JP2006138552A

JP2006138552A - 冷却庫

Info

Publication number: JP2006138552A
Application number: JP2004328960A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Shiromizu; 敏行白水; Kazutaka Abe; 和孝安部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-06-01

Abstract

【課題】スターリング冷凍機が発生する温熱を二次冷媒循環回路により放熱する冷却庫において、放熱量を十分に確保し、所期の低温を確実に得られるようにする。
【解決手段】冷却庫１はスターリング冷凍機５０を冷熱源として庫内を冷却する。スターリング冷凍機５０のウォームヘッド５１の温熱は高温側蒸発器６１及び高温側凝縮器６２を含んで構成されるサーモサイフォン循環回路６０により取り出され、放熱される。スターリング冷凍機５０の本体ケーシング５３の温熱は循環ポンプ１１１を含む強制循環回路１１０により取り出され、放熱される。強制循環回路１１０が本体ケーシング５３から取り出した温熱は、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用される。
【選択図】図２

Description

本発明はスターリング冷凍機の吸熱部で発生した冷熱によって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」「ショーケース」といった商品としての名称を問わない。

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、HFC:hydrofluorocarbon）が冷媒として使用されている。これらの冷媒のうちＣＦＣとＨＣＦＣ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。また、オゾン層を破壊しないＨＦＣにも地球温暖化への寄与が大きいという問題がある。

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機が脚光を浴びている。スターリング冷凍機ではヘリウム等の不活性ガスを冷媒として使用し、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冷媒の圧縮・膨張を繰り返し、ウォームヘッドの温度を高めるとともにコールドヘッドの温度を下げる。そしてウォームヘッドで周囲環境に放熱を行い、コールドヘッドで庫内から吸熱を行うものである。

スターリング冷凍機で放熱と吸熱を行うにあたっては、二次冷媒を利用することが多い。すなわちウォームヘッドには高温側蒸発器を取付け、その中の二次冷媒を温熱で蒸発させる。蒸発した二次冷媒は高温側凝縮器に送られ、そこで液体に復元して高温側蒸発器に戻る。コールドヘッドには低温側凝縮器を取付け、その中の二次冷媒を冷熱で凝縮させる。凝縮した二次冷媒は低温側蒸発器に送られ、そこで気体に復元して低温側凝縮器に戻る。

上記のように二次冷媒を循環させてスターリング冷凍機の温熱と冷熱を伝達する冷却庫の例を特許文献１〜３に見ることができる。特許文献２にはウォームヘッドの温熱を冷媒配管により冷却室の開口部に伝えてこの箇所に結露が生じるのを防ぐ構成が開示されている。特許文献３には結露防止だけでなく除霜水の蒸発促進や庫内冷却用熱交換器の除霜にもウォームヘッドの温熱を利用する構成が示されている。
特開２００２−２２１３８４号公報（第４頁−第５頁、図１−図２）特開２００４−１０１０５０号公報（第４頁−第６頁、図１−図６）特開２００４−２００５６号公報（第５頁−第１２頁、図１−図７）

特許文献１〜３に記載された構成はいずれも、ウォームヘッドに二次冷媒循環回路を熱接触させて温熱を取り出している。しかしながらウォームヘッドで授受できる温熱量には限りがあり、外気温が高い場合など、求められる放熱量を満たすだけの温熱を取り出せないことがある。放熱が不十分だと冷熱も十分な量が得られなくなり、冷却庫の庫内を所期の低温にまで下げることができなくなってしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、スターリング冷凍機が発生する温熱を二次冷媒循環回路により放熱する冷却庫において、放熱量を十分に確保し、所期の低温を確実に得られるようにすることを目的とする。また、スターリング冷凍機の発生する温熱を冷却庫の機能向上に役立てられるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、スターリング冷凍機のコールドヘッドから取り出した冷熱により庫内の冷却を行うとともに、このスターリング冷凍機が発生する温熱を二次冷媒循環回路により放熱する冷却庫において、前記スターリング冷凍機のウォームヘッドから温熱を取り出す第１の二次冷媒循環回路と、前記ウォームヘッド以外の箇所から温熱を取り出す第２の二次冷媒循環回路を設け、第２の二次冷媒循環回路が取り出した温熱を、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用することを特徴としている。

