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斯特林冷却库.pdf

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斯特林 冷却
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摘要
申请专利号:

CN200680022839.9

申请日:

2006.06.08

公开号:

CN101208566A

公开日:

2008.06.25

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F25B 9/14申请日:20060608授权公告日:20091014终止日期:20140608|||授权|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: F25B9/14; F25D11/00; F25D19/00; F25D21/04; F25D21/14 主分类号: F25B9/14
申请人: 夏普株?#20132;?#31038;
发明人: 张恒良; 藤原启司
地址: 日本大阪府
优?#28909;ǎ?/td> 2005.6.23 JP 183808/2005
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 温大鹏
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法律状态
申请(专利)号:

CN200680022839.9

授权公告号:

|||100549560||||||

法律状态公告日:

2015.08.05|||2009.10.14|||2008.08.20|||2008.06.25

法律状态类型:

专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

斯特林冷却库(100)包括:具有散热部(13a)和吸热部(13b)的斯特林制冷机(13);靠吸热部(13b)的低温热量而被冷却的冷却室;对散热部(13a)进行冷却的二次制冷剂循环回路;以及与二次制冷剂循环回路进行热交换的三次制冷剂循环回路。

权利要求书

权利要求书
1.  一种斯特林冷却库(100),其特征是,
包括:
具有散热部(13a)和吸热部(13b)的斯特林制冷机(13);
靠所述吸热部(13b)的低温热量而被冷却的冷却室(10);
对所述散热部(13a)进行冷却的二次制冷剂循环回路(14);
以及与所述二次制冷剂循环回路(14)进行热交换的三次制冷剂循环回路(28)。

2.  如权利要求1所述的斯特林冷却库(100),其特征是,还包括将与所述二次制冷剂循环回路(14)的二次制冷剂(A)进行热交换后的三次制冷剂(B)输送到加热对象部的循环泵(17)。

3.  如权利要求2所述的斯特林冷却库(100),其特征是,所述加热对象部包括所述斯特林冷却库(100)的开口部和废水加热部(21)之中的至少一者。

4.  如权利要求1所述的斯特林冷却库(100),其特征是,所述三次制冷剂循环回路(28)的内部压力设定为大气压或高于大气压。

5.  如权利要求1所述的斯特林冷却库(100),其特征是,
所述二次制冷剂循环回路(14)包括:
对所述散热部(13a)进行冷却的蒸发器(15)、
进行所述二次制冷剂(A)与所述三次制冷剂(B)之间的热交换的热交换器(16)、以及
对所述二次制冷剂(A)进行冷却的冷凝器(34),
所述热交换器(16)与所述蒸发器(15)相比设置在所述二次制冷剂(A)的流通方向的下游侧,所述冷凝器(34)设置在更下游侧。

6.  如权利要求1所述的斯特林冷却库(100),其特征是,所述二次制冷剂循环回路(14)与所述三次制冷剂循环回路(28)之间的热交换通过双层管式热交换器(80)进行。

7.  如权利要求6所述的斯特林冷却库(100),其特征是,在所述双层管式热交换器中,所述二次制冷剂(A)的流通方向与所述三次制冷剂(B)的流通方向相反。

8.  如权利要求1所述的斯特林冷却库(100),其特征是,
还包括使所述二次制冷剂(A)蒸发而对所述散热部(13a)进行冷却的蒸发器(15),
所述热交换器(16)设置在所述蒸发器(15)内。

