(57)【要約】【課題】縦置きに配置されたスターリング冷凍機に発生する振動が断熱筐体に伝達されるのを低減し、低騒音・低振動の冷却庫を提供する。【解決手段】冷却庫１の断熱筐体１０の上部にはスターリング冷凍機１１０が、低温ヘッド１１２の上方に高温ヘッド１１１が配置されるよう、縦置きで配置される。高温ヘッド１１１に熱接続された高温側蒸発器１２１には二次冷媒配管１２３を介して高温側凝縮器１２２が接続され、低温ヘッド１１２に熱接続された低温側凝縮器１３１には二次冷媒配管１３３を介して低温側蒸発器１３２が接続される。低温側蒸発器１３２は断熱筐体１０の内部に配置され、二次冷媒配管１３３は断熱筐体１０を貫通する。二次冷媒配管１３３及び低温側蒸発器１３２は、いずれもスターリング冷凍機１１０の中心軸延長線上から外れた位置に存在する。【選択図】図１２
2008196835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物を収納する収納室を内部に有する断熱筐体と、
低温ヘッドの上方に高温ヘッドが配置されるよう、前記断熱筐体の上部に縦置きに配置されたスターリング冷凍機と、
前記高温ヘッドに熱接続された高温側蒸発器及びこれに接続された高温側凝縮器と、
前記低温ヘッドに熱接続された低温側凝縮器及びこれに接続された低温側蒸発器を備えた冷却庫において、
前記低温側蒸発器は前記収納室の内部に配置され、前記断熱筐体を貫通する冷媒配管を介して前記低温側凝縮器に接続されるものであり、
前記冷媒配管及び低温側蒸発器は、いずれも前記スターリング冷凍機の中心軸延長線上から外れた位置に存在することを特徴とする冷却庫。
【請求項２】
前記冷媒配管の前記断熱筐体を貫通する箇所は弾性のある断熱材とその外側の硬質断熱材で取り巻かれており、前記外側の断熱材の内径はその内側の断熱材の外径より小であることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫。
【請求項３】
前記低温ヘッドと冷媒配管とは個別に断熱材で取り巻かれ、各断熱材はそれぞれ最外層が硬質断熱材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却庫。
【請求項４】
前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間に弾性断熱材を充填したことを特徴とする請求項３に記載の冷却庫。
【請求項５】
前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間の箇所を防水帯でシールすることを特徴とする請求項３または４に記載の冷却庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却庫に関する。「冷却庫」とは、本明細書においては、被冷却物である食品その他の物品の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」「ショーケース」「自動販売機」といった商品としての名称を問わない。
【背景技術】
【０００２】
冷却庫の冷凍サイクルには特定フロン（CFC:chlorofluorocarbon）や代替フロン（HCFC:hydrochlorofluorocarbon、HFC:hydrofluorocarbon）が冷媒として使用されている。これらの冷媒のうちＣＦＣとＨＣＦＣは大気中に放出されると程度の差こそあれオゾン層の破壊につながるので、その生産及び使用は国際的な規制の対象となっている。また、オゾン層を破壊しないＨＦＣにも地球温暖化への寄与が大きいという問題がある。
【０００３】
そこで、冷媒としてオゾン破壊物質を使用せず、コンパクトでエネルギー効率の良いスターリング冷凍機が脚光を浴びている。スターリング冷凍機ではヘリウム等の不活性ガスを作動媒体として使用し、外部動力によりピストンとディスプレーサを動作させて作動媒体の圧縮・膨張を繰り返し、高温ヘッドの温度を高めるとともに低温ヘッドの温度を下げる。そして高温ヘッドで周囲環境に放熱を行い、低温ヘッドで庫内から吸熱を行うものである。スターリング冷凍機を搭載した冷却庫の例を特許文献１に見ることができる。またスターリング冷凍機の構造例を特許文献２に見ることができる。
【特許文献１】特開２００５−２４９２６５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スターリング冷凍機を、その中心軸が垂直になるように配置すると、すなわち縦置きにすると、ピストンとディスプレーサが上下方向に高速振動することになり、上下方向の振動成分が大きくなる。スターリング冷凍機の低温ヘッドに低温側凝縮器を熱接続し、この低温側凝縮器から下方に延び出す冷媒配管に低温側蒸発器を接続する構成では、低温側蒸発器にまともに振動が伝わって庫内の壁面を叩く形になり、騒音レベルが高くなる。
【０００５】
また冷却庫の断熱筐体の外側にスターリング冷凍機を配置し、断熱筐体の内側に低温側蒸発器を配置する場合、断熱筐体を冷媒配管が貫通することになるが、その貫通箇所から低温側凝縮器に至るまでの区間において、冷媒配管に対し厳重な断熱対策と結露水対策を施すことが必要になる。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、縦置きに配置されたスターリング冷凍機に発生する振動が断熱筐体に伝達されるのを低減し、低騒音・低振動の冷却庫を提供することを目的とする。また、スターリング冷凍機から低温側蒸発器までの冷媒配管の防振断熱構造を、断熱性及び水分遮断性に優れたものとし、長期にわたり性能が維持される信頼性の高い冷却庫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】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために本発明は、被冷却物を収納する収納室を内部に有する断熱筐体と、低温ヘッドの上方に高温ヘッドが配置されるよう、前記断熱筐体の上部に縦置きに配置されたスターリング冷凍機と、前記高温ヘッドに熱接続された高温側蒸発器及びこれに接続された高温側凝縮器と、前記低温ヘッドに熱接続された低温側凝縮器及びこれに接続された低温側蒸発器を備えた冷却庫において、前記低温側蒸発器は前記収納室の内部に配置され、前記断熱筐体を貫通する冷媒配管を介して前記低温側凝縮器に接続されるものであり、前記冷媒配管及び低温側蒸発器は、いずれも前記スターリング冷凍機の中心軸延長線上から外れた位置に存在することを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、スターリング冷凍機の振動は、その多くの部分が冷媒配管の曲げ応力に変換されることになり、冷媒配管が自身の曲がりで振動を吸収するから、低温側蒸発器の振動を低減できる。一般的に言って、配管に振動吸収性を持たせる場合、配管途中に意図的に湾曲部や冗長部、いわゆる「遊び」を設けて対処することが多いが、スターリング冷凍機の低温側凝縮器と低温側蒸発器を連結する冷媒配管の場合、「遊び」があると冷媒の自然循環を妨げるので、それを設ける設計は採用しにくい。仮に「遊び」を形成したとしても、耐圧の関係で管が硬いため、十分な機能を果たさない。これに対し本発明によれば、格別「遊び」を設けなくても防振性を高めることができる。
【０００９】
（２）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記冷媒配管の前記断熱筐体を貫通する箇所は弾性のある断熱材とその外側の硬質断熱材で取り巻かれており、前記外側の断熱材の内径はその内側の断熱材の外径より小であることを特徴としている。
【００１０】
この構成によると、弾性のある内側の断熱材は外側の硬質断熱材で押しつぶされる形になり、内側の断熱材の外面は外側の断熱材の内面に密着して、気密・液密の状態が得られる。これにより、断熱筐体の断熱性能が向上し、また断熱筐体の内部に結露水等が浸入するのを防ぐことができる。
【００１１】
