JP2003302117A - スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫 - Google Patents
スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫Info
- Publication number
- JP2003302117A JP2003302117A JP2002108267A JP2002108267A JP2003302117A JP 2003302117 A JP2003302117 A JP 2003302117A JP 2002108267 A JP2002108267 A JP 2002108267A JP 2002108267 A JP2002108267 A JP 2002108267A JP 2003302117 A JP2003302117 A JP 2003302117A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- evaporator
- heat dissipation
- refrigerant
- stirling engine
- side pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- 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
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
- F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
- F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
- F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators
- F25D17/065—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators with compartments at different temperatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
- F25D2317/06—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation
- F25D2317/068—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation characterised by the fans
- F25D2317/0682—Two or more fans
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部動力に頼らずに、高温部の熱の放熱を充
分に促進することができるスターリング機関用放熱シス
テムを提供することである。 【解決手段】 スターリング機関１の作動媒体の圧縮過
程で発生する熱を放熱するスターリング機関用放熱シス
テムにおいて、前記放熱システムは水や炭化水素等の自
然冷媒を用いた冷凍サイクルから成り、前記スターリン
グ機関１の高温部２に取り付けられた蒸発器６と、前記
蒸発器６より高い位置に配置され前記自然冷媒を凝縮す
る凝縮器８と、前記蒸発器６と前記凝縮器８とを連結し
て冷媒を循環させる蒸気側配管７と液側配管１１とを備
え、前記蒸発器６で蒸発した冷媒蒸気を前記蒸発器６か
ら蒸気側配管７を通って前記凝縮器８へ上昇させるとと
もに、前記凝縮器８で凝縮した冷媒液を液側配管１１を
通って前記蒸発器６へ循環させるようにしたことを特徴
とするスターリング機関用放熱システム。
分に促進することができるスターリング機関用放熱シス
テムを提供することである。 【解決手段】 スターリング機関１の作動媒体の圧縮過
程で発生する熱を放熱するスターリング機関用放熱シス
テムにおいて、前記放熱システムは水や炭化水素等の自
然冷媒を用いた冷凍サイクルから成り、前記スターリン
グ機関１の高温部２に取り付けられた蒸発器６と、前記
蒸発器６より高い位置に配置され前記自然冷媒を凝縮す
る凝縮器８と、前記蒸発器６と前記凝縮器８とを連結し
て冷媒を循環させる蒸気側配管７と液側配管１１とを備
え、前記蒸発器６で蒸発した冷媒蒸気を前記蒸発器６か
ら蒸気側配管７を通って前記凝縮器８へ上昇させるとと
もに、前記凝縮器８で凝縮した冷媒液を液側配管１１を
通って前記蒸発器６へ循環させるようにしたことを特徴
とするスターリング機関用放熱システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング機関
用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫に関するもの
である。
用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】現在、家庭用冷蔵庫などではCFC（特定
フロン）及びHCFC系冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍
サイクルが一般的に使われている。しかしながら、これ
らの冷媒は、大気中に放出されると、分解されずに成層
圏に達してオゾン層を破壊する環境問題が指摘されてい
る。このため、従来から広く使用されているこれらの冷
媒の使用並びに生産が国際条約に規制されている。
フロン）及びHCFC系冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍
サイクルが一般的に使われている。しかしながら、これ
らの冷媒は、大気中に放出されると、分解されずに成層
圏に達してオゾン層を破壊する環境問題が指摘されてい
る。このため、従来から広く使用されているこれらの冷
媒の使用並びに生産が国際条約に規制されている。
【０００３】このような背景のもと、逆スターリングサ
イクルの特性が見直され、近年、それを利用するスター
リング冷凍機に関する研究開発が進んでいる。このスタ
ーリング冷凍機は地球環境に影響を及ばすことのないヘ
リウム等の不活性ガスを作動媒体としており、シリンダ
内部で外部動力によりピストンとディスプレーサを動作
させて作動媒体の圧縮・膨張を行い、圧縮で生ずる熱を
シリンダの外部へ放熱し、膨張でシリンダの外部の熱を
吸熱して冷熱を得るものである。ここで、シリンダの放
熱する部分を高温部、吸熱する部分を低温部とそれぞれ
呼ぶことにする。
イクルの特性が見直され、近年、それを利用するスター
リング冷凍機に関する研究開発が進んでいる。このスタ
ーリング冷凍機は地球環境に影響を及ばすことのないヘ
リウム等の不活性ガスを作動媒体としており、シリンダ
内部で外部動力によりピストンとディスプレーサを動作
させて作動媒体の圧縮・膨張を行い、圧縮で生ずる熱を
シリンダの外部へ放熱し、膨張でシリンダの外部の熱を
吸熱して冷熱を得るものである。ここで、シリンダの放
熱する部分を高温部、吸熱する部分を低温部とそれぞれ
呼ぶことにする。
