JP4001607B2 - スターリング冷却庫 - Google Patents

Description

本発明は、スターリング冷却庫、特に、スターリング冷凍機の放熱部の熱を発露防止、除霜水蒸発等に有効利用するスターリング冷却庫に関する。

逆スターリングサイクルによる熱交換を冷却庫に適用したものとして、たとえば、特開２００３−５００７３号公報に記載されたものなどが挙げられる。

上記冷却庫においては、逆スターリングサイクルによる作動ガスの圧縮熱を外部に放熱するための高温部と、逆スターリングサイクルによる作動ガスの膨張熱を外部から吸熱するための低温部と、低温部に熱的に結合された低温側凝縮器および複数の低温側蒸発器をサーモサイフォンを構成するように連結した閉回路からなる低温側循環回路とを備え、低温部の冷熱を搬送する冷熱搬送媒体を低温側循環回路内に封入したことを特徴とするスターリング冷凍システムが開示されている。ここで、高温部における熱は、高温側熱交換サイクル（放熱システム）により放熱される。高温側熱交換サイクルは、配管により接続された高温側蒸発器と高温側凝縮器とを含み、サーモサイフォン原理により熱が搬送、放出される。
特開２００３−５００７３号公報

しかしながら、上記のような放熱システムにおいては、以下のような問題があった。
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。

ここで、強制循環回路の配管には高温側蒸発器から比較的高温の液化した冷媒が供給されるため、該配管内を流れる冷媒中に気泡が発生しやすく、キャビテーションがおこりやすい状態になっている。キャビテーションがおこることにより、騒音が発生したり配管がダメージを受けたりする可能性があるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、三次冷媒を強制循環させるポンプにキャビテーションが発生することを抑制すると共に、三次冷媒循環回路を用いて良好に発露防止等を図ることである。

本発明に係るスターリング冷却庫は、１つの局面では、放熱部と吸熱部とを有するスターリング冷凍機と、吸熱部の冷熱により冷却される冷却室と、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、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、二次冷媒循環回路の二次冷媒と熱交換を行なった三次冷媒を加熱対象部に運ぶ循環ポンプと、気体を分離して、液体状の三次冷媒を循環ポンプに供給する気液分離器とを備える。そして、二次冷媒循環回路と三次冷媒循環回路とは外部環境から独立しており、二次冷媒循環回路内の二次冷媒を自然循環させ、三次冷媒を強制循環させ、二次冷媒循環回路内は大気圧より低く設定され、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ている。本発明に係るスターリング冷却庫は、他の局面では、放熱部と吸熱部とを有するスターリング冷凍機と、吸熱部の冷熱により冷却される冷却室と、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、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、二次冷媒循環回路の二次冷媒と熱交換を行なった三次冷媒を加熱対象部に運ぶ循環ポンプと、気体を分離して、液体状の三次冷媒を循環ポンプに供給する気液分離器とを備えている。そして、二次冷媒循環回路と三次冷媒循環回路とは、外部環境から独立しており、二次冷媒循環回路内の二次冷媒を自然循環させる。好ましくは、上記二次冷媒循環回路は、放熱部を冷却する蒸発器と、二次冷媒と三次冷媒との熱交換を行なう熱交換器と、二次冷媒を冷却する凝縮器とを含む。そして、蒸発器より二次冷媒の流通方向の下流側に熱交換器が配置され、さらに下流側に凝縮器が配置され、凝縮器は蒸発器の上方に備える。好ましくは、二次冷媒と三次冷媒との熱交換を行なう熱交換器をさらに備え、上記放熱部の周囲には、蒸発器を設け、蒸発器の上方に二次冷媒を冷却させる凝縮器を設け、蒸発器と凝縮器とを接続して、蒸発器内で生成された気体状の二次冷媒が流通するガス管と、凝縮器で凝縮された二次冷媒が流通する液管とを設ける。そして、ガス管内の二次冷媒の流通面積は液管内の二次冷媒の流通面積より広く形成され、熱交換器をガス管に接して設ける。好ましくは、上記二次冷媒と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、放熱部の周囲には放熱部を冷却する蒸発器を設け、蒸発器の内部には、三次冷媒循環回路に連通し、二次冷媒循環回路と熱交換を行なう加熱部を設け、蒸発器の内部の下方には液状の二次冷媒が満たされ、蒸発器の内部の残りの部分にはガス状の二次冷媒が満される。そして、加熱部の上方一部は液状の二次冷媒の液面よりも上方に位置する。好ましくは、上記放熱部は、略円柱状に形成され、略円柱状の放熱部の周囲に、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蒸発器を設け、蒸発器内に放熱部と略同心円またはその一部となる加熱部を設ける。

本発明によれば、三次冷媒が循環する三次冷媒循環回路は、高温側蒸発器に接続された二次冷媒循環回路から独立した循環回路であるため、三次冷媒を強制循環させるポンプにキャビテーションが発生するのを抑制することができ、強制循環を用いて良好に発露防止等を図ることができる。

