JP3369968B2 - スターリング冷却装置 - Google Patents
スターリング冷却装置Info
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- JP3369968B2 JP3369968B2 JP18928498A JP18928498A JP3369968B2 JP 3369968 B2 JP3369968 B2 JP 3369968B2 JP 18928498 A JP18928498 A JP 18928498A JP 18928498 A JP18928498 A JP 18928498A JP 3369968 B2 JP3369968 B2 JP 3369968B2
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- cooling
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水や冷熱冷媒
などの熱媒体を循環するためのポンプを備えたスターリ
ング冷却装置に関するものである。
などの熱媒体を循環するためのポンプを備えたスターリ
ング冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりこの種スターリング冷却装置
は、例えば特開平5−118687号公報に示される如
く、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダには膨張ピストン(ディスプレー
サ)を収容して膨張室を構成すると共に、これらを連通
させて内部にヘリウムなどの作動ガスを所定量封入して
いる。
は、例えば特開平5−118687号公報に示される如
く、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダには膨張ピストン(ディスプレー
サ)を収容して膨張室を構成すると共に、これらを連通
させて内部にヘリウムなどの作動ガスを所定量封入して
いる。
【0003】そして、モータにて圧縮ピストンと膨張ピ
ストンを、位相差を有して往復駆動させることにより、
圧縮室の作動ガスを放熱用熱交換器及び蓄冷器を通して
圧縮移動させ、続いて膨張室から同一の経路を通って膨
張移動させるサイクルを繰り返すことで、結果として放
熱用熱交換器にて放熱し、膨張室を冷却させる。
ストンを、位相差を有して往復駆動させることにより、
圧縮室の作動ガスを放熱用熱交換器及び蓄冷器を通して
圧縮移動させ、続いて膨張室から同一の経路を通って膨
張移動させるサイクルを繰り返すことで、結果として放
熱用熱交換器にて放熱し、膨張室を冷却させる。
【0004】膨張室には交熱的に冷却ヘッドが取り付け
られ、この冷却ヘッドに冷熱冷媒用ポンプによって冷熱
冷媒(熱媒体である二次冷媒)を循環させて冷熱利用機
器を冷却する。また、前記放熱用熱交換器には冷却水用
ポンプによって冷却水(熱媒体)を循環して作動ガスの
放熱を行うものであった。
られ、この冷却ヘッドに冷熱冷媒用ポンプによって冷熱
冷媒(熱媒体である二次冷媒)を循環させて冷熱利用機
器を冷却する。また、前記放熱用熱交換器には冷却水用
ポンプによって冷却水(熱媒体)を循環して作動ガスの
放熱を行うものであった。
【0005】係る構成によれば、フロン以外の冷媒を作
動ガスとして使用し、地球環境問題に適用した冷却装置
を提供することができると共に、使用温度も広範囲とな
るため、業務用・家庭用の冷熱利用機器をはじめとし
て、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショッ
ク試験装置、凍結乾燥機、温度特定試験装置、血液・細
胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置な
どのあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能であ
る。
動ガスとして使用し、地球環境問題に適用した冷却装置
を提供することができると共に、使用温度も広範囲とな
るため、業務用・家庭用の冷熱利用機器をはじめとし
て、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショッ
ク試験装置、凍結乾燥機、温度特定試験装置、血液・細
胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置な
どのあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能であ
る。
【0006】ここで、従来のスターリング冷却装置の制
御装置の電気回路を図4に示す。この図においてACは
交流電源であり、この交流電源ACには運転スイッチS1
を介して上記冷却水用ポンプP1と、冷熱冷媒用ポンプ
P2及び駆動装置のモータを制御するためのマグネット
スイッチMGが並列に接続されている。そして、冷却水
用ポンプP1にはマグネットスイッチMGの接点MG1
が直列に接続され、冷熱冷媒用ポンプP2にはマグネッ
トスイッチMGの接点MG2が直列に接続されている。
御装置の電気回路を図4に示す。この図においてACは
交流電源であり、この交流電源ACには運転スイッチS1
を介して上記冷却水用ポンプP1と、冷熱冷媒用ポンプ
P2及び駆動装置のモータを制御するためのマグネット
スイッチMGが並列に接続されている。そして、冷却水
用ポンプP1にはマグネットスイッチMGの接点MG1
が直列に接続され、冷熱冷媒用ポンプP2にはマグネッ
トスイッチMGの接点MG2が直列に接続されている。
【0007】スターリング冷却装置を運転開始する際に
運転スイッチS1を閉じると、マグネットスイッチMG
が通電され、図示しない駆動装置のモータに通電が成さ
れる。同時に接点MG1とMG2も閉じられ、両ポンプ
P1、P2が運転を開始する。即ち、ポンプP1とP2
は駆動装置のモータに連動して運転されるものであっ
た。
運転スイッチS1を閉じると、マグネットスイッチMG
