JP3949135B2 - Piezoelectric pump and Stirling refrigerator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電ポンプおよびスターリング冷却庫(Stirling Refrigerator/Freezer)に関し、特に、負圧・正圧状態において流体を効率よく循環させる圧電ポンプおよび該圧電ポンプを備えたスターリング冷却庫に関する。 The present invention relates to a piezoelectric pump and a Stirling Refrigerator / Freezer, and more particularly, to a piezoelectric pump that efficiently circulates fluid in a negative pressure / positive pressure state and a Stirling cooler including the piezoelectric pump.
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。 As a pump for circulating a medium, a piezoelectric pump using a piezoelectric element such as crystal or lithium niobate has been conventionally used.
図6は、従来の圧電ポンプの一例を示した断面図である。図6を参照して、圧電ポンプ106は、図6に示すように、ケーシング132と、該ケーシング132内に作動空間134および背圧空間135とを備える。ここで、作動空間134と背圧空間135とは圧電素子136によって隔てられている。また、作動空間134側のケーシングには、媒体を吸引する入口部137と、該媒体を吐出する出口部138とが設けられ、背圧空間135側のケーシングには、背圧空間135の圧力を調整するための背圧孔135Aが設けられている。なお、入口部137と出口部138には、媒体を逆流させない逆止弁139,140がそれぞれ設けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional piezoelectric pump. With reference to FIG. 6, the
上記の圧電ポンプ106を動作させる際は、圧電素子136に電気信号を与える。これにより、圧電素子136は図6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136の端部はケーシング132に固定されており、圧電素子136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134の体積が変動し、作動空間134内の圧力が圧電素子136の変形状態に応じて変動して、媒体を吸込/吐出する。
When the
ここで、上記の圧電素子136の変形により、背圧空間135の体積も変化することになるが、この結果、背圧空間135の圧力が変動すると、圧電素子136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106の動作効率が低下する。これに対し、圧電素子136の変形状態に関わらず背圧空間135の圧力が一定となるように、ケーシング132の背圧空間135側に背圧孔135Aが設けられている。
Here, due to the deformation of the
また、逆スターリングサイクルによる熱交換を冷却庫に適用したものとして、たとえば、特開2003−50073号公報(従来例1)に記載されたものなどが挙げられる。 Moreover, as what applied the heat exchange by a reverse Stirling cycle to a refrigerator, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-50073 (conventional example 1) etc. are mentioned, for example.
従来例1においては、逆スターリングサイクルによる作動ガスの圧縮熱を外部に放熱するための高温部と、逆スターリングサイクルによる作動ガスの膨張熱を外部から吸熱するための低温部と、低温部に熱的に結合された低温側凝縮器および複数の低温側蒸発器をサーモサイフォンを構成するように連結した閉回路からなる低温側循環回路とを備え、低温部の冷熱を搬送する冷熱搬送媒体を低温側循環回路内に封入したことを特徴とするスターリング冷凍システムが開示されている。ここで、高温部における熱は、高温側熱交換サイクル(放熱システム)により放熱される。高温側熱交換サイクルは、配管により接続された高温側蒸発器と高温側凝縮器とを含み、サーモサイフォン原理により熱が搬送、放出される。 In Conventional Example 1, the high temperature part for radiating the compression heat of the working gas due to the reverse Stirling cycle to the outside, the low temperature part for absorbing the expansion heat of the working gas due to the reverse Stirling cycle from the outside, and the heat at the low temperature part A low-temperature side circulation circuit comprising a closed circuit in which a low-temperature side condenser and a plurality of low-temperature side evaporators connected to form a thermosyphon are connected to each other, and a low-temperature heat transfer medium that conveys cold heat in a low-temperature part A Stirling refrigeration system is disclosed that is enclosed in a side circulation circuit. Here, the heat in the high temperature part is radiated by the high temperature side heat exchange cycle (heat radiation system). The high temperature side heat exchange cycle includes a high temperature side evaporator and a high temperature side condenser connected by piping, and heat is conveyed and released by the thermosiphon principle.
なお、登録実用新案第2505727号公報(従来例2)においては、ケーシングと、ケーシングの内部に設けられた圧電振動子と、圧電振動子の片側のポンプ室に設けられた吸込用、吐出用のチェック弁とを備えた圧電ポンプが開示されている。この圧電ポンプにおいて、ポンプ室と圧電振動子に対して上記ポンプ室の反対側に位置する反ポンプ室とが連通している。
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。 However, the piezoelectric pump as described above has the following problems.
図6に示すような圧電ポンプにおいては、内部に空間を形成するように対向する複数の部材を用いてケーシングが構成される。ここで、複数の部材間のシールは、一般に、Oリングなどを用いて行なわれる。このような構成においては、作動媒体のスローリークが生じるため、回路内の圧力が大気圧よりも低いまたは高い状態(本願明細書では、負圧状態または正圧状態と称する。)の密閉系において、長期間に亘って使用しつづけることができない。このような問題は、従来例2に示される圧電ポンプによっても解決されない。 In the piezoelectric pump as shown in FIG. 6, the casing is configured by using a plurality of opposing members so as to form a space inside. Here, sealing between a plurality of members is generally performed using an O-ring or the like. In such a configuration, since a slow leak of the working medium occurs, in a closed system in which the pressure in the circuit is lower or higher than atmospheric pressure (referred to herein as a negative pressure state or a positive pressure state). It cannot be used for a long time. Such a problem is not solved even by the piezoelectric pump shown in the second conventional example.
また、圧電ポンプに用いられる圧電素子は耐熱性が低いため、シール性を向上させるために上記複数の部材を溶接により接合する場合には、その溶接熱をいかに圧電素子に伝えにくくするかが課題となる。圧電素子に伝わる熱量を低減することで、該圧電素子の機能が向上し、結果として、流体の循環効率が向上する。 In addition, since the piezoelectric element used in the piezoelectric pump has low heat resistance, there is a problem of how to make it difficult to transmit the welding heat to the piezoelectric element when joining the plurality of members by welding in order to improve sealing performance. It becomes. By reducing the amount of heat transmitted to the piezoelectric element, the function of the piezoelectric element is improved, and as a result, the fluid circulation efficiency is improved.
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、負圧・正圧状態において流体を効率よく循環させる圧電ポンプおよびスターリング冷却庫を提供することにある。 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 and a Stirling cooler that efficiently circulates fluid in a negative pressure / positive pressure state.
本発明に係る圧電ポンプは、1つの局面では、複数の金属製部材を溶接により接合して形成されるケーシングと、ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、複数の金属製部材を溶接する際の溶接熱が圧電素子に伝わることが抑制可能になるようにケーシングと圧電素子とを離間させるようにケーシングと圧電素子との間に設けられ、圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品とを備え、第1と第2内部部品は樹脂製であり、第1と第2内部部品がそれぞれ第1と第2内部空間の外周を規定し、第1と第2内部部品の間に圧電素子を挟むようにして該圧電素子を保持する。 In one aspect, a piezoelectric pump according to the present invention includes a casing formed by welding a plurality of metal members by welding, a piezoelectric element that partitions a space in the casing into first and second internal spaces, and a plurality of Provided between the casing and the piezoelectric element so as to separate the casing and the piezoelectric element so that welding heat during welding of the metal member can be suppressed from being transmitted to the piezoelectric element, and holds the piezoelectric element. First and second internal parts made of metal , the first and second internal parts are made of resin, the first and second internal parts define the outer peripheries of the first and second internal spaces, respectively; The piezoelectric element is held so as to sandwich the piezoelectric element between the first and second internal parts.
