JPH07180921A - スターリング冷蔵庫 - Google Patents
スターリング冷蔵庫Info
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- JPH07180921A JPH07180921A JP32555093A JP32555093A JPH07180921A JP H07180921 A JPH07180921 A JP H07180921A JP 32555093 A JP32555093 A JP 32555093A JP 32555093 A JP32555093 A JP 32555093A JP H07180921 A JPH07180921 A JP H07180921A
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- JP
- Japan
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- working medium
- cylinder
- heat exchanger
- reciprocating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スターリング冷凍機から効率よく大きな冷熱
を取り出す。 【構成】 冷蔵庫本体１の内部に設けられた吸熱熱交換
器１１と、シリンダ２５状に構成された膨脹空間２７内
のディスプレーサピストン２９と、シリンダ３３状に構
成された圧縮空間３５内のパワーピストン３７とを所定
の位相差により往復動させる往復機構３９と、前記膨脹
空間２７を取囲む冷却熱交換部５５と、前記膨脹空間２
７と圧縮空間３５とを蓄冷器４１を介して連通し作動媒
体が充填された閉回路４３と、圧縮空間内の作動媒体を
冷却する放熱熱交換器とを備えたスターリング冷凍機２
１と、前記吸熱熱交換器１１と冷却熱交換部５５とを作
動媒体が充填された連絡管５７，５８を介して連通し、
前記スターリング冷凍機のピストン背圧の脈動により、
連絡管５７，５８の作動媒体を循環させることを特徴と
する。
を取り出す。 【構成】 冷蔵庫本体１の内部に設けられた吸熱熱交換
器１１と、シリンダ２５状に構成された膨脹空間２７内
のディスプレーサピストン２９と、シリンダ３３状に構
成された圧縮空間３５内のパワーピストン３７とを所定
の位相差により往復動させる往復機構３９と、前記膨脹
空間２７を取囲む冷却熱交換部５５と、前記膨脹空間２
７と圧縮空間３５とを蓄冷器４１を介して連通し作動媒
体が充填された閉回路４３と、圧縮空間内の作動媒体を
冷却する放熱熱交換器とを備えたスターリング冷凍機２
１と、前記吸熱熱交換器１１と冷却熱交換部５５とを作
動媒体が充填された連絡管５７，５８を介して連通し、
前記スターリング冷凍機のピストン背圧の脈動により、
連絡管５７，５８の作動媒体を循環させることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、スターリング冷蔵庫
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に冷蔵庫などで代表される冷凍サイ
クル装置では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが採用されて
いる。
クル装置では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが採用されて
いる。
【０００３】こうした蒸気圧縮式の冷凍サイクルには、
作動媒体としての冷媒に、フロンが用いられ、フロンの
凝縮、蒸発を利用して、所要の冷却性能を得るようにし
ている。
作動媒体としての冷媒に、フロンが用いられ、フロンの
凝縮、蒸発を利用して、所要の冷却性能を得るようにし
ている。
【０００４】ところが、冷媒として使用されるフロン
は、非常に化学的安定性が高く、大気中に放出されると
成層圏に達して、オゾン層を破壊するとの指摘がある。
は、非常に化学的安定性が高く、大気中に放出されると
成層圏に達して、オゾン層を破壊するとの指摘がある。
【０００５】このため、近年、特定フロンを対象とした
フロンの使用、ならびに生産が規制されてきている。
フロンの使用、ならびに生産が規制されてきている。
【０００６】そこで、冷凍サイクル装置に代わるものと
して、逆スターリングサイクルを利用した冷凍装置、い
わゆるスターリング冷凍装置が注目を集めている。
して、逆スターリングサイクルを利用した冷凍装置、い
わゆるスターリング冷凍装置が注目を集めている。
【０００７】スターリング冷凍装置は、作動媒体とし
て、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどといった地
球環境に悪影響を与えないガスを採用し、逆スターリン
グサイクル（動力の入力により、作動ガスが圧縮、膨脹
することにより、放熱、吸熱をする密閉サイクル）によ
って、低温を得るようにしたものである。
て、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどといった地
球環境に悪影響を与えないガスを採用し、逆スターリン
グサイクル（動力の入力により、作動ガスが圧縮、膨脹
することにより、放熱、吸熱をする密閉サイクル）によ
って、低温を得るようにしたものである。
【０００８】原理について説明すれば、構成としては、
シリンダ状に構成された膨脹空間内のディスプレーサピ
ストンと、シリンダ状に構成された圧縮空間内のパワー
ピストンとを所定の位相差により往復動させる往復機構
で連結すると共に、膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器を介
して連通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。
シリンダ状に構成された膨脹空間内のディスプレーサピ
