KR100867783B1 - 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단 및 이를 포함한 쿨러 - Google Patents

쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단 및 이를 포함한 쿨러 Download PDF

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Abstract

본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단에 관한 것으로서, 이는 종래에 나사를 이용하여 스프링 지지대에 판스프링을 고정시키는 고정방식 대신, 상호 면착된 판스프링과 스프링 지지대의 계면부위에 다수의 스폿(Spot) 용접을 하여 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링이 고정되도록 하므로서, 종래에 비해 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링을 고정시키는 고정작업이 간편함과 함께, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따른 작업효율을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간의 단축에 따른 제품 생산성을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과도 있다.
쿨러, 디스플레이서, 판스프링, 스프링 지지대, 고정수단, 스폿 용접

Description

쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단 및 이를 포함한 쿨러{A means fixing plate spring for fixing displacer of cooler and cooler including the same}
도 1 은 종래 쿨러의 개략적 구성도.
도 2 는 고정수단에 의해 판스프링이 스프링 지지대에 고정된 결합단면도.
도 3 은 본 발명의 고정수단에 의해 판스프링이 스프링 지지대에 고정된 결합사시도.
도 4 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 다른 실시예를 나타낸 실시예도.
도 5 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 또 다른 실시예를 나타낸 실시예도.
도 6 은 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 또 다른 실시예를 나타낸 실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10, 10a, 10b. 스폿 용접부 20. 리벳형 고정부재 30. 결합부재
160. 판스프링 170. 스프링 지지대 320. 디스플레이서 로드
본 발명은 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서를 고정 지지하는 판스프링의 고정수단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 디스플레이서와 피스톤 및 내측 방열부가 상호 동심을 이룰 수 있도록 상기 디스플레이서 로드의 일측을 고정하는 판스프링과 상기 판스프링이 면착되는 스프링 지지대의 계면부위에 다수의 스폿(Spot) 용접을 하여 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링이 고정되도록 하므로서, 종래에 비해 판스프링을 스프링 지지대에 고정시키는 고정작업이 간편하도록 함과 동시에, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따른 작업효율이 향상되도록 한 디스플레이서 고정용 판 스프링 고정수단에 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)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 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 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)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 저온 냉매가스는 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 로 드(320)의 직선왕복운동에 의해 탄성변형되는 판스프링(160)의 경우, 상기 디스플레이서 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, 상호 면착된 판스프링과 스프링 지지대의 계면부위에 다수의 스폿(Spot) 용접을 하여 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링이 고정되도록 하므로서, 종래에 비해 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링을 고정시키는 고정작업이 간편하도록 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, 상호 면착된 스프링 지지대와 판스프링의 계면부위에 다수의 스폿 용접을 하여 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링을 고정시킨 본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명의 고정수단에 의해 판스프링이 스프링 지지대에 고정된 결합사시도를 나타낸 것이다.
본 발명의 판스프링 고정수단은, 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성 변형되는 판스프링(160)을 스프링 지지대(170)에 고정시키는 고정수단에 있어서;
상기 고정수단은 상호 면착된 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 계면부위에 다수 스폿(Spot) 용접(10)을 통해 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정된 것이다.
이하, 본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단은, 종래 작은 나사나 작은 볼트를 이용하여 스프링 지지대(170)에 판스프링(160)을 고정시키는 번거롭고 불편한 고정방식 대신, 상호 면착된 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 계면부위에 다수 스폿(Spot) 용접(10)을 하여 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정되도록 한 것으로서, 이 때 상기 스폿 용접(10)은 상기 판스프링(160)이 고정되는 스프링 지지대(170)의 열변형이 이루어지지 않을 정도의 열 에너지를 이용하여 상호 면착된 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 계면부위에 용접한 것이다.
도 4 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 다른 실시예를 나타낸 실시예도로서, 이는 본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단을 이용한 판스프링(160) 및 스프링 지지대(170)의 고정방식 보다 상기 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 결합강도를 크게 하기 위하여, 상호 면착된 상기 판스프링(160)과 스프링 지지대(170) 중 상기 판스프링(160) 상단부위에 다수 스폿 용접(10a)하여 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정된 구조이다.
또한, 도 5 는 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 또 다른 실시예를 나타낸 실시예도로서, 이는 상기 스프링 지지대(170)와 통전된 전류에 의해 상기 판스프링(160)에 삽입된 리벳형 고정부재(20)가 융착되면서 상호 면착된 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정된 구조이다.
그리고, 도 6 은 본 발명인 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 또 다른 실시예를 나타낸 실시예도로서, 이는 상호 면착된 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 계면부위에 결합부재(30)를 면착시켜 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정될 수 있도록 상기 결합부재(30)와 상기 스프링 지지대(170) 접촉부위에 다수 스폿 용접(10b)하여 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정된 구조이다.
이 때, 상기 결합부재(30)는 상호 면착된 스프링 지지대(170)와 판스프링(160)을 고정시킬 수 있는 클램프 형태가 아닌 ㄱ자 형태로 형성되어 상기 결합부재(30)와 스프링 지지대(170)와의 스폿 용접(10b)을 통한 상기 판스프링(160)이 스프링 지지대(170) 상단에 고정될 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단의 작용은, 상호 면착된 판스프링(160) 및 스프링 지지대(170)에 스폿 용접시키는 과정으로 대신하여 설명한다.
도 1 에 도시한 바와 같이, 재생기가 내장된 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성 변형되는 판스프링(160)을 스프링 지지대(170)에 고정시키기 위하여, 상기 디스플레이서의 로드부(320)가 관통 삽입된 판스프링(160)을 중공 원통형의 스프링 지지대(170) 상단에 면착시킨 후, 도 3 에 도시한 바와 같이, 상기 면착된 판스프링(160)과 스프링 지지대(170)의 계면부위에 다수의 스폿 용접(10)을 하므로서, 상기 스프링 지지대(170) 상단에 판스프링(160)이 고정되게 된다.
이와 같이, 스프링 지지대(170) 상단에 고정된 판스프링(160)은 결합수단을 이용해 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드(320)의 중심이 피스톤 및 내측 방 열부(도 1 참조)와 동심이 이루어지도록 상기 디스플레이서 로드(320)를 고정하게 되고, 상기와 같이 디스플레이서 로드(320)가 판스프링(160)에 고정된 상태에서 디스플레이서 로드(320)의 직선 왕복운동에 따른 판스프링(160)의 탄성변형과정은, 종래기술에 기술한 판스프링(160)의 탄성변형과정과 동일하게 이루어지기 때문에 이에 대한 내용은 생략하기로 한다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단은, 종래에 나사를 이용하여 스프링 지지대에 판스프링을 고정시키는 고정방식 대신, 상호 면착된 판스프링과 스프링 지지대의 계면부위에 다수의 스폿(Spot) 용접을 하여 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링이 고정되도록 하므로서, 종래에 비해 상기 스프링 지지대 상단에 판스프링을 고정시키는 고정작업이 간편함과 함께, 상기 고정작업을 통해 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간이 단축됨에 따른 작업효율을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기 판스프링과 스프링 지지대의 조립공정 및 작업시간의 단축에 따른 제품 생산성을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과도 있다.

