KR100867784B1

KR100867784B1 - 쿨러의 피스톤 조립체

Info

Publication number: KR100867784B1
Application number: KR1020020033379A
Authority: KR
Inventors: 김성태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-11-10
Also published as: KR20030095805A

Abstract

본 발명은 피스톤 조립체(피스톤과 리니어 모터의 가동자가 결합된 조립체)에 관한 것으로, 글러브 박스(Glove Box : 밀폐투명용기) 내에서 피스톤과 리니어 모터의 가동자(마그네트 슬리브)를 결합 작업하되 리니어 모터의 가동자의 내측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하는 대신, 리니어 모터의 가동자의 내측에서는 너트를 위치시키고 피스톤의 외측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합시키고, 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트에는 반구형의 고무커버를 장착시켜 피스톤 조립체를 구성하므로서, 종래 기술에 비해 피스톤과 리니어 모터 가동자의 결합 작업성이 간편해지도록 함과 동시에 상기와 같이 간편해진 결합 작업성에 의해 제품 생산성이 향상되는 효과가 있다.

피스톤 조립체, 피스톤, 마그네트 슬리브, 볼트, 너트, 고무커버

Description

쿨러의 피스톤 조립체{Piston assembly of Cooler}

도 1 은 종래 쿨러의 개략적 구성도.

도 2 는 종래 피스톤 조립체의 결합 단면도.

도 3 은 도 1에 있어서 충격방지링이 결합된 단면도.

도 4 는 본 발명의 피스톤 조립체의 결합 단면도.

도 5는 도 4의 결합관계를 상세히 나타낸 단면도.

도 6은 고무커버의 형상을 나타낸 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

410 : 볼트 420 : 너트 430 : 고무커버

431 : 볼트배재홈 432 : 절단면

본 발명은 피스톤 조립체(피스톤과 리니어 모터의 가동자가 결합된 조립체)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 글러브 박스(Glove Box : 밀폐투명용기) 내에서 피스톤과 리니어 모터의 가동자(마그네트 슬리브)를 결합 작업하되, 리니어 모터의 가동자의 내측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하는 대신, 리니 어 모터의 가동자의 내측에서는 너트를 위치시키고, 피스톤의 외측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하고, 더우기 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트에는 반구형의 고무커버를 장착시켜 피스톤 조립체를 구성하므로서, 종래에 비해 상기 피스톤과 리니어 모터 가동자의 결합 작업성이 간편해지도록 함과 동시에, 상기와 같이 간편해진 결합 작업성에 의해 제품 생산성이 향상되도록 한 쿨러의 피스톤 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 쿨러는 헬륨 혹은 수소 등의 작동유체가 압축 - 팽창 등의 과정을 통해 냉동출력을 발생시키는 장치로서, 도 1 은 보편화된 쿨러를 개략적으로 보인 것이다.

쿨러(1)는 도 1 에 도시한 바와 같이, 리니어 모터(130)의 전자기적 상호 작용에 의한 피스톤(140)의 직선왕복운동에 의해 냉매가스를 고온 고압상태로 압축시키는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)로부터 고온 고압상태로 압축된 냉매가스의 일부 열을 흡수 및 외부로 방열시키는 방열부(200)와; 상기 방열부(200)로부터 일정량의 열이 흡수된 냉매가스가 재생기(330)를 왕복 유동하면서 열역학적 사이클에 의해 극저온화 상태로 변화되는 냉동부(300)로 구성되어 있다.

이 중, 상기 구동부(100)는, 소정의 내부공간을 갖으며, 디스플레이서(310)가 내삽된 내·외측 방열부(210)(220)와 동심을 이루도록 프레임(110)에 결합 고정된 쉘 튜브(120)와; 고정자(Stator)(130a)와 가동자(Armature : 마그네트 슬리브) (130b)로 구성되어 상기 쉘 튜브(120)의 내부에 장착되는 리니어 모터(130)와; 상 기 리니어모터(130)의 가동자(130b) 일측단에 고정되어 상기 리어니 모터(130)의 전자기적 상호 작용으로 직선왕복운동을 하는 가동자(130b)와 동일운동을 하는 피스톤(140)과; 상기 내측 방열부(210)와 동심을 이루면서 내삽된 피스톤(140)의 직선왕복운동이 상기 디스플레이서(310)에 수평하게 전달될 수 있도록 상기 프레임(110) 내측 중앙에 결합 고정된 실린더(150)와; 상기 피스톤(140)내에 삽입되는 디스플레이서 로드(320)와 상기 로드(320)와 나선 결합된 디스플레이서(310)의 위치를 상기 피스톤(140) 및 내측 방열부(210)와 동심상태를 이룰 수 있게 상기 디스플레이서 로드(320)의 일측을 고정 지지하는 판스프링(160); 및 고정수단에 의해 상기 판스프링(160)을 고정 지지하는 스프링 지지대(170)로 구성되어 있다. 미 설명 부호 130c 는 리니어 모터(130)의 구성요소인 내측 고정자이다.