ケーシングを構成する複数の金属製部材を溶接で接合することにより、作動媒体のリークに対する耐久性を向上させることができる。この結果、大気圧よりも低いまたは高い圧力で運転する密閉系において長期間使用可能な圧電ポンプが提供される。また、金属製のケーシングと圧電素子との間に非金属製の内部部品を設け、ケーシングと圧電素子とを離間させることで、溶接熱が圧電素子に伝わることを抑制することができる。 By joining a plurality of metallic member constituting the casing by welding, it is possible to improve the durability against leakage of the working medium. As a result, a piezoelectric pump that can be used for a long time in a closed system that operates at a pressure lower or higher than atmospheric pressure is provided. Further, by providing a non-metallic internal part between the metal casing and the piezoelectric element and separating the casing and the piezoelectric element, it is possible to suppress welding heat from being transmitted to the piezoelectric element.
また、成型が行ないやすい樹脂を用い、かつ、簡単な構造で圧電素子を保持することにより、圧電ポンプを低コストで作製することができる。 Further, using a forming mold is carried out easily resin, and, by holding the piezoelectric element with a simple structure can be manufactured a piezoelectric pump at low cost.
本発明に係る圧電ポンプは、他の局面では、複数の金属製部材を接合して形成されるケーシングと、ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、ケーシングと圧電素子との間に設けられ、圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、第1内部部品上に形成され、ケーシング外部の吸込パイプから作動空間としての第1内部空間に向かう作動媒体が通過する入口部と、第1内部部品上に形成され、第1内部空間からケーシング外部の吐出パイプに向かう作動媒体が通過する出口部と、入口部と第1内部空間との間に設置される第1逆止弁と、出口部と第1内部空間との間に設置される第2逆止弁と、第1および第2内部空間と圧電素子との間の隙間と、入口部および出口部とケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備える。ここで、第1内部部品に、第1と第2逆止弁がそれぞれ設置される第1と第2逆止弁設置部と、複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設ける。 In another aspect, the piezoelectric pump according to the present invention includes a casing formed by joining a plurality of metal members, a piezoelectric element that partitions a space in the casing into first and second internal spaces, and the casing and the piezoelectric element. The non-metallic first and second internal parts that hold the piezoelectric element, and are formed on the first internal parts, from the suction pipe outside the casing toward the first internal space as the working space An inlet portion through which the working medium passes, an outlet portion formed on the first internal part and through which the working medium from the first inner space toward the discharge pipe outside the casing passes, and between the inlet portion and the first inner space A first check valve installed; a second check valve installed between the outlet portion and the first internal space; a gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element; and an inlet portion And the gap between the outlet and the casing, respectively Obtain Bei a plurality of O rings Lumpur. Here, the first internal components, Ru provided first and the first and second check valves are installed respectively and the second check valve installation portion, and a plurality of grooves in which a plurality of O-rings are respectively installed .
本構成においては、樹脂からなる内部部品に凹部や溝を設けることにより、逆止弁およびOリングが設けられる設置台や溝を簡単に形成することができる。 In this configuration, by providing a recess or groove in an internal part made of resin, it is possible to easily form an installation base or groove in which a check valve and an O-ring are provided.
ここで、背圧空間としての第2内部空間と入口部または出口部とを連通させる連通部をさらに備え、連通部は、第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成されることが好ましい。 Here, a communication portion that communicates the second internal space as the back pressure space with the inlet portion or the outlet portion is further provided, and the communication portion is configured by a hole or a groove formed in the first and second internal parts. It is preferable.
連通部を形成することにより、作動空間(第1内部空間)と背圧空間(第2内部空間)との圧力をほぼ等しくすることができる。また、樹脂からなる内部部品に溝や孔を設けることにより、ケーシングの外部に連通管を設けることなく簡単に連通部を形成することができる。この結果、流体を効率よく循環させるコンパクトな圧電ポンプが低コストで形成される。 By forming the communication portion, the pressures in the working space (first internal space) and the back pressure space (second internal space) can be made substantially equal. Further, by providing grooves and holes in the internal parts made of resin, the communication portion can be easily formed without providing a communication pipe outside the casing. As a result, a compact piezoelectric pump that efficiently circulates fluid can be formed at low cost.
さらに、上記連通部は、ケーシングにおける複数の金属製部材の接合箇所と連通することが好ましい。これにより、連通部をケーシングのリークチェック孔として用いることができる。 Furthermore, it is preferable that the communication portion communicates with a joint portion of the plurality of metal members in the casing. Thereby, a communicating part can be used as a leak check hole of a casing.
本発明に係る圧電ポンプは、さらに他の局面では、複数の金属製部材を接合して形成されるケーシングと、ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、ケーシングと圧電素子との間に設けられ、圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、第1内部部品上に形成され、ケーシング外部の第1吸込パイプから作動空間としての第1内部空間に向かう作動媒体が通過する第1入口部と、第2内部部品上に形成され、ケーシング外部の第2吸込パイプから作動空間としての第2内部空間に向かう作動媒体が通過する第2入口部と、第1内部部品上に形成され、第1内部空間からケーシング外部の第1吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第1出口部と、第2内部部品上に形成され、第2内部空間からケーシング外部の第2吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第2出口部と、第1および第2入口部と第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第1と第2逆止弁と、第1および第2出口部と第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第3と第4逆止弁と、第1および第2内部空間と圧電素子との間の隙間と、第1および第2入口部ならびに第1および第2出口部とケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備える。ここで、第1と第2内部部品に、第1から第4逆止弁がそれぞれ設置される第1から第4逆止弁設置部と、複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設ける。 In still another aspect, the piezoelectric pump according to the present invention includes a casing formed by joining a plurality of metal members, a piezoelectric element that partitions a space in the casing into first and second internal spaces, a casing, and a piezoelectric element. Non-metallic first and second internal parts that are provided between the elements and hold the piezoelectric element, and are formed on the first internal parts, and the first internal as a working space from the first suction pipe outside the casing A first inlet portion through which the working medium toward the space passes, and a second inlet portion formed on the second internal part, through which the working medium from the second suction pipe outside the casing toward the second inner space as the working space passes. And a first outlet portion formed on the first internal part, through which the working medium from the first internal space toward the first discharge pipe outside the casing passes, and formed on the second internal part, from the second internal space Outside the casing A second outlet portion through which the working medium toward the second discharge pipe passes, and first and second check valves respectively installed between the first and second inlet portions and the first and second internal spaces; Third and fourth check valves respectively installed between the first and second outlet portions and the first and second internal spaces; a gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element; obtain Bei a plurality of O-rings for each seal a gap between the first and second inlet portions and first and second outlet portion and the casing. Here, in the first and second internal parts, first to fourth check valve installation portions where the first to fourth check valves are respectively installed, and a plurality of groove portions where a plurality of O-rings are respectively installed the Ru provided.