が通電され、図示しない駆動装置のモータに通電が成さ
れる。同時に接点MG1とMG2も閉じられ、両ポンプ
P1、P2が運転を開始する。即ち、ポンプP1とP2
は駆動装置のモータに連動して運転されるものであっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のスタ
ーリング冷却装置では、駆動装置と各ポンプが連動して
運転されてしまうため、例えば、生産時に放熱用熱交換
器の水回路に冷却水を供給してのエアー抜きを行う際や
各ポンプのメンテナンスをする際に駆動装置自体を運転
しなければならず、作業が極めて煩雑なものとなってい
た。
ーリング冷却装置では、駆動装置と各ポンプが連動して
運転されてしまうため、例えば、生産時に放熱用熱交換
器の水回路に冷却水を供給してのエアー抜きを行う際や
各ポンプのメンテナンスをする際に駆動装置自体を運転
しなければならず、作業が極めて煩雑なものとなってい
た。
【0009】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、熱媒体を循環させるため
の生産時の冷却水の供給やポンプのメンテナンスを容易
に行うことができるスターリング冷却装置を提供するも
のである。
るために成されたものであり、熱媒体を循環させるため
の生産時の冷却水の供給やポンプのメンテナンスを容易
に行うことができるスターリング冷却装置を提供するも
のである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のスター
リング冷却装置は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容
して圧縮室を構成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収
容して膨張室を形成すると共に、内部に作動ガスを封入
して駆動装置により圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆
動し、圧縮室と膨張室との間で作動ガスを往復移動させ
ることにより、膨張室を冷却するものであって、熱媒体
を循環させるためのポンプと、駆動装置及びポンプの運
転を制御する制御装置とを備えており、この制御装置
は、駆動装置に連動してポンプを運転すると共に、当該
ポンプを独自に動作させる手段を備えているものであ
る。
リング冷却装置は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容
して圧縮室を構成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収
容して膨張室を形成すると共に、内部に作動ガスを封入
して駆動装置により圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆
動し、圧縮室と膨張室との間で作動ガスを往復移動させ
ることにより、膨張室を冷却するものであって、熱媒体
を循環させるためのポンプと、駆動装置及びポンプの運
転を制御する制御装置とを備えており、この制御装置
は、駆動装置に連動してポンプを運転すると共に、当該
ポンプを独自に動作させる手段を備えているものであ
る。
【0011】請求項2の発明のスターリング冷却装置
は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容して膨張室を
形成すると共に、内部に作動ガスを封入して駆動装置に
より圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆動し、圧縮室と
膨張室との間で放熱用熱交換器を通して作動ガスを往復
移動させることにより、膨張室を冷却するものであっ
て、膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、放熱用熱交換器に冷却水を循
環するための冷却水用ポンプと、駆動装置及び各ポンプ
の運転を制御する制御装置とを備えており、この制御装
置は、駆動装置に連動して各ポンプを運転すると共に、
各ポンプを独自に動作させる手段を備えているものであ
る。
は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容して膨張室を
形成すると共に、内部に作動ガスを封入して駆動装置に
より圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆動し、圧縮室と
膨張室との間で放熱用熱交換器を通して作動ガスを往復
移動させることにより、膨張室を冷却するものであっ
て、膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、放熱用熱交換器に冷却水を循
環するための冷却水用ポンプと、駆動装置及び各ポンプ
の運転を制御する制御装置とを備えており、この制御装
置は、駆動装置に連動して各ポンプを運転すると共に、
各ポンプを独自に動作させる手段を備えているものであ
る。
【0012】請求項3の発明のスターリング冷却装置
は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容して膨張室を
形成すると共に、内部に作動ガスを封入して駆動装置に
より圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆動し、圧縮室と
膨張室との間で放熱用熱交換器を通して作動ガスを往復
移動させることにより、膨張室を冷却するものであっ
て、膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、放熱用熱交換器に冷却水を循
環するための冷却水用ポンプと、駆動装置及び各ポンプ
の運転を制御する制御装置とを備えており、この制御装
置は、前記駆動装置に連動して各ポンプを運転するため
の電磁接点と、各ポンプを独自に動作させるためのスイ
ッチとを備えているものである。
