專利名稱：斯特林制冷循環(huán)系統(tǒng)以及具備該系統(tǒng)的冷卻庫的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用逆斯特林循環(huán)的制冷系統(tǒng)以及具備該系統(tǒng)的冷卻庫例如冷藏庫和制冷庫。
背景技術：
近年來，關于逆斯特林循環(huán)，人們所熟知的熱力學循環(huán)的特性受到關注，對該特性加以利用的斯特林制冷機方面的研究開發(fā)在積極地進行。斯特林制冷機，是具有吸熱部和散熱部的外燃機，工作介質采用氦氣、氮氣、氫氣等不會對地球環(huán)境造成不良影響的氣體，能夠在所說吸熱部得到低溫。
但是，從斯特林制冷機的實用例來看，其大半是制冷能力為數(shù)瓦以下的極低溫用制冷機。作為家庭用或工作用制冷機所最需要的制冷能力為數(shù)百瓦水平的制冷機尚未見到實用例。
下面，以

圖11所示典型的自由活塞式逆斯特林引擎(以下稱作逆斯特林引擎)為例，對目前需要解決的課題進行說明。逆斯特林引擎186的外觀部分，由耐壓容器174、熱頭182、冷頭183構成，在其內部的工作空間178的內部密封有氦氣等工作介質。
在作為耐壓容器174的一部分的缸內，配置有同心配置的能夠沿缸的內周壁滑動的活塞171和驅氣活塞172。一端固定在驅氣活塞(displacer)172上的軸桿175從活塞171的中心部位穿過，另一端被驅氣活塞支持彈簧177彈性支持在耐壓容器174上。另一方面，活塞171被活塞支持彈簧176彈性支持在耐壓容器174上。
工作空間178具有壓縮空間181a和膨脹空間181b，活塞在容放于背面空間179中的直線馬達等活塞驅動體180的驅動下，按照既定的周期在壓縮空間181a內作軸向往復動作?；钊С謴椈?76，起著使開始作往復動作的活塞171的周期穩(wěn)定在大致一定的程度上的作用。
此外，173是再生器，起著這樣的作用，即，從自膨脹空間181b向壓縮空間181a側移動的工作介質中回收冷量進行蓄冷，同時，將該積蓄的冷量傳遞給自壓縮空間181a向膨脹空間181b側移動的工作介質對其進行冷卻。于是，隨著往復于壓縮空間181a與膨脹空間181b之間的工作介質的收縮·膨脹，產(chǎn)生很大的溫度變化，從而以良好的效率從逆斯特林引擎186取出冷量。
當工作介質在壓縮空間181a內受到壓縮時，工作介質將從再生器173中通過而向膨脹空間181b側移動。因此，驅氣活塞172邊與活塞171保持既定相位差邊以與活塞171相同的周期作軸向往復動作。于是，工作介質在膨脹空間181b內隨著壓力呈正弦波變化而反復壓縮膨脹。
對驅氣活塞支持彈簧177的彈簧常數(shù)等，這樣進行設定，即，能夠使開始作往復動作的驅氣活塞172的周期穩(wěn)定到與活塞171相同，并與活塞171的相位差保持一定。在膨脹空間181b內膨脹的工作介質變成低溫，因而冷頭183被冷卻，從外部吸收熱量。而在膨脹空間181b內受到壓縮的工作介質變成高溫，因而對設在再生器173的壓縮空間181a側的端部上的熱頭182進行加熱，向外部散發(fā)熱量。
此外，為了減輕因活塞171與驅氣活塞172往復動作而主要在軸向上產(chǎn)生的逆斯特林引擎186的振動，在逆斯特林引擎186的與冷頭183相反一側的端部上，設有由防振彈簧184與金屬等材料構成而具有既定重量的塊185所構成的防振機構。
但是，這種逆斯特林引擎186，若其大小的程度與例如目前的家用冰箱中所使用的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)裝置相同，則通常只能夠得到數(shù)十瓦到一百數(shù)十瓦的制冷能力。因此，要得到民用市場中所最需要的數(shù)百瓦水平的能力，需要采取下述措施。
首先第1，為了增加進行壓縮與膨脹的工作介質的量，要增大活塞171與驅氣活塞172的直徑。第2，要增大在逆斯特林引擎186的軸向上往復動作的活塞171與驅氣活塞172的往復動作的振幅。第3最后一點，還要提高活塞171與驅氣活塞172的往復動作的頻率。
