KR20000012905A - Driving shaft of pulse tube refrigerator and combining structure of piston - Google Patents

Driving shaft of pulse tube refrigerator and combining structure of piston Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A driving shaft of a pulse tube refrigerator is provided to reduce the manufacture cost and to increase the productivity as assembling by omitting the detailed process and the assembling to equalize the concentricity of a piston and a cylinder. CONSTITUTION: The driving shaft of a pulse tube refrigerator includes:a closed case(110) having a cylinder unit(110a), filling its inside with the acting gas and consisting of a closed shell(114) preventing the leakage of the acting gas by combining itself on the lower face of an upper frame(111) to cover an upper, middle and lower frame(111)(112A)(113); a driving motor(120) for generating the driving force; and a driving shaft(130A) combined to an actuator(122) of the driving motor and reciprocating in a straight line.

Description

맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조Drive shaft and piston coupling structure of pulsating tube refrigerator

본 발명은 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리니어 모터를 이용한 무윤활 맥동관 냉동기에 설치되는 피스톤과 실린더부 사이의 마찰 및 마멸이 발생되지 않도록 피스톤을 구동축의 상단에 고정된 피스톤 로드에 플렉시블한 상태로 결합시킬수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a drive shaft and a piston coupling structure of the pulsating tube refrigerator, and more particularly, to prevent the friction and abrasion between the piston and the cylinder portion installed in the non-lubricated pulsating tube refrigerator using a linear motor. It can be coupled to the piston rod fixed in the flexible state.

일반적으로, 소형 전자부품 및 초전도체의 냉각을 위한 극저온 냉동기로는 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator) 및 지엠 냉동기(GM Refrigerator) 등의 열재생식 냉동기가 주로 사용되고 있는데, 이러한 냉동기들은 그 신뢰성을 높이기 위해서 운전 속도를 낮게 하거나, 마찰이 발생하는 실링(Sealing) 재료의 향상, 그리고 운동하는 부분을 없애는 방법 등이 모색되고 있다.In general, cryogenic freezers for cooling small electronic components and superconductors are mainly used for thermal regeneration refrigerators such as Stirling Refrigerator and GM Refrigerator. Increasingly, the improvement of the sealing material which generate | occur | produces friction, and the method of eliminating the moving part are calculated | required.

한편으로는, 장기간 보수가 필요없는 고신뢰성의 극저온 냉동기의 개발도 요구되고 있는데, 이러한 극저온 냉동기중의 하나가 맥동관 냉동기(Pulse Tube Refrigerator)이다.On the other hand, there is also a need for the development of a highly reliable cryogenic freezer that does not require long-term maintenance, and one of such cryogenic freezers is a pulse tube refrigerator.

상기 맥동관 냉동기는 한 쪽이 막힌 관에 일정한 온도를 갖는 가스를 주기적으로 주입하여 압력을 변화시키면 가스의 유동에 난류 성분이 적을 때 매우 큰 온도 구배를 얻을수 있다는 원리를 이용하여 관의 열린 쪽에서 극저온의 냉동을 구현하는 기기이며, 또한 상기 맥동관 냉동기는 평균 압력과 압력비가 낮아서 비교적 냉동 용량이 작고 신뢰성이 요구되는 냉동기로 사용하기에 적합한 스터링 냉동기의 변형으로서, 종래의 스터링 냉동기가 피스톤과 디스플레이서 등 두 개의 운동부를 갖는 데 비하여 맥동관 냉동기의 운동부는 별도의 압축기 하나만을 갖는 차이가 있다.The pulsating tube refrigeration machine is cryogenically opened at the open side of the tube by using the principle that a constant temperature is injected into a clogged tube by periodically changing the pressure to obtain a very large temperature gradient when there is little turbulent component in the gas flow. In addition, the pulsating tube freezer is a variation of a sterling freezer suitable for use as a freezer having a relatively low freezing capacity and low reliability due to a low average pressure and pressure ratio. Compared to having two motion parts, the motion part of the pulsating tube refrigerator has a difference between having only one separate compressor.

도 1은 종래의 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도로서, 종래의 맥동관 냉동기는 리니어 모터의 가동자에 결합된 피스톤이 별도의 윤활 작용 없이 실린더를 직선 왕복운동하면서 작동 가스를 펌핑시킬 수 있도록 한 것으로, 상기 작동 가스의 왕복 운동을 발생시키는 구동부(100)와, 그 구동부(100)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복 운동하는 작동 가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동부(200)로 크게 구분된다.Figure 1 is a longitudinal sectional view showing a conventional pulsating tube refrigerator, a conventional pulsating tube refrigerator is to allow the piston coupled to the mover of the linear motor to pump the working gas while linearly reciprocating the cylinder without additional lubrication action And a refrigeration part 200 having a cryogenic part by a thermodynamic cycle of a working gas reciprocating in the pipe while being pumped by the drive part 100 and the driving part 100 generating the reciprocating motion of the working gas. .

상기 구동부(100)는 실린더부(110a)가 구비되고 내부에 작동 가스가 충진된 밀폐 케이스(110)와, 그 밀폐 케이스(110)의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터(120)와, 그 구동 모터(120)의 가동자에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축(130A)과, 그 구동축(130A)에 연결됨과 아울러 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에 삽입되어 구동축(130A)과 함께 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑하는 피스톤(140A)과, 상기 밀폐 케이스(110)와 구동축(130A) 사이의 상,하부에 각각 결합되어 구동 모터(120)의 가동자의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤(140A)의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140A)의 직진성을 안내하는 상,하부 지지부재(151)(152)로 구성된다.The drive unit 100 is provided with a cylinder unit 110a and a sealed case 110 filled with a working gas therein, a drive motor 120 mounted inside the sealed case 110 to generate a driving force; The drive shaft 130A coupled to the mover of the drive motor 120 and performing linear reciprocating motion, connected to the drive shaft 130A, and inserted into the cylinder portion 110a of the sealed case 110 to drive shaft 130A. A linear reciprocating motion of the mover of the drive motor 120 is coupled to the upper and lower portions of the piston 140A for pumping the working gas and the sealing case 110 and the drive shaft 130A. Upper and lower support members for storing the elastic energy and converting the stored elastic energy into linear motion to induce the resonance motion of the piston 140A and guide the straightness of the moving piston 140A by receiving the linear motion of the mover. 151) consists of 152 do.

