(57)【要約】【課題】スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、所定の冷却部位まで効率よく移送することができるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を提供すること。【解決手段】スターリング冷凍機１の冷熱部３から得た冷熱を、作動流体を備えたヒートパイプ１１によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機１の冷熱移送装置１０において、ヒートパイプ１１は、冷熱部３と熱的に接続させた凝縮部２０と、冷却部位に配設した蒸発部３０と、凝縮部２０で凝縮された作動流体を蒸発部３０まで移動させるための液体流路４０と、蒸発部３０で気化された作動流体を凝縮部２０まで移動させるための蒸気流路５０とを備え、作動流体を相変化させながら循環させるものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、
前記熱伝達手段は、
前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、
前記冷却部位に配設した蒸発部と、
前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、
前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路と
を備え、前記作動流体を相変化させながら循環させることを特徴とするスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項２】
前記凝縮部が前記冷熱部を覆う形態をなし、前記凝縮部の内部を前記作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を前記凝縮部に接続したことを特徴とする請求項１に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項３】
前記凝縮部と前記冷熱部との間に伝熱ブロックを介在させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項４】
前記凝縮部の内部には、前記冷熱部と接する側の壁面に凸状体を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項５】
前記熱伝達手段を複数有し、各熱伝達手段を構成する凝縮部を、前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項６】
前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうち、いずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部を、前記冷熱部から離隔させたことを特徴とする請求項５に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項７】
前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、前記各熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項８】
前記凝縮部は、互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、前記上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を接続したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【請求項９】
前記上側凝縮部の内部には、前記冷熱部に接する側の第１の壁と、該第１の壁に対向する第２の壁との間に、前記冷熱部から得た冷熱を前記第２の壁に伝達する冷熱伝達手段を備え、
前記下側凝縮部の内部は、少なくとも前記スターリング冷凍機が稼動中においては、前記冷熱部に接する側の第３の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有したことを特徴とする請求項８に記載のスターリング冷凍機の冷熱移送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリング冷凍機の冷熱移送装置に関し、より詳細には、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動販売機においては、冷凍サイクルを用いて商品の冷却を行うのが一般的である。冷凍サイクルは、蒸発器、圧縮機、膨張機および凝縮器を備えて構成されたものである。そして、そのような冷凍サイクルにおいては、フロン系冷媒が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、フロン系冷媒は大気中に放出されると、オゾン層を破壊してしまう虞れがある。そのため、環境保護の観点からフロン系冷媒の使用が世界的に規制される趨勢にある。
【０００４】
