JP2004020056A - Cooling chamber - Google Patents

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Isamu Chin
陳　　偉
Tsuneyoshi Cho
張　　恒良
Tetsuya Yoneda
米田　哲也
Masaaki Masuda
増田　雅昭
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    • 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
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/003—General constructional features for cooling refrigerating machinery

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Removal Of Water From Condensation And Defrosting (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently exhibit the refrigerating capacity of a cooling chamber by improving the heat radiation efficiency of a Stirling refrigerating engine in the cooling chamber provided with the engine. <P>SOLUTION: A heat exchanger 42 for cooling the inside of the cooling chamber is connected with a low temperature side heat exchanger 41 attached to the low temperature part of the engine 30 and a low temperature side refrigerant circulating circuit 40 is formed. A first high temperature side heat exchanger 51 and a second high temperature side heat exchanger 61 are attached to the high temperature part of the engine 30. A heat dissipation heat exchanger 52 is connected to the first high temperature side heat exchanger 51 and a first high temperature side refrigerant circulating circuit 50 is formed. A heat exchange part 62 for the evaporating promotion of a drain and a heat exchange part 63 for the dew formation prevention of a cooling chamber wall are connected to the second high temperature side heat exchanger 61 and a second high temperature side refrigerant circulating circuit 60 is formed. The first high temperature side refrigerant circulating circuit 50 circulates the refrigerant in the natural circulating operation. A circulating pump 64 which forcibly circulates the refrigerant is arranged on the second high temperature side refrigerant circulating circuit 60. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスターリングエンジンにより庫内の冷却を行う冷却庫に関する。「冷却庫」とは食品その他の物品の保存のために「庫内」と呼称される密閉空間の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」といった商品としての名称を問わない。
【０００２】
【従来の技術】
冷却庫の冷凍サイクルには特定フロン（ＣＦＣ：ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）や代替フロン（ＨＣＦＣ：ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）が冷媒として使用されている。これらの冷媒は大気中に放出されると程度の差こそあれオゾン層の破壊につながるので、その生産及び使用は国際的な規制の対象となっている。
【０００３】
そこで、冷媒としてオゾン破壊物質を使用しないスターリング冷凍エンジンが脚光を浴びている。スターリング冷凍エンジンではヘリウム等の不活性ガスを作動媒体として使用し、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・膨張を繰り返し、低温部（コールドセクション）と高温部（ウォームセクション）を形成する。そして低温部で庫内から吸熱を行い、高温部で周囲環境に放熱を行うものである。スターリング冷凍エンジンを用いた冷却庫は、特開平３−３６４６８号公報にその例に見ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スターリング冷凍エンジンは構成がコンパクトであり、低温部、高温部ともに冷凍能力に比較して表面積が小さい。そのため、吸熱と放熱をいかに効率良く行うかが冷却庫の性能に大きな影響を及ぼす。特開平３−３６４６８号公報記載の冷却庫では、放熱ファンが気流を形成する放熱路にスターリング冷凍エンジンの高温側熱交換器を置き、強制空冷で高温側熱交換器から熱を逃がすようにしている。
【０００５】
上記のような強制空冷方式では、伝熱面積の小さい高温部から十分な熱を奪うためには多数のフィンを高密度に配置したラジエータを高温部に取り付ける必要がある。また大量の冷却空気をラジエータに吹き付ける必要がある。このような構造には、放熱フィンの間にゴミが詰まる、あるいは送風ファンが大量の電力を消費するといった問題が伴う。
【０００６】
加えて、空冷方式はそもそも熱抵抗が大きく、熱を奪いにくい。そのため高温部と周囲環境との温度差がなかなか縮まらず、スターリング冷凍エンジンのＣＯＰが向上しないという問題がある。
【０００７】
また冷却庫では、扉に設けたガスケット、あるいはガスケットで囲まれる冷却庫壁に庫内の低温空気が接触する。そのため、ガスケットの外面、あるいはその周囲で庫外に面した冷却庫壁から熱が奪われ、空気中の水分が結露する。結露すると水滴が垂れて床を濡らすほか、鋼板に塗装を施してある冷却庫壁に錆が発生する。そのため、従来の冷却庫ではガスケット近傍の壁内に電熱ヒーターを配置して結露を防止しており、電力消費が多くなるという問題があった。
【０００８】
さらに、冷却庫の庫内冷却用の熱交換器には不可避的に霜がつく。霜がついたままだと冷却能力が低下するので、時々除霜して冷却能力を回復する必要がある。霜が溶けて、あるいはその他の原因で発生したドレンはドレンパンに受けられる。ドレンパンを一々取り外してドレンを捨てるという面倒さをなくすため、ドレンパンに熱を加えてドレンの蒸発を促進するという手法が一般的に採用される。コンプレッサで冷媒を圧縮する従来型の冷却庫では、冷媒圧縮に伴う熱を利用してドレンパンを加熱することができる。ところがスターリング冷凍エンジンを用いる冷却庫は従来のコンプレッサに相当する要素を備えておらず、ドレンパンの加熱に電熱ヒーターを用いる必要があり、これまた電力消費を多くする要因となっていた。
【０００９】
また、庫内冷却用熱交換器を加熱して除霜するのにも従来は電熱ヒーターが用いられており、それだけ電力消費が多くなっていた。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、スターリング冷凍エンジンの放熱効率を高め、スターリング冷凍エンジンの冷凍能力を十分に発揮させられるようにすることにある。また、スターリング冷凍エンジンの高温部の発する熱を冷却庫の機能向上に役立て、同時に電力消費量を低減できるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明冷却庫は次の構成を備える。
【００１２】
（１）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を冷媒に伝え、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用することとした。
【００１３】
この構成によれば、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱に冷媒を利用するため、放熱効率が高まる。また高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用するから冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。さらに、ドレン水、結露懸念部、あるいは庫内冷却用熱交換器から周囲環境より温度の低い冷熱を回収できる。
【００１４】
（２）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を庫外に放熱する第１の高温側冷媒循環回路と、前記高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用する第２の高温側冷媒循環回路とを形成した。
【００１５】
この構成によれば、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱に冷媒を利用するため、放熱効率が高まる。庫外に放熱する第１の高温側冷媒循環回路を設けたことにより、高温部の熱を安定して放熱できる。加えて、高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用する第２の高温側冷媒循環回路を設けたので、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。さらに、ドレン水、結露懸念部、あるいは庫内冷却用熱交換器から周囲環境より温度の低い冷熱を回収できる。
【００１６】
（３）上記のような冷却庫において、前記第１の高温側冷媒循環回路と前記第２の高温側冷媒循環回路とを互いに独立させた。
【００１７】
この構成によれば、第１の高温側冷媒循環回路により放熱を確保しつつ、第２の高温側冷媒循環回路を機動的に活用し、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、あるいは庫内冷却用熱交換器の除霜を必要に応じて実施できる。
【００１８】
（４）上記のような冷却庫において、前記第１の高温側冷媒循環回路では自然循環により冷媒を循環させ、前記第２の高温側冷媒循環回路では強制循環により冷媒を循環させることとした。
【００１９】
この構成によれば、第１の高温側冷媒循環回路では人工的なエネルギーを使用することなく恒常的な放熱を図ることができる。他方第２の高温側冷媒循環回路では、必要時機動的に冷媒を強制循環させて放熱あるいは冷熱回収を図ることができる。
【００２０】
（５）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを並列接続し、この並列接続構造を前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器に直列接続して高温側冷媒循環回路を形成した。
【００２１】
この構成によれば、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱に冷媒を利用するため、放熱効率が高まる。また高温部の熱をドレンの蒸発促進及び冷却庫壁の結露防止に利用するから冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。さらに、ドレン水及び結露懸念部から周囲環境より温度の低い冷熱を回収できる。また、冷媒の流動抵抗も低くできる。
【００２２】
（６）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器と、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを直列接続して高温側冷媒循環回路を形成した。
【００２３】
この構成によれば、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱に冷媒を利用するため、放熱効率が高まる。また高温部の熱をドレンの蒸発促進及び冷却庫壁の結露防止に利用するから冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。さらに、ドレン水及び結露懸念部から周囲環境より温度の低い冷熱を回収できる。また、配管構成を簡単にできる。
【００２４】
（７）上記のような冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの低温部に設けた熱交換器と庫内冷却用熱交換器とを含む低温側冷媒循環回路を形成するとともに、前記庫内冷却用熱交換器に対し除霜用熱交換部を設け、この除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路を形成した。
【００２５】
この構成によれば、除霜用の電熱ヒーターを使わないで霜取りを行うことができる。
【００２６】
（８）上記のような冷却庫において、前記除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路中に蓄熱部を設けた。
【００２７】
この構成によれば、スターリング冷凍エンジンが停止していても蓄熱部に蓄えた熱を利用して霜取りを行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２９】
図１は冷却庫の断面を示している。冷却庫１は食品保存用であり、断熱構造のハウジング１０を備える。ハウジング１０には上下３段の冷却室１１、１２、１３が設けられている。冷却室１１、１２、１３はそれぞれハウジング１０の正面側（図１において左側）に開口部を有し、この開口部を開閉自在な断熱扉１４、１５、１６が閉ざす。断熱扉１４、１５、１６の裏面には冷却室１１、１２、１３の開口部をそれぞれ囲む形のガスケット１７が装着されている。冷却室１１、１２、１３の内部には収納する食品の種類に適合した棚１８を適宜設置する。
【００３０】
ハウジング１０の上面から背面、さらには下面にかけて、スターリング冷凍エンジンを中心的要素とする冷却システム及び放熱システムが設置される。図１（断面図）及び図２（配管構成図）に示すのはその第１実施形態である。
【００３１】
ハウジング１０の上面と背面の角に収納スペース１９が設けられ、ここにスターリング冷凍エンジン３０が設置される。スターリング冷凍エンジン３０の一部は低温部となり、ここに低温側熱交換器４１が取り付けられる。冷却室１３の奥には庫内冷却用熱交換器４２が設置される。低温側熱交換器４１と庫内冷却用熱交換器４２とは冷媒配管で接続され、低温側冷媒循環回路４０を構成する（図２参照）。低温側冷媒循環回路４０にはＣＯ２などの自然冷媒を封入する。低温側熱交換器４１の内部には多数のフィンが設けられ、冷媒との間で効率よく熱交換を行えるようになっている。
【００３２】
ハウジング１０の内部には庫内冷却用熱交換器４２により熱を奪われた空気を冷却室１１、１２、１３に分配するダクト２０が設けられている。ダクト２０は冷却室１１、１２、１３に連通する冷気吹出口２１を適所に有する。ダクト２０の内部には冷気を強制的に送気するための送風ファン２２が適所に設置される。
【００３３】