然而，若如第1措施那樣，增大活塞171與驅氣活塞172的直徑，則需要增大收容它們的耐壓容器174的外徑，而這樣一來，在缸內滑動的活塞171與驅氣活塞172在與軸線相垂直的方向上的晃動量將增大，活塞171和驅氣活塞172容易與耐壓容器174發(fā)生接觸。而當這種接觸頻繁發(fā)生、有意外的外力作用于耐壓容器174上時，相應地產(chǎn)生的作為反力的破壞應力將增大，這成為產(chǎn)生例如耐壓容器174出現(xiàn)裂紋等不良現(xiàn)象的原因。
因此，需要將包括熱頭182與冷頭183在內的耐壓容器174的整體厚度增加幾分。這樣一來，隨著板材厚度的增加，設備重量增加而成本提高。
此外，當熱頭182的壁厚加厚時，特別是輻射方向的熱阻將增大，熱量向與熱頭182鄰接而設在其周圍的散熱用熱交換器(未圖示)的傳遞變得困難，反而由于軸向熱阻減小，使得熱量經(jīng)由耐壓容器174的組成構件等而從熱頭182向冷頭183的傳遞變得容易。其結果，導致逆斯特林引擎186的效率降低。并且，活塞171與驅氣活塞172越大，逆斯特林引擎186自身的重量越大，因而將導致動力源和支持彈簧等的負荷增加。
其次，若如第2措施那樣，增大在軸向上往復動作的活塞171與驅氣活塞172的振幅，則由于活塞171被活塞支持彈簧176彈性支持在耐壓容器174上，驅氣活塞172被驅氣活塞支持彈簧177彈性支持在耐壓容器174上的，因此，支持彈簧176、177的振幅將增大。
隨著該增幅的增大，支持彈簧176、177容易受到難以承受的力而產(chǎn)生斷裂等破壞。甚至引起逆斯特林引擎186的性能變壞。而且，當支持彈簧176、177的振幅增大時，必然要求直線馬達等活塞驅動體180的能力也要提高，因而電能消耗增加而不利于節(jié)能。
此外，若采用第3措施那樣的、提高動作頻率以提高逆斯特林引擎186的能力的方法，則由于支持彈簧176、177的彈簧常數(shù)是與頻率的平方成正比的，因此，例如要想從斯特林制冷機得到2倍的能力，則至少有4倍的負荷因振動而施加在支持彈簧176、177上，有可能超出支持彈簧176、177的材料的彈性極限。
因此，由于存在上述需要解決的課題，在將上述自由活塞式逆斯特林引擎186安裝在需要具有數(shù)百瓦水平制冷能力的家用冰箱中時，若只用一臺則能力達不到，存在著冷卻空間無法達到所期望的冷卻效果的問題。而且還存在這樣的缺點，即，實際產(chǎn)品中上述防振機構是必需的，因此，逆斯特林引擎186的尺寸和重量較大，制造成本相應地增加。
發(fā)明的公開本發(fā)明是針對上述問題而提出的，其目的是，以低成本提供一種能夠較為容易地得到數(shù)百瓦水平的制冷能力并且運行中的振動和噪音不會令人介意的斯特林制冷系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，具有通過工作而溫度升高的熱頭、被冷卻為低溫的冷頭、以及、在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎，以所說冷頭彼此朝向相反方向的姿態(tài)所說軸線對齊地同心設置，所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎之間彼此相位相同。
這樣，隨著被控制為同相位的活塞或驅氣活塞的振動而產(chǎn)生的逆斯特林引擎的振動可相互抵消而衰減。
此外，若將所說一對逆斯特林引擎通過振動吸收體進行連結，則逆斯特林引擎的振動能夠被振動吸收體所吸收而衰減。
此外，若與所說熱頭相鄰接地設置的散熱用熱交換器在所說一對逆斯特林引擎之間是共用的，則能夠減少零部件數(shù)量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，具有通過工作而溫度升高的熱頭、被冷卻為低溫的冷頭、以及、在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎，以所說冷頭彼此相向的姿態(tài)所說軸線對齊地同心設置，所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎之間彼此相位相同。
