(57)【要約】【課題】  種々の外乱の影響を抑え、安定的にスターリング冷凍機を駆動する駆動システムを提供する。【解決手段】  スターリング冷凍機１と、このスターリング冷凍機１に電力を供給する電源22と、該電源22からの電力によりスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とにより構成される。制御手段23は、スターリング冷凍機１に供給する出力電圧を制御する駆動回路24と、電源22から供給される電源電圧又はスターリング冷凍機１に供給される出力電圧を検知する電圧検知部25とからなる。【選択図】図３
2006153303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機への出力電圧が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項２】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電流が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項３】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電流が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項４】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項５】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項６】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の消費電力を検知するための電力検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項７】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項８】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項９】
スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電力を検知するための電力検知手段を備えたことを特徴とするスターリング冷凍機駆動システム。
【請求項１０】
前記制御手段が、ＰＷＭ方式によって前記出力電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至９記載のスターリング冷凍機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機の駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスターリング冷凍機の駆動システムとして、例えば電源電圧に関わらず、所定のパルス幅を出力するパルス幅変調方式（以下、ＰＷＭ方式）の駆動システムがあった（例えば特許文献１）。上記特許文献１には、装置内部の温度状態などによってシリンダ内部における作動ガスのバランスが崩れ、ピストンの動作中心が変動した場合に、スターリング冷凍機を構成するリニアモータに供給するパルス幅変調波形を正負非対称とし、ピストンの動作中心位置を制御することによって、その変動を修正し、冷凍能力の低下を防ぐものが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８３６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来の駆動システムでは、自動車の電源や太陽電池などを利用した際、電源電圧が一定ではなく、このため、スターリング冷凍機への入力電力が違ってしまうので、冷凍能力も違ってしまっていた。また、スターリング冷凍機の冷凍能力や電気特性は、環境温度や吸熱部温度、排熱部温度などの外乱の影響を受けやすく、また、部品の小さなバラツキが冷凍能力や電気特性に大きな差異を生じさせるので、冷凍能力や消費電流或いは消費電力を一定に保持することが困難であるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は以上の問題点を解決し、種々の外乱の影響を抑え、安定的にスターリング冷凍機を駆動する駆動システム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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機への出力電圧が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電流が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電流が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の消費電力が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の消費電力を検知するための電力検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電流を検知するための電流検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項９に係る発明は、スターリング冷凍機及びこのスターリング冷凍機を駆動するための制御手段とを有するスターリング冷凍機駆動システムにおいて、前記制御手段が、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機の吸熱量が所定の大きさになるよう出力電圧を制御するように、前記スターリング冷凍機の各部温度、又は前記スターリング冷凍機が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段、及び、前記スターリング冷凍機の消費電力を検知するための電力検知手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９において、前記制御手段が、ＰＷＭ方式によって前記出力電圧を