KR100805406B1 - 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치 - Google Patents

쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서를 고정 지지하는 판스프링의 고정장치에 관한 것으로, 이는 중공원통형태의 일측에 판스프링이 착설되는 스프링 안착부가 형성된 스프링 지지부재와, 상기 스프링 안착부에 착설된 판스프링을 고정시키기 위해 상기 스프링 지지부재와 결합되는 덮개부재와, 결합도구를 결착시키기 위해 상기 덮개부재에 다수 관통 형성된 결합도구 결착홈부로 구성되어 있어, 상기 결합도구 결착홈에 삽착되는 결합도구를 이용하여 글러브 박스 내에서 고무장갑을 끼고도 판스프링의 고정조립작업이 간편하게 이루어짐과 동시에, 상기 스프링 지지부재와 상기 덮개부재의 최대 체결력으로 판스프링을 상기 스프링 지지부재에 고정시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링을 고정시키기 위한 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따라 작업효율이 향상될 수 있는 탁월한 효과가 있으며, 특히 상기 판스프링을 고정시키기 위한 조립공정 및 작업시간의 단축에 따른 제품 생산성 역시 향상될 수 있는 탁월한 효과도 있다.
쿨러, 디스플레이서, 디스플레이서 로드, 판스프링, 스프링 고정장치, 스프링 지지부재, 덮개부재

Description

쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치{Device fixing plate spring for fixing displacer of stirling cryocooler}
도 1 은 종래 쿨러의 개략적 구성도.
도 2 는 고정수단에 의해 판스프링이 스프링 지지대에 고정된 결합단면도.
도 3 은 본 발명의 판스프링 고정장치의 분해 사시도.
도 4 는 본 발명에 의해 판스프링이 고정된 결합단면도.
도 5a 및 도 5b, 도 5c 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치의 또 다른 구성을 각각 나타낸 실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10. 스프링 고정장치 30. 스프링 지지부재 40. 스프링 안착부
50. 암나사 60. 덮개부재 70. 숫나사
80. 결합도구 결착홀 80a. 암나사홀 80b. 결합홈
80c. 결합돌기 160. 판스프링
본 발명은 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서를 고정 지지하 는 판스프링의 고정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 나사체결에 의한 판스프링 고정방식 대신, 중공원통형태의 일측에 스프링이 안착되는 안착부가 형성된 스프링 지지부재와, 결합도구가 삽착될 수 있게 결합도구 결착홀이 형성된 덮개부재로 구성되어 있어, 상기 결합도구 결착홈에 삽착되는 결합도구를 이용하여 글러브 박스 내에서 고무장갑을 끼고도 판스프링의 고정조립작업이 간편하게 이루어짐과 동시에, 상기 스프링 지지부재와 상기 덮개부재의 최대 체결력으로 판스프링을 상기 스프링 지지부재에 고정시킬 수 있으며, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따른 작업효율이 향상되도록 한 디스플레이서 고정용 판 스프링 고정장치에 관한 것이다.
일반적으로 쿨러는 헬륨 혹은 수소 등의 작동유체가 압축 - 팽창 등의 과정을 통해 냉동출력을 발생시키는 장치로서, 도 1 은 보편화된 쿨러를 개략적으로 보인 것이다.
쿨러(1)는 도 1 에 도시한 바와 같이, 리니어 모터(130)의 전자기적 상호 작용에 의한 피스톤(140)의 직선왕복운동에 의해 냉매가스를 고온 고압상태로 압축시키는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)로부터 고온 고압상태로 압축된 냉매가스의 일부 열을 흡수 및 외부로 방열시키는 방열부(200)와; 상기 방열부(200)로부터 일정량의 열이 흡수된 냉매가스가 재생기(330)를 왕복 유동하면서 열역학적 사이클에 의해 극저온화 상태로 변화되는 냉동부(300)로 구성되어 있다.
