JP2002107075A - 熱交換器及びそれを備えた冷蔵庫 - Google Patents
熱交換器及びそれを備えた冷蔵庫Info
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
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- F25D23/00—General constructional features
- F25D23/003—General constructional features for cooling refrigerating machinery
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- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
- F25D2400/04—Refrigerators with a horizontal mullion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、効率よく冷熱を取り出すことが可
能であって構成の簡単な熱交換器と、それを備えた冷蔵
庫を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の熱交換器には、スターリング冷
凍機のコールドヘッド６２と当接する当接部１０１ｆ
と、該当接部１０１ｆに相対する方向に配設され熱交換
を促進するためのフィン１０２とが設けられている。そ
して、この当接部１０１ｆとフィン１０２との間にヒー
トパイプ１３が備えられている。
能であって構成の簡単な熱交換器と、それを備えた冷蔵
庫を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の熱交換器には、スターリング冷
凍機のコールドヘッド６２と当接する当接部１０１ｆ
と、該当接部１０１ｆに相対する方向に配設され熱交換
を促進するためのフィン１０２とが設けられている。そ
して、この当接部１０１ｆとフィン１０２との間にヒー
トパイプ１３が備えられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機で発生した冷熱を取り出すための熱交換器とそれを備
えた冷蔵庫に関するものである。
機で発生した冷熱を取り出すための熱交換器とそれを備
えた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より冷蔵庫などに用いられている冷
凍装置は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用したものであ
った。この冷凍装置では冷媒として主にフロンやそれに
代わるものを用いているが、これらの冷媒はオゾン層破
壊や地球温暖化の原因となるなど地球環境に悪影響を与
えることが知られたため、全世界的にその使用が規制さ
れている。
凍装置は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用したものであ
った。この冷凍装置では冷媒として主にフロンやそれに
代わるものを用いているが、これらの冷媒はオゾン層破
壊や地球温暖化の原因となるなど地球環境に悪影響を与
えることが知られたため、全世界的にその使用が規制さ
れている。
【０００３】そこで、蒸気圧縮式冷凍サイクルに代わる
技術として、逆スターリングサイクルを用いた冷凍装置
であるスターリング冷凍機の研究開発が進められてい
る。これは作動媒体としてヘリウムや窒素などの不活性
ガスを用いるため、地球環境に悪影響を及ぼすことなく
低温を得ることができるものである。具体的には、外部
動力によりシリンダ内のピストンとディスプレーサーが
動作することで作動媒体は繰り返し圧縮及び膨張し、放
熱と吸熱が行われる密閉サイクルである。
技術として、逆スターリングサイクルを用いた冷凍装置
であるスターリング冷凍機の研究開発が進められてい
る。これは作動媒体としてヘリウムや窒素などの不活性
ガスを用いるため、地球環境に悪影響を及ぼすことなく
低温を得ることができるものである。具体的には、外部
動力によりシリンダ内のピストンとディスプレーサーが
動作することで作動媒体は繰り返し圧縮及び膨張し、放
熱と吸熱が行われる密閉サイクルである。
【０００４】該スターリング冷凍機を利用した冷蔵庫で
は、スターリング冷凍機の低温部(コールドヘッド)が作
動媒体の膨張により低温側熱交換器を介して庫内の空気
から吸熱し、これによって庫内が冷却される。同時に、
スターリング冷凍機の高温部(ウォームヘッド)では作動
媒体の圧縮により高温側熱交換器を介して冷蔵庫外の空
気へ放熱している。
は、スターリング冷凍機の低温部(コールドヘッド)が作
動媒体の膨張により低温側熱交換器を介して庫内の空気
から吸熱し、これによって庫内が冷却される。同時に、
スターリング冷凍機の高温部(ウォームヘッド)では作動
媒体の圧縮により高温側熱交換器を介して冷蔵庫外の空
