特開 2024-32086 スターリング冷凍機モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032086

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】スターリング冷凍機モジュール

(51)【国際特許分類】

   F25B 9/14 20060101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

F25B9/14 520Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135534

(22)【出願日】2022-08-29

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000109325

【氏名又は名称】株式会社ツインバード

(72)【発明者】

【氏名】井上 峰幸

(57)【要約】

【課題】単純な構造で排気方向を自由に設定することができるスターリング冷凍機モジュールを提供すること。
【解決手段】スターリング冷凍機１１を収容するケース２１内に冷却気流Ｆを形成する送風機４１を有するスターリング冷凍機モジュール１において、前記ケース２１が、内部に前記スターリング冷凍機１１が取り付けられる固定ケース２２と、前記スターリング冷凍機１１との位置関係が可変である可変ケース２３とを有して構成され、前記可変ケース２３の側面に設けられた通気孔２９に前記送風機４１が設けられると共に、前記固定ケース２２に対し前記送風機４１の向きが異なる位置関係となるように前記可変ケース２３の姿勢が変更可能に構成されるので、前記冷却気流Ｆの排気方向を変更することができる。これによって、前記スターリング冷凍機モジュール１を組み込む冷却製品から冷却気流Ｆを排出するための排気口の制限が緩和される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スターリング冷凍機と、このスターリング冷凍機を収容するケースと、このケース内に冷却気流を形成するための送風機とを有するスターリング冷凍機モジュールにおいて、
前記ケースが、内部に前記スターリング冷凍機が取り付けられる固定ケースと、前記スターリング冷凍機との位置関係が可変である可変ケースとを有して構成され、前記可変ケースの側面に通風孔が設けられ、この通気孔に前記送風機が設けられると共に、前記固定ケースに対し送風機の向きが異なる位置関係となるように前記可変ケースの姿勢が変更可能に構成されることを特徴とするスターリング冷凍機モジュール。

【請求項2】

前記スターリング冷凍機及び送風機の動作を制御するための制御回路基板が前記固定ケースに取り付けられ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モジュール。

【請求項3】

前記固定ケースに対し可変ケースが回動可能に構成され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モジュール。

【請求項4】

前記固定ケースに対し前記可変ケースが無段階に回動可能に構成されることを特徴とする請求項３記載のスターリング冷凍機モジュール。

【請求項5】

前記固定ケースに対し可変ケースが着脱可能に構成され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モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却製品等に組み込んで使用するためのスターリング冷凍機モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のスターリング冷凍機モジュールとしては、スターリング冷凍機と、このスターリング冷凍機を収容する第一のケース及び第二のケース（それぞれ、本発明のケースに相当する）と、これらのケース内に冷却気流を形成するための送風機と、この送風機及び前記スターリング冷凍機の動作を制御するためのプリント基板（本発明の制御回路基板に相当する）とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなスターリング冷凍機モジュールは、例えば携帯型貯蔵庫に組み込んで使用される。そして、このように前記スターリング冷凍機をモジュール化しておくことで、前記スターリング冷凍機を製品に組み込む際に前記スターリング冷凍機が破損するのを抑制することができるばかりでなく、前記ケースが前記スターリング冷凍機の冷却気流経路を構成することで、製品の内部構造が前記スターリング冷凍機の冷却に与える影響を最小限にすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４３５２４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このようなスターリング冷凍機モジュールでは、送風機の位置が限定されているので、このモジュールを組み込む冷却製品の構造が制限されてしまうという問題があった。具体的には、スターリング冷凍機を冷却するための冷却器流経路を冷却製品の外部に排出するための排気口の位置が制限される。このように、冷却製品の排気口の位置が制限されると、冷却製品のデザインが制限されるばかりでなく、構造上その位置に排気口があると都合が悪い場合、製品の内部で排気を転向させるための構造が必要となり、冷却製品の構造を複雑化させてしまうという問題があった。

【0005】

本発明は以上の問題点を解決し、単純な構造で排気方向を自由に設定することができるスターリング冷凍機モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の請求項１に記載のスターリング冷凍機モジュールは、スターリング冷凍機と、このスターリング冷凍機を収容するケースと、このケース内に冷却気流を形成するための送風機とを有するスターリング冷凍機モジュールにおいて、前記ケースが、内部に前記スターリング冷凍機が取り付けられる固定ケースと、前記スターリング冷凍機との位置関係が可変である可変ケースとを有して構成され、前記可変ケースの側面に通風孔が設けられ、この通気孔に前記送風機が設けられると共に、前記固定ケースに対し送風機の向きが異なる位置関係となるように前記可変ケースの姿勢が変更可能に構成されるものである。

