KR20010056096A - Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator - Google Patents
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- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
Abstract
Description
본 발명은 무윤활 맥동관 냉동기에 관한 것으로, 특히 피스톤이 실린더와 일정공극을 유지한 상태에서 직선으로 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-lubricated pulsating tube refrigerator, and more particularly, to a driving device of a lubricating pulsating tube refrigerator, in which a piston pumps a working gas while linearly reciprocating while maintaining a constant gap with a cylinder.
일반적으로 극저온 냉동기는 소형 전자부품이나 초전도체 등의 냉각을 위하여 사용되는 저진동 고신뢰성의 냉동기로서, 주로 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator)나 지엠 냉동기(GM Refrigerator) 또는 줄-톰슨 냉동기(Joule-Thomson Refrigerator) 등이 널리 알려져 있다. 이러한 냉동기들은 고속운전시 그 신뢰성이 저하되는 것은 물론 운전시 마찰부위의 마모에 대비하여 별도의 윤활을 실시하여야 하므로, 최근에는 고속운전에서도 신뢰성이 유지되고 별도의 윤활이 필요없어 장기간 보수를 하지 않아도 되는 극저온 냉동기가 요구되고 있는데, 이러한 극저온 냉동기중의 하나가 무윤활 맥동관 냉동기(Lubricationless Pulse Tube Refrigerator)이다.In general, cryogenic freezer is a low vibration high reliability freezer used for cooling small electronic parts or superconductor, mainly Stirling Refrigerator, GM Refrigerator or Joule-Thomson Refrigerator. This is widely known. These refrigerators have to be lubricated for high speed operation as well as to reduce lubrication at the time of operation. Therefore, in recent years, the refrigerators are maintained in high speed operation and do not require long-term maintenance. Cryogenic freezers are required, and one of such cryogenic freezers is a lubricationless pulse tube refrigerator.
도 1은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 단면하여 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는, 작동가스의 왕복운동을 발생시키는 구동유니트(100)와, 그 구동유니트(100)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복운동 하는 작동가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동유니트(20)로 구성되어 있다.1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, and as shown in the related art, a conventional lubricating pulsating tube refrigerator includes a drive unit 100 for generating a reciprocating motion of a working gas, and a drive unit thereof. It is composed of a refrigeration unit 20 having a cryogenic portion by the thermodynamic cycle of the working gas reciprocating in the tube while being pumped by (100).
상기 구동유니트(100)는 실린더(110a)가 구비되는 케이싱(110)과, 그 케이싱(110)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(120)와, 그 구동모터(120)에 결합되는 구동축(130)과, 그 구동축(130)에 연결되어 실린더(110a)의 내부에 삽입되는 피스톤(140)과, 상기 구동축(130)의 상,하단에 각각 결합되는 상판스프링(150) 및 하판스프링(160)으로 이루어져 있다.The drive unit 100 includes a casing 110 having a cylinder 110a, a linear drive motor 120 mounted inside the casing 110, and a drive shaft coupled to the drive motor 120. 130, a piston 140 connected to the drive shaft 130 and inserted into the cylinder 110a, and an upper plate 150 and a lower plate spring 160 coupled to upper and lower ends of the driving shaft 130, respectively. )
상기 케이싱(110)은 그 중앙에 실린더(C)가 구비되는 실린더 케이싱(111)과, 그 실린더 케이싱(110)에 고정 체결되어 구동모터(120)가 장착되는 모터 케이싱(112)과, 그 모터 케이싱(112)의 하단면에 고정 체결되어 하판스프링(160)이 고정되는 스프링 케이싱(113)으로 이루어져 있다.The casing 110 includes a cylinder casing 111 having a cylinder C at the center thereof, a motor casing 112 fixedly fastened to the cylinder casing 110, and equipped with a driving motor 120, and a motor thereof. It is fixed to the bottom surface of the casing 112 is composed of a spring casing 113 to which the lower plate spring 160 is fixed.
