圧電ポンプおよび、その圧電ポンプを備えた冷却庫
【課題】 駆動時に振動および騒音が発生しにくく、作動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。
【解決手段】 大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプ４０であって、ケーシング４１と、ケーシング４１内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間４２と、作動空間４２内に熱媒体を吸入する吸入部４４と、作動空間４２内から熱媒体を吐出する吐出部４５と、ケーシング４１内に設けられ、内圧を大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間４３と、ケーシング４１内の空間を作動空間４２と背圧空間４３とに仕切る圧電素子４６とを備える。
【解決手段】 大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプ４０であって、ケーシング４１と、ケーシング４１内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間４２と、作動空間４２内に熱媒体を吸入する吸入部４４と、作動空間４２内から熱媒体を吐出する吐出部４５と、ケーシング４１内に設けられ、内圧を大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間４３と、ケーシング４１内の空間を作動空間４２と背圧空間４３とに仕切る圧電素子４６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電ポンプおよびその圧電ポンプを備えた冷却庫に関し、特に流体を圧電素子で加圧して吐出する電圧ポンプおよびその圧電ポンプを備えた冷却庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ケーシングと、該本体内に作動空間および背圧空間とを備える。ここで、作動空間と背圧空間とは圧電素子によって隔てられている。また、作動空間側のケーシングには、媒体を吸引する吸込孔と、該媒体を吐出する吐出孔とが設けられ、背圧空間側のケーシングには、背圧空間の圧力を調整するための背圧孔が設けられている。なお、吸込孔と吐出孔には、媒体を逆流させない逆止弁がそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記の圧電ポンプを動作させる際は、圧電素子に電気信号を与える。これにより、該圧電素子は振幅運動する。なお、この際、圧電素子の端部はケーシングに固定されており、該圧電素子は凸面形状に変形しながら振幅運動する。この結果、作動空間の体積が変動し、該作動空間内の圧力が圧電素子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、上記の圧電素子の変形により、背圧空間の体積も変化することになるが、この結果、背圧空間の圧力が変動すると、圧電素子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の作動効率が低下する。これに対し、圧電素子の変形状態に関わらず背圧空間の圧力が一定となるように、ケーシングの背圧空間側に背圧孔を設けている。
【０００６】
また、このような圧電ポンプ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。
【特許文献１】特開２０００−２０５６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。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、背圧空間の圧力が大気圧であるのに対し、作動空間側の圧力が低いため、圧電ポンプが動作しない状態で、圧電素子が作動空間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、該圧電ポンプの作動効率が低下する。
【０００８】
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。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作動効率の問題については未解決である。
【０００９】
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、駆動時に振動および騒音が発生しにくく、作動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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る圧電ポンプは、１つの局面では、大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプであって、ケーシングと、ケーシング内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間と、作動空間内に熱媒体を吸入する吸入部と、作動空間内から熱媒体を吐出する吐出部と、ケーシング内に設けられ、内圧を大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間と、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を備える。上記圧電ポンプは、好ましくは、吸入部と接続して、熱媒体が流通する第１流路と、吐出部と接続して、熱媒体が流通する第２流路と、第１流路、第２流路および、作動空間内の熱媒体を排出する第１排出部と、をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の圧電ポンプであって、排出部と背圧空間とを連通する連通管を設け、排出部と背圧空間とを一緒に真空引きするようにして成る。上記圧電ポンプは、さらに好ましくは、排出部が、第２流路に接続され、連通管をドレンパイプに利用できるようにして成る。本発明にかかる圧電ポンプは、１つの局面では、スターリング冷凍機で庫内を冷却する冷却庫において、スターリング冷凍機の高熱部の熱を庫外壁面に与える二次冷媒循環回路に上記圧電ポンプを使用して成る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電ポンプの作動空間と背圧空間とを別個独立した上、背圧空間内を作動空間側の圧力に近接させているため、駆動時に振動および騒音が発生しにくく、作動効率の良い圧電ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１から図６を用いて、本実施の形態に係る圧電ポンプおよびスターリング冷却庫について説明する。図１は、本実施の形態に係るスターリング冷却庫１０の概略構成を示す斜視図である。この図１に示されるように、スターリング冷却庫１０は、冷蔵対象物を収容する冷蔵室２１と、冷凍対象物を収容する冷凍室２２と、冷蔵室２１と冷凍室２２とを区画し断熱材から構成されたキャビネット２０を備えている。