상기 밀폐 케이스(110)는 피스톤(140A)이 삽입되어 직선 왕복운동을 하도록 실린더부(110a)가 형성되는 상부 프레임(111)과, 그 상부 프레임(111)의 하단에 밀봉되게 결합되어 내부에 상기 구동축(130A)의 상단이 결합된 상부 지지부재(151)가 체결됨과 아울러 상기 구동 모터(120)가 고정 장착되는 중간 프레임(112A)과, 그 중간 프레임(112A)의 하단에 밀봉되게 결합되어 구동축(130A)의 하단에 결합된 하부 지지부재(152)가 체결되는 하부 프레임(113)과, 상기 중간 프레임(112A) 및 하부 프레임(113)을 감싸도록 상부 프레임(111)의 하단면에 밀봉 결합되어 작동 가스의 누출을 방지하는 밀봉셸(114)로 이루어진다.The closed case 110 is coupled to the upper frame 111 and the lower end of the upper frame 111, the cylinder portion 110a is formed so that the piston (140A) is inserted to perform a linear reciprocating motion to the inside The upper support member 151 coupled with the upper end of the drive shaft 130A is fastened, and the intermediate frame 112A to which the drive motor 120 is fixedly mounted is sealed to be coupled to the lower end of the intermediate frame 112A. The lower frame 113 to which the lower support member 152 coupled to the lower end of 130A is coupled, and sealingly coupled to the lower surface of the upper frame 111 to surround the intermediate frame 112A and the lower frame 113. And a sealing shell 114 to prevent leakage of the working gas.

상기 중간 프레임(112A)은 그 내주면 중간에 구동 모터(120)를 장착시키기 위한 모터 장착부(112a)가 환형으로 돌출 형성되고, 그 모터 장착부(112a)의 상측에는 상부 지지부재(151)가 얹혀져 체결되기 위한 복수개의 돌기형 지지부재 장착부(112b)가 동일한 원주상에 형성되는데, 상기 지지부재 장착부(112b)의 내경은 상부 지지부재(151)의 직경이 지나치게 크게 될 때에 발생되는 탄성력 저하를 감안하여 통상 구동 모터(120)의 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.The intermediate frame 112A has a motor mounting portion 112a for mounting the drive motor 120 in the middle of the inner circumferential surface thereof and protrudes in an annular shape, and an upper support member 151 is mounted on the upper side of the motor mounting portion 112a. A plurality of protruding support member mounting portions 112b are formed on the same circumference, and the inner diameter of the support member mounting portions 112b takes into account the decrease in elastic force generated when the diameter of the upper support member 151 becomes too large. It is preferable to form smaller than the outer diameter of the drive motor 120.

상기 하부 프레임(113)은 그 내주면에 하부 지지부재(152)를 체결시키기 위한 복수개의 돌기형 지지부재 장착부(113a)가 중간 프레임(112)의 지지부재 장착부(112b)와 마찬가지로 동일한 원주상에 형성되는데, 상기 지지부재 장착부(113a)의 내경 역시 구동 모터(120)의 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.The lower frame 113 has a plurality of protruding support member mounting portions 113a for fastening the lower support member 152 to the inner circumferential surface thereof on the same circumference as the support member mounting portion 112b of the intermediate frame 112. The inner diameter of the support member mounting portion 113a may also be smaller than the outer diameter of the drive motor 120.

상기 상,하부 지지부재(151)(152)는 모두 통상적으로 사용되고 있는 원판형의 판스프링으로서, 그 각각의 중앙에 형성되는 구동축 장착공(151a)(152a)은 피스톤(140A)의 직진성이 유지되도록 상부 프레임(111)의 실린더부(110a)와 함께 동심상에 형성되는 것이 바람직하다.The upper and lower support members 151 and 152 are plate-shaped leaf springs which are commonly used, and drive shaft mounting holes 151a and 152a formed at the center thereof maintain the straightness of the piston 140A. It is preferable to be formed concentrically with the cylinder part 110a of the upper frame 111 as much as possible.

상기 구동 모터(120)는 복수개의 철편이 원통형으로 적층되어 내,외측 라미네이션(121A)(121B)으로 이루어지고 그 중에서 외측 라미네이션(121B)에는 복수개의 코일(121b)이 장착된 고정자(121)와, 그 고정자(121)의 내,외측 라미네이션(121A)(121B) 사이에 개재되어 구동축(130A)과 결합되고 상기 코일(121b)에 대향되도록 마그네트(112b)가 장착된 가동자(122)로 이루어지는 통상적인 리니어 모터로서, 상기 외측 라미네이션(121B)이 밀폐 케이스(110)의 중간 프레임(112A)에 체결되고, 상기 내측 라미네이션(121A)은 별도의 연결링(123)에 의해 외측 라미네이션(121B)과 일체로 결합된다.The drive motor 120 is composed of a plurality of iron pieces are stacked in a cylindrical shape consisting of inner and outer laminations (121A) (121B), the outer lamination (121B) of the stator 121 and the plurality of coils (121b) is mounted; And a mover 122 interposed between the inner and outer laminations 121A and 121B of the stator 121 and coupled to the drive shaft 130A and mounted with a magnet 112b to face the coil 121b. As a conventional linear motor, the outer lamination 121B is fastened to the middle frame 112A of the sealed case 110, and the inner lamination 121A is connected to the outer lamination 121B by a separate connection ring 123. Are integrally combined.

상기 구동축(130A)은 전술한 바와 같이 구동 모터(120)의 가동자(122)에 일체로 결합되는 것으로, 그 상단은 상부 지지부재(151)를 관통하여 피스톤(140A)에 일체로 압입되는 반면, 그 하단은 하부 지지부재(152)의 중앙을 관통하여 별도의 고정부재(160)로 체결된다.The drive shaft 130A is integrally coupled to the mover 122 of the drive motor 120 as described above, and an upper end thereof is penetrated integrally into the piston 140A by passing through the upper support member 151. The lower end penetrates through the center of the lower support member 152 and is fastened to a separate fixing member 160.

여기서, 상기 구동축(130A)이 공진운동 및 직진운동을 하기 위해서는 구동축(130A)과 상,하부 지지부재(151)(152)가 일체로 결합되어야 한다.Here, in order for the drive shaft 130A to perform the resonance motion and the straight motion, the drive shaft 130A and the upper and lower support members 151 and 152 should be integrally coupled.

한편, 상기 냉동부(200)는 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에서 펌핑된 작동 가스에 의해 내부의 작동 가스가 질량 유동되면서 양단부에서 압축과 팽창이 각각 발생되어 압축이 일어나는 압축부(211)에서는 열을 발생시키는 반면 팽창이 일어나는 팽창부(212)에서는 외부의 열을 흡수하는 맥동관(210)과, 그 맥동관(210)의 압축부(211)에 연결되어 왕복하는 작동 가스의 질량 유동과 압력 맥동 사이에 위상차를 발생시킴과 아울러 열적 평형을 이루도록 하는 오리피스(220)와, 그 오리피스(220)에 연결되어 작동 가스가 일시 체류하는 저장 용기(230)와, 그 맥동관(210)의 팽창부(212)와 구동부(100)의 실린더부(110a) 사이에 연결되어 맥동관(210)으로 펌핑되는 작동 가스의 현열을 저장하였다가 맥동관(210)에서 구동부(100)의 실린더부(110a)로 되돌아 가는 작동 가스의 온도를 보상하는 재생기(240)와, 그 재생기(240)와 구동부(100)의 실린더부(110a) 사이에 연결되어 펌핑되는 고온 및 고압의 작동 가스를 우선 냉각시키는 예냉기(250)로 구성된다.On the other hand, the refrigeration unit 200 is a compression unit in which compression and expansion are generated by compression and expansion at both ends as the working gas inside the mass flow by the working gas pumped from the cylinder portion 110a of the sealed case 110 ( In 211, heat is generated, while expansion 212 in which expansion occurs includes a pulsation tube 210 that absorbs external heat, and a working gas reciprocated by being connected to the compression unit 211 of the pulsation tube 210. An orifice 220 which generates a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation and achieves thermal equilibrium, a storage container 230 connected to the orifice 220 to temporarily retain the working gas, and the pulsating tube 210 Connected between the expansion unit 212 and the cylinder unit 110a of the driving unit 100 stores the sensible heat of the working gas pumped into the pulsating tube 210, and then stores the cylinder of the driving unit 100 in the pulsating tube 210. The temperature of the working gas back to the unit (110a) Compensator regenerator 240 and the pre-cooler 250 is connected between the regenerator 240 and the cylinder portion (110a) of the drive unit 100 to cool the operating gas of the high temperature and high pressure pumped first.

