(57)【要約】【課題】  流路内に充填された流体を、その流路方向に振動させるのに好適な流体駆動装置を提供すると共に、高性能な熱輸送システムを提供すること。【解決手段】  流体駆動装置１０は、熱輸送デバイスに形成された蛇行流路の両端部に連通されたシリンダ４１を備える。シリンダ内には、その軸線方向に摺動可能にピストン４３が配置されている。また蛇行流路に繋がるピストンの両側の空間４５には流体５が充填される。シリンダの側面周囲に設けられたソレノイドコイル４７は、周期的に磁極を反転させて、ピストンをシリンダ内で往復運動させる。ピストンをスムーズに駆動すると共に偏心量を小さくするため、ピストンには、一対の摺動材７７がその端部に設けられている。このピストンの動作により流路内の流体が振動すると、熱輸送デバイスの見かけ上の熱伝導率は高まり、発熱体から放熱部へと高速に熱が拡散する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内に充填された流体を、該流路方向に振動させるための流体駆動装置であって、
前記流路の両端部に連通され、可動子を摺動自在に収容すると共に、前記流路内の流体を、該可動子の摺動方向両端部と前記流路の各端部との間に介在する空間に収容する可動子収容部と、
前記可動子を前記可動子収容部内で摺動方向に往復運動させる駆動手段と、
を備え、前記駆動手段を用いて前記可動子を往復運動させることで、前記流路内に充填された流体を前記流路方向に振動させることを特徴とする流体駆動装置。
【請求項２】
前記可動子収容部は、前記流路の両端部に連通された筒状のシリンダであり、
前記可動子は、該シリンダ内を、前記摺動方向としてのシリンダ軸線方向に沿って往復運動するピストンであることを特徴とする請求項１に記載の流体駆動装置。
【請求項３】
前記可動子は、摺動材を備えており、
前記可動子の摺動面は、該摺動材により構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体駆動装置。
【請求項４】
前記可動子は、自身中央より摺動方向に沿って両側に対称的な位置に、一対の前記摺動材を備えることを特徴とする請求項３に記載の流体駆動装置。
【請求項５】
前記可動子は、磁性体を備え、
前記駆動手段は、前記可動子を磁力によって往復運動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項６】
前記可動子は、磁性体を備えると共に、該磁性体周囲に前記摺動材を備えており、
前記駆動手段は、前記可動子を磁力によって往復運動させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の流体駆動装置。
【請求項７】
前記可動子は、前記磁性体として、永久磁石を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の流体駆動装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、
前記可動子収容部の前記可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を備え、該励磁コイルを用いて前記可動子収容部内に磁束を形成し、前記可動子を磁力によって往復運動させることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項９】
前記駆動手段は、
前記可動子収容部の前記可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイルと、該励磁コイル外周に覆設され、前記可動子収容部の側面に対向する磁極を形成する磁路形成用のヨークと、から構成される電磁石、
を備えており、該電磁石の磁極を周期的に反転させて、前記可動子を、前記可動子収容部内で往復運動させることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項１０】
前記可動子収容部の両端部に固定されると共に、前記ヨークを、前記可動子収容部に対して非接触の状態で固定するヨーク接続材、を備えることを特徴とする請求項９に記載の流体駆動装置。
【請求項１１】
前記励磁コイルは、前記可動子収容部の側面に対し空隙を有した状態で、前記ヨークに固定されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の流体駆動装置。
【請求項１２】
前記可動子端部を付勢して、該可動子を、前記可動子収容部内の所定位置に摺動可能に配置するためのバネ材と、
該バネ材を、前記可動子収容部内において前記付勢力を有した状態で固定するためのバネ係止部と、
を備えることを特徴とする請求項９〜請求項１１のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項１３】
前記可動子は、摺動方向に沿って所定間隔離れた位置に、前記磁性体として、同一種の磁極が対向するように配置された一対の永久磁石を備えることを特徴とする請求項５〜請求項１２に記載の流体駆動装置。
【請求項１４】
前記可動子は、
自身中央部を構成する可動子中央構成部材と、
自身端部を構成する可動子端部構成部材と、
を備えており、
該可動子中央構成部材と可動子端部構成部材との間に前記永久磁石が介挿された状態で、螺子により、前記可動子中央構成部材と、前記永久磁石と、前記可動子端部構成部材と、が連結されて構成されることを特徴とする請求項１３に記載の流体駆動装置。
【請求項１５】
前記一対の永久磁石は、前記可動子の中央より対称的な位置に設けられていることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の流体駆動装置。
【請求項１６】
前記駆動手段は、前記可動子収容部の前記可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を一対備え、該一対の励磁コイルが前記可動子摺動方向に沿って並列配置された構成にされており、該一対の励磁コイルを用いて、前記可動子を磁力により往復運動させることを特徴とする請求項５〜請求項７に記載の流体駆動装置。
【請求項１７】
前記可動子は、前記可動子収容部内において、一方の前記励磁コイルにおける前記流路側の端部と、他方の前記励磁コイルにおける前記流路側の端部と、に包囲された領域内で、往復運動することを特徴とする請求項１６に記載の流体駆動装置。
【請求項１８】
前記可動子は、前記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、該両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備えた構成にされていることを特徴とする請求項１〜請求項８及び請求項１６及び請求項１７のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項１９】
前記可動子は、前記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、該両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備えた構成にされており、
前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さより短いことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の流体駆動装置。
【請求項２０】
前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さの１６％〜４２％であることを特徴とする請求項１９に記載の流体駆動装置。
【請求項２１】
前記各一時磁石の前記可動子摺動方向の長さは、前記励磁コイルの前記可動子摺動方向の長さの２５％であることを特徴とする請求項２０に記載の流体駆動装置。
【請求項２２】
前記永久磁石は、前記可動子摺動方向に垂直な径方向について、前記一時磁石の最外面よりも可動子の中心側に設けられていることを特徴とする請求項１８〜請求項２１のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２３】
前記可動子は、
前記永久磁石を収容するための筒状体、
を備え、該筒状体の内部に前記永久磁石が収容され、前記永久磁石における前記可動子摺動方向の両端部に前記一時磁石が対向配置された構成にされていることを特徴とする請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２４】
前記可動子は、
前記両端部の一時磁石と、前記可動子摺動方向とは垂直な径方向の長さが前記一時磁石より小さくされ、該両端部の一時磁石を接続する接続体と、からなる可動子本体、を一体成型し、該可動子本体の前記接続体を包囲するように前記永久磁石を設けてなることを特徴とする請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２５】
前記可動子は、前記永久磁石の両端に、前記一時磁石が回動可能に枢設された構成にされていることを特徴とする請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２６】
前記可動子収容部の開口端に嵌合され、前記流路と前記可動子収容部とを連通するようにして、該流路の端部と前記可動子収容部とを接続する流路接続材と、
該流路接続材と前記可動子収容部の嵌合部位に介挿される弾性シール材と、
を備え、
前記流路接続材は、前記弾性シール材の弾性力によって前記可動子収容部に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項８及び請求項１６〜請求項２５のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２７】
前記可動子収容部の開口端に嵌合され、前記流路と前記可動子収容部とを連通するようにして、該流路の端部と前記可動子収容部とを接続する流路接続材と、
該流路接続材と前記可動子収容部の嵌合部位に介挿される弾性シール材と、
を備え、
前記流路接続材は、前記弾性シール材の弾性力によって前記可動子収容部に固定されており、
前記励磁コイルは、前記流路接続材によって、前記可動子収容部の側面に対し空隙を有した状態で固定されていることを特徴とする請求項８及び請求項１６〜請求項２５のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２８】
前記可動子収容部内には、前記可動子の往復運動によって発生する振動音を抑制するための振動音抑制部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項８及び請求項１６〜請求項２７のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項２９】
前記可動子収容部内には、前記可動子の摺動範囲を規制するためのバネ材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項８及び請求項１６〜請求項２７のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項３０】
前記摺動材は、前記駆動手段の動作によって前記可動子に作用する力の作用点の周囲に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流体駆動装置。
【請求項３１】
前記可動子の表面には、当該可動子の摺動方向両端部から中央部に向けて溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３０のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項３２】
前記可動子の表面に形成された溝は、当該可動子の摺動方向に沿う側面を周回する螺旋溝であることを特徴とする請求項３１に記載の流体駆動装置。
【請求項３３】
前記可動子収容部における前記可動子摺動方向に垂直な断面の面積は、前記流路の断面積より大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３２のいずれかに記載の流体駆動装置。
【請求項３４】
請求項１〜請求項３３のいずれかに記載の流体駆動装置と、
該流体駆動装置の前記可動子収容部に連通する流路を備え、前記流体駆動装置の動作によって該流路内で振動する流体と熱交換して、外部の熱源から前記流体に供給される熱を、低温部へと輸送する熱輸送体と、
を備えることを特徴とする熱輸送システム。
