JP3679726B2 - Stirling cooling device - Google Patents

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JP3679726B2
JP3679726B2 JP2001100124A JP2001100124A JP3679726B2 JP 3679726 B2 JP3679726 B2 JP 3679726B2 JP 2001100124 A JP2001100124 A JP 2001100124A JP 2001100124 A JP2001100124 A JP 2001100124A JP 3679726 B2 JP3679726 B2 JP 3679726B2
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stirling
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弘志 関谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリング冷凍機を使用したスターリング冷却装置であり、食品流通、環境試験、医療、バイオ産業、半導体製造等の産業用、あるいは家庭用機器等のあるゆる産業分野に使用できる、きわめて汎用性の高いスターリング冷却装置に関し、特に二次冷熱冷媒循環路のリザーバ用のベローズ式タンク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、業務用、家庭用の冷熱関連機器の冷凍装置としては、フロン(単一、二元あるいは混合冷媒等)を冷媒として使用したシステムが知られている。そして地球環境問題を背景とした昨今のフロン規制に対しては、HCFC、HFCを使用した冷凍装置が知られている。
【0003】
しかしながら、上記従来の構成によると、次のような問題がある。地球環境問題に対する国際的な取組みの本格化を背景として、今後、特定フロン及び代替フロンを含めフロン使用の一層の規制が求められる方向にあり、他の方式の冷却装置の開発の必要性が重要となっている。
【0004】
又、従来の冷媒としてフロンを使用した冷却装置は、そのシステムの特性から使用温度領域が狭く、特に、昨今の各産業分野における技術発展に伴い求められている超低温領域の実現には、さらなる開発が必要である。
【0005】
従来の冷却装置は、2元あるいは2段冷凍システムとなるために構造が複雑であり、コストが高くなる。そして、従来の冷却装置では恒温維持のための加熱が難しい。
【0006】
本発明者らは、これらの従来の冷却装置の問題を解決するために、フロンを使用せずに、従来の冷却装置より使用温度が広範囲で、従って、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラ等の業務用又は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、温度特性試験装置、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等のあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、コンパクトで、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好となるスターリング冷却装置を提案している(特開平11−223404号公報参照。)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
スターリング冷却装置の冷却ヘッドにより冷却された二次冷熱冷媒は、冷熱冷媒管路で冷熱利用機器の冷却用配管に送られ冷却作用を行って、再度冷却ヘッドに循環するような冷熱冷媒が循環する閉じた循環路が構成される。この循環路内の冷熱冷媒はその収縮等により容積が変動し、循環路内の圧力が変動する。このために冷熱冷媒が不安定な流れを生じたり脈動流を生じたりする。これは、熱移送の安定性の点から好ましくない。又循環路を構成する配管等の機器へ機械的負荷となり損傷、劣化の原因となる。
【0008】
本発明は、上記問題点を解決することを目的とするものであり、冷熱冷媒の収縮による容積変動や循環路内の圧力変動に対して冷熱冷媒の容積をほぼ一定に維持し、冷熱冷媒管路内の圧力変動に対する圧力の平準化を行い、冷熱冷媒の循環路内を循環する冷熱冷媒の流れの安定性を図り、良好な熱移送をするとともに、配管等の機器へ機械的負荷による損傷や劣化等を防止することを課題とする。
【0009】
【課題を解決する手段】
本発明は上記課題を解決するために、スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、上記ベローズ式タンク装置は、冷熱冷媒のリザーバタンクを介して上記冷熱冷媒管路に接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置を提供する。
【0010】
本発明は上記課題を解決するために、スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、上記ベローズタンクは、頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置を提供する。
