CN1466669A - 斯特林冰箱 - Google Patents

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Abstract

一种斯特林冰箱，其是藉防止结露热管输送斯特林制冷机散热部放出的废热，以加热冰箱开口侧。由此，无需用加热器即能有效且省能消除固开关冰箱门等易结露的冰箱开口侧结露，且可减轻装于散热部的散热用热交换器负荷。

Description

斯特林冰箱
发明的技术领域
本发明涉及一种具有斯特林制冷机的冰箱。
先前技术
目前家庭用冰箱等，一般使用蒸气压缩式制冷循环，使氟氯烷系冷媒循环。然而，氟氯烷系冷媒有放出大气中时并不分解而抵达同温层破坏臭氧层的环保问题。因此，世界上有规定先前以来广用的氟氯烷是冷媒及134a等替代冷媒的生产以及使用的倾向。
在此种背景下，重新评估逆斯特林循环的已知热力学循环特性，近年来，使用此的斯特林制冷系统受以注目。惟有关斯特林制冷机的实用例来看，其大半是制冷能力数十瓦特以下的较小型斯特林冰箱用，而指望家庭用或业务用最需要的具有数百瓦特级数制冷能力的斯特林制冷机，尚未至实用化阶段。
以下，说明日本专利公报第2714155号揭示的先前的斯特林冰箱。将低温侧热交换器置于冷气循环用冷气通路，形成于冰箱冷冻室背部位置，将高温侧热交换器连接于冰箱本体的金属制表层部，以设置斯特林制冷机。
当斯特林制冷机驱动时，从低温侧热交换器产生冷量，以流通冷气通路的冷气冷却冰箱内。又于形成在冷气通路里面的V字状散热路装空冷风扇，使储存于高温侧热交换器的热积极向外排出。此外，高温侧热交换器的废热的一部分，因亦藉冰箱本体的金属制表层部放出外部，故减轻高温侧热交换器的负荷，而提高散热效率。
此种先前的冰箱是藉空气以冷量为显热直接送至冰箱内加以冷却的系统。故为获得与先前的利用显热的蒸气压缩式制冷循环同程度能力，热交换器将大型化而极为增大。故先前的构造对一般家庭用需求的系统小型化及成本的削减困难。
首先，制冷系统小型化为最大的瓶径。尤其欲确保与先前的蒸气压缩式制冷循环同程度的储藏空间，斯特林制冷机本身的小型化，实不可缺。近年来，有关斯特林制冷机小型化的研究盛行，随着斯特林制冷机小型化，散热部及吸热部渐小，且填充氦等工作媒体的气缸内空间亦缩小。
故欲从小型化的斯特林制冷机有效获得大容量的冷量，需提高装于散热部及吸热部的热交换器的热交换效率，故即使特意使斯特林制冷机本身小型化，惟附件的热交换器大型化，而有装置整体并不甚小型的问题。
故与斯特林制冷机本身的小型化，一同边维持热交换器的热交换效率以图热交换器的小型化，对省空间配置制冷系统获得所希制冷能力，极为重要。
可是，用先前的蒸气压缩式制冷循环的中型家庭用冰箱，装配散热用蛇行配管，含冷凝器长达约20m，利用流通此配管内冷媒的显热与冷凝潜热的双方，与外部空间进行热交换。
针对此，可想上述专利公报揭示的先前的斯特林冰箱，提倡的强制空冷方式，散热用热交换器亦极大，为促进散热用热交换器的充分散热，需增大送风至散热用热交换器的冷却风风量。然而，因冷却风量的增大致送风风扇的消耗电力亦增大，由于多于的电力消耗使系统整体的效率恶化。
又先前的斯特林冰箱，将斯特林制冷机的散热头连接于冰箱本体的金属制表面部，以负担部分散热以减轻散热用热交换器的热交换负荷。然而，考量本体表面部所使用金属材料性质及及散热时的周边环境时，因其金属制表面部的热扩散方向的热阻力大，故有用于有效的热交换者将限于热源附近，即散热头附近。故由于金属制表面部发挥的热交换能力极小，致对减轻散热用热交换器负荷并无太大用处，而阻碍散热用热交换器的小型化。
又为确保冰箱内的密闭性，门的冰箱内侧周边部设有具弹性的橡胶等制门垫，惟因门的开闭等致冰箱内冷气直接接触门垫或外板部的构造，故此部分比其他部分的温度特低，外部空气所含水分易凝结结露。结露易掉落使地面潮湿，成为金属构件生锈的原因。
故一般将加热器埋设于易结露的部位，以加热器加热此部位，以防止结露。然而，使用防止结露加热器，将消耗与驱动制冷系统无关的多余电力消耗，对希望低廉与省能的今后的家庭用冰箱不利。
又冰箱内的除霜等产生的排水，将回收至排水回收盘，惟因定期取出排水回收盘，倒掉存水麻烦，故先前利用冷凝器的热强制蒸发排水，以实现免维护。
一方面，使用逆斯特林循环的冰箱，因无相当于蒸气压缩式制冷循环的构成要素的冷凝器构件，故一般以加热器加热，排除排水。然而，使用加热器将消耗多余电力，加重电费而有不经济的问题。