図示しないが、冷却室１１、１２、１３から空気を回収するダクトもハウジング１０に設けられている。このダクトは庫内冷却用熱交換器４２の下方に吹出口を有し、冷却されるべき空気を図１の破線矢印のように庫内冷却用熱交換器４２に供給する。
【００３４】
庫内冷却用熱交換器４２の下にドレン受け樋２５が設けられる。ドレン受け樋２５は庫内冷却用熱交換器４２から滴り落ちるドレンを集め、ハウジング１０の底面に設けられたドレンパン２６に流し出す。
【００３５】
スターリング冷凍エンジン３０の他の一部は高温部となり、ここに高温側熱交換器が取り付けられる。第１実施形態の場合、高温側熱交換器はリングを半割にした形状の第１高温側熱交換器５１と第２高温側熱交換器６１からなる。第１高温側熱交換器５１と第２高温側熱交換器６１の内部にはそれぞれ多数のフィンが設けられ、冷媒との間で効率よく熱交換を行えるようになっている。
【００３６】
第１高温側熱交換器５１はハウジング１０の上面に設置された放熱用熱交換器５２と冷媒配管で接続され、第１の高温側冷媒循環回路５０を構成する。放熱用熱交換器５２は庫外環境に放熱を行うものであり、送風ファン５３が設けられている。第１の高温側冷媒循環回路５０には水（水溶液を含む）あるいは炭化水素系の冷媒を密封する。第１の高温側冷媒循環回路５０では冷媒が自然循環する。
【００３７】
第２高温側熱交換器６１は第２の高温側冷媒循環回路６０の一環をなすものである。第２の高温側冷媒循環回路６０は第２高温側熱交換器６１の他、熱交換部６２、６３及び冷媒強制循環用の循環ポンプ６４を含む。第２の高温側冷媒循環回路６０には水などの自然冷媒を封入する。
【００３８】
熱交換部６２は配管の一部をジグザグ状にしたものであり、ドレンパン２４の下に配置され、冷媒の持つ温熱でドレンパン２４に溜まったドレンを加熱してその蒸発を促進するという役割を担う。
【００３９】
熱交換部６３は配管の一部を冷却室１１、１２、１３の開口部に引き回したものであり、冷媒の持つ温熱でこの箇所を加熱することにより、結露が生じるのを防ぐという役割を担う。
【００４０】
続いて冷却庫１の動作を説明する。
【００４１】
スターリング冷凍エンジン３０を駆動すると、その低温部は冷え、高温部は温度が上昇する。低温側熱交換器４１は熱を奪われ、内部の冷媒は凝縮状態で低温側冷媒循環回路４０を通って庫内冷却用熱交換器４２に流れ込む。
【００４２】
庫内冷却用熱交換器４２に流れ込んだ冷媒は庫内冷却用熱交換器４２を通り抜ける空気の熱で蒸発し、庫内冷却用熱交換器４２の表面温度を下げる。庫内冷却用熱交換器４２を通り抜ける空気は熱を奪われて冷気となり、ダクト２０の冷気吹出口２１から冷却室１１、１２、１３に吹き出し、冷却室１１、１２、１３の温度を下げる。その後空気は図示しないダクトを通って庫内冷却用熱交換器４２に還流する。
【００４３】
蒸発した冷媒は低温側冷媒循環回路４０を通って低温側熱交換器４１に戻り、熱を奪われて凝縮する。そして再び庫内冷却用熱交換器４２へと流れて行く。
【００４４】
スターリング冷凍エンジン３０が仕事をすることにより生じる熱、また低温部が庫内から回収した熱は高温部から放熱されるべき廃熱となる。この廃熱により、第１高温側熱交換器５１及び第２高温側熱交換器６１が加熱される。
【００４５】
第１高温側熱交換器５１が加熱されると内部の冷媒が蒸発し、放熱用熱交換器５２に流れ込む。送風ファン５３が放熱用熱交換器５２の表面に空気を吹き付けており、冷媒は熱を奪われて凝縮する。凝縮した冷媒は第１高温側熱交換器５１に戻り、再び蒸発する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、放熱用熱交換器５２でそれを冷却用空気に伝えて凝縮するというサイクルが繰り返される。
【００４６】
第１の高温側冷媒循環回路５０は冷媒を蒸発／凝縮させ、潜熱を利用して熱交換を行うため、単なる空冷式熱交換より熱伝達率が数百倍も大きい。このため効率良く熱を輸送できる。また熱輸送時に生じる熱抵抗が極めて低いので、同様条件（同等の環境温度、同等の放熱量）であってもスターリング冷凍エンジン３０の高温部がより低温に保たれる。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【００４７】
第２高温側熱交換器６１が加熱されると冷媒が蒸発し、気相と液相が混在する気液二相流の形になる。この気液二相流の冷媒を循環ポンプ６４が熱交換部６２、６３へと押し出す。気液二相流とするのは熱抵抗を小さくするためである。
【００４８】
冷媒はまず熱交換部６２を流れ、その上のドレンパン２６に熱を伝える。これによりドレンパン２６の中のドレンは、電熱ヒーターを用いるまでもなく温度上昇し、蒸発が促進される。従ってドレンパン２６に溜まったドレンを捨てる作業が不要になり、ドレンのメンテナンスフリー化が図れる。
【００４９】
続いて冷媒は熱交換部６３を流れ、冷却室１１、１２、１３の開口部の周囲を加熱する。ガスケット１７がハウジング１０に接するあたりの箇所、すなわち庫内と庫外の境界領域には結露が生じやすいのであるが、このように冷媒を通すことにより、冷却庫壁の外気に接する箇所の温度が露点温度以上に保たれ、電熱ヒーターを用いるまでもなく結露が防止される。
【００５０】
冷媒は熱交換部６２でドレンから冷熱を回収し、熱交換部６３でハウジング１０から冷熱を回収する。このように冷熱を回収した冷媒は、気相であったものが液相に戻り、液相の単相の形で第２高温側熱交換器６１に流れ込む。そして一部が蒸発し、再び気液二相を回復する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、熱交換部６２、６３で凝縮して放熱し、冷熱を回収するというサイクルが繰り返される。循環ポンプ６４の運転を停止すれば、このサイクルは中断する。
【００５１】
冷媒はドレンに対し、また冷却室１１、１２、１３の開口部近傍に対し温熱を供給し、代わりに環境より低い温度帯の冷熱を回収してスターリング冷凍エンジン３０の高温部を冷やす。このため、放熱システムの熱負荷が軽減され、放熱システム全体の放熱効率も上昇する。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【００５２】
第１の高温側冷媒循環回路５０と第２の高温側冷媒循環回路６０とは互いに独立しており、並列に設けられている。このため、第１の高温側冷媒循環回路５０による放熱と第２の高温側冷媒循環回路６０による放熱とは相互に依存することなく独立して行うことができる。このことは、冷却庫１の熱負荷特性をふまえた個別の運転制御を可能とする。例えば、循環ポンプ６４を常時運転するのでなく、ドレンの蒸発促進や扉周辺の結露防止が必要となったときのみ運転することとすることができる。これにより、循環ポンプ６４の電力消費を節約し、循環ポンプ６４の稼働寿命を延ばすことができる。
【００５３】
続いて、第２実施形態以下の実施形態を図３以下の図に基づき説明する。図３〜図７はいずれも配管構成図であり、そこに示された配管が図１の冷却庫１の中で実現されているものとする。第１実施形態と共通する構成要素については第１実施形態の説明で使用した符号をそのまま使用し、説明は省略する。
【００５４】
図３に本発明冷却庫の第２実施形態を示す。ここではドレンの蒸発促進のための熱交換部６２と冷却庫壁の結露防止のための熱交換部６３とを並列接続し、この並列接続構造を第２高温側熱交換器６１及び循環ポンプ６４に直列接続する。そして前記並列接続構造の内部において、熱交換部６２に弁６５を直列接続し、熱交換部６３に弁６６を直列接続する。
【００５５】
上記構成によれば、熱交換部６２、６３の箇所における冷媒の流動抵抗が第１実施形態の約半分になり、循環ポンプ６４の消費電力を大幅に削減できる。また熱交換部６２、６３に弁６５、６６を組み合わせたので、ドレンの蒸発促進と冷却庫壁の結露防止のいずれかが必要でなければ、必要でない側の弁を閉じて冷媒の流動を止めることができる。これにより、循環ポンプ６４の消費電力をさらに削減できる。
【００５６】
熱交換部６２、６３のそれぞれに専用の弁を設けるのでなく、共通の三方弁を設け、この三方弁の切り替え操作により「熱交換部６２、６３の両方に冷媒が通る」「熱交換部６２だけに冷媒が通る」「熱交換部６３だけに冷媒が通る」の３状態を選択するようにすることもできる。また自動制御を容易にするため、弁は電磁弁としておくのがよい。
【００５７】
湿度の高い環境にあっては、ドレンの蒸発促進と冷却庫壁の結露防止を休みなく行わねばならない。このような場合には図４に示す第３実施形態の配管構造が適する。
【００５８】
第３実施形態では、「第１」「第２」と分割されていない、単一形の高温側熱交換器７１がスターリング冷凍エンジン３０の高温部に取り付けられている。第１高温側熱交換器５１及び第２高温側熱交換器６１と同様、高温側熱交換器７１の内部には多数のフィンが設けられ、冷媒との間で効率よく熱交換を行えるようになっている。高温側熱交換器７１には放熱用熱交換器５２、ドレンの蒸発促進用の熱交換部６２、冷却庫壁の結露防止用の熱交換部６３、及び循環ポンプ６４が直列回路をなすように接続され、高温側冷媒循環回路７０を構成する。
【００５９】
スターリング冷凍エンジン３０を駆動すると高温側熱交換器７１が加熱される。高温側熱交換器７１が加熱されると冷媒が蒸発し、気相と液相が混在する気液二相流の形になる。循環ポンプ６４により、気液二相流の冷媒は放熱用熱交換器５２へと押し出される。送風ファン５３が放熱用熱交換器５２の表面に空気を吹き付けており、冷媒は熱を奪われ、気相部分が一部凝縮するものの、依然気液二相流の形を保ちつつ熱交換部６２、６３へと流れて行く。
【００６０】
冷媒は熱交換部６２を流れ、ドレンパン２６に熱を伝えてドレンの蒸発を促進する。冷媒は続いて熱交換部６３を流れ、冷却庫壁の外気に接する箇所に熱を伝えてこの箇所の温度を露点温度以上に保つ。
【００６１】
熱交換部６２でドレンから冷熱を回収し、熱交換部６３でハウジング１０から冷熱を回収した冷媒は、気相であったものがすっかり液相に戻り、液相の単相の形で高温側熱交換器７１に戻る。そして一部が蒸発し、再び気液二相を回復する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、熱交換部６２、６３で凝縮して放熱し、冷熱を回収するというサイクルが繰り返される。循環ポンプ６４の運転を停止すれば、このサイクルは中断する。
【００６２】
上記構成によれば、高温側冷媒循環回路７０の配管構造が簡単で、組立工数が少なくて済むというメリットがある。
【００６３】
熱交換部６２、６３の位置を逆転し、先に冷却庫壁を加熱し、次いでドレンパン２６を加熱するようにしてもよい。また循環ポンプ６４は高温側熱交換器７１と放熱用熱交換器５２の間に配置してもよい。気液二相流による熱搬送が望ましいが、液相のみのブライン方式による熱搬送も採用可能である。
【００６４】
図５に本発明冷却庫の第４実施形態を示す。第４実施形態においても、「第１」「第２」と分割されていない、単一形の高温側熱交換器７１がスターリング冷凍エンジン３０の高温部に取り付けられている。高温側熱交換器７１の内部には多数のフィンが設けられ、冷媒との間で効率よく熱交換を行えるようになっている。高温側熱交換器７１の下流側には放熱用熱交換器５２が接続され、上流側には循環ポンプ６４が接続される。
【００６５】
放熱用熱交換器５２と循環ポンプ６４の間にドレンの蒸発促進用の熱交換部６２と冷却庫壁の結露防止用の熱交換部６３が配置される。熱交換部６２、６３は第３実施形態のような直列接続ではなく、第２実施形態と同じく並列接続となっている。この並列接続構造を第２高温側熱交換器６１及び循環ポンプ６４に直列接続する。そして前記並列接続構造の内部において、熱交換部６２に弁６５を直列接続し、熱交換部６３に弁６６を直列接続する。このようにして高温側冷媒循環回路７０が構成される。
【００６６】
スターリング冷凍エンジン３０を駆動すると高温側熱交換器７１が加熱される。高温側熱交換器７１が加熱されると内部の冷媒の一部が蒸発し、冷媒は気液二相流の形になる。循環ポンプ６４により、気液二相流の冷媒は放熱用熱交換器５２へと押し出される。送風ファン５３が放熱用熱交換器５２の表面に空気を吹き付けており、冷媒は熱を奪われ、気相部分が一部凝縮するものの、依然気液二相流の形を保ちつつ熱交換部６２、６３へと流れて行く。
【００６７】
冷媒は分流して熱交換部６２、６３を流れ、ドレンパン２６に熱を伝えてドレンの蒸発を促進し、また冷却庫壁の外気に接する箇所に熱を伝えてこの箇所の温度を露点温度以上に保つ。
【００６８】
熱交換部６２でドレンから冷熱を回収し、熱交換部６３でハウジング１０から冷熱を回収した冷媒は、気相であったものがすっかり液相に戻り、液相の単相の形で高温側熱交換器７１に戻る。そして一部が蒸発し、再び気液二相を回復する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、熱交換部６２、６３で凝縮して放熱し、冷熱を回収するというサイクルが繰り返される。循環ポンプ６４の運転を停止すれば、このサイクルは中断する。
【００６９】
上記構成によれば、熱交換部６２、６３の箇所における冷媒の流動抵抗が第１実施形態の約半分になり、循環ポンプ６４の消費電力を大幅に削減できる。また熱交換部６２、６３に弁６５、６６を組み合わせたので、ドレンの蒸発促進と冷却庫壁の結露防止のいずれかが必要でなければ、必要でない側の弁を閉じて冷媒の流動を止めることができる。これにより、循環ポンプ６４の消費電力をさらに削減できる。
【００７０】
図６に本発明冷却庫の第５実施形態を示す。第２実施形態と同様、ドレンの蒸発促進のための熱交換部６２と冷却庫壁の結露防止のための熱交換部６３とを並列接続し、この並列接続構造を第２高温側熱交換器６１及び循環ポンプ６４に直列接続している。そして前記並列接続構造の内部において、熱交換部６２に弁６５が直列接続され、熱交換部６３に弁６６が直列接続されている。
【００７１】
第５実施形態では、熱交換部６２、６３の並列接続構造に除霜用冷媒循環回路８０が並列接続される。除霜用冷媒循環回路８０は除霜用熱交換器８１と、その上流側及び下流側に接続された弁８２、８３を含む。除霜用熱交換器８１は熱伝導又は対流により庫内冷却用熱交換器４２に熱を伝える。除霜用熱交換器８１と庫内冷却用熱交換器４２の間に送風ファンによる強制対流が生じるようにしてもよい。庫内冷却用熱交換器４２の一部を区画して除霜用熱交換器８１を構成することも可能である。
【００７２】
冷却室１１、１２、１３の冷却は、弁６５、６６を開き、弁８２、８３を閉じた状態で行う。スターリング冷凍エンジン３０を駆動すると、低温側熱交換器４１は熱を奪われ、内部の冷媒は凝縮状態で低温側冷媒循環回路４０を通って庫内冷却用熱交換器４２に流れ込む。
【００７３】
庫内冷却用熱交換器４２に流れ込んだ冷媒は庫内冷却用熱交換器４２を通り抜ける空気の熱で蒸発し、庫内冷却用熱交換器４２の表面温度を下げる。庫内冷却用熱交換器４２を通り抜ける空気は熱を奪われて冷気となり、ダクト２０の冷気吹出口２１から冷却室１１、１２、１３に吹き出し、冷却室１１、１２、１３の温度を下げる。その後空気は図示しないダクトを通って庫内冷却用熱交換器４２に還流する。
【００７４】
スターリング冷凍エンジン３０が仕事をすることにより生じる熱、また低温部が庫内から回収した熱は高温部から放熱されるべき廃熱となる。この廃熱により、第１高温側熱交換器５１及び第２高温側熱交換器６１が加熱される。
【００７５】
第１高温側熱交換器５１が加熱されると内部の冷媒が蒸発し、放熱用熱交換器５２に流れ込む。送風ファン５３が放熱用熱交換器５２の表面に空気を吹き付けており、冷媒は熱を奪われて凝縮する。凝縮した冷媒は第１高温側熱交換器５１に戻り、再び蒸発する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、放熱用熱交換器５２でそれを冷却用空気に伝えて凝縮するというサイクルが繰り返される。
【００７６】
第２高温側熱交換器６１が加熱されると内部の冷媒の一部が蒸発し、冷媒は気液二相流の形になる。循環ポンプ６４により、気液二相流の冷媒は熱交換部６２、６３へと押し出される。冷媒は分流して熱交換部６２、６３を流れ、ドレンパン２６に熱を伝えてドレンの蒸発を促進し、また冷却庫壁の外気に接する箇所に熱を伝えてこの箇所の温度を露点温度以上に保つ。
【００７７】
熱交換部６２でドレンから冷熱を回収し、熱交換部６３でハウジング１０から冷熱を回収した冷媒は、気相であったものがすっかり液相に戻り、液相の単相の形で第２高温側熱交換器６１に戻る。そして一部が蒸発し、再び気液二相を回復する。このようにして、冷媒がスターリング冷凍エンジン３０の高温部から廃熱を受け取って蒸発し、熱交換部６２、６３で凝縮して放熱し、冷熱を回収するというサイクルが繰り返される。弁８２、８３が閉じているため、冷媒の持つ温熱が庫内冷却用熱交換器４２に伝わることはない。循環ポンプ６４の運転を停止すれば、このサイクルは中断する。
