(57)【要約】【課題】熱遷移流ポンプにおいて、より簡単な構造で、多孔体に対する熱伝達効率を向上させることである。【解決手段】熱遷移流ポンプ１４は、多孔体４０と、多孔体４０の表裏に温度差を与える壁面２２とを備え、多孔体４０の表側の面である第一面４４は、第一空間５４に接し、多孔体４０の裏側の面である第二面４６は、少なくとも一部が壁面２２に接触し、壁面との間の接触界面に気体が流通可能な隙間４８を形成し、多孔体４０の横側面である第三面５０は、多孔体４０の第二面４６と壁面２２との間の接触界面の隙間４８に連通する第二空間５６に接し、壁面２２は熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、壁面２２によって与えられる温度差によって多孔体４０の第一面４４に接する第一空間５４と第三面５０に接する第二空間５６との間に圧力差を生じる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる多孔体と、
熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面と、
を備え、
多孔体の第一面は、第一空間に接し、
多孔体の第二面は、少なくとも一部が壁面に接触し、壁面との間の接触界面に気体が流通可能な隙間を形成し、
多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間に接し、
壁面によって与えられる温度差によって多孔体の第一面に接する第一空間と第三面に接する第二空間との間に圧力差を生じることを特徴とする熱遷移流ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の熱遷移流ポンプにおいて、
熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、その上面に多孔体が配置され、壁面に対し多孔体を挟んで反対側に配置される基台と、
壁面と基台との間を断熱して接続し、かつ多孔体の周囲を囲んで熱遷移流の吸気口と排気口を除いて気密である熱遷移流形成空間を形成する断熱シール部材と、
を備え、
基台は、吸気口を介して第一空間に接続する第一流路と、排気口を介して第二空間に接続する第二流路とを有することを特徴とする熱遷移流ポンプ。
【請求項３】
複数の熱遷移流ポンプを直列に接続した熱遷移流ポンプ装置であって、
表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる複数の多孔体と、
熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、各多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面と、
熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、その上面に各多孔体が配置され、壁面に対し多孔体を挟んで反対側に配置される基台と、
壁面と基台との間を断熱して接続し、かつ各多孔体の周囲を囲んで熱遷移流の吸気口と排気口を除いて気密である複数の熱遷移流形成空間を形成する複数の断熱シール部材と、
を備え、
各熱遷移流ポンプは、
各熱遷移流形成空間内に配置される多孔体によって形成され、
多孔体の第一面は、吸気口に接続される第一空間に接し、
多孔体の第二面は、少なくとも一部が壁面に接触し、壁面との間の接触界面に気体が流通可能な隙間を形成し、
多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間であって排気口に接続される第二空間に接し、
壁面によって与えられる温度差によって多孔体の第一面に接する第一空間と第三面に接する第二空間との間に圧力差を生じ、
基台は、
隣接して配置される２つの熱遷移流ポンプの一方の熱遷移流ポンプの吸気口と、他方の熱遷移流ポンプの排気口とを連通する流路を複数有することを特徴とする熱遷移流ポンプ。
【請求項４】
複数の熱遷移流ポンプを直列に接続した熱遷移流ポンプ装置の製造方法であって、
表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる複数の多孔体を予め定めた所定の厚さを有する形状に成形する工程と、
複数の吸気口と複数の排気口と隣接する排気口と吸気口の間を連通する複数の流路とを有し、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成される基台に、各多孔体の表側の面である第一面を吸気口の位置に位置決めし吸気口の周りを所定のシール幅で環状に気密固定する工程と、
複数の断熱シールを予め定めた所定の厚さを有する形状に成形する工程と、
各多孔体とそれに対応する排気口とを内部に含んでその周囲を囲むように各断熱シール部材の下面を基台に位置決めして気密固定する工程と、