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、出力電圧が所定の大きさになるように、電源電圧又は出力電圧を検知して出力電圧を制御するので、スターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、電源電圧又は出力電圧に比べてスターリング冷凍機の吸熱量に対する相関が高い消費電流が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と電源電圧又は出力電圧を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧が所定値となるよう制御する場合に比べ、スターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、電源電圧又は出力電圧に比べてスターリング冷凍機の吸熱量に対する相関が高い消費電流が所定の大きさになるように、消費電流を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧が所定値となるよう制御する場合に比べ、スターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、スターリング冷凍機の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と電源電圧又は出力電圧を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流等が所定値となるよう制御する場合に比べ、精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、スターリング冷凍機の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と消費電流を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流等が所定値となるよう制御する場合に比べ、精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００２０】
また、請求項６に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、スターリング冷凍機の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、消費電力を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００２１】
また、請求項７に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、吸熱量が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と出力電圧を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流、消費電力等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００２２】
また、請求項８に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、吸熱量が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と消費電流を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流、消費電力等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００２３】
また、請求項９に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、自動車の電源や太陽電池などを利用したことによって、電源電圧が変動した場合、又はスターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化した場合であっても、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、吸熱量が所定の大きさになるように、吸熱部温度等と消費電力を検知して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流、消費電力等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良くスターリング冷凍機を安定的に駆動することができる。
【００２４】
また、請求項１０に記載のスターリング冷凍機の駆動システムによれば、ＰＷＭ方式により出力電圧を制御するので、小型、軽量、安価で高効率なスターリング冷凍機の駆動システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図１、図２に基づいて説明する。図１は、スターリング冷凍機の構成を模式的に示す縦断面図である。また、図２は、本発明の実施形態にかかる駆動システムを示すブロック図である。
【００２６】
まず、前記スターリング冷凍機１について、図１を参照して説明する。２は、略円筒状に形成された円筒部３と胴部４とで構成されるケーシングである。前記円筒部３はステンレス鋼などからなり、基部５と中間部６と先端部７が一体に構成されている。前記円筒部３の内部には、前記胴部４まで延びるシリンダ８が前記円筒部３と同軸的に挿入されて設けられていると共に、前記シリンダ８には、ディスプレイサー９が軸方向に摺動可能に収容されている。また、前記ディスプレイサー９の先端と前記円筒部３の先端部７の間には膨張室Ｅが形成されており、隙間10によって前記シリンダ８の内外が連通されている。また、前記中間部６において、前記シリンダ８の外周に再生器11が設けられているとともに、前記基部５において、前記シリンダ８の内外を連通する連通孔12が形成されている。また、前記シリンダ８の先端外周には、吸熱部13が設けられていると共に、前記再生器11と連通孔12の間において、前記シリンダ８の外周に排熱部14が設けられている。そして、前記シリンダ８の先端内部から前記隙間10、吸熱部13、再生器11、排熱部14、連通孔12を通って前記シリンダ８内の圧縮室Ｃに至る経路が形成されている。