发明的揭示
本发明有鉴于上述先前的问题，其目的是提供一种斯特林冰箱，可达成热交换器小型化，并有利于省能。此外，本发明的其目的在提供一种斯特林冰箱，可防止门垫附近的结露，及实现无需维护回收排水的排水回收用盘。
为达成上述目的，本发明是一种斯特林冰箱，其是具有斯特林制冷机，包括：吸热部，吸收外来空气的热；吸热用热交换器，促进该吸热部的吸热；散热部，向外部散热；及散热用热交换器，促进该散热部的散热；依逆斯特林循环从上述吸热部吸热，冷却冰箱内，其特征为：
于上述散热部以热连接防止结露热管的一端，并将防止结露热管的另一端，导至上述冰箱的开口侧，由上述斯特林制冷机的驱动，藉上述防止结露热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述开口侧。
依此构造，因藉防止结露热管输送散热部放出的废热，以加热冰箱的开口侧，故可防止此部分结路的发生。
而由于在上述散热部周围安装环状体，热传导性良好的材料制，将上述防止结露热管一端，插入结合于该环状体端面所设复数小孔，故易藉防止结露热管输送散热部放出的废热。
又一种斯特林冰箱，其是具有斯特林制冷机及排水回收盘，其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外来空气的热；吸热用热交换器，促进该吸热部的吸热；及散热部，向外部散热；依逆斯特林循环从上述吸热部吸热，冷却冰箱内，而排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水，其特征为：
于上述散热部以热连接排水蒸发用热管的一端，并将排水蒸发用热管的另一端，导至上述排水回收盘上方，由上述斯特林制冷机的驱动，藉上述排水蒸发用热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述排水。
依此构造，藉排水蒸发用热管输送散热部放出的废热，加热由冰箱内除霜等回收于排水盘内的排水，蒸发排水。
又将相对的复数片平板翅片装于上述排水蒸发用热管，以促进散热部的放热。此时，将上述复数片平板翅片每隔一定片数，形成长于其他平板翅片，接于上述排水，即可减少通过翅片间空气的空气阻力。此外，于平板翅片表面设槽，具有毛细管功能，或实施发黑处理，即可将排水往上吸至平板翅片表面，从广大面蒸发。
而在上述散热部周围安装环状体，热传导性良好的材料制，将上述排水蒸发用热管一端，插入结合于该环状体端面所设复数小孔，以易藉排水蒸发用热管输送散热部放出的废热。
又一种斯特林冰箱，其是具有斯特林制冷机及排水回收盘，其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外来空气的热；吸热用热交换器，促进该吸热部的吸热；及散热部，向外部散热；及散热用热交换器，促进从该散热部的散热；依逆斯特林循环从上述吸热部吸热，冷却冰箱内，而排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水，其特征为：
又将复数片平板翅片装于上述排水蒸发用热管，配置于上述排水回收盘内，以促进散热部的散热。
于上述散热部以热连接排水蒸发用热管的一端，并将上述排水蒸发用热管的另一端，导至上述排水回收盘内，由上述斯特林制冷机的驱动，藉上述排水蒸发用热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述排水。
此时，以装在上述排水回收盘内的水位检测传感器，检测上述排水回收盘内有无排水，依其检测结果，控制送风至上述散热用热交换器的空冷风扇的风量，即可因应状况抑制消耗电力驱动空冷风扇。
或亦可以装在上述排水蒸发用热管的一端及另一端的温度传感器，检测有无上述排水蒸发用热管的上述热的输送，依其检测结果，控制送风至上述散热用热交换器的空冷风扇的风量。
又本发明的斯特林冰箱，其特征为具有斯特林制冷机、排水回收盘、排水蒸发盘、配管及泵，其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外来空气的热；吸热用热交换器，促进该吸热部的吸热；向外部散热的散热部；及散热用热交换器，促进该散热部的散热；依逆斯特林循环从上述吸热部吸热；冷却冷却空间内，而排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水；排水蒸发盘，利用上述散热用热交换器放出的热，蒸发上述排水；配管，连接上述排水回收盘与上述排水蒸发盘间；泵，使回收于上述排水回收盘内的上述排水通过上述配管内，导至上述排水蒸发盘内。
