JP2005016367A - Piezo-electric pump and stirling cooling vessel - Google Patents

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space
back pressure
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casing
piezoelectric pump
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Tsuneyoshi Cho
張　　恒良
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezo-electric pump having excellent operation efficiency and a Stirling cooling vessel provided with the piezo-electric pump and having high COP (Coefficient of Performance). <P>SOLUTION: This piezo-electric pump 1 is provided with a casing 2, an operation space 4 provided in the casing 2 to receive operation medium, a suction hole 6 as a suction part for sucking operation medium into the operation space 4, a discharge hole 7 as a discharge part for discharging operation medium from the operation space, a back pressure space 5 provided in the casing 2, a piezo-electric element 3 for partitioning the space in the casing 2 into the operation space 4 and the back pressure space 5, and a communicating pipe 10 as a communicating means for communicating the operation space 4 with the back pressure space 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電ポンプおよびスターリング冷却庫に関し、特に、流体を圧電素子で加圧して吐出する圧電ポンプおよびそれを備えたスターリング冷却庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
媒体を循環させるポンプとして、水晶やニオブ酸リチウムなどの圧電素子を用いた圧電ポンプが従来から用いられている。
【０００３】
上記の圧電ポンプは、図４に示すように、ケーシング２と、該本体内に作動空間４および背圧空間５とを備える。ここで、作動空間４と背圧空間５とは圧電素子３によって隔てられている。また、作動空間４側のケーシングには、媒体を吸引する吸込孔６と、該媒体を吐出する吐出孔７とが設けられ、背圧空間５側のケーシングには、背圧空間５の圧力を調整するための背圧孔８が設けられている。なお、吸込孔６と吐出孔７には、媒体を逆流させない逆止弁９がそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記の圧電ポンプ１を動作させる際は、圧電素子３に電気信号を与える。これにより、該圧電素子３は図４中の破線矢印の方向に振幅運動する。なお、この際、圧電素子３の端部はケーシング２に固定されており、該圧電素子３は凸面形状に変形しながら振幅運動する。この結果、作動空間４の体積が変動し、該作動空間４内の圧力が圧電素子３の変形状態に応じて変動して、媒体を吸込／吐出する。
【０００５】
ここで、上記の圧電素子３の変形により、背圧空間５の体積も変化することになるが、この結果、背圧空間５の圧力が変動すると、圧電素子３の運動方向と逆向きの力を生じさせることになり、結果として圧電ポンプ１の動作効率が低下する。これに対し、圧電素子３の変形状態に関わらず背圧空間５の圧力が一定となるように、ケーシング２の背圧空間５側に背圧孔８を設けている。
【０００６】
また、このような圧電ポンプ１を適用するデバイスとしては、たとえばスターリング冷却庫における冷媒の循環回路などが挙げられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２０５６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような圧電ポンプにおいては、以下のような問題があった。