【００１３】
また、スターリング冷却庫１０の略中央部には、機械室２３が設けられており、スターリング冷却庫１０の底面には、ドレン水が貯留される図示されないドレンパンが設けられている。機械室２３内には、低温ヘッド２７と高温ヘッドとを含むスターリング冷凍機２４と、高温ヘッドに設けられた蒸発器２５と、蒸発器２５と連通する凝縮器２６とが設けられている。凝縮器２６内には、蒸発器２５内にて生成された気体状の熱媒体が流通する図示されない管路が設けられている。また、凝縮器２６には、凝縮器２６内に設けられた管路から分岐するチャージパイプ３７が設けられている。チャージパイプ３７は、凝縮器２６の側面から外部に向けて突出するように配置されており、このチャージパイプ３７の先端部は、通常時、溶着されて密封されている。
【００１４】
蒸発器２５は、２分割されており、略円柱状の高温ヘッドに両側面側から嵌め込まれている。蒸発器２５内には、水またはアルコール水等からなる熱媒体が充填されている。また、蒸発器２５の上端部側には、凝縮器２６に接続された連結管３０が設けられており、連結管３０内は蒸発器２５で蒸発した気体状の熱媒体が流通する。さらに、蒸発器２５の底面側には、凝縮器２６と接続され、凝縮器２６内で凝縮した液体状の熱媒体が流通する戻り管３１が設けられている。
【００１５】
また、蒸発器２５には、熱媒体が循環する熱媒体循環回路（二次媒体循環回路）３９が接続されている。蒸発器２５内は、高温ヘッドの温度で熱媒体を蒸発させるために大気圧より低く設定されている。例えば、熱媒体として水を用いると共に、蒸発器２５内の熱媒体の圧力を１０．５（ＫＰａ）とした場合には、蒸発器２５内の熱媒体は、４５℃程度で沸騰する。熱媒体循環回路３９は、蒸発器２５からスターリング冷却庫１０の底面側に向けて配置された下降パイプ３２と、発露防止パイプ３３と、冷蔵室用発露防止パイプ３５と、冷凍室用発露防止パイプ３６とを備えている。下降パイプ３２の高低差は、例えば、１ｍとされている。この場合、４５℃の水の密度は、約９８９．４ｋｇ／ｍ３であるため、下降パイプ３２の最下端部での圧力は、約２０．２（ＫＰａ）となる。また、下降パイプ３２は、スターリング冷却庫１０の背面側に配置されており、スターリング冷却庫１０の底面側で、水平方向に屈曲している。下降パイプ３２の水平方向に屈曲した部分の先端部には、圧電ポンプ４０が配置されている。この圧電ポンプ４０より下流側には、スターリング冷却庫１０の底面に発露防止パイプ３３が配置されている。この発露防止パイプ３３は、スターリング冷却庫１０の底面に配置されたドレンパンの周囲に配置されている。すなわち、発露防止パイプ３３は、スターリング冷却庫１０の背面側から前面側に延在し、前面側を通って、スターリング冷却庫１０の前面側から背面側に向けて延在する。
【００１６】
そして、発露防止パイプ３３は、スターリング冷凍庫１０の背面側に配置された分岐部３４に接続される。さらに、発露防止パイプ３３は、分岐部３４で、冷蔵室用発露防止パイプ３５と冷凍室用発露防止パイプ３６とに分岐する。冷凍室用発露防止パイプ３６は、スターリング冷却庫１０の背面側と、冷凍室２２のドアパッキン当接部の側辺部分と、冷凍室２２のドアパッキン当接部の上辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の底辺部分とを通り、蒸発器２５に接続されている。
【００１７】
冷蔵室用発露防止パイプ３５は、冷凍室２２のドアパッキン当接部の側辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の両側辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の上辺部部分を通り、蒸発器２５に接続されている。
【００１８】
図２は、本実施の形態に係る圧電ポンプ４０の側断面図であり、この図２に示されるように、圧電ポンプ４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間４２と、作動空間４２内に熱媒体を吸入する吸い込み部４４と、作動空間４２内の熱媒体を吐出する吐出部４５と、ケーシング４１内に設けられ密封された背圧空間４３と、ケーシング４１内の空間を作動空間４２と背圧空間４３とに仕切る圧電素子４６とを備えている。
【００１９】
圧電素子４６の端部は、ケーシング４１内に固定されており、圧電素子４６には、電気信号が加えられる。圧電素子４６は電気信号が加えられると、端部がケーシング４１に固定されているため、凸面形状に変形する。そして、圧電素子４６の凸面形状に変形した部分が、背圧空間４３側に突出したり、作動空間４２側に突出したりするように、圧電素子４６が振幅運動する。圧電ポンプ４０の駆動最大圧力は、例えば、消費電力３ＶＡ級のもので５０（ＫＰａ）であり、この圧電ポンプ４０の圧電素子４６は、表面と裏面側から受ける圧力の差が５０（ＫＰａ）より低い場合には、振幅運動可能とされている。
【００２０】
なお、駆動最大圧力とは、作動空間４２と背圧空間４３と内圧が同じ場合に、圧電ポンプ４０が熱媒体を吸入する際に熱媒体を吸引する圧力または、熱媒体を吐出する際に熱媒体を吐出する圧力のうち最大の圧力を意味する。すなわち、圧電素子４６の表裏面にかかる圧力が同じ時に、圧電素子４６が熱媒体に加えることができる圧力のうち、最大の圧力を意味する。
【００２１】
ケーシング４１は、断面円形状に形成されており、大径部４０Ａと、大径部４０Ａの両側面に配置された小径部４０Ｂ、４０Ｃとを備えている。大径部４０Ａの作動空間４２側の側面には、小径部４０Ｂが配置されており、この小径部４０Ｂには、吸い込み部４４と吐出部４５とが設けられている。大径部４０Ａの背圧空間４３側の側面には、小径部４０Ｃが配置されている。ケーシング４１内には、小径部４０Ｂと大径部４０Ａとを区画する区画壁６０が設けられている。また、この区画壁６０は、小径部４０Ｂ内を吸い込み空間４４ｂと、吐出空間４５ｂとに区画する。
【００２２】