なお、前記基部５の外周には、外部排熱フィン15が取り付けられている。また、前記胴部４内において、前記シリンダ８内には、ピストン16が軸方向に摺動可能に収容されている。そして、このピストン16の基端部は、駆動機構17に対して同軸的に連結されている。そして、前記スターリング冷凍機１は、前記駆動機構17を作動させることで、前記ピストン16がシリンダ８内を軸方向に往復動し、これに伴って、前記ピストン16と所定の位相差をもって、前記ディスプレイサー９が前記シリンダ８内を軸方向に往復動する。詳述すると、前記ピストン16がディスプレイサー９の方向に移動すると、前記ピストン16とディスプレイサー９との間に形成された前記圧縮室Ｃ内の気体は、圧縮されて前記連通孔12、排熱部14、再生器11、吸熱部13、隙間10を通ってディスプレイサー９の先端と円筒部３の先端部７の間に形成された膨張室Ｅに至る。これによって、前記ディスプレイサー９は押し下げられる。一方、前記ピストン16がディスプレイサー９と反対方向に移動すると、前記膨張室Ｅ内の気体は、前記圧縮室Ｃの内部が負圧となることで、前記膨張室Ｅから隙間10、吸熱部13、再生器11、排熱部14、連通孔12を通って前記シリンダ８内の圧縮室Ｃに還流する。これによって、前記ディスプレイサー９は押し上げられる。このような工程中において、二つの等温変化と等体積変化とからなる可逆サイクルが行われて、前記シリンダ８の先端外周に取り付けられた前記吸熱部13、ひいてはこの吸熱部13と熱的に接した前記円筒部３の先端部７は低温となり、一方、前記排熱部14、ひいてはこの排熱部14と熱的に接した前記円筒部３の基部５及びこの外周に取り付けられた外部排熱フィン15は高温となる。
【００２７】
図２に示す駆動システム21は、スターリング冷凍機１と、このスターリング冷凍機１に電力を供給する電源22と、該電源22からの電力によりスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とにより構成される。そして、前記スターリング冷凍機１は、伝熱機構18により冷凍庫19に接続されていることで、この冷凍庫19の冷却を行うことができるように構成されている。
【００２８】
次に、本発明の駆動システムに係る第１実施例について、図３及び図５を参照して説明する。
図３に示す駆動システム21は、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１に供給する出力電圧を制御する駆動回路24と、この駆動回路24の前段に設けられると共に、前記電源22から供給される電源電圧を検知する電圧検知部25とからなる。また、図４に示す駆動システム21は、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１に供給する出力電圧を制御する駆動回路24と、この駆動回路24の後段に設けられると共に、前記スターリング冷凍機１に供給される出力電圧を検知する電圧検知部25とからなる。
【００２９】
前記電源22から前記駆動回路24に供給される電圧は直流電圧であり、例えば自動車の場合、バッテリ電源から１２Ｖ又は２４Ｖの直流電圧が前記駆動回路24に供給される。前記電圧検知部25は、電源電圧又は出力電圧を計測し、この計測された電圧値情報を電気信号に変換して前記駆動回路24へ入力する。そして、前記駆動回路24は、その特性により予め記憶されたプログラムに従い、電源電圧に対し所定の出力電圧を生じさせる制御量を算出する。
【００３０】
前記駆動回路24は、ＰＷＭ方式により、直流の電源電圧を交流電圧に変換する。すなわち、前記ピストン16の往復運動を可能にするため、図５に示すように、極性が周期的に転換する交流電圧とし、さらに算出された制御量に従いパルス幅を変え、スターリング冷凍機１が所定の冷凍能力を発揮できる電圧に制御する。図５（ａ）は電源電圧が１２Ｖの場合、（ｂ）は電源電圧が２４Ｖの場合のスターリング冷凍機１への入力波形を示した図である。具体的には、電源電圧が低ければデューティ比を大きく、すなわちパルス幅を標準より広くし、電源電圧が高ければデューティ比を小さく、すなわちパルス幅を標準より狭くする動作をする。このように、所定の大きさに制御された交流電圧は、前記スターリング冷凍機１に入力される。
【００３１】
次に、上記構成の作用について説明する。前記電源22がオンされると、直流の電源電圧が前記駆動回路24に入力される。同時に、前記電圧検知部25が電源電圧を検知する。前記電圧検知部25が電源電圧を検知すると、その測定値が電気信号に変換され、前記駆動回路24に入力される。そして、電源電圧の測定値に基づく電気信号が前記駆動回路24に入力されると、この駆動回路24は、所定の電源電圧を変換するための制御量を算出する。更に、前記駆動回路24は、算出された制御量に従い、ＰＷＭ方式により電源電圧を交流電圧に変換すると共にデューティ比を変化させ、即ちパルス幅を変化させる動作をし、所定の大きさの電圧を前記スターリング冷凍機１に出力する。このようにして電源電圧が前記駆動回路24により所定の電圧として前記スターリング冷凍機１に供給されると、このスターリング冷凍機１は、所定の冷凍能力を発揮することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図６に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、この駆動回路24の前段に設けられる電圧検知手段25と、前記スターリング冷凍機１等の温度を検知する温度検知手段26とからなる。なお、前記電圧検知手段25は、前記第１実施例に示したように、前記スターリング冷凍機１に供給される出力電圧を検知するように、前記駆動回路24の後段に設けてもよい。
【００３３】
前記温度検知手段26は、温度センサ27が検知した温度情報を電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。そして、前記温度センサ27は、例えば熱電対やサーミスタ等が用いられ、前記スターリング冷凍機１の吸熱部13、排熱部14、前記冷凍庫19の内又は外の温度等を計測するため、適宜適所に設置される。また、前記駆動回路24は、入力された各温度情報に基づく電気信号を用い、前記スターリング冷凍機１が所定の冷凍能力を発揮できる電圧に制御する。
【００３４】
具体的に、温度を検知して制御する場合について説明する。なお、この例では、吸熱部の温度を検知する場合について説明する。前記吸熱部13に設置された前記温度検知手段26は、前記温度センサ27が検知した温度情報を電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。前記駆動回路24は、入力された前記吸熱部13の温度情報に基づく電気信号を用い、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電流が所定の大きさになるように、出力電圧を制御する。すなわち、駆動回路24は、前記吸熱部13の温度に基づいて、図７に示すようなグラフの中から、使用する曲線を選択する。なお、説明の簡略化のため、これらのグラフの曲線は本例では３本であるが、実際にはより細かい温度刻みで、より多く用意されている。そして、曲線を選択すると、目標電流に対応する出力電圧を算出する。例えば、目標電流を３Ａとして説明する。前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が約−２５℃の場合、前記駆動回路24は、グラフ中における破曲線を選択する。そして、破曲線が選択されると、前記駆動回路24は、目標電流３Ａに相当する出力電圧を算出し、出力電圧を６Ｖと設定する。そして、前記駆動回路24は、前記電圧検知手段25で実際の電源電圧（又は出力電圧）を検知し、上記のように前記駆動回路24で算出された目標電流に対応する出力電圧と、前記電圧検知手段25により検知された電圧値とを比較して、出力電圧が６Ｖとなるように制御する。
【００３５】
一方、前記吸熱部13の温度が上昇した場合、例えば０℃になった場合、前記駆動回路24はグラフの中の実曲線を選択する。実曲線における目標電流３Ａに相当する出力電圧は６．５Ｖであり、前記駆動回路24は出力電圧が６．５Ｖになるように制御する。
【００３６】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電流が所定の大きさになるように制御できるので、安定した冷凍能力を得ることができる。また、電源電圧又は出力電圧に比べて前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が高い消費電流に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御するので、電源電圧或いは出力電圧に基づいて制御する場合に比べ高精度に制御することができる。そして、この出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施例について説明する。図８に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、この駆動回路24の後段に設けられ、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電流を検知する消費電流検知手段28とからなる。
【００３８】
前記消費電流検知手段28は、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電流を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。消費電流に基づく電気信号を入力された前記駆動回路24は、図９に示すように、予め定められた目標消費電流、たとえば３Ａより大きいか小さいかを比較する。そして、前記駆動回路24は、消費電流と目標消費電流との間に差がある場合には、消費電流が目標消費電流になるように、出力電圧を制御する。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００３９】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電流が所定の大きさになるように消費電流を検知して制御できるので、回路構成を単純化することができる。また、電源電圧又は出力電圧に比べて前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が高い消費電流に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御するので、電源電圧或いは出力電圧を検知して制御する場合に比べ、精度良く所定の冷凍能力を安定して得ることができる。
【００４０】
次に、本発明の第４実施例について説明する。図１０に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、この駆動回路24の前段に設けられる電圧検知手段25と、前記スターリング冷凍機１の吸熱部13及び排熱部14の温度を検知する温度検知手段26とからなる。なお、前記電圧検知手段25は、前記第１実施例に示したように、前記スターリング冷凍機１に供給される出力電圧を検知するように、前記駆動回路24の後段に設けてもよい。
【００４１】
前記駆動回路24は、前記温度検知手段26から得られた前記吸熱部13の温度と前記排熱部14の温度から、目標電力に相当する出力電圧を算出し、この算出された値に出力電圧を制御する。すなわち、前記駆動回路24は、前記吸熱部13と排熱部14の温度の組み合わせに基づいて、図１１に示すグラフの中から、使用する特定の曲線を選択する。そして、特定の曲線が選択されると、目標電力に対応する出力電圧が算出される。例えば、前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が３５℃である場合、前記駆動回路24はグラフ中の実曲線を選択する。そして、目標電力を２０Ｗとすると、前記駆動回路24は、選択された実曲線上から、目標電力２０Ｗに相当する出力電圧を算出し、出力電圧が７Ｖと設定される。そして、前記駆動回路24は、前記電圧検知手段25で実際の電源電圧（又は出力電圧）を検知し、上記のように前記駆動回路24で算出された目標電力に対応する出力電圧と、前記電圧検知手段25により検知された電源電圧とを比較して、出力電圧が７Ｖとなるように制御する。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００４２】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電力が所定の大きさになるように出力電圧を制御できるので、安定した冷凍能力を得ることができる。また、スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、目標消費電力を設定して出力電圧を制御するので、出力電圧や消費電流等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良く前記スターリング冷凍機１を安定的に駆動することができる。
