(57)【要約】【課題】  スターリング冷凍機を用いて冷凍室内の温度をより低温にしながら、冷蔵室内の冷蔵の対象物の凍結および乾燥を防止することができる冷却庫を提供する。【解決手段】  冷却庫４００は、ループ配管３００から分岐したバイパス配管４２の周囲に、バイパス配管４２内を流れる二酸化炭素から冷熱を受け取って蓄積する蓄冷材４１を備えている。また、冷却庫４００は、冷蔵室９０内に冷蔵室９０の温度を検知する温度センサ９７を備えている。さらに、冷却庫４００は、温度センサ９７が検知した冷蔵室９０の温度を示す温度情報を受信する制御装置３０を備えている。制御装置３０は、温度センサ９７によって検知された温度情報に基づいて、切替弁３５および４５を制御する。【選択図】        図１
2005282948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機の低温部と熱交換を行なう凝縮器と、
前記凝縮器の冷熱が第１循環路にて搬送される第１蒸発器と、
前記第１蒸発器によって冷却される冷凍室と、
冷蔵の対象物が収納される冷蔵室と、
前記冷蔵室の近傍に配設され、前記冷蔵室を冷却する第２蒸発器と、
前記第２蒸発器に前記凝縮器の冷熱を搬送する第２循環路と、
前記第２蒸発器の周囲に設けられ、前記第２蒸発器の冷熱を蓄積する蓄冷材と、
前記第２循環路における２次冷媒の循環を制御するための弁機構と、
前記冷蔵室の温度または前記蓄冷材の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサが検知した前記冷蔵室の温度または前記蓄冷材の温度を示す温度情報を受信し、前記温度情報に基づいて、前記弁機構を制御する制御装置とを備えた、冷却庫。
【請求項２】
冷凍機の低温部と熱交換を行なう凝縮器と、
前記凝縮器の冷熱が第１循環路にて搬送される第１蒸発器と、
前記第１蒸発器によって冷却される冷凍室と、
冷蔵の対象物が収納される冷蔵室と、
前記冷蔵室の近傍に配設された蓄冷材と、
前記第１蒸発器によって生成された冷気を前記冷凍室へ導く第１冷気流路と、
前記第１冷気流路から分岐し、前記蓄冷材に沿って延びるように設けられるとともに、  前記第１蒸発器によって生成された冷気を前記冷蔵室へ導く第２冷気流路と、
前記第１蒸発器によって生成された冷気を、前記第１冷気流路を介して前記冷凍室へ送り出すとともに、前記第１冷気流路および前記第２冷気流路を介して前記冷蔵室に送り出す冷却ファンとを備えた、冷却庫。
【請求項３】
前記第１冷気流路から前記第２冷気流路へ流れる冷気を制御するダンパと、
前記冷蔵室の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサが検知した前記冷蔵室の温度を示す温度情報を受信し、前記温度情報に基づいて、前記冷却ファンおよび前記ダンパを制御する制御装置とをさらに備えた、請求項２に記載の冷却庫。
【請求項４】
前記蓄冷材を冷却する第２蒸発器と、
前記第２蒸発器に前記凝縮器の冷熱を搬送する第２循環路と、
前記第２循環路における２次冷媒の循環を制御するための弁機構と、
前記冷蔵室の温度を検知する温度センサとをさらに備え、
前記制御装置は、前記温度センサによって検知された前記冷蔵室の温度情報を受信し、
前記温度情報に基づいて、前記弁機構を制御することにより前記第２循環路における２次冷媒の循環を制御する、請求項２または請求項３に記載の冷却庫。
【請求項５】
前記蓄冷材によって生成された冷気を循環させる攪拌ファンをさらに備え、
前記制御装置は、前記温度センサが検知した前記冷蔵室の温度を示す温度情報を受信し、前記温度情報に基づいて、前記攪拌ファンを制御する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷却庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機が搭載された冷却庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スターリング冷凍機は、従来の冷却庫に比較して、低温部の温度をより低温にすることが可能である。そのため、スターリング冷凍機を用いた冷蔵庫、冷凍庫または冷凍冷蔵庫などの冷却庫は、低温部が生成する冷熱によって冷気を生成する低温蒸発器をより低温にすることができる。その結果、具体的には、前述の冷却庫は、冷凍室の温度を−４０℃以下の温度で維持することができる。そのため、スターリング冷凍機を用いれば、食品の長期保存が可能になる冷却庫を容易に製造することができる。