気へ放熱している。
【０００５】しかしながら、このスターリング冷凍機は
従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルによる冷凍装置とは異な
り、作動媒体の潜熱を利用していない。故に、冷蔵庫に
必要な数百ワットの冷凍能力を得るにはコールドヘッド
とウォームヘッドの伝熱面積が小さく、熱搬送が効率的
に行えないので、結果としてスターリング冷凍機への入
力が増大してしまう。
従来の蒸気圧縮式冷凍サイクルによる冷凍装置とは異な
り、作動媒体の潜熱を利用していない。故に、冷蔵庫に
必要な数百ワットの冷凍能力を得るにはコールドヘッド
とウォームヘッドの伝熱面積が小さく、熱搬送が効率的
に行えないので、結果としてスターリング冷凍機への入
力が増大してしまう。
【０００６】そこで、コールドヘッドにおける吸熱を効
率よく行うための構成が特開平７-１８０９２１号公報
に開示されている。即ち、図７に示すように、この冷蔵
庫は本体１の上部に設けられた機械室内にスターリング
冷凍機６が収納されている。
率よく行うための構成が特開平７-１８０９２１号公報
に開示されている。即ち、図７に示すように、この冷蔵
庫は本体１の上部に設けられた機械室内にスターリング
冷凍機６が収納されている。
【０００７】スターリング冷凍機６において、２０はシ
リンダ、２１はパワーピストン、２２はディスプレーサ
ピストン、２３は各ピストン２１,２２を所定の位相差
で往復運動させる往復機構であって、駆動モータ(図示
せず)により回転動力が与えられる回転体２３１とピス
トンロッド２３２,２３３とから成る。
リンダ、２１はパワーピストン、２２はディスプレーサ
ピストン、２３は各ピストン２１,２２を所定の位相差
で往復運動させる往復機構であって、駆動モータ(図示
せず)により回転動力が与えられる回転体２３１とピス
トンロッド２３２,２３３とから成る。
【０００８】シリンダ２０内に形成された圧縮空間２０
ａと膨張空間２０ｂとは蓄冷器２４を介して連通し閉回
路を構成しており、この閉回路内の作動空間にヘリウム
ガスや窒素ガスなどの作動媒体が充填されている。そし
て、このシリンダ２０の圧縮空間２０ａ側がウォームヘ
ッド６１であり、膨張空間２０ｂ側がコールドヘッド６
２である。該ウォームヘッド６１には高温側熱交換器７
が設けられている。
ａと膨張空間２０ｂとは蓄冷器２４を介して連通し閉回
路を構成しており、この閉回路内の作動空間にヘリウム
ガスや窒素ガスなどの作動媒体が充填されている。そし
て、このシリンダ２０の圧縮空間２０ａ側がウォームヘ
ッド６１であり、膨張空間２０ｂ側がコールドヘッド６
２である。該ウォームヘッド６１には高温側熱交換器７
が設けられている。
【０００９】庫内の冷却は次のようにして行われる。即
ち、低温側熱交換器としてコールドヘッド６２に臨んで
配設されたヒートパイプ１３は庫内に延在し、冷風ダク
ト９内に位置している。また、該ヒートパイプ１３には
フィン１０２が設けられている。
ち、低温側熱交換器としてコールドヘッド６２に臨んで
配設されたヒートパイプ１３は庫内に延在し、冷風ダク
ト９内に位置している。また、該ヒートパイプ１３には
フィン１０２が設けられている。
【００１０】コールドヘッド６２で発生した冷熱はヒー
トパイプ１３に充填されている冷媒によって庫内に搬送
され、フィン１０２を介した熱交換により庫内の空気に
供給される。冷風ダクト９内には冷風ファン１１によっ
て循環する庫内の空気が流れており、庫内は冷熱の供給
によって所定の温度に冷却される。尚、冷熱とは吸熱に
よって得られる負の熱量である。
トパイプ１３に充填されている冷媒によって庫内に搬送
され、フィン１０２を介した熱交換により庫内の空気に
供給される。冷風ダクト９内には冷風ファン１１によっ
て循環する庫内の空気が流れており、庫内は冷熱の供給
によって所定の温度に冷却される。尚、冷熱とは吸熱に
よって得られる負の熱量である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７-１８０９２１号公報にて開示された構成におい
て、コールドヘッド６２より取り出される数百ワットと
いう冷熱は全てヒートパイプ１３によって輸送しなけれ
ばならない。故に、該ヒートパイプ１３の上流側にあた
る低温端と下流側にあたる高温端とでは温度差を必要と
するが、それでは温度損失が生じてしまう。従って、コ
ールドヘッド６２では庫内の利用温度よりもさらに低温
が要求されるため、冷凍システム全体として効率の低下
を招いていた。
開平７-１８０９２１号公報にて開示された構成におい
て、コールドヘッド６２より取り出される数百ワットと
いう冷熱は全てヒートパイプ１３によって輸送しなけれ
ばならない。故に、該ヒートパイプ１３の上流側にあた
る低温端と下流側にあたる高温端とでは温度差を必要と
するが、それでは温度損失が生じてしまう。従って、コ
ールドヘッド６２では庫内の利用温度よりもさらに低温
が要求されるため、冷凍システム全体として効率の低下
を招いていた。
【００１２】また、ヒートパイプ１３の高温端には冷風