吸い込み部４４は、吸い込み空間４４ｂと、吸い込み空間４４ｂと作動空間４２とを連通する吸い込み口４４ｃと、作動空間４２内の熱媒体が吸い込み空間４４ｂに逆流することを抑制する逆止弁（第１逆止弁）４８と、ケーシング４１に形成された接続口４４ａと、接続口４４ａに接続された接続管（第１流路）５１とを備えている。吸い込み空間４４は、ケーシング４１と区画壁６０とにより形成されており、吸い込み口４４ｃは、区画壁６０に形成されている。逆止弁４８は、吸い込み口４４ｃに形成されており、接続管５１は、熱媒体循環回路３９の下降パイプ３２に接続されている。このため、吸い込み空間４４ｂは、下降パイプ３２の最下端部と連通しており、吸い込み空間４４ｂ内の圧力は、下降パイプ３２内の下端部の内圧となる。これにより、下降パイプ３２内の下端部の圧力が、例えば、約２０．２（ＫＰａ）の場合には、吸い込み空間４４ｂ内の圧力は、約２０．２（ＫＰａ）となる。
【００２３】
その一方で、密封された背圧空間４３内の内圧は、作動空間４２内の圧力に圧電ポンプ４０の駆動最大圧力より小さい圧力を加えた圧力に設定されている。このため、例えば、吸い込み空間４４ｂ内の圧力が２０．２（ＫＰａ）とされ、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされている場合には、背圧空間４２内の圧力は、７０．３（ＫＰａ）より低い圧力に設定されている。このように背圧空間４３内の圧力を設定することにより、圧電素子４６の背圧空間４３側から受ける圧力と、作動空間４２側から受ける圧力との差が、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さくなり、圧電素子４６が振幅運動することができ、熱媒体を循環させることができる。
【００２４】
また、吸い込み空間４４ｂ内の圧力が２０．２（ＫＰａ）とされ、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされているときには、背圧空間４３内の圧力を、０（ＫＰａ）以上４０．４（ＫＰａ）以下に設定することが好ましい。すなわち、背圧空間４３内の圧力が０（ＫＰａ）とされている場合においても、圧電素子４６の背圧空間４３側の表面に受ける圧力と、作動空間側４２側の表面から受ける圧力との差は、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さいため、圧電素子４６は振幅運動することができ、熱媒体を流通させることができる。
【００２５】
また、背圧空間４３内の圧力を４０．４（ＫＰａ）より高く設定すると、圧電素子４６の作動空間４２側の表面が受ける圧力と、背圧空間４３側の表面が受ける圧力と差が、大きくなり、圧電素子４６の振幅運動が抑制され、熱媒体を強制循環させることが困難なものとなるためである。その一方で、背圧空間４３内の圧力を４０．４（ＫＰａ）以下に設定することにより、圧電素子４６の背圧空間４３側の表面が受ける圧力と、作動空間４２側の表面が受ける圧力との圧力差は、２０．３（ＫＰａ）以下となる。このため、圧電素子４６は、相対的に背圧空間４３側から２０．３（ＫＰａ）の圧力で押圧されるが、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされているため、圧電素子４６は３９．７（ＫＰａ）のマージンを得た状態で、良好に振幅運動することができる。このように、作動空間４２内と背圧空間４３内の圧力を近接させることにより、圧電ポンプ４０の圧電素子４６の表裏面にかかる圧力差が小さくなり、圧電素子４６の振幅運動が良好に確保される。
【００２６】
吐出部４５は、ケーシング４１と区画壁６０とにより区画された吐出空間４５ｂと、区画壁６０に形成され吐出空間４５ｂと作動空間４２とを連通させる吐出口４５ｃと、吐出口４５ｃに設けられ吐出空間４５ｂ内の熱媒体が作動空間４２内に逆流することを抑制する逆止弁（第２逆止弁）４７と、ケーシング４１に形成された接続口４５ａと、接続口４５ａに接続された接続管（第２流路）５２とを備えている。接続管５２は、熱媒体循環回路３９の発露防止パイプ３３に接続されている。また、接続管５２には、接続管５１内と接続管５２内と作動空間４２内と熱媒体循環回路３９内の熱媒体を排出するための排出部（第１排出部）が設けられている。
【００２７】
この排出部は、接続管５２から分岐して、先端部が密封された密封管路（第１排出部）５０ｂを備えている。この密封管路５０ｂの先端部は溶着されている。背圧空間４３側に配置された小径部４０Ｃの略中央部には、接続口５３が形成されており、この接続口５３には、先端部が溶着されて密封された密封管路（第２排出部）５０ａが接続されている。
【００２８】
図４から図６は、上記のように構成された圧電ポンプ４０を熱媒体循環回路３９に接続する工程を示す図である。図４に示されるように、圧電ポンプ４０は、熱媒体循環回路３９に接続される前の状態においては、密封管路５０ａと密封管路５０ｂとが接続されて構成された連結管５０が設けられており、連結管５０により図示されない背圧空間４３と作動空間４２とが連通している。このように構成されている接続前の圧電ポンプ４０の接続管５１を下降パイプ３２に接続して、接続管５２を発露防止パイプ３３に接続する。
【００２９】
そして、図１において、チャージパイプ３７の先端部を開口して、蒸発器２５内、熱媒体循環回路３９内および圧電ポンプ４０内の真空引きを行なう。この際、作動空間４２と背圧空間４３とは、連通した状態であるため、作動空間４２および背圧空間４３のいずれについても真空引きがなされる。真空引きが終了すると、連通管５０を切断・封止してから蒸発器２５、熱媒体循環回路３９および圧電ポンプ４０内に熱媒体が充填される。
【００３０】
真空引きが終了すると、図５に示されるように、連結管５０の中央部を切断すると共に、切断面を溶着して密封する。この際、例えば、超音波溶着機を用いて切断することにより、連結管５０の切断および溶着を良好に行なうことができる。これにより、密封管路５０ａと密封管路５０ｂとが形成される。なお、図５においては、連結管５０の略中央部分の一箇所を切断・溶着しているため、形成された密封管路５０ａの先端部と密封管路５０ｂの先端部とは互いに対向するように形成される。なお、図６に示されるように、連結管５０を２箇所で切断・溶着を行なってもよい。この場合には、形成された密封管路５０ａと密封管路５０ｂとは、互いに平行となるように配置される。そして、熱媒体の充填が終了すると、図１に示されるチャージパイプ３７の先端部が溶着され密封される。
【００３１】
このように構成されたスターリング冷却庫１０の作用について説明する。図１において、蒸発器２５内の熱媒体は、蒸発器２５内にて蒸発して高温ヘッドを冷却する。蒸発した気体状の熱媒体は、連結管３０を通って凝縮器２６内で凝縮され液化する。液化した熱媒体は、戻り管３１を通って、蒸発器２５内に戻される。蒸発器２５内の液体状の熱媒体は、蒸発器２５の下面側に接続された下降パイプ３２を介して、熱媒体循環回路３９内に入り込む。熱媒体循環回路３９内に入り込んだ熱媒体は、圧電ポンプ４０により熱媒体循環回路３９内を強制循環させられる。
