KR20210076298A - Apparatus for reducing vibration for cryogenic refrigerator - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a vibration reduction device for a cryogenic freezer. According to the present invention, the vibration reduction device for a cryogenic freezer comprises: a spring installed in a case of a cryogenic freezer; a control unit changing effective length for deformation of the spring; and balancing mass coupled to the spring.

Description

극저온 냉동기의 진동 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION FOR CRYOGENIC REFRIGERATOR}Vibration reduction device for cryogenic refrigerator {APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION FOR CRYOGENIC REFRIGERATOR}

본 발명은 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극저온 냉동기에서 압축 또는 팽창 과정에서 발생하는 과정에서 발생하는 진동을 저감시키는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration reducing device for a cryogenic refrigerator, and more particularly, to a vibration reducing device for a cryogenic refrigerator for reducing vibration generated during a compression or expansion process in a cryogenic refrigerator.

소형 전자제품 및 초전도체 등의 냉각을 위하여 극저온 냉동기가 사용된다. 극저온 냉동기는 냉각 방식에 따라 크게 재생식(regenerative)과 복열식(recuperative)으로 구분될 수 있다. 이 중 재생식 극저온 냉동기는 상대적으로 소형의 극저온 냉동기(저온부 온도 77K 기준, 냉동 능력 mW~kW)에 적합한 냉각 방식이며, 작동 유체(냉매)가 한 방향으로 흐르는 것이 아니고 양 방향으로 흐르는 것이 특징이다. Cryogenic freezers are used to cool small electronic products and superconductors. Cryogenic refrigerators can be largely divided into regenerative and recuperative types according to cooling methods. Among them, the regenerative cryogenic freezer is a cooling method suitable for a relatively small cryogenic refrigerator (based on the low temperature part temperature of 77K, the refrigeration capacity mW~kW), and the working fluid (refrigerant) flows in both directions rather than one direction .

극저온 냉동기에 있어서 작동 유체를 이동시키며 작동 유체를 압축시키거나 팽창시키는 과정이 필요하다. 이때 실린더 상에 피스톤이 직선 왕복 운동을 하며 작동 유체를 압축 또는 팽창시키게 되는데, 이 과정에서 기계적 진동이 발생하게 된다. 이 기계적 진동은 반발력(reaction force)을 발생시켜 극저온 냉동기의 피스톤에 힘을 전달하게 된다. 이는 극저온 냉동기의 동적 특성(dynamic characteristic)에 영향을 미치게 되고, 변화된 동적 특성은 극저온 냉동기의 성능을 하락시키는 원인이 된다. In a cryogenic refrigerator, a process of compressing or expanding the working fluid while moving the working fluid is required. At this time, the piston linearly reciprocates on the cylinder to compress or expand the working fluid, and mechanical vibration is generated in this process. This mechanical vibration generates a reaction force and transmits the force to the piston of the cryogenic freezer. This affects the dynamic characteristic of the cryogenic refrigerator, and the changed dynamic characteristic causes the performance of the cryogenic refrigerator to deteriorate.

종래에는 이러한 진동을 흡수하기 위해 극저온 냉동기에서 발생하는 진동의 주파수를 파악하고, 이에 고유 진동수가 일치하도록 적정 스프링 상수를 가지는 스프링 및 적정 질량의 밸런싱 질량을 설계하여 사용하였다. 이와 같은 진동 저감 구조는 케이스에 전달되는 운전 주파수가 스프링 및 밸런싱 질량의 고유 진동수와 일치하게 되어 케이스에 전달되는 진동이 스프링 및 밸런싱 질량에 흡수되어 진동을 최소화하게 된다. Conventionally, in order to absorb these vibrations, the frequency of vibration generated in the cryogenic refrigerator was identified, and a spring having an appropriate spring constant and a balancing mass of an appropriate mass were designed and used to match the natural frequency. In such a vibration reduction structure, the operating frequency transmitted to the case coincides with the natural frequency of the spring and the balancing mass, so that the vibration transmitted to the case is absorbed by the spring and the balancing mass to minimize the vibration.

최근에는 단일의 극저온 냉동기에 대하여 넓은 범위의 저온부 온도(또는 가변 저온부 온도)에서 최적화된 성능을 가지도록 하는 것이 요구되고 있다. 이때, 저온부 온도와 같은 동작 조건이 바뀌게 되면 입력 조건(입력 전압 또는 피스톤의 동작 주파수)이 바뀌어야 하고, 이에 따라 발생하는 진동도 바뀌게 된다. Recently, it is required to have an optimized performance in a wide range of low temperature section temperature (or variable low temperature section temperature) for a single cryogenic freezer. At this time, when the operating condition such as the low temperature part temperature is changed, the input condition (input voltage or the operating frequency of the piston) must be changed, and the vibration generated accordingly is also changed.