【請求項３５】
前記熱輸送体は、隣接する流路で流体の移動方向が互いに逆方向となる構成にされており、前記流体駆動装置の動作によって該流路内で振動する流体と熱交換して、流体が有する熱を隣接する流路の流体に輸送し、外部の熱源から前記流体に供給される熱を、低温部へと輸送することを特徴とする請求項３４に記載の熱輸送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路内に充填された流体を、その流路方向に振動させるための流体駆動装置、及び、その流体駆動装置を用いた熱輸送システム、に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、熱は、フーリエの法則に従い、温度勾配ΔＴに比例して高温部から低温部へと伝導する。この際の比例定数は、熱伝導率と呼ばれ、熱が伝導される媒体によって変化する。しかしながら、熱伝導率は、気体、液体、固体を含めても、５桁程度しか変化しないため、熱を輸送しようとする場合には、熱の輸送量に制限を受けることになる。
【０００３】
このような問題を解決すべく、近年では、流体を振動させることによって、熱を輸送する方法が考えられている。この熱輸送方法は以下に説明する原理を利用したものである。尚、図２２は、この熱輸送の原理を示した説明図である。
【０００４】
ここでは、原理を簡単に説明するため、円管内に流体があり、その円管内における流体の振動中心Ｃを基準として、その中心Ｃより左側のＬ点に低温部が存在し、中心Ｃより右側のＨ点に高温部が存在することにする。そして、振動がない場合において振動中心Ｃに存在する一部流体を要素Ｅとし、この要素Ｅが、Ｈ点に半周期滞在し、即座にＬ点に移動して、そこで半周期滞在し、その後に即座にＨ点に戻るという矩形波振動を考える。尚、図２２（ａ）には、振動がない場合の要素Ｅの位置を示し、図２２（ｂ）には、高温部に要素Ｅが移動した際の熱の移動方向を矢印（実線）で示し、図２２（ｃ）には、低温部に要素Ｅが移動した際の熱の移動方向を矢印（実線）で示す。
【０００５】
このモデルでは、振動がない場合において中心Ｃに存在する要素ＥがＨ点に移動した際、Ｈ点における円管壁の温度が要素Ｅより高いので、要素Ｅは、円管壁から熱をもらう。そして、要素Ｅが振動によりＨ点からＬ点に移動すると、Ｌ点での円管壁の温度は要素Ｅより低いので、要素Ｅは円管壁に熱を吐き出す。
【０００６】
即ち、このモデルによると、Ｈ点の円管壁の熱は、振動する流体（要素Ｅ）を通じて、高速にＬ点の円管壁に輸送される。仮に振動がない場合、熱は、Ｈ点からＬ点へと少しずつ連続的に移動するため、その熱伝導率は、流体を振動させた場合と比較して大きく劣る。換言すると、上述のように流体を振動させることで、見かけ上の熱伝導率は大きく向上する。
【０００７】
この熱輸送方法を用いれば、例えば、マイクロプロセッサから生じる熱を高速に拡散させることができ、ノート型パーソナルコンピュータにおけるマイクロプロセッサの発熱問題などを解決することができる。
【０００８】
また、この熱輸送方法によれば、振幅、周期等を変更することで、見かけ上の熱伝導率を、自由に変更することができる。この機能を利用すれば、例えば、流体の振動をオン／オフすることで、熱輸送をオン／オフ可能な熱スイッチなる新規のデバイスを作成することができ、大変便利である。
【０００９】
ところで、この熱輸送方法を用いた熱輸送システムは開発初期段階にあり、本発明者らは、熱輸送システムに適した流体駆動装置を開発する必要に迫られている。尚、周知の流体駆動装置としては、人工心臓等に用いられるポンプ装置（リニア振動アクチュエータ等）が知られている（例えば非特許文献１）。
【非特許文献１】大石由紀子、他３名，「長ストローク化を考慮したリニア振動アクチュエータの設計」電気学会マグネティックス・リニアドライブ合同研究会資料、社団法人電気学会、１９９４年１０月、ＭＡＧ−９４−１１８、ＬＤ−９４−６３、ｐ．１−７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した原理の熱輸送システムでは、流体を振動させるといった従来にはない手法を用いるので、既存の流体駆動の手法を単に熱輸送システムに適用しただけでは様々な問題が生じる。
【００１１】
例えば、既存の手法を用いて流体を振動させる場合には、図２３（ａ）に示すように、ポンプ装置８０を流路の片側に接続して、その流路の一端から流体５を振動させることが考えられる。しかしながら、このような手法を採用すると、圧力損失が大きいため、ポンプ装置８０から遠く離れた末端の流体５を駆動することが困難になる。特に、流体５をポンプ装置８０側に引き込む際には、末端の流体５を適切にポンプ装置８０側に引き込むことができないため、流路内にキャビテーション（気泡）が生じてしまう。また、末端の流路を閉塞することができないため、流路の末端を、下方に向けることができないなど流路の形状に関して制約が生じる。
【００１２】
一方、図２３（ｂ）に示すように、流路の両端部に、夫々ポンプ装置８０を設けて、２台のポンプ装置８０で流体５を駆動するように熱輸送システムを構成すると、上述のキャビテーションなどを生じさせることなく、流体５を振動させることができる。しかしながら、このようなシステムでは、２台のポンプ装置８０を用いるため、コスト面での欠点が大きい。また、２台のポンプ装置８０を同期動作させる必要があるため、ポンプ装置８０の制御が煩雑になるといった問題がある。
【００１３】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、流路内に充填された流体を、その流路方向に振動させるのに好適な流体駆動装置を提供することを第一の目的とし、その流体駆動装置を用いて流体を振動させることにより熱を輸送する高性能な熱輸送システムを提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、流路内に充填された流体を、その流路方向に振動させるための流体駆動装置であって、可動子と、その可動子を収容する可動子収容部と、可動子を往復運動させるための駆動手段と、を備える。
【００１５】
可動子収容部は、流路の両端部に連通された空間を備えており、可動子を摺動自在に収容すると共に、流路内の流体を、可動子の摺動方向両端部と流路の各端部との間に介在する上記空間に収容する。駆動手段は、可動子を可動子収容部内で摺動方向に往復運動させることで、可動子両端部に隣接する上記空間に収容された流体を可動子に駆動させる。即ち、本発明の流体駆動装置は、駆動手段を用いて可動子を往復運動させることで、流路内に充填された流体を流路方向に振動させる。
【００１６】
このように構成された請求項１記載の流体駆動装置によれば、可動子の移動分だけ可動子収容部内の一端から流路に流体が吐き出され、他端から同量の流体が流路から吸引されるため、可動子を往復運動させても、流路内における流体の体積が変化せず、流路内にキャビテーションが生じない。従って、本発明の流体駆動装置によれば、キャビテーションを原因とする装置の振動、騒音等の発生を抑制することができ、流路内の流体を精度よく適切に振動させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、流体のポンプ機構を装置内に複数個設ける必要がなく、単一の可動子を可動子収容部内で往復運動させる程度で、適切に流路内の流体を振動させることができる。従って、本発明によれば、可動子を駆動するための駆動手段を複数個設ける必要がなく、複数のポンプ機構（図２３（ｂ）参照）が存在する場合に必要な駆動手段の同期等も必要ない。結果、本発明によれば、可動子の駆動制御を簡単に行うことができ、流体を振動させるのに好適な流体駆動装置を安価に提供することができる。
【００１８】
その他、本発明の流体駆動装置によれば、流路の両端が可動子収容部に連通されるため、流路及び可動子収容部によって密閉した空間を形成して、駆動対象の流体を、その密閉空間に収容することができ、流体の外部への流出を容易に防止することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、可動子が往復運動しても、流体が存在する空間の体積が一定に保たれるため、上記密閉空間を形成しても、流路内の圧力が下がってキャビテーションが生じるなどといった現象が発生しない。従って、本発明の流体駆動装置は、流体を振動させて熱を輸送する熱輸送システムに好適な装置と言える。
【００２０】
尚、請求項１記載の流体駆動装置においては、例えば、可動子収容部を、筒状のシリンダで構成し、そのシリンダを流路の両端部に連通させればよい。このような構成にされた請求項２記載の流体駆動装置では、ピストンとして構成された可動子が、シリンダ内を、シリンダの軸線方向に沿って往復運動して、流路からシリンダ内に流入する流体を流路内へ送出する。この発明によれば、簡単な構成で請求項１記載の流体駆動装置を作成することができ、熱輸送システムに適した流体駆動装置を安価に提供することができる。
【００２１】
ところで、本発明の流体駆動装置においては、可動子に摺動材を設け、可動子収容部内壁と接する可動子の摺動面を、その摺動材で構成すると良い。このように構成された請求項３記載の流体駆動装置によれば、可動子収容部内壁に軸受を設けることなく、可動子をスムーズに駆動することができ、装置の低コスト化を図ることができる。また、装置の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
尚、摺動材としては、テフロン（登録商標）、カーボン、或いはニッケルめっき材（
好ましくはニッケルリン（ＮｉＰ）めっき材）等を用いることができる。特に熱輸送システムにおいては、熱輸送能力との関係から流体の種類に制限を受けるから、摺動能力の高い上記材料を用いると効果的である。
【００２３】
また、上記摺動材は、請求項４記載のように、可動子中央より摺動方向に沿って両側に対称的な位置の夫々に設けられると良い。請求項４記載の流体駆動装置のように、摺動材を可動子の中心より対称的な位置に一対設けて、その位置に可動子の摺動面を形成すれば、可動子の偏心を抑制することができる。従って、この流体駆動装置によれば、可動子を適切に摺動方向に往復運動させることができる。尚、摺動材は、可動子の両端部に設けられると一層好ましい。このようにすれば、偏心量を一層小さくすることができる。
【００２４】
また、本発明の流体駆動装置においては、請求項５記載のように、可動子に磁性体を設け、磁力によって可動子を往復運動させるように駆動手段を構成するとよい。このように構成された請求項５記載の流体駆動装置によれば、可動子収容部の外部に駆動手段を設けて、その駆動手段により可動子収容部内に磁界を形成し、可動子を往復運動させることができる。よって、本発明によれば、可動子収容部内において複雑な機構や電気的な構造を設けずに済み、短絡等を防止するためにシール材を多用する必要がなく、流体駆動装置を安価に製造することができる。
【００２５】
その他、この流体駆動装置には、請求項６記載のように、磁性体周囲に、摺動材を設けると良い。可動子の推力は、駆動手段により磁性体周囲に及ぼされることになるので、その磁性体周囲に摺動材を設けると、可動子をスムーズに駆動することができ、偏心量を小さくすることができる。
【００２６】
また、可動子には、上記磁性体として永久磁石を設けるのがよい。このように構成された請求項７記載の流体駆動装置によれば、高効率に可動子を駆動することができる。また、可動子に磁極を配置することで、可動子を所望の方向にスムーズに駆動することができる。
【００２７】
また、上記駆動手段は、請求項８記載のように、可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を備え、その励磁コイルを用いて可動子収容部内に磁束を形成し、可動子を磁力によって往復運動させる構成にすることができる。更に言えば、請求項８記載の流体駆動装置における駆動手段は、請求項９記載のように構成されると好ましい。
【００２８】
請求項９記載の流体駆動装置における駆動手段は、可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイルと、その励磁コイル外周を包囲する磁路形成用のヨークと、により構成された電磁石を備える。ヨークは、励磁コイル外周に覆設されており、可動子収容部の側面に対向する磁極を形成する。駆動手段は、この電磁石により可動子収容部内において可動子摺動方向の磁束を発生させ、電磁石の磁極を周期的に反転させることにより、可動子を可動子収容部内で往復運動させる。
【００２９】
