(57)【要約】【課題】複数のスターリング機関を全体として制御することが可能なスターリング機関制御システムを提供することである。【解決手段】Ｎｏ．１のマイクロコンピュータ１０４ａは、コマンドを送信し、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータ１０４ｂそれぞれは、そのコマンドに基づいて、その番号に対応するＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂの制御を実行可能である。また、コマンドは、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂのピストンのうちのいずれかの往復運動のタイミングを特定するタイミング情報を有している。そのため、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０ａのピストンの運動のタイミングとＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂのピストンの運動のタイミングのそれぞれとが調整される。【選択図】        図５
2004324924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータによりピストンに駆動力を与えることにより、該ピストンとディスプレーサとが位相差を有しながら同軸上を所定の周期で往復運動し、作動媒体の熱交換サイクルが形成されるスターリング機関を複数備えたスターリング機関制御システムであって、
前記システムは、前記複数のスターリング機関それぞれを別個独立に制御するために、該複数のスターリング機関それぞれに対応して設けられた複数の制御装置を備えた、スターリング機関制御システム。
【請求項２】
複数のスターリング機関を備えたスターリング機関制御システムであって、
前記システムは、前記複数のスターリング機関それぞれを別個独立して制御する制御装置を備え、
該制御装置は、複数のスターリング機関それぞれに対して、運転を制御するコマンドを別個独立して出力する、スターリング機関制御システム。
【請求項３】
前記コマンドは、前記スターリング機関のピストンの往復運動のタイミングを特定するタイミング情報を有している、請求項２に記載のスターリング機関制御システム。
【請求項４】
前記タイミング情報は、前記複数のスターリング機関のピストンそれぞれの往復運動のタイミングを互いにずらす非同期情報を含む、請求項３に記載のスターリング機関制御システム。
【請求項５】
前記コマンドは、前記複数のスターリング機関に対する除霜運転制御情報を有している、請求項２に記載のスターリング機関制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記複数のスターリング機関のうちいずれのスターリング機関が除霜運転を行う必要があるか否かを判別する判定手段を有し、
該判定手段により前記除霜運転を行う必要があると判定されたスターリング機関に対して、前記除霜運転を行うことを指示する信号を送信する、請求項２に記載のスターリング機関制御システム。
【請求項７】
前記コマンドは、前記複数のスターリング機関それぞれの負担能力設定情報を有している、請求項２に記載のスターリング機関制御システム。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記複数のスターリング機関全体に必要とされる必要熱交換能力を算出する第１の演算手段と、
該第１の演算手段の演算結果に基づいて、前記複数のスターリング機関が全体として前記必要熱交換能力を発揮するように、前記複数のスターリング機関それぞれが負担する負担熱交換能力を算出する第２の演算手段と、
前記複数のスターリング機関それぞれに、前記負担熱交換能力を設定可能な信号を送信する送信手段とを含み、
前記スターリング機関は、前記負担熱交換能力に応じた駆動力を発揮するように前記ピストンを駆動する、請求項２に記載のスターリング機関制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスターリング機関を制御する制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スターリング機関の一態様としてのスターリング冷凍機は、一般に冷媒の凝縮及び蒸発を利用した蒸気圧縮式の冷凍サイクルが採用されている。しかしながら、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒として用いられるフロンは、オゾン層破壊による環境への悪影響が考慮される。そのため、近年、フロンの使用及び生産が規制されている。
【０００３】
このため、フロンを用いた冷凍サイクルに替えて、逆スターリング冷凍サイクルによるスターリング機関を用いたスターリング冷凍機が提案されている。逆スターリング冷凍サイクルでは、作動媒体としてヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス等の自然媒体が使用される。そのため、環境への悪影響を防止することができる。
【０００４】
スターリング冷凍機は、圧縮空間を介してピストンとディスプレーサとが軸方向に並設され、圧縮空間とその圧縮空間に再生器を介して連通する膨張空間とがディスプレーサの両側に設けられている。ピストンとディスプレーサとが所定の位相差で往復運動することにより、作動媒体は、圧縮空間で圧縮され高温となるとともに、膨張空間で膨張され低温となる。
【０００５】
前述のピストンは、一般にリニアモータにより駆動される。このリニアモータの駆動電圧の増減により、ピストンのストロークを変化させることができる。その結果、冷凍能力をコントロールすることができる。即ち、リニアモータに印加される駆動電圧を小さくすると、ピストンのストロークが短くなるため、冷凍能力が低下する。一方、リニアモータに印加される駆動電圧を大きくすると、ピストンのストロークが長くなるため、冷凍能力が向上する。
【０００６】
このような関係を利用して、従来、ピストンとディスレーサとの駆動用リニアモータを１台ずつ備えるスターリング機関では、ピストンの変位とディスプレーサの変位とを測定することにより、それぞれの中立位置を一定に維持するように、リニアモータへの入力電流を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、リニアモータの駆動コイルへの入力電力に基づいて、ピストンのストロークを算出し、この算出されたストロークに基づいて入力電力をオフセットすることにより、ピストンの上死点を一定に保ち、圧縮空間の死容積を一定に維持する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−２１７７５７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−３０４２７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のスターリング冷凍機１台の制御手法は、種々の手法が考え出されているが、複数台のスターリング冷凍機を制御するための手法は、ほとんど考え出されていない。したがって、たとえば、複数のスターリング冷凍機の振動を全体として制御する手法、複数のスターリング冷凍機の除霜運転を全体として制御する手法、および、複数のスターリング冷凍機の冷凍能力を全体として制御する手法については、確立された手法がないのが現状である。