이 중, 상기 구동부(100)는, 소정의 내부공간을 갖으며, 디스플레이서(310) 가 내삽된 내·외측 방열부(210)(220)와 동심을 이루도록 프레임(110)에 결합 고정된 쉘 튜브(120)와; 고정자(Stator)(130a)와 가동자(Armature)(130b)로 구성되어 상기 쉘 튜브(120)의 내부에 장착되는 리니어 모터(130)와; 상기 리니어모터(130)의 가동자(130b) 일측단에 고정되어 상기 리어니 모터(130)의 전자기적 상호 작용으로 직선왕복운동을 하는 가동자(130b)와 동일운동을 하는 피스톤(140)과; 상기 내측 방열부(210)와 동심을 이루면서 내삽된 피스톤(140)의 직선왕복운동이 상기 디스플레이서(310)에 수평하게 전달될 수 있도록 상기 프레임(110) 내측 중앙에 결합 고정된 실린더(150)와; 상기 피스톤(140)내에 삽입되는 디스플레이서 로드(320)와 상기 로드(320)와 나선 결합된 디스플레이서(310)의 위치를 상기 피스톤(140) 및 내측 방열부(210)와 동심상태를 이룰 수 있게 상기 디스플레이서 로드(320)의 일측을 고정 지지하는 판스프링(160); 및 고정수단에 의해 상기 판스프링(160)을 고정 지지하는 스프링 지지대(170)로 구성되어 있다. 미 설명 부호 130c 는 리니어 모터(130)의 구성요소인 내측 고정자이다.
상기 방열부(200)는, 피스톤(140)의 직선왕복운동과 수평하게 디스플레이서(310)가 직선왕복운동을 할 수 있게 실린더(150) 및 피스톤(140)과 동심을 이루도록 상기 프레임(110) 전방(前方)에 위치되어 피스톤(140)으로부터 고온 고압상태로 압축된 냉매가스의 열을 흡수하는 내측 방열부(210); 및 상기 내측 방열부(210) 외측 원주면에 고정되어 상기 내측 방열부(210)로부터 전달된 냉매가스의 열을 쿨러(1) 외부로 방열시키는 외측 방열부(220)로 구성되어 있다.
상기 냉동부(300)는, 내측 방열부(210) 내에 삽착되어 상기 피스톤(140)으로 부터 가압되는 냉매가스의 압축 및 팽창을 통해 상기 디스플레이서 로드(320) 일측을 고정하고 있는 판스프링(160)의 탄성변형 범위내에서 직선왕복운동을 하는 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)와; 상기 디스플레이서(310)에 내장되어 상기 피스톤(140)으로부터 가압되어 상기 디스플레이서(310) 내로 압축 유동된 고온 고압상태 냉매가스의 현열을 저장한 다음 팽창된 후, 저온 상태로 되돌아가는 냉매가스에 온도를 보상하여 일정고온상태의 냉매가스로 열전달시키는 재생기(330)와; 상기 디스플레이서(310)가 삽착될 수 있게 중공관 형태로 형성되어 있으며, 상기 디스플레이서(310)에 내장된 재생기(330)를 관통한 냉매가스가 팽창되면서 저온상태로 열 변화되도록 외부와 열교환하는 냉측부(350)가 상기 관 일측 끝단에 결합 고정된 디스플레이서 하우징(340)으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 쿨러(1)의 작동관계를 설명하면, 먼저 상기 쿨러(1)의 구성요소인 리니어 모터(130) 즉, 고정자(130a)와 가동자(130b)의 전자기적 상호 작용에 의해 가동자(130b)가 직선운동을 하게 됨과 동시에, 상기 가동자(130b)의 일측단에 고정된 피스톤(140) 역시 상기 가동자(130b)와 동일하게 직선운동을 하면서 압축공간(C)에 충전되어 있는 헬륨 또는 수소의 냉매가스를 압축하게 된다.
이렇게 압축된 냉매가스는, 방열부(200)를 통과하면서 상기 방열부(200)에 의해 일부의 열이 쿨러(1) 외부로 방출되게 되고, 이후 디스플레이서(310)를 관통하여 재생기(330)에 유입되게 되는데, 이 때 디스플레이서(310)의 경우, 상기 압축된 냉매가스의 압력작용에 의해 디스플레이서 로드(320) 일측부가 고정된 판스프링(160)의 탄성변형 범위내까지 팽창공간(P)으로 직선이동을 하면서 상기 판 스프링(160)이 냉동부(300) 쪽으로 변형이 이루어지게 된다.
