WO2005024331A1 - ループ型サーモサイフォン、スターリング冷却庫ならびに冷却装置 - Google Patents

Abstract

　ループ型サーモサイフォン（１００Ａ）は、蒸発器（１１０）と、凝縮器（１３０Ａ）と、送り管（１２０）と、戻り管（１４０）とによって構成された閉回路を備えており、蒸発器（１３０Ａ）は、送り管側母管（１３１）と、戻り管側母管（１３２）と、複数の並行管とを含む組立体からなる。複数の並行管の各々は、蒸発した作動流体を凝縮せしめる部位であり、複数段にわたって上下方向に平行に積層された直進部と、これら直進部を接続する湾曲部とを含む蛇行管からなる。蛇行管の直進部のうち最下段に位置する直進部が、戻り管側母管（１３１）側に向かうにつれて、このループ型サーモサイフォン（１００Ａ）が搭載される筐体（３００）の底面（３０１）との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、組立体からなる凝縮器（１３０Ａ）の全体が、筐体（３００）の底面（３０１）に対して傾斜して配置されている。これにより、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作不良が低減される。

Description

明 細 書

ループ型サーモサイフォン、スターリング冷却庫ならびに冷却装置 技術分野

[0001] 本発明は、ループ型サーモサイフォンおよびそのループ型サーモサイフォンを搭載 したスターリング冷却庫ならびにスターリング冷凍機を備えた冷却装置に関するもの である。

^景技術

[0002] 熱源にて発生する熱を放熱する放熱システムとして、ヒートシンクやヒートパイプ、サ ーモサイフォン等を用いた放熱システムが知られている。ヒートシンクを用いた放熱シ ステムにあっては、熱源に取り付けたヒートシンクに顕著な温度分布が生じるため、熱 源から離れれば離れるほど放熱に寄与しなくなり、放熱性能の向上には自ずと限界 がある。これに対し、ヒートパイプやサーモサイフォンを用いた放熱システムでは、熱 源にて生じた熱を作動流体を用いて伝達するため、熱搬送能力がヒートシンクに比 ベて非常に高ぐ放熱性能を高く維持することが可能になる。

[0003] ヒートパイプは、閉回路内に配設されたウィック毛管力を用いて作動流体を循環さ せる毛管力駆動型熱輸送デバイスである。これに対しサーモサイフォンは、作動流体 が蒸発および凝縮することによって生じる作動流体の密度差を利用した重力駆動型 熱輸送デバイスである。なお、ループ型サーモサイフォンとは、ループ状に構成され た閉回路内を作動流体が循環するように構成されたサーモサイフォンである。

[0004] まず、第 1従来例として、一般的なループ型サーモサイフォンについて説明する。

図 17Aおよび図 17Bは、第 1従来例におけるループ型サーモサイフォンの構造を示 す模式図であり、このうち、図 17Aはループ型サーモサイフォンを正面から見た図で あり、図 17Bは側方から見た図である。

[0005] 図 17Aおよび図 17Bに示すように、ループ型サーモサイフォン 1001は、熱源から 熱を奪う蒸発器 110と、熱を外部へ放出する凝縮器 1301とを備えている。蒸発器 11 0と凝縮器 1301は、送り管 120および戻り管 140によって接続されており、これら蒸発 器 110、送り管 120、凝縮器 1301および戻り管 140によって閉回路が構成されてい る。なお、凝縮器 1301は、蒸発器 110よりも高い位置に設けられている。

[0006] 蒸発器 110内において熱源から熱を奪って蒸発した作動流体は、蒸発器 110と凝 縮器 1301との蒸気圧力差によって重力に抗して上昇し、送り管 120を通って凝縮器 1301に導入される。凝縮器 1301内で冷却され凝縮した作動流体は、重力によって 落下し、戻り管 140を通って蒸発器 110に導入される。以上のような相変化を伴う作 動流体の対流作用により、熱源にて生じた熱を外部へと放熱することが可能になる。

[0007] このような構成のループ型サーモサイフォンを備えたスターリング冷却庫を開示した 文献として、たとえば特開 2003—50073号公報（特許文献 1)ゃ特開 2001—33139 号公報 (特許文献 2)、特開 2003 - 302117号公報 (特許文献 3)等がある。

[0008] 次に、第 2従来例として、上記特許文献 3に記載された従来のスターリング冷凍機を 備えた冷却装置についてより詳細に説明する。図 20は、第 2従来例における冷却装 置の概略構成を示す側面図である。この冷却装置 50は、スターリング冷凍機 1にて 発生する冷熱を取り出す低温側冷熱搬送サイクル 5および温熱を外部に放出する高 温側熱搬送サイクル 4を備えたものである。スターリング冷凍機 1は、内部に封入され た作動媒体 (例えばヘリウム）の膨張過程で吸熱して冷熱を発生する低温部 3と、作 動媒体の膨張過程で温熱を発生する高温部 2とを有する。

[0009] 低温側冷熱搬送サイクル 5は、概略的には、低温部 3の周囲に接触して取り付けら れた低温側凝縮器 12と、凝縮液側冷媒配管 13および蒸気側冷媒配管 14により低 温側凝縮器 12と繋がれた低温側蒸発器 15とから構成された循環回路である。この 回路内には二酸化炭素や炭化水素等が冷媒として封入され循環回路内でサーモサ ィフォンを形成する。低温側蒸発器 15には、熱交換面積を拡大するための複数の平 板フィン 16が取り付けられている。また、冷媒の蒸発と凝縮による自然循環が利用で きるように、低温側蒸発器 15を低温側凝縮器 12より低い位置に設置している。そして 、低温側蒸発器 15の下方にはドレン皿 17が設けられており、低温側蒸発器 15の表 面で結露して落下するドレン水を受けて貯留するようにしてレ、る。

[0010] 一方、高温側熱搬送サイクル 4は、水や炭化水素等の自然冷媒を用いたサーモサ ィフォンから成り、概略的には、スターリング冷凍機 1の高温部 2に取り付けられた高 温側蒸発器 6と、高温側蒸発器 6より高い位置に配置され自然冷媒を凝縮する高温 側凝縮器 8と、高温側蒸発器 6と高温側凝縮器 8とを連結して冷媒を循環させる蒸気 側冷媒配管 7と凝縮液側冷媒配管 11とから構成された循環回路である。この回路内 には水 (水溶液を含む)や炭化水素等の自然冷媒が冷媒として封入されてレ、る。この ように、水 (水溶液を含む)や炭化水素を冷媒として使うことによって、環境や人体へ の悪影響をなくすことができる。なお、冷媒の蒸発と凝縮による自然循環を円滑にす るため、凝縮液側冷媒配管 11を高温側蒸発器 6の最上端に連結している。高温側 凝縮器 8には、熱交換面積を拡大するために複数の平板フィン 18が取り付けられて いる。そして、高温側凝縮器 8の後方には一対の放熱ファン 19が設けられており、放 熱ファン 19により熱を外部に排出している。

[0011] 図 21は、第 2従来例における冷却装置における高温側熱搬送サイクルの具体的な 構造を示す斜視図である。この図を参照して高温側熱搬送サイクル 4の構成を更に 詳細に説明する。高温側蒸発器 6は全体として環体をなすが、スターリング冷凍機 1 の高温部 2への取り付けの利便性を考慮して、 2つの半環体 6A, 6Bを直径方向で 合体する構造が採用されている。各半環体 _6A， 6Bの円弧の両端に相当する面は、 閉塞されている。半環体 6A, 6Bは、高温部 2の周囲に対して鉛直方向の上下で合 体され、双方の下端部で U字状の連通管 6Cにより連通接続される。半環体 6A, 6B 内部の冷媒凝縮液は、連通管 6Cを介して互いに行き来し、混合される。

[0012] 蒸気側冷媒配管 7は、高温側蒸発器 6の各半環体 6A， 6Bに接続される 2本の縦管 7A, 7Bと、双方の縦管 7A, 7Bに接続される横管 7C (「ヘッダー管」ともいう。）とから 構成されている。縦管 7A, 7Bは、各半環体 6A, 6Bの外周面上端部と、横管 7Cの 最下部とを鉛直方向に連結している。横管 7Cは、長手方向の両端面が閉塞され、ス ターリング冷凍機 1の軸に直交する方向、かつ、水平方向に配置される。

[0013] 凝縮液側冷媒配管 11も、蒸気側冷媒配管 7と同様の構成であるが、サーモサイフ オンを構成するべぐ蒸気側冷媒配管 7の横管 7Cは、凝縮液側冷媒配管 11の横管 11Cよりも高い位置に配置され、さらにそのサーモサイフォンを効率良く働かせるた め、縦管、横管ともに、凝縮液側冷媒配管 11よりも蒸気側冷媒配管 7の方が相対的 に大口径の管が使用されてレ、る。

[0014] 高温側凝縮器 8は、横管 7C, 11Cの長手方向、すなわち水平方向に平行配置さ れた 6本の蛇管 8A— 8Fで構成されている。各蛇管 8A— 8Fの一端は横管 7Cに接 続されるとともに、他端は横管 11Cに接続されていて、蛇管全体で双方の横管 7C， 1 1C間をその長手方向で均等に連結している。また、複数の平板フィン 18は、蛇管 8 A— 8Fの直線部分に平行に配設されており、その直線部分と熱的に結合されている

[0015] 次に、高温側熱搬送サイクル 4の動作について説明する。高温部 2に発生した熱は 、高温部 2の周囲から高温側蒸発器 6に伝達され、その半環体 6A， 6B内に溜まって いる冷媒を蒸発させる。蒸発した冷媒蒸気は、それぞれ蒸気側冷媒配管 7の縦管 7 A、 7B内を上昇して、横管 7C内で合流した後、 6つの蛇管 8A— 8Fへ分岐して流れ る。これにより、冷媒蒸気は、高温側蒸発器 6より高い位置に設置された高温側凝縮 器 8内を流通し、平板フィン 18を介して環境雰囲気と熱交換して凝縮され、冷媒凝縮 液となる。