상기 방열부(200)는, 피스톤(140)의 직선왕복운동과 수평하게 디스플레이서 (310)가 직선왕복운동을 할 수 있게 실린더(150) 및 피스톤(140)과 동심을 이루도록 상기 프레임(110) 전방(前方)에 위치되어 피스톤(140)으로부터 고온 고압상태로 압축된 냉매가스의 열을 흡수하는 내측 방열부(210); 및 상기 내측 방열부(210) 외측 원주면에 고정되어 상기 내측 방열부(210)로부터 전달된 냉매가스의 열을 쿨러(1) 외부로 방열시키는 외측 방열부(220)로 구성되어 있다.

상기 냉동부(300)는, 내측 방열부(210) 내에 삽착되어 상기 피스톤(140)으로부터 가압되는 냉매가스의 압축 및 팽창을 통해 상기 디스플레이서 로드(320) 일측을 고정하고 있는 판스프링(160)의 탄성변형 범위내에서 직선왕복운동을 하는 디스플레이서(310) 및 디스플레이서 로드(320)와; 상기 디스플레이서(310)에 내장되어 상기 피스톤(140)으로부터 가압되어 상기 디스플레이서(310) 내로 압축 유동된 고온 고압상태 냉매가스의 현열을 저장한 다음 팽창된 후, 저온 상태로 되돌아가는 냉매가스에 온도를 보상하여 일정고온상태의 냉매가스로 열전달시키는 재생기(330)와; 상기 디스플레이서(310)가 삽착될 수 있게 중공관 형태로 형성되어 있으며, 상기 디스플레이서(310)에 내장된 재생기(330)를 관통한 냉매가스가 팽창되면서 저온상태로 열 변화되도록 외부와 열교환하는 냉측부(350)가 상기 관 일측 끝단에 결합 고정된 디스플레이서 하우징(340)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 쿨러(1)의 작동관계를 설명하면, 먼저 상기 쿨러(1)의 구성요소인 리니어 모터(130) 즉, 고정자(130a)와 가동자(130b)의 전자기적 상호 작용에 의해 가동자(130b)가 직선운동을 하게 됨과 동시에, 상기 가동자(130b)의 일측단에 고정된 피스톤(140) 역시 상기 가동자(130b)와 동일하게 직선운동을 하면서 압축공간(C)에 충전되어 있는 헬륨 또는 수소의 냉매가스를 압축하게 된다.

이렇게 압축된 냉매가스는, 방열부(200)를 통과하면서 상기 방열부(200)에 의해 일부의 열이 쿨러(1) 외부로 방출되게 되고, 이후 디스플레이서(310)를 관통하여 재생기(330)에 유입되게 되는데, 이 때 디스플레이서(310)의 경우, 상기 압축된 냉매가스의 압력작용에 의해 디스플레이서 로드(320) 일측부가 고정된 판스프링(160)의 탄성변형 범위내까지 팽창공간(P)으로 직선이동을 하면서 상기 판스프링(160)이 냉동부(300) 쪽으로 변형이 이루어지게 된다.

이와 같이 직선 이동된 디스플레이서(310) 내로 유입된 압축 냉매가스는, 상기 디스플레이서(310)에 내장된 재생기(330)를 관통하면서 열에너지가 재생기(330) 에 저장되도록 열전도시킨 다음, 상기 디스플레이서(310) 반대쪽의 팽창공간(P)으로 유동되면서 상기 피스톤(140)의 가압력이 감소함에 따라 상기 판스프링(160)의 탄성복원작용에 의해 디스플레이서(310)가 압축공간(C) 측으로 이동되며, 이후 팽창공간(P)으로 유동된 냉매가스가 팽창되면서 그 압력에 의해 상기 디스플레이서 (310)는 피스톤(140)과 반대방향으로 직선왕복운동을 하게 되며, 상기와 같은 디스플레이서(310)의 직선왕복운동에 의한 디스플레이서 로드(320)의 압입작용에 따라 상기 판스프링(160)은 냉동부(300) 반대쪽으로 변형이 이루지게 된다.