【０００３】
なお、本明細書においては、冷凍および冷蔵の双方を含めた概念として冷却という用語を用いる。つまり、冷却庫は、冷却の対象物を外気よりも低い温度の空間を形成する装置の全てをいうものとする。また、冷却庫には、冷凍冷蔵庫が含まれる。冷凍冷蔵庫とは、対象物を凍結させる冷凍庫と、対象物を凍結させることはないが、対象物の周囲空間を外気よりも低い温度に保持する冷蔵庫との双方を有する冷却庫である。
【特許文献１】特開２００３−５００７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、１つの蒸発器で冷蔵室と冷凍室との双方を冷却するための冷気を生成する冷却庫においては、冷凍室を−４０℃まで低下させようとすると、冷蔵室へ導かれる冷気の温度も、−３０〜−４０℃になってしまう。−３０℃〜−４０℃という冷気の温度は、冷蔵室を冷却する冷気の温度としては低すぎる。そのため、冷蔵室内の食品が凍結したり乾燥したりするという不都合が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スターリング冷凍機を用いて冷凍室内の温度をより低温にする場合に、冷蔵室内の冷蔵の対象物の凍結および乾燥を防止することができる冷却庫を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の局面の冷却庫は、冷凍機の低温部と熱交換を行なう凝縮器と、凝縮器の冷熱が第１循環路にて搬送される第１蒸発器と、第１蒸発器によって冷却される冷凍室と、冷蔵の対象物が収納される冷蔵室とを備えている。また、冷却庫は、冷蔵室の近傍に配設され、冷蔵室を冷却する第２蒸発器と、第２蒸発器に凝縮器の冷熱を搬送する第２循環路と、第２蒸発器の周囲に設けられ、第２蒸発器の冷熱を蓄積する蓄冷材と、第２循環路における２次冷媒の循環を制御するための弁機構とを備えている。さらに、冷却庫は、冷蔵室の温度または蓄冷材の温度を検知する温度センサと、温度センサが検知した冷蔵室の温度または蓄冷材の温度を示す温度情報を受信し、温度情報に基づいて、弁機構を制御する制御装置とを備えている。
【０００７】
上記発明によれば、第２蒸発器における温度を蓄冷材の潜熱を利用して「凍結および融解」する温度に変換することによって、冷蔵室を冷却するのに適した温度の第２蒸発器で冷蔵室を冷却を行なうことができる。その結果、冷凍機の低温部と略同じ超低温となる前記第２蒸発器で冷蔵室を冷却することに起因した冷蔵室内の冷蔵対象物の凍結および乾燥を改善することができる。この発明において、前記蓄冷材は冷蔵室を冷却するのに適した温度（例えば０℃〜−１０℃）で相当量の潜熱を出し入れするものが必要であり、蓄冷材の温度に基づいて弁機構を制御する場合は、蓄冷材を「凍結および融解」する温度にコントロールしながら、蓄冷材によって生成された冷気を冷蔵室内に循環させる攪拌ファンを設け、冷蔵室の温度に基づいて攪拌ファンを制御するようにするのが好ましい。又、蓄冷材の温度に基づいて弁機構を制御する場合には蓄冷材が「凍結」部と「融解」部の比率を変えながら冷蔵室を冷却するように蓄冷材の容量を決定するのが好ましい。この場合にも前記攪拌ファンを冷蔵室の温度に基づいて制御するようにするのが好ましいことは言うに及ばない。
【０００８】
本発明の他の局面の冷却庫は、冷凍機の低温部と熱交換を行なう凝縮器と、凝縮器の冷熱が第１循環路にて搬送される第１蒸発器と、第１蒸発器によって冷却される冷凍室と、冷蔵の対象物が収納される冷蔵室とを備えている。また、冷却庫は、冷蔵室の近傍に配設された蓄冷材を備えている。また、冷却庫は、第１蒸発器によって生成された冷気を冷凍室へ導く第１冷気流路と、第１冷気流路から分岐し蓄冷材に沿って延びるように設けられるとともに、第１蒸発器によって生成された冷気を冷蔵室へ導く第２冷気流路と第１蒸発器によって生成された冷気を、第１冷気流路を介して冷凍室へ送り出すとともに、第１冷気流路および第２冷気流路を介して冷蔵室に送り出すことが可能な冷却ファンとを備えている。
【０００９】