【0007】

また、本発明の請求項２に記載のスターリング冷凍機モジュールは、請求項１において、前記スターリング冷凍機及び送風機の動作を制御するための制御回路基板が前記固定ケースに取り付けられるものである。

【0008】

また、本発明の請求項３に記載のスターリング冷凍機モジュールは、請求項１において、前記固定ケースに対し可変ケースが回動可能に構成されるものである。

【0009】

また、本発明の請求項４に記載のスターリング冷凍機モジュールは、請求項３において、前記固定ケースに対し前記可変ケースが無段階に回動可能に構成されるものである。

【0010】

更に、本発明の請求項５に記載のスターリング冷凍機モジュールは、請求項１において、前記固定ケースに対し可変ケースが着脱可能に構成されるものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明の請求項１に記載のスターリング冷凍機モジュールは、以上のように構成することにより、前記可変ケースに設けられた送風機の向き、即ち排気方向を前記固定ケースに対し変更することができるので、このモジュールを組み込む冷却製品における冷却気流を排出するための排気口の位置の制限が緩和される。従って、冷却製品のデザインの制限を緩和することができる。

【0012】

なお、前記スターリング冷凍機及び送風機の動作を制御するための制御回路基板が前記固定ケースに取り付けられることで、前記通気孔の向きの変更に連動して前記制御回路基板の位置が変更されることがないため、前記スターリング冷凍機モジュールが収容される冷却製品の設計の自由度を高めることができる。

【0013】

また、前記固定ケースに対し可変ケースが回動可能に構成されることにより、前記可変ケースに設けられた送風機の向き、即ち排気方向を前記固定ケースに対し容易に変更することができる。

【0014】

また、前記固定ケースに対し前記可変ケースが無段階に回動可能に構成されることにより、前記冷却製品の構造の制限を更に緩和することができる。

【0015】

更に、前記固定ケースに対し可変ケースが着脱可能に構成されることで、前記固定ケース及び可変ケースが円筒状以外の形状、例えば正多角形筒状であっても、前記可変ケースを前記固定ケースから取り外し、前記送風機の向きを変えた後、前記可変ケースを前記固定ケースに取り付けることで、前記送風機の向きを容易に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第一の実施形態を示すスターリング冷凍機モジュールの正面図である。

【図2】同、左側面図である。

【図3】同、Ａ－Ａ断面図である。

【図4】同、可変ケースを平面視で左回りに９０度回動させた状態における正面図である。

【図5】同、スターリング冷凍機を冷却製品に組み込んだ状態を示す説明図である。

【図6】同、スターリング冷凍機の吸熱部を示す拡大正面図である。

【図7】同、伝熱ブロックの平面図である。

【図8】同、締付体の平面 図である。

【図9】同、伝熱ブロックのスターリング冷凍機の吸熱部への取り付けを説明する説明図であり、固定前の状態を示すものである。

【図10】同、伝熱ブロックのスターリング冷凍機の吸熱部への取り付けを説明する説明図であり、固定後の状態を示すものである。

【図11】本発明の第二の実施形態を示すスターリング冷凍機モジュールの正面図である。

【図12】同、平面図である。

【図13】同、Ｂ－Ｂ断面図である。

【図14】同、可変ケースの向きを平面視で左回りに９０度変更した状態における正面図である。

【図15】同、可変ケースの向きを平面視で左回りに９０度変更した状態における平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の第一の実施形態について、図１乃至図１０に基づいて説明する。１は本発明のスターリング冷凍機モジュールである。このスターリング冷凍機モジュール１は、スターリング冷凍機１１と、このスターリング冷凍機１１を収容するケース２１と、このケース２１内に冷却気流を形成するための送風機４１と、この送風機４１及び前記スターリング冷凍機１１の動作を制御するための制御回路基板５１とを有して構成される。

【0018】

前記スターリング冷凍機１１は、円筒部１２と胴部１３とを有する。前記円筒部１２の先端側は吸熱部１４である。また、前記円筒部１２の前記胴部１３側は排熱部１５である。そして、この排熱部１５には、排熱フィン１６が伝熱的に取り付けられる。更に、前記胴部１３における前記円筒部１２の反対側には、振動吸収ユニット１７が取り付けられる。なお、前記円筒部１２と胴部１３と振動吸収ユニット１７は、中心軸線Ｘを基準として同軸に形成される。