這樣，能夠使隨著被控制為同相位的活塞或驅氣活塞的振動而產(chǎn)生的逆斯特林引擎的振動相互抵消而衰減。
此外，若所說一對逆斯特林引擎并列設置有多個，則能夠一次性得到較大的制冷能力，因此，能夠實現(xiàn)搭載斯特林制冷系統(tǒng)的冷卻庫的大型化。
此外，若在所說逆斯特林引擎中的至少一臺中設置對振動中的所說活塞的相位進行檢測的相位檢測傳感器，對對另一臺所說逆斯特林引擎的驅動進行控制以使其相位與上述被檢測的相位變得一致，則即使在因除霜等原因而逆斯特林引擎的工作暫時停止的情況下，也能夠使其相位迅速與被檢測的相位變得一致而再開始動作。
此外，通過將這種斯特林制冷系統(tǒng)安裝在家用冰箱等冷卻庫中，可得到輸出功率遠大于現(xiàn)有技術的低噪音的冷卻庫。
附圖的簡要說明圖1是具有本發(fā)明第1實施形式所涉及的斯特林制冷系統(tǒng)的冷卻庫的示意性后視剖視圖。
圖2是該冷卻庫的約中央處的側視剖視圖。
圖3是該斯特林制冷系統(tǒng)的吸熱用熱交換器的立體圖。
圖4A是該斯特林制冷系統(tǒng)的散熱用熱交換器的一個例子的側視圖。
圖4B圖4A的A-A向剖視圖。
圖5是對該斯特林制冷系統(tǒng)的一個控制例進行說明的側視圖。
圖6是該冷卻庫的另一個例子的示意性主要部位后視剖視圖。
圖7是具有本發(fā)明第2實施形式所涉及的斯特林制冷系統(tǒng)的冷卻庫的示意性主要部位后視剖視圖。
圖8是該斯特林制冷系統(tǒng)的吸熱用熱交換器的一個例子的剖視圖。
圖9是對該斯特林制冷系統(tǒng)的一個控制例進行說明的側視圖。
圖10是該冷卻庫的另一個例子的示意性主要部位后視剖視圖。
圖11是自由活塞式逆斯特林引擎的一個例子的剖視圖。
發(fā)明的最佳實施形式下面，對本發(fā)明的具體的實施形式結合附圖進行說明。圖1是對具有本發(fā)明第1實施形式所涉及的斯特林制冷系統(tǒng)的冷卻庫的構成加以展示的后視剖視圖，圖2是該冷卻庫的側視剖視圖。冷卻庫本體1由外觀大約呈長方體的絕熱箱體2形成，該絕熱箱體2的內部空間被具有絕熱材料的絕熱壁2b所分隔，構成正面有門的設定溫度各異的第1、第2及第3冷卻室17a、17b及17c。這里的冷卻室的數(shù)量只是一個例子，對此并無限定，可以是任意數(shù)量。
在冷卻庫本體1的下部的后方，形成有被絕熱部件2c所分隔的用來設置逆斯特林引擎3a、3b的機械室15。在該機械室15的內部，設有大約呈水平設置的、兩端面開放的大約呈圓筒形的空冷管道10。另外，機械室15的背面是開放的。
在空冷管道10的水平方向的大約正中部位，形成有朝下開口的管道開口部11，在其附近設置有對空冷管道10內部進行冷卻的空冷風扇6。并且，在機械室15內，一對逆斯特林引擎3a、3b經(jīng)由由彈簧或橡膠等構成的防振橡膠18、18而左右對稱地相連結并使得冷頭7a、7b彼此朝向相反的方向。
冷頭7a、7b沿水平方向從將機械室15圍起來的絕熱部件2c中穿過，在這些冷頭7a、7b的前端上，分別安裝有與之緊密接觸地安裝的、后述的位于送風管道9a、9b內的吸熱用熱交換器5a、5b。如圖3所示，吸熱用熱交換器5a、5b是上面及下面開放的長方體形狀的金屬制造的筒，為增加其有效的熱交換面積，在其內部設有沿上下方向延伸的呈柵格狀設置的多片分隔板5A。
另一方面，在大約呈圓筒形的熱頭8a、8b的側面上，固定有通過嵌合等方式固定的散熱用熱交換器4a、4b。散熱用熱交換器4a、4b，由大約呈圓筒形的環(huán)形基礎22a、22b、以及、沿其整個外周部周圍固定的波紋狀散熱片等所構成的散熱片部23a、23b構成。
并且，這些散熱用熱交換器4a、4b的散熱片部23、23b的外徑，是以與所說空冷管道10的內徑大致相等的尺寸進行設定的。因此，散熱用熱交換器4a、4b能夠牢靠地固定在空冷管道10的內壁上，因而能夠使軸線對齊而同心設置的逆斯特林引擎3a、3b的位置關系穩(wěn)定。
