(57)【要約】【課題】  騒音、振動が発生したり配管がダメージを受けたりすることが抑制された放熱システムおよび該放熱システムを備えたスターリング機関搭載機器を提供する。【解決手段】  放熱システムは、熱源としてのスターリング冷凍機４の高温部２の周囲に設けられ、内部の冷媒を蒸発させる高温側蒸発器５と、蒸発した冷媒を受け入れ、該冷媒を凝縮する高温側凝縮器７とを含み、凝縮された冷媒を高温側蒸発器５内に戻す第１循環回路と、高温側蒸発器５下部に接続されたパイプ２Ｃを含む冷媒流路を有し、液状の冷媒を放熱部としてのドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂおよび発露防止パイプ９Ｃに導いてから該液状の冷媒を高温側蒸発器５内に戻す第２循環回路とを備え、第２循環回路は、冷媒流路に設けられた循環ポンプ６Ａと、循環ポンプ６Ａよりも下流側の冷媒流路に設けられた循環ポンプ６Ｂとを含む。【選択図】        図１
2006183922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温部と高温部とを有するスターリング機関と、
前記高温部の周囲に設けられ、内部の冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した前記冷媒を受け入れ、該冷媒を凝縮する凝縮器とを含み、凝縮された前記冷媒を前記蒸発器内に戻す第１循環回路と、
前記蒸発器下部に接続された冷媒流路を有し、前記冷媒を放熱部に導いてから該冷媒を前記蒸発器内に戻す第２循環回路とを備え、
前記第２循環回路は、前記冷媒流路に設けられた第１循環ポンプと、該第１循環ポンプよりも下流側の前記冷媒流路に設けられた第２循環ポンプとを含む、スターリング機関搭載機器。
【請求項２】
前記スターリング機関搭載機器は前記スターリング機関が格納される機器本体を備え、
前記機器本体の底部に前記第１と第２循環ポンプを配設し、
前記第１と第２循環ポンプの間に位置する前記冷媒流路に前記放熱部を配置した、請求項１に記載のスターリング機関搭載機器。
【請求項３】
前記第１循環ポンプの定格流量が前記第２循環ポンプの定格流量よりも小さい、請求項１または請求項２に記載のスターリング機関搭載機器。
【請求項４】
熱源の周囲に設けられ、内部の冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した前記冷媒を受け入れ、該冷媒を凝縮する凝縮器とを含み、凝縮された前記冷媒を前記蒸発器内に戻す第１循環回路と、
前記蒸発器下部に接続された冷媒流路を有し、前記冷媒を放熱部に導いてから該冷媒を前記蒸発器内に戻す第２循環回路とを備え、
前記第２循環回路は、前記冷媒流路に取付けられた第１循環ポンプと、該第１循環ポンプよりも下流側の前記冷媒流路に取付けられた第２循環ポンプとを含む、放熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱システムおよびスターリング機関搭載機器に関し、特に、冷媒配管中のキャビテーションの発生が抑制された放熱システムおよび該放熱システムを備えたスターリング機関搭載機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆スターリングサイクルによる熱交換を冷却庫に適用したものとして、たとえば、特開２００４−２００５６号公報（従来例１）や特開２００４−１０１０５０号公報（従来例２）に記載されたものなどが挙げられる。
【０００３】
従来例１においては、スターリング冷凍エンジンにより庫内冷却を行なう冷却庫であって、スターリング冷凍エンジンに形成される高温部の熱を庫外に放出する第１高温側冷媒循環回路と、高温部の熱をドレンの蒸発促進、冷却庫壁の結露防止、および庫内冷却用熱交換器の除霜の少なくとも１つに利用する第２高温側冷媒循環回路とを備えた冷却庫が開示されている。従来例２においても、これと同様の冷却庫が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２００５６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０１０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような放熱システムにおいては、以下のような問題があった。
【０００５】
