(57)【要約】【課題】  スターリング冷凍機を搭載した冷却庫において、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との取付状態が良好な冷却庫を提供する。【解決手段】  冷却システム組品３が背壁２に設けられた蒸発器用開口２ｂから斜め方向に挿入される。それにより、冷却機基板６が角部６ａに衝突する。その後、冷却機基板６が角部６ａに接触しながら内側に倒れるように回転する。その結果、蒸発器３６およびスターリング冷凍機３３等を含む冷却システム組品３が筐体１の内部に収納される。【選択図】        図４
2006090600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍機の低温ヘッドに発生した冷熱が二次冷媒循環回路によって蒸発器に導かれ、該冷熱によって庫内の冷却空間を冷却する冷却庫であって、
前記冷却庫の背壁に前記蒸発器を挿入するための開口が設けられ、
前記スターリング冷凍機と前記二次冷媒循環回路とは組品の状態にされ、前記蒸発器が前記開口から挿入され、組み込まれた、冷却庫。
【請求項２】
前記組品は、前記スターリング冷凍機を載置する基板と、該基板の下面に装着され前記開口を閉鎖する断熱材をさらに含む、請求項１に記載の冷却庫。
【請求項３】
前記組品は、前記断熱材の少なくとも庫内側を被覆する被覆部材をさらに含み、
前記被覆部材は、前記蒸発器を取付ける部材としても機能する、請求項２に記載の冷却庫。
【請求項４】
前記二次冷媒循環回路は、循環パイプを含み、
前記循環パイプは、前記低温ヘッドに装着される凝縮器と前記蒸発器とを連結する連結パイプ部を有し、
前記連結パイプ部に硬化処理が施されるか、または、前記連結パイプ部が補強部材によって補強された、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却庫。
【請求項５】
前記蒸発器はフィンを有し、前記開口の下側端面が、庫外側から庫内側へ向かって下がるように傾斜している、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却庫。
【請求項６】
冷却庫の外殻を構成する断熱筐体は、前記スターリング冷凍機が内装される機械室を構成する部分と前記開口を形成する部分とが一体成型された、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却庫。
【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を搭載した冷却庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スターリング冷凍機が搭載された冷却庫の開発が行なわれている。スターリング冷凍機は、一次冷媒の逆スターリングサイクルによって冷熱が生成される低温ヘッドと、低温ヘッドにおいて冷熱が生成される代償として発生する温熱を放熱させる高温ヘッドとを有している。
【０００３】
低温ヘッドは、低温側熱交換器（凝縮器）に接続されている。低温側熱交換器は、低温ヘッドから冷熱を受け取った低温側二次冷媒が循環する低温側二次冷媒循環回路に接続されている。低温側二次冷媒循環回路には、低温側二次冷媒の気化によって周囲に冷気を生成する蒸発器（冷却器）が接続されている。低温側二次冷媒は、低温側熱交換器において低温ヘッドから冷熱を受け取った後、蒸発器において冷熱を放出する。蒸発器における低温側二次冷媒と外気との熱交換は、冷却ファンによって促進される。したがって、蒸発器の周囲の空気は、蒸発器から冷熱を受け取り、その温度が低下する。
【０００４】
一方、高温ヘッドは、高温側熱交換器（蒸発器）に接続されている。高温側熱交換器は、高温ヘッドから温熱を受け取った高温側二次冷媒が循環する高温側二次冷媒循環回路に接続されている。高温側二次冷媒循環回路には、高温側二次冷媒の凝縮によって周囲に放熱する凝縮器（放熱器）に接続されている。高温側二次冷媒は、高温側熱交換器において高温ヘッドから温熱を受け取った後、凝縮器において温熱を放出する。凝縮器における高温側二次冷媒と外気との熱交換は、放熱ファンによって促進される。凝縮器の周囲の空気は、凝縮器から温熱を受け取り、その温度が上昇する。
【０００５】
また、従来のスターリング冷凍機を搭載した冷却庫の製造工程においては、スターリング冷凍機および高温側二次冷媒循環回路からなる組品と、低温側二次冷媒循環回路とが、それぞれ別個に、冷却庫の断熱筐体（内）に組み込まれてから、組み立てられていた。