하지만, 전술한 바와 같은 종래의 진동 저감 장치는 특정 조건에서 발생하는 진동을 저감시키기 위해 최적 설계된 것으로, 변화된 조건에 대하여 능동적으로 대처할 수가 없다는 문제점이 있다. However, the conventional vibration reducing device as described above is optimally designed to reduce vibrations generated under specific conditions, and has a problem in that it cannot actively cope with the changed conditions.

대한민국 공개특허 제2002-0009035호Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0009035

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조절부에 의해 스프링의 스프링 상수를 변화시킬 수 있도록 하여 넓은 주파수 범위에서 발생하는 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and by changing the spring constant of the spring by the adjusting unit, vibration reduction of a cryogenic refrigerator that can effectively reduce vibration occurring in a wide frequency range to provide the device.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 있어서, 상기 극저온 냉동기의 케이스에 설치되는 스프링; 상기 스프링의 변형을 위한 유효 길이를 변화시키는 조절부; 및 상기 스프링에 결착되는 밸런싱 질량을 포함하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 의해 달성될 수 있다. The above object, according to the present invention, in the vibration reduction device of the cryogenic refrigerator, a spring installed in the case of the cryogenic refrigerator; an adjustment unit for changing an effective length for deformation of the spring; And it can be achieved by the vibration reduction device of the cryogenic refrigerator comprising a balancing mass that is bound to the spring.

여기서, 상기 스프링은 판형 스프링이고, 상기 조절부는 상기 판형 스프링의 판면과 접촉하는 유효 길이 조절부; 및 상기 유효 길이 조절부를 회전시켜 상기 판형 스프링의 판면과의 접촉 위치를 변경시키는 모터를 포함할 수 있다. Here, the spring is a plate-shaped spring, and the adjusting unit includes an effective length adjusting unit in contact with the plate surface of the plate-shaped spring; and a motor for changing the contact position with the plate surface of the plate-shaped spring by rotating the effective length adjusting part.

여기서, 상기 유효 길이 조절부는 상기 판형 스프링의 중앙을 중심으로 회전할 수 있다. Here, the effective length adjusting unit may rotate around the center of the plate spring.

여기서, 상기 모터는 상기 케이스 내부에 배치되어 상기 케이스 외부에 위치하는 상기 유효 길이 조절부를 회전시킬 수 있다. Here, the motor may be disposed inside the case to rotate the effective length adjusting unit located outside the case.

여기서, 상기 밸런싱 질량은 상기 판형 스프링의 반경 방향 바깥쪽 자유단에 배치될 수 있다. Here, the balancing mass may be disposed at a radially outer free end of the plate-shaped spring.

여기서, 상기 스프링은 코일스프링이고, 상기 조절부는 상기 코일 스프링의 코일이 삽입되는 나선의 홈이 형성되는 유효 길이 조절부; 및 상기 유효 길이 조절부를 회전시켜 상기 나선의 홈에 삽입되는 상기 코일의 길이를 변경시키는 모터를 포함할 수 있다. Here, the spring is a coil spring, and the adjusting unit includes: an effective length adjusting unit in which a spiral groove into which a coil of the coil spring is inserted is formed; and a motor for changing the length of the coil inserted into the spiral groove by rotating the effective length adjusting unit.

여기서, 상기 유효 길이 조절부는 상기 코일스프링 내부에 삽입되고, 상기 나선의 홈은 상기 유효 길이 조절부의 외주면에 형성될 수 있다. Here, the effective length adjusting unit may be inserted into the coil spring, and the spiral groove may be formed on an outer circumferential surface of the effective length adjusting unit.

여기서, 상기 모터는 상기 케이스 내부에 배치되어 상기 케이스 외부에 위치하는 상기 유효 길이 조절부를 회전시킬 수 있다. Here, the motor may be disposed inside the case to rotate the effective length adjusting unit located outside the case.

여기서, 상기 극저온 냉동기의 진동을 측정하는 센서; 및 상기 센서로부터 측정된 값에 따라서 상기 조절부를 실시간으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. Here, a sensor for measuring the vibration of the cryogenic refrigerator; and a controller configured to control the controller in real time according to the value measured by the sensor.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 실린더 내부에 피스톤의 왕복 운동에 의해 주기적으로 발생하는 진동을 저감하기 위한 진동 저감 장치로서, 상기 실린더 및 상기 피스톤을 내부에 수용하는 케이스에 설치되는 스프링; 상기 스프링의 변형을 위한 유효 길이를 변화시키는 조절부; 및 상기 스프링에 결착되는 밸런싱 질량을 포함할 수 있다. In addition, the above object, according to the present invention, as a vibration reduction device for reducing the vibration periodically generated by the reciprocating motion of the piston inside the cylinder, the cylinder and the spring installed in a case for accommodating the piston therein; an adjustment unit for changing an effective length for deformation of the spring; and a balancing mass coupled to the spring.

