KR100805408B1 - 쿨러의 내측 고정자 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쿨러의 구성요소중 실린더 외주면에 고정되는 내측 고정자의 고정구조에 관한 것으로, 이는 접착제(에폭시)에 의해 내측 고정자가 상기 실린더 외주면에 접착 고정된 내측 고정자 고정구조에 있어서;

상기 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 상기 숫나사가 형성된 실린더에 암나사가 형성된 중공 원판의 고정링을 나선 결합시켜 상기 내측 고정자가 상기 실린더 외주면에 고정되도록 구성되므로서, 청정을 유지해야 하는 쿨러 내에서 종래와 같이 발생되었던 내부 오염원(접착제)을 제거할 수 있는 탁월한 효과와 함께, 상기와 같이 실린더와 고정링의 기구적 결합을 통해 상기 실린더와 상기 실린더 외주면에 고정된 내측 고정자에 내구성이 향상되는 탁월한 효과가 있다.

쿨러, 내측 고정자 고정구조, 실린더, 내측 고정자, 고정링

Description

쿨러의 내측 고정자 고정구조{Structure for fixing inner stator to cylinder of cooler}

도 1 은 종래 쿨러의 개략적 구성도.

도 2 는 내측 고정자와 실린더의 결합 단면도.

도 3 은 본 발명의 내측 고정자 및 실린더의 분해 단면도.

도 4 는 도 3 의 내측 고정자 및 실린더의 결합 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10. 실린더 20. 숫나사 30. 고정자 삽착부

40. 고정링 50. 암나사 130c. 내측 고정자

본 발명은 쿨러의 구성요소 중 실린더 외주면에 고정되는 내측 고정자의 고정구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 중공부에 암나사가 형성된 고정링으로 상기 숫나사가 형성된 실린더에 나선 결합시켜 상기 실린더 내주면에 내측 고정자(Inner core or Inner stator)가 고정되도록 구성되어 있어, 청정을 유지해야 하는 쿨러에 있어서 종래와 같이 실린더 내 주면에 내측 고정자가 접착되도록 하는 접착제(에폭시)인 상기 쿨러의 내부 오염원을 제거함과 동시에, 상기와 같이 실린더와 고정링의 기구적 결합을 통해 상호 결합 고정된 실린더 및 내측 고정자의 결합 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 쿨러의 내측 고정자 고정구조에 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 고정자이고, 180 은 충격방지부재인 오링부이다.

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)으로부터 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 고 온 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 판스프링(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)으 로 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, 전자기적 상호 작용에 의해 고정자(130a) 내에서 가동자(130b)가 직선왕복운동을 하는 리니어 모터(130) 즉, 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a)와 가동자(130b)에 형성된 자속이 쿨러(1)의 구동부(100) 내부로 누설되는 것을 방지하기 위한 중공원통형상의 내측 고정자(130c)의 경우, 접착제(에폭시)를 이용하여 실린더(150) 외주면에 접착시킨 다음 고온의 진공로 속에서 일정시간 구워내므로서, 상기 내측 고정자(130c)가 상기 실린더(150) 외주면에 접착 고정되게 되는데, 이러한 상기 내측 고정자(130c)의 고정방식은, 높은 열에 의한 접착제가 고상이 아닌 액상상태로 변해 쿨러(1)의 다른 구성요소로 흘러 들어갈 수 있어 청정을 유지해야 하는 쿨러(1)의 제조공정상 상기 쿨러(1) 내의 오염원이 될 수 있는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 접착제에 의해 접착된 내측 고정자(130c)와 실린더(150)가 상기와 같은 높은 열에 완전히 접착 고정되지 않고 서로 분리될 수 있는 등 조립상의 난점이 있으며, 특히 상기 내측 고정자(130c)와 실린더(150)가 접착제에 의해 완전히 고정되었다 하더라도 상기 접착제의 취성에 의한 상기 내측 고정자(130c)와 실린더(150)의 내구성이 저감되게 되는 커다란 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 종래 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 중공부에 암나사가 형성된 고정링으로 상기 숫나사가 형성된 실린더에 나선 결합시켜 상기 실린더 내주면에 내측 고정자가 고정되도록 하므로서, 청정을 유지해야 하는 쿨러 내에서 종래와 같이 발생되었던 내부 오염원(접착제)을 제거함과 동시에, 상기와 같이 실린더와 고정링의 기구적 결합을 통해 상호 결합 고정된 실린더 및 내측 고정자의 결합 내구성이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 종래 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 중공부에 암나사가 형성된 고정링으로 상기 숫나사가 형성된 실린더에 나선 결합시켜 상기 실린더 외주면에 내측 고정자가 고정되도록 구성된 본 발명의 내측 고정자 고정구조에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명의 내측 고정자 및 실린더의 분해 단면도를 나타낸 것이고, 도 4 는 도 3 의 내측 고정자 및 실린더의 결합 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명인 쿨러의 내측 고정자 고정구조는, 접착제(에폭시)에 의해 내측 고정자(130c)가 상기 실린더(150) 외주면에 접착 고정된 내측 고정자 고정구조에 있어서;