このように構成された請求項９記載の流体駆動装置によれば、可動子収容部内において複雑な機構や電気的な構造を設けずに済み、短絡等を防止するためにシール材を多用する必要がなく、流体駆動装置を安価に製造することができる。また、励磁コイルを用いるので、少ない部品点数で駆動手段を構成することができ、更には、可動子の駆動状態を自在に制御できる。
【００３０】
ところで、可動子に対し推力を効果的に作用させるためには、磁極が形成されるヨークと可動子の磁性体との間の距離を小さくするのが好ましく、薄肉材料を用いて可動子収容部を形成するのが好ましい。しかしながら薄肉材料を用いて可動子収容部を形成すると、ヨークの重量で可動子収容部に曲げ応力が働き、可動子収容部の耐久性が劣化する可能性がある。また可動子収容部内がヨークの重量によって変形すると、可動子の駆動に支障をきたす可能性がある。
【００３１】
従って、請求項９記載の流体駆動装置においては、ヨークを可動子収容部に対して非接触の状態で可動子収容部周囲に固定するヨーク接続材を、可動子収容部の両端部に固定するのが良い。このように構成された請求項１０記載の流体駆動装置によれば、ヨークの重量を、可動子収容部（シリンダ）の両端で支えることができるので、ヨークの重量によって可動子収容部（シリンダ）に作用する曲げ応力を緩和することができる。その他、空隙を設けずに、可動子収容部と、電磁石のヨーク等を一体に成形することで、曲げ応力を抑制しても構わない。
【００３２】
また、請求項９，１０記載の流体駆動装置における励磁コイルは、請求項１１記載のように、可動子収容部の側面に対し空隙を有した状態で、ヨークに固定されるのが好ましい。発熱源となる励磁コイルを可動子収容部側面に接触させると、励磁コイルから発生した熱が内部の流体に伝導される。従って、その流体駆動装置の構成を、熱輸送システムに適用すると、熱輸送の性能が励磁コイルの発熱により影響される可能性がある。一方、請求項１１記載のように、励磁コイルと可動子収容部との間に空隙を設ければ、励磁コイルから発生する熱が、可動子収容部に拡散しにくくなり、熱輸送システムの性能維持を図ることができる。
【００３３】
また、磁力によって可動子を往復運動させる手法を採用する場合には、可動子の振動中心においてエネルギー的に安定な点を形成することが難しいといった問題がある。特に、請求項９記載の流体駆動装置においては、励磁コイルが通電されていない状態であっても、可動子には、励磁コイルの軸線方向外側に存在する磁気的に安定な位置に移動しようとするディテント力が働く。
【００３４】
従って、本発明の流体駆動装置には、請求項１２記載のように、可動子端部を付勢して、その可動子を、可動子収容部内の所定位置に摺動可能に配置するためのバネ材と、そのバネ材を、可動子収容部内において付勢力を有した状態で固定するためのバネ係止部と、を設けるのが好ましい。この流体駆動装置によれば、バネ材の付勢力により可動子を所定位置に安定して配置することができ、ディテント力を打ち消すことができる。尚、バネ材は、可動子の一端側に設けられていてもよいし、両端に設けられていてもよい。
【００３５】
その他、請求項５〜請求項１２記載の流体駆動装置においては、可動子の摺動方向に沿う所定間隔離れた位置に、上記永久磁石を、同一種の磁極（Ｎ極若しくはＳ極）が対向するようにして、一対配置するのがよい。このように構成された請求項１３記載の流体駆動装置によれば、可動子の摺動方向の両端側に同一種の磁極が配置されることになるから、可動子の一端側から他端側に流れる磁束を、駆動手段（例えば、請求項９記載の流体駆動装置が備える上記駆動手段）により形成すると、可動子の一端側で、反発力が働くと共に、可動子の他端側で吸引力が働く。従って、請求項１３記載の流体駆動装置によれば、可動子を高効率で往復運動させることができる。
【００３６】
また、この可動子は、請求項１４記載のように構成されると、組み立て性が良く、便利である。請求項１４記載の流体駆動装置における可動子は、その可動子中央部を構成する可動子中央構成部材と、可動子端部を構成する可動子端部構成部材と、の間に永久磁石が介挿された状態で、螺子により、その可動子中央構成部材と、永久磁石と、可動子端部構成部材と、が連結されて構成される。このように可動子を構成すれば、永久磁石の位置決め、固定が簡単に行え、請求項１３記載の可動子を簡単に作成することができる。従って、流体駆動装置を安価に製造することができる。
【００３７】
また、この流体駆動装置においては、可動子の中央より対称的な位置に一対の上記永久磁石を設けるのがよい。このように構成された請求項１５記載の流体駆動装置によれば、偏心量を小さくすることができる。また、可動子の推力は永久磁石周囲において駆動手段により及ぼされることになるので、その永久磁石周囲に摺動材を設けると、可動子をスムーズに駆動することができる。
【００３８】
その他、請求項５〜７記載の流体駆動装置の駆動手段は、可動子収容部の可動子摺動方向に沿う側面を包囲する環状の励磁コイル、を一対備え、その一対の励磁コイルが可動子摺動方向に沿って並列配置され、上記一対の励磁コイルを用いて、可動子を磁力により往復運動させる構成にすることができる（請求項１６）。また、この流体駆動装置は、請求項１７記載のように構成することができる。
【００３９】
請求項１７記載の流体駆動装置は、可動子が、可動子収容部内において、一方の励磁コイルにおける流路側の端部と、他方の励磁コイルにおける流路側の端部と、に包囲された領域内で、往復運動する構成にされている。このように流体駆動装置を構成すると、その装置を小型化することができ、更には、効率的に可動子を駆動することができる。
【００４０】
また、請求項１〜８，１６，１７記載の流体駆動装置においては、請求項１８記載のように可動子を構成することができる。請求項１８記載の流体駆動装置における可動子は、上記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、その両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備える。このような構成の可動子は、特に請求項１６，１７記載の流体駆動装置に用いられるとよい。請求項１８記載の可動子を、請求項１６，１７記載の流体装置に用いれば、精度よく可動子を往復運動させることができる。
【００４１】
その他、請求項１６，１７記載の流体駆動装置においては、可動子を請求項１９記載のように構成するとよい。請求項１９記載の流体駆動装置における可動子は、上記磁性体として、摺動方向の両端部に一時磁石を備え、その両端部に設けられた一時磁石の間に永久磁石を備えた構成にされている。また、この可動子における各一時磁石の可動子摺動方向の長さは、励磁コイルの可動子摺動方向の長さより短くされている。
【００４２】
このように構成された請求項１９記載の流体駆動装置によれば、可動子の位置（摺動範囲内）に拘らず、可動子に対して概ね均一に推力を及ぼすことができ、可動子を精度よく規則的に往復運動させることができる。又、高い推力を均一に及ぼすことができることから、装置の小型化・省電力化を図ることができる。
【００４３】
尚、可動子に対して一層精度よく均一な推力を及ぼすためには、上記一時磁石の可動子摺動方向の長さを、励磁コイルの可動子摺動方向の長さの１６％〜４２％に設定すると好ましい。このように構成された請求項２０記載の流体駆動装置によれば、可動子の位置に対する推力の分布を一層フラットにすることができ、可動子に対して、その可動子の位置に拘らず精度よく均一な推力を及ぼすことができる。
【００４４】
更に言えば、上記一時磁石の可動子摺動方向の長さは、励磁コイルの可動子摺動方向の長さの２５％に設定すると良い。このように構成された請求項２１記載の流体駆動装置によれば、可動子に対して一層均一な推力を及ぼすことができ、精度よく可動子を往復運動させることができる。
【００４５】
また、永久磁石については、他の部材より高い寸法精度を確保することが難しいので、請求項１８〜２１記載の流体駆動装置においては、可動子を請求項２２記載のように構成すると良い。請求項２２記載の流体駆動装置における可動子は、永久磁石が、可動子摺動方向に垂直な径方向について、上記一時磁石の最外面よりも可動子の中心側（内側）に設けられた構成にされている。
【００４６】
この流体駆動装置によれば、可動子に設けられた永久磁石が可動子収容部内壁に接触しないので、永久磁石の寸法誤差が、可動子の性能に直接的に影響を与えることはない。従って、この発明によれば、可動子の製造に用いる永久磁石の公差を大きくすることができる。
【００４７】
また、請求項１８〜２２記載の流体駆動装置においては、請求項２３記載のように可動子を構成してもよい。請求項２３記載の流体駆動装置における可動子は、永久磁石を収容するための筒状体を備え、その筒状体の内部に永久磁石が収容され、その永久磁石における可動子摺動方向の両端部に一対の一時磁石が対向配置された構成にされている。
【００４８】
請求項２３記載の流体駆動装置によれば、筒状体の内部に永久磁石を収容するので、永久磁石の寸法誤差が大きくても、可動子の寸法を高い精度に保つことができる。つまり、永久磁石を、可動子表面に露出させた場合には、可動子の外形について、永久磁石の寸法精度に応じた個体差が生じるが、永久磁石を筒状体内に収容すれば、永久磁石が可動子の表面に露出されないので、可動子の外形を個体毎に均一にすることができ、流体駆動装置の性能を均一にすることができる。従って、この発明によれば、永久磁石の公差を大きくすることができる。また、永久磁石が可動子収容部内の流体と接触することで腐食が進むのを抑制することができる。よって、請求項２３記載の流体駆動装置によれば、製品の歩留まり等を向上させることができ、耐久性が高く品質のよい製品を安価に提供することができる。
【００４９】
その他、可動子は、請求項２４記載のように構成されてもよい。請求項２４記載の流体駆動装置における可動子は、両端部の一時磁石と、その両端部の一時磁石を接続する接続体と、からなる可動子本体、を一体成型し、可動子本体の接続体を包囲するように永久磁石を設けてなるものである。接続体は、可動子摺動方向とは垂直な径方向の長さが一時磁石より小さくされている。
【００５０】
請求項２４記載の流体駆動装置によれば、可動子本体の接続体部分に永久磁石を覆設する程度で、請求項１８記載の可動子の構成を実現することができる。この際、永久磁石は、接続体によって位置決めされるから、簡単な組み立てで、精度よく永久磁石を所定の位置に配置することができる。即ち、可動子を請求項２４記載のように構成すると、可動子の組み立て性が向上する。
【００５１】
また、この流体駆動装置においては、両端部の一時磁石の側面を結ぶ面と、接続体の側面と、の間に形成される空間に、永久磁石を収容することで、可動子を、永久磁石が可動子収容部内壁に接触しない構成とすることができる。従って、請求項２４記載の流体駆動装置によれば、永久磁石の公差を大きくすることができ、高性能な流体駆動装置を安価に提供することができる。
【００５２】
その他、請求項１８〜２２記載の流体駆動装置における可動子は、請求項２５記載のように構成されてもよい。請求項２５記載の流体駆動装置における可動子は、永久磁石の両端に、一時磁石が回動可能に枢設された構成にされている。このように構成された流体駆動装置によれば、可動子を、可動子収容部の内壁に沿ってスムーズに往復運動させることができる。その他、永久磁石の公差を大きくすることができる。
【００５３】
また、請求項１〜８，１６〜２５記載の流体駆動装置は、請求項２６記載のように構成されるとよい。請求項２６記載の流体駆動装置は、可動子収容部の開口端に嵌合され、上記流路と可動子収容部とを連通するようにして、その流路の端部と可動子収容部とを接続する流路接続材と、流路接続材と可動子収容部の嵌合部位に介挿される弾性シール材と、を備える。この流体駆動装置において、流路接続材は、弾性シール材の弾性力によって可動子収容部に固定されている。
【００５４】
このように構成された請求項２６記載の流体駆動装置によれば、流路接続材が可動子収容部に弾性シール材の弾性力によって固定されているので、流体が流路と可動子収容部との嵌合部位から流出するのを防止することができるばかりでなく、流路接続材に対して外力が加わった場合であっても、その外力を弾性シール材にて吸収して、外力が可動子収容部に及ぶのを抑制することができる。
【００５５】
従って、この発明によれば、可動子収容部の耐久性を向上させることができる。特に、可動子収容部が薄肉材料（薄肉配管等）で形成されている場合には、可動子収容部が破損しやすいから、そのような可動子収容部を持つ流体駆動装置に、本発明（請求項２６）を適用すると、上述の効果が一層発揮される。
【００５６】
その他、請求項２６記載の流体駆動装置は、請求項２７記載のように構成されると良い。請求項２７記載の流体駆動装置においては、流路接続材によって、励磁コイルが可動子収容部の側面に対し空隙を有した状態で固定されている。
