クーラーのピストン組立体
円筒外周面に接着された磁石を有する中空円筒形状のマグネットスリーブと、マグネットスリーブの中空空間に挿入装着される中空円筒形状のピストンと、ピストンに圧入固定されて、マグネットスリーブとピストンとを相互固定させた組立体形態を得るために同種材質のマグネットスリーブと溶接接合される中空円板形状のリングとを含むピストン組立体が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンとリニアモーターの可動子が結合されたピストン組立体に関し、より詳細に説明すると、ステンレス中空リングを溶接させるとか溶接用固定部材を挿入した後前記固定部材が前記可動子の曲折部に接合されるようにピストンを構成することで、前記ピストンとリニアモーター可動子との結合作業性が簡便になるようにしたクーラーのピストン組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的にクーラーは、ヘリウムあるいは水素等の作動流体が圧縮及び膨脹等の過程を通じて冷凍出力を発生させる装置であり、図1は普遍化されたクーラーを概略的に示したものである。
【０００３】
図1に図示されたように、クーラー(1)は、リニアモーター(130)の電磁気的相互作用によるピストン(140)の直線往復運動によって冷媒ガスを高温高圧状態で圧縮させる駆動部(100)と、前記駆動部(100)から高温高圧状態に圧縮された冷媒ガスの一部の熱を吸収及び外部に放熱させる放熱部(200)と、前記放熱部(200)により一定量の熱が吸収された冷媒ガスが再生器(330)を往復流動しながら熱力学的サイクルによって極低温化状態に変化される冷凍部(300)とで構成されている。
【０００４】
この中で、前記駆動部(100)は、所定の内部空間を有し、ディスプレーサー(310)が内挿され内・外側放熱部(210, 220)と同心を成すようにフレーム(110)に結合固定されたシェルチューブ(120)と、固定子(Stator)(130a)と可動子(Armature:マグネットスリーブ)(130b)とで構成され前記シェルチューブ(120)の内部に装着されるリニアモーター(130)と、前記リニアモーター(130)の可動子(130b)の一側端に固定され前記リニアモーター(130)の電磁気的相互作用で直線往復運動をする可動子(130b)と同様な運動をするピストン(140)と、前記内側放熱部(210)と同心を成しながら内挿されたピストン(140)の直線往復運動が前記ディスプレーサー(310)に水平に伝逹するように前記フレーム(110)内側中央に結合固定されたシリンダー(150)と、前記ピストン(140)内に挿入されるディスプレーサーロッド(320)と前記ロッド(320)と螺旋結合されたディスプレーサー(310)の位置を前記ピストン(140)及び内側放熱部(210)と同心状態を成すことができるように前記ディスプレーサーロッド(320)の一側を固定支持する板スプリング(160)及び固定手段によって前記板スプリング(160)を固定支持するスプリング支持台(170)とで構成されている。未説明符号130cはリニアモーター(130)の構成要素である内側固定子である。
【０００５】
前記放熱部(200)は、ピストン(140)の直線往復運動と水平にディスプレーサー(310)が直線往復運動可能なようにシリンダー(150)及びピストン(140)と同心を成すように前記フレーム(110)前方に位置され、ピストン(140)から高温高圧状態に圧縮された冷媒ガスの熱を吸収する内側放熱部(210)及び前記内側放熱部(210)外側円周面に固定され前記内側放熱部(210)から伝逹された冷媒ガスの熱をクーラー(1)外部に放熱させる外側放熱部(220)で構成されている。
【０００６】
前記冷凍部(300)は、前記内側放熱部(210)内に挿着され前記ピストン(140)から加圧され冷媒ガスの圧縮及び膨脹を通じて前記ディスプレーサーロッド(320)の一側を固定している板スプリング(160)の弾性変形範囲内で直線往復運動をするディスプレーサー(310)及びディスプレーサーロッド(320)と、前記ディスプレーサー(310)に内蔵されて前記ピストン(140)から加圧されて前記ディスプレーサー(310)内に圧縮流動された高温高圧状態冷媒ガスの顕熱を貯蔵した後、膨脹し、そして低温状態に戻る冷媒ガスに温度を償って一定高温状態の冷媒ガスに熱伝逹させる再生器(330)と、前記ディスプレーサー(310)が挿着されるように中空管の形態で形成されていて、前記ディスプレーサー(310)に内蔵された再生器(330)を貫通した冷媒ガスが膨脹されながら低温状態に熱変化されるように外部と熱交換をする冷側部(350)が前記管の一側終端に結合固定されたディスプレーサーハウジング(340)とで構成されている。
【０００７】
前記のように構成されたクーラー(1)の作動関係を説明すれば次のようである。
まず、前記クーラー(1)の構成要素であるリニアモーター(130)、即ち、固定子(130a)と可動子(130b)の電磁気的相互作用によって可動子(130b)が直線運動をすると同時に、前記可動子(130b)の一側端に固定されたピストン(140)も前記可動子(130b)と同様に直線運動をして圧縮空間(C)に充填されているヘリウム又は水素の冷媒ガスを圧縮する。
【０００８】
このように圧縮された冷媒ガスは、放熱部(200)を通過しながら前記放熱部(200)によって一部の熱がクーラー(1)外部に放出され、以後ディスプレーサー(310)を貫通して再生器(330)に流入する。
【０００９】
ディスプレーサー(310)は、ディスプレーサーロッド(320)の一側部が固定されて前記圧縮された冷媒ガスの圧力作用によって冷凍部(300)側へ変形させられる板スプリング(160)の弾性変形範囲で膨脹空間(P)へ直線移動する。
【００１０】
このように直線移動するディスプレーサー(310)内に流入された圧縮冷媒ガスは、前記ディスプレーサー(310)に内蔵された再生器(330)を貫通しながら熱エネルギーが再生器(330)に保存されるように熱伝導された後、前記ディスプレーサー(310)の反対側の膨脹空間(P)に流動しながら前記ピストン(140)の加圧力が減少することによって前記板スプリング(160)の弾性復元作用によってディスプレーサー(310)が圧縮空間(C)側に移動される。
【００１１】
この後、膨脹空間(P)に流動された冷媒ガスが膨脹しながらその圧力によって前記ディスプレーサー(310)はピストン(140)と反対方向に直線往復運動をするようになって、前述のようなディスプレーサー(310)の直線往復運動によるディスプレーサーロッド(320)の圧入作用によって前記板スプリング(160)は冷凍部(300)の反対側に変形するようになる。
【００１２】
その後、膨脹空間(P)は冷媒ガスの膨脹作用によって極低温状態に冷却されるようになって、前述のように膨脹された低温冷媒ガスは再び再生器(330)を通過しながら前記再生器(330)に保存された熱エネルギーを伝逹されて圧縮空間(C)に流入されるようになる。この時、前記膨脹空間(P)で作用された冷媒ガスの膨張力が減少することによって前記板スプリング(160)の弾性復元作用によりディスプレーサー(310)は圧縮空間(C)に再び移動するようになって、前述のように圧縮空間(C)に流入された冷媒ガスをピストン(140)が再び圧縮させる反復的なサイクルを繰り返すことで、クーラー(1)の冷却作用が成り立つようになる。
【００１３】
以下に、クーラー(1)の構成要素であるリニアモーター(130)に対してもう少し詳しく説明する。
【００１４】
前記リニアモーター(Linear Motor)は、立体的な構造の一般モーターの磁場を平坦な模様にしたモーターとして、平坦な形態になった可動子(Armature)が平面の固定子(Stator)上に作られる磁場の変化によって平面上を直線的に駆動されるようにする装置である。
【００１５】
図2はリニアモーターを図示した図面である。
図2に図示したように、リニアモーターは、ピストンが内挿されるスリーブ(137)の外側円周面に多数のマグネット(139)が等間隔に接着された可動子(130b)と、前記可動子(130b)が内挿され前記可動子(130b)のマグネット(139)と固定子(130a)の構成要素である固定子鉄心(135)の電磁気的相互作用によって前記可動子(130b)が直線往復運動をするようにする固定子(130a)とで構成されている。
【００１６】
特に、前記可動子(130b)は、中空円筒体のスリーブ(137)とマグネット(139)とで構成される。スリーブ(137)は、ステンレス材質の中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端には前記スリーブ(137)の外向きに90°曲折された外向き曲折部が形成されていて、前記円筒の他側終端には前記スリーブ(137)の内向きに90°曲折された内向き曲折部(145)が形成されていて、前記内向き曲折部(145)の周囲には小さなボルト(143)及びナット(144)を利用してピストン(140)と固定されることができるように多数のボルト挿入ホール(146)が等間隔で貫通形成されている。
【００１７】
加えて、前記スリーブ(137)の外周面には一定の長さのスリット(138)が等間隔で形成される。