図１から図９を用いて、本発明に係る実施の形態について説明する。
（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１に示されるように、二次冷媒循環回路１４は、蒸発器１５の上端部側と熱交換器１６の上面側とを接続して、蒸発器１５内で生成された気体状の熱媒体Ａが流通するガス管３０と、熱交換器１６の下面側と蒸発器１５の下端部側とを接続し、熱交換器１６内で凝縮された熱媒体Ａが流通する液管３３とを備えている。また、二次冷媒循環回路１４は、蒸発器１５の上端部側と凝縮器３４の上面側とを接続して、蒸発器１５内で生成された気体状の熱媒体Ａを流通するガス管３２と、蒸発器１５の下端部側と凝縮器３４の下面側とを接続する液管３１と、熱交換器１６と、凝縮器３４とを備えている。

二次冷媒循環回路１４内を循環する熱媒体Ａと、三次冷媒循環回路２８内を循環する熱媒体Ｂとは、水または水とアルコールとの混合液とされており、凍結し難くされている。さらに、この二次冷媒循環回路１４内は、大気圧より低く設定されており、蒸発器１５内にて放熱部１３ａの温度で熱媒体Ａが蒸発し易くされている。

三次冷媒循環回路２８は、熱交換器１６の下面側と圧電ポンプ１７とを接続し、下方に向けて延在する高温管２７と、ドレンパン１８内のドレン水を加熱するドレン水加熱部２１と、発露防止パイプ１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｄと、低温管２６とを備えている。さらに、三次冷媒循環回路２８は、スターリング冷凍機１３より上方に配置された熱交換器１６を備えている。

圧電ポンプ１７は、スターリング冷却庫１００の背面側に配置されており、下流側には、ドレン水加熱部２１が配置されている。ドレン水加熱部２１は、スターリング冷却庫１００の底面側に配置されている。ドレン水加熱部２１は、スターリング冷却庫１００の下面に蛇行形状に配置されている。

ドレン水加熱部２１の下流側には、発露防止パイプ１９ａが配置されている。この発露防止パイプ１９ａは、冷凍室１１の前面開口部の側辺部分に配置されており、スターリング冷却庫１００の底面側から上面側に向けて延在している。発露防止パイプ１９ａの下流側には、発露防止パイプ２０ａが設けられている。この発露防止パイプ２０ａは、冷蔵室１０の前面開口部の側辺部分に配置されており、スターリング冷却庫１００の略中央部から上面側に向けて延在している。この発露防止パイプ２０ａの下流側には、発露防止パイプ２０ｂが配置されている。発露防止パイプ２０ｂは、冷蔵室１０の前面開口部の上辺部分に配置されており、発露防止パイプ２０ｂの下流側には、発露防止パイプ２０ｃが配置されている。この発露防止パイプ２０ｃは、発露防止パイプ２０ａに対して対向配置されており、冷蔵室１０の前面開口部の側辺部分に配置されている。この発露防止パイプ２０ｃの下流側には、発露防止パイプ２０ｄが配置されている。この発露防止パイプ２０ｄは、冷蔵室１０の前面開口部の下辺部分に配置されており、発露防止パイプ２０ｄの下流側には、発露防止パイプ１９ｂが配置されている。この発露防止パイプ１９ｂは、冷凍室１１の前面開口部の上辺部分に配置されており、発露防止パイプ１９ｂの下流側には、発露防止パイプ１９ｃが配置されている。この発露防止パイプ１９ｃは、発露防止パイプ１９ａに対して対向配置されており、冷凍室１１の前面開口部の側辺部分に配置されている。

すなわち、本実施の形態においては、三次冷媒循環回路２８の加熱対象部は、ドレンパン１８の上面と、冷蔵室１０および冷凍室１１の前面開口部であるドアパッキン当接部とされている。そして、発露防止パイプ１９ｃの下流側には、低温管２６が配置されている。この低温管２６は、冷凍室１１の前面開口部の下辺側から、スターリング冷却庫１００の背面側に向けて延在し、そして、スターリング冷却庫１００の底面側からスターリング冷却庫１００の上面側に向けて延在している。そして、低温管２６の上端部は、熱交換器１６の上面側に接続されている。

三次冷媒循環回路２８内の内圧は、大気圧または大気圧より高く設定されており、例えば、１０１３ｈＰａ以上に設定されている。

図２は、本実施の形態１に係るスターリング冷却庫１００の配管系統図であり、この図２に示されるように、スターリング冷却庫１００は、冷熱を生成する吸熱部１３ｂに設けられた低温側凝縮器４２と、冷却器４０と、低温側凝縮器４２と冷却器４０との間を熱媒体Ｃが循環する管路４３とを含む、一次冷媒循環回路４４を備えている。また、冷却器４０の近傍には、冷却器４０により生成された冷気を冷凍室や冷蔵室に供給するファン４１が設けられている。

熱交換器１６は、中空状に構成されており、内部に熱媒体Ｂと、非酸化性の気体が充填されている。熱交換器１６内に充填されている非酸化性の気体（非酸化性雰囲気）とは、例えば、窒素、メタン、エタンなどが挙げられる。また、非酸化性の気体としては、これらの気体に限られず、熱交換器１６の壁面を酸化し難く、錆びさせない気体であればよい。また、熱交換器１６内には、二次冷媒循環回路１４の管路が蛇行形状に配置されている。このため、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとが熱交換する面積が大きく確保されている。

