JP4029748B2 - Cooling transfer device for Stirling refrigerator - Google Patents

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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の冷熱移送装置に関し、より詳細には、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば自動販売機においては、冷凍サイクルを用いて商品の冷却を行うのが一般的である。冷凍サイクルは、蒸発器、圧縮機、膨張機および凝縮器を備えて構成されたものである。そして、そのような冷凍サイクルにおいては、フロン系冷媒が用いられていた。
【0003】
しかしながら、フロン系冷媒は大気中に放出されると、オゾン層を破壊してしまう虞れがある。そのため、環境保護の観点からフロン系冷媒の使用が世界的に規制される趨勢にある。
【0004】
そのような背景において、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部の作動ガスを往復圧縮機で圧縮、膨張させることで、低温の冷熱部と、高温の高熱部とを発生するものである。ここに、作動ガスとしては、ヘリウムガス等が用いられており、フロン系のガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スターリング冷凍機は、その冷熱部の面積が僅かな部分に限られている。そのため、スターリング冷凍機を用いる場合には、冷熱部から得た冷熱を、冷却することが必要な所定の冷却部位まで効率よく移送することが求められている。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、所定の冷却部位まで効率よく移送することができるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、横置きに載置されたスターリング冷凍機の円筒状の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、前記熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、前記凝縮部が前記冷熱部の周囲を覆う形態をなし、前記凝縮部の内部を前記作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路を途中で分岐させて前記凝縮器の上部の先端側および基端側に接続する一方、前記液体流路を途中で分岐させて前記凝縮部の下部の先端側および基端側に接続することにより、前記凝縮部の上部の先端側および基端側の双方から前記蒸気流路からの作動流体を流入させるとともに、前記凝縮部の下部の先端側および基端側の双方から凝縮液になった作動流体が前記液体流路に流出するようにしたことを特徴とする。
【0008】
また、本発明の請求項2のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた複数の熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、前記複数の熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、各熱伝達手段を構成する凝縮部を前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続し、前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうち、いずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部から離隔させたことを特徴とする
【0009】
また、本発明の請求項3のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた複数の熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、前記複数の熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、各熱伝達手段を構成する凝縮部を前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続し、前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、それぞれの凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とする
【0010】
また、本発明の請求項4のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項1〜3のいずれか一つにおいて、前記凝縮部と前記冷熱部との間に伝熱ブロックを介在させたことを特徴とする
【0011】
また、本発明の請求項5のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項1〜4のいずれか一つにおいて、前記凝縮部の内部には、該凝縮部の先端側から基端側に向かう方向に複数のフィンを並設し、これらフィンの間に作動流体の流路を形成するとともに、前記フィンの表面を凹凸状にしたことを特徴とする
【0012】
また、本発明の請求項6のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項1、請求項4または請求項5において、前記熱伝達手段を複数有し、各熱伝達手段を構成する凝縮部を、前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続したことを特徴とする
【0013】
また、本発明の請求項7のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項において、前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、前記各熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の請求項8のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項1〜7のいずれか一つにおいて、前記凝縮部は、互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、前記上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を接続したことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の請求項9のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項8において、前記上側凝縮部の内部には、前記冷熱部に接する側の第1の壁と、該第1の壁に対向する第2の壁との間に、前記冷熱部から得た冷熱を前記第2の壁に伝達する冷熱伝達手段を備え、前記下側凝縮部の内部は、少なくとも前記スターリング冷凍機が稼動中においては、前記冷熱部に接する側の第3の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有したことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【0017】
<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凍機の冷熱移送装置を示した説明図であり、その一部を断面で示している。図2は、図1におけるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。これら図1および図2において、スターリング冷凍機1は、自動販売機2に適用されている。このスターリング冷凍機1は、自動販売機2の下部2aに横置きに載置されており、稼動することにより発生する低温の冷熱部3と、高温の高熱部4とを有している。それら冷熱部3および高熱部4は、ともに円筒状の形状をなしている。
【0018】
スターリング冷凍機1の冷熱移送装置(以下、単に「冷熱移送装置」ともいう)10は、熱伝達手段であるヒートパイプ11を備えてなるものである。ヒートパイプ11は、その内部に作動流体を封入してあり、凝縮部20と、蒸発部30と、液体流路40と、蒸気流路50とを備えて構成してある。ここに、作動流体としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機1の冷熱部3からの冷熱では凍らない不凍冷媒が用いられている。
【0019】
凝縮部20は、スターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部20は、スターリング冷凍機1の冷熱部3よりも径の大きい円筒状の形状をなしており、その内部に作動流体の流路(図示せず)が形成してある。そして、凝縮部20は、伝熱ブロック61が介在した状態で冷熱部3に熱的に接続してある。この凝縮部20では、冷熱部3から得た冷熱により、作動流体が凝縮される。また、伝熱ブロック61は、例えば銅等の金属のような熱伝導率の高い物質から形成されたものであり、冷熱部3の先端面3aおよび側周面3bからの冷熱を凝縮部20に伝達するものである。
【0020】
蒸発部30は、自動販売機2における所定の冷却部位、例えば商品を収容する収容庫の下部等に配設してある。より詳細に説明すると、蒸発部30は、その内部に作動流体の流路31が形成してあるとともに、その外部に熱交換用フィン32が設けられている。この蒸発部30では、熱交換用フィン32を介して外気から得た熱により流路31を流れる作動流体が気化される。換言すると、蒸発部30の周辺領域は、作動流体が気化することによって熱が奪われることになり、冷却される。そして、図2に示したように、ファンFを利用して冷却された冷気を被冷却物に送り込むことにより、該被冷却物が冷却されることになる。
【0021】
液体流路40は、凝縮部20と蒸発部30とを繋ぐ流路である。この液体流路40は、凝縮部20で凝縮された作動流体を、凝縮部20から蒸発部30まで移動させるためのものである。蒸気流路50は、上記液体流路40とは別個に、凝縮部20と蒸発部30とを繋ぐ流路である。この蒸気流路50は、蒸発部30で気化された作動流体を、蒸発部30から凝縮部20まで移動させるためのものである。それら液体流路40と蒸気流路50との配置関係は、蒸気流路50が液体流路40の上方に位置するようになっている。これは、蒸気流路50を通る作動流体の密度の方が、液体流路40を通る作動流体の密度よりも小さいためである。従って、図3(a)および(b)に示したように、蒸気流路50は、凝縮部20の上部の先端側にヘッダ(図示せず)を介して接続してある一方、液体流路40は、該凝縮部20の下部の先端側にヘッダ(図示せず)を介して接続してある。これにより、凝縮部20の内部の流路を作動流体は、その重力によって流れることができる。
【0022】
このようなヒートパイプ11は、上述のように、液体流路40と蒸気流路50とが別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。
【0023】
以上のような構成を有する冷熱移送装置10は、次のようにしてスターリング冷凍機1の冷熱部3から得た冷熱を、ヒートパイプ11によって自動販売機2における所定の冷却部位に移送する。
【0024】
かかる冷熱の移送の前提として、スターリング冷凍機1を稼動させる必要がある。スターリング冷凍機1を稼動させると、該スターリング冷凍機1は、低温の冷熱部3と、高温の高熱部4とを発生する。
【0025】
スターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続している凝縮部20においては、蒸気である作動流体(気体状態)が該冷熱部3から得た冷熱により急激に冷却され、凝縮される。これにより、該作動流体は、凝縮液(液体状態)になる。そうすると、凝縮液になった作動流体は、蒸気のときに比してその密度が大きくなるため、その重力により下方に向かって流れる。そして、凝縮液である作動流体は、液体流路40を通じて蒸発部30まで移動することになる。
【0026】
所定の冷却部位に配設してある蒸発部30においては、凝縮液である作動流体(液体状態)は、熱交換用フィン32を介して外気から得た熱により気化され、蒸気(気体状態)になる。換言すると、蒸発部30の周辺領域の外気は、作動流体が気化されることにより、熱が奪われて冷却される。その結果、ファンFを利用して冷却された外気を収容庫等に送り込むことにより、該収容庫内の商品を冷却することができる。つまり、スターリング冷凍機1の冷熱部3から得た冷熱は、所定の冷却部位(収容庫下部)まで移送されたことになる。
【0027】
一方、蒸気になった作動流体は、凝縮液のときに比してその密度が小さくなるため、上方に向かって流れる。そして、蒸気である作動流体は、蒸気流路50を通じて凝縮部20まで移動することになる。このようにして凝縮部20に移動した作動流体は、再び凝縮され、上記の相変化を繰り返すことになる。
【0028】
このように作動流体を相変化させながら、上記凝縮部20、液体流路40、蒸発部30および蒸気流路50の間を循環させることにより、スターリング冷凍機1の冷熱部3から得た冷熱を所定の冷却部位に移送することができる。
【0029】
以上のような冷熱移送装置10によれば、ヒートパイプ11は、作動流体を相変化させながら、凝縮部20、液体流路40、蒸発部30および蒸気流路50の間を循環させてスターリング冷凍機1の冷熱部3から得た冷熱を移送するので、該冷熱部3から得た冷熱と、移送された冷熱との温度差を極めて低いものにすることができる。従って、冷熱部3から得た冷熱を所定の冷却部位まで効率よく移送することができる。また、液体流路40と蒸気流路50とが別個に設けてあるので、凝縮部20で凝縮された作動流体と、蒸発部30で気化された作動流体とが衝突することが無く、安定的に冷熱部3から得た冷熱を移送することができる。更に、作動流体の循環は、該作動流体の各種状態における重力差に基づき行われているので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要とせず、該ヒートパイプ11に要するコストは高いものにならない。