【0011】
本発明は上記課題を解決するために、スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、上記ベローズ式タンク装置は、冷熱冷媒のリザーバタンクを介して上記冷熱冷媒管路に接続され、上記ベローズタンクは、頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置を提供する。
【0012】
本発明は上記課題を解決するために、スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、上記ベローズタンクは、底部は支持フレームに固定されており、頂部は支持フレームに対して摺動可動に取り付けられているとともに、該頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置を提供する
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して以下に説明する。図1は、本発明のスターリング冷却装置の実施例1を説明する図である。この実施例1のスターリング冷却装置1は、スターリング冷凍機2を有している。スターリング冷凍機2の詳細は、本出願人の出願に係る特開平2000−146340号公報に詳述しているので、ここでは省略する。
【0016】
スターリング冷凍機2は冷却ヘッド3を有する。冷却ヘッド3には二次冷熱冷媒管路(以下、単に「冷熱冷媒管路」という。)4が接続されており、冷熱冷媒管路4で送られてくる冷熱冷媒を冷却ヘッド3で冷却する。この冷熱冷媒管路4の両端は、冷凍庫等の冷熱利用機器5の冷熱冷媒配管6(その途中に冷熱熱交換器が接続されている。)の出口端7、入口端8に接続される。これによって、冷却ヘッド3、冷熱冷媒管路4及び冷熱利用機器5の冷熱冷媒配管6から成る冷熱冷媒が循環する循環路9が構成されている。
【0017】
冷熱冷媒管路4の途中には冷熱冷媒用ポンプP1が配設されており、冷熱冷媒を循環路9中を循環させている。これにより、冷却ヘッド3で冷却された冷熱冷媒は、冷熱冷媒管路4によって、冷凍庫等の冷熱利用機器5に送られる。
【0018】
冷熱利用機器5としては、冷凍庫以外にも、冷蔵庫、投げ込み式クーラ、低温液循環器、各種の温度特性試験用の低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、コールドクーラ等があり、これらの冷熱利用機器5をスターリング冷凍機の冷熱冷媒管路4に接続することにより、利用可能である。
【0019】
冷熱冷媒管路4のポンプP1の入口上側には、図1に示すように、開閉弁11及びリザーバタンク10を介してベローズ式タンク装置12が接続されている。開閉弁は、必要に応じてその開度が調整されるように構成されている。このベローズ式タンク装置12は、その中には特に冷熱冷媒は充填されておらず、使用に際しては、リザーバタンク10を介して閉回路をなす冷熱冷媒の循環路9内の圧力調整をする機能を有する。
【0020】
ベローズ式タンク装置12は、図2に示すように、ベローズタンク13及び支持フレーム14を有する。ベローズタンク13は、ベローズ15の下端及び上端が、夫々底板16及び頂板17に密封した状態で取り付けられ密閉空間を形成している。底板16は支持フレーム14にネジで固着されており、頂板17は摺動支持部材18によりその両側で支持フレーム14に上下摺動可能なように取り付けられている。これにより、ベローズ15が伸縮可能となり、ベローズタンク13の容積が可変となる。
【0021】
ベローズタンク13には冷熱冷媒の供給管19が接続され、この供給管19には、冷熱冷媒を補充するための供給開閉弁20が設けられている。冷熱冷媒管路4の冷却ヘッド3の出口側と冷熱冷媒の供給管19が開閉弁21を介して管路22で接続されている。なお、この開閉弁21の代わりに、図1中、点線で示すようなキャピラリーチューブ23を介する構成としてもよい。この開閉弁21は、運転時には冷熱冷媒の状態により全閉あるいはある程度の開度に設定される。冷熱冷媒を冷熱冷媒管路4内に供給、充填する際には開かれて、エア抜きに使用される。
【0022】
供給開閉弁20は、常時閉じているが、冷熱冷媒を補充する際には開く。冷熱冷媒としては、エタノール、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、ポリフルオロカーボン(PFC)等の低温領域で使用可能な液体が使用される。又、ベローズの材料としては、ゴム、樹脂、金属材料(SUS材等)等が使用される。このベローズ材料は、使用される冷熱冷媒の材料を考慮して選択される。
【0023】
リザーバタンク10は、冷熱冷媒管路4より上方に配置され、その内部に冷熱冷媒が充填されており、これにより冷熱冷媒管路4に常時液圧をかけている。なお、本実施例ではベローズ式タンク装置12はリザーバタンク10を介して、冷熱冷媒管路4のポンプの入口側に接続しているが、ポンプの出口側に接続してもよい。
【0024】
以上の構成による本発明の作用を説明する。スターリング冷凍機2が動作すると冷却ヘッド3が冷却され低温となる。そして、冷却ヘッド3において、冷熱冷媒管路4を循環する冷熱冷媒を冷却する。そして、冷却ヘッド3において冷却された冷熱冷媒は、冷熱冷媒管路4から、例えば、冷凍庫等の冷熱利用機器5内の冷熱冷媒配管6に送られ、冷熱利用機器5内で冷凍あるいは冷却作用を行う。