依此构造，回收于上述排水回收盘内的排水，以泵送抽吸通过配管，导致排水蒸发盘内。而由散热用热交换器放出的热加热周围的空气。将此空气供给排水蒸发盘内的排水，以迅速蒸发排水。
此时，将上述配管配置为部分接触上述散热部，以通过配管内的排水，夺取散热部的排热，予以加温。
又装设盖，以密闭上述排水回收盘，即可确实防止灰尘混入排水回收盘内。因不致有灰尘与送上的排水一同流入泵内，故可消除泵故障或误动作之虞。
而由于将具有毛细管功能的肋设于上述排水蒸发盘底面，故排水沿肋吸上，从广大面积的肋表面迅速将排水蒸发。
附图的简要说明
图1是本发明第1实施形态有关的冰箱的侧断面示意图。
图2是其冰箱背面图。
图3是其冰箱的制冷单元断面图。
图4是其制冷单元的吸热用热交换器断面图。
图5A是其制冷单元的散热用热交换器正面图。
图5B是其制冷单元的散热用热交换器侧面图。
图6是其冰箱的要部放大断面图。
图7是其制冷单元的空冷风扇控制机构一例说明用模式图。
图8是其制冷单元的空冷风扇控制机构其他例说明用模式图。
图9A是其制冷单元的暖头与散热用热交换器间藉装的热传导底座正面图。
图9B是其制冷单元的暖头与散热用热交换器间藉装的热传导底座断面图。
图10是本发明第2实施形态有关的冰箱的背面断面示意图。
图11是其冰箱的侧断面示意图。
图12是其冰箱装载的制冷系统断面图。
图13是其制冷系统的散热用热交换器其他例平面图。
图14是其制冷系统的散热用热交换器另一其他例平面图。
图15是本发明第3实施形态有关的冰箱的背面断面示意图。
图16是其冰箱所装配的排水蒸发盘的一例断面图。
图17是热管的动作原理说明用断面图。
图18是设有具毛细管功能槽的平板翅片透视图。
图19是实施发黑处理的平板翅片透视图。
实施发明的最佳形态
以下边参考图说明本发明的具体实施形态。
第1实施形态
图1是本发明第1实施形态有关的冰箱的侧断面图，图2是其冰箱背面图。此等图中：1是冰箱本体；2是隔热材料，填充于本体1的内箱与外箱之间隙；3是隔热门，开闭储藏室50的前面开口部；4是机械室，装置后述的制冷单元。
冷气送风风道5藉形成开口于储藏室50背面的开口部5a，与储藏室50连通。于冷气送风风道5内的开口部5a附近，设有冷气送风风扇7，以将冷气送至储藏室50内。又以冷气送风风扇7于储藏室50循环的冷气，从回气送风风道6送回冷气送风风道5，送风至装于斯特林制冷机8的冷头11的吸热用热交换器12。而回收冷量被冷却的冷气，再流经冷气送风风道5，从开口部5a导入储藏室50内，冷却储藏室50内。
制冷单元配置于形成在冰箱本体1下部里面的机械室4内。制冷单元是如图3所示，具有：斯特林制冷机8；散热用热交换器10，结合于暖头9；吸热用热交换器12，装于冷头11；散热用热交换风道13；空冷风扇14；及排水回收盘15。而以热将防止结露热管17的一端结合于暖头9，并将防止结露热管17的另一端导至冰箱本体1的开口侧。此外，以热将排水蒸发用热管16的一端结合于暖头9，并将排水蒸发用热管16的另一端导至排水回收盘15内。
斯特林制冷机8包括：排出器24，于膨胀空间27急速使封入气缸内的氦等工作媒体膨胀；活塞25，于压缩空间28急速压缩工作媒体；线型马达26，供给活塞25往复运动的动力；吸热侧内部热交换器23，配置于膨胀空间27；散热侧内部热交换器21，配置于压缩空间28；蓄热用热交换器22，藉在吸热侧内部热交换器23与散热侧内部热交换器21间，形成膨胀空间27与压缩空间28间连通的闭路回路。
此种斯特林制冷机8，当线型马达26驱动时，串联配置的排出器24及活塞25边维持一定相位差往复运动。于压缩空间28内由活塞25压缩的工作媒体具有热量，藉散热侧内部热交换器21、暖头9，从散热用热交换器10散热后，经由蓄热用热交换器22流入膨胀空间27内。于膨胀空间27内由排出器24膨胀的工作媒体，通过吸热侧内部热交换器23，回至压缩空间28侧时，藉冷头11由吸热用热交换器12吸热，冷却从储藏室50(参考图1)经回气送风风道6(参考图1)送回的回气。