【０００４】ところで、スターリング冷凍機から効率よ
く冷熱を得るには、高温部からの放熱を効率良く行う必
要がある。そのため、従来のスターリング冷凍機では、
高温部の内面と外面に内部熱交換器と外部熱交換器を設
け、シリンダの放熱面積を大きくするようにしていた。
しかしながら、内部熱交換器や外部熱交換器による放熱
面積の拡大では、熱伝導による放熱しか行えないので、
充分に放熱の効率をよくすることはできなかった。
く冷熱を得るには、高温部からの放熱を効率良く行う必
要がある。そのため、従来のスターリング冷凍機では、
高温部の内面と外面に内部熱交換器と外部熱交換器を設
け、シリンダの放熱面積を大きくするようにしていた。
しかしながら、内部熱交換器や外部熱交換器による放熱
面積の拡大では、熱伝導による放熱しか行えないので、
充分に放熱の効率をよくすることはできなかった。
【０００５】そこで、特開平11−223404号公報には、高
温部に水を流したり、空気を送風することにより、高温
部を強制的に冷却し、放熱を促進するように構成された
スターリング冷凍機が提案されている。
温部に水を流したり、空気を送風することにより、高温
部を強制的に冷却し、放熱を促進するように構成された
スターリング冷凍機が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報に記載のスターリング冷凍機では、水冷の場合は、水
を強制循環させるため、ポンプなどの外部動力の駆動に
より消費電力が大きくなってしまう。さらに、冷媒であ
る水の顕熱を利用して熱交換が行われているので、水の
蒸発潜熱を利用して熱交換を行う場合に比べて、冷却効
率は数10分の1程度まで低くなる。そのため、循環して
戻ってくる水を十分に冷却してやる必要があり、スター
リング冷凍機の成績係数（COP）の低下を招いていた。
報に記載のスターリング冷凍機では、水冷の場合は、水
を強制循環させるため、ポンプなどの外部動力の駆動に
より消費電力が大きくなってしまう。さらに、冷媒であ
る水の顕熱を利用して熱交換が行われているので、水の
蒸発潜熱を利用して熱交換を行う場合に比べて、冷却効
率は数10分の1程度まで低くなる。そのため、循環して
戻ってくる水を十分に冷却してやる必要があり、スター
リング冷凍機の成績係数（COP）の低下を招いていた。
【０００７】一方、空冷の場合は、伝熱面積の小さい高
温部に蓄積した熱を効率よく放熱させる必要がある。そ
のため、上記の公報では、高密度にフィンを密集させた
外部熱交換器を高温部の周囲に設け、ファンを回して大
風量の空気をフィンに送風するようにしている。したが
って、フィンのゴミ詰まりの問題やファンの消費電力増
加などさまざまな問題が生じる。
温部に蓄積した熱を効率よく放熱させる必要がある。そ
のため、上記の公報では、高密度にフィンを密集させた
外部熱交換器を高温部の周囲に設け、ファンを回して大
風量の空気をフィンに送風するようにしている。したが
って、フィンのゴミ詰まりの問題やファンの消費電力増
加などさまざまな問題が生じる。
【０００８】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、外部動力に頼らずに、高温部の熱の放熱を
充分に促進することができるスターリング機関用放熱シ
ステム及びそれを備えた冷却庫を提供することを目的と
する。
ものであり、外部動力に頼らずに、高温部の熱の放熱を
充分に促進することができるスターリング機関用放熱シ
ステム及びそれを備えた冷却庫を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、スターリング機関の作動媒体の圧縮過程で
発生する熱を放熱するスターリング機関用放熱システム
において、前記放熱システムは水や炭化水素等の自然冷
媒を用いた冷凍サイクルから成り、前記スターリング機
関の高温部に取り付けられた蒸発器と、前記蒸発器より
高い位置に配置され前記自然冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを連結して冷媒を循環させる
蒸気側配管と液側配管とを備え、前記蒸発器で蒸発した
冷媒蒸気を前記蒸発器から蒸気側配管を通って前記凝縮
器へ上昇させるとともに、前記凝縮器で凝縮した冷媒液
を液側配管を通って前記蒸発器へ循環させるようにした
ことを特徴としている。なお、液側配管の少なくとも一
部を蒸気側配管よりも細くすると、冷媒の循環量が不足
する問題を解決できる。
に本発明は、スターリング機関の作動媒体の圧縮過程で
発生する熱を放熱するスターリング機関用放熱システム
において、前記放熱システムは水や炭化水素等の自然冷
媒を用いた冷凍サイクルから成り、前記スターリング機
関の高温部に取り付けられた蒸発器と、前記蒸発器より
高い位置に配置され前記自然冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを連結して冷媒を循環させる
蒸気側配管と液側配管とを備え、前記蒸発器で蒸発した
冷媒蒸気を前記蒸発器から蒸気側配管を通って前記凝縮
器へ上昇させるとともに、前記凝縮器で凝縮した冷媒液
を液側配管を通って前記蒸発器へ循環させるようにした
ことを特徴としている。なお、液側配管の少なくとも一
部を蒸気側配管よりも細くすると、冷媒の循環量が不足
する問題を解決できる。
【００１０】そして前記蒸発器として、前記高温部の周
囲に接触して取り付けられた環状の容器を使用し、その
容器の内部にフィンを設けて熱伝導性を高くしている。
このフィンの表面に溝や裂痕を形成して粗化加工を施す
と、熱伝導性が高まって熱交換効率が良くなる。
囲に接触して取り付けられた環状の容器を使用し、その
容器の内部にフィンを設けて熱伝導性を高くしている。
このフィンの表面に溝や裂痕を形成して粗化加工を施す
と、熱伝導性が高まって熱交換効率が良くなる。
【００１１】あるいは本発明では、前記高温部の周囲に
接触して取り付けられた一対の半円環状の容器を使用
し、それらの容器の内部にフィンを設けて熱伝導性を高
くしている。この場合、一対の半円環状の容器に、それ
ぞれ冷媒配管を介在して別々の凝縮器を接続することに
より、一対の独立な放熱システムを構成することが可能
である。たとえば、これらの凝縮器のそれぞれに対向し
てファンを設け、それぞれのファンを個別に駆動するこ
とにより、各放熱システムを独立して動作させることが
できる。さらには、前記蒸気側配管と前記液側配管を前
記凝縮器の前後で複数パスに分岐させることで、冷媒流
量が不足する問題を解決できる。
接触して取り付けられた一対の半円環状の容器を使用
し、それらの容器の内部にフィンを設けて熱伝導性を高
くしている。この場合、一対の半円環状の容器に、それ
ぞれ冷媒配管を介在して別々の凝縮器を接続することに
より、一対の独立な放熱システムを構成することが可能
である。たとえば、これらの凝縮器のそれぞれに対向し
てファンを設け、それぞれのファンを個別に駆動するこ
とにより、各放熱システムを独立して動作させることが
できる。さらには、前記蒸気側配管と前記液側配管を前
記凝縮器の前後で複数パスに分岐させることで、冷媒流
量が不足する問題を解決できる。
【００１２】また、寒冷地での凍結防止のため、冷媒