ダクト９内の気流と熱交換するフィン１０２が設けられ
ており、低温端にはコールドヘッド６２より冷熱を取り
出す熱交換器(図示せず)が備えられている。このよう
に、２種類の熱交換器が必要であることから構成が複雑
になっていた。
ダクト９内の気流と熱交換するフィン１０２が設けられ
ており、低温端にはコールドヘッド６２より冷熱を取り
出す熱交換器(図示せず)が備えられている。このよう
に、２種類の熱交換器が必要であることから構成が複雑
になっていた。
【００１３】本発明は上記課題をかんがみて成されたも
のであり、効率よく冷熱を取り出すことが可能であって
構成の簡単な熱交換器とそれを備えた冷蔵庫を提供する
ことを目的とする。
のであり、効率よく冷熱を取り出すことが可能であって
構成の簡単な熱交換器とそれを備えた冷蔵庫を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱交換器は、スターリング冷凍機のコール
ドヘッドと当接する当接部と、当接部と相対する方向に
配置され熱交換を促進するためのフィンとの間にヒート
パイプを備えている。従って、コールドヘッドで発生し
た冷熱はヒートパイプにより拡散され、フィンに伝導さ
れる。
に、本発明の熱交換器は、スターリング冷凍機のコール
ドヘッドと当接する当接部と、当接部と相対する方向に
配置され熱交換を促進するためのフィンとの間にヒート
パイプを備えている。従って、コールドヘッドで発生し
た冷熱はヒートパイプにより拡散され、フィンに伝導さ
れる。
【００１５】この熱交換器において、当接部がヒートパ
イプよりも上方に設置されていると、ヒートパイプの上
部では冷媒の凝縮部となり、下部では蒸発部となる。
イプよりも上方に設置されていると、ヒートパイプの上
部では冷媒の凝縮部となり、下部では蒸発部となる。
【００１６】また、ヒートパイプが鉛直方向に複数本配
置されていると、ヒートパイプの上部で凝縮した冷媒は
重力により自然に流れ落ちて蒸発部に達する。
置されていると、ヒートパイプの上部で凝縮した冷媒は
重力により自然に流れ落ちて蒸発部に達する。
【００１７】また、本発明の他の熱交換器は、スターリ
ング冷凍機のコールドヘッドと当接する当接部と、当接
部と相対する方向に配置され熱交換を促進するためのフ
ィンとの間に中空部が設けられている。この中空部に
は、スターリング冷凍機を運転したとき中空部の当接部
側の温度では液体となり、中空部のフィン側の温度では
気体となるように調整された冷媒が充填されている。従
って、コールドヘッドで発生した冷熱は冷媒により基板
全体に方向性なく拡散され、フィンに伝導される。
ング冷凍機のコールドヘッドと当接する当接部と、当接
部と相対する方向に配置され熱交換を促進するためのフ
ィンとの間に中空部が設けられている。この中空部に
は、スターリング冷凍機を運転したとき中空部の当接部
側の温度では液体となり、中空部のフィン側の温度では
気体となるように調整された冷媒が充填されている。従
って、コールドヘッドで発生した冷熱は冷媒により基板
全体に方向性なく拡散され、フィンに伝導される。
【００１８】この熱交換器において、当接部が中空部の
上部に設置されていると、該中空部の上部はコールドヘ
ッドの近傍なので冷媒は凝縮しやすい。凝縮した冷媒は
重力によって中空部の下部へも循環する。
上部に設置されていると、該中空部の上部はコールドヘ
ッドの近傍なので冷媒は凝縮しやすい。凝縮した冷媒は
重力によって中空部の下部へも循環する。
【００１９】また、上述したいずれの熱交換器にも冷媒
には自然冷媒である二酸化炭素などの炭酸ガスや、プロ
パン、ブタン、ペンタンなどの炭化水素ガス、アンモニ
アなどを用いるとよい。
には自然冷媒である二酸化炭素などの炭酸ガスや、プロ
パン、ブタン、ペンタンなどの炭化水素ガス、アンモニ
アなどを用いるとよい。
【００２０】また、本発明の冷蔵庫は上述の熱交換器を
装着したスターリング冷凍機を備えている。この熱交換
器を庫内の空気が循環する冷風ダクト内に設置して各フ
ィン間に庫内の空気を通し、スターリング冷凍機のコー
ルドヘッドで発生した冷熱を該熱交換器を介して庫内の
空気に供給する。
装着したスターリング冷凍機を備えている。この熱交換
器を庫内の空気が循環する冷風ダクト内に設置して各フ
ィン間に庫内の空気を通し、スターリング冷凍機のコー
ルドヘッドで発生した冷熱を該熱交換器を介して庫内の
空気に供給する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。尚、図７に示す従来技術と同じ名称
の部材には同一の符号を付している。
参照して説明する。尚、図７に示す従来技術と同じ名称
の部材には同一の符号を付している。
【００２２】先ず、本発明に係る冷蔵庫の一実施形態に
ついて説明する。図１は該冷蔵庫の断面概略図である。
１は本体、２は断熱材、３は開閉扉、４は庫内を利用温
度帯の異なる冷蔵室１ａ、野菜室１ｂ、及び冷凍室１ｃ
に隔てるための仕切り板である。
ついて説明する。図１は該冷蔵庫の断面概略図である。