は、圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して圧縮室を構
成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容して膨張室を
形成すると共に、内部に作動ガスを封入して駆動装置に
より圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆動し、圧縮室と
膨張室との間で放熱用熱交換器を通して作動ガスを往復
移動させることにより、膨張室を冷却するものであっ
て、膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、放熱用熱交換器に冷却水を循
環するための冷却水用ポンプと、駆動装置及び各ポンプ
の運転を制御する制御装置とを備えており、この制御装
置は、前記駆動装置に連動して各ポンプを運転するため
の電磁接点と、各ポンプを独自に動作させるためのスイ
ッチとを備えているものである。
【0013】本発明によれば、冷却水や冷熱冷媒などの
熱媒体を循環させるポンプを駆動装置に連動して運転す
るのに加えて、ポンプのみを独自に運転させることもで
きるようになるので、生産時やメンテナンス時の作業性
を著しく改善することができるようになるものである。
熱媒体を循環させるポンプを駆動装置に連動して運転す
るのに加えて、ポンプのみを独自に運転させることもで
きるようになるので、生産時やメンテナンス時の作業性
を著しく改善することができるようになるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図1は本発明のスターリング冷却装置
1の概略構成図である。このスターリング冷却装置1
は、箱型のケース2を有し、このケース2内にスターリ
ング冷凍機3を配設して構成されている。
形態を詳述する。図1は本発明のスターリング冷却装置
1の概略構成図である。このスターリング冷却装置1
は、箱型のケース2を有し、このケース2内にスターリ
ング冷凍機3を配設して構成されている。
【0015】このスターリング冷凍機3は、冷却ヘッド
4を有する。冷却ヘッド4には、冷熱冷媒(スターリン
グ冷凍機3で発生した冷熱を冷凍庫などの熱利用機器に
搬送するための熱媒体である二次冷媒)を循環させる冷
熱冷媒管路5が接続されていて、この冷熱冷媒管路5の
両端はケース2を貫通し、ケース2の外部に設けられた
冷熱冷媒の入口栓6と出口栓7に接続されている。
4を有する。冷却ヘッド4には、冷熱冷媒(スターリン
グ冷凍機3で発生した冷熱を冷凍庫などの熱利用機器に
搬送するための熱媒体である二次冷媒)を循環させる冷
熱冷媒管路5が接続されていて、この冷熱冷媒管路5の
両端はケース2を貫通し、ケース2の外部に設けられた
冷熱冷媒の入口栓6と出口栓7に接続されている。
【0016】この入口栓6と出口栓7には、冷凍庫など
の冷熱利用機器8の冷熱冷媒配管の出口端9、入口端1
0が着脱自在に接続される。冷熱冷媒管路5の途中には
冷熱冷媒用ポンプP2が配設されており、冷熱冷媒をス
ターリング冷凍機3の冷却ヘッド4と冷熱利用機器8の
間で循環させている。
の冷熱利用機器8の冷熱冷媒配管の出口端9、入口端1
0が着脱自在に接続される。冷熱冷媒管路5の途中には
冷熱冷媒用ポンプP2が配設されており、冷熱冷媒をス
ターリング冷凍機3の冷却ヘッド4と冷熱利用機器8の
間で循環させている。
【0017】冷熱利用機器8としては、冷凍庫以外に
も、前述の如き冷蔵庫、投げ込み式クーラー、低温液循
環器、各種の温度特性試験用の低温恒温器などがあり、
本発明の冷却装置1は、これらの冷熱利用機器を上記入
口栓6、出口栓7に接続することにより、利用可能であ
る。
も、前述の如き冷蔵庫、投げ込み式クーラー、低温液循
環器、各種の温度特性試験用の低温恒温器などがあり、
本発明の冷却装置1は、これらの冷熱利用機器を上記入
口栓6、出口栓7に接続することにより、利用可能であ
る。
【0018】次に、図2において本発明のスターリング
冷却装置1を詳細に説明する。スターリング冷凍機3の
ハウジング11は鋳物で形成され、ハウジング11の頂
部にはシリンダ12が形成されている。このハウジング
11内は、区画壁13によってモータ室14とクランク
室15とに区画され、このモータ室14には駆動装置を
構成する正逆回転可能なモータ16が、クランク室15
にはモータ16の回転動作を往復動に変換する回転往復
変換機構部17がそれぞれ配設されている。モータ室1
4の開口18及びクランク室15の開口19は、それぞ
れ蓋20、21で閉止され、ハウジング11内が半密閉
状態に保持される。
冷却装置1を詳細に説明する。スターリング冷凍機3の
ハウジング11は鋳物で形成され、ハウジング11の頂
部にはシリンダ12が形成されている。このハウジング
11内は、区画壁13によってモータ室14とクランク
室15とに区画され、このモータ室14には駆動装置を
構成する正逆回転可能なモータ16が、クランク室15
にはモータ16の回転動作を往復動に変換する回転往復
変換機構部17がそれぞれ配設されている。モータ室1
4の開口18及びクランク室15の開口19は、それぞ
れ蓋20、21で閉止され、ハウジング11内が半密閉
状態に保持される。
【0019】ハウジング11内には、区画壁13を貫通
し、ハウジング11の区画壁13及び蓋20、21の軸
受部22に軸支されたクランクシャフト23が回転可能
に配置されている。モータ16は、ステータ24aと、
このステータ24aの内周側に回転可能に配置されたロ
ータ24bとから構成され、このロータ24bの中央に
クランクシャフト23が固定されている。
し、ハウジング11の区画壁13及び蓋20、21の軸
受部22に軸支されたクランクシャフト23が回転可能
に配置されている。モータ16は、ステータ24aと、
このステータ24aの内周側に回転可能に配置されたロ
ータ24bとから構成され、このロータ24bの中央に
クランクシャフト23が固定されている。