【００３２】
図３は、圧電素子４６の凸面形状部分が背圧空間４３側に突出したときの圧電ポンプ４０の断面図である。この図３に示されるように、圧電素子４６が背圧空間４３側に突出した際には、作動空間４２内の圧力が低下し、逆止弁４８が吸い込み口４４ｃを開口して、熱媒体が作動空間４２内に吸引される。そして、図２に示されるように、圧電素子４６が作動空間４２側に突出した場合には、作動空間４２内の圧力が上昇し、逆止弁４８が吸い込み口４４ｃを閉鎖すると共に、逆止弁４７が吐出口４５ｃを開口して、熱媒体が接続管５２内に吐出される。この際、背圧空間４３内の圧力は、作動空間４２内の熱媒体の圧力と近似しているため、圧電素子４６の表裏面が受ける圧力差は、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さくなる。このため、圧電素子４６は良好に振幅運動し、圧電ポンプ４０は、熱媒体を熱媒体循環回路３９内を良好に強制循環させる。
【００３３】
また、背圧空間４３は密封されているため、背圧空間４３内の熱媒体が、圧電ポンプ４０内を出入りすることがなく、キャビテーション、振動および騒音の発生が抑制されている。また、蒸発器２５から熱媒体循環回路３９に熱媒体が循環すると、冷凍室２２と冷蔵室２１とのドアパッキン当接部を温めて、発露防止が図られる。
【００３４】
上記のようなスターリング冷却庫１０について、修理やメンテナンスを施すためには、熱媒体を抜き取る場合がある。熱媒体を抜き取るためには、まず、チャージパイプ３７、密封管路５０ａおよび密封管路５０ｂの先端部を切断して開口する。密封管路５０ｂは、熱媒体循環回路３９の下端部側に配置されているため、蒸発器２５内と熱媒体循環回路３９内と圧電ポンプ４０の作動空間４２内とに充填された熱媒体が排出される。この際、チャージパイプ３７は、熱媒体循環回路３９の上端部側に配置されているため、チャージパイプ３７が開口すると、チャージパイプ３７から外部の空気が熱媒体循環回路３９内等に入り込み、熱媒体が良好に排出される。
【００３５】
このように、スターリング冷却庫１０内の熱媒体を抜き取った後に、例えば、圧電ポンプ４０や圧電素子４６の交換等のメンテナンスや修理が施される。
【００３６】
上記のように構成された圧電ポンプ４０およびこの圧電ポンプ４０を備えたスターリング冷却庫１０においては、圧電素子４６の表裏面にかかる圧力の差が軽減されているため、圧電素子４６が良好に振幅運動して熱媒体を良好に強制循環させることができ、圧電ポンプの作動効率を向上させることができる。これに伴い、圧電ポンプ４０が従来のものと比較して作動効率がよいので、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。また、背圧空間４３内に充填された熱媒体は、圧電ポンプ４０内を出入りすることがないため、圧電ポンプ４０の駆動時においても、キャビテーションの発生および、騒音、振動の発生を抑制することができる。
【００３７】
さらに、上記圧電ポンプ４０およびこの圧電ポンプ４０を備えたスターリング冷却庫１０は、圧電ポンプ４０内の圧電素子４６が良好に振幅運動するため、熱媒体が良好に熱媒体循環回路３９内を循環することができ、発露防止を良好に図ることができる。その上、密封管路５０ａ、５０ｂが熱媒体循環回路３９の下端部側に配置されているので、密封管路５０ａ、５０ｂの先端部を開口することにより、熱媒体循環回路３９内や圧電ポンプ４０内の熱媒体を略全て容易に排出することができ、メンテナンス等を容易に施すことができる。また、この密封管路５０ａ、５０ｂは、先端部が溶着されており、先端部を切断するという簡易な作業により、熱媒体を抜き取ることができ、また、熱媒体を充填する際には、密封管路５０ａ、５０ｂの先端部を溶着することにより、熱媒体循環回路３９内を密封することができ、真空引きおよび熱媒体の再充填を容易に行なうことができる。
【００３８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、圧電ポンプおよびこの圧電ポンプを備えたスターリング冷却庫に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るスターリング冷却庫の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る圧電ポンプの側断面図である。
【図３】圧電素子が背圧空間側に突出したときの圧電ポンプの断面図である。
【図４】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第１工程を示した図である。
【図５】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第２工程を示した図である。
【図６】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第２工程の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ スターリング冷却庫、４０ 圧電ポンプ、４１ ケーシング、４２ 作動空間、４３ 背圧空間、４４ 吸い込み部、４５ 吐出部、４６ 圧電素子、４７ 逆止弁（第２逆止弁）、４８ 逆止弁（第１逆止弁）、５０ａ 密封管路（第２排出部）、５０ｂ 密封管路（第１排出部）、５１ 接続管（第１流路）、５２ 接続管（第２流路）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電ポンプおよびその圧電ポンプを備えた冷却庫に関し、特に流体を圧電素子で加圧して吐出する電圧ポンプおよびその圧電ポンプを備えた冷却庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ケーシングと、該本体内に作動空間および背圧空間とを備える。ここで、作動空間と背圧空間とは圧電素子によって隔てられている。また、作動空間側のケーシングには、媒体を吸引する吸込孔と、該媒体を吐出する吐出孔とが設けられ、背圧空間側のケーシングには、背圧空間の圧力を調整するための背圧孔が設けられている。なお、吸込孔と吐出孔には、媒体を逆流させない逆止弁がそれぞれ設けられている。
【０００４】