上記のように構成されたスターリング冷却庫１００においては、図１において、まず、蒸発器１５内で放熱部１３ａの温度により熱媒体Ａが蒸発する。この際、二次冷媒循環回路１４内の内圧は、大気圧より低く設定されているため、熱媒体Ａは良好に蒸発し、放熱部１３ａは、良好に冷却される。そして、気体状の熱媒体Ａは、ガス管３０またはガス管３２を流通して、凝縮器３４または熱交換器１６に供給される。凝縮器３４に供給された気体状の熱媒体Ａは、凝縮器３４内にて冷却され液体状になり、液管３１内を流通して、蒸発器１５内に戻される。また、熱交換器１６内に供給された気体状の熱媒体Ａは、熱媒体Ｂと熱交換を行なうことにより冷却され、液体状となり、液管３３を流通して、蒸発器１５内に戻される。すなわち、熱媒体Ａは、二次冷媒循環回路１４内を自然循環する。

熱媒体Ｂは、熱交換器１６内にて、熱媒体Ａにより加熱される。この際、熱媒体Ｂが流通する三次冷媒循環回路２８内の内圧は、大気圧以上に設定されているため、熱媒体Ｂは蒸発し難く、三次冷媒循環回路２８内で気体状の熱媒体Ｂが生じ難くなっている。そして、熱交換器１６内で加熱され高温の熱媒体Ｂは、高温管２７内を流通し、圧電ポンプ１７により吐出される。

そして、圧電ポンプ１７により吐出された熱媒体Ｂは、まず、ドレン水加熱部２１にて、ドレンパン１８内に貯留されたドレン水を加熱し、蒸発させる。そして、発露防止パイプ１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｄ内を流通し、冷蔵室１０および冷凍室１１のドアパッキン当接部（加熱対象部）付近を加熱し、発露の発生を抑制する。そして、低温管２６内を流通して、熱交換器１６内に戻される。このように、熱媒体Ｂは、圧電ポンプ１７により三次冷媒循環回路２８内を強制循環する。

このようなスターリング冷却庫１００においては、蒸発器１５と連通する二次冷媒循環回路１４と三次冷媒循環回路２８とは、別個独立の構成であり相互影響が小さく抑えられている。また、三次冷媒循環回路２８内の内圧は、大気圧以上に設定されているため、三次冷媒循環回路２８内に気体の熱媒体Ｂが発生し難くなっている。すなわち、三次冷媒循環回路２８は、蒸発器１５に連通していないため、気体状の熱媒体Ｂが生成されがたく、さらに、三次冷媒循環回路２８内の内圧は、大気圧以上とされているため、流通する熱媒体Ｂが気体状に成り難い。このため、圧電ポンプ１７内に気体状の熱媒体Ｂが供給され難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。

また、三次冷媒循環回路２８内の内圧が大気圧以上に設定されているため、圧電素子内に気泡が形成された場合においても、気泡が大きくなり難く、良好に圧電素子が振動することができ、圧電ポンプ１７の作動効率を確保することができる。さらに、二次冷媒循環回路１４内の熱媒体Ａは、熱交換器１６内においても冷却されるため、凝縮器３４をコンパクトに構成することができる。その上、熱交換器１６内に充填された気体が収縮等することにより、三次冷媒循環回路２８の管路に過大な圧力がかかることを抑制することができる。また、熱交換器１６内に充填された気体が収縮または膨張することにより、熱媒体Ｂが三次冷媒循環回路２８内を安定的に循環することができ、スターリング冷却庫１００を安定的に運転することができる。

（実施の形態２）
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。

さらに、サクションタンク５３の径は、サクションタンク５３の上端部に接続された高温管２７等より大きく形成されている。そして、このサクションタンク５３の下端部は、スターリング冷却庫２００の底面側に位置しており、サクションタンク５３の下端部には、圧電ポンプ１７が接続されている。さらに、サクションタンク５３内には、非酸化性の気体が充填されている。この圧電ポンプ１７の下流側には、ドレン水加熱部２１と、発露防止パイプ１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｄとが接続されており、最も下流側には、低温管２６が接続されている。この低温管２６は、熱交換器５１の下端部に接続されている。

熱交換器５１は、平板状に構成されており、スターリング冷却庫２００の背面側に上下方向に延在するように配置されている。この熱交換器５１には、蒸発器１５の上端部に接続されたガス管３０と、蒸発器１５の下端部側に接続された液管３３とを備えている。

凝縮器５２は、互いに離間して配置された一対のヘッドパイプ５２ａ、５２ａと、このヘッドパイプ５２ａ、５２ａ間に配置され、ヘッドパイプ５２ａ、５２ａ同士を接続するパラレルパイプ５２ｂとを備えている。すなわち、この凝縮器５２も、熱交換器５１と同様に平板状に構成されている。一対のヘッドパイプ５２ａのうち、一方のヘッドパイプ５２ａの下端部は、ガス管３０に接続されており、他方のヘッドパイプ５２ａの下端部は、液管３１が接続されている。この液管３１は、蒸発器１５に接続されている。ヘッドパイプ５２ａ間には、複数のパラレルパイプ５２ｂが互いに等間隔に配置されている。