상기와 같이 구성되는 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 조립된다.Conventional non-lubricating pulsating tube freezer configured as described above is assembled as follows.

먼저, 상기 중간 프레임(112A)의 모터 지지부(112a)에 구동 모터(120)의 외측 라미네이션(121B)을 체결하고, 그 외측 라미네이션(121B)에 내측 라미네이션(121A)을 삽입한 다음에 연결링(123)을 이용하여 내,외측 라미네이션(121A)(121B)을 일체로 체결하며, 상기 내,외측 라미네이션(121A)(121B) 사이의 공극에 구동축(130A)이 결합된 원통형의 가동자(122)를 개재시키고, 상기 구동축(130A)이 중앙을 관통하도록 하여 상부 지지부재(151)를 중간 프레임(112A)의 지지부재 장착부(112b)에 얹어 체결시키며, 상기 중간 프레임(112A)의 하단에는 하부 프레임(113)을 체결하고, 그 하부 프레임(113)의 지지부재 장착부(113a)에는 구동축(130A)의 하단이 중앙을 관통하는 하부 지지부재(152)를 체결시키며, 상기 구동축(130A)의 상단에는 상부 지지부재(151)가 밀착 개재된 채로 피스톤(140A)을 결합시키는 반면, 상기 구동축(130A)의 하단에는 하부 지지부재(152)가 개재된 채로 고정 부재(160)를 결합시킨다.First, the outer lamination 121B of the drive motor 120 is fastened to the motor support 112a of the intermediate frame 112A, and the inner lamination 121A is inserted into the outer lamination 121B, and then the connection ring ( 123, the inner and outer laminations 121A and 121B are integrally fastened, and the cylindrical mover 122 having the drive shaft 130A coupled to the gap between the inner and outer laminations 121A and 121B. Interposing the upper support member 151 on the support member mounting portion 112b of the intermediate frame 112A so that the driving shaft 130A penetrates the center thereof, and a lower frame at the lower end of the intermediate frame 112A. And fastening the lower support member 152 through which the lower end of the drive shaft 130A penetrates the center to the support member mounting portion 113a of the lower frame 113, and to the upper end of the drive shaft 130A. Couple the piston 140A with the upper support member 151 interposed therebetween. On the other hand, the lower end of the drive shaft 130A couples the fixing member 160 with the lower support member 152 interposed therebetween.

이때, 상기 피스톤(140A)은 직선 왕복 운동시 실린더부(110a)와의 간극이 전술한 바와 같이 10 ~ 20 μm를 유지하도록 상,하부 지지부재(151)(152)의 구동축 장착공 (151a)(152a) 및 실린더부(110a)가 동심도를 유지하여야 한다.At this time, the piston 140A is a drive shaft mounting hole (151a) of the upper and lower support members (151, 152) so that the gap with the cylinder (110a) during the linear reciprocating motion to maintain 10 ~ 20 μm as described above 152a) and the cylinder portion 110a should maintain concentricity.

이후, 상기 중간 프레임(112A)의 상단에는 피스톤(140A)이 실린더부(110a)에 삽입되도록 하여 상부 프레임(111)을 체결하고, 그 상부 프레임(111)의 하단에는 중간 프레임(112A)과 하부 프레임(113)을 감싸는 밀봉셸(114)을 결합시킨다.Subsequently, the upper frame 111 is fastened by allowing the piston 140A to be inserted into the cylinder part 110a at the upper end of the intermediate frame 112A, and the lower end of the upper frame 111 at the middle frame 112A and the lower part. The sealing shell 114 surrounding the frame 113 is coupled.

그 다음, 상기 실린더부(110a)의 선단면에 예냉기(250)를 직접 밀착시켜 체결하고, 그 예냉기(250)에 재생기(240), 맥동관(210), 오리피스(220), 저장 용기(230) 등을 차례대로 결합시키는데, 경우에 따라서는 상기 실린더부(110a)와 예냉기(250) 사이에 별도의 연결관(260)을 개재시켜 결합시킬 수도 있다. 이는 상기 실린더부(110a)에서 발생되는 열이 예냉기(250)로 직접 전달되지 아니하고 외부로 방열되도록 하기 위함이다.Then, the precooler 250 is directly in close contact with the front end surface of the cylinder part 110a, and fastened, and the regenerator 240, the pulsating tube 210, the orifice 220, and the storage container are connected to the precooler 250. 230 and the like in order, in some cases, may be coupled via a separate connecting pipe 260 between the cylinder portion (110a) and the precooler (250). This is for the heat generated in the cylinder 110a is not directly transferred to the precooler 250 but radiated to the outside.

한편, 상기한 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 동작 과정은 다음과 같다.On the other hand, the operation process of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator is as follows.

즉, 상기 구동 모터(120)에 전원이 인가되어 가동자(122)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 그 가동자(122)에 결합된 구동축(130A) 역시 직선 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(130A)에 일체로 결합된 피스톤(140A)이 실린더부(110a) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑시키게 된다.That is, when power is applied to the drive motor 120 and the mover 122 reciprocates linearly, the drive shaft 130A coupled to the mover 122 also performs linear reciprocation, and the drive shaft ( Piston 140A integrally coupled to 130A pumps the working gas while linearly reciprocating in the cylinder portion 110a.

이때, 상기 피스톤(140A)의 압축 행정시는 실린더부(110a)의 작동 가스가 예냉기(250) 쪽으로 유출되고, 그 예냉기(250)에서 소정 온도로 미리 냉각된 작동 가스는 재생기(240)를 거치면서 열교환되어 내부의 현열을 저장한 채로 맥동관(210)으로 유입되는데, 이 유입되는 작동 가스에 의해 맥동관(210)에 충진되어 있던 작동 가스는 오리피스(220) 쪽으로 밀리면서 압축되어 맥동관(210)의 압축단 온도가 상승하게 되고, 그 상승된 온도는 작동 가스가 오리피스(220)를 지나면서 단열 팽창되어 외부로 방열된다.At this time, during the compression stroke of the piston 140A, the working gas of the cylinder 110a flows out toward the precooler 250, and the working gas precooled to a predetermined temperature in the precooler 250 is regenerator 240. Through the heat exchange is introduced into the pulsating tube 210 while storing the sensible heat therein, the working gas filled in the pulsating tube 210 by the incoming working gas is pushed toward the orifice 220 and compressed The compression end temperature of the copper tube 210 is increased, and the elevated temperature is thermally expanded by the working gas passing through the orifice 220 and radiated to the outside.