이후, 팽창공간(P)은 냉매가스의 팽창작용에 의해 극저온 상태로 냉각되게 되고, 상기와 같이 팽창된 저온냉매가스는 다시 재생기(330)를 통과하면서 상기 재생기(330)에 저장된 열에너지를 전달받아 압축공간(C)으로 유입되게 되는데, 이 때 상기 팽창공간(P)에서 작용되던 냉매가스의 팽창력이 감소함에 따라 상기 판스프링(160)의 탄성복원작용에 의해 디스플레이서(310)는 압축공간(C)으로 다시 이동하게 되며, 상기와 같이 압축공간(C)으로 유입된 냉매가스를 피스톤(140)이 다시 압축시키는 반복적인 사이클을 반복하므로서, 쿨러(1)의 냉각작용이 이루어지게 된다.

그러나, 리니어 모터(130)의 전자기적 상호 작용에 의해 고정자(130a) 내에서 직선왕복운동을 하는 가동자(130b) 및 피스톤(140)의 경우, 도 2 에 도시한 바와 같이, 상기 가동자(130b)의 직선왕복운동을 전달받아 피스톤(140)이 상기 가동자(130b)와 동일하게 직선왕복운동을 할 수 있도록 작은 나사나 작은 볼트(142)에 의해 상기 가동자(130b)의 일측 끝단면이 상기 피스톤(140)의 플랜지(141)부분에 결합되어 피스톤 조립체 형태로 형성되어 있지만, 상기와 같은 피스톤 조립체를 구성하기 위해서는 상호 분리되어 있는 가동자(130b)와 피스톤(140)을 글러브 박스 (Glove Box : 밀폐투명용기) 내에서 고무장갑을 끼고 상기 작은 나사나 볼트(142)를 이용하여 상기 피스톤(140)의 플랜지(141)부분에 상기 가동자(130b)를 결합 고정시키게 되는데, 이러한 고정방식은 손작업이 불편한 고무장갑을 끼고 좁은 글러브 박스 내에서 다수의 작은 나사나 볼트(142)들을 상기 피스톤(140)의 플렌지 (141) 부분과 상기 가동자(130b)의 일측 끝단부가 면착된 부분에 형성된 볼트삽입홀(144)에 삽입한 다음, 너트(143)로 일일이 조여 고정시켜야 하기 때문에, 이에 따른 상기 피스톤(140) 및 가동자(130b)의 나사결합 작업이 번거로와서 작업효율 및 제품 생산성이 크게 저하될 뿐만아니라 머리가 낮은 볼트 혹은 나사를 작은 작업용 드라이버로 체결하는 경우 머리부분이 손상되는 등 많은 문제점이 있었다.

또한, 종래에 있어서는 피스톤(14)이 가압을 하는 과정에서 가동자(130b)를 상기 피스톤(140)과 결합시키기 위해 사용하는 체결부재인 볼트(142)의 머리가 내측고정자에 충격을 가하는 것을 방지하기 위하여 충격방지링(180)을 부착함에 있어서 접착제를 사용하게 되는데, 이때 접착제의 과다 사용에 의하여 out-gassing의 문제를 야기할 뿐만 아니라, 충격방지링(180)을 사용하기 위하여 내측고정자의 하단부를 형성하는데 있어서도 제약을 받는 등 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 글러브 박스 (Glove Box : 밀폐투명용기) 내에서 피스톤과 리니어 모터의 가동자(마그네트 슬리 브)를 결합 작업하되, 리니어 모터의 가동자의 내측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하는 대신, 리니어 모터의 가동자의 내측에서는 너트를 위치시키고 피스톤의 외측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하고 더우기 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트에는 반구형의 고무커버를 장착시켜 피스톤 조립체를 구성하므로서, 종래에 비해 상기 피스톤과 리니어 모터 가동자의 결합 작업성이 간편해지도록 함과 동시에, 상기와 같이 간편해진 결합 작업성에 의해 제품 생산성이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 리니어 모터의 가동자의 내측에서는 너트를 위치시키고 피스톤의 외측으로부터 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합시키고, 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트에는 반구형의 고무커버를 장착시켜 피스톤 조립체를 구성하므로써 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명의 피스톤 조립체의 결합 단면도이고, 도 5는 도 4의 결합관계를 상세히 나타낸 단면도이다.