【００４３】
次に、本発明の第５実施例について説明する。図１２に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、温度検知手段26と、前記駆動回路24の後段に設けられる消費電流検知手段28とからなる。
【００４４】
前記駆動回路24は、前記温度検知手段26から得られた前記吸熱部13と排熱部14の温度から、目標電力に相当する消費電流を算出し、この消費電流を生じさせるように、出力電圧を制御する。すなわち、前記駆動回路24は、前記吸熱部13と排熱部14の温度の組み合わせに基づいて、図１３に示すグラフの中から、使用する特定の曲線を選択する。そして、特定の曲線が選択されると、目標電力に対応する消費電流が算出される。例えば、前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が３５℃である場合、前記駆動回路24はグラフ中の実曲線を選択する。そして、目標電力を１６Ｗとすると、前記駆動回路24は、選択された実曲線上から、目標電力１６Ｗに相当する消費電流を算出し、消費電流が３Ａと設定される。そして、前記消費電流検知手段28は、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電流を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。消費電流に基づく電気信号を入力された前記駆動回路24は、前述の図９に示すように、目標消費電流である３Ａより大きいか小さいかを比較する。そして、前記駆動回路24は、消費電流と目標消費電流との間に差がある場合には、消費電流が目標消費電流の３Ａとなるように、出力電圧を制御する。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００４５】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、所定の大きさの消費電力に対応する所定の大きさの消費電流を得るように出力電圧を制御できるので、安定した冷凍能力を得ることができる。また、スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、消費電力に対応する消費電流を検知して出力電圧を制御するので、単純に出力電圧や消費電流等が所定値となるよう制御する場合に比べ、より精度良く前記スターリング冷凍機１を安定的に駆動することができる。
【００４６】
次に、本発明の第６実施例について説明する。図１４に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、この駆動回路24の後段に設けられると共に前記スターリング冷凍機１で消費される消費電力を検知する消費電力検知手段29とからなる。
【００４７】
前記消費電力検知手段29は、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電力を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。消費電力に基づく電気信号を入力された前記駆動回路24は、図１５に示すように、予め定められた目標消費電力、たとえば３０Ｗより大きいか小さいかを比較する。そして、前記駆動回路24は、消費電力検知手段29により検知された実際の消費電力と目標消費電力との間に差がある場合には、消費電力が目標消費電力になるように、出力電圧を制御する。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００４８】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電力が所定の大きさになるように消費電力を検知して出力電圧を制御できるので、回路構成を単純化することができる。また、スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力が所定の大きさになるように、消費電力を検知して出力電圧を制御するので、単純に電源電圧や出力電圧、消費電流等に基づいて制御する場合に比べ、より精度良く前記スターリング冷凍機１を安定的に駆動して所定の冷凍能力を得ることができる。
【００４９】
次に、本発明の第７実施例について、図１０を参照して説明する。図１０に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、この駆動回路24の前段に設けられる電圧検知手段25と、前記スターリング冷凍機１の吸熱部13及び排熱部14の温度を検知する温度検知手段26とからなる。
【００５０】
前記駆動回路24は、前記温度検知手段26から得られた前記吸熱部13と前記排熱部14の温度から、目標吸熱量に相当する出力電圧を算出し、この算出された値に出力電圧を制御する。すなわち、前記駆動回路24は、前記吸熱部13と排熱部14の温度の組み合わせに基づいて、図１６に示すグラフの中から、使用する特定の曲線を選択する。そして、特定の曲線が選択されると、目標吸熱量に対応する出力電圧が算出される。例えば、前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が３５℃である場合、前記駆動回路24はグラフ中の実曲線を選択する。そして、目標吸熱量を２０Ｗとすると、前記駆動回路24は、選択された実曲線上から、目標吸熱量２０Ｗに相当する出力電圧を算出し、出力電圧が５．５Ｖと設定される。そして、前記駆動回路24は、前記電圧検知手段25で実際の電源電圧（又は出力電圧）を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。そして、上記のように前記駆動回路24で算出された目標吸熱量に対応する出力電圧と、前記電圧検知手段25により検知された電源電圧とを比較して、出力電圧が５．５Ｖとなるように制御する。