이와 같이 직선 이동된 디스플레이서(310) 내로 유입된 압축 냉매가스는, 상기 디스플레이서(310)에 내장된 재생기(330)를 관통하면서 열에너지가 재생기(330)에 저장되도록 열전도시킨 다음, 상기 디스플레이서(310) 반대쪽의 팽창공간(P)으로 유동되면서 상기 피스톤(140)의 가압력이 감소함에 따라 상기 판스프링(160)의 탄성복원작용에 의해 디스플레이서(310)가 압축공간(C) 측으로 이동되며, 이후 팽창공간(P)으로 유동된 냉매가스가 팽창되면서 그 압력에 의해 상기 디스플레이서(310)는 피스톤(140)과 반대방향으로 직선왕복운동을 하게 되며, 상기와 같은 디스플레이서(310)의 직선왕복운동에 의한 디스플레이서 로드(320)의 압입작용에 따라 상기 판스프링(160)은 냉동부(300) 반대쪽으로 변형이 이루지게 된다.
이후, 팽창공간(P)은 냉매가스의 팽창작용에 의해 극저온 상태로 냉각되게 되고, 상기와 같이 팽창된 저온냉매가스는 다시 재생기(330)를 통과하면서 상기 재생기(330)에 저장된 열에너지를 전달받아 압축공간(C)으로 유입되게 되는데, 이 때 상기 팽창공간(P)에서 작용되던 냉매가스의 팽창력이 감소함에 따라 상기 판스프링(160)의 탄성복원작용에 의해 디스플레이서(310)는 압축공간(C)으로 다시 이동하게 되며, 상기와 같이 압축공간(C)으로 유입된 냉매가스를 피스톤(140)이 다시 압축시키는 반복적인 사이클을 반복하므로서, 쿨러(1)의 냉각작용이 이루어지게 된다.
그러나, 상기 재생기(330)가 내장된 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)의 직선왕복운동에 의해 탄성변형되는 판스프링(160)의 경우, 상기 디스플 레이서 로드(320)가 스프링(160) 중앙에 삽입 관통된 상태로 상기 스프링(160) 가장자리에 다수 형성된 고정홀을 통해 상기 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)를 나사고정시키므로서, 상기 판스프링(160)이 스프링 지지대(170)에 고정되게 되지만, 이러한 고정방식은, 쿨러(1)의 제조공정상 질소 등이 충진된 글로브 박스(Glove Box : 밀폐투명용기) 내에서 고무장갑을 끼고 작은 나사나 볼트 등을 상기 판스프링(160)의 고정홀에 삽입시킨 다음, 이를 조여 상기 판스프링(160)이 스프링 지지대(170)에 고정되도록 하는 등 상기 판스프링(160)의 나사고정작업이 번거롭고 불편함에 대한 작업효율이 크게 저하되는 커다란 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 종래에 나사를 이용하여 스프링 지지대에 판스프링을 고정시키는 고정방식 대신, 스프링 안착부가 형성된 스프링 지지부재와 결합도구가 삽착될 수 있게 결합도구 결착홀이 형성된 덮개부재로 구성되어 있어, 상기 결합도구 결착홈에 삽착되는 결합도구를 이용하여 글러브 박스 내에서 고무장갑을 끼고도 판스프링의 고정조립작업이 간편하게 이루어짐과 동시에, 상기 스프링 지지부재와 상기 덮개부재의 최대 체결력으로 판스프링을 상기 스프링 지지부재에 고정시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따른 작업효율이 향상되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
더욱이, 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간의 단축에 따른 제품 생산성이 향상되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 중공원통형태의 일측에 판스프링이 착설되는 스프링 안착부가 형성된 스프링 지지부재와, 상기 스프링 안착부에 착설된 판스프링을 고정시키기 위해 상기 스프링 지지부재와 결합되는 덮개부재와, 결합도구를 결착시키기 위해 상기 덮개부재에 다수 관통 형성된 결합도구 결착홈부로 구성된 본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명의 판스프링 고정장치의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 4 는 본 발명에 의해 판스프링이 고정된 결합단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 판스프링 고정장치는(10)는, 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성변형되는 판스프링(160)을 스프링 지지대(170)에 고정시키는 고정수단에 있어서;