本構成においては、圧電素子の両側を作動空間として利用することができる。また、樹脂からなる内部部品に凹部や溝を設けることにより、逆止弁やOリングが設けられる設置台や溝を簡単に形成することができる。この結果、流体を効率よく循環させる圧電ポンプが低コストで提供される。 In this configuration, both sides of the piezoelectric element can be used as working spaces. Further, by providing a recess or groove in an internal part made of resin, an installation table or groove on which a check valve or an O-ring is provided can be easily formed. As a result, a piezoelectric pump that efficiently circulates fluid is provided at low cost.
(第1と第2)入口部または(第1と第2)出口部と金属製部材の接合箇所とを連通させる連通孔を設けることが好ましい。 It is preferable to provide a communication hole for communicating the (first and second) inlet portion or the (first and second) outlet portion and the joint portion of the metal member.
この連通孔は、ケーシングのリークチェック孔として用いることができる。 This communication hole can be used as a leak check hole of the casing.
本発明に係る圧電ポンプは、さらに他の局面では、複数の金属製部材を接合して形成されるケーシングと、ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、ケーシングと圧電素子との間に設けられ、圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、第1内部部品上に形成され、ケーシング外部の吸込パイプから作動空間としての第1内部空間に向かう作動媒体が通過する第1入口部と、第2内部部品上に形成され、第1入口部から第2内部空間に向かう作動媒体が通過する第2入口部と、第1内部部品上に形成され、第1内部空間からケーシング外部の吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第1出口部と、第2内部部品上に形成され、第2内部空間から第1出口部に向かう作動媒体が通過する第2出口部と、第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成され第1と第2入口部を連通させる第1連通部と、第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成され第1と第2出口部を連通させる第2連通部と、第1および第2入口部と第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第1と第2逆止弁と、第1および第2出口部と第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第3と第4逆止弁と、第1および第2内部空間と圧電素子との間の隙間と、第1および第2入口部ならびに第1および第2出口部とケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備える。ここで、第1と第2内部部品に、第1から第4逆止弁がそれぞれ設置される第1から第4逆止弁設置部と、複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設ける。 In still another aspect, the piezoelectric pump according to the present invention includes a casing formed by joining a plurality of metal members, a piezoelectric element that partitions a space in the casing into first and second internal spaces, a casing, and a piezoelectric element. Non-metallic first and second internal parts that are provided between the elements and that hold the piezoelectric element, and are formed on the first internal parts, from the suction pipe outside the casing to the first internal space as the working space Formed on the first inlet part through which the working medium heading and the second internal part are formed, and on the first inner part through the second inlet part through which the working medium from the first inlet part toward the second internal space passes The first outlet portion through which the working medium directed from the first inner space toward the discharge pipe outside the casing passes, and the working medium that is formed on the second inner part and passes from the second inner space toward the first outlet portion pass through. The second outlet, the first and the first A first communication part constituted by a hole or groove formed in the internal part and communicating the first and second inlet parts, and a first and second part constituted by a hole or groove formed in the first and second internal parts. A second communicating portion for communicating the outlet portion, first and second check valves respectively installed between the first and second inlet portions and the first and second internal spaces, and the first and second outlets Third and fourth check valves respectively installed between the first portion and the first and second internal spaces, a gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element, and first and second inlets obtain Bei a plurality of O-rings for each seal a gap between the parts and the first and second outlet portion and the casing. Here, in the first and second internal parts, first to fourth check valve installation portions where the first to fourth check valves are respectively installed, and a plurality of groove portions where a plurality of O-rings are respectively installed the Ru provided.
本構成においては、圧電素子の両側を作動空間として利用することができる。また、ケーシングの外部に連通管を設けることなく第1と第2連通部を形成することができる。さらに、樹脂からなる内部部品に凹部や溝を設けることにより、逆止弁やOリングが設けられる設置台や溝を簡単に形成することができる。この結果、流体を効率よく循環させるコンパクトな圧電ポンプが低コストで提供される。 In this configuration, both sides of the piezoelectric element can be used as working spaces. Further, the first and second communication portions can be formed without providing a communication pipe outside the casing. Furthermore, by providing a recess or groove in an internal part made of resin, an installation table or groove on which a check valve or an O-ring is provided can be easily formed. As a result, a compact piezoelectric pump that efficiently circulates fluid is provided at low cost.
ここで、第1と第2連通部の一方をケーシングにおける金属製部材の接合箇所と連通させてもよい。これにより、連通部をケーシングのリークチェック孔として用いることができる。 Here, one of the first communication portion and the second communication portion may be communicated with a joint portion of the metal member in the casing. Thereby, a communicating part can be used as a leak check hole of a casing.
また、第1内部部品と第2内部部品との接合面において第1連通部または第2連通部をシールする他のOリングをさらに設けてもよい。これにより、作動媒体の通路となる第1と第2連通部の密閉性を確保することができる。 Moreover, you may further provide the other O-ring which seals a 1st communication part or a 2nd communication part in the joint surface of a 1st internal component and a 2nd internal component. Thereby, the airtightness of the 1st and 2nd communicating part used as the channel | path of a working medium is securable.
なお、ケーシングを構成する複数の金属製部材はそれぞれフランジ部を有し、フランジ部の先端部どうしを溶接してケーシングを形成してもよい。これにより、溶接箇所と圧電素子とをさらに遠ざけることができる。したがって、圧電素子への入熱の抑制効果をさらに高めることができる。 Note that the plurality of metal members constituting the casing may each have a flange portion, and the casing may be formed by welding tip portions of the flange portion. Thereby, a welding location and a piezoelectric element can be further moved away. Therefore, the effect of suppressing heat input to the piezoelectric element can be further enhanced.
本発明に係るスターリング冷却庫においては、上述した圧電ポンプが高温側の作動媒体循環回路に設けられている。 In the Stirling refrigerator according to the present invention, the above-described piezoelectric pump is provided in the high-temperature side working medium circulation circuit.
本発明によれば、負圧・正圧の密閉系において長期間使用しつづけてもスローリークが生じることのない圧電ポンプが提供される。 According to the present invention, there is provided a piezoelectric pump in which a slow leak does not occur even if it is used for a long time in a negative pressure / positive pressure sealed system.
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実施の形態について、図1から図5を用いて説明する。 Embodiments of a piezoelectric pump and a Stirling cooler according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
なお、本願明細書において、「冷却庫」とは、「冷蔵庫」、「冷凍庫」および「冷凍冷蔵庫」の全てを含む概念である。 In the present specification, the “cooling box” is a concept including all of “refrigerator”, “freezer”, and “freezer refrigerator”.