ストンと、シリンダ状に構成された圧縮空間内のパワー
ピストンとを所定の位相差により往復動させる往復機構
で連結すると共に、膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器を介
して連通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。
【０００９】これにより、往復機構を介してパワーピス
トンを動かすことにより、まず、圧縮空間の作動媒体を
圧縮して放熱させた後、ディスプレーサピストンの動き
にて同作動媒体を蓄冷器を介して、膨脹空間に送る。つ
いで、膨脹空間で作動媒体を急速に膨脹させて、吸熱さ
せている。
トンを動かすことにより、まず、圧縮空間の作動媒体を
圧縮して放熱させた後、ディスプレーサピストンの動き
にて同作動媒体を蓄冷器を介して、膨脹空間に送る。つ
いで、膨脹空間で作動媒体を急速に膨脹させて、吸熱さ
せている。
【００１０】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。
割を果たすようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、作動媒体に
ヘリウムガス等を利用する逆スターリングサイクルは、
気液二相流となる蒸気式の冷凍サイクルとは異なり、作
動媒体の潜熱を冷凍能力に利用できないので、極低温を
得ることは容易なものの、数百ワットの冷凍能力を得る
には、冷却ヘッド部の伝熱面積が小さく、冷熱を効率よ
く取り出せないという問題があった。
ヘリウムガス等を利用する逆スターリングサイクルは、
気液二相流となる蒸気式の冷凍サイクルとは異なり、作
動媒体の潜熱を冷凍能力に利用できないので、極低温を
得ることは容易なものの、数百ワットの冷凍能力を得る
には、冷却ヘッド部の伝熱面積が小さく、冷熱を効率よ
く取り出せないという問題があった。
【００１２】そこで、この発明は、コンパクト化を可能
とし、効率よく冷熱の取り出しができるようにしたスタ
ーリング冷蔵庫を提供することを目的とする。
とし、効率よく冷熱の取り出しができるようにしたスタ
ーリング冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、冷蔵庫本体の内部に設けられた吸熱熱
交換器と、シリンダ状に構成された膨脹空間に設けられ
往復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ状に
構成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワーピス
トンとを所定の位相差により往復動させる往復機構と、
前記ディスプレーサピストンが設けられたシリンダを取
囲む冷却熱交換部と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷
器を介して連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記
圧縮空間内の作動媒体を冷却する熱交換器とを備えたス
ターリング冷凍機と、前記冷蔵庫本体内の吸熱熱交換器
とスターリング冷凍機側の冷却熱交換部とを作動媒体が
充填された連絡管を介して連通し、前記スターリング冷
凍機のピストン背圧の脈動により、前記作動媒体を循環
させる。
に、この発明は、冷蔵庫本体の内部に設けられた吸熱熱
交換器と、シリンダ状に構成された膨脹空間に設けられ
往復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ状に
構成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワーピス
トンとを所定の位相差により往復動させる往復機構と、
前記ディスプレーサピストンが設けられたシリンダを取
囲む冷却熱交換部と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷
器を介して連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記
圧縮空間内の作動媒体を冷却する熱交換器とを備えたス
ターリング冷凍機と、前記冷蔵庫本体内の吸熱熱交換器
とスターリング冷凍機側の冷却熱交換部とを作動媒体が
充填された連絡管を介して連通し、前記スターリング冷
凍機のピストン背圧の脈動により、前記作動媒体を循環
させる。
【００１４】作動媒体には、不活性ガス又は作動オイル
を用いる。
を用いる。
【００１５】また、スターリング冷凍機側の冷却熱交換
部と冷蔵庫本体内の吸熱熱交換器とを、ピストン背圧の
脈動により伝動媒体を介して熱移動させるドリームパイ
プで連絡してもよい。
部と冷蔵庫本体内の吸熱熱交換器とを、ピストン背圧の
脈動により伝動媒体を介して熱移動させるドリームパイ
プで連絡してもよい。
【００１６】あるいは、ディスプレーサピストンが設け
られたシリンダのヘッド部に臨むヒートパイプを、冷蔵
庫本体内に延長配置して、吸熱熱交換器としたり、ま
た、ヘッド部及び外周部に臨むヒートパイプを、冷蔵庫
本体内に延長し、シリンダの外周部に臨むヒートパイプ
を吹込側となるよう配置して、吸熱熱交換器をするもの
である。
られたシリンダのヘッド部に臨むヒートパイプを、冷蔵
庫本体内に延長配置して、吸熱熱交換器としたり、ま
た、ヘッド部及び外周部に臨むヒートパイプを、冷蔵庫
本体内に延長し、シリンダの外周部に臨むヒートパイプ
を吹込側となるよう配置して、吸熱熱交換器をするもの
である。
【００１７】
【作用】かかるスターリング冷蔵庫によれば、往復機構
を介してパワーピストンを動かすことにより、まず、圧
縮空間の作動媒体を圧縮して放熱熱交換器により放熱さ
せた後、ディスプレーサピストンの動きで作動媒体を蓄
冷器を介して膨脹空間に送る。ついで、膨脹空間で作動
媒体を急速に膨脹させて吸熱する逆スターリングサイク