に、エタノール水溶液又はエチレングリコール水溶液を
使用してもよい。この場合、水溶液中のエタノール又は
エチレングリコールの濃度は、それぞれ20wt％以下に調
製することが推奨される。
に、エタノール水溶液又はエチレングリコール水溶液を
使用してもよい。この場合、水溶液中のエタノール又は
エチレングリコールの濃度は、それぞれ20wt％以下に調
製することが推奨される。
【００１３】また本発明の冷却庫は、上記のスターリン
グ機関用放熱システムを備えたことを特徴としている。
グ機関用放熱システムを備えたことを特徴としている。
【００１４】
【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。まず、図１は本発明のスターリング
冷凍機の熱搬送システム図である。この熱搬送システム
は、シリンダの内部に封入された作動媒体の膨張過程で
吸熱して冷熱を発生する低温部３と、作動媒体の膨張過
程で温熱を発生する高温部２とを有するスターリング冷
凍機１と、低温側冷熱搬送サイクル（吸熱システム）５
と、高温側熱搬送サイクル（放熱システム）４とからな
る。
参照して説明する。まず、図１は本発明のスターリング
冷凍機の熱搬送システム図である。この熱搬送システム
は、シリンダの内部に封入された作動媒体の膨張過程で
吸熱して冷熱を発生する低温部３と、作動媒体の膨張過
程で温熱を発生する高温部２とを有するスターリング冷
凍機１と、低温側冷熱搬送サイクル（吸熱システム）５
と、高温側熱搬送サイクル（放熱システム）４とからな
る。
【００１５】低温側冷熱搬送サイクル５は、低温部３の
周囲に接触して取り付けられた低温側凝縮器１２と、凝
縮液側冷媒配管１３及び蒸気側冷媒配管１４により低温
側凝縮器１２と繋がれた低温側蒸発器１５とから構成さ
れた循環回路である。この回路内には二酸化炭素や炭化
水素等が冷媒として封入されている。また、冷媒の蒸発
と凝縮による自然循環が利用できるように、低温側蒸発
器１５を低温側凝縮器１２より低い位置に設置する方が
望ましい。
周囲に接触して取り付けられた低温側凝縮器１２と、凝
縮液側冷媒配管１３及び蒸気側冷媒配管１４により低温
側凝縮器１２と繋がれた低温側蒸発器１５とから構成さ
れた循環回路である。この回路内には二酸化炭素や炭化
水素等が冷媒として封入されている。また、冷媒の蒸発
と凝縮による自然循環が利用できるように、低温側蒸発
器１５を低温側凝縮器１２より低い位置に設置する方が
望ましい。
【００１６】一方、高温側熱搬送サイクル４は、水や炭
化水素等の自然冷媒を用いた冷凍サイクルから成り、ス
ターリング冷凍機１の高温部２に取り付けられた高温側
蒸発器６と、高温側蒸発器６より高い位置に配置され自
然冷媒を凝縮する高温側凝縮器８と、高温側蒸発器６と
高温側凝縮器８とを連結して冷媒を循環させる蒸気側冷
媒配管７と凝縮液側冷媒配管１１と、凝縮液側冷媒配管
１１に設置された気液分離器９（或いは液溜）とから構
成された循環回路である。この回路内には水（水溶液を
含む）や炭化水素等の自然冷媒が冷媒として封入されて
いる。このように、水（水溶液を含む）や炭化水素を冷
媒として使うことによって、環境や人体への悪影響をな
くすことができる。なお、冷媒の蒸発と凝縮による自然
循環を円滑にするため、凝縮液側冷媒配管１１を高温側
蒸発器６の最下端に連結している。
化水素等の自然冷媒を用いた冷凍サイクルから成り、ス
ターリング冷凍機１の高温部２に取り付けられた高温側
蒸発器６と、高温側蒸発器６より高い位置に配置され自
然冷媒を凝縮する高温側凝縮器８と、高温側蒸発器６と
高温側凝縮器８とを連結して冷媒を循環させる蒸気側冷
媒配管７と凝縮液側冷媒配管１１と、凝縮液側冷媒配管
１１に設置された気液分離器９（或いは液溜）とから構
成された循環回路である。この回路内には水（水溶液を
含む）や炭化水素等の自然冷媒が冷媒として封入されて
いる。このように、水（水溶液を含む）や炭化水素を冷
媒として使うことによって、環境や人体への悪影響をな
くすことができる。なお、冷媒の蒸発と凝縮による自然
循環を円滑にするため、凝縮液側冷媒配管１１を高温側
蒸発器６の最下端に連結している。
【００１７】次に、高温側熱搬送サイクル４の動作につ
いて説明する。高温部２に発生した熱は、高温部２の周
囲から高温側蒸発器６に伝達され、この高温側蒸発器６
に溜まっている冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒蒸気
は、蒸気側冷媒配管７を上昇して、より高い位置に設置
された高温側凝縮器８に流入する。そして、そこで環境
雰囲気と熱交換して、冷媒蒸気はほとんど液化される。
いて説明する。高温部２に発生した熱は、高温部２の周
囲から高温側蒸発器６に伝達され、この高温側蒸発器６
に溜まっている冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒蒸気
は、蒸気側冷媒配管７を上昇して、より高い位置に設置
された高温側凝縮器８に流入する。そして、そこで環境
雰囲気と熱交換して、冷媒蒸気はほとんど液化される。
【００１８】その液体（又は、気体を混合した液体）冷
媒は、凝縮液側冷媒配管１１を下降し、その途中で気液
分離器９を通って気体と液体に分離され、液冷媒のみが
高温側蒸発器６に戻され、再び高温部２の熱により蒸発
される。このように、冷媒の蒸発・凝縮における潜熱を
利用することによって、顕熱による熱交換より数10倍も
大きい熱伝達量が得られるため、熱交換効率が大幅に高
められる。さらに、上記のように、本発明では、高温側
凝縮器８と高温側蒸発器６との上下配置における高度差
と、気体と液体の比重差とによる圧力差によって、冷媒
を循環させる駆動力が得られる。従って、ポンプなどの
外部動力なしで冷媒を循環させることができるため、省
エネが可能となる。
媒は、凝縮液側冷媒配管１１を下降し、その途中で気液
分離器９を通って気体と液体に分離され、液冷媒のみが
高温側蒸発器６に戻され、再び高温部２の熱により蒸発
される。このように、冷媒の蒸発・凝縮における潜熱を
利用することによって、顕熱による熱交換より数10倍も
大きい熱伝達量が得られるため、熱交換効率が大幅に高
められる。さらに、上記のように、本発明では、高温側
凝縮器８と高温側蒸発器６との上下配置における高度差
と、気体と液体の比重差とによる圧力差によって、冷媒
を循環させる駆動力が得られる。従って、ポンプなどの
外部動力なしで冷媒を循環させることができるため、省
エネが可能となる。
【００１９】ところで、気温が氷点下になることがある
寒冷地などにおいて、水冷媒を使用する場合、凍結によ
る配管の破裂等の問題が考えられる。そこで、水冷媒に
エタノールやエチレングリコールを混入させることによ
って、凝固点を降下させて凍結問題を解決できる。この
場合、これらの添加物質による水冷媒の性能低下や、或
いは添加物質の濃度による可燃性などの危険性を避ける
ため、エタノール或いはエチレングリコールの添加率を
20wt％以下にすることが望ましい。
寒冷地などにおいて、水冷媒を使用する場合、凍結によ
る配管の破裂等の問題が考えられる。そこで、水冷媒に
エタノールやエチレングリコールを混入させることによ
って、凝固点を降下させて凍結問題を解決できる。この