装于冷头11的吸热用热交换器12，包括底座29及翅片部30。吸热用热交换器12，因使用于水的凝固点以下，故为防止结霜计，必须加大翅片部30的翅片节距。此外，因受设置制冷单元的机械室4内空间(尤其高度方向)的限制，故翅片部30无法增高。故宜因应要求的热交换性能，向辐射方向挣取吸热用交换器12的传热面积。然而，翅片部30向辐射方向加大时，愈远离中心附近的冷量源的冷头11，热阻力增加，而有吸热用热交换器12的外周附近的热交换效率降低的问题。
故如图4所示，于热传导性良好的材料制作的底座部29内部，埋设热管71，封入二氧化碳或戊烷等冷媒。由于亦藉热管71充分将冷量扩散于离开冷头11位置的翅片部30侧，故沿翅片部30整体的温度差减少，可得所需热交换效率。
一方面，连接于暖头9的散热用热交换器10，是如图5A的正面图及图5B的侧面图所示，由环状底座31，埋设均温化用热管33的热传导性良好的材料制作；及翅片32，装于环状底座31的波纹翅片、百叶翅片或平板翅片等具有高热传导性能；形状环状，以暖头9的一端部为顶端向轴方向远离吸热用热交换器12，延长设置。由于，可向辐射方向加大散热用热交换器10的传热面积，故可与吸热用热交换器12的小型化相辅，边维持斯特林制冷单元的冷却性能，节省空间配置于机械室4内。
可是，冰箱1内部的空气于冷冻室冷却至-20℃以下，于冷藏室冷却至10℃以下低温。故为防止冰箱内冷气40的泄漏维持低温，如图6所示，于隔热门3内侧周边部设有门垫41，与装在冰箱1开口侧外板部42密接。因门垫41周边由隔热门3的开闭动作等，冷气40直接接触门垫41或外板部42的构造，故此部分特别比其他部分温度低，外部空气中水分易凝结结露。结露因自重流下使地板潮湿，并成生锈的原因。
一般冰箱为防止结露，于门垫41接触的外板部42装加热器，使此部分温度上升以接近外部温度。然而，使用此种防止结露加热器时，将多消耗其电力，而不利于省能的缺点。
故如图1～图3所示，将防止结露热管的一端部(吸热蒸发部)插入结合于设在暖头9端面的小孔，并将防止结露热管17的另一端部(散热冷凝部)侧，以自由的方式围绕装配于冰箱1开口侧的隔热材料2。本实施形态是如图6所示，于门垫41接触的外板部42附近埋设防止结露热管。
由此，藉防止结露热管17，斯特林制冷机的暖头9的废热一部分输送至门垫41周边，加热门垫41周边部，以防止此部分的结露。由于依本发明无需使用防止结露用电热器，故相对可节省能源。
又利用防止结露热管17，吸收从冰箱内泄漏的冷量，并藉与防止结露热管17接触的外板部42，于暖头9与外部空间之间进行热交换。由于可减轻散热用热交换器10的负荷，故可使散热用热交换器10小型化。又亦可用热虹吸管代替上述防止结露热管17。
由冰箱内部或吸热用热交换器12的除霜等产生的排水，收集于排水回收盘15内，装于冰箱1下部。故需定期排除排水，以回收的排水不致溢出排水回收盘15内。自先前利用蒸气压缩式制冷循环的冰箱，使用冷凝器将冷媒冷凝液化时放出的热，以蒸发排水。依此，可节省定期取出排水回收盘15倒出储存排水的整备工时。一方面，利用逆斯特林循环的斯特林制冷机8，因不存在相当冷凝器的构件，故无法以冷凝器的热去除排水。
故如图2及图3所示，将排水蒸发用热管16的一端部(吸热蒸发部)，插入结合于设在斯特林制冷机8的暖头9端面的小孔，并将排水蒸发用热管16的另一端部(散热冷凝部)侧，装配于冰箱1机械室4内部下方的排水回收盘15内部位置。
由此，藉排水蒸发用热管16，将暖头9的废热一部分供给排水，促进排水的蒸发。又将上述排水蒸发用热管16，密接于热传导性良好的材料制作的排水回收盘15底部，藉排水回收盘15将排水蒸发用热管16输送的暖头9的热一部分，供给排水。由于将热供给排水的有效传热面积增大，故能有效蒸发排水。
由于排水在储存于排水回收盘15之前迅速蒸发，故无溢出的顾虑，并可实现无需排水回收盘15的维护。又因藉排水蒸发用热管16，将斯特林制冷机8的暖头9的废热一部分供给促进排水的蒸发之用，故可减轻散热用热交换器10的散热负荷。而可因应减轻的散热量，减少送风至散热用热交换器10的冷却风量，因而可减低空冷风扇14的输出，降低转速。故可抑制空冷风扇14的消耗电力，达成节省能源。
然因随冰箱1的除湿运转等断续将排水储存于排水回收盘15内，故排水蒸发用热管16，仅于冰箱内除湿处理后等，将排水回收于排水回收盘15内时，发挥排水蒸发用热管16的功能。故本发明是如图7所示，于排水回收盘15内设有水位检测传感器61，依来自水位检测传感器61的信号，以电源控制电路62控制空冷风扇14的转速。