이후, 상기 맥동관(210)은 피스톤(140A)의 압축 행정과 팽창 행정 사이에서 고압 상태의 열적 평형상태를 이루게 되는데, 이 과정에서 작동 가스는 지속적으로 오리피스(220)를 통해 맥동관(210) 으로부터 저장 용기(230)로 이동하여 맥동관(210)의 온도를 낮추게 된다.Thereafter, the pulsating tube 210 forms a thermal equilibrium state of high pressure between the compression stroke and the expansion stroke of the piston 140A, in which the working gas is continuously discharged from the pulsating tube 210 through the orifice 220. The storage vessel 230 is moved to lower the temperature of the pulsation tube 210.

이후, 상기 피스톤(140A)의 팽창 행정시는 맥동관(210)으로 유입되었던 작동 가스를 흡입하면서 맥동관(210)내의 작동 가스를 재생기(240) 쪽으로 이동시키게 되는데, 이때 재생기(240)를 통해 맥동관(210)을 빠져나가는 작동 가스의 질량 유량에 비해 오리피스(220)를 통해 맥동관(210)으로 유입되는 작동 가스의 질량 유량이 훨씬 적기 때문에 상기 맥동관(210)에서의 작동 가스는 단열 팽창이 되며, 이 작동 가스의 단열 팽창은 통상 냉측 열교환기(미부호)가 장착된 재생기(240) 쪽에서 급격하게 발생되어 극저온부가 형성된다.Subsequently, during the expansion stroke of the piston 140A, the working gas in the pulsating tube 210 is moved toward the regenerator 240 while sucking the working gas that has flowed into the pulsating tube 210. The working gas in the pulsating tube 210 is adiabatic because the mass flow rate of the working gas flowing into the pulsating tube 210 through the orifice 220 is much smaller than the mass flow rate of the working gas exiting the pulsating tube 210. Expansion, and the adiabatic expansion of this working gas is usually generated rapidly on the regenerator 240 equipped with a cold side heat exchanger (unsigned) to form a cryogenic portion.

그 다음, 상기 맥동관(210)은 피스톤(140A)의 팽창 행정과 압축 행정 사이에서 저압 상태의 열적 평형상태를 이루게 되는데, 이 과정에서 작동 가스는 지속적으로 오리피스(220)를 통해 저장 용기(230)에서 맥동관(210)으로 이동하면서 맥동관(210)내의 압력을 높여 처음의 온도를 회복하게 된다.Then, the pulsation tube 210 is in a thermal equilibrium state of low pressure between the expansion stroke and the compression stroke of the piston 140A, in which the working gas is continuously stored through the orifice 220 While moving to the pulsating tube 210 to increase the pressure in the pulsating tube 210 to recover the initial temperature.

한편, 상기 구동축(130A)의 상,하단부에 결합된 상,하부 지지부재(151)(152)는 구동축(130A)의 왕복 운동을 전달받아 가동자(122)의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고, 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤(140A)의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자(122)의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140A)이 실린더부(110a)의 내주벽과 항상 일정한 공차를 두고 직선 운동을 할 수 있도록 안내하게 된다.Meanwhile, the upper and lower support members 151 and 152 coupled to the upper and lower ends of the driving shaft 130A receive the reciprocating motion of the driving shaft 130A and store the linear reciprocating motion of the mover 122 as elastic energy. In addition, the stored elastic energy is converted into a linear motion to induce a resonant motion of the piston 140A, and the piston 140A moving by receiving the linear motion of the mover 122 is connected to the inner circumferential wall of the cylinder part 110a. You will always be guided in a straight line with a certain tolerance.

그러나, 이와 같은 종래의 무윤활 맥동관 냉동기에서는 피스톤(140A)과 상부 프레임(112A)의 중앙에 형성된 실린더부(110a)의 내벽면 사이를 무윤활에 따른 마찰 및 마멸을 방지하기 위해 피스톤(140A)과 실린더부(110a) 내벽면 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 구동축(130A)의 상부 및 하부에 각각 설치되어 원판형의 판스프링으로 된 상,하부 지지부재(151)(152)가 실린더부(110a)와 구동축(130A) 양단의 동심도를 맞추면서 축방향으로는 스프링으로 작용하고 반경 방향으로는 구동축(130A)의 치우침을 구속시켜 피스톤(140A)의 직진성을 보장하는 한편 실린더부(110a)와 피스톤(140A)의 동심도를 유지하도록 하였으나, 이러한 구조는 실린더부(110a)와 상,하부 지지부재(151)(152)의 내경 및 외경 각각의 동심도가 모두 일치하여야 하기 때문에 정밀 가공 및 조립이 필요하게 되어 제작 단가를 상승시키며, 조립 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하되고, 조립자에 따라 성능이 달라질수 있어 기기의 품질을 떨어뜨릴 우려가 있는 등의 많은 문제점이 있었다.However, in the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, the piston 140A to prevent friction and wear due to non-lubrication between the piston 140A and the inner wall surface of the cylinder portion 110a formed at the center of the upper frame 112A. ) And upper and lower support members 151 and 152 which are respectively provided on the upper and lower portions of the drive shaft 130A to form a disk-shaped leaf spring so as to maintain a constant gap between the inner wall surface of the cylinder portion 110a and the cylinder portion 110a. While concentricity between both ends of the drive shaft (130a) and the drive shaft (130A) acts as a spring in the axial direction and restrains the bias of the drive shaft (130A) in the radial direction to ensure the straightness of the piston (140A) and the cylinder portion (110a) and Although the concentricity of the piston 140A is maintained, this structure requires precise machining and assembly because the concentricity of each of the inner and outer diameters of the cylinder part 110a and the upper and lower support members 151 and 152 must match. to do Sikimyeo control rising production costs, there are many problems, such as the time-consuming assembly concerns the productivity is lowered, the dip can vary it compromises the quality of the equipment performance based on the coarse.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리니어 모터를 이용한 무윤활 맥동관 냉동기에 설치되는 피스톤과 실린더부 사이의 마찰 및 마멸이 발생되지 않도록 피스톤을 구동축의 상단에 고정된 피스톤 로드에 플렉시블한 상태로 결합시킬수 있도록 하여 피스톤과 실린더부의 동심도가 일치하지 않아도 피스톤이 실린더부에서 무리없이 직진 운동을 할수 있으며, 피스톤과 실린더부의 동심도를 일치시키기 위한 정밀 가공 및 조립이 필요없게 되어 제작 단가를 낮출수 있을 뿐만 아니라, 조립시의 생산성을 향상시킬수 있는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, the piston rod fixed to the upper end of the drive shaft so that the friction and abrasion between the piston and the cylinder portion installed in the non-lubricated pulsating tube freezer using the linear motor does not occur It can be combined in a flexible state, so that the piston can move straight without any concentricity between the piston and the cylinder, and there is no need for precision machining and assembly to match the concentricity of the piston and the cylinder. The purpose is to provide a drive shaft and a piston coupling structure of the pulsating tube refrigeration machine that can not only lower the pressure, but also improve the productivity during assembly.