【0030】
また、冷熱移送装置10によれば、スターリング冷凍機1の冷熱部3と、ヒートパイプ11の凝縮部20とは、伝熱ブロック61を介在させて熱的に接続してあるので、該伝熱ブロック61の存在により該冷熱部3の表面積、すなわち伝熱面積を拡大することができる。これにより、凝縮部20において、作動流体の凝縮時の熱抵抗を低減させることができ、該凝縮部20における熱交換率を高くすることができる。
【0031】
以上、本発明の実施の形態1について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。以下に、本発明の実施の形態1についての種々の変形例について説明する。
【0032】
図4および図5は、本発明の実施の形態1に係るヒートパイプの変形例を示したものであり、ともに(a)は断面側面図であり、(b)は(a)のX−X線断面図である。
【0033】
図4においては、凝縮部20は、上述したように、円筒状の形状をなしており、伝熱ブロック(図示せず)を介在させてスターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続してある。この凝縮部20の内部には、作動流体の流路(図示せず)が形成してある。このような凝縮部20の上部には、その先端側(図4(a)中の右側)および基端側(図4(a)中の左側)に蒸気流路50がヘッダ62を介して接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部20の上部には、その先端側および基端側の双方から蒸気流路50からの作動流体が流入するようにしてある。この蒸気流路50は途中で分岐されている。
【0034】
一方、凝縮部20の下部には、その先端側および基端側に液体流路が接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部の下部には、その先端側および基端側に液体流路40がヘッダ63を介して接続してある。つまり、凝縮部20の下部には、その先端側および基端側の双方から凝縮液になった作動流体が液体流路40a,40bに流出するようにしてある。これら液体流路40a,40bは、途中で合流して液体流路40になる。
【0035】
このような構成によれば、蒸気流路50からの作動流体を凝縮部20の先端側および基端側から作動流体を該凝縮部20の流路に均一に流入させることができる。これにより、スターリング冷凍機1の冷熱部3の側周面全体から確実に冷熱を得ることができる。従って、凝縮部20における熱交換率を高くすることができる。
【0036】
図5においては、凝縮部20は、上述したように、円筒状の形状をなしており、伝熱ブロック(図示せず)を介在させてスターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続してある。この凝縮部20の内部には、作動流体の流路(図示せず)が形成してある。このような凝縮部20の上部および下部には、該凝縮部20の流路に作動流体が均一に流入され、かつ該流路から流出されるよう、蒸気流路50および液体流路40がヘッダ64,65を介して接続してある。
【0037】
このような構成によっても、蒸気流路50からの作動流体を凝縮部20の流路に均一に流入させることができ、これにより、凝縮部20における熱交換率を高くすることができる。
【0038】
また、上述の蒸気流路50は一つであったが、一般に蒸気の作動流体の方が凝縮液の作動流体に比して流速が大きいので、蒸気流路は二つあっても良い。このように蒸気流路が二つある場合には、図3(c)、図4(c)および図5(c)に示したように、各蒸気流路51を凝縮部20の上部に接続すれば良い。
【0039】
図6〜図8は、本発明の実施の形態1における伝熱ブロックの変形例を示したものである。図6および図7においては、スターリング冷凍機1の冷熱部3の先端面3aを覆う伝熱ブロック66,67に切削部66a,67aを形成してある。このように、切削部66a,67aを形成することにより、伝熱ブロック66,67自身の熱容量を小さくすることができる。その結果、スターリング冷凍機1の冷熱部3と、凝縮部20の作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【0040】
図8においては、伝熱ブロック68の形態は、上記実施の形態1に係る伝熱ブロック61の形態と変わらない。ヒートパイプ11の凝縮部21は、円筒部21aと平面部21bとを備えて構成してある。円筒部21aは、上記実施の形態1に係る凝縮部20と同様のものであり、スターリング冷凍機1の冷熱部3の側周面3bに対応した円筒状の形状をなしているものである。平面部21bは、スターリング冷凍機1の冷熱部3の先端面3aに対応しており、円形の平板状の形状を成している。このように、凝縮部21が平面部21bを有していることにより、スターリング冷凍機1の冷熱部3の先端面3aからも効果的に冷熱を得ることができ、該冷熱部3と、凝縮部21の作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【0041】
図9は、本発明の実施の形態1における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、(a)は凝縮部の流路の拡大断面図であり、(b)は(a)における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。この図9においては、凝縮部22は、その内部の作動流体の流路221において、伝熱ブロック61に接する側、すなわちスターリング冷凍機1の冷熱部3に接する側の内側壁面222にピンフィン(凸状体)223を複数形成してある。これにより、該凝縮部22における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。また、ピンフィン223を複数形成してあるが、作動流体の流路221は確保されているため、作動流体の流れに対する抵抗はそれほど大きいものにはならない。従って、冷熱部3と、凝縮部22の流路221を流れる作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【0042】
図10は、図9と同様に、本発明の実施の形態1における凝縮部の流路の変形例を示しており、(a)は凝縮部を適当な個所で縦に切断して示された縦断面図であり、(b)は(a)における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。この図10において、凝縮部23は、その内部において、該凝縮部23の横方向、すなわち該凝縮部23の先端側から基端側に向かう方向に複数のフィン231が並ぶよう形成してある。そして、これらフィン231の間に作動流体の流路232が形成してある。これにより、該凝縮部23における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。従って、冷熱部3と、凝縮部23の流路232を流れる作動流体との熱交換率を高くすることができる。また、凝縮部24は、図11に示すように、各フィン241の表面を凹凸状にしても良い。これにより該フィン241の表面積を大きくすることができる結果、凝縮部24における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。
【0043】
<実施の形態2>
図12は、本発明の実施の形態2に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。尚、上述の実施の形態1に係るスターリング冷凍機1の冷熱移送装置10と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。この図12において、スターリング冷凍機1の冷熱移送装置70は、複数(2つ)の熱伝達手段であるヒートパイプを備えてなるもの、すなわち第1ヒートパイプ12と、第2ヒートパイプ13とを備えてなるものである。第1ヒートパイプ12および第2ヒートパイプ13は、それぞれ、凝縮部25a,25bと、蒸発部34,35と、液体流路40と、蒸気流路50とを備えて構成してある。
【0044】
第1ヒートパイプ12および第2ヒートパイプ13のそれぞれの凝縮部25a,25bは、スターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続してある。より詳細に説明すると、それぞれの凝縮部25a,25bは、冷熱部3よりも径の大きい半円筒状の形状をなしており、内部に作動流体の流路(図示せず)が形成してある。そして、それぞれの凝縮部25a,25bは、伝熱ブロック61を介在させて冷熱部3に熱的に接続してある。それぞれの凝縮部25a,25bでは、該冷熱部3から得た冷熱により作動流体が凝縮される。また、それぞれの凝縮部25a,25bは、図13に示したように、アクチュエータ71,72により移動可能な態様になっている。つまり、それぞれの凝縮部25a,25bは、冷熱部3に対して分離可能な態様になっている。
【0045】
第1ヒートパイプ12および第2ヒートパイプ13のそれぞれの蒸発部34,35は、自動販売機における所定の部位、例えば商品を収容する収容庫の下部に配設してある。かかる蒸発部34,35の機能等については、上述の実施の形態1における蒸発部30と同じである。
【0046】
以上のような構成のスターリング冷凍機1の冷熱移送装置70においては、例えば第2ヒートパイプ13の蒸発部35の冷却対象となっている収容庫の商品は冷却させる必要がない場合、アクチュエータ72を駆動させて該第2ヒートパイプ13の凝縮部25bをスターリング冷凍機1の冷熱部3から分離させる。そうすることにより、スターリング冷凍機1が稼動していても第2ヒートパイプ13が冷熱を移送することはない。これにより、第2ヒートパイプ13の蒸発部35を配設してある収容庫の商品が冷却されることはない。
【0047】
一方、第1ヒートパイプ12および第2ヒートパイプ13のそれぞれの蒸発部34,35の冷却対象である収容庫の商品を冷却させる必要がある場合には、アクチュエータ71,72を駆動させてそれぞれの凝縮部25a,25bをスターリング冷凍機1の冷熱部3に熱的に接続させる。そうすることにより、冷熱部3で得た冷熱を各収容庫に移送することができる。その結果、各収容庫に収容された商品を冷却することができる。
【0048】
<実施の形態3>
図14は、本発明の実施の形態3に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を構成するヒートパイプの要部を示したものであり、(a)は側面図であり、(b)は(a)におけるX−X線断面図である。尚、上述の実施の形態1に係るスターリング冷凍機1の冷熱移送装置10と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。この図14において、スターリング冷凍機1の冷熱移送装置は、熱伝達手段としてのヒートパイプ14を備えてなるものである。このヒートパイプ14は、凝縮部26と、蒸発部30と、液体流路40と、蒸気流路50とを備えて構成してある。
【0049】
凝縮部26は、図14に示したように、上側凝縮部27と、下側凝縮部28とにより構成してある。上側凝縮部27は、スターリング冷凍機1の冷熱部3の上側側周面に対応するよう半円筒状の形状をなしている。この上側凝縮部27は、図示しない伝熱ブロックを介在させて冷熱部3に熱的に接続してある。上側凝縮部27は、その上部には一つの蒸気流路52がヘッダ73を介して接続してあり、その下部には二つの液体流路41,42がヘッダ74,75を介して接続してある。
【0050】
下側凝縮部28は、スターリング冷凍機1の冷熱部3の下側側周面に対応するよう半円筒状の形状をなしている。この下側凝縮部28には、図示しない伝熱ブロックを介在させて冷熱部3に接続してある。下側凝縮部28は、その上部には、途中で分岐した二つの蒸気流路53,54がヘッダ76,77を介して接続してあり、その下部には一つの液体流路43がヘッダ78を介して接続してある。ここに、蒸気流路52,53,54は、図示はしていないが、蒸気流路50が途中で三つに分岐したものである。また、上側凝縮部27および下側凝縮部28に接続してある液体流路41,42,43は、図示はしていないが、途中で合流して液体流路40になっている。
【0051】
図15は、上側凝縮部および下側凝縮部の断面を示しており、(a)は上側凝縮部の断面であり、図14(b)におけるA−A線断面図であり、(b)は下側凝縮部の断面であり、図14(b)におけるB−B線断面図である。
【0052】
上側凝縮部27には、図15(a)に示したように、内側壁(第1の壁)271と、外側壁(第2の壁)272との間に複数の上側柱状部273が設けられて作動流体の流路274を形成してある。ここに、内側壁271は、図示しない伝熱ブロックを介してスターリング冷凍機1の冷熱部3に接している壁である。この上側凝縮部27において、複数の上側柱状部273は、その厚みを十分に大きくしてある。
【0053】
下側凝縮部28には、図15(b)に示したように、内側壁(第3の壁)281と、外側壁282との間に複数の下側柱状部283が設けられて作動流体の流路284を形成してある。この下側凝縮部28において、内側壁281および外側壁282のそれぞれの厚みは、上側凝縮部27を構成する内側壁271および外側壁272のそれぞれの厚みに比して小さくなっている。また、下側柱状部283のそれぞれの厚みは、上側柱状部273の厚みに比して小さくなっている。そのため、下側凝縮部28におけるそれぞれの流路284は、上側凝縮部27のそれぞれの流路274に比して、内側壁281と外側壁282との離間距離が大きくなっており、容積が大きくなっている。
【0054】
図16は、図15における流路の作動流体の流れのメカニズムを示した図であり、(a)は上側凝縮部に関し、(b)は下側凝縮部に関するものである。この図16を用いて説明すると次のようになる。