【００１１】
そこで、本発明は、複数のスターリング機関を全体として制御することが可能なスターリング機関制御システムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の、第１の局面のスターリング機関制御システムは、リニアモータによりピストンに駆動力を与えることにより、ピストンとディスプレーサとが位相差を有しながら同軸上を所定の周期で往復運動することにより、作動媒体の熱交換サイクルが形成されるスターリング機関を複数備えている。そのシステムは、複数のスターリング機関のそれぞれを別個独立に制御するために、複数のスターリング機関のそれぞれに対応して設けられた複数の制御装置を備えている。
【００１３】
もし、複数のスターリング機関を単一の制御装置を用いて制御しようとすると、互いのスターリング機関が有するリニアモータのインダクタンス成分が干渉し、互いのスターリング機関のリニアモータ同士の間に電流が流れるため、各スターリング機関を安定して運転することができない。しかし、各スターリング機関に別個の制御装置を備えるようにすれば、互いのインダクタンス成分の干渉を防止できることから、正確に複数台のスターリング機関を運転することができる。また、スターリング機関は、各個体によってその能力がばらつくことがあるが、複数のスターリング機関を別個独立に制御することにより、全体或いは個々のスターリング機関の能力調整を正確に行うことができる。
【００１４】
また、第２の局面のスターリング機関制御システムは、複数のスターリング機関を備えている。また、システムは、複数のスターリング機関それぞれを個別独立して制御する制御装置を備え、複数のスターリング機関それぞれに対して、運転を制御するコマンドを別個独立して出力する。上記の構成によれば、複数のスターリング機関のそれぞれを別個独立に制御することが可能になる。スターリング機関は、各個体によってその能力がばらつくことがあるが、複数のスターリング機関を別個独立に制御することにより、全体或いは個々のスターリング機関の能力調整を正確に行うことができる。
【００１５】
また、上記コマンドは、他のスターリング機関のピストンの往復運動のタイミングを特定するタイミング情報を有していることが望ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、一のスターリング機関のピストンの運動のタイミングと他のスターリング機関のピストンの運動のタイミングとを調整することにより、複数のスターリング機関のピストン全体のタイミングを調整することができる。
【００１７】
また、タイミング情報は、一のスターリング機関のピストンの往復運動のタイミングと他のスターリング機関のピストンの往復運動のタイミングとを同期させる情報を含んでいることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、一のスターリング機関のピストンと他のスターリング機関のピストンとが逆向きになるように設置された複数のスターリング機関において、複数のスターリング機関の振動を全体で打ち消し合わせることが可能になる。
【００１９】
また、タイミング情報は、一のスターリング機関のピストンの往復運動のタイミングと他のスターリング機関の往復運動のタイミングとを反転させる情報を含んでいることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、一のスターリング機関のピストンと他のスターリング機関のピストンとが同じ向きになるように設置された複数のスターリング機関において、複数のスターリング機関の振動を全体で打ち消し合わせることが可能になる。
【００２１】
また、タイミング情報は、複数のスターリング機関のピストンそれぞれの往復運動のタイミングを互いにずらす非同期情報を含んでいることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関のピストン同士の往復運動のタイミングが一致することに起因した振動の増幅が抑制される。
【００２３】
また、タイミング情報は、複数のスターリング機関のピストンそれぞれの往復運動のタイミングを均等にずらす情報を含んでいることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関の振動を、複数のスターリング機関の全体で打ち消し合わせることが可能になる。
【００２５】
本発明の第３の局面のスターリング機関制御システムは、複数のスターリング機関を備えている。また、システムは、複数のスターリング機関それぞれを個別独立して制御する制御装置を備え、複数のスターリング機関それぞれに対して、除霜運転を制御するコマンドを別個独立して出力する。
【００２６】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関それぞれの除霜運転を別個独立に制御することが可能になる。
【００２７】
また、制御装置は、複数のスターリング機関のうちいずれのスターリング機関が除霜運転を行う必要があるか否かを判別する判定手段を有し、判定手段により除霜運転を行う必要があると判定されたスターリング機関に対して、除霜運転を行うことを指示する信号を出力する。
【００２８】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関全体として除霜運転を効率良く行うことが可能になる。
【００２９】
本発明の第４の局面のスターリング機関制御システムは、スターリング機関を複数備えている。システムは、複数のスターリング機関それぞれを個別独立して制御する制御装置を備え複数のスターリング機関それぞれの負担能力設定情報を有している。
【００３０】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関全体を、効率良く運転することができる。
【００３１】
又、制御装置は、複数のスターリング機関全体に必要とされる必要熱交換能力を算出する第１の演算手段と、第１の演算手段の演算結果に基づき複数のスターリング機関が全体として必要熱交換能力を発揮するように、複数のスターリング機関それぞれが負担する負担熱交換能力を算出する第２の演算手段と、複数のスターリング機関それぞれに、負担熱交換能力を設定可能な信号を送信する送信手段とを含んでいる。また、スターリング機関は、負担熱交換能力に応じた駆動力を発揮するようにピストンが駆動する。
【００３２】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関全体に必要とされる熱交換能力を、複数のスターリング機関全体で効率良く発揮することができる。
【００３３】
また、制御装置が、複数のスターリング機関の数を記憶する記憶手段を含んでおり、第２の演算手段が、必要熱交換能力を複数のスターリング機関の数で除した値を、複数のスターリング機関それぞれの負担熱交換能力として算出することが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、複数のスターリング機関全体に必要とされる負担熱交換能力を、複数のスターリング機関それぞれに均等に負担させることができる。
【００３５】