【００５７】
このように構成された請求項２７記載の流体駆動装置では、励磁コイルが、可動子収容部の側面と非接触の状態にされているので、励磁コイルから発生する熱が、可動子収容部に拡散しにくい。従って、請求項２７記載の流体駆動装置によれば、請求項１１記載の流体駆動装置と同様に、熱輸送システムの性能維持を図ることができる。また、励磁コイルの荷重が可動子収容部に直接的にかからないので可動子収容部の耐久性を向上させることができる。
【００５８】
また、請求項１〜８，１６〜２７記載の流体駆動装置においては、可動子収容部内に、可動子の往復運動によって発生する振動音を抑制するための振動音抑制部材を設けるとよい。このように構成された請求項２８記載の流体駆動装置によれば、可動子が脱調した際に発生する振動音等を抑制することができる。尚、具体的には、可動子収容部の可動子摺動方向の両端部に、流路と可動子収容部とを連通する孔部を備えたゴム材・樹脂材などを嵌合すればよい。
【００５９】
その他、請求項１〜８，１６〜２７記載の流体駆動装置においては、可動子収容部内に、可動子の摺動範囲を規制するためのバネ材を設けるとよい。尚、バネ材は、通常時、可動子と接触しない構成にされてもよいし、常時、可動子と接触する構成にされてもよい。請求項２９記載のように、バネ材を用いて可動子の摺動範囲を規制すれば、可動子が脱調するのを防止することができる。
【００６０】
また、磁力によって可動子を駆動する場合には、請求項６記載のように、磁力が作用する磁性体周囲に摺動材を設けると、上述したように、可動子をスムーズに駆動することができるが、その他の流体駆動装置についても同様のことが言える。
【００６１】
即ち、請求項３，８，９記載の流体駆動装置においては、摺動材を請求項３０記載のように構成するとよい。請求項３０記載の流体駆動装置における摺動材は、駆動手段の動作によって可動子に作用する力の作用点の周囲に設けられている。このように、力の作用点の周囲に摺動材を設けると、可動子をスムーズに駆動することができるので、装置の耐久性を向上させることができる。また、請求項６記載の流体駆動装置と同様に、偏心量を小さくすることができる。
【００６２】
また、請求項１〜３０記載の流体駆動装置においては、可動子の表面に溝を形成すると良い。更に言えば、溝は、請求項３１記載のように、可動子の摺動方向両端部から中央部に向けて形成すると良い。このように溝を、可動子の中央部から摺動方向の両端部に向けて形成すると、可動子（具体的には摺動材）の磨耗粉が、可動子周辺に滞留して可動子がロックされてしまう（止まってしまう）のを防止することができる。従って、この発明によれば、可動子の磨耗による装置の性能劣化を抑えることができて、耐久性が高く高性能な流体駆動装置を提供することができる。
【００６３】
また、更に具体的に言えば、上記可動子表面の溝は、可動子の摺動方向に沿う側面を周回する螺旋溝にされると良い。このように構成された請求項３２記載の流体駆動装置によれば、溝が螺旋形状にされているので、可動子が、往復運動時に、摺動方向を軸にして回転する。従って、この流体駆動装置によれば、磨耗粉が可動子周辺に滞留するのを一層確実に防止することができて、可動子の運動が磨耗粉によって妨害されるのを一層抑えることができる。
【００６４】
その他、本発明の流体駆動装置においては、請求項３３記載のように、可動子収容部における可動子の摺動方向に垂直な断面の面積を、流路の断面積より大きくするのが好ましい。このように可動子収容部を構成すれば、可動子の振幅に対して、流路内の流体の振幅を大きくすることができる。結果、この流体駆動装置を用いれば、熱輸送システムにおいて、熱輸送量を向上させることができる。
【００６５】
以上、流体駆動装置について説明したが、本発明の流体駆動装置を、熱輸送システムに用いれば、熱輸送の性能を効果的に向上させることができる。
請求項３４記載の熱輸送システムは、請求項１〜請求項３３のいずれかに記載の流体駆動装置と、その流体駆動装置の可動子収容部に連通する流路を備え、流体駆動装置の動作によって流路内で振動する流体と熱交換して、外部の熱源から流体に供給される熱を、低温部へと輸送する熱輸送体と、を備えるものである。
【００６６】
この熱輸送システムによれば、流体駆動装置を用いて、流路内の流体を効果的に振動させることができ、外部の熱源から流体に供給される熱を、効率的に低温部へと輸送することができる。従って、本発明の熱輸送システムによれば、熱輸送の性能を大幅に向上させることができる。
【００６７】
その他、請求項３５記載のように熱輸送体を構成すれば、さらに熱輸送の効率を高めることができる。請求項３５記載の熱輸送システムにおける熱輸送体は、隣接する流路で流体の移動方向が互いに逆方向となる構成にされており、流体駆動装置の動作によってその流路内で振動する流体と熱交換して、流体が有する熱を隣接する流路の流体に輸送し、外部の熱源から流体に供給される熱を、低温部へと輸送する。尚、隣接する流路は、一本の流路を蛇行させることで構成されてもよいし、複数本の流路を並列に配置することで構成されてもよい。
【００６８】
このように構成された請求項３５記載の熱輸送システムによれば、隣接する流路で流体が互いに逆方向に振動するので、隣接する流路に介在する熱輸送体の壁面は、一方の面で、高温部から搬送されてきた要素に晒され、他方の面で低温部から搬送されてきた要素に晒されることになる（図２４参照）。従って、その空間では、流路が隣接されていない場合に比べて、温度が急勾配となる。結果、隣接する流体の間では、効果的に熱が移動され、熱輸送の性能が向上するのである。尚、本発明の流体駆動装置は、熱輸送システムに活用されることを主目的として構成されたものであるが、この用途に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下に本発明の実施例について、図面とともに説明する。
【実施例１】
【００７０】
図１は、本発明が適用された第一実施例の熱輸送システム１の構成を表す説明図である。
図１に示す本実施例の熱輸送システム１は、発熱体３の冷却システムとして機能するものである。この熱輸送システム１は、本発明が適用された流体５を振動させるための流体駆動装置１０と、その流体駆動装置１０に繋がる流路２３を備える熱輸送デバイス２０と、から構成される。
【００７１】
熱輸送デバイス２０は、熱輸送デバイス本体２１と、その熱輸送デバイス本体２１に形成された流路２３の両端部２３ａ，２３ｂの夫々を流体駆動装置１０に接続するための一対の接続管３１と、から構成される。熱輸送デバイス本体２１は、蛇行形状の流路２３内に流体５が充填されたプレート状のものであり、その長手方向の一端に、放熱部２５を備える。放熱部２５は、流路２３内に充填された流体５を冷却するものである。一方、熱輸送デバイス本体２１の他端には、冷却対象の発熱体３（電子計算機に用いられるマイクロプロセッサ等の電子部品）が配置される。
【００７２】
この熱輸送デバイス本体２１は、高い熱伝導率を示す銅やアルミニウム等の金属プレートの積層体として構成されている。各金属プレートには、エッチング処理により、上記蛇行形状の流路として機能する溝が形成され、これら金属プレートの積層によって、当該熱輸送デバイス本体２１内には多層の流路２３が形成される。尚、各金属プレートは、その厚み方向に積層され、ろう付け又は熱圧着されて結合される。
【００７３】
具体的に、当該熱輸送デバイス本体２１内の流路２３は、図２（ａ）に示すように４層の流路２３１，２３３，２３５，２３７で構成されている。尚、図２（ａ）は、熱輸送デバイス本体２１における厚み方向の断面構成を表す図である。また、図２（ｂ）は、熱輸送デバイス本体２１のＡ−Ａ'断面図、図２（ｃ）は、熱輸送デバイス本体２１のＢ−Ｂ'断面図である。その他、図３は、熱輸送デバイス本体２１における最上層の流路２３１の構成を表す斜視図である。
【００７４】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、各層の流路２３は、一本の蛇行流路により構成されており、隣り合う流路２３における流体５の移動方向が逆方向となるようにされている。また特に、冷却対象の発熱体３上部の流路２３は、熱輸送デバイス本体２１の底部２１ａに向けられている。
【００７５】
即ち、本実施例では、放熱部２５側から発熱体３側に向けて当該熱輸送デバイス本体２１の底面に対し平行に延びる流路２３を、冷却対象の発熱体３が配置される熱輸送デバイス本体２１の端部において、熱輸送デバイス本体２１の底部２１ａに向け、発熱体３に隣接する流路を板状の発熱体３に対して垂直に配置すると共に、蛇行流路の折り返し部２３ｃを発熱体３に面する部位に配置している。この構成により本実施例では、流路２３内の流体５のうち発熱体３近傍に位置する流体５を、発熱体３に向けて衝突するかのごとく振動変位させる。
【００７６】
一方、流体５を振動させるための流体駆動装置１０は、上記各層の流路の端部に繋がる一対の接続管３１に接続されている。図４は、本実施例の流体駆動装置１０の外観図であり、図４（ａ）は、流体駆動装置１０の側部の構成を表す説明図、図４（ｂ）は、矢印Ｃ方向から見た流体駆動装置１０の端部の構成を表す説明図である。また、図５は、流体駆動装置１０のＤ−Ｄ'断面図である。その他、図６は、Ｄ−Ｄ'断面の一部を拡大して表した流体駆動装置１０の一部拡大断面図である。
【００７７】
図５に示すように、本実施例の流体駆動装置１０は、接続管３１を通じて熱輸送デバイス本体２１の上記各層の流路２３１，２３３，２３５，２３７の両端部２３ａ，２３ｂに連通された筒状のシリンダ４１を備える。即ち、一対の接続管３１は、夫々、シリンダ４１の端部と連通されるようにして、流体駆動装置１０に接続されている。このシリンダ４１は、シリンダ軸線方向に沿って摺動可能な単一のピストン４３を自身内部に備えている。また、ピストン４３の摺動方向に垂直なシリンダ４１の断面積は、上記接続管３１及び熱輸送デバイス２１の流路２３の断面積より大きくされている。
【００７８】
一方、ピストン４３は、シリンダ４１より短く構成されており、シリンダ４１内においては、ピストン４３の摺動方向両端部と接続管３１の各端部との間に介在する空間４５に接続管３１から流れ込む流体５が充填される。
【００７９】
また、シリンダ４１の軸線方向に沿うシリンダ側面の周囲には、そのシリンダ中央部においてシリンダ４１の側面を包囲する中空円筒状の励磁用ソレノイドコイル４７が設けられている。このソレノイドコイル４７は、コイルボビン４８に導線４９が巻回されてなるものであり、コイルボビン４８の内径は、シリンダ４１の外径より若干大きくされている。このソレノイドコイル４７は、コイルボビン４８がシリンダ４１側面に接触しないようにされて、ソレノイドコイル４７の外周を包囲する磁路形成用のヨーク５１に固定される。
【００８０】
ヨーク５１は、一対のヨーク構成体５１ａ，５１ｂから構成されている。ヨーク構成体５１ａ，５１ｂは、一端が開口された有底筒状のものであって、底部中心にシリンダ４１を挿通するための孔部５１ｃを備えるものである。このヨーク構成体５１ａ，５１ｂの孔部５１ｃは、シリンダ４１の外径より若干大きくされている。
【００８１】
ヨーク５１は、上記構成の一対のヨーク構成体５１ａ，５１ｂの開口端が連結されて構成され、その状態でソレノイドコイル４７外周全体を包囲し、コイルボビン４８に嵌合されてソレノイドコイル４７を内部に固定する。尚、ヨーク構成体５１ｂには、ソレノイドコイル４７を構成する導線４９の両端を、外部に引き出すための引出部５１ｄが二つ設けられている。また、このソレノイドコイル４７には、当該ソレノイドコイル４７に交流電圧を印加して、ソレノイドコイル４７を励磁するための駆動回路５３が電気的に接続されている。そして、ヨーク５１は、シリンダ４１の側面と接触しないようにされて、シリンダ４１の両端部に嵌合される一対のシリンダキャップ５５に螺子止めされる。
【００８２】
シリンダキャップ５５は、一端が開口された有底筒状のものであり、開口端にフランジ部５５ａを備えたものである。シリンダキャップ５５の内径は、概ねシリンダ４１の外径に等しくされており、底部の中央には、接続管３１を挿通するための孔部５５ｂが形成されている。この一対のシリンダキャップ５５は、夫々、開口端側から、シリンダ４１の端部に嵌合され、フランジ部５５ａに取り付けられた螺子５７を介してヨーク５１に固定される。
【００８３】
即ち、このシリンダキャップ５５は、シリンダ４１の端部に嵌合されて、そのシリンダ４１の端部に固定され、ヨーク５１を、シリンダ４１に対して非接触の状態で、シリンダ４１の側面周囲に固定する。従って、ヨーク５１に固定されるソレノイドコイル４７は、シリンダ４１の側面との間に空隙を有した状態、即ち、シリンダ４１に対し非接触の状態にて、そのシリンダ側面周囲に配置される。