【００５１】
一方、前記吸熱部13の温度と前記排熱部14の温度の組み合わせが変化した場合、例えば、前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が６５℃になった場合、前記駆動回路24はグラフの中の破曲線を選択する。破曲線における目標吸熱量２０Ｗに相当する出力電圧は６．８Ｖであり、前記駆動回路24は出力電圧が６．８Ｖになるように制御する。
【００５２】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、吸熱量が所定の大きさになるように制御できるので、安定した冷凍能力を得ることができる。また、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御するので、電源電圧、出力電圧、消費電流或いは消費電力に基づいて制御する場合に比べ高精度に制御することができる。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００５３】
次に、本発明の第８実施例について、図１２を参照して説明する。図１２に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、前記スターリング冷凍機１の吸熱部13及び排熱部14の温度を検知する温度検知手段26と、前記駆動回路24の後段に設けられる消費電流検知手段28とからなる。
【００５４】
前記駆動回路24は、前記温度検知手段26から得られた前記吸熱部13と排熱部14の温度から、目標吸熱量に相当する消費電流を算出し、この消費電流を生じさせるように、出力電圧を制御する。すなわち、前記駆動回路24は、前記吸熱部13と排熱部14の温度の組み合わせに基づいて、図１７に示すグラフの中から、使用する特定の曲線を選択する。そして、特定の曲線が選択されると、目標吸熱量に対応する消費電流が算出される。例えば、前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が３５℃である場合、前記駆動回路24はグラフ中の実曲線を選択する。そして、目標吸熱量を３０Ｗとすると、前記駆動回路24は、選択された実曲線上から、目標吸熱量３０Ｗに相当する消費電流を算出し、消費電流が３Ａと設定される。そして、前記消費電流検知手段28は、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電流を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。消費電流に基づく電気信号を入力された前記駆動回路24は、前述の図９に示すように、目標消費電流である３Ａより大きいか小さいかを比較する。そして、前記駆動回路24は、消費電流と目標消費電流との間に差がある場合には、消費電流が目標消費電流の３Ａとなるように、出力電圧を制御する。
【００５５】
一方、前記吸熱部13の温度と前記排熱部14の温度の組み合わせが変化した場合、例えば、前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が６５℃になった場合、前記駆動回路24はグラフの中の破曲線を選択する。破曲線における目標吸熱量３０Ｗに相当する消費電流は４．５Ａであり、前記駆動回路24は消費電流が４．５Ａとなるように出力電圧を制御する。
【００５６】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、吸熱量が所定の大きさになるように消費電流を検知して制御できる。また、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御するので、電源電圧、出力電圧、消費電流或いは消費電力に基づいて制御する場合に比べ高精度に制御することができる。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００５７】
次に、本発明の第９実施例について説明する。図１８に示す駆動システム21における制御手段23は、駆動回路24と、前記スターリング冷凍機１の吸熱部13及び排熱部14の温度を検知する温度検知手段26と、前記駆動回路24の後段に設けられる消費電力検知手段29とからなる。
【００５８】
前記駆動回路24は、前記温度検知手段26から得られた前記吸熱部13と排熱部14の温度から、目標吸熱量に相当する消費電力を算出し、この消費電力を生じさせるように出力電圧を制御する。すなわち、前記駆動回路24は、前記吸熱部13と排熱部14の温度の組み合わせに基づいて、図１９に示すグラフの中から、使用する特定の曲線を選択する。そして、特定の曲線が選択されると、目標吸熱量に対応する消費電力が算出される。例えば、前記温度検知部26で検知した前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が３５℃である場合、前記駆動回路24はグラフ中の実曲線を選択する。そして、目標吸熱量を３０Ｗとすると、前記駆動回路24は、選択された実曲線上から、目標吸熱量３０Ｗに相当する消費電力を算出し、消費電力が１５．５Ｗと設定される。そして、前記消費電力検知手段29は、前記スターリング冷凍機１で消費される消費電力を検知して電気信号に変換し、前記駆動回路24へ出力する。消費電力に基づく電気信号を入力された前記駆動回路24は、目標消費電力である１５．５Ｗより大きいか小さいかを比較する。そして、前記駆動回路24は、消費電力と目標消費電力との間に差がある場合には、消費電力が目標消費電力の１５．５Ｗとなるように、出力電圧を制御する。
【００５９】
一方、前記吸熱部13の温度と前記排熱部14の温度の組み合わせが変化した場合、例えば、前記吸熱部13の温度が０℃、前記排熱部14の温度が６５℃になった場合、前記駆動回路24はグラフの中の破曲線を選択する。破曲線における目標吸熱量３０Ｗに相当する消費電力は２５Ｗであり、前記駆動回路24は消費電力が２５Ｗとなるように、出力電圧を制御する。
【００６０】