１は本体、２は断熱材、３は開閉扉、４は庫内を利用温
度帯の異なる冷蔵室１ａ、野菜室１ｂ、及び冷凍室１ｃ
に隔てるための仕切り板である。
【００２３】また、５は該本体１の上部に設けられてい
て冷蔵庫外に連通した機械室、６は該機械室５に設置さ
れたスターリング冷凍機である。該スターリング冷凍機
６のウォームヘッド６１には高温側熱交換器７が取り付
けられている。該ウォームヘッド６１で発生した温熱
は、高温側熱交換器７を介して冷却ファン８により冷蔵
庫外へ強制的に排出される。
て冷蔵庫外に連通した機械室、６は該機械室５に設置さ
れたスターリング冷凍機である。該スターリング冷凍機
６のウォームヘッド６１には高温側熱交換器７が取り付
けられている。該ウォームヘッド６１で発生した温熱
は、高温側熱交換器７を介して冷却ファン８により冷蔵
庫外へ強制的に排出される。
【００２４】コールドヘッド６２は、本体１の背面に沿
って配設された冷風ダクト９の上部に臨んでおり、その
先端に低温側熱交換器１０が取り付けられている。冷風
ダクト９内には冷風ファン１１によって庫内の空気が循
環しており、コールドヘッド６２にて生じた冷熱は該低
温側熱交換器１０を介して熱交換により空気流に供給さ
れる。
って配設された冷風ダクト９の上部に臨んでおり、その
先端に低温側熱交換器１０が取り付けられている。冷風
ダクト９内には冷風ファン１１によって庫内の空気が循
環しており、コールドヘッド６２にて生じた冷熱は該低
温側熱交換器１０を介して熱交換により空気流に供給さ
れる。
【００２５】次に、上述した冷蔵庫に備えられる本発明
の低温側熱交換器１０の第１実施形態について説明す
る。図２は本実施形態の斜視図である。該低温側熱交換
器１０は熱伝導性の良好なアルミや銅などから成る基板
１０１と、該基板１０１の一方の面に取り付けられた複
数のフィン１０２とから成るものである。冷却ダクト９
(図１参照)内には、基板１０１がこの図に示すように直
立した状態で設置される。
の低温側熱交換器１０の第１実施形態について説明す
る。図２は本実施形態の斜視図である。該低温側熱交換
器１０は熱伝導性の良好なアルミや銅などから成る基板
１０１と、該基板１０１の一方の面に取り付けられた複
数のフィン１０２とから成るものである。冷却ダクト９
(図１参照)内には、基板１０１がこの図に示すように直
立した状態で設置される。
【００２６】該基板１０１の他方の面の中央よりも上方
の当接部１０１ｆにはスターリング冷凍機６(図１参照)
のコールドヘッド６２が、ネジ(図示せず)などにより十
分な圧力で密着し固定される(図中、ネジ穴１０１ａ,１
０１ａ',６２ａを図示)。その接触面には熱伝導性の高
いグリスやシリコンゴムシートを介在させており(図中、
密着材１２)、密着性をいっそう高めている。これによ
って、コールドヘッド６２で発生する冷熱は効率よく基
板１０１に伝導することができる。
の当接部１０１ｆにはスターリング冷凍機６(図１参照)
のコールドヘッド６２が、ネジ(図示せず)などにより十
分な圧力で密着し固定される(図中、ネジ穴１０１ａ,１
０１ａ',６２ａを図示)。その接触面には熱伝導性の高
いグリスやシリコンゴムシートを介在させており(図中、
密着材１２)、密着性をいっそう高めている。これによ
って、コールドヘッド６２で発生する冷熱は効率よく基
板１０１に伝導することができる。
【００２７】また、当接部１０１ｆの下側から基板１０
１の下端まで達する複数の溝１０１ｂが鉛直方向に穿設
されており、各溝１０１ｂ内には中に冷媒が充填された
ヒートパイプ１３が圧接した状態で挿入されている。こ
のように、溝１０１ｂとヒートパイプ１３とが圧接して
いると、その密着により熱伝導率が向上するので高い熱
交換効率が得られる。
１の下端まで達する複数の溝１０１ｂが鉛直方向に穿設
されており、各溝１０１ｂ内には中に冷媒が充填された
ヒートパイプ１３が圧接した状態で挿入されている。こ
のように、溝１０１ｂとヒートパイプ１３とが圧接して
いると、その密着により熱伝導率が向上するので高い熱
交換効率が得られる。
【００２８】冷媒には、冷蔵庫への利用に好適な０℃〜
-４０℃の範囲で有効であると共に、オゾン層を破壊せ
ず地球温暖化係数が低いものを用いるとよい。例えば、
二酸化炭素などの炭酸ガスや、プロパン、ブタン、ペン
タンなどの炭化水素ガス、アンモニアなどが好適であ
る。
-４０℃の範囲で有効であると共に、オゾン層を破壊せ
ず地球温暖化係数が低いものを用いるとよい。例えば、
二酸化炭素などの炭酸ガスや、プロパン、ブタン、ペン
タンなどの炭化水素ガス、アンモニアなどが好適であ
る。
【００２９】このヒートパイプ１３内では、コールドヘ
ッド６２に近い上端で冷媒が凝縮して重力により自然に
下方へ移動する。そして、下端で蒸発して再び上方へ移
動する。このように、冷媒が循環することで冷熱は基板
１０１全体に拡散されフィン１０２へ伝導する。特に、
このヒートパイプ１３は鉛直方向に配置されているの
で、冷媒は重力加速度を受けて循環速度がより早くな
り、ヒートパイプ１３の単位本数あたりの熱輸送量が多