送風管道9a、9b經(jīng)由冷氣吸入用開口部28而與第3冷卻室17c連通。而且，送風管道9a、9b在下游側在機械室15的上部的大約正中處匯合，從而變成一根沿絕熱箱體2的背面豎立設置的送風管道9。該送風管道9經(jīng)由冷氣送出用開口部16a、16b而與第1、第2冷卻室17a、17b連通。第1冷卻室17a與第2冷卻室17b、以及、第2冷卻室17b與第3冷卻室17c分別通過通風口29、30而彼此連通。
下面，對如上構成的冷卻庫的冷氣流向進行說明。通過逆斯特林引擎3a、3b工作而在冷頭7a、7b處產(chǎn)生的冷量，傳遞到吸熱用熱交換器5a、5b上，通過該吸熱用熱交換器5a、5b與送風管道9a、9b內的空氣進行熱交換而產(chǎn)生冷氣12。
該冷氣12，經(jīng)過送風管道9a后在送風管道9中流通，從冷氣送出用開口部16a、16b進入第1、第2冷卻室17a、17b內。在第1、第2冷卻室17a、17b內循環(huán)后的冷氣12，從通風口29、30通過而進一步下降，流入第3冷卻室17c內而對之進行冷卻。
之后，在第3冷卻室17c內進行循環(huán)從而溫度升高的冷氣12變成回返冷氣13，從所說冷氣吸入用開口部28流入送風管道9a、9b，再次返回吸熱用熱交換器5a、5b的上游側。通過該一系列冷氣循環(huán)的重復進行，第1、第2及第3冷卻室17a、17b及17c內的溫度降低，放置在各冷卻室17a、17b及17c內的食品之類的被冷卻物按照所設定的溫度被冷卻。
另一方面，通過逆斯特林引擎3a、3b工作，熱頭8a、8b接收熱量而溫度上升。隨著空冷風扇6的工作，外部的空氣從發(fā)動機5的背面開放部被吸入空冷管道10內，熱頭8a、8b通過散熱用熱交換器4a、4b與空氣進行熱交換而被冷卻。如上所述對廢熱進行回收的空氣，從機械室5的背面開放部排放到外部空間中。
在管道開口部11的正下方，設有收集因除霜等而產(chǎn)生的冷凝水的多連盤14，通過如上所述空冷風扇6的工作，可將逆斯特林引擎3a、3b的熱頭8a、8b上所產(chǎn)生的廢熱吹向多連盤14，使積留于多連盤14內的冷凝水蒸發(fā)。于是，能夠省去定期取出多連盤14倒掉冷凝水的工作，以免維護形式進行冷凝水的處理。
此外，散熱用熱交換器4a、4b，既可以作為獨立的部件單獨設置，也可以如圖4A的俯視圖及圖4B的A-A向剖視圖所示，做成一體。即，該散熱用熱交換器4由，由熱的良導體構成的大約呈圓筒形的環(huán)形基礎部22，以及，隔著空間24在環(huán)形基礎部22的兩端以嵌合等方式進行固定的、具有波紋狀散熱片等所具有的高導熱性能的散熱片部23a、23b構成。按照這樣的結構，環(huán)形基礎22可由熱頭8a、8b共同使用，因此，與圖1那樣相對于一個個熱頭8a、8b單獨設置環(huán)形基礎22的場合相比，能夠減少零部件數(shù)量、簡化組裝工藝，而且能夠降低成本。
在這種場合，環(huán)形基礎22的軸向長度，按照如圖1所示相連結的一對逆斯特林引擎3a、3b的熱頭8a、8b的前端至前端的長度進行選擇，而為了促進熱頭8a、8b的散熱，散熱片部23a、23b的軸向長度至少比熱頭8a、8b長。因此，由空冷風扇6(圖1)引入的外部空氣，從內側的空間24向外側的散熱片部23a、23b流動，因而能夠以良好的效率通過熱頭8a、8b進行散熱。另外，還可以在空間24內安裝銷狀散熱片等散熱片，使得氣流容易在散熱用熱交換器4的輻射方向上流通。
此外，若一對逆斯特林引擎3a、3b的活塞及驅氣活塞保持相同的相位差且以相同的動作頻率進行工作，則能夠使因活塞及驅氣活塞的往復運動而產(chǎn)生的振動相互抵消。因此，能夠省略現(xiàn)有技術中所使用的振動吸收裝置，因而可相應地減少零部件數(shù)量、簡化組裝工藝，而且能夠大幅度降低成本。
此外，就使用多個逆斯特林引擎3a、3b的制冷系統(tǒng)來說，為了能夠按照不同的用途，使各引擎能夠單獨停止或工作，也可以按圖5所示構成。即，在所說兩臺逆斯特林引擎3a、3b中的一方逆斯特林引擎3b上安裝振動相位檢測傳感器19。將來自該振動相位檢測傳感器19的信號輸入給對直線馬達等的工作進行控制的控制裝置20。
