KR100565522B1 - A gas sealing structure of cryocooler - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조는 상기 트랜지션의 내면에는 반경방향의 평면부를 갖는 단턱부가 형성되고, 상기 실린더의 외면에는 상기 평면부와 대향되는 평면부를 갖는 돌출부가 반경방향으로 형성되며, 상기 단턱부의 평면부와 돌출부의 평면부의 사이에는 개스킷이 개재되므로, 상기 실린더를 트랜지션의 내부로 삽입할 때 과도한 힘을 가하지 않아도 되고, 상기 실린더의 변형 및 디스플레이서의 마모를 방지할 수 있게 된다.The gas leakage preventing structure of the cryogenic refrigerator according to the present invention has a stepped portion having a radial flat portion on the inner surface of the transition, a protrusion having a flat portion facing the flat portion is formed on the outer surface of the cylinder in the radial direction, Since a gasket is interposed between the flat part of the stepped part and the flat part of the protruding part, it is not necessary to apply excessive force when inserting the cylinder into the transition, thereby preventing deformation of the cylinder and wear of the displacer.
극저온 냉동기, 실린더, 가스, 트랜지션, 개스킷, 디스플레이서Cryogenic Freezers, Cylinders, Gases, Transitions, Gaskets, Displacers
Description
도 1은 종래 기술에 따른 극저온 냉동기의 단면도,1 is a cross-sectional view of a cryogenic freezer according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 단면도,2 is a cross-sectional view of one embodiment of the cryogenic freezer according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 개스킷이 표면된 평면도이다.3 is a plan view of the surface of the gasket of the cryogenic freezer according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
52: 트랜지션 54: 평면부52: transition 54: flat part
56: 단턱부 60: 실린더56: step 60: cylinder
62: 평면부 64: 돌출부62: flat portion 64: protrusion
68: 개스킷 65a: 링형 홈68:
65b: 제 1 오 링 66a: 링형 홈65b: first o-ring 66a: ring-shaped groove
66b: 제 2 오 링 70: 디스플레이서66b: second o-ring 70: displacer
80: 방열부 82: 내측 열교환기80: heat radiating portion 82: inner heat exchanger
84: 외측 열교환기 C: 압축공간84: outer heat exchanger C: compression space
E: 팽창공간E: expansion space
본 발명은 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조에 관한 것으로서, 특히 실린더와 트랜지션 사이의 누설을 방지함과 아울러 실린더의 변형 및 디스플레이서의 마모를 방지할 수 있는 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a gas leakage preventing structure of a cryogenic refrigerator, and more particularly, to a gas leakage preventing structure of a cryogenic refrigerator which can prevent leakage between a cylinder and a transition and prevent deformation of a cylinder and wear of a displacer.
종래의 극저온 냉동기는 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜지션(2)과, 상기 트랜지션(2)의 내부에 배치되도록 상기 트랜지션(2)에 고정되고 길이방향으로 중공되어 내부에 가스를 포함하는 실린더(4)와, 상기 실린더(4)와의 사이에 가스의 압축공간을 형성하고 상기 트랜지션(2)에 연동되어 상기 실린더(4) 내부를 왕복동하는 디스플레이서(10)와, 상기 트랜지션(2)의 내면과 상기 실린더(4)의 사이에 배치되고 상기 실린더(4)의 내부와 디스플레이서(10)의 내부 각각과 연통되는 방열부(20)와, 상기 디스플레이서(10)와 팽창공간을 형성하는 흡열부(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a conventional cryogenic freezer is a cylinder containing a gas therein, which is fixed to the