【0025】
冷熱利用機器5内で、冷熱冷媒は熱を吸収し冷却作用をして、冷熱冷媒配管6から、冷熱冷媒管路4を通り、冷却ヘッド3に戻され、そこで冷却される。このように、冷熱冷媒は、スターリング冷凍機2の冷却ヘッド3、冷熱冷媒管路4及び冷熱利用機器5の冷熱冷媒配管6から成る循環路9内で循環し、スターリング冷凍機2の冷却ヘッド冷却され、冷熱利用機器5において冷却作用をする。
【0026】
循環路9内を循環する冷熱冷媒は、その収縮等により容積が変動し、循環路9内の圧力が変動する。このために冷熱冷媒が脈動流等不安定な流れを生じたりする。これは、熱移送の安定性の点から好ましくない、又、循環路9を構成する配管等の機器へ機械的負荷となり損傷、劣化の原因となる。
【0027】
本発明では、リザーバタンク10内に冷熱冷媒が充填されており、循環路9に常時液圧をかけ冷熱冷媒を供給できる構成であるから、冷熱冷媒の収縮による容積変動に対応して循環路9内の冷熱冷媒の容積を一定にできる。さらに、循環路9内の圧力が大きく変動しても、この変動に対応してベローズ15が伸縮する。これにより、循環路9内の圧力変動に対する圧力の平準化が可能である。
【0028】
この結果、循環路9内を循環する冷熱冷媒の流れ及び循環路9内の圧力が安定し、良好な熱移送が可能となり、配管等の機器へ機械的負荷による損傷、劣化等も防止でき、寿命の向上も可能となる。
【0029】
図3は、本発明に係るスターリング冷却装置の実施例2を示す図である。この実施例2は、実施例1とほぼ同じ構成であるが、異なる点は、実施例1におけるリザーバタンク10をなくして、ベローズタンク13がリザーバタンクを兼用し、その中に冷却用冷媒を充填している構成である。開閉弁21は、実施例1同様に、運転時には冷熱冷媒の状態により全閉あるいはある程度の開度に設定される。冷熱冷媒を冷熱冷媒管路4内に供給、充填する際には開かれて、エア抜きに使用される。
【0030】
以上、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】
本発明によるスターリング冷却装置によると、次のような効果を奏することができる。即ち、循環路内の冷熱冷媒はその収縮等により容積が変動し、循環路内の圧力が変動しても、ベローズ式タンク装置によって、冷熱冷媒の収縮による容積の変動や循環路内の圧力変動に対して冷熱冷媒の容積を維持し、循環路内の圧力変動に対する圧力の平準化を行い、冷熱冷媒の循環路内を循環する冷熱冷媒の流れの安定性を図り、良好な熱移送をするとともに、配管等の機器へ機械的負荷による損傷、劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスターリング冷却装置の実施例1を説明する図である。
【図2】本発明のベローズ式タンクの構成を説明する図である。
【図3】本発明のスターリング冷却装置の実施例2を説明する図である。
【符号の説明】
1 スターリング冷却装置
2 スターリング冷凍機
3 冷却ヘッド
4 冷熱冷媒管路
5 冷熱利用機器
6 冷熱冷媒配管
7 出口端
8 入り口端
9 循環路
10 リザーバタンク
11、21 開閉弁
12 ベローズ式タンク装置
13 ベローズタンク
14 支持フレーム
15 ベローズ
16 底板
17 頂板
18 摺動支持部材
19 供給管
20 供給開閉弁
23 キャピラリーチューブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a Stirling cooling device using a Stirling refrigerator, and can be used in any industrial field such as food distribution, environmental testing, medical care, bio-industry, semiconductor manufacturing, etc., or any industrial field such as household equipment. More particularly, the present invention relates to a bellows-type tank device for a reservoir of a secondary cold refrigerant circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, systems that use CFCs (single, binary, mixed refrigerants, etc.) as refrigerants are known as refrigeration apparatuses for commercial and household refrigeration related equipment. And refrigeration equipment using HCFC and HFC is known for the recent Freon regulation against the background of global environmental problems.