これにより、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、吸熱量が所定の大きさになるように消費電力を検知して制御できる。また、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御するので、電源電圧、出力電圧、消費電流或いは消費電力に基づいて制御する場合に比べ高精度に制御することができる。なお、前記駆動回路24による出力電圧の制御は、上記したＰＷＭ方式によりパルス幅を適宜変更することにより行われる。
【００６１】
上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機１への出力電圧を検知するための電圧検知手段25を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記電圧検知手段25の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１への出力電圧が所定の大きさになるように制御できるので、前記スターリング冷凍機１を安定的かつ高精細に駆動することができる。また、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、出力電圧が所定の大きさになるように電源電圧又は出力電圧を検知して制御できるので、回路構成を単純化することができる。
【００６２】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機１への出力電圧を検知するための電圧検知手段25を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電圧検知手段25の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１の消費電流が所定の大きさになるように制御することで、電源電圧又は出力電圧に比べて前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が高い消費電流に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００６３】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の消費電流を検知するための電流検知手段28を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記電流検知手段28の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１の消費電流が所定の大きさになるように出力電圧を制御することで、電源電圧又は出力電圧に比べて前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が高い消費電流に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。また、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電流が所定の大きさになるように消費電流を検知して制御できるので、回路構成を単純化することができる。
【００６４】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び／又は、前記電源電圧又は前記スターリング冷凍機への出力電圧を検知するための電圧検知手段25を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電圧検知手段25の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１の消費電力が所定の大きさになるように制御することで、前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００６５】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び、前記スターリング冷凍機１の消費電流を検知するための電流検知手段28を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電流検知手段28の検知結果に基づいて、所定の大きさの消費電力に対応する所定の大きさの消費電流を得るように出力電圧を制御することで、前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００６６】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の消費電力を検知するための電力検知手段29を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記電力検知手段29の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１の消費電力が所定の大きさになるように出力電圧を制御することで、前記スターリング冷凍機１の吸熱量に対する相関が消費電流よりも更に高い消費電力に基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。また、前記スターリング冷凍機１の各部温度に拘わらず、消費電力が所定の大きさになるように消費電力を検知して制御できるので、回路構成を単純化することができる。
【００６７】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び、電源電圧又は前記スターリング冷凍機１への出力電圧を検知するための電圧検知手段25を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電力検知手段25の検知結果に基づいて前記スターリング冷凍機１の吸熱量が所定の大きさになるように出力電圧を制御することで、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００６８】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び、前記スターリング冷凍機１の消費電流を検知するための電流検知手段28を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電流検知手段28の検知結果に基づいて、所定の大きさの吸熱量に対応する所定の大きさの消費電流を得るように出力電圧を制御することで、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００６９】