従来例１，２においては、第２高温側冷媒循環回路において冷媒を循環させる手段として、循環ポンプが用いられている。すなわち、従来例１，２における第２高温側冷媒循環回路は、循環ポンプによる強制循環回路（ｆｏｒｃｅｄ  ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
【０００６】
この強制循環回路の配管には高温側蒸発器から比較的高温の冷媒が供給されるため、該配管内を流れる冷媒中に気泡が発生しやすい（キャビテーションが発生しやすい）状態になっている。キャビテーションが生じた後、当該部分の圧力が再度高くなることにより、発生した気泡が消滅する。この際、大きな空間の変動に起因する衝撃（水撃）により、騒音、振動が発生したり配管がダメージを受けたりする可能性があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、騒音、振動が発生したり配管がダメージを受けたりすることが抑制された放熱システムおよび該放熱システムを備えたスターリング機関搭載機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る放熱システムは、熱源の周囲に設けられ、内部の冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒を受け入れ、該冷媒を凝縮する凝縮器とを含み、凝縮された冷媒を蒸発器内に戻す第１循環回路と、蒸発器下部に接続された冷媒流路を有し、（液状の）冷媒を放熱部に導いてから該（液状の）冷媒を蒸発器内に戻す第２循環回路とを備え、第２循環回路は、冷媒流路に設けられた第１循環ポンプと、該第１循環ポンプよりも下流側の冷媒流路に設けられた第２循環ポンプとを含む。
【０００９】
これにより、個々の循環ポンプの定格流量を比較的小さく設定することができるので、冷媒の脈動が小さくなり、結果としてキャビテーションの発生が抑制される。
【００１０】
本発明に係るスターリング機関搭載機器は、低温部および高温部を有するスターリング機関と、上記放熱システムとを備える。ここで、放熱システムにおける蒸発器は、スターリング機関の高温部に取付けられる。
【００１１】
これにより、スターリング機関搭載機器において、騒音、振動が発生したり配管がダメージを受けたりすることが抑制される。
【００１２】
スターリング機関は、スターリング機関搭載機器の機器本体に格納される。ここで、機器本体の底部に第１と第２循環ポンプを配設し、第１と第２循環ポンプの間に位置する冷媒流路に放熱部を配置することが考えられる。この放熱部によって第２循環ポンプへ流入する冷媒の温度を下げ、飽和蒸気圧を下げることで、第２循環ポンプの吸い込みによる減圧によっても、冷媒が気化しにくくなり、キャビテーションを抑制することができる。（第２循環ポンプ入口の液冷媒がポンプの吸い込みにより減圧されたとき、冷媒の圧力が飽和蒸気圧よりも低くなると液冷媒は気化してしまう。これに対し、液冷媒の温度を下げ、液冷媒の飽和蒸気圧を下げてしまえば、ポンプによる減圧によっても冷媒の圧力が飽和蒸気圧を割り込みにくくなる。）ここで、機器本体の底部に配設される放熱部は、除霜水などを貯留するドレンパンの底面に冷媒流路を配設することによって形成されてもよいし、スターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫の冷却室に隣接する位置に冷媒流路を配設することによって形成されてもよい。
【００１３】
第１と第２循環ポンプをスターリング機関搭載機器の底部に配設することで、第１と第２循環ポンプの近傍において、蒸発器との位置水頭差により、冷媒流路内を流れる冷媒の圧力を比較的高くすることができる。したがって、キャビテーションの発生が抑制される。
【００１４】
第１循環ポンプの定格流量を第２循環ポンプの定格流量よりも小さくしてもよい。
【００１５】
第２循環ポンプよりも上流側に配設される第１循環ポンプの近傍においては、流れる冷媒が比較的高い温度を保っているため、キャビテーションが発生する割合が相対的に高い。したがって、第１循環ポンプの定格流量を相対的に小さくすることにより、この部分での脈動を小さくし、キャビテーションの発生を抑制することができる。一方で、第２循環ポンプの定格流量を相対的に大きくすることによって、第２循環回路における冷媒の流量を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水撃による騒音、振動や配管へのダメージが抑制された放熱システムおよび該システムを備えたスターリング機関搭載機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に基づく放熱システムおよびスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫の１つの実施の形態について説明する。