この構成によると、第１の二次冷媒循環回路によりウォームヘッドから温熱を取り出すとともに、第２の二次冷媒循環回路によりウォームヘッド以外の箇所からも温熱を取り出すので、ウォームヘッドにおいて授受可能な熱量以上の温熱をスターリング冷凍機から取り出すことができ、放熱量を増大することができる。従って外気温が高い場合でも、冷却庫庫内を所期の低温に保つのに必要な放熱量を確保できる。大型の送風機を用いたり、送風機を高速回転させて消費電力を増やしたりする必要もない。

また、第２の二次冷媒循環回路が取り出した温熱を冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用するから、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上する。

また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記第１の二次冷媒循環回路の温熱の一部が前記第２の二次冷媒循環回路に分与されることを特徴としている。

この構成によると、第２の二次冷媒循環回路が取り出した温熱に第１の二次冷媒循環回路が取り出した温熱の一部が加わるので、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に必要な温熱を十分に確保できる。

また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記温熱の分与が、前記第１の二次冷媒循環回路を通過した冷却気流を介して行われることを特徴としている。

この構成によると、大気中に放散すべき廃熱が冷却気流から第２の二次冷媒循環回路に回収され、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に役立てられるので、冷却庫のエネルギー効率が向上する。また温熱の授受に際し複雑な仕組みは必要でなく、簡単に実現可能である。

また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記温熱の分与が、前記第１の二次冷媒循環回路と第２の二次冷媒循環回路の間に設けられた熱交換器を介して行われることを特徴としている。

この構成によると、放熱すべき廃熱が熱交換器を介して第１の二次冷媒循環回路から第２の二次冷媒循環回路に回収され、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に役立てられるので、冷却庫のエネルギー効率が向上する。また第１の二次冷媒循環回路の放熱効率が向上し、冷熱生成効率も向上する。

また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記第２の二次冷媒循環回路に補助ヒータが設けられることを特徴としている。

この構成によると、外気温が低くてスターリング冷凍機の温度が上昇せず、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に必要な温熱をスターリング冷凍機から取り出すのが困難な場合でも、補助ヒータへの通電により必要な温熱を得ることができる。

本発明によると、ウォームヘッドから温熱を取り出すだけでなく、ウォームヘッド以外の箇所からも温熱を取り出すので、スターリング冷凍機の放熱量を十分に確保できる。従って外気温が高い場合でも冷却庫庫内を所期の低温に保つのに必要な放熱量を確保できる。また第２の二次冷媒循環回路が取り出した温熱が冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用されるので、冷却庫の機能あるいは使い勝手が向上する。

以下、本発明の第１実施形態を図１−図４に基づき説明する。図１は冷却庫の垂直断面図、図２は冷却サイクルの概略構成図、図３は二次冷媒の流れ方の説明図、図４は強制循環回路の配管経路を説明する斜視図である。

冷却庫１は食品保存用であり、断熱筐体１０が本体を構成する。断熱筐体１０の内部は水平仕切壁１１によって上下２段に仕切られており、上段は冷蔵室２０及び解凍室２５、下段は冷凍室３０という設定になっている。冷蔵室２０及び解凍室２５と、冷凍室３０とは、共に前面（図１において左側）が食品を出し入れするための開口部となっており、この開口部を断熱扉２１、３１が閉ざす。

冷蔵室２０の内部には複数段の棚板２２が設けられている。冷蔵室２０の最下部に隣接して断熱構造の解凍室２５がある。解凍室２５は、冷蔵室２０と断熱扉２１を共有する他、独自の断熱扉２６も備えている。