基台に気密固定された各多孔体のそれぞれの第二面の基台からの高さと、基台に気密固定された各断熱シール部材のそれぞれの上面の基台からの高さを、高さ調整加工によって同じ高さに揃える高さ揃え工程と、
熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、各多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面を有する蓋を、高さの揃った複数の多孔体の第二面及び複数の断熱シール部材の上面に接触させて配置する工程と、
を含み、
多孔体の第一面は、吸気口に接続される第一空間に接し、
多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間であって排気口に接続される第二空間に接し、
壁面によって与えられる温度差によって第一空間と第二空間との間に圧力差を生じ、
隣接する熱遷移流ポンプが基台の複数の流路によって順次直列に接続されることを特徴とする熱遷移流ポンプ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱遷移流ポンプ、複数の熱遷移流ポンプを直列接続した熱遷移流ポンプ装置及び熱遷移流ポンプ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄気体中に温度勾配のある壁面が存在しているとき、壁面の低温部から高温部に向かって壁面に沿う一方向の熱遷移流が誘起されることが知られている。希薄気体とは、ある領域を考えたときに、その中で平衡状態が保たれないほど気体分子間の衝突が少ない場合の気体である。このような希薄気体の例としては、１ｃｍ3程度の領域内の圧力が１Ｐａ程度の低圧である場合や、１０ｎｍ×１０ｎｍ×１０ｎｍ程度の空間の狭い領域内の圧力が大気圧程度である場合等である。後者のように、ｎｍ程度の領域内では大気圧でも希薄気体となって、熱遷移流を誘起することができる。
【０００３】
非特許文献１には、熱遷移流を用いたクヌーセンコンプレッサを１５個接続した形態が述べられている。ここでは、熱遷移流を生じさせる微小空孔膜体として、カーボンをドープしたシリコンエアロジェルを用い、これをアルミニウムベースの中に設けた空間に配置し、アルミニウムの熱ガード体に気密シールリングを取り付け、その上部にキセノンランプからの照射光を通すＰｌｅｘｉｇｌａｓ（登録商標）を貼り付けた構造のものを１段のクヌーセンコンプレッサとして、これを５段直列接続したものを３列並べて平面的に１つのアルミニウムベースに配置している。
【０００４】
非特許文献２には、両面ポンプ構造のクヌーセンポンプが述べられている。ここでは、熱遷移流を発生させる微小空孔材として円板状ゼオライトを用い、１つの可撓性ヒータを挟んで２枚の円板状ゼオライトが配置される。そして、気体流れを妨げないようにしながらゼオライトの表面に沿った熱分布を均一化するために、穴あきアルミニウム円板が各ゼオライトの両面に配置され、穴あきアルミニウム円板−ゼオライト−穴あきアルミニウム円板−可撓性ヒータ−穴あきアルミニウム円板−ゼオライト−穴あきアルミニウム円板の積層組立体を形成し、その両面が気密接着材を用いてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）で接合される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍ．Ｙｏｕｎｇ他，Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｒａｄｉａｎｔｌｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ  Ｋｎｕｄｓｅｎ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｒａｒｅｆｉｅｌｄ  Ｇａｓ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ２４ｔｈ，ＡＤＭ００１７９２，１０−１６，ＪＵｌｙ  ２００４
【非特許文献２】Ｎ．Ｋ．Ｇｕｐｔａ他，Ｔｈｅｒｍａｌ  ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｚｅｏｌｉｔｅｓ：Ａ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｆｏｒ  ｍｏｔｉｏｎｌｅｓｓ  ｇａｓ  ｐｕｍｐｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ９３，１９３５１１  １−３，２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
