JPH08320164A - スタ−リング冷凍装置 - Google Patents
スタ−リング冷凍装置Info
- Publication number
- JPH08320164A JPH08320164A JP12665795A JP12665795A JPH08320164A JP H08320164 A JPH08320164 A JP H08320164A JP 12665795 A JP12665795 A JP 12665795A JP 12665795 A JP12665795 A JP 12665795A JP H08320164 A JPH08320164 A JP H08320164A
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- JP
- Japan
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- freezing
- expansion
- heat
- chamber
- heat conduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】冷凍室へ外気が混入しても、温度の急上昇する
回避する。 【構成】スターリング機関１は圧縮シリンダ部２ａの先
方部に形成される圧縮室３から膨張シリンダ部４ａの先
方部に形成される膨張室５へ導かれる作動ガスの膨張行
程を少なくとも含む熱サイクル行程によって冷熱を発生
する。熱伝導部１８は膨張室５に接続する膨張シリンダ
部４ａの先端部に形成され膨張室５で発生した冷熱を熱
伝導する。冷凍ボックス１０Ａは、内壁１２が熱伝導板
で覆われ冷凍負荷を収納する冷凍室１５を形成し、冷凍
室１５内に熱伝導部１８を突設する一方、冷凍負荷を載
置する載置棚を配設している。
回避する。 【構成】スターリング機関１は圧縮シリンダ部２ａの先
方部に形成される圧縮室３から膨張シリンダ部４ａの先
方部に形成される膨張室５へ導かれる作動ガスの膨張行
程を少なくとも含む熱サイクル行程によって冷熱を発生
する。熱伝導部１８は膨張室５に接続する膨張シリンダ
部４ａの先端部に形成され膨張室５で発生した冷熱を熱
伝導する。冷凍ボックス１０Ａは、内壁１２が熱伝導板
で覆われ冷凍負荷を収納する冷凍室１５を形成し、冷凍
室１５内に熱伝導部１８を突設する一方、冷凍負荷を載
置する載置棚を配設している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スターリング機関を用
いて超低温状態を冷凍ボックス内で実現するスターリン
グ冷凍装置に関する。
いて超低温状態を冷凍ボックス内で実現するスターリン
グ冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スターリング機関による冷凍装置は、メ
ンテナンスが比較的容易で作動ガスの膨張時に吸熱して
冷凍ボックス内を−６０℃から超低温の約−２００℃ま
で冷やし、血液、薬品等の被冷凍品を超低温状態に冷却
するのに適し、各種分野で広く利用されようとしてい
る。
ンテナンスが比較的容易で作動ガスの膨張時に吸熱して
冷凍ボックス内を−６０℃から超低温の約−２００℃ま
で冷やし、血液、薬品等の被冷凍品を超低温状態に冷却
するのに適し、各種分野で広く利用されようとしてい
る。
【０００３】図３は、この種のスターリング冷凍装置の
内部を示す部分断面図であって、スターリング機関１
は、圧縮シリンダ部２ａに嵌装される第１ピストン２の
前方に作動ガスを圧縮させる圧縮室３を有する一方、膨
張シリンダ部４ａに嵌装される第２ピストン４の前方に
作動ガスを膨張させる膨張室５とを有して圧縮室３と膨
張室５とは、図示省略する熱再生器と放熱器とを介在さ
せてガス流路で連通しており、第１ピストン２と第２ピ
ストン４とは、ある位相差をもって原動機を動力とする
クランク機構７によって往復運動をするように構成され
ている。
内部を示す部分断面図であって、スターリング機関１
は、圧縮シリンダ部２ａに嵌装される第１ピストン２の
前方に作動ガスを圧縮させる圧縮室３を有する一方、膨
張シリンダ部４ａに嵌装される第２ピストン４の前方に
作動ガスを膨張させる膨張室５とを有して圧縮室３と膨
張室５とは、図示省略する熱再生器と放熱器とを介在さ
せてガス流路で連通しており、第１ピストン２と第２ピ
ストン４とは、ある位相差をもって原動機を動力とする
クランク機構７によって往復運動をするように構成され
ている。
【０００４】一方、冷凍ボックス１０は、スターリング