冷凍室３０には計４個の冷凍容器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが上下に重なる形で収納されている。冷凍容器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄはそれぞれ両側縁部によって冷凍室１４の内面に支持されており、前方にスライドさせて引き出すことができる。

断熱筐体１０の背面部には機械室４０が形成される。機械室４０は板金製の部品を組み合わせて構成された直方体形状の構造物であり、背面側が開口している。この機械室４０の中にスターリング冷凍機５０が設置される。機械室４０は冷蔵室２０と冷凍室３０の間の高さに置かれている。

スターリング冷凍機５０を設置した後、機械室４０の背面側開口を蓋４４で閉ざす。蓋４４には、後述する高温側凝縮器を冷却する空気を取り入れるための通風口４５と、後述する空冷ダクトの出口を接続するための開口４７が形成されている。

スターリング冷凍機５０は逆スターリングサイクルにより温熱と冷熱を発生するものであり、温熱は主としてウォームヘッド５１から放熱され、冷熱はコールドヘッド５２から取り出される。ところでスターリング冷凍機５０を運転したときに温度が上昇するのはウォームヘッド５１だけではない。本体ケーシング５３も、内蔵したモータの発熱などにより表面温度が上昇する。そこで本発明は、ウォームヘッド５１からだけでなく、本体ケーシング５３からも二次冷媒を用いて温熱を取り出し、放熱効率を高めようとするものである。

ウォームヘッド５１には高温側蒸発器６１が取り付けられる（図２参照）。ウォームヘッド５１と高温側蒸発器６１は互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態にある。高温側蒸発器６１には高温側の第１の二次冷媒循環回路が接続される。

高温側の第１の二次冷媒循環回路は、スターリング冷凍機５０の上に設置された高温側凝縮器６２と高温側蒸発器６１とを二次冷媒配管で接続して構成されるサーモサイフォン循環回路６０である。サーモサイフォン循環回路６０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。

高温側蒸発器６１は中空リングを二つに割って合わせた形状であり、半割のリングのそれぞれの内部は互いに独立した蒸発室６１ａとなっている（図３参照）。このような形状にするのは次の理由による。すなわち高温側蒸発器６１が単一リングの形状であると、スターリング冷凍機５０のウォームヘッド５１にしっかり接触させるためには、形状を厳しく管理して嵌め合い精度を確保することが必要になる。この点本実施形態のように高温側蒸発器６１を中空リングを半割にした形状にしておけば、半割リング間にスターリング冷凍機５０のウォームヘッド５１を挟んで締め付けるときの締付圧を調節することにより、接触圧のコントロールが可能なので、形状誤差により接触圧が不十分となり、ウォームヘッド５１との間の熱伝達率が低下するといった事態に陥ることが少ない。リングをさらに多くのブロックに分割しても同じことが言える。

高温側凝縮器６２は、銅や銅合金、アルミなど熱伝導の良い金属からなるパイプを折り曲げ、これに、同じく熱伝導の良い金属からなる多数の放熱フィン６３を取り付けた構造である。

図３に見られるように、高温側蒸発器６１の２個の蒸発室６１ａからはそれぞれサーモサイフォン循環回路６０の往路側二次冷媒配管６４が導出される。２本の往路側二次冷媒配管６４は高温側蒸発器６１の外で合流し、１本のパイプとなって高温側凝縮器６２に接続される。高温側凝縮器６２からは復路側二次冷媒配管６５が戻ってくるが、この復路側二次冷媒配管６５も高温側蒸発器６１の手前で分岐して２本のパイプとなり、そのパイプが１本ずつ蒸発室６１ａに接続される。

スターリング冷凍機５０の本体ケーシング５３には熱交換器６６が取り付けられる（図２参照）。本体ケーシング５３と熱交換器６６は互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態にある。熱交換器６６には高温側の第２の二次冷媒循環回路が接続される。

高温側の第２の二次冷媒循環回路は強制循環回路１１０である。強制循環回路１１０は所定箇所に二次冷媒配管を張り巡らして構成されるものであり、その配管経路は後で詳しく説明する。強制循環回路１１０には二次冷媒として常圧の水が密封されている。