ルが構成される。
を介してパワーピストンを動かすことにより、まず、圧
縮空間の作動媒体を圧縮して放熱熱交換器により放熱さ
せた後、ディスプレーサピストンの動きで作動媒体を蓄
冷器を介して膨脹空間に送る。ついで、膨脹空間で作動
媒体を急速に膨脹させて吸熱する逆スターリングサイク
ルが構成される。
【００１８】このサイクル時において、冷却熱交換部の
作動媒体は低温を得て脈動により吸熱交換器へ送られ、
再び冷却熱交換部へ戻る循環を繰返す。この作動媒体の
循環時において、吸熱交換器の通過時に庫内の空気は熱
交換され、冷蔵庫本体内は冷却されるようになる。
作動媒体は低温を得て脈動により吸熱交換器へ送られ、
再び冷却熱交換部へ戻る循環を繰返す。この作動媒体の
循環時において、吸熱交換器の通過時に庫内の空気は熱
交換され、冷蔵庫本体内は冷却されるようになる。
【００１９】この場合、作動媒体は不活性ガスを用いる
ため、地球環境に悪影響を与えることはない。また、作
動オイルを用いることで、冷凍機油潤滑油との共通化が
図れるようになる。
ため、地球環境に悪影響を与えることはない。また、作
動オイルを用いることで、冷凍機油潤滑油との共通化が
図れるようになる。
【００２０】一方、吸熱熱交換器にヒートパイプを利用
した場合には、連絡管の配管が不要となり、冷蔵庫の冷
凍装置全体のコンパクト化が可能となる。一方、シリン
ダの外周はヘッド部に比べて吸熱効率が若干悪くなり、
高い作動温度となるため、吹込側に位置するヒートパイ
プによって、霜付きがなくなると共に除湿が行なえる。
した場合には、連絡管の配管が不要となり、冷蔵庫の冷
凍装置全体のコンパクト化が可能となる。一方、シリン
ダの外周はヘッド部に比べて吸熱効率が若干悪くなり、
高い作動温度となるため、吹込側に位置するヒートパイ
プによって、霜付きがなくなると共に除湿が行なえる。
【００２１】
【実施例】以下、図１乃至図４の図面を参照しながらこ
の発明の実施例を具体的に説明する。
の発明の実施例を具体的に説明する。
【００２２】図１において、１は断熱材３によって取囲
まれた冷蔵庫５の冷蔵庫本体を示しており、前面には開
閉可能な開閉扉７を有している。
まれた冷蔵庫５の冷蔵庫本体を示しており、前面には開
閉可能な開閉扉７を有している。
【００２３】冷蔵庫本体１の内部上方背部側には、仕切
壁９によって仕切られた吸熱熱交換器１１が配置され、
フアン１３の回転により、吸引側１５から取込まれた庫
内の空気は図１矢印イの如く吸熱熱交換器１１を連通し
庫内を循環するようになっている。
壁９によって仕切られた吸熱熱交換器１１が配置され、
フアン１３の回転により、吸引側１５から取込まれた庫
内の空気は図１矢印イの如く吸熱熱交換器１１を連通し
庫内を循環するようになっている。
【００２４】吸熱熱交換器１１は、フイン１７とＳ字状
に屈曲された伝熱管１９とから成り、フイン１７通過時
の通過風を熱交換によって冷風とするよう機能する。
に屈曲された伝熱管１９とから成り、フイン１７通過時
の通過風を熱交換によって冷風とするよう機能する。
【００２５】また、冷蔵庫本体１の背部外側で、下部に
はスターリング冷凍機２１が配置されている。
はスターリング冷凍機２１が配置されている。
【００２６】スターリング冷凍機２１は、フイン２３を
有するシリンダ２５状に構成され、作動媒体が急速に膨
脹することで吸熱する膨脹空間２７に設けられたディス
プレーサピストン２９と、フイン３１を有するシリンダ
３３状に構成され、作動媒体が急速に圧縮されることで
放熱する圧縮空間３５に設けられたパワーピストン３７
と、各ピストン２９，３７を所定の位相差により往復動
させる往復機構３９と、前記膨脹空間２７と圧縮空間３
５とを蓄冷器４１を介して連通された閉回路４３を有し
ている。
有するシリンダ２５状に構成され、作動媒体が急速に膨
脹することで吸熱する膨脹空間２７に設けられたディス
プレーサピストン２９と、フイン３１を有するシリンダ
３３状に構成され、作動媒体が急速に圧縮されることで
放熱する圧縮空間３５に設けられたパワーピストン３７
と、各ピストン２９，３７を所定の位相差により往復動
させる往復機構３９と、前記膨脹空間２７と圧縮空間３
５とを蓄冷器４１を介して連通された閉回路４３を有し
ている。
【００２７】この閉回路４３の作動空間には不活性ガス
等の作動媒体が充填されている。作動媒体は、ヘリウム
ガスが用いられているが、窒素ガスであってもよい。
等の作動媒体が充填されている。作動媒体は、ヘリウム
ガスが用いられているが、窒素ガスであってもよい。
【００２８】往復機構３９は、駆動モータ４５によって
回転動力が与えられる回転体４７に、所定角度偏位した
ディスプレーサピストン２９のピストンロッド４９と、
パワーピストン３７のピストンロッド５１が連結されて
いる。
回転動力が与えられる回転体４７に、所定角度偏位した
ディスプレーサピストン２９のピストンロッド４９と、
パワーピストン３７のピストンロッド５１が連結されて
いる。
【００２９】一方、パワーピストン３７が設けられたシ
リンダ３３のヘッド部には、シリンダ３３及び閉回路４
１の一部分を冷却する冷却フアン等の放熱熱交換器５３
が設けられ、フイン３１を流れる冷却風によって圧縮空
間３５内の作動媒体を冷却するよう機能する。
リンダ３３のヘッド部には、シリンダ３３及び閉回路４
１の一部分を冷却する冷却フアン等の放熱熱交換器５３
が設けられ、フイン３１を流れる冷却風によって圧縮空
間３５内の作動媒体を冷却するよう機能する。
【００３０】一方、ディスプレーサピストン２９が設け
られたシリンダ２５の外周は取囲まれた冷却熱交換部５
５となっている。
られたシリンダ２５の外周は取囲まれた冷却熱交換部５
５となっている。
【００３１】冷却熱交換部５５の一端は、断熱材３の内
部に配管された往路用の連絡管５７を介して前記吸熱熱
交換部１１の伝熱管１９の一端と一体に接続連通し、他
端は、スターリング冷凍機２１のケーシング５９内と接
続連通している。