【0020】回転往復変換機構部17は、クランク室1
5内に延在したクランクシャフト23のクランク部25
と、このクランク部25に連結されたコンロッド26、
27と、このコンロッド26、27の先端に取り付けら
れたクロスガイドヘッド28、29とで構成され、前記
モータ16と共にスターリング冷凍機3の駆動装置とし
て機能する。
5内に延在したクランクシャフト23のクランク部25
と、このクランク部25に連結されたコンロッド26、
27と、このコンロッド26、27の先端に取り付けら
れたクロスガイドヘッド28、29とで構成され、前記
モータ16と共にスターリング冷凍機3の駆動装置とし
て機能する。
【0021】クロスガイドヘッド28、29は、ハウジ
ング11のシリンダ12の内壁に設けられたクロスガイ
ドライナ30、31内にて往復動可能に配置されてい
る。クランク部25は、モータ16の正転時にクランク
25bがクランク25aより先行して移動するように位
相差を付けて形成されている。尚、この位相差は一般的
には90度の位相差が採用される。
ング11のシリンダ12の内壁に設けられたクロスガイ
ドライナ30、31内にて往復動可能に配置されてい
る。クランク部25は、モータ16の正転時にクランク
25bがクランク25aより先行して移動するように位
相差を付けて形成されている。尚、この位相差は一般的
には90度の位相差が採用される。
【0022】前記シリンダ12は、ハウジング11のク
ランク室15の上部に形成されており、圧縮シリンダ3
2と、この圧縮シリンダ32の若干上方に位置した膨張
シリンダ33とから構成されている。また、シリンダ1
2内は区画壁71により、その下方のクランク室15や
モータ室14と隔離されている。
ランク室15の上部に形成されており、圧縮シリンダ3
2と、この圧縮シリンダ32の若干上方に位置した膨張
シリンダ33とから構成されている。また、シリンダ1
2内は区画壁71により、その下方のクランク室15や
モータ室14と隔離されている。
【0023】そして、この区画壁71より上のハウジン
グ11内(即ち、圧縮シリンダ32と膨張シリンダ33
を含むシリンダ12内)に、作動ガスとして、例えば、
ヘリウム、水素、窒素などが所定量(例えば、作動ガス
圧として25kg/平方センチメートル)封入されてい
る。圧縮シリンダ32は、ハウジング11にボルトなど
によって固定される圧縮シリンダブロック34を有し、
この圧縮シリンダブロック34の空間内をピストンリン
グ35が付設された圧縮ピストン36が往復摺動する。
そして、この空間の上端部(圧縮空間)が圧縮室(高温
室)37となり、この中の作動ガスは圧縮されて高温と
なる。また、この圧縮室37に対応する圧縮シリンダ3
2の上端部が高温ヘッド96となる。
グ11内(即ち、圧縮シリンダ32と膨張シリンダ33
を含むシリンダ12内)に、作動ガスとして、例えば、
ヘリウム、水素、窒素などが所定量(例えば、作動ガス
圧として25kg/平方センチメートル)封入されてい
る。圧縮シリンダ32は、ハウジング11にボルトなど
によって固定される圧縮シリンダブロック34を有し、
この圧縮シリンダブロック34の空間内をピストンリン
グ35が付設された圧縮ピストン36が往復摺動する。
そして、この空間の上端部(圧縮空間)が圧縮室(高温
室)37となり、この中の作動ガスは圧縮されて高温と
なる。また、この圧縮室37に対応する圧縮シリンダ3
2の上端部が高温ヘッド96となる。
【0024】圧縮ピストンロッド38は、一端が圧縮ピ
ストン36に固定され、他端がオイルシール39を介し
て区画壁71下方に延び、ピンによってクロスガイドヘ
ッド28に回動自在に連結されている。往復動する圧縮
ピストン36は、上死点及び下死点で摺動方向が反転す
るため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では
速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さくな
る。また、下死点から上死点及び上死点から下死点に向
かって移動するときのそれぞれの中間点で最高速度にな
り、単位時間当たりのピストンの移動による容積の変化
量も最大となる。
ストン36に固定され、他端がオイルシール39を介し
て区画壁71下方に延び、ピンによってクロスガイドヘ
ッド28に回動自在に連結されている。往復動する圧縮
ピストン36は、上死点及び下死点で摺動方向が反転す
るため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では
速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さくな
る。また、下死点から上死点及び上死点から下死点に向
かって移動するときのそれぞれの中間点で最高速度にな
り、単位時間当たりのピストンの移動による容積の変化
量も最大となる。
【0025】一方、膨張シリンダ33は、圧縮シリンダ
32の上部にボルトなどによって固定される膨張シリン
ダブロック40を有し、この膨張シリンダブロック40
の空間内をピストンリング35aが付設された膨張ピス
トン42が往復摺動する。そして、この空間の上端部
(膨張空間)が膨張室(低温室)41となり、この中の
作動ガスは膨張し、低温となる。また、膨張ピストン4
2の下方に位置する膨張シリンダブロック40内の空間
の下端部はバッファ室72となり、このバッファ室72
は前記圧縮ピストン36の下方の圧縮シリンダブロック
34内の空間に連通している。
32の上部にボルトなどによって固定される膨張シリン
ダブロック40を有し、この膨張シリンダブロック40
の空間内をピストンリング35aが付設された膨張ピス
トン42が往復摺動する。そして、この空間の上端部
(膨張空間)が膨張室(低温室)41となり、この中の
作動ガスは膨張し、低温となる。また、膨張ピストン4
2の下方に位置する膨張シリンダブロック40内の空間
の下端部はバッファ室72となり、このバッファ室72
は前記圧縮ピストン36の下方の圧縮シリンダブロック