본 발명의 피스톤 조립체는, 일정두께의 중공 원통형상으로 형성되어 있으며, 상기 원통 일단부의 외주면 둘레에 일정크기의 자석이 다수 접착되고 타단부에는 원통 내측 방향으로 결합부를 구비한 마그네트 슬리브와;

상기 마그네트 슬리브 중공홀에 삽입 장착되며 일단부에는 상기 결합부에 대 향되게 결합되는 플렌지부를 구비한 중공 원통형상의 피스톤과;

상기 마그네트 슬리브의 결합부와 상기 피스톤의 플렌지부를 결합하되, 상기 피스톤의 플렌지부의 외측에서는 볼트부재를 삽입하고, 상기 마그네트 슬리브의 결합부측에서는 상기 볼트부재에 대향되게 너트부재로써 결합시켜서 이루어져 있다.

이하, 본 발명의 피스톤 조립체에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 피스톤 조립체(10)는, 도 1 및 도 2 에 도시된 종래 피스톤 조립체의 경우, 피스톤(140)의 플렌지부의 외측에서는 너트를 삽입하고, 상기 마그네트 슬리브(130b)의 결합부측에서는 상기 너트에 대향되게 볼트(142)를 이용하여 피스톤(140)과 마그네트 슬리브(130b)를 고정 결합시키는데에 따른 조립 작업성의 번거로움과 불편함 때문에, 종래와 같은 작은 나사나 볼트를 이용하여 피스톤(140)과 마그네트 슬리브(130b)를 고정시키는 방식 대신, 도 4와 같이 중공 원통형상으로 형성된 마그네트 슬리브(20)와 상기 슬리브(20) 중공홀에 삽입 장착된 피스톤(30) 을 접촉시킨 다음, 상기 피스톤(140)의 플렌지부의 외측에서는 볼트부재(410)를 삽입하고, 상기 마그네트 슬리브(130b)의 결합부측에서는 상기 볼트부재(410)에 대향되게 너트부재(420)로써 결합시켜서 상기 피스톤(30)과 마그네트 슬리브(20)가 하나의 조립체 형태로 형성시킨 것이다. 이때 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트부재(420)에는 반구형의 고무커버(430)를 장착시켜서 체결부재인 너트가 내측고정자에 충격을 가하는 것을 방지하도록 조립된다.

상기 고무커버(420)의 형상을 보다 상세히 살펴보면, 형상은 대략 반구형으로써 그 내측에는 상기 너트부재(420)가 안착되는 너트안착홈을 구비하게 되고, 상 기 볼트부재(410)와의 체결에 따라 상기 너트부재(420)의 외곽으로 돌출되는 볼트부재(420)의 단부를 고려할때, 상기 너트안착홈의 중앙에는 일정 깊이의 볼트배재홈(431)을 구비하는 것이 바람직하다. 또한 너트부재(420)와 상기 마그네트 슬리브의 간격이 좁은 경우에는 상기 고무커버(420)에는 절단면(432)을 형성시키는 것이 또한 바람직하다.

본 발명의 피스톤 조립체는, 리니어 모터의 가동자의 내측에서는 너트를 위치시키고 피스톤의 외측에서 작은 볼트나 작은 나사를 이용하여 결합하고 상기 리니어 모터의 가동자의 내측에 위치하는 너트에는 반구형의 고무커버를 장착시켜 피스톤 조립체를 구성하므로서, 피스톤과 리니어 모터 가동자의 결합 작업성이 간편해짐과 동시에, 상기와 같이 간편해진 결합 작업성에 의해 제품 생산성이 향상되는 탁월한 효과가 있다.

Claims

일정두께의 중공 원통형상으로 형성되어 있으며, 그 일단부의 외주면 둘레에 일정크기의 자석이 다수 접착되고 타단부에는 원통 내측 방향으로 결합부를 구비한 마그네트 슬리브와;

상기 마그네트 슬리브 중공홀에 삽입 장착되며 일단부에는 상기 결합부에 대향되게 결합되는 플렌지부를 구비한 중공 원통형상의 피스톤과;

상기 마그네트 슬리브의 결합부와 상기 피스톤의 플렌지부를 결합하되, 상기 피스톤의 플렌지부의 외측에서는 볼트부재를 삽입하고, 상기 마그네트 슬리브의 결합부측에서는 상기 볼트부재에 대향되게 너트부재로써 결합시켜서 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 조립체.
제 1항에 있어서,

상기 볼트부재에 결합된 너트부재에 고무커버를 결합시켜서 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 조립체.
제 2항에 있어서,

상기 고무커버는 너트안착홈 중앙에 볼트배재홈을 구비한 것을 특징으로 하는 피스톤 조립체.
제 2항 내지 3항에 있어서,

상기 고무커버는 반구형으로 구성된 것을 특징으로 하는 피스톤 조립체.