また、本願明細書においては、スターリング冷凍機を備えたスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫について説明するが、本発明に係る圧電ポンプが設けられるスターリング機関搭載機器は、スターリング冷却庫に限定されるものではない。スターリング機関は、たとえば、発電機としても用いられる。 Moreover, in this specification, although the Stirling refrigerator as a Stirling engine mounting apparatus provided with the Stirling refrigerator is demonstrated, the Stirling engine mounting apparatus provided with the piezoelectric pump according to the present invention is limited to the Stirling refrigerator. It is not a thing. The Stirling engine is also used as a generator, for example.
(スターリング冷却庫についての説明)
図1は、後述する本発明の実施の形態1〜3に係る圧電ポンプが高温側の作動媒体循環回路に設けられたスターリング冷却庫の配管系統図の一例である。
(Explanation about Stirling refrigerator)
FIG. 1 is an example of a piping system diagram of a Stirling cooler in which a piezoelectric pump according to first to third embodiments of the present invention to be described later is provided in a working medium circulation circuit on a high temperature side.
スターリング冷却庫1は、図1に示すように、放熱部2と吸熱部3とを有するスターリング冷凍機4(スターリング機関)と、放熱部2に取付けられた高温側蒸発器5、高温側凝縮器7およびパイプ2A,2Bを含む第1高温側循環回路(第1循環回路)と、高温側蒸発器5、循環ポンプ6、発露防止パイプ9およびパイプ2C,2D,2E,2Fを含む第2高温側循環回路(第2循環回路)と、吸熱部3に取付けられた低温側凝縮器10、低温側蒸発器11およびパイプ3A,3Bを含む低温側循環回路とを備える。第1高温側循環回路は、スターリング冷凍機4の放熱部2の冷却を行ない、第2高温側循環回路は、発露防止パイプ9に熱を供給する。また、低温側循環回路は、冷却庫内の空気とスターリング冷凍機4の吸熱部3との熱交換を行なう。
As shown in FIG. 1, the Stirling refrigerator 1 includes a Stirling refrigerator 4 (Stirling engine) having a
第1と第2高温側循環回路内には水(H2O)などが冷媒として封入されている。高温側蒸発器5において蒸発した冷媒はパイプ2A(高温側導管)を介して高温側凝縮器7に達する(図1中の破線矢印)。高温側凝縮器7において外気との熱交換が行なわれることで冷媒が凝縮する。この熱交換を促進するために、高温側凝縮器7近傍に気流を生じさせるファン8が設けられている。凝縮した冷媒は、パイプ2B(高温側戻り管)を介して高温側蒸発器5に戻る。第1高温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、放熱部2で発生した熱を伝達することができるように、高温側凝縮器7が高温側蒸発器5より上方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整(ほぼ真空状態に減圧)されている。
Water (H 2 O) or the like is sealed as a refrigerant in the first and second high temperature side circulation circuits. The refrigerant evaporated in the high
一方、高温側蒸発器5の下部には、パイプ2Cが接続されている。高温側蒸発器5からパイプ2Cに液相の冷媒が流入する。パイプ2Cに流入した冷媒は、パイプ2Dを介して、スターリング冷凍機4よりも下方に設けられた循環ポンプ6に達する。循環ポンプ6から吐出された冷媒は、パイプ2Eを介して発露防止パイプ9に送られる。ここで、発露防止パイプ9内を流れる冷媒は、スターリング冷凍機4の放熱部2から与えられた熱により比較的高温に保たれている。したがって、発露防止パイプ9を冷却庫の前面に配置することで、ドア部等における発露を抑制することができる。発露防止パイプ9内を流れた冷媒は、パイプ2Fを介して高温側蒸発器5内に戻る。このように、第2高温側循環回路においては、循環ポンプ6による強制循環が行なわれている。
On the other hand, a
低温側循環回路内には二酸化炭素や炭化水素などが冷媒として封入されている。低温側凝縮器10において凝縮した冷媒はパイプ3A(低温側導管)を介して低温側蒸発器11に達する。低温側蒸発器11において冷媒が蒸発することで熱交換が行なわれる。この熱交換を促進するために、低温側蒸発器11近傍に気流を生じさせるファン12が設けられている。熱交換の後、ガス化された冷媒は、パイプ3B(低温側戻り管)を介して低温側凝縮器10に戻る。低温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、吸熱部3で発生した冷熱を伝達することができるように、低温側蒸発器11が低温側凝縮器10より下方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整(ほぼ真空状態に減圧)されている。
Carbon dioxide, hydrocarbons, and the like are sealed as refrigerant in the low-temperature side circulation circuit. The refrigerant condensed in the low
スターリング冷凍機4を作動させると、該冷凍機4の放熱部2で発生した熱が、高温側凝縮器7を介して空気と熱交換される。一方、スターリング冷凍機4の吸熱部3で発生した冷熱は、低温側蒸発器11を介して冷却庫内の空気と熱交換される。冷却庫内からの暖かくなった気流は、再び低温側蒸発器11近傍に送られ、繰り返し冷却される。
When the Stirling refrigerator 4 is operated, the heat generated in the
(実施の形態1)
図2は、実施の形態1に係る圧電ポンプを示した断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the piezoelectric pump according to the first embodiment.