여기서, 상기 트랜지션(2)과 실린더(4)는 체결볼트(5)에 의해 고정되는 바, 상기 트랜지션(2)의 내면에는 반경방향의 평면부를 갖는 단턱부(3)가 형성되고, 상기 실린더(4)의 외면에는 상기 평면부와 밀착되는 평면부를 갖는 돌출부(6)가 형성되며, 상기 체결볼트(5)가 상기 돌출부(6)에 형성된 체결공을 관통하여 상기 단턱부(3)에 형성된 체결공에 체결된다.Here, the transition (2) and the cylinder (4) is fixed by the fastening bolt (5), the inner surface of the transition (2) is formed with a stepped portion 3 having a radial plane portion, the cylinder ( The outer surface of 4) is formed with a
한편, 상기 실린더(4)의 외주에는 상기 트랜지션(2)과 대향되는 면에 링형 홈(7)이 형성되고, 상기 링형 홈(7)에는 상기 실린더(4) 내의 가스가 상기 트랜지션과의 접촉부 사이로 누설되지 않도록 오 링(8)이 끼움된다. On the other hand, the outer periphery of the cylinder 4 is formed with a ring-
그러나, 종래 기술에 따른 극저온 냉동기는 상기 트랜지션(2)의 내측에 실린더(4)를 삽입하여 조립할 때 상기 오 링(8) 때문에 무리한 힘을 가하게 됨으로써 실린더(4)의 변형은 상기 실린더(4)의 동축변화를 가져옴으로써 실린더(4) 내부를 왕복운동하는 디스 플레이서(10)의 마모를 가져오게 되어 냉동기 고장의 주원인이 되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.However, the cryogenic freezer according to the prior art exerts an excessive force due to the o-ring 8 when inserting the cylinder 4 inside the
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실린더와 트랜지션 사이의 누설을 방지함과 아울러 실린더의 변형을 방지하고 디스플레이서의 마모를 방지할 수 있는 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and prevents the leakage between the cylinder and the transition, and also prevents the deformation of the cylinder and the wear of the displacer cryogenic freezer structure The purpose is to provide.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조는 반경방향의 평면부를 갖는 단턱부가 형성된 트랜지션과; 상기 트랜지션의 평면부와 대향되는 평면부를 갖는 돌출부가 반경방향으로 형성된 중공의 실린더와; 상기 돌출부를 상기 단턱부에 고정시키는 체결부재와; 상기 실린더와의 사이에 압축공간을 형성하는 디스플레이서와; 상기 트랜지션과 상기 실린더의 사이에 배치되고 상기 압축공간과 상기 디스플레이서의 내부 각각과 연통되는 방열부와; 상기 디스플레이서와 팽창공간을 형성하는 흡열부를 포함하는 극저온 냉동기에 있어서, 상기 체결부재가 관통될 수 있도록 관통홀이 형성됨과 아울러 중앙이 중공된 판형의 개스킷이 상기 단턱부의 평면부와 돌출부의 평면부의 사이에 개재된 것을 특징으로 한다.Gas cryostatic structure of the cryogenic freezer according to the present invention for solving the above problems is a transition formed with a stepped portion having a radial flat portion; A hollow cylinder in which a projection having a planar portion facing the planar portion of the transition is formed radially; A fastening member for fixing the protrusion to the stepped portion; A displacer for forming a compression space therebetween; A heat dissipation unit disposed between the transition and the cylinder and communicating with each of the compression space and the interior of the displacer; In the cryogenic freezer comprising a heat absorbing portion to form the displacer and the expansion space, the through-hole is formed so that the fastening member can penetrate, and the plate-shaped gasket hollow in the center of the flat portion and the flat portion of the protruding portion It is characterized by intervening in between.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예의 개스킷이 표면된 평면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the cryogenic freezer according to the present invention, Figure 3 is a plan view of the surface of the gasket of one embodiment of the cryogenic freezer according to the present invention.