【００８４】
尚、シリンダキャップ５５の内壁には、Ｏリング５９を収容するためのリング状の溝５５ｃが設けられている。このＯリング５９は、シリンダ４１の両端から漏れ出る流体５がソレノイドコイル側に浸入するのを防止するためのものである。
【００８５】
その他、シリンダ４１内におけるピストン４３両側の空間４５には、シリンダキャップ５５が取り付けられる前に、一対のコイルバネ６１と、バネ係止材６３と、が収容される。尚、バネ係止材６３は、コイルバネ６１をバネ力を発揮させた状態でシリンダ４１内に固定するためのものである。
【００８６】
このコイルバネ６１は、シリンダ４１中央部に（具体的には、ソレノイドコイル４７の中心とピストン４３の中心が一致するように）ピストン４３を摺動可能な状態で配置するためのものである。コイルバネ６１は、シリンダキャップ５５の底部で固定されるバネ係止材６３とピストン４３の端部との間に挟まれて、ピストン４３の端部からその中心方向に付勢力を及ぼした状態で、シリンダ４１内に固定される。尚、バネ係止材６３は、シリンダ４１内径と同径の円盤状であって、その中心部に接続管３１と同程度の孔部６３ａを有したものである。
【００８７】
次に、ピストン４３の構成について説明することにする。尚、図７は、ピストン４３を構成する各部材を展開して表したピストン４３の展開図である。本実施例の流体駆動装置１０に用いられるピストン４３は、当該ピストン４３の中央部を構成するピストン中央構成体７１と、ピストン４３の端部を構成する一対のピストン端部構成体７３と、そのピストン中央構成体７１及びピストン端部構成体７３の間に介挿される一対の永久磁石７５及び摺動材（テフロン（登録商標）製）７７と、から構成されている。尚、摺動材としては、その他にカーボン、或いはニッケルめっき材（ニッケルリンめっき材）を用いることができる。
【００８８】
永久磁石７５は、軸線に沿って孔部７５ａを有する円柱形状ものであって、軸線に沿う両端部に磁極（Ｎ極／Ｓ極）を有するものである。この永久磁石７５の外径は、ピストン４３の径より小さくされている。
【００８９】
一方、ピストン端部構成体７３には、この永久磁石７５の孔部７５ａに挿通されて、ピストン中央構成体７１の両端に設けられた螺子孔７１ａに螺合される螺子部７３ａが設けられている。また、ピストン端部構成体７３のピストン中央構成体７１側の端部には、摺動材７７（具体的には、すべり軸受材）を嵌合するための小径部７３ｂが形成されている。この小径部７３ｂは、上記永久磁石７５と同様にピストン４３の径より小さくされている。尚、摺動材７７を嵌合するための小径部７１ｂは、ピストン中央構成体７１の両端にも設けられている。
【００９０】
このピストン端部構成体７３、ピストン中央構成体７１、永久磁石７５、及び、摺動材７７は、ピストン端部構成体７３の螺子部７３ａに永久磁石７５が挿通され、更に摺動材７７が小径部７３ｂに嵌合された状態で、その螺子部７３ａがピストン中央構成体７１の螺子孔７１ａに螺合されて、互いに連結される。
【００９１】
このように構成されるピストン４３は、自身中央より摺動方向に沿って両側に対称的な位置に、一対の摺動材７７を備え、そのピストン４３側面に設けられた摺動材７７の内側に永久磁石７５を備える構成にされる。また、シリンダ４１の内壁と接するピストン４３の摺動面は、摺動材７７にて構成される。そして、一対の永久磁石７５は、ピストン４３の中央より対称的な位置において、互いに同一種の磁極（Ｓ極）が対向されるように配置される。
【００９２】
以上、流体駆動装置１０及び熱輸送デバイス２０の構成について説明したが、以下には、それらの動作説明をする。
上述のようにソレノイドコイル４７には交流電圧が印加されるため、駆動回路５３により、ソレノイドコイル４７を包囲するヨーク５１の孔部５１ｃ内面（即ち、ヨーク５１のシリンダ４１に対向する面）には、磁極としてのＮ極及びＳ極が交互に周期的に生成される。この際、ソレノイドコイル４７の一端側に位置するヨーク５１の孔部５１ｃにはＮ極が形成され、ソレノイドコイル４７の他端側に位置する孔部５１ｃにはそれとは反対のＳ極が形成される。
【００９３】
従って、シリンダ４１の内部では、ピストン４３の摺動方向（即ちシリンダ軸線方向）に沿って磁束が生成される。そして、ピストン４３には、ヨーク５１のＮ極からシリンダ端部方向の反発力が及ぼされ、それとは反対側に位置するヨーク５１のＳ極からシリンダ中心方向の吸引力が及ぼされる。これによりピストン４３は、ヨーク５１のＳ極からＮ極側に摺動する。ピストン４３は、この動作を、磁極の反転周期に合わせて繰り返す。
【００９４】
即ち、駆動回路５３は、達成されるべきピストン４３の振動周期に対応する周期の交流電圧をソレノイドコイル４７に印加することにより、ソレノイドコイル４７の中心を振動中心として、ピストン４３をシリンダ４１の軸線方向に沿って往復運動させる。
【００９５】
尚、ピストン４３には、ソレノイドコイル４７が通電されていない時においても、磁気的に安定な点を求めてソレノイドコイル４７より軸線方向外側に移動しようとするディテント力が働くが、本実施例では、上述のコイルバネ６１の付勢力が、そのディテント力を打ち消すようにピストン４３に及ぼされるため、ピストン４３は、ソレノイドコイル４７の非通電時において、ソレノイドコイル４７の中心に安定して配置される。
【００９６】
そして、ピストン４３が往復運動すると、ピストン４３の移動分だけシリンダ４１の一端から流体５が吐き出されて、それが熱輸送デバイス本体２１の流路２３一端に流入し、流路２３他端から同量の流体が吐き出される。このような原理により、熱輸送デバイス内の流体５は、ピストン４３の往復運動に合わせて図２に示す矢印方向に振動する。尚、図２に示す矢印ｘは、流路端部２３ａ側にピストン４３が移動する場合の流体５の移動方向を示すものであり、矢印ｙは、流路端部２３ｂ側にピストン４３が移動する場合の流体５の移動方向を示すものである。
【００９７】
熱輸送デバイス本体２１は、この流体駆動装置１０の動作によって自身内部の流路２３内で振動する流体５と熱交換して、上述の原理（図１０参照）により発熱体３から流体５に供給される熱を、高速に、低温部としての放熱部２５へと輸送する。
【００９８】
即ち、熱輸送デバイス本体２１内では、隣り合う流路２３を仕切る仕切部２２を挟んで温度が高い流体５と温度が低い流体５とが周期的に対向することとなるため、上述のごとく、温度の高い流体５が有する熱は、隣接する流路の温度の低い流体５に輸送され、その熱は流体５の振動により「蛙飛び」のように移動する。そして、発熱体３の温熱は熱輸送デバイス本体２１の上方向に伝導しながら低温部としての放熱部２５へと移動するのである。
【００９９】
この時、発熱体３近傍に位置する流体５は、発熱体３に向けて衝突するかのごとく振動変位するので、流路２３内のうち発熱体３に対応する部位にて流体５が乱流状態で振動し、発熱体３に対応する部位に温度の低い流体５が断続的に衝突して発熱体３と流体５との熱伝達率が増大する。従って、本実施例では、乱流がない場合に比べて発熱体３から短時間に多くの熱を回収することができ、高速に熱を輸送することができる。
【０１００】
以上、本実施例の熱輸送システム１及び流体駆動装置１０について説明したが、本実施例の流体駆動装置１０においては、熱輸送デバイス本体２１が構成する流路２３の両端部２３ａ、２３ｂに連通されたシリンダ４１内のピストン４３の往復運動により、流路２３内に充填された流体５が流路方向（図２矢印ｘ、ｙ方向）に精度よく振動する。そして、この際、流体５が存在する領域の体積が変化しないため、流体２３内においてキャビテーション（気泡）などは発生しない。従って、この流体駆動装置１０においては、キャビテーションの発生を原因とする装置の振動、騒音などをなくすことができる。
【０１０１】
また、本実施例の熱輸送システム１では、単一のピストン４３を、単一のソレノイドコイル４７にて駆動して流体５を振動させることができるため、複数のポンプ装置８０（図２３（ｂ）参照）が存在する場合に必要な駆動手段の同期等が必要とされず、ピストン４３の駆動制御を簡単に行うことができる。従って、本実施例によれば、熱輸送システム１に好適な流体駆動装置１０を安価に製造することができ、安価に熱輸送システム１を構築することができる。
【０１０２】
その他、本実施例の流体駆動装置１０によれば、シリンダ４１の外部にソレノイドコイル４７を設け磁力によってピストン４３を往復運動させているので、ソレノイドコイル４７の周囲にＯリング５９を配置して、シリンダ４１端部から流出する流体５がソレノイドコイル４７側に浸入するのを防止する程度で、電子回路の短絡等を防止することができる。また、シリンダ４１内を簡単に密閉することができるため、流体５の外部への流出を容易に防止することができる。
【０１０３】
また特に、本実施例では、同一種の磁極（Ｓ極）が対向するように永久磁石７５を配置し、ピストン４３の一方から吸引力が働き、ピストン４３の他方から反発力が働くようにしているので、ピストン４３について高い推力を得ることができ、ピストン４３を少ない電力で効率的に往復運動させることができる。
【０１０４】
その他、本実施例では、ピストン４３中央より軸線方向に沿って両側に対称的な位置（両端）に摺動材７７を設けて、その摺動材７７で、シリンダ４１内壁と接するピストン４３の摺動面を、ピストン４３の両端に形成しているので、ピストン４３をスムーズに駆動することができ、装置の耐久性を向上させることができる。また、シリンダ４１内壁に軸受などを設ける必要がなく、部品点数を減らすことができるので、装置の低コスト化を図ることができる。
【０１０５】
また特に、本実施例では、ピストン４３中央より軸線方向に沿って両側に対称的な位置（両端）に永久磁石７５を配置し、摺動材７７を、ソレノイドコイル４７により発生する磁場によってピストン４３の推力（磁力）が作用する永久磁石７５周囲に一対設けて、その位置に摺動面を形成しているので、偏心量を充分に小さくすることができる。よって、この流体駆動装置１０によれば、ピストン４３を適切にシリンダ軸線方向に往復運動させることができ、装置の耐久性を向上させることができる。
【０１０６】
また、本実施例では、ピストン４３を構成する各部品を螺子止めにより軸方向に連結する手法を採用しているので、ピストン４３の組み立て性がよく、安価に流体駆動装置１０を作成することができる。
【０１０７】
その他、本実施例では、ヨーク５１及びソレノイドコイル４７からなる電磁石の磁極近傍であるヨーク５１の孔部５１ｃ内面と、シリンダ４１側面との間に空隙を設け、ヨーク５１及びシリンダ４１が互いに接触しないようにしているので、ヨーク５１の孔部５１ｃ内面を支点としてシリンダ４１に曲げ応力が働くのを抑制することができる。特に、本実施例では、シリンダキャップ５５によりヨーク５１を保持しているので、ヨーク５１の重量によってシリンダ４１に強い曲げ応力がかかるのを抑制することができ、流体駆動装置１０の耐久性を効果的に向上させることができる。
【０１０８】
また、本実施例では、ソレノイドコイル４７のコイルボビン４８とシリンダ４１とを非接触の状態にして、コイルボビン４８とシリンダ４１との間に空隙を設けているから、ソレノイドコイル４７から発生する熱が、シリンダ４１に拡散するのを抑制することができ、ソレノイドコイル４７が発熱源となって発熱体３の冷却性能が劣化するのを抑制することができる。
【０１０９】
その他、本実施例では、流路２３に対してシリンダ４１の断面積を大きくしているので、ピストン４３の振幅に対して、流路２３内の流体５の振幅を大きくすることができ、結果として、熱輸送システム１における熱輸送の性能を効果的に向上させることができる。
【０１１０】
尚、本発明のヨーク接続材は、本実施例のシリンダキャップ５５に相当し、熱輸送体は、熱輸送デバイス２０に相当する。また、駆動手段は、ソレノイドコイル４７とヨーク５１とにより構成される電磁石と、それを駆動する駆動回路５３と、により構成される。
【実施例２】
【０１１１】
図８は、第二実施例の熱輸送システム１０１の構成を表す説明図である。図８に示す第二実施例の熱輸送システム１０１は、流体駆動装置１１０と、その流体駆動装置１１０に繋がる流路２３を備える熱輸送デバイス１２０と、から構成されている。
【０１１２】
熱輸送デバイス１２０は、第一実施例と同一構成の熱輸送デバイス本体２１（図２参照）と、その熱輸送デバイス本体２１に形成された流路２３の両端部２３ａ，２３ｂの夫々を流体駆動装置１１０に接続するための一対の接続管１３１と、から構成されている。熱輸送デバイス本体２１の放熱部２５とは反対側の端部には、第一実施例と同様に、冷却対象の発熱体３が配置される。
【０１１３】