[0016] その冷媒凝縮液 (又は、気体を混合した冷媒凝縮液）は、凝縮液側冷媒配管 11の 横管 11C内で合流し、さらに縦管 11A， 11Bへ分岐して流下し、高温側蒸発器 6に 戻され、再び高温部 2の熱により蒸発される。このように、冷媒の蒸発'凝縮における 潜熱を利用することによって、顕熱による熱交換よりはるかに大きい熱伝達量が得ら れるため、熱交換効率が大幅に高められる。さらに、上記のように、本発明では、高 温側凝縮器 8と高温側蒸発器 6との上下配置による高度差と、気体と液体の比重差と による圧力差によって、冷媒を循環させる駆動力が得られる。従って、ポンプなどの 外部動力なしで冷媒を循環させることができるため、省エネが可能となる。

特許文献 1：特開 2003 - 50073号公報

特許文献 2 :特開 2001 - 33139号公報

特許文献 3：特開 2003 - 302117号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0017] 上述の第 1従来例におけるループ型サーモサイフォン 1001においては、凝縮器 13 01は各種の配管と放熱フィンとを組合わせた組立体としてユニット化されて製作され る場合が多い。具体的には、送り管 120によって導入された作動流体を分流する送り 管側母管（送り管側ヘッダーパイプ） 131と、分流された作動流体を再び合流させる 戻り管側母管（戻り管側ヘッダーパイプ） 132と、これら送り管側母管 131と戻り管側 母管 132とを接続し、互いに並行するように配置された複数の並行管 133 (図 18参 照）と、これら複数の並行管 133に接触するように組付けられた放熱フィン（図示せず )とからなる組立体として製作される。

[0018] 通常、図 18に示すように、複数の並行管 133の各々は、一方向に向かって直線状 に延びる直進部 134a 134dを上下方向に複数段（図 18に示す並行管におレ、ては 4段）にわたつて平行に積層し、積層されたこれら直進部 134a 134d同士を湾曲部 135a 135cによって接続した形状として製作される。すなわち、複数の並行管 133 の各々は、図 18に示す如くの蛇行管として構成される。このように、複数の直進部 13 4a 134dが互いに平行に積層される理由は、主に組立て作業の容易性の観点か らであり、また省スペースで最大限の伝熱面積を確保することができるようにもなる。

[0019] 以上の構成の組立体からなる凝縮器 1301は、図 17に示すように、ループ型サーモ サイフォン 1001を搭載した機器 (たとえばスターリング冷却庫）の筐体 300の底面 30 1上に設置される。このとき、組立体からなる凝縮器 1301は、筐体 300の底面 301と 平行となるように設置される。

[0020] 図 18に示すように、ループ型サーモサイフォン 1001を搭載した機器の筐体 300の 底面 301が、設置面である床面 401に対して平行に設置された場合には、凝縮器 1 301の並行管 133の直進部 134a— 134dも設置面である床面 401に対して平行に 配置されることになる。この場合には、凝縮器 1301の並行管 133中で凝縮し液化し た作動流体は、並行管 133中をスムーズに流動し、戻り管側母管 132および戻り管 1 40を介して蒸発器 110へと送り出される。なお、図 18においては、作動流体の流動 方向を矢印 500で表わしている。

[0021] このように、床面に対して筐体の底面が平行となるように機器が設置されている場 合には特に問題は生じなレ、。ところ力 S、水平な床面に対して筐体の底面が傾斜して 設置された場合や、床面自体が傾斜しており、この傾斜した床面と平行に筐体が設 置された場合等においては、ループ型サーモサイフォンも水平面に対して傾斜して 設置されることになり、作動流体の流動に大きな影響を与える場合がある。 [0022] たとえば、図 19に示すように、水平な床面 401に対して機器の筐体 300が角度 α

0 だけ傾斜して設置された場合を考える。この場合、凝縮器 1301の並行管 133の直進 部 134a— 134dも機器の筐体 300の底面 301に対して平行に配置されているため、 水平面から角度ひ だけ傾斜して配置されることになる。なお、図示する状態は、最下

0

段における直進部 134dの湾曲部 135c寄りの端部が、戻り管側母管 132寄りの端部 よりも低レ、位置となるように、機器の筐体 300が傾斜して設置された場合を示してレ、る

[0023] このような状態で凝縮器 1301が設置された場合には、凝縮器 1301の最下段の直 進部 134d中にて凝縮し液化した作動流体が重力によって逆流し、最下段に位置す る直進部 134dの湾曲部 135c側に滞留することになる。この凝縮した作動流体 502 は、戻り管側母管 132へ流入することがないため、機器の動作に伴って徐々に増加 し、遂には並行管 133を閉塞する状態にまで凝縮した作動流体 502の液面 503が上 昇することになる。

[0024] このような状態に至った場合には、並行管 133の送り管側母管 131側の圧力が相 当程度上昇しない限り作動流体の流動が阻害されることになる。このため、作動流体 の循環動作が予期せぬものとなり、熱源にて生じた熱を十分に放熱することができな くなる。この結果、ループ型サーモサイフォンの動作不良を引き起こし、最悪の場合 にはループ型サーモサイフォンを搭載した機器本体の故障につながるおそれもある

[0025] このように、第 1従来例におけるループ型サーモサイフォンにおいては、設置状態 によって動作不良を引き起こす場合があり、この点が重大な問題となっていた。

[0026] また、上述の第 2従来例におけるスターリング冷凍機 1を含む冷却装置 50は、それ 自体独立して組み立てられた後、図示しない冷蔵庫に搭載され、製品として出荷さ れる。このとき、冷蔵庫を水平な場所に設置した時、横管 7C， 11Cが水平となるよう に、冷却装置 50は組み込まれる。

[0027] し力 ながら、上述の第 2従来例における冷却装置にあっては、このように組み込ま れたとしても、ユーザーの下では、冷蔵庫の設置場所の水平性は確保しがたいし、 現実に傾いた場所に冷蔵庫が置かれることはあり得ることである。この場合、図 22に 示すように、システム全体が水平面より傾いた状態となり、凝縮液側冷媒配管 11の横 管 11C内部には、重力方向において低くなる方の縦管（図 22では 11B)の上端より 下方にある部分に冷媒凝縮液 20が溜まり、冷媒循環量が減少して放熱効率が低下 する。

[0028] そこで、本発明は、設置状態の如何を問わず動作不良を防止することが可能なノレ ープ型サーモサイフォンおよびこのループ型サーモサイフォンを備えたスターリング 冷却庫を提供するものである。

[0029] また、本発明は、冷却装置が傾いても、スターリング冷凍機の高温側熱搬送サイク ル内で冷媒を安定して循環させることができる冷却装置を提供することを目的とする

課題を解決するための手段

[0030] 本発明の第 1の局面に基づくループ型サーモサイフォンは、熱源を有する機器の 筐体に搭載される（ここで、「搭載される」とは、ループ型サーモサイフォンの全体が筐 体の内部に収容されている場合と、ループ型サーモサイフォンの一部が筐体の外部 に露出して搭載された場合とを含むものとする。）ものであり、閉回路内に封入された 作動流体を用いて熱源から熱を外部へ放熱するものである。上記閉回路は、蒸発器 と、凝縮器と、送り管と、戻り管とによって構成される。蒸発器は、熱源から熱を奪い、 作動流体を蒸発させる部位であり、凝縮器は、蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮 させる部位である。送り管は、蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮器へ導入する部 位であり、戻り管は、凝縮器にて凝縮した作動流体を蒸発器へ導入する部位である。 凝縮器は、一方向に向かって延びる直進部が上下方向に複数段にわたって積層さ れかつ複数段にわたって積層された直進部同士が湾曲部によって接続されてなる蛇 行管を有している。この蛇行管の直進部のうち最下段に位置する直進部が、戻り管 側に向かうにつれて、上記筐体の底面との距離が減ずる方向に傾斜して配置されて いる。

[0031] このように構成することより、凝縮して液化した作動流体が蛇行管中に滞留するお それが低くなるため、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作不良を 低減すること力できるようになる。 [0032] 本発明の第 2の局面に基づくループ型サーモサイフォンは、熱源を有する機器の 筐体に搭載されるものであり、閉回路内に封入された作動流体を用いて熱源から熱 を外部へ放熱するものである。上記閉回路は、蒸発器と、凝縮器と、送り管と、戻り管 とによって構成される。蒸発器は、熱源から熱を奪い、作動流体を蒸発させる部位で あり、凝縮器は、蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮させる部位である。送り管は、 蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮器へ導入する部位であり、戻り管は、凝縮器に て凝縮した作動流体を蒸発器へ導入する部位である。凝縮器は、送り管側母管と、 戻り管側母管と、複数の並行管とを含む組立体からなる。送り管側母管は、上記送り 管に接続されており、導入された作動流体を分流する部位である。戻り管側母管は、 上記戻り管に接続されており、分流された作動流体を合流せしめる部位である。複数 の並行管は、送り管側母管と戻り管側母管とを接続し、互いに並行するように配置さ れている。上記並行管の各々は、第 1の方向に向かって延びる直進部が上下方向に 複数段にわたって平行に積層されかつ複数段にわたって積層された直進部同士が 湾曲部によって接続されてなる蛇行管によって構成されている。上記蛇行管の直進 部のうち最下段に位置する直進部が、戻り管側母管側に向かうにつれて、筐体の底 面との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、組立体からなる凝縮器の全体 力 筐体の底面に対して傾斜して配置されている。

[0033] このように構成とすることにより、蛇行管の直進部が上下方向に平行に積層されるよ うに凝縮器をユニット化して製作した場合にも、凝縮して液化した作動流体が蛇行管 中に滞留するおそれが低くなるため、設置状態に起因するループ型サーモサイフォ ンの動作不良を低減することができるようになる。

[0034] 上記本発明の第 2の局面に基づくループ型サーモサイフォンにあっては、傾斜して 配置された組立体からなる凝縮器の筐体の底面に対する傾斜角が 0° より大きく 6° 以下であることが好ましい。

[0035] このような条件を満たすように、凝縮器を予め傾斜させて配置することにより、設置 状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作不良を大幅に抑制することが可能 になる。

[0036] 上記本発明の第 2の局面に基づくループ型サーモサイフォンにあっては、上記戻り 管側母管が第 1の方向と交差する第 2の方向に向かって延びており、上記戻り管が 第 2の方向に向かって延びる戻り管側母管の一方端近傍に接続されており、かつ上 記戻り管側母管が上記一方端とは反対側に位置する他方端側から上記一方端側に 向かうにつれて、筐体の底面との距離が減ずる方向に傾斜して配置されていることが 好ましい。