【００１８】
なお、本願明細書において、「冷却庫」とは、「冷蔵庫」、「冷凍庫」および「冷凍冷蔵庫」の全てを含む概念である。
【００１９】
また、本実施の形態においては、スターリング機関としてのスターリング冷凍機、および、該スターリング冷凍機を備えたスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫について説明するが、本発明に係るスターリング機関は、スターリング冷凍機に限定されるものではなく、たとえば、発電機としても用いられる。
【００２０】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。
【００２１】
スターリング冷却庫１は、図１に示すように、高温部２と低温部３とを有するスターリング冷凍機４（スターリング機関）と、高温部２に取付けられた高温側蒸発器５、高温側凝縮器７およびパイプ２Ａ，２Ｂを含む第１高温側循環回路（第１循環回路）と、高温側蒸発器５、循環ポンプ６Ａ，６Ｂ、ドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂ、発露防止パイプ９Ｃおよびパイプ２Ｃ〜２Ｇを含む第２高温側循環回路（第２循環回路）と、低温部３に取付けられた低温側凝縮器１０、低温側蒸発器１１およびパイプ３Ａ，３Ｂを含む低温側循環回路とを備える。第１高温側循環回路は、スターリング冷凍機４の高温部２の冷却を行ない、第２高温側循環回路は、ドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂおよび発露防止パイプ９Ｃに熱を供給する。また、低温側循環回路は、冷却庫内の空気とスターリング冷凍機４の低温部３との熱交換を行なう。
【００２２】
第１と第２高温側循環回路内には水（Ｈ2Ｏ）などが冷媒として封入されている。高温
側蒸発器５において蒸発した冷媒はパイプ２Ａ（高温側導管）を介して高温側凝縮器７に達する（図１中の破線矢印）。高温側凝縮器７において外気との熱交換が行なわれることで冷媒が凝縮する。この熱交換を促進するために、高温側凝縮器７近傍に気流を生じさせるファン８が設けられている。凝縮した冷媒は、パイプ２Ｂ（高温側戻り管）を介して高温側蒸発器５に戻る。第１高温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、高温部２で発生した熱を高温側凝縮器７に伝達することができるように、高温側凝縮器７が高温側蒸発器５より上方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整（ほぼ真空状態に減圧）されている。
【００２３】
一方、高温側蒸発器５の下部には、パイプ２Ｃが接続されている。高温側蒸発器５からパイプ２Ｃに液相の冷媒が流入する。パイプ２Ｃに流入した冷媒は、スターリング冷凍機４よりも下方に設けられた循環ポンプ６Ａに達する。循環ポンプ６Ａから吐出された冷媒は、パイプ２Ｄ、ドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂおよびパイプ２Ｅを介して循環ポンプ６Ｂに達する。循環ポンプ６Ｂから吐出された冷媒は、パイプ２Ｆを介して発露防止パイプ９Ｃに送られる。ここで、発露防止パイプ９Ｃ内を流れる冷媒は、スターリング冷凍機４の高温部２から与えられた熱により比較的高温に保たれている。したがって、発露防止パイプ９Ｃを冷却庫の前面開口部に配置することで、ドア部等における発露を抑制することができる。発露防止パイプ９Ｃ内を流れた冷媒は、パイプ２Ｇを介して高温側蒸発器５内に戻る。このように、第２高温側循環回路においては、循環ポンプ６Ａ，６Ｂによる強制循環が行なわれている。
【００２４】
