CN110778486A - 隔膜式压缩机、冷却机、投影仪及流体的压缩方法 - Google Patents

隔膜式压缩机、冷却机、投影仪及流体的压缩方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种隔膜式压缩机、冷却机、投影仪及流体的压缩方法，能够抑制致动器升温。隔膜式压缩机(1)的特征在于，具备：基板(4)、致动器(2)、设置在基板(4)与致动器(2)之间的隔膜(3)以及内部设置有隔膜(3)、致动器(2)以及基板(4)的壳体(5)，在俯视观察下形成在基板(4)的致动器(2)一侧的凹部(6)与致动器(2)重叠，壳体(5)具有流体的流入口(9)，以隔膜(3)的位置为基准所述流入口(9)相较于基板(4)在致动器(2)侧，基板(4)具有用于将流体吸入到凹部(6)中的吸入口(17)。

Description

隔膜式压缩机、冷却机、投影仪及流体的压缩方法
技术领域
本发明涉及隔膜式压缩机、冷却机、投影仪及流体的压缩方法。
背景技术
一直以来各种各样的压缩机被应用。在这样的压缩机中存在隔膜式压缩机，其通过使隔膜往复运动来输送流体。
例如，专利文献1中公开了一种隔膜式压缩机，其通过作为致动器的液压油端口来使隔膜往复运动以输送流体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-97415号公报
但是，在现有的专利文献1所记载的这样的隔膜式压缩机中，有时存在由于重复通过驱动致动器来实现的隔膜的往复运动致动器升温的情况。
发明内容
本发明的用于解决上述课题的隔膜式压缩机的特征在于，其具备基板、致动器、设置在所述基板和所述致动器之间并对所述基板和压缩室(凹部)进行划分的隔膜以及在内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板的壳体，所述壳体具有流体的流入口，所述基板具有将流体吸入到所述压缩室(凹部)的吸入口，所述致动器是构成从所述流入口到所述吸入口的流体的移动路径的部件。
附图说明
图1是示出本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机的使用例的简要图。
图2是示出本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机的简要图，并且是局部透视壳体的状态的立体图。
图3是示出本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机的简要剖视图。
图4是示出能够使用本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机来执行的流体的压缩方法的一个例子的流程图。
图5是示出本发明的实施例二涉及的隔膜式压缩机的简要剖视图。
图6是示出本发明的实施例二涉及的隔膜式压缩机的简要图，是在局部透视壳体的状态下于图5的Y-Y线处切断而得到的平面剖视图。
图7是示出本发明的实施例二涉及的隔膜式压缩机的简要图，是在局部透视壳体的状态下于图5的X-X线处切断而得到的平面剖视图。
附图标记说明
1：隔膜式压缩机；2：致动器；3：隔膜；3a：被致动器2按压的区域；3b：未被致动器2按压的区域；3c：隔膜3的端部；4：基板；5：壳体；6：压缩室(凹部)；7：吸入阀；7a：外侧部分；8：喷出阀；8a：外侧部分；9：流入口；10：壁；11：扩散部件；12：移动路径；13：狭缝；17：吸入口；18：喷出口；100：投影仪；101：冷却机；102：光源单元；103：光学元件单元；104：投影透镜；105：送液泵；106：蒸发器；107：热交换部；108：冷却介质膨胀部；109：一次冷却介质管；110：二次冷却介质管；111：荧光体；112：光学元件；112a：红色光用光学元件；112b：绿色光用光学元件；112c：蓝色光用光学元件；113：分光镜；114：光源。
具体实施方式
首先，就本发明进行简要说明。