说明书

说明书斯特林冷却库
技术领域
本发明涉及斯特林冷却库,特别是涉及将斯特林制冷机的散热部的热量有效利用于对凝露产生的防止和废水的蒸发等的斯特林冷却库。
背景技术
作为将利用逆斯特林循环的热交换应用于冷却库的技术,例如可列举出日本特开2003-50073号公报所记载的技术。
在上述冷却库中,公开了具有如下特征的斯特林制冷?#20302;常?#35813;?#20302;?#20855;有?#21512;?#22806;部散发通过逆斯特林循环产生的工作气体的压缩热量的高温部,从外部吸收通过逆斯特林循环产生的工作气体的膨胀热量的低温部,以及低温侧循环回路,该低温侧循环回路由封闭回路构成,该封闭回路将与低温部热结合的低温侧冷凝器和多个低温侧蒸发器以构成热虹吸管的方式连接;将用来输送低温部的低温热量的低温热量输送介质封装在低温侧循环回路内。在这里,高温部的热量通过高温侧热交换循环(散热?#20302;?进行散热。高温侧热交换循环包括通过配管连接的高温侧蒸发器和高温侧冷凝器,利用热虹吸原理进行热量的输送和散发。
专利文献1:日本特开2003-50073号公报
但是,上面所述的那种散热?#20302;?#23384;在着以下问题。
在上述散热?#20302;持校?#38500;了上述热虹吸回路之外有?#34987;?#24418;成强制循环回路(forced circulation circuit),该强制循环回路包括循环泵,被从高温侧蒸发器供给液化了的制冷剂。在强制循环回路中流动的制冷剂的热量例如被用来防止冷却库产生凝露。
在这里,由于从高温侧蒸发器向强制循环回路的配管供给温度较高的液化了的制冷剂,因而是流动于该配管内的制冷?#26519;?#23481;易产生气泡、容易产生气蚀的状态。气蚀的产生有可能导致噪音的产生或配管受到损坏。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出来的,本发明的目的是,抑制在使三次制冷剂进行强制循环的泵中产生气蚀的情况,并利用三次制冷剂循环回路很好地防止凝露的产生。
根据本发明的一个方面,包括:具有散热部和吸热部的斯特林制冷机;靠吸热部的低温热量而被冷却的冷却室;对散热部进行冷却的二次制冷剂循环回路;以及与二次制冷剂循环回路进行热交换的三次制冷剂循环回路。优选地,还包括将与二次制冷剂循环回路的二次制冷剂进行热交换后的三次制冷剂输送到加热对象部的循环泵。优选地,加热对象部包括斯特林冷却库的开口部和废水加热部之中的至少一者。优选地,三次制冷剂循环回路的内部压力设定为大气压或高于大气压。优选地,二次制冷剂循环回路包括对散热部进行冷却的蒸发器、进行二次制冷剂与三次制冷?#26519;?#38388;的热交换的热交换器、以及对二次制冷剂进行冷却的冷凝器,热交换器与蒸发器相比设置在二次制冷剂的流通方向下游侧,冷凝器设置在更下游侧。优选地,二次制冷剂循环回路与三次制冷剂循环回路之间的热交换通过双层管式热交换器进行。优选地,在所述双层管式热交换器中,二次制冷剂的流通方向与三次制冷剂的流通方向相反。还包括使二次制冷剂蒸发而对散热部进行冷却的蒸发器,热交换器设置在蒸发器内。
根据本发明,供三次制冷剂进行循环的三次制冷剂循环回路是独立于连接在高温侧蒸发器上的二次制冷剂循环回路的循环回路,因此,能够抑制在使三次制冷剂强制循环的泵中产生气蚀的情况,能够利用强制循环很好地防止凝露的产生。
附图说明
图1是对本发明实施方式1的斯特林冷却库的概略结构进行展示的立体图。
图2是实施方式1的斯特林冷却库的配管?#20302;?#22270;。
图3是实施方式2的斯特林冷却库的立体图。
图4是图3所示斯特林冷却库的后视图。
图5是图3所示斯特林冷却库的侧剖视图。
图6是实施方式3的斯特林冷却库的配管?#20302;?#22270;。
图7是实施方式4的斯特林冷却库的配管?#20302;?#22270;。
图8是实施方式5的斯特林冷却库的散热部附近的立体图。
图9是实施方式6的斯特林冷却库的散热部附近的立体图。
图10是对实施方式7的斯特林冷却库的概略结构进行展示的回路图。
图11是展示热交换器的另一个例子的俯视图。
图12是展示热交换器的又一个例子的俯视图。
附图标记说明
10冷藏室(冷却室),11冷冻室(冷却室),13斯特林制冷机,13a散热部,13b吸热部,14二次制冷剂循环回路,15蒸发器,17压电泵(循环泵),16热交换器,19a~19c、20a~20d防凝露管,21废水加热部。
具体实施方式
结合图1至图9对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
图1是对本发明实施方式1的斯特林冷却库100的概略结构进行展示的立体图,如图1所示,斯特林冷却库100具有:容纳冷藏对象物(冷却对象物)的冷藏室(冷却室)10;容纳冷冻对象物(冷却对象物)的、设置在冷藏室10下层的冷冻室(冷却室)11?#25442;?#20998;冷冻室11和冷藏室10并由隔热材料构成的壳体(分隔壁)12;以及包括散热部13a和吸热部13b的斯特林制冷机13。此外,斯特林冷却库100还具有:供热介质(二次制冷剂)A进行自然循环的二次制冷剂循环回路14;使热介质A蒸发而对散热部13a进行冷却的蒸发器15?#36824;?#28909;介质(三次制冷剂)B进行强制循环的三次制冷剂循环回路28;热交换器16;以及使热介质B强制循环的压电泵(循环泵)17。斯特林冷却库100还具有存留因除霜而产生的废水的、设置在斯特林冷却库100的底面侧的接水盘(存水部)18。斯特林制冷机13、热交换器16以及冷凝器34设置在位于斯特林冷却库100的大致中央部的机械室35内。热交换器16设置在斯特林制冷机13的上方,冷凝器34也设置在斯特林制冷机13的上方。