低温側循環回路内には二酸化炭素や炭化水素などが冷媒として封入されている。低温側凝縮器１０において凝縮した冷媒はパイプ３Ａ（低温側導管）を介して低温側蒸発器１１に達する。低温側蒸発器１１において冷媒が蒸発することで熱交換が行なわれる。この熱交換を促進するために、低温側蒸発器１１近傍に気流を生じさせるファン１２が設けられている。熱交換の後、ガス化された冷媒は、パイプ３Ｂ（低温側戻り管）を介して低温側凝縮器１０に戻る。低温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、低温部３で発生した冷熱を伝達することができるように、低温側蒸発器１１が低温側凝縮器１０より下方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
【００２５】
スターリング冷凍機４を作動させると、該冷凍機４の高温部２で発生した熱が、高温側凝縮器７を介して空気と熱交換される。一方、スターリング冷凍機４の低温部３で発生した冷熱は、低温側蒸発器１１を介して冷却庫内の空気と熱交換される。冷却庫内からの暖かくなった気流は、再び低温側蒸発器１１近傍に送られ、繰り返し冷却される。
【００２６】
上述した冷却サイクルの実施に伴い、冷却庫内（たとえば低温側蒸発器１１周辺など）に着霜が生じる。これに対し、冷媒の流れを適宜調整することで、除霜を行なう。この除霜方法については、一般によく知られた技術を援用可能であるので、詳細な説明は行なわれない。
【００２７】
上述した除霜を実施することで、除霜水が発生する。除霜水は、ドレンパイプ１２Ａを介して、冷却庫本体底面の下部に設置されたドレンパン１２Ｂ（蒸発皿）に導かれる。ドレンパン１２Ｂの上部には、送風ファン（図示せず）が設けられており、該送風ファンによってドレンパン１２Ｂ内に溜まった除霜水表面近傍に気流が形成され、比較的乾いた空気が除霜水上に供給されことにより、除霜水の蒸発が促進される。また、第２高温側循環回路内に設けられたドレンパンヒータ９Ａによっても、除霜水の蒸発が促進される。
【００２８】
次に、図２を用いて、スターリング冷凍機４の構造の一例およびその動作について説明する。
【００２９】
図２に示すように、本実施の形態のスターリング冷凍機４は、フリーピストン型のスターリング機関であって、ケーシング３０と、該ケーシング３０に組付けられたシリンダ１３と、シリンダ１３内で往復動するピストン１４およびディスプレーサ１５と、再生器１６と、圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとを含む作動空間１７と、高温部２と、低温部３と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ２３と、ピストンスプリング２４と、ディスプレーサスプリング２５と、ディスプレーサロッド２６と、背圧空間２７とを備える。
【００３０】
図２の例では、スターリング冷凍機４の外殻体（外壁）は、単一の容器で構成されず、背圧空間２７側に位置するケーシング３０（ベッセル部分）と、作動空間１７側に位置する高温部２、チューブ１８Ａおよび低温部３とで主に構成される。ケーシング３０は、背圧空間２７を規定する。ケーシング３０には、シリンダ１３、リニアモータ２３、ピストンスプリング２４およびディスプレーサスプリング２５をはじめとする種々の部品が組付けられる。上記外殻体の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。
【００３１】
シリンダ１３は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン１４とフリーピストンとしてのディスプレーサ１５とを往復動可能に受け入れる。シリンダ１３内において、ピストン１４とディスプレーサ１５とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン１４およびディスプレーサ１５によってシリンダ１３内の作動空間１７が圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとに区画される。より詳しくは、作動空間１７は、ピストン１４におけるディスプレーサ１５側の端面よりもディスプレーサ１５側に位置する空間であり、ピストン１４とディスプレーサ１５との間に圧縮空間１７Ａが形成され、ディスプレーサ１５と低温部３との間に膨張空間１７Ｂが形成される。圧縮空間１７Ａは主に高温部２によって囲まれ、膨張空間１７Ｂは主に低温部３によって囲まれている。
【００３２】
圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとの間には、チューブ１８Ａの内周面上に所定の隙間を有しながらフィルムが巻回されてなる再生器１６が配設されており、この再生器１６を介して圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとが連通する。それにより、スターリング冷凍機４内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン１４およびディスプレーサ１５の動作に合わせて流動することにより、後述する逆スターリングサイクルが実現される。
【００３３】
シリンダ１３の外側に位置する背圧空間２７にはリニアモータ２３が配設される。リニアモータ２３は、インナーヨーク２０と、可動マグネット部２１と、アウターヨーク２２とを有し、このリニアモータ２３によって、シリンダ１３の軸方向にピストン１４が駆動される。
【００３４】
ピストン１４の一端は、板バネなどで構成されるピストンスプリング２４と接続される。該ピストンスプリング２４は、ピストン１４に弾性力を付与する弾性力付与手段として機能する。該ピストンスプリング２４に弾性力を付加することにより、シリンダ１３内でピストン１４をより安定して周期的に往復動させることが可能となる。ディスプレーサ１５の一端は、ディスプレーサロッド２６を介してディスプレーサスプリング２５と接続される。ディスプレーサロッド２６はピストン１４を貫通して配設され、ディスプレーサスプリング２５は板バネなどで構成される。該ディスプレーサスプリング２５の周縁部と、ピストンスプリング２４の周縁部は、リニアモータ２３からピストン１４の背圧空間２７側（以下、後方と称する場合がある。）に延びる支持部材により支持される。
【００３５】
ピストン１４に対しディスプレーサ１５と反対側には、ケーシング３０によって囲まれた背圧空間２７が配設されている。背圧空間２７は、ケーシング３０内でピストン１４の周囲に位置する外周領域と、ケーシング３０内でピストン１４よりもピストンスプリング
２４側（後方側）に位置する後方領域とを含む。この背圧空間２７内にも、作動媒体が存在する。
【００３６】
高温部２は、ベース部材３０Ａを介してケーシング３０に取付けられる。高温部２と低温部３とは、チューブ１８Ａを介して接続される。高温部２、低温部３の内周面上には、それぞれ内部熱交換器１８と内部熱交換器１９とが設けられる。内部熱交換器１８，１９は、それぞれ、圧縮空間１７Ａ，膨張空間１７Ｂと高温部２，低温部３との間の熱交換を行なう。
【００３７】
ケーシング３０の後方側には、板バネ２８を介してバランスマス２９が取付けられている。バランスマス２９は、ピストン１４やディスプレーサ１５が振動することによって生じるケーシング３０の振動を吸収する質量部材である。具体的には、ピストン１４やディスプレーサ１５が振動することによってケーシング３０に振動が生じた場合に、このケーシング３０の振動に対して追従するようにバランスマス２９が振動することにより、スターリング冷凍機４の振動が低減される。
【００３８】
たとえば、ピストン１４のディスプレーサ１５側の端面上に第１距離センサが設けられ、ディスプレーサ１５の低温部３側の端面上に第２距離センサが設けられる。第１距離センサは、スターリング冷凍機４の動作時のピストン１４とディスプレーサ１５との間隔の経時変化を計測可能である。また、第２距離センサは、スターリング冷凍機４の動作時のディスプレーサ１５と低温部３との間隔の経時変化を計測可能である。
【００３９】
次に、このスターリング冷凍機４の動作について説明する。
【００４０】
まず、リニアモータ２３を作動させてピストン１４を駆動する。リニアモータ２３によって駆動されたピストン１４は、ディスプレーサ１５に接近し、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体（作動ガス）を圧縮する。
【００４１】
ピストン１４がディスプレーサ１５に接近することにより、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体の温度は上昇するが、高温部２によってこの圧縮空間１７Ａ内に発生した熱が外部へと放出される。そのため、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体の温度はほぼ等温に維持される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルにおける等温圧縮過程に相当する。
【００４２】