必要な減圧を得るには、非特許文献１のように熱遷移流ポンプを多数段直列接続することがよいが、非特許文献１のように、ランプ等の輻射熱を熱源として用いると、熱伝達効率が低いので、例えば、熱遷移流ポンプの高温部には８００℃程度の耐熱性が必要である。非特許文献２では可撓性ヒータを用い、穴あきアルミニウム円板を通してゼオライトの一方表面を加熱するので熱遷移流ポンプの多孔体の高温部への熱伝達効率が改善されると期待されるが、まだ不十分である。また、非特許文献２は両面構造であるので、より多くの段数の接続のときに構造が複雑になる。
【０００７】
本発明の目的は、より簡単な構造で、多孔体に対する熱伝達効率を向上させることができる熱遷移流ポンプを提供することである。他の目的は、複数の熱遷移流ポンプを直列接続した熱遷移流ポンプ装置及び熱遷移流ポンプ装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る熱遷移流ポンプは、表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる多孔体と、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面と、を備え、多孔体の第一面は、第一空間に接し、多孔体の第二面は、少なくとも一部が壁面に接触し、壁面との間の接触界面に気体が流通可能な隙間を形成し、多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間に接し、壁面によって与えられる温度差によって多孔体の第一面に接する第一空間と第三面に接する第二空間との間に圧力差を生じることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る熱遷移流ポンプにおいて、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、その上面に多孔体が配置され、壁面に対し多孔体を挟んで反対側に配置される基台と、壁面と基台との間を断熱して接続し、かつ多孔体の周囲を囲んで熱遷移流の吸気口と排気口を除いて気密である熱遷移流形成空間を形成する断熱シール部材と、を備え、基台は、吸気口を介して第一空間に接続する第一流路と、排気口を介して第二空間に接続する第二流路とを有することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る熱遷移流ポンプ装置は、複数の熱遷移流ポンプを直列に接続した熱遷移流ポンプ装置であって、表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる複数の多孔体と、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、各多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面と、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、その上面に各多孔体が配置され、壁面に対し多孔体を挟んで反対側に配置される基台と、壁面と基台との間を断熱して接続し、かつ各多孔体の周囲を囲んで熱遷移流の吸気口と排気口を除いて気密である複数の熱遷移流形成空間を形成する複数の断熱シール部材と、を備え、各熱遷移流ポンプは、各熱遷移流形成空間内に配置される多孔体によって形成され、多孔体の第一面は、吸気口に接続される第一空間に接し、多孔体の第二面は、少なくとも一部が壁面に接触し、壁面との間の接触界面に気体が流通可能な隙間を形成し、多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間であって排気口に接続される第二空間に接し、壁面によって与えられる温度差によって多孔体の第一面に接する第一空間と第三面に接する第二空間との間に圧力差を生じ、基台は、隣接して配置される２つの熱遷移流ポンプの一方の熱遷移流ポンプの吸気口と、他方の熱遷移流ポンプの排気口とを連通する流路を複数有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る熱遷移流ポンプ装置の製造方法は、複数の熱遷移流ポンプを直列に接続した熱遷移流ポンプ装置の製造方法であって、表側の面である第一面と裏側の面である第二面との間に温度差があるときに、低温側の面から高温側の面に向かって流れる熱遷移流を生じさせる複数の多孔体を予め定めた所定の厚さを有する形状に成形する工程と、複数の吸気口と複数の排気口と隣接する排気口と吸気口の間を連通する複数の流路とを有し、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成される基台に、各多孔体の表側の面である第一面を吸気口の位置に位置決めし吸気口の周りを所定のシール幅で環状に気密固定する工程と、複数の断熱シールを予め定めた所定の厚さを有する形状に成形する工程と、各多孔体とそれに対応する排気口とを内部に含んでその周囲