下面，對于例如在另一方逆斯特林引擎3a因除霜等原因而暫時停止工作的情況下，使其恢復工作的原理進行說明。首先，以所說振動相位檢測傳感器19對工作中的逆斯特林引擎3b的振動進行檢測。之后，根據(jù)其信號，控制裝置20計算出逆斯特林引擎3b的活塞及驅氣活塞的往復動作的相位，并對所說逆斯特林引擎3a的直線馬達等進行驅動，以使其相位與逆斯特林引擎3b的相位相同。
而且，在停止工作的逆斯特林引擎3a起動時，工作中的逆斯特林引擎3b的振動被防振橡膠18吸收而得到充分衰減，因此，其影響可忽略不計，能夠使逆斯特林引擎3a的往復動作的相位迅速變得與逆斯特林引擎3b的往復動作的相位一致而重新開始其工作。
此外，作為本實施形式的另一個例子，也可以按圖6所示構成。即，在機械室15內，還設置有與一對逆斯特林引擎3a、3b并列地設置的另一對逆斯特林引擎3c、3d。這樣，即使是大型冷藏庫等要求較大輸出的冷卻裝置，也能夠得到足夠的制冷能力。在這種場合，通過使散熱用熱交換器4a、4b、吸熱用熱交換器5a、5b以及防振橡膠18如圖所示兼用，能夠減少零部件數(shù)量，降低成本。另外，并列設置的成對逆斯特林引擎的數(shù)量還可以增加。
圖7是具有本發(fā)明第2實施形式所涉及的斯特林制冷系統(tǒng)的冷卻庫的主要部位后視剖視圖。在冷卻庫本體1的下部的后方，形成有由絕熱部件2c分隔成的機械室15。被該機械室15夾在中間的、冷卻庫本體1的寬度方向的大致正中部位，成為與位于絕熱箱體2的內部的冷卻室17a、17b及17c(參照圖2)連通的送風管道91。
此外，在機械室15的內部，設置有大致平行于冷卻庫本體1的寬度方向而并列設置的、兩個端面開放的大約呈圓筒形的一對空冷管道10a、10b。
在空冷管道10a、10b的側方，分別設置有對空冷管道10a、10b內進行冷卻的空冷風扇6a、6b。并且，在空冷管道10a、10b內，左右對稱地設置有冷頭71a、71b彼此相向地設置的一對逆斯特林引擎31a、31b。
在送風管道91內，設置有與送風管道91的左右壁面相接觸地設置的、上下開放的大約呈長方體的吸熱用熱交換器51。逆斯特林引擎31a、31b的冷頭71a、71b的前端穿過絕熱部件2c而與所說吸熱用熱交換器51的側面相抵觸。
吸熱用熱交換器51的詳細結構示于圖8。圖8是吸熱用熱交換器51的水平方向的剖視圖。在左右冷頭71a、71b所與之接觸的一側，有由兩片熱的良導體構成的板狀基礎部25、25，在這些板狀基礎部25、25之間，夾裝有由平板散熱片等構成的散熱(翅)片部26。
此外，在基礎部25上，設置有沿垂直方向橫向設置的沿水平方向延伸的多個熱管27。在這些熱管27的內部，密封有二氧化碳或戊烷等冷媒。在熱管27的內部，隨著溫度的變化，冷媒發(fā)生從液體變?yōu)闅怏w或相反的狀態(tài)變化，當蒸發(fā)時接受潛熱而冷媒被冷卻時，凝縮而返回液態(tài)，使所說潛熱從熱管27的整個表面均勻地散發(fā)。因此，板狀基礎部25的熱阻得以減小，實現(xiàn)溫度均勻化，因而可提高吸熱用熱交換器51的熱交換效率。
另一方面，在大約呈圓筒形的熱頭81a、81b的側面上，固定有通過嵌裝等方法固定的散熱用熱交換器41b、41b。這些散熱用熱交換器41b、41b的外徑尺寸，與所說空冷管道10a、10b的內徑大致相等。因此，散熱用熱交換器41b、41b牢靠地固定在空冷管道10a、10b的內壁上，因此，可使得軸線對齊而同心設置的逆斯特林引擎31a、31b的位置關系穩(wěn)定。
送風管道9a、9b經(jīng)由冷氣吸入用開口部28(參照圖2)而與第3冷卻室17c(參照圖2)連通。此外，送風管道9a、9b在下游側在機械室15的上部的大致正中處匯合，變成一根沿絕熱箱體2的背面豎立設置的送風管道9。該送風管道9經(jīng)由冷氣送出用開口部16a、16b而與第1、第2冷卻室17a、17b(參照圖2)連通。第1冷卻室17a與第2冷卻室17b、以及、第2冷卻室17b與第3冷卻室17c，分別通過通風口29、30(參照圖2)相互連通。