部に配管された往路用の連絡管５７を介して前記吸熱熱
交換部１１の伝熱管１９の一端と一体に接続連通し、他
端は、スターリング冷凍機２１のケーシング５９内と接
続連通している。
【００３２】また、吸熱熱交換器１１の伝熱管１９の他
端は戻り用となる連絡管５８を介してスターリング冷凍
機２１のケーシング５９内と接続連通し、連絡管５７，
５８によって冷却熱交換部５５，吸熱熱交換器１１，ケ
ーシング５９内を通る循環路が構成されるようになって
おり、ケーシング２１に接続された前記連絡路５７，５
８には逆止弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。
端は戻り用となる連絡管５８を介してスターリング冷凍
機２１のケーシング５９内と接続連通し、連絡管５７，
５８によって冷却熱交換部５５，吸熱熱交換器１１，ケ
ーシング５９内を通る循環路が構成されるようになって
おり、ケーシング２１に接続された前記連絡路５７，５
８には逆止弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。
【００３３】逆止弁Ｖ１，Ｖ２は、運転時において、ケ
ーシング５９内に発生するピストン背圧の脈動により、
ケーシング５９内の圧力の高・低によって、一方の逆止
弁Ｖ１が「開」となると、他方の逆止弁Ｖ２が「閉」と
なることで、吐出動作と吹込動作が繰返されて連絡管５
７，５８内を作動媒体が図１矢印の如く循環する流れが
得られるようになっている。
ーシング５９内に発生するピストン背圧の脈動により、
ケーシング５９内の圧力の高・低によって、一方の逆止
弁Ｖ１が「開」となると、他方の逆止弁Ｖ２が「閉」と
なることで、吐出動作と吹込動作が繰返されて連絡管５
７，５８内を作動媒体が図１矢印の如く循環する流れが
得られるようになっている。
【００３４】この場合、図３と図４に示す実施例として
もよい。即ち、矢印の如く、冷却熱交換部５５から送り
出された作動媒体が吸熱熱交換器１１を通り、再び冷却
熱交換部５５に戻る循環路を連絡管５７，５８によって
形成し、戻り側となる連絡管５８にダイヤフラム室６１
を形成する。ダイヤフラム室６１内には、バイパス通路
６３を介して与えられるピストン背圧の脈動により圧力
の高・低によって、往復動するダイヤフラム６５と、ダ
イヤフラム６５の動きに対応して一方が開となると他方
が閉となる逆止弁Ｖ３，Ｖ４をそれぞれ設ける構造とす
る。
もよい。即ち、矢印の如く、冷却熱交換部５５から送り
出された作動媒体が吸熱熱交換器１１を通り、再び冷却
熱交換部５５に戻る循環路を連絡管５７，５８によって
形成し、戻り側となる連絡管５８にダイヤフラム室６１
を形成する。ダイヤフラム室６１内には、バイパス通路
６３を介して与えられるピストン背圧の脈動により圧力
の高・低によって、往復動するダイヤフラム６５と、ダ
イヤフラム６５の動きに対応して一方が開となると他方
が閉となる逆止弁Ｖ３，Ｖ４をそれぞれ設ける構造とす
る。
【００３５】これにより、ピストン背圧の脈動を、ダイ
ヤフラム６５の動きに変換し、ダイヤフラム６５の動き
に対応して逆止弁Ｖ３，Ｖ４を交互に開閉させ、吐出動
作と吹込動作が得られる手段とすることも可能である。
ヤフラム６５の動きに変換し、ダイヤフラム６５の動き
に対応して逆止弁Ｖ３，Ｖ４を交互に開閉させ、吐出動
作と吹込動作が得られる手段とすることも可能である。
【００３６】作動媒体は、循環路を構成する連絡管５
７，５８を始めとして、ヘリウムガスが充填されてい
る。この場合、ヘリウムガスに変えて窒素ガスであって
もよい。
７，５８を始めとして、ヘリウムガスが充填されてい
る。この場合、ヘリウムガスに変えて窒素ガスであって
もよい。
【００３７】このように構成されたスターリング冷蔵庫
によれば、往復機構３９を介してパワーピストン３７を
動かすことにより、まず、圧縮空間３５の作動媒体を圧
縮して放熱熱交換器５３により放熱させた後、ディスプ
レーサピストン２９の動きで作動媒体を蓄冷器４１を介
して膨脹空間２７へ送り出す。膨脹空間２７に送り込ま
れた作動媒体を急速に膨脹させることで、吸熱する逆ス
ターリングサイクルが構成され、冷却熱交換部５５を通
過する際に、作動媒体は冷却される。
によれば、往復機構３９を介してパワーピストン３７を
動かすことにより、まず、圧縮空間３５の作動媒体を圧
縮して放熱熱交換器５３により放熱させた後、ディスプ
レーサピストン２９の動きで作動媒体を蓄冷器４１を介
して膨脹空間２７へ送り出す。膨脹空間２７に送り込ま
れた作動媒体を急速に膨脹させることで、吸熱する逆ス
ターリングサイクルが構成され、冷却熱交換部５５を通
過する際に、作動媒体は冷却される。
【００３８】冷却された作動媒体は、ピストン背圧の脈
動により開・閉する逆止弁Ｖ１，Ｖ２の吐出動作，吹込
動作によって吸熱熱交換器１１側へ送られ、吸熱熱交換
器１１において、庫内の空気が熱交換され冷蔵庫本体１
内が冷却されるようになる。この運転時において、冷却
熱交換部５５によって、吸熱熱交換器１１に対し、大き
な熱移動が可能となり、能率のよい冷却が得られると共
に、いままで損失となっていたピストン背圧を利用して
冷熱の搬送が効率良く行なえるようになる。
動により開・閉する逆止弁Ｖ１，Ｖ２の吐出動作，吹込
動作によって吸熱熱交換器１１側へ送られ、吸熱熱交換
器１１において、庫内の空気が熱交換され冷蔵庫本体１
内が冷却されるようになる。この運転時において、冷却
熱交換部５５によって、吸熱熱交換器１１に対し、大き
な熱移動が可能となり、能率のよい冷却が得られると共
に、いままで損失となっていたピストン背圧を利用して
冷熱の搬送が効率良く行なえるようになる。
【００３９】図５は第２の実施例を示したものである。
図５において、６７は断熱材３の内部に配管され、作動
媒体が充填されたドリームパイプを示している。ドリー
ムパイプ６７の一端は、冷却熱交換部５５と、他端は、
吸熱熱交換器１１のフイン６９を有する伝熱管７１とそ
れぞれ接続連通し、伝熱管７１の他端は密閉端となって