【００１８】
図2に図示されたように、前記固定子(130a)は、外周面に一定の深さの溝形態のコイル捲線積層部(131)と、前記積層部両終端部に一体に形成された仕上げ端(132)を有する円筒状の固定子ハウジング(133)と、前記固定子ハウジング(133)のコイル捲線積層部(131)に捲線積層される固定子コイル(134)と、前記コイル(１３４)が捲線された固定子ハウジング(133)の外周部に接着固定されることができるように内側中央に固定子ハウジング挿入溝(136)が形成された多数個の固定子鉄心(135)とで構成されている。
【００１９】
図3は従来のピストン組立体の結合断面図である。
図3に図示されたように、リニアモーターの電磁気的相互作用によって固定子(130a)内で直線往復運動をする可動子(130b)及びピストン(140)の場合、前記可動子(130b)の直線往復運動を伝逹されてピストン(140)が前記可動子(130b)と同様に直線往復運動ができるように多数の小さなボルト(143)及びナット(144)を利用して前記可動子(130b)の他側終端面に形成された内向き曲折部(145)が前記ピストン(140)のフランジ(141)部分に結合されてピストン組立体が形成される。
【００２０】
前述のような従来のピストン組立体を構成するためには、相互分離されている可動子(130b)とピストン(140)とをグローブボックス(Glove Box :密閉透明容器)内でゴム手袋をして前記小さなボルト(143)及びナット(144)を利用して前記ピストン(140)のフランジ(141)部分に前記可動子(130b)の内向き曲折部(145)を結合固定させる。
【００２１】
しかし、このような固定方式は手作業が不便なゴム手袋をはめて狭いグローブボックス内で多数の小さなボルト(143)等を前記ピストン(140)のフランジ(141)部分と前記可動子(130b)の内向き曲折部(145)部分とにそれぞれ形成されたボルト挿入ホール(142, 146)に挿入した後、ナット(144)でいちいち締めて固定させなければならないので作業上難点がある。
【００２２】
加えて、スリーブが長くて深いのでスリーブ外周部から挿入されるボルトにナットを固定しにくい。
【００２３】
従って、前記ピストン(140)及び可動子(130b)のねじ結合作業が煩わしくて不便な短所のために、これに対する作業効率及び製品生産性が大きく低下するようになる問題点があった。
【発明の開示】
【００２４】
前述のような問題点を解消するために案出された本発明は、従来グローブボックス内で小さなボルトや小さなねじを利用して相互結合させた方式の代わりに同種材質のリニアモーター可動子とステンレス中空リングを溶接させてピストン組立体を構成することで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が簡便になるようにすることにその目的がある。
【００２５】
加えて、ピストンのフランジ部に形成されたボルト挿入ホールに溶接用固定部材を挿入した後、電流を通電して前記固定部材が前記マグネットスリーブの曲接部に接合固定されるようにすることで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブとの結合作業性が簡便になるようにする。
【００２６】
その結果、このように簡便になった結合作業性によって作業時間も短縮され、これによる製造原価の節減及び製品生産性を向上させるようにすることにその目的がある。
【００２７】
前述のような目的を果たすために本発明によるピストン組立体は、中空円筒形状に形成されていて、前記円筒外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着される中空円筒形状のピストンと、前記ピストンに圧入固定されて、前記マグネットスリーブと前記ピストンとを相互固定させた組立体形態を形成するために同種材質のマグネットスリーブと溶接接合される中空円板形状のリングとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明のもう一つの態様において、ピストン組立体は、中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記円筒外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着されて、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成された中空円筒形状のピストンと、前記マグネットスリーブへ電流供給により融着して、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明のもう一つの態様において、ピストン組立体は、中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記円筒外周面に磁石が接着され、前記内向き曲折部に固定部材挿入ホールが形成されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、前記マグネットスリーブへ電流供給により融着して、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例等が詳細に説明される。
図4は本発明の第1実施例によるピストン組立体の分解斜視図を示したものであり、図5は本発明の第1実施例によるピストン組立体の結合断面図を示したものである。
【００３１】
本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)は、一定の厚さの中空円筒形状に形成されていて、前記円筒外周面の周りに一定の大きさの磁石(410)が多数接着されたマグネットスリーブ(420)と、前記マグネットスリーブ(420)の中空ホールに挿入装着される中空円筒形状のピストン(430)と、前記マグネットスリーブ(420)と前記ピストン(430)との間に位置されるように前記ピストン(430)に圧入固定されて、前記マグネットスリーブ(420)とピストン(430)とを相互固定された組立体形態に形成させるために同種材質のマグネットスリーブ(420)と溶接接合される中空円板形態のステンレス中空リング組立体(440)とで構成されている。ここで、米説明符号470は溶接部である。
【００３２】
以下、本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)に対して詳細に説明する。
図2及び図3に図示された従来ピストン組立体の場合は、小さなねじやボルト(143)を利用してピストン(140)とマグネットスリーブ(130b)とを固定結合させたが、これによる組み立て作業性の煩わしさと不便さとがあった。
【００３３】
さらに、従来の場合では、材質がアルミニウムであるピストンのフランジ部と材質がステンレス鋼であるマグネットスリーブとは、お互いに材質が異なり溶接が困難であった。
【００３４】
しかし、本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)は、図4に図示したように、ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)との溶接が可能になるように従来のピストンのフランジをとり除いてピストン(430)とマグネットスリーブ(420)との間に材質がステンレスの中空リング(440)を圧入工程(Shrink fitting)で挿入させた後、相互同種材質に形成された前記マグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)とを溶接接合させて前記ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)とが一つの組立体形態で形成されるのである。
【００３５】
ここで、圧入工程(Shrink fitting)というのは、ステンレス中空リング(440)の内径をピストン(430)の外径より50μm(1μm: 1/1000mm)だけ小さくすれば、常温ではピストン組立体(440)をステンレス中空リング(440)に挿入することができないこととなるが、前記ステンレス中空リング(440)を200〜250℃まで加熱すれば熱膨脹によって前記ステンレス中空リング(440)の内径が拡大されてピストンを前記ステンレス中空リング(440)に挿入が可能になり、この状態で前記ステンレス中空リング(440)の温度が下がれば前記ステンレス中空リング(440)がピストン(430)を締めて結合されて分離が不可能になる工程をいう。
【００３６】
次に、前記溶接接合方法は、前記マグネットスリーブ(420)とステンレス中空リング(440)の接合部に熱を加えて両部材を溶かして接合させることであり、熱を加える方法によって多様な溶接方法を使うことができ、これには摩擦溶接、電気抵抗溶接、プラズマ溶接、レーザー溶接等がある。
【００３７】
前記ピストン組立体(400)の構成要素の中でマグネットスリーブ(420)は中空円筒体のスリーブ(460)とマグネット(410)とで構成される。この中、スリーブ(460)は、図4及び図5に図示したように、ステンレス材質の中空円筒形状に形成されていて、前記円筒の一側終端には前記スリーブ(460)の外向きに90°曲折された曲折部(450)が形成されている。