を囲むように各断熱シール部材の下面を基台に位置決めして気密固定する工程と、基台に気密固定された各多孔体のそれぞれの第二面の基台からの高さと、基台に気密固定された各断熱シール部材のそれぞれの上面の基台からの高さを、高さ調整加工によって同じ高さに揃える高さ揃え工程と、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、各多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面を有する蓋を、高さの揃った複数の多孔体の第二面及び複数の断熱シール部材の上面に接触させて配置する工程と、を含み、多孔体の第一面は、吸気口に接続される第一空間に接し、多孔体の横側面である第三面は、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間に連通する第二空間であって排気口に接続される第二空間に接し、壁面によって与えられる温度差によって第一空間と第二空間との間に圧力差を生じ、隣接する熱遷移流ポンプが基台の複数の流路によって順次直列に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の熱遷移流ポンプは、多孔体と、多孔体の表裏に温度差を与える壁面とを備え、多孔体の裏面である第二面に壁面が接触する。そして、この多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間を通って熱遷移流が流通する。これにより、多孔体に対し輻射の熱伝達でなく、直接接触による熱伝達ができるので、加熱面を大きく取ることができる。また、特別な排気流路を意図的に設けることなく流れを発生されることができ、熱遷移流の流通路の一部を省略することができ、従来技術に比べ、より簡単な構造で、多孔体への熱伝達効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、非特許文献２のように穴のある熱源を用いる場合、気体が穴を通るときに不要に気体を加熱し、その結果熱源の熱を奪う。それは熱源の温度低下を招くため、熱効率の面でも好ましくない。上記構成によれば、熱を伝達するが気体を通さない材料の壁面を熱源とするので、穴のない熱源であり、多孔体を通過した気体との熱源との接触面積を最小限にすることができ、熱源の温度低下を最小限に抑えることができる。
【００１４】
また、熱遷移流ポンプにおいて、上面に多孔体が配置される基台が多孔体を挟んで壁面と反対側に配置される。また、基台と壁面との間に断熱シール部材が設けられ、これによって壁面と基台との間が断熱されて接続されるとともに、多孔体の周囲を囲んで熱遷移流の吸気口と排気口を除いて気密である熱遷移流形成空間が形成される。そして、基台には、吸気口を介して第一空間に接続する第一流路と、排気口を介して第二空間に接続する第二流路が設けられる。このように、壁面と基台を有効に用いることで、熱遷移流ポンプの基本構成を従来技術に比べ、より簡単な構造としながら、多孔体への熱伝達効率を向上させることができる。
【００１５】
上記構成の熱遷移流ポンプ装置は、複数の熱遷移流ポンプを直列に複数段接続した装置で、複数の多孔体に温度差を与える壁面と、複数の多孔体を挟んで壁面と反対側に設けられる基台とが共通に用いられる。壁面と基台は断熱シール部材で接続されるので、多孔体の第一面と第二面との間に効率的な温度差を生じさせることができる。そして、多孔体の第一面に接する第一空間は吸気口に接続され、多孔体の第二面と壁面との間の接触界面の隙間を通って熱遷移流が流通し、接触界面の隙間は第二空間に連通し、第二空間は排気口に接続される。基台には、隣接する２つの熱遷移流ポンプの一方の熱遷移流ポンプの吸気口と他方の熱遷移流ポンプの排気口とを連通する流路が複数設けられるので、これにより、複数の熱遷移流ポンプが直列に接続され、所望の減圧を得ることができる。これにより、複数の多孔体に対し、輻射の熱伝達でなく、直接接触による熱伝達ができ、また、熱遷移流の流通路の一部を省略することができ、従来技術に比べ、より簡単な構造で、熱遷移流ポンプ装置を構成できる。
【００１６】
上記構成の熱遷移流ポンプ装置の製造方法は、複数の熱遷移流ポンプを直列接続する流路を有する基台に、各多孔体の第一面が気密固定され、また、互いに隣接して接続される多孔体の間にそれぞれ配置される断熱シール部材も基台に気密固定される。ここで、各多孔体のそれぞれの第二面の基台からの高さと各断熱シール部材のそれぞれの上面の基台からの高さが高さ調整加工によって同じ高さに揃えられる。この高さの揃った複数の多孔体の第二面及び複数の断熱シール部材の上面に、各多孔体の第一面と第二面との間に温度差を与える壁面を有する蓋が接触して配置される。このように、従来技術に対し、より簡単な手順で、熱遷移流ポンプ装置を製造できる。
【００１７】