本发明的用于解决上述课题的第一方面的隔膜式压缩机的特征在于，其具备基板、致动器、设置在所述基板和所述致动器之间并对所述基板和压缩室进行划分的隔膜以及内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板的壳体，所述壳体具有流体的流入口，所述基板具有将流体吸入到所述压缩室的吸入口，所述致动器是构成从所述流入口到所述吸入口的流体的移动路径的部件。
根据本方面，因为致动器是构成从流入口到吸入口的流体的移动路径的部件，所以能够通过该流体直接冷却致动器。因此，能够抑制致动器升温。
本发明的第二方面的隔膜式压缩机的特征在于，其具备基板、致动器、设置在所述基板和所述致动器之间并对所述基板和压缩室(凹部)进行划分的隔膜以及在内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板的壳体，所述壳体具有流体的流入口，所述基板具有将流体吸入到所述压缩室(凹部)的吸入口，在所述致动器与从所述流入口到所述吸入口的流体的移动路径之间形成有金属制的壁。
根据本方面，在致动器与从流入口到吸入口之间的流体的移动路径之间的位置上形成有金属制的壁。因为金属的热传导性高，所以，能够借助金属制的壁间接地通过该流体来冷却致动器。因此，能够抑制致动器升温。
本发明的第三方面的隔膜式压缩机的特征在于，在所述第一或第二方面中，所述隔膜式压缩机具备扩散从所述流入口流入的流体的扩散部件。
根据本方面，因为具备扩散从流入口流入的流体的扩散部件，所以能够通过扩散的流体来更高效地冷却致动器。因此，能够高效抑制致动器升温。
本发明的第四方面的隔膜式压缩机的特征在于，在所述第一至第三方面中的任一方面中，所述致动器是压电元件。
根据本方面，可以用能够通过控制施加电压来精细地设定加压力的压电元件来简单地构成致动器，进而可以简单地构成能够以不同的压缩率来压缩流体的隔膜式压缩机。
本发明的第五方面的冷却机的特征在于，其具备所述第一至第四方面中的任一方面的隔膜式压缩机、通过用所述隔膜式压缩机压缩来放出温度上升了的冷却介质的热量的热交换部以及使所述冷却介质膨胀的冷却介质膨胀部。
根据本方面能够抑制致动器升温。
本发明的第六方面的投影仪的特征在于，其具备所述第六方面的冷却机。
根据本方面可以使用抑制致动器升温的投影仪来投射影像。
本发明的第六方面的流体的压缩方法是使用隔膜式压缩机的流体的压缩方法，所述隔膜式压缩机具备隔膜、向所述隔膜施加力的致动器、对所述隔膜和所述压缩室(凹部)进行划分的基板以及具有流体的流入口并在内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板的壳体，所述流体的压缩方法的特征在于，包括使所述流体从所述流入口流入到所述壳体的内部的流入工序、将热量从所述致动器传递到从所述流入口流入的所述流体中的传热工序、将传递热量的所述流体从所述致动器吸入到所述压缩室(凹部)的吸入工序以及压缩被吸引到所述压缩室(凹部)的所述流体的压缩工序。
根据本方面，因为将热量从致动器传递到了从流入口流入的流体中，所以能够通过该流体来冷却致动器。因此，能够抑制致动器升温。
以下参照附图就本发明的一实施例涉及的隔膜式压缩机进行详细说明。
[实施例一](图1至图4)
就本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机1进行说明。
首先，参照图1就投影仪100进行说明，所述投影仪100是使用本发明的实施例一涉及的隔膜式压缩机1的装置的一个例子。
图1所示的投影仪100具备包括光源114、荧光体111以及分光镜113等的光源单元102。还具备光学元件单元103，所述光学元件单元103具备光学元件112和投影透镜104等，所述光学元件112具有红色光用光学元件112a、绿色光用光学元件112b以及蓝色光用光学元件112c。还具备冷却机101，所述冷却机101用于冷却光源单元102和光学元件单元103。
冷却机101具备本实施例的详细后述的隔膜式压缩机1、热交换部107、冷却介质膨胀部108以及蒸发器106等，并且以一次冷却介质在一次冷却介质管109内沿方向F流动的方式构成。并且，通过形成这样的构成，冷却机101能够抑制后述的致动器升温。