流体駆動装置１１０は、熱輸送デバイス本体２１の各層の流路端部に繋がる一対の上記接続管１３１に接続されている。図９は、この流体駆動装置１１０の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。また、図１０は、流体駆動装置１１０端部の拡大断面図であり、図１１は、流体駆動装置１１０における右中央部の拡大断面図である。
【０１１４】
図９に示すように、流体駆動装置１１０は、接続管１３１を通じて熱輸送デバイス本体２１の上記各層の流路２３１，２３３，２３５，２３７の両端部２３ａ，２３ｂに連通された筒状のシリンダ１４１を備える。このシリンダ１４１は、シリンダ軸線方向に沿って摺動可能なピストン１４３を内側に備える。
【０１１５】
ピストン１４３は、シリンダ１４１より短く構成されており、ピストン１４３の摺動方向（即ち、シリンダ１４１の軸線方向）に垂直なシリンダ１４１の断面積は、上記接続管１３１及び熱輸送デバイス本体２１の流路２３の断面積より大きくされている。このような構成のピストン１４３を収容するシリンダ１４１内においては、ピストン１４３の摺動方向両端部と、シリンダ１４１に連通する接続管１３１の各端部との間に介在する空間に接続管１３１から流れ込む流体５が充填される。
【０１１６】
また、シリンダ１４１の軸線方向に沿う側面の周囲には、そのシリンダ１４１の中心位置より両側に、シリンダ１４１の側面を包囲する中空円筒状の励磁用ソレノイドコイル１４７が一対設けられている。この一対のソレノイドコイル１４７は、シリンダ１４１の軸線方向に沿って密に並列配置されている。
【０１１７】
ソレノイドコイル１４７は、コイルボビン１４８に導線が巻回されてなるものであり、コイルボビン１４８の内径は、シリンダ１４１の外径より若干大きくされている。このソレノイドコイル１４７は、コイルボビン１４８がシリンダ１４１側面に接触しないようにされて、流体駆動装置１１０の両端部に位置するシリンダキャップ１５５に固定されている。
【０１１８】
尚、ソレノイドコイル１４７は、円筒形状のケース１５０によって外周を被覆されている。また、ソレノイドコイル１４７を構成する導線は、図示しない引出部を通じて、外部に引き出され、駆動回路１５３に接続されている。
【０１１９】
シリンダキャップ１５５は、流体駆動装置１１０の各端部に設けられており、接続管１３１及びシリンダ１４１に接続されている。各シリンダキャップ１５５は、第一のキャップ構成材１５６と、第二のキャップ構成材１５７と、から構成されている。
【０１２０】
第一のキャップ構成材１５６は、シリンダ１４１の外径より若干大径にされた孔部１５６ａと、ソレノイドコイル１４７が嵌合される第一嵌合部１５６ｂと、第二のキャップ構成材１５７が嵌合される第二嵌合部１５６ｃと、を備える。この第一のキャップ構成材１５６は、シリンダ１４１の端部を孔部１５６ａで収容した状態で、第一嵌合部１５６ｂにてソレノイドコイル１４７と連結される。
【０１２１】
また、第二のキャップ構成材１５７が第一のキャップ構成材１５６の第二嵌合部１５６ｃに嵌合されると、第一のキャップ構成材１５６は、シリンダ１４１側面と非接触の状態にされて、位置決めされる。この際、第一のキャップ構成材１５６に固定されたソレノイドコイル１４７も同様に、シリンダ１４１側面と非接触の状態にされ、シリンダ１４１側面と、ソレノイドコイル１４７及び第一のキャップ構成材１５６との間には、所定の空隙が形成される。
【０１２２】
第二のキャップ構成材１５７は、第一のキャップ構成材１５６と同径の本体部より突出された挿入部１５７ａを備える。挿入部１５７ａは、シリンダ１４１の開口端から、シリンダ１４１内部に挿入されてシリンダ１４１に嵌合され、そのシリンダ１４１内側に収容される。この挿入部１５７ａは、シリンダ１４１の内径より若干小径にされており、シリンダ１４１との嵌合部位に、Ｏリング１５８を収容するための溝部１５７ｂを備える。
【０１２３】
シリンダ１４１内壁と挿入部１５７ａ外壁との間に介挿されるＯリング１５８は、シリンダ１４１に充填された流体５の外部への流出を防止する弾性シール材としての役割を果たすと共に、第二のキャップ構成材１５７を取り付ける際、第二のキャップ構成材１５７に働く外力（ねじれ力）がシリンダ１４１に及ぶのを抑制する。尚、本実施例の第二のキャップ構成材１５７は、Ｏリング１５８の弾性力によってシリンダ１４１内に固定される。
【０１２４】
この他、第二のキャップ構成材１５７は、接続管１３１と接続される開口形状の接続部１５７ｃを有し、接続部１５７ｃから、挿入部１５７ａのピストン１４３側の端部までの流路を形成する貫通孔１５７ｄを備える。この貫通孔１５７ｄにより、シリンダ１４１内の流体５が充填された空間及び接続管１３１並びに熱輸送デバイス本体２１の流路２３は、互いに連通される。
【０１２５】
また、挿入部１５７ａは、円筒形状のストッパ１５９と嵌合されるストッパ装着部１５７ｅを備える。ストッパ装着部１５７ｅは、挿入部１５７ａの他の部位よりストッパ１５９の厚みに相当する程度、小径にされている。
【０１２６】
ストッパ１５９は、ストッパ装着部１５７ｅに嵌合されて、第二のキャップ構成材１５７に固定される。このストッパ１５９は、ゴム材からなり、ピストン１４３の往復運動時に（特に、ピストン１４３が脱調した場合などに）シリンダ１４１内で発生する振動を吸収して、それにより発生する振動音等を抑制する。尚、ストッパ１５９は、ゴム材に限らず、樹脂材（例えば、テフロン（登録商標））を用いて構成されてもよいし、ゴム材と金属材とを用いて構成されてもよい。
【０１２７】
次に、ピストン１４３の構成について説明する。図１２は、シリンダ１４１内に設けられたピストン１４３の構成を表す説明図であり、図１２（ａ）は、ピストン１４３の平面図、図１２（ｂ）は、ピストン１４３の長手方向に垂直な断面の構成を表す概略断面図、図１２（ｃ）は、ピストン１４３の長手方向に沿う断面の構成を表す概略断面図である。
【０１２８】
ピストン１４３は、円柱形状の永久磁石１７１と、その永久磁石１７１を収容する筒状収容体１７３と、永久磁石１７１の軸線方向両側に対向配置される一対の端部形成体１７５と、から構成されている。筒状収容体１７３は、ステンレス鋼などの金属材からなり中空の筒状体として構成されている。この筒状収容体１７３は、シリンダ１４１内壁と接触する側面全体に摺動材としてのニッケルリンめっき層１７３ａを備えており、外径がシリンダ１４１の内径と略同一にされている。即ち、このピストン１４３の摺動面は、ニッケルリンめっき層１７３ａにより構成される。
【０１２９】
この筒状収容体１７３の内側に収容される永久磁石１７１は、筒状収容体１７３の内径よりも小さくされており、その軸線方向の長さは、筒状収容体１７３の軸線方向の長さよりも若干短くされている。このような構成の永久磁石１７１は、筒状収容体１７３の開口部に磁極（Ｎ極及びＳ極）が配置されるようにされて、筒状収容体１７３の中央部に収容される。また、筒状収容体１７３の端部には、永久磁石１７１の端面に接触するようにされて、端部形成体１７５が嵌合される。
【０１３０】
端部形成体１７５は、鉄などの磁性体（強磁性体）からなり、磁場の中では、その磁場の影響を受けて一時的に磁性を帯び、一時磁石として機能する。この端部形成体１７５は、概ね円柱形状にされており、筒状収容体１７３に嵌合される小径部１７５ａを一端に備え、その他の部位の外径は、永久磁石１７１の外径より大きく、筒状収容体１７３の外径より若干小さくされている。
【０１３１】
また、端部形成体１７５は、その軸線方向の長さＬ２が、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１より短くされている。具体的に、端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％にされている。
【０１３２】
また、端部形成体１７５は、その側面に、小径部１７５ａが形成された端部から他方の端部（ピストン１４３の端部）側に延びる螺旋形状の溝１７５ｂを備える。具体的に、溝１７５ｂは、端部形成体１７５の軸線方向に沿う側面を周回するように複数本形成されている。
【０１３３】
このような構成の端部形成体１７５は、小径部１７５ａにて、永久磁石１７１が収容された筒状収容体１７３に嵌合され、溝１７５ｂは、ピストン１４３が完成した状態において、筒状収容体１７３の端部から、当該ピストン１４３の端部に向けて螺旋状に配置される。
【０１３４】
尚、筒状収容体１７３、永久磁石１７１、及び、端部形成体１７５は、エポキシ樹脂系の接着材などを用いて互いに接着され固定される。この際には、永久磁石１７１が、筒状収容体１７３内で確実に固定され、又、流体５に接触しないように、筒状収容体１７３内の隙間は、漏れなく接着材にて充填される。その他、筒状収容体１７３、及び、端部形成体１７５は、溶接等で接合し固定してもよい。
【０１３５】
このように構成された流体駆動装置１１０においては、駆動回路１５３が、ソレノイドコイル１４７に交流電圧を印加して、シリンダ１４１内に、シリンダ１４１の軸線に沿った正方向・負方向の磁束を交互に周期的に生成する。これによって、シリンダ１４１の軸線方向の一端にＮ極を備え、他端にＳ極を備える永久磁石１７１が内蔵されたピストン１４３は、磁束方向に摺動し、一対のソレノイドコイル１４７の境界地点を振動中心として磁力により周期的に往復運動する。
【０１３６】
この際、本実施例のピストン１４３は、一対のソレノイドコイル１４７に囲まれたシリンダ１４１内側の領域ＲＲ１で振動する。即ち、ピストン１４３は、シリンダ１４１の軸線方向において、一方のソレノイドコイル１４７のシリンダキャップ１５５側（流路２３側）の端部と、他方のソレノイドコイル１４７のシリンダキャップ１５５側（流路２３側）の端部と、に包囲された領域ＲＲ１内で摺動する。
【０１３７】
そして、ピストン１４３が往復運動すると、ピストン１４３の移動分だけシリンダ１４１の一端から流体５が吐き出されて、それが熱輸送デバイス本体２１の流路２３一端に流入し、流路２３他端から同量の流体が吐き出される。このような原理により、熱輸送デバイス１２０内の流体５は、ピストン１４３の往復運動に合わせて図２に示す矢印方向（流路２３に平行な流路方向）に振動する。
【０１３８】
図１３は、端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２と、ソレノイドコイル１４７からピストン１４３に及ぶ推力との関係を示したグラフである。尚、このグラフには、ピストン１４３が静止している場合にソレノイドコイル１４７からピストン１４３に及ぶ静推力を計測した結果を表す。
【０１３９】
また図１４（ａ）、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は、振動中心をゼロ点とし、その振動中心を基準としたピストンの位置を横軸に表し、その位置にピストンがある場合にピストンに及ぶ推力を縦軸に表したグラフである。特に、図１４（ａ）は、端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２が適値より長い場合のグラフであり、図１４（ｂ）は、端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２が適値である場合（端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２がソレノイドコイル１４７の１６％〜４２％である場合）のグラフであり、図１４（ｃ）は、端部形成体１７５が適値より短い場合のグラフである。
【０１４０】
図１３に示すように、ピストン１４３に及ぶ推力は、各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２がソレノイドコイル１４７の長さＬ１の２５％である場合に、最大となる。推力が最大となるように各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２を、ソレノイドコイル１４７の長さＬ１の２５％に設定すると、ピストン１４３を効率よく小さい電力で駆動することができる。従って、各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２をソレノイドコイル１４７の長さＬ１の２５％とすると、流体駆動装置の小型化・省電力化を図ることができる。
【０１４１】
但し、図１３からも理解できるように、各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２がソレノイドコイル１４７の長さＬ１の１６％〜４２％である場合に得られる推力は、略最大である。このため、各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２を、ソレノイドコイル１４７の長さＬ１の１６％〜４２％に収めれば、概ね、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