【0055】
以上のような構成のスターリング冷凍機1の冷熱移送装置によれば、上側柱状部273の厚みが十分に大きいので、内側壁271を介して冷熱部3から得た冷熱を外側壁272に十分に伝達することができる。従って、上側凝縮部27においては、図16(a)に示したように、冷熱部3から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより内側壁271の表面を覆うようになっても、外側壁272にも十分に冷熱が伝達されているため作動流体が凝縮される。以上から、上側柱状部273は、冷熱部3と接しない壁である外側壁272に対して該冷熱部3から得た冷熱を伝達する冷熱伝達手段を構成している。
【0056】
一方、下側凝縮部28においては、図16(b)に示したように、冷熱部3から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより外側壁282の表面を覆うようになる。ところが、それぞれの流路284における内側壁281と外側壁282との距離が大きくなっているため、外側壁282を覆った凝縮液が内側壁281に到達する虞れはない。つまり、下側凝縮部28には、蒸気の状態である作動流体と、冷熱部3に接する壁である内側壁281との間に間隙が存在することになる。かかる間隙の存在により、最も冷熱の伝達能力の高い内側壁281で積極的に作動流体が凝縮され、熱交換率を高くすることができる。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、熱伝達手段が作動流体を相変化させながら、凝縮部、液体流路、蒸発部および蒸気流路の間を循環させてスターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を移送するので、該冷熱部から得た冷熱と、移送された冷熱との温度差を極めて低いものにすることができ、冷熱部から得た冷熱を所定の冷却部位まで効率よく移送することができる。しかも、蒸気流路からの作動流体を凝縮部の先端側および基端側から該凝縮部の流路に均一に流入させることができ、これによりスターリング冷凍機の冷熱部の側周面全体から確実に冷熱を得ることができる。従って、凝縮部における熱交換率を高くすることができる。また、凝縮部の内部を作動流体がその重力によって移動できるよう、蒸気流路および液体流路を接続してあるので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要としない。
【0058】
また、請求項2に記載の発明によれば、各熱伝達手段を構成する凝縮部が冷熱部と分離可能な態様で接続してあり、各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうちいずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部をスターリング冷凍機の冷熱部から離隔させるので、該冷却部位に冷熱を移送することがない。
【0059】
また、請求項3に記載の発明によれば、各熱伝達手段を構成する凝縮部が冷熱部と分離可能な態様で接続してあり、アクチュエータが各冷却部位の冷却の要否に応じて、各熱伝達手段の凝縮部を、スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続、あるいは離隔させるので、冷却を要する冷却部位に対しては冷熱の移送を確実に行うことができるとともに、冷却を要しない冷却部位に対しては冷熱を移送することがない。
【0060】
また、請求項4に記載の発明によれば、スターリング冷凍機の冷熱部と、凝縮との間に伝熱ブロックを介在させたので、該伝熱ブロックの存在により冷熱部の表面積、すなわち伝熱面積を拡大することができる。これにより、凝縮部において、作動流体の凝縮時の熱抵抗を低減させることができ、該凝縮部における熱交換率を高くすることができる。
【0061】
また、請求項5に記載の発明によれば、凝縮部の内部には、該凝縮部の先端側から基端側に向かう方向に複数のフィンを並設し、これらフィンの間に作動流体の流路を形成するとともに、前記フィンの表面を凹凸状にしたので、該凝縮部における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができ、冷熱部と、凝縮部の流路を流れる作動流体との熱交換率を高くすることができ、しかもフィンの表面を凹凸状にしたことにより該フィンの表面積を大きくすることができる結果、凝縮部における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。
【0062】
また、請求項6に記載の発明によれば、各熱伝達手段を構成する凝縮部が冷熱部と分離可能な態様で接続してあるので、所定の冷却部位が冷却する必要がない場合には、該当する凝縮部を冷熱部から分離させることができる。これにより、かかる所定の冷却部位には冷熱を移送することがない。
【0063】
また、請求項7に記載の発明によれば、アクチュエータが各冷却部位の冷却の要否に応じて、各熱伝達手段の凝縮部を、スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続、あるいは離隔させるので、冷却を要する冷却部位に対しては冷熱の移送を確実に行うことができるとともに、冷却を要しない冷却部位に対しては冷熱を移送することがない。
【0064】
また、請求項8に記載の発明によれば、凝縮部が互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、該上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、蒸気流路および液体流路を接続してあるので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要としない。
【0065】
また、請求項9に記載の発明によれば、上側凝縮部において、冷熱伝達手段が冷熱部と接しない第2の壁にスターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を伝達する。これにより、該冷熱部から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより該冷熱部と接した第1の壁の表面を覆うようになっても、第2の壁にも十分に冷熱が伝達されているため作動流体を良好に冷却することができる。これにより作動流体は凝縮されることになる。一方、下側凝縮部の内部は、少なくともスターリング冷凍機が稼動中においては、第3の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有しているので、最も冷熱能力の高い第3の壁で積極的に作動流体が凝縮され、熱交換率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を示した説明図である。
【図2】図1におけるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。
【図3】図1におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、(a)は断面側面図、(b)は(a)におけるX−X線断面図、(c)は他の変形例を示した断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、(a)は断面側面図、(b)は(a)におけるX−X線断面図、(c)は他の変形例を示した断面図である。
【図5】本発明の実施の形態1におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、(a)は断面側面図、(b)は(a)におけるX−X線断面図、(c)は他の変形例を示した断面図である。
【図6】本発明の実施の形態1における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図7】本発明の実施の形態1における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図8】本発明の実施の形態1における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図9】本発明の実施の形態1における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、(a)は凝縮部の流路の拡大断面図であり、(b)は(a)における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。
【図10】本発明の実施の形態1における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、(a)は凝縮部を適当な個所で縦に切断して示された縦断面図であり、(b)は(a)における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。
【図11】図10に示した凝縮部の他の変形例を示した図である。
【図12】本発明の実施の形態2に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。
【図13】図12における凝縮部の分離可能状態を示した説明図である。
【図14】本発明の実施の形態3に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を構成するヒートパイプの要部を示した図である。
【図15】上側凝縮部および下側凝縮部の断面を示したものであり、(a)は図14(b)におけるA−A線断面図であり、(b)は図14(b)におけるB−B線断面図である。
【図16】図15における流路の作動流体の流れのメカニズムを示した図であり、(a)は上側凝縮部に関し、(b)は下側凝縮部に関するものである。
【符号の説明】
1 スターリング冷凍機
2 自動販売機
3 冷熱部
4 高熱部
10,70 冷熱移送装置
11,12,13,14 ヒートパイプ
20,21,22,23,24,25a,25b 凝縮部
30,34,35 蒸発部
31 流路
32 熱交換用フィン
40 液体流路
50 蒸気流路
61,66,67,68 伝熱ブロック
66a,67a 切削部
71,72 アクチュエータ
221 流路
222,232 内側壁
223 ピンフィン
231,241 フィン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling heat transfer device for a Stirling refrigerator, and more specifically, Stirling in which cold heat obtained from a cooling portion of a Stirling refrigerator is transferred to a predetermined cooling site by a heat transfer means including a working fluid. The present invention relates to a cold heat transfer device for a refrigerator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in vending machines, it is common to cool products using a refrigeration cycle. The refrigeration cycle includes an evaporator, a compressor, an expander, and a condenser. In such a refrigeration cycle, a fluorocarbon refrigerant has been used.
[0003]
However, if the fluorocarbon refrigerant is released into the atmosphere, the ozone layer may be destroyed. For this reason, the use of CFC-based refrigerants is in a global trend from the viewpoint of environmental protection.
[0004]
In such a background, in recent years, Stirling refrigerators have attracted attention. A Stirling refrigerator is a self-cooling type refrigerator that does not have an external compressor or condenser. By compressing and expanding the internal working gas using a reciprocating compressor, It generates a hot part. Here, helium gas or the like is used as the working gas, and since no chlorofluorocarbon gas is used, the Stirling refrigerator is friendly to the global environment. It is also well known that Stirling refrigerators are small and have high energy efficiency.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the Stirling refrigerator is limited to a portion with a small area of the cold heat part. Therefore, when a Stirling refrigerator is used, it is required to efficiently transfer the cold heat obtained from the cold heat section to a predetermined cooling site that needs to be cooled.