（３）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドと冷媒配管とは個別に断熱材で取り巻かれ、各断熱材はそれぞれ最外層が硬質断熱材からなることを特徴としている。
【００１２】
この構成によると、断熱材の最外層が硬質層なので、その内部で樹脂を発泡させて断熱層を形成したとしても、発泡圧力に十分耐えることができる。また低温ヘッドを取り巻く断熱材と冷媒配管を取り巻く断熱材とは分離されているので、断熱材を経由する断熱筐体への振動伝達が少なくなり、冷却庫の低振動、低騒音化を図ることができる。
【００１３】
（４）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間に弾性断熱材を充填したことを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、低温ヘッドを取り巻く断熱材と冷媒配管を取り巻く断熱材とを分離状態に保ちつつ、その間の隙間の部分から外部の熱が侵入して冷却性能を損なうのを防止できる。
【００１５】
（５）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間の箇所を防水帯でシールすることを特徴としている。
【００１６】
上記隙間の箇所には断熱厚さの不足した部分が露出することがあり、ここに外気が入り込むと連続的に結露が生じる。結露水は長期的にはカビの発生といった問題をもたらす。この隙間の箇所を防水帯でシールすることにより、外気が隙間に侵入することを防ぎ、結露水の問題を解決できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、スターリング冷凍機の振動を曲げ応力に変換し、冷媒配管が自身の曲げ弾性で振動を吸収するようにしたことにより、低温側蒸発器の振動を低減できる。また低温ヘッドと冷媒配管を取り巻く断熱材の断熱性能と冷却庫の断熱筐体の断熱性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施形態を図１−１３に基づき説明する。図１は冷却庫の正面図、図２は断熱扉を取り除いた状態の冷却庫の正面図、図３は冷却庫の垂直断面図、図４は異なる部位における冷却庫の垂直断面図、図５は冷気通路の構成説明図、図６は図４のＡ−Ａ線に沿って切断した冷却庫の水平断面図、図７は垂直方向仕切り部の拡大水平断面図、図８は冷却庫に搭載される冷却装置の概略構成図、図９は冷却庫のスターリング冷凍機搭載箇所の部分垂直断面図、図１０は支持部材に支持されたスターリング冷凍機の上面図、図１１は支持部材の上面図、図１２は冷却装置の概略斜視図、図１３は冷気の流れを示すブロック構成図である。
【００１９】
冷却庫１は断熱筐体１０を備える。断熱筐体１０は、板金製アウターハウジングの内部に合成樹脂製インナーハウジングを挿入し、アウターハウジングとインナーハウジングの間の隙間に断熱材を挿入、あるいはその隙間で合成樹脂を発泡させて断熱層を形成したものである。このような断熱筐体の製作手法は周知であり、本発明の要点ではないことから、立ち入った説明はしない。
【００２０】
断熱筐体１０の内部は収納室となる。本明細書において「収納室」とは、冷蔵温度帯（０℃〜１０℃）の区画、それよりもやや低い（マイナス３℃程度まで）温度帯である、「氷温」「チルド」「パーシャル」などの呼称が用いられる温度帯の区画、冷凍温度帯（マイナス十数度以下）の区画、高温帯（例えば５０℃〜８０℃）の区画、冷蔵温度帯を除く、高温帯と冷凍温度帯の中間の温度帯の区画など、被冷却物である食品（調味料を含む）、薬品、化粧品などの貯蔵用（収納用）に用いられる空間の総称である。
【００２１】
収納室は前面に食品（被冷却物）出し入れ用の開口部を有し、この開口部を断熱扉で閉ざす。図２に示すように、収納室は水平方向仕切り部（第１仕切り部）１１により上下に二分割される。水平方向仕切り部１１の上下の空間は垂直方向仕切り部（第２仕切り部）１２と垂直方向仕切り部（第３仕切り部）１３により左右に区画される。なお本明細書では断熱筐体１０の前面に正対した観察者の左側を断熱筐体１０の左側、観察者の右側を断熱筐体１０の右側と定義する。水平方向仕切り部（第１仕切り部）１１より下で、垂直方向仕切り部１３の左側の空間は、水平方向仕切り部（第４仕切り部）１４によりさらに上下に二分割されている。
【００２２】
水平方向仕切り部１１の上、垂直方向仕切り部１２の左の空間は第１区画部１５となる。水平方向仕切り部１１の上、垂直方向仕切り部１２の右の空間は第２区画部１６となる。水平方向仕切り部１４の下、垂直方向仕切り部１３の左の空間は第３区画部１７となる。水平方向仕切り部１１の下、垂直方向仕切り部１３の右の空間は第４区画部１８となる。第１区画部１５と第２区画部１６は冷蔵室として用いられる。第３区画部１７と第４区画部１８は冷凍室として用いられる。水平方向仕切り部１１、１４の間で、垂直方向仕切り部１３の左の空間部は、冷蔵室としても冷凍室としても使用可能な温度切替区画部１９となる。
【００２３】
第１区画部１５の前面開口部には第１断熱扉２０（図１参照）が設けられ、第２区画部１６の前面開口部には第２断熱扉２１が設けられ、第３区画部１７の前面開口部には第３断熱扉２２が設けられ、第４区画部１８の前面開口部には第４断熱扉２３が設けられ、温度切替区画部１９の前面開口部には第５断熱扉２４が設けられる。第１断熱扉２０、第３断熱扉２２、第５断熱扉２４は向かって左側に設けられたヒンジ部を中心として回動し、第２断熱扉２１、第４断熱扉２３は向かって右側に設けられたヒンジ部を中心として回動する。第１断熱扉２０の下部には収納室内の各部の温度を設定する操作部２５が設けられている。
【００２４】
第１区画部１５は３段の棚３０により上下方向に仕切られる。最下段の棚３０の下には引き出し式のケース３１が配置される。
【００２５】
第２区画部１６も３段の棚３２により上下方向に仕切られる。最下段の棚３２ａはその上の２段よりも奥行き寸法が大きく、その下には上下二段に重なる引き出し式のケース３３、３４が配置される。下方のケース３４の上面開口部に対しては仕切カバー３５（図３参照）が設けられている。最下段の棚３２ａと仕切カバー３５の間の空間は隔離区画部１６ａを構成し、仕切カバー３５の下の空間は隔離区画部１６ｂを構成する。第２断熱扉２１の内面にはボトル類や飲料の紙パックなどを収納するラック３６が取り付けられている。
【００２６】
第１区画部１５及び第２区画部１６に対してはそれぞれ照明が設けられる。第１区画部１５用の照明はその天井部に配置されたダウンライト３７（図４参照）であり、第２区画部１６用の照明は奥の壁の上部に配置された照明パネル３８（図３参照）である。ダウンライト３７と照明パネル３８はいずれもＬＥＤを光源とする。
【００２７】
第３区画部１７には計２個のケース４０ａ、４０ｂが、第４区画部１８には計３個のケース４１ａ、４１ｂ、４１ｃが、それぞれ上下に重なる形で挿入されている。ケース４０ａ、４０ｂは両側縁部によって第３区画部１７の内面に、ケース４１ａ、４１ｂ、４１ｃは両側縁部によって第４区画部１８の内面に、それぞれ支持されており、いずれも前方にスライドさせて引き出すことができる。温度切替区画部１９にはケース４２が挿入されている。
【００２８】
第４区画部１８の天井部には製氷ユニット４３が配置される（図３、５参照）。製氷ユニット４３で製造した氷はケース４１ａの中の氷容器４４（図２参照）に受けられる。製氷ユニット４３に水を供給する給水タンク４５は隔離区画部１６ｂの中、ケース３４の右側に設置される。
【００２９】
第３区画部１７及び第４区画部１８は必要に応じて分割し、製氷に特化した独立区分を設置したり、急速冷凍から解凍まで、求められる様々な温度設定に適合した独立区分を設置したりすることが可能である。
【００３０】
収納室は図８の冷却装置１００によって冷却される。冷却装置１００の中心的存在がスターリング冷凍機１１０である。スターリング冷凍機１１０は逆スターリングサイクルにより温熱と冷熱を発生するものであり、温熱は廃熱として主として高温ヘッド１１１から取り出され、冷熱は冷却部の一環を構成する低温ヘッド１１２から取り出される。
【００３１】