上記の圧電ポンプを動作させる際は、圧電素子に電気信号を与える。これにより、該圧電素子は振幅運動する。なお、この際、圧電素子の端部はケーシングに固定されており、該圧電素子は凸面形状に変形しながら振幅運動する。この結果、作動空間の体積が変動し、該作動空間内の圧力が圧電素子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、上記の圧電素子の変形により、背圧空間の体積も変化することになるが、この結果、背圧空間の圧力が変動すると、圧電素子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の作動効率が低下する。これに対し、圧電素子の変形状態に関わらず背圧空間の圧力が一定となるように、ケーシングの背圧空間側に背圧孔を設けている。
【０００６】
また、このような圧電ポンプ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。
【特許文献１】特開２０００−２０５６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。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、背圧空間の圧力が大気圧であるのに対し、作動空間側の圧力が低いため、圧電ポンプが動作しない状態で、圧電素子が作動空間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、該圧電ポンプの作動効率が低下する。
【０００８】
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。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作動効率の問題については未解決である。
【０００９】
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、駆動時に振動および騒音が発生しにくく、作動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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る圧電ポンプは、１つの局面では、大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプであって、ケーシングと、ケーシング内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間と、作動空間内に熱媒体を吸入する吸入部と、作動空間内から熱媒体を吐出する吐出部と、ケーシング内に設けられ、内圧を大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間と、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を備える。上記圧電ポンプは、好ましくは、吸入部と接続して、熱媒体が流通する第１流路と、吐出部と接続して、熱媒体が流通する第２流路と、第１流路、第２流路および、作動空間内の熱媒体を排出する第１排出部と、をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の圧電ポンプであって、排出部と背圧空間とを連通する連通管を設け、排出部と背圧空間とを一緒に真空引きするようにして成る。上記圧電ポンプは、さらに好ましくは、排出部が、第２流路に接続され、連通管をドレンパイプに利用できるようにして成る。本発明にかかる圧電ポンプは、１つの局面では、スターリング冷凍機で庫内を冷却する冷却庫において、スターリング冷凍機の高熱部の熱を庫外壁面に与える二次冷媒循環回路に上記圧電ポンプを使用して成る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧電ポンプの作動空間と背圧空間とを別個独立した上、背圧空間内を作動空間側の圧力に近接させているため、駆動時に振動および騒音が発生しにくく、作動効率の良い圧電ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１から図６を用いて、本実施の形態に係る圧電ポンプおよびスターリング冷却庫について説明する。図１は、本実施の形態に係るスターリング冷却庫１０の概略構成を示す斜視図である。この図１に示されるように、スターリング冷却庫１０は、冷蔵対象物を収容する冷蔵室２１と、冷凍対象物を収容する冷凍室２２と、冷蔵室２１と冷凍室２２とを区画し断熱材から構成されたキャビネット２０を備えている。
【００１３】
また、スターリング冷却庫１０の略中央部には、機械室２３が設けられており、スターリング冷却庫１０の底面には、ドレン水が貯留される図示されないドレンパンが設けられている。機械室２３内には、低温ヘッド２７と高温ヘッドとを含むスターリング冷凍機２４と、高温ヘッドに設けられた蒸発器２５と、蒸発器２５と連通する凝縮器２６とが設けられている。凝縮器２６内には、蒸発器２５内にて生成された気体状の熱媒体が流通する図示されない管路が設けられている。また、凝縮器２６には、凝縮器２６内に設けられた管路から分岐するチャージパイプ３７が設けられている。チャージパイプ３７は、凝縮器２６の側面から外部に向けて突出するように配置されており、このチャージパイプ３７の先端部は、通常時、溶着されて密封されている。
【００１４】
蒸発器２５は、２分割されており、略円柱状の高温ヘッドに両側面側から嵌め込まれている。蒸発器２５内には、水またはアルコール水等からなる熱媒体が充填されている。また、蒸発器２５の上端部側には、凝縮器２６に接続された連結管３０が設けられており、連結管３０内は蒸発器２５で蒸発した気体状の熱媒体が流通する。さらに、蒸発器２５の底面側には、凝縮器２６と接続され、凝縮器２６内で凝縮した液体状の熱媒体が流通する戻り管３１が設けられている。
【００１５】
また、蒸発器２５には、熱媒体が循環する熱媒体循環回路（二次媒体循環回路）３９が接続されている。蒸発器２５内は、高温ヘッドの温度で熱媒体を蒸発させるために大気圧より低く設定されている。例えば、熱媒体として水を用いると共に、蒸発器２５内の熱媒体の圧力を１０．５（ＫＰａ）とした場合には、蒸発器２５内の熱媒体は、４５℃程度で沸騰する。熱媒体循環回路３９は、蒸発器２５からスターリング冷却庫１０の底面側に向けて配置された下降パイプ３２と、発露防止パイプ３３と、冷蔵室用発露防止パイプ３５と、冷凍室用発露防止パイプ３６とを備えている。下降パイプ３２の高低差は、例えば、１ｍとされている。この場合、４５℃の水の密度は、約９８９．４ｋｇ／ｍ３であるため、下降パイプ３２の最下端部での圧力は、約２０．２（ＫＰａ）となる。また、下降パイプ３２は、スターリング冷却庫１０の背面側に配置されており、スターリング冷却庫１０の底面側で、水平方向に屈曲している。下降パイプ３２の水平方向に屈曲した部分の先端部には、圧電ポンプ４０が配置されている。この圧電ポンプ４０より下流側には、スターリング冷却庫１０の底面に発露防止パイプ３３が配置されている。この発露防止パイプ３３は、スターリング冷却庫１０の底面に配置されたドレンパンの周囲に配置されている。すなわち、発露防止パイプ３３は、スターリング冷却庫１０の背面側から前面側に延在し、前面側を通って、スターリング冷却庫１０の前面側から背面側に向けて延在する。