また、制御装置は、複数のスターリング機関のうちのいずれか一のスターリング機関の最大熱交換能力を記憶する記憶手段と、最大熱交換能力と必要熱交換能力とを比較する比較手段とを含んでいる。また、第２の演算手段は、比較手段が必要熱交換能力が最大熱交換能力よりも小さいと判定した場合に、一のスターリング機関の熱交換能力の値を必要熱交換能力の値とし、他のスターリング機関の負担熱交換能力をゼロとする。
【００３６】
上記の構成によれば、１台のスターリング機関の熱交換能力に満たない小さな熱交換能力が必要とされる場合に、運転が行われているスターリング機関以外のスターリング機関を休止状態にすることが可能になる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のスターリング機関の一例としてのスターリング冷凍機を図面を参照して説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、本発明の第１および２の局面のスターリング機関制御システムに対応する、スターリング冷凍機制御システムである。
【００３９】
スターリング冷凍機制御システムは、図１に示すように、ピストン１に駆動力を与えることにより、ピストン１とディスプレーサ２とが所定の位相差を有しながらＸ軸上を所定の周期で往復運動することにより、作動媒体の冷凍サイクルが形成されるスターリング冷凍機４０を複数備えている。
【００４０】
そのシステムは、複数のスターリング冷凍機それぞれを別個独立に制御するために、複数のスターリング冷凍機それぞれに対応して図２に示すような制御ボックス３０を備えている。
【００４１】
また、そのシステムは、図５に示すように、複数のスターリング冷凍機のうち一のスターリング冷凍機４０ａを制御するメイン制御基板に搭載されたＮｏ．１のマイクロコンピュータ１０４ａと、複数のスターリング冷凍機のうち他のスターリング冷凍機４０ｂを、一のスターリング冷凍機４０ａとは別個独立して制御するサブ制御基板に搭載されたＮｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータ１０４ｂとを含んでいる。
【００４２】
また、Ｎｏ．１のマイクロコンピュータ１０４ａは、コマンドを送信し、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータ１０４ｂそれぞれは、そのコマンドに基づいて、その番号に対応するＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂの制御を実行する。また、コマンドは、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂの少なくとも１台のピストンの往復運動のタイミングを特定するタイミング情報を有している。
【００４３】
上記の構成によれば、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０ａのピストンの運動タイミングとＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０ｂのピストンの運動タイミングのそれぞれとが調整される。それにより、複数のスターリング冷凍機のピストン全体の運動タイミングを調整することができる。
【００４４】
このタイミング情報には、例えば、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０ａとＮｏ．２のスターリング冷凍機４０ｂのピストンの往復運動タイミングを同期させる情報を含めることができる。それにより、Ｎｏ．１とＮｏ．２の圧縮空間が向かい合うように配置される場合のように、複数のスターリング冷凍機を逆向きに配置した場合において、複数のスターリング冷凍機の振動を全体として打ち消し合わせることが可能になる。
【００４５】
また、このタイミング情報には、例えば、Ｎｏ．１とＮｏ．２のスターリング冷凍機の往復運動タイミングを反転させる情報を含めることができる。それにより、Ｎｏ．１とＮｏ．２の圧縮空間が同じ向きに配置される場合のように、複数のスターリング冷凍機を同じ向きに配置した場合において、複数のスターリング冷凍機の振動を全体として打ち消し合わせることが可能になる。
【００４６】
また、タイミング情報には、複数のスターリング冷凍機のピストンそれぞれの往復運動タイミングを互いにずらす非同期情報を含めることができる。それにより、複数のスターリング冷凍機のピストン同士の往復運動タイミングが一致することに起因した振動の増幅が抑制される。また、非同期情報は、複数のスターリング冷凍機のピストンそれぞれの往復運動タイミングを均等にずらす情報であることが望ましい。
【００４７】
次に、本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムをより詳細に説明する。
【００４８】
図１は、実施の形態１のスターリング冷凍機４０を示す断面図である。スターリング冷凍機４０は、軸方向に分割された略円筒形状のシリンダ３内に、円柱形のピストン１およびディスプレーサ２が内嵌されている。ピストン１とディスプレーサ２とは圧縮空間９を介して同軸（Ｘ）に配置されている。
【００４９】
ディスプレーサ２の先端側に膨張空間１０が形成されている。圧縮空間９と膨張空間１０とはヘリウム等の作動媒体が流通する媒体流通路１１により連通している。媒体流通路１１内には、作動媒体の熱を蓄積するとともに蓄積した熱を作動媒体に供給する再生器１２が配されている。シリンダ３の略中間には鍔部（フランジ）３ａが突設されている。鍔部３ａにはドーム状の耐圧容器４が取り付けられ、内部を密閉してバウンス空間８が形成されている。
【００５０】
ピストン１は後端でピストン支持バネ５と一体化され、ディスプレーサ２はピストン１の中心孔１ａを貫通するロッド２ａを介してディスプレーサ支持バネ６と一体化されている。ピストン支持バネ５とディスプレーサ支持バネ６とはボルト２２により連結されている。後述するように、ピストン１が往復運動すると、ディスプレーサ２は、ピストン１との間に生じる慣性力によってピストン１に対して所定の位相差を有して往復運動を行うようになっている。
【００５１】
バウンス空間８内のシリンダ３には内側ヨーク１８が外嵌されている。内側ヨーク１８には隙間１９を介して外側ヨーク１７が対峙している。外側ヨーク１７には駆動用コイル１６が内装され、隙間１９には環状の永久磁石１５が移動可能に配されている。永久磁石１５はカップ状のスリーブ１４を介してピストン１と一体化されている。これにより、駆動用コイル１６に電圧を印加することによってピストン１を軸方向に移動させるリニアモータ１３が構成されている。
【００５２】
駆動用コイル１６には、リード線２０、２１が接続されている。リード線２０，２１は、耐圧容器４の壁面をハーメチックシール端子３７（図２参照）を介して貫通し、制御ボックス３０に接続されている。制御ボックス３０によってリニアモータ１３の駆動電源が供給されるようになっている。
【００５３】
上記構成のスターリング冷凍機４０は、リニアモータ１３によってピストン１が往復運動すると、ピストン１に対して所定の位相差でディスプレーサ２が往復運動する。これにより、圧縮空間９と膨張空間１０との間を作動媒体が移動することにより、逆スターリングサイクルが構成される。
図２は、制御ボックス３０とスターリング冷凍機４０との接続状態を示す図である。スターリング冷凍機４０には、膨張空間１０、圧縮空間９、バウンス空間８の温度Ｔｃ、Ｔｈ、Ｔｂをそれぞれ検知する温度センサ３４、３５、３６が取り付けられている。