【0019】

前記ケース２１は、固定ケース２２と可変ケース２３とを有して構成される。前記固定ケース２２のケース本体２４は、円筒状に形成されると共に、上部に開口部２５が形成される。また、前記ケース本体２４の側面には保護突部２６及び複数の取付ボス２７が形成される。そして、前記固定ケース２２の内部に、前記スターリング冷凍機１１が取り付けられる。なお、前記スターリング冷凍機１１は、特許第４３５２４５９号に示されるような公知の構造によって前記固定ケース２２に取り付けられる。このため、前記スターリング冷凍機１１の取付構造についての説明は省略する。このスターリング冷凍機１１と前記固定ケース２２は、前記中心軸線Ｘを基準として同軸に配置される。そして、前記スターリング冷凍機１１の排熱フィン１６は、前記開口部２５において露出する。一方、前記可変ケース２３は、有底円筒状に形成されるケース本体２８の側面に通気孔２９が形成される。なお、前記可変ケース２３のケース本体２８の直径は、前記固定ケース２２のケース本体２４の直径と同じである。また、前記固定ケース２２のケース本体２４と前記可変ケース２３のケース本体２８は、前記中心軸線Ｘを基準として同軸に配置される。即ち、前記固定ケース２２のケース本体２４と前記可変ケース２３のケース本体２８は、全体として一つの円筒状に形成される。そして、前記固定ケース２２と可変ケース２３の内部空間は連通する。これによって、前記固定ケース２２の開口部２５から前記可変ケース２３の通気孔２９に至る通気経路３０が形成される。また、前記可変ケース２３は前記固定ケース２２に対し、前記中心軸線Ｘ回りに回動可能とされる。即ち、これにより、前記固定ケース２２及びスターリング冷凍機１１に対し、前記通気孔２９の向きを容易に変更することができる。また、前記可変ケース２３が前記固定ケース２２に対し無段階に回動可能であることから、前記通気孔２９の向きを任意に変更することができる。そして、前記通気孔２９には、前記送風機４１が取り付けられる。この送風機４１は、前記通気孔２９において前記ケース２１の内部から外部へ冷却気流Ｆが流れるように、前記通気孔２９に取り付けられる。

【0020】

前記固定ケース２２の取付ボス２７には、前記制御回路基板５１がビス止めされる。そして、この制御回路基板５１の幅は、図１に示すように、前記保護突部２６の幅以下にするのが望ましい。また、図２では省略したが、前記取付ボス２７に前記制御回路基板５１を取り付けた状態において、この制御回路基板５１上に実装される回路素子が前記保護突部２６よりも前方に突出しないことが望ましい。このような条件を満たすように前記保護突部２６を構成することにより、前記制御回路基板５１上に実装される回路素子の破損が抑制される。そして、前記制御回路基板５１は、図示しない電源に接続される。また、前記制御回路基板５１は、前記スターリング冷凍機１１、送風機４１、及び図示しないセンサー類と電気的に接続される。なお、これらの電気的な接続のための電線については、記載を省略する。但し、前記送風機４１が取り付けられた可変ケース２３が、前記制御回路基板５１が取り付けられた固定ケース２２に対し可変であるので、前記制御回路基板５１と送風機４１とを接続する電線は、十分な余裕を持たせることが望ましい。

【0021】

なお、前記保護突部２６及び取付ボス２７は前記固定ケース２２に形成され、前記制御回路基板５１は前記固定ケース２２に取り付けられるのが望ましい。これは、仮に前記保護突部２６及び取付ボス２７を可変ケース２３に形成し、前記制御回路基板５１を可変ケース２３に取り付ける構造とした場合、冷却気流Ｆの排気方向を変更するために前記可変ケース２３を回動させて前記通気孔２９の位置を変更すると、前記保護突部２６及び制御回路基板５１の位置も変更されてしまうためである。即ち、前記保護突部２６及び制御回路基板５１の位置を考慮して、後述する冷却製品７１を設計する必要が生じ、この冷却製品７１の設計の自由度を低下させることになるためである。前記保護突部２６及び取付ボス２７が前記固定ケース２２に形成され、前記制御回路基板５１が前記固定ケース２２に取り付けられることで、前記スターリング冷凍機モジュール１が収容される冷却製品７１の設計の自由度を高めることができる。

