(57)【要約】冷却システムであって、スターリングマシン（１）および冷却チャンバ（４）を備え、マシンの冷却部（１ｂ）および冷却チャンバ（４）に作用可能に組み合わされた第１の熱エネルギー輸送装置（２）をさらに備え、前記マシンの外側に位置した熱受容手段、およびその加熱部（１ａ）に作用可能に組み合わされた第２の熱エネルギー輸送装置（３）をさらに備えており、第１の熱エネルギー輸送装置（２）が、受容された循環流体を、毛管ポンプから吸収した熱によって蒸発させるための冷却チャンバ（４）内に取り付けられた少なくとも１つの毛管ポンプ（１０）と、毛管ポンプ（１０）から受容した気体状態の循環流体を凝縮するために、スターリングマシン（１）の冷却部（１ｂ）に作用可能に結合された凝縮器（２０）と、毛管ポンプ（１０）と凝縮器（２０）との間において、循環流体を閉鎖ループ内で導くための管（３０、４０）とを備えている。
2005533231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部（１ａ）および冷却部（１ｂ）を有するスターリングマシン（１）と、
冷却チャンバ（４）と、
循環流体を用いて冷却チャンバから冷却部（１ｂ）へ熱を輸送するように、冷却部（１ｂ）および冷却チャンバ（４）と作用可能に組み合わされた第１の熱エネルギー輸送装置（２）と、
循環流体を用いて加熱部（１ａ）から熱受容手段へ熱を輸送するために、前記マシンの外側に位置する熱受容手段と、加熱部（１ａ）とに作用可能に組み合わされた第２の熱エネルギー輸送装置（３）とを備える冷却システムであって、
第１の熱エネルギー輸送装置（２）が、
冷却チャンバから吸収される熱によって、および、毛管ポンプを通る流体により生起される圧力損失の作用によって、毛管ポンプ（１０）内に受容された循環流体を蒸発させるために、冷却チャンバ（４）内に取り付けられた少なくとも１つの毛管ポンプ（１０）と、
前記毛管ポンプ（１０）から受容した気体状態の循環流体を凝縮するために、スターリングマシン（１）の冷却部（１ｂ）に作用可能に接続された凝縮器（２０）と、
閉鎖ループにおいて、循環流体を、液体状態で凝縮器（２０）から毛管ポンプ（１０）へ導き、気体状態で毛管ポンプ（１０）から凝縮器（２０）へ導く管（３０、４０）とを備えることを特徴とする、冷却システム。
【請求項２】
第２の熱エネルギー輸送装置（３）が、前記加熱部（１ａ）から吸収される熱によって、および、毛管ポンプを通る流体により生起される圧力損失の作用によって、毛管ポンプ（５０）内に受容された循環流体を蒸発させるために、スターリングマシン（１）の加熱部（１）と作用可能に結合された毛管ポンプ（５０）と、毛管ポンプ（５０）から気体状態で受容された循環流体を凝縮するために、スターリングマシン（１）の外部の熱受容手段と作用可能に組み合わされた凝縮器（６０）と、閉鎖ループにおいて、循環流体を、液体状態で凝縮器（６０）から毛管ポンプ（５０）へ導き、気体状態で毛管ポンプ（５０）から凝縮器（６０）へ導くための管（７０、８０）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
毛管ポンプ（１０、５０）が、流体を液体状態で循環させる入口（１１ａ、５１ａ）と、入口か（１１ａ、５１ａ）ら離間しており、シェル（１１、５１）の内部に収容された多孔性手段（１２、５２）によって入口から分離された、流体を気体状態で循環させる出口（１１ｂ、５１ｂ）とを具備するシェル（１１、５１）を備えており、多孔性手段（１２、５２）の入口側および出口側間の圧力差のために、該入口側から該出口側へ前記圧力損失が発生することで、シェルの内部を循環流体が流れ、該循環流体は、冷却チャンバ（４）とスターリングマシン（１）の加熱部（１ａ）とによって画定される部分の一方から受容した熱にさらされる多孔性手段（１２、５２）の出口側で、蒸発により、液体状態から気体状態へと変化することを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