[0003]
However, the conventional configuration has the following problems. Against the backdrop of full-fledged international efforts to address global environmental issues, there is a trend toward further restrictions on the use of chlorofluorocarbons, including specified chlorofluorocarbons and alternative chlorofluorocarbons, and the need for the development of other types of cooling devices is important. It has become.
[0004]
In addition, conventional cooling devices that use chlorofluorocarbon as a refrigerant have a narrow operating temperature range due to the characteristics of the system. In particular, further development is required to realize the ultra-low temperature range that has been required with the recent technological development in each industrial field. is required.
[0005]
Since the conventional cooling device is a two- or two-stage refrigeration system, the structure is complicated and the cost is high. And it is difficult for the conventional cooling device to perform heating for maintaining constant temperature.
[0006]
In order to solve the problems of these conventional cooling devices, the present inventors have used a wider range of operating temperatures than conventional cooling devices without using chlorofluorocarbons, and therefore, operations such as freezers, refrigerators, throw-in coolers, etc. Refrigerated liquid circulators, low temperature thermostats, thermostats, heat shock test equipment, freeze dryers, temperature characteristics test equipment, blood / cell storage equipment, cold coolers, and other various types A Stirling cooling device that is compact, has a high coefficient of performance, and has good energy efficiency that can be applied to cold energy utilization equipment in various industrial fields such as a cooling device (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-223404). .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The secondary refrigeration refrigerant cooled by the cooling head of the Stirling cooling device is sent to the cooling pipe of the chilling equipment through the refrigeration refrigerant pipe, performs a cooling action, and the refrigeration refrigerant circulates again to the cooling head. A closed circuit is constructed. The volume of the cold refrigerant in the circulation path varies due to its contraction and the like, and the pressure in the circulation path varies. For this reason, the cold refrigerant produces an unstable flow or a pulsating flow. This is not preferable from the viewpoint of heat transfer stability. Moreover, it becomes a mechanical load on equipment such as piping constituting the circulation path, causing damage and deterioration.
[0008]
The present invention is intended to solve the above-described problems, and maintains the volume of the cold refrigerant substantially constant with respect to the volume fluctuation due to the shrinkage of the cold refrigerant and the pressure fluctuation in the circulation path. Levels the pressure against fluctuations in pressure in the channel, stabilizes the flow of the cold refrigerant circulating in the circulation path of the cold refrigerant, transfers heat well, and damages equipment such as piping due to mechanical loads It is an object to prevent deterioration and the like.
[0009]
[Means for solving the problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cooling head composed of a cooling head of a Stirling refrigerator, a cold refrigerant pipe having a pump for flowing a cold refrigerant cooled by the cooling head, and a cold refrigerant pipe of a cold energy utilization device. In the Stirling cooling device having a refrigerant circulation path, a bellows tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel, and the bellows tank device is connected to the cold refrigerant through a reservoir tank of the cold refrigerant. Provided is a Stirling cooling device characterized by being connected to a pipe line .
[0010]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cooling head composed of a cooling head of a Stirling refrigerator, a cold refrigerant pipe having a pump for flowing a cold refrigerant cooled by the cooling head, and a cold refrigerant pipe of a cold energy utilization device. In a Stirling cooling device having a refrigerant circulation path, a bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold heat refrigerant pipe, and the bellows tank has a valve at the top for supplying cold heat refrigerant. A Stirling cooling device characterized in that a pipe is connected is provided.