[0037] このように構成することにより、凝縮して液化した作動流体が戻り管側母管中に滞留 するおそれが低くなるため、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作 不良を低減することができるようになる。

[0038] 本発明の第 3の局面に基づくループ型サーモサイフォンは、熱源を有する機器の 筐体に搭載されるものであり、閉回路内に封入された作動流体を用いて熱源から熱 を外部へ放熱するものである。上記閉回路は、蒸発器と、凝縮器と、送り管と、戻り管 とによって構成される。蒸発器は、熱源から熱を奪い、作動流体を蒸発させる部位で あり、凝縮器は、蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮させる部位である。送り管は、 蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮器へ導入する部位であり、戻り管は、凝縮器に て凝縮した作動流体を蒸発器へ導入する部位である。凝縮器は、送り管側母管と、 戻り管側母管と、複数の並行管とを含む組立体からなる。送り管側母管は、上記送り 管に接続されており、導入された作動流体を分流する部位である。戻り管側母管は、 上記戻り管に接続されており、分流された作動流体を合流せしめる部位である。複数 の並行管は、送り管側母管と戻り管側母管とを接続し、互いに並行するように配置さ れている。戻り管側母管は、一方向に向かって延びており、上記戻り管は、上記一方 向に向かって延びる戻り管側母管の一方端近傍に接続されている。戻り管側母管は 、上記一方端とは反対側に位置する他方端側から上記一方端側に向かうにつれて、 上記筐体の底面との距離が減ずる方向に傾斜して配置されている。

[0039] このように構成することにより、凝縮して液化した作動流体が戻り管側母管中に滞留 するおそれが低くなるため、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作 不良を低減することができるようになる。

[0040] 本発明の第 4の局面に基づくループ型サーモサイフォンは、熱源を有する機器の 筐体に搭載されるものであり、閉回路内に封入された作動流体を用いて熱源から熱 を外部へ放熱するものである。上記閉回路は、蒸発器と、凝縮器と、送り管と、戻り管 とによって構成される。蒸発器は、熱源から熱を奪い、作動流体を蒸発させる部位で あり、凝縮器は、蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮させる部位である。送り管は、 蒸発器にて蒸発した作動流体を凝縮器へ導入する部位であり、戻り管は、凝縮器に て凝縮した作動流体を蒸発器へ導入する部位である。凝縮器は、送り管側母管と、 戻り管側母管と、複数の直行管とを含む組立体からなる。送り管側母管は、上記送り 管に接続されており、導入された作動流体を分流する部位である。戻り管側母管は、 上記戻り管に接続されており、分流された作動流体を合流せしめる部位である。複数 の直行管は、送り管側母管と戻り管側母管とを接続し、互いに並行するように配置さ れている。上記直行管の各々は、上記戻り管側母管側に向かうについて上記筐体の 底面との距離が減ずる方向に傾斜して配置されてレ、る。

[0041] このように構成することにより、蛇行管ではなく直行管にて送り管側母管と戻り管側 母管とが接続された凝縮器を採用した場合にも、作動流体が管中に対流することが なくなるため、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作不良を低減す ること力 Sでさるようになる。

[0042] 本発明に基づくスターリング冷却庫は、スターリング冷凍機を搭載したスターリング 冷却庫である。スターリング冷凍機は、上述の本発明の第 1ないし第 4の局面に基づ くループ型サーモサイフォンのうちのいずれかを備えており、このループ型サーモサ ィフォンの蒸発器が、スターリング冷凍機の高温部と熱交換するように構成されてい る。

[0043] このようにな構成のスターリング冷却庫とすることにより、筐体の設置状態によって性 能が左右されることのない高性能のスターリング冷却庫を提供することが可能になる

[0044] 本発明の第 1の局面に基づく冷却装置は、スターリング冷凍機の低温部にて発生 する冷熱を取り出す低温側冷熱搬送サイクルと、スターリング冷凍機の高温部にて発 生する温熱を外部に放出する高温側熱搬送サイクルとを備えたものであって、上記 高温側熱搬送サイクルは、スターリング冷凍機の高温部に取り付けられた高温側蒸 発器と、該高温側蒸発器よりも高い位置に配置された高温側凝縮器とを備え、上記 高温側蒸発器と上記高温側凝縮器との間を蒸気側冷媒配管および凝縮液側冷媒 配管で接続して冷媒循環回路を形成したものであり、上記凝縮液側冷媒配管は、上 記高温側凝縮器が接続される両端閉塞の横管と、上記高温側蒸発器と上記横管と を鉛直方向に連結する一対の縦管とを備え、上記一対の縦管の一方および他方の 上端をそれぞれ上記横管の一端部および他端部に接続したことを特徴とする。この 構成によると、冷却装置が傾いても、高温側熱搬送サイクルの横管内に冷媒凝縮液 が溜まることがない。

[0045] 上記本発明の第 1の局面に基づく冷却装置にあっては、上記縦管の上端には横管 が、下端には高温側蒸発器がそれぞれ接続されるが、その接続口の水平方向の位 置は横管と高温側蒸発器とで必ずしも一致しない。そのため、上記縦管は下り勾配 を有する傾斜部を備えることになる。なお、冷蔵庫の設置場所の傾きについては、一 般的に、安全基準が 5° 以内とされているため、冷却装置水平時を基準とした上記 縦管傾斜部の下り勾配を 5° 以上に設定することで、冷却装置が傾いても下り勾配を 維持して、冷媒凝縮液の詰まりを防止することができる。

[0046] 本発明の第 2の局面に基づく冷却装置は、スターリング冷凍機の低温部にて発生 する冷熱を取り出す低温側冷熱搬送サイクルと、スターリング冷凍機の高温部にて発 生する温熱を外部に放出する高温側熱搬送サイクルとを備えたものであって、上記 高温側熱搬送サイクルは、スターリング冷凍機の高温部に取り付けられた高温側蒸 発器と、該高温側蒸発器よりも高い位置に配置された高温側凝縮器とを備え、上記 高温側蒸発器と上記高温側凝縮器との間を蒸気側冷媒配管および凝縮液側冷媒 配管で接続して冷媒循環回路を形成したものであり、上記凝縮液側冷媒配管は、上 記高温側凝縮器が接続される両端閉塞の横管と、上記高温側蒸発器と上記横管と を鉛直方向に連結する一対の縦管とを備え、上記蒸気側冷媒配管は、上記高温側 凝縮器が接続される両端閉塞の横管と、上記高温側蒸発器と上記横管とを鉛直方 向に連結する一対の縦管とを備え、上記蒸気側冷媒配管の横管を上記凝縮液側冷 媒配管の横管よりも高い位置に配置し、上記蒸気側冷媒配管の横管に、脱気用のチ ヤージパイプを取り付けたことを特徴とする。このように高い位置にチャージパイプを 取り付けることにより、真空引きの際の水の吸い込み防止と真空引きの効率向上が図 られる。

発明の効果

[0047] 上記本発明の第 1ないし第 4の局面に基づくループ型サーモサイフォンとすること により、設置状態の如何を問わずループ型サーモサイフォンの動作不良を防止する ことが可能になる。また、上記本発明に基づくスターリング冷却庫とすることにより、筐 体の設置状態によって性能が左右されることない高性能のスターリング冷却庫とする こと力 Sできる。

[0048] また、上記本発明の第 1および第 2の局面に基づく冷却装置によると、スターリング 冷凍機の駆動により高温部に発生する熱を搬送して、外部へ放熱させるためのサー モサイフォンを利用した高温側熱搬送サイクル中で、冷媒凝縮液を高温側蒸発器に 自然流下させる経路となる凝縮液側冷媒配管を、高温側凝縮器の出口に設けられる 両端閉塞の横管と、該横管および前記高温側蒸発器とを鉛直方向に連結する一対 の縦管とで構成し、各縦管の上端を横管の一端部および他端部にそれぞれ接続し ている。したがって、冷却装置が傾いても、高温側熱搬送サイクルの横管内に冷媒凝 縮液が溜まることがなぐ該サイクル内で冷媒を安定して循環させることができる。 図面の簡単な説明

[0049] [図 1]本発明の実施の形態 1におけるループ型サーモサイフォンの設置構造を示す 概略斜視図である。

[図 2]図 1に示すループ型サーモサイフォンの凝縮器の構成を示す模式図である。

[図 3A]本発明の実施の形態 1におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置 状態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを正面から見た図である。

[図 3B]本発明の実施の形態 1におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置状 態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを側方から見た図である。

[図 4]本発明の実施の形態 1において、凝縮器が水平面に対して傾斜して配置され た場合の作動流体の流れを示す図である。

[図 5]本発明の実施の形態 1において、凝縮器が水平面に対して傾斜して配置され た場合の作動流体の流れを示す図である。

[図 6A]本発明の実施の形態 2におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置 状態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを正面から見た図である。

[図 6B]本発明の実施の形態 2におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置状 態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを側方から見た図である。

[図 7A]本発明の実施の形態 3におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置 状態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを正面から見た図である。

[図 7B]本発明の実施の形態 3におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の設置状 態を示す模式図であり、ループ型サーモサイフォンを側方から見た図である。

[図 8]本発明の実施の形態 4におけるループ型サーモサイフォンの凝縮器の構成を 示す模式図である。

[図 9]本発明の実施の形態 4におけるループ型サーモサイフォンの設置状態を示す 模式図であり、ループ型サーモサイフォンを側方から見た場合の図である。

[図 10]本発明の実施の形態 5におけるループ型サーモサイフォンの構成を示す模式 図である。

[図 11]本発明の実施の形態 6におけるループ型サーモサイフォンの構成を示す模式 図である。

[図 12]本発明の実施の形態 7におけるループ型サーモサイフォンの構成を示す模式 図である。

[図 13]本発明の実施の形態 8におけるループ型サーモサイフォンの構成を示す模式 図である。

[図 14]本発明の実施の形態 9におけるスターリング冷却庫の構造を示す模式断面図 である。

[図 15]本発明の実施の形態 10における高温側熱搬送サイクルの具体的な構造を示 す斜視図である。

[図 16A]本発明の実施の形態 10における高温側熱搬送サイクルの正面図である。

[図 16B]本発明の実施の形態 10における高温側熱搬送サイクルの側面図である。

[図 17A]第 1従来例における例ループ型サーモサイフォンの構造を示す模式図であり 、ループ型サーモサイフォンを正面から見た図である。

[図 17B]第 1従来例におけるループ型サーモサイフォンの構造を示す模式図であり、 ループ型サーモサイフォンを側方から見た図である。

[図 18]図 17Aおよび図 17Bに示す第 1従来例におけるループ型サーモサイフォンの 凝縮器の構成を示す模式図であり、凝縮器が水平に設置された場合の作動流体の 流れを示す図である。