[0006]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a cold heat transfer device for a Stirling refrigerator that can efficiently transfer cold heat obtained from a cold heat portion of the Stirling refrigerator to a predetermined cooling site.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a cold heat transfer device for a Stirling refrigerator according to claim 1 of the present invention comprises:Placed horizontallyStirling refrigeratorCylindricalIn the cold heat transfer device of a Stirling refrigerator, in which cold heat obtained from the cold heat portion is transferred to a predetermined cooling site by heat transfer means having a working fluid, the heat transfer means is thermally connected to the cold heat portion. A condensing part, an evaporation part disposed in the cooling part, a liquid channel for moving the working fluid condensed in the condensing part to the evaporation part, and a working fluid vaporized in the evaporation part A steam flow path for moving to the condensing unitBeforeCirculating working fluid while changing phaseThe condensing part covers the periphery of the cooling part, and the steam flow path is branched in the middle so that the working fluid can move by the gravity inside the condensing part. While connecting to the top end side and the base end side of the upper part, by branching the liquid channel in the middle and connecting to the front end side and the base end side of the lower part of the condensation unit, The working fluid from the vapor flow path is caused to flow from both the proximal end side, and the working fluid that has become the condensed liquid flows from both the distal end side and the proximal end side of the lower portion of the condensing unit to the liquid flow path. MadeIt is characterized by that.
[0008]
  Moreover, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator of claim 2 of the present invention isIn the cold heat transfer device of a Stirling refrigerator, wherein the cold heat obtained from the cold heat part of the Stirling refrigerator is transferred to a predetermined cooling site by a plurality of heat transfer means provided with a working fluid, the plurality of heat transfer means, A condensing unit thermally connected to the cooling unit, an evaporating unit disposed in the cooling part, a liquid flow path for moving the working fluid condensed in the condensing unit to the evaporating unit, and the evaporation A steam flow path for moving the working fluid vaporized in the section to the condensing section and circulating the working fluid while changing the phase, and the condensing section constituting each heat transfer means is the cooling section In the case where any one of the cooling parts where the respective heat transfer means transfer cold heat does not require cooling, the heat transfer means corresponding to the cooling part. The condensing part of the Characterized in that is spaced apart from the heat unit.
[0009]
  Moreover, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator of claim 3 of the present invention isIn the cold heat transfer device of a Stirling refrigerator, wherein the cold heat obtained from the cold heat part of the Stirling refrigerator is transferred to a predetermined cooling site by a plurality of heat transfer means provided with a working fluid, the plurality of heat transfer means, A condensing unit thermally connected to the cooling unit, an evaporating unit disposed in the cooling part, a liquid flow path for moving the working fluid condensed in the condensing unit to the evaporating unit, and the evaporation A steam flow path for moving the working fluid vaporized in the section to the condensing section and circulating the working fluid while changing the phase, and the condensing section constituting each heat transfer means is the cooling section Are connected in a separable manner, and each condensing part is thermally connected to the cooling part, depending on the necessity of cooling of the cooling part to which each heat transfer means transfers cold, or A for separating Characterized by comprising a Chueta.
[0010]
  Moreover, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator of claim 4 of the present invention isIn any 1 item | term of Claims 1-3, The heat-transfer block was interposed between the said condensation part and the said cooling-heat part, It is characterized by the above-mentioned..
[0011]
  Moreover, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator of claim 5 of the present invention is the above-mentioned5. The fins according to claim 1, wherein a plurality of fins are arranged in parallel in a direction from the front end side to the base end side of the condensing unit, and the working fluid is interposed between the fins. The flow path is formed and the surface of the fin is uneven..
[0012]
  Further, the cold transfer device of the Stirling refrigerator of claim 6 of the present invention is6. The heat transfer device according to claim 1, wherein the heat transfer device includes a plurality of the heat transfer devices, and the condensing unit constituting each heat transfer device is thermally connected in a manner separable from the cold heat device. To.
[0013]
  Further, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator of claim 7 of the present invention is the above claim.2An actuator for thermally connecting or separating the condensing part of each heat transfer means with respect to the cold heat part according to the necessity of cooling of the cooling part where each heat transfer means transfers cold heat. It is characterized by having.
[0014]
Moreover, in the cooling heat transfer device for a Stirling refrigerator according to claim 8 of the present invention, in any one of claims 1 to 7, the condensing unit includes an upper condensing unit and a lower condensing unit that are separable from each other. The vapor channel and the liquid channel are connected to each of the upper condensing unit and the lower condensing unit so that the working fluid can be moved by gravity.