[0011]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cooling head composed of a cooling head of a Stirling refrigerator, a cold refrigerant pipe having a pump for flowing a cold refrigerant cooled by the cooling head, and a cold refrigerant pipe of a cold energy utilization device. In the Stirling cooling device having a refrigerant circulation path, a bellows tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel, and the bellows tank device is connected to the cold refrigerant through a reservoir tank of the cold refrigerant. The bellows tank is connected to a pipe line, and the bellows tank is provided with a Stirling cooling apparatus having a supply pipe for supplying a cold refrigerant having a valve connected to the top.
[0012]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cooling head composed of a cooling head of a Stirling refrigerator, a cold refrigerant pipe having a pump for flowing a cold refrigerant cooled by the cooling head, and a cold refrigerant pipe of a cold energy utilization device. In a Stirling cooling device having a refrigerant circulation path, a bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel, and the bottom portion of the bellows tank is fixed to a support frame and the top portion is supported. A Stirling cooling device is provided, which is slidably attached to a frame, and is connected to a supply pipe for supplying a cold refrigerant having a valve at the top .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings based on examples. FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of the Stirling cooling apparatus of the present invention. The Stirling cooling device 1 of the first embodiment has a Stirling refrigerator 2. Details of the Stirling refrigerator 2 are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-146340, which is filed by the present applicant, and are omitted here.
[0016]
The Stirling refrigerator 2 has a cooling head 3. The cooling head 3 is connected to a secondary chilled refrigerant line (hereinafter simply referred to as “cold refrigerant line”) 4, and the chilled refrigerant sent through the chilled refrigerant line 4 is cooled by the cooling head 3. . Both ends of the cold-heat refrigerant pipe 4 are connected to an outlet end 7 and an inlet end 8 of a cold-heat refrigerant pipe 6 (a cold-heat exchanger is connected in the middle) of the cold-heating equipment 5 such as a freezer. As a result, a circulation path 9 is formed in which the cooling / cooling refrigerant circulates, which includes the cooling head 3, the cooling / cooling refrigerant pipe 4, and the cooling / heating refrigerant pipe 6 of the cooling / heating utilization device 5.
[0017]
In the middle of the cold heat refrigerant pipe 4, a cold heat refrigerant pump P <b> 1 is disposed, and the cold heat refrigerant is circulated in the circulation path 9. Thereby, the cold refrigerant cooled by the cooling head 3 is sent to the cold utilization equipment 5 such as a freezer through the cold refrigerant line 4.
[0018]
In addition to the freezer, the cold energy utilization device 5 includes a refrigerator, a throw-in cooler, a low-temperature liquid circulator, a low-temperature thermostat for various temperature characteristic tests, a thermostatic bath, a heat shock test device, a freeze dryer, a cold cooler, and the like. Yes, these cold energy utilization devices 5 can be used by connecting them to the cold refrigerant channel 4 of the Stirling refrigerator.
[0019]
As shown in FIG. 1, a bellows-type tank device 12 is connected to an upper side of the inlet of the pump P <b> 1 in the cold heat refrigerant pipe 4 through an on-off valve 11 and a reservoir tank 10. The opening / closing valve is configured such that its opening degree is adjusted as necessary. The bellows tank device 12 is not particularly filled with cold refrigerant, and has a function of adjusting the pressure in the circulation passage 9 of the cold refrigerant that forms a closed circuit via the reservoir tank 10 in use. Have.
[0020]
As shown in FIG. 2, the bellows tank device 12 includes a bellows tank 13 and a support frame 14. The bellows tank 13 is attached in a state where the lower end and the upper end of the bellows 15 are sealed to the bottom plate 16 and the top plate 17, respectively, to form a sealed space. The bottom plate 16 is fixed to the support frame 14 with screws, and the top plate 17 is attached to the support frame 14 on both sides thereof by a sliding support member 18 so as to be vertically slidable. Thereby, the bellows 15 can be expanded and contracted, and the volume of the bellows tank 13 is variable.
[0021]
A cooling refrigerant supply pipe 19 is connected to the bellows tank 13, and a supply opening / closing valve 20 for replenishing the cooling refrigerant is provided in the supply pipe 19. The outlet side of the cooling head 3 of the cold refrigerant line 4 and the cold refrigerant supply pipe 19 are connected by a pipe line 22 via an on-off valve 21. Instead of the on-off valve 21, a configuration through a capillary tube 23 as shown by a dotted line in FIG. The on-off valve 21 is fully closed or set to a certain degree of opening depending on the state of the cold refrigerant during operation. When supplying or filling the cold refrigerant into the cold refrigerant line 4, the refrigerant is opened and used for air bleeding.