[図 19]図 18に示す凝縮器が水平面に対して傾斜して配置された場合の作動流体の 流れを示す図である。

[図 20]第 2従来例における冷却装置の概略構成を示す側面図である。

[図 21]図 20に示す第 2従来例における冷却装置の高温側熱搬送サイクルの具体的 な構造を示す斜視図である。

[図 22]図 20に示す第 2従来例における冷却装置が傾いた状態での、高温側熱搬送 サイクルの要部の正面図である。

符号の説明

1 スターリング冷凍機、 2 高温部、 3 低温部、 4 高温側熱搬送サイクル、 5 低 温側冷熱搬送サイクル、 6 高温側蒸発器、 6A， 6B 半環体、 7, 14 蒸気側冷媒 配管、 7A， 7B 縦管、 7C 横管、 8 高温側凝縮器、 8A— 8F 蛇管、 11， 13 凝縮 液側冷媒配管、 HA, 11B 縦管、 l lAa， l lBa 傾斜部、 11C 横管、 12 低温側 凝縮器、 15 低温側蒸発器、 16， 18 平板フィン、 17 ドレン皿、 19 放熱ファン、 2 0 冷媒凝縮液、 21 チャージパイプ、 50 冷却装置、 100, 100A 1001 ループ 型サーモサイフォン、 110 蒸発器、 112 内周面、 120 送り管、 130， 130A— 13 01 凝縮器、 131 送り管側母管、 132 戻り管側母管、 133 並行管、 134a 134e 直進部、 135a— 135d 湾曲部、 136 放熱フィン、 140 戻り管、 200 スターリン グ冷凍機、 202 圧力容器、 204 高温部、 206 低温部、 250 支持台、 252 底板 、 254a— 254c 支持部、 300 筐体、 301 底面、 401 床面、 500 作動流体の流 動方向、 502 液化した作動流体、 503 液面、 1000 スターリング冷却庫、 1020 低温側熱搬送システム、 1023 冷気ダクト、 1024 ダクト、 1025 送風ファン、 102 6 冷凍空間側ファン、 1027 冷蔵空間側ファン、 1028 冷凍空間、 1029 冷蔵空 間。

発明を実施するための最良の形態 [0051] 以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

[0052] (実施の形態 1)

まず、図 1を参照して、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォンおよびこ のループ型サーモサイフォンが取り付けられたスターリング冷凍機の設置構造につ いて説明する。

[0053] 図 1に示すように、スターリング冷凍機 200は、支持台 250上に載置され、支持台 2 50の底板 252に設けられた支持部 254a, 254bによって支持されている。また、ノレ ープ型サーモサイフォン 100Aも支持台 250上に載置され、支持台 250の底板 252 に設けられた支持部 254a， 254cによって支持されている。支持台 250にて支持され たスターリング冷凍機 200およびループ型サーモサイフォン 100Aは、所定の機器（ たとえば、冷却庫等）の筐体に設置される。ここで、支持台 250の底板 252は、機器 の筐体の底面に対して平行になるように設置される。

[0054] 次に、スターリング冷凍機 200の構造および動作について説明する。

[0055] 図 1に示すように、スターリング冷凍機 200は、圧力容器 202を備えている。圧力容 器 202内には、ピストンおよびディスプレーサが嵌装されたシリンダが設けられている 。シリンダ内はヘリウム等の作動媒体によって充填されている。シリンダ内の空間は、 ピストンおよびディスプレーサによって圧縮室と膨張室に区画されている。圧縮室の 周囲には高温部 204が設けられており、膨張室の周囲には低温部 206が設けられて いる。

[0056] シリンダ内に嵌装されたピストンは、リニアァクチユエータによって駆動され、シリン ダ内を往復動する。ディスプレーサは、ピストンが往復動することによって生じる圧力 変化により、シリンダ内をピストンの往復動と一定の位相差をもって往復動する。この ピストンおよびディスプレーサの往復動により、シリンダ内に逆スターリングサイクルが 実現される。これにより、圧縮室を取り囲むように設けられた高温部 204は昇温し、膨 張室を取り囲むように設けられた低温部 206は極低温にまで冷却される。

[0057] 次に、ループ型サーモサイフォン 100Aの構造および動作について説明する。

[0058] 図 1に示すように、ループ型サーモサイフォン 100Aは、蒸発器 110と凝縮器 130A とを備える。蒸発器 110は、スターリング冷凍機 200の高温部 204と接するように配置 され、高温部 204に生じる熱を奪い、蒸発器 110内に充填された作動流体を蒸発さ せる部位である。凝縮器 130Aは、蒸発器 110よりも高所に配置され、蒸発器 110に て蒸発した作動流体を凝縮させる部位である。蒸発器 110と凝縮器 130Aとは、送り 管 120および戻り管 140によって接続されており、これらによって閉回路が構成され ている。なお、図示するループ型サーモサイフォン 100Aにあっては、熱源である高 温部 204の外形が円筒形状であるため、蒸発器 110は円弧状に分割された 2つの部 位から構成されている。

[0059] 図 1および 2を参照して、凝縮器 130Aは、送り管側母管（送り管側ヘッダーパイプ） 131と、戻り管側母管（戻り管側ヘッダーパイプ） 132と、これら送り管側母管 131と戻 り管側母管 132とを接続する複数の並行管 133と、並行管 133に接触して設けられ た放熱フィン 136とからなる組立体としてユニット化されて構成されている。

[0060] 送り管側母管 131は、送り管 120に接続され、導入された作動流体を分流する分配 器である。これに対して、戻り管側母管 132は、戻り管 140に接続され、分流された作 動流体を合流させる管寄せである。

[0061] 図 2に示すように、個々の並行管 133は、第 1の方向（図中矢印 A方向）に向かって 直線状に延びる直進部 134a— 134d (本実施の形態における凝縮器 130Aにおい ては 4段）と、これら直進部 134a— 134dを接続する湾曲部 135a— 135cとによって 構成されている。直進部 134a— 134dの各々は、平行に上下方向に積層して配置さ れており、湾曲部 135a— 135cは、これら直進部 134a— 134dの端部同士を連結し ている。すなわち、凝縮器 130Aは、蛇行管からなる並行管 133を横方向に並べて 配置した構成を有している。この複数の並行管 133の直進部 134a— 134dには、放 熱フィン 136が複数枚組付けられている。

[0062] 蒸発器 110内においてスターリング冷凍機 200の高温部 204から熱を奪って蒸発 した作動流体は、蒸発器 110と凝縮器 130Aとの蒸気圧力差によって重力に杭して 上昇し、送り管 120を通って凝縮器 130Aに導入される。凝縮器 130A内で冷却され 凝縮した作動流体は、重力によって落下し、戻り管 140を通って蒸発器 110に導入さ れる。以上のような相変化を伴う作動流体の対流作用により、スターリング冷凍機 20 0の高温部 204にて生じる熱を外部へと放熱することが可能になる。 [0063] 次に、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Aの凝縮器 130Aの 設置状態について説明する。

[0064] 図 3Aおよび図 3Bに示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Aの凝縮器 130Aは、冷却庫等の機器の筐体 300の底面 301に対して傾斜して 配置されている。具体的には、筐体 300の底面 301に対して、戻り管側母管 132が 位置する方の凝縮器 130Aの端部が戻り管側母管 132が位置しない方の端部よりも より近い位置に配置されるように、組立体からなる凝縮器 130Aの全体が角度 Θ だ

1 け傾斜して配置されている。

[0065] すなわち、組立体からなる凝縮器 130Aの蛇行管からなる並行管 133の直進部 13 4a 134dのうち最下段に位置する直進部 134dが、戻り管側母管 132側に向力、うに つれて筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、凝 縮器 130Aの全体が角度 Θ だけ傾斜して配置されている。ここで、筐体 300の底面

1

301に対する凝縮器 130Aの傾斜角 Θ は、好ましくは 0° より大きく 6° 以下であり、

1

さらに好ましくは 3° 程度とする。なお、このように凝縮器 130Aを筐体 300の底面 30 1に対して傾斜させて設置するためには、たとえば、支持台 250の支持部 254cの高 さを調節することによって実現可能である（図 1参照）。

[0066] このように、凝縮器 130Aを筐体 300の底面 301に対して角度 Θ だけ傾斜させて

1

配置した場合には、筐体 300の設置状態の如何に関わらず、安定してループ型サー モサイフォン 100Aが動作するようになる。以下にその理由について説明する。

[0067] まず、水平な床面に対して筐体 300の底面 301が平行に配置された場合を考える 。この場合、筐体 300の底面 301に対して凝縮器 130Aは予め角度 Θ だけ傾斜して

1

配置されているため、水平面に対しても角度 Θ だけ傾斜した状態で設置されること

1

になる。

[0068] 凝縮器 130Aの並行管 133内を流動する作動流体は、主に最下段に位置する直 進部 134dにて凝縮し液化する。このため、直進部 134d内で液化した作動流体は、 重力の作用により傾斜して配置された直進部 134d内を戻り管側母管 132側に向か つて流動し、並行管 133から流出する。この結果、並行管 133内に作動流体が滞留 することはなレ、。このため、作動流体のスムーズな流動が実現され、安定したループ 型サーモサイフォン 100Aの動作が実現される。

[0069] 次に、水平な床面に対して筐体 300の底面 301が傾斜して設置された場合を 4つ の場合にケース分けして考える。

[0070] 第 1のケースとして、図 3B中の矢印 B方向に機器の筐体 300が傾斜して設置され た場合を考える。この場合、設置後の凝縮器 130Aは、水平面に対して角度 Θ よりも

