KR100880471B1 - 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대 및 이를 포함한 쿨러 - Google Patents

디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대 및 이를 포함한 쿨러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쿨러의 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대에 관한 것으로, 이는 디스플레이서 로드가 고정된 판 스프링을 지지함과 동시에, 상기 리니어 모터의 고정자 중심과 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 중심이 상호 일치될 수 있게 상기 리니어 모터의 고정자에 안착 고정되는 스프링 지지대의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기를 형성시키므로서, 상기 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 상기 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착될 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착되기 때문에, 상기 스프링 지지대 상단에 나사로 고정되는 판 스프링 및 상기 판 스프링에 고정되는 디스플레이서 로드의 중심 위치 조절작업이 매우 간편해지는 탁월한 효과도 있다.
쿨러, 판 스프링, 스프링 지지대, 고정자

Description

디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대 및 이를 포함한 쿨러 {Plate spring standoff for fixing displacer and cooler including the same}
도 1 은 일반적인 쿨러의 개략적 구성도.
도 2 는 리니어 모터 고정자에 스프링 지지대가 안착 고정된 종래 쿨러의 요부 단면도.
도 3 은 본 발명인 스프링 지지대의 사시도.
도 4 는 본 발명이 적용된 쿨러의 요부 단면도.
도 5 는 본 발명의 다른 구성을 나타낸 실시예도.
도 6 은 본 발명의 또 다른 구성을 나타낸 실시예도.
도 7 은 본 발명의 또 다른 구성을 나타낸 실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
130. 리니어 모터 130a. 고정자
140. 피스톤 160. 판 스프링
170, 170a. 스프링 지지대 171, 171a. 외주면 삽착돌기
172, 172a. 내주면 삽착돌기 320. 디스플레이서 로드
본 발명은 쿨러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서 고정용 판 스프링을 지지하는 스프링 지지대(spring standoff)를 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착될 수 있도록 구조를 변경한 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대에 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 리니어 모터(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 판 스프링(160); 및 고정수단에 의해 상기 판 스프링(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 판 스프링(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 판 스프링(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)으 로 유동되면서 상기 피스톤(140)의 가압력이 감소함에 따라 상기 판 스프링(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 판 스프링(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 판 스프링(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 탄성 변형될 수 있도록 상기 디스플레이서 로드(320)가 고정된 판 스프링(160)과 나사로 고정되는 스프링 지지대(170)의 경우, 상기 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)가 수평으로 왕복운동할 수 있도록 피스톤(140)의 중심과 동심을 이루게 중심이 조절된 디스플레이서 로드(320)를 고정하고 있는 판 스프링(160)을 지지함과 동시에, 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심과 상기 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)의 중심이 상호 일치될 수 있도록 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심 쪽에 안착되어 스폿 용접을 통해 상기 고정자(130a)와 상기 스프링 지지대(170)가 고정되게 되는데, 이 때 상기 스프링 지지대(170)의 고정작업에 앞서, 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심과 일치시킬 수 있는 위치 조절 지그(jig)(미도시)등을 이용하여 상기 고정자(130a)의 중심과 상기 스프링 지지대(170)의 중심을 일치시킨 다음, 상기와 같이 고정자(130a)와 중심이 일치된 스프링 지지대(170)를 잡아주는 별도의 가이드 부재(미도시) 없이 육안을 통해 상기 고정자(130a)와 중심이 일치된 스프링 지지대(170)의 위치를 확인하면서 상기 고정자(130a)와 스프링 지지대(170)의 면착된 부위에 스폿 용접을 하여 상기 고정자(130a)에 상기 스프링 지지대(170)를 고정시키기 때문에, 상기 용접작업시 약간의 충격이 가해져도 상기 스프링 지지대(170)가 흔들리면서 상기 고정자(130a)와 중심이 일치된 위치에서 벗어나게 되어 상기 스프링 지지대(170)가 상기 고정자(130a) 중심의 정확한 위치에 고정되지 못하게 되는 문제점과 아울러, 상기 고정자 중심에 맞춰 스프링 지지대(170)를 고정시키기 위한 스폿 용접작업이 매우 어려운 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 리니어 모터(130)의 고정자(130a)에 상기 스프링 지지대(170)를 안착시킬 경우, 후 공정으로 상기 고정자(130a)의 중심과 상기 스프링 지지대(170)의 중심이 상호 일치될 수 있도록 상기 위치 조절 지그(jig) 등을 이용하여 상기 고정자(130a)의 중심과 상기 스프링 지지대(170)의 중심을 맞춰야 하는 등의 번거로운 문제점도 있었다.