第１の熱エネルギー輸送装置（２）の毛管ポンプ（１０）は、冷却される空気流（Ｆ）の方向と平行に配置され、毛管ポンプ（１０）を通過する、複数の熱交換フィン（１３）に対して横断方向に組み込まれて該熱交換フィンを横断する、細長管形状のシェル（１１）を有しており、シェル（１１）の端部の一方が、毛管ポンプ（１０）の入口（１１ａ）を画定すると共に、反対側の端部が毛管ポンプ（１０）の出口（１１ｂ）を画定し、多孔性手段（１２）が、管状形を呈し、入口（１１ａ）に開口する端部と、出口（１１ｂ）に隣接する、反対側の閉鎖した端部を有し、さらに、縦通路（１２ａ）が、多孔性手段（１２）とシェル（１１）との間に設けられており、シェル（１１）の入口（１１ａ）に隣接する閉鎖した端部と、シェル（１１）の出口（１１ｂ）に開口する反対側の端部とを有し、該縦通路が、既に気体状態にある循環流体を、シェル（１１）の出口（１１ｂ）へ向かわせることを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
縦通路（１２ａ）が、多孔性手段（１２）に設けられた縦溝によって画定されていることを特徴とする、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
複数のシェル（１１）が、互いに平行に設けられ、複数のフィン（１３）に組み込まれ、冷却チャンバ（４）の内部に取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項７】
第２の熱エネルギー輸送装置（３）の毛管ポンプ（５０）が、入口（５１ａ）を受容する外壁と、出口（５１ｂ）に組み合わされた内壁とを持つ、環状形状のシェル（５１）であり、環状形状を有する多孔性手段（５２）が、前記シェル（５１）の内壁および外壁に対して載置されるべくシェル（５１）の内部に収容されており、さらに、多孔性手段（５２）とシェル（５１）の外壁との間に画定され、中に入口（５１ａ）が開口している環状隙間（５２ａ）と、多孔性手段（５２）とシェル（５１）の内壁との複数の縦通路（５３）と、縦通路（５３）と周方向に相互接続しており、シェル（５１）の出口（５１ｂ）に開口しているチャンネル（５４）とを備えることを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項８】
環状隙間（５２ａ）が、多孔性手段（５２）に設けられた外周凹部によって画定されることを特徴とする、請求項７に記載の冷却システム。
【請求項９】
チャンネル（５４）が、多孔性手段（５２）の端部の一方の近くに設けられた内周凹部によって画定されていることを特徴とする、請求項７に記載の冷却システム。
【請求項１０】
縦通路（５３）が、シェル（５１）の内壁に設けられた溝によって画定されていることを特徴とする、請求項７に記載の冷却システム。
【請求項１１】
第１の熱エネルギー輸送装置（２）の凝縮器（２０）が、スターリングマシン（１）へ伝導によって熱を輸送するようにスターリングマシン（１）の冷却部（１ｂ）の周囲に載置された内壁を有する環状シェル（２１）を備えており、前記シェル（２１）には、気体状態および液体状態の循環流体を導く管（４０、３０）に各々接続された入口（２１ａ）および出口（２１ｂ）が設けられており、前記入口（２１ａ）および出口（２１ｂ）がシェル（２１）の内部で相互接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１２】
第２の熱エネルギー輸送装置（３）の凝縮器（６０）が、互いに平行し、複数のフィン（６３）に横断方向に組み込まれている複数の環状シェルを備えており、前記シェルが、気体状態の循環流体を導く管（８０）に接続された入口（６１ａ）を画定する端部と、液体状態の循環流体を導く管（７０）に接続された出口（６１ｂ）を画定する反対側の端部を有し、前記環状シェルおよび前記フィン（６３）が、凝縮器（６０）が取り付けられている環境へ熱を輸送することを特徴とする、請求項２に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の外部に位置してそこから離間した（周囲）環境へ輸送（移動、伝達）される熱のエネルギー源としてスターリング（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ）マシンを使用する冷却システムに関し、特にその熱交換器（ヘッド）に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の用途において動作するスターリンマシンが長年にわたって知られてきた。スターリングマシンは、運動を生起するシステム（モータ）として、また、熱源を使用するエネルギー発生の分野において幅広く使用されている。さらに、スターリングマシンは、環境を冷却するため、または冷却システム、主に低容量（ＡＳＨＲＡＥチェックポイントにおいて１００Ｗ以下）および低貯蔵温度（−１００℃未満）を有するシステムにおいて使用される。
【０００３】
このようなマシンは、内部にモータが取り付けられた密封シェルを備え、このモータは、シェル内部に存在する気体を圧縮するピストンを駆動するリニアタイプのものであってよい。さらに、密封シェル内部には、高温外部熱交換器または高温ヘッドと結合した、あるいは低温外部熱交換器または低温ヘッドに結合しているこれ以外の熱交換器と結合した熱交換器が設けられており、これら両方の熱交換器は、マシン外部の環境への熱の放出と、別の環境からの熱の吸収をそれぞれ可能にする、優れた熱伝導性を有する金属材料で製造されている。
【０００４】
一般に、スターリングマシンは、熱解放環境に向けられた高温ヘッドの熱を有し、その冷却ヘッドは、限定された環境を冷却するための冷却システムに組み合わされれている。
【０００５】
米国特許第５，９２７，０７９号明細書に記載されているように、スターリングマシンは、例えば、冷却流体としてヘリウムを使用することで動作するが、しかし、水素または窒素のような、これ以外の冷却流体代替物質を使用することも可能である。
【０００６】
スターリングマシンは、その高温熱交換器から熱の輸送が望まれる環境への熱の輸送を可能にする補助装置と、冷却ヘッドによる冷却が必要な環境からの熱の吸収を可能にする補助装置とを必要とする。技術上、このような熱の輸送の実施を可能にするための装置がいくつか知られている。
【０００７】
周知の従来技術には、上記輸送を可能にする異なる代替品があり、とりわけ、例えば、米国特許第６，３４７，５２３号明細書に示唆されているような熱サイフォン（熱対流）タイプの補助熱交換器を採用したもの、ヘッドにフィンを提供し、補助空気動作システムを使用するもの、ヒートパイプを使用するもの、振動動作、機械動作、電気動作のいずれか１つにより駆動されるポンプを採用した流体ポンプシステムが挙げられる。
【０００８】
米国特許第５，９２７，０７９号明細書に記載されているような、冷却システムにスターリングマシンを使用する周知の従来技術の解決法のうちの１つでは、限定された環境の冷却は、熱交換により冷却された冷却流体を、スターリングマシンの冷却ヘッドの周りを、冷却する環境に設けた蒸発装置に向かって通過させながら、低温下でポンピングすることで実施される。この構造では、低温下にあり、スターリングマシンの冷却ヘッドで冷却された流体は、スターリングマシンと蒸発装置の間に配置されたポンピング手段を用いて、蒸発装置の管を通って導かれる。また、この構造では、スターリングマシンの高温ヘッドからの熱の除去は、スターリングマシンの前記高温ヘッドを通過する、閉鎖ループ内の水の循環によって達成され、さらに、この循環は、熱除去ループ内に取り付けたポンプ要素の作用によって達成される。
【０００９】
しかしながら、これらの周知の解決法には、動作原理として熱サイフォンを採用しているシステムにおいて、管および熱交換器のような構成要素部品のレベリングの必要があるといった、いくつかの欠点が伴う。
【００１０】
ヘッド上にフィンを使用し、空気により熱交換を行う周知の解決法では、高い熱輸送機能の達成が不可能であるという欠点が生じる。上記システムでは、熱輸送容量に関する飽和限度に容易に達してしまう。これは、フィンの長さの増加、および／またはフィン間の距離の減少に伴うフィンの効率飽和によるもの、さらには、限定された熱輸送容量に必要な圧力および流量レベルに達することを可能にする十分な容量の空気移動装置が無いことによるものである。これに加え、このような解決法では、存在する多数の可動部品に応じて、冷却システムの振動レベルが増加し、信頼性が低下してしまう。ヒートパイプを使用する周知の解決法には、さらに、蒸発区域外の多孔性材料の供給が必要であることによってシステムの高い圧力損失が生じ、長い距離に渡って輸送できる熱の容量が減少する、という欠点が伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、熱輸送能力の低さ、システムの圧力損失、信頼性の低さのような、周知の解決法に生じる問題を伴わず、効率的な環境の冷却を達成することが可能な、スターリングマシンを使用する冷却システムを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、管や熱交換器のようなシステムの構成要素部品をレベリングする必要性を低減した、上述したような冷却システムを提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、最小限数の可動部品を使用し、冷却システムにおける振動の発生の可能性を低減する、上述にて提案したようなシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの、およびこれ以外の目的は、加熱部および冷却部を有するスターリングマシンと、冷却チャンバと、循環流体を用いて冷却チャンバから冷却部へ熱を輸送するように、冷却部および冷却チャンバと作用可能に組み合わされた第１の熱エネルギー輸送装置と、循環流体を用いて加熱部から熱受容手段へ熱を輸送するために、前記マシンの外側に位置する熱受容手段と、加熱部とに作用可能に（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ）組み合わされた第２の熱エネルギー輸送装置とを備えるタイプの、冷却システムによって得られる。
【００１５】
本発明によれば、該第１の熱エネルギー輸送装置が、冷却チャンバから吸収される熱によって、および、毛管ポンプを通る流体により生起される毛管現象の作用によって、毛管ポンプ内に受容された循環流体を蒸発させるために、冷却チャンバ内に取り付けられた少なくとも１つの毛管ポンプと、毛管ポンプから受容した気体状態の循環流体を凝縮するために、スターリングマシンの冷却部と作用可能に接続された凝縮器と、閉鎖ループにおいて、循環流体を、液体状態で凝縮器から毛管ポンプへ導き、気体状態にて毛管ポンプから凝縮器へ導く。
【００１６】
以下に、好ましい実施形態の例示し、添付の図面を参照しながら、本発明について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の冷却システムは、例えば、一方が冷却チャンバ４と作用可能に結合された第１の熱エネルギー輸送装置２および第２のエネルギー輸送装置３に、作用可能に組み合わされたリニアモータを使用するタイプのスターリングマシン１を備えている。図示した構造の例では、第１の熱エネルギー輸送装置２は、冷却チャンバ４に組み合わされたものである。
【００１８】
スターリングマシン１は、従来、以下に記載するように、第１および第２の熱エネルギー輸送装置２、３のいずれか１つと作用可能に接続されている加熱部１ａおよび冷却部１ｂを備えている。
【００１９】
本発明によれば、第１の熱エネルギー輸送装置２は、スターリングマシン１の冷却部１ｂと冷却チャンバ４との間で熱エネルギーを輸送するための第１の循環流体を内容しており、第２の熱エネルギー輸送装置３は、スターリングマシン１の加熱部１ａと、通常は機械から或る空間を維持して離間した大気または環境（周囲）空気である熱受容手段との間で熱エネルギーを輸送するための第２の循環流体を内容している。
【００２０】
本発明を実施する方法において、第１および第２の循環流体は同一のものであり、例えば、エーテル、水、アルコールから成るグループより選択した少なくとも１つの要素によって規定されるが、これに限定されるものではない。ここで示す請求項の保護範囲を変更することなく、他タイプの循環流体の使用も可能であることを指摘すべきである。
【００２１】
本発明によれば、第１および第２の熱エネルギー輸送装置２、３のうち一方または両方には、以下に記載する、少なくとも１つの毛管（キャピラリー）ポンプが設けられており、この毛管ポンプ内を、液体状態で受容された各循環流体が通過し、前記毛管ポンプ内を通過中に、該循環流体が相変化にさらされ、液体状態から気体状態へと変化する。
【００２２】
第１および第２の熱エネルギー輸送装置２、３の各々は、対応する熱交換器をさらに備え、この熱交換器内では、毛管ポンプから流入し、気体状態にある各々の循環流体が、相変換にさらされ、液体状態に変換される。
【００２３】
本発明によれば、第１の熱エネルギー輸送装置２は、少なくとも１つの毛管ポンプ１０を備えており、この毛管ポンプ１０は冷却チャンバ４に組み合わされ、以下を呈する。液体状態の循環流体のための入口１１ａを有し、気体状態の循環流体のための出口１１ｂを有した密封シェル１１を設けており、出口１１ｂは、入口１１ａから離間し、シェル１１内部に収容された多孔性（ポーラス）手段１２によって入口１１ａから分離した状態で配置され、また、循環流体は、シェル１１の或る領域がさらされている熱源により発生した蒸発によって、さらに、多孔性材料通過時に生じた圧力損失の作用によって液体状態から気体状態へ変化する際に、毛管ポンプ内部の、多孔性手段の入口側から出口側へ続くその通路内を通過し、また、毛管ポンプ１０には、出口１１ｂを設けた多孔性手段１２の出口側が設置されている。