1 さらに大きい角度傾斜した状態で配置されることになる。

[0071] 上述のように、凝縮器 130Aの並行管 133内を流動する作動流体は、主に最下段 に位置する直進部 134dにて凝縮し液化するため、直進部 134d内で液化した作動 流体は、重力の作用により傾斜して配置された直進部 134d内を戻り管側母管 132 側に向かって流動し、並行管 133から流出する。このため、並行管 133内に作動流 体が滞留することはなレ、。この結果、作動流体のスムーズな流動が実現され、安定し たループ型サーモサイフォン 100Aの動作が実現されるようになる。

[0072] し力 ながら、ある所定の角度以上に傾斜して凝縮器 130Aが設置されることとなつ た場合には、環境温度の変化等により、並行管 133の最下段に位置する直進部 134 dのみならず、この最下段の直進部 134d上に位置する直進部 134cにおいても作動 流体が;凝縮し液化する現象が稀に発生する。この場合、直進部 134cの湾曲部 135 b近傍において凝縮した作動流体が滞留し、並行管 133を閉塞させてしまう場合も考 えられる。このような現象が発生する臨界角は、凝縮器 130Aの設計寸法等によって 多少異なるが、概ね 6° 程度であることが発明者によって確認されている。

[0073] しかし、通常、機器が設置される床面が 3° 以上傾いていることは考え難ぐまた、 水平な床面に対して機器の筐体が 3° 以上傾斜して設置されることも考え難いため、 凝縮器 130Aの底面 301に対する傾斜角 Θ を 3° 程度に設定しておけばこのような

1

事態に陥ることはほとんど皆無と考えてよい。したがって、大部分の場合において、 安定したループ型サーモサイフォン 100Aの動作が実現されるようになる。

[0074] 第 2のケースとして、図 3B中の矢印 C方向に機器の筐体 300が角度ひ （ただし、 ひ

1

< Θ )だけ傾斜して設置された場合を考える。このような状態にて機器の筐体 300

1 1

が設置された場合には、設置後の凝縮器 130Aは水平面に対して角度 Θ - aだけ

1 1 傾斜して配置されることになる。 [0075] 上述のように、凝縮器 130Aの並行管 1 33内を流動する作動流体は、主に最下段 に位置する直進部 1 34dにて凝縮し液化する。し力 ながら、図 4に示すように、凝縮 器 1 30Aは水平面に対して傾斜角 Θ - aだけ傾斜しているため、最下段に位置す

1 1

る直進部 134dにて液化した作動流体は直進部 134d内を戻り管側母管 1 32側に向 力、つて流動し、平行管 1 33から流出する。このため、作動流体が並行管 1 33内に滞 留することはない。この結果、作動流体のスムーズな流動が実現され、安定したルー プ型サーモサイフォン 100Aの動作が実現されるようになる。

[0076] 第 3のケースとして、図 3B中の矢印 C方向に機器の筐体 300が角度ひ （ただし、 ひ

2

= Θ )だけ傾斜して設置された場合を考える。このような状態にて機器の筐体 300

2 1

が設置された場合には、設置後の凝縮器 1 30Aは水平に配置されることになる。

[0077] 上述のように、凝縮器 130Aの並行管 1 33内を流動する作動流体は、主に最下段 に位置する直進部 1 34dにて凝縮し液化する。この場合、最下段に位置する直進部 1 34dは水平に配置されているため、並行管 1 33内に生じる作動流体の対流作用に より、液化した作動流体は戻り管側母管 1 32側へと向かって流動し、並行管 1 33から 流出する。このため、並行管 1 33内に作動流体が滞留することはない。この結果、作 動流体のスムーズな流動が実現され、安定したループ型サーモサイフォン 100Aの 動作が実現される。

[0078] 第 4のケースとして、図 3B中の矢印 C方向に機器の筐体 300が角度 α (ただし、 α

3

> Θ )だけ傾斜して設置された場合を考える。このような状態にて機器の筐体 300

3 1

が設置された場合には、設置後の凝縮器 1 30Aは、水平面に対して角度 _α —Θ だ

3 1 け傾斜して配置されることになる。

[0079] 上述のように、凝縮器 130Aの並行管 1 33内を流動する作動流体は、主に最下段 に位置する直進部 1 34dにて凝縮し液化する。このため、図 5に示すように、直進部 1 34d内で液化した作動流体は、重力の作用により傾斜して配置された直進部 134d 内を戻り管側母管 132側とは反対側に向かって流動する。この結果、最下段に位置 する直進部 134dの湾曲部 1 35c側に液化した作動流体 502が滞留することになる。

[0080] し力 ながら、予め凝縮器 130Aを筐体 300の底面 301に対して傾斜して配置して いるため、筐体 300の底面 301に対して凝縮器 130Aを平行に配置した場合よりも、 並行管 133内にて滞留した作動流体 502の液面 503が並行管 133を閉塞する可能 性は低くなる。すなわち、図 5に示すように、最下段に位置する直進部 134dと湾曲部 135cの接続部における並行管 133の上部（図 5中の D点）が、最下段に位置する直 進部 134dと戻り管側母管 132との接続部の下部よりも上方に位置している限りは、 逆流して滞留した作動流体 502によって並行管 133が閉塞されることはない。この結 果、作動流体の流動が阻害されることがなくなり、結果として作動流体のスムーズな 流動が実現されるようになる。

[0081] ただし、凝縮器 130Aがさらに傾斜して配置されることとなった場合 (すなわち、最 下段に位置する直進部 134dと湾曲部 135cの接続部における並行管 133の上部（ 図 5中の D点）が、最下段に位置する直進部 134dと戻り管側母管 132との接続部の 下部よりも下方に位置することとなった場合）には、並行管 133が液化した作動流体 によって閉塞されるため、作動流体の流動が阻害されることになる。しかし、通常、水 平な床面に対して機器の筐体が 3° 以上傾斜して設置されることも考え難いため、凝 縮器 130Aの底面 301に対する傾斜角 Θ を 3° 程度に設定しておけばこのような事

1

態に陥ることはほとんど皆無と考えてよい。したがって、大部分の場合において、安 定したループ型サーモサイフォン 100Aの動作が実現されるようになる。

[0082] なお、上記においては、水平な床面に対して筐体が傾斜して配置された場合を例 示して説明を行なった力 元々傾斜している床面に対して筐体が平行に設置された 場合にも同様のことが言える。

[0083] 以上において説明したように、本実施の形態の如ぐ予め組立体からなる凝縮器を 所定方向に所定角度だけ傾斜して配置させておくことにより、設置状態に起因する ループ型サーモサイフォンの動作不良が生じなくなり、安定したループ型サーモサイ フォンの動作が実現されるようになる。この結果、予期せぬ動作不良によるスターリン グ冷凍機の破損が回避されるようになるとともに、スターリング冷凍機の高温部を安定 して冷却することが可能になるため、スターリング冷凍機の高効率運転が実現される ようになる。

[0084] (実施の形態 2)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Bは、上述の実施の形態 1と 同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである。この ため、上述の実施の形態 1と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説 明はここでは繰り返さない。

[0085] 図 6Aおよび図 6Bに示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Bの凝縮器 130Bは、上述の実施の形態 1におけるループ型サーモサイフォン 1 00Aの凝縮器 130Aと同様に、送り管側母管 131と、戻り管側母管 132と、これら送り 管側母管 131と戻り管側母管 132とを接続する複数の並行管 133と、並行管 133に 接触して設けられた放熱フィン 136とからなる組立体としてユニット化されて構成され ている。

[0086] 戻り管側母管 132は、並行管 133の直進部の延伸方向である第 1の方向（図中矢 印 A方向）と交差する第 2の方向（図中矢印 E方向）に向かって延びている。戻り管 14 0は、この一方向に向かって延びる戻り管側母管 132の一方端近傍に接続されてい る。

[0087] 凝縮器 130Bは、冷却庫等の機器の筐体 300の底面 301に対して傾斜して配置さ れている。具体的には、筐体 300の底面 301に対して、戻り管 140が接続された一方 端が、この一方端とは反対側の端部である他方端よりも近い位置に配置されるように 、組立体からなる凝縮器 130Bの全体が角度 Θ だけ傾斜して配置されている。

[0088] すなわち、組立体力 なる凝縮器 130Aの戻り管側母管 132が、戻り管 140が接続 された一方端とは反対側に位置する他方端側から当該一方端側に向かうにつれて、 筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、凝縮器 13 0Bの全体が角度 Θ だけ傾斜して配置されている。ここで、筐体 300の底面 301に対 する凝縮器 130Bの傾斜角 Θ は特に限定されるものではないが、好ましくは数度一 十数度程度とする。なお、このように凝縮器 130Bを筐体 300の底面 301に対して傾 斜させて設置するためには、たとえば、支持台 250の支持部 254cの上端の形状を 調節することによって実現可能である（図 1参照）。

[0089] このように、凝縮器 130Bを筐体 300の底面 301に対して角度 Θ だけ傾斜させて配 置し、筐体 300の底面 301との距離が小さい方の戻り管側母管 132の端部に戻り管 140を接続することにより、筐体 300の設置状態の如何に関わらず、安定してループ 型サーモサイフォン 100Bが動作するようになる。以下にその理由について説明する

[0090] 複数の並行管 133内にて凝縮し液化した作動流体は、それぞれの並行管 133から 戻り管側母管 132に流入して合流する。戻り管側母管 132にて合流した作動流体は 、戻り管 140を介して蒸発器 110へと導入される。

[0091] ここで、戻り管側母管 132が筐体 300の底面 301に対して平行に配置された場合 には、筐体 300の床面に対する設置状態や床面の傾斜等により、戻り管側母管 132 が水平に配置されるとは限らなレ、。このため、従来のループ型サーモサイフォンにあ つては、図 17に示すように、戻り管 140を各並行管 133との距離が最も短くなる戻り 管側母管 132の中央部に接続する構成をとり、作動流体の流動が阻害されないよう に設計されていた。

[0092] し力、しながら、このような構成を採用した場合には、実際に戻り管側母管 132が傾 斜して配置された場合に、戻り管側母管 132と戻り管 140との接続箇所より低所に位 置する戻り管側母管 132内における作動流体の流動が、戻り管側母管 132と戻り管 140との接続箇所より高所に位置する戻り管側母管 132内における作動流体の流動 に比べて著しく阻害されるため、結果として複数の並行管 133内における作動流体 の流動抵抗にそれぞれ差が生じ、効率のょレ、ノレープ型サーモサイフォンの動作が実 現されなかった。