スターリング冷凍機５０は、ウォームヘッド５１と対をなすコールドヘッド５２を備え、このコールドヘッド５２に低温側凝縮器７１が取り付けられる（図２参照）。コールドヘッド５２と低温側凝縮器７１は互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態にある。

冷凍室３０の奥には庫内を冷却する庫内冷却器としての役割を果たす低温側蒸発器７２が設置される。低温側凝縮器７１と低温側蒸発器７２とは二次冷媒配管で接続され、低温側の二次冷媒循環回路７０を構成する。二次冷媒循環回路７０にはＣＯ₂などの自然冷媒を封入する。低温側凝縮器７１は単一の中空リング形状であり、内部は凝縮室７１ａとなっている（図３参照）。

低温側蒸発器７２も、高温側凝縮器６２と同様、銅や銅合金、アルミなど熱伝導の良い金属からなるパイプを折り曲げたうえで熱伝導の良い金属からなる多数の吸熱フィン７３を取り付けた構造である。

断熱筐体１０の内部には、背面側の内壁に沿って垂直方向に延びる冷却ダクト８０、８１が設けられる。冷却ダクト８０は奥側に位置し、冷却ダクト８１はその手前側に位置する。冷却ダクト８０は冷凍室３０の途中までの高さで終わるが、ダクト８１は冷蔵室２０の天井まで続く。

冷却ダクト８０の下端には冷凍室３０から庫内空気を吸い込む吸気口８２が設けられる。吸気口８２の上方には低温側蒸発器７２が設置され、さらにその上方には、冷却ダクト８１に空気を吹き出す送風機８３が設けられる。

解凍室２５は、冷凍食品の解凍に用いられるだけでなく、冷蔵室や冷凍室にも切換え使用可能である。このため解凍室２５は、ダンパ８６（図１参照）を介して冷却ダクト８１に連通しており、冷蔵室として使用するときは冷蔵温度を得るのに必要な量の冷気を冷却ダクト８１から取り入れ、冷凍室として使用するときは冷凍温度を得るのに必要な量の冷気を冷却ダクト８１から取り入れる仕組みになっている。

また図示しないが、冷蔵室２０及び解凍室２５から空気を回収する戻りダクトも断熱筐体１０に設けられている。戻りダクトは低温側蒸発器７２に向かい合う位置に吹出口を有し、回収した空気を低温側蒸発器７２に供給する。

スターリング冷凍機５０を運転すると、ウォームヘッド５１は高温となり、コールドヘッド５２は低温となる。本体ケーシング５３もウォームヘッド５１ほどではないものの温度上昇する。ウォームヘッド５１の熱は外部に放熱すべき廃熱であるが、これはサーモサイフォン循環回路６０の二次冷媒に吸収された後、高温側凝縮器６２に伝えられる。本体ケーシング５３の熱も外部に放熱すべき廃熱であり、これは強制循環回路１１０の二次冷媒に吸収された後、後で詳しく説明する放熱箇所に伝達される。コールドヘッド５２の冷熱は二次冷媒循環回路７０を介して低温側蒸発器７２に伝えられる。

ここで送風機８３を運転すると、冷却ダクト８０の下端の吸気口８２から冷凍室３０の中の空気が吸い込まれ、低温側蒸発器７２を通過する。また前記図示しない戻りダクトを通じ、冷蔵室２０及び解凍室２５の中の空気が冷却ダクト８０に吸い込まれ、同じく低温側蒸発器７２を通過する。低温側蒸発器７２を通過する空気は冷却されて冷気となる。