くなる。故に、基板１０１ではコールドヘッド６２から
遠い箇所へも効率よく冷熱が搬送され、基板１０１の均
温性が向上する。
ッド６２に近い上端で冷媒が凝縮して重力により自然に
下方へ移動する。そして、下端で蒸発して再び上方へ移
動する。このように、冷媒が循環することで冷熱は基板
１０１全体に拡散されフィン１０２へ伝導する。特に、
このヒートパイプ１３は鉛直方向に配置されているの
で、冷媒は重力加速度を受けて循環速度がより早くな
り、ヒートパイプ１３の単位本数あたりの熱輸送量が多
くなる。故に、基板１０１ではコールドヘッド６２から
遠い箇所へも効率よく冷熱が搬送され、基板１０１の均
温性が向上する。
【００３０】また、上述したように基板１０１の一方の
面には複数の平板状のフィン１０２がロウ付けなどによ
り固着されている。各フィン１０２はヒートパイプ１３
と同様に鉛直方向に沿って配設されている。これらのフ
ィン１０２の間に、冷風ダクト９(図１参照)内を流れる
空気流が上方より流入し下方より流出する(図中、矢印
Ａ)。
面には複数の平板状のフィン１０２がロウ付けなどによ
り固着されている。各フィン１０２はヒートパイプ１３
と同様に鉛直方向に沿って配設されている。これらのフ
ィン１０２の間に、冷風ダクト９(図１参照)内を流れる
空気流が上方より流入し下方より流出する(図中、矢印
Ａ)。
【００３１】このとき、フィン１０２での熱交換によっ
て冷熱が与えられた空気流は流出方向へいくに従って気
体の密度が高くなるので、気体の密度差から自然対流が
生じる。故に、冷風ファン１１(図１参照)の駆動量が少
なくても空気流の通過が円滑に行われるので、冷風ファ
ン１１は低い消費電力ですむ。
て冷熱が与えられた空気流は流出方向へいくに従って気
体の密度が高くなるので、気体の密度差から自然対流が
生じる。故に、冷風ファン１１(図１参照)の駆動量が少
なくても空気流の通過が円滑に行われるので、冷風ファ
ン１１は低い消費電力ですむ。
【００３２】ここで、上述した第１実施形態の低温側熱
交換器１０の製造方法の一例について説明する。基板１
０１として用いるアルミ板の所定位置に溝切りして複数
の溝１０１ｂを形成する。また、ヒートパイプ１３とし
て該溝１０１ｂの幅と同じ径のアルミ管の中に冷媒を封
入したものを複数用意し、それぞれを溝１０１ｂに圧入
する。つまり、この場合はネジ止めなどではなく、圧入
という簡単な作業によって溝１０１ｂとヒートパイプ１
３とを圧接させる。
交換器１０の製造方法の一例について説明する。基板１
０１として用いるアルミ板の所定位置に溝切りして複数
の溝１０１ｂを形成する。また、ヒートパイプ１３とし
て該溝１０１ｂの幅と同じ径のアルミ管の中に冷媒を封
入したものを複数用意し、それぞれを溝１０１ｂに圧入
する。つまり、この場合はネジ止めなどではなく、圧入
という簡単な作業によって溝１０１ｂとヒートパイプ１
３とを圧接させる。
【００３３】一方、フィン１０２にはアルミニウム薄板
を用い、ロウ材をしいた基板１０１の所定位置に位置固
定しておく。そして、ロウ材を炉で溶解してから再び固
化させることで、フィン１０２を基板１０１に固着す
る。
を用い、ロウ材をしいた基板１０１の所定位置に位置固
定しておく。そして、ロウ材を炉で溶解してから再び固
化させることで、フィン１０２を基板１０１に固着す
る。
【００３４】次に、本発明に係る低温側熱交換器１０の
第２実施形態について説明する。図３は本実施形態の低
温側熱交換器１０の水平方向での断面を示し、図４は鉛
直方向での断面を示している。該低温側熱交換器１０は
図２に示す第１実施形態と同様に、基板１０１の一方の
面に複数の平板状のフィン１０２が鉛直方向に沿って配
設されており、該基板１０１の他方の面の上部の当接部
１０１ｆにはコールドヘッド６２が圧接して固定されて
いる。また、基板１０１はこの図に示すように直立した
状態で冷却ダクト９(図１参照)内に設置される。
第２実施形態について説明する。図３は本実施形態の低
温側熱交換器１０の水平方向での断面を示し、図４は鉛
直方向での断面を示している。該低温側熱交換器１０は
図２に示す第１実施形態と同様に、基板１０１の一方の
面に複数の平板状のフィン１０２が鉛直方向に沿って配
設されており、該基板１０１の他方の面の上部の当接部
１０１ｆにはコールドヘッド６２が圧接して固定されて
いる。また、基板１０１はこの図に示すように直立した
状態で冷却ダクト９(図１参照)内に設置される。
【００３５】本実施形態ではヒートパイプとして基板１
０１が中空１０１ｃを有しており、その中空１０１ｃに
上部に設けられた冷媒注入口１０１ｄより冷媒が封入さ
れている。この冷媒には第１実施形態と同様に、二酸化
炭素などの炭酸ガスや、プロパン、ブタン、ペンタンな
どの炭化水素ガス、アンモニアなどを用いるとよい。
０１が中空１０１ｃを有しており、その中空１０１ｃに
上部に設けられた冷媒注入口１０１ｄより冷媒が封入さ
れている。この冷媒には第１実施形態と同様に、二酸化
炭素などの炭酸ガスや、プロパン、ブタン、ペンタンな
どの炭化水素ガス、アンモニアなどを用いるとよい。