【0022】

前記スターリング冷凍機１１の円筒部１２の吸熱部１４には、伝熱部６１が取り付けられる。この伝熱部６１は、伝熱ブロック６２と締付体６３とを有して構成される。前記伝熱ブロック６２は、アルミニウム合金等の熱伝導性の良好な金属によって形成される。この伝熱ブロック６２は、上方に設けられた伝熱ブロック本体６４と、下方に設けられた環状部６５とを有する。そして、前記伝熱ブロック本体６４の下面６４Ａ及び前記環状部６５の内面６５Ａは、前記吸熱部１４との接触面であり、前記吸熱部１４の外面とほぼ同じ形状とされる。また、前記環状部６５の外面６５Ｂには、雄螺子６６が形成される。この雄螺子６６はテーパー螺子であり、先端側（図９，１０における下方）が狭部、基端側（図９，１０における上方）が広部である。更に、前記伝熱ブロック６２の外周部には、上下方向に８箇所の切欠部６７（６７Ａ～６７Ｈ）が形成される。これらの切欠部６７（６７Ａ～６７Ｈ）によって、前記環状部６５は８分割される。なお、前記各切欠部６７（６７Ａ～６７Ｈ）は、前記伝熱ブロック６２の周方向に等間隔で形成されるのが望ましい。また、前記各切欠部６７の数、即ち前記環状部６５の分割数は任意である。

【0023】

前記締付体６３は環状であり、この締付体６３には雌螺子６８が形成される。そして、この雌螺子６８は、前記雄螺子６６と螺合可能に構成される。なお、前記雌螺子６８はテーパー螺子であり、狭部と広部を有する。従って、前記環状部６５が周方向に複数に分割されていることと相まって、前記締付体６３の雌螺子６８を広部側から前記伝熱ブロック６２の雄螺子６６と螺合させることで、前記環状部６５が内側へ移動する。即ち、前記伝熱ブロック６２を前記吸熱部１４に被せた状態で前記雄螺子６６と前記締付体６３の雌螺子６８とを螺合させることで、前記伝熱ブロック６２の環状部６５の内面６５Ａ（即ち接触面）が、前記吸熱部１４に密着する。なお、前記伝熱ブロック本体６４の上面６９は平面状に形成されると共に、前記中心軸線Ｘに対し傾斜する。

【0024】

前記スターリング冷凍機１１の吸熱部１４へ前記伝熱部６１を取り付ける手順について説明する。まず、前記スターリング冷凍機１１の円筒部１２が前記締付体６３に差し込まれるように、この締付体６３を前記円筒部１２に遊嵌させる。この際、前記雌螺子６８の広部が上方で狭部が下方になるように遊嵌させる。次に、前記伝熱ブロック６２を前記円筒部１２の吸熱部１４に被せる。この状態では、前記伝熱ブロック６２の接触面である前記環状部６５の内面６５Ａは、前記吸熱部１４との間に僅かな隙間を有する。更に、前記締付体６３の雌螺子６８を前記伝熱ブロック６２の雄螺子６６と螺合させる。前記雄螺子６６と雌螺子６８とが共にテーパー螺子であると共に、前記環状部６５が周方向に複数に分割されているため、両者を螺合させると、前記環状部６５が内側に押されて動き、前記内面６５Ａが前記吸熱部１４の外面に圧接する。これによって、前記伝熱部６１が前記吸熱部１４に固定されると共に、両者が伝熱的に接続される。

【0025】

なお、７１は冷却製品である。この冷却製品７１内に前記スターリング冷凍機モジュール１が収容されると共に、このスターリング冷凍機モジュール１の通気孔２９が前記冷却製品７１の排気口７２と連通するようにされる。

【0026】

次に、本実施形態の作用について説明する。冷却製品７１を操作することで、これに収容された前記スターリング冷凍機モジュール１のスターリング冷凍機１１及び送風機４１が前記制御回路基板５１によって作動させられる。前記スターリング冷凍機１１は、その吸熱部１４が低温になると共に、その排熱部１５が高温になる。即ち、前記吸熱部１４に伝熱的に接続された前記伝熱部６１、及びこの伝熱部６１に伝熱的に接続された図示しない伝熱要素も低温となる。一方、前記排熱部１５に伝熱的に接続された排熱フィン１６は高温となる。また、前記スターリング冷凍機１１の胴部１３に収容された図示しない電動機が発生する熱によって、前記胴部１３も高温になる。これら排熱フィン１６及び胴部１３は、前記送風機４１が作動することで発生する冷却気流Ｆにより冷却される。即ち、前記送風機４１が発生させた冷却気流Ｆは、前記固定ケース２２の開口部２５から通気経路３０に入り、前記通気孔２９から排出される。この際、前記冷却気流Ｆは前記排熱フィン１６及び胴部１３から熱を奪うことになる。これによって、前記スターリング冷凍機１１の高温になる部位は冷却される。そして、前記冷却気流Ｆは、前記冷却製品７１の排気口７２から排出される。