図４は、本実施の形態２に係るスターリング冷却庫２００の背面図であり、この図４に示されるように、熱交換器５１と凝縮器５２とは、共に、スターリング冷凍機１３の上方に配置されている。凝縮器５２のパラレルパイプ５２ｂには、複数の放熱フィン５２ｃが配置されている。図５は、本実施の形態２にかかるスターリング冷却庫２００の側断面図であり、この図５に示されるように、図４に示された熱交換器５１および凝縮器５２の周囲には、ダクト５４が配置されている。このダクト５４は、少なくとも熱交換器５１の周囲を囲むように配置されており、スターリング冷却庫２００の底面側から上面側に向けて、上下方向に延在している。

すなわち、ダクト５４が上下方向に延在すると共に、図４に示された熱交換器５１もダクト５４に沿って上下方向に延在している。このため、熱交換器５１とダクト５４とは、共に、上下方向に延在するように配置されており、熱交換器５１がダクト５４に沿うように配置されている。ダクト５４の上端部付近には、ファン５５が配置されている。なお、上記構成以外の構成は、上記実施の形態１と同様の構成とされており、同一の構成については、同一の符号を付している。

上記のように構成されたスターリング冷却庫２００においては、熱交換器５１および凝縮器５２内に蒸発器１５内で加熱された熱媒体Ａが循環することにより、熱交換器５１および凝縮器５２の周囲の空気が温められる。そして、これら熱交換器５１と凝縮器５２の周囲には、ダクト５４が配置されているため、ダクト５４内で気流が発生し、空気がダクト５４の下方から上方に向けて流れる。さらに、ファン５５がダクト５４内の空気を外方に向けて引っ張るため、ダクト５４内に下方から上方に向けて流れる気流が良好に発生する。そして、ダクト５４内に発生する気流により、熱交換器５１および凝縮器５２が冷却される。

また、凝縮器５２内に流通する熱媒体Ａは、ヘッドパイプ５２ａを流通し、そして、パラレルパイプ５２ｂ内を流通する。この際、パラレルパイプ５２ｂは複数配置されているため、パラレルパイプ５２ｂとダクト５４内を流れる気流とが接触する面積が大きくなり、パラレルパイプ５２ｂ内を流通する熱媒体Ａが冷却される。さらに、パラレルパイプ５２ｂには、複数の放熱フィン５２ｃが設けられているため、良好にパラレルパイプ５２ｂ内を流通する熱媒体Ａが冷却される。なお、サクションタンク５３がキャビネット１２内に埋め込まれているので、サクションタンク５３内の熱媒体Ｂの温度が、外部に放熱されることが防止されている。

本実施の形態にかかるスターリング冷却庫２００によれば、熱交換器５１および凝縮器５２とが平板状に構成されているため、スターリング冷却庫２００の背面側に配置することができ、さらに、サクションタンク５３を柱状に構成し、スターリング冷却庫２００の背面側に配置したため、機械室３５の大きさをコンパクトにすることができ、冷蔵室１０や冷凍室１１の大きさを確保することができる。

また、熱交換器５１と凝縮器５２と周囲にダクト５４を配置し、ファン５５を駆動することにより、ダクト５４内に良好に気流を発生させることができ、凝縮器５２および熱交換器５１内を流通する熱媒体Ａを冷却することができる。

さらに、凝縮器５２内に、熱媒体Ａが流通する複数のパラレルパイプ５２ｂが複数設けられており、パラレルパイプ５２ｂに複数の放熱フィン５２ｃが設けられているため、凝縮器５２内を流通する熱媒体Ａを良好に冷却することができ、凝縮器５２をコンパクトに構成することができる。

また、気体が充填されたサクションタンク５３が三次冷媒循環回路２８内に設けられているため、上記実施の形態と同様に、三次冷媒循環回路２８内にて、熱媒体Ｂの体積が変動したり、流通する熱媒体Ｂに揺動が発生した場合においても、サクションタンク５３内の気体が収縮または膨張することにより、安定的に熱媒体Ｂを流通させることができる。

その上、上記実施の形態１と同様に、二次冷媒循環回路１４と、三次冷媒循環回路２８とを別個独立に構成したので、上記実施の形態１と同様の作用・効果を得ることができる。

（実施の形態３）
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。

また、二重管式熱交換器８０の上端部であって、内管８２には、三次冷媒循環回路２８の高温管２７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、内管８２には、低温管２６が接続されている。

このため、二重管式熱交換器８０の内管８２と外管８１との間を熱媒体Ａが流通すると共に、内管８２内を熱媒体Ｂが循環し、熱媒体Ａの流通方向と、熱媒体Ｂとの流通方向とは逆方向とされている。また、二重管式熱交換器８０の付近には、二重管式熱交換器８０に向けて空気を吹き付けるファン８４が設けられている。

なお、本実施の形態においては、二重管式熱交換器８０に設けられた放熱フィン８３と、ファン８４とが設けられているが、放熱フィン８３とファン８４とを設けずに、二重管式熱交換器８０をキャビネット内に埋め込んでもよい。また、二重管式熱交換器８０の周囲をダクトにより囲んでもよい。

このように構成されたスターリング冷却庫３００においては、蒸発器１５内で生成された気体状の熱媒体Ａが、二重管式熱交換器８０の上端部から二重管式熱交換器８０内に供給される。ここで、二重管式熱交換器８０は、蒸発器１５より上方に配置されているため、蒸発器１５内で生成された気体状の熱媒体Ａが良好に二重管式熱交換器８０内に供給される。その一方で、熱媒体Ｂは、二重管式熱交換器８０の下端部側から二重管式熱交換器８０内に供給される。