상기 모터 케이싱(112)의 내주면 상단 및 스프링 케이싱(113)의 내주면 하단에는 상판스프링(150) 및 하판스프링(160)이 안착되는 고정턱부(112a,113a)가 각각 정밀 가공되어 형성되고, 그 각 고정턱부(112a,113a)의 적당개소에는 상기한 스프링(150,160)을 체결시키는 체결공(미부호)이 각각 형성되어 있다.On the upper end of the inner circumferential surface of the motor casing 112 and the lower end of the inner circumferential surface of the spring casing 113, fixing jaw portions 112a and 113a on which the upper plate spring 150 and the lower plate spring 160 are seated are formed by precision machining, respectively. Appropriate positions of the fixing jaw portions 112a and 113a are formed with fastening holes (not shown) for fastening the springs 150 and 160, respectively.
상기 상판스프링(150) 및 하판스프링(160)은 스파이럴 타입으로 형성된 수개의 판스프링이 포개져 이루어지는 것으로, 그 각 판스프링(150,160)의 중앙에는 구동축(130)이 관통하는 축공(151,161) 및 그 축공의 주변에는 피스톤에 볼트로 체결되는 볼트공(미부호)이 형성되고, 상기 각 스프링(150,160)의 외주연에는 상기한 고정턱부(112a,113a)의 체결공에 대응되도록 관통공(미부호)이 형성되어 있다. 상기 모터 케이싱(112) 및 스프링 케이싱(113)의 내주면에 밀착되는 각 스프링(150,160)의 외주면은 정밀 가공되어 있다.The upper leaf spring 150 and the lower leaf spring 160 are formed by overlapping several leaf springs formed in a spiral type, and the shaft holes 151 and 161 penetrating through the center of the leaf springs 150 and 160 and the shaft holes 151 and 161. Bolt holes (unsigned) are fastened to the piston by bolts in the periphery of the shaft holes, and through holes (unsigned) to correspond to the fastening holes of the fixing jaw portions 112a and 113a at the outer circumferences of the springs 150 and 160. ) Is formed. The outer circumferential surfaces of the springs 150 and 160 in close contact with the inner circumferential surfaces of the motor casing 112 and the spring casing 113 are precisely processed.
도면중 미설명 부호인 21은 예냉기, 22는 재생기, 23은 맥동관, 23A는 냉측열교환기, 23B는 온측열교환기, 24는 오리피스, 25는 저장용기, 26은 냉동측 밀봉셸, 114는 구동측 밀봉셸, 121은 고정자, 122는 가동자이다.In the drawings, 21 is a precooler, 22 is a regenerator, 23 is a pulsating tube, 23A is a cold side heat exchanger, 23B is a warm side heat exchanger, 24 is an orifice, 25 is a storage container, 26 is a freezing side sealing shell, 114 is The drive side sealing shell, 121 is a stator, and 122 is a mover.
상기와 같이 구성된 종래 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동유니트가 조립되는 과정은 다음과 같다.The process of assembling the drive unit in the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator configured as described above is as follows.
먼저, 상기 모터 케이싱(111)의 내부에 구동모터(120)의 고정자(121)를 고정시키고, 그 고정자(121)의 공극에 가동자(122)를 삽입시킨 다음에 그 가동자(122)에 구동축(130)을 일체로 체결시키며, 상기 구동축(130)의 상단부에 상판스프링(150)을 삽입 체결시키는 동시에 그 상판스프링(150)의 외주연을 모터 케이싱(111)의 고정턱부(111a)에 체결 고정시키고, 상기 구동축(130)의 상단에 피스톤(140)을 체결시키는 동시에 피스톤(140)과 상판스프링(150)을 체결 고정시킨다.First, the stator 121 of the drive motor 120 is fixed to the inside of the motor casing 111, and then the mover 122 is inserted into the air gap of the stator 121. The drive shaft 130 is integrally fastened, and the upper plate spring 150 is inserted and fastened to the upper end of the drive shaft 130, and the outer circumference of the upper plate spring 150 is fixed to the fixing jaw portion 111a of the motor casing 111. Fixing and fixing, while fastening the piston 140 to the upper end of the drive shaft 130 at the same time to fix the piston 140 and the upper plate spring 150.