본 발명에 따른 극저온 냉동기 일실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 트랜지션(52)과, 상기 트랜지션(52)에 고정되는 중공의 실린더(60)와, 상기 실린더(60)와의 사이에 압축공간(C)을 형성하고 상기 트랜지션(52)에 연동되어 왕복동하는 디스플레이서(70)와, 상기 트랜지션(52)과 상기 실린더(60)의 사이에 배치되고 상기 압축공간(C)와 디스플레이서(70)의 내부 각각과 연통되는 방열부(80)와, 상기 디스플레이서(70)와 팽창공간(E)을 형성하는 흡열부(90)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the cryogenic freezer according to the present invention has a compression space between the
상기 트랜지션(52)은 상기 디스플레이서(70)를 직선 왕복동 시키는 리니어 모터로서, 코일이 권선된 스테이터와 전원 공급시 상기 코일에 형성된 자기장에 의해 직선 왕복동되는 자석으로 구성되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 그 내면에 반경방향의 평면부(54)를 갖는 단턱부(56)가 형성된다.The
상기 실린더(60)는 그 외면에 상기 평면부(54)와 밀착되는 평면부(62)를 갖 는 돌출부(64)가 반경방향으로 돌출 형성된다.The
한편, 상기 트랜지션(52)의 단턱부(56)측 평면부(54)와 상기 실린더(60)의 돌출부(64)측 평면부(62)의 사이에는 상기 트랜지션(52)과 실린더 사이의 가스 누설을 막기 위한 개스킷(68)이 개재된다.On the other hand, gas leakage between the
상기 개스킷(68)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙이 중공된 얇은 원형판이고, 상기 트랜지션(52)의 단턱부(56)와 실린더(60)의 돌출부(64)에 체결되는 체결부재(69)가 관통될 수 있도록 관통홀(68a)이 형성되어, 상기 트랜지션(52)의 단턱부(56) 위에 올려져서 상기 실린더(60)와 함께 조립된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
또한, 상기 실린더(60)는 상기 압축공간(C)과 상기 방열부(40)가 연통되게 하는 제 1 통공(60a)과, 상기 디스플레이서(40)의 내부와 방열부(80)가 연통되게 하는 제 2 통공(60b)이 각각 형성된다.In addition, the
또한, 상기 실린더(60)는 상기 방열부(80)와의 대향면에 제 1 링형 홈(65a)이 형성되고, 상기 제 1 링형 홈(65)에는 상기 방열부(80)의 내주면 일측에 밀착되는 제 1 오 링(65b)이 삽입되어 상기 압축공간(C)과 디스플레이서 사이를 통하는 가스 전부가 상기 방열부(80)를 통하게 된다. In addition, the
여기서, 상기 방열부(80)는 상기 트랜지션(52)의 내면에 장착되어 가스가 통과하면서 방열되는 내측 열교환기(82)와, 상기 트랜지션(52)의 외면에 장착된 외측 열교환기(84)로 구성되어, 상기 트랜지션(52)의 내면과 상기 실린더(60)의 외면 사이를 통하는 가스의 열이 상기 내측 열교환기(82)와 트랜지션(52)의 일부와 외측 열교환기(84)를 통해 외부로 방출된다.Here, the
한편, 상기 극저온 냉동기는 상기 실린더(60)의 하단과 트랜지션(52)의 하단 사이의 틈을 통한 가스의 누설을 차단토록 상기 실린더(60)의 하단 외주에 제 2 링형 홈(67a)이 형성되고, 상기 제 2 링형 홈에는 상기 트랜지션의 하단측 내주면에 밀착되는 제 2 오 링(67b)이 삽입된다. On the other hand, the cryogenic freezer has a second ring-shaped groove (67a) formed on the outer periphery of the lower end of the
상기 디스플레이서(70)는 상기 압축공간(C)에서 압축되어 팽창공간(E)으로 이동되는 압축가스로부터 현열을 빼앗아 저장하였다가 팽창공간(E)에서 팽창된 후 압축공간(C)로 귀환되는 팽창가스에 현열을 공급하는 재생물질(70′)이 내장되는 바, 상기 압축공간(C)을 형성하고 일측에 통공(72a)이 형성된 디스플레이서 바디(72)와, 상기 디스플레이서 바디(72)에 일단이 결합되고 내부가 중공된 원통 형상인 하우징(74)과, 상기 하우징(74)의 타단을 덮고 상기 팽창공간(E)와 연통되는 통공(76a)가 형성된 마개(76)를 포함하여 구성된다. The displacer 70 depresses and stores sensible heat from the compressed gas that is compressed in the compression space C and moved to the expansion space E, and is expanded in the expansion space E and then returned to the compression space