상기 실린더(150) 일측 끝단에 숫나사(20)를 형성하고, 상기 숫나사(20)가 형성된 실린더(10)에 암나사(50)가 형성된 중공 원판의 고정링(40)을 나선 결합시켜 상기 내측 고정자(130c)가 상기 실린더(10) 외주면에 고정되도록 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 내측 고정자 고정구조에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 쿨러의 내측 고정자 고정구조는, 도 1 에 도시된 디스플레이서(310) 및 방열부(200)와 동심상태로 프레임(Transition)(110)에 고정된 실린더(150) 외주면에 리니어 모터(130)의 고정자(130a)와 가동자(130b)에 형성된 자속이 쿨러(1)의 구동부(100) 내부로 누설되는 것을 방지하는 내측 고정자(130c)를 고정시키기 위해 상기 실린더(150) 일측 끝단에 숫나사(20)를 형성하고, 상기와 같이 형성된 실린더(10)의 숫나사(20)부에 암나사(50)가 형성된 중공 원판의 고정링(40)을 나선 결합시키므로서, 상기 내측 고정자(130c)가 상기 실린더(10) 외주면에 고정되는 구성이다.

상기와 같이 구성된 쿨러(1)의 내측 고정자(130c) 고정구조 중 디스플레이서(310) 및 방열부(200)와 동심상태로 프레임(110) 내측에 고정되는 실린더(10)는, 도 3 에 도시한 바와 같이, 내측 고정자(130c)가 삽착될 수 있도록 상기 실린더(10) 외주면 일정부분에 내측 고정자 삽착부(30)가 형성되어 있으면서, 피스톤(140)이 삽착되어 직선왕복운동을 할 수 있도록 중공형태로 형성되어 있으며, 암나사(50)가 형성된 중공 원판 고정링(40)과 나선 결합될 수 있도록 상기 실린더(10) 일측 끝단 외주면에 숫나사(20)가 형성된 구조이다.

상기 내측 고정자(130c)는, 도 3 에 도시한 바와 같이, 리니어 모터(130)의 고정자(130a)와 동일한 재질 즉, 다수개의 전기강판을 적층시킨 것으로 형성되어 있으며, 상기 실린더(10)의 내측 고정자 삽착부(30)에 삽착될 수 있게 중공 원통형상으로 형성된 구조이다.

상기 고정링(40)은, 도 3 에 도시한 바와 같이, 상기 실린더(10) 일측 끝단에 형성된 숫나사(20)부와 나선결합되어 상기 실린더(10)의 내측 고정자 삽착부(30)에 삽착된 내측 고정자(130c)를 고정시킬 수 있도록 중공 원판형태로 형성되어 있으면서 중공부에 암나사(50)가 형성된 구조이다.

이상과 같이 구성된 쿨러의 구성요소인 내측 고정자 고정구조의 작용은, 실린더 및 내측 고정자, 그리고 고정링의 결합과정으로 대신하여 설명한다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 디스플레이서(310) 및 방열부(200)와 동심상태로 프레임(110) 내측에 고정된 실린더(10)에 중공원통형상의 내측 고정자(130c)를 삽착시키는데, 이 때 상기 내측 고정자(130c)는 상기 실린더(10) 외주면의 일정부분 즉, 실린더(10) 일측 끝단에 형성된 숫나사(20)부로부터 일정길이의 내측 고정자 삽착부(30)에 삽입되고, 상기와 같이 삽입된 내측 고정자(130c)를 실린더(10) 외주면에 고정되도록 하기 위하여, 중공부에 암나사(50)가 형성된 원판형태의 고정링(40)을 상기 실린더(10) 일측 끝단에 형성된 숫나사(20)부에 나선 결합시키므로서, 도 4 에 도시한 바와 같이, 상기 내측 고정자(130c)가 실린더(10) 외주면에 고정되게 된다.

본 발명인 쿨러의 내측 고정자 고정구조는, 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 중공부에 암나사가 형성된 고정링으로 상기 숫나사가 형성된 실린더에 나선 결합시켜 상기 실린더 내주면에 내측 고정자가 고정되도록 구성되므로서, 청정을 유지해야 하는 쿨러 내에서 종래와 같이 발생되었던 내부 오염원(접착제)을 제거할 수 있는 탁월한 효과와 함께, 상기와 같이 실린더와 고정링의 기구적 결합을 통해 상호 결합 고정된 실린더 및 내측 고정자의 결합 내구성이 향상되는 탁월한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 접착제(에폭시)에 의해 내측 고정자가 실린더 외주면에 접착 고정되도록 하는 내측 고정자 고정구조에 있어서;

   상기 실린더 일측 끝단에 숫나사를 형성하고, 상기 숫나사가 형성된 실린더에 고정링을 나선 결합시켜 내측 고정자가 실린더 외주면에 고정되도록 하는 쿨러의 내측 고정자 고정구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정링은, 전체 형상이 중공 원판 형태로 형성되어 있으면서, 상기 실린더의 숫나사부와 나선 결합될 수 있게 중공부에 암나사가 형성된 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 쿨러의 내측 고정자 고정구조.

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