다음, 상기 구동축(130)의 하단에 하판스프링(160)을 체결시키고, 그 하판스프링(160)의 외주연을 스프링 케이싱(113)에 체결 고정시키는 동시에 그 스프링 케이싱(113)을 모터 케이싱(112)에 체결 고정시킨다.Next, the lower plate spring 160 is fastened to the lower end of the drive shaft 130, and the outer casing of the lower plate spring 160 is fastened and fixed to the spring casing 113, and the spring casing 113 is fixed to the motor casing 112. Fasten to the
다음, 상기 피스톤(140)이 실린더(C)에 일정 공차를 두고 삽입되도록 하면서 그 실린더(C)가 구비된 실린더 케이싱(111)을 모터 케이싱(112)의 선단면에 체결 고정시키는 것이었다.Next, while the piston 140 is inserted with a certain tolerance in the cylinder (C) was to fasten and fix the cylinder casing 111 with the cylinder (C) to the front end surface of the motor casing (112).
그러나, 상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치에서 피스톤과 실린더가 평행도를 유지하기 위하여는, 상기 피스톤(140)과 구동축(130)의 동심도가 일치하도록 가공 및 조립되어야 하고, 또한 상기 구동축(130)과 상판 스프링(150)및 하판스프링(160)의 동심도가 일치하도록 가공 및 조립되어야 하며, 또한 상기 각 스프링(150,160)과 이 스프링(150,160)들이 각각 고정되는 케이싱들(112,113)의 동심도가 일치하도록 가공 및 조립되어야 하고, 마지막으로 상기 케이싱들(112,113)과 실린더(C)의 동심도가 일치하여야 하도록 가공 및 조립되어야 하나, 상기 피스톤(140)과 실린더(C) 사이의 공차가 통상 10∼20μm임을 고려하면 각 부재 사이의 가공공차는 2.5μm 이하가 되어야 하므로 가공이 매우 정밀하게 진행되는데 따른 가공비용이 증가하게 되고, 이를 감안하여 피스톤(140)과 실린더(C) 사이의 공차를 확대하게 되면 작동가스가 누설되면서 압축효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, in order to maintain the parallelism between the piston and the cylinder in the driving apparatus of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, the concentricity of the piston 140 and the driving shaft 130 must be processed and assembled, and the driving shaft It is to be processed and assembled so that the concentricity of the 130 and the upper plate spring 150 and the lower plate spring 160 matches, and the concentricity of the casings 112 and 113 to which the springs 150 and 160 and the springs 150 and 160 are fixed, respectively. Must be machined and assembled so that the concentricity of the casings 112 and 113 and cylinder C is coincident, but the tolerance between the piston 140 and cylinder C is typically 10 Considering that the processing tolerance between each member should be 2.5μm or less, considering that it is ˜20μm, the processing cost increases due to the very precise processing. When the tolerance between the piston 140 and the cylinder C is enlarged, there is a problem that the compression efficiency is lowered while the working gas leaks.
본 발명은 상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 피스톤과 실린더 사이의 적정공차를 용이하게 유지시킬 수 있는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional drive device of the non-lubricated pulsating tube refrigerator, and provides a drive device of the lubricating pulsating tube refrigerator, which can easily maintain a proper tolerance between the piston and the cylinder. I want to do that.