【００７８】
庫内冷却用熱交換器４２の表面温度が下がると、庫内冷却用熱交換器４２を通り抜ける空気は熱を奪われて冷気となる。同時に、空気に含まれる水分、すなわち冷却室１１、１２、１３に侵入してきた水分や、冷却室内の貯蔵食品から奪われた水分が庫内冷却用熱交換器４２に霜となって付着する。霜がつくと、霜の断熱作用のため庫内冷却用熱交換器４２と空気の間の熱交換効率が低下する。また庫内冷却用熱交換器４２のフィンの隙間が霜により狭められ、通風量が低下する。これにより、冷却能力が一層低下する。
【００７９】
そこで、適当なタイミングで弁８２、８３を開き、第２高温側熱交換器６１から出た冷媒を除霜用熱交換器８１に流す。すると冷媒の持つ温熱が庫内冷却用熱交換器４２に伝わり、庫内冷却用熱交換器４２に付着している霜を溶かす。溶けた霜はドレンとなってドレンパン２６に流出する。
【００８０】
庫内冷却用熱交換器４２の持つ冷熱、主として霜の持つ冷熱は冷媒に回収される。冷熱を回収して温度低下した冷媒は第２高温側熱交換器６１に戻り、再び気液二相流となる。霜取りの効率を高め、霜取り時間を短縮するため、除霜期間の間は弁６５、６６を閉じ、冷媒が除霜用熱交換器８１に集中して流れるようにするとよい。
【００８１】
この構成によれば、除霜用の電熱ヒーターを設けることなく庫内冷却用熱交換器４２の霜取りを行うことができる。また霜の持つ冷熱を回収してスターリング冷凍エンジン３０の高温部を冷やすので、放熱システムの熱負荷が軽減され、放熱システム全体の放熱効率も上昇する。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【００８２】
熱交換部６２、６３の並列接続構造に除霜用熱交換器８１を直列接続する構成とすることも可能である。この場合、弁８２、８３は不要となる。弁６５、６６を開いておいて循環ポンプ６４を運転すれば、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の加熱、及び霜取りが同時に行われる。弁６５を閉じればドレンの蒸発促進が休止状態となり、弁６６を閉じれば冷却庫壁の加熱が休止状態となる。循環ポンプ６４を停止すれば、熱交換部６２、６３、及び除霜用熱交換器８１の動作はすべて停止する。
【００８３】
図７に本発明冷却庫の第６実施形態を示す。第６実施形態は第５実施形態に次のような変更を加えたものである。すなわち熱交換部６２、熱交換部６３、除霜用熱交換器８１の並列接続構造と第２高温側熱交換器６１との間に熱交換器型の蓄熱部９０を設けたものである。
【００８４】
弁６５、６６を開き、弁８２、８３を閉じた状態でスターリング冷凍エンジン３０を駆動すると、低温側熱交換器４１は熱を奪われ、内部の冷媒は凝縮状態で庫内冷却用熱交換器４２に流れ込む。庫内冷却用熱交換器４２に流れ込んだ冷媒は蒸発して庫内冷却用熱交換器４２の表面温度を下げる。これにより冷却室１１、１２、１３の冷却が行われる。
【００８５】
他方第１高温側熱交換器５１及び第２高温側熱交換器６１は加熱される。第１高温側熱交換器５１が加熱されると内部の冷媒が蒸発し、放熱用熱交換器５２に流れ込む。送風ファン５３が放熱用熱交換器５２の表面に空気を吹き付けており、冷媒は熱を奪われて凝縮する。凝縮した冷媒は第１高温側熱交換器５１に戻り、再び蒸発する。このようにして、冷媒が高温部で廃熱を受け取って蒸発し、放熱用熱交換器５２でそれを冷却用空気に伝えて凝縮するというサイクルが繰り返される。
【００８６】
第２高温側熱交換器６１が加熱されると内部の冷媒の一部が蒸発し、冷媒は気液二相流の形になる。循環ポンプ６４により、気液二相流の冷媒は熱交換部６２、６３へと押し出される。冷媒は分流して熱交換部６２、６３を流れ、ドレンパン２６に熱を伝えてドレンの蒸発を促進し、また冷却庫壁の外気に接する箇所に熱を伝えてこの箇所の温度を露点温度以上に保つ。
【００８７】
熱交換部６２、６３を出た冷媒は蓄熱部９０を通る。熱交換部６２、６３で放熱した後の余熱が蓄熱部９０に蓄積される。蓄熱部９０に余熱を与えた冷媒は、気相であったものがすっかり液相に戻り、液相の単相の形で第２高温側熱交換器６１に戻る。そして一部が蒸発し、再び気液二相を回復する。このようにして、冷媒が高温部で廃熱を受け取って蒸発し、熱交換部６２、６３、及び蓄熱部９０で凝縮して放熱し、冷熱を回収するというサイクルが繰り返される。弁８２、８３が閉じているため、冷媒の持つ温熱が庫内冷却用熱交換器４２に伝わることはない。循環ポンプ６４の運転を停止すれば、このサイクルは中断する。
【００８８】
庫内冷却用熱交換器４２の霜取りを行う場合は、弁８２、８３を開き、第２高温側熱交換器６１から出た冷媒を除霜用熱交換器８１に流す。すると冷媒の持つ温熱が庫内冷却用熱交換器４２に伝わり、庫内冷却用熱交換器４２に付着している霜を溶かす。溶けた霜はドレンとなってドレンパン２６に流出する。
【００８９】
庫内冷却用熱交換器４２の持つ冷熱、主として霜の持つ冷熱は冷媒に回収される。冷熱を回収して温度低下した冷媒は蓄熱部９０を通る際に蓄熱部９０と熱交換する。冷熱を放出し、蓄熱部９０から温熱をもらって温度上昇した後、冷媒は第２高温側熱交換器６１に戻り、再び気液二相流となる。霜取りの効率を高め、霜取り時間を短縮するため、除霜期間の間は弁６５、６６を閉じ、冷媒が除霜用熱交換器８１に集中して流れるようにしておく。
【００９０】
このように、霜取り工程中は霜からの冷熱が蓄熱部９０に蓄積されて行く。霜取り工程が終了し、通常運転に戻ると、蓄熱部９０は通過する冷媒に冷熱を伝え、スターリング冷凍エンジン３０の高温部を冷やす。代わりに蓄熱部９０は高温部からの廃熱を蓄積し、次回の霜取り工程に備える。
【００９１】
この構成によれば、除霜用の電熱ヒーターを設けることなく庫内冷却用熱交換器４２の霜取りを行うことができる。スターリング冷凍エンジン３０を停止したとしても、循環ポンプ６４を駆動しさえすれば、蓄熱部９０に蓄えた温熱で冷媒を加熱して霜取りを行うことができる。
【００９２】
第５実施形態と同様、霜の持つ冷熱を回収してスターリング冷凍エンジン３０の高温部を冷やすので、放熱システムの熱負荷が軽減され、放熱システム全体の放熱効率も上昇する。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【００９３】
熱交換部６２、６３の並列接続構造に除霜用熱交換器８１を直列接続する構成とすることも可能である。この場合、弁８２、８３は不要となる。弁６５、６６を開いておいて循環ポンプ６４を運転すれば、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の加熱、及び霜取りが同時に行われる。弁６５を閉じればドレンの蒸発促進が休止状態となり、弁６６を閉じれば冷却庫壁の加熱が休止状態となる。循環ポンプ６４を停止すれば、熱交換部６２、６３、及び除霜用熱交換器８１の動作はすべて停止する。
【００９４】
以上本発明の各実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することが可能である。
【００９５】
【発明の効果】
本発明は以下に掲げるような効果を奏するものである。
【００９６】
（１）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を冷媒に伝え、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用することとしたから、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、庫内冷却用熱交換器の除霜といった仕事に有効活用できる。これによりドレンのメンテナンスフリー化を図ることができ、また電熱ヒーターを用いずに冷却庫壁の結露を防止し、庫内冷却用熱交換器の除霜を行うことができ、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。
【００９７】
そして熱交換に冷媒の蒸発・凝縮という、潜熱現象を利用することとすれば、熱抵抗を小さく抑えることができ、放熱効率が高まる。これによりスターリング冷凍エンジンの効率が向上し、消費電力を低減できる。
【００９８】
またドレン水、結露懸念部、あるいは庫内冷却用熱交換器から周囲環境より温度の低い冷熱を回収してスターリング冷凍エンジンの高温部を冷却するので、放熱システム全体の放熱効率が向上する。スターリング冷凍エンジンのＣＯＰも向上し、冷却庫の電力消費量を低減できる。
【００９９】
（２）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を庫外に放熱する第１の高温側冷媒循環回路と、前記高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用する第２の高温側冷媒循環回路とを形成したものであり、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱に冷媒の蒸発・凝縮という、潜熱現象を利用することとすれば、熱抵抗を小さく抑えることができ、放熱効率が高まる。これによりスターリング冷凍エンジンの効率が向上し、消費電力を低減できる。
【０１００】
庫外に放熱する第１の高温側冷媒循環回路を設けたことにより、高温部の熱を安定して放熱できる。加えて、高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用する第２の高温側冷媒循環回路を設けたので、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、庫内冷却用熱交換器の除霜といった仕事に有効活用できる。これによりドレンのメンテナンスフリー化を図ることができ、また電熱ヒーターを用いずに冷却庫壁の結露を防止し、庫内冷却用熱交換器の除霜を行うことができ、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。
【０１０１】
またドレン水、結露懸念部、あるいは庫内冷却用熱交換器から周囲環境より温度の低い冷熱を回収してスターリング冷凍エンジンの高温部を冷却するので、放熱システム全体の放熱効率が向上する。スターリング冷凍エンジンのＣＯＰも向上し、冷却庫の電力消費量を低減できる。
【０１０２】
（３）上記のような冷却庫において、前記第１の高温側冷媒循環回路と前記第２の高温側冷媒循環回路とを互いに独立させたから、第１の高温側冷媒循環回路により放熱を確保しつつ、第２の高温側冷媒循環回路を機動的に活用し、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、あるいは庫内冷却用熱交換器の除霜を必要に応じて実施できる。これは、第２の高温側冷媒循環回路内の循環ポンプを常時運転するのでなく、ドレンの蒸発促進や扉周辺の結露防止が必要となったときのみ運転すればよいということを意味する。これにより、循環ポンプの電力消費を節約し、循環ポンプの稼働寿命を延ばすことができる。
【０１０３】
（４）上記のような冷却庫において、前記第１の高温側冷媒循環回路では自然循環により冷媒を循環させ、前記第２の高温側冷媒循環回路では強制循環により冷媒を循環させることとしたから、第１の高温側冷媒循環回路では人工的なエネルギーを使用することなく恒常的な放熱を図ることができる。他方第２の高温側冷媒循環回路では、必要時機動的に冷媒を強制循環させて放熱あるいは冷熱回収を図ることができる。これにより、不必要にエネルギーを消費することなく効率的に冷却を行うことができる。
【０１０４】
（５）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを並列接続し、この並列接続構造を前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器に直列接続して高温側冷媒循環回路を形成したから、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱をドレンの蒸発促進及び冷却庫壁の結露防止に有効活用できる。これによりドレンのメンテナンスフリー化を図ることができ、また電熱ヒーターを用いずに冷却庫壁の結露を防止することができ、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。
【０１０５】
そして熱交換に冷媒の蒸発・凝縮という、潜熱現象を利用することとすれば、熱抵抗を小さく抑えることができ、放熱効率が高まる。これによりスターリング冷凍エンジンの効率が向上し、消費電力を低減できる。
【０１０６】
またドレン水及び結露懸念部から周囲環境より温度の低い冷熱を回収してスターリング冷凍エンジンの高温部を冷却するので、放熱システム全体の放熱効率が向上する。スターリング冷凍エンジンのＣＯＰも向上し、冷却庫の電力消費量を低減できる。
【０１０７】
ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを並列接続したので、冷媒の流動抵抗も低くできる。冷媒の流動抵抗が低いので、循環ポンプを用いる場合、その消費電力を大幅に削減できる。
【０１０８】
前記並列構造部において、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とにそれぞれ弁を直列接続することとすれば、その時点で冷媒を流す必要のない側の熱交換部は冷媒の流れを止めることができ、循環ポンプを用いる場合、その消費電力を削減できる。
【０１０９】
（６）スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器と、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを直列接続して高温側冷媒循環回路を形成したから、スターリング冷凍エンジンの高温部の放熱をドレンの蒸発促進及び冷却庫壁の結露防止に有効活用できる。これによりドレンのメンテナンスフリー化を図ることができ、また電熱ヒーターを用いずに冷却庫壁の結露を防止することができ、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上するとともに、加熱を電熱ヒーターにより行う場合に比べ、消費電力を抑えることができる。
【０１１０】
そして熱交換に冷媒の蒸発・凝縮という、潜熱現象を利用することとすれば、熱抵抗を小さく抑えることができ、放熱効率が高まる。これによりスターリング冷凍エンジンの効率が向上し、消費電力を低減できる。
【０１１１】
またドレン水及び結露懸念部から周囲環境より温度の低い冷熱を回収してスターリング冷凍エンジンの高温部を冷却するので、放熱システム全体の放熱効率が向上する。スターリング冷凍エンジンのＣＯＰも向上し、冷却庫の電力消費量を低減できる。
【０１１２】
スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器と、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とは直列接続なので、配管構成が簡単である。組立工数が少なくて済み、堅牢である。
【０１１３】
（７）上記のような冷却庫において、前記スターリング冷凍エンジンの低温部に設けた熱交換器と庫内冷却用熱交換器とを含む低温側冷媒循環回路を形成するとともに、前記庫内冷却用熱交換器に対し除霜用熱交換部を設け、この除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路を形成したから、除霜用の電熱ヒーターを使わないで霜取りを行うことができる。霜の持つ冷熱を回収して高温部を冷やすので、放熱システムの熱負荷が軽減され、放熱システム全体の放熱効率も上昇する。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【０１１４】
（８）上記のような冷却庫において、前記除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路中に蓄熱部を設けたから、スターリング冷凍エンジンが停止していても蓄熱部に蓄えた熱を利用して霜取りを行うことができる。霜の持つ冷熱が蓄熱部に回収され、通常運転時に高温部を冷やすのに使われるので、放熱システムの熱負荷が軽減され、放熱システム全体の放熱効率も上昇する。これによりスターリング冷凍エンジン３０の作動ＣＯＰが上昇し、消費電力を低減できる。
