JP4001607B2 - スターリング冷却庫 - Google Patents
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Description
上記放熱システムにおいて、上述したサーモサイフォン回路に加えて、循環ポンプを含み、高温側蒸発器から液化した冷媒が供給される強制循環回路(forced circulation circuit)が形成される場合がある。強制循環回路内を流れる冷媒の熱は、たとえば、冷却庫における発露防止に利用される。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るスターリング冷却庫100の概略構成を示す斜視図であり、この図1に示されるように、スターリング冷却庫100は、冷蔵対象物(冷却対象物)を収容する冷蔵室(冷却室)10と、冷凍対象物(冷却対象物)を収容し冷蔵室10の下段に配置された冷凍室(冷却室)11と、冷凍室11と冷蔵室10とを区画し断熱材により構成されたキャビネット(区画壁)12と、放熱部13aと吸熱部13bを含むスターリング冷凍機13とを備えている。また、スターリング冷却庫100は、熱媒体(二次冷媒)Aが自然循環する二次冷媒循環回路14と、熱媒体Aが蒸発して放熱部13aを冷却する蒸発器15と、熱媒体(三次冷媒)Bが強制循環する三次冷媒循環回路28と、熱交換器16と、熱媒体Bを強制循環させる圧電ポンプ(循環ポンプ)17とを備えている。さらに、スターリング冷却庫100は、除霜により生じるドレン水を貯留し、スターリング冷却庫100の底面側に配置されたドレンパン(貯留部)18を備えている。スターリング冷凍機13と熱交換器16と凝縮器34とは、スターリング冷却庫100の略中央部に配置された機械室35内に配置されている。熱交換器16は、スターリング冷凍機13の上方に配置されており、凝縮器34もスターリング冷凍機13の上方に配置されている。
図3から図5を用いて、本発明にかかる実施の形態2について説明する。図3は、本実施の形態2に係るスターリング冷却庫200の斜視図であり、この図3に示されるように、熱交換器51と、凝縮器52とは、スターリング冷却庫200の背面側に配置されている。また、サクションタンク53が、スターリング冷却庫200の背面側であって、一方の側面側に配置されている。このサクションタンク53は、柱状に構成され、スターリング冷却庫200の上面側から下面側に向けて延在しており、断熱材からなるキャビネット12内に埋め込まれている。
図6を用いて、本発明にかかる実施の形態3について説明する。図6は、本実施の形態3に係るスターリング冷却庫300の配管系統図であり、この図6に示されるように、蒸発器15には、凝縮器と熱交換器との機能を包含する二重管式熱交換器80が、蒸発器15より上方に配置されている。この二重管式熱交換器80は、外管81と、外管81より小径に形成され外管81内に設けられた内管82とを備えている。外管81の外周面には、複数の放熱フィン83が設けられている。また、外管81と内管82との間には、二次冷媒循環回路14が接続されており、内管82には、三次冷媒循環回路28が接続されている。すなわち、二重管式熱交換器80の上端部であって、外管81と内管82と間には、二次冷媒循環回路14のガス管30が接続されており、二重管式熱交換器80の下端部であって、外管81と内管82との間には、液管33が接続されている。
図7を用いて、本発明に係る実施の形態4について説明する。図7は、本実施の形態4に係るスターリング冷却庫の配管系統図であり、この図7に示されるように、本実施の形態に係るスターリング冷却庫400は、蒸発器15の上方に配置された二重管式熱交換器90と、管路93と、管路93の表面に設けられた複数の放熱フィン93aとを備えている。
図8を用いて、本発明に係る実施の形態5について説明する。図8は、本実施の形態5に係るスターリング冷却庫の放熱部付近の斜視図である。
図9を用いて、本発明に係る実施の形態6について説明する。図9は、実施の形態6に係るスターリング冷却庫の放熱部付近における斜視図であり、この図9に示されるように、スターリング冷凍機の放熱部13aの周囲に配置され、二分割された中空状の蒸発器15を備えており、蒸発器15は、二つの分割蒸発器15a、15bとを備えている。この分割蒸発器15a、15bは、半円環状に形成されており、放熱部13a側面の両側から嵌め込まれている。すなわち、分割蒸発器15a、15b内径側の円弧状の外表面と、放熱部13aの周面とは、接触している。また、分割蒸発器15a、15b内には、中央部より上方にまで熱媒体Aが充填されている。分割蒸発器15a、15bの上端部には、図示されない凝縮器に連通するガス管30と、凝縮器で液化した熱媒体Aが流通する液管31とが接続されている。