【0027】

なお、前記冷却製品７１に収容されるのは前記スターリング冷凍機モジュール１ばかりでなく、他にも様々な機械要素７３が収容される可能性がある。そして、とある機械要素７３が前記スターリング冷凍機モジュール１の排気を妨げる位置に配置せざるを得ない場合もあり得る。また、機能上の要求又はデザイン上の要求で、排気口７２の位置を変更したい場合もあり得る。これらのような場合であっても、前記スターリング冷凍機ユニット１のケース２１の可変ケース２３が、前記固定ケース２２及びスターリング冷凍機１１に対し回動可能であるため、前記通気孔２９及び送風機４１の向きを、例えば図１の向きから図４の向きに変更することができる。このように、前記通気孔２９及び送風機４１の向きを変更することで、前記冷却製品７１の設計の自由度を向上させることができる。

【0028】

また、前述したように、前記可変ケース２３が前記固定ケース２２に対し前記中心軸線Ｘ回りに無段階に回動可能であることから、前記通気孔２９及び送風機４１の向きを任意に変更することができる。これにより、前記冷却製品７１の内部における前記機械要素７３の配置に制限があったとしても、前記排気口７２から冷却気流Ｆの排出が妨げられるのを抑制することができる。これは特に、前記冷却製品７１の小型化を図る際に有効である。即ち、前記冷却製品７１を小型化する場合、前記スターリング冷凍機モジュール１が収容される空間Ｓも狭くなることが考えられる。ここで、前記機械要素７３が小型化できなければ、この機械要素７３の前記空間Ｓ内での配置が更に制限を受けることになる。このような場合であっても、前記通気孔２９及び送風機４１の向きを調整することで、前記機械要素７３を避けて冷却気流Ｆを前記排気口７２から排出することが可能となる。

【0029】

更に、前述したように、前記伝熱部６１が前記伝熱ブロック６２と締付体６３とに分割され、前記伝熱ブロック６２の雄螺子６６と前記締付体６３の雌螺子６８とを螺合させることで、前記伝熱ブロック６２の環状部６５の内面６５Ａが前記吸熱部１４の外面に押し付けられて伝熱的に接続される。これによって、前記伝熱ブロック６２と前記冷却製品７１の冷却対象部７４とを図示しない伝熱要素で伝熱的に接続した状態で、前記伝熱ブロック６２と冷却対象部７４と伝熱要素とを共通の断熱材７５によって一体に覆った後、前記スターリング冷凍機１１の吸熱部１４と伝熱ブロック６２とを伝熱的に接続することができる。この場合、前記伝熱ブロック６２から冷却対象部７４までの前記断熱材７５による断熱性を高めることができる。また、前記伝熱要素が、寸法誤差が大きくなりがちなもの、例えばサーモサイフォンであった場合、このサーモサイフォンのパイプを前記伝熱部６１に接続する際に、前記伝熱ブロック６２を前記中心軸線Ｘ回りに回動させて調整することで、前記サーモサイフォンと伝熱部６１との接続を容易にすることができる。

【0030】

以上のように本発明は、スターリング冷凍機１１と、このスターリング冷凍機１１を収容するケース２１と、このケース２１内に冷却気流Ｆを形成するための送風機４１とを有するスターリング冷凍機モジュール１において、前記ケース２１が、内部に前記スターリング冷凍機１１が取り付けられる円筒状の固定ケース２２と、前記スターリング冷凍機１１との位置関係が可変である円筒状の可変ケース２３とを有して構成され、これら固定ケース２２と可変ケース２３が同軸に設けられ、この可変ケース２３の側面に通気孔２９が設けられ、この通気孔２９に前記送風機４１が設けられると共に、前記固定ケース２２に対し送風機４１の向きが異なる位置関係となるように前記可変ケース２３の姿勢が変更可能に構成されるので、前記冷却気流Ｆの排気方向を前記固定ケース２２に対し変更することができる。これによって、前記スターリング冷凍機モジュール１を組み込む冷却製品７１における冷却気流Ｆを排出するための排気口７２の位置の制限が緩和されるので、前記冷却製品７１のデザインの制限を緩和することができる。