冷気は送風機８３により冷却ダクト８１に吹き込まれ、冷却ダクト８１の上方部分（水平仕切壁１１より上の部分）に設けられた吹出口８４を通じて冷蔵室２０に、また冷却ダクト８１の下方部分（水平仕切壁１１より下の部分）に設けられた吹出口８５を通じて冷凍室３０に、それぞれ送り込まれる。ダンパ８６が開いていれば解凍室２５にも冷気が送り込まれる。このようにして冷蔵室２０、解凍室２５、及び冷凍室３０にはそれぞれ所定量の冷気が送り込まれ（または送り込まれず）、冷蔵室２０、解凍室２５、及び冷凍室３０はそれぞれ所定の温度に冷却される。断熱筐体１０の背面上部に設置された制御部１５が上記の運転制御を司る。

なお高温側のサーモサイフォン循環回路６０は自然循環のみで十分に循環が成立するが、低温側の二次冷媒循環回路７０は自然循環だけでは必要な循環を得られないことがある。そのような場合には二次冷媒循環回路７０に循環ポンプを配置し、強制循環を行う。

スターリング冷凍機５０の運転効率を向上させるためには高温側凝縮器６２からの凝縮熱の放出を効率良く行う必要がある。この目的のため、空冷ダクト９０が高温側凝縮器６２に組み合わせられる。空冷ダクト９０は通風路の断面が矩形となった合成樹脂成型品であり、その入口部は高温側凝縮器６２の上面にあてがわれ、出口部は蓋４４の開口４７にあてがわれる。側面から見ると、空冷ダクト９０は入口部から出口部まで、水平に対し４５゜の角度をなして斜め上方に延びる形になっている。

空冷ダクト９０の中には送風機９１を挿入する。送風機９１はプロペラファンを２個、図１の奥行き方向に並べたものであり、送風方向は空冷ダクト９０の軸線に一致する。送風機９１は空冷ダクト９０の出口部から出し入れ可能であり、空冷ダクト９０の内面からダクト軸線と直交する形で突出する取付突部９３に図示しないビスで固定される。

送風機９１を運転すると、蓋４４の通風口４５から外部の空気が吸い込まれる。機械室４０に入った空気は高温側凝縮器６２を通り、高温側凝縮器６２が放出する凝縮熱を奪う。熱を奪った空気は空冷ダクト９０に吸い込まれ、さらに送風機９１に吸い込まれ、そこから機外へと斜め上方に向けて排出される。

機械室４０の蓋４４は単なる平板ではなく、中央が背面側に突き出し、その四周は斜面となった形状を有している。これらの斜面部のうち、斜め上を向いた斜面部に空冷ダクト９０の出口が開口する。このため、空冷ダクト９０の出口と冷却庫１を設置した部屋の壁面との間に一定以上の隙間が生じ、空気がスムーズに流れる。高温側凝縮器６２を空冷するためには大量の空気が必要であるが、その空気の排出経路がこのように確保されることにより、スターリング冷凍機５０を常に効率良く運転することができる。

さて、スターリング冷凍機１０の本体ケーシング５３の放熱する廃熱は冷蔵室２０及び冷凍室３０の開口部の結露防止に利用される。この目的のため、熱交換器６６を出て熱交換器６６に戻る強制循環回路１１０を断熱筐体１０の外壁内に通す。強制循環回路１１０の途中には二次冷媒を強制循環させるための循環ポンプ１１１を設ける。循環ポンプ１１１は断熱筐体１０の下の方に配置されている。

循環ポンプ１１１を出た強制循環回路１１０は、分岐点１１２で２通りの経路に分かれた後、それぞれ冷凍室３０の前面開口部と冷蔵室２０の前面開口部を通って断熱筐体１０の左側面に戻り、そこから機械室４０に入る。分岐していた経路は機械室４０の中で合流し、１本となって熱交換器６６に戻る。これにより強制循環回路１１０が完成する。

制御部１５は、スターリング冷凍機５０の運転中、常時、あるいは所定のタイミングで循環ポンプ１１１を駆動する。循環ポンプ１１１が駆動されるとスターリング冷凍機５０本体ケーシング５３から廃熱を吸収した二次冷媒が強制循環回路１１０の中を流れ、配管領域の筐体外壁を加熱して結露を防止する。