即由水位检测传感器61检测排水回收盘15内有排水时，因以排水蒸发用热管16输送的废热增高排水的蒸发效果，故由电源控制电路62降低向空冷风扇14的输入电压。反之，排水回收盘15内无排水时，因无排水需蒸发，故为促进散热用热交换器10的散热，以额定转速旋转空冷风扇14。
又如图8所示，于排水蒸发用热管16两端的吸热蒸发部及散热冷凝部，设热电偶等温度传感器63、63，将其检测结果输入电源控制电路62，依其信号以电源控制电路62判断水位检测传感器61是否动作，以控制空冷风扇14的转速。
又将排水蒸发用热管16密接于热传导性良好的材料制作的排水回收盘15时，藉排水回收盘15将排水蒸发用热管16输送的热，供给排水。由于可将热供给排水的面积增大，故能有效迅速蒸发排水。
此外，亦可于排水回收盘15内位置的排水蒸发用热管16散热冷凝部侧，相对设复数片具有吸水功能的平板翅片34。由此，依平板翅片34，可增大对排水的有效传热面积，促进排水的蒸发。此时，即使排水水面为平板翅片34的低位置时，亦沿平板翅片34表面吸水。故平板翅片34表面全部湿润，经常可确保大的蒸发面积。此外，因传热部分比仅有排水回收盘15时，可保持大传热面积，故排水回收盘15可不一定要使用热传导性良好的材料。
上述防止结露热管17及排水蒸发用热管16的一端部，以粘接等固定于暖头9的端面，或预先插入设于暖头9端面的小孔，以结合于暖头9。于暖头9端面无法充分确保设热管16、17的空间时，或欲使热管16、17的连接部单元化时，可如图9A的正面图及图9B的断面图所示，将具有与暖头9外径略相等内径的环状热传导底座51，装于暖头9的外周部，将排水蒸发用热管16、17的一端部，插入沿热传导底座51端面圆周方向设置的复数小孔。
由此，排水蒸发用热管16或防止结露热管17与暖头9的接合容易，可将暖头9的废热传递至散热用热交换器10，有效放出。
可是，暖头9高于排水回收盘15位置时，因排水蒸发用热管16成顶热，故因长度有功能极端降低，或完全丧失的问题。
以图17的断面图表示排水蒸发用热管16的模型，说明其动作原理。排水蒸发用热管16是将冷媒封入密闭的筒状容器100内，加热容器100的一端部100a(以下称「蒸发部」)时，内部冷媒蒸发，此冷媒蒸气移动至冷却的另一端部100b(以下称「冷凝部」)侧。抵达冷凝部100b的冷媒，凝结成液体，由装在容器100内壁的管芯127的毛细管作用，回至蒸发部100a侧。
排水蒸发用热管16正常动作的条件，是如(1)式所示，由管芯127的毛细管使用，能吸上的最大水头(ΔPcmax)大于排水蒸发用热管16内的全压力降。
ΔPcmax＞ΔP1+ΔPv+ΔPg……(1)
式中，ΔP1是液体冷媒的压力降，ΔPv是气体冷媒的压力降，ΔPg是位置水头(因重力的压力降)。又ΔPg是依液体冷媒的密度ρ1、重力加速度g、排水蒸发用热管16的全长1及排水蒸发用热管16的配置角度φ(自冷凝部100a向蒸发部100b的直线与水平方向所成的角度，-90°～+90°)由下式(2)获得。
ΔPg＝ρ1×g×1×sinφ……(2)
故如图示，蒸发部100a为冷凝部100b上方位置的顶热(topheat)(φ＞0)时，因与排水蒸发用热管16的全长1成比例，位置水头ΔPg加大，而上述式(1)的关系不成立时，管芯127于蒸发部100a干燥，而有排水蒸发用热管16的功能显著降低，或完全丧失之虞。故有斯特林制冷机的装配位置(高度)受到限制的问题。第2实施形态
图10是本发明第2实施形态有关的冰箱的背面断面示意图，图11是其冰箱的侧断面示意图，而图12是制冷单元断面图。此等图中：1是冰箱本体；2是隔热材料，填充于本体1的内箱与外箱之间隙；3是隔热门，开闭储藏室50的前面开口部；4是机械室，装置后述的制冷单元。
冷气送风风道5藉形成开口于储藏室50背面的开口部5a，与储藏室50连通。于冷气送风风道5内的开口部5a附近，设有冷气送风风扇7，以将冷气送至储藏室50内。又以冷气送风风扇7于储藏室50循环的冷气，从回气送风风道6送回冷气送风风道5，通过装于斯特林制冷机8的冷头11的吸热用热交换器12。由此，被吸热成低温的冷气再流经冷气送风风道5，从开口部5a导入储藏室50内，冷却储藏室50内。
制冷单元是配置于机械室4内，机械室4以隔热材料2划分而形成在冰箱本体1下部里面。制冷单元是如图12所示，具有：斯特林制冷机8；散热用热交换器10a(由热管16a、16b及平板翅片18而成)，以热结合于暖头9；吸热用热交换器12，装于冷头11；及空冷风扇14a。热管16a、16b的一端部以热接触于暖头9，予以埋设。热管的支数并不限于2支。