【0031】

また、本発明は、前記スターリング冷凍機１１及び送風機４１の動作を制御するための制御回路基板５１を前記固定ケース２２に取り付けられることで、前記通気孔２９の向きの変更に連動して前記制御回路基板５１の位置が変更されることがないため、前記スターリング冷凍機モジュール１が収容される冷却製品７１の設計の自由度を高めることができるものである。

【0032】

また、本発明は、前記スターリング冷凍機１１及び送風機４１の動作を制御するための制御回路基板５１が前記固定ケース２２に取り付けられることで、前記スターリング冷凍機モジュール１が収容される冷却製品７１の設計の自由度を高めることができる。

【0033】

また、本発明は、前記固定ケース２２に対し可変ケース２３が回動可能に構成されることにより、前記可変ケース２３に設けられた送風機４１の向き、即ち排気方向を前記固定ケース２２に対し容易に変更することができる。

【0034】

更に、本発明は、前記固定ケース２２に対し前記可変ケース２３が無段階に回動可能に構成されることにより、前記冷却製品７１の構造の制限を更に緩和することができる。

【0035】

次に、本発明の第二の実施形態について、図１１乃至図１５に基づいて説明する。なお、第一の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0036】

１０１は本発明のスターリング冷凍機モジュールである。このスターリング冷凍機モジュール１０１は、スターリング冷凍機１１と、このスターリング冷凍機１１を収容するケース１２１と、このケース１２１内に冷却気流を形成するための送風機４１と、この送風機４１及び前記スターリング冷凍機１１の動作を制御するための制御回路基板５１とを有して構成される。

【0037】

前記ケース１２１は、固定ケース１２２と可変ケース１２３とを有して構成される。前記固定ケース１２２のケース本体１２４は、正八角筒状に形成されると共に、上部に開口部１２５が形成される。また、前記ケース本体１２４の側面には保護突部１２６及び複数の取付ボスが形成される。そして、前記固定ケース１２２の内部に、前記スターリング冷凍機１１が取り付けられる。なお、前記スターリング冷凍機１１は、特許第４３５２４５９号に示されるような公知の構造によって前記固定ケース１２２に取り付けられる。このため、前記スターリング冷凍機１１の取付構造についての説明は省略する。このスターリング冷凍機１１と前記固定ケース１２２は、中心軸線Ｘを基準として同軸に配置される。そして、前記スターリング冷凍機１１の排熱フィン１６は、前記開口部１２５において露出する。一方、前記可変ケース１２３は、有底正八角筒状に形成されるケース本体１２８の側面に通気孔１２９が形成される。なお、前記可変ケース１２３のケース本体１２９の外寸は、前記固定ケース１２２のケース本体１２４の外寸と同じである。また、前記固定ケース１２２のケース本体１２４と前記可変ケース１２３のケース本体１２８は、前記中心軸線Ｘを基準として同軸に配置される。即ち、前記固定ケース１２２のケース本体１２４と前記可変ケース１２３のケース本体１２８は、全体として一つの正八角筒状に形成される。そして、前記固定ケース１２２と可変ケース１２３の内部空間は連通する。これによって、前記固定ケース１２２の開口部１２５から前記可変ケース１２３の通気孔１２９に至る通気経路１３０が形成される。また、前記可変ケース１２３は前記固定ケース１２２から取り外しが可能であると共に、前記ケース本体１２４，１２８の平面視形状である正八角形が重なる位置関係で取り付けが可能である。即ち、これにより、前記固定ケース１２２及びスターリング冷凍機１１に対し、前記通気孔１２９の向きを容易に８通りに変更することができる。そして、前記通気孔１２９には、前記送風機４１が取り付けられる。この送風機４１は、前記通気孔１２９において前記ケース１２１の内部から外部へ冷却気流Ｆが流れるように、前記通気孔１２９に取り付けられる。

【0038】

前記固定ケース１２２の取付ボスには、前記制御回路基板５１がビス止めされる。そして、この制御回路基板５１の幅は、図１１に示すように、前記保護突部１２６の幅以下にするのが望ましい。また、前記取付ボスに前記制御回路基板５１を取り付けた状態において、この制御回路基板５１上に実装される回路素子が前記保護突部１２６よりも前方に突出しないことが望ましい。このような条件を満たすように前記保護突部１２６を構成することにより、前記制御回路基板５１上に実装される回路素子の破損が抑制される。そして、前記制御回路基板５１は、図示しない電源に接続される。また、前記制御回路基板５１は、前記スターリング冷凍機１１、送風機４１、及び図示しないセンサー類と電気的に接続される。なお、これらの電気的な接続のための電線については、記載を省略する。但し、前記送風機４１が取り付けられた可変ケース１２３が、前記制御回路基板５１が取り付けられた固定ケース１２２に対し可変であるので、前記制御回路基板５１と送風機４１とを接続する電線は、十分な余裕を持たせることが望ましい。