【特許文献１】特開平１０−２０６００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のスターリング冷凍機を搭載した冷却庫においては、前述の組品と低温側二次冷媒循環回路との組み立てを断熱筐体内で行なう必要がある。前述の組品と低温側二次冷媒循環回路との接合部分であるスターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合を断熱筐体の内部で行なうと、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合作業が困難であり、また、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合状態の確認を十分に行ないにくかった。その結果、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との熱交換が不十分なものが発生し、冷却庫が所望の冷却能力を発揮しない冷却庫が生産されるという問題が生じている虞がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、スターリング冷凍機を搭載した冷却庫において、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合状態が安定した冷却庫を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の冷却庫は、スターリング冷凍機の低温ヘッドに発生した冷熱が二次冷媒循環回路によって蒸発器に導かれ、その冷熱によって庫内の冷却空間を冷却する冷却庫である。その冷却庫の背壁には蒸発器を挿入するための開口が設けられている。スターリング冷凍機と二次冷媒循環回路とは組品の状態にされてから、蒸発器が開口から挿入され、冷却庫に組み込まれている。
【０００９】
上記の構成によれば、スターリング冷凍機の低温ヘッドと二次冷媒循環回路の低温側熱交換器（凝縮器）とを組立てる作業を冷却庫の外部で行なうことができる。そのため、組立作業が容易になるとともに、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合状態（熱的接続状態）の目視検査が容易になる。その結果、組品の製造時間を短縮することができるとともに、組品の冷却性能を安定させることができる。したがって、安価でかつ冷却能力が安定した冷却庫を提供することができる。
【００１０】
また、組品は、スターリング冷凍機を載置する基板と、基板の下面に装着され、開口を閉鎖する断熱材をさらに含んでいることが望ましい。これによれば、蒸発器を開口から挿入し組品を庫内に組み込むと自動的に開口が断熱材で閉鎖される。そのため、冷却庫の組立作業の効率化を図かることができる。
【００１１】
また、組品は、断熱材の少なくとも庫内側を被覆する被覆部材をさらに含み、被覆部材を、蒸発器を保持する部材としても機能させることが望ましい。これによれば、断熱材の吸水による断熱性能の低下を防止する被覆部材によって蒸発器を取付け(ビス締め)してから組品を冷却庫に組み込むことができる。そのため、蒸発器の挿入作業および冷却庫の組み立て作業の効率を向上させることができる。
【００１２】
また、二次冷媒循環回路は、循環パイプを含み、循環パイプは、低温ヘッドに装着される凝縮器と前述の蒸発器とを連結する連結パイプ部を有し、連結パイプ部に硬化処理が施されるか、または、連結パイプ部が補強部材によって補強されていることが望ましい。これによれば、組品の挿入作業および組立て作業のときに、「連結パイプ部が変形する」という不具合の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、蒸発器はフィンを有し、開口の下側端面が、外側から内側へ向かって下がるように傾斜していることが望ましい。これによれば、蒸発器の挿入作業における「フィンの変形」によって生じる不具合の発生確率を低減することができる。また、蒸発器の周囲に生じる除霜水が冷却庫の庫内側から庫外側へ漏れ出すことを防止することができる。
【００１４】