如图1所示,二次制冷剂循环回路14具有:将蒸发器15的上端部侧与热交换器16的上表面侧连接起来的、供蒸发器15内产生的气态的热介质A流通的气体管30;将热交换器16的下表面侧与蒸发器15的下端部侧连接起来的、供在热交换器16内冷凝的热介质A流通的液体管33。此外,二次制冷剂循环回路14还具有:将蒸发器15的上端部侧与冷凝器34的上表面侧连接起来的、供蒸发器15内产生的气态的热介质A流通的气体管32;将蒸发器15的下端部侧与冷凝器34的下表面侧连接起来的液体管31;热交换器16;冷凝器34。
循环于二次制冷剂循环回路14内的热介质A和循环于三次制冷剂循环回路28内的热介质B是水或水与乙醇的混合液,不容易冻结。而且,该二次制冷剂循环回路14的内部压力被设定得低于大气压,在蒸发器15内热介质A很容易利用散热部13a的温度蒸发。
三次制冷剂循环回路28具有:将热交换器16的下表面侧与压电泵17连接起来的、向?#36335;窖由?#30340;高温管27;对接水盘18内的废水进行加热的废水加热部21?#29615;?#20957;露管19a~19c、20a~20d;低温管26。三次制冷剂循环回路28还具有设置在斯特林制冷机13上方的热交换器16。
压电泵17设置在斯特林冷却库100的背面侧,下游侧设置有废水加热部21。废水加热部21设置在斯特林冷却库100的底面侧。废水加热部21在斯特林冷却库100的下表面呈蜿蜒状设置。
在废水加热部21的下游侧设置有防凝露管19a。该防凝露管19a设置在冷冻室11的前面开口部的侧边部分上,从斯特林冷却库100的底面侧朝向上表面侧?#30001;臁?#22312;防凝露管19a的下游侧设置有防凝露管20a。该防凝露管20a设置在冷藏室10的前面开口部的侧边部分上,从斯特林冷却库100的大致中央部朝向上表面侧?#30001;臁?#22312;该防凝露管20a的下游侧设置有防凝露管20b。防凝露管20b设置在冷藏室10的前面开口部的上边部分上,在防凝露管20b的下游侧设置有防凝露管20c。该防凝露管20c与防凝露管20a相向设置,设置在冷藏室10的前面开口部的侧边部分上。在该防凝露管20c的下游侧设置有防凝露管20d。该防凝露管20d设置在冷藏室10的前面开口部的下边部分上,在防凝露管20d的下游侧设置有防凝露管19b。该防凝露管19b设置在冷冻室11的前面开口部的上边部分上,在防凝露管19b的下游侧设置有防凝露管19c。该防凝露管19c与防凝露管19a相向设置,设置在冷冻室11的前面开口部的侧边部分上。
即,在本实施方式中,三次制冷剂循环回路28的加热对象部是接水盘18的上表面、以及冷藏室10和冷冻室11的前面开口部即门封接触部。此外,在防凝露管19c的下游侧设置有低温管26。该低温管26从冷冻室11的前面开口部的下边侧朝向斯特林冷却库100的背面侧?#30001;歟?#24182;且,从斯特林冷却库100的底面侧朝向斯特林冷却库100的上表面侧?#30001;臁?#27492;外,低温管26的上端部连接到热交换器16的上表面侧。
三次制冷剂循环回路28的内部压力被设定为大气压或高于大气压,例如设定在1013hPa以上。
图2是本实施方式1的斯特林冷却库100的配管?#20302;?#22270;。如图2所示,斯特林冷却库100具有一次制冷剂循环回路44,该一次制冷剂循环回路44包括:设置在产生低温热量的吸热部13b的低温侧冷凝器42;冷却器40?#36824;?#28909;介质C在低温侧冷凝器42与冷却器40之间进行循环的管路43。此外,在冷却器40的附近,设置有将冷却器40产生的冷气供给到冷冻室和冷藏室的风扇41。
热交换器16呈中空状构成,内部填充有热介质B和非氧化性气体。填充在热交换器16内的非氧化性气体(非氧化性环境气体),例如可列举出氮气、甲烷、乙烷等。作为非氧化性气体,并不限于这几?#21046;?#20307;,只要是使热交换器16的壁面不易氧化、?#25442;?#29983;锈的气体即可。此外,热交换器16内设置有呈蜿蜒形的二次制冷剂循环回路14的管路。由此可确保热介质A和热介质B之间进行热交换的面积大。
作为如上构成的斯特林冷却库100,在图1中,首先,在蒸发器15内热介质A被散热部13a的温度蒸发。此时,由于二次制冷剂循环回路14的内部压力设定得低于大气压,因而热介质A能够很好地蒸发,散热部13a很好地得到冷却。之后,气态的热介质A经气体管30或气体管32流入冷凝器34或热交换器16中。流入冷凝器34的气态热介质A在冷凝器34内被冷却而变成液态,经液体管31内返回到蒸发器15内。而流入热交换器16内的气态热介质A,通过与热介质B进行热交换而被冷却变成液态,经液体管33返回到蒸发器15内。即,热介质A在二次制冷剂循环回路14内进行自然循环。