いる。
図５において、６７は断熱材３の内部に配管され、作動
媒体が充填されたドリームパイプを示している。ドリー
ムパイプ６７の一端は、冷却熱交換部５５と、他端は、
吸熱熱交換器１１のフイン６９を有する伝熱管７１とそ
れぞれ接続連通し、伝熱管７１の他端は密閉端となって
いる。
【００４０】冷却熱交換部５５には、ダイヤフラム室７
３が設けられ、ダイヤフラム室７３には、バイパス通路
７５を介して与えられるピストン背圧の脈動による圧力
の高・低によって往復動するダイヤフラム７７が設けら
れている。
３が設けられ、ダイヤフラム室７３には、バイパス通路
７５を介して与えられるピストン背圧の脈動による圧力
の高・低によって往復動するダイヤフラム７７が設けら
れている。
【００４１】なお、他の構成要件は、前記実施例と同一
のため同一符号を付して説明は省略する。
のため同一符号を付して説明は省略する。
【００４２】ここで、ドリームパイプ６７の原理を要約
して説明すると、ドリームパイプ６３は密閉端となって
いる所から自然対流は起こらず、熱は熱伝導により上下
両端の温度差に基づいてドリームパイプ６３内を移動す
る。この時に、作動媒体にダイヤフラム７７によって振
動を与えると、「Ｓｔｏｋｅｓの第２問題」で知られる
静止境界層がドリームパイプ６３の内壁面近傍に形成さ
れる。この時に、例えば、高さ方向に微小長さを有する
中央部流体要素を考えると、この流体要素が振動半周期
中に隣接する上方区間に存在する間は、この流体は（相
対的に）高温の境界層と接し加熱される。次に、加熱さ
れてこの流体要素が次の半周期中に下方区間に移動する
と、（相対的に）低温の境界層と接し冷却される。した
がって、中央部流体の往復運動により、熱は上部高温境
界層から隣接される下部低温境界層へ熱輸送される。以
上を繰り返すことにより、熱は中央部流体→境界層→中
央部流体→境界層といったカスケード過程を経て輸送さ
れる。この過程により管軸方向の熱輸送が促進され、こ
うした振動制御型熱輸送デバイスをドリームパイプと呼
ばれているものである。
して説明すると、ドリームパイプ６３は密閉端となって
いる所から自然対流は起こらず、熱は熱伝導により上下
両端の温度差に基づいてドリームパイプ６３内を移動す
る。この時に、作動媒体にダイヤフラム７７によって振
動を与えると、「Ｓｔｏｋｅｓの第２問題」で知られる
静止境界層がドリームパイプ６３の内壁面近傍に形成さ
れる。この時に、例えば、高さ方向に微小長さを有する
中央部流体要素を考えると、この流体要素が振動半周期
中に隣接する上方区間に存在する間は、この流体は（相
対的に）高温の境界層と接し加熱される。次に、加熱さ
れてこの流体要素が次の半周期中に下方区間に移動する
と、（相対的に）低温の境界層と接し冷却される。した
がって、中央部流体の往復運動により、熱は上部高温境
界層から隣接される下部低温境界層へ熱輸送される。以
上を繰り返すことにより、熱は中央部流体→境界層→中
央部流体→境界層といったカスケード過程を経て輸送さ
れる。この過程により管軸方向の熱輸送が促進され、こ
うした振動制御型熱輸送デバイスをドリームパイプと呼
ばれているものである。
【００４３】したがって、この実施例によれば、冷却熱
交換部５５によって、吸熱熱交換器１１に対して、大き
な熱移動が可能となり能率の良い冷却が得られると共
に、いままで損失となっていたピストン背圧を利用して
冷熱の搬送が効率良く行なえる。また、一本で済むため
配管の面でも大変好ましいものとなる。
交換部５５によって、吸熱熱交換器１１に対して、大き
な熱移動が可能となり能率の良い冷却が得られると共
に、いままで損失となっていたピストン背圧を利用して
冷熱の搬送が効率良く行なえる。また、一本で済むため
配管の面でも大変好ましいものとなる。
【００４４】図６は第３の実施例を示したものである。
【００４５】この実施例は、スターリング冷凍機２１
を、シリンダ２５状に構成され膨脹空間２７に設けられ
たディスプレーサピストン２９と、シリンダ３３状に構
成された圧縮空間３５に設けられたパワーピストン３７
とを所定の位相差により往復動させる往復機構３９と、
前記膨脹空間２７と圧縮空間３５とを蓄冷器４１を介し
て連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記圧縮空間
３５内の作動媒体を冷却する放熱熱交換器５３とを備え
た構成として、冷蔵庫本体１の外部上方に直接に設ける
一方、ディスプレーサピストン２９が設けられたシリン
ダ２５のヘッド部に臨むヒートパイプ７９を、冷蔵庫本
体１内に延長配置し、仕切壁８１によりフアン８３を有
する通風路８５内に臨む吸熱熱交換器１１としたもので
ある。
を、シリンダ２５状に構成され膨脹空間２７に設けられ
たディスプレーサピストン２９と、シリンダ３３状に構
成された圧縮空間３５に設けられたパワーピストン３７
とを所定の位相差により往復動させる往復機構３９と、
前記膨脹空間２７と圧縮空間３５とを蓄冷器４１を介し
て連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記圧縮空間
３５内の作動媒体を冷却する放熱熱交換器５３とを備え
た構成として、冷蔵庫本体１の外部上方に直接に設ける
一方、ディスプレーサピストン２９が設けられたシリン
ダ２５のヘッド部に臨むヒートパイプ７９を、冷蔵庫本
体１内に延長配置し、仕切壁８１によりフアン８３を有
する通風路８５内に臨む吸熱熱交換器１１としたもので
ある。
【００４６】なお、他の構成要件は第１の実施例と同一
のため、同一符号を付して説明は省略する。
のため、同一符号を付して説明は省略する。
【００４７】したがって、この実施例によれば、往復機
構３９を介してパワーピストン３７を動かすことによ
り、まず、圧縮空間３５の作動媒体を圧縮して放熱熱交
換器５３により放熱させた後、ディスプレーサピストン
２９の動きで作動媒体を蓄冷器４１を介して膨脹空間２