[0015]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a cooling heat transfer device for a Stirling refrigerator according to the eighth aspect, wherein the first condensing unit has a first wall on the side in contact with the cooling unit, and the first wall. A cold heat transfer means for transferring cold heat obtained from the cold heat portion to the second wall between the second wall and the second wall facing the wall of the lower condenser portion, wherein at least the Stirling refrigerator Is in operation, it has a volume large enough to allow a gap to exist between the third wall on the side in contact with the cooling part and the condensed working fluid.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments of a cooling / transferring device for a Stirling refrigerator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0017]
<Embodiment 1>
FIG. 1 is an explanatory view showing a cold heat transfer device of a Stirling refrigerator according to Embodiment 1 of the present invention, and a part thereof is shown in cross section. FIG. 2 is an explanatory diagram simply showing the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator in FIG. 1 and 2, the Stirling refrigerator 1 is applied to a vending machine 2. This Stirling refrigerator 1 is horizontally placed on the lower part 2a of the vending machine 2, and has a low temperature cooling unit 3 and a high temperature high temperature unit 4 generated by operation. Both the cold heat part 3 and the high heat part 4 have a cylindrical shape.
[0018]
The cold transfer device (hereinafter also simply referred to as “cold transfer device”) 10 of the Stirling refrigerator 1 includes a heat pipe 11 that is a heat transfer means. The heat pipe 11 has a working fluid sealed therein, and includes a condensing unit 20, an evaporating unit 30, a liquid channel 40, and a vapor channel 50. Here, as the working fluid, for example, an antifreeze refrigerant that is a gas at normal temperature, such as carbon dioxide, and does not freeze with the cold heat from the cold heat unit 3 of the Stirling refrigerator 1 is used.
[0019]
The condensing unit 20 is thermally connected to the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1. More specifically, the condensing unit 20 has a cylindrical shape having a diameter larger than that of the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1, and a working fluid channel (not shown) is formed therein. is there. The condensing unit 20 is thermally connected to the cooling unit 3 with the heat transfer block 61 interposed. In the condensing unit 20, the working fluid is condensed by the cold heat obtained from the cold heat unit 3. The heat transfer block 61 is formed of a material having a high thermal conductivity such as a metal such as copper, and cools heat from the tip surface 3a and the side peripheral surface 3b of the cooling unit 3 to the condensing unit 20. To communicate.
[0020]
The evaporating unit 30 is disposed at a predetermined cooling site in the vending machine 2, for example, a lower part of a storage for storing products. More specifically, the evaporating unit 30 has a working fluid channel 31 formed therein, and a heat exchange fin 32 provided outside thereof. In the evaporation unit 30, the working fluid flowing through the flow path 31 is vaporized by heat obtained from the outside air via the heat exchange fins 32. In other words, the surrounding area of the evaporation unit 30 is cooled by the heat fluid being removed by vaporization of the working fluid. Then, as shown in FIG. 2, the object to be cooled is cooled by sending the cool air cooled using the fan F to the object to be cooled.
[0021]
The liquid channel 40 is a channel that connects the condensing unit 20 and the evaporation unit 30. The liquid flow path 40 is for moving the working fluid condensed in the condensing unit 20 from the condensing unit 20 to the evaporating unit 30. The vapor channel 50 is a channel that connects the condensing unit 20 and the evaporation unit 30 separately from the liquid channel 40. The vapor channel 50 is for moving the working fluid vaporized in the evaporation unit 30 from the evaporation unit 30 to the condensation unit 20. The arrangement relationship between the liquid channel 40 and the vapor channel 50 is such that the vapor channel 50 is positioned above the liquid channel 40. This is because the density of the working fluid passing through the vapor channel 50 is smaller than the density of the working fluid passing through the liquid channel 40. Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, the vapor channel 50 is connected to the top end side of the upper part of the condensing unit 20 via a header (not shown), while the liquid channel 50 40 is connected to the lower end side of the condensing unit 20 via a header (not shown). Thereby, the working fluid can flow through the flow path inside the condensing unit 20 due to its gravity.
[0022]
As described above, such a heat pipe 11 is provided with the liquid flow path 40 and the vapor flow path 50 separately, and is called a loop thermosiphon heat pipe.
[0023]
The cold transfer device 10 having the above-described configuration transfers cold heat obtained from the cold heat unit 3 of the Stirling refrigerator 1 to a predetermined cooling site in the vending machine 2 by the heat pipe 11 as follows.
[0024]
As a premise of such cold heat transfer, it is necessary to operate the Stirling refrigerator 1. When the Stirling refrigerator 1 is operated, the Stirling refrigerator 1 generates a low temperature cold heat part 3 and a high temperature high heat part 4.
[0025]
In the condensing unit 20 that is thermally connected to the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1, the working fluid (gas state) that is steam is rapidly cooled and condensed by the cooling heat obtained from the cooling unit 3. Thereby, the working fluid becomes a condensate (liquid state). Then, since the density of the working fluid that has become the condensate becomes larger than that in the case of steam, the working fluid flows downward due to the gravity. Then, the working fluid that is the condensate moves to the evaporation unit 30 through the liquid channel 40.
[0026]
In the evaporating unit 30 disposed at a predetermined cooling site, the working fluid (liquid state) which is a condensate is vaporized by heat obtained from the outside air via the heat exchange fins 32 and is vaporized (gas state). become. In other words, the outside air in the peripheral region of the evaporation unit 30 is cooled by removing heat from the working fluid being vaporized. As a result, by sending the outside air cooled using the fan F to the storage or the like, the product in the storage can be cooled. That is, the cooling heat obtained from the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 is transferred to a predetermined cooling site (lower part of the storage).
[0027]
On the other hand, the working fluid that has become a vapor flows upward because its density is smaller than that of the condensate. Then, the working fluid that is steam moves to the condensing unit 20 through the steam channel 50. The working fluid thus moved to the condensing unit 20 is condensed again and repeats the above phase change.
[0028]
In this way, the cooling fluid obtained from the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 is circulated through the condensing unit 20, the liquid channel 40, the evaporation unit 30, and the vapor channel 50 while changing the working fluid phase. It can be transferred to a predetermined cooling site.
[0029]
According to the cold transfer device 10 as described above, the heat pipe 11 circulates between the condensing unit 20, the liquid channel 40, the evaporation unit 30, and the vapor channel 50 while changing the phase of the working fluid, thereby performing the Stirling refrigeration. Since the cold energy obtained from the cold heat part 3 of the machine 1 is transferred, the temperature difference between the cold heat obtained from the cold heat part 3 and the transferred cold heat can be made extremely low. Therefore, the cold heat obtained from the cold heat unit 3 can be efficiently transferred to a predetermined cooling site. In addition, since the liquid flow path 40 and the vapor flow path 50 are provided separately, the working fluid condensed by the condensing unit 20 and the working fluid vaporized by the evaporation unit 30 do not collide and are stable. It is possible to transfer the cold energy obtained from the cold heat unit 3. Further, since the working fluid is circulated based on the difference in gravity in various states of the working fluid, no driving means for circulating the working fluid is required, and the cost required for the heat pipe 11 is high. Don't be.
[0030]
Moreover, according to the cold transfer apparatus 10, since the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 and the condensing unit 20 of the heat pipe 11 are thermally connected through the heat transfer block 61, the heat transfer unit Due to the presence of the block 61, the surface area of the cooling unit 3, that is, the heat transfer area can be increased. Thereby, in the condensation part 20, the thermal resistance at the time of condensation of a working fluid can be reduced, and the heat exchange rate in this condensation part 20 can be made high.
[0031]
As mentioned above, although Embodiment 1 of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change can be performed. Hereinafter, various modifications of the first embodiment of the present invention will be described.
[0032]
4 and 5 show a modification of the heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention, both (a) being a sectional side view, and (b) being an XX of (a). It is line sectional drawing.
[0033]
In FIG. 4, the condensing unit 20 has a cylindrical shape as described above, and is thermally connected to the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 with a heat transfer block (not shown) interposed therebetween. It is. A working fluid channel (not shown) is formed inside the condensing unit 20. At the upper part of the condensing unit 20, a steam flow path 50 is connected via a header 62 to the distal end side (the right side in FIG. 4A) and the proximal end side (the left side in FIG. 4A). It is. More specifically, the working fluid from the vapor channel 50 flows into the upper part of the condensing unit 20 from both the front end side and the base end side. This steam flow path 50 is branched in the middle.
[0034]
On the other hand, a liquid flow path is connected to the lower end of the condensing unit 20 on the distal end side and the proximal end side thereof. More specifically, the liquid flow path 40 is connected to the lower end of the condensing unit on the front end side and the base end side via the header 63. That is, in the lower part of the condensing unit 20, the working fluid that has become a condensate flows out from both the front end side and the base end side to the liquid flow paths 40a and 40b. These liquid flow paths 40 a and 40 b merge together to become the liquid flow path 40.