【００３８】
前記マグネットスリーブ(420)は多数の磁石(410)が前記スリーブ(460)終端に形成された曲折部(450)を基準にして前記曲折部(450)に磁石(410)の一側面を密着させて前記スリーブ(460)の外周面の周りに接着固定されたものである。
【００３９】
前記ピストン(430)は、図4及び図5に図示したように、アルミニウム材質であり、ピストンのフランジ部(図3の141として参照される)を除くと中空円筒形状に形成されていて、前記マグネットスリーブ(420)の長さより多少長く形成された構造である。
【００４０】
前記ステンレス中空リング(440)は、図4及び図5に図示したように、前記マグネットスリーブ(420)の材質と等しいステンレス鋼(stainless steel)の材質で形成されていて、前記ピストン(430)と前記マグネットスリーブ(420)との間に圧入されるように全体形状が中空円板形状で形成された構造である。
【００４１】
前述のように構成された細部要素等を結合して本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)を形成する結合過程を詳細に説明する。
【００４２】
まず、中空円筒形状のピストン(430)に異種材料であるステンレス中空リング(440)を押し付けて嵌め込む方式で圧入させた後、前記中空リング(440)が圧入固定されたピストン(430)をマグネットスリーブ(420)の中空ホールに挿着させ、前述のように挿着された前記中空リング(440)の外周面と前記マグネットスリーブ(420)の他側終端面、すなわち、スリーブ(420)曲折部(450)が形成された反対面を相互密着させる。
【００４３】
その次に、同種材質(ステンレス鋼)であるマグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)との密着部分を溶接することで、図5に図示したように、前記マグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)とが完全に接合されるようになり、それにより、前記ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)とが一つの組立体形態に形成されるようになる。
【００４４】
図6は本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)の分解斜視図であり、図7は本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)の結合断面図である。
【００４５】
本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)は、電流供給による固定部材(670)の融着で前記ピストン(630)のフランジ部(640)へ固定させることができるように、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)に形成されたボルト挿入ホールを除去させた中空筒状のマグネットスリーブ(620)と、電流供給により前記マグネットスリーブ(620)へ融着し、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と前記ピストン(630)のフランジ部(640)とを相互固定する溶解接着剤の役目をする固定部材(670)と、前記固定部材(670)が挿入されて、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と接触するようなフランジ部(640)に形成された多数の固定部材挿入ホール(660)を有し、前記固定部材(670)が電流供給により融解されてマグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)へ固定され、それにより、前記マグネットスリーブ(620)と互いに固定されるピストン(630)とで構成されている。
【００４６】
前記固定部材(670)は、電流供給によって融着が可能な材質から形成され、全体形状がリベット形態を有している。
以下、本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)に対して詳細に説明する。
【００４７】
本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)は、図3に図示したように、多数の小さな固定ボルト(143)及びナット(144)を利用してマグネットスリーブ(130b)及びピストン(640)を固定させる方式の代わりに、図6に図示したように、ピストン(630)のフランジ部(640)に形成された固定部材挿入ホール(660)に溶接用固定部材(670)を挿入した後、前記固定部材(670)とマグネットスリーブ(620)とに電流を供給して前記固定部材(670)が前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)上で融解してリベットを形成することで、前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるように構成されている。
【００４８】
この時、前記固定部材(670)の接合方式は、前記マグネットスリーブ(620)と固定部材(670)とに電流を供給して前記固定部材(670)が固体状態から液状状態に変化される相変化状態により一定の圧力を加えて前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と前記ピストン(630)のフランジ部(640)とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したものである。
【００４９】
このように固定部材(670)の接合によってマグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるようにするピストンの組立体において、スリーブ(690)は、図6及び図7に図示したように、ステンレス材質の中空円筒形状に形成されていて、前記円筒の他側終端には前記スリーブ(620)の外向きに90°曲折された外向き曲折部(650)が、前記円筒の一側終端にはスリーブ(620)の内向きに90°曲折された内向き曲折部(680)がそれぞれ形成されている。
【００５０】
特に、マグネットスリーブ(620)は前記スリーブ(690)の外周面の周りに一定の曲率の曲面形態で形成された多数のマグネット(610)が一定間隔で接着された構造である。この時、多数のマグネット(610)は前記スリーブ(690)の外向き曲折部(650)を基準にして前記外向き曲折部(650)にマグネット(610)の一側面を密着させながら前記スリーブ(690)の外周面の周りに接着固定させたものである。
【００５１】
又、前記ピストン(630)は、図6及び図7に図示したように、アルミニウム材質の中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒一側終端には前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と密着固定させることができるように一定の厚さのフランジ部(640)が形成されていて、前記フランジ部(640)の周りには電流供給によって相変化して前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるようにする溶接用固定部材(670)が挿入されることができるように一定の直径の固定部材挿入ホール(660)が多数形成された構造である。
【００５２】
又、前記固定部材(670)は、図6及び図7に図示したように、電流供給によって相変化(固体状態から液状状態に変化される状態)して前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互接合されるようにする電気抵抗溶接が可能な材質から形成されていて、全体形状がリベット形態に形成された構造である。
【００５３】
図8は本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)の結合断面図である。
図8を参照すれば、本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)は、電流供給による固定部材(870)の融着で前記ピストン(830)のフランジ部(840)へ固定されることができるように前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)に多数の固定部材挿入ホール(860b)が形成された中空筒状のマグネットスリーブ(820)と、電流供給により前記マグネットスリーブ(820)へ融着され、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)と前記ピストン(830)のフランジ部(840)とを相互固定する溶解接着剤の役目をする固定部材(870)と、前記固定部材(870)が挿入されて、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)の固定部材挿入ホール(860b)と接触するようなフランジ部(840)に形成された多数の固定部材挿入ホール(860a)を有し、前記固定部材(870)が電流供給により融解されてマグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)へ固定され、それにより、前記マグネットスリーブ(820)と互いに固定されるピストン(830)とで構成されている。