【００３６】また、前記中空１０１ｃには複数の支柱１
０１ｅが水平方向に延びている。冷媒及び温度条件によ
り中空１０１ｃの静圧は大気圧に対し高圧又は低圧とな
るので、耐圧のためにこの支柱１０１ｅが設けられてい
る。コールドヘッド６２と基板１０１との接続に用いる
ネジ１４のネジ穴はこの支柱１０１ｅに形成されてい
る。
０１ｅが水平方向に延びている。冷媒及び温度条件によ
り中空１０１ｃの静圧は大気圧に対し高圧又は低圧とな
るので、耐圧のためにこの支柱１０１ｅが設けられてい
る。コールドヘッド６２と基板１０１との接続に用いる
ネジ１４のネジ穴はこの支柱１０１ｅに形成されてい
る。
【００３７】この基板１０１内では、コールドヘッド６
２が密接する面の付近で冷媒が凝縮し、フィン１０２が
取り付けられた面の付近で冷媒が蒸発する。また、基板
１０１が直立しているので冷媒は重力加速度を受けなが
ら鉛直方向にも循環し、冷熱は効率よく基板１０１全体
に拡散される。さらに、本実施形態は基板１０１全体を
冷媒が循環して冷熱が拡散するので、第１実施形態のよ
うにヒートパイプ１３(図２参照)に沿って冷熱が拡散す
る構成に比べると、より高い熱交換効率が得られる。
２が密接する面の付近で冷媒が凝縮し、フィン１０２が
取り付けられた面の付近で冷媒が蒸発する。また、基板
１０１が直立しているので冷媒は重力加速度を受けなが
ら鉛直方向にも循環し、冷熱は効率よく基板１０１全体
に拡散される。さらに、本実施形態は基板１０１全体を
冷媒が循環して冷熱が拡散するので、第１実施形態のよ
うにヒートパイプ１３(図２参照)に沿って冷熱が拡散す
る構成に比べると、より高い熱交換効率が得られる。
【００３８】ここで、上述した第２実施形態の低温側熱
交換器１０の製造方法の一例について説明する。基板１
０１として２枚のアルミ薄板を用意し、１枚目のアルミ
薄板をプレス成形にて略箱形にする。そして、これに２
枚目のアルミ薄板を重ね合わせて略箱形の周囲でロウ付
けし、中にできた中空１０１ｃに冷媒を封入する。一
方、フィン１０２にもアルミ薄板を用い、ロウ材をしい
た基板１０１の所定位置に位置固定しておく。そして、
ロウ材を炉で溶解してから再び固化させることで、フィ
ン１０２を基板１０１に固着する。
交換器１０の製造方法の一例について説明する。基板１
０１として２枚のアルミ薄板を用意し、１枚目のアルミ
薄板をプレス成形にて略箱形にする。そして、これに２
枚目のアルミ薄板を重ね合わせて略箱形の周囲でロウ付
けし、中にできた中空１０１ｃに冷媒を封入する。一
方、フィン１０２にもアルミ薄板を用い、ロウ材をしい
た基板１０１の所定位置に位置固定しておく。そして、
ロウ材を炉で溶解してから再び固化させることで、フィ
ン１０２を基板１０１に固着する。
【００３９】尚、上述した第１及び第２実施形態の低温
側熱交換器１０において、フィン１０２の構成は熱伝導
性能が高ければ本実施形態に限らずどのようなものでも
よい。例えば、図５に示す低温側熱交換器１０ではフィ
ン１０２が格子型に構成されている。また、図６に示す
低温側熱交換器１０ではフィン１０２がコルゲート型に
構成されている。これら図５及び図６に示すフィン１０
２は第１及び第２実施形態のフィン１０２よりも面積が
大きいので、より高い熱交換効率が得られる。
側熱交換器１０において、フィン１０２の構成は熱伝導
性能が高ければ本実施形態に限らずどのようなものでも
よい。例えば、図５に示す低温側熱交換器１０ではフィ
ン１０２が格子型に構成されている。また、図６に示す
低温側熱交換器１０ではフィン１０２がコルゲート型に
構成されている。これら図５及び図６に示すフィン１０
２は第１及び第２実施形態のフィン１０２よりも面積が
大きいので、より高い熱交換効率が得られる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
はヒートパイプを設けたことでスターリング冷凍機のコ
ールドヘッドが当接する当接部に集中する冷熱を熱交換
器全体に効率よく拡散することができる。また、当接部
がヒートパイプよりも上方に設置され、該ヒートパイプ
が鉛直方向に配置されていると、重力を利用して冷媒を
循環させることができる。従って、冷媒の循環効率は向
上し冷熱の拡散効率が高まる。
はヒートパイプを設けたことでスターリング冷凍機のコ
ールドヘッドが当接する当接部に集中する冷熱を熱交換
器全体に効率よく拡散することができる。また、当接部
がヒートパイプよりも上方に設置され、該ヒートパイプ
が鉛直方向に配置されていると、重力を利用して冷媒を
循環させることができる。従って、冷媒の循環効率は向
上し冷熱の拡散効率が高まる。
【００４１】また、当接部とフィンとの間に冷媒を充填
した中空部が設けられていると、ヒートパイプを設けた
構成のように冷熱の拡散方向がヒートパイプの経路に拘
束されることがないので、熱交換器全体に効率よく冷熱
を拡散される。特に、当接部が中空の上部に設置されて
いると、その上部で凝縮した冷媒は下部へも循環して冷
熱は熱交換器全体に拡散される。
した中空部が設けられていると、ヒートパイプを設けた