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 상기 트랜지션(52)으로 전원이 인가되어 상기 트랜지션(52)이 구동되고 상기 디스플레이서(70)가 전진되면, 상기 압축공간(C) 내의 가스는 등온 압축된 후 상기 실린더(60)의 제 1 통공(60a)을 통해 상기 트랜지션(52)의 내면과 실린더(60)의 외면 사이로 유입된다. First, when power is supplied to the
이러한 가스는 상기 개스킷(68)에 의해 상기 트랜지션(52)과 실린더(60)의 사이로 누설되지 않고, 상기 제 1 오 링(65b)에 의해 상기 방열부(80)의 내측 열교환기(82) 내면과 상기 실린더(60)의 외면 사이로 누설되지 않으며, 그 전부가 상기 방열부(80)의 내측 열교환기(82)를 전부 통하면서 방열된다. This gas does not leak between the
그런 다음, 방열된 가스는 상기 제 2 오링(67b)에 의해 실린더(60)의 하단과 트랜지션(52)의 하단 사이로 누설되지 않고, 상기 실린더(60)의 제 2 통공(60b)과 상기 디스플레이서 바디(72)의 통공(72a)을 통해 디스플레이서(70)의 내부로 유입된다. Then, the radiated gas is not leaked between the lower end of the
상기 디스플레이서(70)의 내부로 유입된 가스는 상기 재생물질(70′)과 접촉되면서 현열이 빼앗기고, 상기 마개(76)의 통공(76a)을 통해 상기 흡열부(50)의 팽창공간(E)으로 유입된다.Gas introduced into the
그런 다음, 상기 트랜지션(52)의 역구동으로 상기 디스플레이서(70)가 후진되면 상기 팽창공간(E) 내의 가스는 팽창되면서 상기 흡열부(90)의 열을 빼앗고, 상기 마개(76)의 통공(76a)을 통해 디스플레이서(70)의 내부로 유입되며, 상기 재생물질(70′)과 접촉되면서 재생물질(70′)에 저장된 현열을 되돌려 받아 가열된다.Then, when the
이러한 가스는 상기 디스플레이서 바디(72)의 통공(72)과 실린더(60) 의 제 2 통공(60b)을 통해 상기 트랜지션(52)의 내면과 실린더(60)의 외면 사이로 유입되고, 상기 개스킷(68)과 제 2 오 링(67b)에 의해 외부로 누설되지 않고 그 전부가 상기 방열부(80)의 내측 열교환기(82)를 전부 통한 후 상기 실린더(60)의 제 1 통공(60a)를 통해 상기 압축공간(C)으로 복귀된다.This gas is introduced between the inner surface of the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 극저온 냉동기의 가스 누설 방지 구조는 트랜지션의 내면에 반경방향의 평면부를 갖는 단턱부가 형성되고, 실린더의 외면에 상기 평면부와 대향되는 평면부를 갖는 돌출부가 반경방향으로 형성되며, 상기 단턱부의 평면부와 돌출부의 평면부의 사이에 개스킷이 개재되므로, 하나의 개스킷이 가스의 흐름 방향에 직교하게 설치되는 간단한 구조로, 가스의 누설을 보다 확실하게 방지할 수 있고, 상기 실린더를 트랜지션의 내부로 삽입할 때 과도한 힘을 가하지 않아도 되며, 상기 실린더의 변형 및 디스플레이서의 마모를 방지할 수 있게 된다.Gas leakage prevention structure of the cryogenic freezer according to the present invention configured as described above is formed with a stepped portion having a radial flat portion on the inner surface of the transition, the projection having a flat portion opposed to the flat portion on the outer surface of the cylinder in the radial direction And a gasket is interposed between the flat portion of the stepped portion and the flat portion of the protruding portion, so that one gasket is installed to be orthogonal to the flow direction of the gas, so that leakage of gas can be prevented more reliably. It is not necessary to apply excessive force when inserting the cylinder into the transition, and it is possible to prevent deformation of the cylinder and wear of the displacer.
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