【００５４】
前記固定部材(870)は、通電された電流によって融着が可能な材質であり、全体形状がリベット形態で形成されている。
本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)は、図3に図示された多数の固定ボルト(143)及びナット(144)の代わりに、マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)とピストン(830)のフランジ部(840)にそれぞれ形成された固定部材挿入ホール(860a, 860b)に前記固定部材(870)を挿入貫通させた後、電流が前記固定部材(870)に供給され、前記マグネットスリーブ(820)とピストン(830)とを相互固定するようにした構成である。
【００５５】
前述のように構成された細部要素等を結合して本発明のマグネットスリーブとピストンの固定構造を形成する結合過程を詳細に説明する。
まず、マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)に中空円筒形状のピストン(830)のフランジ部(840)を密着させた後、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)とピストン(830)のフランジ部(840)とにそれぞれ形成された固定部材挿入ホール(860a, 860b)に溶接用固定部材(870)を挿入させ、この時、前記溶接用固定部材(870)は前記固定部材(870)の終端部が前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)を貫いて接触するようにする。
【００５６】
前述のように相互接触された前記マグネットスリーブ(820)と溶接用固定部材(870)とに電気抵抗溶接機(図示せず)等を通じて電流を通電させるようにすれば、前記固定部材(870)は固体状態から液状状態に変化される相変化し、このように相変化された溶接用固定部材(870)を一定の圧力で加圧すれば、前記固定部材(870)は前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)と前記ピストン(830)のフランジ部(840)の間に融着し、図8に示したように、前記マグネットスリーブ(820)と前記ピストン(830)とが固定結合されるようになる。
【００５７】
以上のように構成されたリニアモーターのマグネットスリーブ及びピストンの作用は、前述した従来技術のマグネットスリーブとピストンの作用過程と等しいためこれに対する重複説明は省略する。
【００５８】
以上のように、本発明によるピストン組立体は、ピストンとマグネットスリーブとの間にステンレス中空リングを圧入させた後、前記同種材質のマグネットスリーブとステンレス中空リングを溶接させてピストン組立体を構成することで、これに対する前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が従来に比べて簡便になることと同時に、このように簡便になった結合作業性によって製品生産性が向上するようになる。
【００５９】
又、ピストンのフランジ部に形成されたボルト挿入ホールに溶接用固定部材を挿入した後、前記固定部材とボルト挿入ホールが除去されたマグネットスリーブとに電流を通電させて前記固定部材がマグネットスリーブの内向き曲折部に接合固定されるように構成することで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が簡便になると同時に、このように簡便になった結合作業性によって作業時間も短縮され、これによる製造原価の節減及び製品生産性を向上させることができる。
【００６０】
又、従来のねじやボルトを使う場合、多数の隙間が残り、組み立ての後のガス漏れが発生して冷媒を汚染させる可能性があったが、本発明によるピストン組立体の場合では、隙間が殆どなく、ガス漏れによる性能低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来クーラーの概略的構成図である。
【図２】従来リニアモーターの概略的構成図である。
【図３】従来ピストン組立体の結合断面図である。
【図４】本発明の第1実施例によるピストン組立体の分解斜視図である。
【図５】本発明の第1実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【図６】本発明の第2実施例によるピストン組立体の分解斜視図である。
【図７】本発明の第2実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【図８】本発明の第3実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンとリニアモーターの可動子が結合されたピストン組立体に関し、より詳細に説明すると、ステンレス中空リングを溶接させるとか溶接用固定部材を挿入した後前記固定部材が前記可動子の曲折部に接合されるようにピストンを構成することで、前記ピストンとリニアモーター可動子との結合作業性が簡便になるようにしたクーラーのピストン組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的にクーラーは、ヘリウムあるいは水素等の作動流体が圧縮及び膨脹等の過程を通じて冷凍出力を発生させる装置であり、図1は普遍化されたクーラーを概略的に示したものである。
【０００３】
図1に図示されたように、クーラー(1)は、リニアモーター(130)の電磁気的相互作用によるピストン(140)の直線往復運動によって冷媒ガスを高温高圧状態で圧縮させる駆動部(100)と、前記駆動部(100)から高温高圧状態に圧縮された冷媒ガスの一部の熱を吸収及び外部に放熱させる放熱部(200)と、前記放熱部(200)により一定量の熱が吸収された冷媒ガスが再生器(330)を往復流動しながら熱力学的サイクルによって極低温化状態に変化される冷凍部(300)とで構成されている。
【０００４】
この中で、前記駆動部(100)は、所定の内部空間を有し、ディスプレーサー(310)が内挿され内・外側放熱部(210, 220)と同心を成すようにフレーム(110)に結合固定されたシェルチューブ(120)と、固定子(Stator)(130a)と可動子(Armature:マグネットスリーブ)(130b)とで構成され前記シェルチューブ(120)の内部に装着されるリニアモーター(130)と、前記リニアモーター(130)の可動子(130b)の一側端に固定され前記リニアモーター(130)の電磁気的相互作用で直線往復運動をする可動子(130b)と同様な運動をするピストン(140)と、前記内側放熱部(210)と同心を成しながら内挿されたピストン(140)の直線往復運動が前記ディスプレーサー(310)に水平に伝逹するように前記フレーム(110)内側中央に結合固定されたシリンダー(150)と、前記ピストン(140)内に挿入されるディスプレーサーロッド(320)と前記ロッド(320)と螺旋結合されたディスプレーサー(310)の位置を前記ピストン(140)及び内側放熱部(210)と同心状態を成すことができるように前記ディスプレーサーロッド(320)の一側を固定支持する板スプリング(160)及び固定手段によって前記板スプリング(160)を固定支持するスプリング支持台(170)とで構成されている。未説明符号130cはリニアモーター(130)の構成要素である内側固定子である。
【０００５】
前記放熱部(200)は、ピストン(140)の直線往復運動と水平にディスプレーサー(310)が直線往復運動可能なようにシリンダー(150)及びピストン(140)と同心を成すように前記フレーム(110)前方に位置され、ピストン(140)から高温高圧状態に圧縮された冷媒ガスの熱を吸収する内側放熱部(210)及び前記内側放熱部(210)外側円周面に固定され前記内側放熱部(210)から伝逹された冷媒ガスの熱をクーラー(1)外部に放熱させる外側放熱部(220)で構成されている。
【０００６】
前記冷凍部(300)は、前記内側放熱部(210)内に挿着され前記ピストン(140)から加圧され冷媒ガスの圧縮及び膨脹を通じて前記ディスプレーサーロッド(320)の一側を固定している板スプリング(160)の弾性変形範囲内で直線往復運動をするディスプレーサー(310)及びディスプレーサーロッド(320)と、前記ディスプレーサー(310)に内蔵されて前記ピストン(140)から加圧されて前記ディスプレーサー(310)内に圧縮流動された高温高圧状態冷媒ガスの顕熱を貯蔵した後、膨脹し、そして低温状態に戻る冷媒ガスに温度を償って一定高温状態の冷媒ガスに熱伝逹させる再生器(330)と、前記ディスプレーサー(310)が挿着されるように中空管の形態で形成されていて、前記ディスプレーサー(310)に内蔵された再生器(330)を貫通した冷媒ガスが膨脹されながら低温状態に熱変化されるように外部と熱交換をする冷側部(350)が前記管の一側終端に結合固定されたディスプレーサーハウジング(340)とで構成されている。