【００１６】
そして、発露防止パイプ３３は、スターリング冷凍庫１０の背面側に配置された分岐部３４に接続される。さらに、発露防止パイプ３３は、分岐部３４で、冷蔵室用発露防止パイプ３５と冷凍室用発露防止パイプ３６とに分岐する。冷凍室用発露防止パイプ３６は、スターリング冷却庫１０の背面側と、冷凍室２２のドアパッキン当接部の側辺部分と、冷凍室２２のドアパッキン当接部の上辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の底辺部分とを通り、蒸発器２５に接続されている。
【００１７】
冷蔵室用発露防止パイプ３５は、冷凍室２２のドアパッキン当接部の側辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の両側辺部分と、冷蔵室２１のドアパッキン当接部の上辺部部分を通り、蒸発器２５に接続されている。
【００１８】
図２は、本実施の形態に係る圧電ポンプ４０の側断面図であり、この図２に示されるように、圧電ポンプ４０は、ケーシング４１と、ケーシング４１内に設けられ、熱媒体を受け入れる作動空間４２と、作動空間４２内に熱媒体を吸入する吸い込み部４４と、作動空間４２内の熱媒体を吐出する吐出部４５と、ケーシング４１内に設けられ密封された背圧空間４３と、ケーシング４１内の空間を作動空間４２と背圧空間４３とに仕切る圧電素子４６とを備えている。
【００１９】
圧電素子４６の端部は、ケーシング４１内に固定されており、圧電素子４６には、電気信号が加えられる。圧電素子４６は電気信号が加えられると、端部がケーシング４１に固定されているため、凸面形状に変形する。そして、圧電素子４６の凸面形状に変形した部分が、背圧空間４３側に突出したり、作動空間４２側に突出したりするように、圧電素子４６が振幅運動する。圧電ポンプ４０の駆動最大圧力は、例えば、消費電力３ＶＡ級のもので５０（ＫＰａ）であり、この圧電ポンプ４０の圧電素子４６は、表面と裏面側から受ける圧力の差が５０（ＫＰａ）より低い場合には、振幅運動可能とされている。
【００２０】
なお、駆動最大圧力とは、作動空間４２と背圧空間４３と内圧が同じ場合に、圧電ポンプ４０が熱媒体を吸入する際に熱媒体を吸引する圧力または、熱媒体を吐出する際に熱媒体を吐出する圧力のうち最大の圧力を意味する。すなわち、圧電素子４６の表裏面にかかる圧力が同じ時に、圧電素子４６が熱媒体に加えることができる圧力のうち、最大の圧力を意味する。
【００２１】
ケーシング４１は、断面円形状に形成されており、大径部４０Ａと、大径部４０Ａの両側面に配置された小径部４０Ｂ、４０Ｃとを備えている。大径部４０Ａの作動空間４２側の側面には、小径部４０Ｂが配置されており、この小径部４０Ｂには、吸い込み部４４と吐出部４５とが設けられている。大径部４０Ａの背圧空間４３側の側面には、小径部４０Ｃが配置されている。ケーシング４１内には、小径部４０Ｂと大径部４０Ａとを区画する区画壁６０が設けられている。また、この区画壁６０は、小径部４０Ｂ内を吸い込み空間４４ｂと、吐出空間４５ｂとに区画する。
【００２２】
吸い込み部４４は、吸い込み空間４４ｂと、吸い込み空間４４ｂと作動空間４２とを連通する吸い込み口４４ｃと、作動空間４２内の熱媒体が吸い込み空間４４ｂに逆流することを抑制する逆止弁（第１逆止弁）４８と、ケーシング４１に形成された接続口４４ａと、接続口４４ａに接続された接続管（第１流路）５１とを備えている。吸い込み空間４４は、ケーシング４１と区画壁６０とにより形成されており、吸い込み口４４ｃは、区画壁６０に形成されている。逆止弁４８は、吸い込み口４４ｃに形成されており、接続管５１は、熱媒体循環回路３９の下降パイプ３２に接続されている。このため、吸い込み空間４４ｂは、下降パイプ３２の最下端部と連通しており、吸い込み空間４４ｂ内の圧力は、下降パイプ３２内の下端部の内圧となる。これにより、下降パイプ３２内の下端部の圧力が、例えば、約２０．２（ＫＰａ）の場合には、吸い込み空間４４ｂ内の圧力は、約２０．２（ＫＰａ）となる。
【００２３】
その一方で、密封された背圧空間４３内の内圧は、作動空間４２内の圧力に圧電ポンプ４０の駆動最大圧力より小さい圧力を加えた圧力に設定されている。このため、例えば、吸い込み空間４４ｂ内の圧力が２０．２（ＫＰａ）とされ、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされている場合には、背圧空間４２内の圧力は、７０．３（ＫＰａ）より低い圧力に設定されている。このように背圧空間４３内の圧力を設定することにより、圧電素子４６の背圧空間４３側から受ける圧力と、作動空間４２側から受ける圧力との差が、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さくなり、圧電素子４６が振幅運動することができ、熱媒体を循環させることができる。
【００２４】
また、吸い込み空間４４ｂ内の圧力が２０．２（ＫＰａ）とされ、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされているときには、背圧空間４３内の圧力を、０（ＫＰａ）以上４０．４（ＫＰａ）以下に設定することが好ましい。すなわち、背圧空間４３内の圧力が０（ＫＰａ）とされている場合においても、圧電素子４６の背圧空間４３側の表面に受ける圧力と、作動空間側４２側の表面から受ける圧力との差は、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さいため、圧電素子４６は振幅運動することができ、熱媒体を流通させることができる。
【００２５】