【００５４】
制御ボックス３０には温度センサ３４、３５、３６の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＴｃＡ／Ｄ変換部１０８、ＴｈＡ／Ｄ変換部１０９、ＴｂＡ／Ｄ変換部１１０が設けられている。また、リード線２０，２１を介してハーメチックシール端子３７にはリニアモータ駆動用電圧出力部１０１が接続されている。リニアモータ駆動用電圧出力部１０１は、リニアモータ１３の駆動電圧を出力する。
【００５５】
図３は、制御ボックス３０の更に詳細を示すブロック図である。制御ボックス３０には、各種演算等を行うマイクロコンピュータ１０４が設けられる。マイクロコンピュータ１０４には、制御ボックス３０の各部に電源を供給する電源部１０５が接続されている。
【００５６】
また、マイクロコンピュータ１０４には、電源部１０５の入力電圧を検出する電圧センサー（不図示）の検出値をＡ／Ｄ変換して入力する電圧値入力部１０２及びリニアモータ１３の電流を検出する電流センサ３３の検出値をＡ／Ｄ変換して入力する電流値入力部１０３が接続されている。更に、制御ボックス３０をリセットするリセット部１０６、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバーター波形を生成するための発振部１０７、および書換可能な不揮発性記憶素子（ＥＥＰＲＯＭ）から成る記憶部１１１がマイクロコンピュータ１０４に接続されている。この記憶部１１１には、少なくとも各スターリング冷凍機に応じた、入力電圧と出力の関係が記憶される。図１に示したようなフリーピストン形のスターリング冷凍機においては、ディスプレーサがピストンの振動に基づく圧縮空間９および膨張空間１０の圧力変動を動力として往復運動するため、媒体流通路１１を通過する冷媒の流動抵抗の変化等の要因により、入力電圧に対するディスプレーサの移動量が各スターリング冷凍機によってばらつくことがある。このばらつきは、一定の入力電圧を各スターリング冷凍機に与えた場合には、出力が異なることを示す。そこで、各スターリング冷凍機の出力を正確に制御するために、例えばエージング試験を行う際に、そのスターリング冷凍機に応じた入力電圧と出力との関係を予め測定し、その測定結果を記憶させるようにする。そして、マイクロコンピュータ１０４は、この関係を用いてリニアモータ駆動用電圧出力部１０１から出力する電圧をコントロールする。
【００５７】
後述するように、電圧値入力部１０２からの入力に応じてマイクロコンピュータ１０４から電源部１０５に制御信号が送信される。これにより、電源部１０５の出力電圧が制御される。また、リニアモータ駆動用電圧出力部１０１は、マイクロコンピュータ１０４の制御によって電源部１０５の出力電圧をＰＷＭインバーター波形に変換してリニアモータ１３に供給するようになっている。
【００５８】
図４は、マイクロコンピュータ１０４の内部構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータ１０４内には、制御プログラムが記憶された読出し専用のＲＯＭ１２１、演算の一時記憶を行うＲＡＭ１２２、運転時間等を計時するタイマー１２３、および入出力用のＩ／Ｏポート１２５がＣＰＵ１２４に接続されている。ＣＰＵ１２４がＲＯＭ１２１から読出した制御プログラムを実行することにより、スターリング冷凍機４０の制御が行われる。
【００５９】
上述の本実施の形態のスターリング冷凍機４０は、所定の交流波形の駆動電圧がリニアモータ１３に印加されると、ピストン１がその所定の交流波形の駆動電圧に対応した周期および振幅で往復運動を行う。したがって、リニアモータ１３に印加される駆動電圧を制御することにより、ピストン１の往復運動の周期および位相を制御することが可能である。このことを利用して、以下の本実施の形態および後述する実施の形態３のスターリング機関制御システムにおける複数のスターリング冷凍機の全体としての制御が実行される。
【００６０】
図５は、図１〜図４に示すスターリング冷凍機４０が複数台設けられたときの、各制御ボックスの構成を示す図である。図５においては、複数のスターリング冷凍機それぞれにマイクロコンピュータが対応して設けられている。
【００６１】
また、各マイクロコンピュータは、受信部１２５ｂおよび送信部１２５ａを有している。ただし、４つのマイクロコンピュータのうち１つのマイクロコンピュータ１０４ａ（Ｎｏ．１）は、他のマイクロコンピュータ１０４ｂ（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４）それぞれに対し、送信部１２５ａからコマンドを送信可能に構成されている。
【００６２】
また、マイクロコンピュータ１０４ｂ（Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４）それぞれの送信部１２５ａから送信されたコマンドがマイクロコンピュータ１０４ａ（Ｎｏ．１）の受信部１２５ｂに入力される。したがって、４つのスターリング冷凍機は各々に対応するマイクロコンピュータに個別に制御される。また、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータ１０４ｂは、マイクロコンピュータ１０４ａ（Ｎｏ．１）からのコマンドに基づいて制御され得る。
【００６３】
図６は、図５に示すＮｏ．１のマイクロコンピュータからＮｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータそれぞれへ送信されるコマンドの入力タイミングを示すタイミングチャートである。図６においては、スタートキャラクタが立下がった後、８ビットのコマンドがＮｏ．１のマイクロコンピュータからＮｏ．２〜Ｎｏ．４のマイクロコンピュータそれぞれへ順次入力されることを示している。なお、通信プロトコルとしては、非同期（調歩同期）、すなわちシリアルなコマンドの順次転送が行なわれる。また、ボーレートは３００ボー、データビットは８ビット、ストップビットは１ビットである。また、パリティビットは設けられていない。
【００６４】
図７は、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のマイクロコンピュータからＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機のマイクロコンピュータそれぞれへ送信されるコマンドの内容を説明するための図である。本実施の形態のスターリング機関制御システムでは、Ｃ１〜Ｃ７までの７つのコマンドが８ビットのビットラインにおいて順次送信される。
【００６５】
図７に示すコマンドは、次のようなものである。Ｃ１がスタートキャラクタを示すコマンドである。すなわち、Ｃ１は、順次転送される一連のコマンドの入力の開始を示すコマンドである。
【００６６】
また、Ｃ２は電文受信ターゲットＮｏ．２を示すコマンドである。すなわち、Ｃ２は、Ｎｏ．２のスターリング冷凍機４０ｂに入力されるコマンドが次に入力されることを示す情報である。また、Ｃ３は、Ｎｏ．２のＳｔａｒｔ／Ｓｔｏｐコマンド＋（同期／反転）を示すコマンドである。すなわち、Ｃ３は、Ｎｏ．２のスターリング冷凍機のピストン１がＮｏ．１のスターリング冷凍機のピストン１と同期運転するかまたは反転運転するかを指示する情報、すなわち、リニアモータ１３の駆動電圧を同期または反転させることを指示する信号である。