７へ送り出す。膨脹空間２７に送り込まれた作動媒体
を、急速に膨張させることで、熱を吸熱する逆スターリ
ングサイクルが構成される。これにより、ヘッド部に設
けられたヒートパイプ７９が作動することで、フアン８
３の回転によって庫内の空気は、吸熱熱交換器１１を通
過する時に熱交換され、庫内を矢印のように循環し冷却
される。
構３９を介してパワーピストン３７を動かすことによ
り、まず、圧縮空間３５の作動媒体を圧縮して放熱熱交
換器５３により放熱させた後、ディスプレーサピストン
２９の動きで作動媒体を蓄冷器４１を介して膨脹空間２
７へ送り出す。膨脹空間２７に送り込まれた作動媒体
を、急速に膨張させることで、熱を吸熱する逆スターリ
ングサイクルが構成される。これにより、ヘッド部に設
けられたヒートパイプ７９が作動することで、フアン８
３の回転によって庫内の空気は、吸熱熱交換器１１を通
過する時に熱交換され、庫内を矢印のように循環し冷却
される。
【００４８】この実施例によれば、第１の実施例の効果
に加えて連絡管５７，５８等の配管がなくなり、小さい
スペースで済むようになる。
に加えて連絡管５７，５８等の配管がなくなり、小さい
スペースで済むようになる。
【００４９】この場合、図７に示すように、シリンダ２
５のヘッド部に設けた第１のヒートパイプ７９の外に、
ヘッド部に比較して吸熱効率が若干低下するシリンダ外
周部に臨む第２のヒートパイプ８７を設け、冷蔵庫本体
１内に第１のヒートパイプ７９と一緒に延長する一方、
第２のヒートパイプ８７を、作動効率が若干低下するよ
う粗の状態としてフアン８３を有する通風路８５の吹込
側Ｐとなるよう配置し、組合せた吸熱熱交換器１１とし
てもよい。
５のヘッド部に設けた第１のヒートパイプ７９の外に、
ヘッド部に比較して吸熱効率が若干低下するシリンダ外
周部に臨む第２のヒートパイプ８７を設け、冷蔵庫本体
１内に第１のヒートパイプ７９と一緒に延長する一方、
第２のヒートパイプ８７を、作動効率が若干低下するよ
う粗の状態としてフアン８３を有する通風路８５の吹込
側Ｐとなるよう配置し、組合せた吸熱熱交換器１１とし
てもよい。
【００５０】この実施例によれば、前記実施例の効果に
加えて吹込側Ｐのヒートパイプ８７は、高い作動温度に
より霜付きが防止できるようになると共に除湿効果が得
られるようになる。
加えて吹込側Ｐのヒートパイプ８７は、高い作動温度に
より霜付きが防止できるようになると共に除湿効果が得
られるようになる。
【００５１】なお、作動媒体に不活性ガスを採用した実
施例となっているが、不活性ガスにかえて作動オイルを
用いて、冷凍機油潤滑油との共通化が図れるようにして
もよい。
施例となっているが、不活性ガスにかえて作動オイルを
用いて、冷凍機油潤滑油との共通化が図れるようにして
もよい。
【００５２】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、冷却熱交換部により吸熱熱交換器に対する大きな熱
移動が可能となり冷熱取り出しを効率よく行なうことが
できる。また、連絡配管等の部品がなくスターリング冷
凍機の冷却部を冷蔵庫内吸熱熱交換器に近くに置くこと
ができ省スペースとなる。さらに、作動温度を高くした
ヒートパイプを冷蔵庫内部吸熱熱交換器の吹込側に設置
する事によって除湿を行い、結氷を防止し良好な運転を
長時間持続することが可能となる。
ば、冷却熱交換部により吸熱熱交換器に対する大きな熱
移動が可能となり冷熱取り出しを効率よく行なうことが
できる。また、連絡配管等の部品がなくスターリング冷
凍機の冷却部を冷蔵庫内吸熱熱交換器に近くに置くこと
ができ省スペースとなる。さらに、作動温度を高くした
ヒートパイプを冷蔵庫内部吸熱熱交換器の吹込側に設置
する事によって除湿を行い、結氷を防止し良好な運転を
長時間持続することが可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示すスターリング冷蔵庫
の全体構成図である。
の全体構成図である。
【図２】図１におけるスターリング冷凍機部分の拡大図
である。
である。
【図３】この発明の変形例を示すスターリング冷蔵庫の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図４】図３におけるスターリング冷凍機部分の拡大図
である。
である。
【図５】ドリームパイプとしたスターリング冷蔵庫の全
体構成図である。
体構成図である。
【図６】スターリング冷凍機とヒートパイプとを直接組
合せたスターリング冷蔵庫の要部の構成図である。
合せたスターリング冷蔵庫の要部の構成図である。
【図７】変形側を示した図６と同様のスターリング冷蔵
庫の要部の構成図である。
庫の要部の構成図である。
１ 冷蔵庫本体 １１ 吸熱熱交換器 ２１ スターリング冷凍機 ２５ シリンダ ２７ 膨張空間 ２９ ディスプレーサピストン ３３ シリンダ ３５ 圧縮空間 ３７ パワーピストン ３９ 往復機構 ４１ 蓄冷器 ４３ 閉回路 ５５ 冷却熱変換部 ５７，５８ 連絡管
Claims (5)
- 【請求項１】 冷蔵庫本体の内部に設けられた吸熱熱交
換器と、シリンダ状に構成された膨脹空間に設けられ往
復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ状に構
成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワーピスト
ンとを所定の位相差により往復動させる往復機構と、前
記ディスプレーサピストンが設けられたシリンダを取囲
む冷却熱交換部と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器
を介して連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記圧
縮空間内の作動媒体を冷却する放熱熱交換器とを備えた
スターリング冷凍機と、前記冷蔵庫本体内の吸熱熱交換