この際、内管８２を流通する熱媒体Ｂと、内管８２と外管８１との間を流通する熱媒体Ａとの間では、熱交換が行なわれ、熱媒体Ａが冷却される一方で、熱媒体Ｂは加熱される。そして、外管８１に向けてファン８４が外気を吹き付けると共に、外管８１に複数の放熱フィン８３が設けられているため、外管８１と内管８２との間を流通する熱媒体Ａが冷却される。このため、熱媒体Ａは、二重管式熱交換器８０内を流通する間に冷却され、熱媒体Ｂは加熱される。そして、加熱された熱媒体Ｂは、高温管２７を流通して、サクションタンク５３を通り、圧電ポンプ１７により三次冷媒循環回路２８内を強制循環させられる。そして、発露防止管１９およびドレン水加熱部とを流通し、再び、二重管式熱交換器８０内に戻される。その一方で、熱媒体Ａは、二重管式熱交換器８０を流通した後に、蒸発器１５内に戻される。

なお、この二重管式熱交換器８０の周囲をダクトにより囲んだ場合には、外管８１と内管８２との間を流通する熱媒体Ａの熱により、ダクト内に気流が発生する。このため、ダクト内に発生した気流により、二重管式熱交換器８０の外管８１の表面が冷却される。

本実施の形態３に係るスターリング冷却庫３００によれば、二重管式熱交換器８０が熱交換器と凝縮器との機能を包含しているので、スターリング冷却庫３００本体および機械室をコンパクトに構成することができる。このため、冷蔵室や冷凍室の容量を確保することができる。なお、二重管式熱交換器８０をキャビネット内に埋め込む場合には、キャビネット内に形成される冷凍室や冷却室の容積を狭めることなく、二重管式熱交換器８０を設けることができる。また、二重管式熱交換器８０の周囲にダクトを設けた場合には、外管８１内を流通する熱媒体Ａを良好に冷却することができる。

（実施の形態４）
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。

蒸発器１５には、上方に向けて延在するガス管９４が設けられており、このガス管９４の上端部に形成された接続部９４ａには、二重管式熱交換器９０と、管路９３とが接続されている。二重管式熱交換器９０は、外管９１と、外管９１より小径に形成され外管９１内に設けられた内管９２とを備えている。外管９１と内管９２との間には、二次冷媒循環回路１４が接続されており、内管９２には、三次冷媒循環回路２８が接続されている。

この二重管式熱交換器９０の下端部には、接続部９０ａが設けられており、この接続部９０ａには、外管９１と内管９２との間に接続された液管９６と、内管９２内に熱媒体Ｂを供給する低温管２６とが接続している。

上記のように構成されたスターリング冷却庫４００においては、蒸発器１５内にて生成された気体状の熱媒体Ａは、ガス管９４内を流通して、上方に変位する。そして、気体状の熱媒体Ａは、接続部９４ａにて、二重管式熱交換器９０の外管９１と内管９２との間に入り込むと共に、管路９３内に入り込む。

また、接続部９０ａに接続された低温管２６からは、二重管式熱交換器９０内に低温の熱媒体Ｂが供給される。このため、二重管式熱交換器９０内においては、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの間で熱交換が行なわれる。このため、熱媒体Ａは、冷却される。さらに、管路９３内を流通する熱媒体Ａは、管路９３内を流通する間に外部に向けて放熱し、冷却される。この際、管路９３には、複数の放熱フィン９３ａが設けられているため、熱媒体Ａは良好に冷却される。このように、熱媒体Ａは、管路９３のみならず、二重管式熱交換器９０においても冷却されるため、管路９３に設ける放熱フィン９３ａを多数設ける必要がなく、放熱フィン９３ａの間隔を広く設定することができる。

本実施の形態４に係るスターリング冷却庫４００によれば、放熱フィン９３ａの間隔を広く設定することができるため、放熱フィン９３ａ間に埃などが詰まるおそれを軽減することができる。このように、放熱フィン９３ａ間に埃が詰まることを抑制することができるため、管路９３の放熱機能を長時間確保することができ、熱媒体Ａを良好に冷却することができる。なお、本実施の形態４に係るスターリング冷却庫４００は、上記実施の形態３と同様に二重管式熱交換器９０を備えているため、上記実施の形態３と同様の作用・効果を得ることができる。

（実施の形態５）
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。

この図８に示されるように、スターリング冷凍機の放熱部１３ａの周囲には、三次冷媒循環回路２８に連通する加熱部９５と、蒸発器１５とが設けられている。加熱部９５は、管路９５ａが、略円柱状に構成された放熱部１３ａの表面上に螺旋状に巻きつくことにより構成されている。この管路９５ａは、放熱部１３ａの表面に近接または接触するように配置されている。蒸発器１５は、放熱部１３ａと、加熱部９５とを内部に含むように、放熱部１３ａの周囲に配置されている。また、蒸発器１５内には、中央部より上方の位置にまで熱媒体Ａが満たされている。このため、加熱部９５の一部は、蒸発器１５内の熱媒体Ａに浸かるように配置されている。また、加熱部９５の一方の端部には、低温管２６が接続されており、他方の端部には、高温管２７が接続されている。