また、冷却庫の外殻を構成する断熱筐体は、スターリング冷凍機が内装される機械室を構成する部分と開口を形成する部分とが一体に樹脂成型されていることが望ましい。これによれば、部品点数および組立て作業の手間を低減することができるため、冷却庫の製造コストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スターリング冷凍機を搭載した冷却庫において、スターリング冷凍機の低温ヘッドと低温側熱交換器との接合状態が安定した冷却庫が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜図９を用いて実施の形態のスターリング冷凍機が搭載された冷却庫を説明する。
【００１７】
本実施の形態の冷却庫は、個々の部品の基本構造および基本的機能については、背景技術の欄において説明した冷却庫と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の冷却庫は、背壁２を有する断熱筐体（以下、「筐体」と称す。）１と、前面側の扉２０ａ，２０ｂとを備えている。背壁２には、システム用開口２ａが形成されており、そのシステム用開口２ａから冷却庫の内部にスターリング冷凍機および低温側二次冷媒循環回路等を有する冷却システム組品３が挿入される。また、冷却システム組品３が組込まれた後に、背壁２のシステム用開口２ａはカバー５によって閉ざされる。また、背壁２のシステム用開口２ａの下側には、図３を用いて後述する蒸発器３６を挿入するための蒸発器用開口２ｂが設けられている。図１においては、蒸発器用開口２ｂは、蒸発器背面カバー４によって閉ざされている。システム用開口２ａと蒸発器用開口２ｂとは、連続して形成されており、１つの開口を構成している。
【００１９】
次に、図２を用いて、前述の冷却庫の筐体１をより具体的に説明する。
【００２０】
図１に示す冷却庫においては、システム用開口１１ａは、その内側から、前述の冷却システム組品３を搭載するための機械室を構成する冷却機収納部２６によって塞がれている。また、蒸発器用開口２ｂには、図３を用いて後述する蒸発器３６が挿入された後、蒸発器背面断熱材８が取付けられる。それにより、蒸発器背面断熱材８によって蒸発器３６と外部との間の熱の出入りが遮断される。
【００２１】
次に、図３を用いて、本実施の形態の冷却システム組品３の構造をより具体的に説明する。
【００２２】
本実施の形態の冷却システム組品３は、スターリング冷凍機３３と、凝縮器（放熱器）３２、放熱ファン３１、および蒸発器（冷却器）３６とを備えている。スターリング冷凍機３３は、その高温ヘッド３３ｄを取囲むように高温側熱交換器（高温側蒸発器）３３ａが取付けられている。高温側熱交換器３３ａには、高温側循環パイプ３４が接続されている。また、高温側循環パイプ３４は凝縮器３２内を蛇行している。
【００２３】
高温側循環パイプ３４内を流れる二次冷媒（たとえば、水）は、スターリング冷凍機３３の高温ヘッド３３ｄで熱を受けて気化し、自然循環によって凝縮器３２に至る。凝縮器３２では、気化している二次冷媒が外気と熱交換を行なう。この外気と高温側の二次冷媒との間の熱交換は、放熱ファン３１の回転によって生み出される気流によって促進される。なお、スターリング冷凍機３３および凝縮器３２は、冷凍機基板３８にプレートおよびボルト等の締結手段によって固定されている。
【００２４】
また、低温ヘッド３３ｂには、低温側熱交換器（低温側凝縮器）３３ｃが設けられている。低温側熱交換器３３ｃは低温側循環パイプ３５に接続されている。低温側循環パイプ３５は、蒸発器３６内において、蛇行するように配置されている。低温側循環パイプ３５内を流れる二次冷媒は、低温ヘッド３３ｂから冷熱を受け、低温側循環パイプ３５内を循環する。低温側循環パイプ３５内の二次冷媒は、蒸発器３６において、外気と熱交換し気化する。その後、気化した二次冷媒は、自然上昇によって低温側熱交換器３３ｃに戻り、再度低温ヘッド３３ｂから冷熱を受けて低温側循環パイプ３５内を循環する。前述の蒸発器３６において周囲に放出された冷熱が、冷却庫内（冷却空間）の冷却に用いられる。また、低温ヘッド３３ｂおよび低温側熱交換器３３ｃの周囲には、断熱材３７が設けられている。
【００２５】
なお、低温側熱交換器３３ｃ、低温側循環パイプ３５、および蒸発器３６によって、本発明の低温側二次冷媒循環回路が構成されている。また、低温側循環パイプ３５は、蒸発器３６と低温側熱交換器３３ｃとを連結する連結パイプとして機能する。
【００２６】
次に、図４を用いて、前述の冷却システム組品３の冷却庫の筐体１内への挿入方法を説明する。図４に示すように、蒸発器用開口２ｂは、その下側端面が、外側から内側にかけて下側に向かって傾斜する傾斜面となっている。この傾斜面に蒸発器３６の外側面が接触しながら、蒸発器３６が冷却庫内へ挿入される。このとき、挿入方向は矢印Ａで示すような斜め方向、すなわち水平方向に対して所定の傾斜角を有する方向である。