そのような背景において、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部の作動ガスを往復圧縮機で圧縮、膨張させることで、低温の冷熱部と、高温の高熱部とを発生するものである。ここに、作動ガスとしては、ヘリウムガス等が用いられており、フロン系のガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スターリング冷凍機は、その冷熱部の面積が僅かな部分に限られている。そのため、スターリング冷凍機を用いる場合には、冷熱部から得た冷熱を、冷却することが必要な所定の冷却部位まで効率よく移送することが求められている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、所定の冷却部位まで効率よく移送することができるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を、作動流体を備えた熱伝達手段によって所定の冷却部位に移送するようにしたスターリング冷凍機の冷熱移送装置において、前記熱伝達手段は、前記冷熱部と熱的に接続させた凝縮部と、前記冷却部位に配設した蒸発部と、前記凝縮部で凝縮された作動流体を前記蒸発部まで移動させるための液体流路と、前記蒸発部で気化された作動流体を前記凝縮部まで移動させるための蒸気流路とを備え、前記作動流体を相変化させながら循環させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項１において、前記凝縮部が前記冷熱部を覆う形態をなし、前記凝縮部の内部を前記作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を前記凝縮部に接続したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項１または請求項２において、前記凝縮部と前記冷熱部との間に伝熱ブロックを介在させたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記凝縮部の内部には、前記冷熱部と接する側の壁面に凸状体を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記熱伝達手段を複数有し、各熱伝達手段を構成する凝縮部を、前記冷熱部と分離可能な態様で熱的に接続したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項５において、前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうち、いずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部を、前記冷熱部から離隔させたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項５または請求項６において、前記各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位の冷却の要否に応じて、前記各熱伝達手段の凝縮部を前記冷熱部に対して熱的に接続、あるいは離隔させるためのアクチュエータを備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項１〜７のいずれか一つにおいて、前記凝縮部は、互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、前記上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、前記蒸気流路および液体流路を接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項９のスターリング冷凍機の冷熱移送装置は、上記の請求項８において、前記上側凝縮部の内部には、前記冷熱部に接する側の第１の壁と、該第１の壁に対向する第２の壁との間に、前記冷熱部から得た冷熱を前記第２の壁に伝達する冷熱伝達手段を備え、前記下側凝縮部の内部は、少なくとも前記スターリング冷凍機が稼動中においては、前記冷熱部に接する側の第３の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を示した説明図であり、その一部を断面で示している。図２は、図１におけるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。これら図１および図２において、スターリング冷凍機１は、自動販売機２に適用されている。このスターリング冷凍機１は、自動販売機２の下部２ａに横置きに載置されており、稼動することにより発生する低温の冷熱部３と、高温の高熱部４とを有している。それら冷熱部３および高熱部４は、ともに円筒状の形状をなしている。
【００１８】
スターリング冷凍機１の冷熱移送装置（以下、単に「冷熱移送装置」ともいう）１０は、熱伝達手段であるヒートパイプ１１を備えてなるものである。ヒートパイプ１１は、その内部に作動流体を封入してあり、凝縮部２０と、蒸発部３０と、液体流路４０と、蒸気流路５０とを備えて構成してある。ここに、作動流体としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機１の冷熱部３からの冷熱では凍らない不凍冷媒が用いられている。
【００１９】
凝縮部２０は、スターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部２０は、スターリング冷凍機１の冷熱部３よりも径の大きい円筒状の形状をなしており、その内部に作動流体の流路（図示せず）が形成してある。そして、凝縮部２０は、伝熱ブロック６１が介在した状態で冷熱部３に熱的に接続してある。この凝縮部２０では、冷熱部３から得た冷熱により、作動流体が凝縮される。また、伝熱ブロック６１は、例えば銅等の金属のような熱伝導率の高い物質から形成されたものであり、冷熱部３の先端面３ａおよび側周面３ｂからの冷熱を凝縮部２０に伝達するものである。
【００２０】