斯特林制冷机8包括：排出器24，于膨胀空间27急速使封入气缸内的氦等工作媒体膨胀；活塞25，于压缩空间28急速压缩工作媒体；线型马达26，供给活塞25往复运动的动力；吸热侧内部热交换器23，配置于膨胀空间27；吸热侧内部热交换器23，配置于膨胀空间27；配置于压缩空间28的散热侧内部热交换器21；蓄热用热交换器22，藉在吸热侧内部热交换器23与散热侧内部热交换器21间，形成膨胀空间27与压缩空间28间连通的闭路回路。
此种斯特林制冷机8，当线型马达26驱动时，串联配置的排出器24及活塞25边维持一定相位差(一般约为90°)往复运动。于压缩空间28内由活塞25压缩的工作媒体被加热，藉散热侧内部热交换器21、暖头9及热管16a、16b、从平板翅片18散热，并将热交给蓄热用热交换器22流入膨胀空间27内。
于膨胀空间27内由排出器24膨胀的工作媒体被冷却，藉吸热侧内部交换器23、冷头11，由吸热用热交换器12吸热。而工作媒体以通过蓄热用热交换器22时接收热而被预热的状态，返回至压缩空间28内。由重复如以上一连串循环，从面对冷气送风风道5(参考图10)内的吸热用热交换器12吸热，获得冷气。
可是，因吸热用热交换器12使用于水的凝固点以下，故流经冷气送风风道5内的冷气所含水分凝结而结霜，而结霜时其部分的热交换效率降低，性能劣化，故需因应结霜情形除霜。经除霜产生的排水向下流经设置在吸热用热交换器12下方的倾斜的板状排水收集构件35表面，通过排水排出路径13，收集在排水回收盘15内。故必要时需去除排水，使回收至排水回收盘15内的排水不溢出。
故如图10所示，于排水回收盘15上方，将热管16a、16b向大致水平方向贯穿互相相对的复数平板翅片18，藉热管16a、16b以热结合暖头9与平板翅片18。由此，热管16a、16b内冷媒，由高温暖头9加热而蒸发，成为蒸气向装有平板翅片18的另一端侧凝结。此时，放出冷凝热。
此热是从具有大散热面积的平板翅片18表面大致均匀散热，惟因平板翅片18与平板翅片18之间隙，有空冷风扇14a旋转产生的风通过，故促进平板翅片18表面的上述散热。同时，此暖风吹向排水回收盘15内的排水表面，以加热排水。因排水迅速蒸发，故可免维护去除排水。
又依本实施形态的构造，因热管16a、16b垂直方向长度，由缩短暖头9与平板翅片18间的距离而可缩短，故可减低位置水头。因能以毛细管作用，将热管16a、16b内凝结的冷媒，确实向暖头9侧移动，故可防止热管16a、16b的动作不良。
又本实施形态的变形例，如图13所示，设定平板翅片18的长度以与排水回收盘15内的排水部分接触，即可藉平板翅片18将暖头9排热的一部分，供给排水。故可与空冷风扇14a的暖风吹风效果相辅，更迅速去除排水。且因能以排水的热交换将排热的一部分散热，故可减低送风至平板翅片18的空冷风扇14a的负荷，节省该部分能源。
此外，如图14所示，将平板翅片19每3片形成长于其他平板翅片20，使其与排水回收盘15内的排水接触，即可抑制因翅片间空气通路狭窄造成的空气阻力的增大，而可减低空冷风扇14a的噪音。此时，因长平板翅片19极力减小热阻力，故最好使其厚度比短平板翅片20为厚。又平板翅片19的间隔亦可为随机。
此外，于与排水接触的平板翅片18表面，形成槽18a，具有如图18的半圆形或V字型毛细管功能，或实施发黑处理以设如图19的痕迹18b，使其具有吸水功能，亦可从平板翅片18表面蒸发吸上的排水。故可扩大蒸发面积更迅速去除排水。第3实施形态
图15是本发明第3实施形态有关的冰箱的背面断面示意图。此图中，与图10所示上述第2实施形态有关的冰箱共通的构件附予同一符号，而省略其详细说明。
制冷单元是配置于机械室4内，机械室4以隔热材料2划分而形成在冰箱本体1上部里面。制冷单元是如图15所示，具有：斯特林制冷机8；散热用热交换器10a(由2支热管16a、16b及平板翅片18而成)，连接于暖头9；吸热用热交换器12，装于冷头11；及空冷风扇14a。热管16a、16b的一端部以热接触于暖头9，予以埋设。
本体1底部装有排水回收盘15，由盖47密闭。而吸热用热交换器12下方装有排水收集构件35，是具有倾斜的板状构件，排水收集构件35是连接于竖设在隔热材料2内部的排水排出管43上端。排水排出管43下端是连通于排水回收盘15内部，将排水收集于排水回收盘15内。然而因暖头9位于远高于排水回收盘15的位置，故于此距离间使热管动作困难。