도 1은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 2는 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 분해하여 보인 종단면도.Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing an exploded driving device of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 3은 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 구성을 보인 종단면도.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of the present invention a non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 "A" 및 "B"를 상세히 보인 종단면도.4A and 4B are longitudinal cross-sectional views showing details of " A " and " B "
도 5는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 구동유니트를 분해하여 보인 종단면도.Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view showing an exploded drive unit of the present invention a lubrication-free pulsating tube refrigerator.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
210 : 케이싱 211 : 실린더 케이싱210: casing 211: cylinder casing
211a : 고정턱부 212 : 모터 케이싱211a: jaw portion 212: motor casing
220 : 구동모터 230 : 구동축220: drive motor 230: drive shaft
240 : 피스톤 250 : 이중 상판스프링240: piston 250: double top spring
250A : 상측 상판스프링 250B : 하측 상판스프링250A: Upper top spring 250B: Lower top spring
260 : 공진스프링 270 : 내측 스페이서260: resonant spring 270: inner spacer
271 : 관통구 280 : 외측 스페이서271 through hole 280 outer spacer
281 : 관통구 C : 실린더281 through hole C: cylinder
B : 체결볼트B: Fastening Bolt
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉동유니트에 작동가스를 펌핑하는 구동유니트의 케이싱 내부에 리니어형 구동모터가 장착되고, 그 구동모터의 가동자에 일체로 결합된 구동축의 단부에는 상기 냉동유니트와 연통되는 실린더에 소정의 공차를 두고 삽입되어 직선으로 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하는 피스톤이 결합되며,In order to achieve the object of the present invention, the linear drive motor is mounted in the casing of the drive unit for pumping the working gas into the refrigeration unit, the end of the drive shaft integrally coupled to the mover of the drive motor and the refrigeration unit and It is inserted with a predetermined tolerance in the communicating cylinder is coupled to the piston for pumping the working gas while reciprocating in a straight line,
상기 구동축의 일단에는 상기한 피스톤의 공진 및 직진운동을 안내하는 복수개의 판형 탄성부재가 케이싱에 고정 결합되되,One end of the drive shaft is fixedly coupled to the casing a plurality of plate-like elastic member for guiding the resonance and the linear movement of the piston,
상기 구동축이 관통하는 두 판형 탄성부재의 중심부 사이에는 상기한 구동축이 관통되는 내측 스페이서가 개재되어 두 판형 탄성부재에 결합되고, 상기 케이싱에 고정되는 두 판형 탄성부재의 외주연 사이에는 상기한 내측 스페이서와 함께 두 판형 탄성부재가 일정간격을 유지하도록 하는 외측 스페이서가 개재되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치가 제공된다.The inner spacer is interposed between the center portions of the two plate-shaped elastic members through which the drive shaft passes, and is coupled to the two plate-shaped elastic members and interposed between the outer circumferences of the two plate-shaped elastic members fixed to the casing. In addition, there is provided a drive device of a non-lubricated pulsating tube refrigerator, characterized in that the outer spacer is interposed so that the two plate-shaped elastic members maintain a constant interval.
이하, 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the driving apparatus of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 구성을 보인 종단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 "A" 및 "B"를 상세히 보인 종단면도이며, 도 5는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 구동유니트를 분해하여 보인 종단면도이다.Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of the present invention a non-lubricated pulsating tube refrigerator, Figures 4a and 4b is a longitudinal cross-sectional view showing "A" and "B" of Figure 3 in detail, Figure 5 is a non-lubricating pulsating tube of the present invention This is a longitudinal cross-sectional view showing the drive unit of the refrigerator broken down.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 구동장치가 구비된 무윤활 맥동관 냉동기는, 작동가스의 왕복운동을 발생시키는 구동유니트(200)와, 그 구동유니트(200)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복운동 하는 작동가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동유니트(20)로 구성된다.As shown therein, the non-lubricated pulsating tube refrigerator equipped with a driving apparatus according to the present invention includes a drive unit 200 for generating a reciprocating motion of a working gas, and a reciprocating motion inside the pipe while being pumped by the drive unit 200. It consists of a refrigeration unit 20 having a cryogenic portion by the thermodynamic cycle of the working gas.