上記の構成によれば、第２冷気流路において蓄冷材の近傍を通過する冷気は、その冷熱が蓄冷材に奪われ温度が上昇する。従って、蓄冷材と冷気流路との接触面積の大きさおよび蓄冷材の容積などが適切に決定されれば、冷蔵室内へ導かれる冷気の温度を、冷蔵のために適した温度にすることも可能になる。その結果、冷蔵室内の冷蔵対象物の凍結および乾燥を防止することが可能になる。
【００１０】
前述の冷却庫は、さらに、第１冷気流路から第２冷気流路へ流れる冷気を制御するダンパと、蓄冷材によって生成された冷気を循環させる循環ファンとを備えている。さらに、冷却庫は、冷蔵室の温度を検知する温度センサと、温度センサが検知した冷蔵室の温度を示す温度情報を受信し、温度情報に基づいて、冷却ファンとダンパとを制御する制御装置とを備えている。
【００１１】
上記の構成によれば、冷蔵室の温度に対応して前述のダンパおよび冷却ファンの状態を制御することにより、蒸発器から冷蔵室へ導かれる冷気の量をコントロールして冷蔵室を適温に保つことが可能となる。
【００１２】
冷却庫は、蓄冷材によって生成された冷気を冷蔵室内に循環させる攪拌ファンをさらに備えていることが望ましい。この場合、制御装置は、温度センサが検知した冷蔵室の温度を示す温度情報を受信し、温度情報に基づいて、攪拌ファンを制御することが望ましい。これによれば、攪拌ファンによって蓄冷材の融解を促進させることにより早くムラ無く冷蔵室を冷却することができる。
【００１３】
また、他の局面の冷却庫は、蓄冷材を冷却する第２蒸発器と、第２蒸発器に前記凝縮器の冷熱を搬送する第２循環路とを備えていることが望ましい。また、冷却庫は、冷蔵室の近傍に配設され、冷蔵室を冷却する第２蒸発器と、第２蒸発器に凝縮器の冷熱を搬送する第２循環路と、第２循環路における２次冷媒の循環を制御するための弁機構と、冷蔵室の温度を検知する温度センサとをさらに備えていることが望ましい。この場合、制御装置は、温度センサによって検知された冷蔵室の温度情報を受信し、温度情報に基づいて、弁機構を制御することにより第２循環路における２次冷媒の循環を制御することが望ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、温度センサにより冷蔵室の状態を確認しながら弁機構を制御することにより冷蔵室の状態変化に対応して素早く冷蔵室を冷却することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スターリング冷凍機を用いて冷凍室内の温度をより低温にする場合に、冷蔵室内の冷蔵対象物の凍結および乾燥を改善した冷却庫が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図に基づいて、本発明の実施の形態の冷却庫を説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、図１を用いて、実施の形態１の冷却庫を説明する。図１に示すように、本実施の形態の冷却庫４００は、スターリング冷凍機４０を備えている。スターリング冷凍機４０は、断熱壁１０５の外部に設置されている。また、冷却庫４００には、断熱壁として機能する扉であって、冷蔵室９０に設けられた扉１１０と、冷凍室９５に設けられた扉１２０とを有している。
【００１８】
また、スターリング冷凍機４０の高温部（後述する圧縮空間９）にて発生した温熱は、高温側の凝縮器（図示せず）内の高温側の２次冷媒（たとえば、水）に伝達される。この高温側の２次冷媒は、高温側の２次冷媒配管内を循環し、放熱フィン（図示せず）において、冷却庫の外部の空間へ温熱を放出した後、高温側の凝縮器に戻る。また、スターリング冷凍機４０の低温部（後述する膨張空間１０）にて発生した冷熱は、凝縮器１１２内の２次冷媒（たとえば、二酸化炭素）に伝達される。凝縮器１１２内において冷却された液体となった２次冷媒は、蒸発器（第１蒸発器）５０に落下する。また、蒸発器５０は、２次冷媒の冷熱を用いて周囲の空気を冷却し、冷気を生成する。
【００１９】
蒸発器５０の近傍には冷却ファン６０が設けられ、冷却ファン６０は、その回転によって、開口８１から空気を吸い込むとともに、蒸発器５０によって生成された冷気の流れを促進する。この冷気は、冷気流路７０内を流れ、開口７２から冷凍室９５内へ流れ込む。
【００２０】