【０００７】
前記のように構成されたクーラー(1)の作動関係を説明すれば次のようである。
まず、前記クーラー(1)の構成要素であるリニアモーター(130)、即ち、固定子(130a)と可動子(130b)の電磁気的相互作用によって可動子(130b)が直線運動をすると同時に、前記可動子(130b)の一側端に固定されたピストン(140)も前記可動子(130b)と同様に直線運動をして圧縮空間(C)に充填されているヘリウム又は水素の冷媒ガスを圧縮する。
【０００８】
このように圧縮された冷媒ガスは、放熱部(200)を通過しながら前記放熱部(200)によって一部の熱がクーラー(1)外部に放出され、以後ディスプレーサー(310)を貫通して再生器(330)に流入する。
【０００９】
ディスプレーサー(310)は、ディスプレーサーロッド(320)の一側部が固定されて前記圧縮された冷媒ガスの圧力作用によって冷凍部(300)側へ変形させられる板スプリング(160)の弾性変形範囲で膨脹空間(P)へ直線移動する。
【００１０】
このように直線移動するディスプレーサー(310)内に流入された圧縮冷媒ガスは、前記ディスプレーサー(310)に内蔵された再生器(330)を貫通しながら熱エネルギーが再生器(330)に保存されるように熱伝導された後、前記ディスプレーサー(310)の反対側の膨脹空間(P)に流動しながら前記ピストン(140)の加圧力が減少することによって前記板スプリング(160)の弾性復元作用によってディスプレーサー(310)が圧縮空間(C)側に移動される。
【００１１】
この後、膨脹空間(P)に流動された冷媒ガスが膨脹しながらその圧力によって前記ディスプレーサー(310)はピストン(140)と反対方向に直線往復運動をするようになって、前述のようなディスプレーサー(310)の直線往復運動によるディスプレーサーロッド(320)の圧入作用によって前記板スプリング(160)は冷凍部(300)の反対側に変形するようになる。
【００１２】
その後、膨脹空間(P)は冷媒ガスの膨脹作用によって極低温状態に冷却されるようになって、前述のように膨脹された低温冷媒ガスは再び再生器(330)を通過しながら前記再生器(330)に保存された熱エネルギーを伝逹されて圧縮空間(C)に流入されるようになる。この時、前記膨脹空間(P)で作用された冷媒ガスの膨張力が減少することによって前記板スプリング(160)の弾性復元作用によりディスプレーサー(310)は圧縮空間(C)に再び移動するようになって、前述のように圧縮空間(C)に流入された冷媒ガスをピストン(140)が再び圧縮させる反復的なサイクルを繰り返すことで、クーラー(1)の冷却作用が成り立つようになる。
【００１３】
以下に、クーラー(1)の構成要素であるリニアモーター(130)に対してもう少し詳しく説明する。
【００１４】
前記リニアモーター(Linear Motor)は、立体的な構造の一般モーターの磁場を平坦な模様にしたモーターとして、平坦な形態になった可動子(Armature)が平面の固定子(Stator)上に作られる磁場の変化によって平面上を直線的に駆動されるようにする装置である。
【００１５】
図2はリニアモーターを図示した図面である。
図2に図示したように、リニアモーターは、ピストンが内挿されるスリーブ(137)の外側円周面に多数のマグネット(139)が等間隔に接着された可動子(130b)と、前記可動子(130b)が内挿され前記可動子(130b)のマグネット(139)と固定子(130a)の構成要素である固定子鉄心(135)の電磁気的相互作用によって前記可動子(130b)が直線往復運動をするようにする固定子(130a)とで構成されている。
【００１６】
特に、前記可動子(130b)は、中空円筒体のスリーブ(137)とマグネット(139)とで構成される。スリーブ(137)は、ステンレス材質の中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端には前記スリーブ(137)の外向きに90°曲折された外向き曲折部が形成されていて、前記円筒の他側終端には前記スリーブ(137)の内向きに90°曲折された内向き曲折部(145)が形成されていて、前記内向き曲折部(145)の周囲には小さなボルト(143)及びナット(144)を利用してピストン(140)と固定されることができるように多数のボルト挿入ホール(146)が等間隔で貫通形成されている。
【００１７】
加えて、前記スリーブ(137)の外周面には一定の長さのスリット(138)が等間隔で形成される。
【００１８】
図2に図示されたように、前記固定子(130a)は、外周面に一定の深さの溝形態のコイル捲線積層部(131)と、前記積層部両終端部に一体に形成された仕上げ端(132)を有する円筒状の固定子ハウジング(133)と、前記固定子ハウジング(133)のコイル捲線積層部(131)に捲線積層される固定子コイル(134)と、前記コイル(１３４)が捲線された固定子ハウジング(133)の外周部に接着固定されることができるように内側中央に固定子ハウジング挿入溝(136)が形成された多数個の固定子鉄心(135)とで構成されている。
【００１９】
図3は従来のピストン組立体の結合断面図である。
図3に図示されたように、リニアモーターの電磁気的相互作用によって固定子(130a)内で直線往復運動をする可動子(130b)及びピストン(140)の場合、前記可動子(130b)の直線往復運動を伝逹されてピストン(140)が前記可動子(130b)と同様に直線往復運動ができるように多数の小さなボルト(143)及びナット(144)を利用して前記可動子(130b)の他側終端面に形成された内向き曲折部(145)が前記ピストン(140)のフランジ(141)部分に結合されてピストン組立体が形成される。
【００２０】
前述のような従来のピストン組立体を構成するためには、相互分離されている可動子(130b)とピストン(140)とをグローブボックス(Glove Box :密閉透明容器)内でゴム手袋をして前記小さなボルト(143)及びナット(144)を利用して前記ピストン(140)のフランジ(141)部分に前記可動子(130b)の内向き曲折部(145)を結合固定させる。
【００２１】
しかし、このような固定方式は手作業が不便なゴム手袋をはめて狭いグローブボックス内で多数の小さなボルト(143)等を前記ピストン(140)のフランジ(141)部分と前記可動子(130b)の内向き曲折部(145)部分とにそれぞれ形成されたボルト挿入ホール(142, 146)に挿入した後、ナット(144)でいちいち締めて固定させなければならないので作業上難点がある。
【００２２】
加えて、スリーブが長くて深いのでスリーブ外周部から挿入されるボルトにナットを固定しにくい。
【００２３】
従って、前記ピストン(140)及び可動子(130b)のねじ結合作業が煩わしくて不便な短所のために、これに対する作業効率及び製品生産性が大きく低下するようになる問題点があった。
【発明の開示】
【００２４】
前述のような問題点を解消するために案出された本発明は、従来グローブボックス内で小さなボルトや小さなねじを利用して相互結合させた方式の代わりに同種材質のリニアモーター可動子とステンレス中空リングを溶接させてピストン組立体を構成することで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が簡便になるようにすることにその目的がある。
【００２５】
加えて、ピストンのフランジ部に形成されたボルト挿入ホールに溶接用固定部材を挿入した後、電流を通電して前記固定部材が前記マグネットスリーブの曲接部に接合固定されるようにすることで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブとの結合作業性が簡便になるようにする。
【００２６】
その結果、このように簡便になった結合作業性によって作業時間も短縮され、これによる製造原価の節減及び製品生産性を向上させるようにすることにその目的がある。
【００２７】
前述のような目的を果たすために本発明によるピストン組立体は、中空円筒形状に形成されていて、前記円筒外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着される中空円筒形状のピストンと、前記ピストンに圧入固定されて、前記マグネットスリーブと前記ピストンとを相互固定させた組立体形態を形成するために同種材質のマグネットスリーブと溶接接合される中空円板形状のリングとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明のもう一つの態様において、ピストン組立体は、中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記円筒外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着されて、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成された中空円筒形状のピストンと、前記マグネットスリーブへ電流供給により融着して、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明のもう一つの態様において、ピストン組立体は、中空円筒形状に形成され、前記円筒の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記円筒外周面に磁石が接着され、前記内向き曲折部に固定部材挿入ホールが形成されたマグネットスリーブと、前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、前記マグネットスリーブへ電流供給により融着して、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例等が詳細に説明される。