本実施の形態に係る圧電ポンプ6は、図2に示すように、複数の金属製部材を溶接して形成されるケーシング32と、ケーシング32内の空間を作動空間34(第1内部空間)と背圧空間35(第2内部空間)とに仕切る圧電素子36と、ケーシング32と圧電素子36との間に設けられ、圧電素子36を保持する非金属製の内部部品33A,33B(第1と第2内部部品)とを備える。
As shown in FIG. 2, the
内部部品33A,33Bは、加工、成型が行ないやすい樹脂で構成される。内部部品33Aは、作動空間34(ポンプ室)の外周を規定し、内部部品33Bは、背圧空間35の外周を規定する。内部部品33A,33Bを対向させることにより、内部部品33A,33B間に凹部が形成され、該凹部内に圧電素子36が受け入れられて保持される。すなわち、内部部品33A,33Bは、圧電素子36を挟むようにして圧電素子36を保持する。
The
図2の例では、内部部品33A上に形成され、ケーシング32外部の入口パイプ41(吸込パイプ)から作動空間34に向かう作動媒体が通過する入口部37と、内部部品33A上に形成され、作動空間34からケーシング32外部の出口パイプ42(吐出パイプ)に向かう作動媒体が通過する出口部38と、入口部37と作動空間34との間に設置される逆止弁39(第1逆止弁)と、出口部38と作動空間34との間に設置される逆止弁40(第2逆止弁)と、作動空間34および背圧空間35と圧電素子36との間の隙間と、入口部37および出口部38とケーシング32内面との間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリング43とが設けられている。ここで、逆止弁39,40がそれぞれ設置される設置台(第1と第2逆止弁設置部)と、各々のOリング43が取付けられる溝部とは、内部部品33A,33Bに予め加工を施すことによって設けられている。
In the example of FIG. 2, formed on the
圧電ポンプ6は、背圧空間35と入口部37とを連通させる連通部44を有する。連通部44は、内部部品33A,33Bに形成された孔または溝により構成される。連通部44は、ケーシング32の内面上に達し、複数の金属製部材の溶接箇所と連通している。なお、連通部44に代えて、背圧空間35と出口部38とを連通させる連通部が設けられてもよい。
The
実際に圧電ポンプ6を作動させる際は、電源端子45を介して圧電素子36に電気信号を与え、圧電素子36を図2中の左右方向に振幅運動させる。
When the
上記構成においては、ケーシング32を構成する複数の部材を溶接で接合することにより、作動媒体のリークに対する耐久性を向上させることができる。この結果、負圧・正圧状態の密閉系において長期間使用可能な圧電ポンプ6が提供される。また、金属製のケーシング32と圧電素子36との間に樹脂製の内部部品33A,33Bを設け、ケーシング32と圧電素子36とを離間させることで、金属部材を溶接する際の溶接熱が圧電素子36に伝わることを抑制することができる。したがって、圧電素子36の動作効率が向上し、結果として、作動媒体の循環効率が向上する。
In the said structure, durability with respect to the leak of a working medium can be improved by joining the several member which comprises the
また、内部部品33A,33Bとして、成型が行ないやすい樹脂製の部品を用い、かつ、上述したように簡単な構造で圧電素子36を保持することにより、圧電ポンプ6を低コストで作製することができる。
In addition, by using resin parts that can be easily molded as the
また、逆止弁39,40や複数のOリング43がそれぞれ設けられる設置台や溝は、樹脂製の内部部品33A,33Bに凹部や溝を設けることにより簡単に形成することができる。
Moreover, the installation base and groove | channel in which the
さらに、連通部44が形成されることにより、作動空間34(第1内部空間)と背圧空間35(第2内部空間)との圧力をほぼ等しく保つことができる。この結果、負圧・正圧状態において、作動媒体の循環効率は向上する。ここで、連通部44は、樹脂製の内部部品33A,33Bに溝や孔を設けることにより、ケーシングの外部に連通管を設けることなく簡単に形成することができる。この結果、圧電ポンプ6のコンパクトな構造が低コストで実現される。また、連通部44を複数の金属製部材の溶接箇所と連通させることにより、連通部44をケーシングのリークチェック孔(連通孔)として用いることができる。
Furthermore, by forming the
ケーシング32を構成する複数の金属製部材はそれぞれフランジ部46を有し、フランジ部46の先端部どうしを溶接することによりケーシング32が形成されている。フランジ部46が設けられることにより、溶接箇所と圧電素子36とをさらに遠ざけることができる。したがって、圧電素子36への入熱の抑制効果をさらに高めることができる。
Each of the plurality of metal members constituting the
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2に係る圧電ポンプを示した断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a sectional view showing the piezoelectric pump according to the second embodiment.
本実施の形態に係る圧電ポンプ6は、実施の形態1に係る圧電ポンプ6の変形例であって、圧電素子36の両側をポンプ室(作動空間34A,34B)として利用することを特徴とする。
The
圧電ポンプ6は、図3に示すように、内部部品33A(第1内部部品)上に形成され、ケーシング32外部の入口パイプ41A(第1吸込パイプ)から作動空間34A(第1内部空間)に向かう作動媒体が通過する入口部37A(第1入口部)と、内部部品33B(第2内部部品)上に形成され、ケーシング32外部の入口パイプ41B(第2吸込パイプ)から作動空間34B(第2内部空間)に向かう作動媒体が通過する入口部37B(第2入口部)と、内部部品33A上に形成され、作動空間34Aからケーシング32外部の出口パイプ42A(第1吐出パイプ)に向かう作動媒体が通過する出口部38A(第1出口部)と、内部部品33B上に形成され、作動空間34Bからケーシング32外部の出口パイプ42B(第2吐出パイプ)に向かう作動媒体が通過する出口部38B(第2出口部)と、入口部37A,37Bと作動空間34A,34Bとの間にそれぞれ設置される逆止弁39A,39B(第1と第2逆止弁)と、出口部38A,38Bと作動空間34A,34Bとの間にそれぞれ設置される逆止弁40A,40B(第3と第4逆止弁)と、作動空間34A,34Bと圧電素子36との間の隙間ならびに入口部37A,37Bおよび出口部38A,38Bとケーシング32内面との間の隙間をそれぞれシールする複数のOリング43とが設けられている。ここで、ここで、逆止弁39A,39B,40A,40Bがそれぞれ設置される設置台(第1から第4逆止弁設置部)と、各々のOリング43が取付けられる溝部とは、内部部品33A,33Bに予め加工を施すことによって設けられている。
As shown in FIG. 3, the
圧電ポンプ6は、内部部品33A,33Bに、入口部37A,37Bからケーシング32の内面上に達し、複数の金属製部材の溶接箇所と連通するリークチェック孔44A(連通孔)を有する。なお、リークチェック孔44Aは、内部部品33A,33Bの一方にのみ設けられてもよいし、リークチェック孔44Aに代えて、出口部38A,38Bからケーシング32の内面上に達し、複数の金属製部材の溶接箇所と連通するリークチェック孔が設けられてもよい。
The
上記構成によっても、実施の形態1と同様に、負圧・正圧状態の密閉系において長期間使用可能な循環効率の高い圧電ポンプ6が低コストで提供される。
Also with the above configuration, as in the first embodiment, the
さらに、リークチェック孔44Aを複数の金属製部材の溶接箇所と連通させることにより、ケーシングのリークチェックを行なうことが可能になる。
Further, the leakage check of the casing can be performed by communicating the
なお、本実施の形態において、上述した実施の形態1と同様の事項については、詳細な説明は繰り返されない。 In the present embodiment, detailed description of the same matters as in the above-described first embodiment will not be repeated.
(実施の形態3)
図4は、実施の形態3に係る圧電ポンプを示した断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a piezoelectric pump according to the third embodiment.