여기서, 진동을 측정하는 센서; 및 상기 센서로부터 측정된 값에 따라서 상기 조절부를 실시간으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. Here, a sensor for measuring vibration; and a controller configured to control the controller in real time according to the value measured by the sensor.

상기한 바와 같은 본 발명의 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 따르면 조절부에 의해 스프링의 상수를 변화시킬 수 있도록 하여 넓은 주파수 범위에서 발생하는 진동을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다는 장점이 있다. According to the vibration reduction device of the cryogenic refrigerator of the present invention as described above, there is an advantage that the vibration generated in a wide frequency range can be effectively canceled by allowing the constant of the spring to be changed by the adjusting unit.

또한, 진동 센서에서 측정되는 값에 따라서 실시간으로 스프링의 상수를 조절하며 진동을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다는 장점도 있다. In addition, according to the value measured by the vibration sensor, there is an advantage that the constant of the spring can be adjusted in real time to effectively cancel the vibration.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 유효 길이 조절부가 회전하여 판형 스프링의 스프링 상수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 도시하는 도면이다. 1 is a view showing an apparatus for reducing vibration of a cryogenic refrigerator according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views illustrating that the effective length adjusting unit rotates to change the spring constant of the plate spring.
4 and 5 are views showing a vibration reduction device of a cryogenic refrigerator according to another embodiment of the present invention.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The specific details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining an apparatus for reducing vibration of a cryogenic refrigerator according to embodiments of the present invention.

본 발명은 극저온 냉동기에서 발생하는 진동 저감 장치이다. 극저온 냉동기로는 스터링 냉동기(stirling refrigerator), 지엠 냉동기(GM refrigerator), 맥동관 냉동기(pulse tube refrigerator) 등 다양한 종류의 극저온 냉동기가 알려져 있다. 상기 극저온 냉동기에는 피스톤을 직선 왕복 이동시키며 작동 유체를 압축 또는 팽창시키게 되는데, 본 발명은 상기와 같이 피스톤의 직선 왕복 이동과 함께 작동 유체의 압축 및 팽창 과정에서 발생하는 진동을 저감시키기 위한 것이다. The present invention is an apparatus for reducing vibration generated in a cryogenic refrigerator. As the cryogenic refrigerator, various types of cryogenic refrigerators such as a Stirling refrigerator, a GM refrigerator, and a pulse tube refrigerator are known. In the cryogenic refrigerator, the piston is linearly reciprocated and the working fluid is compressed or expanded. The present invention is to reduce vibrations generated during the compression and expansion of the working fluid together with the linear reciprocating movement of the piston as described above.

본 발명은 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 관한 것이나, 피스톤이 직선 왕복 운동을 이용하는 다른 장치에서도 피스톤의 주기적인 운동에 의해 발생하는 진동을 저감시키기 위해 사용될 수가 있다. The present invention relates to an apparatus for reducing vibration of a cryogenic refrigerator, but can be used to reduce vibration caused by periodic movement of a piston in other apparatuses using a linear reciprocating motion of the piston.

본 발명의 진동 저감 장치는 밸런싱 질량 및 스프링으로 구성된다. 스프링의 스프링 상수(k)와 밸런싱 질량의 질량(m)에 따라서 고유 진동수(wn = (k/m)1/2)를 가지게 되고, 상기 고유 진동수에 근접한 범위(약 1Hz 내외)의 주파수를 가지는 진동을 상쇄시킬 수 있다. The vibration reducing device of the present invention is composed of a balancing mass and a spring. Depending on the spring constant (k) of the spring and the mass (m) of the balancing mass, it has a natural frequency (w n = (k/m) 1/2 ), and a frequency in a range close to the natural frequency (about 1Hz) Branches can cancel vibrations.

이때, 본 발명에서는 조절부에 의해 기 설치된 스프링에 대하여 스프링의 변형을 위한 유효 길이를 변화시킬 수가 있다. 여기서, 스프링 변형을 위한 유효 길이의 변화라고 하면 스프링 상수를 변화시키는 것을 의미할 수가 있는데, 이와 관련해서는 도 1 내지 도 5를 참조로 후술하기로 한다. At this time, in the present invention, it is possible to change the effective length for the deformation of the spring with respect to the pre-installed spring by the adjusting unit. Here, the change in the effective length for spring deformation may mean changing the spring constant, which will be described later with reference to FIGS. 1 to 5 .