[0035]
According to such a configuration, the working fluid from the vapor channel 50 can be made to uniformly flow into the channel of the condensing unit 20 from the front end side and the base end side of the condensing unit 20. Thereby, cold heat can be reliably obtained from the entire side peripheral surface of the cold heat unit 3 of the Stirling refrigerator 1. Therefore, the heat exchange rate in the condensation unit 20 can be increased.
[0036]
In FIG. 5, the condensing unit 20 has a cylindrical shape as described above, and is thermally connected to the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 with a heat transfer block (not shown) interposed therebetween. It is. A working fluid channel (not shown) is formed inside the condensing unit 20. In the upper and lower parts of the condensing unit 20, the vapor channel 50 and the liquid channel 40 are headers so that the working fluid flows uniformly into and out of the channel of the condensing unit 20. 64 and 65 are connected.
[0037]
Even with such a configuration, the working fluid from the vapor flow path 50 can be made to uniformly flow into the flow path of the condensing unit 20, whereby the heat exchange rate in the condensing part 20 can be increased.
[0038]
In addition, the number of the steam flow paths 50 is one, but generally, the steam working fluid has a larger flow velocity than the condensate working fluid, and therefore there may be two steam flow paths. When there are two steam flow paths in this way, each steam flow path 51 is connected to the upper part of the condensing unit 20 as shown in FIGS. 3 (c), 4 (c) and 5 (c). Just do it.
[0039]
FIGS. 6-8 shows the modification of the heat-transfer block in Embodiment 1 of this invention. 6 and 7, cutting portions 66 a and 67 a are formed in the heat transfer blocks 66 and 67 that cover the front end surface 3 a of the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1. Thus, by forming the cutting parts 66a and 67a, the heat capacity of the heat transfer blocks 66 and 67 themselves can be reduced. As a result, the heat exchange rate between the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 and the working fluid of the condensing unit 20 can be increased.
[0040]
In FIG. 8, the form of the heat transfer block 68 is not different from the form of the heat transfer block 61 according to the first embodiment. The condensing part 21 of the heat pipe 11 includes a cylindrical part 21a and a flat part 21b. The cylindrical portion 21a is the same as the condensing unit 20 according to the first embodiment, and has a cylindrical shape corresponding to the side peripheral surface 3b of the cooling / heating unit 3 of the Stirling refrigerator 1. The flat surface portion 21b corresponds to the front end surface 3a of the cooling / heating unit 3 of the Stirling refrigerator 1, and has a circular flat plate shape. Thus, since the condensing part 21 has the plane part 21b, cold can be effectively obtained also from the front end surface 3a of the cooling part 3 of the Stirling refrigerator 1, and the cooling part 3 and the condensation part 21 are condensed. The heat exchange rate with the working fluid of the part 21 can be increased.
[0041]
FIG. 9 shows a modification of the flow path of the condensing part in Embodiment 1 of the present invention, (a) is an enlarged cross-sectional view of the flow path of the condensing part, and (b) is (a). It is the expanded view which expand | deployed and showed simply the condensation part in. In FIG. 9, the condensing unit 22 has pin fins (convex projections) on the inner wall surface 222 on the side in contact with the heat transfer block 61, that is, on the side in contact with the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 in the working fluid flow path 221. A plurality of (like bodies) 223 are formed. Thereby, the heat-transfer area with respect to the working fluid in this condensation part 22 can be expanded. Further, although a plurality of pin fins 223 are formed, since the working fluid flow path 221 is secured, the resistance to the flow of the working fluid is not so great. Therefore, the heat exchange rate between the cooling unit 3 and the working fluid flowing through the flow path 221 of the condensing unit 22 can be increased.
[0042]
FIG. 10 shows a modified example of the flow path of the condensing unit in the first embodiment of the present invention, as in FIG. 9, and (a) is shown by vertically cutting the condensing unit at an appropriate location. It is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a development view schematically showing the condensing part in (a). In FIG. 10, the condensing unit 23 is formed such that a plurality of fins 231 are arranged in the horizontal direction of the condensing unit 23, that is, in the direction from the front end side to the base end side of the condensing unit 23. A working fluid channel 232 is formed between the fins 231. Thereby, the heat-transfer area with respect to the working fluid in this condensation part 23 can be expanded. Therefore, the heat exchange rate between the cooling unit 3 and the working fluid flowing through the flow path 232 of the condensing unit 23 can be increased. Moreover, the condensation part 24 may make the surface of each fin 241 uneven as shown in FIG. As a result, the surface area of the fins 241 can be increased, so that the heat transfer area for the working fluid in the condensing unit 24 can be increased.
[0043]
<Embodiment 2>
FIG. 12 is an explanatory diagram simply showing the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator according to the second embodiment of the present invention. In addition, what has the same structure as the cold heat transfer apparatus 10 of the Stirling refrigerator 1 which concerns on the above-mentioned Embodiment 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description. In FIG. 12, the cold heat transfer device 70 of the Stirling refrigerator 1 includes a plurality of (two) heat pipes as heat transfer means, that is, a first heat pipe 12 and a second heat pipe 13. It is prepared. The 1st heat pipe 12 and the 2nd heat pipe 13 are provided with condensation parts 25a and 25b, evaporation parts 34 and 35, liquid channel 40, and vapor channel 50, respectively.
[0044]
The condensing parts 25 a and 25 b of the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13 are thermally connected to the cooling part 3 of the Stirling refrigerator 1. More specifically, each of the condensing parts 25a, 25b has a semi-cylindrical shape having a diameter larger than that of the cooling / heating part 3, and a working fluid channel (not shown) is formed therein. . And each condensation part 25a, 25b is thermally connected to the cooling-heat part 3 through the heat-transfer block 61. In each condensing part 25a, 25b, the working fluid is condensed by the cold heat obtained from the cold heat part 3. Further, the respective condensing parts 25a and 25b are movable by actuators 71 and 72 as shown in FIG. That is, each condensing part 25a, 25b becomes a mode which can be separated from cold part 3.
[0045]
The respective evaporation units 34 and 35 of the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13 are arranged in a predetermined part of the vending machine, for example, in a lower part of a storage for storing a product. The functions and the like of the evaporation units 34 and 35 are the same as those of the evaporation unit 30 in the first embodiment.
[0046]
In the cold transfer device 70 of the Stirling refrigerator 1 having the above-described configuration, for example, when it is not necessary to cool the product in the container that is the cooling target of the evaporation unit 35 of the second heat pipe 13, the actuator 72 is used. The condensing unit 25b of the second heat pipe 13 is separated from the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 by driving. By doing so, even if the Stirling refrigerator 1 is operating, the second heat pipe 13 does not transfer cold heat. Thereby, the goods of the storage in which the evaporation part 35 of the 2nd heat pipe 13 is arrange | positioned are not cooled.
[0047]
On the other hand, when it is necessary to cool the goods in the storage container that is the cooling target of the evaporation units 34 and 35 of the first heat pipe 12 and the second heat pipe 13, the actuators 71 and 72 are driven to The condensing units 25 a and 25 b are thermally connected to the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1. By doing so, the cold / heat obtained in the cold / hot part 3 can be transferred to each storage. As a result, the product accommodated in each storage can be cooled.
[0048]
<Embodiment 3>
FIG. 14: shows the principal part of the heat pipe which comprises the cold heat transfer apparatus of the Stirling refrigerator which concerns on Embodiment 3 of this invention, (a) is a side view, (b) is (a Is a sectional view taken along line XX in FIG. In addition, what has the same structure as the cold heat transfer apparatus 10 of the Stirling refrigerator 1 which concerns on the above-mentioned Embodiment 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description. In FIG. 14, the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator 1 includes a heat pipe 14 as heat transfer means. The heat pipe 14 includes a condensing unit 26, an evaporation unit 30, a liquid channel 40, and a vapor channel 50.
[0049]
As shown in FIG. 14, the condensing unit 26 includes an upper condensing unit 27 and a lower condensing unit 28. The upper condensing unit 27 has a semi-cylindrical shape so as to correspond to the upper peripheral surface of the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1. The upper condensing unit 27 is thermally connected to the cooling unit 3 with a heat transfer block (not shown) interposed therebetween. The upper condensing unit 27 has one vapor channel 52 connected to the upper part via a header 73 and two liquid channels 41 and 42 connected to the lower part via headers 74 and 75. is there.