【０００９】
上記のポンプを、たとえば媒体の圧力が大気圧に比べて低い回路に接続した場合、背圧空間５の圧力が大気圧であるのに対し、作動空間４側の圧力が低いため、圧電ポンプ１が動作しない状態で、圧電素子３が作動空間４側に凸な形状に反り曲がり、正常な動作を行なうことができない場合がある。その結果、該圧電ポンプの動作効率が低下する。
【００１０】
ところで、特開２０００−２０５６８２号公報（従来例１）において、スターリング冷凍機と冷却器の間の配管に設けられ、該配管内の熱媒体を循環させるポンプが開示されている。
【００１１】
しかしながら、従来例１においては、ポンプ構造の詳細は開示されておらず、上述した作動空間と背圧空間との圧力差による圧電ポンプの動作効率の問題については未解決である。
【００１２】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、動作効率のよい圧電ポンプ、およびそれを備えた成績係数（ＣＯＰ；Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の高いスターリング冷却庫を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧電ポンプは、ケーシングと、ケーシング内に設けられ、作動媒体を受け入れる作動空間と、作動空間に作動媒体を吸入する吸込部と、作動空間から作動媒体を吐出する吐出部と、ケーシング内に設けられる背圧空間と、ケーシング内の空間を作動空間と背圧空間とに仕切る圧電素子と、作動空間と背圧空間とを連通させる連通手段とを備える。
【００１４】
これにより、作動空間側と背圧空間側の圧力差を緩和することができるので、圧電素子が圧力差によって変形し、圧電ポンプの動作効率が低下するのを防止することができる。
【００１５】
上記の連通手段としては、作動空間と背圧空間とを連通させる連通管を含む構造が考えられる。
【００１６】
これにより、連通管を介して、作動空間と背圧空間との間の圧力差を緩和することができる。
【００１７】
ここで、１つの局面では、連通管の一端を吸込部と接続し、連通管により、吸込部を介して作動空間と背圧空間とを連通させる構造が考えられる。
【００１８】
この際、吸込部に、作動媒体の逆流防止のための逆止弁を設け、逆止弁よりも上流側の吸込部または配管に連通管を接続することが好ましい。
【００１９】
この構造においては、圧電素子が振動することによる作動空間の圧力変動が緩衝されて、作動媒体の圧電ポンプへの流入が妨げられることがない。したがって、ポンプの吸込／吐出能力を高めることができる。
【００２０】
また、他の局面では、連通管の一端を吐出部と接続し、連通管により、吐出部を介して作動空間と背圧空間とを連通させる構造を採用してもよい。
【００２１】
この際、吐出部に、作動媒体の逆流防止のための逆止弁を設け、逆止弁よりも下流側の吐出部または配管に連通管を接続することが好ましい。
【００２２】
この構造においても、上記の局面と同様の効果を奏することができる。
本発明に係るスターリング冷却庫は、上述した圧電ポンプを高温側の作動媒体循環回路に備える。
【００２３】
該圧電ポンプは従来のものと比較して動作効率がよいので、結果として成績係数の高いスターリング冷却庫を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に基づく圧電ポンプおよびスターリング冷却庫の１つの実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態に係る圧電ポンプの断面図である。
本実施の形態に係る圧電ポンプ１は、図１に示すように、ケーシング２と、ケーシング２内に設けられ、作動媒体を受け入れる作動空間４と、作動空間４に作動媒体を吸入する吸込部としての吸込孔６と、作動空間から作動媒体を吐出する吐出部としての吐出孔７と、ケーシング２内に設けられる背圧空間５と、ケーシング２内の空間を作動空間４と背圧空間５とに仕切る圧電素子３と、作動空間４と背圧空間５とを連通させる連通手段としての連通管１０とを備える。
【００２６】
吸込部および吐出部には、作動媒体の逆流防止のための逆止弁９が設けられている。ここで、吸込部側の逆止弁９は、圧電ポンプ１内に流入する方向の流れのみを許容し、吐出部側の逆止弁９は、圧電ポンプから流出する方向の流れのみを許容する。
【００２７】
なお、圧電素子３の変形状態に関わらず背圧空間５の圧力を一定とするために、ケーシング２の背圧空間５側に背圧孔８が設置されている。
【００２８】
上記の圧電ポンプ１を動作させる際は、圧電素子３に電気信号を与える。これにより、該圧電素子３は図３中の破線矢印の方向に振幅運動する。なお、この際、圧電素子３の端部はケーシング２に固定されているので、該圧電素子３は作動空間４側或いは背面空間５側に凸面形状に変形する。この結果、作動空間４内の圧力が圧電素子３の変形状態に応じて変動し、媒体を吸込／吐出する。
【００２９】