Claims (6)

  1. 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성 변형되는 판스프링을 스프링 지지대에 고정시키는 고정수단에 있어서;
    상기 고정수단은 상호 면착된 상기 판스프링과 스프링 지지대 중 상기 판스프링의 단부에 스폿 용접이 다수 이루어지는 것을 특징으로 하는 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단.
  2. 삭제
  3. 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성 변형되는 판스프링을 스프링 지지대에 고정시키는 고정수단에 있어서;
    상기 고정수단에는,
    상기 스프링 지지대와 통전된 전류에 의해 융착되면서 상호 면착된 상기 스프링 지지대와 상기 판스프링이 상호 고정되도록 하는 리벳형 고정부재가 포함되는 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단.
  4. 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성 변형되는 판스프링을 스프링 지지대에 고정시키는 고정수단에 있어서;
    상기 고정수단은 상호 면착된 상기 판스프링과 스프링 지지대의 계면부위에 결합부재를 면착시키고, 상기 결합부재와 상기 스프링 지지대 접촉부위에 다수 스폿 용접하는 것을 특징으로 하는 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 결합부재는 ㄱ자 형태로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 쿨러의 디스플레이서 고정용 판스프링 고정수단.
  6. 재생기가 내장된 디스플레이서;
    상기 디스플레이서에 구동력을 제공하며, 직선운동을 하는 가동자가 포함되는 모터;
    상기 모터의 구동에 의하여 상기 가동자와 동일한 직선운동을 하는 피스톤;
    상기 피스톤에 삽입되는 디스플레이서 로드;
    상기 디스플레이서 로드의 일측을 지지하는 판 스프링; 및
    상기 판 스프링과 면착되는 스프링 지지대가 포함되며,
    상기 판 스프링의 상단은 상기 스프링 지지대에 고정되며, 고정 수단으로서 스폿 용접이 적어도 1회 이상 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 쿨러.
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JPS6030488A (ja) * 1983-07-29 1985-02-16 Toshiba Corp 密閉型圧縮機
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