상기 구동유니트(200)는 실린더(C)가 구비되는 케이싱(210)과, 그 케이싱(210)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(220)와, 그 구동모터(220)에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 구동축(230)과, 그 구동축(230)에 결합되어 실린더(C)의 내부에 삽입되는 피스톤(240)과, 상기 구동축(230)의 상단에 결합되어 그 구동축의 직진운동을 유도하는 이중 상판스프링(250)과, 상기 구동축(230)의 하단에 결합되어 그 구동축(230)의 왕복운동을 유도하는 공진스프링(260)으로 이루어진다.The drive unit 200 is coupled to the casing 210 having a cylinder (C), a linear drive motor 220 mounted inside the casing 210, and the drive motor 220 linearly reciprocating A drive shaft 230 that performs movement, a piston 240 coupled to the drive shaft 230 and inserted into the cylinder C, and coupled to an upper end of the drive shaft 230 to induce a straight motion of the drive shaft. It consists of a double upper spring 250 and the resonance spring 260 coupled to the lower end of the drive shaft 230 to induce a reciprocating motion of the drive shaft 230.
상기 케이싱(210)은 실린더(C)가 구비되고 상판스프링이 고정되는 실린더 케이싱(211)과, 그 실린더 케이싱(211)의 하단에 결합되고 구동모터(220)가 장착되는 원통형의 모터 케이싱(212)과, 상기 모터 케이싱(212)을 수용하여 실린더 케이싱(211)에 밀봉 결합되는 구동측 밀봉셸(213)로 이루어진다.The casing 210 is provided with a cylinder C and a cylinder casing 211 on which an upper spring is fixed, and a cylindrical motor casing 212 coupled to a lower end of the cylinder casing 211 and mounted with a driving motor 220. ), And a driving side sealing shell 213 that receives the motor casing 212 and is sealed to the cylinder casing 211.
상기 실린더 케이싱(211)은 "캡"형상으로 형성되어 그 중앙에 실린더(C)가 형성되고, 상기 케이싱의 내주면 중간에는 이중 상판스프링(250)이 내주면과 일정간격을 두고 안착되어 체결되는 고정턱부(211a)가 형성된다.The cylinder casing 211 is formed in a "cap" shape, the cylinder (C) is formed in the center thereof, the middle of the inner circumferential surface of the casing, the double jaw spring 250 is fixed to the inner circumferential surface and the fixed jaw portion is fastened 211a is formed.
상기 이중 상판스프링(250)은 구동모터(220)와 피스톤(240) 사이의 구동축(230) 상단부에 복층으로 장착되는 판스프링으로서, 그 두 판스프링(250A,250B)의 사이에는 각각의 판스프링(250A,250B)이 상호 일정간격을 유지하도록 하나의 내측 스페이서(270) 및 수 개의 외측 스페이서(280)가 개재된다.The double upper spring 250 is a leaf spring mounted on the upper end of the drive shaft 230 between the drive motor 220 and the piston 240 in a double layer, between the two leaf springs (250A, 250B) each of the leaf springs One inner spacer 270 and several outer spacers 280 are interposed so that the 250A and 250B maintain a constant distance from each other.
상기 내측 스페이서(270)는 구동축(230)이 삽입되는 관통구(271)가 형성되어 두 판스프링(250A,250B)의 중심부 사이에 설치되는 반면, 상기 외측 스페이서(280)는 상기한 내측 스페이서(270)와 동일한 높이로 형성되어 실린더 케이싱(211)의 고정턱부(211a)에 체결볼트(B)로 고정되는 각 판스프링(250A,250B)의 외주연 사이에 설치된다.The inner spacer 270 is formed between the center of the two leaf springs (250A, 250B) through-hole 271 is formed to insert the drive shaft 230, the outer spacer 280 is the inner spacer ( 270 is formed at the same height and is installed between the outer circumferences of the respective leaf springs 250A and 250B fixed to the fixing jaw portion 211a of the cylinder casing 211 by the fastening bolt B.
상기 공진스프링(260)은 압축형 코일스프링으로 그 일측단은 구동축(230)의 하단에 지지되는 반면, 그 타단은 상기한 구동축(230)이 대향되는 밀봉셸(213)의 내저면에 지지된다.The resonant spring 260 is a compression coil spring, one end of which is supported at the lower end of the drive shaft 230, while the other end thereof is supported at the inner bottom surface of the sealing shell 213 facing the drive shaft 230. .