도 1은 종래의 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a conventional pulsating tube refrigerator.

도 2는 본 발명에 따른 맥동관 냉동기를 나타낸 종단면도Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a pulsating tube freezer according to the present invention

도 3은 도 2의 A 부분을 나타낸 확대도3 is an enlarged view illustrating a portion A of FIG. 2;

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

130; 구동축 140; 피스톤130; Drive shaft 140; piston

141; 체결홈 142; 안내공141; Fastening groove 142; Guide

170; 피스톤 로드 171; 지지봉170; Piston rod 171; Support rod

180; 고정 마개 181; 삽입홈180; Fixing stopper 181; Insert groove

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실린더부가 구비되고 내부에 작동가스가 충진되며 작동 가스의 누출을 방지하는 밀봉셸로 이루어지는 밀폐 케이스와, 그 밀폐 케이스의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터와, 그 구동 모터의 가동자에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축과, 그 구동축에 연결됨과 아울러 밀폐 케이스의 실린더부에 삽입되어 구동축과 함께 직선 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하는 피스톤과, 상기 밀폐 케이스의 내부에 결합되어 구동 모터의 가동자의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤의 직진성을 안내하는 상,하부 지지 부재와, 상기 밀폐 케이스의 실린더부에서 펌핑된 작동 가스에 의해 내부의 작동 가스가 질량 유동되면서 양단부에서 압축과 팽창이 각각 발생되어 압축이 일어나는 압축부에서는 열을 발생시키는 반면 팽창이 일어나는 팽창부에서는 외부의 열을 흡수하는 맥동관과, 그 맥동관의 압축부에 연결되어 왕복하는 작동 가스의 질량 유동과 압력 맥동 사이에 위상차를 발생시킴과 아울러 열적 평형을 이루도록 하는 오리피스와, 그 오리피스에 연결되어 작동 가스가 일시 체류하는 저장 용기와, 그 맥동관의 팽창부와 구동부 사이에 연결되어 맥동관으로 펌핑되는 작동가스의 현열을 저장하였다가 맥동관에서 구동부의 실린더부로 되돌아 가는 작동 가스의 온도를 보상하는 재생기와, 그 재생기와 구동부의 실린더부 사이에 연결되어 펌핑되는 고온 및 고압의 작동 가스를 우선 냉각시키는 예냉기로 구성되는 맥동관 냉동기에 있어서, 상기 구동축의 상단부에 피스톤 로드가 고정되고, 그 피스톤 로드의 상단부에는 피스톤이 회동가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조가 제공되므로써 달성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sealed case consisting of a sealing shell which is provided with a cylinder, filled with a working gas therein, and prevents leakage of the working gas, and a driving motor mounted inside the sealed case to generate a driving force. And a piston coupled to the mover of the drive motor for linear reciprocating motion, a piston connected to the drive shaft and inserted into the cylinder portion of the sealed case to pump the working gas while performing linear reciprocating motion with the drive shaft; It is coupled to the inside of the sealed case and stores the linear reciprocating motion of the mover of the drive motor as elastic energy and converts the stored elastic energy into linear motion to induce resonant motion of the piston. Upper and lower support members for guiding straightness, and a cylinder of the sealed case The pulsating tube absorbs the heat from the compression section where the compression occurs, while the internal working gas flows by the working gas pumped from the section and generates compression and expansion at both ends, respectively. And an orifice connected to the compression section of the pulsating tube to generate a phase difference between the mass flow and the pressure pulsation of the reciprocating working gas, and to achieve thermal equilibrium; and a storage container connected to the orifice to temporarily hold the working gas. A regenerator for storing the sensible heat of the working gas connected between the expansion part and the driving part of the pulsating tube and pumped to the pulsating tube and compensating the temperature of the working gas returned from the pulsating tube to the cylinder part of the driving part, the regenerator and the driving part Example of first cooling the high and high pressure working gas connected between the cylinder parts of the pump In the pulsating tube refrigerator consisting of cold, the piston rod is fixed to the upper end of the drive shaft, the piston rod is provided with the drive shaft and the piston coupling structure of the pulsating tube refrigerator, characterized in that the piston is rotatably coupled. Is achieved.

여기서, 상기 피스톤 로드는 구동축의 직경보다 작은 직경을 갖는 스프링강으로 된 것을 그 특징으로 한다.Here, the piston rod is characterized in that the spring steel having a diameter smaller than the diameter of the drive shaft.

또한, 상기 피스톤의 상부 중앙에는 체결홈이 형성되며, 상기 피스톤내의 중앙에는 체결홈과 연통되는 안내공이 형성되고, 상기 체결홈에는 안내공의 상단에 안착되는 피스톤 로드의 상단부에 고정된 지지봉을 이탈이 방지되도록 고정시키기 위한 고정 마개가 체결되어 결합된 것을 그 특징으로 한다.In addition, a fastening groove is formed in the upper center of the piston, a guide hole communicating with the fastening groove is formed in the center of the piston, the fastening groove is separated from the support rod fixed to the upper end of the piston rod seated on the top of the guide hole It is characterized in that the fixing stopper for fastening so as to prevent it is fastened and coupled.

또한, 상기 안내공이 피스톤 로드 보다 큰 직경으로 피스톤 내의 중앙에 체결홈과 연통되어 형성된 것을 그 특징으로 한다.In addition, the guide hole is characterized in that formed in communication with the fastening groove in the center of the piston in a larger diameter than the piston rod.

그리고, 상기 고정 마개의 상부 중앙에는 체결홈에 고정 마개를 체결시 공구를 삽입하여 고정 마개를 회전시키기 위한 +자형의 삽입홈이 형성된 것을 그 특징으로 한다.And, in the upper center of the fixing stopper is characterized in that the + -shaped insertion groove is formed to rotate the fixing stopper by inserting a tool when fastening the stopper to the fastening groove.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 맥동관 압축기를 나타낸 종단면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분을 나타낸 확대도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing a pulsating tube compressor according to the present invention, Figure 3 is an enlarged view showing a portion A of Figure 2, and the same reference numerals for the same parts as in the prior art will be described the present invention.