상기 중공원통형태의 스프링 지지대(170) 일측 내부에 상기 판스프링(160)이 착설될 수 있도록 원형턱 형상의 스프링 안착부(40)가 형성된 스프링 지지부재(30)와;
상기 지지부재(30)와 나선 결합되어 상기 스프링 안착부(40)에 착설된 판스프링(160)을 상기 지지부재(30) 내에 고정되도록 하는 중공형태의 덮개부재(60)와;
결합도구(도시하지 않음)을 이용하여 상기 스프링 지지부재(30)와 상기 덮개부재(60)의 체결력을 증가시킬 수 있도록 상기 덮개부재(60)에 다수 관통 형성된 결합도구 결착홀(80)부로 구성되어 있다.
또한, 상기 스프링 지지부재(30)와 덮개부재(60)가 상호 나선 결합될 수 있도록 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40) 내주면엔 암나사(50)가 형성되어 있고, 상기 덮개부재(60) 외주면엔 숫나사(70)가 각각 형성된 구성이다.
이하, 본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치(10)는, 종래 작은 나사 또는 작은 볼트를 이용하여 스프링 지지대(170)에 판스프링(160)을 고정시키는 번거롭고 불편한 고정방식 대신, 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 원형턱 형상의 스프링 안착부(40)에 판스프링(160)이 착설되는 스프링 지지부재(30)와, 결합도구가 결착되도록 결합도구 결착홀(80)부가 다수 형성된 중공형태의 덮개부재(60)를 결합하므로서, 상기 스프링 지지부재(30)와 덮개부재(60)의 결합력에 의해 상기 스프링 지지부재(30) 내에 판스프링(160)이 고정되도록 한 것이다. 이 때 스프링 지지부재(30)와 덮개부재(60)의 결합은, 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40) 내주면에 형성된 암나사부(50)와 상기 덮개부재(60)의 외주면에 형성된 숫나사(70)의 나선 결합으로서 결합되게 된다.
이와 같이 구성된 판스프링 고정장치(10)의 구성요소인 스프링 지지부재(30)는, 중공원통형태로 형성되어 있으면서, 일측은 스프링(160)이 착설될 수 있도록 부재 끝단으로부터 일정깊이에 원형턱 형상의 스프링 안착부(40)가 형성되어 있고, 타측은 스프링 안착부(40)가 형성될 수 있게 상기 안착부(40) 직경보다 다소 크게 형성되어 있으며, 상기 스프링 안착부(40)의 내주면에는 덮개부재(60)와의 나선결합을 위해 암나사(50)가 형성된 구조이다.
상기 덮개부재(60)는, 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40)에 착설되는 판스프링(160) 중앙에 디스플레이서의 로드부(도시하지 않음)를 고정수단으로 고정시킬 수 있도록 중공형태의 원판으로 형성되어 있으며, 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40)에 형성된 암나사(50)와 나선 결합될 수 있게 원판 외주면에 숫나사(70)가 형성된 구조이다. 또한, 상기 스프링 지지부재(30)와 상기 덮개부재(60)의 체결력을 증가시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 덮개부재(60)면에 결합도구가 삽착될 수 있는 일정직경의 결합도구 결착홀(80)부가 다수 관통 형성되어 있으며, 이 때 상기 결착홀(80)부는 상기 덮개부재(60)면에 90°또는 180°간격으로 형성된 것이다.