上記構成によれば、気密固定された後の複数の多孔体の高さ、複数の断熱シールの高さを同じに揃える調整加工を行うので、個々の多孔体の厚さ管理や個々の断熱シールの厚さ管理を正確にしなくてもよく、また、気密固定に用いられる接着剤等の流動性の問題もかなり緩和される。これにより、熱遷移流ポンプ装置の製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施の形態の熱遷移流ポンプ装置の構成図である。
【図２】図１において、１つの熱遷移流ポンプを抜き出した拡大図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の熱遷移流ポンプ装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で述べる寸法、形状、材質、圧力、減圧比、孔径、熱遷移流ポンプの縦続接続数等は説明のための例示であって、熱遷移流ポンプ及び熱遷移流ポンプ装置の仕様に応じ適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、熱遷移流ポンプ装置１０の部分構成図である。熱遷移流ポンプ装置１０は、複数の熱遷移流ポンプを直列に接続した減圧装置である。図１では直列接続されたうちの４つの熱遷移流ポンプ１２，１４，１６，１８を図示した。熱遷移流ポンプ１４，１６については全体が示されているが、熱遷移流ポンプ１２，１８については一部が図示されていない。図１の例では、熱遷移流ポンプ装置１０は、大気圧Ｐ0に近いＰ-1からＰ-2，Ｐ-3，Ｐ-4と３段階の減圧を行う。直列に接続される熱遷移流ポンプの段数は４つに限られない。２つで３つでもよく、５以上であってもよい。なお、圧力Ｐに付記した（−１，−２，−３，−４）の（−）の符号は大気圧Ｐ0よりも低い圧力であることを示し、（−）の後の数字は、値が大きいほど高真空であることを示す。熱遷移流ポンプ装置１０を構成する４つの熱遷移流ポンプ１２，１４，１６，１８は基本構成が同じであるので、その中の熱遷移流ポンプ１６に代表させて、その基本構成について、図２を用いて説明する。
【００２１】
熱遷移流ポンプ１６は、蓋２０、基台２４、断熱シール部材２６と、これら３つに囲まれた内部空間である熱遷移流形成空間３２に配置される多孔体４０、多孔体シール部５２を含んで構成される。
【００２２】
蓋２０は、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、多孔体４０の表側の面である第一面４４と裏側の面である第二面４６との間に温度差を与える壁面２２を有する平板である。かかる蓋２０としては、適当な金属板を用いることができる。金属板としては、アルミニウム板、銅板、鉄板等を用いることができる。蓋２０は、図示されていない発熱装置または冷却装置の外壁部を用いることができる。発熱装置としては、ヒータ、回転電機等の動力装置を用いることができ冷却装置としては、クーラ、ラジエータ、冷蔵冷凍装置等を用いることができる。発熱装置の外壁部を用いるとき、蓋２０は、多孔体４０に対し発熱源となり、冷却装置の外壁部を用いるとき、蓋２０は、多孔体４０に対し吸熱部となる。
【００２３】
壁面２２は、多孔体４０の第二面４６、断熱シール部材２６の上面３０に接触する面である。壁面２２は、適当な平坦度と適当な表面粗さを有するように表面処理が行われることが好ましい。上記のように、蓋２０は発熱源または吸熱部であるが、以下では、蓋２０を発熱源とし、壁面２２に接触する多孔体４０の第二面４６を第一面４４に対し高温とする温度差を与えるものとする。
【００２４】
基台２４は、熱遷移流ポンプ装置１０のベースまたは筐体に相当する部材である。基台２４は、その上面に断熱シール部材２６が配置され、また、多孔体シール部５２を介して多孔体４０が配置される。基台２４は、多孔体４０を挟んで壁面２２と反対側に配置される。基台２４は、熱遷移流ポンプ装置１０を構成する複数の熱遷移流ポンプ１２，１４，１６，１８を直列に接続するための複数の流路６０，６２，６４，６６を有する。複数の流路６０，６２，６４，６６の詳細については後述する。
【００２５】
かかる基台２４は、熱遷移流ポンプ装置１０の周囲温度と同じ温度となるように、熱伝導性のよい材料で構成される。例えば、蓋２０と同じ材料を用いることができる。すなわち、材料としてアルミニウム板、銅板、鉄板等を用い、流路６０等を含む所定の形状を有するようにしたものを用いることができる。所定の形状にするには、複数の部材を組立てて一体化したものを用いることができる。これに代えて鋳造等で一体加工したものを用いることもできる。上記のように、蓋２０が発熱源のときは、基台２４は、ヒートシンクのような吸熱部として機能する。逆に、蓋２０が吸熱部のときは、基台２４は発熱源として機能することになる。
【００２６】