また、背圧空間４３内の圧力を４０．４（ＫＰａ）より高く設定すると、圧電素子４６の作動空間４２側の表面が受ける圧力と、背圧空間４３側の表面が受ける圧力と差が、大きくなり、圧電素子４６の振幅運動が抑制され、熱媒体を強制循環させることが困難なものとなるためである。その一方で、背圧空間４３内の圧力を４０．４（ＫＰａ）以下に設定することにより、圧電素子４６の背圧空間４３側の表面が受ける圧力と、作動空間４２側の表面が受ける圧力との圧力差は、２０．３（ＫＰａ）以下となる。このため、圧電素子４６は、相対的に背圧空間４３側から２０．３（ＫＰａ）の圧力で押圧されるが、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力が５０（ＫＰａ）とされているため、圧電素子４６は３９．７（ＫＰａ）のマージンを得た状態で、良好に振幅運動することができる。このように、作動空間４２内と背圧空間４３内の圧力を近接させることにより、圧電ポンプ４０の圧電素子４６の表裏面にかかる圧力差が小さくなり、圧電素子４６の振幅運動が良好に確保される。
【００２６】
吐出部４５は、ケーシング４１と区画壁６０とにより区画された吐出空間４５ｂと、区画壁６０に形成され吐出空間４５ｂと作動空間４２とを連通させる吐出口４５ｃと、吐出口４５ｃに設けられ吐出空間４５ｂ内の熱媒体が作動空間４２内に逆流することを抑制する逆止弁（第２逆止弁）４７と、ケーシング４１に形成された接続口４５ａと、接続口４５ａに接続された接続管（第２流路）５２とを備えている。接続管５２は、熱媒体循環回路３９の発露防止パイプ３３に接続されている。また、接続管５２には、接続管５１内と接続管５２内と作動空間４２内と熱媒体循環回路３９内の熱媒体を排出するための排出部（第１排出部）が設けられている。
【００２７】
この排出部は、接続管５２から分岐して、先端部が密封された密封管路（第１排出部）５０ｂを備えている。この密封管路５０ｂの先端部は溶着されている。背圧空間４３側に配置された小径部４０Ｃの略中央部には、接続口５３が形成されており、この接続口５３には、先端部が溶着されて密封された密封管路（第２排出部）５０ａが接続されている。
【００２８】
図４から図６は、上記のように構成された圧電ポンプ４０を熱媒体循環回路３９に接続する工程を示す図である。図４に示されるように、圧電ポンプ４０は、熱媒体循環回路３９に接続される前の状態においては、密封管路５０ａと密封管路５０ｂとが接続されて構成された連結管５０が設けられており、連結管５０により図示されない背圧空間４３と作動空間４２とが連通している。このように構成されている接続前の圧電ポンプ４０の接続管５１を下降パイプ３２に接続して、接続管５２を発露防止パイプ３３に接続する。
【００２９】
そして、図１において、チャージパイプ３７の先端部を開口して、蒸発器２５内、熱媒体循環回路３９内および圧電ポンプ４０内の真空引きを行なう。この際、作動空間４２と背圧空間４３とは、連通した状態であるため、作動空間４２および背圧空間４３のいずれについても真空引きがなされる。真空引きが終了すると、連通管５０を切断・封止してから蒸発器２５、熱媒体循環回路３９および圧電ポンプ４０内に熱媒体が充填される。
【００３０】
真空引きが終了すると、図５に示されるように、連結管５０の中央部を切断すると共に、切断面を溶着して密封する。この際、例えば、超音波溶着機を用いて切断することにより、連結管５０の切断および溶着を良好に行なうことができる。これにより、密封管路５０ａと密封管路５０ｂとが形成される。なお、図５においては、連結管５０の略中央部分の一箇所を切断・溶着しているため、形成された密封管路５０ａの先端部と密封管路５０ｂの先端部とは互いに対向するように形成される。なお、図６に示されるように、連結管５０を２箇所で切断・溶着を行なってもよい。この場合には、形成された密封管路５０ａと密封管路５０ｂとは、互いに平行となるように配置される。そして、熱媒体の充填が終了すると、図１に示されるチャージパイプ３７の先端部が溶着され密封される。
【００３１】
このように構成されたスターリング冷却庫１０の作用について説明する。図１において、蒸発器２５内の熱媒体は、蒸発器２５内にて蒸発して高温ヘッドを冷却する。蒸発した気体状の熱媒体は、連結管３０を通って凝縮器２６内で凝縮され液化する。液化した熱媒体は、戻り管３１を通って、蒸発器２５内に戻される。蒸発器２５内の液体状の熱媒体は、蒸発器２５の下面側に接続された下降パイプ３２を介して、熱媒体循環回路３９内に入り込む。熱媒体循環回路３９内に入り込んだ熱媒体は、圧電ポンプ４０により熱媒体循環回路３９内を強制循環させられる。
【００３２】
図３は、圧電素子４６の凸面形状部分が背圧空間４３側に突出したときの圧電ポンプ４０の断面図である。この図３に示されるように、圧電素子４６が背圧空間４３側に突出した際には、作動空間４２内の圧力が低下し、逆止弁４８が吸い込み口４４ｃを開口して、熱媒体が作動空間４２内に吸引される。そして、図２に示されるように、圧電素子４６が作動空間４２側に突出した場合には、作動空間４２内の圧力が上昇し、逆止弁４８が吸い込み口４４ｃを閉鎖すると共に、逆止弁４７が吐出口４５ｃを開口して、熱媒体が接続管５２内に吐出される。この際、背圧空間４３内の圧力は、作動空間４２内の熱媒体の圧力と近似しているため、圧電素子４６の表裏面が受ける圧力差は、圧電ポンプ４０の最大駆動圧力より小さくなる。このため、圧電素子４６は良好に振幅運動し、圧電ポンプ４０は、熱媒体を熱媒体循環回路３９内を良好に強制循環させる。
【００３３】
また、背圧空間４３は密封されているため、背圧空間４３内の熱媒体が、圧電ポンプ４０内を出入りすることがなく、キャビテーション、振動および騒音の発生が抑制されている。また、蒸発器２５から熱媒体循環回路３９に熱媒体が循環すると、冷凍室２２と冷蔵室２１とのドアパッキン当接部を温めて、発露防止が図られる。
【００３４】
上記のようなスターリング冷却庫１０について、修理やメンテナンスを施すためには、熱媒体を抜き取る場合がある。熱媒体を抜き取るためには、まず、チャージパイプ３７、密封管路５０ａおよび密封管路５０ｂの先端部を切断して開口する。密封管路５０ｂは、熱媒体循環回路３９の下端部側に配置されているため、蒸発器２５内と熱媒体循環回路３９内と圧電ポンプ４０の作動空間４２内とに充填された熱媒体が排出される。この際、チャージパイプ３７は、熱媒体循環回路３９の上端部側に配置されているため、チャージパイプ３７が開口すると、チャージパイプ３７から外部の空気が熱媒体循環回路３９内等に入り込み、熱媒体が良好に排出される。
【００３５】
このように、スターリング冷却庫１０内の熱媒体を抜き取った後に、例えば、圧電ポンプ４０や圧電素子４６の交換等のメンテナンスや修理が施される。
【００３６】
上記のように構成された圧電ポンプ４０およびこの圧電ポンプ４０を備えたスターリング冷却庫１０においては、圧電素子４６の表裏面にかかる圧力の差が軽減されているため、圧電素子４６が良好に振幅運動して熱媒体を良好に強制循環させることができ、圧電ポンプの作動効率を向上させることができる。これに伴い、圧電ポンプ４０が従来のものと比較して作動効率がよいので、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。また、背圧空間４３内に充填された熱媒体は、圧電ポンプ４０内を出入りすることがないため、圧電ポンプ４０の駆動時においても、キャビテーションの発生および、騒音、振動の発生を抑制することができる。