따라서, 본 발명은 조절부에 의해 스프링의 스프링 상수를 변화시킬 수가 있기 때문에, 운전 조건의 변화(극저온 냉동기의 입력 전압 또는 피스톤의 동작 주파수 변화 등)가 있거나 예측되지 않은 진동이 발생하는 경우에도, 조절부에 의해 스프링 상수를 변화시켜 진동 저감 장치의 고유 주파수를 바꿀 수가 있어서, 폭넓은 주파수 범위의 진동을 효과적으로 상쇄시킬 수가 있다. Therefore, since the present invention can change the spring constant of the spring by the adjusting unit, even when there is a change in operating conditions (such as a change in the input voltage of a cryogenic refrigerator or a change in the operating frequency of a piston) or unexpected vibration occurs, It is possible to change the natural frequency of the vibration reducing device by changing the spring constant by the adjusting unit, so that it is possible to effectively cancel the vibration in a wide frequency range.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조로 본 발명에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치의 상세 구조에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the detailed structure of the vibration reduction device of the cryogenic refrigerator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 도시하는 도면이고, 도 2 및 도 3은 유효 길이 조절부가 회전하여 판형 스프링의 스프링 상수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다. 1 is a view showing an apparatus for reducing vibration of a cryogenic refrigerator according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views explaining that the effective length adjusting unit rotates to change the spring constant of the plate spring.

본 실시예에서는 스프링으로 판형 스프링(110)을 사용한다. 극저온 냉동기의 케이스(100)의 외벽으로부터 돌출된 판형 스프링 고정부(102)가 형성되고, 상기 판형 스프링 고정부(102)에 판형 스프링(110)의 중앙에 형성된 홀을 삽입시켜 판형 스프링 고정부(102) 상에 판형 스프링(110)을 고정시킨다. 이때, 복수의 판형 스프링(110)을 적층 또는 이격 배치시킬 수가 있다. In this embodiment, a plate spring 110 is used as the spring. A plate-shaped spring fixing part 102 protruding from the outer wall of the case 100 of the cryogenic freezer is formed, and a hole formed in the center of the plate-shaped spring 110 is inserted into the plate-shaped spring fixing part 102 to a plate-shaped spring fixing part ( 102) on the plate-shaped spring 110 is fixed. In this case, the plurality of plate springs 110 may be stacked or disposed to be spaced apart.

본 발명에서 극저온 냉동기의 케이스(100)라고 하면, 직선 왕복 운동을 하는 피스톤(미도시)을 내부에 수용하는 케이스(100)를 의미한다. 극저온 냉동기의 종류에 따라서 극저온 냉동기를 구성하는 압축기의 케이스 또는 팽창기의 케이스를 의미할 수도 있다. Referring to the case 100 of the cryogenic refrigerator in the present invention, it means the case 100 for accommodating a piston (not shown) performing a linear reciprocating motion therein. Depending on the type of cryogenic refrigerator, it may refer to a case of a compressor or a case of an expander constituting a cryogenic refrigerator.

조절부(120)는 판형 스프링(110)의 변형을 위한 유효 길이를 변화시켜 판형 스프링(110)의 스프링 상수를 변화시킨다. 조절부(120)는 유효 길이 조절부(122) 및 모터(124)로 구성될 수 있다. The adjusting unit 120 changes the effective length for deformation of the plate-shaped spring 110 to change the spring constant of the plate-shaped spring 110 . The adjusting unit 120 may include an effective length adjusting unit 122 and a motor 124 .

케이스(100) 내부에 모터(124)가 배치되고, 판형 스프링 고정부(102)의 축방향 홀을 통해 모터(124)의 축이 관통하여 케이스(100) 바깥으로 연장되고, 상기 모터(124)의 축 단부에는 유효 길이 조절부(122)가 결합되어, 유효 길이 조절부(122)는 모터(124)의 동작에 따라서 회전한다. The motor 124 is disposed inside the case 100 , and the shaft of the motor 124 penetrates through the axial hole of the plate-shaped spring fixing part 102 to extend out of the case 100 , and the motor 124 . An effective length adjusting unit 122 is coupled to the shaft end of the , and the effective length adjusting unit 122 rotates according to the operation of the motor 124 .