【0039】

なお、前記保護突部１２６及び取付ボスは前記固定ケース１２２に形成され、前記制御回路基板５１は前記固定ケース１２２に取り付けられるのが望ましい。これは、仮に前記保護突部１２６及び取付ボスを可変ケース１２３に形成し、前記制御回路基板５１を可変ケース１２３に取り付ける構造とした場合、冷却気流Ｆの排気方向を変更するために前記可変ケース１２３を固定ケース１２２から取り外した後で位置関係を変更して取り付けると、前記保護突部１２６及び制御回路基板５１の位置も変更されてしまうためである。即ち、前記保護突部１２６及び制御回路基板５１の位置を考慮して、後述する冷却製品を設計する必要が生じ、この冷却製品の設計の自由度を低下させることになるためである。前記保護突部１２６及び取付ボスが前記固定ケース１２２に形成され、前記制御回路基板５１が前記固定ケース１２２に取り付けられることで、前記スターリング冷凍機モジュール１０１が収容される冷却製品の設計の自由度を高めることができる。

【0040】

次に、本実施形態の作用について説明する。冷却製品を操作することで、これに収容された前記スターリング冷凍機モジュール１０１のスターリング冷凍機１１及び送風機４１が前記制御回路基板５１によって作動させられる。前記スターリング冷凍機１１は、その吸熱部１４が低温になると共に、その排熱部１５が高温になる。即ち、前記吸熱部１４に伝熱的に接続された前記伝熱部６１、及びこの伝熱部６１に伝熱的に接続された図示しない伝熱要素も低温となる。一方、前記排熱部１５に伝熱的に接続された排熱フィン１６は高温となる。また、前記スターリング冷凍機１１の胴部１３に収容された図示しない電動機が発生する熱によって、前記胴部１３も高温になる。これら排熱フィン１６及び胴部１３は、前記送風機４１が作動することで発生する冷却気流Ｆにより冷却される。即ち、前記送風機４１が発生させた冷却気流Ｆは、前記固定ケース１２２の開口部１２５から通気経路１３０に入り、前記通気孔１２９から排出される。この際、前記冷却気流Ｆは前記排熱フィン１６及び胴部１３から熱を奪うことになる。これによって、前記スターリング冷凍機１１の高温になる部位は冷却される。そして、前記冷却気流Ｆは、前記冷却製品の排気口から排出される。

【0041】

なお、前記冷却製品に収容されるのは前記スターリング冷凍機モジュール１０１ばかりでなく、他にも様々な機械要素が収容される可能性がある。そして、とある機械要素が前記スターリング冷凍機モジュール１０１の排気を妨げる位置に配置せざるを得ない場合もあり得る。また、機能上の要求又はデザイン上の要求で、前記冷却製品の排気口の位置を変更したい場合もあり得る。これらのような場合であっても、前記スターリング冷凍機ユニット１０１のケース１２１の可変ケース１２３が、前記固定ケース１２２及びスターリング冷凍機１１に対し回動可能であるため、前記通気孔１２９及び送風機４１の向きを、例えば図１１の向きから図１４の向きに変更することができる。このように、前記通気孔１２９及び送風機４１の向きを変更することで、前記冷却製品の設計の自由度を向上させることができる。