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
도면중 미설명 부호인 21은 예냉기, 22는 재생기, 23은 맥동관, 23A는 냉측열교환기, 23B는 온측열교환기, 24는 오리피스, 25는 저장용기, 26은 냉동측 밀봉셸, 221은 고정자, 222는 가동자, 281은 외측 스페이서의 관통구이다.In the drawings, 21 is a precooler, 22 is a regenerator, 23 is a pulsation tube, 23A is a cold side heat exchanger, 23B is a warm side heat exchanger, 24 is an orifice, 25 is a storage container, 26 is a freezing side sealing shell, and 221 is The stator 222 is the mover and 281 is the through hole of the outer spacer.
상기와 같은 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 조립하는 과정은 다음과 같다.The process of assembling the driving device of the non-lubricating pulsating tube refrigerator according to the present invention as described above is as follows.
먼저, 통상적인 지그(Jig) 또는 공극게이지(Thickness Gauge) 등을 이용하여 실린더(C)와 피스톤(240)이 일정 공극을 유지시킨 상태에서 실린더(C)의 내부에 피스톤(240)을 삽입 지지시킨다.First, the piston 240 is inserted into the cylinder C while the cylinder C and the piston 240 maintain a constant gap by using a conventional jig or a thickness gauge. Let's do it.
다음, 상기 피스톤(240)의 저면에 이중 상판스프링(250)의 상측 상판스프링(250A)을 체결하고, 그 상측 상판스프링(250A)의 저면측 중앙에는 내측 스페이서(270)를 개재시키는 반면 외주연에는 수개의 외측 스페이서(280)를 등간격으로 개재시킨 상태에서 하측 하판스프링(250B)을 얹어 상기한 외측 스페이서(280)의 관통구(281)를 통과하는 체결볼트(B)로 상,하측 상판스프링(250A,250B)을 실린더 케이싱(211)의 고정턱부(211a)에 체결 고정시킨다.Next, the upper top spring 250A of the double top spring 250 is fastened to the bottom of the piston 240, and an inner spacer 270 is interposed in the center of the bottom side of the upper top spring 250A. The upper and lower upper plates are provided with fastening bolts B passing through the through holes 281 of the outer spacers 280 by placing the lower lower plate springs 250B in a state where several outer spacers 280 are disposed at equal intervals. The springs 250A and 250B are fastened and fixed to the fixing jaw portion 211a of the cylinder casing 211.
이후, 상기 모터 케이싱(212)에 고정된 구동모터(220)의 가동자에 구동축(230)을 일체로 체결시킨 상태에서 그 구동축(230)이 내측 스페이서(270)의 관통구(271)를 거쳐 피스톤(240)에 고정되도록 한다.Subsequently, in a state in which the drive shaft 230 is integrally fastened to the mover of the drive motor 220 fixed to the motor casing 212, the drive shaft 230 passes through the through hole 271 of the inner spacer 270. To be fixed to the piston 240.
한편, 상기 구동축(230)의 하단에는 압축형 코일스프링인 공진스프링(260)의상단부가 고정되도록 하는 반면 그 공진스프링(260)의 하단은 구동측 밀봉셸(214)의 바닥면에 지지되도록 하여 구동측 밀봉셸(213)로 구동유니트(200)를 밀봉하여 조립을 완성한다.On the other hand, the upper end of the resonance spring 260, which is a compression coil spring, is fixed to the lower end of the drive shaft 230, while the lower end of the resonance spring 260 is supported on the bottom surface of the driving side sealing shell 214. The drive unit 200 is sealed with the drive side sealing shell 213 to complete the assembly.
상기와 같은 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동모터(220)의 고정자(221)에 전원이 인가되면, 그 구동모터(220)의 가동자(222)에 체결된 구동축(230)이 이중 상판스프링(250) 및 공진스프링(260)에 의해 직선으로 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(230)에 결합된 피스톤(240)이 실린더(C)의 내부에서 왕복운동을 하면서 작동가스를 펌핑하여 냉동유니트(20)에서 극저온부가 형성된다.When power is applied to the stator 221 of the drive motor 220 in the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention as described above, the drive shaft 230 coupled to the mover 222 of the drive motor 220 is double The upper plate spring 250 and the resonant spring 260 to reciprocate in a straight line, the piston 240 coupled to the drive shaft 230 pumps the working gas while reciprocating in the interior of the cylinder (C) The cryogenic portion is formed in the refrigeration unit (20).