이때, 유효 길이 조절부(122)는 판형 스프링(110)의 판면과 접촉한다. 판형 스프링(110)은 판형 스프링(110)의 중앙을 중심으로 나선의 암(112)이 대칭 형성되는데, 유효 길이 조절부(122)는 나선의 암(112)과 접촉을 한다. 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 유효 길이 조절부(122)는 막대 형상의 양단이 절곡되어 절곡된 끝단면이 나선의 암(112)과 접촉하도록 할 수가 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 판형 스프링이 판형 스프링 고정부(102)의 끝단에 위치하도록 하고, 유효 길이 조절부는 수평의 막대 형상으로 형성할 수도 있다. At this time, the effective length adjustment unit 122 is in contact with the plate surface of the plate spring (110). In the plate spring 110 , the spiral arm 112 is symmetrically formed around the center of the plate spring 110 , and the effective length adjustment unit 122 is in contact with the spiral arm 112 . As shown in FIG. 1 , the effective length adjusting unit 122 may have both ends of the bar shape bent so that the bent end surface contacts the spiral arm 112 , but is not limited thereto. For example, the plate-shaped spring is positioned at the end of the plate-shaped spring fixing part 102 , and the effective length adjusting part may be formed in a horizontal bar shape.

모터(124)에 의해 유효 길이 조절부(122)를 회전시키면 판형 스프링(110)의 판면과의 접촉 위치가 변하게 된다. 본 발명에서는 판형 스프링(110)의 중앙은 판형 스프링 고정부(102)에 결착되어 고정단을 형성하게 되고 판형 스프링(110)의 반경 방향 바깥쪽은 자유단을 형성하게 되는데, 고정단과 자유단을 연결하는 암(112)에 의해 판형 스프링(110)이 축 방향으로 변형될 수가 있다. 이때, 유효 길이 조절부(122)를 회전시켜 변형되는 유효 길이 조절부(122)와 암(112) 사이의 접촉 위치가 바뀌어서 암(112)의 유효 길이를 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 모터(124)를 동작시켜 판형 스프링(110)의 강성, 즉 판형 스프링(110)의 스프링 상수를 바꿀 수 있다. When the effective length adjusting unit 122 is rotated by the motor 124, the contact position of the plate spring 110 with the plate surface is changed. In the present invention, the center of the plate-shaped spring 110 is coupled to the plate-shaped spring fixing part 102 to form a fixed end, and the radially outer side of the plate-shaped spring 110 forms a free end, and the fixed end and the free end are formed. The plate spring 110 may be deformed in the axial direction by the connecting arm 112 . At this time, the effective length of the arm 112 may be changed by changing the contact position between the effective length adjusting unit 122 and the arm 112 that are deformed by rotating the effective length adjusting unit 122 . Therefore, in the present invention, the stiffness of the plate spring 110 , that is, the spring constant of the plate spring 110 can be changed by operating the motor 124 .

예를 들어, 유효 길이 조절부(122)의 회전으로 도 2와 비교하여 도 3의 경우에 변형될 수 있는 암(112)의 유효 길이가 짧아지므로 스프링 상수 값이 커지게 된다. 따라서, 모터(124)에 의해 유효 길이 조절부(122)를 회전시켜 판형 스프링(110)의 스프링 상수 값을 조절하며 판형 스프링(110)과 밸런싱 질량(130)이 형성하는 진동 상쇄를 위한 고유 주파수를 바꿀 수가 있어서, 폭넓은 주파수에 대하여 진동 저감 장치를 설계할 수가 있다. For example, since the effective length of the deformable arm 112 is shortened in the case of FIG. 3 as compared with FIG. 2 due to the rotation of the effective length adjusting unit 122 , the spring constant value increases. Therefore, the effective length adjusting unit 122 is rotated by the motor 124 to adjust the spring constant value of the plate spring 110 , and natural frequency for canceling the vibration formed by the plate spring 110 and the balancing mass 130 . can be changed, so that the vibration reduction device can be designed for a wide frequency range.

이때, 밸런싱 질량(130)은 판형 스프링(110)의 자유단인 반경 방향 바깥쪽에 배치될 수 있다. In this case, the balancing mass 130 may be disposed radially outside the free end of the plate-shaped spring 110 .