下面，對如上構成的冷卻庫的冷氣流向進行說明。通過逆斯特林引擎31a、31b工作而在冷頭71a、71b上產(chǎn)生的冷量，傳遞到吸熱用熱交換器51上，通過該吸熱用熱交換器51與送風管道91內的空氣進行熱交換而產(chǎn)生冷氣12。
該冷氣12，在送風管道9中流通，從冷氣送出用開口部16a、16b(參照圖2)進入第1、第2冷卻室17a、17b(參照圖2)內。在第1、第2冷卻室17a、17b內循環(huán)后的冷氣12，從通風口29、30(參照圖2)通過而進一步下降，流入第3冷卻室17c(參照圖2)內而對其進行冷卻。
之后，在第3冷卻室17c內循環(huán)從而溫度升高的冷氣12變成回返冷氣13，從所說冷氣吸入用開口部28(參照圖2)流入送風管道91，再次返回吸熱用熱交換器51的上游側。通過該一系列冷氣循環(huán)的重復進行，第1、第2及第3冷卻室17a、17b及17c內的溫度降低，放置在各冷卻室17a、17b及17c內的食品之類的被冷卻物按照所設定的溫度被冷卻。
另一方面，通過逆斯特林引擎3a、3b工作，熱頭8a、8b接收熱量而溫度上升。隨著空冷風扇6的工作，外部的空氣從發(fā)動機5的背面開放部被吸入空冷管道10內，熱頭81a、81b通過散熱用熱交換器4a、4b與空氣進行熱交換而被冷卻。如上所述對廢熱進行回收的空氣，從機械室15的背面開放部排放到外部空間中。
此外，就使用多個逆斯特林引擎31a、31b的制冷系統(tǒng)來說，為了能夠按照不同的用途，使各引擎能夠單獨停止或工作，也可以按圖9所示構成。即，在所說兩臺逆斯特林引擎31a、31b中的一方逆斯特林引擎31b上安裝振動相位檢測傳感器19。將來自該振動相位檢測傳感器19的信號輸入給對直線馬達等的工作進行控制的控制裝置20。
下面，對于例如在另一方逆斯特林引擎31a停止工作的情況下，使其恢復工作的原理進行說明。首先，以所說振動相位檢測傳感器19對工作中的逆斯特林引擎31b的振動進行檢測。之后，根據(jù)其信號，控制裝置20計算出逆斯特林引擎31b的活塞及驅氣活塞的往復動作的相位，并對所說逆斯特林引擎31a的直線馬達進行驅動，以使其相位與逆斯特林引擎31b的相位相同。
于是，在需要使因除霜等原因而暫時停止工作的逆斯特林引擎31a再次工作時，能夠使其相位迅速變得與正在工作中的另一方逆斯特林引擎31b一致而重新開始其工作。
此外，作為本實施形式的另一個例子，也可以按圖10所示構成。即，在機械室15內，還設置有與一對逆斯特林引擎31a、31b并列地設置的另一對逆斯特林引擎31c、31d。這樣，即使是大型冷藏庫等要求較大輸出的冷卻裝置，也能夠得到足夠的制冷能力。另外，并列設置的成對逆斯特林引擎的數(shù)量還可以增加。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上所說明的，根據(jù)本發(fā)明，具有在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎，使其所說軸線對齊而同心設置，并使得所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎之間彼此相位相同，因此，逆斯特林引擎的振動可相互抵消，因而不需要現(xiàn)有技術那樣的振動吸收裝置，相應地，斯特林制冷系統(tǒng)的成本得以降低。
在上述場合中，特別是設置的是冷頭彼此朝向相反方向的一對逆斯特林引擎時，通過以防振橡膠等振動吸收體將二者連結，可進一步提供一種無振動的安靜的斯特林制冷系統(tǒng)。
此外，使得安裝在熱頭上的散熱用熱交換器和安裝在冷頭上的吸熱用熱交換器在一對逆斯特林引擎之間為共用的熱交換器，則能夠減少零部件數(shù)量而簡化組裝工藝并降低成本。
并且，通過將這種成對的逆斯特林引擎并列設置多個，即使是像大型冷藏庫那樣需要較大輸出的冷卻裝置，也能夠從逆斯特林引擎得到足夠的制冷能力。