凝縮器１１２と蒸発器５０との間の循環路としてのループ配管３００内において、２次冷媒としての二酸化炭素が循環する。また、ループ配管３００には、一方端がループ配管の往路３００ａに接続され、他方端がループ配管３００の復路３００ｂに接続されたバイパス配管４２（第２蒸発器）が設けられている。ループ配管３００およびバイパス配管４２内の２次冷媒の循環経路は、弁機構としての切替弁３５および４５の状態によって変更される。
【００２１】
なお、冷媒の循環路は、凝縮器１１２と蒸発器５０との間のループ配管３００内のみを２次冷媒が循環する経路、蒸発器５０と後述する蓄冷材４１との間でループ配管３００内の一部およびバイパス配管４２内のみを２次冷媒が循環する経路、凝縮器１１２と蓄冷材４１との間でループ配管３００内の一部およびバイパス配管４２内のみを２次冷媒が循環する経路、ならびに、ループ配管３００内およびバイパス配管４２のそれぞれ内を同時に２次冷媒が循環する経路の４つの経路が存在し、切替弁３５および４５の状態が変更されることによって、４つの経路のいずれかが選択される。なお、低温側の２次冷媒は、二酸化炭素であり、熱負荷が与えられている場合には、気化および液化を繰り返すことによって、循環経路において自然に循環する。
【００２２】
本実施の形態の冷却庫４００は、分岐部としてのバイパス配管４２の周囲に、バイパス配管４２内を流れる二酸化炭素から冷熱を受け取って蓄冷する蓄冷材４１が設けられている。さらに、冷却庫４００は、冷蔵室９０内に設けられ、冷蔵室９０の温度を検知する温度センサ９７を備えている。冷却庫４００は、温度センサ９７が検知した冷蔵室９０の温度を示す温度情報を受信する制御装置３０を備えている。さらに、制御装置３０は、温度センサ９７によって検知された温度情報に基づいて、切替弁３５および４５を制御する。
【００２３】
また、本実施の形態の冷却庫４００においては、冷蔵室９０内に攪拌ファン９６が設けられている。攪拌ファン９６が回転すると、冷蔵室９０内の冷気が攪拌され、蓄冷材４１と冷蔵室９０内の冷気との間で熱交換が行なわれ、冷気の温度がさらに低下する。このとき、開口９２から冷気ダクト９１内へ流れ込んだ冷気は、開口９３から冷蔵室９０へゆっくりと流れ出ていく。
【００２４】
上記の冷却庫４００は、蒸発器５０が生成した冷気を冷蔵室９０へ導く冷気流路を設けることなく、すなわち、蒸発器５０と冷蔵室９０との間の熱の出入りが断熱壁１０５によって遮断されて冷却庫であり、蓄冷材４１の「凍結および融解」による潜熱によって、冷蔵室９０の冷却を行なうものである。
【００２５】
より具体的には、冷却庫４００は、温度センサ９７により検知された温度情報に基づいて前述の切替弁３５および４５の制御を行なうことによって、凝縮器１１２と蓄冷材４１との間でのみ２次冷媒を循環させるか、凝縮器１１２と蒸発器５０との間でのみ２次冷媒を循環させるか、または、ループ配管３００とバイパス配管４２との双方内において同時に２次冷媒を循環させるかを選択することが可能である。
【００２６】
たとえば、温度センサ９７から送信されてきた、冷蔵室９０内の温度がユーザにより設定された所定の温度よりも高いことを示す信号を受信すると、制御装置３０は、バイパス配管４２へ冷媒が流入するように切替弁３５および４５を制御するとともに、攪拌ファン９６を回転させることができる。それによって蓄冷材４１は、冷蔵室を冷却するのに適した例えば−５度の凍結温度にて冷蔵室が冷却される。
【００２７】
また、温度センサ９７から送信されてきた、冷蔵室９０内の温度がユーザによって設定された所定の温度より低いことを示す信号を受信すると、制御装置３０は、バイパス配管４２への冷媒の流入を遮断するように切替弁３５および４５を制御するとともに、攪拌ファン９６をさせる。
【００２８】
なお、蓄冷材４１が、融解している状態にあるか、または、凍結している状態にあるかを判別し、蓄冷材４１の状態に応じて、制御装置３０が切替弁３５および４５を制御する冷却庫であっても、本発明の目的を達成することは可能である。そのためには、蓄冷材４１の温度を測定する温度センサが設けられていることが望ましい。この温度センサについては、実施の形態２において後述する。
【００２９】