그리고, 상기 고정자(130a) 중심의 정확한 위치에 스프링 지지대(170)가 고정되지 않을 경우, 상기 피스톤(140)의 중심과 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)의 중심이 상호 일치하지 않은 편심 상태로 고정되게 되어 상기 피스톤(140) 내를 직선 왕복운동하는 디스플레이서 로드(320)가 상기 피스톤(140) 내부와 맞닿게 되면서 서로 면(面)이 갈리게 되거나, 또는 디스플레이서 로드(320)가 휘어지게 되는 등의 커다란 문제점도 있었다.
더욱이, 상기와 같은 문제점에 의해 쿨러(1) 자체에 이상이 발생하게 되어 최악의 경우, 상기 쿨러(1)가 작동되지 않는 등의 고장을 유발시킬 수 있는 커다란 문제점도 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서 고정용 판 스프링을 지지하는 스프링 지지대(spring standoff)의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기를 형성시키므로서, 상기 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 상기 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기와 같이 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착되기 때문에, 상기 스프링 지지대 상단에 나사로 고정되는 판 스프링 및 상기 판 스프링에 고정되는 디스플레이서 로드의 중심 위치 조절작업이 매우 간편해지도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 디스플레이서 로드가 고정된 판 스프링을 지지함과 동시에, 상기 리니어 모터의 고정자 중심과 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 중심이 상호 일치될 수 있게 상기 리니어 모터의 고정자에 안착 고정되는 스프링 지지대의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기를 형성시킨 것으로 구성된 본 발명의 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명인 스프링 지지대의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4 는 본 발명이 적용된 쿨러의 요부 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대(171a)는, 재생기(미도시)가 내장된 디스플레이서(미도시) 및 디스플레이서 로드(320)의 직선왕복운동에 의해 탄성변형 될 수 있게 상기 디스플레이서 로드(320)가 고정된 판 스프링(160)을 지지함과 동시에, 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심과 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드(320)의 중심이 상호 일치되도록 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a)에 안착 고정되는 스프링 지지대에 있어서;
상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심에 상기 스프링 지지대(170a)가 안착될 수 있도록 상기 스프링 지지대(170a)의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기(171)가 형성된 구성이다.
이하, 본 발명의 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 스프링 지지대(170a)는, 위치 조절 지그(jig) 등을 이용하여 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심과 스프링 지지대(170) 중심을 일치시킨 다음, 상기 고정자(130a)와 스프링 지지대(170)의 면착된 부위에 스폿 용접을 실시할 때 별도의 가이드 부재 없이 육안을 통해 상기 고정자(130a)와 중심이 맞춰진 스프링 지지대(170)의 위치를 확인하면서 용접함에 따라 발생하였던 문제점 즉, 상기 스프링 지지대(170)가 상기 고정자(130a) 중심의 정확한 위치에 고정되지 못하였던 종래 문제점을 해소하기 위하여, 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심에 본 발명의 스프링 지지대(170a)가 안착될 수 있도록 상기 스프링 지지대(170a)의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기(171)를 형성시킨 것으로서, 이에 대한 스프링 지지대(170a)의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
상기 스프링 지지대(spring standoff)(170a)는, 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심과 디스플레이서 및 디스플레이서 로드(320)의 중심이 상호 일치될 수 있도록 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심 쪽에 안착되어 스폿 용접을 통해 상기 고정자(130a)에 상기 스프링 지지대(170a)가 고정되는 것이며, 상기 스프링 지지대(170a) 상단엔 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드(320)가 수평으로 왕복운동할 수 있도록 피스톤(140)의 중심과 동심을 이루게 중심이 조절된 디스플레이서 로드(320)를 고정하고 있는 판 스프링(160)이 나사로 고정되어 있 다.
또한, 상기 스프링 지지대(170a)의 하단 외주면엔 도 3 및 도 4 에 도시한 바와 같이, 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심에 상기 스프링 지지대(170a)가 정확히 안착될 수 있도록 원주형태의 삽착돌기(171)가 형성되어 있다.