断熱シール部材２６は、多孔体４０の外側において基台２４と壁面２２との間に設けられる。断熱シール部材２６は、蓋２０を基台２４に支持する支持部材としての機能を有する。そのために、蓋２０の壁面２２からの熱が基台２４に伝達しないように断熱性を有する。また、断熱シール部材２６は、各多孔体４０毎に、多孔体とそれに対応する排気口とを内部に含んでその周囲を囲むように、基台２４に位置決めして複数配置され、これによって、隣接する多孔体４０による熱遷移流の流れを分離する機能を有する。そのために、断熱シール部材２６は、気密性を有する。
【００２７】
かかる断熱シール部材２６としては、熱伝導率が低く、気体を通さない材料を所定の形状に成形したものを用いることができる。材料としては、樹脂、セラミック等を用いることができる。図１，２では、各多孔体４０毎に１つの断熱シール部材２６が配置される構成が示されるが、例えば、断熱シール部材２６として樹脂製の円環状の部材を用い、その中央空間に多孔体４０が配置される。樹脂製の円環状の部材としては、テフロン（登録商標）のＯリングを用いることができる。これ以外に、断熱シール部材２６を複数の貫通空間を有する一体構造とし、個々の貫通空間の中にそれぞれ１つの多孔体４０が配置されるものとしてもよい。
【００２８】
断熱シール部材２６は、その下面２８で基台２４に固定される。断熱シール部材２６と基台２４の間の固定には、適当な気密接着剤を用いることができる。気密接着剤としては、真空機器用の接着剤を用いることができる。なお、断熱シール部材２６として、厚塗りした接着剤を用いてもよい。
【００２９】
断熱シール部材２６の上面３０には壁面２２が接触する。具体的には、蓋２０を断熱シール部材２６の上に載せてその自重により、蓋２０の下面である壁面２２を断熱シール部材２６の上面３０に接触させる。
【００３０】
熱遷移流形成空間３２は、壁面２２と、断熱シール部材２６の内壁と、基台２４の下面とで囲まれた空間である。この空間は、熱遷移流ポンプ１４の内部空間で、熱遷移流が形成される空間である。１つの熱遷移流形成空間３２の内部に１つの第一開口部３４と１つの第二開口部３６が配置されるように、断熱シール部材２６が基台２４に対し位置決めされる。したがって、１つの熱遷移流形成空間３２の内部には、１つの多孔体４０と、その多孔体４０のための多孔体シール部５２と、１つの第一開口部３４と１つの第二開口部とが配置される。熱遷移流形成空間３２は、第一開口部３４と第二開口部３６を除いて気密空間である。第一開口部３４は、熱遷移流の吸気口に相当するもので、基台２４に設けられる流路６４に連通する。第二開口部３６は、熱遷移流の排気口に相当するもので、基台２４に設けられる流路６２に連通する。流路６２は、流路６４に比べ大気圧Ｐ0側の流路である（図１参照）。
【００３１】
多孔体４０は、その一方側の端面と他方側の端面に温度差があると、低温側の端面から高温側の端面に向かって、熱遷移流が生じる物質で構成される。多孔体４０は、細孔４２を含む細孔膜で、複数の細孔４２を所定の多孔率で有する多孔質の膜を用いることができる。細孔４２は、媒体気体の平均自由行程の５倍の長さ以下の孔径を有する。ここで媒体気体とは、熱遷移流ポンプ１４の内部空間にある気体、特に多孔体４０の周囲にあって熱遷移流を生じさせる周囲気体のことである。したがって、媒体気体の平均自由行程は、周囲気体の圧力や温度等で決まる。
【００３２】
多孔体４０は、熱伝導率の小さい材料で構成される。熱伝導率としては、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましい。多孔体４０における細孔４２の多孔率は、例えば、孔部分の体積占有率で評価出来る。多孔率の一例を挙げると、約９０％である。これ以外の多孔率であっても構わない。多孔体４０の厚さの一例を挙げると、約０．５ｍｍから約１ｍｍである。これ以外の厚さであっても構わない。かかる多孔体４０としては、高さを揃えるための加工が可能な材質のものが好ましい。例えば、シリカ（ＳｉＯ2）を多孔質にしたエアロジェル（物質名）を用いることができる。あるいはこれに代えて、ゼオライト、セルロース混合エステル、珪藻土等を用いてもよい。
【００３３】
多孔体４０の表側の面である第一面４４は、熱遷移流における低温側端面で、第一空間５４に接する面である。第一空間５４は、熱遷移流における低温側空間で、吸気口である第一開口部３４を介して流路６４と連通する。
【００３４】
多孔体４０の裏側の面である第二面４６は、壁面２２に接触する面である。第二面４６の全面が壁面２２に接触してもよく、第二面４６の一部が壁面２２に接触してもよい。蓋２０と多孔体４０を一般的な成形技術で形成すると、どのように注意深く作っても、多孔体４０の第二面４６も蓋２０の壁面２２も凹凸を有し、多孔体４０の第二面４６と壁面２２の間の接触界面には、気体が流通できる隙間４８が形成される。この隙間４８は、気体流路としてはごく狭い隙間流路であるが、多孔体４０の細孔４２に比べれば十分大きな隙間であり、多孔体４０を通って第二面４６に流れてきた熱遷移流７２が外部に流出することを妨げることはない。