上記の圧電ポンプ１は、たとえば、スターリング冷却庫の一例である冷凍冷蔵庫における冷媒の循環回路、コンピュータのＣＰＵを冷却する冷媒回路などに使用可能である。
【００３０】
また、該ポンプが吸込／吐出する媒体としては、水、エタノール水溶液、エチレングリコール水溶液、ＨＦＣ冷媒、二酸化炭素などが使用可能であり、これらは、気相であっても、液相であっても、また気液二相であってもよい。
【００３１】
ところで、図１においては、連通管１０の一端を吸込孔６（吸込部）と吸込部ジョイントを介して接続し他端を背圧孔８と接続して、連通管１０により、吸込孔６および背圧孔８を介して作動空間４と背圧空間５とを連通させている。
【００３２】
この際、吸込部において吸込部側の逆止弁９の設置位置よりも上流側に連通管１０を接続することが好ましい。
【００３３】
圧電素子がケーシング本体内に作動媒体を吸入する方向に振動した際には、背圧空間の圧力が増加する。
【００３４】
ここで、連通管１０を吸込部側の逆止弁９よりも下流側に接続した場合、押し出された背圧空間内の作動媒体が作動空間に流入する。
【００３５】
圧電ポンプ内への作動媒体の流入は、作動空間の圧力が低下して、吸込部の逆止弁９が開くことによって行なわれるので、上記のように、背圧空間の作動媒体が作動空間内に流入することによって圧電ポンプの媒体の吸込能力が低下する。
【００３６】
これに対し、上記の構造の採用により、作動媒体が作動空間内に流入することがないので、該ポンプの吸込能力が向上する。
【００３７】
なお、圧電素子がケーシング本体外に作動媒体を吐出する方向に振動する局面においても、該ポンプの吐出能力が向上する。すなわち、圧電素子３が作動空間４側に凸の場合に吐出動作が行われるが、連通管１０を備えておらず背圧空間５が密閉されている場合には、圧電素子が作動空間側に凸とする動作に伴って背圧空間の圧力が低下するため、これが抵抗となり吐出能力を低下させる原因となる。しかし、連通管１０が存在することにより、圧電素子が作動空間側に凸とする動作に伴って連通管１０から背圧空間５に作動媒体が流れ込むため、圧力の低下を防止できることから、抵抗が小さくなりと良好な吐出能力を得ることが可能となる。
【００３８】
図２は、図１に示す圧電ポンプの変形例を示す図である。
図２においては、連通管１０の一端を吐出部と接続し、連通管１０により、吐出部を介して作動空間４と背圧空間５とを連通させる構造を採用している。また、吐出部において逆止弁９の設置位置よりも下流側に連通管１０を吐出ジョイントを介して接続している。
【００３９】
なお、それ以外の事項については、図１に示す圧電ポンプと同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
図２に示す構造の圧電ポンプにおいても、図１に示す圧電ポンプと略同様の効果を奏することができる。
【００４１】
以下に、圧電ポンプ１の使用形態の一例として、該ポンプをスターリング冷却庫の高温側の作動媒体（冷媒）循環回路に設ける場合について説明する。
【００４２】
なお、上記の冷却庫は、冷却空間として冷凍空間と冷蔵空間との少なくとも一方を備える。
【００４３】
図３は、本実施の形態に係るスターリング冷却庫の冷媒循環回路を示した模式図である。
【００４４】
本実施の形態に係るスターリング冷却庫は、図３に示すように、スターリング冷凍機１７のウォームヘッドの冷却機構として、該部分に取り付けられた高温側蒸発器１１と、該蒸発器１１に接続され、冷媒蒸気を液化させる高温側凝縮器１２とを備える。
【００４５】
高温側蒸発器１１において気化した冷媒は、ガス管１８を通って高温側凝縮器１２に達する。該凝縮器１２において冷却され、液化した冷媒は、液管１９を通って圧電ポンプ１に達する。
【００４６】
なお、図３において、破線矢印はガス化した冷媒蒸気の流れを示し、実線矢印は液化した液冷媒の流れを示す。
【００４７】
なお、上記の高温側冷却サイクル内の冷媒としては、圧電ポンプ１において使用する媒体として上述したものと同じものなどが使用可能である。
【００４８】
また、該冷凍機１７は、コールドヘッドに取り付けられた低温側凝縮器１５と、該凝縮器１５とともに閉回路を形成し、該回路を流れる低温側冷媒を蒸発させることで冷却庫内の熱を奪う冷却器１６とをさらに備えている。
【００４９】
コールドヘッドにおいて冷却された冷媒は液体となって、液管２０を通って冷却器１６に達する。そして、冷却器１６において蒸発することで、冷却庫内の熱を吸収する。その後、ガス化した冷媒は、ガス管２１を通って低温側凝縮器１５に戻る。
【００５０】
なお、上記の低温側冷却サイクル内の冷媒としては、たとえば、二酸化炭素や炭化水素などが使用可能である。
【００５１】
上記の構成により、スターリング冷凍機１７のウォームヘッドは、高温側蒸発器１１および高温側凝縮器１２によって冷却され、該冷凍機のコールドヘッドの冷熱は、低温側凝縮器１５および冷却器１６によって冷却庫の庫内に伝達される。
【００５２】