場合、これらの添加物質による水冷媒の性能低下や、或
いは添加物質の濃度による可燃性などの危険性を避ける
ため、エタノール或いはエチレングリコールの添加率を
20wt％以下にすることが望ましい。
【００２０】また、高温側蒸発器６で冷媒に熱が伝達さ
れる時、高温側蒸発器６の内部で不安定な沸騰が起こる
ため、冷媒を循環する駆動力となる圧力差のバランスが
乱される傾向がある。この乱れによって、高温部２で生
成した冷媒蒸気が急速に蒸気側配管７を上昇して上部の
高温側凝縮器８へ流入したり、下部の液側配管１１に逆
流したりするような脈動状の流れが生じることがある。
この脈動的な流れ状態により、高温部２の温度も波打つ
ように変化する状態になってしまうため、スターリング
冷凍機１の故障や寿命の低減を招く原因となる。
れる時、高温側蒸発器６の内部で不安定な沸騰が起こる
ため、冷媒を循環する駆動力となる圧力差のバランスが
乱される傾向がある。この乱れによって、高温部２で生
成した冷媒蒸気が急速に蒸気側配管７を上昇して上部の
高温側凝縮器８へ流入したり、下部の液側配管１１に逆
流したりするような脈動状の流れが生じることがある。
この脈動的な流れ状態により、高温部２の温度も波打つ
ように変化する状態になってしまうため、スターリング
冷凍機１の故障や寿命の低減を招く原因となる。
【００２１】そこで、全部または一部の液側配管１１
に、蒸気側配管７より内径の小さな細管を使用してい
る。これによって、液側配管１１を通る冷媒の流動抵抗
が増すため、蒸気冷媒は自然に抵抗の小さな蒸気側配管
７へ流れていくことになる。これにより、冷媒の逆流に
よる不安定な冷媒循環を抑えることができる。
に、蒸気側配管７より内径の小さな細管を使用してい
る。これによって、液側配管１１を通る冷媒の流動抵抗
が増すため、蒸気冷媒は自然に抵抗の小さな蒸気側配管
７へ流れていくことになる。これにより、冷媒の逆流に
よる不安定な冷媒循環を抑えることができる。
【００２２】あるいは、液側配管１１の気液分離器９の
下方に圧力調整弁１０を設置することによって、冷媒蒸
気の逆流が生じないように、液側配管１１を流れる冷媒
の流動抵抗をコントロールすることができる。これによ
り、冷媒の逆流による不安定な冷媒循環を抑えることが
できる。
下方に圧力調整弁１０を設置することによって、冷媒蒸
気の逆流が生じないように、液側配管１１を流れる冷媒
の流動抵抗をコントロールすることができる。これによ
り、冷媒の逆流による不安定な冷媒循環を抑えることが
できる。
【００２３】あるいは、これらを組み合わせて、図１に
示すように、液側配管１１に細管を使用するとともに、
その途中に圧力調整弁１０を設置することにより、より
効果的に冷媒の逆流による不安定な冷媒循環を抑えるこ
とができる。
示すように、液側配管１１に細管を使用するとともに、
その途中に圧力調整弁１０を設置することにより、より
効果的に冷媒の逆流による不安定な冷媒循環を抑えるこ
とができる。
【００２４】ここで、高温部２の周囲に接触させる高温
側蒸発器６の一形態として、環状（ドーナツ状）蒸発器
１６の正面図を図２に示す。図３は、図２のX-X線断面
図である。この環状蒸発器１６は、ベース１７及び壁面
１８により構成された密閉状態の空洞１９と、ベース１
７に取り付けられたフィン２０からなる。環状蒸発器１
６の上下に、それぞれ蒸気側配管７と液側配管１１とが
接続されている。
側蒸発器６の一形態として、環状（ドーナツ状）蒸発器
１６の正面図を図２に示す。図３は、図２のX-X線断面
図である。この環状蒸発器１６は、ベース１７及び壁面
１８により構成された密閉状態の空洞１９と、ベース１
７に取り付けられたフィン２０からなる。環状蒸発器１
６の上下に、それぞれ蒸気側配管７と液側配管１１とが
接続されている。
【００２５】スターリング冷凍機１の高温部２に生ずる
熱は、環状蒸発器１６のベース１７を介して、フィン２
０及び壁面１８に伝達して、空洞１９に溜まっている冷
媒液を蒸発させる。蒸発された冷媒蒸気が蒸気側配管７
に接続された高温側凝縮器８に供給され、高温側凝縮器
８からの凝縮液が液側配管１１を介して、環状蒸発器１
６に帰還する。このように、環状蒸発器１６を用いるこ
とによって、伝熱面積が拡大され、高温部２に生ずる熱
を効率良く冷媒に伝達することができる。
熱は、環状蒸発器１６のベース１７を介して、フィン２
０及び壁面１８に伝達して、空洞１９に溜まっている冷
媒液を蒸発させる。蒸発された冷媒蒸気が蒸気側配管７
に接続された高温側凝縮器８に供給され、高温側凝縮器
８からの凝縮液が液側配管１１を介して、環状蒸発器１
６に帰還する。このように、環状蒸発器１６を用いるこ
とによって、伝熱面積が拡大され、高温部２に生ずる熱
を効率良く冷媒に伝達することができる。
【００２６】あるいは、スターリング冷凍機１に高温側
蒸発器６を簡単に取り付けられるようにするため、図４
〜図６に示すように、半分に分割可能な環状蒸発器２４
を採用してもよい。この環状蒸発器２４は、一対の線対
称な半円環状蒸発器２４Ａ,２４Ｂにより構成されてお
り、ぞれぞれ、ベース２５と、壁面２６と、ベース２５
及び壁面２６により構成された密閉状態の空洞２８と、
ベース２５に取り付けられたフィン２７からなる。そし
て、半円環状蒸発器２４Ａ,２４Ｂの上下に、それぞれ
蒸気側配管７と液側配管１１とが接続されている。
蒸発器６を簡単に取り付けられるようにするため、図４
〜図６に示すように、半分に分割可能な環状蒸発器２４
を採用してもよい。この環状蒸発器２４は、一対の線対
称な半円環状蒸発器２４Ａ,２４Ｂにより構成されてお
り、ぞれぞれ、ベース２５と、壁面２６と、ベース２５
及び壁面２６により構成された密閉状態の空洞２８と、
ベース２５に取り付けられたフィン２７からなる。そし
て、半円環状蒸発器２４Ａ,２４Ｂの上下に、それぞれ
蒸気側配管７と液側配管１１とが接続されている。
【００２７】これらの半円環状蒸発器２４Ａ,２４Ｂは
次のようにして簡単に高温部２の周囲に取り付けること
ができる。すなわち、一対の半円環状蒸発器２４Ａ，２
４Ｂを高温部２の周囲に密着させるように環状に合わせ
る。そして、一つ或いは複数のベルトやバンド３１を用
いて周囲から締付ける。これにより、ネジ締めやかしめ
不要で、環状蒸発器２４を高温部２に簡単に密着・固定
できる。なお、高温部２の全周で環状蒸発器２４との接
触状態を均一にするため、伝熱グリスを使用して両者を
密着させることが望ましい。
次のようにして簡単に高温部２の周囲に取り付けること
ができる。すなわち、一対の半円環状蒸発器２４Ａ，２
４Ｂを高温部２の周囲に密着させるように環状に合わせ
る。そして、一つ或いは複数のベルトやバンド３１を用
いて周囲から締付ける。これにより、ネジ締めやかしめ
不要で、環状蒸発器２４を高温部２に簡単に密着・固定
できる。なお、高温部２の全周で環状蒸発器２４との接
触状態を均一にするため、伝熱グリスを使用して両者を
密着させることが望ましい。
【００２８】また、上記の環状蒸発器１６,２４のフィ
ン２０（図３参照）やフィン２７（図６参照）の表面に
細かい溝や裂痕などが形成されるように、サンドブラス
ト加工などの加工法によって、粗化加工を施してもよ
い。これによって、フィン２０，２７の表面の熱伝達性