34内の空間に連通している。
【0026】膨張ピストンロッド43は、一端が膨張ピ
ストン42に固定され、他端がオイルシール44を介し
て区画壁71下方に延び、ピンによってクロスガイドヘ
ッド29に回動自在に連結されている。往復動する膨張
ピストン42は、上死点及び下死点で摺動方向が反転す
るため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では
速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さくな
る。また、下死点から上死点及び上死点から下死点に向
かって移動するときのそれぞれの中間点で最高速度にな
り、単位時間当たりのピストンの移動による容積の変化
量も最大となる。また、膨張ピストン42は、圧縮ピス
トン36より90度の位相だけ先行して移動する。
ストン42に固定され、他端がオイルシール44を介し
て区画壁71下方に延び、ピンによってクロスガイドヘ
ッド29に回動自在に連結されている。往復動する膨張
ピストン42は、上死点及び下死点で摺動方向が反転す
るため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では
速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さくな
る。また、下死点から上死点及び上死点から下死点に向
かって移動するときのそれぞれの中間点で最高速度にな
り、単位時間当たりのピストンの移動による容積の変化
量も最大となる。また、膨張ピストン42は、圧縮ピス
トン36より90度の位相だけ先行して移動する。
【0027】膨張シリンダブロック40には、図面下か
ら圧縮シリンダ32の圧縮空間に作動ガスが流入・流出
するマニホールド45が連通するように設けられてお
り、更に放熱用熱交換器46、蓄冷器47及び膨張室4
1への通路48が互いに順次連通して環状に配設されて
いる。圧縮シリンダブロック34の上端部近くにには、
圧縮室37とマニホールド45を連通する連通孔49が
形成されており、これにより、圧縮室37と膨張室41
は連通孔49、マニホールド45、放熱用熱交換器4
6、蓄冷器47及び通路48を介して互いに順次連通す
るように構成されている。また、前記バッファ室72と
圧縮ピストン36下方の空間も、これら各室37、41
に連通している。
ら圧縮シリンダ32の圧縮空間に作動ガスが流入・流出
するマニホールド45が連通するように設けられてお
り、更に放熱用熱交換器46、蓄冷器47及び膨張室4
1への通路48が互いに順次連通して環状に配設されて
いる。圧縮シリンダブロック34の上端部近くにには、
圧縮室37とマニホールド45を連通する連通孔49が
形成されており、これにより、圧縮室37と膨張室41
は連通孔49、マニホールド45、放熱用熱交換器4
6、蓄冷器47及び通路48を介して互いに順次連通す
るように構成されている。また、前記バッファ室72と
圧縮ピストン36下方の空間も、これら各室37、41
に連通している。
【0028】尚、上記通路48は、この部分に熱交換器
を配してクーラーとすることも可能である。
を配してクーラーとすることも可能である。
【0029】放熱用熱交換器46は冷却水循環管路54
及び冷却水用ポンプP1を介して放熱器55と接続され
ており、熱媒体としての冷却水が循環される。放熱用熱
交換器46で熱交換し、加熱された冷却水は放熱器55
の送風機73により空冷される。冷却水循環管路54
は、配管が分岐接続されており、この配管にはリザーバ
バルブ56を介して、水用リザーバタンク57が接続さ
れている。また、放熱器55には、エアー抜き58が接
続されていると共に、ドレーンバルブ59が接続されて
いる。
及び冷却水用ポンプP1を介して放熱器55と接続され
ており、熱媒体としての冷却水が循環される。放熱用熱
交換器46で熱交換し、加熱された冷却水は放熱器55
の送風機73により空冷される。冷却水循環管路54
は、配管が分岐接続されており、この配管にはリザーバ
バルブ56を介して、水用リザーバタンク57が接続さ
れている。また、放熱器55には、エアー抜き58が接
続されていると共に、ドレーンバルブ59が接続されて
いる。
【0030】尚、請求項1の発明においては放熱用熱交
換器46は上記の如き水冷式では無く、空冷フィンを備
えた空冷式のものでも良い。
換器46は上記の如き水冷式では無く、空冷フィンを備
えた空冷式のものでも良い。
【0031】既に説明したように、冷却ヘッド4は冷熱
冷媒管路5及び冷熱冷媒用ポンプP2を介して冷熱利用
機器8と接続され、冷熱冷媒を循環している。冷熱冷媒
管路5には、サクションタンク65が配設されている。
このサクションタンク65には、リザーババルブ66を
介して冷熱冷媒リザーバタンク67が接続されている。
サクションタンク65には、ドレーンバルブ68が接続
されている。また、冷熱冷媒管路5には、エアー抜き6
9が接続されている。冷熱冷媒としては、エチルアルコ
ール、HFE、PFC、窒素、ヘリウムなどが使用され
る。
冷媒管路5及び冷熱冷媒用ポンプP2を介して冷熱利用
機器8と接続され、冷熱冷媒を循環している。冷熱冷媒
管路5には、サクションタンク65が配設されている。
このサクションタンク65には、リザーババルブ66を
介して冷熱冷媒リザーバタンク67が接続されている。
サクションタンク65には、ドレーンバルブ68が接続
されている。また、冷熱冷媒管路5には、エアー抜き6
9が接続されている。冷熱冷媒としては、エチルアルコ
ール、HFE、PFC、窒素、ヘリウムなどが使用され
る。
【0032】実施例のスターリング冷凍装置1は、スタ
ーリング冷凍機3を圧縮シリンダ32と膨張シリンダ3
3の2ピストンとすることにより、スターリング冷凍機
3内の作動ガスの充填された空間の容積変動を大きくす
ることによって、冷凍能力の大きいスターリング冷凍機
3を提供できるようにしている。
ーリング冷凍機3を圧縮シリンダ32と膨張シリンダ3