本実施の形態に係る圧電ポンプ6は、実施の形態1に係る圧電ポンプ6の変形例であって、圧電素子36の両側をポンプ室(作動空間34A,34B)として利用することを特徴とする。
The
圧電ポンプ6は、図4に示すように、内部部品33A(第1内部部品)上に形成され、ケーシング32外部の入口パイプ41(吸込パイプ)から作動空間34A(第1内部空間)に向かう作動媒体が通過する入口部37A(第1入口部)と、内部部品33B(第2内部部品)上に形成され、入口部37Aから作動空間34B(第2内部空間)に向かう作動媒体が通過する入口部37B(第2入口部)と、内部部品33A上に形成され、作動空間34Aからケーシング32外部の出口パイプ42(吐出パイプ)に向かう作動媒体が通過する出口部38A(第1出口部)と、内部部品33B上に形成され、作動空間34Bから出口部38Aに向かう作動媒体が通過する出口部38B(第2出口部)と、内部部品33A,33Bに形成された孔または溝により構成され、入口部37A,37Bを連通させる入口連通部44B(第1連通部)と、内部部品33A,33Bに形成された孔または溝により構成され、出口部38A,38Bを連通させる出口連通部44C(第2連通部)と、入口部37A,37Bと作動空間34A,34Bとの間にそれぞれ設置される逆止弁39A,39B(第1と第2逆止弁)と、出口部38A,38Bと作動空間34A,34Bとの間にそれぞれ設置される逆止弁40A,40B(第3と第4逆止弁)と、作動空間34A,34Bと圧電素子36との間の隙間ならびに入口部37A,37Bおよび出口部38A,38Bとケーシング32内面との間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリング43とが設けられている。ここで、ここで、逆止弁39A,39B,40A,40Bがそれぞれ設置される設置台(第1から第4逆止弁設置部)と、各々のOリング43が取付けられる溝部とは、内部部品33A,33Bに予め加工を施すことによって設けられている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、入口連通部44Bは、ケーシング32の内面上に達し、複数の金属製部材の溶接箇所とを連通している。これにより、入口連通部44Bをリークチェック孔として用いることができる。一方、出口連通部44Cは、図4に示すように、内部部品33A,33Bの接合面にOリング(他のOリング)を設けることによりシールされており、複数の金属製部材の溶接箇所とは連通しない。なお、入口連通部44Bをシールし、出口連通部44Cを溶接箇所と連通させてもよい。このように、入口連通部44Bおよび出口連通部44Cの一方のみを溶接箇所と連通させ、他方をOリングによりシールすることで、作動媒体の通路となる入口部37A,37Bと出口部38A,38Bとが互いに連通することを避けることができる。
Here, the inlet communication portion 44B reaches the inner surface of the
上記構成によっても、実施の形態1と同様に、負圧・正圧状態の密閉系において長期間使用可能な循環効率の高い圧電ポンプ6が低コストで提供される。
Also with the above configuration, as in the first embodiment, the
また入口連通部44Bおよび出口連通部44Cは、樹脂製の内部部品33A,33Bに溝や孔を設けることにより、ケーシングの外部に連通管を設けることなく簡単に形成することができる。この結果、圧電ポンプ6のコンパクトな構造が実現される。
The inlet communication portion 44B and the
なお、本実施の形態において、上述した実施の形態1と同様の事項については、詳細な説明は繰り返されない。 In the present embodiment, detailed description of the same matters as in the above-described first embodiment will not be repeated.
(スターリング冷凍機についての説明)
図5を用いて、スターリング冷凍機4の構造の一例およびその動作について説明する。
(Explanation about Stirling refrigerator)
An example of the structure of the Stirling refrigerator 4 and its operation will be described with reference to FIG.
図5に示すように、本実施の形態のスターリング冷凍機4は、フリーピストン型のスターリング機関であって、ケーシング30と、該ケーシング30に組付けられたシリンダ13と、シリンダ13内で往復動するピストン14およびディスプレーサ15と、再生器16と、圧縮空間17Aと膨張空間17Bとを含む作動空間17と、放熱部2と、吸熱部3と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ23と、ピストンスプリング24と、ディスプレーサスプリング25と、ディスプレーサロッド26と、背圧空間27とを備える。
As shown in FIG. 5, the Stirling refrigerator 4 of the present embodiment is a free piston type Stirling engine, and includes a
図5の例では、スターリング冷凍機4の外殻体(外壁)は、単一の容器で構成されず、背圧空間27側に位置するケーシング30(ベッセル部分)と、作動空間17側に位置する放熱部2、チューブ18Aおよび吸熱部3とで主に構成される。ケーシング30は、背圧空間27を規定する。ケーシング30には、シリンダ13、リニアモータ23、ピストンスプリング24およびディスプレーサスプリング25をはじめとする種々の部品が組付けられる。上記外殻体の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。
In the example of FIG. 5, the outer shell (outer wall) of the Stirling refrigerator 4 is not composed of a single container, and is positioned on the casing 30 (vessel portion) located on the
シリンダ13は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン14とフリーピストンとしてのディスプレーサ15とを往復動可能に受け入れる。シリンダ13内において、ピストン14とディスプレーサ15とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン14およびディスプレーサ15によってシリンダ13内の作動空間17が圧縮空間17Aと膨張空間17Bとに区画される。より詳しくは、作動空間17は、ピストン14におけるディスプレーサ15側の端面よりもディスプレーサ15側に位置する空間であり、ピストン14とディスプレーサ15との間に圧縮空間17Aが形成され、ディスプレーサ15と吸熱部3との間に膨張空間17Bが形成される。圧縮空間17Aは主に放熱部2によって囲まれ、膨張空間17Bは主に吸熱部3によって囲まれている。
The
圧縮空間17Aと膨張空間17Bとの間には、チューブ18Aの内周面上に所定の隙間を有しながらフィルムが巻回されてなる再生器16が配設されており、この再生器16を介して圧縮空間17Aと膨張空間17Bとが連通する。それにより、スターリング冷凍機4内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン14およびディスプレーサ15の動作に合わせて流動することにより、後述する逆スターリングサイクルが実現される。
Between the
シリンダ13の外側に位置する背圧空間27にはリニアモータ23が配設される。リニアモータ23は、インナーヨーク20と、可動マグネット部21と、アウターヨーク22とを有し、このリニアモータ23によって、シリンダ13の軸方向にピストン14が駆動される。
A
ピストン14の一端は、板バネなどで構成されるピストンスプリング24と接続される。該ピストンスプリング24は、ピストン14に弾性力を付与する弾性力付与手段として機能する。該ピストンスプリング24に弾性力を付加することにより、シリンダ13内でピストン14をより安定して周期的に往復動させることが可能となる。ディスプレーサ15の一端は、ディスプレーサロッド26を介してディスプレーサスプリング25と接続される。ディスプレーサロッド26はピストン14を貫通して配設され、ディスプレーサスプリング25は板バネなどで構成される。該ディスプレーサスプリング25の周縁部と、ピストンスプリング24の周縁部は、リニアモータ23からピストン14の背圧空間27側(以下、後方と称する場合がある。)に延びる支持部材により支持される。
One end of the
ピストン14に対しディスプレーサ15と反対側には、ケーシング30によって囲まれた背圧空間27が配設されている。背圧空間27は、ケーシング30内でピストン14の周囲に位置する外周領域と、ケーシング30内でピストン14よりもピストンスプリング24側(後方側)に位置する後方領域とを含む。この背圧空間27内にも、作動媒体が存在する。
A
放熱部2、吸熱部3の内周面上には、それぞれ熱交換器18と熱交換器19とが設けられる。熱交換器18,19は、それぞれ、圧縮空間17A,膨張空間17Bと放熱部2,吸熱部3との間の熱交換を行なう。
A
ケーシング30の後方側には、板バネ28を介してバランスマス29が取付けられている。バランスマス29は、ピストン14やディスプレーサ15が振動することによって生じるケーシング30の振動を吸収する質量部材である。具体的には、ピストン14やディスプレーサ15が振動することによってケーシング30に振動が生じた場合に、このケーシング30の振動に対して追従するようにバランスマス29が振動することにより、スターリング冷凍機4の振動が低減される。
A
次に、このスターリング冷凍機4の動作について説明する。 Next, the operation of the Stirling refrigerator 4 will be described.