热介质B在热交换器16内被热介质A加热。此时,由于热介质B所流通的三次制冷剂循环回路28的内部压力设定在大气压以上,因而热介质B不容易蒸发,使得三次制冷剂循环回路28内不容易产生气态的热介质B。之后,在热交换器16内被加热而变成高温的热介质B流经高温管27并被压电泵17排出。
之后,被压电泵17排出的热介质B首先在废水加热部21中对存留在接水盘18内的废水进行加热,使之蒸发。其次,从防凝露管19a~19c、20a~20d内流过,对冷藏室10以及冷冻室11的门封接触部(加热对象部)附近进行加热,以抑制凝露的产生。之后,经低温管26内返回到热交换器16内。如上所述,热介质B受压电泵17的驱动而在三次制冷剂循环回路28内进行强制循环。
在这种斯特林冷却库100中,与蒸发器15连通的二次制冷剂循环回路14、和三次制冷剂循环回路28分别独立构成,使得相互的影响被抑制到很小的程度。此外,三次制冷剂循环回路28的内部压力设定在大气压以上,因而三次制冷剂循环回路28内不容易产生气态的热介质B。即,由于三次制冷剂循环回路28不与蒸发器15连通,因而不容易产生气态热介质B,而且由于三次制冷剂循环回路28的内部压力在大气压以上,因而从中流通的热介质B不容易变成气态。因此,很难有气态热介质B被供给到压电泵17内,可抑制气蚀的产生。
此外,由于三次制冷剂循环回路28的内部压力设定在大气压以上,因而即使压电元件内形成了气泡,该气泡也难以变大,压电元件仍能够很好地振动,可确保压电泵17的工作效率。再有,二次制冷剂循环回路14内的热介质A在热交换器16内也会受到冷却,因而可使冷凝器34的结构更为紧凑。除此之外,还能够避免热交换器16内所填充的气体产生收缩等而对三次制冷剂循环回路28的管路作用过大压力的情况发生。此外,通过热交换器16内所填充的气体的收缩或膨胀,可使得热介质B在三次制冷剂循环回路28内稳定地进行循环,使斯特林冷却库100稳定地运行。
(实施方式2)
结合图3至图5对本发明的实施方式2进行说明。图3是本实施方式2的斯特林冷却库200的立体图,如图3所示,热交换器51和冷凝器52设置在斯特林冷却库200的背面侧。此外,吸入罐53设置在斯特林冷却库200的背面侧的一个侧面侧。该吸入罐53呈柱状构成,从斯特林冷却库200的上表面侧朝向下表面侧?#30001;歟?#24182;嵌埋在由隔热材料制成的壳体12内。
此外,吸入罐53的?#26412;?#22823;于连接在吸入罐53的上端部上的高温管27等。并且,该吸入罐53的下端部位于斯特林冷却库200的底面侧,吸入罐53的下端部连接着压电泵17。再有,吸入罐53内填充了非氧化性气体。在该压电泵17的下游侧连接着废水加热部21以及防凝露管19a~19c、20a~20d,在最下游侧连接着低温管26。该低温管26连接到热交换器51的下端部上。
热交换器51呈平板状构成,在斯特林冷却库200的背面侧以在上?#36335;?#21521;上?#30001;?#30340;方式设置。该热交换器51具有连接至蒸发器15的上端部的气体管30、以及连接至蒸发器15的下端部侧的液体管33。
冷凝器52具有:彼此分离设置的一对头管52a、52a;设置在该头管52a、52a之间的、将头管52a、52a彼此连接起来的平行管52b。即,该冷凝器52也与热交换器51同样呈平板状构成。一对头管52a之中的一个头管52a的下端部连接在气体管30上,另一个头管52a的下端部连接着液体管31。该液体管31连接到蒸发器15上。头管52a之间设置有多根相互隔开等间隔的平行管52b。
图4是本实施方式2的斯特林冷却库200的后视图,如图4所示,热交换器51和冷凝器52均设置在斯特林制冷机13的上方。冷凝器52的平行管52b上设置有多个散热片52c。图5是本实施方式2的斯特林冷却库200的侧剖视图,如图5所示,在图4所示的热交换器51以及冷凝器52的周围设置有管道54。该管道54以至少将热交换器51的周围包围的状态设置,从斯特林冷却库200的底面侧朝向上表面侧在上?#36335;?#21521;上?#30001;臁?
即,管道54在上?#36335;?#21521;上?#30001;歟?#22270;4所示的热交换器51也沿着管道54在上?#36335;?#21521;上?#30001;臁?#22240;此,热交换器51和管道54均以在上?#36335;?#21521;上?#30001;?#30340;状态设置,热交换器51沿着管道54设置。在管道54的上端部附近设置有风扇55。除了上述结构之外,其余结构与上述实施方式1的结构相同,凡相同的结构均赋予相同的附图标记。
在如上构成的斯特林冷却库200中,在蒸发器15内被加热了的热介质A在热交换器51和冷凝器52内进行循环,从而热交换器51和冷凝器52周围的空气变暖。而由于管道54设置在该热交换器51和冷凝器52的周围,因而在管道54内产生气流,空气从管道54的?#36335;?#21521;上流动。再加上风扇55对管道54内的空气向外进行拉动,因而在管道54内很好地形成自下向上流动的气流。依靠管道54内产生的气流,热交换器51和冷凝器52得到冷却。