前述のような冷却庫４００によれば、冷凍室９５の目標温度が低く設定されている場合においても、冷蔵室９０の温度は蓄冷材４１が冷蔵室を冷却するのに適した温度（例えば−５℃）よりも低い温度にならないように、蓄冷材４１の容量を設定しておけば、０℃前後冷気によって冷蔵室９０内の食品を冷蔵に適した温度（例えば３℃）に冷却することができ、凍結および乾燥を防止することができる。
【００３０】
なお、蓄冷材とは、冷媒によって冷却されているときには、冷媒から冷熱を受けて凝固することによって、その内部に冷熱を蓄積し、融解することによって、その内部に蓄積されている冷熱を放出する材料である。そして、潜熱を利用して超低温のバイパス配管４２（第２蒸発器）の温度を冷蔵室を冷却するのに適した温度（例えば−５℃）に変換することにより、冷凍室を冷却する温度より高温の温度で冷蔵室を冷却するものである。本実施の形態において蓄冷材は、スターリング冷凍機４０が生成する極めて低温の冷熱を冷蔵室を冷却するのに適した冷熱に変換する機能を持たせたものである。従って、蓄冷材としては冷蔵室を冷却するのに適した温度としての０℃〜−１０℃程度の温度が凝固点となるように調合された液体を用いることが望ましい。蓄冷材の一例としては、エチレングリコール水溶液が考えられる。又、凝固温度で潜熱の出し入れを行なうことにより冷蔵室を冷却するのに適した温度（例えば−５℃）を維持するようバッファの機能を持たせる必要があり、熱容量の大きいものを採用することが好ましい。
【００３１】
（実施の形態２）
次に、図２〜図４を用いて、実施の形態２の冷却庫を説明する。
【００３２】
本実施の形態の冷却庫においては、実施の形態１の冷却庫と同じ参照符号が用いられている部位は、実施の形態１の冷却庫とほぼ同じ機能を有する。したがって、以下において、本実施の形態の冷却庫５００の部位および機能のうち実施の形態１の冷却庫４００とは異なる部位および機能についてのみ説明する。
【００３３】
冷却庫５００は、蓄冷材４１と冷蔵室９０との間に設けられ、蓄冷材４１が蓄冷している冷熱によって生成された冷気を冷蔵室９０へ導く冷気ダクト９１と、蒸発器５０によって生成された冷気を冷凍室９５へ導く第１冷気流路７０ａと、第１冷気流路７０ａから分岐し、蒸発器５０によって生成された冷気が蓄冷材４１と熱交換して温度上昇した冷気を冷蔵室９０へ導く第２冷気流路７０ｂとを備えている。冷却庫５００は、第１冷気流路７０ａから第２冷気流路７０ｂへ流れる冷気の量を調節可能なダンパ２００を備えている。前述の攪拌ファン９６とダンパ２００とは制御装置３０によって制御される。また、蒸発器５０が生成した冷気は、ダンパ２００が閉じているときは、冷気流路７０ａから冷気流路７０ｂへ移動せず、ダンパ２００が開いているときは、冷気流路７０ａから冷気流路７０ｂへ移動する。
【００３４】
上記の構成によれば、冷気流路７０（７０ａおよび７０ｂ）の途中に設けられたダンパ２００の開閉状態の制御によって、蒸発器５０から冷蔵室９０へ導かれる冷気の量をコントロールすることが可能となる。また、図２において矢印で示すように、蓄冷材４１が生成した冷気を冷蔵室に循環させる攪拌ファン９６の駆動状態を制御することによって、冷蔵室を均一な温度にコントロールすることができる。
【００３５】
そのため、冷蔵室の温度が高いときは、ダンパ２００を開けるとともに、攪拌ファン９６を駆動することによって、蓄冷材４１と熱交換して温度の高くなった冷気によって冷蔵室９０を冷却することができる。また、冷蔵室の温度が低いときは、ダンパ２００を閉じて、蒸発器５０が生成した冷気を冷凍室９５内へ導き、冷蔵室９０の冷え過ぎを抑制することができる。したがって、冷凍室９５の目標とする温度が低く設定されている場合においても、蓄冷材４１の熱容量を利用することによって、冷蔵室９０に流れ込む冷気の温度を適切な温度に変換することができる。
【００３６】
また、本実施の形態の冷却庫においては、冷却ファン６０の回転によって、蒸発器５０によって生成された冷気が、冷気流路７０ａおよび７０ｂを介して冷蔵室９０へ導かれるとき、蓄冷材４１は冷気流路７０ｂを流れる冷気から冷熱を受け取り、潜熱を利用して自身の温度を下げることなく、冷熱をその内部に蓄積することが可能である。そのため、冷蔵室９０内へ導かれる冷気は、蓄冷材４１の凝固点が蒸発器５０が生成する冷気の温度よりも高く設定されていれば、蒸発器５０で生成された冷気を高い温度に変換することができる。従って、冷蔵室９０内の食品の凍結および乾燥を改善することができる。