또한, 본 실시예에서 극저온 냉동기의 케이스(100)에 극저온 냉동기의 진동을 측정하는 센서(140)가 배치될 수 있다. 제어부(150)는 센서(140)에 의해 측정되는 진동 값을 수신하여 진동 값에 따라서 모터(124)를 회전시켜 판형 스프링(110)의 스프링 상수를 실시간으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 센서(140) 및 센서(140)의 신호에 따라 모터(124)의 동작을 제어하는 제어부(150)의 구성에 의해 변화하는 진동에 대하여서도 효과적으로 진동을 상쇄시킬 수가 있다. In addition, in the present embodiment, the sensor 140 for measuring the vibration of the cryogenic refrigerator may be disposed in the case 100 of the cryogenic refrigerator. The controller 150 may receive the vibration value measured by the sensor 140 and rotate the motor 124 according to the vibration value to change the spring constant of the plate spring 110 in real time. Therefore, in the present invention, it is possible to effectively cancel the vibration even with respect to the vibration changed by the configuration of the sensor 140 and the control unit 150 that controls the operation of the motor 124 according to the signal of the sensor 140 .

다음, 도 4 내지 도 5를 참조로 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 대해서 설명하기로 한다. Next, an apparatus for reducing vibration of a cryogenic refrigerator according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5 .

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 극저온 냉동기의 진동 저감 장치를 도시하는 도면이다. 4 and 5 are views showing a vibration reduction device of a cryogenic refrigerator according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에서는 스프링으로 코일 스프링(210)을 사용한다. 본 실시예에서 조절부(220)는 코일 스프링(210)의 변형을 위한 유효 길이를 변화시켜 스프링 상수를 변화시킨다. 본 실시예에서 조절부(220)는 유효 길이 조절부(222) 및 모터(224)로 구성된다. In this embodiment, a coil spring 210 is used as a spring. In this embodiment, the adjusting unit 220 changes the effective length for deformation of the coil spring 210 to change the spring constant. In this embodiment, the adjusting unit 220 is composed of an effective length adjusting unit 222 and a motor 224 .

도 4에 도시되어 있는 것과 같이 케이스(200)의 내부에 모터(224)가 배치되고, 케이스(200) 외부로 돌출되는 모터(224)의 축 단부에 유효 길이 조절부(222)가 결합되어, 유효 길이 조절부(222)는 모터(224)의 동작에 따라서 회전한다. As shown in FIG. 4, the motor 224 is disposed inside the case 200, and the effective length adjustment unit 222 is coupled to the shaft end of the motor 224 protruding out of the case 200, The effective length adjusting unit 222 rotates according to the operation of the motor 224 .

이때, 유효 길이 조절부(222)의 원통형 몸체의 외주면에는 코일 스프링(210)의 코일이 삽입되는 나선의 홈(223)이 형성된다. 상기 유효 길이 조절부(222)는 코일 스프링(210)이 형성하는 축방향 홀에 삽입되는데, 모터(224)의 회전에 의해 유효 길이 조절부(222)가 회전함에 따라서 코일 스프링(210)의 코일이 나선의 홈(223)을 따라 상하 이동하여 위치가 변하게 된다. At this time, a spiral groove 223 into which the coil of the coil spring 210 is inserted is formed on the outer circumferential surface of the cylindrical body of the effective length adjusting unit 222 . The effective length adjusting unit 222 is inserted into the axial hole formed by the coil spring 210 , and as the effective length adjusting unit 222 rotates by the rotation of the motor 224 , the coil of the coil spring 210 . The position is changed by moving up and down along the spiral groove 223 .

이때, 유효 길이 조절부(222)의 나선의 홈(223)에 위치하는 코일은 변형되지 않아 고정단을 형성하게 되고, 유효 길이 조절부(222)의 끝단 아래에 위치하는 코일은 자유단을 형성하게 된다. 따라서, 모터(224)에 의해 유효 길이 조절부(222)를 회전시키면 유효 길이 조절부(222) 상의 코일 스프링(210)의 위치를 이동시켜 변형되는 코일 스프링(210)의 유효 길이를 변화시킬 수 있다. 따라서, 모터(224)를 동작시켜 코일 스프링(210)의 강성, 즉 코일 스프링(210)의 스프링 상수를 바꿀 수 있다. At this time, the coil positioned in the spiral groove 223 of the effective length adjusting unit 222 is not deformed to form a fixed end, and the coil positioned below the end of the effective length adjusting unit 222 forms a free end. will do Therefore, when the effective length adjusting unit 222 is rotated by the motor 224, the effective length of the coil spring 210 that is deformed by moving the position of the coil spring 210 on the effective length adjusting unit 222 can be changed. have. Accordingly, the stiffness of the coil spring 210 , that is, the spring constant of the coil spring 210 may be changed by operating the motor 224 .