3の2ピストンとすることにより、スターリング冷凍機
3内の作動ガスの充填された空間の容積変動を大きくす
ることによって、冷凍能力の大きいスターリング冷凍機
3を提供できるようにしている。
【0033】次に、図3はスターリング冷却装置1の制
御装置81の電気回路の一部を示している。この図にお
いてACは交流電源であり、この交流電源ACには上記冷
却水用ポンプP1及び冷熱冷媒用ポンプP2と、更に、
運転スイッチS1を介して前記モータ16の通電を制御
するためのマグネットスイッチMGが並列に接続されて
いる。そして、冷却水用ポンプP1にはマグネットスイ
ッチMGの接点MG1が直列に接続され、冷熱冷媒用ポ
ンプP2にはマグネットスイッチMGの接点MG2が直
列に接続されている。
御装置81の電気回路の一部を示している。この図にお
いてACは交流電源であり、この交流電源ACには上記冷
却水用ポンプP1及び冷熱冷媒用ポンプP2と、更に、
運転スイッチS1を介して前記モータ16の通電を制御
するためのマグネットスイッチMGが並列に接続されて
いる。そして、冷却水用ポンプP1にはマグネットスイ
ッチMGの接点MG1が直列に接続され、冷熱冷媒用ポ
ンプP2にはマグネットスイッチMGの接点MG2が直
列に接続されている。
【0034】更に、接点MG1にはポンプP1サービス
用のスイッチS2が並列に接続され、接点MG2にはポ
ンプP2サービス用のスイッチS3が並列に接続されて
いる。各スイッチS1、S2及びS3は図示しない操作
パネルに設けられ、手動により開閉操作されるものであ
る。
用のスイッチS2が並列に接続され、接点MG2にはポ
ンプP2サービス用のスイッチS3が並列に接続されて
いる。各スイッチS1、S2及びS3は図示しない操作
パネルに設けられ、手動により開閉操作されるものであ
る。
【0035】以上の構成で、次に本発明のスターリング
冷却装置1の動作を説明する。前記運転スイッチS1が
閉じられると、マグネットスイッチMGが通電されるた
め、モータ16及び送風機73が運転される。また、各
接点MG1及びMG2が閉じられるため、各ポンプP1
及びP2も通電されて運転される。即ち、係る接点MG
1及びMG2の働きにより、基本的には冷却水用ポンプ
P1と冷熱冷媒用ポンプP2はモータ16に連動するか
たちとなる。
冷却装置1の動作を説明する。前記運転スイッチS1が
閉じられると、マグネットスイッチMGが通電されるた
め、モータ16及び送風機73が運転される。また、各
接点MG1及びMG2が閉じられるため、各ポンプP1
及びP2も通電されて運転される。即ち、係る接点MG
1及びMG2の働きにより、基本的には冷却水用ポンプ
P1と冷熱冷媒用ポンプP2はモータ16に連動するか
たちとなる。
【0036】モータ16が運転され、クランクシャフト
23を正方向に回転させると、クランク部25のクラン
ク25a、25bが90度位相がずれて回転する。する
とクランク25a、25bに回動自在に連結されたコン
ロッド26、27を介して、コンロッド26、27の先
端に取り付けられたクロスガイドヘッド28、29が、
クロスガイドライナ30、31内を往復摺動する。これ
により、クロスガイドヘッド28、29のそれぞれに圧
縮ピストンロッド38及び膨張ピストンロッド43を介
して連結された圧縮ピストン36及び膨張ピストン42
が、互いに90度の位相差をもって往復動する。
23を正方向に回転させると、クランク部25のクラン
ク25a、25bが90度位相がずれて回転する。する
とクランク25a、25bに回動自在に連結されたコン
ロッド26、27を介して、コンロッド26、27の先
端に取り付けられたクロスガイドヘッド28、29が、
クロスガイドライナ30、31内を往復摺動する。これ
により、クロスガイドヘッド28、29のそれぞれに圧
縮ピストンロッド38及び膨張ピストンロッド43を介
して連結された圧縮ピストン36及び膨張ピストン42
が、互いに90度の位相差をもって往復動する。
【0037】膨張ピストン42が90度先行して上死点
付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン36は中間付近
を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作
を行う。圧縮された作動ガスは、連通孔49及びマニホ
ールド45を通り、放熱用熱交換器46に流入する。放
熱用熱交換器46内で冷却水に放熱した作動ガスは、蓄
冷器47で冷却され、通路48を通って膨張室41内に
流入する。
付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン36は中間付近
を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作
を行う。圧縮された作動ガスは、連通孔49及びマニホ
ールド45を通り、放熱用熱交換器46に流入する。放
熱用熱交換器46内で冷却水に放熱した作動ガスは、蓄
冷器47で冷却され、通路48を通って膨張室41内に
流入する。
【0038】圧縮ピストン36が上死点近辺でゆっくり
と移動しているとき、膨張ピストン42は急激に下死点
に向かって移動し、膨張室41に流入した作動ガスは急
激に膨張し、冷熱(冷却作用)が発生する。これによ
り、膨張空間を囲む冷却ヘッド4部分の膨張シリンダブ
ロック40の頂部は冷却され、低温となる。
と移動しているとき、膨張ピストン42は急激に下死点
に向かって移動し、膨張室41に流入した作動ガスは急
激に膨張し、冷熱(冷却作用)が発生する。これによ
り、膨張空間を囲む冷却ヘッド4部分の膨張シリンダブ
ロック40の頂部は冷却され、低温となる。
【0039】そして、冷却ヘッド4において冷熱冷媒管
路5を循環する冷熱冷媒を冷却する。膨張ピストン42
が下死点から上死点に移動するときには圧縮ピストン3
6は中間位置から下死点に向かっており、作動ガスは膨
張空間より通路を通り、蓄冷器47に流入して作動ガス
が有する冷熱を蓄冷器47に蓄える。蓄冷器47に蓄冷