【００２４】
第１の熱エネルギー輸送装置２では、熱源が、冷却チャンバ４の内部を通って、好ましくは強制的な空気流で流れる空気の形態をとり、この冷却チャンバ４には、冷却される任意の環境から除去された熱によって駆動される毛管ポンプ１０、または毛管ポンプ１０の組立品が取り付けられている。この構造において、毛管ポンプ１０に供給された液体状態の循環流体は、凝縮器２０の形態の熱交換器から流れ、この熱交換器は、毛管ポンプ１０における気体への変換時に循環流体が吸収した熱を冷却部１ｂへ移動させ、また、前記循環流体を凝縮し、液体状態にて、毛管ポンプ１０のシェル１１の入口１１ａへと再び戻すために、スターリングマシン１の冷却部１ｂと作用可能に結合している。
【００２５】
図１および図２に見ることができるように、毛管ポンプ１０、または毛管ポンプ１０の組立品は、一対のパイプ３０、４０によって凝縮器２０と接続しており、該パイプ３０、４０の一方が、各毛管ポンプ１０の、液体状態の循環流体用の入口１１ａと結合されており、その一方で、該パイプ３０、４０の他方が、各毛管ポンプ１０の、気体状の循環流体用の出口１１ｂと結合されている。
【００２６】
例示した実施形態において、第１の熱エネルギー輸送装置２は、循環流体の各々の閉鎖ループと平行して配置された複数の毛管ポンプ１０を備えている。毛管ポンプ１０は冷却チャンバ４の内部に、これと協働して冷却チャンバ４を通って流れる空気流Ｆの熱を利用して循環流体を蒸発させる蒸発器として機能するように取り付けられている。
【００２７】
図２から図６に示す構造において、各毛管ポンプ１０は、細長形状のパイプによって画定され、適当な材料で構造され、高い熱伝導性を呈するシェルを有し、このシェル１１は、相互に並列し、相互に離間し、複数の毛管ポンプ１０によって画定された前記蒸発器を通って流れる冷却される空気流Ｆの方向と概して平行に配置された複数の熱交換フィン１３に対して横断方向に組み込まれている。
【００２８】
図２から図６の上記実施形態において、細長パイプの形態のシェル１１は、循環流体の入口１１ａを画定する端部と、これと反対に位置する、循環流体の出口１１ｂを画定する端部とを有し、入口１１ａおよび出口１１ｂは、多孔性手段１２によって分離されており、この多孔性手段は、シェル１１内部に固定され、やはり環状形状を呈し、開口端部が入口１１ａに隣接しており、多孔性手段１２の内部において、液体状態の循環流体を受け入れ、また、反対側の閉鎖端部はシェル１１の出口１１ｂに隣接して設けられている。多孔性手段１２は、シェル１１の内面に対してしっかりと取り付けられるように寸法決めされた外径を有する。
【００２９】
循環流体が、多孔性手段１２の環状厚みを径方向に横切りながら気体状態に蒸発するように、また、出口１１ｂへ、さらに管４０を通って凝縮器２０へと前進を続けるべく捕えられるようにするために、縦（長手方向）通路１２ａが、多孔性手段１２とシェル１１との間に形成され、入口１１ａの近くで多孔性手段１２によって閉鎖された端部と、これと反対側の、出口１１ｂに開口した端部とを有する。
【００３０】
例示した実施形態において、縦通路１２ａは、これに対応する縦溝を多孔性手段１２の外面に提供することで得られる。しかしながら、前記溝を、シェル１１の内面に沿って設けることも可能である旨が理解されるべきである。
【００３１】
第１の熱エネルギー輸送装置２の凝縮器２０が、気体状態の循環流体からスターリングマシン１の冷却部１ｂへ熱を輸送することを考慮すると、この凝縮器２０は、冷却部１ｂの周囲に内壁を配置した円筒形環状シェル２１を設けて、このシェル２１に伝導によって熱を冷却部１ｂへ輸送できるようにすることが好ましい。
【００３２】
凝縮器２０の内部構造は、循環流体とスターリングマシン１の冷却部１ｂとの間の効率的な熱交換を可能にするのであれば、異なる方法で実施することもできる。
【００３３】
凝縮器２０のシェル２１は、管３０、４０に各々接続された入口２１ａと出口２１ｂを設けており、入口２１ａおよび出口２１ｂは、熱伝導手段内に埋没されたコイルのような任意の接続手段によりシェル２１の内部で相互接続されており、該熱伝導手段は、例えば、シェル２１の内壁と、入口２１ａを出口２１ｂに接続する接続手段とに同時に直接接触している液体であってよい。