また、各端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２が、長すぎたり短すぎたりすると、ピストン対して、その位置に依らず均一な推力を及ぼすことができなくなるが、各端部形成体１７５の軸線方向の長さを、ソレノイドコイル１４７の長さの１６％〜４２％に設定すると、図１４（ｂ）に示すように、ピストンの摺動範囲（グラフに示す横軸−Ａ〜Ａ）の全域で、概ね推力が、ピストンの位置に依らず一定に働く。従って、本実施例によれば、ピストン１４３を効率よく適切に駆動することができる。
【０１４３】
尚、端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２を適値より長くすると、図１４（ａ）に示すように、推力がピストンの位置によって大きく変化するのは、端部形成体１７５の長さが大きくなると、ピストンが往復運動する際に、一の端部形成体１７５が、自身を包囲するソレノイドコイル１４７とは、別のソレノイドコイル１４７からも強く磁場の影響を受けるためである。
【０１４４】
また、端部形成体１７５が適値より短すぎると、図１４（ｃ）に示すように、折り返し地点（Ａ点、−Ａ点）付近で推力が大きく落ち込むのは、ソレノイドコイル１４７の中心と端部との間に生じる磁場分布のばらつきによる影響を、端部形成体１７５によって緩和できなくなるためである。
【０１４５】
以上に、熱輸送システム１０１及び流体駆動装置１１０の構成について説明したが、本実施例においては、熱輸送デバイス本体２１が構成する流路２３の両端部２３ａ、２３ｂに連通されたシリンダ１４１内においてピストン１４３が往復運動することにより、流路２３内に充填された流体５が流路方向（図２矢印ｘ、ｙ方向）に振動するため、流体５が存在する領域の体積が変化せず、流体２３内においてキャビテーション（気泡）等が生じない。従って、この流体駆動装置１１０によれば、キャビテーションの発生を原因とする装置の振動、騒音等をなくすことができる。
【０１４６】
また本実施例では、シリンダ１４１の外部にソレノイドコイル１４７を設け、磁力によってピストン１４３を駆動するようにしているので、シリンダ１４１内部を簡単に密閉することができ、流体５の外部への流出を容易に防止することができる。また、電子回路の短絡等を防止することができる。
【０１４７】
その他、本実施例によれば、ヨークを用いずに、ソレノイドコイル１４７内に形成した磁場を用いてピストン１４３を駆動するようにしているので、ピストン１４３にはディテント力が働かず、ピストン１４３に精度よく均一に推力を及ぼすことができる。従って、本実施例の流体駆動装置１１０によれば、精度よく適切にピストン１４３を磁力によって駆動することができる。
【０１４８】
また、本実施例では、ピストン１４３を構成する永久磁石１７１を筒状収容体１７３に収容することにより、永久磁石１７１の寸法誤差がピストン１４３の外形に影響を与えないようにし、永久磁石１７１の許容公差を大きくした。従って、本実施例によれば、製品を安価に製造することができる。
【０１４９】
また、本実施例では、永久磁石１７１を筒状収容体１７３に収容することにより、永久磁石１７１が流体５に触れないようにし、永久磁石１７１が流体５によって腐食するのを防止するようにした。従って、本実施例によれば、流体駆動装置１１０の耐久性を向上させることができる。
【０１５０】
その他、本実施例では、ピストン１４３表面における摺動材（ニッケルリンめっき層）が形成された領域からピストン１４３の軸線方向の両端部に向けて、螺旋形状の溝１７５ｂを設け、ピストン１４３の磨耗粉がピストン１４３の振動中心付近で滞留するのを抑制するようにした。従って、この流体駆動装置１１０によれば、磨耗粉の滞留が原因でピストン１４３がスムーズに摺動しなくなったり、ピストン１４３が動作しなくなってしまうのを防止することができる。
【０１５１】
また、本実施例では、接続管１３１とシリンダ１４１とを接続する流路接続材としての第二のキャップ構成材１５７を、Ｏリング１５８の弾性力によってシリンダ１４１内に固定するようにした。従って、本実施例によれば、第二のキャップ構成材１５７を取り付ける際などに、シリンダ１４１に対し、強い外力（ねじれ力等）が働いて、シリンダ１４１が変形・破損してしまうのを防止することができる。
【０１５２】
その他、本実施例によれば、ソレノイドコイル１４７を、シリンダ１４１の軸線方向に沿う側面から離して配置しているため、ソレノイドコイル１４７から発生する熱がシリンダ１４１に伝わることにより熱輸送システム１０１の性能が劣化するのを、十分に抑えることができる。
【０１５３】
また、本実施例では、流路２３に対してシリンダ１４１の断面積を大きくしているので、ピストン１４３の振幅に対して、流路２３内の流体５の振幅を大きくすることができ、結果として、熱輸送システム１０１における熱輸送の性能を効果的に向上させることができる。また、本実施例では、熱輸送デバイス１２０を用いることにより、熱輸送システム１０１において、上述した第一実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
尚、本実施例において、熱輸送体は、熱輸送デバイス１２０に相当する。また、駆動手段は、一対のソレノイドコイル１４７と、それを駆動する駆動回路１５３と、により構成される。また、振動音抑制部材は、ストッパ１５９に相当する。
【０１５５】
また、流体駆動装置１１０においては、上記構成のピストン１４３に代えて、他の構成のピストンを用いることができる。図１５は、第一変形例のピストン１８０の構成を表す説明図である。図１５（ａ）は、ピストン１８０の構成を表す平面図であり、図１５（ｂ）は、ピストン１８０の長手方向に垂直な断面の構成を表す概略断面図であり、図１５（ｃ）は、ピストン１８０の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。
【０１５６】
この第一変形例のピストン１８０は、上述したピストン１４３と概ね同一構成にされているが、このピストン１８０には、端部形成体１７５に代えて、異なる形状の溝を備える端部形成体１８５が用いられている。即ち、ピストン１８０は、ピストン１４３と同一の構成の永久磁石１７１と、その永久磁石１７１を収容する筒状収容体１７３と、を備える共に、永久磁石１７１の両側に配置される一対の端部形成体１８５、を備える。
【０１５７】
永久磁石１７１は、筒状収容体１７３の開口部に磁極（Ｎ極及びＳ極）が配置されるようにされて、筒状収容体１７３の中央部に収容され、筒状収容体１７３の端部には、永久磁石１７１の端面に接触するように、端部形成体１８５が嵌合される。
【０１５８】
端部形成体１８５は、鉄などの磁性体（強磁性体）からなり、一時磁石として機能する。この端部形成体１８５は、概ね円柱形状にされており、筒状収容体１７３に嵌合される小径部１８５ａを一端に備える。また、端部形成体１８５は、その軸線方向の長さＬ２が、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１より短くされている。具体的に、端部形成体１８５の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％にされている。
【０１５９】
また、端部形成体１８５の側面には、ピストン１８０の軸線方向に対し平行に延びる複数本の溝１８５ｂが、小径部１８５ａが形成された端部から他方の端部に向けて形成されている。この端部形成体１８５は、小径部１８５ａにて、永久磁石１７１が収容された筒状収容体１７３に嵌合される。
【０１６０】
従って、溝１８５ｂは、ピストン１８０が完成した状態において、筒状収容体１７３の端部から当該ピストン１４３の端部に向けて（換言するとピストン１８０の中央部からピストン１８０の端部に向けて）直線状に配置される。このような構成のピストン１８０では、ピストン１４３と比較して、溝１８５ｂの加工が容易であり、安価に製品を製造できるといったメリットがある。
【０１６１】
また、図１６は、第二変形例のピストン１９０の構成を表した説明図である。尚、図１６（ａ）は、ピストン１９０の構成を表す平面図であり、図１６（ｂ）は、ピストン１９０の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図であり、図１６（ｃ）は、ピストン１９０の長手方向に垂直な断面の構成を表す概略断面図である。
【０１６２】
第二変形例のピストン１９０は、ピストン１９０の両端部を構成する一対の端部形成体１９５と、端部形成体１９５間を接続する接続体１９４と、が一体に形成されたピストン本体１９３を備えると共に、軸線方向に垂直な断面が半円形状の永久磁石半割体１９１を、一対備える。
【０１６３】
端部形成体１９５は、鉄などの磁性体（強磁性体）からなり、一時磁石として機能する。また、この端部形成体１９５は、概ね円柱形状にされており、円筒形状の摺動材１９２を収容するための小径部１９５ａを、接続体１９４側に備える。
【０１６４】
端部形成体１９５の外径は、シリンダ１４１の内径より若干小径にされており、各端部形成体１９５の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％にされている。また、小径部１９５ａの軸線方向の長さは、摺動材１９２の軸線方向の長さと同程度にされている。その他、摺動材１９２の外径は、シリンダ１４１の内径と同程度にされている。即ち、当該ピストン１９０においては、ピストン１９０の中心より軸線方向両側に対称的な位置に設けられた摺動材１９２により摺動面が構成される。
【０１６５】
また、この端部形成体１９５には、小径部１９５ａから接続体１９４側とは反対側の端部（即ち、ピストン１９０の端部）に延びる螺旋形状の溝１９５ｂが形成されている。即ち、溝１９５ｂは、端部形成体１９５を周回するように形成されている。
【０１６６】
一方、接続体１９４は、端部形成体１９５より小径にされている。具体的に、端部形成体１９５の半径は、接続体１９４の半径に、永久磁石半割体１９１の径方向の厚みを加えた長さよりも若干大きくされている。この接続体１９４には、その外周から上記一対の永久磁石半割体１９１が接着される。一対の永久磁石半割体１９１は、互いに重ね合わされると、内径が接続体１９４外径と同程度で、外径が端部形成体１９５の外径よりも若干小径の円筒形状の永久磁石を構成する。
【０１６７】
上記構成のピストン本体１９３における接続体１９４周囲に永久磁石半割体１９１を覆設すると、ピストン１９０は完成する。完成後におけるピストン１９０において、永久磁石半割体１９１は、ピストン１９０の摺動方向（ピストン１９０の軸線方向）に垂直な径方向について、一対の端部形成体１９５の側面を結んだ面（端部形成体１９５の最外面）よりも、ピストン１９０の中心側に配置される。
【０１６８】
このように構成されたピストン１９０によれば、組み立てが容易で、効率よく製品を製造できるばかりでなく、永久磁石半割体１９１がシリンダ１４１に接触しないので、永久磁石半割体１９１の許容公差を大きくすることができ、製品の信頼性を高めることができる。
【０１６９】
尚、このピストン１９０においては、摺動材１９２を、端部形成体１９５から突出させるようにしたが、摺動材１９２に代えて、端部形成体１９５側面にニッケルリンめっきを施してもよい。図１７は、変形例のピストン１９０’の構成を表した説明図である。特に、図１７（ａ）は、ピストン１９０’の構成を表す平面図であり、図１７（ｂ）は、ピストン１９０’の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図であり、図１７（ｃ）は、ピストン１９０’の長手方向に垂直な断面の構成を表す概略断面図である。
【０１７０】
変形例のピストン１９０’は、端部形成体１９５’に小径部１９５ａを備えていないこと、摺動材１９２の代わりに、端部形成体１９５’の側面全体にニッケルリンめっき層１９６を備えていること、を除けば、概ね上述のピストン１９０と同一構成である。
【０１７１】
このピストン１９０’では、めっき処理によって、端部形成体１９５’の側面全体に摺動材としてのニッケルリンめっき層１９６を形成しているので、その製造がピストン１９０と比較して簡単である。
【０１７２】
その他、図１８は、第三変形例のピストン２００の構成を表した説明図である。尚、図１８（ａ）は、ピストン２００の構成を表す平面図であり、図１８（ｂ）は、ピストン２００の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。