蒸発部３０は、自動販売機２における所定の冷却部位、例えば商品を収容する収容庫の下部等に配設してある。より詳細に説明すると、蒸発部３０は、その内部に作動流体の流路３１が形成してあるとともに、その外部に熱交換用フィン３２が設けられている。この蒸発部３０では、熱交換用フィン３２を介して外気から得た熱により流路３１を流れる作動流体が気化される。換言すると、蒸発部３０の周辺領域は、作動流体が気化することによって熱が奪われることになり、冷却される。そして、図２に示したように、ファンＦを利用して冷却された冷気を被冷却物に送り込むことにより、該被冷却物が冷却されることになる。
【００２１】
液体流路４０は、凝縮部２０と蒸発部３０とを繋ぐ流路である。この液体流路４０は、凝縮部２０で凝縮された作動流体を、凝縮部２０から蒸発部３０まで移動させるためのものである。蒸気流路５０は、上記液体流路４０とは別個に、凝縮部２０と蒸発部３０とを繋ぐ流路である。この蒸気流路５０は、蒸発部３０で気化された作動流体を、蒸発部３０から凝縮部２０まで移動させるためのものである。それら液体流路４０と蒸気流路５０との配置関係は、蒸気流路５０が液体流路４０の上方に位置するようになっている。これは、蒸気流路５０を通る作動流体の密度の方が、液体流路４０を通る作動流体の密度よりも小さいためである。従って、図３（ａ）および（ｂ）に示したように、蒸気流路５０は、凝縮部２０の上部の先端側にヘッダ（図示せず）を介して接続してある一方、液体流路４０は、該凝縮部２０の下部の先端側にヘッダ（図示せず）を介して接続してある。これにより、凝縮部２０の内部の流路を作動流体は、その重力によって流れることができる。
【００２２】
このようなヒートパイプ１１は、上述のように、液体流路４０と蒸気流路５０とが別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。
【００２３】
以上のような構成を有する冷熱移送装置１０は、次のようにしてスターリング冷凍機１の冷熱部３から得た冷熱を、ヒートパイプ１１によって自動販売機２における所定の冷却部位に移送する。
【００２４】
かかる冷熱の移送の前提として、スターリング冷凍機１を稼動させる必要がある。スターリング冷凍機１を稼動させると、該スターリング冷凍機１は、低温の冷熱部３と、高温の高熱部４とを発生する。
【００２５】
スターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続している凝縮部２０においては、蒸気である作動流体（気体状態）が該冷熱部３から得た冷熱により急激に冷却され、凝縮される。これにより、該作動流体は、凝縮液（液体状態）になる。そうすると、凝縮液になった作動流体は、蒸気のときに比してその密度が大きくなるため、その重力により下方に向かって流れる。そして、凝縮液である作動流体は、液体流路４０を通じて蒸発部３０まで移動することになる。
【００２６】
所定の冷却部位に配設してある蒸発部３０においては、凝縮液である作動流体（液体状態）は、熱交換用フィン３２を介して外気から得た熱により気化され、蒸気（気体状態）になる。換言すると、蒸発部３０の周辺領域の外気は、作動流体が気化されることにより、熱が奪われて冷却される。その結果、ファンＦを利用して冷却された外気を収容庫等に送り込むことにより、該収容庫内の商品を冷却することができる。つまり、スターリング冷凍機１の冷熱部３から得た冷熱は、所定の冷却部位（収容庫下部）まで移送されたことになる。
【００２７】
一方、蒸気になった作動流体は、凝縮液のときに比してその密度が小さくなるため、上方に向かって流れる。そして、蒸気である作動流体は、蒸気流路５０を通じて凝縮部２０まで移動することになる。このようにして凝縮部２０に移動した作動流体は、再び凝縮され、上記の相変化を繰り返すことになる。
【００２８】
このように作動流体を相変化させながら、上記凝縮部２０、液体流路４０、蒸発部３０および蒸気流路５０の間を循環させることにより、スターリング冷凍機１の冷熱部３から得た冷熱を所定の冷却部位に移送することができる。
【００２９】
以上のような冷熱移送装置１０によれば、ヒートパイプ１１は、作動流体を相変化させながら、凝縮部２０、液体流路４０、蒸発部３０および蒸気流路５０の間を循環させてスターリング冷凍機１の冷熱部３から得た冷熱を移送するので、該冷熱部３から得た冷熱と、移送された冷熱との温度差を極めて低いものにすることができる。従って、冷熱部３から得た冷熱を所定の冷却部位まで効率よく移送することができる。また、液体流路４０と蒸気流路５０とが別個に設けてあるので、凝縮部２０で凝縮された作動流体と、蒸発部３０で気化された作動流体とが衝突することが無く、安定的に冷熱部３から得た冷熱を移送することができる。更に、作動流体の循環は、該作動流体の各種状態における重力差に基づき行われているので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要とせず、該ヒートパイプ１１に要するコストは高いものにならない。
【００３０】
また、冷熱移送装置１０によれば、スターリング冷凍機１の冷熱部３と、ヒートパイプ１１の凝縮部２０とは、伝熱ブロック６１を介在させて熱的に接続してあるので、該伝熱ブロック６１の存在により該冷熱部３の表面積、すなわち伝熱面積を拡大することができる。これにより、凝縮部２０において、作動流体の凝縮時の熱抵抗を低減させることができ、該凝縮部２０における熱交換率を高くすることができる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態１について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。以下に、本発明の実施の形態１についての種々の変形例について説明する。
【００３２】