【0042】

また、前述したように、前記可変ケース１２３が前記固定ケース１２２に対し位置関係を変更した状態で着脱可能であることから、前記通気孔１２９及び送風機４１の向きを４５度刻みで８通りに変更することができる。これにより、前記冷却製品の内部における前記機械要素の配置に制限があったとしても、前記冷却製品の排気口から冷却気流Ｆの排出が妨げられるのを抑制することができる。なお、このような構成にすることにより、前記通気孔２９の向きを無段階に調整可能な第一の実施形態の構造に対し、前記通気孔１２９の向きを８段階に調整可能な第二の実施形態の構造では、前記冷却製品の構造の自由度は低下する。しかしながら、前記ケース本体１２４，１２８の形状が円筒状に限定されないので、前記ケース１２１自体の形状の自由度は向上する。また、本実施形態では、前記ケース本体１２４，１２８の形状を正八角筒状（正ｎ角筒状であってｎ=８）としたが、ｎの値を大きくすることで、前記冷却製品の構造の自由度を十分高めることができる。また、前記ケース本体１２４，１２８の形状は必ずしも正ｎ角筒状でなくても良く、ｎ回対称形筒状に一般化することができる。この場合、前記通気孔１２９及び送風機４１の向きを３６０／ｎ度刻みでｎ通りに変更することができる。この場合も、ｎの値が十分に大きければ、前記冷却製品の構造の自由度を十分高めることができる。このように、ｎの値を大きくすれば、前記冷却製品の小型化を図る際に有効である。即ち、前記冷却製品を小型化する場合、前記スターリング冷凍機モジュール１０１が収容される空間も狭くなることが考えられる。ここで、前記機械要素が小型化できなければ、この機械要素の前記空間内での配置が更に制限を受けることになる。このような場合であっても、前記通気孔１２９及び送風機４１の向きを調整することで、前記機械要素を避けて冷却気流Ｆを排気口から排出することが可能となる。

【0043】

以上のように本発明は、スターリング冷凍機１１と、このスターリング冷凍機１１を収容するケース１２１と、このケース１２１内に冷却気流Ｆを形成するための送風機４１とを有するスターリング冷凍機モジュール１において、前記ケース２１が、内部に前記スターリング冷凍機１１が取り付けられる正八角筒状の固定ケース２２と、前記スターリング冷凍機１１との位置関係が可変である正八角筒状の可変ケース２３とを有して構成され、これら固定ケース２２と可変ケース２３が同軸に設けられ、この可変ケース２３の側面に通気孔２９が設けられ、この通気孔２９に前記送風機４１が設けられると共に、前記固定ケース２２に対し送風機４１の向きが異なる位置関係となるように前記可変ケース２３の姿勢が変更可能に構成されるので、前記冷却気流Ｆの排気方向を前記固定ケース２２に対し変更することができる。これによって、前記スターリング冷凍機モジュール１を組み込む冷却製品７１における冷却気流Ｆを排出するための排気口７２の位置の制限が緩和されるので、前記冷却製品７１のデザインの制限を緩和することができる。

【0044】

また、本発明は、前記スターリング冷凍機１１及び送風機４１の動作を制御するための制御回路基板５１が前記固定ケース１２２に取り付けられることで、前記通気孔１２９の向きの変更に連動して前記制御回路基板５１の位置が変更されることがないため、前記スターリング冷凍機モジュール１０１が収容される冷却製品の設計の自由度を高めることができる。

【0045】

更に、前記固定ケースに対し可変ケースが着脱可能に構成されることで、前記固定ケース及び可変ケースが円筒状以外の形状、例えば正多角形筒状等のｎ回対称形筒状であっても、前記可変ケースを前記固定ケースから取り外し、前記送風機の向きを変えた後、前記可変ケースを前記固定ケースに取り付けることで、前記送風機の向きを容易に変更することができる。

【0046】

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、第一の実施形態において、固定ケースと可変ケースの間にゴム等からなる摩擦ストッパー機構を設けても良い。このように構成することで、通気孔の向きを調整した後、冷却製品に組み込む際に通気孔の向きがずれてしまうのを抑制することができる。また、第一の実施形態において、固定ケースと可変ケースの間にクリック機構を設けても良い。この場合、無段階調整はできなくなるが、クリックのピッチを小さくすることで、前記通気孔の向きを十分な自由度で調整することができるばかりでなく、通気孔の向きを調整した後、冷却製品に組み込む際に通気孔の向きがずれてしまうのを抑制することができる。また、第一の実施形態において、固定ケースと可変ケースとの間に、前記通気孔の向きを調整した後で固定ケースと可変ケースの位置関係を固定する固定機構を設けても良い。このように構成することで、通気孔の向きを調整した後、冷却製品に組み込む際に通気孔の向きがずれてしまうのを抑制することができる。更に、第二の実施形態において、ケース本体の形状を正八角形筒状としたが、これ以外の正ｎ角形筒状、又はｎ回対称形筒状としても良い。この場合、ｎの値が大きければ、調整の段階を細かくすることができる。

【符号の説明】

【0047】

１，１０１ スターリング冷凍機モジュール
１１ スターリング冷凍機
２１，１２１ ケース
２２，１２２ 固定ケース
２３，１２３ 可変ケース
２９，１２９ 通気孔
４１ 送風機
５１ 制御回路基板
Ｘ 中心軸線
Ｆ 冷却気流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】