ピストン１４がディスプレーサ１５に接近した後にディスプレーサ１５は低温部３側に移動する。他方、ピストン１４によって圧縮空間１７Ａ内において圧縮された作動媒体は再生器１６内に流入し、さらに膨張空間１７Ｂへと流れ込む。その際、作動媒体の持つ熱が再生器１６に蓄熱される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容冷却過程に相当する。
【００４３】
膨張空間１７Ｂ内に流入した高圧の作動媒体は、ディスプレーサ１５がピストン１４側（後方側）へ移動することにより膨張する。このようにディスプレーサ１５が後方側へ移動するのに伴い、ディスプレーサスプリング２５の中央部も後方側に突出するように変形する。
【００４４】
上記のように膨張空間１７Ｂ内で作動媒体が膨張することにより、膨張空間１７Ｂ内の作動媒体の温度は下降するが、低温部３によって外部の熱が膨張空間１７Ｂ内へと伝達されるため、膨張空間１７Ｂ内はほぼ等温に保たれる。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等温膨張過程に相当する。
【００４５】
その後、ディスプレーサ１５がピストン１４から遠ざかる方向（前方側）に移動し始める。それにより、膨張空間１７Ｂ内の作動媒体は再生器１６を通過して再び圧縮空間１７Ａ側へと戻る。その際に再生器１６に蓄熱されていた熱が作動媒体に与えられるため、作動媒体は昇温する。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容加熱過程に相当する。
【００４６】
この一連の過程（等温圧縮過程−等容冷却過程−等温膨張過程−等容加熱過程）が繰り返されることにより、逆スターリングサイクルが構成される。この結果、低温部３は徐々に低温になり、極低温（たとえば−５０℃程度）を有するに至る。一方で、高温部２は徐々に高温（たとえば６０℃程度）になる。上述したように、低温部３における冷熱は、低温側循環回路を介して冷却庫内に供給され、高温部２における熱は、第１と第２高温側循環回路を介して冷却庫外に放出される。
【００４７】
ところで、スターリング冷却庫１の第２高温側循環回路の配管には高温側蒸発器５から比較的高温の冷媒が供給されるため、配管内を流れる冷媒中に気泡が発生しやすい（キャビテーションが発生しやすい）状態になっている。発生した気泡が消滅する際の大きな空間の変動に起因する衝撃により、騒音、振動が発生したり配管がダメージを受けたりする可能性があるので、キャビテーションの発生を抑制することは重要である。
【００４８】
これに対し、本実施の形態に係るスターリング冷却庫においては、第２高温側循環回路に複数の循環ポンプ６Ａ，６Ｂが設けられることにより、個々の循環ポンプ６Ａ，６Ｂの定格流量を比較的小さく設定することができるので、冷媒の脈動が小さくなり、結果としてキャビテーションの発生が抑制される。
【００４９】
図３は、スターリング冷却庫１における第１と第２高温側循環回路を示した図である。
【００５０】
図３を参照して、スターリング冷凍機４は、機械室３１内に設けられる。循環ポンプ６Ａ，６Ｂとしては、水晶やニオブ酸リチウムなどの圧電素子を用いた圧電ポンプが用いられる。
【００５１】
第２高温側循環回路において、高温側蒸発器５からパイプ２Ｃに流入した冷媒は、循環ポンプ６Ａに達し、該ポンプ６Ａから吐出され、その後、循環ポンプ６Ｂに達し、該ポンプ６Ｂから再度吐出される。このように、冷媒の吐出を２箇所に分けて行なうことで、各循環ポンプの１回あたりの吐出量を比較的小さく設定することができるので、配管内を流れる冷媒の脈動を抑えることができる。これにより、キャビテーションの発生が抑制される。また、循環ポンプ６Ａの出口近傍には、パイプ２Ｄから枝分かれした脈動吸収パイプ３２が設けられている。これにより、循環ポンプ６Ａの出口近傍での冷媒の脈動が吸収され、キャビテーションの抑制効果がさらに高められる。
【００５２】
キャビテーションの発生を抑制するために、他の方法として、第２高温側循環回路に放熱部を設けて、回路内を流れる冷媒の温度を下げることが考えられる。図３に示す例では、ドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂおよび発露防止パイプ９Ｃがこの放熱部として機能する。ここで、ドレンパンヒータ９Ａは、ドレンパン１２Ｂの底面にパイプを配設することによって形成される。冷凍室近傍パイプ９Ｂは、スターリング冷却庫１の冷凍室に隣接する位置にパイプを配設することによって形成される。また、発露防止パイプ９Ｃは、冷却庫本体１Ａの前面のほぼ全体に亘って配設されている。