도 5a 및 도 5b, 도 5c 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치의 또 다른 구성을 각각 나타낸 실시예도로서, 이는 상기 스프링 지지부재(30)와 상기 덮개부재(60)의 체결력을 증가시키기 위해 상기 덮개부재(60)면에 결합도구가 삽착될 수 있게 일정직경으로 관통 형성된 다수의 결합도구 결착홀(80) 대신, 암나사홀(80a)이나 결합홈(80b) 또는 결합돌기(80c)가 각각 형성된 구성이다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치의 작용은, 스프링 안착부 에 판스프링이 착설된 스프링 지지부재와 덮개부재의 결합과정으로 대신하여 설명한다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 재생기가 내장된 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성변형되는 판스프링(160)을 스프링 지지부재(30)에 고정시키기 위하여, 우선 상기 디스플레이서의 로드부가 관통 삽입된 판스프링(160)을 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40)에 삽입 착설되게 한 다음, 디스플레이서 로드부의 위치를 조정하고, 상기 디스플레이서 로드부의 위치조정이 종료된 후 중공형태의 덮개부재(60) 숫나사(70)와 상기 스프링 지지부재(30)의 스프링 안착부(40) 암나사(50)를 상호 나선 결합시키므로서, 상기 스프링 지지부재(30) 내에 판스프링(160)이 고정되게 된다.
이후, 상기 스프링 지지부재(30)와 상기 덮개부재(60)의 체결력을 증가시키기 위하여 상기 덮개부재(60)면에 관통 형성된 다수의 결합도구 결착홀(80)에 미 도시된 결합도구를 삽착시킨 다음, 상기 결합도구를 나선 결합방향으로 회전시키므로서, 상기 스프링 지지부재(30)와 상기 덮개부재(60)가 최대 체결력으로 결합되게 되며, 이 때 상기 판스프링(160)은, 상기 덮개부재(60)의 하단면이 상기 스프링 안착부(40)에 착설된 판스프링(160)의 주위면 전체를 압압하므로서 상술한 바와 같이, 상기 스프링 지지부재(30)에 완전히 고정되게 된다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치는, 스프링 안착부가 형성된 스프링 지지부재와, 결합도구를 통해 최대 체결력으로 상기 스프링 지지부재에 나선 결합되어 판스프링을 상기 지지부재 내에 고정시킬 수 있도록 결합도구 결착홀이 형성된 덮개부재로 구성되어 있어, 이에 따른 글러브 박스 내에서 고무장갑을 끼고도 판스프링의 고정조립작업 즉, 상기 결합도구 결착홀에 삽착시킨 결합도구를 나선 결합방향으로 회전시켜 상기 스프링 지지부재와 상기 덮개부재가 최대 체결력으로 결합되게 하므로서, 상기 스프링 지지부재에 판스프링을 간편하게 고정시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링을 고정시키기 위한 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따라 작업효율이 향상될 수 있는 탁월한 효과가 있으며, 특히 상기 판스프링을 고정시키기 위한 조립공정 및 작업시간의 단축에 따른 제품 생산성 역시 향상될 수 있는 탁월한 효과도 있다.

Claims (5)

  1. 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성변형되는 판스프링을 스프링 지지대에 고정시키는 고정수단에 있어서;
    상기 중공원통형태의 스프링 지지대 일측 내부에 상기 판스프링이 삽착될 수 있도록 원형턱 형상의 스프링 안착부가 형성된 스프링 지지부재와;
    상기 지지부재와 나선 결합되어 상기 스프링 안착부에 착설된 판스프링을 상기 지지부재 내에 고정되도록 하는 중공형태의 덮개부재와;
    결합도구를 이용하여 상기 스프링 지지부재와 상기 덮개부재의 체결력을 증가시킬 수 있도록 상기 덮개부재에 다수 관통 형성된 결합도구 결착홈부로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 지지부재의 스프링 안착부 내주면엔 암나사가 형성되어 있고, 상기 덮개부재 외주면엔 숫나사가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부재면에 암나사홀이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치.
  4. 제 1 항 있어서, 상기 덮개부재면에 결합홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치.
  5. 제 1 항 있어서, 상기 덮개부재면에 결합돌기가 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판스프링 고정장치.
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