[0050]
The lower condensing unit 28 has a semi-cylindrical shape so as to correspond to the lower peripheral surface of the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1. The lower condensing unit 28 is connected to the cooling unit 3 through a heat transfer block (not shown). The lower condensing unit 28 has two vapor channels 53 and 54 branched in the middle thereof connected via headers 76 and 77 to the upper part of the lower condensing unit 28, and one liquid channel 43 is connected to the header 78 at the lower part. Connected through. Here, although not shown, the steam flow paths 52, 53, and 54 are obtained by branching the steam flow path 50 into three on the way. Although not shown, the liquid flow paths 41, 42, and 43 connected to the upper condensing unit 27 and the lower condensing unit 28 are joined together to form the liquid flow path 40.
[0051]
FIG. 15 shows a cross section of the upper condensing unit and the lower condensing unit, (a) is a cross section of the upper condensing unit, is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 14 (b), (b) is It is a section of a lower condensation part, and is a BB line sectional view in Drawing 14 (b).
[0052]
As shown in FIG. 15A, the upper condensing part 27 is provided with a plurality of upper columnar parts 273 between an inner wall (first wall) 271 and an outer wall (second wall) 272. Thus, a flow path 274 for the working fluid is formed. Here, the inner wall 271 is a wall in contact with the cooling unit 3 of the Stirling refrigerator 1 through a heat transfer block (not shown). In the upper condensing portion 27, the plurality of upper columnar portions 273 are sufficiently thick.
[0053]
As shown in FIG. 15 (b), the lower condensing portion 28 is provided with a plurality of lower columnar portions 283 between the inner wall (third wall) 281 and the outer wall 282, and the working fluid The flow path 284 is formed. In the lower condensing part 28, the thicknesses of the inner wall 281 and the outer wall 282 are smaller than the thicknesses of the inner wall 271 and the outer wall 272 constituting the upper condensing part 27. Further, the thickness of each of the lower columnar portions 283 is smaller than the thickness of the upper columnar portion 273. Therefore, each flow path 284 in the lower condensing part 28 has a larger separation distance between the inner wall 281 and the outer wall 282 than each flow path 274 in the upper condensing part 27 and has a large volume. It has become.
[0054]
FIGS. 16A and 16B are diagrams showing a mechanism of the flow of the working fluid in the flow path in FIG. 15, where FIG. 16A relates to the upper condensing unit and FIG. 16B relates to the lower condensing unit. This will be described with reference to FIG.
[0055]
According to the cooling heat transfer device of the Stirling refrigerator 1 having the above-described configuration, the thickness of the upper columnar portion 273 is sufficiently large, so that the cold heat obtained from the cooling portion 3 through the inner wall 271 is sufficiently transferred to the outer wall 272. Can communicate. Therefore, in the upper condensing unit 27, as shown in FIG. 16A, the working fluid that has been heat-exchanged with the cold heat obtained from the cold heat unit 3 to become a condensed liquid becomes an inner wall due to its gravity and surface tension. Even when the surface of 271 is covered, the working fluid is condensed because the cold heat is sufficiently transmitted to the outer wall 272 as well. From the above, the upper columnar portion 273 constitutes a cold heat transmission means for transmitting cold heat obtained from the cold heat portion 3 to the outer wall 272 that is a wall not in contact with the cold heat portion 3.
[0056]
On the other hand, in the lower condensing part 28, as shown in FIG. 16 (b), the working fluid that is heat-exchanged with the cold heat obtained from the cold heat part 3 to become a condensate is outside due to its gravity and surface tension. The surface of the wall 282 is covered. However, since the distance between the inner wall 281 and the outer wall 282 in each flow path 284 is large, there is no possibility that the condensate covering the outer wall 282 reaches the inner wall 281. That is, in the lower condensing unit 28, there is a gap between the working fluid that is in a vapor state and the inner wall 281 that is a wall in contact with the cooling unit 3. Due to the existence of such a gap, the working fluid is positively condensed on the inner wall 281 having the highest heat transfer capability, and the heat exchange rate can be increased.
[0057]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, the heat transfer means circulates between the condensing unit, the liquid channel, the evaporation unit, and the vapor channel while changing the phase of the working fluid, so that the Stirling refrigeration is performed. Since the cold heat obtained from the cold heat part of the machine is transferred, the temperature difference between the cold heat obtained from the cold heat part and the transferred cold heat can be made extremely low.,coldThe cold energy obtained from the hot part can be efficiently transferred to a predetermined cooling site.In addition, the working fluid from the steam channel can be uniformly introduced into the channel of the condensing unit from the front end side and the base end side of the condensing unit, thereby reliably from the entire side peripheral surface of the cooling unit of the Stirling refrigerator. Cold energy can be obtained. Therefore, the heat exchange rate in the condensing part can be increased. Further, since the vapor flow path and the liquid flow path are connected so that the working fluid can move inside the condensing part by its gravity, no driving means for circulating the working fluid is required.
[0058]
  According to the invention of claim 2,In the case where the condensing part constituting each heat transfer means is connected in a separable manner with the cold part, and any one of the cooling parts where the heat transfer means transfers the cold does not require cooling, Since the condensing part of the heat transfer means corresponding to the cooling part is separated from the cold part of the Stirling refrigerator, cold heat is not transferred to the cooling part.
[0059]
  According to the invention of claim 3,The condensing part constituting each heat transfer means is connected in a manner that can be separated from the cold part, and the actuator is connected to the condensing part of each heat transfer means according to the necessity of cooling of each cooling part. Since it is thermally connected to or separated from the cold part, it is possible to reliably transfer cold heat to cooling parts that require cooling, and to transfer cold heat to cooling parts that do not require cooling. Absent.
[0060]
  According to the invention of claim 4,Since the heat transfer block is interposed between the cooling unit of the Stirling refrigerator and the condensation, the surface area of the cooling unit, that is, the heat transfer area can be increased by the presence of the heat transfer block. Thereby, in a condensation part, the thermal resistance at the time of condensation of a working fluid can be reduced, and the heat exchange rate in this condensation part can be made high.
[0061]
  According to the invention as set forth in claim 5,Inside the condensing part, a plurality of fins are arranged in parallel in the direction from the front end side to the base end side of the condensing part, and a working fluid flow path is formed between these fins, and the surface of the fin is uneven. Therefore, the heat transfer area for the working fluid in the condensing part can be expanded, the heat exchange rate between the cooling part and the working fluid flowing through the flow path of the condensing part can be increased, and the fin By making the surface uneven, the surface area of the fins can be increased, so that the heat transfer area for the working fluid in the condensing part can be expanded.
[0062]
  According to the invention as set forth in claim 6,Since the condensing part constituting each heat transfer means is connected in a manner that can be separated from the cold part, if the predetermined cooling part does not need to be cooled, the corresponding condensing part can be separated from the cold part. it can. Thereby, cold heat is not transferred to the predetermined cooling portion.
[0063]
According to the seventh aspect of the present invention, the actuator thermally connects or separates the condensing part of each heat transfer means to the cooling part of the Stirling refrigerator depending on whether the cooling of each cooling part is necessary. Therefore, it is possible to reliably transfer cold heat to a cooling portion that requires cooling, and to transfer cold heat to a cooling portion that does not require cooling.
[0064]
According to the invention described in claim 8, the condensing part has an upper condensing part and a lower condensing part that can be separated from each other, and each of the upper condensing part and the lower condensing part is operated individually. Since the vapor flow path and the liquid flow path are connected so that the fluid can move due to the gravity, no driving means for circulating the working fluid is required.
[0065]
According to the ninth aspect of the present invention, in the upper condensing part, the cold heat transfer means transmits the cold heat obtained from the cold heat part of the Stirling refrigerator to the second wall not in contact with the cold heat part. As a result, even if the working fluid that is heat-exchanged with the cold heat obtained from the cold heat portion and becomes a condensate covers the surface of the first wall in contact with the cold heat portion due to its gravity and surface tension. The cooling fluid is sufficiently transmitted to the second wall, so that the working fluid can be cooled well. As a result, the working fluid is condensed. On the other hand, the interior of the lower condensing unit has a volume that allows a gap to exist between the third wall and the condensed working fluid, at least when the Stirling refrigerator is in operation. Therefore, the working fluid is positively condensed on the third wall having the highest cooling capacity, and the heat exchange rate can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a cold heat transfer device of a Stirling refrigerator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram simply showing the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator in FIG. 1;
3 is a view showing a condensing part constituting the heat pipe in FIG. 1, (a) is a sectional side view, (b) is a sectional view taken along line XX in (a), and (c) is another view. It is sectional drawing which showed the modification.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a condensing unit constituting the heat pipe in Embodiment 1 of the present invention, wherein FIG. 4A is a cross-sectional side view, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. c) is a sectional view showing another modification.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a condensing unit constituting the heat pipe according to Embodiment 1 of the present invention, where FIG. 5A is a cross-sectional side view, FIG. 5B is a cross-sectional view along line XX in FIG. c) is a sectional view showing another modification.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the heat transfer block in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the heat transfer block in the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the heat transfer block in the first embodiment of the present invention.