【００２７】
蒸発器３６が冷却室（冷凍室）７０内に完全に挿入され、スターリング冷凍機３３が搭載されている冷却機基板３８の下側面が角部６ａに接触してから、角部６ａを摺動回動部として、冷却システム組品３を図４の矢印Ｂで示す方向に摺動させながら回転させて設置する。その結果、冷却機基板３８は、冷却機収納部２６の底面上に載置される。なお、図４においては、蒸発器３６が冷却庫内へ挿入された後の状態が二点鎖線で示されている。
【００２８】
このように、本実施の形態の冷却システム組品３は、蒸発器用開口２ｂの下部の傾斜面に沿ってすべるように挿入される。傾斜面は、外部から内部へ向かって下がるように傾斜している。そのため、冷却システム組品３の冷却庫への挿入が極めて容易である。
【００２９】
また、冷却システム組品３は、低温側循環パイプ３５と蒸発器３６とスターリング冷凍機３３とが一体となって筐体１内へ挿入される。そのため、冷却庫の外部において、低温ヘッド３３ｂと蒸発器３６との接続を冷却庫の筐体１の外部で容易に行なうことができ、低温ヘッド３３ｂと低温側熱交換器３３ｃとの接合状態を確認することも容易にできる。また、低温ヘッド３３ｂと蒸発器３６との接続を筐体１の冷却庫の外部で行なうこともできる。
【００３０】
したがって、本実施の形態の冷却システム組品３は、低温ヘッド３３ｂと低温側熱交換器３３ｃとの接合関係が良好であることが確認された後で、冷却庫内に挿入される。そのため、本実施の形態の冷却庫によれば、低温ヘッド３３ｂと低温側熱交換器３３ｃとの接合状態が不良であることに起因して、所望の冷却能力を発揮することができないという不具合の発生が防止される。
【００３１】
また、スターリング冷凍機３３等を筐体１内において移動させる必要がないため、冷却庫の幅全体を使用して冷却システム組品３を挿入することができる。したがって、冷却庫内のスペースに無駄が生じ難くなっている。
【００３２】
たとえば、図５に示すようなスターリング冷凍機１３３、凝縮器（放熱器）１３２、および放熱ファン１３１のみが一体的に接合された冷却システム組品３０であれば、箱体６０内へ矢印Ｃで示す方向に冷却システム組品３０を挿入した後、低温ヘッド１３３ｂと低温側熱交換器（図示せず）とを接合するために、矢印Ｄで示すような方向に冷却システム組品３０を移動させる必要がある。そのため、低温ヘッド１３３ｂと低温側熱交換部との接合不良が生じることがある。この接合不良は、外部からの目視によって発見し難いものである。しかしながら、上記の図４に示すような組み立て方法を用いる本実施の形態の冷却システム組品３によれば、前述の図５に示すような冷却システム組品３０の組み立てにおいて生じるような不具合が生じない。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、図６〜図９を用いて、実施の形態２の冷却庫を説明する。なお、本実施の形態においては、実施の形態１において用いた参照符号と同じ参照符号が用いられている部位については、その構造および機能は、基本的に実施の形態１の冷却庫の各部位の構造および機能と同様であるため、その説明は繰り返さない。
【００３４】
本実施の形態の冷却庫は、図６に示すように、背壁２２を有する筐体２１と、背壁２２に設けられたシステム用開口２２ａから挿入される冷却システム組品２３と、そのシステム用開口２２ａを塞ぐカバー２５と、システム用開口２２ａの下側に設けられた蒸発器用開口２２ｂを閉ざす蒸発器背面カバー２４とを備えている。
【００３５】
また、図７に示すように、筐体２１においては、前述の冷却システム組品２３を搭載するための機械室を構成する冷却機収納部２６が背壁２２に対して内側からシステム用開口２２ａを覆うように形成されている。また、図８に示す蒸発器３６が内部に挿入された後においては、蒸発器用開口２２ｂには蒸発器背面断熱材８が取付けられる。
【００３６】
システム用開口２２ａと蒸発器用開口２２ｂとは、連続して形成されており、１つの開口を構成している。
【００３７】
次に、図８に示すように、実施の形態２の冷却システム組品３００を説明する。冷却システム組品３００は、実施の形態１の冷却システム組品３とほぼ同様であるが、冷却機基板３８と蒸発器３６との位置関係を規定する断熱部材５０と被覆部材５１とが設けられていることが実施の形態１の冷却システム組品３とは異なる。断熱部材５０と被覆部材５１によって、冷却機基板６と蒸発器３６とが固定されている。そのため、冷却システム組品３を断熱箱体１１内に挿入するときに、低温側循環パイプ３５に力がかかり、低温側循環パイプ３５が損傷することが防止されている。また、被覆部材５１の庫外側面に設けられている断熱部材５０は、冷却システム組品３００が筐体１内に挿入された状態では、蒸発器用開口２２ｂを塞ぐ位置に設けられている。