構成のように冷熱の拡散方向がヒートパイプの経路に拘
束されることがないので、熱交換器全体に効率よく冷熱
を拡散される。特に、当接部が中空の上部に設置されて
いると、その上部で凝縮した冷媒は下部へも循環して冷
熱は熱交換器全体に拡散される。
【００４２】また、冷媒にはフロンガスなどではなく自
然冷媒を用いるため、オゾン層を破壊せず、地球環境に
対して好ましい構成となる。
然冷媒を用いるため、オゾン層を破壊せず、地球環境に
対して好ましい構成となる。
【００４３】また、本発明の冷蔵庫は上述した熱交換器
を装着したスターリング冷凍機を備えていることから、
低温側熱交換器が１体だけなので構成が簡単である。さ
らに、この熱交換器の熱交換効率が良好なので冷蔵庫の
消費電力が少なくてすむ。
を装着したスターリング冷凍機を備えていることから、
低温側熱交換器が１体だけなので構成が簡単である。さ
らに、この熱交換器の熱交換効率が良好なので冷蔵庫の
消費電力が少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る冷蔵庫の一実施形態を示す断面
概略図である。
概略図である。
【図２】 本発明に係る第１実施形態の熱交換器を示す
外観斜視図である。
外観斜視図である。
【図３】 本発明に係る第２実施形態の熱交換器におけ
る水平方向での断面図である。
る水平方向での断面図である。
【図４】 上記第２実施形態の熱交換器における鉛直方
向での断面図である。
向での断面図である。
【図５】 本発明に係る熱交換器のフィンの他の一例を
示した外観斜視図である。
示した外観斜視図である。
【図６】 本発明に係る熱交換器のフィンのさらに他の
一例を示した外観斜視図である。
一例を示した外観斜視図である。
【図７】 冷蔵庫の従来例を示す概略図である。
６ スターリング冷凍機 １０ 低温側熱交換器 １３ ヒートパイプ ６２ コールドヘッド １０１ 基板 １０１ｃ 中空 １０１ｆ 当接部 １０２ フィン
Claims (7)
- 【請求項１】 スターリング冷凍機のコールドヘッドと
当接する当接部と、前記当接部と相対する方向に配置さ
れ熱交換を促進するためのフィンとを有する熱交換器に
おいて、 前記当接部とフィンとの間にヒートパイプを備えたこと
を特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 前記当接部は前記ヒートパイプよりも上
方に設置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交
換器。 - 【請求項３】 前記ヒートパイプは鉛直方向に複数本配
置されることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に
記載の熱交換器。 - 【請求項４】 スターリング冷凍機のコールドヘッドと
当接する当接部と、前記当接部と相対する方向に配置さ
れ熱交換を促進するためのフィンとを有する熱交換器に
おいて、 前記熱交換器は前記当接部と前記フィンとの間に中空部
を有し、 前記中空部には、前記スターリング冷凍機を運転したと
き前記中空部の当接部側の温度では液体となり、前記中
空部のフィン側の温度では気体となるように調整された
冷媒を充填したことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項５】 前記当接部は前記中空部の上部に設置さ
れることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。 - 【請求項６】 前記冷媒は炭酸ガス、炭化水素、アンモ
ニアのうちのいずれかであること特徴とする請求項４も
しくは請求項５に記載の熱交換器。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれか一項に
記載された熱交換器を装着したスターリング冷凍機を備
えたことを特徴とする冷蔵庫。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000300978A JP2002107075A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 熱交換器及びそれを備えた冷蔵庫 |
| TW90122746A TW542892B (en) | 2000-09-29 | 2001-09-13 | Heat exchanger and refrigerator provided therewith |