[0022]
The supply opening / closing valve 20 is normally closed, but is opened when the cold refrigerant is replenished. As the cryogenic refrigerant, a liquid that can be used in a low temperature region such as ethanol, hydrofluoroether (HFE), polyfluorocarbon (PFC), or the like is used. In addition, as a material of the bellows, rubber, resin, metal material (SUS material, etc.) and the like are used. This bellows material is selected in consideration of the material of the cold refrigerant used.
[0023]
The reservoir tank 10 is disposed above the cold-heat refrigerant pipe 4 and is filled with cold-heat refrigerant, and thereby the liquid pressure is constantly applied to the cold-heat refrigerant pipe 4. In this embodiment, the bellows-type tank device 12 is connected to the inlet side of the pump of the cold / refrigerant refrigerant line 4 via the reservoir tank 10, but may be connected to the outlet side of the pump.
[0024]
The effect | action of this invention by the above structure is demonstrated. When the Stirling refrigerator 2 operates, the cooling head 3 is cooled to a low temperature. In the cooling head 3, the cold refrigerant circulating in the cold refrigerant pipe 4 is cooled. Then, the refrigeration refrigerant cooled in the cooling head 3 is sent from the refrigeration refrigerant pipe 4 to, for example, a refrigeration refrigerant pipe 6 in the refrigeration equipment 5 such as a freezer, and performs refrigeration or cooling action in the refrigeration equipment 5. Do.
[0025]
In the cold energy utilization device 5, the cold refrigerant absorbs heat and performs a cooling action, and returns from the cold refrigerant pipe 6 through the cold refrigerant pipe 4 to the cooling head 3 where it is cooled. As described above, the cold refrigerant circulates in the circulation path 9 including the cooling head 3 of the Stirling refrigerator 2, the cold refrigerant pipe 4, and the cold refrigerant pipe 6 of the cold energy utilization device 5, and cools the cooling head of the Stirling refrigerator 2. Then, the cooling device 5 performs a cooling action.
[0026]
The volume of the refrigeration refrigerant circulating in the circulation path 9 fluctuates due to contraction or the like, and the pressure in the circulation path 9 varies. For this reason, the cold refrigerant generates an unstable flow such as a pulsating flow. This is not preferable from the viewpoint of the stability of heat transfer, and becomes a mechanical load on equipment such as piping constituting the circulation path 9 and causes damage and deterioration.
[0027]
In the present invention, the reservoir tank 10 is filled with the cold refrigerant, and the circulation path 9 is always supplied with a hydraulic pressure so that the cold refrigerant can be supplied. Therefore, the circulation path 9 corresponds to the volume fluctuation due to the shrinkage of the cold refrigerant. The volume of the cold refrigerant inside can be made constant. Furthermore, even if the pressure in the circulation path 9 fluctuates greatly, the bellows 15 expands and contracts in response to this fluctuation. Thereby, the pressure can be leveled against the pressure fluctuation in the circulation path 9.
[0028]
As a result, the flow of the cold refrigerant circulating in the circulation path 9 and the pressure in the circulation path 9 are stabilized, and good heat transfer is possible, and damage such as piping due to mechanical load, deterioration, etc. can be prevented, The lifetime can also be improved.
[0029]
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the Stirling cooling apparatus according to the present invention. The second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment, except that the reservoir tank 10 in the first embodiment is eliminated and the bellows tank 13 is also used as a reservoir tank and is filled with a cooling refrigerant. This is the configuration. As in the first embodiment, the on-off valve 21 is fully closed or set to a certain degree of opening according to the state of the cold refrigerant during operation. When supplying or filling the cold refrigerant into the cold refrigerant line 4, the refrigerant is opened and used for air bleeding.
[0030]
The embodiments of the present invention have been described based on the examples. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and various examples can be made within the scope of the technical matters described in the claims. Needless to say.
