냉동기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 실베어링의 상기 충진홀의 입출구에는 상기 안내유로를 통하여 안내된 가스가 충진되는 충진홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스터링 냉동기.
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