図4は本発明の第1実施例によるピストン組立体の分解斜視図を示したものであり、図5は本発明の第1実施例によるピストン組立体の結合断面図を示したものである。
【００３１】
本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)は、一定の厚さの中空円筒形状に形成されていて、前記円筒外周面の周りに一定の大きさの磁石(410)が多数接着されたマグネットスリーブ(420)と、前記マグネットスリーブ(420)の中空ホールに挿入装着される中空円筒形状のピストン(430)と、前記マグネットスリーブ(420)と前記ピストン(430)との間に位置されるように前記ピストン(430)に圧入固定されて、前記マグネットスリーブ(420)とピストン(430)とを相互固定された組立体形態に形成させるために同種材質のマグネットスリーブ(420)と溶接接合される中空円板形態のステンレス中空リング組立体(440)とで構成されている。ここで、米説明符号470は溶接部である。
【００３２】
以下、本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)に対して詳細に説明する。
図2及び図3に図示された従来ピストン組立体の場合は、小さなねじやボルト(143)を利用してピストン(140)とマグネットスリーブ(130b)とを固定結合させたが、これによる組み立て作業性の煩わしさと不便さとがあった。
【００３３】
さらに、従来の場合では、材質がアルミニウムであるピストンのフランジ部と材質がステンレス鋼であるマグネットスリーブとは、お互いに材質が異なり溶接が困難であった。
【００３４】
しかし、本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)は、図4に図示したように、ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)との溶接が可能になるように従来のピストンのフランジをとり除いてピストン(430)とマグネットスリーブ(420)との間に材質がステンレスの中空リング(440)を圧入工程(Shrink fitting)で挿入させた後、相互同種材質に形成された前記マグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)とを溶接接合させて前記ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)とが一つの組立体形態で形成されるのである。
【００３５】
ここで、圧入工程(Shrink fitting)というのは、ステンレス中空リング(440)の内径をピストン(430)の外径より50μm(1μm: 1/1000mm)だけ小さくすれば、常温ではピストン組立体(440)をステンレス中空リング(440)に挿入することができないこととなるが、前記ステンレス中空リング(440)を200〜250℃まで加熱すれば熱膨脹によって前記ステンレス中空リング(440)の内径が拡大されてピストンを前記ステンレス中空リング(440)に挿入が可能になり、この状態で前記ステンレス中空リング(440)の温度が下がれば前記ステンレス中空リング(440)がピストン(430)を締めて結合されて分離が不可能になる工程をいう。
【００３６】
次に、前記溶接接合方法は、前記マグネットスリーブ(420)とステンレス中空リング(440)の接合部に熱を加えて両部材を溶かして接合させることであり、熱を加える方法によって多様な溶接方法を使うことができ、これには摩擦溶接、電気抵抗溶接、プラズマ溶接、レーザー溶接等がある。
【００３７】
前記ピストン組立体(400)の構成要素の中でマグネットスリーブ(420)は中空円筒体のスリーブ(460)とマグネット(410)とで構成される。この中、スリーブ(460)は、図4及び図5に図示したように、ステンレス材質の中空円筒形状に形成されていて、前記円筒の一側終端には前記スリーブ(460)の外向きに90°曲折された曲折部(450)が形成されている。
【００３８】
前記マグネットスリーブ(420)は多数の磁石(410)が前記スリーブ(460)終端に形成された曲折部(450)を基準にして前記曲折部(450)に磁石(410)の一側面を密着させて前記スリーブ(460)の外周面の周りに接着固定されたものである。
【００３９】
前記ピストン(430)は、図4及び図5に図示したように、アルミニウム材質であり、ピストンのフランジ部(図3の141として参照される)を除くと中空円筒形状に形成されていて、前記マグネットスリーブ(420)の長さより多少長く形成された構造である。
【００４０】
前記ステンレス中空リング(440)は、図4及び図5に図示したように、前記マグネットスリーブ(420)の材質と等しいステンレス鋼(stainless steel)の材質で形成されていて、前記ピストン(430)と前記マグネットスリーブ(420)との間に圧入されるように全体形状が中空円板形状で形成された構造である。
【００４１】
前述のように構成された細部要素等を結合して本発明の第1実施例によるピストン組立体(400)を形成する結合過程を詳細に説明する。
【００４２】
まず、中空円筒形状のピストン(430)に異種材料であるステンレス中空リング(440)を押し付けて嵌め込む方式で圧入させた後、前記中空リング(440)が圧入固定されたピストン(430)をマグネットスリーブ(420)の中空ホールに挿着させ、前述のように挿着された前記中空リング(440)の外周面と前記マグネットスリーブ(420)の他側終端面、すなわち、スリーブ(420)曲折部(450)が形成された反対面を相互密着させる。
【００４３】
その次に、同種材質(ステンレス鋼)であるマグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)との密着部分を溶接することで、図5に図示したように、前記マグネットスリーブ(420)と前記ステンレス中空リング(440)とが完全に接合されるようになり、それにより、前記ピストン(430)とマグネットスリーブ(420)とが一つの組立体形態に形成されるようになる。
【００４４】
図6は本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)の分解斜視図であり、図7は本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)の結合断面図である。
【００４５】
本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)は、電流供給による固定部材(670)の融着で前記ピストン(630)のフランジ部(640)へ固定させることができるように、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)に形成されたボルト挿入ホールを除去させた中空筒状のマグネットスリーブ(620)と、電流供給により前記マグネットスリーブ(620)へ融着し、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と前記ピストン(630)のフランジ部(640)とを相互固定する溶解接着剤の役目をする固定部材(670)と、前記固定部材(670)が挿入されて、前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と接触するようなフランジ部(640)に形成された多数の固定部材挿入ホール(660)を有し、前記固定部材(670)が電流供給により融解されてマグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)へ固定され、それにより、前記マグネットスリーブ(620)と互いに固定されるピストン(630)とで構成されている。
【００４６】
前記固定部材(670)は、電流供給によって融着が可能な材質から形成され、全体形状がリベット形態を有している。
以下、本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)に対して詳細に説明する。
【００４７】