【００５３】
循環ポンプ６Ａ，６Ｂは、冷却庫本体１Ａの底部に配設される。これにより、循環ポンプ６Ａ，６Ｂの近傍において、高温側蒸発器５との位置水頭差により、冷媒流路内を流れる冷媒の圧力を比較的高くすることができる。したがって、キャビテーションの発生がさらに抑制される。
【００５４】
また、循環ポンプ６Ａの定格流量は、循環ポンプ６Ｂの定格流量よりも小さく設定されている。
【００５５】
循環ポンプ６Ｂよりも上流側に配設される循環ポンプ６Ａの近傍においては、パイプ内を流れる冷媒が比較的高い温度を保っているため、キャビテーションが発生する割合が相対的に高い。したがって、循環ポンプ６Ａの定格流量を相対的に小さくすることにより、この部分での脈動を小さくし、キャビテーションの発生を抑制することができる。一方で、循環ポンプ６Ｂの定格流量を相対的に大きくすることによって、第２高温側循環回路における冷媒の流量を大きくすることができる。
【００５６】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。
【００５７】
本実施の形態に係る放熱システムは、スターリング冷却庫１に設けられた放熱システムであり、スターリング冷凍機４の高温部２（熱源）の周囲に設けられ、内部の冷媒を蒸発させる高温側蒸発器５と、蒸発した冷媒を受け入れ、該冷媒を凝縮する高温側凝縮器７とを含み、凝縮された冷媒を高温側蒸発器５内に戻す第１循環回路と、高温側蒸発器５下部に接続されたパイプ２Ｃを含む冷媒流路を有し、液状の冷媒を放熱部としてのドレンパンヒータ９Ａ、冷凍室近傍パイプ９Ｂおよび発露防止パイプ９Ｃに導いてから該液状の冷媒を高温側蒸発器５内に戻す第２循環回路とを備え、第２循環回路は、冷媒流路に設けられた循環ポンプ６Ａ（第１循環ポンプ）と、循環ポンプ６Ａよりも下流側の冷媒流路に設けられた循環ポンプ６Ｂ（第２循環ポンプ）とを含む。
【００５８】
本実施の形態によれば、上述した構成により、水撃による騒音、振動や配管へのダメージが抑制された放熱システムおよび該システムを備えたスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫が提供される。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全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全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】
【００６０】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫におけるスターリング冷凍機を示した側断面図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫における第１と第２高温側循環回路を示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  スターリング冷却庫、１Ａ  冷却庫本体、２  高温部、２Ａ〜２Ｇ  パイプ（高温側循環回路）、３  低温部、３Ａ，３Ｂ  パイプ（低温側循環回路）、４  スターリング冷凍機、５  高温側蒸発器、６Ａ，６Ｂ  循環ポンプ、７  高温側凝縮器、８  ファン、９Ａ  ドレンパンヒータ、９Ｂ  冷凍室近傍パイプ、９Ｃ  発露防止パイプ、１０  低温側凝縮器、１１  低温側蒸発器、１２  ファン、１２Ａ  ドレンパイプ、１２Ｂ  ドレンパン、１３  シリンダ、１４  ピストン、１５  ディスプレーサ、１６  再生器、１７  作動空間、１７Ａ  圧縮空間、１７Ｂ  膨張空間、１８，１９  内部熱交換器、１８Ａ  チューブ、２０  インナーヨーク、２１  可動マグネット、２２  アウターヨーク、２３  リニアモータ、２４  ピストンスプリング、２５  ディスプレーサスプリング、２６  ディスプレーサロッド、２７  背圧空間、２８  板バネ、２９  バランスマス、３０  ケーシング、３０Ａ  ベース部材、３１  機械室、３２  脈動吸収パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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