器とスターリング冷凍機側の冷却熱交換部とを作動媒体
が充填された連絡管を介して連通し、前記スターリング
冷凍機のピストン背圧の脈動により、前記作動媒体を循
環させることを特徴とするスターリング冷蔵庫。 - 【請求項２】 作動媒体は、不活性ガス又は作動オイル
であることを特徴とする請求項１記載のスターリング冷
蔵庫。 - 【請求項３】 冷蔵庫本体の内部に設けられた吸熱熱交
換器と、シリンダ状に構成された膨脹空間に設けられ往
復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ状に構
成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワーピスト
ンとを所定の位相差により往復動させる往復機構と、前
記ディスプレーサピストンが設けられたシリンダを取囲
む冷却熱交換部と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器
を介して連通し作動媒体が充填された閉回路と、前記圧
縮空間内に充填された放熱熱交換器とを備えたスターリ
ング冷凍機と、冷蔵庫本体内の吸熱熱交換器とスターリ
ング冷凍機側の冷却熱交換部とをスターリング冷凍機の
ピストン背圧の脈動により作動媒体を介して熱移動させ
るドリームパイプで連絡することを特徴とするスターリ
ング冷蔵庫。 - 【請求項４】 シリンダ状に構成された膨脹空間に設け
られ往復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ
状に構成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワー
ピストンとを所定の位相差により往復動させる往復機構
と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器を介して連通し
作動媒体が充填された閉回路と、前記圧縮空気内の作動
媒体を冷却する放熱熱交換器とを備えたスターリング冷
凍機を冷蔵庫本体の外部に設ける一方、ディスプレーサ
ピストンが設けられたシリンダのヘッド部に臨むヒート
パイプを、冷蔵庫本体内に延長配置して吸熱熱交換器と
したことを特徴とするスターリング冷凍機。 - 【請求項５】 シリンダ状に構成された膨脹空間に設け
られ往復動可能なディスプレーサピストンと、シリンダ
状に構成された圧縮空間に設けられ往復動可能なパワー
ピストンとを所定の位相差により往復動させる往復機構
と、前記膨脹空間と圧縮空間とを蓄冷器を介して連通し
作動媒体が充填された閉回路と、前記圧縮空間内の作動
媒体を冷却する放熱熱交換器とを備えたスターリング冷
凍機を、冷蔵庫本体の外部に設ける一方、ディスプレー
サピストンが設けられたシリンダのヘッド部及び外周部
に臨むヒートパイプを、冷蔵庫本体内に延長し、シリン
ダの外周部に臨むヒートパイプを吹込側となるよう配置
して、吸熱熱交換器としたことを特徴とするスターリン
グ冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32555093A JPH07180921A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | スターリング冷蔵庫 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32555093A JPH07180921A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | スターリング冷蔵庫 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180921A true JPH07180921A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18178149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32555093A Pending JPH07180921A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | スターリング冷蔵庫 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07180921A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001025702A1 (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-12 | The Coca-Cola Company | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| US6272867B1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-08-14 | The Coca-Cola Company | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| WO2001084065A1 (fr) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Chambre froide isolante |
| WO2002016836A1 (fr) * | 2000-08-25 | 2002-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Refroidisseur a cycle de stirling, chambre de refroidissement et refrigerateur |