本発明の第2実施例によるピストン組立体(600)は、図3に図示したように、多数の小さな固定ボルト(143)及びナット(144)を利用してマグネットスリーブ(130b)及びピストン(640)を固定させる方式の代わりに、図6に図示したように、ピストン(630)のフランジ部(640)に形成された固定部材挿入ホール(660)に溶接用固定部材(670)を挿入した後、前記固定部材(670)とマグネットスリーブ(620)とに電流を供給して前記固定部材(670)が前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)上で融解してリベットを形成することで、前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるように構成されている。
【００４８】
この時、前記固定部材(670)の接合方式は、前記マグネットスリーブ(620)と固定部材(670)とに電流を供給して前記固定部材(670)が固体状態から液状状態に変化される相変化状態により一定の圧力を加えて前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と前記ピストン(630)のフランジ部(640)とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したものである。
【００４９】
このように固定部材(670)の接合によってマグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるようにするピストンの組立体において、スリーブ(690)は、図6及び図7に図示したように、ステンレス材質の中空円筒形状に形成されていて、前記円筒の他側終端には前記スリーブ(620)の外向きに90°曲折された外向き曲折部(650)が、前記円筒の一側終端にはスリーブ(620)の内向きに90°曲折された内向き曲折部(680)がそれぞれ形成されている。
【００５０】
特に、マグネットスリーブ(620)は前記スリーブ(690)の外周面の周りに一定の曲率の曲面形態で形成された多数のマグネット(610)が一定間隔で接着された構造である。この時、多数のマグネット(610)は前記スリーブ(690)の外向き曲折部(650)を基準にして前記外向き曲折部(650)にマグネット(610)の一側面を密着させながら前記スリーブ(690)の外周面の周りに接着固定させたものである。
【００５１】
又、前記ピストン(630)は、図6及び図7に図示したように、アルミニウム材質の中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒一側終端には前記マグネットスリーブ(620)の内向き曲折部(680)と密着固定させることができるように一定の厚さのフランジ部(640)が形成されていて、前記フランジ部(640)の周りには電流供給によって相変化して前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互固定されるようにする溶接用固定部材(670)が挿入されることができるように一定の直径の固定部材挿入ホール(660)が多数形成された構造である。
【００５２】
又、前記固定部材(670)は、図6及び図7に図示したように、電流供給によって相変化(固体状態から液状状態に変化される状態)して前記マグネットスリーブ(620)とピストン(630)とが相互接合されるようにする電気抵抗溶接が可能な材質から形成されていて、全体形状がリベット形態に形成された構造である。
【００５３】
図8は本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)の結合断面図である。
図8を参照すれば、本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)は、電流供給による固定部材(870)の融着で前記ピストン(830)のフランジ部(840)へ固定されることができるように前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)に多数の固定部材挿入ホール(860b)が形成された中空筒状のマグネットスリーブ(820)と、電流供給により前記マグネットスリーブ(820)へ融着され、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)と前記ピストン(830)のフランジ部(840)とを相互固定する溶解接着剤の役目をする固定部材(870)と、前記固定部材(870)が挿入されて、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)の固定部材挿入ホール(860b)と接触するようなフランジ部(840)に形成された多数の固定部材挿入ホール(860a)を有し、前記固定部材(870)が電流供給により融解されてマグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)へ固定され、それにより、前記マグネットスリーブ(820)と互いに固定されるピストン(830)とで構成されている。
【００５４】
前記固定部材(870)は、通電された電流によって融着が可能な材質であり、全体形状がリベット形態で形成されている。
本発明の第3実施例によるピストン組立体(800)は、図3に図示された多数の固定ボルト(143)及びナット(144)の代わりに、マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)とピストン(830)のフランジ部(840)にそれぞれ形成された固定部材挿入ホール(860a, 860b)に前記固定部材(870)を挿入貫通させた後、電流が前記固定部材(870)に供給され、前記マグネットスリーブ(820)とピストン(830)とを相互固定するようにした構成である。
【００５５】
前述のように構成された細部要素等を結合して本発明のマグネットスリーブとピストンの固定構造を形成する結合過程を詳細に説明する。
まず、マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)に中空円筒形状のピストン(830)のフランジ部(840)を密着させた後、前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)とピストン(830)のフランジ部(840)とにそれぞれ形成された固定部材挿入ホール(860a, 860b)に溶接用固定部材(870)を挿入させ、この時、前記溶接用固定部材(870)は前記固定部材(870)の終端部が前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)を貫いて接触するようにする。
【００５６】
前述のように相互接触された前記マグネットスリーブ(820)と溶接用固定部材(870)とに電気抵抗溶接機(図示せず)等を通じて電流を通電させるようにすれば、前記固定部材(870)は固体状態から液状状態に変化される相変化し、このように相変化された溶接用固定部材(870)を一定の圧力で加圧すれば、前記固定部材(870)は前記マグネットスリーブ(820)の内向き曲折部(880)と前記ピストン(830)のフランジ部(840)の間に融着し、図8に示したように、前記マグネットスリーブ(820)と前記ピストン(830)とが固定結合されるようになる。
【００５７】
以上のように構成されたリニアモーターのマグネットスリーブ及びピストンの作用は、前述した従来技術のマグネットスリーブとピストンの作用過程と等しいためこれに対する重複説明は省略する。
【００５８】
以上のように、本発明によるピストン組立体は、ピストンとマグネットスリーブとの間にステンレス中空リングを圧入させた後、前記同種材質のマグネットスリーブとステンレス中空リングを溶接させてピストン組立体を構成することで、これに対する前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が従来に比べて簡便になることと同時に、このように簡便になった結合作業性によって製品生産性が向上するようになる。
【００５９】
又、ピストンのフランジ部に形成されたボルト挿入ホールに溶接用固定部材を挿入した後、前記固定部材とボルト挿入ホールが除去されたマグネットスリーブとに電流を通電させて前記固定部材がマグネットスリーブの内向き曲折部に接合固定されるように構成することで、従来に比べて前記ピストンとマグネットスリーブの結合作業性が簡便になると同時に、このように簡便になった結合作業性によって作業時間も短縮され、これによる製造原価の節減及び製品生産性を向上させることができる。
【００６０】
又、従来のねじやボルトを使う場合、多数の隙間が残り、組み立ての後のガス漏れが発生して冷媒を汚染させる可能性があったが、本発明によるピストン組立体の場合では、隙間が殆どなく、ガス漏れによる性能低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来クーラーの概略的構成図である。
【図２】従来リニアモーターの概略的構成図である。
【図３】従来ピストン組立体の結合断面図である。
【図４】本発明の第1実施例によるピストン組立体の分解斜視図である。
【図５】本発明の第1実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【図６】本発明の第2実施例によるピストン組立体の分解斜視図である。