が向上するとともに、フィン２０,２７の表面に生成し
た気泡が脱離しやすくなるため、局所の過熱現象による
突沸が抑えられ、均一かつ効率的に熱を伝達することが
できるようになる。
ン２０（図３参照）やフィン２７（図６参照）の表面に
細かい溝や裂痕などが形成されるように、サンドブラス
ト加工などの加工法によって、粗化加工を施してもよ
い。これによって、フィン２０，２７の表面の熱伝達性
が向上するとともに、フィン２０,２７の表面に生成し
た気泡が脱離しやすくなるため、局所の過熱現象による
突沸が抑えられ、均一かつ効率的に熱を伝達することが
できるようになる。
【００２９】ここで、スターリング冷凍機１の駆動によ
り、高温部２の温度が過剰に上昇すると、放熱が不十分
となりスターリング冷凍機１のCOPが低下し、あるいは
耐熱性の低い部品の寿命が短くなりスターリング冷凍機
１の性能が劣化しやすくなる。したがって、高温部２の
温度はできるだけ低く保つのが望ましい。しかし、水
（或いは水溶液）を冷媒として使用する場合、温度が低
くなると、冷媒液の粘度が著しく増大し、冷媒の循環に
おける流動抵抗が大きくなる。さらに、冷媒蒸気の蒸気
圧も低下して気流の勢いが弱まってしまう。このため、
冷媒の循環量が不足し、場合によっては、冷媒が循環し
なくなるという課題が生じてしまう。
り、高温部２の温度が過剰に上昇すると、放熱が不十分
となりスターリング冷凍機１のCOPが低下し、あるいは
耐熱性の低い部品の寿命が短くなりスターリング冷凍機
１の性能が劣化しやすくなる。したがって、高温部２の
温度はできるだけ低く保つのが望ましい。しかし、水
（或いは水溶液）を冷媒として使用する場合、温度が低
くなると、冷媒液の粘度が著しく増大し、冷媒の循環に
おける流動抵抗が大きくなる。さらに、冷媒蒸気の蒸気
圧も低下して気流の勢いが弱まってしまう。このため、
冷媒の循環量が不足し、場合によっては、冷媒が循環し
なくなるという課題が生じてしまう。
【００３０】そこで、図７及び図８に示されている構造
を採用することによって、この課題を解決できる。ま
ず、図７に示しているのは、環状蒸発器１６と、２パス
に構成された凝縮器３２と、環状蒸発器１６と凝縮器３
２との間に介在された蒸気側配管３３、３４及び液側配
管３５,３６とからなる放熱システムである。
を採用することによって、この課題を解決できる。ま
ず、図７に示しているのは、環状蒸発器１６と、２パス
に構成された凝縮器３２と、環状蒸発器１６と凝縮器３
２との間に介在された蒸気側配管３３、３４及び液側配
管３５,３６とからなる放熱システムである。
【００３１】環状蒸発器１６に溜まった冷媒は、スター
リング冷凍機１の高温部２に生ずる熱を奪って蒸発さ
れ、環状蒸発器１６上部に設置された蒸気側配管３３と
２パスに分かれた蒸気側配管３４とを通過した後、凝縮
器３２に流れ込んで、環境雰囲気と熱交換を行って凝縮
される。そして、凝縮した冷媒液は、２パスの液側配管
３５を通過し、さらに液側配管３６を通って、環状蒸発
器１６に戻される。
リング冷凍機１の高温部２に生ずる熱を奪って蒸発さ
れ、環状蒸発器１６上部に設置された蒸気側配管３３と
２パスに分かれた蒸気側配管３４とを通過した後、凝縮
器３２に流れ込んで、環境雰囲気と熱交換を行って凝縮
される。そして、凝縮した冷媒液は、２パスの液側配管
３５を通過し、さらに液側配管３６を通って、環状蒸発
器１６に戻される。
【００３２】このように、冷媒の配管を凝縮器３２の前
後で２パスにしたことにより、配管を流れる冷媒の流動
抵抗が４分の１程度まで小さくなる。したがって、冷媒
蒸気の蒸気圧が低くなり、冷媒液の粘性が増しても、冷
媒の循環量が不足したり、冷媒が循環しなくなるという
問題が生じない。なお、安定して冷媒蒸気を凝縮器３２
に導くため、環状蒸発器１６に接続している冷媒配管３
３は、その先で分岐した冷媒配管３４より太い配管を採
用することが望ましい。
後で２パスにしたことにより、配管を流れる冷媒の流動
抵抗が４分の１程度まで小さくなる。したがって、冷媒
蒸気の蒸気圧が低くなり、冷媒液の粘性が増しても、冷
媒の循環量が不足したり、冷媒が循環しなくなるという
問題が生じない。なお、安定して冷媒蒸気を凝縮器３２
に導くため、環状蒸発器１６に接続している冷媒配管３
３は、その先で分岐した冷媒配管３４より太い配管を採
用することが望ましい。
【００３３】また、一対の半円環状蒸発器２４Ａ、２４
Ｂと、一対の凝縮器３８Ａ、３８Ｂと、それぞれの配管
３９Ａ、３９Ｂ、４０Ａ、４０Ｂとからなる放熱システ
ムを図８に示す。ここで、第１放熱システム４１Ａと第
２放熱システム４１Ｂとは同様な構成であり、その動作
や性質も同じである。
Ｂと、一対の凝縮器３８Ａ、３８Ｂと、それぞれの配管
３９Ａ、３９Ｂ、４０Ａ、４０Ｂとからなる放熱システ
ムを図８に示す。ここで、第１放熱システム４１Ａと第
２放熱システム４１Ｂとは同様な構成であり、その動作
や性質も同じである。
【００３４】ここで、第１放熱システム４１Ａを代表に
して、放熱の動作を説明する。半円環状蒸発器２４Ａに
溜まっている冷媒は、スターリング冷凍機１の高温部２
で生ずる熱により蒸発され、半円環状蒸発器２４Ａの上
部に設けている蒸気側配管３９Ａを上昇して凝縮器３８
Ａに流入し、ここで環境雰囲気と熱交換を行って凝縮さ
れる。そして、凝縮された冷媒液は、凝縮器３８Ａに接
続された液側配管４０Ａを通って、半円環状蒸発器３４
Ａに戻される。
して、放熱の動作を説明する。半円環状蒸発器２４Ａに
溜まっている冷媒は、スターリング冷凍機１の高温部２
で生ずる熱により蒸発され、半円環状蒸発器２４Ａの上
部に設けている蒸気側配管３９Ａを上昇して凝縮器３８
Ａに流入し、ここで環境雰囲気と熱交換を行って凝縮さ
れる。そして、凝縮された冷媒液は、凝縮器３８Ａに接
続された液側配管４０Ａを通って、半円環状蒸発器３４
Ａに戻される。
【００３５】このように、放熱システムは２つの独立な
第１，第２放熱システム４１Ａ、４１Ｂによって構成さ
れているので、一つの放熱システムからの放熱量は半分
となる。したがって、冷媒配管３９Ａ或いは３９Ｂに通
過する冷媒流量も半減される。そのため、流動抵抗も４
分の１程度まで小さくなり、冷媒循環量が不足したり、
冷媒が循環しないという問題を解決できる。
第１，第２放熱システム４１Ａ、４１Ｂによって構成さ
れているので、一つの放熱システムからの放熱量は半分
となる。したがって、冷媒配管３９Ａ或いは３９Ｂに通
過する冷媒流量も半減される。そのため、流動抵抗も４
分の１程度まで小さくなり、冷媒循環量が不足したり、
冷媒が循環しないという問題を解決できる。
【００３６】また、放熱システム４１Ａと放熱システム
４１Ｂがお互いに独立な構造となっているため、それぞ
れ異なる場所に配置することが可能である。これによ
り、冷却装置に組み込むレイアウトの自由度が高まる。
４１Ｂがお互いに独立な構造となっているため、それぞ
れ異なる場所に配置することが可能である。これによ
り、冷却装置に組み込むレイアウトの自由度が高まる。
【００３７】さらに、図９に示すように、凝縮器３８
Ａ、３８Ｂにそれぞれ対向したファン５２Ａ、５２Ｂを
設けることにより、放熱システム４１Ａと放熱システム
４１Ｂとそれぞれ異なる動作をさせることも可能であ
る。