【００３８】
本実施の形態の冷却システム組品３００を冷却庫の筐体１内に挿入する方法は、図４を用いて説明した実施の形態１の挿入方法とほぼ同様である。図９に示すように、まず、蒸発器３６が蒸発器用開口矢印Ａで示す方向に冷却システム組品３００が挿入される。次に、矢印Ｂで示す方向にスターリング冷凍機３３等を回動させながら、冷却システム組品３００を冷却機収納部２６の底面上に載置させる。なお、図９においては、蒸発器３６が冷却庫内へ挿入された後の状態が二点鎖線で示されている。
【００３９】
本実施の形態の冷却庫によれば、断熱部材５０は、最終的には、蒸発器用開口２２ｂを塞ぐ。したがって、蒸発器用開口２２ｂを塞ぐ断熱部材５０の取付作業を冷却システム組品３００の冷却庫内への挿入と同時に行なうことができる。
【００４０】
また、本実施の形態の冷却庫においても、実施の形態１の冷却庫と同様に、蒸発器用開口２２ｂの下側端面は、外側から内側へ向かって下がる傾斜面となっている。そのため、蒸発器３６に設けられている放熱フィン３６ａの損傷が防止されている。
【００４１】
また、前述の本実施の形態の冷却庫によれば、筐体２１において、スターリング冷凍機が内挿される機械室を構成する冷却機収納部２６、システム用開口２２ａ、および蒸発器用開口２２ｂとが、一つの部材を用いた一体樹脂成型によって形成されている。そのため、部品点数の削減が図られている。
【００４２】
なお、上記実施の形態１および実施の形態２の冷却システム組品のいずれにおいても、低温側循環パイプ３５は、何らかの硬化処理が施されているか、または、補強部材によって補強されていることが望ましい。硬化処理としては、たとえば、低温側循環パイプ３５を焼鈍された状態より硬度が高い状態にする処理が考えられ、補強部材としては、たとえば、複数の低温側循環パイプ３５を束ねる収縮チューブが考えられる。このような低温側循環パイプ３５の硬化処理または補強によれば、冷却システム組品３００の筐体１内への挿入時に低温側循環パイプ３５が変形したり損傷したりすることが防止される。
【００４３】
なお、今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１の冷却庫の筐体を説明するための斜視図である。
【図２】実施の形態１の冷却庫の背壁の裏面側斜視図である。
【図３】実施の形態１の冷却システム組品を説明するための図である。
【図４】実施の形態１の冷却システム組品の挿入方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態１の冷却システム組品の挿入方法と比較される冷却システム組品の挿入方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態２の冷却庫の筐体を説明するための斜視図である。
【図７】実施の形態２の冷却庫の背壁の裏面側斜視図である。
【図８】実施の形態２の冷却システム組品の斜視図である。
【図９】実施の形態２の冷却システム組品の挿入方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２１  断熱筐体、２，２２  背壁、３，３００  冷却システム組品、４，２４  蒸発器背面カバー、５，２５  カバー、２６  冷却機収納部、６ａ  角部、８  蒸発器背面断熱材、３１  放熱ファン、３２  凝縮器（放熱器）、３３  スターリング冷凍機、３４  高温側循環パイプ、３３ａ  高温側熱交換器、３３ｂ  低温ヘッド、３３ｃ  低温側熱交換器、３３ｄ  高温ヘッド、３４  高温側循環パイプ、３５  低温側循環パイプ、３６  蒸発器、３８  冷却機基板。
【図１】
2006090600.tif 000003
【図２】
2006090600.tif 000004
【図３】
2006090600.tif 000005
【図４】
2006090600.tif 000006
【図５】
2006090600.tif 000007
【図６】
2006090600.tif 000008
【図７】
2006090600.tif 000009
【図８】
2006090600.tif 000010
【図９】
2006090600.tif 000011