された冷熱は、上記のように圧縮室37から放熱用熱交
換器46を通して送られてくる作動ガスを再度冷却する
ために再利用される。
路5を循環する冷熱冷媒を冷却する。膨張ピストン42
が下死点から上死点に移動するときには圧縮ピストン3
6は中間位置から下死点に向かっており、作動ガスは膨
張空間より通路を通り、蓄冷器47に流入して作動ガス
が有する冷熱を蓄冷器47に蓄える。蓄冷器47に蓄冷
された冷熱は、上記のように圧縮室37から放熱用熱交
換器46を通して送られてくる作動ガスを再度冷却する
ために再利用される。
【0040】冷却ヘッド4において冷却された冷熱冷媒
は、冷熱冷媒管路5、冷熱冷媒出口栓7から、例えば冷
凍庫などの冷熱利用機器8内の冷熱冷媒配管に送られ、
冷熱利用機器8内で冷凍(冷蔵庫では冷蔵作用)を発揮
する。冷熱利用機器8内で、冷熱冷媒は熱を吸収し、冷
却作用を発揮して冷熱冷媒配管から冷却装置の冷熱冷媒
入口栓6に送られ、冷熱冷媒管路5を通り、冷却ヘッド
4に戻され、そこで冷却される。
は、冷熱冷媒管路5、冷熱冷媒出口栓7から、例えば冷
凍庫などの冷熱利用機器8内の冷熱冷媒配管に送られ、
冷熱利用機器8内で冷凍(冷蔵庫では冷蔵作用)を発揮
する。冷熱利用機器8内で、冷熱冷媒は熱を吸収し、冷
却作用を発揮して冷熱冷媒配管から冷却装置の冷熱冷媒
入口栓6に送られ、冷熱冷媒管路5を通り、冷却ヘッド
4に戻され、そこで冷却される。
【0041】このように、冷熱冷媒がスターリング冷凍
機3の冷却ヘッド4と冷熱利用機器8との間で循環し、
スターリング冷凍機3で冷熱冷媒は冷却され、この冷熱
冷媒は冷熱利用機器8において冷却作用を発揮する。以
下、同様のサイクルが繰り返される。
機3の冷却ヘッド4と冷熱利用機器8との間で循環し、
スターリング冷凍機3で冷熱冷媒は冷却され、この冷熱
冷媒は冷熱利用機器8において冷却作用を発揮する。以
下、同様のサイクルが繰り返される。
【0042】放熱用熱交換器46で熱交換された冷却水
は、冷却水循環管路54から放熱器55に流れ、そこで
送風機73により空冷されて再度放熱用熱交換器46へ
と循環される ここで、生産時に冷却水循環管路54に冷却水を供給し
てエアー抜き58からエアー抜きを行う際には、運転ス
イッチS1は開いた状態で、スイッチS2を閉じる。こ
れにより、冷却水用ポンプP1のみに通電がなされ、冷
却水用ポンプP1のみが運転されるので、冷却水循環管
路54に冷却水を循環することができるようになる。
は、冷却水循環管路54から放熱器55に流れ、そこで
送風機73により空冷されて再度放熱用熱交換器46へ
と循環される ここで、生産時に冷却水循環管路54に冷却水を供給し
てエアー抜き58からエアー抜きを行う際には、運転ス
イッチS1は開いた状態で、スイッチS2を閉じる。こ
れにより、冷却水用ポンプP1のみに通電がなされ、冷
却水用ポンプP1のみが運転されるので、冷却水循環管
路54に冷却水を循環することができるようになる。
【0043】また、設置後、冷却水用ポンプP1や冷熱
冷媒用ポンプP2のメンテナンスを行う際には、運転ス
イッチS1が開いた状態で、スイッチS2のみを閉じれ
ば上述の如く冷却水用ポンプP1のみを運転し、スイッ
チS3のみを閉じれば冷熱冷媒用ポンプP2のみを運転
し、両スイッチS2、S3を閉じれば両ポンプP1、P
2のみを運転することができる。
冷媒用ポンプP2のメンテナンスを行う際には、運転ス
イッチS1が開いた状態で、スイッチS2のみを閉じれ
ば上述の如く冷却水用ポンプP1のみを運転し、スイッ
チS3のみを閉じれば冷熱冷媒用ポンプP2のみを運転
し、両スイッチS2、S3を閉じれば両ポンプP1、P
2のみを運転することができる。
【0044】このように、冷却水や冷熱冷媒を循環させ
るポンプP1、P2をモータ16に連動して運転するの
に加えて、ポンプP1、P2のみを独自に運転させるこ
ともできるようになるので、生産時やメンテナンス時の
作業性を著しく改善することができるようになる。
るポンプP1、P2をモータ16に連動して運転するの
に加えて、ポンプP1、P2のみを独自に運転させるこ
ともできるようになるので、生産時やメンテナンス時の
作業性を著しく改善することができるようになる。
【0045】尚、上記実施例では2ピストン型のスター
リング冷凍機3を使用したが、ディスプレーサ型(例え
ば膨張ピストン42を合成樹脂製としたもの)など他の
形式のスターリング冷凍機3を使用した場合にも有効で
ある。
リング冷凍機3を使用したが、ディスプレーサ型(例え
ば膨張ピストン42を合成樹脂製としたもの)など他の
形式のスターリング冷凍機3を使用した場合にも有効で
ある。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、本発
明によれば、冷却水や冷熱冷媒などの熱媒体を循環させ
るポンプを駆動装置に連動して運転するのに加えて、ポ
ンプのみを独自に運転させることもできるようになるの
で、生産時やメンテナンス時の作業性を著しく改善する
ことができるようになるものである。
明によれば、冷却水や冷熱冷媒などの熱媒体を循環させ
るポンプを駆動装置に連動して運転するのに加えて、ポ
ンプのみを独自に運転させることもできるようになるの
で、生産時やメンテナンス時の作業性を著しく改善する
ことができるようになるものである。
【図1】本発明のスターリング冷却装置の概略構成図で
ある。
ある。
【図2】本発明のスターリング冷却装置の詳細図であ
る。
る。
【図3】本発明のスターリング冷却装置の制御装置の電
気回路図である。
気回路図である。
【図4】従来のスターリング冷却装置の制御装置の電気
回路図である。
回路図である。
1 スターリング冷却装置
3 スターリング冷凍機
4 冷却ヘッド
16 モータ
32 圧縮シリンダ
33 膨張シリンダ
36 圧縮ピストン
37 圧縮室
41 膨張室
42 膨張ピストン
46 放熱用熱交換器
73 送風機
81 制御装置
P1 冷却水用ポンプ
P2 冷熱冷媒用ポンプ
S1 運転スイッチ