強制循環回路１１０は、冷却庫１の外壁の内面に対し要所に緩衝材１１３を介在させる状態で保持される。緩衝材１１３は図１に示すように強制循環回路１１０をぐるりと取り巻いており、強制循環回路１１０がどのように位置ずれしても、強制循環回路１１０が断熱筐体１０の外壁の内面に直接接触することのないようになっている。

このようにしておけば、万一強制循環回路１１０が振動したとしても、その振動は冷却庫１の断熱筐体１０には伝わらず、断熱筐体１０によって振動や騒音が増幅されることがない。緩衝材１１３は振動吸収と熱伝導を両立させる必要があるので、それを満たす材質及び形状のものを選択する。

冷却庫１の運転を続けていると、庫内の空気中の水分が霜となって低温側蒸発器７２に付着する。霜は低温側蒸発器７２の熱交換効率を低下させるので、制御部１５は適宜のタイミングで霜取りヒータ（図示せず）に通電し、低温側蒸発器７２の除霜を行う。霜が溶けた除霜水は冷却ダクト８０の底部の除霜水受け１２０に受けられ、そこから排水管１２１を通じて庫外に排水される。

断熱筐体１０の底壁の下には排水管１２１から滴下する除霜水を貯留する除霜水貯留容器１３０が設置される。除霜水貯留容器１３０は浅皿状であり、冷却庫１の前面側から引き出して中に溜まった除霜水を捨てることができる。

強制循環回路１１０の一部は除霜水貯留容器１３０の下に配管されている。強制循環回路１１０の中の二次冷媒が運んでくる温熱により除霜水貯留容器１３０に溜まった除霜水は加熱され、温度上昇する。このため、除霜水の蒸発が促進され、除霜水を捨てる手間を減らすことができる。

なお低温側蒸発器７２の除霜にあたり、霜取りヒータを使用するのでなく、強制循環回路１１０の一部を低温側蒸発器７２の近傍に配管し、強制循環回路１１０の放熱する温熱で低温側蒸発器７２に付着した霜を溶かすようにすることもできる。この場合には、強制循環回路１１０から低温側蒸発器７２の温熱を与えるか、与えないかを選択できるようにしておく。

このように、サーモサイフォン循環回路６０によりウォームヘッド５１から温熱を取り出すとともに、強制循環回路１１０によりウォームヘッド５１以外の本体ケーシング５３からも温熱を取り出すので、ウォームヘッド５１において授受可能な熱量以上の温熱をスターリング冷凍機５０から取り出すことができ、放熱量を増大することができる。従って外気温が高い場合でも、冷却庫１の庫内を所期の低温に保つのに必要な放熱量を確保できる。送風機９１に大型のものを用いたり、送風機９１を高速回転させて消費電力を増やしたりする必要もない。

また、強制循環回路１１０が取り出した温熱を冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用するから、冷却庫１の機能あるいは使い勝手が向上する。

本発明の第２実施形態を図５に基づき説明する。図５は図２と同様の冷却サイクルの概略構成図である。

第２実施形態は、サーモサイフォン循環回路６０がウォームヘッド５１から取り出した温熱の一部が強制循環回路１１０に分与される点を特徴とする。これを実現するため、第２実施形態では高温側凝縮器６２と熱交換器６６の間に送風機９１を配置し、高温側凝縮器６２を通過して温度上昇した冷却気流が熱交換器６６に吹き付けられるようにした。

上記構成により、サーモサイフォン循環回路６０がウォームヘッド５１から取り出した温熱は、本来は廃熱として冷却気流により大気中に放散されるべきところ、その一部が冷却気流を介して強制循環回路１１０に分与されることになる。これにより、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に必要な温熱を十分に確保できる。また温熱をこのように役立てることにより、冷却庫１のエネルギー効率が向上する。加えて、温熱の授受に際し複雑な仕組みは必要でなく、簡単に実現可能である。