スターリング冷凍機１１０の構造は特許文献２に記載のものと基本的に同じであって、内部にはディスプレーサ、ピストン、ピストンを駆動するリニアモータなどの構成要素が配置され、外部形状は軸線を備えた回転体形状となっている。スターリング冷凍機１１０は、高温ヘッド１１１が上、低温ヘッド１１２が下となるように、軸線を垂直に立てた状態で配置される。前記リニアモータを内蔵する動力部１１３は高温ヘッド１１１のさらに上に位置する。
【００３２】
高温ヘッド１１１から温熱を取り出して放熱するのは高温側第１循環回路１２０である。高温側第１循環回路１２０には二次冷媒として水（水溶液を含む）あるいは炭化水素系のブライン（熱輸送媒体に用いる液体）が封入されている。「二次冷媒」とは、スターリング冷凍機１１０の内部の作動媒体を「一次冷媒」、スターリング冷凍機１１０の外部で熱輸送に用いられる作動媒体を「二次冷媒」と定義することによる。ちなみに後述の「三次冷媒」は、二次冷媒との間で熱交換を行う冷媒の意である。
【００３３】
高温側第１循環回路１２０は二次冷媒を自然循環させるサーモサイフォン循環回路であり、高温ヘッド１１１に対し互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態で装着された高温側蒸発器１２１と、スターリング冷凍機１１０の上に配置された高温側凝縮器１２２と、高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２とを接続する二次冷媒配管１２３を含む。高温側凝縮器１２２は放熱用の熱交換器として機能する。
【００３４】
高温側蒸発器１２１は銅や銅合金、アルミニウムなど熱伝導の良い金属を中空のリング状に成形したものであり、高温ヘッド１１１の外周面に嵌合し、高温ヘッド１１１に熱接続される。高温側蒸発器１２１の側面からは二次冷媒配管１２３が導出される。二次冷媒配管１２３は、高温側蒸発器１２１の側面から導出された後、上に向かって延びる。そしてスターリング冷凍機１１０の上方で高温側凝縮器１２２に接続される。二次冷媒配管１２３は、蒸発して気体となった二次冷媒を高温側凝縮器１２２に送る気相配管１２３Ｇと、高温側凝縮器１２２で凝縮して液体となった二次冷媒を高温側蒸発器１２１に戻す液相配管１２３Ｌとに分かれている。
【００３５】
高温側凝縮器１２２は、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなるパイプ１２２ａを折り曲げ、これに、同じく熱伝導の良い金属材料からなる多数の放熱フィン１２２ｂを取り付けた構造である。高温側凝縮器１２２には強制空冷用の放熱ファン１２４が組み合わせられる。
【００３６】
低温ヘッド１１２には冷却部の一環を構成する低温側循環回路１３０が熱接続される。低温側循環回路１３０には二次冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）などの自然冷媒を封入する。低温側循環回路１３０は、低温ヘッド１１２に対し熱接続された状態で装着された低温側凝縮器１３１と、冷却庫１の断熱筐体１０内に設置された低温側蒸発器１３２と、低温側凝縮器１３１と低温側蒸発器１３２とを接続する二次冷媒配管１３３を含む。低温側蒸発器１３２は冷却部の中で収納室内の空気を直接冷却する部分として機能する。
【００３７】
低温側凝縮器１３１は銅や銅合金、アルミニウムなど熱伝導の良い金属を中空のリング状に成形したものであり、低温ヘッド１１２の外周面に嵌合し、低温ヘッド１１２に熱接続される。低温側凝縮器１３１の側面からは二次冷媒配管１３３が導出される。二次冷媒配管１３３は、低温側凝縮器１３１の側面から導出された後、下に向かって延びる。そして断熱筐体１０の内部に入り、低温側蒸発器１３２に接続される。二次冷媒配管１３３は、低温側凝縮器１３１で凝縮して液体となった二次冷媒を低温側蒸発器１３２に流下させる液相配管１３３Ｌと、低温側蒸発器１３２で蒸発して気体となった二次冷媒を低温側凝縮器１３１に戻す気相配管１３３Ｇとに分かれている。
【００３８】
低温側蒸発器１３２も高温側凝縮器１２２と同様、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなるパイプ１３２ａを折り曲げたうえで熱伝導の良い金属材料からなる多数の吸熱フィン１３２ｂを取り付けた構造である。
【００３９】
スターリング冷凍機１１０を運転すると、動力部１１３と高温ヘッド１１１、それに高温側第１循環回路１２０の温度が上昇する。すなわちこれらが冷却装置１００の発熱部となる。他方で低温ヘッド１１２と低温側循環回路１３０の温度は下降する。
【００４０】
冷却装置１００は、次のようにして冷却庫１に搭載される。
【００４１】
断熱筐体１０の背面上方の左寄りまたは右寄りの角部に凹部を形成する。凹部は、垂直方向仕切り部１２の左側、すなわち第１区画部１５の奥の上部の角部か、垂直方向仕切壁１２の右側、すなわち第２区画部１６の奥の上部の角部に設けられる。この凹部が機械室４６となる（図４、６、９、１２参照）。本実施形態では、機械室４６は断熱筐体１０を正面から見た場合左に偏った位置、すなわち第１区画部１５の奥の左寄りの位置に設けられている。機械室４６は、冷却装置１００の一部、すなわちスターリング冷凍機１１０、高温側蒸発器１２１、高温側凝縮器１２２、二次冷媒配管１２３、放熱ファン１２４、低温側凝縮器１３１と、二次冷媒配管１３３の一部を収容する。収容すべき要素を全て収容した後、機械室４６の上面開口と背面開口は適宜の通風グリルで閉ざされる。
【００４２】
このように冷却装置１００の発熱部は、冷凍室として使用される第３区画部１７や第４区画部１８に比べて温度の高い、冷蔵室として使用される第１区画部１５に隣り合う形で配置されるから、第３区画部１７や第４区画部１８の隣に配置した場合に比べ、間の断熱層を薄くできる。また第１区画部１５は後で説明するように第２区画部１６より温度が高くなる区画部なので、冷却装置１００の発熱部からの影響を第２区画部１６以上に受けにくく、間の断熱層を一層薄くできる。
【００４３】
さらに、断熱筐体１０の背面上方の左寄りまたは右寄りの角部に形成した凹部を機械室４６とし、その中に冷却装置１００の発熱部を配置しているから、収納室の天井部後方の隅部全体が収納室に突き出すことにはならず、収納室への機械室４６の突き出しは比較的小さなものとなり、収納室の有効内容積を大きくとることができる。
【００４４】
機械室４６の正面から見て左側の断熱壁を取り除き、断熱壁の厚さの分だけ機械室４６を左側へ移動させることもできる。このようにすると、収納室への機械室４６の突き出しはさらに小さくなり、収納室の有効内容積が増加し、容積効率が一段と向上する。
【００４５】
スターリング冷凍機１１０を機械室４６の内部に支持するにあたっては支持部材１４０（図１１参照）を用いる。支持部材１４０は断熱筐体１０とは別の部品として形成される額縁状の枠であって、機械室４６の中ほどの高さに適宜の固定手段により水平に固定される。支持部材１４０の内部には、スターリング冷凍機１１０及び高温側第１循環回路１２０の二次冷媒配管１２３を通す開口部１４１が形成されている。開口部１４１の中には、後述する振動吸収体を下から支える張出部１４２が４箇所に形成されている。
【００４６】
スターリング冷凍機１１０の動力部１１３の外面には、板金をプレス加工してなるフランジ状の取付脚１１４（図１０参照）を溶接等適宜手段で固定する。取付脚１１４には、先端が支持部材１４０の張出部１４２に重なる脚部１１４ａが４箇所に放射状に形成されている。なお、取付脚１１４はプレス成形品に限定されるものではない。ダイカスト成形品であってもよく、ＭＣナイロン等高強度の合成樹脂材料を射出成形したものであってもよい。
【００４７】
スターリング冷凍機１１０は、低温ヘッド１１２が一番下に来て、その上に高温ヘッド１１１が来るよう、軸線を垂直にした姿勢、すなわち縦置きの姿勢で支持部材１４０の開口部１４１に上方から挿入される。スターリング冷凍機１１０の重量は、張出部１４２が取付脚１１４の脚部１１４ａを支持することにより支えられるが、その際、張出部１４２と脚部１１４ａの間には振動吸収手段を介在させる。実施形態では、ゴムのような弾性物質からなる円柱状の振動吸収体１４３が振動吸収手段を構成する。
【００４８】
振動吸収体１４３には、４個の張出部１４２の中心にスターリング冷凍機１１０を、動力部１１３の側面が張出部１４２に接触することのないように支持する役割が求められる。そのため振動吸収体１４３は、適宜の連結手段により、位置ずれや張出部１４２と脚部１１４ａの間からの脱落が生じないように保持される。連結手段としてはボルト、ナット、ワッシャなど周知の機械要素を用いることができる。
【００４９】
高温側第１循環回路１２０は、スターリング冷凍機１１０を支持部材１４０に取り付ける前の段階で高温ヘッド１１１に接続しておく。その状態でスターリング冷凍機１１０の低温ヘッド１１２及び高温ヘッド１１１の部分と、高温側蒸発器１２１と、二次冷媒配管１２３の一部を支持部材１４０の開口部１４１に挿入し、取付脚１１４の脚部１１４ａを振動吸収体１４３の上面に着座させる。
【００５０】
高温側凝縮器１２２は二次冷媒配管１２３により支えられた状態でスターリング冷凍機１１０の上方に位置している。なお、図８では気相配管１２３Ｇと液相配管１２３Ｌは１本ずつしか示されていないが、現実の構成では、図１０に見られるように、気相配管１２３Ｇと液相配管１２３Ｌは２本ずつ存在する。
【００５１】
高温側凝縮器１２２の下面には放熱ファン１２４がダクト１２５を介して連結される。放熱ファン１２４の送風方向は、高温側凝縮器１２２に風を吹き付ける方向であってもよく、高温側凝縮器１２２を通じて風を取り入れる方向であってもよい。
【００５２】
低温側循環回路１３０は、スターリング冷凍機１１０を支持部材１４０に取り付けた段階で、あるいはそれより前の、低温ヘッド１１２が開口部１４１を通り抜けて支持部材１４０の下に頭を出した段階で、低温ヘッド１１２に接続される。
【００５３】
支持部材１４０に対するスターリング冷凍機１１０の組み付けと、スターリング冷凍機１１０に対する高温側第１循環回路１２０と低温側循環回路１３０の接続が完了した状態では、すなわち図９の状態では、高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２の間にスターリング冷凍機１１０の動力部１１３が配置されている。この構成により、高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２の間の高低差を、二次冷媒を自然循環させるに十分な程度に大きく確保することができる。これにより、放熱効率が向上するとともに、高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２の間の空間を、スターリング冷凍機１１０の動力部１１３の配置に利用するので、空間を有効に活用できる。
【００５４】
また図９の状態では、高温側凝縮器１２２を強制空冷する放熱ファン１２４も高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２の間に配置されている。この構成も高温側蒸発器１２１と高温側凝縮器１２２の間の高低差を大きくするのに役立つ。
【００５５】
高温側第１循環回路１２０の二次冷媒配管１２３は、高温側蒸発器１２１から導出された後、スターリング冷凍機１１０の上方にある高温側凝縮器１２２に向かって上に延びる。低温側循環回路１３０の二次冷媒配管１３３は、低温側凝縮器１３１から導出された後、スターリング冷凍機１１０の下方にある低温側蒸発器１３２に向かって下に延びる。上にある高温側蒸発器１２１からの二次冷媒配管１２３が上に向かい、下にある低温側凝縮器１３１からの二次冷媒配管１３３が下に向かうという、きわめて単純な構図なので、低温ヘッド１１２及び低温側循環回路１３０を含む冷却サイクルと、高温ヘッド１１１及び高温側第１循環回路１２０を含む放熱サイクルとを無理・無駄なく分離できる。配管作業も容易である。
【００５６】
なお低温側蒸発器１３２は、正面から見てスターリング冷凍機１１０のある側に片寄らせておくと、二次冷媒配管１３３の引回しが更に容易になり、二次冷媒の循環効率が向上する。また、二次冷媒配管１３３と低温側蒸発器１３２の接続部もスターリング冷凍機１１０のある側に設けておけば、二次冷媒配管１３３の引回しが一層容易になり、二次冷媒の循環効率が更に向上する。
【００５７】
低温ヘッド１１２付近の構造、特に配管構造が複雑化していないので、それを取り囲むように断熱構造を形成することも容易である。図９には低温ヘッド１１２と二次冷媒配管１３３を取り巻く断熱材が描かれているが、この構造の詳細は後で説明する。
【００５８】
高温側凝縮器１２２と放熱ファン１２４、それにダクト１２５は、二次冷媒配管１２３により、スターリング冷凍機１１０自体を支えとして機械室４６の内部空間に保持されている。このため、高温側凝縮器１２２と放熱ファン１２４がスターリング冷凍機１１０と共に支持されることになり、振動吸収体１４３の振動吸収作用を高温側凝縮器１２２と放熱ファン１２４にも及ぼすことができ、これらの構成要素の振動レベルを一挙に低下させることができる。
【００５９】
また支持部材１４０にスターリング冷凍機１１０を取り付けるにあたっては、高温側第１循環回路１２０を接続した形のスターリング冷凍機１１０を上から支持部材１４０の開口部１４１に通し、その上で低温ヘッド１１２に低温側循環回路１３０を接続すればよく、組立が容易である。
【００６０】
高温側第１循環回路１２０が高温ヘッド１１１から取り出した温熱は防露部（断熱筐体１０の表面のうち、結露を避けたい箇所）の結露防止にも利用される。これを実現するのが高温側第２循環回路１５０である。
【００６１】
高温側第２循環回路１５０は高温側第１循環回路１２０の気相冷媒配管１２３Ｇに熱交換器１５１を介して熱接続される。高温側第２循環回路１５０内には三次冷媒が非減圧状態で封入される。三次冷媒は水と不凍液の混合液である。三次冷媒は循環量確保のため低粘度にする必要があるので、不凍液の混合比は低くなっている。
【００６２】
高温側第２循環回路１５０の配管１５２は、熱交換器１５１を出た後、図１２に示す経路をたどる。すなわち配管１５２は下り管１５２Ｄとなって断熱筐体１０の底部へと下り、そこに設置されたドレンパン１５３に入る。配管１５２はドレンパン１５３の中を蛇行し、ドレンパン１５３に溜まったドレン水の温度を上昇させる。ドレンパン１５３に対してはファン１５４が組み合わせられ、ドレン水の蒸発をさらに促進するようになっている。
【００６３】
ドレンパン１５３を出た配管１５２は分岐部１５５で２系統に分かれた後、２系統とも断熱筐体１０の右側壁の下部に入り、右側壁を前方に抜けて断熱筐体１０の前面下部に達する。２系統の進路はそこから分かれ、一方の系統は断熱筐体１０の右側壁の前縁を上昇する。上昇途中で水平方向仕切り部１１の前縁に入り、ヘアピン形状を描いた後、右側壁の前縁に戻り、上昇を続ける。右側壁の上端に達した配管１５２は天井壁に入り、天井壁の前縁を右から左に抜けて左側壁に至り、左側壁の前縁を下降し、さらに左側壁の下部を背面側に抜けて集合部１５６に達する。
【００６４】
他方の系統は右側壁の前縁から底部壁に入り、底部壁の前縁を右から左に抜けて垂直方向仕切り部１３の下端に達する。配管１５２はそこで上方へと向きを変え、垂直方向仕切り部１３、１２の前縁を下から上に抜ける。垂直方向仕切り部１２の上端に達した配管１５２は折り返して下降する。下降途中で水平方向仕切り部１１の前縁に入り、ヘアピン形状を描いた後、垂直方向仕切り部１３の前縁に戻る。配管１５２はその後水平方向仕切り部１４の前縁にも入り、ヘアピン形状を描いた後、垂直方向仕切り部１３の前縁に戻って底部壁まで下降を続ける。配管１５２はその後底部壁の前縁を右から左に抜けて左側壁に入り、左側壁の下部を背面側に抜けて集合部１５６に達する。
【００６５】
集合部１５６で一本化された配管１５２は断熱筐体１０の底部に設置された圧電式の循環ポンプ１５７に入る。循環ポンプ１５７を出た配管１５２は上り管１５２Ｕとなって熱交換器１５１に戻る。
【００６６】
右側壁と左側壁、天井壁と底部壁、及び水平方向仕切り部と垂直方向仕切り壁の各前縁を包括したものが防露部１６０（図８参照）となる。配管１５２は防露部１６０では断熱筐体１０の表面近くを通り、高温側第１循環回路１２０より熱交換器１５１を介して得た温熱をその箇所に伝える。これにより防露部１６０の温度は結露点以上に維持される。
【００６７】
続いて低温側蒸発器１３２及び冷気通路の配置を、主に図５を参照しつつ説明する。低温側蒸発器１３２は断熱筐体１０の内部でスターリング冷凍機１１０よりも下の位置に置かれる。さらに言えば、垂直方向仕切り部１２の下部以下のレベルに配置される。これにより、二次冷媒の自然循環が更に安定して行われることになる。
【００６８】
低温側蒸発器１３２が配置されるのは、第４区画部１８の奥の壁の手前に設けられた冷気通路５０（図３参照）の中である。冷気通路５０の手前には別の冷気通路５１が設けられる。冷気通路５０の下部には収納室内冷却の役目を終えた戻り空気を吸い込む吸気口５２が形成される。低温側蒸発器１３２は冷気通路５０の中で吸気口５２の上方の位置に設置される。低温側蒸発器１３２の上方には冷気通路５１に空気を吹き出すファン５３が設けられる。
【００６９】
冷気通路５１から、支線となる３本の冷気通路が延び出す。１番目のものは第１区画部１５及び第２区画部１６に冷気を送る冷気通路５４である。冷気通路５４内には吐出ダンパ５５とファン５６が設けられている。ファン５６を過ぎた冷気通路５４は垂直方向仕切り部１２の中に入り、垂直方向仕切り部１２の内部を上り冷気通路５４Ｕ（図３参照）となって上昇する。
【００７０】
垂直方向仕切り部１２の上部に達した上り冷気通路５４Ｕは、短い水平連絡通路５４Ｈを経て下り冷気通路５４Ｄに連続する。下り冷気通路５４Ｄは垂直方向仕切り部１２の下部へと上り冷気通路５４Ｕの手前側を降下する。上り冷気通路５４Ｕ、水平連絡通路５４Ｈ、及び下り冷気通路５４Ｄは倒立した略Ｕの字状となる。
【００７１】
垂直方向仕切り部１２に限らず、仕切り部に冷気通路を設けるにあたっては、仕切り部に冷気通路を完全に埋設することを要しない。冷気通路の一部のみ仕切り部に埋設された形態であってもよく、仕切り部の外面を這うように設けた形態であってもよい。
【００７２】
上り冷気通路５４Ｕには、第２区画部１６に冷気を吐出する冷気吐出口５７が上下方向に間隔を置いて複数形成される。下り冷気通路５４Ｄには、第１区画部１５に冷気を吐出する冷気吐出口５８が上下方向に間隔を置いて複数形成される。冷気吐出口５７、５８は垂直方向仕切り部１２内に位置する。
【００７３】
図３において、複数の冷気吐出口５７と複数の冷気吐出口５８はそれぞれ垂直なラインに沿って整列しているが、必ずしもこのような配置にする必要はない。複数の冷気吐出口５７同士、また複数の冷気吐出口５８同士、前後方向に位置をずらす形で分散配置してもよい。そして上り冷気通路５４Ｕ及び下り冷気通路５４Ｄは、このように分散配置した冷気吐出口５７及び冷気吐出口５８に満遍なく冷気を送り届けられるものであればよい。
【００７４】
冷気吐出口５７について言えば、棚３２や棚３２ａによって仕切られる領域毎に複数個ずつ、前後方向に位置をずらして設けてもよい。上り冷気通路５４Ｕの領分から外れた箇所に設けられる冷気吐出口５７については、上り冷気通路５４Ｕから支線として張り出す冷気通路を用意する。このような構成とすることにより、第２区画部１６の内部温度分布の更なる均一化を図ることができる。
【００７５】
冷気吐出口５８についても同様であり、棚３０によって仕切られる領域毎に複数個ずつ、前後方向に位置をずらして設けることができる。下り冷気通路５４Ｄの領分から外れた箇所に設けられる冷気吐出口５８については下り冷気通路５４Ｄから支線として張り出す冷気通路を用意する。このような構成とすることにより、第１区画部１５の内部温度分布の更なる均一化を図ることができる。
【００７６】
棚３２、３２ａで仕切られる領域毎に複数の冷気吐出口５７を前後方向に位置をずらして設け、また棚３０で仕切られる領域毎に複数の冷気吐出口５８を前後方向に位置をずらして設けるという構成を実施するにあたっては、棚３２、３２ａの高さと棚３０の高さが揃わないように、互いの上下方向位置をずらしておくとよい。そして冷気吐出口５７を棚３２、３２ａの高さに見合った高さに置き、冷気吐出口５８を棚３０の高さに見合った高さに置くこととすれば、上記構成を容易に実現できる。
【００７７】
本実施形態では、垂直な上り冷気通路５４Ｕと垂直な下り冷気通路５４Ｄを水平連絡通路５４Ｈが連結しているが、上り冷気通路５４Ｕと下り冷気通路５４Ｄを直接連結し、水平連絡通路５４Ｈを省く構成とすることも可能である。例えば上り冷気通路５４Ｕと下り冷気通路５４Ｄの上端を屈曲させたり湾曲させたりして連結する、あるいは上り冷気通路５４Ｕと下り冷気通路５４Ｄそのものを傾斜させ、倒立したＶの字状となるように連結するなどの手法でこれを実現できる。
【００７８】
複数の冷気吐出口５７の総開口面積と、複数の冷気吐出口５８の総開口面積は、第２区画部１６と第１区画部１５の容積比に応じて配分するのがよい。また、第２区画部１６においては複数の冷気吐出口５７を、第１区画部１５においては複数の冷気吐出口５８を、それぞれ室内温度の均一化が進むように配置する。実験を通じて冷気吐出口の位置を決定するのが望ましい。
【００７９】
上り冷気通路５４Ｕを流れる冷気の量は、冷気吐出口５７から供給される冷気の量と冷気吐出口５８から供給される冷気の量の合計である。従って、上り冷気通路５４Ｕには下り冷気通路５４Ｄよりも大きな断面積が必要になる。上り冷気通路５４Ｕと下り冷気通路５４Ｄの断面積比も実験を通じて決定するのが望ましい。
【００８０】
また、収納室となる第１区画部１５と第２区画部１６とが仕切り部である垂直方向仕切り部１２の両側にあり、冷熱の放出が前記の各収納室になされるため、エネルギーロスの少ない冷却庫１が得られ、さらに、凹部である機械室４６に冷却装置１００の発熱部があり、第１区画部１５や第２区画部１６が冷蔵室のように比較的に温度の高い収納室であるときは、凹部付近の温度と収納室の温度の差が少なくなり、第１区画部１５や第２区画部１６の相対する断熱壁が同じ厚さであれば、外部からの熱の侵入量が少なくて済み、これもまた冷却庫１のエネルギーロス低減に寄与する。
【００８１】
冷気通路５４には２本の横方向冷気通路が連通する。１本は冷気通路５４が垂直方向仕切り部１２に入る前に枝分かれする横方向冷気通路５９で、最下段の棚板３２の下面に沿うように隔離区画部１６ａの奥の壁を這う。横方向冷気通路５９には垂直方向仕切り部１２から所定距離離れた場所に冷気吐出口６０が形成される。冷気吐出口６０は隔離区画部１６ａの中で左右方向に間隔を置いて複数形成する。本実施形態では、冷気吐出口６０は２個設けられている。冷気吐出口６０はケース３３の内部に向けて冷気を供給する。冷気吐出口６０は、横方向冷気通路５９の下流側に配置されたものほど開口面積を大きくし、隔離区画部１６ａの左側部分と右側部分で温度が均一化するようにしておくとよい。
【００８２】
もう１本の横方向冷気通路は上り冷気通路５４Ｕから枝分かれする横方向冷気通路６１で、第２区画部１６の奥の壁と天井とのなすコーナー部を這う。横方向冷気通路６１には垂直方向仕切り部１２から所定距離離れた場所に冷気吐出口６２が形成される。冷気吐出口６２は第２区画部１６の中で左右方向に間隔を置いて複数形成する。本実施形態では、冷気吐出口６２は２個設けられている。冷気吐出口６２は、横方向冷気通路６１の下流側に配置されたものほど開口面積を大きくし、第２区画部１６の左側部分と右側部分で温度が均一化するようにしておくとよい。
【００８３】
冷気通路５１から支線として延び出す３本の冷気通路のうち、２番目のものは第３区画部１７に冷気を送る冷気通路６３である。冷気通路６３には吐出ダンパ６４が設けられ、その下流に冷気吐出口６５が形成されている。
【００８４】
冷気通路５１から支線として延び出す３本の冷気通路のうち、３番目のものは温度切替区画部１９に冷気を送る冷気通路６６である。冷気通路６６には上流から下流へ、吐出ダンパ６７、ファン６８、ヒータ６９、及び冷気吐出口７０が設けられている。
【００８５】
冷気通路５１には、冷気通路５４、６３、６６だけでなく、第４区画部１８に直接冷気を吐出する冷気吐出口（図示せず）も形成される。
【００８６】
各区画部を冷却した冷気は、それぞれに戻り通路を介して冷気通路５０の吸気口５２に戻される。第２区画部１６に対しては戻り通路７１が用意される。戻り通路７１は２箇所に吸気口を有する。その１は隔離区画部１６ａに開口した吸気口７２である。その２は隔離区画部１６ｂに開口した吸気口７３である。
【００８７】
第１区画部１５に対しては、垂直方向仕切り部１２の下部後方を貫通して隔離区画部１６ｂへと抜ける開口部が戻り通路７４となる。第１区画部１５内の冷気は戻り通路７４から隔離区画部１６ｂに入り、吸気口７３に吸い込まれる。
【００８８】
温度切替区画部１９に対しては戻り通路７５が用意される。戻り通路７５には戻りダンパ７６が設けられている。
【００８９】
第３区画部１７に対しても吸気口５２に連結する戻り通路が用意されるが、これは図示せず、図５に点線矢印で冷気の流れを示すにとどめる。第４区画部１８の内部の冷気は直接吸気口５２に吸い込まれる。
【００９０】
スターリング冷凍機１１０の運転を続けていると、断熱筐体１０内の空気中の水分が霜となって低温側蒸発器１３２に付着する。霜は低温側蒸発器１３２の熱交換効率を低下させる。これを防ぐため、低温側蒸発器１３２の下方に霜取りヒータ７７を配置する。霜取りヒータ７７は適宜のタイミングで通電され、低温側蒸発器１３２の除霜を行う。霜が溶けて生じた水分は冷気通路５０の底部の漏斗部７８からドレンパン１５３にドレン水として滴下する。ドレン水はそこで配管１５２からの熱とファン１５４からの風により蒸発せしめられる。
【００９１】
冷却庫１の全体制御を司るのは図８に示す制御部８０である。制御部８０は、操作部２５を通じてなされた温度設定指令あるいは運転指令に基づき、また各部に配置された温度センサ（図示せず）からの信号に基づき、スターリング冷凍機１１０、製氷ユニット４３、ファン５３、吐出ダンパ５５、ファン５６、吐出ダンパ６４、吐出ダンパ６７、ファン６８、ヒータ６９、戻りダンパ７６、霜取りヒータ７７、放熱ファン１２４、ファン１５４、循環ポンプ１５７などの要素を制御して各区画部の温度を調節し、また製氷、霜取りを行う。なお制御部８０を構成する電装部品は断熱筐体１０の天井部の上に設置された電装ボックス８１（図３、４参照）の内部に収納される。
【００９２】
制御部８０がスターリング冷凍機１１０の運転を始めると、高温ヘッド１１１には温熱が発生する。温熱により高温側蒸発器１２１の内部の二次冷媒は蒸発して気体となり、温熱を潜熱として保持する。気体化した二次冷媒は気相配管１２３Ｇを上昇して高温側凝縮器１２２に入り、そこで凝縮して潜熱を顕熱化する。顕熱となった温熱は高温側凝縮器１２２の表面から庫外に放熱される。放熱ファン１２４から吹き付ける風が放熱を助ける。凝縮し、液体になった二次冷媒は液相配管１２３Ｌを下降して高温側蒸発器１２１に戻る。
【００９３】
低温ヘッド１１２には冷熱が発生する。冷熱により低温側凝縮器１３１の内部の気体状の二次冷媒は凝縮して液体となり、冷熱を潜熱として保持する。液体化した二次冷媒は液相配管１３３Ｌを下降して低温側蒸発器１３２に入り、そこで冷却庫１の庫内の熱により蒸発する。二次冷媒の蒸発により、冷熱が顕熱化する。蒸発し、気体になった二次冷媒は気相配管１３３Ｇを上昇して低温側凝縮器１３１に戻る。
【００９４】
低温側蒸発器１３２で冷熱が顕熱化した状態でファン５３を運転すると、冷気通路５０の下端の吸気口５２から吸い込まれた空気が低温側蒸発器１３２によって冷却され、冷気となる。冷気はファン５３により冷気通路５１に送り込まれ、そこからさらに冷気通路５４、６３、６６へと送り込まれる。また図示しない冷気吐出口から第４区画部１８に吹き出される。
【００９５】
冷却装置１００は、通常のコンプレッサ方式冷却装置で達成できる冷凍温度であるマイナス１８℃よりもさらに低い、平均でマイナス４２〜４３℃、場合によっては局部的にマイナス５０℃程度の吐出温度の冷気温度が実現可能である。このため、ファン５３からの冷気が直接吹き出す第４区画部１８は室内温度をマイナス４０℃程度にまで下げることができる。製氷ユニット４３の中の製氷ファン（図示せず）はこの冷気を水に吹き付けて製氷を行うものであり、製氷は迅速に進む。なお冷却装置１００の冷凍能力を加減することにより、マイナス１８℃程度の冷気温度とすることもできる。
【００９６】
第３区画部１７は、吐出ダンパ６４の開度を調整することにより、流入する冷気の量を制御することができる。このため、第４区画部１８と無関係に、第３区画部１７の温度を通常の冷凍温度であるマイナス１８℃に維持することができる。
【００９７】
温度切替区画部１９は、チルド温度からマイナス１８℃まで、幅広い温度帯で使用されるが、その温度調整は、吐出ダンパ６７及び戻りダンパ７６により流入する冷気量を制御し、また必要に応じヒータ６９で冷気を加温することによって行われる。
【００９８】
温度切替区画部１９は冷凍食品の解凍にも用いられるため、第４区画部１８と大きな温度差がつくことがある。温度切替区画部１９の高い温度が第４区画部１８に影響を及ぼさないように、垂直方向仕切り部１３の中でも温度切替区画部１９と第４区画部１８の間の部分は特に断熱層が厚くされている。また温度切替区画部１９から吸気口５２に戻る空気が第４区画部１８の中の空気に混じらないよう、戻り通路７５は第４区画部１８から独立している。
【００９９】
なお、吐出ダンパ６７と戻りダンパ７６を閉じ、ファン６８を運転すると、温度切替区画部１９の中で空気が循環する。この状態でヒータ６９に通電すると、温度切替区画部１９の温度を、チルド温度をはるかに超える５０〜８０℃といった高温にすることができる。このような高温では腐敗菌の増殖が抑えられるので、食品その他を保温状態で衛生的に貯蔵することができる。
【０１００】
第１区画部１５と第２区画部１６に対しては冷気通路５４を通じファン５６より冷気が送り込まれるが、その冷気が第１区画部１５と第２区画部１６を冷却しすぎることにならないように、冷気量は吐出ダンパ５５によって調整される。冷気は冷気通路５４から上り冷気通路５４Ｕに入り、その中を上昇しつつ冷気吐出口５７から第２区画部１６に吹き出す。冷気吐出口５７は隔離区画部１６ａより上の空間に上下方向に間隔を置いて複数形成されているので、その空間は均一に冷却される。
【０１０１】
冷気の一部は上り冷気通路５４Ｕの上端付近で横方向冷気通路６１に入り、冷気吐出口６２から吹き出す。冷気吐出口６２は垂直方向仕切り部１２から所定距離離れた場所に設けられているので、冷気吐出口５７が吐出する冷気と、冷気吐出口６２が吐出する冷気により、隔離区画部１６ａより上の空間は均一に冷却される。冷気吐出口６２が水平方向に間隔を置いて２個形成されているので、均一冷却の働きは一層強まる。横方向冷気通路６１の下流側、すなわち右側の冷気吐出口６２の開口面積を左側のものより大きくしておけば、第２区画部１６の左側部分と右側部分の温度均一化を一層促進することができる。
【０１０２】
上り冷気通路５４Ｕの上端に達した冷気は水平連絡通路５４Ｈを経て下り冷気通路５４Ｄに入る。そして下り冷気通路５４Ｄの中を下降しつつ冷気吐出口５８から第１区画部１５に吹き出す。冷気吐出口５８は上下方向に間隔を置いて複数形成されているので、第１区画部１５は均一に冷却される。
【０１０３】
冷気は、上り冷気通路５４Ｕを上昇するに従い左右の区画部に間接的に冷熱を放出する。逆に言えば温熱を受け取るので、下り冷気通路５４Ｄに入る冷気は上り冷気通路５４Ｕに入ったばかりの頃よりも温度が上昇している。このため、第１区画部１５の温度は第２区画部１６の温度より高くなる。
【０１０４】
このように、垂直方向仕切り部１２の内部に冷気通路を設けたことにより、これまで顧みられなかった垂直方向仕切り部１２の内部空間を有効活用し、第１区画部１５及び第２区画部１６の奥行きを拡大できる。また垂直方向仕切り部１２内には、低温側蒸発器１３２で冷却された冷気を上に上げる上り冷気通路５４Ｕと、上に上がった冷気を下に下ろす下り冷気通路５４Ｄとを形成し、第２区画部１６には上り冷気通路５４Ｕから冷気を供給し、第１区画部１５には下り冷気通路５４Ｄから冷気を供給するから、流動過程で自然に生じる冷気の温度上昇を利用して、第２区画部１６と第１区画部１５とで温度を異ならせることができる。
【０１０５】
図７には垂直方向仕切り部１２の詳細構造が示されている。垂直方向仕切り部１２は垂直方向仕切り部前方部分１２Ａと垂直方向仕切り部後方部分１２Ｂにより構成される。垂直方向仕切り部前方部分１２Ａは断熱体１７０を左シェル１７１Ｌと右シェル１７１Ｒで挟んだ構造であり、垂直方向仕切り部後方部分１２Ｂは断熱体１７２を左シェル１７３Ｌと右シェル１７３Ｒで挟んだ構造である。断熱体１７０、１７２はスチロールやウレタンなどの樹脂を発泡させたものである。左シェル１７１Ｌ、右シェル１７１Ｒ、左シェル１７３Ｌ、右シェル１７３Ｒはポリプロピレンやポリスチレンなどの樹脂により形成される。左シェル１７１Ｌと右シェル１７１Ｒ、左シェル１７３Ｌと右シェル１７３Ｒは爪係合やねじ止め、接着などにより互いに結合される。
【０１０６】
垂直方向仕切り部前方部分１２Ａの前面はカバー１７４で覆われる。カバー１７４はカラー鋼板からなり、言うまでもなくこれは磁性体なので、第１断熱扉２０及び第２断熱扉２１の裏面に取り付けた磁石入りのガスケットがぴったりと吸着する。これにより、第１断熱扉２０と第２断熱扉２１の密閉性が向上する。カバー１７４の左シェル１７１Ｌと右シェル１７１Ｒに対する結合も、爪係合やねじ止め、接着などにより行われる。
【０１０７】
カバー１７４の裏面に近接して、配管１５２が配置されている。配管１５２は、断熱体１７０に形成された凹部１７５の中に配置されている。配管１５２はカバー１７４に直接接触させても良いし、カバー１７４の裏面にブチルゴムシートを貼り付け、このブチルゴムシートを介してカバー１７４に接触させても良い。ブチルゴムシートはカバー１７４の取り付けの補強にもなる。
【０１０８】
ここまで説明した垂直方向仕切り部１２の形成手法は、水平方向仕切り部１１、１４と垂直方向仕切り部１３の形成にも適用される。
【０１０９】
断熱体１７２には、左シェル１７３Ｌに面する側に、上り冷気通路５４Ｕ、水平連絡通路５４Ｈ、及び下り冷気通路５４Ｄをかたどった凹部１７６が形成される。この凹部１７６を左シェル１７３Ｌで覆うことにより、上り冷気通路５４Ｕ、水平連絡通路５４Ｈ、及び下り冷気通路５４Ｄが形成されるものである。
【０１１０】
上り冷気通路５４Ｕを外部から隔てるのは左シェル１７３Ｌのみである。従って、上り冷気通路５４Ｕを通る冷気で左シェル１７３Ｌの表面が冷却され、そこに結露の可能性が生じるが、図６に見られるように、この部分は機械室４６の右側隔壁４６ａに密着しているため、結露は防止される。なお、左シェル１７３Ｌと右側隔壁４６ａの間に空気が入り込むと、空気中の水分が結露するので、この箇所に空気が入り込まないようにシール材（例えばブチルゴム、シリコンゴム、軟質ウレタン発泡体等）でシールしておくとよい。
【０１１１】
水平連絡通路５４Ｈのうち、右側隔壁４６ａから外れる部分と、下り冷気通路５４Ｄについては、外部から隔てるのが左シェル１７３Ｌだけということになると、左シェル１７３Ｌの表面に結露が発生する。そこで、これらの箇所については左シェル１７３Ｌの裏側に断熱体１７７を配置し、水平連絡通路５４Ｈと下り冷気通路５４Ｄを通る冷気が左シェル１７３Ｌに接触しないようにする。
【０１１２】
断熱体１７７を配置する結果、下り冷気通路５４Ｄは多少右側にずれる。その分、右シェル１７３Ｒとの間の断熱体１７２の厚さが薄くなるが、下り冷気通路５４Ｄを流れる冷気は上り冷気通路５４Ｕを流れる冷気に比べ温度が上昇しているので、問題は少ない。
【０１１３】
上り冷気通路５４Ｕについても、必要があれば断熱体１７７に相当する断熱体を設ける。例えば右側隔壁４６ａから外れるような箇所が生じたような場合がこれに該当する。
【０１１４】
また、本実施形態のように、第１区画部１５の容積が第２区画部１６の容積に比べて大幅に小さい場合は、第１区画部１５に供給する冷気量を第２区画部１６に供給する冷気量より少なくできる。すなわち下り冷気通路５４Ｄの断面積を上り冷気通路５４Ｕの断面積より小さくできる。下り冷気通路５４Ｄの断面積を冷気通路５４Ｕの断面積よりも小さくするにあたり、下り冷気通路５４Ｄの左右方向の幅を圧縮して断面積縮小を図ることとすれば、右シェル１７３Ｒとの間の断熱体１７２の厚さを回復させることができる。
【０１１５】
冷気通路５４を流れる冷気は、上り冷気通路５４Ｕに入る手前で一部が横方向冷気通路５９に入る。横方向冷気通路５９に入った冷気は水平方向に間隔を置いて配置された２個の冷気吐出口６０からケース３３内へ吹き出し、隔離区画部１６ａ内にあるケース３３内を均一に冷却する。冷気通路５９から吹き出す冷気の量を調整することにより、隔離区画部１６ａの温度をそれより上の空間より低くし、例えば庫内温度０℃、−３℃といったチルド室や氷温室として隔離区画部１６ａを使用することができる。冷気量の調整は、横方向冷気通路５９の断面積の設定、冷気吐出口６０の開口面積の設定、あるいは横方向冷気通路５９へのダンパの設置などといった手法で実現できる。
【０１１６】
隔離区画部１６ｂ内のケース３４の周囲には、特にその下側には、比較的温度が高くなった第１区画部１５からの戻り空気と第２区画部１６からの戻り空気が流れる。第１区画部１５からの戻り空気と第２区画部１６からの戻り空気が流れることにより、隔離区画部１６ｂの温度低下は小さく、例えば内部温度が５℃といったレベルになる。そのため、隔離区画部１６ｂは野菜貯蔵空間として利用することができる。また、仕切カバー３５はケース３４の上面開口部をぴったりと閉ざすものであり、これによりケース３４内の食品の水分蒸発が抑制される。そのためケース３４の内部は野菜貯蔵に一層適した空間となる。
【０１１７】
なお、第２区画部１６からの戻り空気の一部を仕切カバー３５の上面とケース３３の下面の間の隙間に流すようにすれば、比較的温度が高くなった戻り空気による空気断熱の効果により、隔離区画部１６ａがチルド室や氷温室に設定されていたとしても、その低温が隔離区画部１６ｂにまで伝わりにくくなり、ケース３４内の野菜の凍結防止に役立つ。断熱効果を高めるため、断熱材を貼り付けるなどして仕切カバー３５に断熱層を形成してもよい。
【０１１８】
低温部を下に置き、高温部を上に置くことにより、冷却サイクルと放熱サイクルを無理・無駄なく分離できるという効果は、スターリング冷却装置以外の冷却装置でも享受できる。例えばペルチエ素子を用いた冷却装置の場合、低温ヘッド１１２や低温側蒸発器１３２をペルチエ素子の低温部に置き換え、高温ヘッド１１１や高温側凝縮器１２２をペルチエ素子の高温部に置き換えることにより、同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
ＨＣ冷媒等の冷媒を用いる冷凍サイクルであって、圧縮機、凝縮器、冷媒管、膨張弁、キャピラリーチューブ、蒸発器等を備えたものを冷却装置とする場合も同様のことが言える。圧縮機や凝縮器等の発熱部を機械室４６に置き、庫内にはキャピラリーチューブの一部や蒸発器を置くこととすれば、断熱筐体１０の上部背面に発熱部があるため、熱が上方に逃げやすくなり、収納室への熱の影響も少なくなり、エネルギーロスの少ない冷却庫が得られる。
【０１２０】
また、凹部状の機械室を断熱筐体の背面上部に設けることによる効果は、スターリング冷凍機を搭載する冷却庫に特有のものではない。ＨＣ冷媒等の冷媒を用いた圧縮機タイプの冷却装置でも、機械室の収納室への突き出しを小さくし、容積効率の良い冷却庫を得ることができる。機械室に圧縮機を置き、凝縮器や冷媒配管を断熱筐体の天井部の一部に設けることとすれば、機械室の収納室への突き出しは更に小さくなり、収納室の有効内容積が増す。
【０１２１】
上記の実施形態と異なり、冷却装置の一切を断熱筐体の下部に、具体的には仕切り部の下部以下のレベルに配置する構成とすることも可能である。上り冷気通路に冷気を供給するという点では、この構成でも特に不都合はない。
【０１２２】
図９に示すように、低温側凝縮器１３１と低温側蒸発器１３２を接続する二次冷媒配管１３３は低温側蒸発器１３１の外周部から水平方向に延び出し、それから下方へと直角に曲がる。すなわち二次冷媒配管１３３はスターリング冷凍機１１０の中心軸の延長線上にはない。また図１２に示すように、及び図５と図６より見てとることができるように、低温側蒸発器１３２の重心もスターリング冷凍機１１０の延長線上にはない。このため、スターリング冷凍機１１０が軸方向に振動すると、その振動は二次冷媒配管１３３の曲げ応力に変換されることになり、二次冷媒配管１３３が自身の曲がりで振動を吸収するから、低温側蒸発器１３２の振動を低減できる。これにより、断熱筐体１０の低振動化、低騒音化がもたらされる。