본 발명은 실린더부(110a)가 구비되고 내부에 작동가스가 충진되며 상부와 중간과 하부 프레임(111)(112A)(113) 및 중간과 하부 프레임(112A)(113)을 감싸도록 상부 프레임(111)의 하단면에 밀봉 결합되어 작동가스의 누출을 방지하는 밀봉셸(114)로 이루어지는 밀폐 케이스(110)와, 그 밀폐케이스(110)의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터(120)와, 그 구동 모터(120)의 가동자(122)에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축(130A)과, 그 구동축(130A)에 연결됨과 아울러 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에 삽입되어 구동축(130A)과 함께 직선 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하는 피스톤(140A)과, 상기 밀폐 케이스(110)의 내부에 결합되어 구동 모터(120)의 가동자(122)의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤(140A)의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자(122)의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140A)의 직진성을 안내하는 상,하부 지지 부재(151)(152)와, 상기 밀폐 케이스(110)의 실린더부(110a)에서 펌핑된 작동 가스에 의해 내부의 작동 가스가 질량 유동되면서 양단부에서 압축과 팽창이 각각 발생되어 압축이 일어나는 압축부(211)에서는 열을 발생시키는 반면 팽창이 일어나는 팽창부(212)에서는 외부의 열을 흡수하는 맥동관(210)과, 그 맥동관(210)의 압축부(211)에 연결되어 왕복하는 작동 가스의 질량 유동과 압력 맥동 사이에 위상차를 발생시킴과 아울러 열적 평형을 이루도록 하는 오리피스(220)와, 그 오리피스(220)에 연결되어 작동 가스가 일시 체류하는 저장 용기(230)와, 그 맥동관(210)의 팽창부(212)와 구동부(100) 사이에 연결되어 맥동관(210)으로 펌핑되는 작동가스의 현열을 저장하였다가 맥동관(210)에서 구동부(100)의 실린더부(110a)로 되돌아 가는 작동 가스의 온도를 보상하는 재생기(240)와, 그 재생기(240)와 구동부(100)의 실린더부(110a) 사이에 연결되어 펌핑되는 고온 및 고압의 작동 가스를 우선 냉각시키는 예냉기(250)로 구성되는 맥동관 냉동기에 있어서, 상기 구동축(130)의 상단부에 구동축(130) 보다 작은 직경으로 형성되어 스프링강으로 된 피스톤 로드(170)가 고정되고, 피스톤 로드(170)의 상단부에는 지지봉(171)이 고정된다.The present invention is provided with a cylinder portion (110a) is filled with a working gas therein and the upper frame to surround the upper and middle and lower frames 111, 112A, 113 and the middle and lower frames (112A) 113 ( A sealed case 110 made of a sealing shell 114 sealingly coupled to the bottom surface of the 111 to prevent leakage of working gas, and a drive motor 120 mounted inside the sealed case 110 to generate a driving force. And a drive shaft 130A coupled to the mover 122 of the drive motor 120 for linear reciprocating motion, and connected to the drive shaft 130A and inserted into the cylinder portion 110a of the sealed case 110. And a piston 140A for pumping a working gas while linearly reciprocating with the drive shaft 130A, and coupled to the inside of the sealed case 110 to perform linear reciprocation of the mover 122 of the drive motor 120. By storing it as elastic energy and converting it into linear motion Upper and lower support members 151 and 152 for inducing the resonant motion of the stone 140A and guiding the straightness of the piston 140A moving by receiving the linear motion of the mover 122, and the sealed case ( As the working gas inside is flowed by the working gas pumped from the cylinder part 110a of the 110, compression and expansion occur at both ends, respectively, and the compression part 211, which generates compression, generates heat while expansion occurs. The unit 212 generates a phase difference between the pressure pulsation and the mass flow of the pulsating tube 210 for absorbing external heat and the working gas reciprocating connected to the compression unit 211 of the pulsating tube 210. In addition, an orifice 220 to achieve thermal equilibrium, a storage container 230 connected to the orifice 220 to temporarily hold a working gas, an expansion part 212 and a driving part 100 of the pulsation tube 210. Pumped into the pulsating tube 210 connected between The regenerator 240 stores the sensible heat of the working gas and compensates the temperature of the working gas returned from the pulsation tube 210 to the cylinder portion 110a of the driving unit 100, and the regenerator 240 and the driving unit 100. In the pulsating tube refrigerator consisting of a pre-cooler (250) for cooling the high-temperature and high-pressure working gas is connected between the cylinder portion (110a) of the first), the upper end of the drive shaft 130 than the drive shaft 130 The piston rod 170 formed of a small diameter and made of spring steel is fixed, and the support rod 171 is fixed to the upper end of the piston rod 170.

또한, 상기 피스톤(140)의 상부 중앙에는 체결홈(141)이 형성되며, 상기 피스톤(140)내의 중앙에는 체결홈(141)과 연통되며 상기 피스톤 로드(170) 보다 큰 직경의 안내공(142)이 형성되고, 상기 체결홈(141)에는 안내공(142)의 상단에 안착되는 상기 피스톤 로드(170)의 상단부에 고정된 지지봉(171)을 이탈이 방지되도록 고정시키기 위한 고정 마개(180)가 체결되어 결합되며, 고정 마개(180)의 상부 중앙에는 상기 체결홈(141)에 고정 마개(180)를 체결시 공구를 삽입하여 고정 마개(180)를 회전시키기 위한 +자형의 삽입홈(181)이 형성되어 구성된다.In addition, a fastening groove 141 is formed at an upper center of the piston 140, and a guide hole 142 having a diameter larger than that of the piston rod 170 and communicating with the fastening groove 141 at the center of the piston 140. Is formed, and the fastening groove 141 for fixing the support rod 171 fixed to the upper end of the piston rod 170 seated on the upper end of the guide hole 142 to prevent the departure from the fastening groove 141 Is fastened and coupled, the upper center of the fixed stopper 180, the + -shaped insertion groove 181 for rotating the fixed stopper 180 by inserting a tool when fastening the fixed stopper 180 to the fastening groove 141. ) Is formed and configured.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 조립된다.Lubrication-free pulsating tube freezer of the present invention configured as described above is assembled as follows.

먼저, 상기 중간 프레임(112)의 모터 지지부(112a)에 구동 모터(120)의 외측 라미네이션(121B)을 체결하고, 그 외측 라미네이션(121B)에 내측 라미네이션(121A)을 삽입한 다음에 연결링(123)을 이용하여 내,외측 라미네이션(121A)(121B)을 일체로 체결하며, 피스톤(140)의 상부 중앙에 형성된 체결홈(141)으로 피스톤 로드(170)의 하단부를 삽입하여 상기 체결홈(141)과 연통되어 피스톤 로드(170)보다 큰 직경을 갖는 안내공(142)의 상단에 피스톤 로드(170)의 상단부에 고정된 지지봉(171)을 안착시키고, 상기 체결홈(141)에 피스톤 로드(170) 상단부의 지지봉(171)을 이탈이 방지되도록 고정시키기 위해 고정 마개(180)를 체결시키며, 상기 피스톤(140)이 결합된 피스톤 로드(170)의 하단부를 구동축(130)의 상단부에 결합시킨다.First, the outer lamination 121B of the driving motor 120 is fastened to the motor support 112a of the intermediate frame 112, and the inner lamination 121A is inserted into the outer lamination 121B, and then the connection ring ( The inner and outer laminations 121A and 121B are integrally fastened using the 123, and the lower end of the piston rod 170 is inserted into the fastening groove 141 formed in the upper center of the piston 140 to thereby fasten the fastening groove ( The support rod 171 fixed to the upper end of the piston rod 170 is seated on the upper end of the guide hole 142 having a larger diameter than the piston rod 170 in communication with the 141, the piston rod in the fastening groove 141 The fastening stopper 180 is fastened to fix the support bar 171 of the upper end to prevent the separation, and the lower end of the piston rod 170 to which the piston 140 is coupled is coupled to the upper end of the drive shaft 130. Let's do it.