【０１１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却庫の断面図
【図２】本発明冷却庫の第１実施形態を示す配管構成図
【図３】本発明冷却庫の第２実施形態を示す配管構成図
【図４】本発明冷却庫の第３実施形態を示す配管構成図
【図５】本発明冷却庫の第４実施形態を示す配管構成図
【図６】本発明冷却庫の第５実施形態を示す配管構成図
【図７】本発明冷却庫の第６実施形態を示す配管構成図
を示すもの
【符号の説明】
１　　冷却庫
１０　ハウジング
１１、１２、１３　冷却室
１４、１５、１６　断熱扉
１７　ガスケット
２０　ダクト
２１　冷気吹出口
２２　送風ファン
２６　ドレンパン
３０　スターリング冷凍エンジン
４０　低温側冷媒循環回路
４１　低温側熱交換器
４２　庫内冷却用熱交換器
５０　第１の高温側冷媒循環回路
５１　第１高温側熱交換器
５２　放熱用熱交換器
５３　送風ファン
６０　第２の高温側冷媒循環回路
６１　第２高温側熱交換器
６２、６３　熱交換部
６４　循環ポンプ
６５、６６　弁
７０　高温側冷媒循環回路
７１　高温側熱交換器
８０　除霜用冷媒循環回路
８１　除霜用熱交換器
８２、８３　弁
９０　蓄熱部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling cabinet that cools the inside of a refrigerator by a Stirling engine. "Refrigerator" is a concept that refers to a general device that lowers the temperature of an enclosed space called "inside" for preserving food and other goods, and is a product such as "refrigerator", "freezer" and "freezer". Regardless of the name.
[0002]
[Prior art]
In a refrigeration cycle of a refrigerator, a specific chlorofluorocarbon (CFC: chlorofluorocarbon) or an alternative chlorofluorocarbon (HCFC: hydrochlorofluorocarbon) is used as a refrigerant. The production and use of these refrigerants is subject to international regulations, since their release to the atmosphere can, to a greater or lesser extent, lead to the destruction of the ozone layer.
[0003]
Therefore, a Stirling refrigerating engine that does not use an ozone depleting substance as a refrigerant has been spotlighted. The Stirling refrigerating engine uses an inert gas such as helium as a working medium, and operates a piston and a displacer by external power to repeatedly compress and expand the working medium, thereby forming a low-temperature section (cold section) and a high-temperature section (warm section). Form. Then, heat is absorbed from the inside of the refrigerator in the low temperature part, and heat is released to the surrounding environment in the high temperature part. A refrigerator using a Stirling refrigerating engine can be seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-36468.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The Stirling refrigerating engine has a compact configuration, and has a small surface area in both the low temperature section and the high temperature section as compared with the refrigerating capacity. Therefore, how efficiently heat absorption and heat radiation are performed has a great effect on the performance of the cooling box. In the cooling cabinet described in JP-A-3-36468, a high-temperature side heat exchanger of a Stirling refrigerating engine is placed in a radiating path where a radiating fan forms an airflow, and heat is released from the high-temperature side heat exchanger by forced air cooling. I have.
[0005]
In the forced air cooling system as described above, it is necessary to attach a radiator having a large number of fins arranged at a high density to the high-temperature portion in order to remove sufficient heat from the high-temperature portion having a small heat transfer area. Also, a large amount of cooling air needs to be blown to the radiator. Such a structure has a problem that dust is clogged between the radiation fins or that the blower fan consumes a large amount of power.
[0006]
In addition, the air-cooling system has a large thermal resistance in the first place, and it is difficult to take heat. For this reason, there is a problem that the temperature difference between the high-temperature portion and the surrounding environment is not easily reduced, and the COP of the Stirling refrigerating engine is not improved.
[0007]
In the cooling box, low-temperature air in the box contacts a gasket provided on the door or a cooling box wall surrounded by the gasket. Therefore, heat is taken from the outer surface of the gasket or the cooling storage wall facing the outside of the storage around the gasket, and moisture in the air is condensed. When condensation forms, water drops drips and wets the floor, and rust is generated on the walls of the cooling cabinets coated with steel plates. For this reason, in the conventional refrigerator, an electric heater is arranged in the wall near the gasket to prevent dew condensation, and there is a problem that power consumption is increased.
[0008]
Furthermore, frost is inevitably formed on the heat exchanger for cooling the inside of the refrigerator. If the frost remains, the cooling capacity decreases, so it is necessary to defrost occasionally to restore the cooling capacity. Drain generated by melting frost or other causes is received by a drain pan. In order to eliminate the trouble of removing the drain pan and discarding the drain one by one, a technique of applying heat to the drain pan to promote evaporation of the drain is generally adopted. In a conventional refrigerator that compresses a refrigerant by a compressor, the drain pan can be heated by using heat generated by the compression of the refrigerant. However, a refrigerator using a Stirling refrigerating engine does not have an element corresponding to a conventional compressor, and it is necessary to use an electric heater for heating a drain pan, which is a factor that increases power consumption.
[0009]
In addition, an electric heater has conventionally been used for heating and defrosting the heat exchanger for cooling the inside of the refrigerator, and the power consumption has increased accordingly.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the heat radiation efficiency of the Stirling refrigeration engine and increase the refrigeration capacity of the Stirling refrigeration engine in a cooling chamber that cools the inside of the refrigerator with a Stirling refrigeration engine. The goal is to be able to fully demonstrate. Another object of the present invention is to make use of heat generated by a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine to improve the function of a cooler, and at the same time to reduce power consumption.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The refrigerator of the present invention has the following configuration.
[0012]
(1) In a cooler that cools the inside of a refrigerator with a Stirling refrigerating engine, heat of a high temperature part of the Stirling refrigerating engine is transmitted to a refrigerant to promote evaporation of drain, prevent dew condensation on a cooling refrigerator wall, and a heat exchanger for cooling the refrigerator. At least one of the defrosting.
[0013]
According to this configuration, since the refrigerant is used for heat radiation of the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine, the heat radiation efficiency is improved. In addition, since the heat of the high-temperature part is used for at least one of promotion of drain evaporation, prevention of dew condensation on the cooling storage wall, and defrosting of the cooling heat exchanger in the storage, the function or convenience of the cooling storage is improved, and the heating is improved. Power consumption can be reduced as compared with the case of using an electric heater. Further, cold heat having a lower temperature than the surrounding environment can be recovered from the drain water, the dew condensation concerned portion, or the heat exchanger for cooling in the refrigerator.
[0014]
(2) In a cooling cabinet that cools the inside of the refrigerator with a Stirling refrigerating engine, a first high-temperature side refrigerant circulation circuit that radiates heat of a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine to the outside of the refrigerator, and drains heat of the high-temperature portion to drain. A second high-temperature-side refrigerant circulation circuit used for at least one of promotion, prevention of dew condensation on the cooling warehouse wall, and defrosting of the heat exchanger for cooling the inside of the warehouse is formed.
[0015]
According to this configuration, since the refrigerant is used for heat radiation of the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine, the heat radiation efficiency is improved. By providing the first high-temperature-side refrigerant circulation circuit that radiates heat outside the refrigerator, the heat of the high-temperature portion can be stably radiated. In addition, since the second high-temperature side refrigerant circulation circuit is provided for utilizing the heat of the high-temperature portion for at least one of promotion of drain evaporation, prevention of dew condensation on the cooling storage wall, and defrosting of the internal cooling heat exchanger. In addition, the function or convenience of the cooling box is improved, and the power consumption can be suppressed as compared with the case where the heating is performed by the electric heater. Further, cold heat having a lower temperature than the surrounding environment can be recovered from the drain water, the dew condensation concerned portion, or the heat exchanger for cooling in the refrigerator.
[0016]
(3) In the cooling chamber as described above, the first high-temperature side refrigerant circulation circuit and the second high-temperature side refrigerant circulation circuit are made independent of each other.
[0017]
According to this configuration, while ensuring heat radiation by the first high-temperature side refrigerant circulation circuit, the second high-temperature side refrigerant circulation circuit is flexibly utilized to promote drain evaporation, prevent dew condensation on the cooling storage wall, or reduce the temperature of the storage. Defrosting of the internal cooling heat exchanger can be performed as needed.
[0018]
(4) In the cooling cabinet as described above, the first high-temperature side refrigerant circuit circulates the refrigerant by natural circulation, and the second high-temperature side refrigerant circulation circuit circulates the refrigerant by forced circulation.
[0019]
According to this configuration, in the first high-temperature side refrigerant circulation circuit, constant heat dissipation can be achieved without using artificial energy. On the other hand, in the second high-temperature-side refrigerant circulation circuit, the refrigerant can be forcibly circulated as needed to radiate heat or recover cold energy.
[0020]
(5) In a cooling box that cools the inside of the box with a Stirling refrigerating engine, a heat exchange section provided for promoting evaporation of drain and a heat exchange section provided for preventing dew condensation on the wall of the cooling box are connected in parallel, This parallel connection structure was connected in series to a heat exchanger provided in a high temperature section of the Stirling refrigerating engine to form a high temperature side refrigerant circulation circuit.
[0021]
According to this configuration, since the refrigerant is used for heat radiation of the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine, the heat radiation efficiency is improved. In addition, since the heat of the high-temperature portion is used for accelerating drain evaporation and preventing dew condensation on the cooling storage wall, the function or convenience of the cooling storage is improved, and power consumption can be suppressed as compared with the case where heating is performed by an electric heater. Further, cold heat having a lower temperature than the surrounding environment can be recovered from the drain water and the dew condensation concerned portion. In addition, the flow resistance of the refrigerant can be reduced.
[0022]
(6) In a cooler that cools the inside of the refrigerator with a Stirling refrigerating engine, a heat exchanger provided in a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine, a heat exchanging portion provided for promoting drain evaporation, and dew condensation on a wall of the refrigerator. A high-temperature side refrigerant circulation circuit was formed by connecting in series a heat exchange part provided for prevention.
[0023]
According to this configuration, since the refrigerant is used for heat radiation of the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine, the heat radiation efficiency is improved. In addition, since the heat of the high-temperature portion is used for accelerating drain evaporation and preventing dew condensation on the cooling storage wall, the function or convenience of the cooling storage is improved, and power consumption can be suppressed as compared with the case where heating is performed by an electric heater. Further, cold heat having a lower temperature than the surrounding environment can be recovered from the drain water and the dew condensation concerned portion. Also, the piping configuration can be simplified.
[0024]
(7) In the cooling chamber as described above, a low-temperature-side refrigerant circulation circuit including a heat exchanger provided in a low-temperature portion of the Stirling refrigerating engine and a heat exchanger for cooling the inside of the refrigerator is formed. A heat exchanger for defrosting was provided for the heat exchanger, and a high-temperature-side refrigerant circulation circuit including the heat exchanger for defrosting and a heat exchanger provided in a high-temperature section of the Stirling refrigerating engine was formed.
[0025]
According to this configuration, defrosting can be performed without using an electric heater for defrosting.
[0026]
(8) In the cooling box as described above, a heat storage section is provided in a high-temperature side refrigerant circuit including the defrosting heat exchange section and a heat exchanger provided in a high-temperature section of the Stirling refrigerating engine.
[0027]
According to this configuration, even when the Stirling refrigerating engine is stopped, defrosting can be performed using heat stored in the heat storage unit.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 shows a cross section of the cooling box. The refrigerator 1 is for storing food, and includes a housing 10 having a heat insulating structure. The housing 10 is provided with upper and lower three-stage cooling chambers 11, 12, and 13. The cooling chambers 11, 12, and 13 each have an opening on the front side of the housing 10 (the left side in FIG. 1), and the heat insulating doors 14, 15, and 16 that can be opened and closed are closed. Gaskets 17 are mounted on the back surfaces of the heat insulating doors 14, 15, 16 so as to surround the openings of the cooling chambers 11, 12, 13, respectively. Inside the cooling chambers 11, 12, and 13, a shelf 18 suitable for the type of food to be stored is appropriately installed.
[0030]
A cooling system and a heat radiating system having a Stirling refrigerating engine as a central element are installed from the upper surface to the rear surface and further to the lower surface of the housing 10. FIG. 1 (cross-sectional view) and FIG. 2 (pipe configuration diagram) show the first embodiment.
[0031]
A storage space 19 is provided at the upper and rear corners of the housing 10 and a Stirling refrigerating engine 30 is installed here. A part of the Stirling refrigerating engine 30 becomes a low temperature part, and a low temperature side heat exchanger 41 is attached thereto. Inside the cooling chamber 13, a heat exchanger 42 for cooling the inside of the refrigerator is installed. The low-temperature side heat exchanger 41 and the in-compartment cooling heat exchanger 42 are connected by a refrigerant pipe to form a low-temperature side refrigerant circulation circuit 40 (see FIG. 2). A natural refrigerant such as CO2 is sealed in the low-temperature-side refrigerant circulation circuit 40. A large number of fins are provided inside the low-temperature side heat exchanger 41 so that heat can be efficiently exchanged with the refrigerant.
[0032]
Inside the housing 10, there is provided a duct 20 for distributing the air deprived of heat by the internal cooling heat exchanger 42 to the cooling chambers 11, 12, 13. The duct 20 has a cool air outlet 21 communicating with the cooling chambers 11, 12, 13 at an appropriate position. A blower fan 22 for forcibly sending cool air is installed at an appropriate position inside the duct 20.
[0033]
Although not shown, a duct for collecting air from the cooling chambers 11, 12, and 13 is also provided in the housing 10. This duct has an outlet below the inside-cooling heat exchanger 42, and supplies the air to be cooled to the inside-cooling heat exchanger 42 as indicated by the dashed arrow in FIG.
[0034]
A drain receiving gutter 25 is provided below the heat exchanger 42 for cooling the inside of the refrigerator. The drain receiving gutter 25 collects the drain dripping from the internal cooling heat exchanger 42 and flows out to a drain pan 26 provided on the bottom surface of the housing 10.
[0035]
The other part of the Stirling refrigerating engine 30 becomes a high temperature part, and a high temperature side heat exchanger is attached thereto. In the case of the first embodiment, the high-temperature side heat exchanger includes a first high-temperature side heat exchanger 51 and a second high-temperature side heat exchanger 61 each having a half ring shape. Numerous fins are provided inside the first high-temperature side heat exchanger 51 and the second high-temperature side heat exchanger 61, respectively, so that heat can be efficiently exchanged with the refrigerant.
[0036]
The first high-temperature side heat exchanger 51 is connected to a heat-dissipating heat exchanger 52 provided on the upper surface of the housing 10 by a refrigerant pipe, and forms a first high-temperature side refrigerant circulation circuit 50. The heat radiating heat exchanger 52 radiates heat to the environment outside the refrigerator, and is provided with a blower fan 53. Water (including an aqueous solution) or a hydrocarbon-based refrigerant is sealed in the first high-temperature-side refrigerant circulation circuit 50. In the first high-temperature side refrigerant circulation circuit 50, the refrigerant naturally circulates.
[0037]
The second high-temperature side heat exchanger 61 forms a part of the second high-temperature side refrigerant circulation circuit 60. The second high-temperature side refrigerant circulation circuit 60 includes heat exchange units 62 and 63 and a circulation pump 64 for forced circulation of the refrigerant, in addition to the second high-temperature side heat exchanger 61. The second high-temperature side refrigerant circulation circuit 60 is filled with a natural refrigerant such as water.
[0038]
The heat exchange part 62 is formed by making a part of the pipe into a zigzag shape, and is disposed below the drain pan 24 and plays a role of heating the drain accumulated in the drain pan 24 by the heat of the refrigerant to promote the evaporation thereof. .
[0039]
The heat exchanging section 63 is a part of the piping routed to the openings of the cooling chambers 11, 12, and 13, and has a role of preventing dew condensation from occurring by heating this location with the heat of the refrigerant. .
[0040]
Next, the operation of the cooling cabinet 1 will be described.
[0041]
When the Stirling refrigerating engine 30 is driven, the low temperature part cools and the high temperature part raises the temperature. The low-temperature side heat exchanger 41 is deprived of heat, and the internal refrigerant flows in the condensed state through the low-temperature side refrigerant circulation circuit 40 into the internal cooling heat exchanger 42.
[0042]
The refrigerant flowing into the internal cooling heat exchanger 42 evaporates due to the heat of the air passing through the internal cooling heat exchanger 42, and lowers the surface temperature of the internal cooling heat exchanger 42. The air passing through the in-compartment cooling heat exchanger 42 is deprived of heat to become cool air, and blows out from the cool air outlet 21 of the duct 20 to the cooling chambers 11, 12, and 13, thereby lowering the temperatures of the cooling chambers 11, 12, and 13. Thereafter, the air is returned to the internal cooling heat exchanger 42 through a duct (not shown).
[0043]
The evaporated refrigerant returns to the low-temperature side heat exchanger 41 through the low-temperature-side refrigerant circulation circuit 40, and is deprived of heat and condensed. Then, it again flows to the heat exchanger 42 for cooling the interior.
[0044]
The heat generated by the Stirling refrigerating engine 30 working and the heat recovered by the low temperature part from the inside of the refrigerator become waste heat to be radiated from the high temperature part. The first high-temperature side heat exchanger 51 and the second high-temperature side heat exchanger 61 are heated by the waste heat.
[0045]
When the first high temperature side heat exchanger 51 is heated, the internal refrigerant evaporates and flows into the heat radiation heat exchanger 52. The blower fan 53 blows air on the surface of the heat-dissipating heat exchanger 52, and the refrigerant loses heat and condenses. The condensed refrigerant returns to the first high-temperature side heat exchanger 51 and evaporates again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, and the refrigerant is conveyed to the cooling air and condensed by the heat radiating heat exchanger 52 is repeated.
[0046]
Since the first high-temperature side refrigerant circulation circuit 50 evaporates / condenses the refrigerant and performs heat exchange using latent heat, the heat transfer coefficient is several hundred times larger than that of a simple air-cooled heat exchange. Therefore, heat can be efficiently transported. Further, since the thermal resistance generated during the heat transport is extremely low, the high temperature part of the Stirling refrigerating engine 30 is kept at a lower temperature even under the same conditions (equivalent environmental temperature and the same heat radiation amount). As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0047]
When the second high-temperature-side heat exchanger 61 is heated, the refrigerant evaporates to form a gas-liquid two-phase flow in which a gas phase and a liquid phase are mixed. The circulation pump 64 pushes the gas-liquid two-phase refrigerant to the heat exchange units 62 and 63. The gas-liquid two-phase flow is used to reduce the thermal resistance.