【００３４】
第１の熱エネルギー輸送装置２の蒸発器に関して既述したように、凝縮器２０は、高熱伝導性材料で構成され、システムの作業条件と使用する循環流体との両方に対して耐性を有するシェル２１と内部構成部分を有していなければならない。
【００３５】
上述の説明によれば、第１の熱エネルギー輸送装置２は、凝縮器と協働し、平行毛管ポンプ１０の組立品の形態にある１つの蒸発器のみによって推進される循環流体の手段により、冷却チャンバ４から熱を除去する。凝縮器は、蒸発器によって、冷却する環境から除去された熱の吸収源として機能するスターリングマシンの冷却部に取り付けられている。
【００３６】
しかし、スターリングマシン１の加熱部１ａで生起された熱を、前記熱の吸収が可能な外部手段へ輸送する必要がある。これは、上述したように、スターリングマシンから熱を吸収し、この熱を大気または環境空気に解放するためにやはり循環流体を使用する第２の熱エネルギー輸送装置３の機能である。
【００３７】
図１、図７、図８、図９および図１０において例示した構造によれば、第２の熱エネルギー輸送装置３は、液体状態の循環流体用の外部入口５１ａと、気体状の循環流体用であり、入口５１ａから離間し、多孔性手段５２によって入口５１ａと分離されている内部出口５１ｂとを具備した環状密封シェル５１を設けた毛管ポンプ５０を備えており、該多孔性手段５２は、やはり環状形であり、シェル５１内に収容されており、循環流体はこの多孔性手段５２内の通路を流れている最中に、円筒形環状シェル５１の内壁と接触している熱源によって生じた蒸発によって、また、流体が多孔性材料を通過する際に生じる圧力損失の作用によって、液体状態から気体状態に変換される。
【００３８】
上述した構造において、熱源は、スターリングマシン１の加熱部１ａによって画定されており、その周囲には、毛管ポンプ５０のシェル５１の内壁が、直接接触した状態で固定されている。流体状の循環流体が、凝縮器６０から毛管ポンプ５０へ供給されるが、この凝縮器は、スターリングマシン１から、毛管ポンプ５０内で気体状態に変換される際に循環流体が吸収した熱を大気へ輸送できるようにする特定の距離を置いて位置決めされており、また、前記流体を凝縮し、液体状態にて毛管ポンプ５０のシェル５１の入口５１ａへ戻す。循環流体は、毛管ポンプ５０の入口５１ａおよび出口５１ｂを凝縮器６０の出口６１ｂおよび入口６１ａにそれぞれ接続する管７０、８０内を流れる。
【００３９】
例示した実施形態において、第２の熱エネルギー輸送装置３の毛管ポンプ５０は入口５１ａを備えており、この入口５１ａは、液体状態の循環流体を多孔性手段５２の周囲に均等に供給するために、径方向に配置され、多孔性手段５２と環状シェル５１の外壁との間に画定された環状隙間５２ａの中間に開口している。環状隙間５２ａの対向する軸端部は、多孔性手段５２をシェル５１の外壁に対して設けることで閉鎖される。
【００４０】
例示した構造的な例では、環状隙間５２ａは、多孔性手段５２に外周凹部を設けることにより得られる。しかし、前記凹部は、シェル５１の外壁内面にも設けられ得ることも理解されるべきである。
【００４１】
上述した構造を用いれば、液体状態の循環流体が、入口５１ａを介して環状隙間５２ａ内を貫通し、多孔性手段５２の厚さを介して内方径方向通路を出発し、同時に気体状態へと蒸発し、次に、前記流体が捕獲され、出口５１ｂを通り、管８０を通り、凝縮器６０へと伸びたその通路を続進する。この目的のために、多孔性手段５２とシェル５１の内壁との間に、縦通路５３が形成されている。シェル５１の内壁に設けた溝によって画定することができる前記縦通路どうしは、多孔性手段５２の端部のうち一方の近くに位置決めされ、内部が出口５１ｂと連通しているチャンネル（流路）５４によって、周方向に相互接続されている。例示した実施形態では、チャンネル５４は、多孔性手段５２に設けた内部周方向凹部によって画定されている。
【００４２】
シェル５１の内壁は、縦通路５３に到達する循環流体を蒸発させるべく、加熱部で生起された熱を使用するために、スターリングマシン１の加熱部の周囲に配置されるように形状付けおよび寸法決めされている。この熱は、スターリングマシン１の加熱部１ａから毛管ポンプ５０のシェル５１の内壁へと、伝導によって輸送される。
【００４３】