機関１の上方に配置され、箱状の外箱１１と内箱１２と
の間にウレタン等の断熱材１３を充填し、内箱１２の内
周壁には、熱伝導良好な所定の厚みの板を側壁に熱伝導
板１４ａとして張り付ける一方、底壁に熱伝導板１４ｂ
を張り付けており、熱伝導板１４ａ，１４ｂにより包囲
される内側には、冷凍負荷としての被冷凍品を収納する
冷凍室１５が形成され、冷凍室１５の上部の間口部には
被冷凍品を出し入れする蓋１６が設けられている。
機関１の上方に配置され、箱状の外箱１１と内箱１２と
の間にウレタン等の断熱材１３を充填し、内箱１２の内
周壁には、熱伝導良好な所定の厚みの板を側壁に熱伝導
板１４ａとして張り付ける一方、底壁に熱伝導板１４ｂ
を張り付けており、熱伝導板１４ａ，１４ｂにより包囲
される内側には、冷凍負荷としての被冷凍品を収納する
冷凍室１５が形成され、冷凍室１５の上部の間口部には
被冷凍品を出し入れする蓋１６が設けられている。
【０００５】さらに、冷凍ボックス１０は、下部に膨張
シリンダ部４ａの先端に接続する熱伝導部１８を有し、
熱伝導部１８は一端側が膨張シリンダ部４ａの先端に接
続する一方、他端側が熱伝導板１４ｂの底面に接合して
いる。
シリンダ部４ａの先端に接続する熱伝導部１８を有し、
熱伝導部１８は一端側が膨張シリンダ部４ａの先端に接
続する一方、他端側が熱伝導板１４ｂの底面に接合して
いる。
【０００６】以上の構成で、原動機を駆動させるとクラ
ンク機構７によって第１ピストン２と第２ピストン４が
ある位相差をもって往復運動をする。
ンク機構７によって第１ピストン２と第２ピストン４が
ある位相差をもって往復運動をする。
【０００７】まず、第１ピストン２が移動して圧縮室３
に充満するヘリウム等の作動ガスを圧縮し、この圧縮さ
れ発熱した作動ガスは、図示しない放熱器で放熱されて
図示しない熱再生器でさらに冷やされてから膨張室５へ
導かれる。その後に第２ピストン４の降下によって膨張
室５の作動ガスが膨張する膨張行程となり、作動ガスの
膨張により作動ガスが低温となって、熱伝導部１８を冷
却し、続いて、第２ピストン４の上昇によって膨張室５
の低温の作動ガスが押し出されて熱再生器を冷やしなが
ら圧縮室３へ導かれる。
に充満するヘリウム等の作動ガスを圧縮し、この圧縮さ
れ発熱した作動ガスは、図示しない放熱器で放熱されて
図示しない熱再生器でさらに冷やされてから膨張室５へ
導かれる。その後に第２ピストン４の降下によって膨張
室５の作動ガスが膨張する膨張行程となり、作動ガスの
膨張により作動ガスが低温となって、熱伝導部１８を冷
却し、続いて、第２ピストン４の上昇によって膨張室５
の低温の作動ガスが押し出されて熱再生器を冷やしなが
ら圧縮室３へ導かれる。
【０００８】以上の行程が順次繰返されて、膨張室５の
作動ガスが膨張時に膨張シリンダ部４ａの熱伝導部１８
を冷却し、これによって、熱伝導部１８が熱伝導板１４
ａ，１４ｂを介して冷凍ボックス１０の冷凍室１５を徐
々に低温とし、さらに、この繰り返しによって膨張シリ
ンダ部４ａの熱伝導部１８の上部を約−２００℃近くの
温度とする。冷凍室１５は、熱伝導部１８から熱伝導板
１４ｂを介して冷凍熱が伝えられ中央部を約−１８０℃
とする。また、冷凍室１５内の周辺は、熱伝導部１８か
ら熱伝導板１４ｂを介して熱伝導板１４ａによって冷凍
熱が伝えられ、中央部より低い約−１７０℃とされる。
これにより、冷凍室１５には血液、薬品や各種菌等の被
冷凍品を超低温で保存することができる。
作動ガスが膨張時に膨張シリンダ部４ａの熱伝導部１８
を冷却し、これによって、熱伝導部１８が熱伝導板１４
ａ，１４ｂを介して冷凍ボックス１０の冷凍室１５を徐
々に低温とし、さらに、この繰り返しによって膨張シリ
ンダ部４ａの熱伝導部１８の上部を約−２００℃近くの
温度とする。冷凍室１５は、熱伝導部１８から熱伝導板
１４ｂを介して冷凍熱が伝えられ中央部を約−１８０℃
とする。また、冷凍室１５内の周辺は、熱伝導部１８か
ら熱伝導板１４ｂを介して熱伝導板１４ａによって冷凍
熱が伝えられ、中央部より低い約−１７０℃とされる。
これにより、冷凍室１５には血液、薬品や各種菌等の被
冷凍品を超低温で保存することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示す
従来のスターリング冷凍装置では、蓋１６を開けて冷凍
室１５内の冷凍負荷を取り出したり冷凍負荷を入れたり
したとき、冷凍室１５内の温度が急上昇してしまい、再
び冷凍温度に戻すのに多くの時間がかかるという問題が
ある。
従来のスターリング冷凍装置では、蓋１６を開けて冷凍
室１５内の冷凍負荷を取り出したり冷凍負荷を入れたり
したとき、冷凍室１５内の温度が急上昇してしまい、再
び冷凍温度に戻すのに多くの時間がかかるという問題が
ある。
【００１０】すなわち、通常時に冷凍室１５内の最も低
い部所では冷凍温度が−１８０℃程度となっており、蓋
１６を開ければ室内の温度約２０℃程度の暖かい空気が
一気に侵入して冷凍室１５内の冷凍熱が奪われ冷凍室１
５内の温度が急上昇するが、スターリング機関１の作用
によって熱伝導部１８から熱伝導板１４ｂおよび熱伝導
板１４ａを介して熱伝導によって冷凍室１５内を再び冷
凍温度とするのには、かなりの時間を要し、この間に冷
凍負荷に影響を与えるおそれもある。
い部所では冷凍温度が−１８０℃程度となっており、蓋
１６を開ければ室内の温度約２０℃程度の暖かい空気が
一気に侵入して冷凍室１５内の冷凍熱が奪われ冷凍室１
５内の温度が急上昇するが、スターリング機関１の作用
によって熱伝導部１８から熱伝導板１４ｂおよび熱伝導
板１４ａを介して熱伝導によって冷凍室１５内を再び冷
凍温度とするのには、かなりの時間を要し、この間に冷
凍負荷に影響を与えるおそれもある。
【００１１】そこで、本発明は、冷凍室内の温度の急上
昇を阻止し、内部温度を常に維持するスターリング冷凍
装置を提供することを目的とする。
昇を阻止し、内部温度を常に維持するスターリング冷凍
装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、圧縮
シリンダ部の先方部に形成される圧縮室から膨張シリン
ダ部の先方部に形成される膨張室へ導かれる作動ガスの
膨張行程を少なくとも含む熱サイクル行程によって冷熱
を発生するスターリング機関と、前記膨張シリンダ部の
先端部に形成され前記膨張室で発生した冷熱を熱伝導す
る熱伝導部と、内壁が熱伝導板で覆われ冷凍負荷を収納
する冷凍室を形成する冷凍ボックスとを備えたスターリ
ング冷凍装置において、冷凍室内の気体を液化する熱伝
導部を冷凍室内に突設させる一方、冷凍負荷を載置する
載置棚を熱伝導部上方に配設するようにしたものであ
る。
シリンダ部の先方部に形成される圧縮室から膨張シリン
ダ部の先方部に形成される膨張室へ導かれる作動ガスの
膨張行程を少なくとも含む熱サイクル行程によって冷熱
を発生するスターリング機関と、前記膨張シリンダ部の
先端部に形成され前記膨張室で発生した冷熱を熱伝導す
る熱伝導部と、内壁が熱伝導板で覆われ冷凍負荷を収納
する冷凍室を形成する冷凍ボックスとを備えたスターリ
ング冷凍装置において、冷凍室内の気体を液化する熱伝
導部を冷凍室内に突設させる一方、冷凍負荷を載置する
載置棚を熱伝導部上方に配設するようにしたものであ
る。
【００１３】
【作用】本発明の構成によれば、冷凍室内に突設される
熱伝導部からの冷凍熱により徐々に冷凍室の空気が液化
され液体空気が冷凍室内の底部に滞留する状態となる。
この状態のときに、冷凍室へ外気が一時的に混入すると
冷凍室内の液体空気が外気によって気化され上昇して少
しづつ外部へ放出される。この間、冷凍室の温度が急上
昇することなく載置棚の冷凍負荷に影響を与えることが
回避される。
熱伝導部からの冷凍熱により徐々に冷凍室の空気が液化
され液体空気が冷凍室内の底部に滞留する状態となる。
この状態のときに、冷凍室へ外気が一時的に混入すると
冷凍室内の液体空気が外気によって気化され上昇して少
しづつ外部へ放出される。この間、冷凍室の温度が急上
昇することなく載置棚の冷凍負荷に影響を与えることが
回避される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１５】図１および図２は、本発明の一実施例を示
すスターリング冷凍装置の概略断面図であって、従来例
を示す図３と同一符号は、同一部分または相当部分を示
し、図１および図２は図３に示す冷凍ボックス１０の構
成を異にする冷凍ボックス１０Ａを装備している。
すスターリング冷凍装置の概略断面図であって、従来例
を示す図３と同一符号は、同一部分または相当部分を示
し、図１および図２は図３に示す冷凍ボックス１０の構
成を異にする冷凍ボックス１０Ａを装備している。
【００１６】具体的には、冷凍ボックス１０Ａは、スタ
ーリング機関１の上方に配置され、箱状の外箱１１と内
箱１２との間にウレタン等の断熱材１３を充填し、内箱
１２の内周壁には、熱伝導良好な所定の厚みの板を側壁
に熱伝導板１４ｂとして張り付ける一方、底壁に熱伝導
板１４ａを張り付けており、熱伝導板１４ａ，１４ｂに