【図７】本発明の第2実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【図８】本発明の第3実施例によるピストン組立体の結合断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着される中空円筒形状のピストンと、
前記ピストンに圧入固定されて、前記マグネットスリーブと前記ピストンとを相互固定させた組立体の形態を形成させるために同種材質のマグネットスリーブと溶接接合される中空円板形状の中空リングとを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項２】
前記ピストンと前記マグネットスリーブとの間に前記中空リングを圧入工程で挿入することを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項３】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとは摩擦溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項４】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとは電気抵抗溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項５】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとはプラズマ溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項６】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとはレーザー溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項７】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、
前記マグネットスリーブへ電流供給により融着され、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項８】
前記固定部材は電流供給によって融着が可能な材質であることを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項９】
前記固定部材は全体形状がリベット形状に形成されたことを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項１０】
前記固定部材の接合方式は前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したことを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項１１】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されて前記曲折部に固定部材挿入ホールが形成されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、
前記マグネットスリーブへ電流供給により融着し、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項１２】
前記固定部材は電流供給によって融着が可能な材質であることを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【請求項１３】
前記固定部材は全体形状がリベット形状に形成されたことを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【請求項１４】
前記固定部材の接合方式は前記マグネクットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したことを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【請求項１】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着される中空円筒形状のピストンと、
前記ピストンに圧入固定されて、前記マグネットスリーブと前記ピストンとを相互固定させた組立体の形態を形成させるために同種材質のマグネットスリーブと溶接接合される中空円板形状の中空リングとを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項２】
前記ピストンと前記マグネットスリーブとの間に前記中空リングを圧入工程で挿入することを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項３】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとは摩擦溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項４】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとは電気抵抗溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項５】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとはプラズマ溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項６】
前記中空リングと前記マグネットスリーブとはレーザー溶接の方法で溶接されることを特徴とする請求項１に記載のピストン組立体。
【請求項７】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、
前記マグネットスリーブへ電流供給により融着され、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項８】
前記固定部材は電流供給によって融着が可能な材質であることを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項９】
前記固定部材は全体形状がリベット形状に形成されたことを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項１０】
前記固定部材の接合方式は前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したことを特徴とする請求項７に記載のピストン組立体。
【請求項１１】
中空円筒形状に形成されていて、前記中空円筒形状の一側終端に内向きに曲折された曲折部が形成され、前記中空円筒形状の外周面に磁石が接着されて前記曲折部に固定部材挿入ホールが形成されたマグネットスリーブと、
前記マグネットスリーブの中空空間に挿入装着され、そのフランジ部に固定部材挿入ホールが形成される中空円筒形状のピストンと、
前記マグネットスリーブへ電流供給により融着し、前記マグネットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが相互固定されるように溶解接着剤の役目をする固定部材とを具備することを特徴とするピストン組立体。
【請求項１２】
前記固定部材は電流供給によって融着が可能な材質であることを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【請求項１３】
前記固定部材は全体形状がリベット形状に形成されたことを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【請求項１４】
前記固定部材の接合方式は前記マグネクットスリーブの曲折部と前記ピストンのフランジ部とが接合されるようにする電気抵抗溶接方式を利用したことを特徴とする請求項１１に記載のピストン組立体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００７−５１８９０９（Ｐ２００７−５１８９０９Ａ）
【公表日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０４５９４（Ｐ２００５−５０４５９４）
【出願日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００３／００１４９６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１０３６４
【国際公開日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【出願人】（５０２０３２１０５）エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００３／００１４９６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１０３６４
【国際公開日】平成１７年２月３日（２００５．２．３）
【出願人】（５０２０３２１０５）エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]