以下说明本实施形态的构造特征。互相相对的复数平板翅片18，藉大致向水平方向贯穿的热管16a、16b，以热与暖头9结合。在这些平板翅片18上方，装有排水蒸发盘44，热电导性优异的材料制。排水蒸发盘44，由配管45，经过隔热材料2内部抵达机械室4内部装配，与排水回收盘15连通连接。而于配管45中途设有泵46，以汲起存于排水回收盘15内排水，在泵46与排水蒸发盘44间，配管45的一部分是如图示，绕卷在暖头(warm head)9。
由以上构造运转斯特林制冷机8时，依上述原理由冷头11被吸热，将装于冷头11的吸热用热交换器12被冷却至低温。结果，冷气送风风道5内吸热用热交换器12附近空气被冷却，由冷气送风风扇7的旋转，将此冷气送至储藏室50内。此冷气于储藏室50内循环冷却后，从回气送风风道6回至冷气风风道5内，在通过吸热用热交换器12时被冷却，再度用于储藏室50内的冷却。
可是，因吸热用热交换器12使用于水的凝固点以下，故流经冷气送风风道5内的冷气所含水分凝结而结霜，而结霜时其部分的热交换效率降低，性能劣化，故需因应结霜情形除霜。经除霜产生的排水流下排水收集构件35表面，导至排水排出管43内，滴下排水排出管43内，收集在排水回收盘15内。故必要时需去除排水，以回收至排水回收盘15内的排水不溢出。
故需去除排水回收盘15内的排水时，驱动泵46沿配管45汲起排水，导至排水蒸发盘44内。此时，因以配管45的绕在暖头9的部分加热排水，故以加热状态导至排水蒸发盘44内。而由空冷风扇14a的旋转，使风通过平板翅片18的间隙，以此暖风加热排水蒸发盘44。由此，能迅速蒸发排水蒸发盘44内的排水，无需维护即可去除排水。又因具有汲起排水的构造，故可提供能以自由高度装配斯特林制冷机的使用良好的冰箱。
而且，因由通过配管45内的排水促进暖头9的散热，故可减轻空冷风扇14a的负荷，相对可节省能源。又本实施形态因由盖47密闭排水回收盘15，故可防止灰尘混入排水回收盘15内。故无灰尘与排水一同混入泵46内之虞，而可防止泵46的故障及误动作。又不限于盖47，只要能密闭排水回收盘15的构造，即可得同样的效果。
此外，如图16所示，由于在排水蒸发盘44设附槽的肋48，由水的扩散性能良好的材料制作，排水即能均匀溶合于肋48表面全面，而能更迅速蒸发排水。
又上述实施形态，是以自由活塞型斯特林制冷机为例说明，惟本发明亦适用于自由活塞方式以外的其他方式的斯特林制冷机。又上述实施形态，是以冰箱为例说明，惟本发明当亦适用于具有斯特林制冷机的其他制冷库(例如冷藏陈列橱)，而获得同样效果。
产业上的可利用性
如以上说明依本发明，因藉防止结露热管输送斯特林制冷机的散热部放出的废热，以加热冰箱开口侧，故不用加热器即能有效且节省能源消除因开闭门等易结露的冰箱开口侧的结露。
又依本发明，因藉排水蒸发用热管输送散热部放出的废热，以蒸发因冰箱内除霜等产生回收至排水回收盘的排水，故不用加热器即能节省能源蒸发排水，而可实现无需维护排水回收盘。此时，由于将复数翅片部分接触排水装配于排水蒸发用热管另一端，以由排水夺取热量促进散热。故可减轻空冷风扇等负荷，相对节省能源。
又依本发明，因以设在排水回收盘内的水位检测传感器检测排水回收盘内水位，依其检测结果，控制送风至斯特林制冷机的散热部及散热用热交换器的空冷风扇的转速，故能有效抑制空冷风扇的消耗电力，提供省能冰箱。
又依本发明，因以装在排水蒸发用热管的一端及另一端的温度传感器，检测有无排水蒸发用热管的热的输送，依其检测结果，控制送风至斯特林制冷机的散热部及散热用热交换器的空冷风扇转速，故能有效抑制空冷风扇的消耗电力，提供省能冰箱。
又将斯特林制冷机配置于斯特林冰箱上方，而散热部位于距排水回收盘相当高的位置时，汲起排水回收盘内排水，导至排水蒸发盘内利用散热部的排热，迅速蒸发排水，无需维护即可去除。此时，由于使斯特林制冷机的散热部部分接触输送排水的配管，由流经配管的排水夺取散热部的热，促进散热。故可减轻空冷风扇等负荷，相对节省能源。
而由于在排水回收盘设盖密闭，即可防止灰尘混入排水回收盘内。故不致有灰尘与排水一同流入泵内之虞，而可防止泵故障或误动作。
此外，因在排水蒸发盘设具有毛细管作用的肋，汲起排水，均匀溶合于肋表面全面，而能更迅速蒸发排水。

Claims (16)