S2、S3 スイッチ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山本 新二
大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 香川 賢一
大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号
三洋電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平10−148411(JP,A)
特開 平9−119681(JP,A)
特開2000−18746(JP,A)
実開 昭63−93693(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F25B 9/14 520
F24F 5/00 101
F25D 17/02 301
Claims (3)
- 【請求項1】 圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して
圧縮室を構成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容し
て膨張室を形成すると共に、内部に作動ガスを封入して
駆動装置により前記圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆
動し、前記圧縮室と膨張室との間で作動ガスを往復移動
させることにより、前記膨張室を冷却するスターリング
冷却装置において、 熱媒体を循環させるためのポンプと、前記駆動装置及び
ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御装
置は、前記駆動装置に連動して前記ポンプを運転すると
共に、当該ポンプを独自に動作させる手段を備えている
ことを特徴とするスターリング冷却装置。 - 【請求項2】 圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して
圧縮室を構成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容し
て膨張室を形成すると共に、内部に作動ガスを封入して
駆動装置により前記圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆
動し、前記圧縮室と膨張室との間で放熱用熱交換器を通
して作動ガスを往復移動させることにより、前記膨張室
を冷却するスターリング冷却装置において、 前記膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、前記放熱用熱交換器に冷却水
を循環するための冷却水用ポンプと、前記駆動装置及び
各ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御
装置は、前記駆動装置に連動して前記各ポンプを運転す
ると共に、各ポンプを独自に動作させる手段を備えてい
ることを特徴とするスターリング冷却装置。 - 【請求項3】 圧縮シリンダに圧縮ピストンを収容して
圧縮室を構成し、膨張シリンダに膨張ピストンを収容し
て膨張室を形成すると共に、内部に作動ガスを封入して
駆動装置により前記圧縮ピストンと膨張ピストンとを駆
動し、前記圧縮室と膨張室との間で放熱用熱交換器を通
して作動ガスを往復移動させることにより、前記膨張室
を冷却するスターリング冷却装置において、 前記膨張シリンダの冷却ヘッドに冷熱冷媒を循環するた
めの冷熱冷媒用ポンプと、前記放熱用熱交換器に冷却水
を循環するための冷却水用ポンプと、前記駆動装置及び
各ポンプの運転を制御する制御装置とを備え、この制御
装置は、前記駆動装置に連動して前記各ポンプを運転す
るための電磁接点と、各ポンプを独自に動作させるため
のスイッチとを備えていることを特徴とするスターリン
グ冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18928498A JP3369968B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | スターリング冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18928498A JP3369968B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | スターリング冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000018749A JP2000018749A (ja) | 2000-01-18 |
JP3369968B2 true JP3369968B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=16238755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18928498A Expired - Fee Related JP3369968B2 (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | スターリング冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3369968B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP18928498A patent/JP3369968B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000018749A (ja) | 2000-01-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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