ここで、該冷却庫の庫外が高湿度のとき、庫内冷気によって周囲環境よりも低温となる部分（扉のパッキング周辺や庫外壁面など）に結露が生じる場合がある。これに対し、上記部位を伝熱ヒータで加熱して結露を防止すると、消費電力が大きくなるという問題がある。
【００５３】
上記に対し、本実施の形態に係るスターリング冷却庫は、図３に示すように、高温側凝縮器１２と高温側蒸発器１１との間の液管１９に、圧電ポンプ１と発露防止パイプ１４とを設ける。
【００５４】
高温側蒸発器１１および高温側凝縮器１２中の液冷媒は、圧電ポンプ１によって図３中の実線矢印の向きに強制循環され、ドレン処理パイプ１３を介して発露防止パイプ１４へと導かれる。
【００５５】
これにより、発露防止パイプ１４内の冷媒が有する温熱によって、不必要な電力を消耗することなく、上述した発露しやすい部位を加熱して、露点温度以上に保つことができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態においては、圧電ポンプ１が従来のものと比較して動作効率がよいので、結果として成績係数の高いスターリング冷却庫を得ることができる。
【００５７】
ここで、本実施の形態に係る圧電ポンプにおいて、上述した各々の特徴部分を組み合わせて複合された効果を得ることは当初から予定されている。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電ポンプの作動空間と背圧空間との圧力差を緩衝し、作動ポンプの動作効率を向上させることができる。また、その結果として、スターリング冷却庫の成績係数を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る圧電ポンプの断面図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係る圧電ポンプの変形例の断面図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る圧電ポンプを備えたスターリング冷却庫の冷媒循環回路を示した図である。
【図４】従来の圧電ポンプの断面図である。
【符号の説明】
１ 圧電ポンプ、２ ケーシング、３ 圧電素子、４ 作動空間、５ 背圧空間、６ 吸込孔、７ 吐出孔、８ 背圧孔、９ 逆止弁、１０ 連通管、１１ 高温側蒸発器、１２ 高温側凝縮器、１３ ドレン処理パイプ、１４ 発露防止パイプ、１５ 低温側凝縮器、１６ 冷却器、１７ スターリング冷凍機、１８ガス管（高温側）、１９ 液管（高温側）、２０ 液管（低温側）、２１ ガス管（低温側）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric pump and a Stirling cooler, and more particularly, to a piezoelectric pump that pressurizes and discharges a fluid with a piezoelectric element and a Stirling cooler including the piezoelectric pump.
[0002]
[Prior art]
As a pump for circulating a medium, a piezoelectric pump using a piezoelectric element such as crystal or lithium niobate has been conventionally used.
[0003]
As shown in FIG. 4, the piezoelectric pump includes a casing 2 and a working space 4 and a back pressure space 5 in the main body. Here, the working space 4 and the back pressure space 5 are separated by the piezoelectric element 3. The casing on the working space 4 side is provided with a suction hole 6 for sucking the medium and the discharge hole 7 for discharging the medium. The casing on the back pressure space 5 side is provided with the pressure of the back pressure space 5. A back pressure hole 8 for adjustment is provided. The suction hole 6 and the discharge hole 7 are provided with check valves 9 that do not allow the medium to flow backward.