[0093] 本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Bにあっては、予め戻り管側 母管 132を機器の筐体 300の底面 301に対して傾斜させて配置し、より底面 301と の距離が小さい方の戻り管側母管 132の端部に戻り管 140を接続することにより、作 動流体のスムーズな流動が実現されている。この結果、設置状態に起因するループ 型サーモサイフォンの動作不良が生じなくなり、安定したループ型サーモサイフォン の動作が実現されるようになる。

[0094] (実施の形態 3)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Cは、上述の実施の形態 1ま たは 2と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるもので ある。このため、上述の実施の形態 1または 2と同様の部分については図中同一の符 号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

[0095] 図 7Aおよび図 7Bに示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Cの凝縮器 130Cは、上述の実施の形態 1または 2におけるループ型サーモサイ フ才ン 100A, 100Bの凝縮器 130A, 130Bと同様に、送り管ィ則母管 131と、戻り管 側母管 132と、これら送り管側母管 131と戻り管側母管 132とを接続する複数の並行 管 133と、並行管 133に接触して設けられた放熱フィン 136とからなる組立体としてュ ニットィ匕されて構成されてレ、る。

[0096] 本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Cの凝縮器 130Cは、蛇行 管からなる並行管 133の直進部 134a 134dが、戻り管側母管 132側に向力 につ れて筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、凝縮 器 130Aの全体が角度 Θ だけ傾斜して配置されている。また、本実施の形態におけ

1

るループ型サーモサイフォン 100Cにあっては、戻り管側母管 132が戻り管 140が接 続された一方端とは反対側に位置する他方端側から当該一方端側に向かうにつれ て、筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、凝縮器 130Bの全体が角度 Θ だけ傾斜して配置されている。

2

[0097] 以上の構成とすることにより、上述の実施の形態 1および 2の効果の両立が実現さ れるようになる。この結果、設置状態に起因するループ型サーモサイフォンの動作不 良の発生を大幅に減少させることが可能になる。このため、安定したループ型サーモ サイフォンの動作が実現されるようになり、スターリング冷凍機の高効率運転が実現さ れるようになる。

[0098] (実施の形態 4)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Dは、上述の実施の形態 1 一 3と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである 。このため、上述の実施の形態 1一 3と同様の部分については図中同一の符号を付 し、その説明はここでは繰り返さない。

[0099] 図 8に示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Dの凝縮 器 130Dにおいては、複数の並行管 133の各々は、第 1の方向（図中矢印 A方向）に 向かって直線状に延びる直進部 134a 134eと、これら直進部 134a— 134eを接続 する湾曲部 135a— 135dとによって構成されている。直進部 134a— 134eの各々は 、平行に上下方向に積層して配置されており（本実施の形態における凝縮器 130D においては 5段）、湾曲部 135a— 135dは、これら直進部 134a— 134eの端部同士 を連結している。すなわち、凝縮器 130Dは、蛇行管からなる並行管 133を横方向に 並べて配置した構成を有してレ、る。この複数の並行管 133の直進部 134a— 134eに は、放熱フィン 136が複数枚組付けられてレ、る。

[0100] このように、蛇行管からなる並行管 133を奇数段有する組立体からなる凝縮器を採 用した場合には、送り管側母管 131と戻り管側母管 132とが凝縮器の相対する端部 に別々に配置されることになる。このため、上述の実施の形態 1または 3の場合とは異 なり、凝縮器 130Dの後部側が機器の筐体 300の底面 301に対してより近い位置に 配置されるように、凝縮器 130Dを傾斜させて配置する必要がある。このように配置す ることにより、蛇行管からなる並行管 133の直進部 134a 134eが、戻り管側母管 13 2側に向力 につれて筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置さ れるようになる。なお、このように凝縮器 130Dを筐体 300の底面 301に対して傾斜さ せて設置するためには、たとえば、支持台 250の支持部 254cの高さを調節すること によって実現可能である（図 1参照）。

[0101] このように、並行管 133が奇数段積層された凝縮器にあっても、凝縮器全体を筐体 の底面に対して角度 Θ だけ傾斜させて配置することにより、筐体の設置状態の如何

1

に関わらず、安定したループ型サーモサイフォンの動作が実現されるようになる。

[0102] (実施の形態 5)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Eは、上述の実施の形態 1 一 4と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである 。このため、上述の実施の形態 1一 4と同様の部分については図中同一の符号を付 し、その説明はここでは繰り返さない。

[0103] 図 10に示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Eの凝 縮器 130Eにおレ、ては、複数の並行管 133の各々は、機器の筐体 300の底面 301と 平行な方向である第 1の方向（図中矢印 A方向）に向かって直線状に延びる直進部 1 34a 134cと、最下段に位置し、機器の筐体 300の底面 301に対して傾斜するよう に配置された直進部 134dと、これら直進部 134a— 134dを接続する湾曲部 135a— 135cとによって構成されている。直進部 134a— 134dの各々は、湾曲部 135a— 13 5cによってその端部同士が連結されている。この複数の並行管 133の直進部 134a 一 134dには、放熱フィン 136が複数枚組付けられている。

[0104] ここで、凝縮器 130Eの最下段に位置する直進部 134dは、戻り管側母管 132側に 向力 につれ、筐体 300の底面 301との距離が減ずる方向に傾斜して配置されてい る。すなわち、最下段に位置する直進部 134dは、筐体 300の底面 301に対して角 度 Θ だけ傾斜して配置されている。

[0105] 凝縮器 130Eの並行管 133内を流動する作動流体は、主に最下段に位置する直 進部 134dにて凝縮し液化する。このため、直進部 134d内で液化した作動流体は、 重力の作用により傾斜して配置された直進部 134d内を戻り管側母管 132側へと向 力、つて流動し、並行管 133から流出する。このため、並行管 133内に液化した作動流 体が滞留することはない。この結果、予め最下段に位置する直進部 134dのみを筐 体 300の底面 301に対して所定角度傾斜させて配置しておくことにより、筐体の設置 状態の如何を問わずスムーズな作動流体の流動が実現され、安定したループ型サ ーモサイフォン 100Eの動作が実現されるようになる。

[0106] (実施の形態 6)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Fは、上述の実施の形態 1 一 5と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである 。このため、上述の実施の形態 1一 5と同様の部分については図中同一の符号を付 し、その説明はここでは繰り返さない。

[0107] 図 11に示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Fの凝 縮器 130Fにおいては、複数の並行管 133の各々は、直線状に延びる直進部 134a 一 134dと、これら直進部 134a— 134dを接続する湾曲部 135a 135cとによって構 成されてレヽる。直進音 B134a一 134eの各々 fま、湾曲き ^135a一 135c (こよってその端 部同士が連結されている。この複数の並行管 133の直進部 134a 134eには、放熱 フィン 136が複数枚組付けられている。

[0108] ここで、凝縮器 130Eの各々の直進部 134a— 134dは、作動流体の流動方向にお いて、上流側から下流側 (すなわち、送り管側母管 131側から戻り管側母管 132側） に向力 につれて、機器の筐体 300の底面 301に対する距離が減ずる方向に傾斜し て配置されている。特に、最下段に位置する直進部 134dは、筐体 300の底面 301 に対して角度 Θ だけ傾斜して配置されている。

[0109] 凝縮器 130Eの並行管 133内を流動する作動流体は、主に最下段に位置する直 進部 134dにて凝縮し液化する。し力 ながら、環境温度の変化等により、最下段の 直進部 134dより上段に位置する直進部 134a 134cにおいても作動流体が凝縮し 液化する場合がある。このため、直進部 134a 134d内で凝縮し液化した作動流体 が、重力の作用により傾斜して配置された直進部 134a 134c内を戻り管側母管 13 2側へと向かって流動するように、予め各々の直進部 134a 134dを所定角度傾斜 させて配置しておくことにより、並行管 133内に作動流体が滞留することが回避される ようになる。

[0110] このように、予め直進部 134a— 134dを筐体 300の底面 301に対して所定角度傾 斜させて配置しておくことにより、筐体 300の設置状態の如何を問わずスムーズな作 動流体の流動が実現されるようになり、結果として安定したループ型サーモサイフォ ン 100Fの動作が実現されるようになる。

[0111] (実施の形態 7)

本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Gは、上述の実施の形態 1 一 6と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである 。このため、上述の実施の形態 1一 6と同様の部分については図中同一の符号を付 し、その説明はここでは繰り返さない。

[0112] 図 12に示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Gの凝 縮器 130Gにおいては、上下方向に延びる送り管側母管 131と、同じく上下方向に 延びる戻り管側母管 132と、これら送り管側母管 131と戻り管側母管 132とを接続す る複数の並行管 133とを有する。複数の並行管 133の各々は直線状に延びる直行 管からなり、これら複数の直行管が上下方向に平行に積層されて凝縮器 130Gが構 成されている。この複数の並行管 133には、放熱フィン 136が複数枚組付けられてい る。なお、凝縮器 130Gにおいては、送り管側母管 131の延伸方向と各々の並行管 1 33の延伸方向とが直交しかつ戻り管側母管 132の延伸方向と各々の並行管 133の 延伸方向とが直交するように構成されている。

[0113] ここで、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Gにおいては、凝縮 器 130Gの各々の並行管 133が、作動流体の流動方向において、上流側から下流 側 (すなわち、送り管側母管 131側から戻り管側母管 132側）に向かうにつれ、機器 の筐体 300の底面 301に対する距離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、凝 縮器 130Gの全体が機器の筐体 300の底面 301に対して角度 Θ だけ傾斜して配置

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されている。

[0114] このように、並行管 133内にて凝縮し液化した作動流体力 重力の作用により並行 管 133内を戻り管側母管 132側へと向かって流動するように、予め凝縮器 130G全 体を傾斜させて配置しておくことにより、並行管 133内に作動流体が滞留することが 回避されるようになる。これにより、筐体 300の設置状態の如何を問わずスムーズな 作動流体の流動が実現されるようになり、安定したループ型サーモサイフォン 100G の動作が実現されるようになる。