此外，通過在多個逆斯特林引擎中的至少一臺上設置對振動中的所說活塞的相位進行檢測的相位檢測傳感器，對對另一臺所說逆斯特林引擎的驅動進行控制以使其相位與該被檢測相位一致，可使得相向的一對逆斯特林引擎之間的活塞或驅氣活塞迅速達到相同的相位后進行振動。
權利要求
1.一種斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，具有通過驅動而溫度升高的熱頭、被冷卻為低溫的冷頭、以及、在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎，以所說冷頭彼此朝向相反方向的姿態(tài)所說軸線對齊地同軸設置，所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎之間彼此相位相同。
2.如權利要求1所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，所說一對逆斯特林引擎通過振動吸收體進行連結。
3.如權利要求2所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，與所說熱頭相鄰接地設置的散熱用熱交換器在所說一對逆斯特林引擎之間是共用的。
4.如權利要求3所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，所說一對逆斯特林引擎并列設置有多個。
5.如權利要求4所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，在所說逆斯特林引擎中的至少一臺中設置對振動中的所說活塞的相位進行檢測的相位檢測傳感器，對其它所說逆斯特林引擎的驅動進行控制以與上述被檢測的相位一致。
6.一種斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，具有通過驅動而溫度升高的熱頭、被冷卻為低溫的冷頭、以及、在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎，以所說冷頭彼此相向的姿態(tài)所說軸線對齊地同軸設置，所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎之間彼此相位相同。
7.如權利要求6所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，與所說冷頭相鄰接地設置的吸熱用熱交換器在所說一對逆斯特林引擎之間是共用的。
8.如權利要求7所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，所說一對逆斯特林引擎并列設置有多個。
9.如權利要求8所說的斯特林制冷系統(tǒng)，其特征是，在所說逆斯特林引擎中的至少一臺中設置對振動中的所說活塞的相位進行檢測的相位檢測傳感器，對對另一臺所說逆斯特林引擎的驅動進行控制以與上述被檢測的相位一致。
10.一種冷卻庫，其特征是，具有權利要求1～9之一的權利要求所說的斯特林制冷系統(tǒng)。
全文摘要
具有通過工作而溫度升高的熱頭(8a、8b)、被冷卻為低溫的冷頭(7a、7b)、以及、在缸內邊保持既定的相位差邊以相同的周期在軸向上振動的活塞和驅氣活塞的一對逆斯特林引擎(3a、3b)，以所說冷頭(7a、7b)彼此朝向相反方向所說軸線對齊地同心設置在機械室(15)內，所說活塞或所說驅氣活塞的所說振動在所說一對逆斯特林引擎(3a、3b)之間彼此相位相同。因此，能夠以低成本提供一種不僅能夠發(fā)揮出數(shù)百瓦水平的制冷能力，而且運行中的振動和噪音不會令人介意的斯特林制冷系統(tǒng)。
文檔編號F25D17/06GK1481491SQ01820912
公開日2004年3月10日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權日2000年10月25日
發(fā)明者陳煒, 增田雅昭, 昭, 煒 陳 申請人:夏普公司