[0004]
When the piezoelectric pump 1 is operated, an electric signal is given to the piezoelectric element 3. As a result, the piezoelectric element 3 performs an amplitude motion in the direction of the broken arrow in FIG. At this time, the end of the piezoelectric element 3 is fixed to the casing 2, and the piezoelectric element 3 performs an amplitude motion while being deformed into a convex shape. As a result, the volume of the working space 4 fluctuates, and the pressure in the working space 4 fluctuates according to the deformation state of the piezoelectric element 3 to suck / discharge the medium.
[0005]
Here, due to the deformation of the piezoelectric element 3, the volume of the back pressure space 5 also changes. As a result, when the pressure in the back pressure space 5 fluctuates, a force opposite to the movement direction of the piezoelectric element 3 is obtained. As a result, the operation efficiency of the piezoelectric pump 1 is lowered. On the other hand, a back pressure hole 8 is provided on the back pressure space 5 side of the casing 2 so that the pressure in the back pressure space 5 is constant regardless of the deformation state of the piezoelectric element 3.
[0006]
Examples of a device to which such a piezoelectric pump 1 is applied include a refrigerant circulation circuit in a Stirling cooler.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-205682
[Problems to be solved by the invention]
However, the piezoelectric pump as described above has the following problems.
[0009]
For example, when the above pump is connected to a circuit in which the pressure of the medium is lower than the atmospheric pressure, the pressure in the back pressure space 5 is atmospheric pressure, whereas the pressure on the working space 4 side is low. In a state in which the piezoelectric element 3 does not operate, the piezoelectric element 3 may be bent in a convex shape toward the working space 4 side, and normal operation may not be performed. As a result, the operation efficiency of the piezoelectric pump is reduced.
[0010]
By the way, JP 2000-205682 A (conventional example 1) discloses a pump that is provided in a pipe between a Stirling refrigerator and a cooler and circulates a heat medium in the pipe.
[0011]
However, in the conventional example 1, the details of the pump structure are not disclosed, and the problem of the operation efficiency of the piezoelectric pump due to the pressure difference between the working space and the back pressure space is not yet solved.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric pump with high operating efficiency and a Stirling refrigerator having a high coefficient of performance (COP). Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A piezoelectric pump according to the present invention is provided with a casing, a working space that is provided in the casing and receives the working medium, a suction part that sucks the working medium into the working space, a discharge part that discharges the working medium from the working space, and the casing A back pressure space provided in the housing, a piezoelectric element that partitions the space in the casing into a working space and a back pressure space, and communication means for communicating the working space and the back pressure space.
[0014]
Thereby, since the pressure difference between the working space side and the back pressure space side can be relaxed, it is possible to prevent the piezoelectric element from being deformed by the pressure difference and the operation efficiency of the piezoelectric pump from being lowered.
[0015]
As the communication means, a structure including a communication pipe that allows communication between the working space and the back pressure space is conceivable.
[0016]
Thereby, the pressure difference between the working space and the back pressure space can be reduced via the communication pipe.
[0017]
Here, in one aspect, a structure in which one end of the communication pipe is connected to the suction portion and the working space and the back pressure space are communicated with each other via the suction portion by the communication pipe is conceivable.
[0018]
At this time, it is preferable to provide a check valve for preventing the backflow of the working medium in the suction portion, and to connect the communication pipe to the suction portion or the pipe upstream of the check valve.
[0019]
In this structure, the pressure fluctuation in the working space due to the vibration of the piezoelectric element is buffered, and the flow of the working medium into the piezoelectric pump is not hindered. Therefore, the suction / discharge capacity of the pump can be increased.
[0020]
In another aspect, a structure may be employed in which one end of the communication pipe is connected to the discharge portion, and the working space and the back pressure space are communicated with each other via the discharge portion.
