(57)【要約】【課題】放熱用送風ファンから送風される空気を放熱器の空冷に用いることはもとより、冷却器の除霜やスターリング冷凍機本体の空冷にも用いることができるスターリング冷凍機の送風構造を提供する。【解決手段】冷却器４に接続された低温部６ｃと放熱器８が接続された高温部６ｄとを備え、放熱用送風ファンの送風空気により放熱器８を放熱するスターリング冷凍機６において、放熱用送風ファンの送風空気の流れに沿って低温部６ｃと放熱器８が前後に配置され、また、放熱用送風ファンは逆転可能となっている。これにより、低温部６ｃから放熱器８に向かって送風するよう放熱用送風ファンを駆動するときは、低温部６ｃから漏れた冷気が送風空気に含まれ放熱器８を空冷する。他方、放熱器８から低温部６ｃに向かって送風するよう放熱用送風ファンを駆動するときは、放熱器８で加熱された空気が低温部６ｃを加熱する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温部と放熱器が前後に配置され該放熱器を送風手段により空冷するスターリング冷凍機の送風構造において、
前記低温部から放熱部に向かって送風するよう前記送風手段を設定した
ことを特徴とするスターリング冷凍機の送風構造。
【請求項２】
前記送風手段は逆転可能となっている
ことを特徴とする請求項１記載のスターリング冷凍機の送風構造。
【請求項３】
前記低温部にはショーケース、自動販売機等の冷却庫に設置された冷却器が接続され、該冷却庫を冷却するときは該低温部から該放熱器に向かって送風するよう前記送風手段を回転させ、前記冷却器を除霜するときは該放熱器から該低温部に向かって送風させるよう該送風手段を逆転させる制御手段を有する
ことを特徴とする請求項２記載のスターリング冷凍機の送風構造。
【請求項４】
前記送風手段の送風通路は前記スターリング冷凍機本体の周囲を囲むダクトにて形成された
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のスターリング冷凍機の送風構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、自動販売機、ショーケース等の冷熱源として用いられるスターリング冷凍機の送風構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫、ショーケース等の冷熱源として、スターリング冷凍機を使用したものが提案されている。
【０００３】
スターリング冷凍機は逆スターリングサイクルを利用して冷熱を発生させる機関であり、不活性ガスが充填されたシリンダ内でピストンを往復動させるとき、シリンダヘッド側の低温部で冷熱を発生する。この冷熱をショーケース等の冷却器に伝達することにより、ショーケース等の冷熱源として利用されている。また、シリンダの基部側の高温部は加熱されており、この熱を放熱器を通じて放出し、逆スターリングサイクルを向上させている。
【０００４】
ところで、低温部と高温部はシリンダの両端側にそれぞれ位置しているが、両者の作用（低温部は冷却作用、高温部は加熱作用）を効率よく発揮させるためには、両者の熱影響を最小限にする必要がある。このため、低温部側に断熱部材を設置し、高温部から低温部を熱遮断するようにしている。
【０００５】
しかしながら、低温部と高温部との距離がさほど稼げないときは、断熱部材の量もその分少なくなり、熱遮断が不十分となる。
【０００６】
そこで、断熱部材による熱遮断とは別個に放熱器を強制空冷する送風構造、例えば放熱用送風ファンを設置した送風構造が採用されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２０５６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の送風構造では放熱用送風ファンは放熱器の空冷にのみ使用され、他の機器の空冷に使用されていないため、放熱用送風ファンの利用率が低くなっている。また、放熱器を通過した送風空気は加熱されているが、この加熱空気も全く利用されていない。
【０００９】
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、送風機から送風される空気を放熱器の空冷に用いることはもとより、冷却器の除霜やスターリング冷凍機本体の空冷にも用いることができるスターリング冷凍機の送風構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明は、低温部と放熱器が前後に配置され放熱器を送風手段により空冷するスターリング冷凍機の送風構造において、低温部から放熱部に向かって送風するよう送風手段を設定した構造となっている。
【００１１】