まず、リニアモータ23を作動させてピストン14を駆動する。リニアモータ23によって駆動されたピストン14は、ディスプレーサ15に接近し、圧縮空間17A内の作動媒体(作動ガス)を圧縮する。
First, the
ピストン14がディスプレーサ15に接近することにより、圧縮空間17A内の作動媒体の温度は上昇するが、放熱部2によってこの圧縮空間17A内に発生した熱が外部へと放出される。そのため、圧縮空間17A内の作動媒体の温度はほぼ等温に維持される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルにおける等温圧縮過程に相当する。
As the
ピストン14がディスプレーサ15に接近した後にディスプレーサ15は吸熱部3側に移動する。他方、ピストン14によって圧縮空間17A内において圧縮された作動媒体は再生器16内に流入し、さらに膨張空間17Bへと流れ込む。その際、作動媒体の持つ熱が再生器16に蓄熱される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容冷却過程に相当する。
After the
膨張空間17B内に流入した高圧の作動媒体は、ディスプレーサ15がピストン14側(後方側)へ移動することにより膨張する。このようにディスプレーサ15が後方側へ移動するのに伴い、ディスプレーサスプリング25の中央部も後方側に突出するように変形する。
The high-pressure working medium that has flowed into the expansion space 17B expands when the
上記のように膨張空間17B内で作動媒体が膨張することにより、膨張空間17B内の作動媒体の温度は下降するが、吸熱部3によって外部の熱が膨張空間17B内へと伝熱されるため、膨張空間17B内はほぼ等温に保たれる。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等温膨張過程に相当する。
As described above, when the working medium expands in the expansion space 17B, the temperature of the working medium in the expansion space 17B decreases, but external heat is transferred into the expansion space 17B by the
その後、ディスプレーサ15がピストン14から遠ざかる方向に移動し始める。それにより、膨張空間17B内の作動媒体は再生器16を通過して再び圧縮空間17A側へと戻る。その際に再生器16に蓄熱されていた熱が作動媒体に与えられるため、作動媒体は昇温する。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容加熱過程に相当する。
Thereafter, the
この一連の過程(等温圧縮過程−等容冷却過程−等温膨張過程−等容加熱過程)が繰り返されることにより、逆スターリングサイクルが構成される。この結果、吸熱部3は徐々に低温になり、極低温(たとえば−50℃程度)を有するに至る。一方で、放熱部2は徐々に高温(たとえば60℃程度)になる。上述したように、吸熱部3における冷熱は、低温側循環回路を介して冷却庫内に供給され、放熱部2における熱は、第1と第2高温側循環回路を介して冷却庫外に放出される。
By repeating this series of processes (isothermal compression process-isovolume cooling process-isothermal expansion process-isovolume heating process), an inverse Stirling cycle is configured. As a result, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, it is planned from the beginning to appropriately combine the characteristic portions of the respective embodiments described above. Moreover, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. 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.
1 スターリング冷却庫、2 放熱部、2A〜2F パイプ(高温側循環回路)、3 吸熱部、3A,3B パイプ(低温側循環回路)、4 スターリング冷凍機、5 高温側蒸発器、6 循環ポンプ、7 高温側凝縮器、8 ファン、9 発露防止パイプ、10 低温側凝縮器、11 低温側蒸発器、12 ファン、13 シリンダ、14 ピストン、15 ディスプレーサ、16 再生器、17 作動空間、17A 圧縮空間、17B 膨張空間、18,19 熱交換器、18A チューブ、20 インナーヨーク、21 可動マグネット、22 アウターヨーク、23 リニアモータ、24 ピストンスプリング、25 ディスプレーサスプリング、26 ディスプレーサロッド、27 背圧空間、28 板バネ、29 バランスマス、30,32 ケーシング、33A,33B 内部部品、34,34A,34B 作動空間、35 背圧空間、36 圧電素子、37,37A,37B 入口部、38,38A,38B 出口部、39,39A,39B,40,40A,40B 逆止弁、41,41A,41B 入口パイプ、42,42A,42B 出口パイプ、43 Oリング、44 連通部、44A リークチェック孔、44B 入口連通部、44C 出口連通部、45 電源端子、46 フランジ部。 1 Stirling refrigerator, 2 heat dissipating section, 2A to 2F pipe (high temperature side circulation circuit), 3 heat absorption section, 3A, 3B pipe (low temperature side circulation circuit), 4 Stirling refrigerator, 5 high temperature side evaporator, 6 circulation pump, 7 High-temperature side condenser, 8 fan, 9 Dew prevention pipe, 10 Low-temperature side condenser, 11 Low-temperature side evaporator, 12 Fan, 13 Cylinder, 14 Piston, 15 Displacer, 16 Regenerator, 17 Working space, 17A Compression space, 17B expansion space, 18, 19 heat exchanger, 18A tube, 20 inner yoke, 21 movable magnet, 22 outer yoke, 23 linear motor, 24 piston spring, 25 displacer spring, 26 displacer rod, 27 back pressure space, 28 leaf spring 29 Balance mass, 30, 32 Casein 33A, 33B internal parts, 34, 34A, 34B working space, 35 back pressure space, 36 piezoelectric element, 37, 37A, 37B inlet part, 38, 38A, 38B outlet part, 39, 39A, 39B, 40, 40A, 40B check valve, 41, 41A, 41B inlet pipe, 42, 42A, 42B outlet pipe, 43 O-ring, 44 communicating portion, 44A leak check hole, 44B inlet communicating portion, 44C outlet communicating portion, 45 power supply terminal, 46 flange Department.
Claims (7)
前記ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、
複数の前記金属製部材を溶接する際の溶接熱が前記圧電素子に伝わることが抑制可能になるように前記ケーシングと前記圧電素子とを離間させるように前記ケーシングと前記圧電素子との間に設けられ、前記圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品とを備え、
前記第1と第2内部部品は樹脂製であり、
前記第1と第2内部部品がそれぞれ前記第1と第2内部空間の外周を規定し、
前記第1と第2内部部品の間に前記圧電素子を挟むようにして該圧電素子を保持する、圧電ポンプ。 A casing formed by welding a plurality of metal members by welding;
A piezoelectric element that partitions the space in the casing into a first and a second internal space;
Provided between the casing and the piezoelectric element so as to separate the casing and the piezoelectric element so that welding heat during welding of the plurality of metal members can be suppressed from being transmitted to the piezoelectric element. A non-metallic first and second internal parts for holding the piezoelectric element ,
The first and second internal parts are made of resin;
The first and second internal parts define outer peripheries of the first and second internal spaces, respectively;
A piezoelectric pump that holds the piezoelectric element so as to sandwich the piezoelectric element between the first and second internal components .