[0115] なお、本実施の形態においては、送り管側母管と戻り管側母管とが上下方向に延 在するように配置された凝縮器を例示して説明を行なったが、送り管側母管と戻り管 側母管とが水平方向に延在するように配置することも可能である。このように配置した 場合には、送り管側母管と戻り管側母管とを接続する並行管である直行管は、水平 方向に平行に配列されることになる。この場合にも、凝縮器の各々の並行管が、作動 流体の流動方向において、上流側から下流側（すなわち、送り管側母管側から戻り 管側母管側）に向かうにつれ、機器の筐体の底面に対する距離が減ずる方向に傾斜 して配置されるように、凝縮器の全体を機器の筐体の底面に対して所定角度だけ傾 斜して配置することにより、安定したループ型サーモサイフォンの動作が実現されるよ うになる。

[0116] また、送り管側母管と戻り管側母管とを接続する並行管は、必ずしも一列に配置さ れている必要はなレ、。たとえば、並行管の延伸方向と交差する方向において、並行 管が千鳥状に配置されてレ、てもよレ、。

[0117] (実施の形態 8) 本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Hは、上述の実施の形態 1 一 7と同様にスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムとして利用されるものである 。このため、上述の実施の形態 1一 7と同様の部分については図中同一の符号を付 し、その説明はここでは繰り返さない。

[0118] 図 13に示すように、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Hの凝 縮器 130Hにおいては、上下方向に延びる送り管側母管 131と、同じく上下方向に 延びる戻り管側母管 132と、これら送り管側母管 131と戻り管側母管 132とを接続す る複数の並行管 133とを有する。複数の並行管 133の各々は直線状に延びる直行 管からなり、これら複数の直行管が上下方向に平行に積層されて凝縮器 130Hが構 成されている。この複数の並行管 133には、放熱フィン 136が複数枚組付けられてい る。なお、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Hにおいては、送り 管側母管 131および戻り管側母管 132の延伸方向が機器の筐体 300の底面 301の 法線方向と重なるように、送り管側母管 131および戻り管側母管 132が配置されてい る。

[0119] ここで、本実施の形態におけるループ型サーモサイフォン 100Gにおいては、凝縮 器 130Gの直行管からなる並行管 133の各々力 作動流体の流動方向において、上 流側から下流側 (すなわち、送り管側母管 131側から戻り管側母管 132側）に向かう につれ、機器の筐体 300の底面 301に対する距離が減ずる方向に傾斜して配置さ れるように、直行管からなる並行管 133が機器の筐体 300の底面 301に対して角度 Θ だけ傾斜して配置されている。

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[0120] このように、並行管 133内にて凝縮し液化した作動流体が、重力の作用により並行 管 133内を戻り管側母管 132側へと向かって流動するように、予め並行管 133を傾 斜させて配置しておくことにより、並行管 133内に作動流体が滞留することが回避さ れるようになる。これにより、筐体 300の設置状態の如何を問わずスムーズな作動流 体の流動が実現されるようになり、安定したループ型サーモサイフォン 100Gの動作 が実現されるようになる。

[0121] なお、本実施の形態においては、送り管側母管と戻り管側母管とが上下方向に延 在するように配置された凝縮器を例示して説明を行なったが、送り管側母管と戻り管 側母管とが水平方向に延在するように配置することも可能である。このように配置した 場合には、送り管側母管と戻り管側母管とを接続する並行管である直行管は、水平 方向に平行に配列されることになる。この場合にも、凝縮器の各々の並行管が、作動 流体の流動方向において、上流側から下流側（すなわち、送り管側母管側から戻り 管側母管側）に向かうにつれ、機器の筐体の底面に対する距離が減ずる方向に傾斜 して配置されるように、凝縮器の全体を機器の筐体の底面に対して所定角度だけ傾 斜して配置することにより、安定したループ型サーモサイフォンの動作が実現されるよ うになる。

[0122] また、送り管側母管と戻り管側母管とを接続する並行管は、必ずしも一列に配置さ れている必要はなレ、。たとえば、並行管の延伸方向と交差する方向において、並行 管が千鳥状に配置されてレ、てもよレ、。

[0123] (実施の形態 9)

本実施の形態におけるスターリング冷却庫は、筐体内部に設置されるスターリング 冷凍機の高温側熱搬送システムとして、上述の実施の形態 1から 8のいずれかに記 載のループ型サーモサイフォンを搭載してレ、る。

[0124] 図 14に示すように、本実施の形態におけるスターリング冷却庫 1000は、冷却空間 として冷凍空間 1028と冷蔵空間 1029とを備える。スターリング冷却庫 1000は、スタ 一リング冷凍機 200の高温部 204の冷却を行なう高温側熱搬送システムとしてルー プ型サーモサイフォン 100を備えている。なお、スターリング冷凍機 200の低温部 20 6に発生する極低温は、低温側熱搬送システム 1020 (図 14中の破線部分参照）によ つて庫内の冷却に利用される。この低温側の熱搬送システムとしては、高温側熱搬 送システムと同様にループ型サーモサイフォンによって構成してもよいし、強制対流お 型の熱搬送 >

[0125] ここで、高温側熱搬送システムであるループ型サーモサイフォン 100は、スターリン グ冷凍機 200の高温部 204の周囲に接触して取り付けられた蒸発器 110と、送り管 および戻り管によって上記蒸発器 110と接続された凝縮器 130とから構成される。こ の蒸発器 110、凝縮器 130、送り管 120および戻り管 140からなる循環回路内には、 たとえばエタノールが添加された水などが冷媒として封入される。そして、冷媒の蒸 発と凝縮による自然対流を利用して高温部 204で発生した熱を伝達することができる ように、凝縮器 130が蒸発器 110より上方（高所）に配置されている。

[0126] 図 14に示すように、スターリング冷凍機 200は、スターリング冷却庫 1000の背面上 部に配置される。また、低温側熱搬送システム 1020は、スターリング冷却庫 1000の 背面側に配置される。これに対し、高温側熱搬送システムであるループ型サーモサイ フォン 100は、スターリング冷却庫 1000の上部に配置される。なお、ループ型サーモ サイフォン 100の凝縮器 130はスターリング冷却庫 1000の上部に設けたダクト 1024 に内設される。

[0127] スターリング冷凍機 200を動作させると、高温部 204で発生した熱力 ループ型サ ーモサイフォン 100の凝縮器 130を介してダクト 1024内の空気と熱交換される。この とき、送風ファン 1025により、ダクト 1024内の暖かい空気がスターリング冷却庫 100 0の庫外へ排出されるとともに、スターリング冷却庫 1000の庫外の空気が取り込まれ 、熱交換が促進される。

[0128] 一方、低温部 206で発生した極低温は、冷気ダクト 1023内の気流（図 14中の矢印 )と熱交換される。このとき、冷凍空間側ファン 1026および冷蔵空間側ファン 1027に より、冷却された冷気がそれぞれ冷凍空間 1028および冷蔵空間 1029に送風される 。各冷却空間 1028, 1029からの暖かくなつた気流は再び冷気ダクト 1023に導入さ れ、繰り返し冷却される。

[0129] 上記のスターリング冷却庫 1000に搭載されたループ型サーモサイフォン 100は、 上述の実施の形態 1一 8のいずれかに記載のループ型サーモサイフォン 100A— 10 0Hであるため、スターリング冷却庫 1000の筐体の設置状態の如何を問わず安定し て動作する。このため、スターリング冷凍機 200を高効率で運転させることが可能に なるため、スターリング冷却庫 1000の性能も向上するようになる。

[0130] (実施の形態 10)

本実施の形態 10における冷却装置は、上述の第 2従来例における冷却装置と大 部分において共通の構造を有している。このため、第 2従来例における冷却装置と同 一の部分には同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

[0131] 図 15、図 16Aおよび図 16Bに示すように、本実施の形態における冷却装置におい ては、凝縮液側冷媒配管 11の縦管 11A， 11Bの上端を、横管 11Cの一端部および 他端部にそれぞれに接続している。縦管 11A, 11Bの下端は、第 2従来例と同様、 半環体 6A, 6Bの外周面上端部にそれぞれ接続される。したがって、縦管 11A, 11 Bが接続される上下の接続口が水平方向で一致しなくなる。そのため、縦管 11A， 1 IBには、下り勾配を有する傾斜部 l lAa, l lBa (図 16A参照）を備えた曲げ管を使 用している。これにより、冷却装置 50 (図 20参照）が多少傾いても、横管 11Cの端部 のいずれかが横管 11C全体で最も低くなるため、入口が低い方の縦管を伝って流れ 落ち、横管 11 C内に冷媒凝縮液が溜まることがない。

[0132] 一般的に、冷蔵庫の設置場所の傾きは、水平を含め 5° 以内とされているため、冷 却装置 50の水平時を基準とした上記縦管傾斜部 l lAa， l lBaの下り勾配ひ（図 16 A参照）を 5° 以上に設定することで、冷却装置 50が最悪 5° 傾いても、縦管傾斜部 l lAa, l lBaの下り勾配は維持され、サーモサイフォンが機能しなくなるのを防止す ること力 Sできる。このため、安定して冷媒を循環させることができる。

[0133] また、蒸気側冷媒配管 11の横管 11Cには、脱気用のチャージパイプ 21を取り付け ている。高温側熱搬送サイクルに水冷媒を使用する場合、水に溶存する不凝縮ガス (空気）を取り除く必要あるため、水冷媒を封入した後にチャージパイプ 21を使って サイクル内部の密閉系を真空引きしている。このように高い位置にチャージパイプ 21 を取り付けることにより、真空引きの際の水の吸い込み防止と真空引きの効率向上が 図られる。

[0134] 以上において説明した本発明の実施の形態 1ないし 10においては、ループ型サー モサイフォンをスターリング冷凍機の高温側熱搬送システムに採用した場合を例示し て説明を行なったが、熱源を有する他のデバイスにも当然に適用可能である。

[0135] また、上述の実施の形態 1ないし 10における特徴的な構成は、相互に組合わせる ことが可能である。

[0136] このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限 的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求 の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

Claims

請求の範囲

[1] 熱源を有する機器の筐体 (300)に搭載され、閉回路内に封入された作動流体を用 いて前記熱源から熱を伝達するループ型サーモサイフォンであって、

前記閉回路は、

前記熱源から熱を奪い、前記作動流体を蒸発させる蒸発器（110)と、

前記蒸発器（110)にて蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮器（130A)と、 前記蒸発器 (110)にて蒸発した作動流体を前記凝縮器（130A)へ送る送り管（12 0)と、