[0048]
The refrigerant first flows through the heat exchange section 62 and transfers heat to the drain pan 26 thereon. As a result, the temperature of the drain in the drain pan 26 rises without using an electric heater, and the evaporation is promoted. Therefore, the operation of discarding the drain accumulated in the drain pan 26 becomes unnecessary, and maintenance-free drain can be achieved.
[0049]
Subsequently, the refrigerant flows through the heat exchange section 63 and heats the periphery of the openings of the cooling chambers 11, 12, and 13. Dew condensation is likely to occur in the area where the gasket 17 comes into contact with the housing 10, that is, in the boundary area between the inside and outside of the refrigerator. The temperature is kept above the dew point, and dew condensation is prevented without using an electric heater.
[0050]
The refrigerant recovers cold from the drain in the heat exchange section 62 and recovers cold from the housing 10 in the heat exchange section 63. The refrigerant that has recovered the cold energy in the gaseous phase returns to the liquid phase, and flows into the second high-temperature side heat exchanger 61 in a single-phase liquid phase. Then, a part thereof evaporates, and the gas-liquid two-phase is recovered again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, condenses and radiates heat in the heat exchange portions 62 and 63, and recovers cold heat is repeated. If the operation of the circulation pump 64 is stopped, this cycle is interrupted.
[0051]
The refrigerant supplies heat to the drain and to the vicinity of the openings of the cooling chambers 11, 12, and 13, and instead cools the high-temperature part of the Stirling refrigerating engine 30 by collecting cold heat in a temperature zone lower than the environment. Therefore, the heat load of the heat dissipation system is reduced, and the heat dissipation efficiency of the entire heat dissipation system also increases. As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0052]
The first high-temperature-side refrigerant circuit 50 and the second high-temperature-side refrigerant circuit 60 are independent of each other and provided in parallel. Therefore, the heat radiation by the first high-temperature side refrigerant circulation circuit 50 and the heat radiation by the second high-temperature side refrigerant circulation circuit 60 can be performed independently of each other without depending on each other. This enables individual operation control based on the heat load characteristics of the cooling cabinet 1. For example, instead of operating the circulation pump 64 constantly, the circulation pump 64 may be operated only when it is necessary to promote drain evaporation and prevent dew condensation around the door. Thus, the power consumption of the circulation pump 64 can be reduced, and the operating life of the circulation pump 64 can be extended.
[0053]
Next, a second embodiment and the following embodiments will be described with reference to FIGS. 3 to 7 are piping configuration diagrams, and it is assumed that the piping shown therein is realized in the cooling cabinet 1 of FIG. For the components common to the first embodiment, the reference numerals used in the description of the first embodiment are used as they are, and the description is omitted.
[0054]
FIG. 3 shows a second embodiment of the refrigerator according to the present invention. Here, a heat exchange part 62 for accelerating drain evaporation and a heat exchange part 63 for preventing dew condensation on the cooling storage wall are connected in parallel, and this parallel connection structure is connected to a second high-temperature side heat exchanger 61 and a circulation pump 64. Connected in series. And inside the said parallel connection structure, the valve 65 is connected in series to the heat exchange part 62, and the valve 66 is connected in series to the heat exchange part 63.
[0055]
According to the above configuration, the flow resistance of the refrigerant at the heat exchange portions 62 and 63 is about half that of the first embodiment, and the power consumption of the circulation pump 64 can be significantly reduced. Further, since the valves 65 and 66 are combined with the heat exchange units 62 and 63, if neither the evaporation of the drain nor the prevention of dew condensation on the cooling wall is required, the unnecessary valve is closed to stop the flow of the refrigerant. be able to. Thereby, the power consumption of the circulation pump 64 can be further reduced.
[0056]
Instead of providing a dedicated valve for each of the heat exchange units 62 and 63, a common three-way valve is provided, and the switching operation of the three-way valve “refrigerant passes through both heat exchange units 62 and 63” “heat exchange unit 62 It is also possible to select one of the three states of “the refrigerant passes only through the heat exchanger” and “the refrigerant passes only through the heat exchange unit 63”. Also, in order to facilitate automatic control, the valve is preferably an electromagnetic valve.
[0057]
In a humid environment, the evaporation of drains and the prevention of dew condensation on the cooling cabinet wall must be continuously performed. In such a case, the piping structure of the third embodiment shown in FIG. 4 is suitable.
[0058]
In the third embodiment, a single high-temperature side heat exchanger 71 that is not divided into “first” and “second” is attached to the high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30. Like the first high-temperature side heat exchanger 51 and the second high-temperature side heat exchanger 61, a large number of fins are provided inside the high-temperature side heat exchanger 71 so that heat can be efficiently exchanged with the refrigerant. Has become. In the high-temperature side heat exchanger 71, the heat-radiating heat exchanger 52, the heat-exchanging part 62 for promoting the evaporation of the drain, the heat-exchanging part 63 for preventing dew condensation on the cooling storage wall, and the circulation pump 64 form a series circuit. Are connected to form a high-temperature side refrigerant circulation circuit 70.
[0059]
When the Stirling refrigerating engine 30 is driven, the high temperature side heat exchanger 71 is heated. When the high-temperature side heat exchanger 71 is heated, the refrigerant evaporates, and becomes a gas-liquid two-phase flow in which a gas phase and a liquid phase are mixed. By the circulation pump 64, the gas-liquid two-phase flow refrigerant is pushed out to the heat exchanger 52 for heat radiation. The blower fan 53 blows air onto the surface of the heat exchanger 52 for heat radiation, so that the refrigerant loses heat and the gas phase part is partially condensed. It flows to 62 and 63.
[0060]
The refrigerant flows through the heat exchange section 62 and transfers heat to the drain pan 26 to promote the evaporation of the drain. The refrigerant subsequently flows through the heat exchanging section 63 and transfers heat to a portion of the cooling storage wall that comes into contact with the outside air, so that the temperature of this portion is maintained at a dew point temperature or higher.
[0061]
The refrigerant that has recovered cold from the drain in the heat exchange section 62 and has recovered cold from the housing 10 in the heat exchange section 63 has completely changed from a gas phase to a liquid phase, and has a single-phase liquid phase in the form of a high-temperature refrigerant. Return to the heat exchanger 71. Then, a part thereof evaporates, and the gas-liquid two-phase is recovered again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, condenses and radiates heat in the heat exchange portions 62 and 63, and recovers cold heat is repeated. If the operation of the circulation pump 64 is stopped, this cycle is interrupted.
[0062]
According to the above configuration, there is an advantage that the piping structure of the high temperature side refrigerant circulation circuit 70 is simple and the number of assembling steps can be reduced.
[0063]
The positions of the heat exchange units 62 and 63 may be reversed, and the wall of the cooling box may be heated first, and then the drain pan 26 may be heated. Further, the circulation pump 64 may be disposed between the high temperature side heat exchanger 71 and the heat radiation heat exchanger 52. Although heat transfer by a gas-liquid two-phase flow is desirable, heat transfer by a brine method using only a liquid phase can also be adopted.
[0064]
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the refrigerator according to the present invention. Also in the fourth embodiment, a single high-temperature side heat exchanger 71 that is not divided into “first” and “second” is attached to the high-temperature portion of the Stirling refrigeration engine 30. A large number of fins are provided inside the high-temperature side heat exchanger 71 so that heat can be efficiently exchanged with the refrigerant. The heat-dissipating heat exchanger 52 is connected to the downstream side of the high-temperature side heat exchanger 71, and the circulation pump 64 is connected to the upstream side.
[0065]
A heat exchange unit 62 for promoting the evaporation of drain and a heat exchange unit 63 for preventing dew condensation on the cooling storage wall are arranged between the heat radiation heat exchanger 52 and the circulation pump 64. The heat exchange units 62 and 63 are not connected in series as in the third embodiment, but are connected in parallel as in the second embodiment. This parallel connection structure is connected in series to the second high-temperature side heat exchanger 61 and the circulation pump 64. And inside the said parallel connection structure, the valve 65 is connected in series to the heat exchange part 62, and the valve 66 is connected in series to the heat exchange part 63. Thus, the high-temperature-side refrigerant circulation circuit 70 is configured.
[0066]
When the Stirling refrigerating engine 30 is driven, the high temperature side heat exchanger 71 is heated. When the high-temperature side heat exchanger 71 is heated, a part of the internal refrigerant evaporates, and the refrigerant becomes a gas-liquid two-phase flow. By the circulation pump 64, the gas-liquid two-phase flow refrigerant is pushed out to the heat exchanger 52 for heat radiation. The blower fan 53 blows air onto the surface of the heat exchanger 52 for heat radiation, so that the refrigerant loses heat and the gas phase part is partially condensed. It flows to 62 and 63.
[0067]
The refrigerant diverges and flows through the heat exchange units 62 and 63 to transfer heat to the drain pan 26 to promote the evaporation of the drain, and to transfer heat to a portion of the wall of the cooling chamber that comes into contact with the outside air, so that the temperature of this portion is equal to or higher than the dew point temperature. To keep.
[0068]
The refrigerant that has recovered cold from the drain in the heat exchange section 62 and has recovered cold from the housing 10 in the heat exchange section 63 has completely changed from a gas phase to a liquid phase, and has a single-phase liquid phase in the form of a high-temperature refrigerant. Return to the heat exchanger 71. Then, a part thereof evaporates, and the gas-liquid two-phase is recovered again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, condenses and radiates heat in the heat exchange portions 62 and 63, and recovers cold heat is repeated. If the operation of the circulation pump 64 is stopped, this cycle is interrupted.
[0069]
According to the above configuration, the flow resistance of the refrigerant at the heat exchange portions 62 and 63 is about half that of the first embodiment, and the power consumption of the circulation pump 64 can be significantly reduced. Further, since the valves 65 and 66 are combined with the heat exchange units 62 and 63, if neither the evaporation of the drain nor the prevention of dew condensation on the cooling wall is required, the unnecessary valve is closed to stop the flow of the refrigerant. be able to. Thereby, the power consumption of the circulation pump 64 can be further reduced.
[0070]
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the refrigerator according to the present invention. As in the second embodiment, a heat exchange part 62 for accelerating drain evaporation and a heat exchange part 63 for preventing dew condensation on the cooling cabinet wall are connected in parallel, and this parallel connection structure is connected to a second high-temperature side heat exchanger. 61 and the circulation pump 64 are connected in series. Then, inside the parallel connection structure, a valve 65 is connected in series to the heat exchange section 62, and a valve 66 is connected to the heat exchange section 63 in series.
[0071]
In the fifth embodiment, a refrigerant circuit for defrost 80 is connected in parallel to the parallel connection structure of the heat exchange units 62 and 63. The defrosting refrigerant circuit 80 includes a defrosting heat exchanger 81 and valves 82 and 83 connected to the upstream and downstream sides thereof. The defrosting heat exchanger 81 transmits heat to the internal cooling heat exchanger 42 by heat conduction or convection. Forced convection may be generated between the defrosting heat exchanger 81 and the internal cooling heat exchanger 42 by the blowing fan. It is also possible to configure the heat exchanger 81 for defrosting by partitioning a part of the heat exchanger 42 for cooling in the refrigerator.
[0072]
The cooling of the cooling chambers 11, 12, and 13 is performed with the valves 65 and 66 opened and the valves 82 and 83 closed. When the Stirling refrigerating engine 30 is driven, the low-temperature side heat exchanger 41 is deprived of heat, and the refrigerant inside flows through the low-temperature side refrigerant circulation circuit 40 into the in-compartment cooling heat exchanger 42 in a condensed state.
[0073]
The refrigerant flowing into the internal cooling heat exchanger 42 evaporates due to the heat of the air passing through the internal cooling heat exchanger 42, and lowers the surface temperature of the internal cooling heat exchanger 42. The air passing through the in-compartment cooling heat exchanger 42 is deprived of heat to become cool air, and blows out from the cool air outlet 21 of the duct 20 to the cooling chambers 11, 12, and 13, thereby lowering the temperatures of the cooling chambers 11, 12, and 13. Thereafter, the air is returned to the internal cooling heat exchanger 42 through a duct (not shown).
[0074]
The heat generated by the Stirling refrigerating engine 30 working and the heat recovered by the low temperature part from the inside of the refrigerator become waste heat to be radiated from the high temperature part. The first high-temperature side heat exchanger 51 and the second high-temperature side heat exchanger 61 are heated by the waste heat.