此外,在冷凝器52内流通的热介质A在头管52a中流通并在平行管52b内流通。此时,由于平行管52b设置有多根,因而平行管52b与流动于管道54内的气流进行接触的面积较大,使得流通于平行管52b内的热介质A得到冷却。再者,由于平行管52b上设置有多个散热片52c,因而流通于平行管52b内的热介质A可很好地得到冷却。此外,由于吸入罐53是嵌埋在壳体12内的,因而可防止吸入罐53内的热介质B的热量向外部散发。
根据本实施方式的斯特林冷却库200,热交换器51和冷凝器52呈平板状构成,因而可以设置在斯特林冷却库200的背面侧,再加上吸入罐53呈柱状构成并设置在斯特林冷却库200的背面侧,因此,可以减小机械室35的大小而确保冷藏室10和冷冻室11的大小。
此外,通过在热交换器51和冷凝器52的周围设置管道54并驱动风扇55,可在管道54内很好地产生气流,对流通于冷凝器52以及热交换器51内的热介质A进行冷却。
再有,由于冷凝器52内设置有供热介质A流通的多个平行管52b,而且平行管52b上设置有多个散热片52c,因而能够对流通于冷凝器52内的热介质A很好地进行冷却,使得冷凝器52能够紧凑地构成。
此外,由于填充了气体的吸入罐53设置在三次制冷剂循环回路28内,因而与上述实施方式同样,即便在三次制冷剂循环回路28内热介质B的体积改变或流通的热介质B产生波动,也能够通过吸入罐53内的气体的收缩或膨胀而使得热介质B稳定地流通。
除此之外,与上述实施方式1同样,二次制冷剂循环回路14和三次制冷剂循环回路28各自独立地构成,因而能?#22351;?#21040;与上述实施方式1相同的作用和效果。
(实施方式3)
结合图6对本发明的实施方式3进行说明。图6是本实施方式3的斯特林冷却库300的配管?#20302;?#22270;,如图6所示,蒸发器15上设置有具有冷凝器和热交换器的功能的双层管式热交换器80,其设置在蒸发器15的上方。该双层管式热交换器80具有外管81和以小于外管81的?#26412;?#24418;成的设置在外管81内的内管82。外管81的外周面上设置有多个散热片83。此外,外管81与内管82之间连接着二次制冷剂循环回路14,内管82上连接着三次制冷剂循环回路28。即,在双层管式热交换器80的上端部的外管81与内管82之间,连接着二次制冷剂循环回路14的气体管30,双层管式热交换器80的下端部的外管81和内管82之间连接着液体管33。
此外,双层管式热交换器80的上端部的内管82上连接着三次制冷剂循环回路28的高温管27,双层管式热交换器80的下端部的内管82上连接着低温管26。
因此,热介质A在双层管式热交换器80的内管82和外管81之间流通,并且,热介质B在内管82内进行循环,热介质A的流通方向与热介质B的流通方向相反。此外,在双层管式热交换器80的附近,设置有朝向双层管式热交换器80吹动空气的风扇84。
在本实施方式中,设置有设置在双层管式热交换器80上的散热片83和风扇84,但?#37096;?#20197;不设置散热片83和风扇84而将双层管式热交换器80嵌埋在壳体内。此外,?#37096;?#20197;用管道将双层管式热交换器80的周围包围。
在这样构成的斯特林冷却库300中,蒸发器15内所产生的气态的热介质A从双层管式热交换器80的上端部供给到双层管式热交换器80内。在这里,双层管式热交换器80是设置在蒸发器15上方的,因而蒸发器15内所产生的气态的热介质A能够很好地供给到双层管式热交换器80内。另?#29615;?#38754;,热介质B从双层管式热交换器80的下端部侧流入双层管式热交换器80内。
此时,在流通于内管82内的热介质B与流通于内管82和外管81之间的热介质A之间进行热交换,热介质A被冷却而热介质B被加热。此外,风扇84将外部空气?#26723;?#22806;管81上,而且外管81上设置有多个散热片83,因而流通于外管81与内管82之间的热介质A被冷却。因此,热介质A在流通于双层管式热交换器80内期间被冷却,热介质B被加热。此外,被加热的热介质B流经高温管27并从吸入罐53中通过,在压电泵17的作用下在三次制冷剂循环回路28内进行强制循环。之后,流经防凝露管19和废水加热部再次返回到双层管式热交换器80内。另?#29615;?#38754;,热介质A在从双层管式热交换器80内流过后返回到蒸发器15内。
在以管道将该双层管式热交换器80的周围围起来的场合,借助于在外管81与内管82之间流通的热介质A的热量,会在管道内产生气流。因此,可利用管道内产生的气流对双层管式热交换器80的外管81的表面进行冷却。
根据本实施方式3的斯特林冷却库300,双层管式热交换器80具有热交换器和冷凝器的功能,因而斯特林冷却库300本体以及机械室的结构可更为紧凑。因此,能够确保冷藏室和冷冻室的容量。若采用将双层管式热交换器80嵌埋在壳体内的方案,则能够在不减小壳体内所形成的冷冻室和冷却室的容积的情况下设置双层管式热交换器80。此外,若采用双层管式热交换器80的周围设置管道的方案,则能够对流通于外管81内的热介质A很好地进行冷却。
(实施方式4)
结合图7对本发明的实施方式4进行说明。图7是本实施方式4的斯特林冷却库的配管?#20302;?#22270;,如图7所示,本实施方式的斯特林冷却库400具有设置在蒸发器15的上方的双层管式热交换器90、管路93以及设置在管路93的表面上的多个散热片93a。