Ａ、３８Ｂにそれぞれ対向したファン５２Ａ、５２Ｂを
設けることにより、放熱システム４１Ａと放熱システム
４１Ｂとそれぞれ異なる動作をさせることも可能であ
る。
【００３８】例えば、出荷後の初期運転（プルダウン運
転）などの出力の大きい運転を行うとき、放熱システム
４１Ａと４１Ｂを同時に稼動させる。すなわち、両方の
ファン５２Ａとファン５２Ｂを同時に駆動して凝縮器３
８Ａと凝縮器３８Ｂに送風すると、両方の凝縮器３８
Ａ，３８Ｂの熱交換量が増大するため、第１、第２放熱
システム４１Ａ，４１Ｂの両方が作動してそれぞれ冷媒
を循環させることができる。
転）などの出力の大きい運転を行うとき、放熱システム
４１Ａと４１Ｂを同時に稼動させる。すなわち、両方の
ファン５２Ａとファン５２Ｂを同時に駆動して凝縮器３
８Ａと凝縮器３８Ｂに送風すると、両方の凝縮器３８
Ａ，３８Ｂの熱交換量が増大するため、第１、第２放熱
システム４１Ａ，４１Ｂの両方が作動してそれぞれ冷媒
を循環させることができる。
【００３９】あるいは、逆に出力の少ない定常運転を行
うときは、放熱システム４１Ａと４１Ｂのうち、一つだ
け稼動させるような動作態様が可能となる。すなわち、
片方のファン５２Ａのみを駆動して凝縮器３８Ａに送風
すると、片方の凝縮器３８Ａの熱交換量が増大するた
め、第１放熱システム４１Ａのみが作動して冷媒を循環
させることができる。これにより、放熱システムの部品
寿命の延長や省エネなどのメリットが得られる。
うときは、放熱システム４１Ａと４１Ｂのうち、一つだ
け稼動させるような動作態様が可能となる。すなわち、
片方のファン５２Ａのみを駆動して凝縮器３８Ａに送風
すると、片方の凝縮器３８Ａの熱交換量が増大するた
め、第１放熱システム４１Ａのみが作動して冷媒を循環
させることができる。これにより、放熱システムの部品
寿命の延長や省エネなどのメリットが得られる。
【００４０】図１０に、本発明のスターリング冷凍機１
を使用した冷却庫５０の一例を示す。冷却庫５０の背面
の上部にスターリング冷凍機１を、冷却庫５０の背面の
下部に低温側蒸発器１５を、冷却庫５０の上部に高温側
凝縮器４１をそれぞれ配置している。そして、低温側蒸
発器１５は、冷却庫５０の庫内の冷気ダクト４２に内設
され、高温側凝縮器４１は冷却庫５０の上部に設けたダ
クト４３に内設される。
を使用した冷却庫５０の一例を示す。冷却庫５０の背面
の上部にスターリング冷凍機１を、冷却庫５０の背面の
下部に低温側蒸発器１５を、冷却庫５０の上部に高温側
凝縮器４１をそれぞれ配置している。そして、低温側蒸
発器１５は、冷却庫５０の庫内の冷気ダクト４２に内設
され、高温側凝縮器４１は冷却庫５０の上部に設けたダ
クト４３に内設される。
【００４１】スターリング冷凍機１が動作すると、上述
のように高温部２（図１参照）で発生した温熱が高温側
凝縮器４１を通じて空気と熱交換される。このとき、送
風ファン４４によりダクト４３内の暖かい空気が冷却庫
５０の庫外へ排出されるとともに、冷却庫５０の庫外の
空気が取り込まれ、熱交換が促進される。
のように高温部２（図１参照）で発生した温熱が高温側
凝縮器４１を通じて空気と熱交換される。このとき、送
風ファン４４によりダクト４３内の暖かい空気が冷却庫
５０の庫外へ排出されるとともに、冷却庫５０の庫外の
空気が取り込まれ、熱交換が促進される。
【００４２】一方、低温部３（図１参照）で発生した冷
熱は、上述のように低温側蒸発器１５を通じて冷気ダク
ト４２内の気流と熱交換される。このとき、冷凍空間側
ファン４５と冷蔵空間側ファン４６により、低温側蒸発
器１５で冷やされた冷気がそれぞれ冷凍空間４７および
冷蔵空間４８に送風される。各冷却空間からの暖かくな
った気流は冷機ダクト４２を通じて再び低温側蒸発器１
５に送られ、繰り返し冷却される。
熱は、上述のように低温側蒸発器１５を通じて冷気ダク
ト４２内の気流と熱交換される。このとき、冷凍空間側
ファン４５と冷蔵空間側ファン４６により、低温側蒸発
器１５で冷やされた冷気がそれぞれ冷凍空間４７および
冷蔵空間４８に送風される。各冷却空間からの暖かくな
った気流は冷機ダクト４２を通じて再び低温側蒸発器１
５に送られ、繰り返し冷却される。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のスターリン
グ機関用放熱システムは、スターリング機関の高温部の
放熱を自然冷媒の蒸発・凝縮を使用して行うシステムで
あり、人工冷媒を一切使用しないので、環境や人体への
悪影響を与えないとともに、凝縮器を蒸発器より上方に
配置して、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を蒸発器から蒸気
側配管を通って凝縮器へ上昇させるとともに、凝縮器で
凝縮した冷媒液を液側配管を通って蒸発器へ自然循環さ
せることを可能にしているので、冷媒を循環させる外部
の駆動力が不要となり、省エネ効果も大きい。
グ機関用放熱システムは、スターリング機関の高温部の
放熱を自然冷媒の蒸発・凝縮を使用して行うシステムで
あり、人工冷媒を一切使用しないので、環境や人体への
悪影響を与えないとともに、凝縮器を蒸発器より上方に
配置して、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を蒸発器から蒸気
側配管を通って凝縮器へ上昇させるとともに、凝縮器で
凝縮した冷媒液を液側配管を通って蒸発器へ自然循環さ
せることを可能にしているので、冷媒を循環させる外部
の駆動力が不要となり、省エネ効果も大きい。
【００４４】そして、この放熱システムを構成する蒸発
器として、スターリング機関の高温部の周囲に接触する
環状蒸発器や半円環状蒸発器を採用することによって、
熱伝導性を高めているので、熱交換効率は一層良くな
る。さらに、これら蒸発器のフィン表面を粗化処理する
ことによって、冷媒への熱伝達が促進され、フィン表面
における局所過熱も抑えることができる。
器として、スターリング機関の高温部の周囲に接触する
環状蒸発器や半円環状蒸発器を採用することによって、
熱伝導性を高めているので、熱交換効率は一層良くな
る。さらに、これら蒸発器のフィン表面を粗化処理する
ことによって、冷媒への熱伝達が促進され、フィン表面
における局所過熱も抑えることができる。
【００４５】また、環状蒸発器に接続される配管を凝縮
器の前後で２パスに分岐させた構造や、一対の半円環状
蒸発器のそれぞれに配管を介して凝縮器を接続するツイ
ン放熱システム構造を用いることによって、冷媒の流動
抵抗が軽減されるため、冷媒循環量不足などの問題を解
決できる。特に、ツイン放熱システムでは、一対の凝縮
器に対向してそれぞれファンを設け、個別にファンを駆
動することにより、スターリング機関の出力に応じて各
放熱システムを独立して動作させることが可能となる。
器の前後で２パスに分岐させた構造や、一対の半円環状
蒸発器のそれぞれに配管を介して凝縮器を接続するツイ
ン放熱システム構造を用いることによって、冷媒の流動
抵抗が軽減されるため、冷媒循環量不足などの問題を解
決できる。特に、ツイン放熱システムでは、一対の凝縮
器に対向してそれぞれファンを設け、個別にファンを駆
動することにより、スターリング機関の出力に応じて各
放熱システムを独立して動作させることが可能となる。