請求項１の発明によれば、低温部から漏れた冷気が送風空気に含まれ、冷気が含まれた空気が放熱器を空冷する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に係るスターリング冷凍機の送風構造において、送風手段が逆転可能となっているため、低温部に放熱器で加温された空気を送風することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に係るスターリング冷凍機の送風構造において、低温部にはショーケース、自動販売機等の冷却庫に設置された冷却器が接続され、冷却庫を冷却するときは低温部から放熱器に向かって送風するよう送風手段を回転させ、冷却器を除霜するときは放熱器から該低温部に向かって送風させるよう送風手段を逆転させる制御手段を有する構造となっている。
【００１４】
請求項３の発明によれば、冷却庫を冷却するときは、低温部から漏れた冷気が送風空気に含まれ放熱器に送風されるため、放熱器の熱交換効率が向上する。一方、冷却器を除霜するときは放熱器で加熱された空気が低温部に送風されるため、低温部が加熱され、これが冷却器に伝達され除霜時間を短くすることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に係るスターリング冷凍機の送風構造において、送風手段の送風通路はスターリング冷凍機本体の周囲を囲むダクトにて形成されている。
【００１６】
請求項４の発明によれば、送風手段により送風される空気がダクトを通じて送風され、スターリング冷凍機本体も空冷することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明に係るスターリング冷凍機の送風構造の一実施形態を示すもので、図１はオープンショーケースの断面図、図２はスターリング冷凍機、放熱器及び冷却器の設置状態を示す斜視図、図３は冷却器の一部省略断面図である。
【００１８】
まず、スターリング冷凍機が設置されたオープンショーケースの概略構造を図１を参照して説明する。オープンショーケース１は前面が開口した断熱性の外箱１ａと、外箱１ａの内側に間隔をおいて配置した内箱１ｂとを有し、外箱１ａと内箱１ｂとの間に冷気ダクト２を形成している。この内箱１ｂの内側には複数段に商品棚３が設置されている。また、冷気ダクト２の上部側には庫内冷却用の冷却器４が設置され、冷気ダクト２の背面部には庫内循環ファン５が設置されている。
【００１９】
冷却器４は、図２に示すように、サーモサイホン用の偏平チューブ４ａと吸熱フィン４ｂとを有している。偏平チューブ４ａは上下に蛇行しており、内部に冷媒（二酸化炭素）が充填され、図３に示すように、多数の熱交換通路４ｃを通じて上下に循環できるようになっている。偏平チューブ４ａの蛇行間には多数の吸熱フィン４ｂが所定間隔をおいて介装されている。ここで、庫内循環ファン５を駆動するときは、図１の１点鎖線矢印に示すように、オープンショーケース１の庫内Ａ内の空気が冷気ダクト２を循環し、吸熱フィン４ｂで冷媒と熱交換するようになっている。
【００２０】
オープンショーケース１の天井１ｃの上面にはスターリング冷凍機６及び可逆転駆動の放熱用送風ファン７が設置されている。このスターリング冷凍機６の設置構造を図２を参照して説明する。
【００２１】
スターリング冷凍機６は周知のもので、その構造を簡単に説明すれば、筒状のスターリング冷凍機本体６ａの一端にシリンダ６ｂを有している。このシリンダ６ｂ内には図示しないディスプレーサピストンと図示しないパワーピストンを収容しており、シリンダヘッドとディスプレーサピストンとの間に膨張空間（吸熱空間）（低温部６ｃ）を形成する一方、ディスプレーサピストンとパワーピストンとの間に圧縮空間（放熱空間）（高温部６ｄ）を形成している。また、膨張空間と圧縮空間は熱交換を行う図示しない再生器を介して連通している。ここで、各ピストンを所定の位相差で往復動させるときは、シリンダ内の作動流体が膨張空間と圧縮空間との間で循環し、圧縮工程、冷却工程、膨張行程、加熱工程と順次繰り返し、シリンダヘッド側の低温部６ｃが冷却され、一方、シリンダ６ｂの基部側の高温部６ｄが加熱される。
【００２２】
スターリング冷凍機６の高温部６ｄには放熱器８が設置されている。放熱器８は環状の外輪８ａと内輪８ｂとの間に蛇腹状の放熱フィン８ｃを介装したもので、放熱フィン８ｃ間に通風路が形成されている。また、内輪８ｂが高温部６ｄの外面に密接状態で固着されており、高温部６ｄで発生した熱が内輪８ｂを通じて放熱フィン８ｃに伝導し、放熱フィン８ｃを通じて放熱されるようになっている。
【００２３】
また、スターリング冷凍機６の低温部６ｃには、図２に示すように、熱交換チューブ４ｄが巻き付けられている。この熱交換チューブ４ｄは冷却器４の偏平チューブ４ａの上下端から延長されており、冷却器４との間で冷媒が循環するようになっている。これにより、低温部６ｃで発生した冷熱が熱交換チューブ４ｄを通じて冷却器４に給送される。
【００２４】
更に、スターリング冷凍機１及び放熱用送風ファン７は、図１及び図２に示すように、方形状の放熱用ダクト９内に配置されている。この放熱用ダクト９は天井１ｃの上面に設置されているもので、その前面及び後面を前面パネル９ａ及び後面パネル９ｂで覆い、各パネル９ａ，９ｂの通風スリット９ｃを通じてダクト内外が連通され、この放熱用ダクト９により放熱用送風ファン７の送風通路が形成されている。また、スターリング冷凍機１及び放熱用送風ファン７は、図１に示すように、マイクロコンピュータ構成の制御装置１０及びタイマ１１によって制御される。庫内Ａを冷却する際は制御装置１０から正転指令信号が放熱用送風ファン７に出力され、一方、冷却器４を除霜運転する際は、制御装置１０から逆転指令信号が放熱用送風ファン７に出力されている。なお、冷却運転は庫内温度に基づいて制御され、また、除霜運転はタイマ１１にセットされた時間により制御されている。