一次冷却介质在隔膜式压缩机1中被压缩并升温。其中，流入到隔膜式压缩机1中的一次冷却介质是低压气体，从隔膜式压缩机1流出的一次冷却介质是高压气体。
在隔膜式压缩机1被压缩的一次冷却介质在热交换部107中被冷却至预定的温度。其中，在热交换部107中被冷却的一次冷却介质是高压液体。
使在热交换部107中被冷却的一次冷却介质在冷却介质膨胀部108中膨胀，温度降低。其中，在冷却介质膨胀部108中膨胀的一次冷却介质是低压液体。
在蒸发器106中，使一次冷却介质在该蒸发器106的内部从液体变化为气体，并吸收蒸发器106的内部的热量。在这里形成如下构成，光源单元102、光学元件单元103以及冷却机101由二次冷却介质管110连接，二次冷却介质通过送液泵105在二次冷却介质管110中循环。并且，一次冷却介质管109和二次冷却介质管110并列配置在冷却机101的蒸发器106的内部。由于蒸发器106形成为这样的内部构成，所以通过一次冷却介质从液体变化为气体，二次冷却介质在变为低温的蒸发器106的内部被冷却。通过冷却的二次冷却介质在光源单元102和光学元件单元103中循环来冷却光源单元102和光学元件单元103。
如上所述，优选能够在投影仪100中使用本实施例的隔膜式压缩机1。图1所示的投影仪100形成为通过具备详细后述的本实施例的隔膜式压缩机1而能够抑制隔膜式压缩机1的致动器升温的构成。因此，能够使用本实施例的抑制致动器升温的投影仪100来投射影像。
但是，本发明的隔膜式压缩机不限定于在投影仪中使用，可以在具有发热的构成部件的装置等中使用，例如打印机、计算机(笔记本计算机、台式计算机等)和机器人等。
接下来，参照图2和图3对隔膜式压缩机1的构成进行详细说明。
如图2和图3所示，本实施例的隔膜式压缩机1具有致动器2、与致动器2连接的隔膜3、与隔膜3连接的基板4以及覆盖这些的壳体5。另外，在壳体5中具有作为流体的一次冷却介质的流入口9，在按压方向P上以隔膜3的位置为基准所述流入口9相较于基板4在致动器2的侧。此外，本实施例的致动器2是压电元件，连接到未图示的放大器，该放大器连接到未图示的信号发生器，并且构成为能够通过驱动该信号发生器和该放大器来沿按压方向P按压隔膜3。其中，可以将通过信号发生器和放大器产生的致动器2的驱动波动例如设为Sin波等。致动器2具有通过连续地驱动而升温的倾向。其中，按压方向P相当于隔膜3伴随致动器2驱动而位移的方向。
另外，如图2和图3所示，隔膜3构成为被致动器2按压的区域3a在按压方向P上比未被致动器2按压的区域3b厚。其中，“被致动器2按压的区域3a在按压方向P上比未被致动器2按压的区域3b厚”的意思是只要被致动器2按压的位置的至少一部分在按压方向P上比未被致动器2按压的位置的至少一部分厚即可。
另外，如图3所示，在基板4中在其与隔膜3连接的一侧形成有凹陷，通过接合隔膜3和基板4，该凹陷形成压缩室(凹部)6。
在基板4中的在按压方向P上与致动器2重叠的位置上形成有吸入口17，通过所述吸入口17能够使作为流体的一次冷却介质流入到压缩室(凹部)6中，在吸入口17中形成有吸入阀7。吸入阀7能够在使一次冷却介质流入到压缩室(凹部)6中时和不使一次冷却介质流入到压缩室(凹部)6中时变更在按压方向P上的外侧部分7a的位置，通过吸入阀7改变在按压方向P上的位置使一次冷却介质仅沿方向F流动而不倒流。其中，基板4通过使多个板状材料沿按压方向P堆叠并接合而形成，吸入阀7与该板状材料一体式构成。并且，将吸入阀7设为能够通过外侧部分7a从图3所示的抑制一次冷却介质倒流的状态向开放方向A变更位置而使一次冷却介质流入到压缩室(凹部)6中。
在基板4中的在按压方向P上与致动器2重叠的位置上形成有喷出口18，通过所述喷出口18能够使一次冷却介质从压缩室(凹部)6流出，在喷出口18中形成有喷出阀8。喷出阀8能够在使一次冷却介质从压缩室(凹部)6流出时和在不使一次冷却介质从压缩室(凹部)6流出时改变按压方向P上的外侧部分8a的位置，通过喷出阀8改变在按压方向P上的位置使一次冷却介质仅沿方向F流动而不倒流。其中，喷出阀8也与吸入阀7一样，与构成基板4的板状材料一体式构成。并且，将喷出阀8设为能够通过外侧部分8a从图3所示的抑制一次冷却介质倒流的状态向开放方向B变更位置而使一次冷却介质从压缩室6流出。