第２の熱エネルギー輸送装置３内で使用する凝縮器６０は、毛管ポンプ５０の動作に適切で、適合可能なものであれば、これ以外の構造のものであってもよい。
【００４４】
凝縮器６０には、第１の熱エネルギー輸送装置２の蒸発装置に使用するものを使用できる。この場合、凝縮器６０は、相互に対して平行し、複数の熱交換フィン６３に対して横断方向に組み入れられた複数の環状シェル（図示せず）を備えている。環状シェルは、気体状態の循環流体用であり、管８０と接続している入口６１ａを画定する端部と、熱を周囲空気へ、またはこれ以外の任意の熱吸収手段へ輸送した後に、既に液体状態にある、凝縮された循環流体用の出口６１ｂを画定する端部とを有する。
【００４５】
各管状シェル内を流れる循環流体は、熱を外部へ輸送し、凝縮され、毛管ポンプ５０へ戻る。
【００４６】
本発明の冷却システムは、さらに、本発明による毛管ポンプ１０、５０の各々に供給された所与量の熱に関連して、第１および第２の熱エネルギー輸送装置２、３の各々の内部の循環流体の量を調整することにより、作業温度を制御するべく、各々の熱エネルギー変換装置に対応した容器（図示せず）を備えている。
【００４７】
各循環流体は、各熱エネルギー輸送装置内の温度差に関連する表面張力の差によって生じた毛管力の機能として、熱エネルギー輸送装置の高温範囲から、同一の熱エネルギー輸送装置の低温範囲へ熱を輸送する。
【００４８】
さらに、図示にはないが、スターリング・マシン１のリニアモータのピストンの往復運動によって生じた振動の、シェルおよび/または前記マシンが接続された他の構成要素への伝播を最小化する動的（ダイナミック）振動相殺システムを備えた、本発明の冷却システムが得られる。これらの構成要素は、これらの構成要素を支持すると共に、収容された気体の圧縮および膨張ストロークに必要な耐密性を促進する、密封シェル内に取り付けられている。
【００４９】
本発明の冷却システムは、システム、パイプ、熱交換器の相互に対するレベリングに伴う問題を最小化する、毛管力によるポンプシステムを提供し、このシステムを提供する。
【００５０】
さらに、本発明の冷却システムは、圧力損失が少ないことにより、より高い熱輸送能力を達成できるため、より高い熱輸送機能の達成が可能である。
【００５１】
上述した利点の他に、本発明の冷却システムでは、可動部品を備えておらず、振動から保護されているため、高いレベルの信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】スターリングマシンが冷却される環境に作用可能に組み合わされた、本発明の冷却システムの略斜視図である。
【図２】本発明による冷却システムの熱エネルギー輸送装置の構造の概略斜視図である。
【図３】冷却すべき環境から除去された熱によって駆動される本発明の毛管ポンプ用の第１の構造の縦断面図である。
【図４】図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った、毛管ポンプの第１の構造の断面図である。
【図５】図３の線Ｖ−Ｖに沿った、毛管ポンプの第１の構造の断面図である。
【図６】図３の線ＶＩ−ＶＩに沿った、毛管ポンプの第１の構造の断面図である。
【図７】スターリングマシンの加熱部から除去した熱によって駆動される本発明の毛管ポンプの第２の構造の若干略図的な部分切断斜視図である。
【図８】図７に示した毛管ポンプのための第２の構造の直径断面図である。
【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った、図７の毛管ポンプの断面図である。
【図１０】図８の線Ｘ−Ｘに沿った、図７の毛管ポンプの断面図である。
【図１】
2005533231.tif 000003
【図２】
2005533231.tif 000004
【図３】
2005533231.tif 000005
【図４】
2005533231.tif 000006
【図５】
2005533231.tif 000007
【図６】
2005533231.tif 000008
【図７】
2005533231.tif 000009
【図８】
2005533231.tif 000010
【図９】
2005533231.tif 000011
【図１０】
2005533231.tif 000012
【国際調査報告】
2005533231.tif 000013
2005533231.tif 000014
2005533231.tif 000015