【００２５】
本実施形態に係るオープンショーケース１で冷却運転を行うときは、制御装置１０から正転指令信号が出力され、放熱用送風ファン７が正転する。この冷却運転では、図１及び図２の実線白抜き矢印に示すように、庫外の空気が前面パネル９ａの通風スリット９ｃを通じて放熱用ダクト９内に吸い込まれる。そして、低温部６ｃの周囲を通過する際、低温部６ｃから漏れた冷気を取り込んで放熱器８に送風される。その後、この送風空気が放熱器８を通過して放熱器８を空冷し、更にスターリング冷凍機本体６ａの周囲を通ってスターリング冷凍機本体６ａを空冷する。そして、後面パネル９ｂの通風スリット９ｃを通って庫外に送風される。
【００２６】
このように放熱用ダクト９内に吸い込まれた送風空気が低温部６ｃから漏れた冷気を含んで放熱器８に送風されるため、放熱器８の熱交換量が多くなり、放熱器８の熱交換が促進される。
【００２７】
また、放熱器８で放出された熱がスターリング冷凍機本体６ａ側に給送され、低温部６ｃ側に漏れることがないので、低温部６ｃに対する放熱器８の熱影響が小さくなるし、また、低温部６ｃと高温部６ｄを熱遮断する図示しない断熱部材も少なくできるので、スターリング冷凍機６全体を小型にすることができる。
【００２８】
更に、スターリング冷凍機本体６ａも冷却されるため、スターリング冷凍機６に内蔵された機器の熱損傷も防止することができる。
【００２９】
一方、タイマ１１により冷却器４の除霜時間となったときは、除霜運転を行う。この除霜運転では図示しない除霜ヒータに通電して冷却器４に付着した霜を除去するが、これと同時に制御装置１０からスターリング冷凍機６に冷凍機停止信号が出力され、スターリング冷凍機６が停止する。また、同じく制御装置１０から放熱用送風ファン７に逆転指令信号が出力され、放熱用送風ファン７が逆転する。これにより、図１及び図２の１点鎖線白抜き矢印に示すように、後面パネル９ｂの通風スリット９ｃを通じて庫外の空気が放熱用ダクト９内に吸い込まれる。そして、スターリング冷凍機本体６ａの周囲を通り、放熱器８を通過する。スターリング冷凍機本体６ａ及び放熱器８を通過する際、これらの機器６ａ，８に残留する熱で送風空気が加熱される。加熱空気は低温部６ｃの周囲を通過し、低温部６ｃに巻き付けられた熱交換チューブ４ｄの冷媒を加熱する。
【００３０】
このように、除霜運転時は熱交換チューブ４ｄが加熱され、冷却器４全体の冷媒温度が上昇するため、冷却器４に付着した霜の融解作用が促進され、冷却器４が短時間で除霜される。
【００３１】
また、冷却運転時の放熱用送風ファン７の回転方向と除霜運転時の放熱用送風ファン７の回転方向を逆にして、放熱器８に通過する送風空気を逆方向に送風するため、放熱器８の放熱フィン８ｃに付着した塵埃が飛散され、放熱フィン８ｃの塵埃付着に伴う熱交換効率の低下を防止することができる。
【００３２】
なお、前記実施形態ではオープンショーケース１の冷熱源としてスターリング冷凍機６を用いた例を説明したが、自動販売機や冷蔵庫等の冷却庫においても同様に適用できることは言うまでもない。また、前記実施形態ではスターリング冷凍機６を横置きした例を説明したが、設置スペースや設置環境によってはスターリング冷凍機６を縦置きにして設置するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、低温部で漏れた冷気を放熱器の熱交換に利用でき、放熱器の熱交換作用を向上させることができる。
【００３４】
請求項２の発明によれば、送風手段を逆転することにより、放熱器に付着した塵埃が飛散され、放熱器の熱交換効率の低下を防止することができる。
【００３５】
請求項３の発明によれば、冷却運転時には低温部で漏れた冷気を放熱器の熱交換に利用でき、冷却器の除霜運転時は放熱器に残留する熱を冷却器の除霜に利用することができ、除霜時間を短くすることができる。
【００３６】
請求項４の発明によれば、送風手段により送風される空気がダクトを通じて送風され、スターリング冷凍機本体も空冷することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オープンショーケースの断面図
【図２】スターリング冷凍機、放熱器及び冷却器の設置状態を示す斜視図
【図３】冷却器の一部省略断面図
【符号の説明】
１…オープンショーケース、４…冷却器、６…スターリング冷凍機、６ａ…スターリング冷凍機本体、６ｃ…低温部、６ｄ…高温部、７…放熱用送風ファン、８…放熱器、９…放熱用ダクト、１０…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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