【０１２３】
続いて図９に基づき、低温ヘッド１１２と二次冷媒配管１３３の防振断熱構造を説明する。
【０１２４】
低温ヘッド１１２、低温側凝縮器１３１、及び低温側凝縮器１３１から導出された二次冷媒配管１３３の一部を断熱材１８０が取り巻く。断熱材１８０は均質ではなく、最外層の断熱材１８０ａとその内側の断熱材１８０ｂの２層からなる。最外層の断熱材１８０ａは硬質断熱材であり、コスト面から発泡スチロールが好適する。内側の断熱材１８０ｂは発泡ウレタンである。
【０１２５】
断熱材１８０を形成するにあたっては、何個かのパーツに分かれた断熱材１８０ａを組み立てて低温ヘッド１１２、低温側凝縮器１３１、及び低温側凝縮器１３１から導出された二次冷媒配管１３３の一部を囲み、断熱材１８０ａの内部でウレタンを発泡させる。断熱材１８０ａの内部の空間は発泡ウレタンで充填され、発泡ウレタンが硬化することにより断熱材１８０ａの各パーツも接着固定される。断熱材１８０ａの肉厚はウレタンの発泡圧に耐え得る程度に設定しておく。硬化した発泡ウレタンは硬質なので、断熱材１８０の全体が硬質断熱材となる。
【０１２６】
二次冷媒配管１３３を取り巻く断熱材１８１は、最外層をなす発泡スチロール製の断熱材１８１ａで二次冷媒配管１３３を囲むところまでは断熱材１８０と同様であるが、断熱材１８１ａと二次冷媒配管１３３の隙間に配置する断熱材１８１ｂの種類が異なる。それはウレタンでなく弾性を有する発泡ポリエチレンシート（ポリエチレンフォーム）である。発泡ポリエチレンは低温でも弾性を保つので、二次冷媒配管１３３の振動を低減するのに好適する。断熱材１８１ａの肉厚は、断熱筐体１０形成時のウレタン発泡圧に耐え得る程度に設定しておく。
【０１２７】
配管作業にロウ付け工程が含まれ、二次冷媒配管１３３が高温になる場合は、発泡ポリエチレンに代え、難燃性のＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン）ゴム発泡体や、ＮＢＲ（ニトリル−ブタジエン）ゴム発泡体を用いるのがよい。難燃性発泡材料は高価なので、二次冷媒配管１３３のうちロウ付け箇所に近い部分のみ難燃性発泡材料で取り巻き、それ以外の部分には発泡ポリエチレンを用いることとしてもよい。
【０１２８】
断熱材１８１ａに発泡樹脂を充填することにより、断熱材１８１の内部で空気の対流が生じる余地がなくなり、断熱性が向上する。また発泡ポリエチレンも、ＥＰＤＭゴム発泡体もＮＢＲゴム発泡体も、それぞれ弾性を備えるので、最外層が発泡スチロールではあるものの、断熱材１８１の内部（冷凍サイクルの部品付近）は全体として相応の弾性を備えることになる。
【０１２９】
断熱筐体１０には、二次冷媒配管１３３を通す貫通穴１８２が形成される。貫通穴１８２の箇所で、断熱材１８１ａの内径は断熱材１８１ｂの外径より少し小さい。弾性のある内側の断熱材１８１ｂは外側の硬質断熱材１８１ａで押しつぶされる形になり、内側の断熱材１８１ｂの外面は外側の断熱材１８１ａの内面に圧着して、気密・液密の状態が得られる。これにより断熱筐体１０の断熱性能が向上し、また断熱筐体１０の内部に結露水等が浸入するのを防ぐことができる。なお断熱材１８１ａの外面は、断熱筐体１０の内部でウレタンを発泡させたときに発泡ウレタンが密着してシールされるので、そこから湿気や水分が侵入することはない。
【０１３０】
低温ヘッド１１２、低温側凝縮器１３１、及び低温側凝縮器１３１から導出された二次冷媒配管１３３の一部を取り巻く断熱材１８０と、二次冷媒配管１３３を取り巻く断熱材１８１とは互いに分離しているので、断熱材を経由する断熱筐体１０への振動伝達が少なくなり、冷却庫１の低振動、低騒音化を図ることができる。
【０１３１】
断熱材１８０と断熱材１８１の間には隙間が存在し、二次冷媒配管１３３を取り巻く断熱層の厚さが不足する。断熱材１８１ｂのはみ出しを大きくし、隙間がすっかり埋め尽くされるようにすることも考えられるが、加工が煩雑になり、コストアップを招く。そこで、この隙間箇所に弾性断熱材１８３を充填する。弾性断熱材１８３は独立気泡の軟質断熱材、例えば発泡ポリエチレンで形成し、その片面に粘着加工を施して、断熱材１８１ｂの表面に貼り付けるようにするとよい。このようにすれば、断熱材１８０と断熱材１８１を防振の観点から分離状態に保ちつつ、その隙間の部分から外部の熱が侵入して冷却性能を損なうのを防止できる。
【０１３２】
弾性断熱材１８３は、断熱材１８１ｂの露出した表面には容易に貼り付けることができるが、断熱材１８０ａと断熱材１８１ａの側面に貼り付けるのは難しく、これらの境界面から外気が浸入するのを完全に防ぐことはできない。そこでこれを補うため、断熱材１８０、１８１と弾性断熱材１８３を包含する形で、それらの外面に防水帯１８４を巻き付け、シールする。防水帯１８４としては水分透過の少ない弾性材料のフィルム、例えば厚さ０．５ｍｍ程度のブチルゴムテープなどが適する。防水帯１８４を粘着テープの形に加工しておくと作業に便利である。
【０１３３】
このように断熱材１８０と断熱材１８１の間の隙間の箇所を防水帯１８４でシールしたことにより、そこから外気が侵入するのを防ぐことができる。隙間の部分には断熱厚さの不足した部分、例えば断熱材１８１ｂで包まれただけの二次冷媒配管１３３が露出する
ことがある。このような部分に外気が絶えず供給されると、連続的に結露が生じる。結露水は断熱材１８１ａと断熱材１８１ｂの間など、微細な間隙にも浸透し、長期的にはカビの発生といった問題をもたらす。この隙間の箇所が防水帯１８４でシールされていれば、外気が侵入することはなく、結露水の問題を解決できる。
【０１３４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は家庭用または業務用の冷却庫に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】冷却庫の正面図
【図２】断熱扉を取り除いた状態の冷却庫の正面図
【図３】冷却庫の垂直断面図
【図４】異なる部位における冷却庫の垂直断面図
【図５】冷気通路の構成説明図
【図６】図４のＡ−Ａ線に沿って切断した冷却庫の水平断面図
【図７】垂直方向仕切り部の拡大水平断面図
【図８】冷却庫に搭載される冷却装置の概略構成図
【図９】冷却庫のスターリング冷凍機搭載箇所の部分垂直断面図
【図１０】支持部材に支持されたスターリング冷凍機の上面図
【図１１】支持部材の上面図
【図１２】冷却装置の概略斜視図
【図１３】冷気の流れを示すブロック構成図
【符号の説明】
【０１３７】
１    冷蔵庫
１０  断熱筐体
１００  冷却装置
１１０  スターリング冷凍機
１１１  高温ヘッド
１１２  低温ヘッド
１２０  高温側第１循環回路
１２１  高温側蒸発器
１２２  高温側凝縮器
１２３  二次冷媒配管
１３０  低温側循環回路
１３１  低温側凝縮器
１３２  低温側蒸発器
１３３  二次冷媒配管
１５０  高温側第２循環回路
１５１  熱交換器
１６０  防露部
１８０、１８１  断熱材
１８２  貫通穴
１８３  弾性断熱材
１８４  防水帯
【図１】
2008196835.tif 000003
【図２】
2008196835.tif 000004
【図３】
2008196835.tif 000005
【図４】
2008196835.tif 000006
【図５】
2008196835.tif 000007
【図６】
2008196835.tif 000008
【図７】
2008196835.tif 000009
【図８】
2008196835.tif 000010
【図９】
2008196835.tif 000011
【図１０】
2008196835.tif 000012
【図１１】
2008196835.tif 000013
【図１２】
2008196835.tif 000014
【図１３】
2008196835.tif 000015