예를 들어, 유효 길이 조절부(222)의 회전으로 도 4와 도 5에서 코일 스프링(210)의 위치는 변하게 된다. 이때, 도 4와 비교하여 도 5의 경우에 변형될 수 있는 코일 스프링(210)의 유효 길이가 짧아지므로 스프링 상수 값이 커지게 된다. 따라서, 모터(224)에 의해 유효 길이 조절부(222)를 회전시켜 코일 스프링(210)의 스프링 상수 값을 조절하며 코일 스프링(210)과 밸런싱 질량(230)이 형성하는 진동 상쇄를 위한 고유 주파수를 바꿀 수 있어서, 폭넓은 주파수에 대하여 진동 저감 장치를 설계할 수가 있다. For example, the position of the coil spring 210 in FIGS. 4 and 5 is changed by rotation of the effective length adjusting unit 222 . At this time, since the effective length of the deformable coil spring 210 is shorter in the case of FIG. 5 as compared with FIG. 4 , the spring constant value increases. Accordingly, the effective length adjusting unit 222 is rotated by the motor 224 to adjust the spring constant value of the coil spring 210 , and a natural frequency for canceling the vibration formed by the coil spring 210 and the balancing mass 230 . can be changed, so that the vibration reduction device can be designed for a wide frequency range.

이때, 밸런싱 질량(230)은 코일 스프링(210)의 자유단 끝단에 배치될 수 있다. In this case, the balancing mass 230 may be disposed at the free end of the coil spring 210 .

또한, 본 실시예에서도 극저온 냉동기의 케이스(200)에 극저온 냉동기의 진동을 측정하는 센서(240)가 배치될 수 있다. 제어부(250)는 센서(240)에 의해 측정되는 진동 값을 수신하여 진동 값에 따라서 모터(224)를 회전시켜 코일 스프링(210)의 유효 길이를 변화시켜 스프링 상수를 실시간으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 센서(240) 및 센서(240)의 신호에 따라 모터(224)의 동작을 제어하는 제어부(250)의 구성에 의해 변화하는 진동에 대하여서도 효과적으로 진동을 상쇄시킬 수가 있다. In addition, in the present embodiment, a sensor 240 for measuring the vibration of the cryogenic refrigerator may be disposed in the case 200 of the cryogenic refrigerator. The controller 250 may receive the vibration value measured by the sensor 240 and rotate the motor 224 according to the vibration value to change the effective length of the coil spring 210 to change the spring constant in real time. Therefore, in the present invention, it is possible to effectively cancel the vibration even with respect to the vibration changed by the configuration of the control unit 250 that controls the operation of the motor 224 according to the signal of the sensor 240 and the sensor 240 .

본 실시예에서는 유효 길이 조절부(222)의 외주면에 나선의 홈(223)이 형성되고 코일 스프링(210)의 축방향 홀에 유효 길이 조절부(222)가 삽입되는 구조를 예를 들어 설명을 하였으나, 유효 길이 조절부의 축 방향으로 홀이 형성되고 홀의 내주면에 나선의 홈이 형성되고 상기 유효 길이 조절부의 축 방향 홀에 코일 스프링(210)이 삽입되는 형태로 형성될 수도 있다. In this embodiment, a structure in which a spiral groove 223 is formed on the outer circumferential surface of the effective length adjusting unit 222 and the effective length adjusting unit 222 is inserted into the axial hole of the coil spring 210 will be described as an example. However, it may be formed in such a way that a hole is formed in the axial direction of the effective length adjusting unit, a spiral groove is formed on the inner circumferential surface of the hole, and the coil spring 210 is inserted into the axial hole of the effective length adjusting unit.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, it is considered within the scope of the description of the claims of the present invention to various extents that can be modified by any person skilled in the art to which the invention pertains.

100: 케이스
102: 판형 스프링 고정부
110: 판형 스프링
112: 암
120: 조절부
122: 유효 길이 조절부
124: 모터
130: 밸런싱 질량
140: 센서
150: 제어부
200: 케이스
210: 코일 스프링
220: 조절부
222: 유효 길이 조절부
223: 홈
224: 모터
230: 밸런싱 질량
240: 센서
250: 제어부100: case
102: plate spring fixing part
110: plate spring
112: cancer
120: control unit
122: effective length adjustment unit
124: motor
130: balancing mass
140: sensor
150: control unit
200: case
210: coil spring
220: control unit
222: effective length adjustment unit
223: home
224: motor
230: balancing mass
240: sensor
250: control unit

Claims (11)

