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第3回「ものづくり日本大賞・特別賞」を受賞
「環境にやさしい次世代型冷凍機 量産型スターリングクーラーの開発」
FPSC subLOGO

2009年07月

第3回ものづくり日本大勝ロゴ


ツインバード工業株式会社SC営業部はこのたび、フリーピストンスターリングクーラーの開発・製造に対し経済産業省(関東経済産業局管内)より第3回「ものづくり日本大賞」の特別賞を受賞いたしました。

この賞は平成17年8月に創設され、日本の産業・文化を支え、さらに発展させるため特に優秀と認められる人材等(事業所)に対し授与するものです。審査対象は鉱業から伝統工芸まで幅広く、総理大臣賞、経済産業大臣賞、特別賞、優秀賞で構成されます。

弊社のフリーピストンスターリングクーラー(FPSC)が特別賞を受賞したポイントは以下の通りになります。

  1. 量産化の難しかったスターリングクーラーを、世界に先駆けて成功した。
  2. 高度な加工技術を融合させ、信頼性の高いオリジナルのスターリング技術を実現した。
  3. マイナス120℃まで自在に冷却温度をコントロール可能である。
  4. ヘリウムガスを冷媒とするため、環境にやさしく人体にも無害である。

FPSCは非常に小型・軽量なため持ち運びできる冷蔵庫などへの応用が可能であり、またバッテリー駆動であるためトラックなどの車載用に応用すればアイドリングストップ中でも保冷容器の冷却が可能になります。事実これらの技術は、車載型保冷庫や理化学分野向けの低温保存庫、その他様々な分野に応用され実現化されつつあります。


フリーピストンスターリングクーラーの特長

このスターリングクーラーは低温における冷却効率が高く、少さな電力で、より低い冷凍温度まで冷やすことができます。また直流電源で駆動することから蓄電池や太陽電池との相性がよく、コンセントのない場所、例えば自動車内や電力事情の地域や場所などを選ぶことなく使用することができます。また小型で軽量であるため持ち運びが必要な用途への応用にも適しています。
また、スターリングクーラーの冷媒には自然ガスのヘリウムガスが使用されているため、オゾン層を破壊せず、地球の温暖化にも影響しないため、地球に優しい冷凍機です。

フリーピストンスターリングクーラー(FPSC)・概要の説明

FPSCは、ステンレスのケースを溶接して形成されています。内部は1つのシリンダに2つのピストンが直列に設置され、その内の1つがリニアモータで駆動され、もう1つのピストン(ディスプレーサー)は冷媒(ヘリウムガス)の圧力変動により間接的に駆動されます。
これら2つのピストンが位相差をもって往復動することにより、FPSC先端内部(膨張空間)でヘリウムガスが断熱膨張を行い、周辺から熱を奪う。その結果、FPSCの先端が冷却されます。

FPSCの動作原理図
  • 冷媒にヘリウムを使用。
  • ディスプレーサーとピストンを同一シリンダに配置。
  • リニアモーターによるピストン駆動。
  • 冷媒ガスの圧縮、膨張により吸熱。
  • 特殊バネを使用した共振及び振動吸収機構。
  • ピストンの振幅を変化させることで吸熱量を調整可能。


フリーピストンスターリングクーラー(FPSC)・量産化の経緯

当社は1991年1月にペルチェ素子(熱電変換素子)を用いた電子冷温庫を国内で初めて商品化しました。この冷却方式は小型、軽量で、運転音も静かでアウトドアや室内用の冷温庫として市場を確立しました。しかしながら、このペルチェ方式は、冷却能力や電気効率が低いことが課題でした。
この課題を解決すべく新技術としてスターリング冷凍機に着目し1998年に開発をスタート、開発には新素材の試行錯誤、加工方法の確立等、製品の信頼性向上の検証等に多大な時間を要し約5年の歳月を費やしました。
2004年の量産化以降、さらなる高出力化や超低温化にむけた製品ラインナップを進めるとともに、個々の顧客の要望に対応した製品開発も同時に進めています。

フリーピストンスターリングクーラー・量産化の経緯

ツインバード工業株式会社 SC営業部

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