【０１７３】
第三変形例のピストン２００は、円柱形状の永久磁石２０１と、その永久磁石２０１の軸線方向両端部に枢設され、ピストン２００の端部を構成する一対の端部形成体２０５と、を備える。
【０１７４】
各端部形成体２０５は、鉄などの磁性体（強磁性体）からなり、一時磁石として機能する。また、この端部形成体２０５は、概ね円柱形状にされており、円筒形状の摺動材２０２を収容するための小径部２０５ａを、永久磁石２０１側に備える。
【０１７５】
この端部形成体２０５の外径は、シリンダ１４１の内径より若干小径にされており、各端部形成体２０５の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％にされている。また、小径部２０５ａの軸線方向の長さは、摺動材２０２の軸線方向の長さと同程度にされている。また、摺動材２０２の外径は、シリンダ１４１の内径と同程度にされている。即ち、ピストン２００においては、ピストン２００の中心より軸線方向両側に対称的な位置に設けられた摺動材２０２により摺動面が構成される。
【０１７６】
その他、この端部形成体２０５には、小径部２０５ａからピストン２００の端部に延びる螺旋形状の溝２０５ｂが形成されている。即ち、溝２０５ｂは、端部形成体２０５を周回するように形成されている。また、永久磁石２０１は、端部形成体２０５より小径にされており、軸線方向両側の端面で、端部形成体２０５に対し、軸線から所定角度の回動可能に接続されている。
【０１７７】
このように構成されたピストン２００によれば、端部形成体２０５と永久磁石２０１とが、回動可能に接続されているので、端部形成体２０５は、シリンダ１４１内壁に沿ってスムーズに摺動する。従って、このピストン２００を用いれば、高性能な流体駆動装置を製造することができる。また、永久磁石２０１は、端部形成体２０５より小径であればよく、その寸法誤差はある程度許容されるため、本実施例によれば、永久磁石２０１の公差を大きくすることができ、製品を安価に製造することができる。
【０１７８】
尚、ピストン１９０と同様、このピストン２００においては、摺動材２０２を用いる代わりに、端部形成体２０５側面に、ニッケルリンめっき層を形成してもよい。図１９は、変形例のピストン２００’の構成を表す説明図である。特に、図１９（ａ）は、ピストン２００’の構成を表す平面図であり、図１９（ｂ）は、ピストン２００’の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。
【０１７９】
変形例のピストン２００’は、端部形成体２０５’に小径部２０５ａを備えていないこと、摺動材２０２の代わりに、端部形成体２０５’の側面全体にニッケルリンめっき層２０６を備えていること、を除けば、概ね上述のピストン２００と同一構成である。
【０１８０】
このピストン２００’では、ニッケルめっき処理によって、端部形成体２０５’の側面全体に摺動材としてのニッケルリンめっき層２０６を形成しているので、その製造がピストン２００と比較して簡単である。
【０１８１】
尚、上述したピストン１８０，１９０，１９０’，２００，２００’における端部形成体の軸線方向の長さＬ２は、ピストン１４３と同様の理由により、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％である必要はなく、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の１６％〜４２％に設定しても構わない。
【実施例３】
【０１８２】
図２０は、第三実施例の流体駆動装置３１０の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。第三実施例の流体駆動装置３１０は、上述した熱輸送デバイス１２０と共に、熱輸送システムを構成する。この熱輸送システムは、図８に示す流体駆動装置１１０を、流体駆動装置３１０に置換した程度であるので、ここでは、流体駆動装置３１０を用いた熱輸送システムの構成を図示しないことにする。
【０１８３】
第三実施例の流体駆動装置３１０は、第二実施例の流体駆動装置１１０に、フィルタ３２０を設けたものである。フィルタ３２０は、流体５を通過させるが、ピストン１４３の磨耗により生じる磨耗粉の通過を阻止する能力を備えるものであり、シリンダ１４１内に一対設けられている。
【０１８４】
各フィルタ３２０は、ストッパ１５９よりピストン１４３側であって、ピストン１４３の摺動範囲よりシリンダ１４１両端側に外れた位置に設けられており、ピストン１４３から発生する磨耗粉がストッパ１５９の孔部を通じて流路５内に侵入するのを防止する。このフィルタ３２０を備える流体駆動装置３１０によれば、流路５内に磨耗粉が滞留しないので、熱輸送システムの耐久性を向上させることができる。即ち、第三実施例によれば、信頼性の高い製品を提供することができる。
【０１８５】
尚、第三実施例の流体駆動装置３１０においても、ピストン１４３に代えて、第二実施例の流体駆動装置１１０の変形例として紹介したピストン１８０，１９０，１９０’，２００，２００’を用いることができる。また、端部形成体の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％である必要はなく、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の１６％〜４２％に設定しても構わない。
【実施例４】
【０１８６】
図２１は、第四実施例の流体駆動装置４１０の長手方向に沿った断面の構成を表す概略断面図である。第四実施例の流体駆動装置４１０は、上述した熱輸送デバイス１２０と共に、熱輸送システムを構成する。この熱輸送システムは、図８に示す流体駆動装置１１０を、流体駆動装置４１０に置換した程度であるので、ここでは、流体駆動装置４１０を用いた熱輸送システムの構成を図示しないことにする。
【０１８７】
第四実施例の流体駆動装置４１０は、第二実施例の流体駆動装置１１０が備えるストッパ１５９に代えて、コイルバネ４２０を一対設けたものである。ソレノイドコイル１４７を用いて磁力でピストン１４３を駆動する際には、なんらかの原因で、ピストン１４３を一時的に駆動制御できなくなり、ピストン１４３が本来の摺動範囲から外れて運動してしまう可能性がある。本実施例では、ピストン１４３が適切に往復運動するように、ピストン１４３の摺動範囲ＲＲ２よりシリンダ１４１端部側に、コイルバネ４２０を設けて、ピストン１４３が本来の摺動範囲ＲＲ２から外れそうになった場合に、コイルバネ４２０の弾性力で、その運動を修正するようにしている。
【０１８８】
即ち、本実施例の流体駆動装置４１０においては、シリンダ１４１軸線方向に弾性力を発揮するコイルバネ４２０が、ピストン１４３の摺動範囲ＲＲ２に隣接して設けられているため、ピストン１４３の摺動は、コイルバネ４２０によって、一定度の範囲内に規制され、ピストン１４３は、一定度以上シリンダ１４１端部側に移動しないようにされる。
【０１８９】
従って、第四実施例の流体駆動装置４１０によれば、ピストン１４３を常時適切に駆動できて、製品の性能アップを図ることができる。また、第四実施例の流体駆動装置４１０によれば、バネ材（コイルバネ４２０）を用いているので、脱調したときの振動・騒音等を防止することができる。
【０１９０】
尚、第四実施例の流体駆動装置４１０においても、ピストン１４３に代えて、第二実施例の流体駆動装置１１０の変形例として紹介したピストン１８０，１９０，１９０’，２００，２００’を用いることができる。また、端部形成体の軸線方向の長さＬ２は、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の２５％である必要はなく、ソレノイドコイル１４７の軸線方向の長さＬ１の１６％〜４２％に設定しても構わない。
【０１９１】
以上に、第一実施例〜第四実施例の流体駆動装置１０，１１０，３１０，４１０及びそれを用いた熱輸送システムの構成について説明したが、本発明の流体駆動装置及び熱輸送システムは、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
【０１９２】
例えば、上記実施例の流体駆動装置１０，１１０，３１０，４１０は、熱輸送システムに活用されることを主目的として構成されたものであるが、この用途に限定されるものではない。また、第一実施例では、ヨーク５１と、シリンダ４１とを別体で構成し、それらの間に空隙を設けるようにしてシリンダ４１に曲げ応力が及ばないようにしたが、空隙を設ける代わりに、シリンダ４１とヨーク５１とを一体に成形することで曲げ応力を抑制するようにしても構わない。
【０１９３】
その他、ピストン４３の側面周囲には、ラビリンスシールを設けて、流体５が、シリンダ４１とピストン４３との間に形成された隙間を通じて、一端から他端側に流れ出ないようにすると良い。このようにすれば、効果的に流体５を振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】第一実施例の熱輸送システム１の構成を表す説明図である。
【図２】熱輸送デバイス本体２１の構成を表す断面図である。
【図３】熱輸送デバイス本体２１における最上層の流路２３１の構成を表す斜視図である。
【図４】流体駆動装置１０の外観図である。
【図５】流体駆動装置１０のＤ−Ｄ'断面図である。
【図６】Ｄ−Ｄ'断面の一部を拡大して表した流体駆動装置１０の拡大断面図である。
【図７】ピストン４３を構成する各部材を展開して表したピストン４３の展開図である。
【図８】第二実施例の熱輸送システム１０１の構成を表す説明図である。
【図９】第二実施例の流体駆動装置１１０の長手方向に沿った断面の構成を表す図である。
【図１０】流体駆動装置１１０端部の拡大断面図である。
【図１１】流体駆動装置１１０右中央部の拡大断面図である。
【図１２】シリンダ１４１内に設けられたピストン１４３の構成を表す説明図である。
【図１３】端部形成体１７５の軸線方向の長さＬ２と、ソレノイドコイル１４７からピストンに及ぶ推力との関係を示したグラフである。
【図１４】ピストンに及ぶ推力の特性を表したグラフである。
【図１５】ピストン１８０の構成を表す説明図である。
【図１６】ピストン１９０の構成を表す説明図である。
【図１７】ピストン１９０’の構成を表す説明図である。
【図１８】ピストン２００の構成を表す説明図である。
【図１９】ピストン２００’の構成を表す説明図である。
【図２０】第三実施例の流体駆動装置３１０の長手方向に沿った断面の構成を表す図である。
【図２１】第四実施例の流体駆動装置４１０の長手方向に沿った断面の構成を表す図である。
【図２２】熱輸送の原理に関する説明図である。
【図２３】従来のポンプ装置８０の使用態様を表す説明図である。
【図２４】対向振動流型の熱輸送システムにおける熱輸送の原理を示した説明図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１，１０１…熱輸送システム、３…発熱体、５…流体、１０，１１０，３１０，４１０…流体駆動装置、２０，１２０…熱輸送デバイス、２１…熱輸送デバイス本体、２２…仕切部、２３…流路、２５…放熱部、３１，１３１…接続管、４１，１４１…シリンダ、４３，１４３，１８０，１９０，１９０’，２００，２００’…ピストン、４７，１４７…ソレノイドコイル、４８，１４８…コイルボビン、４９…導線、５１…ヨーク、５１ａ，５１ｂ…ヨーク構成体、５１ｃ，５５ｂ，６３ａ，７５ａ，１５６ａ…孔部、５１ｄ…引出部、５３，１５３…駆動回路、５５，１５５…シリンダキャップ、５５ａ…フランジ部、５５ｃ，１７５ｂ，１８５ｂ，１９５ｂ，２０５ｂ…溝、５７…螺子、５９，１５８…Ｏリング、６１，４２０…コイルバネ、６３…バネ係止材、７１…ピストン中央構成体、７１ａ…螺子孔、７１ｂ，７３ｂ，１７５ａ，１８５ａ，１９５ａ，２０５ａ…小径部、７３…ピストン端部構成体、７３ａ…螺子部、７５，１７１，２０１…永久磁石、７７，１９２，２０２…摺動材、８０…ポンプ装置、１５０…ケース、１５６，１５７…キャップ構成材、１５６ｂ，１５６ｃ…嵌合部、１５７ａ…挿入部、１５７ｂ…溝部、１５７ｃ…接続部、１５７ｄ…貫通孔、１５７ｅ…ストッパ装着部、１５９…ストッパ、１７３…筒状収容体、１７３ａ，１９６，２０６…ニッケルリンめっき層、１７５，１８５，１９５，１９５’，２０５，２０５’…端部形成体、１９１…半割体、１９３…ピストン本体、１９４…接続体、３２０…フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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