【００６７】
また、Ｃ４は、電文受信ターゲットＮｏ．３を示すコマンドである。すなわち、Ｃ４は、Ｎｏ．３のスターリング冷凍機に入力されるコマンドが次に入力されることを示す情報である。また、Ｃ５は、Ｎｏ．３のＳｔａｒｔ／Ｓｔｏｐコマンド＋（同期／反転）を示すコマンドである。すなわち、Ｃ５は、Ｎｏ．３のスターリング冷凍機のピストンがＮｏ．１のスターリング冷凍機のピストンと同期運転するかまたは反転運転するかを指示する情報、すなわち、リニアモータ１３の駆動電圧を同期または反転させることを指示する信号である。
【００６８】
また、Ｃ６は、電文受信ターゲットＮｏ．４を示すコマンドである。Ｎｏ．４のスターリング冷凍機に入力されるコマンドが次に入力されることを示す情報である。また、Ｃ７は、Ｎｏ．４のＳｔａｒｔ／Ｓｔｏｐコマンド＋（同期／反転）を示すコマンドである。すなわち、Ｃ７は、Ｎｏ．４のスターリング冷凍機のピストンがＮｏ．１のスターリング冷凍機のピストンと同期運転するかまたは反転運転するかを指示する情報、すなわち、リニアモータ１３の駆動電圧を同期または反転させることを指示する信号である。
【００６９】
また、ＣＳは、同期キャラクタを示すコマンドである。すなわち、ＣＳは、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のピストンとＮｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機のピストンそれぞれとの間での、同期運転または反転運転の基準点を示す情報、すなわち、リニアモータ１３の駆動電圧の基準点を示す信号である。
【００７０】
なお、コマンドＣ１〜Ｃ７それぞれは、８ビットのコマンドである。また、Ｃ３の具体例としては、たとえば、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機とＮｏ．２のスターリング冷凍機とを同期運転させる場合には、ｓｔａｒｔ（同期）＝ＦＦのコマンドが用いられる。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機を２台ずつ反転運転させる場合にはｓｔａｒｔ（反転）＝０Ｆが用いられる。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機全てをストップさせる場合には、ｓｔｏｐ＝００が用いられる。
【００７１】
本実施の形態のスターリング機関システムにおいては、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機それぞれにおいて、まず、Ｃ１のスタートキャラクタが受信される。その後、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機それぞれは一斉に運転を開始する。その場合に、各コマンドＣ３，Ｃ５，Ｃ７が示す情報、すなわち、同期または反転のいずれかを指示する情報により、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機のピストンそれぞれは、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のピストンに対して、位相が０°（同期）の状態の同期運転をするか、または、位相が１８０°（反転）ずれた状態の反転運転を開始する。
【００７２】
たとえば、２台のスターリング冷凍機の振動方向が同軸上にあり、かつ、互いの膨張空間が向かい合わせになるように、配置された場合を考える。この場合には、２台のスターリング冷凍機の同期運転を行なうことにより、２台のスターリング冷凍機４０の振動を互いに打ち消すことができる。
【００７３】
また、２台のスターリング冷凍機の振動方向が同軸上であり、かつ、互いの膨張空間が同方向に向くように配置された場合を考える。この場合には、２台のスターリング冷凍機のピストンの位相を反転させることにより、２台のスターリング冷凍機の振動を互いに打ち消すことができる。
【００７４】
さらに、４台のスターリング冷凍機のうち２台ずつの振動方向が同じ軸上にあり、かつ振動方向が同軸上にある２台のスターリング冷凍機同士の膨張空間が互いに向かい合うように、４台のスターリング冷凍機が設置された場合を考える。この場合には、振動方向が同軸上にある２台のスターリング冷凍機のピストン１同士の運動を同期させることにより、４台のスターリング冷凍機４０の振動を全体として打ち消すことができる。
【００７５】
また、４台のスターリング冷凍機のＸ軸全てが互いに平行になるように設置され、かつ４台のスターリング冷凍機全ての膨張空間が同方向を向くように配置されるように、４台のスターリング冷凍機が設置された場合を考える。この場合には、４台のスターリング冷凍機のピストン１うち２つのピストン１の運動の位相と他の２つのピストン１の運動の位相とを反転させることにより、４台のスターリング冷凍機の振動を全体として打ち消すことができる。
【００７６】
図８は、２台のスターリング冷凍機を用いる場合において、同期運転または１８０°位相のずれた運転を行なった場合それぞれのスターリング冷凍機（エンジン）のピストンの駆動波形を示す図である。たとえば、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のピストン１の駆動波形が図８の（ａ）である場合に、同期運転を行なうスターリング冷凍機のピストンの駆動波形は図８（ｂ）に示すようになり、また、Ｎｏ．１スターリング冷凍機のピストンと反転した駆動波形で運転されるスターリング冷凍機のピストンの駆動波形は図８（ｃ）に示すようになる。
【００７７】
図９は、本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムの他の例の制御方法を説明するためのコマンドを示す図である。図９に示すコマンドは、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ７が図７に示すコマンドとは異なっている。
【００７８】
Ｃ３は、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０のピストン１の位相に対し、Ｎｏ．２のスターリング冷凍機４０のピストン１の位相が所定位相（たとえば、９０°）だけがずれた状態で駆動するように制御されるための信号である。言い換えれば、Ｃ３は、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０のリニアモータの駆動電圧の位相に対し、Ｎｏ．２のスターリング冷凍機４０のリニアモータの駆動電圧の位相が所定位相（たとえば、９０°）だけずれた状態になることを指示する信号である。
【００７９】
Ｃ５は、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のピストンの位相に対し、Ｎｏ．３のスターリング冷凍機のピストンの位相が所定位相（たとえば、１８０°）だけがずれた状態で駆動するように制御されるための信号である。
【００８０】
Ｃ７は、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機のピストンの位相に対し、Ｎｏ．４のスターリング冷凍機のピストンの位相が所定位相（たとえば、２７０°）だけがずれた状態で駆動するように制御されるための信号である。