【００３５】
多孔体４０の横側面である第三面５０は、多孔体４０の第二面４６と壁面２２との間の接触界面の隙間４８に連通する第二空間５６に接する。第二空間５６は、熱遷移流の高温側空間で、排気口である第二開口部３６を介して流路６２と連通する。
【００３６】
多孔体シール部５２は、多孔体４０の第一面４４と基台２４の上面とを気密に固定する接着部材である。多孔体シール部５２は、多孔体４０の第一面４４のうち、第一空間５４に接する部分の周囲に所定のシール幅で環状に設けられる。環状のシール幅は、基台２４に設けられる第一開口部３４を内側に囲むように設定される。そのために、多孔体４０は、基台２４の第一開口部３４に対し、これを覆うように位置決めされる。これによって、第一空間５４と第二空間５６とが多孔体シール部５２によって気密的に分離される。
【００３７】
第一空間５４は、多孔体４０の第一面４４と基台２４の上面と多孔体シール部５２の内側面とで形成される空間である。多孔体シール部５２の内側面は、アラルダイト（登録商標）の塗布厚さに対応する高さを有する内側面である。第一空間５４は、第一開口部３４を介して流路６４に連通する。
【００３８】
かかる多孔体シール部５２としては、多孔体４０と基台２４の双方に対し接着性が良好で、熱伝導性の小さい気密性接着剤を用いることができる。このような接着剤として、アラルダイト（登録商標）を用いることができる。例えば、アラルダイト（登録商標）を多孔体４０の第一面４４の外周側に沿って一周全部に塗布し、その塗布側を基台２４の上面に向けて所定の塗布厚さになるように押し付けることで、多孔体シール部５２を形成することができる。これに代えて、基台２４の第一開口部３４の周囲の全周に渡って環状にアラルダイト（登録商標）を塗布してもよい。
【００３９】
多孔体４０の第二面４６には壁面２２が接触する。具体的には、蓋２０を多孔体４０の上に載せてその自重により、蓋２０の下面である壁面２２を多孔体４０の第二面４６に接触させる。
【００４０】
第二空間５６は、多孔体４０の第三面５０が接する空間で、多孔体４０の第二面４６と壁面２２との間の接触界面の隙間４８に連通する空間である。第二空間５６は、熱遷移流における高温側空間に相当する。
【００４１】
上記構成の熱遷移流ポンプ１６の作用を説明する。発熱源である蓋２０の壁面２２は多孔体４０の第二面４６に接触して第一面４４との間に温度差を生じさせる。多孔体４０の細孔４２の孔径は媒体気体の平均自由行程の５倍の長さ以下の孔径を有するので、多孔体４０の低温側端部である第一面４４から高温側端部である第二面４６に向かって熱遷移流７２が生じる。これによって、低温側空間である第一空間５４の媒体気体が多孔体４０の第一面４４から吸い込まれ、多孔体４０の細孔４２を通って多孔体４０の第二面４６に抜け、多孔体４０の第二面４６と壁面２２との間の接触界面の隙間４８を通って高温側空間である第二空間５６に流れ出る。このようにして熱遷移流７２が生じ、第一空間５４の圧力は、第二空間５６の圧力Ｐ-2よりも減圧されたＰ-3となる。
【００４２】
ここで、基台２４に設けられる複数の流路６０，６２，６４，６６について述べると、これらの流路６０，６２，６４，６６は、隣接して配置される２つの熱遷移流ポンプについて、一方側の熱遷移流ポンプの第二開口部３６と他方側の熱遷移流ポンプの第一開口部３４とを接続する気体流路である。図１の例では、流路６０は、図示されている範囲で、熱遷移流ポンプ１４の第二開口部３６に連通する。流路６２は、熱遷移流ポンプ１４の第一開口部３４と熱遷移流ポンプ１６の第二開口部３６とを接続する。流路６４は、熱遷移流ポンプ１６の第一開口部３４と熱遷移流ポンプ１８の第二開口部３６とを接続する。流路６６は、図示されている範囲で、熱遷移流ポンプ１８の第一開口部３４に連通する。
【００４３】
複数の流路６０，６２，６４，６６によって、複数の熱遷移流ポンプ１２，１４，１６，１８が直列に接続されて、熱遷移流ポンプ装置１０が形成される。熱遷移流ポンプ装置１０においては、大気圧Ｐ0に近いＰ-1が熱遷移流ポンプ１４の多孔体４０によって圧力Ｐ-2に減圧され、圧力Ｐ-2が熱遷移流ポンプ１６の多孔体４０によって圧力Ｐ-3に減圧され、圧力Ｐ-3が熱遷移流ポンプ１８の多孔体４０によって圧力Ｐ-4に減圧される。減圧側から大気圧側への流れは、流路６４における圧力Ｐ-3の流れ７０が第一空間５４に入り、多孔体４０の第一面４４と第二面４６の間で熱遷移流７２となり、第二面４６に出て、流れ７４が第二面４６と壁面２２との間の接触界面の隙間４８を流れ、第二空間５６へ排気される流れ７６となる。
【００４４】
図３は、熱遷移流ポンプ装置１０を製造する手順を示すフローチャートである。ここでは、蓋２０、基台２４、断熱シール部材２６、複数の多孔体４０、多孔体シール部５２が準備される。多孔体４０と断熱シール部材２６は、それぞれ、予め所定の厚さを有する寸法形状に成形される。多孔体４０の成形と断熱シール部材２６の成形は材質の違いにより、別々に行われる。また、多孔体４０の所定の厚さと断熱シール部材２６の所定の厚さは異なっていてもよい。