より包囲される内側には、冷凍負荷としての被冷凍品を
載置する載置棚１７を有する冷凍室１５が形成され、冷
凍室１５の上部の間口部には被冷凍品を出し入れする蓋
１６が設けられている。なお、図２に示す６はクランク
機構７を駆動する原動機である。
ーリング機関１の上方に配置され、箱状の外箱１１と内
箱１２との間にウレタン等の断熱材１３を充填し、内箱
１２の内周壁には、熱伝導良好な所定の厚みの板を側壁
に熱伝導板１４ｂとして張り付ける一方、底壁に熱伝導
板１４ａを張り付けており、熱伝導板１４ａ，１４ｂに
より包囲される内側には、冷凍負荷としての被冷凍品を
載置する載置棚１７を有する冷凍室１５が形成され、冷
凍室１５の上部の間口部には被冷凍品を出し入れする蓋
１６が設けられている。なお、図２に示す６はクランク
機構７を駆動する原動機である。
【００１７】さらに、冷凍ボックス１０Ａは、下部にス
ターリング機関１から冷熱を熱伝導させるコールドヘッ
ドである熱伝導部１８の先端が冷凍室１５の底部に突設
されており、熱伝導部１８の後端は膨張シリンダ部４ａ
の先端に接続している。
ターリング機関１から冷熱を熱伝導させるコールドヘッ
ドである熱伝導部１８の先端が冷凍室１５の底部に突設
されており、熱伝導部１８の後端は膨張シリンダ部４ａ
の先端に接続している。
【００１８】以上の構成で、まず、第１ピストン２が移
動して圧縮室３に充満するヘリウム等の作動ガスを圧縮
し、この圧縮され発熱した作動ガスは、図示しない放熱
器で放熱されて図示しない熱再生器でさらに冷やされて
から膨張室５へ導かれる。その後に、第２ピストン４の
降下によって膨張室５の作動ガスが膨張する膨張行程と
なり、作動ガスの膨張により作動ガスが低温となって、
熱伝導部１８を冷却し、続いて、第２ピストン４の上昇
によって膨張室５の低温の作動ガスが押し出されて熱再
生器を冷やしながら圧縮室３へ導かれる。以上の行程が
順次繰返されて、膨張室５の作動ガスが膨張時に膨張シ
リンダ部４ａの熱伝導部１８を冷却する。
動して圧縮室３に充満するヘリウム等の作動ガスを圧縮
し、この圧縮され発熱した作動ガスは、図示しない放熱
器で放熱されて図示しない熱再生器でさらに冷やされて
から膨張室５へ導かれる。その後に、第２ピストン４の
降下によって膨張室５の作動ガスが膨張する膨張行程と
なり、作動ガスの膨張により作動ガスが低温となって、
熱伝導部１８を冷却し、続いて、第２ピストン４の上昇
によって膨張室５の低温の作動ガスが押し出されて熱再
生器を冷やしながら圧縮室３へ導かれる。以上の行程が
順次繰返されて、膨張室５の作動ガスが膨張時に膨張シ
リンダ部４ａの熱伝導部１８を冷却する。
【００１９】このとき、熱伝導部１８の放熱フィン１８
ａから冷熱が冷凍室１５内に放出されると共に、熱伝導
板１４ａと熱伝導板１４ｂを介して内部全体を徐々に冷
却し、冷凍室１５内の温度を低温とする。さらに、時間
が経過すると冷凍室１５内の空気が液化され、液化され
た液体空気が冷凍室１５の底部に滞留する状態となる。
このような状態で、載置棚１７には冷凍負荷が載置され
血液や薬品、各種菌等が保存される。
ａから冷熱が冷凍室１５内に放出されると共に、熱伝導
板１４ａと熱伝導板１４ｂを介して内部全体を徐々に冷
却し、冷凍室１５内の温度を低温とする。さらに、時間
が経過すると冷凍室１５内の空気が液化され、液化され
た液体空気が冷凍室１５の底部に滞留する状態となる。
このような状態で、載置棚１７には冷凍負荷が載置され
血液や薬品、各種菌等が保存される。
【００２０】一方、載置棚１７に載置される冷凍負荷を
外部へ取り出したり、また、新たに保存するとき蓋１６
が開かれる。これにより、暖かい外気が開口部から一気
に冷凍室１５へ混入するが冷凍室１５の底部に滞留する
液体空気が気化して網状の載置棚１７を介して上部へ移
動する。液体空気が徐々に気化している間、冷凍室１５
内の温度は上昇することがなく、さらに、冷凍温度に維
持される。従って、載置棚１７に載置される冷凍負荷に
悪い影響を与えることがなく、また、従来のように冷凍
温度とするための回復時間を待つこともない。さらに、
従来のように液体窒素をボンベから冷凍室１５内に補充
しておく必要もない。
外部へ取り出したり、また、新たに保存するとき蓋１６
が開かれる。これにより、暖かい外気が開口部から一気
に冷凍室１５へ混入するが冷凍室１５の底部に滞留する
液体空気が気化して網状の載置棚１７を介して上部へ移
動する。液体空気が徐々に気化している間、冷凍室１５
内の温度は上昇することがなく、さらに、冷凍温度に維