【００８１】
したがって、４台のスターリング冷凍機は、９０°ずつピストンの位相がずれた状態で、駆動される。そのため、４台のスターリング冷凍機は、全体で４台のスターリング冷凍機の振動が互いに打ち消し合わされている。
【００８２】
Ｃ３の例としては、次のようなものが考えられる。たとえば、６台のうち２番目のスターリング冷凍機のピストンの位相を特定する場合に、１番目のスターリング冷凍機のピストンに対する２番目のスターリング冷凍機のピストンの位相のずれを特定する信号としてｓｔａｒｔ＝２６が用いられる。
【００８３】
また、６台のうち６番目のスターリング冷凍機のピストンの位相を特定する場合に、１番目のスターリング冷凍機のピストンに対する６番目のスターリング冷凍機のピストンの位相のずれを特定する信号としてｓｔａｒｔ＝６６が用いられる。
【００８４】
また、１５台のうち１０番目のスターリング冷凍機のピストンの位相を特定する場合に、１番目のスターリング冷凍機のピストンの位相に対する１０番目のスターリング冷凍機のピストンの位相のずれを特定する信号としてｓｔａｒｔ＝ＡＦが用いられる。また、スターリング冷凍機をストップさせる場合にはｓｔｏｐ＝００が用いられる。
【００８５】
図１０は、たとえば、１５台のスターリング冷凍機を同時に運転する場合に、１番目のスターリング冷凍機に対する１０番目のスターリング冷凍機の位相のずれをどのように計算するかを示すための波形図である。
【００８６】
１周期の波形の位相３６０°を、すべてのスターリング冷凍機の数１５で除した値は２４°となる。また、その２４°とスターリング冷凍機すべての数である「１０」から１番目のスターリング冷凍機の数である「１」を引いた値とを掛けた値は、２１６°である。この２１６°が、１５台のうちの１番目のスターリング冷凍機と１０番目のスターリング冷凍機との間のピストンの位相のずれとなる。
【００８７】
したがって、図１０に示すように、１番目のスターリング冷凍機のピストンの駆動波形に対し２１６°位相がずれた駆動波形でＮｏ．１０のスターリング冷凍機のピストンは駆動する。すなわち、コマンドＳＣの同期ポイントが入力された場合に、１番目のスターリング冷凍機のピストンのリニアモータの電圧波形の位相に対し、１０番目のスターリング冷凍機のピストンのリニアモータの電圧波形の位相が、２１６°遅れるように、それぞれの制御ボックスは、それぞれスターリング冷凍機の制御を実行する。
【００８８】
このサブ制御装置に接続されたスターリング冷凍機４０ｂのピストンの駆動波形とメイン制御基板に接続されたスターリング冷凍機のピストンの駆動波形からの位相とのずれは、複数台のスターリング冷凍機が使用場所に設置される前に予め計算されて、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機の記憶部１１１に記憶されていてもよい。また、この位相のずれは、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機の制御ボックスのマイクロコンピュータが、それに接続されているスターリング冷凍機の数を認識することにより、システムの起動開始前に算出してもよい。
【００８９】
上述のような本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムにおいては、図９および図１０に示されるように、複数台同時に用いられるスターリング冷凍機のピストンの駆動波形それぞれを等間隔で除々にずらすことにより、すなわち、スターリング冷凍機のピストンのリニアモータの電圧波形それぞれを等間隔で除々にずらすことにより、複数台のスターリング冷凍機全体で互いの振動を打ち消し合わせることが可能である。
【００９０】
（実施の形態２）
実施の形態２のスターリング冷凍機制御システムは、本発明の第２および３の局面のスターリング機関制御システムに対応しており、図１〜図４に示す複数のスターリング冷凍機を備えている。本実施の形態のスターリング冷凍機の機能は、実施の形態１のスターリング冷凍機の機能と全く同様であるので、その説明は繰返さない。また、システムは、複数のスターリング冷凍機それぞれを個別独立して制御する制御装置としての図２に示す制御ボックス３０を備えている。また、制御ボックス３０は、複数のスターリング冷凍機それぞれに対して、除霜運転を制御するコマンドを別個独立して送信する。それにより、複数のスターリング冷凍機それぞれの除霜運転を別個独立に制御することが可能になる。
【００９１】
また、制御ボックス３０は、複数のスターリング冷凍機のうちいずれのスターリング冷凍機が除霜運転を行う必要があるか否かを判別する判定手段（図１３のＳ４）を有している。また、制御ボックス３０は、判定手段（図１３のＳ４）により除霜運転を行う必要があると判定されたスターリング冷凍機に対してのみ、除霜運転を行うことを指示する信号（Ｓ５の除霜運転信号およびＳ６のヒータ加熱開始信号）を送信する。
【００９２】
それにより、複数のスターリング冷凍機全体として除霜運転を効率良く行うことが可能になる。
【００９３】
また、制御ボックス３０は、複数のスターリング冷凍機の除霜運転を行う必要があるか否かを判別する判定手段（図１３のＳ４）を有している。また、制御ボックス３０は、判定手段（図１３のＳ４）により複数のスターリング冷凍機が除霜運転を行う必要があると判定された場合に、複数のスターリング冷凍機それぞれに対して、除霜運転を行なうことを指示する信号を送信することも可能である。
【００９４】
次に、本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムをより詳細に説明する。
【００９５】
図１１は、本発明による実施の形態２のスターリング冷凍機制御システムの基本構成を説明する概念図である。図１１に示す本実施の形態のスターリング冷凍機４０は、図１〜図４を用いて説明された実施の形態１のスターリング冷凍機制御システムとほぼ同様の構造および機能を有している。したがって、同様の部分の説明は繰返さない。
【００９６】
また、図１１に示すように、スターリング冷凍機制御システムを構成するスターリング冷凍機は、高温部１２０と低温部１３０とを有するヘリウムや窒素などの作動媒体を封入したスターリング冷凍機４０、高温側熱交換サイクル１６０および低温側熱交換サイクル２６０から構成されている。
【００９７】
図１１に示すように、高温側熱交換サイクル１６０は、配管６１，６２で接続した高温側蒸発器１４０と高温側凝縮器１５０とから構成されている。また、高温側熱交換サイクル１６０は、水またはハイドロカーボンなどの自然冷媒が封入されており、サーモサイフォン原理で配管６１，６２内を流れる自然媒体によって熱を搬送し、蒸発器１４０で熱を吸収して凝縮器１５０で熱を放出する。
【００９８】
この場合、高温側凝縮器１５０を高温側蒸発器１４０より高い位置に設ける。なお、高温側熱交換サイクル１６０は、スターリング冷凍機４０から発生した熱を外部環境へ放出するためのものであるため、他の放熱手段（例えば、ヒートシンク）が用いられてもよい。
【００９９】
また、低温側熱交換サイクル２６０は、低温側凝縮器１７０、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０が、配管２００，２０２，２０３で順次接続されている。
【０１００】