【００４５】
そして、複数の第一開口部３４と複数の第二開口部３６と、複数の流路６０，６２，６４，６６を有する基台２４に、各多孔体４０の第一面４４が気密固定される（Ｓ１０）。このときに、多孔体４０は、吸気口である第一開口部３４と位置決めされて気密固定される。気密固定には多孔体シール部５２が用いられる。
【００４６】
次に、基台２４に気密固定された各多孔体４０のそれぞれの第二面４６の基台２４からの高さを高さ調整加工によって均一の高さに揃える（Ｓ１２）。均一の高さに揃える高さ調整加工は、適当な削り加工、磨き加工等を用いることができる。例えば、適当なヤスリ工具、サンドペーパ等を用いることができる。
【００４７】
また、互いに隣接して接続される多孔体４０の間にそれぞれ配置される断熱シール部材２６が基台２４に気密固定される（Ｓ１４）。このときに、断熱シール部材２６の貫通空間の内部に、吸気口である第一開口部３４に位置決めされて気密固定された１つの多孔体４０と、排気口である１つの第二開口部３６が含まれるように、基台２４と断熱シール部材２６が位置決めされて気密固定される。気密固定には、気密接着剤が用いられる。
【００４８】
そして、基台２４に気密固定された各断熱シール部材２６のそれぞれの上面３０の基台２４からの高さを高さ調整加工によって、多孔体第二面高さに揃える（Ｓ１６）。多孔体第二面高さと同じ高さに揃える高さ調整加工は、Ｓ１２と同様に、適当な削り加工、磨き加工等を用いることができる。例えば、適当なヤスリ工具、サンドペーパ等を用いることができる。Ｓ１２をＳ１４の前に行わず、Ｓ１４の後で、Ｓ１６の工程に含ませてもよい。この場合には、基台２４に気密固定された各多孔体４０と各断熱シール部材２６の高さが同じに揃える高さ調整加工が行われる。このときの高さ調整加工は、多孔体４０と断熱シール部材２６の材質が異なるので、注意を払うことが好ましい。
【００４９】
そして、熱を伝達するが気体を通さない材料で構成され、各多孔体４０の第一面４４と第二面４６との間に温度差を与える壁面２２を有する蓋２０を、高さの揃った複数の多孔体４０の第二面４６及び複数の断熱シール部材２６の上面３０に接触させて配置する（Ｓ１８）。
【００５０】
このようにして、熱遷移流ポンプ装置１０を製造することができる。上記では、各多孔体４０の第二面４６と断熱シール部材２６の上面３０に接触させて蓋２０を配置する方法として、基台２４からの高さが揃うように、基台２４に気密固定された複数の多孔体４０の高さと、基台２４に気密固定された複数の絶縁シール部材２６の高さを、全部同じ高さに揃える高さ調整加工を行った。これに代えて、個々の多孔体４０を所定の厚さとなるように正確な寸法管理を行い、また、個々の絶縁シール部材２６を所定の厚さとなるように寸法管理を行い、さらに基台２４に気密固定するときの接着剤の厚さも正確な寸法管理を行うものとしてもよい。この方法によれば、多孔体４０と断熱シール部材２６の高さ調整加工が不要であるので、多孔体４０や断熱シール部材２６の材料の選択範囲加工が広がる。
【００５１】
これに代えて、接着剤を用いて、複数の多孔体４０の第二面４６と複数の断熱シール部材２６の上面３０の上面にそれぞれ接着剤を塗布して、その上に蓋２０を載せ、押し付ける方法を取ることもできる。この場合、各多孔体４０の第二面４６に塗布される接着剤には気密接着剤を用い、断熱シール部材２６の上面３０に塗布される接着剤には、気体の連通性のある発泡接着剤を用いることが好ましい。発泡性接着剤を用いるときの気泡の大きさは、多孔体４０の細孔４２の孔径よりも十分大きいことが必要である。例えば、細孔４２の孔径が１０ｎｍとすると、隙間４８は数１００ｎｍあれば十分であり、発泡接着剤の気泡の大きさもこの程度の大きさ以上であればよい。気密性と気体の連通性について適当なバランスのとれた接着剤があるときは、同じ接着剤を用いることができる。必要があれば、適当な加熱を行うことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  熱遷移流ポンプ装置、１２，１４，１６，１８  熱遷移流ポンプ、２０  蓋、２２  壁面、２４  基台、２６  断熱シール部材、２８  下面、３０  上面、３２  熱遷移流形成空間、３４  第一開口部（吸気口）、３６  第二開口部（排気口）、４０  多孔体、４２  細孔、４４  第一面、４６  第二面、４８  隙間、５０  第三面、５２  多孔体シール部、５４  第一空間、５６  第二空間、６０，６２，６４，６６  流路、７０，７４，７６  流れ、７２  熱遷移流。
【図１】
2015203304.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015203304.tif 000005