図４および図５は、本発明の実施の形態１に係るヒートパイプの変形例を示したものであり、ともに（ａ）は断面側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００３３】
図４においては、凝縮部２０は、上述したように、円筒状の形状をなしており、伝熱ブロック（図示せず）を介在させてスターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続してある。この凝縮部２０の内部には、作動流体の流路（図示せず）が形成してある。このような凝縮部２０の上部には、その先端側（図４（ａ）中の右側）および基端側（図４（ａ）中の左側）に蒸気流路５０がヘッダ６２を介して接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部２０の上部には、その先端側および基端側の双方から蒸気流路５０からの作動流体が流入するようにしてある。この蒸気流路５０は途中で分岐されている。
【００３４】
一方、凝縮部２０の下部には、その先端側および基端側に液体流路が接続してある。より詳細に説明すると、凝縮部の下部には、その先端側および基端側に液体流路４０がヘッダ６３を介して接続してある。つまり、凝縮部２０の下部には、その先端側および基端側の双方から凝縮液になった作動流体が液体流路４０ａ，４０ｂに流出するようにしてある。これら液体流路４０ａ，４０ｂは、途中で合流して液体流路４０になる。
【００３５】
このような構成によれば、蒸気流路５０からの作動流体を凝縮部２０の先端側および基端側から作動流体を該凝縮部２０の流路に均一に流入させることができる。これにより、スターリング冷凍機１の冷熱部３の側周面全体から確実に冷熱を得ることができる。従って、凝縮部２０における熱交換率を高くすることができる。
【００３６】
図５においては、凝縮部２０は、上述したように、円筒状の形状をなしており、伝熱ブロック（図示せず）を介在させてスターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続してある。この凝縮部２０の内部には、作動流体の流路（図示せず）が形成してある。このような凝縮部２０の上部および下部には、該凝縮部２０の流路に作動流体が均一に流入され、かつ該流路から流出されるよう、蒸気流路５０および液体流路４０がヘッダ６４，６５を介して接続してある。
【００３７】
このような構成によっても、蒸気流路５０からの作動流体を凝縮部２０の流路に均一に流入させることができ、これにより、凝縮部２０における熱交換率を高くすることができる。
【００３８】
また、上述の蒸気流路５０は一つであったが、一般に蒸気の作動流体の方が凝縮液の作動流体に比して流速が大きいので、蒸気流路は二つあっても良い。このように蒸気流路が二つある場合には、図３（ｃ）、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示したように、各蒸気流路５１を凝縮部２０の上部に接続すれば良い。
【００３９】
図６〜図８は、本発明の実施の形態１における伝熱ブロックの変形例を示したものである。図６および図７においては、スターリング冷凍機１の冷熱部３の先端面３ａを覆う伝熱ブロック６６，６７に切削部６６ａ，６７ａを形成してある。このように、切削部６６ａ，６７ａを形成することにより、伝熱ブロック６６，６７自身の熱容量を小さくすることができる。その結果、スターリング冷凍機１の冷熱部３と、凝縮部２０の作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【００４０】
図８においては、伝熱ブロック６８の形態は、上記実施の形態１に係る伝熱ブロック６１の形態と変わらない。ヒートパイプ１１の凝縮部２１は、円筒部２１ａと平面部２１ｂとを備えて構成してある。円筒部２１ａは、上記実施の形態１に係る凝縮部２０と同様のものであり、スターリング冷凍機１の冷熱部３の側周面３ｂに対応した円筒状の形状をなしているものである。平面部２１ｂは、スターリング冷凍機１の冷熱部３の先端面３ａに対応しており、円形の平板状の形状を成している。このように、凝縮部２１が平面部２１ｂを有していることにより、スターリング冷凍機１の冷熱部３の先端面３ａからも効果的に冷熱を得ることができ、該冷熱部３と、凝縮部２１の作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【００４１】
図９は、本発明の実施の形態１における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、（ａ）は凝縮部の流路の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。この図９においては、凝縮部２２は、その内部の作動流体の流路２２１において、伝熱ブロック６１に接する側、すなわちスターリング冷凍機１の冷熱部３に接する側の内側壁面２２２にピンフィン（凸状体）２２３を複数形成してある。これにより、該凝縮部２２における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。また、ピンフィン２２３を複数形成してあるが、作動流体の流路２２１は確保されているため、作動流体の流れに対する抵抗はそれほど大きいものにはならない。従って、冷熱部３と、凝縮部２２の流路２２１を流れる作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【００４２】
図１０は、図９と同様に、本発明の実施の形態１における凝縮部の流路の変形例を示しており、（ａ）は凝縮部を適当な個所で縦に切断して示された縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。この図１０において、凝縮部２３は、その内部において、該凝縮部２３の横方向、すなわち該凝縮部２３の先端側から基端側に向かう方向に複数のフィン２３１が並ぶよう形成してある。そして、これらフィン２３１の間に作動流体の流路２３２が形成してある。これにより、該凝縮部２３における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。従って、冷熱部３と、凝縮部２３の流路２３２を流れる作動流体との熱交換率を高くすることができる。また、凝縮部２４は、図１１に示すように、各フィン２４１の表面を凹凸状にしても良い。これにより該フィン２４１の表面積を大きくすることができる結果、凝縮部２４における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。
【００４３】
＜実施の形態２＞
図１２は、本発明の実施の形態２に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。尚、上述の実施の形態１に係るスターリング冷凍機１の冷熱移送装置１０と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。この図１２において、スターリング冷凍機１の冷熱移送装置７０は、複数（２つ）の熱伝達手段であるヒートパイプを備えてなるもの、すなわち第１ヒートパイプ１２と、第２ヒートパイプ１３とを備えてなるものである。第１ヒートパイプ１２および第２ヒートパイプ１３は、それぞれ、凝縮部２５ａ，２５ｂと、蒸発部３４，３５と、液体流路４０と、蒸気流路５０とを備えて構成してある。
【００４４】
第１ヒートパイプ１２および第２ヒートパイプ１３のそれぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂは、スターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続してある。より詳細に説明すると、それぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂは、冷熱部３よりも径の大きい半円筒状の形状をなしており、内部に作動流体の流路（図示せず）が形成してある。そして、それぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂは、伝熱ブロック６１を介在させて冷熱部３に熱的に接続してある。それぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂでは、該冷熱部３から得た冷熱により作動流体が凝縮される。また、それぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂは、図１３に示したように、アクチュエータ７１，７２により移動可能な態様になっている。つまり、それぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂは、冷熱部３に対して分離可能な態様になっている。
【００４５】
第１ヒートパイプ１２および第２ヒートパイプ１３のそれぞれの蒸発部３４，３５は、自動販売機における所定の部位、例えば商品を収容する収容庫の下部に配設してある。かかる蒸発部３４，３５の機能等については、上述の実施の形態１における蒸発部３０と同じである。
【００４６】
以上のような構成のスターリング冷凍機１の冷熱移送装置７０においては、例えば第２ヒートパイプ１３の蒸発部３５の冷却対象となっている収容庫の商品は冷却させる必要がない場合、アクチュエータ７２を駆動させて該第２ヒートパイプ１３の凝縮部２５ｂをスターリング冷凍機１の冷熱部３から分離させる。そうすることにより、スターリング冷凍機１が稼動していても第２ヒートパイプ１３が冷熱を移送することはない。これにより、第２ヒートパイプ１３の蒸発部３５を配設してある収容庫の商品が冷却されることはない。
【００４７】
一方、第１ヒートパイプ１２および第２ヒートパイプ１３のそれぞれの蒸発部３４，３５の冷却対象である収容庫の商品を冷却させる必要がある場合には、アクチュエータ７１，７２を駆動させてそれぞれの凝縮部２５ａ，２５ｂをスターリング冷凍機１の冷熱部３に熱的に接続させる。そうすることにより、冷熱部３で得た冷熱を各収容庫に移送することができる。その結果、各収容庫に収容された商品を冷却することができる。
【００４８】
＜実施の形態３＞
図１４は、本発明の実施の形態３に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を構成するヒートパイプの要部を示したものであり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。尚、上述の実施の形態１に係るスターリング冷凍機１の冷熱移送装置１０と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。この図１４において、スターリング冷凍機１の冷熱移送装置は、熱伝達手段としてのヒートパイプ１４を備えてなるものである。このヒートパイプ１４は、凝縮部２６と、蒸発部３０と、液体流路４０と、蒸気流路５０とを備えて構成してある。
【００４９】
凝縮部２６は、図１４に示したように、上側凝縮部２７と、下側凝縮部２８とにより構成してある。上側凝縮部２７は、スターリング冷凍機１の冷熱部３の上側側周面に対応するよう半円筒状の形状をなしている。この上側凝縮部２７は、図示しない伝熱ブロックを介在させて冷熱部３に熱的に接続してある。上側凝縮部２７は、その上部には一つの蒸気流路５２がヘッダ７３を介して接続してあり、その下部には二つの液体流路４１，４２がヘッダ７４，７５を介して接続してある。
【００５０】
下側凝縮部２８は、スターリング冷凍機１の冷熱部３の下側側周面に対応するよう半円筒状の形状をなしている。この下側凝縮部２８には、図示しない伝熱ブロックを介在させて冷熱部３に接続してある。下側凝縮部２８は、その上部には、途中で分岐した二つの蒸気流路５３，５４がヘッダ７６，７７を介して接続してあり、その下部には一つの液体流路４３がヘッダ７８を介して接続してある。ここに、蒸気流路５２，５３，５４は、図示はしていないが、蒸気流路５０が途中で三つに分岐したものである。また、上側凝縮部２７および下側凝縮部２８に接続してある液体流路４１，４２，４３は、図示はしていないが、途中で合流して液体流路４０になっている。
【００５１】
図１５は、上側凝縮部および下側凝縮部の断面を示しており、（ａ）は上側凝縮部の断面であり、図１４（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は下側凝縮部の断面であり、図１４（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【００５２】
上側凝縮部２７には、図１５（ａ）に示したように、内側壁（第１の壁）２７１と、外側壁（第２の壁）２７２との間に複数の上側柱状部２７３が設けられて作動流体の流路２７４を形成してある。ここに、内側壁２７１は、図示しない伝熱ブロックを介してスターリング冷凍機１の冷熱部３に接している壁である。この上側凝縮部２７において、複数の上側柱状部２７３は、その厚みを十分に大きくしてある。
【００５３】
下側凝縮部２８には、図１５（ｂ）に示したように、内側壁（第３の壁）２８１と、外側壁２８２との間に複数の下側柱状部２８３が設けられて作動流体の流路２８４を形成してある。この下側凝縮部２８において、内側壁２８１および外側壁２８２のそれぞれの厚みは、上側凝縮部２７を構成する内側壁２７１および外側壁２７２のそれぞれの厚みに比して小さくなっている。また、下側柱状部２８３のそれぞれの厚みは、上側柱状部２７３の厚みに比して小さくなっている。そのため、下側凝縮部２８におけるそれぞれの流路２８４は、上側凝縮部２７のそれぞれの流路２７４に比して、内側壁２８１と外側壁２８２との離間距離が大きくなっており、容積が大きくなっている。
【００５４】
図１６は、図１５における流路の作動流体の流れのメカニズムを示した図であり、（ａ）は上側凝縮部に関し、（ｂ）は下側凝縮部に関するものである。この図１６を用いて説明すると次のようになる。
【００５５】
以上のような構成のスターリング冷凍機１の冷熱移送装置によれば、上側柱状部２７３の厚みが十分に大きいので、内側壁２７１を介して冷熱部３から得た冷熱を外側壁２７２に十分に伝達することができる。従って、上側凝縮部２７においては、図１６（ａ）に示したように、冷熱部３から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより内側壁２７１の表面を覆うようになっても、外側壁２７２にも十分に冷熱が伝達されているため作動流体が凝縮される。以上から、上側柱状部２７３は、冷熱部３と接しない壁である外側壁２７２に対して該冷熱部３から得た冷熱を伝達する冷熱伝達手段を構成している。
【００５６】
一方、下側凝縮部２８においては、図１６（ｂ）に示したように、冷熱部３から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより外側壁２８２の表面を覆うようになる。ところが、それぞれの流路２８４における内側壁２８１と外側壁２８２との距離が大きくなっているため、外側壁２８２を覆った凝縮液が内側壁２８１に到達する虞れはない。つまり、下側凝縮部２８には、蒸気の状態である作動流体と、冷熱部３に接する壁である内側壁２８１との間に間隙が存在することになる。かかる間隙の存在により、最も冷熱の伝達能力の高い内側壁２８１で積極的に作動流体が凝縮され、熱交換率を高くすることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、熱伝達手段が作動流体を相変化させながら、凝縮部、液体流路、蒸発部および蒸気流路の間を循環させてスターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を移送するので、該冷熱部から得た冷熱と、移送された冷熱との温度差を極めて低いものにすることができる。従って、冷熱部から得た冷熱を所定の冷却部位まで効率よく移送することができる。
【００５８】
また、請求項２に記載の発明によれば、凝縮部の内部を作動流体がその重力によって移動できるよう、蒸気流路および液体流路を接続してあるので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要としない。
【００５９】
また、請求項３に記載の発明によれば、スターリング冷凍機の冷熱部と、凝縮との間に伝熱ブロックを介在させたので、該伝熱ブロックの存在により冷熱部の表面積、すなわち伝熱面積を拡大することができる。これにより、凝縮部において、作動流体の凝縮時の熱抵抗を低減させることができ、該凝縮部における熱交換率を高くすることができる。
【００６０】
また、請求項４に記載の発明によれば、凝縮部の内部の冷熱部と接する側の壁面に凸状体を形成したので、該凝縮部における作動流体に対する伝熱面積を拡大することができる。従って、冷熱部と、作動流体との熱交換率を高くすることができる。
【００６１】
また、請求項５に記載の発明によれば、各熱伝達手段を構成する凝縮部が冷熱部と分離可能な態様で接続してあるので、所定の冷却部位が冷却する必要がない場合には、該当する凝縮部を冷熱部から分離させることができる。これにより、かかる所定の冷却部位には冷熱を移送することがない。
【００６２】
また、請求項６に記載の発明によれば、各熱伝達手段が冷熱を移送する冷却部位のうち、いずれかの冷却部位が冷却を要しない場合には、該冷却部位に対応する熱伝達手段の凝縮部をスターリング冷凍機の冷熱部から離隔させるので、該冷却部位に冷熱を移送することがない。
【００６３】
また、請求項７に記載の発明によれば、アクチュエータが各冷却部位の冷却の要否に応じて、各熱伝達手段の凝縮部を、スターリング冷凍機の冷熱部に熱的に接続、あるいは離隔させるので、冷却を要する冷却部位に対しては冷熱の移送を確実に行うことができるとともに、冷却を要しない冷却部位に対しては冷熱を移送することがない。
【００６４】
また、請求項８に記載の発明によれば、凝縮部が互いに分離可能な上側凝縮部と下側凝縮部とを有し、該上側凝縮部および下側凝縮部のそれぞれには、個別に作動流体がその重力によって移動できるよう、蒸気流路および液体流路を接続してあるので、作動流体を循環させるための駆動手段を必要としない。
【００６５】
また、請求項９に記載の発明によれば、上側凝縮部において、冷熱伝達手段が冷熱部と接しない第２の壁にスターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を伝達する。これにより、該冷熱部から得た冷熱と熱交換されて凝縮液となった作動流体が、その重力と表面張力とにより該冷熱部と接した第１の壁の表面を覆うようになっても、第２の壁にも十分に冷熱が伝達されているため作動流体を良好に冷却することができる。これにより作動流体は凝縮されることになる。一方、下側凝縮部の内部は、少なくともスターリング冷凍機が稼動中においては、第３の壁と、凝縮された作動流体との間に間隙が存在することができる大きさの容積を有しているので、最も冷熱能力の高い第３の壁で積極的に作動流体が凝縮され、熱交換率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を示した説明図である。
【図２】図１におけるスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。
【図３】図１におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、（ａ）は断面側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は他の変形例を示した断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、（ａ）は断面側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は他の変形例を示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるヒートパイプを構成する凝縮部を示した図であり、（ａ）は断面側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は他の変形例を示した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における伝熱ブロックの変形例を示した断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、（ａ）は凝縮部の流路の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における凝縮部の流路の変形例を示したものであり、（ａ）は凝縮部を適当な個所で縦に切断して示された縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）における凝縮部を展開して簡略的に示した展開図である。
【図１１】図１０に示した凝縮部の他の変形例を示した図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を簡単に示した説明図である。
【図１３】図１２における凝縮部の分離可能状態を示した説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係るスターリング冷凍機の冷熱移送装置を構成するヒートパイプの要部を示した図である。
【図１５】上側凝縮部および下側凝縮部の断面を示したものであり、（ａ）は図１４（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図１４（ｂ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】図１５における流路の作動流体の流れのメカニズムを示した図であり、（ａ）は上側凝縮部に関し、（ｂ）は下側凝縮部に関するものである。
【符号の説明】
１        スターリング冷凍機
２        自動販売機
３        冷熱部
４        高熱部
１０，７０      冷熱移送装置
１１，１２，１３，１４      ヒートパイプ
２０，２１，２２，２３，２４，２５ａ，２５ｂ      凝縮部
３０，３４，３５      蒸発部
３１      流路
３２      熱交換用フィン
４０      液体流路
５０      蒸気流路
６１，６６，６７，６８      伝熱ブロック
６６ａ，６７ａ      切削部
７１，７２      アクチュエータ
２２１      流路
２２２，２３２      内側壁
２２３      ピンフィン
２３１，２４１      フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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