蒸发器15上设置有向上?#30001;?#30340;气体管94,在形成于该气体管94的上端部的连接部94a上连接着双层管式热交换器90和管路93。双层管式热交换器90具有?#21644;?#31649;91;以小于外管91的?#26412;?#24418;成的、设置在外管91内的内管92。外管91与内管92之间连接着二次制冷剂循环回路14,内管92上连接着三次制冷剂循环回路28。
该双层管式热交换器90的下端部上设置有连接部90a,该连接部90a上连接着连接于外管91与内管92之间的液体管96、以及向内管92内供给热介质B的低温管26。
在如上构成的斯特林冷却库400中,蒸发器15内所产生的气态热介质A流经气体管94向上方转移。并且,气态热介质A通过连接部94a进入到双层管式热交换器90的外管91与内管92之间并进入到管路93内。
此外,从连接在连接部90a上的低温管26向双层管式热交换器90内供给低温的热介质B。因此,在双层管式热交换器90内,热介质A与热介质B之间进行热交换。因此,热介质A被冷却。再者,流通于管路93内的热介质A在从管路93内流过期间向外散热而被冷却。此时,由于管路93上设置有多个散热片93a,因而热介质A能够很好地冷却。如上所述,热介质A不仅在管路93中而?#20197;?#21452;层管式热交换器90中也得到冷却,因而管路93上的散热片93a不需要设置许多,散热片93a的间隔可以设计得比较宽。
根据本实施方式4的斯特林冷却库400,散热片93a的间隔可以设计得比较宽,因而能够减少?#39029;?#22312;散热片93a之间的堆积。由于可以减少?#39029;?#22312;散热片93a之间的堆积,因而管路93的散热功能可长期得到保证,能够很好地对热介质A进行冷却。另外,由于本实施方式4的斯特林冷却库400与上述实施方式3同样具有双层管式热交换器90,因而能?#22351;?#21040;与上述实施方式3同样的作用和效果。
(实施方式5)
结合图8对本发明的实施方式5进行说明。图8是本实施方式5的斯特林冷却库的散热部附近的立体图。
如图8所示,在斯特林制冷机的散热部13a的周围,设置有与三次制冷剂循环回路28连通的加热部95、和蒸发器15。加热部95是将管路95a以螺旋状卷绕在大致?#35797;?#26609;形构成的散热部13a的表面上而构成的。该管路95a是以与散热部13a的表面相接近或相接触的状态设置的。蒸发器15设置在散热部13a的周围,将散热部13a和加热部95包容在内。此外,在蒸发器15内,一直到比中央部更靠上的位置都充满了热介质A。此外,加热部95的一个端部上连接着低温管26,另一个端部上连接着高温管27。
蒸发器15呈环形形成并嵌套在散热部13a上。在蒸发器15的上端部上,连接着与未图示的冷凝器连通的气体管30、以及供经过冷凝器液化后的热介质A流通的液体管31。
在如上构成的斯特林冷却库中,流通于加热部95内的热介质B被散热部13a直接加热,而?#19968;?#34987;蒸发器15内的高温的热介质A加热。因此,热介质B被很好地加热,并且散热部13a和热介质A被冷却。再有,在加热部95中的与气态热介质A相接触的部分,与气态热介质A之间能够很好地进行热交换,对加热部95内的热介质B很好地进行加热。即,由于气态热介质A比液态热介质A具有更大的热量,因而在配置于热介质A的液面上方的加热部95中,热介质B可从气态热介质A得到较多的热量。除此之外,由于加热部95与散热部13a相接近或相接触,因而可从散热部13a直接接受热量,对流通于加热部95内的热介质B很好地进行加热。
在本实施方式的斯特林冷却库中,热介质B能够在蒸发器15内很好地被加热,因而在设置在三次制冷剂循环回路28中的防凝露管和废水加热部处,能够很好地防止凝露的产生以及对废水进行加热。
此外,由于使热介质A与热介质B之间的热交换在蒸发器15内进行,因而不需要设置热交换器,可使结构更为紧凑,使冷藏室和冷冻室等的容积得到保证。
(实施方式6)
结合图9对本发明的实施方式6进行说明。图9是实施方式6的斯特林冷却库的散热部附近的立体图,如图9所示,具有设置在斯特林制冷机的散热部13a的周围的、被分割为两部分的中空状的蒸发器15,蒸发器15具有两个部分蒸发器15a、15b。该部分蒸发器15a、15b呈半圆环状形成,从散热部13a侧面的两侧套在散热部13a上。即,部分蒸发器15a、15b的径向内侧?#19981;?#24418;外表面与散热部13a的外周面相接触。此外,在部分蒸发器15a、15b内,直到比中央部更靠上方处都填充着热介质A。在部分蒸发器15a、15b的上端部上,连接着与未图示的冷凝器连通的气体管30、以及供经过冷凝器液化后的热介质A流通的液体管31。
加热部95具有设置在部分蒸发器15a内的部分加热器95c、以及设置在部分蒸发器15b内的部分加热器95b。部分加热器95c、95b呈半圆环形构成。该部分加热器95c、95b的径向内侧外表面与部分蒸发器15a、15b的径向内侧内表面相分离地设置。因此,在与散热部13a的表面相接触的部分蒸发器15a、15b的表面与部分加热器95c、95b的径向内侧表面之间,充满了热介质A。