[0021]
At this time, it is preferable to provide a check valve for preventing backflow of the working medium in the discharge part, and to connect the communication pipe to the discharge part or the pipe on the downstream side of the check valve.
[0022]
Even in this structure, the same effect as the above-described aspect can be achieved.
The Stirling refrigerator according to the present invention includes the above-described piezoelectric pump in a high-temperature working medium circulation circuit.
[0023]
Since the piezoelectric pump has a higher operating efficiency than the conventional pump, a Stirling refrigerator having a high coefficient of performance can be obtained as a result.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, an embodiment of a piezoelectric pump and a Stirling cooler according to the present invention will be described.
[0025]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the piezoelectric pump according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the piezoelectric pump 1 according to the present embodiment includes a casing 2, a working space 4 that is provided in the casing 2 and receives the working medium, and a suction portion that sucks the working medium into the working space 4. A suction hole 6, a discharge hole 7 as a discharge part for discharging a working medium from the working space, a back pressure space 5 provided in the casing 2, and a space in the casing 2 as a working space 4 and a back pressure space 5. And a communication pipe 10 as a communication means for communicating the working space 4 and the back pressure space 5 with each other.
[0026]
The suction part and the discharge part are provided with a check valve 9 for preventing a back flow of the working medium. Here, the check valve 9 on the suction side allows only a flow in the direction of flowing into the piezoelectric pump 1, and the check valve 9 on the discharge side allows only a flow in the direction of flowing out of the piezoelectric pump. .
[0027]
Note that a back pressure hole 8 is provided on the back pressure space 5 side of the casing 2 in order to keep the pressure in the back pressure space 5 constant regardless of the deformation state of the piezoelectric element 3.
[0028]
When the piezoelectric pump 1 is operated, an electric signal is given to the piezoelectric element 3. As a result, the piezoelectric element 3 performs an amplitude motion in the direction of the broken-line arrow in FIG. At this time, since the end portion of the piezoelectric element 3 is fixed to the casing 2, the piezoelectric element 3 is deformed into a convex shape on the working space 4 side or the back space 5 side. As a result, the pressure in the working space 4 varies according to the deformation state of the piezoelectric element 3, and sucks / discharges the medium.
[0029]
The piezoelectric pump 1 described above can be used, for example, in a refrigerant circulation circuit in a refrigerator-freezer that is an example of a Stirling refrigerator, a refrigerant circuit that cools a CPU of a computer, and the like.
[0030]
Moreover, water, ethanol aqueous solution, ethylene glycol aqueous solution, HFC refrigerant, carbon dioxide, etc. can be used as the medium sucked / discharged by the pump, and these can be used in the gas phase or in the liquid phase. Moreover, a gas-liquid two phase may be sufficient.
[0031]
By the way, in FIG. 1, one end of the communication pipe 10 is connected to the suction hole 6 (suction part) via the suction part joint, and the other end is connected to the back pressure hole 8. The working space 4 and the back pressure space 5 are communicated with each other through the back pressure hole 8.
[0032]
At this time, it is preferable to connect the communication pipe 10 upstream of the installation position of the check valve 9 on the suction portion side in the suction portion.
[0033]
When the piezoelectric element vibrates in the direction of sucking the working medium into the casing body, the pressure in the back pressure space increases.
[0034]
Here, when the communication pipe 10 is connected to the downstream side of the check valve 9 on the suction portion side, the pushed working medium in the back pressure space flows into the working space.
[0035]
Since the working medium flows into the piezoelectric pump when the pressure in the working space decreases and the check valve 9 of the suction portion is opened, the working medium in the back pressure space is moved into the working space as described above. By flowing into the medium, the suction capacity of the medium of the piezoelectric pump is lowered.
[0036]
On the other hand, since the working medium does not flow into the working space by adopting the above structure, the suction capacity of the pump is improved.