[0075]
When the first high temperature side heat exchanger 51 is heated, the internal refrigerant evaporates and flows into the heat radiation heat exchanger 52. The blower fan 53 blows air on the surface of the heat-dissipating heat exchanger 52, and the refrigerant loses heat and condenses. The condensed refrigerant returns to the first high-temperature side heat exchanger 51 and evaporates again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, and the refrigerant is conveyed to the cooling air and condensed by the heat radiating heat exchanger 52 is repeated.
[0076]
When the second high-temperature side heat exchanger 61 is heated, a part of the refrigerant therein evaporates, and the refrigerant becomes a gas-liquid two-phase flow. The circulation pump 64 pushes the gas-liquid two-phase flow refrigerant to the heat exchange units 62 and 63. The refrigerant diverges and flows through the heat exchange units 62 and 63 to transfer heat to the drain pan 26 to promote the evaporation of the drain, and to transfer heat to a portion of the wall of the cooling chamber that comes into contact with the outside air, so that the temperature of this portion is equal to or higher than the dew point temperature. To keep.
[0077]
The refrigerant that has recovered cold from the drain in the heat exchange section 62 and has recovered cold from the housing 10 in the heat exchange section 63 has completely changed from a gas phase to a liquid phase, and has a second phase in the form of a liquid single phase. It returns to the high temperature side heat exchanger 61. Then, a part thereof evaporates, and the gas-liquid two-phase is recovered again. In this manner, a cycle in which the refrigerant receives waste heat from the high temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30 and evaporates, condenses and radiates heat in the heat exchange portions 62 and 63, and recovers cold heat is repeated. Since the valves 82 and 83 are closed, the heat of the refrigerant is not transmitted to the internal cooling heat exchanger 42. If the operation of the circulation pump 64 is stopped, this cycle is interrupted.
[0078]
When the surface temperature of the internal cooling heat exchanger 42 decreases, the air passing through the internal cooling heat exchanger 42 is deprived of heat and becomes cold air. At the same time, the moisture contained in the air, that is, the moisture that has entered the cooling chambers 11, 12, and 13 and the moisture deprived from the stored food in the cooling chamber, adheres to the in-compartment cooling heat exchanger 42 as frost. When frost is formed, the heat exchange efficiency between the internal cooling heat exchanger 42 and the air is reduced due to the heat insulating effect of the frost. Further, the gap between the fins of the in-compartment cooling heat exchanger 42 is narrowed by the frost, and the amount of ventilation decreases. This further reduces the cooling capacity.
[0079]
Therefore, the valves 82 and 83 are opened at an appropriate timing, and the refrigerant discharged from the second high-temperature side heat exchanger 61 flows to the defrosting heat exchanger 81. Then, the heat of the refrigerant is transmitted to the internal cooling heat exchanger 42, and the frost attached to the internal cooling heat exchanger 42 is melted. The melted frost becomes drain and flows out to the drain pan 26.
[0080]
The cold heat of the in-compartment cooling heat exchanger 42, mainly the cold heat of the frost, is recovered by the refrigerant. The refrigerant whose temperature has been reduced by recovering the cold heat returns to the second high-temperature side heat exchanger 61, and becomes a gas-liquid two-phase flow again. In order to increase the defrosting efficiency and shorten the defrosting time, it is preferable to close the valves 65 and 66 during the defrosting period so that the refrigerant flows to the defrosting heat exchanger 81 in a concentrated manner.
[0081]
According to this configuration, defrosting of the in-compartment cooling heat exchanger 42 can be performed without providing an electric heater for defrosting. Further, since the high temperature part of the Stirling refrigerating engine 30 is cooled by collecting the cold heat of the frost, the heat load of the heat radiation system is reduced, and the heat radiation efficiency of the entire heat radiation system is also increased. As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0082]
It is also possible to adopt a configuration in which the defrosting heat exchanger 81 is connected in series to the parallel connection structure of the heat exchange units 62 and 63. In this case, the valves 82 and 83 become unnecessary. If the circulation pump 64 is operated with the valves 65 and 66 opened, the evaporation of the drain, the heating of the cooling storage wall, and the defrosting are performed simultaneously. When the valve 65 is closed, the promotion of drain evaporation is stopped, and when the valve 66 is closed, heating of the cooling storage wall is stopped. When the circulation pump 64 is stopped, the operations of the heat exchange units 62 and 63 and the defrosting heat exchanger 81 are all stopped.
[0083]
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the refrigerator according to the present invention. The sixth embodiment is obtained by adding the following changes to the fifth embodiment. That is, a heat exchanger type heat storage unit 90 is provided between the parallel connection structure of the heat exchange unit 62, the heat exchange unit 63, and the defrosting heat exchanger 81 and the second high-temperature side heat exchanger 61.
[0084]
When the Stirling refrigerating engine 30 is driven with the valves 65 and 66 opened and the valves 82 and 83 closed, the low-temperature side heat exchanger 41 is deprived of heat, and the internal refrigerant is condensed and the internal cooling heat exchanger is cooled. Flow into 42. The refrigerant flowing into the in-compartment cooling heat exchanger 42 evaporates and lowers the surface temperature of the in-compartment cooling heat exchanger 42. Thereby, the cooling chambers 11, 12, and 13 are cooled.
[0085]
On the other hand, the first high-temperature side heat exchanger 51 and the second high-temperature side heat exchanger 61 are heated. When the first high temperature side heat exchanger 51 is heated, the internal refrigerant evaporates and flows into the heat radiation heat exchanger 52. The blower fan 53 blows air on the surface of the heat-dissipating heat exchanger 52, and the refrigerant loses heat and condenses. The condensed refrigerant returns to the first high-temperature side heat exchanger 51 and evaporates again. In this way, a cycle in which the refrigerant receives waste heat in the high-temperature portion, evaporates, and transmits the heat to the cooling air in the heat radiating heat exchanger 52 to condense it is repeated.
[0086]
When the second high-temperature side heat exchanger 61 is heated, a part of the refrigerant therein evaporates, and the refrigerant becomes a gas-liquid two-phase flow. The circulation pump 64 pushes the gas-liquid two-phase flow refrigerant to the heat exchange units 62 and 63. The refrigerant diverges and flows through the heat exchange units 62 and 63 to transfer heat to the drain pan 26 to promote the evaporation of the drain, and to transfer heat to a portion of the wall of the cooling chamber that comes into contact with the outside air, so that the temperature of this portion is equal to or higher than the dew point temperature. To keep.
[0087]
The refrigerant that has exited the heat exchange units 62 and 63 passes through the heat storage unit 90. The residual heat after the heat is radiated by the heat exchange units 62 and 63 is stored in the heat storage unit 90. The refrigerant that has given the residual heat to the heat storage unit 90, which has been in the gas phase, completely returns to the liquid phase, and returns to the second high-temperature side heat exchanger 61 in a single-phase liquid phase. Then, a part thereof evaporates, and the gas-liquid two-phase is recovered again. In this way, a cycle in which the refrigerant receives the waste heat in the high-temperature portion and evaporates, condenses and radiates heat in the heat exchange portions 62 and 63, and the heat storage portion 90 and recovers the cold heat is repeated. Since the valves 82 and 83 are closed, the heat of the refrigerant is not transmitted to the internal cooling heat exchanger 42. If the operation of the circulation pump 64 is stopped, this cycle is interrupted.
[0088]
When performing the defrosting of the in-compartment cooling heat exchanger 42, the valves 82 and 83 are opened, and the refrigerant discharged from the second high-temperature side heat exchanger 61 flows to the defrosting heat exchanger 81. Then, the heat of the refrigerant is transmitted to the internal cooling heat exchanger 42, and the frost attached to the internal cooling heat exchanger 42 is melted. The melted frost becomes drain and flows out to the drain pan 26.
[0089]
The cold heat of the in-compartment cooling heat exchanger 42, mainly the cold heat of the frost, is recovered by the refrigerant. The refrigerant whose temperature has been lowered by collecting the cold heat exchanges heat with the heat storage unit 90 when passing through the heat storage unit 90. After releasing the cold heat and receiving the warm heat from the heat storage unit 90 to raise the temperature, the refrigerant returns to the second high-temperature side heat exchanger 61 and becomes a gas-liquid two-phase flow again. In order to increase the defrosting efficiency and shorten the defrosting time, during the defrosting period, the valves 65 and 66 are closed so that the refrigerant flows to the defrosting heat exchanger 81 in a concentrated manner.
[0090]
Thus, during the defrosting process, the cold heat from the frost is accumulated in the heat storage unit 90. When the defrosting process is completed and the operation returns to the normal operation, the heat storage unit 90 transmits cold heat to the passing refrigerant, and cools the high temperature part of the Stirling refrigerating engine 30. Instead, the heat storage section 90 accumulates waste heat from the high-temperature section and prepares for the next defrosting step.
[0091]
According to this configuration, defrosting of the in-compartment cooling heat exchanger 42 can be performed without providing an electric heater for defrosting. Even if the Stirling refrigerating engine 30 is stopped, the refrigerant can be heated by the heat stored in the heat storage unit 90 to perform defrosting as long as the circulation pump 64 is driven.
[0092]
As in the fifth embodiment, the cool heat of the frost is recovered to cool the high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine 30, so that the heat load on the heat dissipation system is reduced, and the heat dissipation efficiency of the entire heat dissipation system is increased. As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0093]
It is also possible to adopt a configuration in which the defrosting heat exchanger 81 is connected in series to the parallel connection structure of the heat exchange units 62 and 63. In this case, the valves 82 and 83 become unnecessary. If the circulation pump 64 is operated with the valves 65 and 66 opened, the evaporation of the drain, the heating of the cooling storage wall, and the defrosting are performed simultaneously. When the valve 65 is closed, the promotion of drain evaporation is stopped, and when the valve 66 is closed, heating of the cooling storage wall is stopped. When the circulation pump 64 is stopped, the operations of the heat exchange units 62 and 63 and the defrosting heat exchanger 81 are all stopped.
[0094]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0095]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0096]
(1) In a cooler that cools the inside of a refrigerator with a Stirling refrigerating engine, heat of a high temperature part of the Stirling refrigerating engine is transmitted to a refrigerant to promote evaporation of drain, prevent dew condensation on a cooling refrigerator wall, and a heat exchanger for cooling the refrigerator. Is used for at least one of the following types of defrosting: heat radiation from the high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine is effective for tasks such as promoting drain evaporation, preventing condensation on the cooling storage wall, and defrosting the heat exchanger for cooling the internal storage. Can be used. This makes it possible to make the drain maintenance-free, prevent dew condensation on the cooling cabinet wall without using an electric heater, and perform defrosting of the heat exchanger for cooling inside the cabinet. The usability is improved, and power consumption can be suppressed as compared with the case where heating is performed by an electric heater.
[0097]
If the latent heat phenomenon of evaporating and condensing the refrigerant is used for the heat exchange, the thermal resistance can be reduced and the heat radiation efficiency can be increased. Thereby, the efficiency of the Stirling refrigerating engine is improved, and the power consumption can be reduced.
[0098]
In addition, since the high temperature part of the Stirling refrigerating engine is cooled by collecting cold heat having a lower temperature than the surrounding environment from the drain water, the dew condensation concerned part, or the heat exchanger for cooling in the refrigerator, the heat radiation efficiency of the whole heat radiation system is improved. The COP of the Stirling refrigeration engine is also improved, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.
[0099]
(2) In a cooling cabinet that cools the inside of the refrigerator with a Stirling refrigerating engine, a first high-temperature side refrigerant circulation circuit that radiates heat of a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine to the outside of the refrigerator, and drains heat of the high-temperature portion to drain. A second high-temperature side refrigerant circulation circuit that is used for at least one of promotion, dew condensation prevention of a cooling storage wall, and defrosting of a heat exchanger for cooling the inside of the storage. If the latent heat phenomenon of evaporating and condensing the refrigerant is used for the heat radiation, the thermal resistance can be suppressed small, and the heat radiation efficiency increases. Thereby, the efficiency of the Stirling refrigerating engine is improved, and the power consumption can be reduced.
[0100]
By providing the first high-temperature-side refrigerant circulation circuit that radiates heat outside the refrigerator, the heat of the high-temperature portion can be stably radiated. In addition, since the second high-temperature side refrigerant circulation circuit is provided for utilizing the heat of the high-temperature portion for at least one of promotion of drain evaporation, prevention of dew condensation on the cooling storage wall, and defrosting of the internal cooling heat exchanger. In addition, the heat radiation of the high temperature part of the Stirling refrigerating engine can be effectively used for tasks such as promoting evaporation of drains, preventing dew condensation on a cooling storage wall, and defrosting a heat exchanger for cooling the inside of the storage. This makes it possible to make the drain maintenance-free, prevent dew condensation on the cooling cabinet wall without using an electric heater, and perform defrosting of the heat exchanger for cooling inside the cabinet. The usability is improved, and power consumption can be suppressed as compared with the case where heating is performed by an electric heater.