蒸発器１５は、ドーナッツ状に形成されており、放熱部１３ａに嵌め込まれている。蒸発器１５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が接続されている。

このように構成されたスターリング冷却庫においては、加熱部９５内を流通する熱媒体Ｂは、放熱部１３ａから直接加熱されると共に、蒸発器１５内の高温の熱媒体Ａからも加熱される。このため、熱媒体Ｂは良好に加熱される一方で、放熱部１３ａおよび熱媒体Ａが冷却される。さらに、加熱部９５のうち、気体状の熱媒体Ａと接触している部分においては、気体状の熱媒体Ａとの間で良好に熱交換が行なわれ、加熱部９５内の熱媒体Ｂが良好に加熱される。すなわち、気体状の熱媒体Ａは、液体状の熱媒体Ａより大きな熱量を有しているため、熱媒体Ａの液面より上方に配置された加熱部９５においては、熱媒体Ｂは、気体状の熱媒体Ａから大きな熱量を受けることができる。その上、加熱部９５は、放熱部１３ａに近接または接触しているため、放熱部１３ａから直接熱を受けることになり、加熱部９５内を流通する熱媒体Ｂは、良好に加熱される。

本実施の形態にかかるスターリング冷却庫においては、蒸発器１５内で熱媒体Ｂが良好に加熱されるため、三次冷媒循環回路２８に設けられた発露防止パイプやドレン水加熱部において、発露の発生やドレン水の加熱を良好に行なうことができる。

さらに、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換を蒸発器１５内で行なうこととしたので、熱交換器を設ける必要がなく、コンパクトに構成することができ、冷蔵室や冷凍室等の容積を確保することができる。

（実施の形態６）
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。

加熱部９５は、分割蒸発器１５ａ内に配置された分割加熱器９５ｃと、分割蒸発器１５ｂ内に配置された分割加熱器９５ｂとを備えている。分割加熱器９５ｃ、９５ｂは、半円環に構成されている。この分割加熱器９５ｃ、９５ｂの内径側の外表面は、分割蒸発器１５ａ、１５ｂの内径側の内表面から離間して配置されている。このため、放熱部１３ａの表面に接触する分割蒸発器１５ａ、１５ｂの表面と、分割加熱器９５ｃ、９５ｂの内径側の表面との間には、熱媒体Ａが満たされている。

分割加熱器９５ｃ、９５ｂの上端部は、分割蒸発器１５ａ、１５ｂの上端部付近に位置しており、分割蒸発器１５ａ、１５ｂ内に充填された熱媒体Ａの液面より上方に位置している。

この分割加熱器９５ｃ、９５ｂには、分割加熱器９５ｃ、９５ｂ内に熱媒体Ｂを供給する低温管２６と、加熱された熱媒体Ｂを分割加熱器９５ｃ、９５ｂ内から排出する高温管２７とが接続されている。高温管２７は、分割蒸発器１５ａ、１５ｂ内に充填された熱媒体Ａの液面より上方で、分割加熱器９５ｃ、９５ｂに接続されている。

このように構成されたスターリング冷却庫においては、分割蒸発器１５ａ、１５ｂ内に充填された熱媒体Ａが放熱部１３ａにより加熱され、高温状態となっており、また、一部が高温の気体となっている。このため、分割加熱器９５ｂ内の熱媒体Ｂは、良好に加熱される一方で、熱媒体Ｂと熱交換を行なう熱媒体Ａは、冷却される。

さらに、分割加熱器９５ｃ、９５ｂの内径側の周面と、分割蒸発器１５ａ、１５ｂの周面との間に満たされている熱媒体Ａは、放熱部１３ａを冷却する一方で、放熱部１３ａにより加熱され、高温となっている。このため、分割加熱器９５ｃ、９５ｂの内径側の周面は、高温の熱媒体Ａにより加熱される。また、分割加熱器９５ｃ、９５ｂは、分割蒸発器１５ａ、１５ｂの上端部付近にまで延在しており、分割蒸発器１５ａ、１５ｂの上端部付近は、高温の気体状の熱媒体Ａが充満しているため、分割加熱器９５ｃ、９５ｂの上端部付近は、高温の気体状の熱媒体Ａにより加熱される。

そして、分割加熱器９５ｃ、９５ｂ内で加熱された熱媒体Ｂは、高温管２７を流通して、分割加熱器９５ｃ、９５ｂから排出される。この際、高温管２７の周囲は、高温の気体状の熱媒体Ａが充満しているため、高温管２７内を流通する熱媒体Ｂは、この気体状の熱媒体Ａにより、良好に加熱される。そして、三次冷媒循環回路２８内を循環して、ドレン水加熱部や発露防止パイプを流通して、ドレン水を加熱したり、発露の発生を抑制したりする。本実施の形態に係るスターリング冷却庫によれば、上記実施の形態５と同様に熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換を行なう構成としたので、上記実施の形態５と同様の作用・効果を得ることができる。