持される。従って、載置棚１７に載置される冷凍負荷に
悪い影響を与えることがなく、また、従来のように冷凍
温度とするための回復時間を待つこともない。さらに、
従来のように液体窒素をボンベから冷凍室１５内に補充
しておく必要もない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、冷
凍室内に熱伝導部を突設して冷凍室の空気を液化して液
体空気を冷凍室内に滞留するようにしたために冷凍室へ
外気が一時的に混入しても、冷凍室の温度が急上昇する
ことなく載置棚の冷凍負荷に影響を与えることを回避す
ることができる。
凍室内に熱伝導部を突設して冷凍室の空気を液化して液
体空気を冷凍室内に滞留するようにしたために冷凍室へ
外気が一時的に混入しても、冷凍室の温度が急上昇する
ことなく載置棚の冷凍負荷に影響を与えることを回避す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示すスターリング冷凍装置
の正面断面図。
の正面断面図。
【図２】本発明の一実施例を示すスターリング冷凍装置
の側面断面図。
の側面断面図。
【図３】従来例を示すスターリング冷凍装置の正面断面
図。
図。
１ スターリング機関 ２ 第１ピストン ３ 圧縮室 ４ 第２ピストン ５ 膨張室 ６ 原動機 ７ クランク機構 １０Ａ 冷凍ボックス １１ 外箱 １２ 内箱 １３ 断熱材 １４ａ，１４ｂ 熱伝導板 １５ 冷凍室 １６ 蓋 １７ 載置棚 １８ 熱伝導部
Claims (1)
- 【請求項１】 圧縮シリンダ部の先方部に形成される圧
縮室から膨張シリンダ部の先方部に形成される膨張室へ
導かれる作動ガスの膨張行程を少なくとも含む熱サイク
ル行程によって冷熱を発生するスターリング機関と、前
記膨張シリンダ部の先端部に形成され前記膨張室で発生
した冷熱を熱伝導する熱伝導部と、内壁が熱伝導板で覆
われ冷凍負荷を収納する冷凍室を形成する冷凍ボックス
とを備えたスターリング冷凍装置において、 前記冷凍室内の気体を液化する熱伝導部を前記冷凍室内
に突設させる一方、前記冷凍負荷を載置する載置棚を前
記熱伝導部上方に配設することを特徴とするスターリン
グ冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12665795A JPH08320164A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | スタ−リング冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12665795A JPH08320164A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | スタ−リング冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320164A true JPH08320164A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14940651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12665795A Pending JPH08320164A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | スタ−リング冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320164A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110701848A (zh) * | 2018-11-14 | 2020-01-17 | 中科美菱低温科技股份有限公司 | 一种储物空间直接与制冷机冷头端接触的冰箱 |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP12665795A patent/JPH08320164A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110701848A (zh) * | 2018-11-14 | 2020-01-17 | 中科美菱低温科技股份有限公司 | 一种储物空间直接与制冷机冷头端接触的冰箱 |
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