그 다음, 종래의 기술과 동일하게 상기 내,외측 라미네이션(121A)(121B) 사이의 공극에 구동축(130)과 일체로 결합된 원통형의 가동자(122)를 개재시키고, 상기 중간 프레임(112)의 하단에는 하부 프레임(113)을 체결하며, 그 하부 프레임(113)의 지지부재 장착부(113a)에는 구동축(130)의 하단이 중앙을 관통하는 하부 지지부재(152)를 체결시키며, 상기 구동축(130)의 하단에는 하부 지지부재(152)가 개재된 채로 고정 부재(160)를 결합시킨다.Next, the intermediate frame 112 is interposed between the inner and outer laminations 121A and 121B through a cylindrical mover 122 integrally coupled with the drive shaft 130 in the same manner as in the related art. The lower frame 113 is fastened to the lower frame 113, and the support member mounting portion 113a of the lower frame 113 fastens the lower support member 152 through which the lower end of the drive shaft 130 passes through the center, and the drive shaft ( The fixing member 160 is coupled to the lower end of the 130 with the lower support member 152 interposed therebetween.

그 후, 상기 중간 프레임(112)의 상단에는 피스톤(140)이 실린더부(110a)에 삽입되도록 하여 상부 프레임(111)을 체결하고, 그 상부 프레임(111)의 하단에는 중간 프레임(112)과 하부 프레임(113)을 감싸는 밀봉셸(114)을 결합시킨 다음, 상기 실린더부(110a)의 선단면에 예냉기(250)를 직접 밀착시켜 체결하고, 그 예냉기(250)에 재생기(240), 맥동관(210), 오리피스(220), 저장 용기(230) 등을 차례대로 결합시키게 된다.After that, the upper frame 111 is fastened to the upper end of the intermediate frame 112 by inserting the piston 140 into the cylinder portion 110a, and the lower end of the upper frame 111 and the intermediate frame 112. After coupling the sealing shell 114 surrounding the lower frame 113, the precooler 250 is directly in close contact with the front end surface of the cylinder portion 110a and fastened, and the regenerator 240 is connected to the precooler 250. , The pulsating tube 210, the orifice 220, the storage container 230, and the like are combined in this order.

한편, 본 발명에 따른 무윤활 맥동관 냉동기의 동작시 구동 모터(120)에 전원이 인가되어 가동자(122)가 직선 왕복운동을 하게 되면, 종래의 기술과 동일한 방식으로 가동자(122)에 결합된 구동축(130) 역시 직선 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(130)의 상단부에 결합된 피스톤 로드(170)의 상단부에 회동가능하게 결합되어 있는 피스톤(140)이 실린더부(110a) 내에서 직선 왕복운동을 하면서 작동 가스를 펌핑시켜 기기를 동작시키게 된다.On the other hand, when power is applied to the drive motor 120 during the operation of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention and the mover 122 is linear reciprocating motion, to the mover 122 in the same manner as in the prior art The combined drive shaft 130 also has a linear reciprocating motion, and the piston 140 rotatably coupled to the upper end of the piston rod 170 coupled to the upper end of the drive shaft 130 is in the cylinder portion 110a. The machine is operated by pumping a working gas in a linear reciprocating motion.

이때, 본 발명에서는 상기 구동축(130)의 상단부에 구동축(130)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 스프링강으로 된 피스톤 로드(170)가 고정되고, 피스톤 로드(170)의 상단부에 고정된 지지봉(171)이 피스톤(140)상부 중앙의 체결홈(141)에 안착된 상태로 고정 마개(180)에 의해 체결되며, 피스톤(140)내의 중앙에는 체결홈(141)과 연통되어 피스톤 로드(170)보다 큰 직경을 갖는 안내공(142)이 형성된 피스톤(140)이 상기 피스톤 로드(170)의 상단부에 회동가능하게 결합되어 있으므로 피스톤(140)이 실린더부(110a) 내에서 직선 왕복운동시 상기 피스톤(140)과 실린더부(110a)와의 동심도가 일치하지 않아도 피스톤(140)이 피스톤 로드(170)에 대해 어느 방향으로도 회동이 가능하게 되므로써 피스톤(140)이 실린더부(110a)에서 마찰 및 마멸이 방지되도록 무리없이 직진 운동을 할수 있어서 피스톤(140)의 실린더부(110a)에 대한 직진성을 더욱 보장할수 있게 된다.At this time, in the present invention, the piston rod 170 is formed of a diameter smaller than the diameter of the drive shaft 130 is fixed to the upper end of the drive shaft 130, the support rod is fixed to the upper end of the piston rod 170 ( 171 is fastened by a fixing stopper 180 in a state of being seated in the fastening groove 141 in the upper center of the piston 140, and the piston rod 170 communicates with the fastening groove 141 in the center of the piston 140. Since the piston 140 having the guide hole 142 having a larger diameter is rotatably coupled to the upper end of the piston rod 170, the piston 140 may linearly reciprocate in the cylinder portion 110a. Even if the concentricity between the 140 and the cylinder portion 110a does not coincide, the piston 140 can be rotated in any direction with respect to the piston rod 170, thereby causing the piston 140 to friction and wear on the cylinder portion 110a. Do straight movements unreasonably so that it is prevented Method is possible can further ensure the straightness of the cylinder part (110a) of the piston (140).

따라서, 본 발명에서는 피스톤(140)이 실린더부(110a)에서 마찰 및 마멸이 방지되도록 무리없이 직진 운동을 할수 있어서 구동축(130)의 상단부에 가동자(122)의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤(140)이 실린더부(110a)의 내주벽과 항상 일정한 공차를 두고 직선 운동을 할 수 있도록 안내하기 위한 상부 지지부재(151)를 설치하지 않을수도 있으며, 상기 구동축(130)의 하단부에 결합되는 하부 지지부재(152)는 코일 스프링으로 대체가 가능하게된다.Therefore, in the present invention, the piston 140 can move straight without difficulty to prevent friction and abrasion in the cylinder portion 110a, so that the piston moving by receiving the linear movement of the mover 122 at the upper end of the drive shaft 130 ( 140 may not be provided with an upper support member 151 for guiding the inner circumferential wall of the cylinder portion (110a) to always perform a linear movement with a certain tolerance, the lower coupled to the lower end of the drive shaft (130) The support member 152 may be replaced by a coil spring.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 리니어 모터를 이용한 무윤활 맥동관 냉동기에 설치되는 피스톤과 실린더부 사이의 마찰 및 마멸이 발생되지 않도록 피스톤을 구동축의 상단에 고정된 피스톤 로드에 플렉시블한 상태로 회동가능하게 결합시킬수 있으므로써 피스톤과 실린더부의 동심도가 일치하지 않아도 피스톤이 실린더부에서 무리없이 원활한 상태로 직진 운동을 수행할수 있으며, 피스톤과 실린더부의 동심도를 일치시키기 위한 정밀 가공 및 조립이 필요없게 되어 이에 따른 제작 단가를 절감시킬수 있는 한편, 조립시의 생산성을 증대시킬수 있으므로 인해 냉동기의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention is a flexible state to the piston rod fixed to the upper end of the drive shaft so that friction and abrasion between the piston and the cylinder portion installed in the non-lubricated pulsating tube refrigerator using the linear motor does not occur. Since it can be rotated and combined, even if the concentricity of the piston and the cylinder does not coincide, the piston can perform a straight forward movement smoothly and smoothly in the cylinder, and there is no need for precision machining and assembly to match the concentricity of the piston and the cylinder. Accordingly, it is possible to reduce manufacturing costs and increase productivity during assembly, thereby greatly improving the efficiency and reliability of the refrigerator.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention may be commonly used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge will be able to make various changes.