（実施の形態７）
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。

熱交換器１０３は、蒸発器１１２の上方に配置されており、凝縮器１２３は、熱交換器１０３の上方に配置されている。そして、熱媒体Ａは、蒸発器１１２から熱交換器１０３を通り、熱交換器１０３から凝縮器１２３を通り、そして、蒸発器１１２に戻るように循環する。すなわち、熱交換器１０３は、蒸発器１１２より熱媒体Ａの流通方向の下流側に配置されており、凝縮器１２３は、熱交換器１０３より熱媒体Ａの流通方向の下流側に配置されている。

そして、蒸発器１１２と、熱交換器１０３との間は、配管１２４Ａにより接続されており、熱交換器１０３と凝縮器１２３との間は、配管１２４Ｂにより接続されている。ここで、配管１２４Ｂ内における熱媒体Ａの流通面積Ｌ２は、配管１２４Ａ内における熱媒体Ａの流通面積Ｌ１より広く形成されている。また、熱交換器１０３の下端部と、蒸発器との間には、熱交換器１０３内で液化した熱媒体Ａが蒸発器１１２内に戻るための液戻り管１２４Ｃが設けられている。凝縮器１２３と、蒸発器１１２との間には、配管１２５が接続されている。凝縮器１２３の近傍には、凝縮器１２３を冷却するためのファン１２６が配置されている。

三次冷媒循環回路１０１は、熱媒体Ｂを強制循環させる圧電ポンプ１０８と、この圧電ポンプ１０８より熱媒体Ｂの流通方向の下流側に配置された発露防止パイプ１１０およびドレン水加熱部１１１と、発露防止パイプ１１０およびドレン水加熱部１１１より熱媒体Ｂの流通方向の下流側に配置された熱交換器１０３と、この熱交換器１０３より熱媒体Ｂの流通方向の下流側に配置されたサクションタンク１０５とを備えている。サクションタンク１０５は、上下方向の延在する筒状に形成されており、サクションタンク１０５の上端部側には、窒素などの気体雰囲気が貯められている。そして、サクションタンク１０５の中央部から下端部側には、熱媒体Ｂが貯留している。

なお、サクションタンク１０５内における、熱媒体Ｂの液面の位置は、三次冷媒循環回路１０１内に充填された熱媒体Ｂの充填量により一義的に設定される。このサクションタンク１０５と熱交換器１０３との間には、配管１０４が接続されている。そして、この配管１０４のサクションタンク１０５側の開口部１０４ａは、サクションタンク１０５の上端部側に配置されており、サクションタンク１０５内に充填された窒素の気体雰囲気中に露出している。なお、熱交換器１０３は、熱媒体Ｂが流通する管路１０３ａと、この管路１０３ａを覆うように形成され、熱媒体Ａが流通する筐体１０３ｂとを備えている。

このように構成されたスターリング冷却庫１００においては、熱媒体Ａは、蒸発器１１２内で加熱され、その一部が蒸発する。そして、高温に加熱された気体状の熱媒体Ａは、管路１２４Ａを通り、熱交換器１０３内に入り込む。そして、熱交換器１０３内において、熱媒体Ａは、管路１０３ａ内を流通する熱媒体Ｂと熱交換して、冷却される。この熱交換により液化した熱媒体Ａは、配管１２４Ｃ内を流通して、蒸発器１１２内に戻される。そして、熱交換後の気体状の熱媒体Ａは、配管１２４Ｂ内を流通して、凝縮器１２３内に入り込み、冷却される。

このように、熱交換器１０３と、凝縮器１２３とを、熱媒体Ａの流通方向に順次直列に連設しているので、熱交換器１０３と凝縮器１２３とのいずれにも熱媒体Ａを流通させることができ、熱媒体Ａを良好に冷却することができる。また、配管１２４Ｂの流通面積Ｌ２は、配管１２４Ａの流通面積Ｌ１より大きく形成されているため、熱交換器１０３から凝縮器１２３へ熱媒体Ａが流通する際の抵抗が低減されている。これにより、熱媒体Ａが熱交換器１０３内で滞留することが抑制され、良好に凝縮器１２３に向けて流通する。

なお、熱交換器１０３が、凝縮器１２３より、熱媒体Ａの流通方向の上流側に配置されているため、高温状態の熱媒体Ａにより、熱媒体Ｂを加熱することができ、熱交換効率を向上させることができる。ここで、凝縮器１２３内で熱媒体Ａが凝縮すると、凝縮器１２３内の内圧が、熱交換器１０３内の内圧より低くなり易い。このため、熱交換器１０３内の熱媒体Ａが凝縮器１２３に向けて引っ張られ易く、熱媒体Ａが良好に二次冷媒循環回路１０２内を循環する。そして、凝縮器１２３内で冷却され、液化した熱媒体Ａは、配管１２５を通り、蒸発器１１２内に供給される。

熱媒体Ｂは、熱交換器１０３内で熱媒体Ａと熱交換されることにより加熱される。そして、配管１０４を流通して、サクションタンク１０５内に入り込む。そして、このサクションタンク内１０５内で、熱媒体Ｂ内に含まれていた気体が分離される。ここで、配管１０４の開口部１０４ａが、気体雰囲気中に露出しているため、開口部１０４ａの近傍には、外圧がかかっていない状態となっている。このため、開口部１０４ａの近傍にまで変位してきた気泡が良好にサクションタンク１０５内に吐出される。これにより、三次冷媒循環回路１０１内の気泡などがサクションタンク１０５内で分離される。熱媒体Ｂは、サクションタンク１０５の下端部側に接続された配管１０７を通って、圧電ポンプ１０８に向けて流通する。

