JP3752395B2

JP3752395B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP3752395B2
Application number: JP04127699A
Authority: JP
Inventors: 義之北村; 久雄山里; 克美清水; 義明小倉; 和士吉村; 敦子坂井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: JP2000241036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等冷却対象を冷却する冷却装置の構成に関し、低温を得る手段としてスターリング冷凍機を用い、スターリング冷凍機から発生する冷熱を２つの伝熱媒体と冷却装置構造と熱交換器構造によって効率よく冷却対象に伝達する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の冷却対象を冷却する手段としては、蒸気圧縮式の冷凍サイクルやスターリング冷凍機等が挙げられる。冷蔵庫等で使用されている蒸気圧縮冷凍サイクルは、作動媒体としてフロンを使用しており、温暖化係数が０（ゼロ）である作動媒体は存在しないという地球環境規模の問題点を有している。
【０００３】
逆スターリングサイクルを利用したスターリング冷凍機は作動媒体として、ヘリウム、水素、窒素といった地球環境に悪影響を与えないガスをを採用し、逆スターリングサイクルによって、低温を得る。原理について説明すれば、シリンダ状に構成されたデイスプレーサとピストンをある位相差をもって、外部動力によって往復運動させて、膨張空間と圧縮空間を構成すると共に両空間間に蓄冷材を配置して閉回路を構成し、この閉回路の作動空間に上記作動媒体を充填させている。
【０００４】
これにより、まず、圧縮空間内の作動媒体を圧縮して放熱させた後、同作動媒体を蓄冷材を介して、膨張空間に送る。ついで膨張空間で作動媒体を膨張させて、吸熱させる。この吸熱により、低温を得て、冷凍機の役割を果たすようにしている。
【０００５】
スターリング冷凍機を利用した冷却システムを構築するには、冷却部に熱交換器を取り付けた空冷方式や、二次冷却媒体を利用した液冷方式によってスターリング冷凍機から冷熱を得る必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スターリング冷凍機を利用した冷却装置は、その冷却部の構造は簡素であるが、冷却部自体を大きくすることが難しいため、冷却部から取り出した冷熱を効率よく冷却対象に伝達できないという問題がある。
【０００７】
また、スターリング冷凍機を利用した冷却装置は、冷却部から取り出した冷熱を熱交換器等を介して冷却対象へ伝達する際、熱交換器への冷熱の伝達が不均一になるため、効率よく冷熱を冷却対象に伝達できないという問題がある。
【０００８】
上記課題の解決方法として、特開平１０−１４８４１１号公報にて公開されているようにスターリング冷凍機の冷却部に液体等の二次冷却媒体を接触させることによって、スターリング冷凍機から冷熱を得て、二次冷却媒体循環経路を冷凍庫内に配設し、冷却対象に冷熱を伝達する方法が発明されているが、スターリング冷凍機の小さな冷却部から効率よく冷熱を取り出すことに関して、二次冷却媒体のみを使用しており、また、取り出した冷熱を冷却対象に伝達することに関しては、冷熱を受け取った二次冷却媒体を冷凍庫内にはわして冷熱を冷却対象に伝達しており、上記のスターリング冷凍機からの冷熱の取り出しと取り出した冷熱の冷却対象への伝達という２つの課題に対して改善の余地がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決したものであり、上記の課題に対しては、請求項１及び請求項２の記載発明によって解決したものであり、請求項１記載の発明は、スターリング冷凍機の冷却部に熱交換器と二次冷却媒体循環経路を構成し、２つの伝熱手段を用いてスターリング冷凍機の冷却部から十分に冷熱を取り出せる構成としてなるものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、スターリング冷凍機から冷熱を取り出す熱交換器と二次媒体循環経路の構造を一体化してなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の冷却装置の実施の形態を図面とともに説明する。
【００１２】
図１は本発明の冷却装置の概略図であり、図１における構成としては、主として、スターリング冷凍機１とスターリング冷凍機１の冷却部２とスターリング冷凍機１の冷却部２に取付ける熱交換器３とスターリング冷凍機１の冷却部２を覆うように配設する二次冷却媒体循環経路４とそれに付属した熱交換器５とから成る。また、冷却装置として、その機能を発揮するために必要な個所は断熱されている。
【００１３】
そして、スターリング冷凍機１で発生する冷熱はスターリング冷凍機１の冷却部２に取付けられた熱交換器３とスターリング冷凍機１の冷却部２に接触通過する二次冷却媒体循環経路４によって取り出された後、スターリング冷凍機１の冷却部２に取付けた熱交換器３と二次冷却媒体循環経路４中に配設した熱交換器５によって冷却対象へと伝達される。図１に示すような構成によって冷却装置が構成される。
【００１４】
図１をもとに例えば冷凍冷蔵庫を構成すると、スターリング冷凍機１の冷却部２に取付けた熱交換器３によって取り出した冷熱を冷凍庫用に使用し、二次冷却媒体によって取り出した冷熱を循環経路４中に配設した熱交換器５によって冷蔵庫、野菜室へ伝達し、冷凍冷蔵庫を構成することもできる。
【００１５】
そして、冷凍冷蔵庫の負荷が大きくなったとき等を考慮して、さらに効率よく冷熱を伝達することや冷熱の伝達を制御し、熱負荷変動に対してバランス良く冷凍冷蔵庫を構成することも可能であり、以下発明の内容を図に基づいて説明する。
【００１６】
図２乃至図４はスターリング冷凍機１の冷却部２の周辺構成の概略図であり、図２はスターリング冷凍機１の冷却部２に取付ける熱交換器３と二次冷却媒体循環経路４を別個に構成可能な構造であることを示し、図３はスターリング冷凍機１の冷却部２に取り付ける熱交換器３と二次冷却媒体循環経路４を一体化することが可能な構造であることを示し、図４はスターリング冷凍機１の冷却部２と熱交換器３及び二次冷却媒体循環経路４を一体化することが可能な構成であることを示し、それによってより効率良く冷熱を取り出すことができ、さらに冷熱の取り出し量も制御できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の冷却装置は上記のような構成であるから、請求項１記載の発明は、スターリング冷凍機で発生する冷熱を２つの伝熱手段を用いて、効率よく取り出すことができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明は、熱伝導ロスの少ない熱交換構造を構成でき、スターリング冷凍機で発生する冷熱を効率よく取り出し、しかも、取り出し量を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置の実施の形態を示す冷却システム概略構成図である。
【図２】本発明の冷却装置の実施の形態を示すスターリング冷凍機冷却部の第１の構成図である。
【図３】本発明の冷却装置の実施の形態を示すスターリング冷凍機冷却部の第２の構成図である。
【図４】本発明の冷却装置の実施の形態を示すスターリング冷凍機冷却部の第３の構成図である。
【符号の説明】
１スターリング冷凍機
２スターリング冷凍機冷却部
３熱交換器
４二次冷却媒体循環経路
５二次循環媒体循環経路中熱交換器
６熱交換器フィン

Claims

スターリング冷凍機と、該スターリング冷凍機の冷却部近傍を冷却する第１の熱交換器と、該第１の熱交換器とは離隔し二次冷却媒体循環経路を介して設けられる第２の熱交換器とを備え、前記二次冷却媒体循環経路の一部を熱交換部として前記第１の熱交換器と共に前記スターリング冷凍機の冷却部を覆うように取着してなる冷却装置。
前記第１の熱交換器と前記熱交換部とが一体である、請求項１に記載の冷却装置。