本発明の第３実施形態を図６、７に基づき説明する。図６は図２と同様の冷却サイクルの概略構成図、図７は熱交換器の概略断面図である。

第３実施形態も、サーモサイフォン循環回路６０がウォームヘッド５１から取り出した温熱の一部が強制循環回路１１０に分与される点を特徴としている。温熱の分与は、サーモサイフォン循環回路６０と強制循環回路１１０の間に設けられた熱交換器６７を介して行う。図７に見られるように、強制循環回路１１０の一部にジャケット部６８を設け、その中にサーモサイフォン循環回路６０の二次冷媒配管を蛇行して通すことにより熱交換器６７が構成される。蛇行部を通るのは高温側凝縮器６２で凝縮した二次冷媒である。

この構成によると、サーモサイフォン循環回路６０から放熱されるべき廃熱の一部が熱交換器６７を介して強制循環回路１１０に回収され、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に役立てられるので、冷却庫のエネルギー効率が向上する。またサーモサイフォン循環回路６０の放熱効率が向上し、冷熱生成効率も向上する。

本発明の第４実施形態を図８に基づき説明する。図８は図２と同様の冷却サイクルの概略構成図である。

第４実施形態は、第１実施形態の熱交換器６６に補助ヒータ６９が設けられるとを特徴としている。補助ヒータ６９は電熱式であり、熱交換器６６を取り巻くように取り付けられている。

第４実施形態の構成によれば、外気温が低くてスターリング冷凍機５０の温度が上昇せず、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に必要な温熱をスターリング冷凍機５０から取り出すのが困難な場合でも、補助ヒータ６９への通電により必要な温熱を得ることができる。

以上、本発明の各実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また各実施形態の構成は互いに排他的なものではなく、様々に組み合わせて実施することが可能である。

本発明は家庭用又は業務用の冷却庫に広く利用可能である。

本発明の第１実施形態に係る冷却庫の垂直断面図冷却サイクルの概略構成図二次冷媒の流れ方の説明図強制循環回路の配管経路を説明する斜視図第２実施形態に係る冷却サイクルの概略構成図第３実施形態に係る冷却サイクルの概略構成図熱交換器の概略断面図第４実施形態に係る冷却サイクルの概略構成図

符号の説明

１冷却庫
１０断熱筐体
２０冷蔵室
３０冷凍室
４０機械室
５０スターリング冷凍機
５１ウォームヘッド
５２コールドヘッド
６０サーモサイフォン循環回路（高温側の第１の二次冷媒循環回路）
６１高温側蒸発器
６２高温側凝縮器
６６、６９熱交換器
７１低温側凝縮器
７２低温側蒸発器
１１０強制循環回路（高温側の第２の二次冷媒循環回路）
１１１循環ポンプ
１３０除霜水貯留容器

Claims

スターリング冷凍機のコールドヘッドから取り出した冷熱により庫内の冷却を行うとともに、このスターリング冷凍機が発生する温熱を二次冷媒循環回路により放熱する冷却庫において、
前記スターリング冷凍機のウォームヘッドから温熱を取り出す第１の二次冷媒循環回路と、前記ウォームヘッド以外の箇所から温熱を取り出す第２の二次冷媒循環回路を設け、第２の二次冷媒循環回路が取り出した温熱を、冷却庫壁の結露防止及び／又は除霜水の蒸発促進に利用することを特徴とする冷却庫。
前記第１の二次冷媒循環回路の温熱の一部が前記第２の二次冷媒循環回路に分与されることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫。
前記温熱の分与が、前記第１の二次冷媒循環回路を通過した冷却気流を介して行われることを特徴とする請求項２に記載の冷却庫。
前記温熱の分与が、前記第１の二次冷媒循環回路と第２の二次冷媒循環回路の間に設けられた熱交換器を介して行われることを特徴とする請求項２に記載の冷却庫。
前記第２の二次冷媒循環回路に補助ヒータが設けられることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫。