(57)【要約】【課題】２台のスターリング冷凍機４（４ａ、４ｂ）における積算運転時間等が略一定になるようにして、リレー等の構成部品の著しい劣化を防止すると共に電力消費が少い信頼性の高い冷凍機の運転方法を提供すること。【解決手段】２台のスターリング冷凍機４（４ａ、４ｂ）を断続運転させて冷熱を供給する際に、それぞれのスターリング冷凍機４（４ａ、４ｂ）への電力供給をＯＮ・ＯＦＦする温度制御器ＴＲ１、ＴＲ２を並列に設ける。この温度制御器ＴＲ１、ＴＲ２は制御部９８で制御し、その動作が異なる温度範囲になるように設定し、各スターリング冷凍機４（４ａ、４ｂ）の運転積算時間をシーケンサ９９でカウントする。そして、各スターリング冷凍機４（４ａ、４ｂ）の積算運転時間等が略一定になるように交互に運転し、また設定温度を切替える。【選択図】　　　　図１０
2004092977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次冷媒を冷却するコールドヘッドを備えた冷凍機を複数台、それぞれのコールドヘッドに２次冷媒が直列に通過するように冷熱利用機器への２次冷媒の循環回路中に直列に配置し、前記複数の冷凍機の夫々のコールドヘッドで冷却される２次冷媒の設定温度を冷熱利用機器からの要求値に基づいて、この要求値又はこの要求値に近接する値にそれぞれ違えて温度設定すると共に、それぞれの冷凍機の運転時間の累積が等しくなるように夫々の冷凍機に設定される設定温度の入れ替えを行うことを特徴とする冷凍機の運転方法。
【請求項２】
前記冷凍装置は作動ガスを圧縮する圧縮部と圧縮された作動ガスを膨張させる膨張部とを備え、これらの間で前記作動ガスを行き来させて前記膨張部で発生した冷熱を前記コールドヘッドへ伝達させるスターリング冷凍機であり少なくともコールドヘッドを−８０度以下に冷却できる１次冷媒を作動ガスとして用い、２次冷媒には−８０度以下で流動性を保つ冷媒を用いることを特徴とする請求項１に記載の冷凍機の運転方法。
【請求項３】
２次冷媒の循環回路中において前記冷熱利用機器とその上流に位置する前記冷凍機との間に２次冷媒を加熱する加熱機構が設けられ、当該加熱機構は２次冷媒が前記要求値になるように加熱を制御することを特徴とする請求項２に記載の冷凍機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の冷凍機を用いて冷熱を発生して、その冷熱を冷熱利用機器に供給する際の冷凍機の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、冷熱は種々の技術分野に利用されていることは周知の通りである。この場合、冷熱を利用する機器（以下、冷熱利用機器という）の種類や用途に応じて多種多様の冷凍機が用いられる。
【０００３】
このような多種多様な冷凍機の中で、スターリング冷凍機は小型化が可能であり、成績係数や冷凍効率が高く、発生する温度域を低くできる特徴を持つと共に、近年の地球環境問題におけるフロン代替が容易である特徴を持っているため、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラー、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存装置、コールドクーラ、各種の計測装置等における冷熱供給源としての利用が検討されている。
【０００４】
このようなスターリング冷凍機を用いて冷熱を供給できるようにしたシステムとしてスターリング冷熱供給システムが提案され、このスターリング冷熱供給システム１００は、図１５に示すように、作動ガスを圧縮膨張させて冷熱を発生し、この冷熱でコールドヘッド１０６，１０７を流動する２次冷媒を冷却するスターリング冷凍機１０１，１０２、該スターリング冷凍機１０１，１０２で発生した冷熱を冷熱利用機器１０３に搬送する熱搬送装置１０４、スターリング冷凍機１０１，１０２や熱搬送装置１０４を制御する制御装置１０５等を有している。
【０００５】
そして、２次冷媒は熱搬送装置１０４により外部配管接続された冷熱利用機器１０３に循環して、この２次冷媒の冷熱が冷熱利用機器１０３に供給できるようになっている。
【０００６】
このようなスターリング冷熱供給システム１００においては、冷熱利用機器１０３から所望する温度が制御装置１０５に指示され、この温度に基づき制御装置１０５はスターリング冷凍機１０１，１０２の運転停止を行うことにより２次冷媒を所望温度に冷却している。
【０００７】
スターリング冷凍機１０１，１０２は、それぞれインバータ回路１１１，１１２により駆動されるようになっており、当該インバータ回路１１１，１１２はリレー接片ＸＳ１、ＸＳ２が閉じることによってＯＮになり、開いてＯＦＦに制御されるようになっている。
【０００８】
また各リレーＸＲ１、ＸＲ２は、それぞれ接片ＸＳ１，ＸＳ２を有している。
【０００９】
常開の接片ＴＳ１、ＴＳ２のリレーＴＲ１，ＴＲ２は制御部１１７により開閉が制御されるようになっている。
【００１０】
この制御部１１７には、温度検出器１１８，１１９により計測されたコールドヘッド１０６，１０７の温度を入力すると共に、冷熱利用機器１０３から指示された温度を入力して、これらが一致するようにリレーＴＲ１，ＴＲ２の開閉をを制御している。従って、接片ＴＳ１、ＴＳ２の両方が同時に閉じているときにスターリング冷凍機１０１、１０２が同時に運転される。
【００１１】
なお、スターリング冷凍機１０１，１０２の運転制御を手動運転制御とするか、自動運転制御とするかを切替える運転モードスイッチ１２０が設けられている。
【００１２】
そして、手動運転モードに切替えられると、温度設定器１１５，１１６の動作状態とは無関係に常にリレーＸＲ１、ＸＲ２が通電され、２台のスターリング冷凍機が運転する。
【００１３】
一方、自動運転モードに切替えられると、制御部１１７は温度検出器１１８，１１９により計測された温度が冷熱利用機器１０３から指示された温度に基づき接片ＴＳ１、ＴＳ２の開閉動作を行う。
【００１４】
接片ＴＳ１、ＴＳ２が閉じると、リレーＸＲ１、ＸＲ２が通電されてインバータ回路１１１，１１２によりスターリング冷凍機１０１，１０２が起動し、接片ＴＳ１、ＴＳ２がＯＦＦすると、リレー１ＸＲ１、ＸＲ２の通電が遮断されてスターリング冷凍機１０１，１０２は運転を停止する。
【００１５】
その後、制御部１１７は、温度検出器１１８，１１９により計測された温度と冷熱利用機器１０３から指示された温度とが略一致するように接片ＴＳ１、ＴＳ２を開閉させてスターリング冷凍機１０１，１０２の運転停止を繰返しながら要求される温度の冷熱を供給する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１５に示す構成では、複数のスターリング冷凍機１０１，１０２が同時にＯＮ／ＯＦＦ制御される構成であるため、各スターリング冷凍機１０１，１０２の冷凍能力の総和に等しい１台の冷凍機を運転するのと変らず、以下のような問題があった。
【００１７】
即ち、冷熱利用機器１０３の使用開始時においては、当該冷熱利用機器１０３は室温であるため使用温度まで冷却する必要がある。また、冷熱利用機器１０３の運転中に大きく設定温度を変える必要が生じる場合がある。
【００１８】
このような大きな温度変化に速やかに対応するため、複数台のスターリング冷凍機１０１，１０２が設けられて冷熱供給能力を高めているが、上述したように、これらのスターリング冷凍機１０１，１０２は同時に運転停止制御されるため、定常運転時に２次冷媒の温度変動幅を小さく保ちたいような場合に過剰能力となり２次冷媒の温度変動幅を小さくできない問題点があった。
【００１９】
スターリング冷凍機１０１，１０２の運転停止は、接片ＴＳ１、ＴＳ２の開閉ややリレーＸＲ１、ＸＲ２通電／非通電動作により行われるため、これらが頻繁に切り替わると構成部品の劣化が著しくなってメンテナンス等の手間やコストがかかる問題が生じる。
【００２０】
特に、接片ＸＳ１，ＸＳ２や接片ＴＳ１，ＴＳ２等のメカニカルに動作する構成部品では、接片部分で発熱が発生して焼付等を起し易い問題がある。
【００２１】
このため頻繁な動作に対しても劣化等の少ない部品を用いることが考えられるが、かかる部品は一般に高価であるためシステムのコストアップをもたらす要因となる。
【００２２】
また、スターリング冷凍機１０１，１０２はモータにより動力を発生する構成であるため、運転停止を頻繁に行なうと、大きな起動電力が必要となり運転コストが増大する問題がある。
【００２３】
さらに、モータが短時間で所定の性能（回転数等）を発揮するためには大きな電力が必要になったりするため、モータのコストが高くなってしまう問題がある。
【００２４】
そこで、本発明は、リレーや温度設定器等の構成部品の著しい劣化を防止すると共に電力消費が少い信頼性の高い冷凍機の運転方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、２次冷媒を冷却するコールドヘッドを備えた冷凍機を複数台、それぞれのコールドヘッドに２次冷媒が直列に通過するように冷熱利用機器への２次冷媒の循環回路中に直列に配置し、複数の冷凍機の夫々のコールドヘッドで冷却される２次冷媒の設定温度を冷熱利用機器からの要求値に基づいて、この要求値又はこの要求値に近接する値にそれぞれ違えて温度設定すると共に、それぞれの冷凍機の運転時間の累積が等しくなるように夫々の冷凍機に設定される設定温度の入れ替えを行うようにして、リレーや温度設定器等の構成部品の著しい劣化を防止すると共に電力消費を少くして信頼性を向上できるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
請求項２にかかる発明は、冷凍装置は作動ガスを圧縮する圧縮部と圧縮された作動ガスを膨張させる膨張部とを備え、これらの間で作動ガスを行き来させて膨張部で発生した冷熱をコールドヘッドへ伝達させるスターリング冷凍機であり少なくともコールドヘッドを−８０度以下に冷却できる１次冷媒を作動ガスとして用い、２次冷媒には−８０度以下で流動性を保つ冷媒を用いて、極低温まで動作可能にしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項３にかかる発明は、２次冷媒の循環回路中において冷熱利用機器とその上流に位置する冷凍機との間に２次冷媒を加熱する加熱機構が設けられ、当該加熱機構は２次冷媒が要求値になるように加熱を制御するようにして、要望値の冷熱が供給できるようにしたことを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。以下においては冷凍機としてスターリング冷凍機を用いた場合を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の構成の冷凍機を用いることが可能であることを予め付言する。
【００２９】
図１はスターリング冷熱供給システム１の斜視図であり、図２はその内部を示す斜視図である。また、図３は、スターリング冷熱供給システム１の回路図を示している。
【００３０】
このスターリング冷熱供給システム１は、冷熱を発生する２台のスターリング冷凍機４、該スターリング冷凍機４における作動ガスと熱交換して、その熱を大気に放熱する冷却水装置５、２次冷媒をスターリング冷凍機４と冷熱利用機器３との間で循環させて、スターリング冷凍機４で発生した冷熱を冷熱利用機器３に供給する熱搬送装置（循環ポンプ）６、冷熱利用機器３から要求される冷熱量が供給できるように、スターリング冷熱供給システム１全体を制御する図示しない制御装置、これらを収納する筐体８等を主要構成としている。
【００３１】
この２次冷媒としては、例えばＨＦＥ（ハイドロフロロエーテル）等が例示できるが、スターリング冷凍機が供給できる冷熱温度を勘案するとー１００℃でも流動性を示す液体が好ましい。
【００３２】
なお、図２においては制御装置ケース７のみが図示され、制御装置の具体的構成は、図１０に示している。
【００３３】
なお、２台以上のスターリング冷凍機４を用いる場合には、これらを特に区別する必要があるときは、第１スターリング冷凍機４ａ、第２スターリング冷凍機４ｂ等のように記載し、区別する必要がないときは単にスターリング冷凍機４と記載する。
【００３４】
スターリング冷凍機４は、図４に示すように、モータ１１の回転動力を往復動力に変換するクランク部１２、圧縮ピストン１４が圧縮シリンダ１５内を往復運動することによりこれらの間で形成される圧縮空間１６内の作動ガスを圧縮する圧縮部１７、膨張ピストン１８が膨張シリンダ１９内を往復運動することによりこれらの間で形成される膨張空間２０内の作動ガスを膨張させる膨張部２１、圧縮空間１６と膨張空間２０とを連通させるガス流路Ｓに設けられた金属メッシュシート等からなる蓄熱部２２等を有している。
【００３５】
スターリング冷凍機４における、クランク部１２は内部がクランク室２３をなすクランクハウジング２４に収納され、モータ軸２５と連結されたクランク２６、一端がクランク２６に連結されたコネクティングロッド２７、該コネクティングロッド２７の他端に連結されたクロスガイドヘッド２８、該クロスガイドヘッド２８の運動方向を１方向に規制するクロスガイドライナ２９等により形成されている。
【００３６】
これにより、モータ１１の回転動力がクランク部１２で往復動力に変換されて、圧縮ピストン１４、膨張ピストン１８が往復運動する。
【００３７】
なお、膨張ピストン１８は圧縮ピストン１４に対して位相が略９０度進んで運動する。
【００３８】
また、圧縮ピストン１４や膨張ピストン１８は、ピストンロッド３０を介してクロスガイドヘッド２８と連結され、このピストンロッド３０に一端が密着して固着されると共に、他端が固定プレート３６に密着して固着されたオイルシールベローズ３７が設けられている。
【００３９】
このオイルシールベローズ３７は、ピストンロッド３０の往復運動に伴い伸縮する金属製のベローズで、圧縮ピストン１４や膨張ピストン１８側の空間とクロスガイドヘッド２８側の空間とを気密に区画している。
【００４０】
これにより、クロスガイドヘッド２８等を潤滑するオイル３８が圧縮ピストン１４や膨張ピストン１８に付着し、これが圧縮空間１６や膨張空間２０に侵入することによる冷凍効率の低下を防止している。
【００４１】
また、このオイルシールベローズ３７により、当該オイルシールベローズ３７と圧縮ピストン１４や膨張ピストン１８とで挟まれる空間（以下、背圧室という）３９は、気密状態になる。
【００４２】
このため圧縮ピストン１４や膨張ピストン１８が往復運動すると、背圧室３９の雰囲気が圧縮膨張するようになり、この圧縮膨張に要するエネルギーがモータ負荷となって、冷熱発生効率を低下させてしまう。
【００４３】
そこで、背圧室３９とクランク室２３とをベローズ４０を介して連結させたバッファタンク４１が設けられている。
【００４４】
また、圧縮空間１６を覆うように、または圧縮空間１６と蓄熱部２２とを連通するガス流路Ｓを取巻くように作動ガス側熱交換器３５が設けられて、冷却水が循環するようになっている。
【００４５】
このような構成のスターリング冷凍機４において、圧縮ピストン１４が下死点から上死点に移動すると、圧縮空間１６内の作動ガスが圧縮される。この間、膨張ピストン１８は上動して上死点に達した後、下動するようになる。
【００４６】
圧縮ピストン１４の上動に伴い圧縮された作動ガスは、ガス流路Ｓを流動して膨張部２１側に送られ、膨張ピストン１８が下動すると作動ガスは蓄熱部２２を通過して膨張空間２０に送られる。
【００４７】
作動ガスが蓄熱部２２を通過する際には、その熱がこの蓄熱部２２に蓄熱される。
【００４８】
膨張ピストン１８が下死点に達するに従い、圧縮ピストン１４は上死点から下死点に移動し、作動ガスは膨張する。
【００４９】
このときの膨張過程は等温膨張過程であるため、膨張に伴う吸熱が膨張空間の頂部に設けられたコールドヘッド４５を介して行われ、この結果コールドヘッド４５の温度が下がり冷熱が発生する。このコールドヘッド４５には、後述するように２次冷媒が熱接触しているので、発生した冷熱により２次冷媒が冷却されることになる。
【００５０】
圧縮ピストン１４が下死点に近づくに従い、膨張ピストン１８は上動を始め、作動ガスはガス流路Ｓを経て蓄熱部２２で熱交換して圧縮空間１６に戻る。
【００５１】
このようなサイクルを１サイクルとして運転されて、コールドヘッド４５の冷熱は冷熱利用機器３に利用される。
【００５２】
熱搬送装置６は、冷熱と２次冷媒とを熱交換させる冷熱源側熱交換器を備え、この冷熱源側熱交換器は上述したコールドヘッド４５により形成されている。以下、コールドヘッド４５を冷熱源側熱交換器４５と記載する。
【００５３】
また、熱搬送装置６は、２次冷媒を冷熱利用機器３に循環させる２次冷媒ポンプ４６、循環する２次冷媒量を調整するタンク４７、冷熱利用機器３側から戻ってきた２次冷媒の気液分離を行い液体のみが２次冷媒ポンプ４６に戻るようにする気液分離器４８、冷熱利用機器３で冷熱を供給することにより生じる２次冷媒回路での圧力変化を吸収する圧力調整ベローズ４９等を有している。
【００５４】
そして、２次冷媒は、第２冷熱源側熱交換器４５ｂ、第１冷熱源側熱交換器４５ａ、冷熱利用機器３、２次冷媒ポンプ４６を循環する。
【００５５】
気液分離器４８は、冷熱利用機器３から戻ってきた気液混合状態の２次冷媒を気液分離するもので、冷熱利用機器３と２次冷媒ポンプ４６との間の配管５２に立設して設けられた気液分離管４４、液体の２次冷媒を２次冷媒回路に戻す液体戻管５０、気液分離された気体の２次冷媒をタンク４７に導く気体回収管５１等により形成されている。
【００５６】
なお、気液分離管４４と液体戻管５０とは、連通した概略逆Ｕ字状をなし、その頂部近傍に気体回収管５１が接続されている。
【００５７】
これにより気液混合状態の２次冷媒が流動して２次冷媒ポンプ４６に戻る際に、気体の２次冷媒が気液分離管４４内を上昇することにより気液分離が行われる。この気体の２次冷媒は、気体回収管５１を介してタンク４７に回収される。
【００５８】
気液分離が行われた結果、２次冷媒ポンプ４６には液体の２次冷媒のみが戻るので、当該２次冷媒ポンプ４６でのエアー噛み等の不都合が防止できるようになる。
【００５９】
なお、気液分離器４８内を上昇した気体の２次冷媒は、気体回収管５１を介してタンク４７に回収されるが、当該タンク４７内の温度が凝縮温度より低い場合には凝縮してタンク４７に貯留される。
【００６０】
無論、気体の２次冷媒が気液分離器４８内を上昇している際に、凝縮して液化したり、微少の液体２次冷媒が気体の２次冷媒と共に上昇することもある。かかる凝縮した２次冷媒や液体の２次冷媒は、気液分離器４８内や液体戻管５０を滴下して２次冷媒回路に戻る。
【００６１】
タンク４７には、当該タンク４７に貯留されている２次冷媒量を黙視して確認するためのレベル計５４が設けられると共に、当該２次冷媒量が所定量になったことを複数のレベルで検出できるように複数のレベルセンサ５５が設けられている。
【００６２】
また、タンク４７の上部空間は圧力調整ベローズ４９、安全バルブ５７、タンクベント５８、２次冷媒注入バルブ５９と接続されている。
【００６３】
圧力調整ベローズ４９は伸縮することにより、気体回収管５１、気液分離管４４等を介して２次冷媒回路の圧力調整を行なうものであり、安全バルブ５７はタンク４７の内圧が所定圧以上になると開弁することにより、タンク４７の内圧が異常圧にならないようにするものである。
【００６４】
タンクベント５８はタンク４７を強制開放できるようにするものであり、２次冷媒注入バルブ５９は２次冷媒を注入する際に開弁して用いるものである。
【００６５】
圧力調整ベローズ４９、安全バルブ５７、タンクベント５８、２次冷媒注入バルブ５９は、図５、図６に示すような内部に貫通孔７７が設けられた金属製の汎用品である角ブロック６０に装着されて、当該角ブロック６０がタンク４７の上部に配置されている。
【００６６】
なお、気体になった２次冷媒がタンク４７に回収されたり、リークが発生したりして２次冷媒回路を循環する２次冷媒量が不足する場合があり、また逆に何らかの原因で循環する２次冷媒量が過剰になったりすることが危惧される。
【００６７】
そこで、液体の２次冷媒が貯留されているタンク４７の底部側には、液補充管６１及び液回収管６２が設けられている。
【００６８】
液補充管６１は、液体戻管５０に接続され、その間に液補充バルブ６３が設けられて、当該液補充バルブ６３を開くことにより２次冷媒回路に液体の２次冷媒を補充することができるようになっている。
【００６９】
また、液回収管６２は２次冷媒ポンプ４６と第２スターリング冷凍機４との間の配管に接続されて、その間に液回収バルブ６４が設けられている。
【００７０】
これにより、２次冷媒回路を循環する２次冷媒量が過剰になった場合には、当該液回収バルブ６４を開いて２次冷媒ポンプ４６から圧送された２次冷媒の一部をタンク４７に導くことにより２次冷媒量が調整できるようになっている。
【００７１】
ところで、圧力調整ベローズ４９は、２次冷媒が冷熱利用機器３で冷熱を与えること（２次冷媒の温度上昇）等により生じる２次冷媒回路内の圧力変動に応じて伸縮することで、当該２次冷媒回路内の圧力変動を吸収するもので、この圧力調整ベローズ４９に液体の２次冷媒が入流すると、その機能が失われてしまう。
【００７２】
しかし、従来の構成においては、圧力調整ベローズが気体回収管に設けられているため液体の２次冷媒が流入してしまう場合があった。
【００７３】
即ち、気体回収管５１は、原則として気体の２次冷媒のみが流動するように設計されている。
【００７４】
しかし、冷熱利用機器３と２次冷媒ポンプ４６との間の配管に接続されている気液分離管４４の接続点と液体戻管５０の接続点との間に大きな圧力損失が発生するような場合には（例えば、循環する２次冷媒量が多くなった場合等）、気液分離管４４に気液混合した２次冷媒が入込み、液体の２次冷媒が気体回収管５１を介してタンク４７に流入する状況が生じる。
【００７５】
この様な状況下では、従来のように気体回収管に圧力調整ベローズが設けられていると、液体の２次冷媒が気体回収管を介してタンクに流入する際に当該圧力調整ベローズにも流入してしまう不都合が発生する。
【００７６】
このため気液分離器４８の接続点と液体戻管５０の接続点とを近接させることにより、これらの間で大きな圧力損失が発生しないように、配管の取付方法や接続点位置を工夫していた。
【００７７】
しかし、かかる配管の取付方法や接続点位置の要件を満たすようにすると、配管を複雑な経路で取付しなければならない場合が生じて組立作業が複雑になったり、保守点検時におけるスペースが確保し難くなるためスターリング冷熱供給システム１の小型化を十分に図ることができなくなったりする問題がある。
【００７８】
そこで、本発明では、液体の２次冷媒が気体回収管５１を介してタンク４７に流入しても、圧力調整ベローズ４９に流入しなければよいので、当該圧力調整ベローズ４９をタンク４７の上部空間と連通して設けられた角ブロック６０に取付けている。
【００７９】
また、気体回収管５１がタンク４７に取付けられている位置に対して、気体回収管５１が液体戻管５０に取付けられている位置の方が低い位置になるように勾配を付けて、例え液体の２次冷媒が気体回収管５１を介してタンク４７に流入しようとしても、その勾配によりこれを抑制するようにしている。
【００８０】
このような構成により、配管の取付方法や接続点位置を考える際には、気液分離管４４の接続点と液体戻管５０の接続点との間の圧力損失を考慮する必要がなくなり、スターリング冷熱供給システム１の小型化や保守作業の容易性に重点を置いた設計がおこなえるようになる。
【００８１】
また、気液分離器４８の接続点と液体戻管５０の接続点を任意に設定できるため、接続管としてＴ字管のような汎用品を用いることが可能になり、コストダウンを図ることが可能になる。
また、冷熱利用機器３へ供給される２次冷媒の温度がこの冷熱利用機器３から指示された温度より低下し過ぎないように冷熱利用機器３へ供給される２次冷媒を加熱する加熱機構Ｈ（例えば電気ヒータ）が設けられており、この加熱機構Ｈは冷熱利用機器３へ供給される２次冷媒の温度を温度センサＴＨ１で検出し、この温度が指定された温度より所定値以上低下した際に２次冷媒の加熱を行うものである。または冷熱利用機器３から戻る２次冷媒の温度を温度センサＴＨ２で検出し、この温度が指定された温度より所定値以上低下した際に２次冷媒の加熱を行うものである。
【００８２】
スターリング冷凍機４で作動ガスを圧縮すると、この作動ガスは温度上昇し、この温度上昇した状態で蓄熱部２２を介して膨張部２１に送ると冷熱発生効率が低下する。このため作動ガスの熱を大気に放熱して膨張部２１に移送すべく冷却水装置５が設けられている。
【００８３】
この冷却水装置５は、スターリング冷凍機４における圧縮空間１６と蓄熱部２２との間のガス流路Ｓを取巻くようにして冷却水路が形成されて作動ガスと冷却水とを熱交換させる作動ガス側熱交換器３５、該作動ガス側熱交換器３５で熱交換した冷却水を大気と熱交換させる大気側熱交換器であるラジエタ６５、ラジエタ６５に大気を送風して冷却水と大気との熱交換効率を向上させる送風機６６、冷却水を作動ガス側熱交換器３５とラジエタ６５との間を循環させる冷却水ポンプ６７等により構成されている。
【００８４】
なお、作動ガス側熱交換器３５、ラジエタ６５、送風機６６はそれぞれ２台用いられているが、冷却水ポンプ６７は１台しか設けられていない。
【００８５】
スターリング冷凍機４が２台設けられ、それらを区別する場合には第１スターリング冷凍機４ａ、第２スターリング冷凍機４ｂと記載することにしたので、これに対応して作動ガス側熱交換器３５、ラジエタ６５、送風機６６も必要に応じて第１作動ガス側熱交換器３５ａ、第２作動ガス側熱交換器３５ｂ、第１ラジエタ６５ａ、第２ラジエタ６５ｂ、第１送風機６６ａ、第２送風機６６ｂのように第１、第２を付けて記載する。
【００８６】
冷却水回路は、冷却水の循環方向に従い、冷却水ポンプ６７、第１ラジエタ６５ａ、第１作動ガス側熱交換器３５ａ、第２ラジエタ６５ｂ、第２作動ガス側熱交換器３５ｂが環状に接続されて、ラジエタ６５、作動ガス側熱交換器３５を順次交互に流動するように直列に接続されている。
【００８７】
なお、ラジエタ６５を２台のスターリング冷凍に対応させて２台設けたのは以下の理由からである。
【００８８】
即ち、先に述べたように、第２スターリング冷凍機４で冷熱を吸収した２次冷媒は、第１スターリング冷凍機４に供給されて、当該第１スターリング冷凍機４で更に冷熱を吸収して冷熱利用機器３に供給される。
【００８９】
従って、第２スターリング冷凍機４におけるよりも第１スターリング冷凍機４における方が、スターリング冷凍機４の到達温度に近い温度領域で動作することになる。
【００９０】
この意味からラジエタ６５を１台用い、最初に第１作動ガス側熱交換器３５ａに供給し、その次に第２作動ガス側熱交換器３５ｂに循環するようにしても、原理的には所望される冷熱供給が可能になる。
【００９１】
しかし、このためには大きなラジエタ６５を用いたり、新たな原理に基づくラジエタ６５を技術開発する等により、ラジエタ６５における冷却水の放熱効率を向上させる必要があり、大幅なコストアップの要因となる。
【００９２】
そこで、本発明は、既存のフィン型熱交換器による小型のラジエタを用いてコストアップを抑制しながら効率的な放熱が行えるように、ラジエタ６５をそれぞれスターリング冷凍機４に対応させて設けている。
【００９３】
また、冷却水ポンプ６７をラジエタ６５に対応させて２台用いることも可能である。
【００９４】
しかし、この場合には、冷却水ポンプ６７を２台にすると大幅な設置面積の増大が生じ、またポンプ能力の大きな冷却水ポンプを１台用いる方が２台用いるよりも安価になる。
【００９５】
そこで、本発明では、１台の冷却水ポンプ６７とすることで、コストダウン及びスターリング冷熱供給システム１の小型化を図っている。
【００９６】
図７はラジエタの構成を示す図で、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は側面図である。
【００９７】
このラジエタ６５は、ラジエタ６５の冷却水入口をなす入口管６８、ラジエタ６５の冷却水出口をなす出口管６９、該出口管６９に接続されて、当該ラジエタ６５内の冷却水を抜く際に用いられるドレイン７０、冷却水と大気との熱交換を行う３枚の並設されたラジエタパネル７１から構成されている。
【００９８】
また、各ラジエタパネル７１は、上部及び下部に横置配置されて、それぞれ入口管６８及び出口管６９と接続された上部ヘッダ７２及び下部ヘッダ７３、該上部ヘッダ７２と下部ヘッダ７３との間に多数接続された銅管等からなる液管７５、各ジエタパネル７１における液管７５の全てに嵌合して設けられたアルミニウム板等からなるフィン７６、各ラジエタパネル７１における液管７５に固着されて、これら３枚のラジエタパネル７１を一体に保持すると共にフィン７６の保護を兼ねた管板７７等を有している。
【００９９】
なお、各ラジエタパネル７１における液管７５は、図８に模式的に示すように等間隔に列設されると共に、隣接するラジエタパネル７１の液管７５が、互いの液管７５の間に位置するように設置位相をずらして設けられている。
【０１００】
これは、冷却水と熱交換する大気が、各ラジエタパネル７１の液管７５で蛇行しながら流れるようにすることで、放熱効率を向上させるためである。
【０１０１】
また、液管７５はロウ付け等により上部ヘッダ７２，下部ヘッダ７３に固着されるが、その際の固着作業性を向上させるために作業スペースを確保する作用もある。
【０１０２】
なお、上部ヘッダ７２，下部ヘッダ７３として円管や角管を用いることが可能であるが、本発明では円管を用いている。
【０１０３】
これは液管７５を上部ヘッダ７２，下部ヘッダ７３に固着する際の固着技術と関連して選択されたもので、ロウ付け等の熱を利用する固着方法を採用した場合には、当該熱により熱応力が発生し、角管の場合には円管の場合より大きな変形が発生してしまう不都合があるためである。
【０１０４】
従って、圧着等の熱応力の発生しない固着技術を用いるならば、角管を用いることも可能である。
【０１０５】
冷却水回路には、冷却水回路に冷却水を注水する際に用いられる冷却水注水バルブ７８、冷却水を注水する際に開くことにより冷却水回路中のエアーの抜道を形成する複数のエアー抜バルブ７９、冷却水回路中の冷却水を排水するときに開かれる複数の排水バルブ８０等を有している。
【０１０６】
なお、冷却水装置５は図３に示すような構成であるが、これを配管の高低差に注目して示したのが図９で、スターリング冷凍機４、ラジエタ６５、冷却水ポンプ６７における入口側と出口側等の配管位置に高低差があることがわかる。
【０１０７】
このように、配管位置に高低差があるため、後述するように、エアー抜バルブ７９や排水バルブ８０を複数設けている。
【０１０８】
複数設けられた排水バルブ８０の内の１つは、冷却水回路の最下点の位置に設けられている。以下、この排水バルブ８０を主排水バルブ８１という。
【０１０９】
また、他の排水バルブ８０は、スターリング冷凍機４とラジエタ６５との間に形成されるような、配管が「Ｕ」字状の形態をなす部分の最下点に取付けられている。本明細書では、この排水バルブ８０を副排水バルブ８２といい、この副排水バルブ８２が取付けられている配管位置の高さを極小点という。
【０１１０】
エアー抜バルブ７９は、複数のエアー抜管８５に設けられており、当該エアー抜管８５はスターリング冷凍機４とラジエタ６５との間等に形成される配管が「逆Ｕ」字状の形態をなす部分の最上点に取付けられている。このような最上点を極大点という。
【０１１１】
冷却水注水バルブ７８は、冷却水ポンプ６７の注水口８６や主排水バルブ８１と連通して接続された冷却水注水管８７の最上点に設けられている。この最上点は、冷却水回路における最上点でもある。
【０１１２】
そして、冷却水回路に冷却水を注水する際には、冷却水注水バルブ７８及びエアー抜バルブ７９を開き、冷却水注水バルブ７８から冷却水を注水する。
【０１１３】
従来は、このような注水専用の冷却水注水バルブ７８が設けられていないため、冷却水は排水バルブ８０から注水していた。
【０１１４】
しかし、当該排水バルブ８０は冷却水回路で低い位置に設けられているため、ポンプ等の加圧手段が必要になり、当該加圧手段をその都度準備する不便さがあった。
【０１１５】
これに対し本発明では、冷却水注水バルブ７８が冷却水回路における最上位点に設けられているので、冷却水は重力の作用により流下し、当該冷却水回路に何らの加圧を行うことなく注水することが可能となる。
【０１１６】
なお、冷却水回路に冷却水を注水する際には、冷却水回路中のエアーを抜く必要があるが、図９に示すように極大点や極小点が多数存在し、かつ、その管路も長く、複雑に曲っている部分が多数あるため、エアー残りが発生し易い。
【０１１７】
そこで、本発明では、極大点の位置にエアー抜管８５を設けて、エアー抜きが容易、かつ、略完全に行えるようにしている。
【０１１８】
また、ラジエタ６５の液管が平行に往復する連続した蛇行管であると、その平行部分が水平線に対して傾いた状態で据付けられた場合には、抜残ったエアーがこの平行部分に貯まってしまい、当該部分に貯まったエアーにより大気との熱交換効率が低下して、冷却水の放熱効率の低下、結局は冷熱発生効率の低下を招いてしまう。
【０１１９】
そこで、本発明では、図７等に示したように、液管７５を複数に分割し、かつ、それぞれを垂直に延設しているため、例えラジエタ６５が傾いた状態で据付けられても、抜け残ったエアーが液管７５に貯まることがなく冷却水の放熱効率の低下、冷熱発生効率の低下を防止することが可能になる。
【０１２０】
なお、エアーは完全に抜くことが好ましいが、配管内壁に付着したりして、冷却水注水時には完全に抜き去ることができないエアーが発生する。
【０１２１】
このようなこの抜け残ったエアーは、冷却水が循環するに従って移動しながら纏ったりして、例えば冷却水ポンプ６７のエアー噛みを起したり、異音の発生を起したりする要因となる。
【０１２２】
しかし、本発明では冷却水注水管８７やエアー抜管８５が、極大点や冷却水ポンプ６７より高い位置に、かつ、上に延びた状態で取付られているので、抜け残ったエアーが冷却水の循環に伴い流動していると、極大点や冷却水ポンプ６７を通過する際に冷却水注水管８７やエアー抜管８５に貯まるようになる。
【０１２３】
従って、冷却水ポンプ６７のエアー噛みを起したり、異音の発生を起したりすることが防止できるようになる。
【０１２４】
また、冷却水注水管８７やエアー抜管８５を管内が透けて見える透明、半透明管により形成されているので、エアーがこれらの管に一杯になる前に、エアー抜バルブ７９を開くことが可能になると共に、冷却水回路中に何らかの原因で漏水が発生して冷却水不足が発生しても容易に、漏水発生の有無や冷却水の不足の有無が判断できるようになる。
【０１２５】
次に、図１０を参照して制御装置９０の構成及びスターリング冷熱供給システム１の動作を説明する。なお、図１０は、制御装置９０の構成を主に示した図で、冷却水装置５は常に運転されるので図示省略し、また熱搬送装置６についても一部図示省略して示している。
【０１２６】
ＴＲ１、ＴＲ２は夫々温度制御器であり検出温度ｔ１、ｔ２と設定温度ｔｓ１、ｔｓ２との大小に基づいて接片ＴＳ１、ＴＳ２の開閉を制御する。
【０１２７】
温度制御器ＴＲ１は、スターリング冷凍機４ａの運転／停止を制御するリレーＸＲ１への通電を接片ＴＳ１の開閉で制御し、接片ＴＳ１の開閉はスターリング冷凍機４ａのコールドヘッド４５ａ設けられた温度検出器９１ａで検出する温度（コールドヘッド４５ａ内の２次冷媒の温度、またはコールドヘッド４５ａで冷却されて出る２次冷媒の温度を直接又は間接的に検出した温度）と設定温度ｔｓ１との大小を比較して行われる。
【０１２８】
すなわち、検出温度ｔ１が設定温度ｔｓ１より高いとき（又は検出温度ｔ１が設定温度ｔｓ１以上のとき）に接片ＴＳ１を閉じてリレーＸＲ１を通電し、接片ＴＳ１が閉じている条件で検出温度ｔ１が設定温度ｔｓｏｆｆより低くなると（又は検出温度ｔ１が設定温度ｔｓｏｆｆ以下になると）に接片ＴＳ１を開いてリレーＸＲ１の通電を遮断する。
【０１２９】
この設定温度ｔｓ１や設定温度ｔｓｏｆｆとしては、例えば設定温度ｔｓ１として−７６度、−８０度が例示でき、設定温度ｔｓｏｆｆとして−８２度が例示できる。
【０１３０】
温度制御器ＴＲ２も温度制御器ＴＲ１と同様に接片ＴＳ２の開閉を制御し、リレーＸＲ２への通電を制御するので詳細は省略する。但し、この場合の検出温度、設定温度は、夫々ｔ１、ｔｓ２となる。
【０１３１】
本発明では、モード１（ｔｓ１＝−７６、ｔｓ２＝−８０）、モード２（ｔｓ１＝−８０、ｔｓ２＝−７６）の２モードを備え、これらのモードは設定温度ｔｓ１、ｔｓ２の設定値を変えることに切替えられる。
【０１３２】
２次冷媒の流れは、図３示すようにスターリング冷凍機４ａのコールドヘッド４５ａ、スターリング冷凍機４ｂのコールドヘッド４５ｂの順に流れる。
【０１３３】
モード１の場合は、スターリング冷凍機４ａのコールドヘッド４５ａの検出温度ｔ１に対する設定温度ｔｓ１は−７６度であり、スターリング冷凍機４ｂのコールドヘッド４５ｂの検出温度ｔ２に対する設定温度ｔｓ２は−８０度である。
【０１３４】
２次冷媒の温度が常温状態（例えば＋２５度の状態）で運転を開始すると、ｔ１＞ｔｓ１、ｔ２＞ｔｓ２の条件が成立しているの温度制御器ＴＲ１、ＴＲ２はいずれも接片ＴＳ１、ＴＳ２を閉じスターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂはいずれも運転を開始する。この２台の運転は検出温度ｔ１、ｔ２がいずれもｔｓｏｆｆ（−８２度）以下になるまで続けられる。
【０１３５】
そして、ｔ１＜ｔｓｏｆｆ、ｔ２＜ｔｓｏｆｆの条件が成立して、スターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂが同時に運転を停止することによって、２次冷媒の温度はアンダーシュート（−８４度程度）の後、上昇に転じる。
【０１３６】
検出温度ｔ１、ｔ２の温度が上昇し、ｔ２＞ｔｓ２（−８０度）になると、温度制御器ＴＲ２が接片ＴＳ２を閉じスターリング冷凍機４ｂが運転を開始し、負荷へはスターリング冷凍機４ｂで冷却された２次冷媒が循環される。
【０１３７】
負荷から戻る２次冷媒の温度が、ｔ２＞ｔｓ２（−７６度）の条件を満たしていれば温度制御器ＴＲ１が接片ＴＳ１を閉じスターリング冷凍機４ａの運転を開始させて、スターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂの２台による冷却運転が再開される。
【０１３８】
この運転は検出温度ｔ１、ｔ２がいずれも設定温度ｔｓｏｆｆ（−８２度）以下になるまで続けられ、上記の動作を繰り返す。
【０１３９】
スターリング冷凍機４ｂが運転を開始し負荷へはスターリング冷凍機４ｂで冷却された２次冷媒が循環される状態で、負荷から戻る２次冷媒の温度がｔ２＞ｔｓ２（−７６度）の条件を満たさないとき、すなわち、負荷が軽くスターリング冷凍機４ｂの冷却能力が負荷に見合うとき、そのままスターリング冷凍機４ｂの運転が維持される。
【０１４０】
負荷がさらに軽くスターリング冷凍機４ｂの冷却能力が負荷を上回るときは、検出温度ｔ２が低下し、ｔ２＜ｔｓｏｆｆの条件が満たされることによって、温度制御器ＴＲ２がスターリング冷凍機４ｂの運転を停止させる。
【０１４１】
この後、検出温度ｔ２はアンダーシュートの後上昇に転じ、ｔ２＞ｔｓ２（−８０度）になると、温度制御器ＴＲ２がスターリング冷凍機４ｂの運転を再開する。以後、負荷が増加しなければスターリング冷凍機４ｂの運転／停止が繰り返される。
【０１４２】
負荷が増加した際には、増加する負荷の大きさに応じてスターリング冷凍機４ｂの連続運転又はスターリング冷凍機４ａの追加運転が開始される。
【０１４３】
モード２の場合は、スターリング冷凍機４ａのコールドヘッド４５ａの検出温度ｔ１に対する設定温度ｔｓ１は−８０度であり、スターリング冷凍機４ｂのコールドヘッド４５ｂの検出温度ｔ２に対する設定温度ｔｓ２は−７６度である。
【０１４４】
２次冷媒の温度が常温状態（例えば＋２５度の状態）で運転を開始すると、ｔ１＞ｔｓ１、ｔ２＞ｔｓ２の条件が成立しているの温度制御器ＴＲ１、ＴＲ２はいずれも接片ＴＳ１、ＴＳ２を閉じスターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂはいずれも運転を開始する。この２台の運転はｔ１、ｔ２がいずれもｔｓｏｆｆ（−８２度）以下になるまで続けられる。
【０１４５】
そして、ｔ１＜ｔｓｏｆｆ、ｔ２＜ｔｓｏｆｆの条件が成立して、スターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂが同時に運転を停止することによって、２次冷媒の温度はアンダーシュート（−８４度程度）の後、上昇に転じる。
【０１４６】
検出温度ｔ１、ｔ２の温度が上昇し、ｔ１＞ｔｓ１（−８０度）になると、温度制御器ＴＲ１が接片ＴＳ１を閉じスターリング冷凍機４ａが運転を開始し負荷へはスターリング冷凍機４ａで冷却された２次冷媒が循環される。
【０１４７】
負荷が大きく、負荷から戻る２次冷媒をスターリング冷凍機４ａで冷却した後の温度が−７６以上、すなわち、ｔ２＞ｔｓ２（−７６度）の条件を満たしていれば温度制御器ＴＲ２が接片ＴＳ２を閉じスターリング冷凍機４ｂの運転を開始させて、スターリング冷凍機４ａ、スターリング冷凍機４ｂの２台による冷却運転が再開される。この運転はｔ１、ｔ２がいずれもｔｓｏｆｆ（−８２度）以下になるまで続けられ、上記の動作を繰り返す。
【０１４８】
負荷が軽くスターリング冷凍機４ａで冷却された後の２次冷媒の温度が−７６度以下すなわち、ｔ２＞ｔｓ２（−７６度）の条件を満たさないときは、スターリング冷凍機４ａの冷却能力が負荷に見合うときでありそのままスターリング冷凍機４ａの運転が維持される。
【０１４９】
負荷がさらに軽くスターリング冷凍機４ａの冷却能力が負荷を上回るときは、検出温度ｔ１が低下し、ｔ１＜ｔｓｏｆｆの条件が満たされることによって、温度制御器ＴＲ１がスターリング冷凍機４ａの運転を停止させる。
【０１５０】
この後、検出温度ｔ１はアンダーシュートの後上昇に転じ、ｔ１＞ｔｓ１（−８０度）になると、温度制御器ＴＲ１がスターリング冷凍機４ａの運転を再開する。以後、負荷が増加しなければスターリング冷凍機４ａの運転／停止が繰り返される。
【０１５１】
負荷が増加した際には増加する負荷の大きさに応じてスターリング冷凍機４ａの連続運転又はスターリング冷凍機４ｂの追加運転が開始される。
【０１５２】
尚、図中９９はシーケンサであり、リレーＸＲ１、リレーＸＲ２の励磁回数（スターリング冷凍機の運転回数（例えば１００回が例示できるが、これに限るものではない））又はリレーＸＲ１、リレーＸＲ２の累積励磁時間（スターリング冷凍機の累積運転時間（例えば５０時間が例示できるが、これに限るものではない））をカウント／計時し、いずれかの値が所定の値に達したときに所定値に達した方の値を０にしてモード１／モード２の切替えを行うものである。すなわち、設定温度ｔｓ１、ｔｓ２に設定されている設定値を入れ替えるものである。
【０１５３】
また、夫々の値のカウント／計時は、加算に限らず減算（値が０に成ったときに所定値を再設定する）で行うように構成しても良い。
【０１５４】
図１１は、モード１／モード２において各スターリング冷凍機４の動作状況を示す図で、図１１（ａ）はモード１の場合、図１１（ｂ）はモード２の場合を示している。なお、図中「○」は該当するスターリング冷凍機が運転状態にあることを示し、「●」は該当するスターリング冷凍機が停止状態にあることを示している。
【０１５５】
例えば、本実施例では冷熱利用機器３からの指定温度をＴｒとすると、モード１ではｔｓ１＝Ｔｒ＋４、ｔｓ２＝Ｔｒ、ｔｓｏｆｆ＝Ｔｒ−２、モード２ではｔｓ２＝Ｔｒ＋４、ｔｓ１＝Ｔｒ、ｔｓｏｆｆ＝Ｔｒ−２の関係を設定する。
【０１５６】
図１２乃至図１４はこのような動作手順を示したフローチャートであり、夫々図１２はモード１／モード２の切替えのフローチャートを示し、図１３は温度制御器ＴＲ１の動作を示したフローチャートであり、図１４は温度制御器ＴＲ２の動作を示したフローチャートである。
【０１５７】
モード１／モード２の切替え手順を図１２に従い説明する。なお、この場合には冷熱利用機器３からの指定温度ＴｒをＴｒ＝−８０度として説明する。従って、モード１ではｔｓ１＝−７６度、ｔｓ２＝−８０度、ｔｓｏｆｆ＝−８２度であり、モード２ではｔｓ１＝−８０度、ｔｓ２＝−７６度、ｔｓｏｆｆ＝−８２度である。
【０１５８】
また、リレーＸＲ１、ＸＲ２の累積励磁時間又は動作回数を示すカウンタをＣａ、Ｃｂ、一定時間内でのリレーＸＲ１又はリレーＸＲ２のカウント時に１ずつ加算されるカウント値をＣｃ、予め設定されたＣａ、Ｃｂの設定値Ｃｓｅｔ（例えば、１００カウント）とする。
【０１５９】
このような前提で、先ずＣａ＝０，Ｃｂ＝０としてカウンタをリセットし、運転モードをモード１に設定する（ステップＳＡ１、ステップＳＡ２）。
【０１６０】
そして、シーケンサ９９によりリレーＸＲ１、ＸＲ２の累積励磁時間又は動作回数を示すカウンタ値Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃをカウントアップする（ステップＳＡ３）。
【０１６１】
次に、リレーＸＲ１のカウンタ値Ｃａが設定値Ｃｓｅｔを超えているか否かを判断し（ステップＳＡ４）、超えた場合にはこれをリセットして（ステップＳＡ７）、モード切替の判断ステップＳＡ８に進む。
【０１６２】
また、カウンタ値Ｃａが設定値Ｃｓｅｔを超えていない場合には、カウンタ値Ｃｂが設定値Ｃｓｅｔを超えているか否かを判断し（ステップＳＡ５）、超えている場合にはモード切替の判断ステップＳＡ８に進む。
【０１６３】
ステップＳＡ８に進み、モード切替を行う場合には、先ず現在のモードがモード１であるか否かを判断する（ステップＳＡ８）。
【０１６４】
この結果、現在のモードがモード１の場合にはステップＳＡ９に進みモード２に切替え、現在のモードがモード１でない場合（即ち、現在のモードがモード２の場合）にはステップＳＡ１０に進みモード１に切替え、ステップＳＡ１１で運転時間が所定時間に達したか否かを判断する。
【０１６５】
一方、カウンタ値Ｃａ、Ｃｂが共に設定値Ｃｓｅｔを超えていない場合には、モード切替は行わず、ステップＳＡ１１に進んで、運転時間が所定時間に達したか否かを判断する。
【０１６６】
そして、所定時間の運転が行われていない場合にはステップＳＡ３に戻り、所定時間運転が行われた場合には一定時間におけるカウンタ値Ｃｃが予め設定された所定値より大きくなったか否かを判断する（ステップＳＡ１２）。
【０１６７】
この結果、カウンタ値Ｃｃが予め設定された所定値より大きい場合には、ステップＳＡ１６に進み現在の運転モードを判断し、現在モード１で運転されている場合には設定温度ｔｓ１の値をｔｓ１＝−７８度に設定し、現在モード２で運転されている場合には設定値ｔｓ２の値をｔｓ２＝−７８度に設定する。なお、設定温度ｔｓ１、ｔｓ２の値としては、−８０度であってもよい。
【０１６８】
一方、カウンタ値Ｃｃが予め設定された所定値より大きくない場合には、ステップＳＡ１３に進み現在の運転モードを判断し、現在モード１で運転されている場合には設定温度ｔｓ１の値をｔｓ１＝−７６度に設定し、現在モード２で運転されている場合には設定値ｔｓ２の値をｔｓ２＝−７６度に設定する。
【０１６９】
このように設定温度を変更した後、タイマーをクリアしてＣｃをリセットし、ステップＳＡ３で上述した処理を繰返すことで、第１スターリング冷凍機４ａと第２スターリング冷凍機４ｂとを同時運転に移行（従来と同様の運転状態に移行）する。
【０１７０】
次に、温度制御器ＴＲ１の動作を図１３に示すフローチャートに従い説明する。先ず、温度制御器ＴＲ１の接片ＴＳ１を開放して第１スターリング冷凍機４ａを停止した状態にし（ステップＳＢ１）、検出温度ｔ１が設定温度ｔｓ１より高いか否かを判断する（ステップＳＢ２）。
【０１７１】
検出温度ｔ１が設定温度ｔｓ１より高い場合には、接片ＴＳ１を閉じて第１スターリング冷凍機４ａを起動し（ステップＳＢ３）、高くない場合には検出温度ｔ１が設定温度ｔｓｏｆｆより低いか否かを判断する（ステップＳＢ４）。
【０１７２】
そして、検出温度ｔ１が設定温度ｔｓｏｆｆより低い場合には、接片ＴＳ１を開いて第１スターリング冷凍機４ａを停止させ（ステップＳＢ５）、いずれでもない場合にはステップＳＢ２に戻る処理を繰返す。
【０１７３】
次に、温度制御器ＴＲ２の動作を図１４に示すフローチャートに従い説明する。温度制御器ＴＲ２の動作は基本的に温度制御器ＴＲ１の動作と同様であり、先ず温度制御器ＴＲ２の接片ＴＳ２を開放して第２スターリング冷凍機４ｂを停止した状態にし（ステップＳＣ１）、検出温度ｔ２が設定温度ｔｓ２より高いか否かを判断する（ステップＳＣ２）。
【０１７４】
検出温度ｔ２が設定温度ｔｓ２より高い場合には、接片ＴＳ２を閉じて第２スターリング冷凍機４ｂを起動し（ステップＳＣ３）、高くない場合には検出温度ｔ２が設定温度ｔｓｏｆｆより低いか否かを判断する（ステップＳＣ４）。
【０１７５】
そして、検出温度ｔ２が設定温度ｔｓｏｆｆより低い場合には、接片ＴＳ２を開いて第２スターリング冷凍機４ｂを停止させ（ステップＳＣ５）、いずれでもない場合にはステップＳＣ２に戻る処理を繰返す。
【０１７６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１にかかる発明によれば、２次冷媒を冷却するコールドヘッドを備えた冷凍機を複数台、それぞれのコールドヘッドに２次冷媒が直列に通過するように冷熱利用機器への２次冷媒の循環回路中に直列に配置し、複数の冷凍機の夫々のコールドヘッドで冷却される２次冷媒の設定温度を冷熱利用機器からの要求値に基づいて、この要求値又はこの要求値に近接する値にそれぞれ違えて温度設定すると共に、それぞれの冷凍機の運転時間の累積が等しくなるように夫々の冷凍機に設定される設定温度の入れ替えを行うようにしたので、リレーや温度設定器等の構成部品の著しい劣化を防止すると共に電力消費を少くして信頼性を向上できるようになる。
【０１７７】
請求項２にかかる発明によれば、冷凍装置は作動ガスを圧縮する圧縮部と圧縮された作動ガスを膨張させる膨張部とを備え、これらの間で作動ガスを行き来させて膨張部で発生した冷熱をコールドヘッドへ伝達させるスターリング冷凍機であり少なくともコールドヘッドを−８０度以下に冷却できる１次冷媒を作動ガスとして用い、２次冷媒には−８０度以下で流動性を保つ冷媒を用いたので、極低温まで動作可能になり利用温度が広がる。
【０１７８】
請求項３にかかる発明によれば、２次冷媒の循環回路中において冷熱利用機器とその上流に位置する冷凍機との間に２次冷媒を加熱する加熱機構が設けられ、当該加熱機構は２次冷媒が要求値になるように加熱を制御するようにしたので、要望値の冷熱が供給できるようになり信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される冷熱供給システムの斜視図である。
【図２】冷熱供給システムの側面パネル等を取外した際の斜視図である。
【図３】冷熱供給システムの回路図である。
【図４】スターリング冷凍機の構成図である。
【図５】角ブロックの斜視図である。
【図６】角ブロックの取付状態を示す図である。
【図７】ラジエタの構成を示す図である。
【図８】ラジエタの液管配置構成等を示す図である。
【図９】冷却水回路の模式図である。
【図１０】制御装置の構成を示す図である。
【図１１】設定パターンに対するスターリング冷凍機の運転状態を示す図である。
【図１２】運転モードの切替え手順を示すフローチャートである。
【図１３】第１スターリング冷凍機の動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】第２スターリング冷凍機の動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】従来の技術の説明に適用される制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　スターリング冷熱供給システム
３　冷熱利用機器
４（４ａ，４ｂ）　スターリング冷凍機
５　冷却水装置
６　熱搬送装置
７　制御装置ケース
１１　モータ
４５（４５ａ，４５ｂ）　コールドヘッド
９０　制御装置
９１（９１ａ，９１ｂ）　温度検出器
９２　運転モードスイッチ
９３（９３ａ，９３ｂ）　インバータ回路
９４（９４ａ，９４ｂ）　リレー
９７（９７ａ，９７ｂ）　温度設定器
９８　制御部
９９　シーケンサ
【図１】
2004092977.tif 000003
【図２】
2004092977.tif 000004
【図３】
2004092977.tif 000005
【図４】
2004092977.tif 000006
【図５】
2004092977.tif 000007
【図６】
2004092977.tif 000008
【図７】
2004092977.tif 000009
【図８】
2004092977.tif 000010
【図９】
2004092977.tif 000011
【図１０】
2004092977.tif 000012
【図１１】
2004092977.tif 000013
【図１２】
2004092977.tif 000014
【図１３】
2004092977.tif 000015
【図１４】
2004092977.tif 000016
【図１５】
2004092977.tif 000017