【００３７】
また、本実施の形態の冷却庫５００は、冷蔵室９０内に設けられた温度センサ９７又は蓄冷材４１と接するように設けられ、蓄冷材４１の温度を測定する温度センサ４８をさらに備えている。制御装置３０は、温度センサ４８によって検知された温度情報を受信し、その温度情報に基づいて、切替弁３５および４５を制御することによって、前述の循環経路を変更する制御を実行する。
【００３８】
上記の構成によれば、温度センサ４８により冷蔵室９０の状態を確認しながら切替弁３５および４５を制御することが可能となる。そのため、冷蔵室９０内の状態変化に応じてより早くコントロールすることが可能となる。
【００３９】
より具体的には、本実施の形態の冷却庫５００は、次のような制御を実行する。
【００４０】
本実施の形態の冷却庫においては、冷蔵室９０内の温度センサ９７がユーザによって設定されている温度よりも高いことを示す信号を制御装置３０へ送信すると、図３に示すようにダンパ２００を開け、冷蔵室９０内に設けられた攪拌ファン９６を駆動するとともに、切替弁３５および４５を制御して、分岐路としてのバイパス配管（第２蒸発器）４２内へ２次冷媒を流す。それにより冷蔵室９０内の冷気が冷却される。
【００４１】
また、冷蔵室９０内の温度センサ９７がユーザによって設定されている温度より低いことを示す信号を制御装置３０へ送信すると、図２に示すようにダンパ２００を閉じ、攪拌ファン９６の駆動を停止するとともに、切替弁３５および４５を制御して、分岐路としてのバイパス配管４２内に２次冷媒が流れ込まないような状態にする。
【００４２】
また、冷蔵室９０内の温度センサ９７がユーザによって設定された温度より低いことを示す信号を制御装置３０へ送信し、かつ、蓄冷材４１内の温度センサ４８が蓄冷材４１が融解状態となっていること示す信号を制御装置３０へ送信している場合が考えられる。この場合には、図４に示すように、ダンパ２００を閉じ、攪拌ファン９６の駆動を停止し、切替弁３５および４５をバイパス配管４２内へ２次冷媒が流れ込む状態、すなわち、ループ配管３００とバイパス配管４２との双方を２次冷媒が循環するようにする制御を実行する。それにより、蓄冷材４１に冷熱を蓄えることができる。
【００４３】
なお、図１〜図４の冷却庫は、二次冷媒を循環させる循環路が、凝縮器１１２と蒸発器（第１蒸発器）５０との間を循環するループ配管３００とループ配管３００の往路および復路のそれぞれから分岐するバイパス配管４２とからなる構造であるが、二次冷媒の循環路が、図５に示すように、ループ配管３００とループ配管１３００とがそれぞれ独立した循環路であり、切替弁３５および４５の開閉の制御によって蓄冷材４１に冷熱を蓄冷するか否かを変更する構造であっても、本発明の目的を達成することは可能である。なお、図５に示す冷却庫においては、ループ配管３００内の二次冷媒は、蒸発器５０において熱交換が行なわれていれば、弁機構などに制限されることなく、自然循環を繰り返す。一方、ループ配管１３００内の二次冷媒は、弁機構としての切替弁３５および４５によって、その循環が制御される。したがって、図５に示す冷却庫においても、制御装置３０が蓄冷材４１または冷蔵室９０の温度に基づいて切替弁３５および４５を制御すれば、前述の図１〜図４に示す冷却庫によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、図６を用いて、本実施の形態の冷却庫４００または５００に用いられるスターリング冷凍機４０を説明する。
【００４５】
図６は、実施の形態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、２つの部分からなる円筒形状のシリンダ３内に、円柱形のピストン１およびディスプレイサ２が嵌め込まれている。ピストン１とディスプレイサ２とは、圧縮空間９を介して設けられ、軸Ｙを共通の駆動軸として有している。
【００４６】
ディスプレイサ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を介して連通している。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が設けられている。シリンダ３の軸方向の中央部には鍔部（フランジ）３ａが設けられている。鍔部３ａにはドーム状の耐圧容器４が取り付けられている。耐圧容器４と鍔部３ａとによって、バウンス空間（背面空間）８が形成されている。