도 5 는 본 발명의 다른 구성을 나타낸 실시예도로서, 이는 상기 스프링 지지대(170a)의 하단 외주면에 일정크기의 삽착돌기(171a)가 다수 형성된 구성이다.
도 6 은 본 발명의 또 다른 구성을 나타낸 실시예도로서, 이는 스프링 지지대(170b)의 하단 내주면에 원주형태의 삽착돌기(172)가 형성된 구성이다.
도 7 은 본 발명의 또 다른 구성을 나타낸 실시예도로서, 이는 상기 스프링 지지대(170b)의 하단 내주면에 일정크기의 삽착돌기(172a)가 다수 형성된 구성이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 스프링 지지대(170a)를 리니어 모터(130)의 고정자(130a)에 안착시키게 되면, 상기 스프링 지지대(170a)의 하단면이 상기 고정자(130a)에 면착됨과 동시에, 상기 스프링 지지대(170a)의 하단 원주면에 원주형태로 형성된 삽착돌기(171)가 상기 고정자(130a)의 외주면에 삽착되면서 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심에 상기 스프링 지지대(170a)가 안착되게 되며, 상기와 같이 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 중심에 스프링 지지대(170a)가 안착될 경우, 상기 고정자(130a)의 외주면에 삽착된 삽착돌기(171)에 의해 상기 스프링 지지대(170a)가 리니어 모터(130)의 고정자(130a) 외주면에 걸려 가벼운 충격에도 흔들리지 않게 된다.
이 후, 상기와 같이 삽착된 스프링 지지대(170a)의 삽착돌기(171)에 스폿 용접을 하므로서, 상기 스프링 지지대(170a)가 상기 리니어 모터(130)의 고정자(130a)측에 완전히 고정되게 된다(도 4 참조).
본 발명의 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대는, 쿨러의 구성요소 중 재생기가 내장된 디스플레이서 고정용 판 스프링을 지지하는 스프링 지지대(spring standoff)의 하단 외주면에 원주형태의 삽착돌기를 형성시키므로서, 상기 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 상기 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착될 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 삽착돌기에 의해 스프링 지지대가 리니어 모터의 고정자 중심에 정확히 안착되기 때문에, 상기 스프링 지지대 상단에 나사로 고정되는 판 스프링 및 상기 판 스프링에 고정되는 디스플레이서 로드의 중심 위치 조절작업이 매우 간편해지는 탁월한 효과도 있다.
그리고, 상기 스프링 지지대 하단 외주면에 원주형태로 형성된 삽착돌기에 의해 리니어 모터의 고정자측에 흔들림 없이 완전히 안착되기 때문에, 상기 리니어 모터의 고정자측에 스프링 지지대를 고정시키기 위한 스폿 용접작업이 매우 용이해지는 탁월한 효과도 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 재생기가 내장된 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 직선왕복운동에 의해 탄성변형 될 수 있게 상기 디스플레이서 로드가 고정된 판 스프링을 지지함과 동시에, 구동력을 제공하는 리니어 모터의 고정자 중심과 상기 디스플레이서 및 디스플레이서 로드의 중심이 상호 일치되도록 상기 리니어 모터의 고정자에 안착 고정되는 스프링 지지대에 있어서;
    상기 리니어 모터의 고정자 중심에 상기 스프링 지지대가 안착될 수 있도록 상기 스프링 지지대의 하단 내주면에 원주형태의 삽착돌기가 다수 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이서 고정용 판 스프링 지지대.
  4. 삭제
  5. 재생기가 내장된 디스플레이서;
    상기 디스플레이서에 구동력을 제공하며, 고정자 및 가동자가 포함되는 모터;
    상기 모터의 구동으로 상기 가동자와 동일 운동을 하는 피스톤;
    상기 피스톤에 삽입되는 디스플레이서 로드;
    상기 디스플레이서 로드의 일측을 지지하는 판 스프링; 및
    상기 판 스프링이 지지되도록 하며, 상기 고정자와 결합되는 중공의 원통형으로 이루어진 스프링 지지대가 포함되며,
    상기 스프링 지지대에는,
    상기 스프링 지지대가 상기 고정자 중심에 안착 가능하도록 하며, 상기 스프링 지지대의 테두리부를 따라 돌출되어 상기 고정자의 외주면에 삽입되는 삽착 돌기가 형성된 것을 특징으로 하느 쿨러.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 삽착 돌기는 다수 형성된 것을 특징으로 하는 쿨러.
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