前記ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、
前記ケーシングと前記圧電素子との間に設けられ、前記圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、
前記第1内部部品上に形成され、前記ケーシング外部の吸込パイプから作動空間としての前記第1内部空間に向かう作動媒体が通過する入口部と、
前記第1内部部品上に形成され、前記第1内部空間から前記ケーシング外部の吐出パイプに向かう作動媒体が通過する出口部と、
前記入口部と前記第1内部空間との間に設置される第1逆止弁と、
前記出口部と前記第1内部空間との間に設置される第2逆止弁と、
前記第1および第2内部空間と前記圧電素子との間の隙間と、前記入口部および前記出口部と前記ケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備え、
前記第1内部部品に、前記第1と第2逆止弁がそれぞれ設置される第1と第2逆止弁設置部と、前記複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設けた、圧電ポンプ。 A casing formed by joining a plurality of metal members;
A piezoelectric element that partitions the space in the casing into a first and a second internal space;
Non-metallic first and second internal parts provided between the casing and the piezoelectric element and holding the piezoelectric element;
An inlet portion that is formed on the first internal part and through which a working medium is directed from the suction pipe outside the casing toward the first internal space as a working space;
An outlet portion formed on the first internal part and through which a working medium from the first internal space toward a discharge pipe outside the casing passes;
A first check valve installed between the inlet and the first internal space;
A second check valve installed between the outlet portion and the first internal space;
A plurality of O-rings that seal the gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element, and the gap between the inlet and the outlet and the casing, respectively.
The first internal part is provided with first and second check valve installation portions on which the first and second check valves are installed, and a plurality of grooves on which the plurality of O-rings are installed, respectively. , Piezoelectric pump.
前記連通部は、前記第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成される、請求項2に記載の圧電ポンプ。 A communication portion for communicating the second internal space as a back pressure space with the inlet portion or the outlet portion;
The piezoelectric pump according to claim 2 , wherein the communication portion is configured by a hole or a groove formed in the first and second internal parts.
前記ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、
前記ケーシングと前記圧電素子との間に設けられ、前記圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、
前記第1内部部品上に形成され、前記ケーシング外部の第1吸込パイプから作動空間としての前記第1内部空間に向かう作動媒体が通過する第1入口部と、
前記第2内部部品上に形成され、前記ケーシング外部の第2吸込パイプから作動空間としての前記第2内部空間に向かう作動媒体が通過する第2入口部と、
前記第1内部部品上に形成され、前記第1内部空間から前記ケーシング外部の第1吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第1出口部と、
前記第2内部部品上に形成され、前記第2内部空間から前記ケーシング外部の第2吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第2出口部と、
前記第1および第2入口部と前記第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第1と第2逆止弁と、
前記第1および第2出口部と前記第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第3と第4逆止弁と、
前記第1および第2内部空間と前記圧電素子との間の隙間と、前記第1および第2入口部ならびに前記第1および第2出口部と前記ケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備え、
前記第1と第2内部部品に、前記第1から第4逆止弁がそれぞれ設置される第1から第4逆止弁設置部と、前記複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設けた、圧電ポンプ。 A casing formed by joining a plurality of metal members;
A piezoelectric element that partitions the space in the casing into a first and a second internal space;
Non-metallic first and second internal parts provided between the casing and the piezoelectric element and holding the piezoelectric element;
A first inlet portion that is formed on the first internal part and through which a working medium is directed from the first suction pipe outside the casing toward the first internal space as a working space;
A second inlet part formed on the second internal part, through which a working medium that passes from the second suction pipe outside the casing toward the second internal space as a working space passes;
A first outlet that is formed on the first internal part and through which a working medium from the first internal space toward the first discharge pipe outside the casing passes;
A second outlet portion that is formed on the second internal part and through which a working medium from the second internal space toward the second discharge pipe outside the casing passes;
First and second check valves respectively installed between the first and second inlet portions and the first and second internal spaces;
Third and fourth check valves respectively installed between the first and second outlet portions and the first and second internal spaces;
A plurality of seals for sealing the gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element, the first and second inlet portions, and the gap between the first and second outlet portions and the casing, respectively. With an O-ring
In the first and second internal parts, first to fourth check valve installation portions in which the first to fourth check valves are installed, and a plurality of groove portions in which the plurality of O-rings are installed, respectively. A piezoelectric pump provided with
前記ケーシング内の空間を第1と第2内部空間に仕切る圧電素子と、
前記ケーシングと前記圧電素子との間に設けられ、前記圧電素子を保持する非金属製の第1と第2内部部品と、
前記第1内部部品上に形成され、前記ケーシング外部の吸込パイプから作動空間としての前記第1内部空間に向かう作動媒体が通過する第1入口部と、
前記第2内部部品上に形成され、前記第1入口部から前記第2内部空間に向かう作動媒体が通過する第2入口部と、
前記第1内部部品上に形成され、前記第1内部空間から前記ケーシング外部の吐出パイプに向かう作動媒体が通過する第1出口部と、
前記第2内部部品上に形成され、前記第2内部空間から前記第1出口部に向かう作動媒体が通過する第2出口部と、
前記第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成され、前記第1と第2入口部を連通させる第1連通部と、
前記第1と第2内部部品に形成された孔または溝により構成され、前記第1と第2出口部を連通させる第2連通部と、
前記第1および第2入口部と前記第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第1と第2逆止弁と、
前記第1および第2出口部と前記第1および第2内部空間との間にそれぞれ設置される第3と第4逆止弁と、
前記第1および第2内部空間と前記圧電素子との間の隙間と、前記第1および第2入口部ならびに前記第1および第2出口部と前記ケーシングとの間の隙間とをそれぞれシールする複数のOリングとを備え、
前記第1と第2内部部品に、前記第1から第4逆止弁がそれぞれ設置される第1から第4逆止弁設置部と、前記複数のOリングがそれぞれ設置される複数の溝部とを設けた、圧電ポンプ。 A casing formed by joining a plurality of metal members;
A piezoelectric element that partitions the space in the casing into a first and a second internal space;
Non-metallic first and second internal parts provided between the casing and the piezoelectric element and holding the piezoelectric element;
A first inlet portion formed on the first internal part, through which a working medium from the suction pipe outside the casing toward the first internal space as a working space passes;
A second inlet part formed on the second inner part and through which a working medium from the first inlet part toward the second inner space passes;
A first outlet that is formed on the first internal part and through which a working medium from the first internal space toward a discharge pipe outside the casing passes;
A second outlet portion formed on the second inner part and through which a working medium from the second inner space toward the first outlet portion passes;
A first communicating portion configured by a hole or a groove formed in the first and second internal parts, and communicating the first and second inlet portions;
A second communication part configured by a hole or a groove formed in the first and second internal parts, and communicating the first and second outlet parts;
First and second check valves respectively installed between the first and second inlet portions and the first and second internal spaces;
Third and fourth check valves respectively installed between the first and second outlet portions and the first and second internal spaces;
A plurality of seals for sealing the gap between the first and second internal spaces and the piezoelectric element, the first and second inlet portions, and the gap between the first and second outlet portions and the casing, respectively. With an O-ring
In the first and second internal parts, first to fourth check valve installation portions in which the first to fourth check valves are installed, and a plurality of groove portions in which the plurality of O-rings are installed, respectively. A piezoelectric pump provided with
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