1.一种斯特林冰箱，具有斯特林制冷机，包括：吸热部，吸收外部空气的热；吸热用热交换器，促进由该吸热部的吸热；散热部，向外部散热；及散热用热交换器，促进从该散热部的散热；依逆斯特林循环由上述吸热部吸热，冷却冰箱内部，其特征为：
于上述散热部以热连接防止结露热管的一端，并将防止结露热管的另一端，导至上述冰箱的开口侧，由上述斯特林制冷机的驱动，通过上述防止结露热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述开口侧。
2.如权利要求1的斯特林冰箱，其特征为：在上述散热部周围安装热传导性良好的材料制的环状体，将上述防止结露热管一端，插入结合于该环状体端面所设复数小孔。
3.一种斯特林冰箱，具有斯特林制冷机及排水回收盘，其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外部空气的热；吸热用热交换器，促进由该吸热部的吸热；及散热部，向外部散热；依逆斯特林循环由上述吸热部吸热，冷却冰箱内部，排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水，其特征为：
于上述散热部以热连接排水蒸发用热管的一端，并将排水蒸发用热管的另一端，导至上述排水回收盘上方，由上述斯特林制冷机的驱动，通过上述排水蒸发用热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述排水。
4.如权利要求3的斯特林冰箱，其特征为：将复数片平板翅片装于上述排水蒸发用热管。
5.如权利要求4的斯特林冰箱，其特征为：将上述复数片平板翅片每隔既定片数，形成长于其他平板翅片，接于上述排水。
6.如权利要求4的斯特林冰箱，其特征为：于上述复数片平板翅片表面设槽，具有毛细管功能。
7.如权利要求4的斯特林冰箱，其特征为：于上述复数片平板翅片表面实施发黑处理。
8.如权利要求3～7中任一项的斯特林冰箱，其特征为：在上述散热部周围安装热传导性良好的材料制环状体，将上述排水蒸发用热管一端，插入结合于该环状体端面所设复数小孔。
9.一种斯特林冰箱，具有斯特林制冷机及排水回收盘，其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外部空气的热；吸热用热交换器，促进由该吸热部的吸热；及散热部，向外部散热；及散热用热交换器，促进从该散热部的散热；依逆斯特林循环由上述吸热部吸热，冷却冰箱内部，而排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水，其特征为：
于上述散热部以热连接排水蒸发用热管的一端，并将上述排水蒸发用热管的另一端，导至上述排水回收盘内，由上述斯特林制冷机的驱动，通过上述排水蒸发用热管输送上述散热部放出的废热，以加热上述排水。
10.如权利要求9的斯特林冰箱，其特征为：将复数片平板翅片装于配置于上述排水回收盘内的上述排水蒸发用热管。
11.如权利要求9的斯特林冰箱，其特征为：以装在上述排水回收盘内的水位检测传感器，检测上述排水回收盘内有无排水，依其检测结果，控制送风至上述散热用热交换器的空冷风扇的风量。
12.如权利要求9的斯特林冰箱，其特征为：以装在上述排水蒸发用热管的一端及另一端的温度传感器，检测有无上述排水蒸发用热管的上述热的输送，依其检测结果，控制送风至上述散热用热交换器的空冷风扇的风量。
13.一种斯特林冰箱，其特征为具有斯特林制冷机、排水回收盘、排水蒸发盘、配管及泵、其中斯特林制冷机包括：吸热部，吸收外部空气的热；吸热用热交换器，促进从该吸热部的吸热；向外部散热的散热部；及散热用热交换器，促进从该散热部的散热；依逆斯特林循环从上述吸热部吸热，冷却冷却空间内，而排水回收盘，回收上述冰箱内及上述吸热用热交换器的除霜产生的排水；排水蒸发盘，利用上述散热用热交换器放出的热，蒸发上述排水；配管，连接上述排水回收盘与上述排水蒸发盘间；泵，使回收于上述排水回收盘内的上述排水通过上述配管内，导致上述排水蒸发盘内。
14.如权利要求13的斯特林冰箱，其特征为：上述配管部分地接触上述散热部。
15.如权利要求13的斯特林冰箱，其特征为：装设盖，以密闭上述排水回收盘。
16.如权利要求13～15中任一项的斯特林冰箱，其特征为：将具有毛细管功能的肋装设于上述排水蒸发盘底面。
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