극저온 냉동기의 진동 저감 장치에 있어서,
상기 극저온 냉동기의 케이스에 설치되는 스프링;
상기 스프링의 변형을 위한 유효 길이를 변화시키는 조절부; 및
상기 스프링에 결착되는 밸런싱 질량을 포함하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.In the vibration reduction device of a cryogenic refrigerator,
a spring installed in the case of the cryogenic freezer;
an adjustment unit for changing an effective length for deformation of the spring; and
A vibration reduction device of a cryogenic refrigerator comprising a balancing mass that is bound to the spring. 제 1 항에 있어서,
상기 스프링은 판형 스프링이고,
상기 조절부는
상기 판형 스프링의 판면과 접촉하는 유효 길이 조절부; 및
상기 유효 길이 조절부를 회전시켜 상기 판형 스프링의 판면과의 접촉 위치를 변경시키는 모터를 포함하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.The method of claim 1,
The spring is a plate spring,
the control unit
an effective length adjusting unit in contact with the plate surface of the plate spring; and
Vibration reduction device of a cryogenic refrigerator comprising a motor for changing the contact position with the plate surface of the plate spring by rotating the effective length adjustment unit. 제 2 항에 있어서,
상기 유효 길이 조절부는 상기 판형 스프링의 중앙을 중심으로 회전하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.3. The method of claim 2,
The effective length adjustment unit is a vibration reduction device of a cryogenic refrigerator that rotates around the center of the plate spring. 제 2 항에 있어서,
상기 모터는 상기 케이스 내부에 배치되어 상기 케이스 외부에 위치하는 상기 유효 길이 조절부를 회전시키는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.3. The method of claim 2,
The motor is disposed inside the case to reduce the vibration of the cryogenic refrigerator for rotating the effective length adjusting unit located outside the case. 제 2 항에 있어서,
상기 밸런싱 질량은 상기 판형 스프링의 반경 방향 바깥쪽 자유단에 배치되는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.3. The method of claim 2,
The balancing mass is a vibration reduction device of a cryogenic refrigerator disposed at the radially outer free end of the plate-shaped spring. 제 1 항에 있어서,
상기 스프링은 코일스프링이고,
상기 조절부는
상기 코일 스프링의 코일이 삽입되는 나선의 홈이 형성되는 유효 길이 조절부; 및
상기 유효 길이 조절부를 회전시켜 상기 나선의 홈에 삽입되는 상기 코일의 길이를 변경시키는 모터를 포함하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.The method of claim 1,
The spring is a coil spring,
the control unit
an effective length adjusting unit in which a spiral groove into which the coil of the coil spring is inserted is formed; and
Vibration reduction apparatus of a cryogenic refrigerator comprising a motor for changing the length of the coil inserted into the groove of the spiral by rotating the effective length control unit. 제 6 항에 있어서,
상기 유효 길이 조절부는 상기 코일스프링 내부에 삽입되고, 상기 나선의 홈은 상기 유효 길이 조절부의 외주면에 형성되는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.7. The method of claim 6,
The effective length adjusting unit is inserted into the coil spring, and the spiral groove is formed on an outer circumferential surface of the effective length adjusting unit. 제 6 항에 있어서,
상기 모터는 상기 케이스 내부에 배치되어 상기 케이스 외부에 위치하는 상기 유효 길이 조절부를 회전시키는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.7. The method of claim 6,
The motor is disposed inside the case to reduce the vibration of the cryogenic refrigerator for rotating the effective length adjusting unit located outside the case. 제 1 항에 있어서,
상기 극저온 냉동기의 진동을 측정하는 센서; 및
상기 센서로부터 측정된 값에 따라서 상기 조절부를 실시간으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 극저온 냉동기의 진동 저감 장치.The method of claim 1,
a sensor for measuring the vibration of the cryogenic freezer; and
Vibration reduction device of a cryogenic refrigerator further comprising a control unit for controlling the control unit in real time according to the value measured from the sensor. 피스톤의 왕복 운동에 의해 주기적으로 발생하는 진동을 저감하기 위한 진동 저감 장치로서,
상기 실린더 및 상기 피스톤을 내부에 수용하는 케이스에 설치되는 스프링;
상기 스프링의 변형을 위한 유효 길이를 변화시키는 조절부; 및
상기 스프링에 결착되는 밸런싱 질량을 포함하는 진동 저감 장치.A vibration reduction device for reducing vibrations periodically generated by the reciprocating motion of a piston, comprising:
a spring installed in a case accommodating the cylinder and the piston therein;
an adjustment unit for changing an effective length for deformation of the spring; and
A vibration reduction device comprising a balancing mass coupled to the spring. 제 10 항에 있어서,
진동을 측정하는 센서; 및
상기 센서로부터 측정된 값에 따라서 상기 조절부를 실시간으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 진동 저감 장치.
11. The method of claim 10,
a sensor that measures vibration; and
Vibration reduction device further comprising a control unit for controlling the control unit in real time according to the value measured by the sensor.
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