また、図１１に示すように、低温側凝縮器１７０は、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０より高い位置に設けられている。本実施の形態における低温側循環回路内の冷熱搬送媒体として、二酸化炭素またはハイドロカーボンなどの自然冷媒が用いられている。
【０１０１】
図１１に示すスターリング冷凍機４０は、図１〜図４に示す実施の形態１のスターリング冷凍機４０と同様に、パワーピストン１とディスプレーサ２とをシリンダ３内部に有するリニアモータ−フリーピストン型であるが、他の種類のスターリング冷凍機４０が用いられてもよい。
【０１０２】
スターリング冷凍機４０の運転中には、周辺の空気に含まれる水分が凝縮して第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれに着霜する。それにより、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれのフィンが目詰まりを起こす。その結果、スターリング冷凍機４０の冷却能力が低減する。そのため、ヒータＨ１，Ｈ２などを用いた加熱により、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれを、定期的に除霜する必要が生じる。
【０１０３】
図１２は、実施の形態２に用いる図１１のスターリング冷凍機４０を複数台同時に制御するためのシステムの構成図である。本実施の形態においては、スターリング冷凍機４０（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）全体に対し１つの制御ボックス３０が設けられている。この制御ボックス３０にはマイクロコンピュータ１０４が１つのみ搭載されている。したがって、実施の形態１のスターリング冷凍機システムとは異なり、本実施の形態のスターリング冷凍機システムにおいては、１つの制御ボックス３０により複数台のスターリング冷凍機４０が制御される。
【０１０４】
また、本実施の形態においては、上述のような制御ボックス３０により複数台のスターリング冷凍機４０の除霜運転を制御する。除霜運転のための処理としては、たとえば、図１３に示すような霜除処理のフローが考えられる。
【０１０５】
図１３に示す霜除処理においては、まず、ステップＳ１において、各スターリング冷凍機４０から制御ボックス３０内のマイクロコンピュータ１０４に、霜除運転を実行するための条件が成立したか否かを示す情報が入力される。たとえば、−２０℃で６時間通常の運転をした後に除霜運転を実行する場合には、スターリング冷凍機４０の状態を制御ボックス３０が監視し、−２０℃で６時間通常の運転が継続したか否かがマイクロコンピュータ１０４内において判別される。
【０１０６】
次に、ステップＳ２において、複数のスターリング冷凍機全ての除霜条件が整ったかどうかが判断される。ステップＳ２において、すべてのスターリング冷凍機の除霜条件が成立した場合にはＳ３に進む。ステップＳ２において、複数のスターリング冷凍機４０のうちいずれか１台でも除霜条件が成立していない場合には、Ｓ１に戻り再度、除霜条件の成否に関する情報の入力を待つ。
【０１０７】
また、ステップＳ３に進んだ場合には、複数のスターリング冷凍機それぞれの第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれから入力されている温度のうち低い方の温度Ｔｊの情報を読み出す。次に、ステップＳ４において、その温度Ｔｊが所定の基準値Ｔｒよりも低いか否かが判断される。
【０１０８】
なお、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれには、温度センサＴ１，Ｔ２が設けられており、それらの温度センサＴ１，Ｔ２は、第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれの温度を特定するためのデータを、配線を介して制御ボックス３０のマイクロコンピュータ１０４に送信している。
【０１０９】
一般に、第１低温側蒸発器１８０又は第２低温側蒸発器１９０の温度が所定の温度より低い状態が所定時間以上継続すれば蒸発器に霜が付着したと判断する。そのため、蒸発器の霜を除去するために除霜運転を行なう必要がある。したがって、ステップＳ４においてＹＥＳと判断された場合には、除霜運転を行なうと判断されたものとする。また、ステップＳ４において、ＮＯと判断された場合には、除霜運転を行なう必要はないと判断されたものとする。
【０１１０】
また、ステップＳ４において除霜運転を行なう必要があると判断された場合にはステップＳ５に進み、除霜運転を必要とするスターリング冷凍機に対し、除霜運転信号（ＳＴＯＰコマンド）信号を送信する。それにより、除霜運転をするスターリング冷凍機４０は、冷凍機としての運転を停止する。
また、除霜運転を必要としない冷凍機に対しては、通常運転を行うことを示す信号を送信する。
【０１１１】
次に、ステップＳ６に進み、除霜運転を必要とするスターリング冷凍機それぞれの第１低温側蒸発器１８０および第２低温側蒸発器１９０それぞれの近傍に設けられたヒータＨ１，Ｈ２に電流を流して、ヒータを加熱する。そのためには、制御ボックス３０のマイクロコンピュータ１０４から加熱開始信号が配線を介してヒータＨ１，Ｈ２に送信される。これにより、スターリング冷凍機４０は除霜運転が行われる。なお、この処理が終われば、再度ステップＳ１に戻りそれぞれの処理を繰返す。
【０１１２】
上記のようなシステムによれば、ステップＳ４において、複数のスターリング冷凍機のうちのいずれかの除霜運転が必要であるか否かが判断され、除霜運転を必要とするスターリング冷凍機に対しては除霜運転を行なうことを指示する信号が送信される。
【０１１３】
たとえば、マイクロコンピュータ１０４において、複数のスターリング冷凍機のうちいずれにおいても、除霜運転を行なう必要がないと判断されれば、ステップＳ１に戻り除霜運転を行なわない。また、マイクロコンピュータ１０４において、複数のスターリング冷凍機のうちいずれかにおいて除霜運転を行なう必要があると判断されれば、該当するスターリング冷凍機の除霜運転が開始される。
【０１１４】
さらに、すべてのスターリング冷凍機の除霜運転が必要であると判断された場合には、すべてのスターリング冷凍機に対し除霜運転を指示する信号が送信される。したがって、必要に応じて除霜運転が行なわれるスターリング冷凍機が選択されるため、複数のスターリング冷凍機をシステム全体として効率よく除霜運転が行なわれる。
【０１１５】
（実施の形態３）
本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムは、本発明の第２および４の局面のスターリング機関制御システムに対応し、図１〜図４に示すスターリング冷凍機４０を複数備えている。このスターリング冷凍機４０の構造および機能は、実施の形態１のスターリング冷凍機４０の構造および機能とほぼ同様である。そのため、同様の部分の構造および機能の説明は繰返さない。また、システムは、複数のスターリング冷凍機それぞれを個別独立して制御する制御装置としての制御ボックス３０を備えている。
【０１１６】