【図１】 本発明によるスターリング冷凍機の熱搬送シ
ステム図である。
ステム図である。
【図２】 その熱搬送システムに使用される環状蒸発器
の一例の正面図である。
の一例の正面図である。
【図３】 図２のX-X線断面図である。
【図４】 その熱搬送システムに使用される環状蒸発器
の他の例の正面図である。
の他の例の正面図である。
【図５】 その環状蒸発器の側面図である。
【図６】 図４のY-Y線断面図である。
【図７】 ２パス放熱システム図である。
【図８】 ２サイクル放熱システム図である。
【図９】 ２サイクル放熱システム図の変形例である。
【図１０】 本発明のスターリング冷却庫の側面断面図
である。
である。
１ スターリング冷凍機
２ 低温部
３ 高温部
４ 高温側熱搬送サイクル
５ 低温側冷熱搬送サイクル
６ 高温側蒸発器
７ 蒸気側冷媒配管
８ 高温側凝縮器
９ 気液分離器
１１ 凝縮液側冷媒配管
１２ 低温側凝縮器
１３ 凝縮液側冷媒配管
１４ 蒸気側冷媒配管
１５ 低温側蒸発器
１６,２４ 環状蒸発器
２０，２７ フィン
３７Ａ，３７Ｂ 半円環状蒸発器
４２ 冷気ダクト
４３ ダクト
５２Ａ，５２Ｂ ファン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 張 恒良
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Ｆターム(参考） 3L045 AA04 BA01 CA02 DA02 EA01
JA04
Claims (12)
- 【請求項１】 スターリング機関の作動媒体の圧縮過程
で発生する熱を放熱するスターリング機関用放熱システ
ムにおいて、 前記放熱システムは水や炭化水素等の自然冷媒を用いた
冷凍サイクルから成り、 前記スターリング機関の高温部に取り付けられた蒸発器
と、 前記蒸発器より高い位置に配置され前記自然冷媒を凝縮
する凝縮器と、 前記蒸発器と前記凝縮器とを連結して冷媒を循環させる
蒸気側配管と液側配管とを備え、 前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を前記蒸発器から蒸気側
配管を通って前記凝縮器へ上昇させるとともに、前記凝
縮器で凝縮した冷媒液を液側配管を通って前記蒸発器へ
循環させるようにしたことを特徴とするスターリング機
関用放熱システム。 - 【請求項２】 前記液側配管の少なくとも一部を前記蒸
気側配管よりも細くしたことを特徴とする請求項１に記
載のスターリング機関用放熱システム。 - 【請求項３】 前記蒸発器は、前記高温部の周囲に接触
して取り付けられた環状の容器であり、その容器の内部
にフィンが設けられていることを特徴とする請求項１又
は２に記載のスターリング機関用放熱システム。 - 【請求項４】 前記蒸発器は、前記高温部の周囲に接触
して取り付けられた一対の半円環状の容器であり、それ
らの容器の内部にフィンが設けられていることを特徴と
する請求項１又は２に記載のスターリング機関用放熱シ
ステム。 - 【請求項５】 前記一対の半円環状の容器に、それぞれ
液側配管と蒸気側配管を介在して別々の凝縮器を接続す
ることにより、一対の独立な放熱システムを構成するこ
と特徴とする請求項４に記載のスターリング機関用放熱
システム。 - 【請求項６】 前記凝縮器のそれぞれに対向して個別に
駆動するファンを設けたことを特徴とする請求項５に記
載のスターリング機関用放熱システム。 - 【請求項７】 前記フィンの表面に溝や裂痕を形成して
粗化加工したことを特徴とする請求項３〜６のいずれか
に記載のスターリング機関用放熱システム。 - 【請求項８】 前記蒸気側配管と前記液側配管を前記凝
縮器の前後で複数パスに分岐させたことを特徴とする請
求項１〜７のいずれかに記載のスターリング機関用放熱
システム。 - 【請求項９】 さらに、前記液側配管に圧力調整弁を設
けることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の
スターリング機関用放熱システム。 - 【請求項１０】 前記冷媒に、エタノール水溶液又はエ
チレングリコール水溶液を使用することを特徴とする請
求項１〜９のいずれかに記載のスターリング機関用放熱
システム。 - 【請求項１１】 水溶液中のエタノール又はエチレング
リコールの濃度がそれぞれ20wt％以下であることを特徴
とする請求項１０に記載のスターリング機関用放熱シス
テム。 - 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載のス
ターリング機関用放熱システムを備えたことを特徴とす
る冷却庫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108267A JP3910096B2 (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002108267A JP3910096B2 (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003302117A true JP2003302117A (ja) | 2003-10-24 |
| JP2003302117A5 JP2003302117A5 (ja) | 2005-08-25 |
| JP3910096B2 JP3910096B2 (ja) | 2007-04-25 |
Family
ID=29392090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002108267A Expired - Fee Related JP3910096B2 (ja) | 2002-04-10 | 2002-04-10 | スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3910096B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050105A1 (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-02 | Arcelik Anonim Sirketi | A cooling device |
| WO2007049614A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Fuji Electric Retail Systems Co., Ltd. | 熱交換器及びその製造方法 |
| JP2008064340A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | ショーケース |
| WO2008094058A2 (en) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Arpad Torok | Progressive thermodynamic system |
| JP2011240408A (ja) * | 2005-10-28 | 2011-12-01 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 熱交換器の製造方法 |