そして、熱媒体Ｂは、圧電ポンプ１０８により加圧され、発露防止パイプ１１０およびドレン水加熱部１１１に向けて吐出される。熱媒体Ｂが発露防止パイプ１１０内を流通することにより、冷凍室や冷蔵室のドアパッキン当接部およびその近傍を加熱して、発露の発生を抑制する。また、熱媒体Ｂがドレン水加熱部１１１を流通することにより、ドレン水を加熱して、蒸発させる。発露防止パイプ１１０およびドレン水加熱部１１１を流通した熱媒体Ｂは、その後、熱交換器１０３内に供給され、再度加熱される。

図１１は、熱交換器１０３の他の例を示す平面図である。この図１１に示す熱交換器１０３は、互いに対向配置された主管路１３４、１３５と、この主管路１３４、１３５間を連結する複数の副管路１３６と、内管１３２とを備えている。内管１３２は、各副管路１３６内を通るように蛇行状に屈曲している。

このように構成された熱交換器１０３においては、図１０に示す蒸発器１１２内で加熱された熱媒体Ａが主管路１３４から熱交換器１０３内に供給される。そして、熱媒体Ａは、副管路１３６内を流通して、主管路１３５から図１０に示す凝縮器１２３に向けて流通する。ここで、この熱交換器１０３は、熱媒体Ａが流通する複数の副管路１３６を複数備えているため、熱媒体Ａの流通面積が広く確保されている。このため、熱媒体Ａの流通抵抗が低減されており、良好に熱媒体Ａが熱交換器１０３内を流通する。

また、熱媒体Ｂが流通する内管１３２は、各副管路１３６内を通るように配置されている。熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換は、副管路１３６内の内管１３２の表面で行なわれる一方で、内管１３２が副管路１３６内に配置されているため、熱交換を行なう面積を広く確保されており、熱交換効率を向上させることができる。さらに、熱媒体Ａが良好に流通するため、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換効率をさらに向上させることができる。

図１２は、熱交換器１０３のさらに他の例を示す平面図である。この熱交換器１０３は、対向配置された主管路１３４、１３５と、この主管路１３４、１３５間に配置された複数の副管路１３６と、副管路１３６の表面上に配置された蛇行パイプ１３７とを備えている。蛇行パイプ１３７は、副管路１３６と交差する方向に延在すると共に、副管路１３６上にて折り返されており、蛇行形状に形成されている。このため、蛇行パイプ１３７と副管路１３６との接触面積は、広く確保されている。

そして、主管路１３４側から熱媒体Ａが熱交換器１０３内に入り込むと共に、蛇行パイプ１３７内を熱媒体Ｂが流通する。これにより、蛇行パイプ１３７と副管路１３６との接触面において、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換が行なわれる。このような熱交換器１０３は、蛇行パイプ１３７を副管路１３６の表面上に配置することにより形成されているため、容易に製造することができる。さらに、蛇行パイプ１３７の屈曲回数等の形状を調整することにより、副管路１３６と蛇行パイプ１３７との接触面積を調整することができ、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換効率を容易に調整することができる。

上記のように構成されたスターリング冷却庫１００においては、図１０に示すように、熱交換器１０３と凝縮器１２３とが熱媒体Ａの流通方向に順次配置されているため、熱媒体Ａの循環を確保することができる。これに伴い、図１に示すスターリング冷凍機１３の放熱部１３ａを良好に冷却することができる。また、熱媒体Ａが良好に循環することにより、熱交換器１０３内において、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換効率の向上を図ることができる。このように、熱媒体Ａと熱媒体Ｂとの熱交換効率の向上を図ることができるため、発露の発生を良好に抑制することができ、ドレン水を良好に気化させることができる。

また、配管１０４の開口部１０４ａをサクションタンク１０５の気体雰囲気中に露出させることにより、三次冷媒循環回路１０１内の気泡をサクションタンク１０５内で良好に分離することができる。

また、三次冷媒循環回路１０１内に気泡が溜まることを抑制することができるため、熱媒体Ｂを良好に循環させることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で全ての変形が含まれる。

本発明は、スターリング冷却庫に好適である。

本発明の実施の形態１に係るスターリング冷却庫の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。 実施の形態２に係るスターリング冷却庫の斜視図である。 図３に示されたスターリング冷却庫の背面図である。 図３に示されたスターリング冷却庫の側断面図である。 実施の形態３に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。 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る。 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。 実施の形態６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。 実施の形態７に係るスターリング冷却庫の概略構成を示す回路図である。 熱交換器の他の例を示す平面図である。 熱交換器のさらに他の例を示す平面図である。

符号の説明

１０ 冷蔵室（冷却室）、１１ 冷凍室（冷却室）、１３ スターリング冷凍機、１３ａ 放熱部、１３ｂ 吸熱部、１４ 二次冷媒循環回路、１５ 蒸発器、１７ 圧電ポンプ（循環ポンプ）、１６ 熱交換器、１９ａ〜１９ｃ、２０ａ〜２０ｄ 発露防止パイプ、２１ ドレン水加熱部。

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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