此外，如上所述，基板4是通过沿按压方向P堆叠多个板状材料并使该多个板状材料接合而形成。但是，基板4的构成不限定于这样的构成。另外，吸入阀7和喷出阀8的形状也不限定于本实施例这样的形状，除了本实施例这样的悬臂梁形状之外，也可以是两端固定梁形状、圆形状等。
另外，如上所述在壳体5中形成有一次冷却介质的流入口9，从流入口9流入到壳体5的内部的一次冷却介质在壳体5的内部可以与致动器2接触。换言之，致动器2是构成从流入口9到吸入口17的一次冷却介质的移动路径12的部件。在本实施例的隔膜式压缩机1中，在从流入口9流入到壳体5的内部的一次冷却介质与致动器2接触以使热量从致动器2传递之后，通过吸入口17热量被传送至压缩室(凹部)6。此外，“一次冷却介质的移动路径”指的是一次冷却介质能够通过的所有路径。
在此综上所述，本实施例的隔膜式压缩机1具备基板4、致动器2、设置在基板4和致动器2之间并对基板4和压缩室(凹部)6进行划分的隔膜3以及内部设置有隔膜3、致动器2以及基板4的壳体5。换言之，本实施例的隔膜式压缩机1具备隔膜3、能够按压隔膜3的致动器2、相对于隔膜3设置在与致动器2相反的一侧并与致动器2一起形成压缩室(凹部)6的基板4以及内部设置有隔膜3、致动器2以及基板4的壳体5。另外，壳体5具有一次冷却介质的流入口9，以隔膜3的位置为基准所述流入口9相较于基板4在致动器2侧。另外，基板4具有将从流入口9流入的一次冷却介质吸入到压缩室(凹部)6的吸入口17。而致动器2形成从流入口9到吸入口17的一次冷却介质的移动路径12。
由此可见，因为本实施例的隔膜式压缩机1的致动器2是构成从流入口9到吸入口17的一次冷却介质的移动路径12的部件，所以形成能够通过该一次冷却介质直接冷却致动器2的构成。因此，本实施例的隔膜式压缩机1能够抑制致动器2升温。
针对上述内容，如果从一次冷却介质(流体)的压缩方法的观点说明的话，能够使用具备隔膜3、向隔膜3施加力的致动器2以及相对于隔膜3设置在与致动器2相反的一侧并对致动器2和压缩室(凹部)6进行划分的基板4的隔膜式压缩机1来执行图4的流程图所示的以下的流体的压缩方法。首先，在步骤S110的流入工序中，使一次冷却介质从流入口9流入到壳体5的内部。接下来，在步骤S120的传热工序中，热量从致动器2传递到从流入口9流入的一次冷却介质中，接下来，在步骤S130的吸入工序中，将传递热量的一次冷却介质从致动器2吸入到压缩室(凹部)6。然后，在步骤S140的压缩工序中，压缩被吸引到压缩室(凹部)6中的一次冷却介质，并将压缩的一次冷却介质从喷出口18喷出，由此完成本例的流体的压缩方法。
通过执行本例的流体的压缩方法，因为经过执行上述的流入工序、传热工序、吸入工序以及压缩工序，将热量从致动器2传递到从流入口9流入的一次冷却介质中，所以能够通过该一次冷却介质来冷却致动器2。因此，通过执行本例的流体的压缩方法能够抑制致动器2升温。
另外，如上所述，在本实施例的隔膜式压缩机1中，致动器2是压电元件。因此，用压电元件来简单地构成致动器，进而由此来简单地构成能够以不同的压缩率来压缩一次冷却介质的隔膜式压缩机1。
[实施例二](图5至图7)
接下来，参照图5至图7对本发明的实施例二涉及的隔膜式压缩机1进行说明。其中，图5是与实施例一的隔膜式压缩机1中的图3对应的图。而图6和图7都是本实施例的隔膜式压缩机1的平面剖视图，图6是图5的Y-Y线、即流入口9的位置处的剖视图，图7是图5的X-X线、即后述的狭缝13的位置处的剖视图。此外，用相同的附图标记示出与上述实施例一相同的构成部件，并省略详细说明。另外，本实施例的隔膜式压缩机1是除了金属制的壁10形成在壳体5的内部以外其他与实施例一的隔膜式压缩机1相同的构成。
如图5等所示，本实施例的隔膜式压缩机1也与实施例一的隔膜式压缩机1一样，具备隔膜3、能够按压隔膜3的致动器2、相对于隔膜3设置在与致动器2相反的一侧并与致动器2一起形成压缩室(凹部)6的基板4以及在内部设置有隔膜3、致动器2以及基板4的壳体5，壳体5具有一次冷却介质的流入口9，以隔膜3的位置为基准所述流入口9相较于基板4在致动器2侧，基板4具有用于将从流入口9流入的一次冷却介质吸入到压缩室(凹部)6内的吸入口17。而如图5和图6所示，本实施例的隔膜式压缩机1的金属制的壁10形成在隔膜3的端部3c的上部的位置上，隔膜3的端部3c位于致动器2与从流入口9到吸入口17的一次冷却介质的移动路径12之间。