[0031]
【The invention's effect】
According to the Stirling cooling apparatus according to the present invention, the following effects can be obtained. That is, the volume of the refrigeration refrigerant in the circulation path fluctuates due to its contraction and the like, and even if the pressure in the circulation path fluctuates, the bellows tank device causes the volume fluctuation or the pressure fluctuation in the circulation path due to the refrigeration of the refrigerant. Maintain the volume of the cold refrigerant, level the pressure against the pressure fluctuation in the circulation path, stabilize the flow of the cold refrigerant circulating in the circulation path of the cold refrigerant, and transfer the heat well At the same time, it is possible to prevent damage and deterioration due to mechanical loads on equipment such as piping.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a Stirling cooling device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a bellows tank according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment of the Stirling cooling apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirling cooling device 2 Stirling refrigerator 3 Cooling head 4 Cold-heat refrigerant pipe 5 Cold-heat utilization equipment 6 Cold-heat refrigerant pipe 7 Outlet end 8 Inlet end 9 Circulation path 10 Reservoir tank 11, 21 On-off valve 12 Bellows-type tank device 13 Bellows tank 14 Support frame 15 Bellows 16 Bottom plate 17 Top plate 18 Sliding support member 19 Supply pipe 20 Supply on / off valve 23 Capillary tube

Claims (4)

スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、
上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、
上記ベローズ式タンク装置は、冷熱冷媒のリザーバタンクを介して上記冷熱冷媒管路に接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置。
In a Stirling cooling apparatus comprising a cooling head of a Stirling refrigerator, a cooling refrigerant pipe having a pump for flowing a cooling refrigerant cooled by the cooling head, and a cooling refrigerant circulation path composed of a cooling refrigerant pipe of a cold energy utilization device ,
A bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel ,
The bellows-type tank device is connected to the cold-heat refrigerant pipe line via a cold-heat refrigerant reservoir tank.
スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、
上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、
上記ベローズタンクは、頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置。
In a Stirling cooling apparatus comprising a cooling head of a Stirling refrigerator, a cooling refrigerant pipe having a pump for flowing a cooling refrigerant cooled by the cooling head, and a cooling refrigerant circulation path composed of a cooling refrigerant pipe of a cold energy utilization device ,
A bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel,
The bellows tank is provided with a Stirling cooling device, wherein a supply pipe for supplying cold refrigerant having a valve is connected to the top .
スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、
上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、
上記ベローズ式タンク装置は、冷熱冷媒のリザーバタンクを介して上記冷熱冷媒管路に接続され、上記ベローズタンクは、頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置。
In a Stirling cooling apparatus comprising a cooling head of a Stirling refrigerator, a cooling refrigerant pipe having a pump for flowing a cooling refrigerant cooled by the cooling head, and a cooling refrigerant circulation path composed of a cooling refrigerant pipe of a cold energy utilization device ,
A bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel,
The bellows-type tank device is connected to the cold-heat refrigerant pipe line via a cold-heat refrigerant reservoir tank, and the bellows tank is connected to a supply pipe for supplying cold-heat refrigerant having a valve at the top. Stirling cooling device characterized .
スターリング冷凍機の冷却ヘッド、該冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、
上記冷熱冷媒管路にベローズタンクを有するベローズ式タンク装置が接続されており、
上記ベローズタンクは、底部は支持フレームに固定されており、頂部は支持フレームに対して摺動可動に取り付けられているとともに、該頂部には弁を備えた冷熱冷媒供給用の供給管が接続されていることを特徴とするスターリング冷却装置。
In a Stirling cooling apparatus comprising a cooling head of a Stirling refrigerator, a cooling refrigerant pipe having a pump for flowing a cooling refrigerant cooled by the cooling head, and a cooling refrigerant circulation path composed of a cooling refrigerant pipe of a cold energy utilization device ,
A bellows-type tank device having a bellows tank is connected to the cold refrigerant channel,
The bellows tank has a bottom portion fixed to a support frame, a top portion which is slidably attached to the support frame, and a supply pipe for supplying cooling / cooling refrigerant having a valve connected to the top portion. A Stirling cooling device.
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