9 shows a modification of the flow path of the condensing unit in Embodiment 1 of the present invention, (a) is an enlarged cross-sectional view of the flow path of the condensing unit, and (b) is (a). It is the expanded view which expand | deployed and showed simply the condensation part in.
FIG. 10 shows a modification of the flow path of the condensing unit in Embodiment 1 of the present invention, and (a) is a longitudinal sectional view showing the condensing unit cut vertically at an appropriate location. (B) is a developed view schematically showing the condensing part in (a).
FIG. 11 is a view showing another modification of the condensing unit shown in FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram simply showing a cold heat transfer device for a Stirling refrigerator according to a second embodiment of the present invention.
13 is an explanatory diagram showing a separable state of the condensing unit in FIG. 12;
FIG. 14 is a view showing a main part of a heat pipe constituting a cold heat transfer device of a Stirling refrigerator according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 15A and 15B show cross sections of an upper condensing unit and a lower condensing unit, wherein FIG. 15A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 14B, and FIG. It is a BB sectional view.
16A and 16B are diagrams showing a mechanism of the flow of the working fluid in the flow path in FIG. 15, wherein FIG. 16A relates to the upper condensing unit, and FIG. 16B relates to the lower condensing unit.
[Explanation of symbols]
1 Stirling refrigerator
2 Vending machines
3 Cooling section
4 high heat part
10,70 Cold transfer device
11, 12, 13, 14 Heat pipe
20, 21, 22, 23, 24, 25a, 25b Condensing part
30, 34, 35 Evaporation section
31 channel
32 Heat exchange fins
40 Liquid flow path
50 Steam flow path
61, 66, 67, 68 Heat transfer block
66a, 67a Cutting part
71, 72 Actuator
221 flow path
222,232 inner wall
223 pin fin
231 and 241 fins

Claims (9)

横置きに載置されたスターリング冷凍機の円筒状の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、
前記熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、
前記凝縮部が前記冷熱部の周囲を覆う形態をなし、前記凝縮部の内部を前記作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路を途中で分岐させて前記凝縮器の上部の先端側および基端側に接続する一方、前記液体流路を途中で分岐させて前記凝縮部の下部の先端側および基端側に接続することにより、前記凝縮部の上部の先端側および基端側の双方から前記蒸気流路からの作動流体を流入させるとともに、前記凝縮部の下部の先端側および基端側の双方から凝縮液になった作動流体が前記液体流路に流出するようにしたことを特徴とするスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
In the cold heat transfer device of the Stirling refrigerator, the cold heat obtained from the cylindrical cold heat portion of the Stirling refrigerator placed horizontally is transferred to a predetermined cooling site by heat transfer means equipped with a working fluid.
The heat transfer means includes a condensing unit thermally connected to the cooling unit, an evaporating unit disposed in the cooling part, and a liquid for moving the working fluid condensed in the condensing unit to the evaporating unit. flow path and is intended to circulate while the vaporized working fluid phase by varying the pre-Symbol working fluid and a vapor passage for moving to said condenser section at the evaporator section,
The condensing part is configured to cover the periphery of the cold part, and the steam flow path is branched in the middle so that the working fluid can move inside the condensing part by its gravity, and the top end side of the upper part of the condenser And connecting to the distal end side and the proximal end side of the condensing unit by branching the liquid flow path in the middle and connecting to the distal end side and the proximal end side of the condensing unit. The working fluid from the vapor channel is allowed to flow from both sides, and the working fluid that has become a condensed liquid flows from both the front end side and the base end side of the lower part of the condensing unit to the liquid channel. A heat transfer device for a Stirling refrigerator characterized by the above.
スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた複数の熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、
前記複数の熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、
各熱伝達手段を構成する凝縮部を前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続し、
前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうち、いずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部から離隔させたことを特徴とするスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
In the cold transfer device of the Stirling refrigerator, the cold heat obtained from the cold part of the Stirling refrigerator is transferred to a predetermined cooling site by a plurality of heat transfer means provided with a working fluid.
The plurality of heat transfer means move the condensing unit thermally connected to the cooling unit, the evaporating unit disposed in the cooling part, and the working fluid condensed in the condensing unit to the evaporating unit. A liquid flow path and a vapor flow path for moving the working fluid vaporized in the evaporation section to the condensation section, and circulating the working fluid while changing the phase,
The condensing part constituting each heat transfer means is thermally connected in a manner separable from the cold part,
Among the cooling parts to which each of the heat transfer means transfers cold heat, when any of the cooling parts does not require cooling, the condensing part of the heat transfer means corresponding to the cooling part is separated from the cold heat part. A cooling heat transfer device for a Stirling refrigerator.
スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた複数の熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、
前記複数の熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備えて前記作動流体を相変化させながら循環させるものであり、
各熱伝達手段を構成する凝縮部を前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続し、
前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、それぞれの凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とするスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
In the cold transfer device of the Stirling refrigerator, the cold heat obtained from the cold part of the Stirling refrigerator is transferred to a predetermined cooling site by a plurality of heat transfer means provided with a working fluid.
The plurality of heat transfer means move the condensing unit thermally connected to the cooling unit, the evaporating unit disposed in the cooling part, and the working fluid condensed in the condensing unit to the evaporating unit. A liquid flow path and a vapor flow path for moving the working fluid vaporized in the evaporation section to the condensation section, and circulating the working fluid while changing the phase,
The condensing part constituting each heat transfer means is thermally connected in a manner separable from the cold part,
Each of the heat transfer means includes an actuator for thermally connecting or separating each condensing unit with respect to the cooling unit according to necessity of cooling of a cooling part that transfers the cooling energy. A cold transfer device for the Stirling refrigerator.
前記凝縮部と前記冷熱部との間に伝熱ブロックを介在させたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。The heat transfer device for a Stirling refrigerator according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat transfer block is interposed between the condensing unit and the cold heat unit. 前記凝縮部の内部には、該凝縮部の先端側から基端側に向かう方向に複数のフィンを並設し、これらフィンの間に作動流体の流路を形成するとともに、前記フィンの表面を凹凸状にしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。 Inside the condensing part, a plurality of fins are arranged in parallel in the direction from the front end side to the base end side of the condensing part, a working fluid flow path is formed between these fins, and the surface of the fin is 5. The cold heat transfer device for a Stirling refrigerator according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat transfer device is uneven . 前記熱伝達手段を複数有し、各熱伝達手段を構成する凝縮部を、前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続したことを特徴とする請求項1、請求項4または請求項5に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。 6. The heat transfer means is provided in plural, and the condensing part constituting each heat transfer means is thermally connected in a manner separable from the cold heat part. A cold heat transfer device for a Stirling refrigerator as described in 1. above. 前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、前記各熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。The heat transfer means includes an actuator for thermally connecting or separating the condensing part of each heat transfer means with respect to the cold heat part in accordance with the necessity of cooling of the cooling portion where the cold heat is transferred. The cold heat transfer device for a Stirling refrigerator according to claim 2 . 前記凝縮部は、互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、前記上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を接続したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。  The condensing unit includes an upper condensing unit and a lower condensing unit that are separable from each other, and each of the upper condensing unit and the lower condensing unit is configured so that the working fluid can move individually by gravity. The cold transfer device for a Stirling refrigerator according to any one of claims 1 to 7, wherein the flow channel and the liquid flow channel are connected. 前記上側凝縮部の内部には、前記冷熱部に接する側の第1の壁と、該第1の壁に対向する第2の壁との間に、前記冷熱部から得た冷熱を前記第2の壁に伝達する冷熱伝達手段を備え、
前記下側凝縮部の内部は、少なくとも前記スターリング冷凍機が稼動中においては、前記冷熱部に接する側の第3の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有したことを特徴とする請求項8に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
Inside the upper condensing unit, the cooling heat obtained from the cooling unit is provided between the first wall in contact with the cooling unit and the second wall facing the first wall. A heat transfer means for transmitting to the wall of the
The inside of the lower condensing unit is large enough that a gap can exist between the third wall on the side in contact with the cooling unit and the condensed working fluid at least when the Stirling refrigerator is in operation. The cold heat transfer device for a Stirling refrigerator according to claim 8, wherein the heat transfer device has a specific volume.
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