[0037]
Note that the discharge capacity of the pump is improved even in a phase where the piezoelectric element vibrates in the direction of discharging the working medium to the outside of the casing body. That is, when the piezoelectric element 3 is convex toward the working space 4 side, the discharging operation is performed. However, when the back pressure space 5 is sealed without the communication pipe 10, the piezoelectric element is moved toward the working space side. The pressure in the back pressure space decreases with the convex operation, which becomes a resistance and causes the discharge capacity to decrease. However, since the working medium flows from the communicating tube 10 into the back pressure space 5 with the operation in which the piezoelectric element protrudes toward the working space due to the presence of the communicating tube 10, it is possible to prevent the pressure from being lowered. When it becomes small, it becomes possible to obtain a good discharge capacity.
[0038]
FIG. 2 is a view showing a modification of the piezoelectric pump shown in FIG.
In FIG. 2, a structure is adopted in which one end of the communication pipe 10 is connected to the discharge section, and the working space 4 and the back pressure space 5 are communicated with each other via the discharge section. In addition, the communication pipe 10 is connected to the downstream side of the check portion with respect to the installation position of the check valve 9 via the discharge joint.
[0039]
The other items are the same as those of the piezoelectric pump shown in FIG.
[0040]
The piezoelectric pump having the structure shown in FIG. 2 can achieve substantially the same effect as the piezoelectric pump shown in FIG.
[0041]
Below, the case where this pump is provided in the working medium (refrigerant) circulation circuit of the high temperature side of a Stirling refrigerator is demonstrated as an example of the usage pattern of the piezoelectric pump 1. FIG.
[0042]
In addition, said refrigerator is provided with at least one of freezing space and refrigeration space as cooling space.
[0043]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a refrigerant circulation circuit of the Stirling cooler according to the present embodiment.
[0044]
As shown in FIG. 3, the Stirling cooler according to the present embodiment is connected to the evaporator 11 as a cooling mechanism for the worm head of the Stirling refrigerator 17 and the high-temperature side evaporator 11 attached to the portion. And a high temperature side condenser 12 for liquefying the refrigerant vapor.
[0045]
The refrigerant vaporized in the high temperature side evaporator 11 reaches the high temperature side condenser 12 through the gas pipe 18. The refrigerant cooled and liquefied in the condenser 12 reaches the piezoelectric pump 1 through the liquid pipe 19.
[0046]
In FIG. 3, broken line arrows indicate the flow of gasified refrigerant vapor, and solid line arrows indicate the flow of liquefied liquid refrigerant.
[0047]
As the refrigerant in the high temperature side cooling cycle, the same medium as described above as the medium used in the piezoelectric pump 1 can be used.
[0048]
The refrigerator 17 forms a closed circuit together with the low-temperature side condenser 15 attached to the cold head and the condenser 15, and evaporates the low-temperature side refrigerant flowing through the circuit so that the heat in the refrigerator is reduced. And a cooler 16 for depriving.
[0049]
The refrigerant cooled in the cold head becomes a liquid and reaches the cooler 16 through the liquid pipe 20. And the heat | fever in a refrigerator is absorbed by evaporating in the cooler 16. FIG. Thereafter, the gasified refrigerant returns to the low-temperature side condenser 15 through the gas pipe 21.
[0050]
In addition, as a refrigerant in said low temperature side cooling cycle, a carbon dioxide, a hydrocarbon, etc. can be used, for example.
[0051]
With the above configuration, the warm head of the Stirling refrigerator 17 is cooled by the high temperature side evaporator 11 and the high temperature side condenser 12, and the cold heat of the cold head of the refrigerator is cooled by the low temperature side condenser 15 and the cooler 16. It is transmitted to the warehouse.
[0052]
Here, when the outside of the refrigerator is highly humid, dew condensation may occur in a portion (such as a door packing periphery or an outside wall surface) that is cooler than the surrounding environment due to the cool air inside the refrigerator. On the other hand, when the said part is heated with a heat-transfer heater and condensation is prevented, there exists a problem that power consumption becomes large.
[0053]
In contrast, the Stirling cooler according to the present embodiment has a piezoelectric pump 1 and a dew prevention pipe 14 in the liquid pipe 19 between the high temperature side condenser 12 and the high temperature side evaporator 11 as shown in FIG. And provide.