| WO2002016835A1 (fr) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Systeme de refrigeration sterling et dispositif de refroidissement |
| US6532749B2 (en) | 1999-09-22 | 2003-03-18 | The Coca-Cola Company | Stirling-based heating and cooling device |
| CN100371662C (zh) * | 2003-06-23 | 2008-02-27 | 夏普株式会社 | 冰箱 |
| CN110267507A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-20 | 广东机电职业技术学院 | 一种利用捕获废热实现驱动的散热方法及散热装置 |
| CN110273778A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-09-24 | 浙江大学 | 用于斯特林发动机的加热器及斯特林循环系统 |
| JP2022102397A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 株式会社レーベン | 冷凍庫 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32555093A patent/JPH07180921A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509656A (ja) * | 1999-09-22 | 2003-03-11 | ザ・コカ−コーラ・カンパニー | スターリングクーラーシステム使用する装置及び使用方法 |
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| US6347523B1 (en) | 1999-09-22 | 2002-02-19 | The Coca-Cola Company | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| WO2001020967A3 (en) * | 1999-09-22 | 2002-01-17 | Coca Cola Co | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| WO2001025702A1 (en) * | 1999-10-05 | 2001-04-12 | The Coca-Cola Company | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| US6266963B1 (en) | 1999-10-05 | 2001-07-31 | The Coca-Cola Company | Apparatus using stirling cooler system and methods of use |
| US6698210B2 (en) | 2000-04-27 | 2004-03-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Cold insulating chamber |
| WO2001084065A1 (fr) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Chambre froide isolante |
| US6779349B2 (en) | 2000-08-22 | 2004-08-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Sterling refrigerating system and cooling device |
| WO2002016835A1 (fr) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Systeme de refrigeration sterling et dispositif de refroidissement |
| WO2002016836A1 (fr) * | 2000-08-25 | 2002-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Refroidisseur a cycle de stirling, chambre de refroidissement et refrigerateur |
| CN100371662C (zh) * | 2003-06-23 | 2008-02-27 | 夏普株式会社 | 冰箱 |
| CN110273778A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-09-24 | 浙江大学 | 用于斯特林发动机的加热器及斯特林循环系统 |
| CN110273778B (zh) * | 2018-03-13 | 2024-04-09 | 浙江大学 | 用于斯特林发动机的加热器及斯特林循环系统 |
| CN110267507A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-09-20 | 广东机电职业技术学院 | 一种利用捕获废热实现驱动的散热方法及散热装置 |
| CN110267507B (zh) * | 2019-07-31 | 2024-04-26 | 广东机电职业技术学院 | 一种利用捕获废热实现驱动的散热装置 |
| JP2022102397A (ja) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 株式会社レーベン | 冷凍庫 |
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