図10は、本実施の形態7に係るスターリング冷却庫100の概略構成を示す回路図である。この図10に示されるように、スターリング冷却庫100は、熱媒体Aが循環する二次冷媒循環回路102と、熱媒体Bが循環する三次冷媒循環回路101とを備えている。二次冷媒循環回路102は、図1に示すスターリング冷凍機13の放熱部13aを冷却する蒸発器112と、三次冷媒循環回路101の熱媒体Bと熱交換を行なう熱交換器103と、熱媒体Aを冷却する凝縮器123とを備えている。
Claims (6)
- 放熱部と吸熱部とを有するスターリング冷凍機と、
前記吸熱部の冷熱により冷却される冷却室と、
前記放熱部を二次冷媒の蒸発により冷却する二次冷媒循環回路と、
前記二次冷媒循環回路と熱交換を行ない、非酸化性の気体が充填され、三次冷媒が循環する三次冷媒循環回路と、
前記二次冷媒循環回路の前記二次冷媒と熱交換を行なった前記三次冷媒を加熱対象部に運ぶ循環ポンプと、
前記気体を分離して、液体状の前記三次冷媒を前記循環ポンプに供給する気液分離器とを備え、
前記二次冷媒循環回路と前記三次冷媒循環回路とは外部環境から独立しており、前記二次冷媒循環回路内の前記二次冷媒を自然循環させ、前記三次冷媒を強制循環させ、前記二次冷媒循環回路内は大気圧より低く設定され、前記三次冷媒循環回路の内圧は、大気圧または大気圧より高く設定されたことを特徴とする、スターリング冷却庫。 - 放熱部と吸熱部とを有するスターリング冷凍機と、
前記吸熱部の冷熱により冷却される冷却室と、
前記放熱部を二次冷媒の蒸発により冷却する二次冷媒循環回路と、
前記二次冷媒循環回路と熱交換を行ない、非酸化性の気体が充填され、三次冷媒が循環する三次冷媒循環回路と、
前記二次冷媒循環回路の前記二次冷媒と熱交換を行なった前記三次冷媒を加熱対象部に運ぶ循環ポンプと、
前記気体を分離して、液体状の前記三次冷媒を前記循環ポンプに供給する気液分離器とを備え、
前記二次冷媒循環回路と前記三次冷媒循環回路とは、外部環境から独立しており、
前記二次冷媒循環回路内の前記二次冷媒を自然循環させたことを特徴とする、スターリング冷却庫。 - 前記二次冷媒循環回路は、前記放熱部を冷却する蒸発器と、前記二次冷媒と前記三次冷媒との熱交換を行なう熱交換器と、前記二次冷媒を冷却する凝縮器と、を含み、
前記蒸発器より前記二次冷媒の流通方向の下流側に前記熱交換器が配置され、さらに下流側に前記凝縮器が配置され、前記凝縮器は前記蒸発器の上方に備えた、請求項1または請求項2に記載のスターリング冷却庫。 - 前記二次冷媒と前記三次冷媒との間で熱交換を行なう熱交換器をさらに備え、
前記放熱部の周囲には、蒸発器を設け、前記蒸発器の上方に前記二次冷媒を冷却させる凝縮器を設け、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続して、前記蒸発器内で生成された気体状の前記二次冷媒が流通するガス管と、前記凝縮器で凝縮された前記二次冷媒が流通する液管とを設け、
前記ガス管内の前記二次冷媒の流通面積は前記液管内の前記二次冷媒の流通面積より広く形成され、
前記熱交換器を前記ガス管に接して設けることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれかに記載のスターリング冷却庫。 - 前記放熱部の周囲には前記放熱部を冷却する蒸発器を設け、前記蒸発器の内部には、前記三次冷媒循環回路に連通し、前記二次冷媒循環回路と熱交換を行なう加熱部を設け、前記蒸発器の内部の下方には液状の前記二次冷媒が満たされ、前記蒸発器の内部の残りの部分にはガス状の前記二次冷媒が満たされ、
前記加熱部の上方一部は液状の前記二次冷媒の液面よりも上方に位置していることを特徴としている、請求項1または請求項2に記載のスターリング冷却庫。 - 前記放熱部は、略円柱状に形成され、前記略円柱状の前記放熱部の周囲に、前記放熱部と略同心円となる円環状に形成され、一体にまたは複数個に分割された中空状の前記蒸発器を設け、前記蒸発器内に前記放熱部と略同心円またはその一部となる前記加熱部を設けたことを特徴とする、請求項5に記載のスターリング冷却庫。
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