部分加热器95c、95b的上端部位于部分蒸发器15a、15b的上端部附近,并位于部分蒸发器15a、15b内所填充的热介质A的液面上方。
在该部分加热器95c、95b上,连接着向部分加热器95c、95b内供给热介质B的低温管26、以及将被加热后的热介质B从部分加热器95c、95b内排出的高温管27。高温管27在部分蒸发器15a、15b内所填充的热介质A的液面上方连接在部分加热器95c、95b上。
在这样构成的斯特林冷却库中,填充在部分蒸发器15a、15b内的热介质A被散热部13a加热而变成高温状态,并且一部分变成高温气体。因此,部分加热器95b内的热介质B可被很好地加热,另?#29615;?#38754;,与热介质B之间进行热交换的热介质A被冷却。
再有,部分加热器95c、95b的径向内侧周面与部分蒸发器15a、15b的周面之间所充满的热介质A对散热部13a进行冷却,另?#29615;?#38754;该热介质A被散热部13a加热而变成高温。因此,部分加热器95c、95b的径向内侧周面被高温的热介质A加热。此外,由于部分加热器95c、95b?#30001;?#33267;部分蒸发器15a、15b的上端部附近,而在部分蒸发器15a、15b的上端部附近充满了高温的气态热介质A,因而部分加热器95c、95b的上端部附近被高温的气态热介质A加热。
此外,在部分加热器95c、95b内被加热了的热介质B流经高温管27从部分加热器95c、95b排出。此时,由于高温管27周围充满了高温的气态热介质A,因而流经高温管27的热介质B被该气态热介质A很好地加热。之后,在三次制冷剂循环回路28内进行循环,流经废水加热部和防凝露管而对废水进行加热并抑制凝露的产生。根据本实施方式的斯特林冷却库,在结构上与上述实施方式5同样地进行热介质A与热介质B之间的热交换,因而能?#22351;?#21040;与上述实施方式5同样的作用效果。
(实施方式7)
图10是对本实施方式7的斯特林冷却库100的概略结构进行展示的回路图。如图10所示,斯特林冷却库100具有供热介质A进行循环的二次制冷剂循环回路102、以及供热介质B进行循环的三次制冷剂循环回路101。二次制冷剂循环回路102具有:对图1所示斯特林制冷机13的散热部13a进行冷却的蒸发器112;与三次制冷剂循环回路101的热介质B进行热交换的热交换器103;对热介质A进行冷却的冷凝器123。
热交换器103设置在蒸发器112的上方,冷凝器123设置在热交换器103的上方。此外,热介质A这样进行循环,即,从蒸发器112中流出后流入热交换器103,从热交换器103中流出后流入冷凝器123,之后返回蒸发器112。即,热交换器103相对于蒸发器112设置在热介质A的流通方向的下游侧,冷凝器123相对于热交换器103设置在热介质A的流通方向的下游侧。
此外,蒸发器112与热交换器103之间通过配管124A相连接,热交换器103与冷凝器123之间通过配管124B相连接。其中,配管124B内的热介质A的流通面积L2比配管124A内的热介质A的流通面积L1大。此外,在热交换器103的下端部与蒸发器之间,设置有旨在使在热交换器103内液化了的热介质A返回蒸发器112内的回液管124C。冷凝器123与蒸发器112之间连接着配管125。在冷凝器123的附近,设置有旨在对冷凝器123进行冷却的风扇126。
三次制冷剂循环回路101具有:使热介质B强制循环的压电泵108;相对于该压电泵108设置在热介质B的流通方向的下游侧的防凝露管110和废水加热部111;相对于防凝露管110和废水加热部111设置在热介质B的流通方向的下游侧的热交换器103;相对于该热交换器103设置在热介质B的流通方向的下游侧的吸入罐105。吸入罐105呈在上?#36335;?#21521;上?#30001;?#30340;筒状形成,在吸入罐105的上端部侧储存着氮气等环境气体。此外,从吸入罐105的中央部位?#26009;?#31471;部侧,存留着热介质B。
吸入罐105内热介质B的液面位置由填充在三次制冷剂循环回路101内的热介质B的填充量唯一地设定。在该吸入罐105与热交换器103之间连接着配管104。并且,该配管104的吸入罐105侧的开口部104a位于吸入罐105的上端部侧,露出于填充在吸入罐105内的氮气环境气体中。此外,热交换器103具有:供热介质B流通的管路103a;以将该管路103a包覆的状态形成的、供热介质A流通的框体103b。
在这样构成的斯特林冷却库100中,热介质A在蒸发器112内被加热,其一部分蒸发。被加热成高温的气态的热介质A流经配管124A进入到热交换器103内。之后,在热交换器103内,热介质A与在管路103a内流通的热介质B进行热交换而被冷却。经过该热交换而液化了的热介质A流经配管124C返回蒸发器112内。而热交换后的气态的热介质A流经配管124B进入到冷凝器123内被冷却。
如上所述,热交换器103与冷凝器123在热介质A的流通方向上依次串联设置,因而无论热交换器103还是冷凝器123,热介质A均能够从中流通,可使热介质A很好地得到冷却。此外,由于配管124B的流通面积L2比配管124A的流通面积L1大,因而可以减小热介质A从热交换器103流向冷凝器123时的阻力。由此,可抑制热介质A在热交换器103内的滞留,使其很好地朝向冷凝器123流动。