[0054]
The liquid refrigerant in the high temperature side evaporator 11 and the high temperature side condenser 12 is forcedly circulated in the direction of the solid arrow in FIG. 3 by the piezoelectric pump 1, and is led to the dew condensation prevention pipe 14 through the drain treatment pipe 13.
[0055]
As a result, the above-described easily dewable portion can be heated and kept above the dew point temperature without consuming unnecessary electric power due to the warm heat of the refrigerant in the dew condensation prevention pipe 14.
[0056]
Furthermore, in the present embodiment, the piezoelectric pump 1 has higher operating efficiency than the conventional one, and as a result, a Stirling cooler with a high coefficient of performance can be obtained.
[0057]
Here, in the piezoelectric pump according to the present embodiment, it is planned from the beginning to obtain a combined effect by combining the above-described respective characteristic portions.
[0058]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, the pressure difference between the working space and the back pressure space of the piezoelectric pump can be buffered, and the operating efficiency of the working pump can be improved. As a result, the coefficient of performance of the Stirling refrigerator can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric pump according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a modified example of the piezoelectric pump according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a refrigerant circulation circuit of a Stirling refrigerator equipped with a piezoelectric pump according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional piezoelectric pump.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric pump, 2 casing, 3 piezoelectric element, 4 working space, 5 back pressure space, 6 suction hole, 7 discharge hole, 8 back pressure hole, 9 check valve, 10 communication pipe, 11 high temperature side evaporator, 12 high temperature Side condenser, 13 Drain treatment pipe, 14 Condensation prevention pipe, 15 Low temperature side condenser, 16 Cooler, 17 Stirling refrigerator, 18 gas pipe (high temperature side), 19 liquid pipe (high temperature side), 20 liquid pipe (low temperature) Side), 21 gas pipe (low temperature side).

Claims (4)

ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、作動媒体を受け入れる作動空間と、
前記作動空間に前記作動媒体を吸入する吸込部と、
前記作動空間から前記作動媒体を吐出する吐出部と、
前記ケーシング内に設けられる背圧空間と、
前記ケーシング内の空間を前記作動空間と前記背圧空間とに仕切る圧電素子と、
前記作動空間と前記背圧空間とを連通させる連通手段とを備えた圧電ポンプ。A casing,
A working space provided in the casing for receiving a working medium;
A suction part for sucking the working medium into the working space;
A discharge section for discharging the working medium from the working space;
A back pressure space provided in the casing;
A piezoelectric element that partitions the space in the casing into the working space and the back pressure space;
A piezoelectric pump comprising communication means for communicating the working space and the back pressure space. 前記連通手段は前記作動空間と前記背圧空間とを連通させる連通管を含み、前記吸込部に前記作動媒体の逆流防止の逆止弁を設け、
該逆止弁よりも上流側に前記連通管の一端を接続した、請求項１に記載の圧電ポンプ。The communication means includes a communication pipe for communicating the working space and the back pressure space, and a check valve for preventing a backflow of the working medium is provided in the suction portion.
The piezoelectric pump according to claim 1, wherein one end of the communication pipe is connected upstream of the check valve. 前記連通手段は前記作動空間と前記背圧空間とを連通させる連通管を含み、前記吐出部に前記作動媒体の逆流防止の逆止弁を設け、
該逆止弁よりも下流側に前記連通管の一端を接続した、請求項１に記載の圧電ポンプ。The communication means includes a communication pipe that communicates the working space and the back pressure space, and a check valve for preventing a backflow of the working medium is provided in the discharge portion.
The piezoelectric pump according to claim 1, wherein one end of the communication pipe is connected to the downstream side of the check valve. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電ポンプを高温側の作動媒体循環回路に備えたスターリング冷却庫。A Stirling cooler comprising the piezoelectric pump according to any one of claims 1 to 3 in a working medium circulation circuit on a high temperature side.
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