また、上記実施形態によれば、スターリング冷凍機１及びこのスターリング冷凍機１を駆動するための制御手段23とを有するスターリング冷凍機駆動システム21において、前記制御手段23が、前記スターリング冷凍機１の各部温度、又は前記スターリング冷凍機１が組み込まれた系の各部温度、又は環境温度のうち、少なくとも１つを検出するための温度検知手段26、及び、前記スターリング冷凍機１の消費電力を検知するための電力検知手段29を備え、電源電圧及び／又は前記スターリング冷凍機１のインピーダンス或いは逆起電圧が変化したとしても、前記温度検知手段26及び電力検知手段29の検知結果に基づいて、所定の大きさの吸熱量に対応する所定の大きさの消費電力を得るように出力電圧を制御することで、電圧や電流、電力等といった間接的な物理量ではなく、前記スターリング冷凍機１の吸熱量そのものに基づいて前記スターリング冷凍機１を制御できるので、前記スターリング冷凍機１をより安定的かつ高精細に駆動することができる。
【００７０】
更に、上記実施形態によれば、前記制御手段23が、ＰＷＭ方式によって前記出力電圧を制御するから、小型、軽量、安価で高効率なスターリング冷凍機の駆動システムを得ることができる。
【００７１】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
上記各実施例において、一般論としては、目標吸熱量に基づく制御を行う駆動システムが精度及び安定性の面から最良であり、以下、目標消費電力に基づく制御を行う駆動システム、目標消費電流に基づく制御を行う駆動システム、目標出力電圧に基づく制御を行う駆動システムの順となるが、電源事情によっては、目標消費電力或いは目標消費電流に基づく制御を行う駆動システムが最良である場合もあり、また冷却動作開始直後など、吸熱量の積分値を最大にしたい場合や駆動システムを単純且つ安価にしたい場合などは、目標出力電圧に制御する駆動システムが最良である場合もあるので、条件によって、何に基づく制御を行う駆動システムにするか適宜選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態にかかるスターリング冷凍機の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】同上、駆動システムを示すブロック図である。
【図３】本実施形態の第１実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図４】同上、制御手段の他の構成を示す概念図である。
【図５】同上、電源電圧とスターリング冷凍機への入力波形の関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態の第２実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図７】同上、吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標消費電流と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態の第３実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図９】電流の変化の様子を模式的に示すグラフである。
【図１０】本実施形態の第４実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図１１】同上、吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標消費電力と消費電流との関係を示すグラフである。
【図１２】本実施形態の第５実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図１３】同上、吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標消費電力と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図１４】本実施形態の第６実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図１５】電力の変化の様子を模式的に示すグラフである。
【図１６】本実施形態の第７実施例に係る吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標吸熱量と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図１７】本実施形態の第８実施例に係る吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標吸熱量と消費電流との関係を示すグラフである。
【図１８】本実施形態の第９実施例に係る制御手段の構成を示す概念図である。
【図１９】同上、吸熱部温度と排熱部温度との組み合わせにおける目標吸熱量と出力電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１    スターリング冷凍機
21    駆動システム
22    電源
23    制御手段
24    駆動回路
25    電圧検知手段
26    温度検知手段
28    電流検知手段
29    電力検知手段
【図１】
2006153303.tif 000003
【図２】
2006153303.tif 000004
【図３】
2006153303.tif 000005
【図４】
2006153303.tif 000006
【図５】
2006153303.tif 000007
【図６】
2006153303.tif 000008
【図７】
2006153303.tif 000009
【図８】
2006153303.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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