また、制御ボックス３０は、複数のスターリング冷凍機全体に必要とされる必要熱交換能力としての冷凍能力を算出する第１の演算手段（図１４のＳ１４）を含んでいる。また、制御ボックス３０は、第１の演算手段の演算結果に基づいて、複数のスターリング冷凍機が全体として必要冷凍能力を発揮するように、複数のスターリング冷凍機それぞれが負担する負担熱交換能力としての負担冷凍能力を算出する第２の演算手段（図１４のＳ１６またはＳ１７）を含んでいる。また、制御ボックス３０は、複数のスターリング冷凍機それぞれに、負担冷凍能力が特定可能な信号を送信する送信手段（図１４のＳ１８）を含んでいる。また、スターリング冷凍機は、負担冷凍能力に応じた駆動力を発揮するようにピストンが駆動する。なお、負担冷凍能力が特定可能な信号とは、ピストンを駆動するリニアモータの駆動能力（周期および振幅）を特定可能な信号である。
【０１１７】
上記の構成によれば、複数のスターリング冷凍機全体に必要とされる冷凍能力を、複数のスターリング冷凍機全体で効率良く生成することができる。
【０１１８】
次に、本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムをより詳細に説明する。そのため、図１４を用いて実施の形態３のスターリング冷凍機４０の冷凍能力調整処理を説明する。
【０１１９】
また、スターリング冷凍機４０それぞれを制御するための制御装置の構成は、図１２に示す実施の形態２のスターリング冷凍機４０の制御装置の構成と全く同様である。すなわち、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に１つの制御ボックス３０に搭載された１つのマイクロコンピュータ１０４により複数のスターリング冷凍機が制御される。
【０１２０】
本実施の形態においては、スターリング冷凍機４０が複数台用いられるシステムにおいて、複数台のスターリング冷凍機４０の冷凍能力をいかに調整するかがポイントである。
【０１２１】
図１４に示すように、本実施の形態の冷凍能力調整処理においては、ステップＳ１１において、まず、複数台のスターリング冷凍機４０において所定の空間を冷凍する場合に、その空間の温度を何度にしたいかを示す設定温度Ｔｉを入力する。したがって、複数台のスターリング冷凍機４０の運転により、設定温度Ｔｉになるように空間の温度を変化させることが、この処理の目的である。
【０１２２】
次に、ステップＳ１２において、スターリング冷凍機４０が冷凍する空間内の検知温度Ｔｓを検出する。この設定温度Ｔｉと空間内の検知温度Ｔｓとの差がスターリング冷凍機４０の冷凍能力を用いて変化させたい温度差である。
【０１２３】
次に、ステップＳ１３において、Ｔｉ＜Ｔｓであるか否かが判定される。Ｔｉ＞Ｔｓであれば冷凍能力調整処理を終了する。また、Ｔｉ＜ＴｓであればＳ１４に進む。すなわち、設定温度Ｔｉよりも室内温度Ｔｓの値が大きければ、スターリング冷凍機４０による冷凍を開始する。
【０１２４】
次に、ステップＳ１４において、冷凍空間の容量等のデータおよび（空間内温度Ｔｓ−設定温度Ｔｉ）のデータを用いて、複数のスターリング冷凍機全体に必要とされる冷凍能力を算出する。
【０１２５】
次に、ステップＳ１５において、複数のスターリング冷凍機に必要とされる必要冷凍能力が１台のスターリング冷凍機４０の最大冷凍能力よりも大きいか否かが判別される。ステップＳ１５において、必要冷凍能力よりも最大冷凍能力が小さければステップＳ１６に進み、（必要冷凍能力÷スターリング冷凍機の台数）の値を各々のスターリング冷凍機の負担冷凍能力とする。
【０１２６】
また、ステップＳ１５において、必要冷凍能力が最大冷凍能力よりも小さければＳ１７に進み、Ｎｏ．１のスターリング冷凍機４０の負担冷凍能力を必要冷凍能力の値にするとともに、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４のスターリング冷凍機４０の冷凍能力をそれぞれの値を「０」にする。
【０１２７】
次に、ステップＳ１８においては、各スターリング冷凍機４０に負担冷凍能力を特定することが可能なデータを送信する。このデータの受信を受けた各スターリング冷凍機４０はそれぞれの負担冷凍能力を発揮するように、リニアモータ１３に印加される駆動電圧が所定の振幅および周波数に制御される。なお、この処理は、空間内の温度が設定温度になるまで繰返される。
【０１２８】
上述のような本実施の形態のスターリング冷凍機制御システムによれば、複数のスターリング冷凍機のうち１台または全体を用いて所定の冷凍能力を発揮することが可能である。そのため、複数のスターリング冷凍機の制御において、冷凍能力に無駄が生じることを防止することが可能となる。
【０１２９】
なお、上記の実施の形態１〜３では、スターリング冷凍機を例にして、スターリング機関を説明した。しかしながら、スターリング冷凍機は、スターリングの逆冷凍サイクルを反対に運転することにより、スターリングサイクルを有するスターリング発電機となる。そのため、スターリング機関としてスターリング発電機が用いられた場合においても、前述のスターリング冷凍機によって得られる効果に相当する効果を得ることが可能である。
【０１３０】
また、今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなく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すべ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】
【図１】実施の形態のスターリング冷凍機の構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態のスターリング冷凍機のリニアモータと制御ボックスとの関係を説明するための図である。
【図３】実施の形態のスターリング冷凍機の制御ボックスの内部構成を説明するための図である。
【図４】実施の形態のスターリング冷凍機のマイクロコンピュータの内部を説明するための図である。
【図５】複数のスターリング冷凍機それぞれに制御基板が設けられたスターリング機関システムを説明するための図である。
【図６】実施の形態１のスターリング冷凍機のコマンドのタイミングを説明するための図である。
【図７】実施の形態１のスターリング冷凍機において、メイン基板からサブ基板へ順次送信されるコマンドの内容を説明するための図である。
【図８】実施の形態１のスターリング冷凍機のピストンの駆動波形を説明するための図である。
【図９】実施の形態１のスターリング冷凍機の他の例のコマンドを説明するための図である。
【図１０】実施の形態１の他の例のスターリング冷凍機のピストンの駆動波形を説明するための図である。
【図１１】実施の形態２のスターリング冷凍機の除霜運転のために必要とされる熱交換サイクルを説明するための図である。
【図１２】実施の形態２のスターリング冷凍機の制御基板と複数のスターリング冷凍機それぞれとの関係を説明するためのブロック図である。
【図１３】実施の形態２のスターリング冷凍機において行なわれる除霜処理のフローを説明するための図である。
【図１４】実施の形態３のスターリング冷凍機の冷凍能力調整処理のフローを説明するための図である。
【符号の説明】
４０  スターリング冷凍機、１  ピストン、２  ディスプレイサ、３０  制御ボックス、１０４  マイクロコンピュータ。
【図１】
2004324924.tif 000003
【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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