[0101]
In addition, since the high temperature part of the Stirling refrigerating engine is cooled by collecting cold heat having a lower temperature than the surrounding environment from the drain water, the dew condensation concerned part, or the heat exchanger for cooling in the refrigerator, the heat radiation efficiency of the whole heat radiation system is improved. The COP of the Stirling refrigeration engine is also improved, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.
[0102]
(3) In the above-described cooling cabinet, the first high-temperature side refrigerant circulation circuit and the second high-temperature side refrigerant circulation circuit are made independent from each other, so that the first high-temperature side refrigerant circulation circuit ensures heat radiation. In addition, the second high-temperature-side refrigerant circulation circuit can be flexibly utilized to promote drain evaporation, prevent dew condensation on the cooling storage wall, or defrost the heat exchanger for cooling the storage as required. This means that the circulating pump in the second high-temperature side refrigerant circulation circuit does not always need to be operated, but only needs to be operated when it is necessary to promote drain evaporation and prevent dew condensation around the door. Thereby, the power consumption of the circulation pump can be saved, and the operating life of the circulation pump can be extended.
[0103]
(4) In the cooling chamber as described above, the refrigerant is circulated by natural circulation in the first high-temperature side refrigerant circulation circuit, and the refrigerant is circulated by forced circulation in the second high-temperature side refrigerant circulation circuit. In the first high-temperature side refrigerant circulation circuit, constant heat dissipation can be achieved without using artificial energy. On the other hand, in the second high-temperature-side refrigerant circulation circuit, the refrigerant can be forcibly circulated as needed to radiate heat or recover cold energy. Thereby, cooling can be performed efficiently without unnecessary energy consumption.
[0104]
(5) In a cooling box that cools the inside of the box with a Stirling refrigerating engine, a heat exchange section provided for promoting evaporation of drain and a heat exchange section provided for preventing dew condensation on the wall of the cooling box are connected in parallel, Since this parallel connection structure is connected in series to a heat exchanger provided in the high temperature section of the Stirling refrigerating engine to form a high temperature side refrigerant circulation circuit, the heat radiation of the high temperature section of the Stirling refrigerating engine is used to promote the evaporation of the drain and the cooling chamber wall. Can be effectively used to prevent condensation. This makes it possible to make the drain maintenance-free, to prevent condensation on the cooling cabinet wall without using an electric heater, to improve the function or usability of the cooling cabinet, and to perform heating with an electric heater. Power consumption can be suppressed as compared with
[0105]
If the latent heat phenomenon of evaporating and condensing the refrigerant is used for the heat exchange, the thermal resistance can be reduced and the heat radiation efficiency can be increased. Thereby, the efficiency of the Stirling refrigerating engine is improved, and the power consumption can be reduced.
[0106]
In addition, since the high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine is cooled by collecting cold heat having a lower temperature than the surrounding environment from the drain water and the dew condensation concerned portion, the heat radiation efficiency of the entire heat radiation system is improved. The COP of the Stirling refrigeration engine is also improved, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.
[0107]
Since the heat exchange part provided for promoting the evaporation of the drain and the heat exchange part provided for preventing dew condensation on the cooling storage wall are connected in parallel, the flow resistance of the refrigerant can be reduced. Since the flow resistance of the refrigerant is low, when a circulation pump is used, the power consumption thereof can be significantly reduced.
[0108]
In the said parallel structure part, if it is supposed that valves are connected in series to the heat exchange part provided for promoting the evaporation of the drain and the heat exchange part provided for preventing dew condensation on the cooling chamber wall, at that time, The heat exchange section on the side that does not need to flow the refrigerant can stop the flow of the refrigerant, and when a circulation pump is used, the power consumption thereof can be reduced.
[0109]
(6) In a cooler that cools the inside of the refrigerator with a Stirling refrigerating engine, a heat exchanger provided in a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine, a heat exchanging portion provided for promoting drain evaporation, and dew condensation on a wall of the refrigerator. Since the high-temperature-side refrigerant circulation circuit is formed by connecting in series with the heat exchange unit provided for prevention, the heat radiation of the high-temperature part of the Stirling refrigerating engine can be effectively used for promoting the evaporation of the drain and preventing the dew condensation on the cooling storage wall. This makes it possible to make the drain maintenance-free, to prevent condensation on the cooling cabinet wall without using an electric heater, to improve the function or usability of the cooling cabinet, and to perform heating with an electric heater. Power consumption can be suppressed as compared with
[0110]
If the latent heat phenomenon of evaporating and condensing the refrigerant is used for the heat exchange, the thermal resistance can be reduced and the heat radiation efficiency can be increased. Thereby, the efficiency of the Stirling refrigerating engine is improved, and the power consumption can be reduced.
[0111]
In addition, since the high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine is cooled by collecting cold heat having a lower temperature than the surrounding environment from the drain water and the dew condensation concerned portion, the heat radiation efficiency of the entire heat radiation system is improved. The COP of the Stirling refrigeration engine is also improved, and the power consumption of the refrigerator can be reduced.
[0112]
Since the heat exchanger provided in the high temperature part of the Stirling refrigerating engine, the heat exchange part provided for promoting evaporation of the drain, and the heat exchange part provided for preventing dew condensation on the cooling storage wall are connected in series, the piping configuration is Is easy. It requires less assembly steps and is robust.
[0113]
(7) In the cooling chamber as described above, a low-temperature-side refrigerant circulation circuit including a heat exchanger provided in a low-temperature portion of the Stirling refrigerating engine and a heat exchanger for cooling the inside of the refrigerator is formed. Since a heat exchange unit for defrosting is provided for the heat exchanger, and a high-temperature side refrigerant circulation circuit including the heat exchange unit for defrosting and a heat exchanger provided in a high temperature part of the Stirling refrigerating engine is formed, defrosting is performed. Defrost can be performed without using an electric heater. Since the high temperature part is cooled by collecting the cold heat of the frost, the heat load of the heat dissipation system is reduced, and the heat dissipation efficiency of the entire heat dissipation system is also increased. As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0114]
(8) In the cooling chamber as described above, the heat storage section is provided in the high-temperature side refrigerant circulation circuit including the defrosting heat exchange section and the heat exchanger provided in the high temperature section of the Stirling refrigerating engine. Even when the engine is stopped, defrosting can be performed using heat stored in the heat storage unit. Since the cold heat of the frost is collected in the heat storage unit and used to cool the high-temperature portion during normal operation, the heat load on the heat dissipation system is reduced, and the heat dissipation efficiency of the entire heat dissipation system is increased. As a result, the operating COP of the Stirling refrigerating engine 30 increases, and power consumption can be reduced.
[0115]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a cooling cabinet.
FIG. 2 is a piping configuration diagram showing a first embodiment of a refrigerator according to the present invention.
FIG. 3 is a piping configuration diagram showing a second embodiment of the refrigerator according to the present invention.
FIG. 4 is a piping configuration diagram showing a third embodiment of the refrigerator according to the present invention.
FIG. 5 is a piping configuration diagram showing a fourth embodiment of the refrigerator according to the present invention.
FIG. 6 is a piping configuration diagram showing a fifth embodiment of the refrigerator of the present invention.
FIG. 7 is a piping configuration diagram showing a sixth embodiment of the refrigerator according to the present invention.
Indicating
[Explanation of symbols]
1 Cooling room
10 Housing
11, 12, 13 Cooling chamber
14, 15, 16 Insulated door
17 Gasket
20 duct
21 Cold air outlet
22 Ventilation fan
26 drain pan
30 Stirling refrigeration engine
40 Low temperature refrigerant circuit
41 Low-temperature heat exchanger
42 Cooling heat exchanger
50 1st high temperature side refrigerant circulation circuit
51 1st high temperature side heat exchanger
52 Heat exchanger for heat radiation
53 blower fan
60 second high temperature side refrigerant circuit
61 2nd high temperature side heat exchanger
62, 63 heat exchange section
64 circulation pump
65, 66 valves
70 High-temperature side refrigerant circuit
71 High-temperature side heat exchanger
80 Defrost refrigerant circuit
81 Defrosting heat exchanger
82, 83 valves
90 heat storage unit

Claims (8)

スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、
前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を冷媒に伝え、ドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用することを特徴とする冷却庫。In a refrigerator that cools the interior with a Stirling refrigerating engine,
Cooling characterized in that heat of a high temperature part of the Stirling refrigerating engine is transmitted to a refrigerant, and is used for at least one of promotion of drain evaporation, prevention of dew condensation on a cooling chamber wall, and defrosting of a heat exchanger for cooling the inside of the chamber. Warehouse. スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、
前記スターリング冷凍エンジンの高温部の熱を庫外に放熱する第１の高温側冷媒循環回路と、前記高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、及び庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも一つに利用する第２の高温側冷媒循環回路とを形成することを特徴とする冷却庫。In a refrigerator that cools the interior with a Stirling refrigerating engine,
A first high-temperature side refrigerant circulation circuit for radiating heat of a high-temperature portion of the Stirling refrigerating engine to the outside of the cold storage; A second high-temperature side refrigerant circulation circuit used for at least one of defrosting of the vessel. 前記第１の高温側冷媒循環回路と前記第２の高温側冷媒循環回路とを互いに独立させたことを特徴とする請求項２に記載の冷却庫。The refrigerator according to claim 2, wherein the first high-temperature side refrigerant circulation circuit and the second high-temperature side refrigerant circulation circuit are independent of each other. 前記第１の高温側冷媒循環回路では自然循環により冷媒を循環させ、前記第２の高温側冷媒循環回路では強制循環により冷媒を循環させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の冷却庫。4. The method according to claim 2, wherein the first high-temperature-side refrigerant circulation circuit circulates the refrigerant by natural circulation, and the second high-temperature-side refrigerant circulation circuit circulates the refrigerant by forced circulation. 5. Cooling room. スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、
ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを並列接続し、この並列接続構造を前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器に直列接続して高温側冷媒循環回路を形成することを特徴とする冷却庫。In a refrigerator that cools the interior with a Stirling refrigerating engine,
A heat exchange unit provided for promoting the evaporation of the drain and a heat exchange unit provided for preventing dew condensation on the cooling storage wall are connected in parallel, and this parallel connection structure is connected to the heat provided in the high temperature part of the Stirling refrigerating engine. A cooler characterized by forming a high-temperature-side refrigerant circulation circuit connected in series to an exchanger. スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行う冷却庫において、
前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器と、ドレンの蒸発促進のために設けられる熱交換部と、冷却庫壁の結露防止のために設けられる熱交換部とを直列接続して高温側冷媒循環回路を形成することを特徴とする冷却庫。In a refrigerator that cools the interior with a Stirling refrigerating engine,
A heat exchanger provided in a high temperature section of the Stirling refrigerating engine, a heat exchange section provided for promoting evaporation of drain, and a heat exchange section provided for preventing dew condensation on a cooling storage wall are connected in series to increase the temperature. A cooling cabinet characterized by forming a side refrigerant circulation circuit. 前記スターリング冷凍エンジンの低温部に設けた熱交換器と庫内冷却用熱交換器とを含む低温側冷媒循環回路を形成するとともに、前記庫内冷却用熱交換器に対し除霜用熱交換部を設け、この除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路を形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の冷却庫。A low-temperature-side refrigerant circulation circuit including a heat exchanger provided in a low-temperature portion of the Stirling refrigerating engine and a heat exchanger for cooling the inside of the refrigerator is formed. And forming a high-temperature-side refrigerant circulation circuit including the defrosting heat exchange section and a heat exchanger provided in a high-temperature section of the Stirling refrigerating engine. The refrigerator described in. 前記除霜用熱交換部と前記スターリング冷凍エンジンの高温部に設けられる熱交換器とを含む高温側冷媒循環回路中に蓄熱部を設けたことを特徴とする請求項７に記載の冷却庫。8. The refrigerator according to claim 7, wherein a heat storage unit is provided in a high-temperature side refrigerant circuit including the defrosting heat exchange unit and a heat exchanger provided in a high temperature unit of the Stirling refrigerating engine.
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