| PCT/JP2001/008153 WO2002031418A1 (fr) | 2000-09-29 | 2001-09-19 | Echangeur thermique et refrigerateur comportant cet echangeur thermique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000300978A JP2002107075A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 熱交換器及びそれを備えた冷蔵庫 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107075A true JP2002107075A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18782576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000300978A Pending JP2002107075A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 熱交換器及びそれを備えた冷蔵庫 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002107075A (ja) |
| TW (1) | TW542892B (ja) |
| WO (1) | WO2002031418A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101264086B1 (ko) | 2006-08-29 | 2013-05-14 | 한라비스테온공조 주식회사 | 축냉 열교환기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1288403C (zh) * | 2002-09-11 | 2006-12-06 | 赵子铨 | 热载体多功能恒温电冰箱 |
| CN102168904B (zh) * | 2011-01-21 | 2012-09-05 | 上海理工大学 | 一种采用斯特林制冷机的酒柜 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61250490A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-07 | スタ−リング・サ−マル・モ−タ−ズ・インコ−ポレ−テツド | ヒ−トパイプ |
| JP2714155B2 (ja) * | 1989-06-30 | 1998-02-16 | 株式会社東芝 | 冷却庫 |
| JPH05203377A (ja) * | 1991-11-12 | 1993-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 平板型ヒートパイプ及び高密度実装モジュール |
| JPH1062080A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-06 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | 配管部材およびヒートパイプ |
| JPH11201673A (ja) * | 1998-01-12 | 1999-07-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 板型ヒートパイプの製造方法 |
| JP2000018854A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-01-18 | Showa Alum Corp | ヒートパイプ |
| JP2000258079A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-22 | Fujikura Ltd | 平板型ヒートパイプを用いた放熱構造 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000300978A patent/JP2002107075A/ja active Pending
-
2001
- 2001-09-13 TW TW90122746A patent/TW542892B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-09-19 WO PCT/JP2001/008153 patent/WO2002031418A1/ja active Application Filing
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101264086B1 (ko) | 2006-08-29 | 2013-05-14 | 한라비스테온공조 주식회사 | 축냉 열교환기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002031418A1 (fr) | 2002-04-18 |
| TW542892B (en) | 2003-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040531 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041221 |