Claims (5)

실린더부가 구비되고 내부에 작동가스가 충진되며 작동 가스의 누출을 방지하는 밀봉셸로 이루어지는 밀폐 케이스와, 그 밀폐 케이스의 내부에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터와, 그 구동 모터의 가동자에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축과, 그 구동축에 연결됨과 아울러 밀폐 케이스의 실린더부에 삽입되어 구동축과 함께 직선 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하는 피스톤과, 상기 밀폐 케이스의 내부에 결합되어 구동 모터의 가동자의 직선 왕복운동을 탄성 에너지로 저장하고 그 저장된 탄성 에너지를 직선 운동으로 변환시켜 피스톤의 공진 운동을 유발시킴과 아울러 가동자의 직선 운동을 전달받아 움직이는 피스톤의 직진성을 안내하는 지지 부재와, 상기 밀폐 케이스의 실린더부에서 펌핑된 작동 가스에 의해 내부의 작동 가스가 질량 유동되면서 양단부에서 압축과 팽창이 각각 발생되어 압축이 일어나는 압축부에서는 열을 발생시키는 반면 팽창이 일어나는 팽창부에서는 외부의 열을 흡수하는 맥동관과, 그 맥동관의 압축부에 연결되어 왕복하는 작동 가스의 질량 유동과 압력 맥동 사이에 위상차를 발생시킴과 아울러 열적 평형을 이루도록 하는 오리피스와, 그 오리피스에 연결되어 작동 가스가 일시 체류하는 저장 용기와, 그 맥동관의 팽창부와 구동부 사이에 연결되어 맥동관으로 펌핑되는 작동가스의 현열을 저장하였다가 맥동관에서 구동부의 실린더부로 되돌아 가는 작동 가스의 온도를 보상하는 재생기와, 그 재생기와 구동부의 실린더부 사이에 연결되어 펌핑되는 고온 및 고압의 작동 가스를 우선 냉각시키는 예냉기로 구성되는 맥동관 냉동기에 있어서, 상기 구동축의 상단부에 피스톤 로드가 고정되고, 그 피스톤 로드의 상단부에는 피스톤이 회동가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조.It is coupled to a sealed case consisting of a sealing shell provided with a cylinder portion and filled with a working gas therein to prevent leakage of the working gas, a drive motor mounted inside the sealed case to generate a driving force, and a mover of the drive motor. And a piston connected to the drive shaft and inserted into the cylinder of the sealed case and pumping the working gas while performing a linear reciprocating motion with the drive shaft, coupled to the inside of the sealed case. A support member for storing linear reciprocating motion of the mover as elastic energy and converting the stored elastic energy into linear motion to induce resonant motion of the piston and guiding the linearity of the moving piston by receiving the linear motion of the mover; Internal workings are caused by the working gas pumped from the cylinder part of the case. As the mass flows, compression and expansion occur at both ends to generate heat in the compression section where compression occurs, while in the expansion section where expansion occurs, a pulsation tube absorbs external heat and reciprocates connected to the compression section of the pulsation tube. Between an orifice for generating a phase difference between the mass flow of the working gas and a pressure pulsation and achieving thermal equilibrium, a storage container connected to the orifice for temporarily holding the working gas, and an expansion portion and a driving portion of the pulsating tube. A regenerator which stores the sensible heat of the working gas which is connected and pumped to the pulsating tube and compensates the temperature of the working gas returned from the pulsating tube to the cylinder part of the drive unit, and the high temperature and high pressure connected between the regenerator and the cylinder part of the drive unit and pumped In the pulsating tube refrigerator comprising a precooler for first cooling the working gas of the The piston rod to the upper end of the shaft is fixed, the drive shaft and the piston coupling structure of the piston to the top end, the pulse tube refrigerator characterized in that the piston is rotatably engaged in the load. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드가 구동축의 직경보다 작은 직경을 갖는 스프링강으로 된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조.2. The drive shaft and piston coupling structure of a pulsating tube refrigerator according to claim 1, wherein the piston rod is made of spring steel having a diameter smaller than that of the drive shaft. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 상부 중앙에는 체결홈이 형성되며, 상기 피스톤내의 중앙에는 체결홈과 연통되는 안내공이 형성되고, 상기 체결홈에는 안내공의 상단에 안착되는 피스톤 로드의 상단부에 고정된 지지봉을 이탈이 방지되도록 고정시키기 위한 고정 마개가 체결되어 결합된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조.According to claim 1, A fastening groove is formed in the upper center of the piston, a guide hole communicating with the fastening groove is formed in the center of the piston, the fastening groove is fixed to the upper end of the piston rod seated on the upper end of the guide hole The drive shaft and the piston coupling structure of the pulsating tube refrigerator, characterized in that the fastening stopper for fastening the support rod to prevent the separation is coupled. 제 3 항에 있어서, 상기 안내공이 피스톤 로드 보다 큰 직경으로 피스톤 내의 중앙에 체결홈과 연통되어 형성된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조.4. The drive shaft and the piston coupling structure of the pulsating tube refrigerator according to claim 3, wherein the guide hole is formed in communication with a fastening groove in the center of the piston with a diameter larger than that of the piston rod. 제 3 항에 있어서, 상기 고정 마개의 상부 중앙에는 체결홈에 고정 마개를 체결시 공구를 삽입하여 고정 마개를 회전시키기 위한 +자형의 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 맥동관 냉동기의 구동축 및 피스톤 결합구조.4. The drive shaft and the piston coupling of the pulsating tube refrigerator according to claim 3, wherein a + -shaped insertion groove is formed at the upper center of the fixing stopper to insert a tool when the fixing stopper is fastened to the coupling groove to rotate the fixing stopper. rescue.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114046611A (en) * 2021-12-21 2022-02-15 上海超立安科技有限责任公司 Integral Stirling refrigerating machine for low-temperature refrigerator

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