이때, 상기 상판스프링(250)은 그 상,하 양측 판스프링(250A,250B)의 사이에 내측 스페이서(270) 및 외측 스페이서(280)가 개재됨과 아울러 그 중 내측 스페이서(270)에 구동축(230)이 삽입되므로, 상기 구동축(230)의 왕복운동시 두 판스프링(250A,250B)이 항상 일정간격을 갖도록 하여 구동축(230)이 왕복운동중에 직진성을 유지하게 되는 동시에 그 구동축(230)에 결합된 피스톤(240)이 실린더(C)의 내부에서 일정공극을 유지하면서 안정적으로 펌핑동작을 실시하게 되는 것이다.In this case, the upper plate spring 250 has an inner spacer 270 and an outer spacer 280 interposed between upper and lower leaf springs 250A and 250B, and a driving shaft 230 in the inner spacer 270. ) Is inserted, so that the two leaf springs 250A and 250B always have a predetermined interval during the reciprocating motion of the drive shaft 230 so that the drive shaft 230 maintains straightness during the reciprocating motion and is coupled to the drive shaft 230. The piston 240 is to perform a stable pumping operation while maintaining a constant void in the cylinder (C).
이렇게 하여, 상기 피스톤이 실린더의 동심도와 일치하도록 그 피스톤의 위치를 먼저 고정한 다음에 나머지 구동축 및 직진스프링 등을 적절히 후조립할 수 있게 되어 종래와 같이 실린더 및 피스톤 및 구동축 및 상판스프링 그리고 케이싱의 내주면(고정단부) 등을 정밀하게 가공하지 않고도 피스톤과 실린더의 동심도를 용이하게 유지시킬 수 있다.In this way, the position of the piston is first fixed so that the piston coincides with the concentricity of the cylinder, and then the remaining drive shaft and the straight spring can be appropriately assembled afterwards. It is possible to easily maintain the concentricity of the piston and the cylinder without precisely machining the fixed end).
또한, 상기 판스프링을 대신하여 구동축의 하단에는 그 구동축의 왕복운동을유도하기 위한 공진스프링으로 압축형 코일스프링을 장착하므로, 적은 비용으로도 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the compression type coil spring is mounted as a resonant spring for reciprocating the drive shaft at the lower end of the drive shaft instead of the leaf spring, reliability can be improved at a low cost.
본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치는, 실린더가 구비된 실린더 케이싱에 내,외측 스페이서에 의해 간격이 유지되어 구동축의 직진운동을 유도하는 이중 상판스프링을 고정시키되, 상기 실린더에 피스톤을 먼저 삽입시킨 상태에서 이중 상판스프링을 실린더 케이싱에 고정시키고 나서 피스톤의 위치를 고정시키도록 구성함으로써, 각 부품의 정밀가공에 대한 부담을 감소시켜 생산성이 향상되는 것은 물론 각 스페이서에 의해 구동축의 직진운동이 안정화되어 실린더와 피스톤 사이의 마모발생율이 감소하게 되고, 상기 구동축의 공진운동을 압축형 코일스프링을 이용하게 되어 신뢰성이 향상된다.In the driving device of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention, a cylinder is provided on a cylinder casing to fix a double upper spring that maintains a gap by an inner and outer spacer to induce a linear movement of the drive shaft, and to provide a piston to the cylinder. The double top spring is fixed to the cylinder casing in the inserted state, and then the position of the piston is fixed, thereby reducing the burden on precision machining of each part and improving productivity as well as the linear movement of the drive shaft by each spacer. This stabilization reduces the wear rate between the cylinder and the piston, and the resonance movement of the drive shaft uses a compression coil spring, thereby improving reliability.
Claims (2)
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| KR1019990057516A KR100314027B1 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator |
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| KR100314027B1 (en) | 2001-11-15 |
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