【００３７】
さらに、上記圧電ポンプ４０およびこの圧電ポンプ４０を備えたスターリング冷却庫１０は、圧電ポンプ４０内の圧電素子４６が良好に振幅運動するため、熱媒体が良好に熱媒体循環回路３９内を循環することができ、発露防止を良好に図ることができる。その上、密封管路５０ａ、５０ｂが熱媒体循環回路３９の下端部側に配置されているので、密封管路５０ａ、５０ｂの先端部を開口することにより、熱媒体循環回路３９内や圧電ポンプ４０内の熱媒体を略全て容易に排出することができ、メンテナンス等を容易に施すことができる。また、この密封管路５０ａ、５０ｂは、先端部が溶着されており、先端部を切断するという簡易な作業により、熱媒体を抜き取ることができ、また、熱媒体を充填する際には、密封管路５０ａ、５０ｂの先端部を溶着することにより、熱媒体循環回路３９内を密封することができ、真空引きおよび熱媒体の再充填を容易に行なうことができる。
【００３８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、圧電ポンプおよびこの圧電ポンプを備えたスターリング冷却庫に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るスターリング冷却庫の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る圧電ポンプの側断面図である。
【図３】圧電素子が背圧空間側に突出したときの圧電ポンプの断面図である。
【図４】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第１工程を示した図である。
【図５】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第２工程を示した図である。
【図６】圧電ポンプを熱媒体循環回路に接続する第２工程の変形例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ スターリング冷却庫、４０ 圧電ポンプ、４１ ケーシング、４２ 作動空間、４３ 背圧空間、４４ 吸い込み部、４５ 吐出部、４６ 圧電素子、４７ 逆止弁（第２逆止弁）、４８ 逆止弁（第１逆止弁）、５０ａ 密封管路（第２排出部）、５０ｂ 密封管路（第１排出部）、５１ 接続管（第１流路）、５２ 接続管（第２流路）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記熱媒体を受け入れる作動空間と、
前記作動空間内に前記熱媒体を吸入する吸入部と、
前記作動空間内から前記熱媒体を吐出する吐出部と、
前記ケーシング内に設けられ、内圧を前記大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間と、
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を備えた圧電ポンプ。
【請求項２】
前記吸入部と接続して、前記熱媒体が流通する第１流路と、
前記吐出部と接続して、前記熱媒体が流通する第２流路と、
前記第１流路、前記第２流路および、前記作動空間内の前記熱媒体を排出する第１排出部と、
をさらに備えた、請求項１に記載の圧電ポンプであって、
前記排出部と前記背圧空間とを連通する連通管を設け、前記排出部と前記背圧空間とを一緒に真空引きするようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電ポンプ。
【請求項３】
前記排出部が、前記第２流路に接続され、前記連通管をドレンパイプに利用できるようにして成ることを特徴とする請求項２に記載の圧電ポンプ。
【請求項４】
スターリング冷凍機で庫内を冷却する冷却庫において、
前記スターリング冷凍機の高熱部の熱を庫外壁面に与える二次冷媒循環回路に請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電ポンプを使用して成る冷却庫。
【請求項１】
大気圧以下に減圧された熱媒体循環回路に使用される圧電ポンプであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記熱媒体を受け入れる作動空間と、
前記作動空間内に前記熱媒体を吸入する吸入部と、
前記作動空間内から前記熱媒体を吐出する吐出部と、
前記ケーシング内に設けられ、内圧を前記大気圧以下とされた圧力に設定して密封した背圧空間と、
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を備えた圧電ポンプ。
【請求項２】
前記吸入部と接続して、前記熱媒体が流通する第１流路と、
前記吐出部と接続して、前記熱媒体が流通する第２流路と、
前記第１流路、前記第２流路および、前記作動空間内の前記熱媒体を排出する第１排出部と、
をさらに備えた、請求項１に記載の圧電ポンプであって、
前記排出部と前記背圧空間とを連通する連通管を設け、前記排出部と前記背圧空間とを一緒に真空引きするようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電ポンプ。
【請求項３】
前記排出部が、前記第２流路に接続され、前記連通管をドレンパイプに利用できるようにして成ることを特徴とする請求項２に記載の圧電ポンプ。
【請求項４】
スターリング冷凍機で庫内を冷却する冷却庫において、
前記スターリング冷凍機の高熱部の熱を庫外壁面に与える二次冷媒循環回路に請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電ポンプを使用して成る冷却庫。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１６１６７４（Ｐ２００６−１６１６７４Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５４２２２（Ｐ２００４−３５４２２２）
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月７日（２００４．１２．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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