由于热交换器103相对于冷凝器123设置在热介质A的流通方向的上游侧,因而能够以高温状态的热介质A对热介质B进行加热,提高热交换效率。在这里,当冷凝器123内产生热介质A的冷凝时,很容?#36164;?#20919;凝器123的内部压力?#28909;?#20132;换器103的内部压力低。因此,热交换器103内的热介质A容易被吸入冷凝器123内,使得热介质A能够在二次制冷剂循环回路102内很好地进行循环。之后,在冷凝器123内被冷却并液化了的热介质A经由配管125被供给到蒸发器112内。
热介质B在热交换器103内与热介质A进行热交换而被加热。之后,流经配管104进入吸入罐105内。在该吸入罐105内,热介质B中所含有的气体被分离出来。在这里,配管104的开口部104a是露出于环境气体中的,因而开口部104a附近处于未施加有外部压力的状态。因此,转移到开口部104a附近的气泡能够很好地被排出到吸入罐105内。这样一来,三次制冷剂循环回路101内的气泡等可在吸入罐105内分离出来。热介质B经由连接在吸入罐105的下端部侧的配管107朝向压电泵108流动。
之后,热介质B被压电泵108加压,并朝向防凝露管110以及废水加热部111排出。通过热介质B在防凝露管110内的流通,对冷冻室和冷藏室的门封接触部及其附近进行加热,抑制凝露的产生。另外,通过热介质B在废水加热部111内的流通,对废水进行加热而使其蒸发。从防凝露管110以及废水加热部111中流过的热介质B此后被供给到热交换器103内,再次被加热。
图11是展示热交换器103的另一个例子的俯视图。图11所示的热交换器103具有:彼此相向设置的主管路134、135;将该主管路134、135之间连接起来的多个副管路136;内管132。内管132在各副管路136内通过而呈蜿蜒形弯曲。
在这样构成的热交换器103中,将在图10所示的蒸发器112内被加热了的热介质A从主管路134向热交换器103内供给。之后,热介质A从副管路136内流过并从主管路135朝向图10所示的冷凝器123流动。在这里,由于该热交换器103具有供热介质A流通的多个副管路136,因而能确保热介质A的流通面积较大。因此,热介质A的流通阻力小,热介质A能够很好地在热交换器103内流通。
此外,供热介质B流通的内管132是以从各副管路136内穿过的方式设置的。热介质A与热介质B之间的热交换在副管路136内的内管132的表面进行,另?#29615;?#38754;,内管132设置在副管路136内,因而确保了进行热交换的面积较大,可提高热交换效率。再有,由于热介质A很好地流通,热介质A与热介质B之间的热交换效率可得到进一步提高。
图12是展示热交换器103的又一个例子的俯视图。该热交换器103具有?#21512;?#21521;设置的主管路134、135;设置在该主管路134、135之间的多个副管路136;设置在副管路136的表面上的蜿?#21387;?37。蜿?#21387;?37在与副管路136相交叉的方向上?#30001;歟?#24182;在副管路136上进行折返而呈蜿蜒状形成。因此,能够确保蜿?#21387;?37与副管路136之间的接触面积较大。
热介质A从主管路134侧进入热交换器103内,并且热介质B在蜿?#21387;?37内流通。由此,在蜿?#21387;?37与副管路136之间的接触面上进行热介质A与热介质B的热交换。由于这种热交换器103是将蜿?#21387;?37设置在副管路136的表面上而形成的,因而容易制造。再有,对蜿?#21387;?37的形状例如弯曲次数等进行调整,便可对副管路136与蜿?#21387;?37之间的接触面积进行调整,能够很容易地对热介质A与热介质B之间的热交换效率进行调整。
在如上构成的斯特林冷却库100中,如图10所示,热交换器103和冷凝器123是在热介质A的流通方向上依次设置的,因而能够确保热介质A的循环。与?#36865;?#26102;,能够对图1所示的斯特林制冷机13的散热部13a很好地进行冷却。此外,由于热介质A能够很好地进行循环,因而能够提高热交换器103内热介质A与热介质B的热交换效率。而由于如上所述能够提高热介质A与热介质B的热交换效?#21097;?#22240;而能够很好地抑制凝露的产生,使废水很好地气化。
此外,由于配管104的开口部104a露出于吸入罐105的环境气体之中,因而能够使三次制冷剂循环回路101内的气泡在吸入罐105内很好地分离出来。
此外,由于能够抑制气泡在三次制冷剂循环回路101内的滞留,因而能够使热介质B很好地进行循环。
以上就本发明的实施方式进行了说明,但发明人从最初便设想到可以将上述各实施方式的方案适当进行组合。此外,此次公开的实施方式,其所有要点均只是列举的例子,应当认为它们并不具有限制性。本发明的保护范围如权利要求书所述,还包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变型。
产业上的可利用性
本发明适用于斯特林冷却库。

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