由此可见，本实施例的隔膜式压缩机1的金属制的壁10形成在致动器2与从流入口9到吸入口17的一次冷却介质的移动路径12之间的位置上。因为金属的热传导性高，所以本实施例的隔膜式压缩机1能够借助金属制的壁10间接地通过一次冷却介质来冷却致动器2。因此，本实施例的隔膜式压缩机1能够抑制致动器2升温。
其中，只要金属制的壁10是用金属构成的则不对其构成材料进行限定。但是，在热传导性高的金属中可以优选使用热传导性尤其高的铝等。
另外，如图5和图7所示，在本实施例的隔膜式压缩机1中，金属制的壁10形成有多个狭缝13，并且还兼有作为扩散部件11的作用，所述扩散部件11使从流入口9流入到壳体5的内部的一次冷却介质向致动器2扩散。
由此可见，因为本实施例的隔膜式压缩机1具备扩散从流入口9流入的一次冷却介质的扩散部件11，所以形成为能够通过由扩散部件11扩散的一次冷却介质来更高效地冷却致动器2的构成。因此，本实施例的隔膜式压缩机1能够高效地抑制致动器2升温。
此外，本发明不限定于上述实施例，能够在权利要求书所记载的发明的范围内进行各种变形，显然这些变形也包括在本发明的范围内。例如，致动器2的形状和壳体5的形状等不限定于上述实施例的构成，例如既可以使用四棱柱状的致动器代替圆柱状的致动器2，也可以用外形是圆柱状的壳体代替外形是四棱柱状的壳体5。另外，例如，可以构成为分别设置金属制的壁10和扩散部件11，并且不限定金属制的壁10和扩散部件11的形状、扩散部件11的狭缝13的位置、大小、数量及形状等。甚至，例如只要是致动器则不限定于是压电元件，可以是电动机、螺线管、音圈电动机等的变形，并包括在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种隔膜式压缩机，其特征在于，具备：
基板；
致动器；
隔膜，设置在所述基板与所述致动器之间；以及
壳体，在所述壳体的内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板，
在俯视观察下所述致动器与形成在所述基板的所述致动器一侧的凹部重叠，
所述壳体具有流体的流入口，
所述基板具有连接至所述凹部的吸入口，
所述致动器是构成从所述流入口到所述吸入口的流体的移动路径的部件。
2.根据权利要求1所述的隔膜式压缩机，其特征在于，
所述隔膜式压缩机具备扩散部件，所述扩散部件使从所述流入口流入的流体扩散至所述移动路径。
3.根据权利要求2所述的隔膜式压缩机，其特征在于，
所述扩散部件是金属。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的隔膜式压缩机，其特征在于，
所述致动器是压电元件。
5.一种冷却机，其特征在于，具备：
权利要求1至4中任一项所述的隔膜式压缩机；
热交换部，通过由所述隔膜式压缩机压缩来放出温度上升后的冷却介质的热量；以及
冷却介质膨胀部，使所述冷却介质膨胀。
6.一种投影仪，其特征在于，
所述投影仪具备权利要求5所述的冷却机，
所述冷却机与伴随发光的热源和伴随受光的热源连接。
7.一种流体的压缩方法，其特征在于，使用隔膜式压缩机，
所述隔膜式压缩机具备：
隔膜；
致动器，向所述隔膜施加力；
基板，设置有凹部，所述凹部经由所述隔膜设置并且在俯视观察下与所述致动器重叠；以及
壳体，具有流体的流入口并在所述壳体的内部设置有所述隔膜、所述致动器以及所述基板，
所述流体的压缩方法包括：
流入工序，使流体从所述流入口流入到所述壳体的内部；
传热工序，将热量从所述致动器传递到从所述流入口流入的所述流体中；
吸入工序，将从所述致动器被传递热量的所述流体吸入到所述凹部；以及
压缩工序，压缩被吸引到所述凹部中的所述流体。
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