前記凝縮器 (130A)にて凝縮した作動流体を前記蒸発器 (110)へ戻す戻り管（1 40)とによって構成されており、

前記凝縮器（130A)は、一方向に向かって延びる直進部（134a— 134d)が上下 方向に複数段にわたって積層されかつ前記複数段にわたって積層された直進部（1 34a— 134d)同士が湾曲部（135a— 135c)によって接続されてなる蛇行管を有し、 前記蛇行管の直進部（134a 134d)のうち最下段に位置する直進部（134d)が、 前記戻り管（140)側に向かうにつれて、前記筐体（300)の底面（301)との距離が減 ずる方向に傾斜して配置されてレ、る、ループ型サーモサイフォン。

[2] スターリング冷凍機（200)を搭載したスターリング冷却庫であって、

前記スターリング冷凍機（200)は、請求項 1に記載のループ型サーモサイフォンを 備えており、

前記蒸発器（110)が、前記スターリング冷凍機（200)の高温部（204)と熱交換さ せるように構成された、スターリング冷却庫。

[3] 熱源を有する機器の筐体 (300)に搭載され、閉回路内に封入された作動流体を用 いて前記熱源から熱を伝達するループ型サーモサイフォンであって、

前記閉回路は、

前記熱源から熱を奪い、前記作動流体を蒸発させる蒸発器（110)と、

前記蒸発器 (110)にて蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮器 (130A)と、 前記蒸発器 (110)にて蒸発した作動流体を前記凝縮器（130A)へ送る送り管（12 0)と、 前記凝縮器 (130A)にて凝縮した作動流体を前記蒸発器 (110)へ戻す戻り管（1 40)とによって構成されており、

前記凝縮器（130A)は、

前記送り管（120)に接続され、導入された作動流体を分流する送り管側母管（131 )と、

前記戻り管（140)に接続され、分流された作動流体を合流させる戻り管側母管（13 2)と、

前記送り管側母管（131)と前記戻り管側母管（132)とを接続し、互いに並行するよ うに配置された複数の並行管（133)とを含む組立体からなり、

前記並行管（133)の各々は、第 1の方向に向かって延びる直進部（134a 134d) が上下方向に複数段にわたって平行に積層されかつ前記複数段にわたって積層さ れた直進部（134a— 134d)同士が湾曲部（135a— 135c)によって接続されてなる 蛇行管によつて構成されており、

前記蛇行管の直進部（134a 134d)のうち最下段に位置する直進部（134d)が、 前記戻り管側母管（132)側に向かうにつれて、前記筐体（300)の底面（301)との距 離が減ずる方向に傾斜して配置されるように、前記凝縮器（130A)の全体が前記筐 体（300)の底面（301)に対して傾斜して配置されている、ループ型サーモサイフォ ン。

[4] 前記傾斜して配置された凝縮器（130A)の前記筐体（300)の底面（301)に対す る傾斜角が、 0° より大きく 6° 以下である、請求項 3に記載のループ型サーモサイフ オン。

[5] 前記戻り管側母管（132)は、前記第 1の方向と交差する第 2の方向に向かって延 びており、

前記戻り管（140)は、前記第 2の方向に向かって延びる戻り管側母管（132)の一 方端近傍に接続されており、

前記戻り管側母管（132)が、前記一方端とは反対側に位置する他方端側から前記 一方端側に向かうにつれて、前記筐体（300)の底面（301)との距離が減ずる方向 に傾斜して配置されている、請求項 3に記載のループ型サーモサイフォン。

[6] スターリング冷凍機（200)を搭載したスターリング冷却庫であって、 前記スターリング冷凍機（200)は、請求項 3に記載のループ型サーモサイフォンを 備えており、

前記蒸発器（110)が、前記スターリング冷凍機（200)の高温部（204)と熱交換さ せるように構成された、スターリング冷却庫。

[7] 熱源を有する機器の筐体 (300)に搭載され、閉回路内に封入された作動流体を用 いて前記熱源から熱を伝達するループ型サーモサイフォンであって、

前記閉回路は、

前記熱源から熱を奪い、前記作動流体を蒸発させる蒸発器（110)と、

前記蒸発器（110)にて蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮器（130B)と、 前記蒸発器 (110)にて蒸発した作動流体を前記凝縮器（130B)へ送る送り管（12 0)と、

前記凝縮器 (130B)にて凝縮した作動流体を前記蒸発器（110)へ戻す戻り管（14 0)とによって構成されており、

前記凝縮器（130B)は、

前記送り管（120)に接続され、導入された作動流体を分流する送り管側母管（131 )と、

前記戻り管（140)に接続され、分流された作動流体を合流させる戻り管側母管（13 2)と、

前記送り管側母管（131)と前記戻り管側母管（132)とを接続し、互いに並行するよ うに配置された複数の並行管（133)とを含む組立体からなり、

前記戻り管側母管（132)は、一方向に向かって延びており、

前記戻り管（140)は、前記一方向に向かって延びる戻り管側母管（132)の一方端 近傍に接続されており、

前記戻り管側母管（132)が、前記一方端とは反対側に位置する他方端側から前記 一方端側に向かうにつれて、前記筐体（300)の底面（301)との距離が減ずる方向 に傾斜して配置されている、ループ型サーモサイフォン。

[8] スターリング冷凍機（200)を搭載したスターリング冷却庫であって、 前記スターリング冷凍機（200)は、請求項 7に記載のループ型サーモサイフォンを 備えており、

前記蒸発器（110) 、前記スターリング冷凍機（200)の高温部（204)と熱交換さ せるように構成された、スターリング冷却庫。

[9] 熱源を有する機器の筐体 (300)に搭載され、閉回路内に封入された作動流体を用 いて前記熱源から熱を伝達するループ型サーモサイフォンであって、

前記閉回路は、

前記熱源から熱を奪い、前記作動流体を蒸発させる蒸発器（110)と、

前記蒸発器（110)にて蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮器（130G)と、 前記蒸発器 (110)にて蒸発した作動流体を前記凝縮器（130G)へ送る送り管（12 0)と、

前記凝縮器（130G)にて凝縮した作動流体を前記蒸発器（110)へ戻す戻り管（1 40)とによって構成されており、

前記凝縮器（130G)は、

前記送り管（120)に接続され、導入された作動流体を分流する送り管側母管（131 )と、

前記戻り管（140)に接続され、分流された作動流体を合流させる戻り管側母管（13 2)と、

前記送り管側母管（131)と前記戻り管側母管（132)とを接続し、互いに並行するよ うに配置された複数の直行管（133)とを含む組立体からなり、

前記直行管（133)の各々が、前記戻り管側母管（132)側に向かうにつれて、前記 筐体（300)の底面（301)との距離が減ずる方向に傾斜して配置されている、ループ 型サーモサイフォン。

[10] スターリング冷凍機（200)を搭載したスターリング冷却庫であって、

前記スターリング冷凍機（200)は、請求項 9に記載のループ型サーモサイフォンを 備えており、

前記蒸発器（110)が、前記スターリング冷凍機（200)の高温部（204)と熱交換さ せるように構成された、スターリング冷却庫。

[11] スターリング冷凍機（1)の低温部（3)にて発生する冷熱を取り出す低温側冷熱搬送 サイクル（5)と、スターリング冷凍機（1)の高温部（2)にて発生する温熱を外部に放 出する高温側熱搬送サイクル (4)とを備えた冷却装置において、

前記高温側熱搬送サイクル (4)は、スターリング冷凍機（1)の高温部（2)に取り付 けられた高温側蒸発器（6)と、該高温側蒸発器（6)よりも高い位置に配置された高温 側凝縮器 (8)とを備え、前記高温側蒸発器 (6)と前記高温側凝縮器 (8)との間を蒸 気側冷媒配管（7)および凝縮液側冷媒配管（11)で接続して冷媒循環回路を形成し たものであり、

前記凝縮液側冷媒配管（11)は、前記高温側凝縮器 (8)が接続される両端閉塞の 横管（11C)と、前記高温側蒸発器 (6)と前記横管（11C)とを鉛直方向に連結する 一対の縦管（11A， 11B)とを備え、前記一対の縦管（11A， 11B)の一方および他 方の上端をそれぞれ前記横管（11A, 11B)の一端部および他端部に接続したこと を特徴とする、冷却装置。

[12] 前記縦管（11A， 11B)が、下り勾配を有する傾斜部（l lAa, l lBa)を備えることを 特徴とする、請求項 11に記載の冷却装置。

[13] 前記下り勾配を冷却装置水平時を基準として 5° 以上としたことを特徴とする、請求 項 12に記載の冷却装置。

[14] スターリング冷凍機（1)の低温部（3)にて発生する冷熱を取り出す低温側冷熱搬送 サイクル（5)と、スターリング冷凍機（1)の高温部（2)にて発生する温熱を外部に放 出する高温側熱搬送サイクル (4)とを備えた冷却装置において、

前記高温側熱搬送サイクル (4)は、スターリング冷凍機（1)の高温部（2)に取り付 けられた高温側蒸発器（6)と、該高温側蒸発器（6)よりも高い位置に配置された高温 側凝縮器 (8)とを備え、前記高温側蒸発器 (6)と前記高温側凝縮器 (8)との間を蒸 気側冷媒配管（7)および凝縮液側冷媒配管（11)で接続して冷媒循環回路を形成し たものであり、

前記凝縮液側冷媒配管（11)は、前記高温側凝縮器 (8)が接続される両端閉塞の 横管（11C)と、前記高温側蒸発器 (6)と前記横管（11C)とを鉛直方向に連結する 一対の縦管（11A， 1 IB)とを備え、前記蒸気側冷媒配管（7)は、前記高温側凝縮 器 (8)が接続される両端閉塞の横管（7C)と、前記高温側蒸発器 (6)と前記横管（7 C)とを鉛直方向に連結する一対の縦管（7A， 7B)とを備え、

前記蒸気側冷媒配管（7)の横管（7C)を前記凝縮液側冷媒配管（11)の横管（11 C)よりも高い位置に配置し、前記蒸気側冷媒配管（7)の横管（7C)に、脱気用のチ ヤージパイプ（21)を取り付けたことを特徴とする、冷却装置。