【００４７】
ピストン１は後端が支持バネ５と一体化されている。ディスプレイサ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、支持バネ６と一体化されている。支持バネ５と支持バネ６とはボルトおよびナット２２により連結されている。ピストン１が往復運動すると、ディスプレイサ２は、ディスプレイサ２とピストン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する状態で、往復運動を行なう。
【００４８】
バウンス空間８内のシリンダ３の外側には内側ヨーク１８が嵌め込まれている。内側ヨーク１８は隙間１９を介して外側ヨーク１７と対向している。外側ヨーク１７には駆動用コイル１６が内装されている。隙間１９には環状の永久磁石１５が移動可能に設けられている。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。駆動用コイル１６に電圧が印加されると、ピストン１が軸Ｙに沿って往復運動する。前述の内側ヨーク１８、外側ヨーク１７、駆動用コイル１６、および永久磁石１５によってリニアモータ１３が構成されている。
【００４９】
駆動用コイル１６には、リード線２０および２１が接続されている。リード線２０および２１は、耐圧容器４の壁面を貫通し、制御装置３０に接続されている。これによって、制御装置３０からリニアモータ１３への駆動電力が供給される。
【００５０】
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イサ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逆スターリングサイクルが構成される。
【００５１】
上記のスターリング冷凍機４０は、ピストン１にディスプレイサ２とピストン１との間の圧縮空間９とシリンダ３の内周面とピストン１の外周面との間の隙間とを連通させる貫通孔１００が設けられている。また、ピストン１が往復運動を行なっているときには、圧縮空間９内のガスが貫通孔１００を介してシリンダ３の内周面とピストン１の外周面との間の隙間に向かって噴出される。それによって、ガスベアリングが形成される。
【００５２】
一般に、スターリング冷凍機の運転の開始時にはガスベアリングが機能しない。そのため、ガスベアリングによって接触が防止されているピストン１とシリンダ３とを用いたスターリング冷凍機４０をＯＮ／ＯＦＦ制御すると、ピストン１とシリンダ３とが複数回接触することによって、シリンダ３およびピストン１のいずれかが損傷するおそれがある。
【００５３】
したがって、ＯＮ／ＯＦＦ制御をしない、すなわちスターリング冷凍機４０を停止させないように冷却庫４００または５００を制御すれば、スターリング冷凍機４０の寿命を延ばすことが可能になる。
【００５４】
なお、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】
【００５５】
【図１】実施の形態１の冷却庫の断面模式図である。
【図２】実施の形態２の冷却庫の第１の断面模式図である。
【図３】実施の形態２の冷却庫の第２の断面模式図である。
【図４】実施の形態２の冷却庫の第３の断面模式図である。
【図５】実施の形態の他の例の冷却庫の断面模式図である。
【図６】実施の形態のスターリング冷凍機の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
３０  制御装置、４０  スターリング冷凍機、４１  蓄冷材、４２  バイパス配管（第２の蒸発器）、３５，４５  切替弁、４８  温度センサ、５０  蒸発器（第１の蒸発器）、６０  冷却ファン、７０ａ  第１冷気流路、７０ｂ  第２冷気流路、９０  冷蔵室、９１  冷気ダクト、９５  冷凍室、９６  攪拌ファン、９７  温度センサ、４００  冷却庫、１０５  ダンパ、１１２  凝縮器  、３００  ループ配管。
【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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