| JP4930376B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2012-05-16 | 富士電機リテイルシステムズ株式会社 | 熱交換器 |
| CN110701935A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 山东兆瓦热能科技有限公司 | 一种低热阻斯特林制冷机导冷组件 |
| CN116379632A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 合肥航谱时代科技有限公司 | 一种斯特林制冷机 |
-
2002
- 2002-04-10 JP JP2002108267A patent/JP3910096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050105A1 (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-02 | Arcelik Anonim Sirketi | A cooling device |
| JP2007512497A (ja) * | 2003-11-20 | 2007-05-17 | アルチュリク・アノニム・シルケチ | 冷却装置 |
| WO2007049614A1 (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Fuji Electric Retail Systems Co., Ltd. | 熱交換器及びその製造方法 |
| JP2011240408A (ja) * | 2005-10-28 | 2011-12-01 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 熱交換器の製造方法 |
| JP4930376B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2012-05-16 | 富士電機リテイルシステムズ株式会社 | 熱交換器 |
| JP2008064340A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | ショーケース |
| WO2008094058A2 (en) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Arpad Torok | Progressive thermodynamic system |
| WO2008094058A3 (en) * | 2007-01-24 | 2008-12-11 | Arpad Torok | Progressive thermodynamic system |
| CN110701935A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 山东兆瓦热能科技有限公司 | 一种低热阻斯特林制冷机导冷组件 |
| CN116379632A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 合肥航谱时代科技有限公司 | 一种斯特林制冷机 |
| CN116379632B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-28 | 合肥航谱时代科技有限公司 | 一种斯特林制冷机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3910096B2 (ja) | 2007-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8408022B2 (en) | Hybrid cascade vapor compression refrigeration system | |
| WO2016058365A1 (zh) | 空调机组及运行方法 | |
| JP3235997U (ja) | 移動可能な空気調和装置及びその冷房方法 | |
| WO2005008160A1 (ja) | ループ型サーモサイフォン、放熱システム、熱交換システムおよびスターリング冷却庫 | |
| JP2003322457A (ja) | 冷蔵庫の結露防止装置 | |
| US7386984B2 (en) | Refrigerator | |
| JP3910096B2 (ja) | スターリング機関用放熱システムおよびそれを備えた冷却庫 | |
| JP3826998B2 (ja) | スターリング冷凍システム及びスターリング冷蔵庫 | |
| TW514716B (en) | Stirling cooling apparatus, cooler, and refrigerator | |
| JP2006327350A (ja) | 車両用空調装置 | |
| JP2001227840A (ja) | ハイブリッド型ヒートポンプ装置 | |
| US20050016184A1 (en) | Stirling cooling device, cooling chamber, and refrigerator | |
| JP3751613B2 (ja) | 熱交換システムおよびスターリング冷却庫 | |
| JP3333500B2 (ja) | 熱交換装置の凝縮機構造 | |
| JP2006084135A (ja) | 放熱システムおよびスターリング冷却庫 | |
| JP2003302117A5 (ja) | ||
| JP2007078275A (ja) | スターリング冷凍機用の熱交換器 | |
| JP2010249444A (ja) | 冷凍冷蔵庫 | |
| JPH0996468A (ja) | 冷却装置 | |
| KR200336482Y1 (ko) | 냉동장치의 액열기 | |
| CN213690433U (zh) | 一种电脑cpu冷却装置 | |
| KR100228411B1 (ko) | 열교환장치의 응축기 구조 | |
| KR200147876Y1 (ko) | 열교환장치의 응축기 구조 | |
| JP4341492B2 (ja) | 冷媒冷却回路 | |
| JP2002221384A (ja) | 冷蔵庫 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050218 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060808 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20061113 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070123 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070123 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |