JP2008101908A - 微小部品シート構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】大規模な単位プロセスを微小寸法の部品により遂行できる微小部品シート構造体を提供する。
【解決手段】シート構造体は複数個の別個の微小部品２の区分を備えた単一の積層体１とすることができ、または、シート構造体は各積層体上に１以上の微小部品区分を備えた複数個の積層体とすることができる。各微小部品又は複数個の同様の微小部品は少なくとも１つの単位作動を遂行する。複数個の同様の第１微小部品を有する第１の積層体は複数個の同様の第２微小部品を有する少なくとも第２の積層体と組み合わされ、システム作動を達成するために少なくとも２つの単位作動を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は一般的には熱伝達及び（又は）動力変換、或いは、化学的な変換及び分離を達成する装置及び方法に関する。詳細には、本発明は並列に作動する複数個の微小寸法の素子により小規模生産を行うことができる微小部品（マイクロコンポーネント）シート構造体に関する。
発明の背景
多数の人類の生活における物理的な基準を継続的に改善するためには、一層少ない資源で一層有効な効果を達成する必要がある。現在に至るまでの産業革命から、規模の経済状態は資本設備や中央作動設備の大規模な構造及びシステムに委ねられてきた。中央設備は資本コストの増大及び効率損失をもたらす分配システムを必要とするという更なる欠点を有する。しかし、歴史的には、中央システムはその使用に支えられてコスト的な利点を享有してきた。一層小さく分布した部品及びシステムは一層高い単位コストで作られ、一層大きく一層有効な部品又はシステムの実質的な資本コストでは割りがあわないような応用に使用される。従って、所望の容量に対して適当な寸法で作ることができ、分配システムを設ける必要性を排除でき、大規模な部品及びシステムの効率をも達成できる部品及びシステムを提供する必要性がある。
小規模で高効率を達成する部品は電子コンポーネントから熱を除去するために使用される微小チャンネル型式の熱交換器を含む。
米国特許第５，１１５，８５８号明細書（発明の名称：「微小チャンネル型式のウエファー冷却チャック」）は液体冷却剤を交互のチャンネルに流通させることにより水を冷却するために使用される３Ｍ微小チャンネルストックを開示している。高熱伝達流体は残りのチャンネルを通され、熱を除去する。
米国特許第４，９９８，５８０号明細書（発明の名称：「小さな液圧直径流路を有する凝縮器」）は空調及び冷却装置に使用する凝縮器を開示している。凝縮器の構造は波形金属及び平坦なストリップで形成される。
米国特許第５，０１６，７０７号明細書（発明の名称：「多重パス横流ジェット衝突式の熱交換器」）は多数のコア及びスペーサ板を積層した横流熱交換器及びその構造を開示している。
米国特許第５，２９６，７７５号明細書（発明の名称：「冷却マイクロファンの構造及びプロセス」）は***部又はフィン（例えば、開チャンネル）と組み合わせたマイクロ電子冷却ファンを開示している。
上述の米国特許明細書に開示された技術は熱交換設備の個々の部品の実質的な組立てを必要とする特殊な熱交換設備の設計を教示している。中規模ないし大規模な作動のためにこのような設備を使用すると、多数の熱交換器を組立てる必要性が生じ、熱交換器の数が増えるに従ってコストが比例的に増大してしまう。
更に、微小規模においてはシステムの組立ては複雑で高価となる。例えば、微小寸法のモータを製造することは現在可能であるが、従来の知識は微小寸法の部品を直列に連結するものであり、その結果、マクロ寸法効果を達成するために、数百万個の小さなシステムを作る莫大な努力とコストが必要となる。
従って、熱交換器及びその他のシステム部品に対して、１部品当りの単位コストが十分に低く、多数の部品への拡張を一層少ないコストで達成できるような応用、及び、マクロ寸法効果のためのシステムを形成するような部品の組み合わせを低コストで達成できるような応用にとって、必要数の熱交換器及びその他の部品の組立てを可能にする組立て技術が要求されている。
発明の概要
本発明は、例えば微小チャンネルを有する積層体の如き微小部品シート構造体に関する。シート構造体は複数個の別個の微小部品区分を備えた単一の積層体とすることができるし、または、シート構造体は各積層体上に１以上の微小部品区分を備えた複数個の積層体とすることができる。微小部品は、例えば微小流れ経路の如き受動性の微小部品、及び、マイクロポンプやマイクロコンプレッサ（これらに限定されない）の如き能動性の微小部品を含む。
各微小部品又は複数個の微小部品は少なくとも１つの単位作動を遂行する。複数個の同様な第１の微小部品を有する第１の積層体は複数個の同様な第２の微小部品を有する少なくとも第２の積層体と組み合わされ、システム作動を達成するために少なくとも２つの単位作動を行う。例えば、複数個の微小チャンネル式の蒸発器を含む積層体は絶縁積層体及び複数個の微小チャンネル式の凝縮器を含む積層体と組み合わされ、マクロ寸法の熱ポンプを得るためにコンプレッサ及び膨張弁に接続される。
本発明の目的は、凝縮器、熱交換器、及び、熱伝達及び（又は）動力システム、或いは、化学処理システムの他の部品にとって有用な積層体を提供することである。
本発明の別の目的は、組立てコストが積層体上に形成される微小部品の数に実質的に左右されない積層体を提供することである。
本発明の要旨は本明細書の「結論」部分に特に指摘され、明記されている。しかし、構成及び作動方法、並びに、更なる利点及び目的は、添付図面（同じ符号は類似の素子を示す）に関連しての以下の説明から詳しく理解できよう。
好ましい実施例の説明
本発明は、基本構造が数十から数百万（好ましくは数百から数百万）の微小部品を有する積層体（ラミネート）又は積層体部分から成り、それによって、各積層体がマクロ寸法の単位作動を提供でき（例えば、キロワット範囲の容量を有するコンデンサを提供でき）、また、単位作動を組み合わせるように相互接続された複数の積層体が組立体やシステム（例えば、熱ポンプ）を形成できるような微小部品シート即ち個々の積層構造体に関する。
基本構造
図１は積層体の基本構造を示す。材料シート即ち積層体１上において、複数個の微小部品２が材料シート１に埋設される。材料シート１は任意の固形材料で作ることができるが、好ましくは、金属、セラミック又は半導体材料で作る。微小部品２を埋設した材料シート１は積層体である。積層体は、スペーサ又は絶縁体として作用するような材料シート１とすることができ、この場合、材料シートは微小部品を有しなくてもよいし、材料シート１を貫通する導管を有してもよい。
微小部品２は凝縮器、蒸発器即ち位相不変熱交換器、コンプレッサ、膨張弁、又はモータとすることができる。特定の実施例を図示、説明するが、積層体即ち材料シート１上の微小部品及びその組み合わせの種類や数は制限されない。
図１は材料シート１の一面上の微小部品２を示すが、微小部品は材料シート１の両面に埋設することができる。両面での埋設は二重流体熱交換器（例えば、凝縮タービン排気を伴う給水の予熱）にとって特に有利である。
材料シート上の微小部品２の密度は１ｃｍ2当り約１微小部品から１ｃｍ2当り約１０10微小部品までの範囲とすることができる。このような密度範囲内では、微小部品２の単位長さ又は単位直径は約１ミクロンから約１センチメートルまでの範囲である。溝即ち微小チャンネル３の幅Ｗは約１ミクロンから約１ミリメートルまでの範囲、好ましくは、約１０ミクロンから約２５０ミクロンまでの範囲とすることができる。
微小チャンネル即ち流れ経路は図１に示すように横方向で閉じていてもよいし、図１ａに示すように横方向で開いていてもよい。
図２ａ及び図２ｂにおいて、微小部品２は一対のヘッダ５及び横素子（laterals）６から成る溝セット４である。横素子６はヘッダ対５間での流れを許容する溝である。横素子６はヘッダ５に対して実質上垂直に示してあるが、微小部品分野の当業者なら、ヘッダ５に対して９０度以外の角度で横素子６を配置できること明らかである。ヘッダ５は連結部８を具備することができ、これらの連結部は流体を授受するためのヘッダ５の拡大部分である。ヘッダ５に対する流体の授受がヘッダ５の幅Ｗ内で達成できるので、連結部８の設置はオプションである。横素子６はヘッダ５と同じ幅を有してもよく、または、ヘッダ幅とは異なり、それより一層小さな又は大きな幅を有してもよい。好ましくは、横素子６はヘッダ５より小さな幅を有する。
微小部品２即ち溝セット４の埋設は任意の微小チャンネル形成法により達成できるが、好ましくは、マイクロ機械加工又はフォトリソグラフィーにより行われる。フォトリソグラフィー法が最も好ましい。その理由は、溝セット４の製造コストが溝セット４の数に実質上左右されないからである。微小チャンネル形成法では、一般に、出来上がったチャンネルがエッチングされた側に制限されないように表面をエッチングする。チャンネルは第２の積層体をエッチングした表面に接着することにより閉じられる。横素子６を画定する複数個の固形材料ランド部１０は発生した高熱流束を支える熱伝達フィンとして作用する。各ランド部１０は図２ａに示すように横方向で閉じていてもよいし、横流（cross flow）連通を可能にするために図１ａに示すように横方向で開いていてもよい。ランド部１０は矩形、偏菱形、楕円形等の任意の横断面を有することができるが、これらの横断面に限定されない。横方向で開いたランド部は流れ面積を増大させ、目詰まりの可能性を減少させ、生じた場合の目詰まりの効果を減少させる。横方向で開いたランド部を有する微小部品においては、特にランド部がオフセットしている場合や無秩序に離間している場合は、横素子の定義は一層明確ではない。ただし、開いたランド部間の空間は流れ経路を構成する。
微小部品２は頂部のカバーが無い状態で示してあるが、頂部をカバーで閉じ、流れ経路内で流体をランド部１０に対して緊密に接触維持させるように流体の流れを拘束するのが好ましい。カバーは微小部品を有しない平坦な積層体（例えば、絶縁積層体）でもよいし、または、別の微小部品積層体でもよい。
システム
単一の微小部品又は一組の同様の微小部品は少なくとも１つの単位作動を行うことができる。単位作動は作業流体の状態を変化させる作動として定義され、凝縮、蒸発、圧縮、ポンピング、熱交換又は膨張を含むが、これらに限定されない。単位作動の集合がシステムとなる。１以上の単位作動を遂行する微小部品の例は圧縮と熱伝達とを同時に行う熱伝導性材料内のマイクロコンプレッサである。もちろん、マイクロコンプレッサはガスを圧縮した結果として生じる熱を扱うが、その熱はプロセス熱（例えば、冷凍空間から除去さ
れた熱）に比べて小さい。微小部品の明らかな利点は、圧縮と同時に伝達される熱が実際にプロセス熱であり、最も有効なエネルギ伝達／変換を生じさせる（理想の等温圧縮に近い）実質上一定の温度圧縮を提供することである。
一般に、システムは少なくとも１つの単位作動を遂行するための第１の複数個の微小部品を備えた第１の積層体を有し、そのほかに、少なくとも１つの別の単位作動を遂行するための第２の複数個の微小部品を備えた第２の積層体を有し、単位作動が別の単位作動と組み合わされて、システムの作動を提供する。
別の方法としては、別個の積層体に別個の単位作動を行わせる代わりに、第１の部分と少なくとも第２の部分とを有する単一の積層体により、別個の単位作動を行わせることができる。第１部分は単位作動を遂行する第１の微小部品を有し、第２部分及びその他の部分は別の単位作動及びその他の単位作動を遂行する第２微小部品及びその他の微小部品を有する。単位作動は別の単位作動及び（又は）その他の単位作動と組み合わされて、システムの作動を提供する。
１つの単位作動を遂行する微小部品は、いくつかの方法により、別の単位作動を遂行する微小部品と組み合わせることができる。例えば、並列となった数個の微小寸法のポンプが単一の熱交換器へ給水することができ、または、１つの微小寸法のポンプが並列となった数個の熱交換器へ給水することができる。特定の応用に対しては、直列となった同様の微小部品及び直列と並列の組み合わせに対する同様な変形を有利に使用できる。
積層体又は積層体部分は熱ポンプ、熱エンジン、熱パイプ、熱源及び化学設備（例えば、化学的な変換器や化学釣な分離器）を含む種々のシステムとして組み合わせることができるが、これらに限定されない。
熱ポンプ
微小寸法部品の熱ポンプはマクロ寸法熱ポンプと同じ基本的な単位作動を行う。蒸気圧縮熱ポンプについては、基本的な単位作動は蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張である。しかし、各単位作動を遂行する微小寸法部品は、マクロ寸法の対応部（counterpart）と同じレベルのキロワット又はメガワット程度のマクロ寸法の加熱又は冷却を提供するのに十分な数とする。
微小寸法部品の熱ポンプは図３ａに示すが、微小寸法の蒸発器積層体３１と、絶縁積層体３２と、微小寸法のコンプレッサ積層体３４と、微小寸法の凝縮器積層体３６とを有する。微小寸法の蒸発器積層体３１及び凝縮器積層体３６は、各溝セット４が微小部品となった溝セット４を有する積層体である。微小寸法のコンプレッサとしての微小部品は中実ピストン型式の直線同期ゼネレータ、１９９０年発行のスミッツ・ジェー・ジー（Smits JG）著による文献「嬬動運動する３つの弁を備えた圧電マイクロポンプ」における（センサ及びアクチュエータ １５、１５３−６７）に記載された圧電ダイアフラム、又は、ガスを圧縮できる他の微小チャンネルアクチュエータとすることができる。膨張弁即ちオリフィスはコンプレッサ積層体３４をエッチングすることにより形成でき、または、膨張弁を含む別個の積層体をコンプレッサ積層体３４と絶縁積層体３２との間に挿入できる。積層体の外側に示す波形矢印３８は低温ＴLから高温ＴHへの熱伝達の方向を示す。積層体の内側に示す矢印４０は作業流体の流れの方向を示す。破線で示す導管４２はその積層体と流体接触しないことを表す。導管４２は図示のような数個でもよいし、もっと多くてもよい。
図３ｂには熱ポンプの別の実施例を示す。この実施例においては、蒸発器積層体３１が絶縁積層体３２の上面に配置され、凝縮器積層体３６が絶縁積層体の下面に配置され、微
小部品の熱組立体４３を形成する。マクロ寸法のコンプレッサ４４及びマクロ寸法の膨張弁４６は微小寸法部品の外部で装着される。この実施例においては、絶縁積層体３２を貫通する通路即ち導管４２を必要としない。
例１
微小寸法の凝縮器及び蒸発器の作動を確かめるために実験を行った。図４に示すテスト（実験用）組立体は溝セット片４０１とマニホルド４０２とを有するように形成された。溝セット片４０１及びマニホルド４０２は共に銅で作った。
溝セット４を含む溝セット片４０１の部分の寸法は２.３ｃｍ×２ｃｍ×１ｍｍとし、溝の壁４０４をフィンのようにベース４０６の上方へ延出させた。溝セット４においては、対をなす溝壁４０４間に４８個の横素子を設けた。各横素子の幅は約２６０ミクロンとし、深さは約１ｍｍとした。Ｏ−リング溝４０８内にＯ−リング（図示せず）を配置し、溝セット片４０１とマニホルド４０２との間をシールした。
マニホルド４０２にはステンレス鋼の***屋根４１０を設けた。溝壁４０４と***屋根４１０の下面との間にわずかな空間を残すか空間を全く残さない状態で、***屋根４１０を溝セット４上に嵌め込んだ。空間を残した場合は、その空間を１／１０ｍｍ以内とし、更に好ましくは０.０１ｍｍ以内とした。***屋根４１０は溝壁４０４に平行な方向にお
いて過剰寸法とし、溝セット４の端部にヘッダを形成し、ヘッダの幅をＷとする。溝セット４を通る流体流れのために嵌合連結穴４１２を***屋根４１０に設けた。
作業流体として冷媒Ｒ−１２４を用いてテスト組立体を凝縮器として作動させた。定常状態は、約３ａｔｍの圧力で、約２０℃の過熱冷媒Ｒ−１２４が入口へ入来し、亜冷却液体Ｒ−１２４が出口から排出される状態に限定した。凝縮器は０℃の温度の水／氷の槽内に配置した。冷媒の流量を０.１５０ｇ／ｓと０.２０５ｇ／ｓとの間で変化させた。
入来する過熱冷媒Ｒ−１２４及び排出される凝縮された液体Ｒ−１２４のエンタルピの変化は１５５ジュール／グラムであり、これは、テスト組立体が熱交換器の作業領域に対して約６ワット／ｃｍ2から約８ワット／ｃｍ2までの熱伝達量を達成したことを示す。
熱ポンプの実施例
熱ポンプのための微小寸法部品についての上述の説明及び例は蒸気圧縮サイクルに関連するものであった。熱ポンプ分野の当業者は、蒸気圧縮のほかに、他の熱力学サイクルを熱ポンプに使用できることを知っている。例えば、逆ブレイトンサイクル、スターリングサイクル及び吸収サイクルを使用してきた。
図５ａは微小チャンネル型式の熱交換器とマクロ寸法のコンプレッサとを組み合わせた逆ブレイトンサイクルの熱ポンプを示し、図５ｂはマクロ寸法部品を使用しない逆ブレイトンサイクルの熱ポンプを示す。図５ａにおいて、微小部品の熱組立体４３は絶縁積層体３２上に配置した溝セット４を有する微小チャンネル型式の熱交換器リジェクタ（rejector）５０１であり、リジェクタ５０１とは反対側の絶縁積層体３２の面に微小チャンネル型式の熱交換器レシーバ５０３を有する。膨張弁５０５はリジェクタ５０１からレシーバ５０３への流れを可能にする。コンプレッサ５０７はシステムを通して作業流体を移動させる。
図５ｂにおいては、すべての単位作動は微小部品により遂行され、理想サイクルに近い作動を可能にする。図５ｂにおいて、レシーバ５１０は微小ゼネレータを有する積層体である。更に、レシーバ積層体５１０は熱伝導性材料で作る。レシーバ積層体５１０が熱伝導性材料と組合わさった微小ゼネレータを有するので、レシーバ積層体５１０は、ワークの理想的な等温発生即ち抽出に一層近い２つの単位作動（即ち、ワークの製造及び熱の受け取り）を同時に遂行できる。作業流体はレシーバ積層体５１０を去り、等エントロピー
コンプレッサ積層体５１２に流入し、次いで、圧縮と熱排斥とを同時に遂行し熱伝導性材料内に微小コンプレッサを有するリジェクタ積層体５１４に至る。次いで、作業流体はゼネレータ積層体５１６へ流入して等エントロピーワーク抽出を行い、レシーバ積層体５１０へ戻る。絶縁層３２はレシーバ積層体５１０とゼネレータ積層体５１６との間、ゼネレータ積層体５１６とコンプレッサ積層体５１２との間及びコンプレッサ積層体５１２とリジェクタ積層体５１４との間に位置する。破線で示す導管４２は種々の積層体及び層を貫通する流体通路を表し、矢印４０は少なくとも１つの単位作動を遂行するための積層体内の作業流体の流れを表す。
逆ブレイトンサイクルの熱ポンプ分野の当業者にとっては、組み合わせたレシーバ及びリジェクタ積層体５１０、５１４は別個のコンプレッサ及びゼネレータ積層体、並びに、別個の熱交換積層体で作ることができること明らかである。しかし、これはあまり好ましくない。その理由は、理想の逆ブレイトンサイクル状態から外れるからである。
熱エンジン
熱力学的には、熱エンジンは熱ポンプと逆である。しかし、実際には、熱エンジンと熱ポンプとはかなり異なっている。例えば、熱エンジンは膨張弁を使用せず、作業流体からワークを抽出する。作業流体は気体又は液体でよいが、マクロ寸法の熱エンジンはマクロ寸法の熱ポンプとは著しく異なる。
多くの熱エンジンの設計の基礎となる多数の熱力学サイクルが存在する。例えば、熱力学サイクルはランキンサイクル、ブレイトンサイクル、スターリングサイクル、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、カリナサイクル及びエリクソンサイクルを含むが、これらに限定されない。更に、組み合わせサイクル及び種々のエネルギ保存法が存在する。例えば、ランキンサイクルにおいては、再熱、過熱及び給水再熱は、単独で、又は、種々の熱エンジン応用の組み合わせにおいて使用されている。作業流体の種類、燃料の内燃／外燃関係及び当業者にとって既知のその他の特性のため、すべてのこれらのサイクルは異なる。しかし、すべてのこれらの熱力学サイクル及びその改善は理想的なカルノーサイクルの遂行の試みの成果である。
微小寸法の積層体（特に、凝縮器及び蒸発器）を使用すると、その高い比熱伝達率のため、これらのサイクルの効率を改善できる可能性を与える。更に、微小寸法のゼネレータ（例えば、逆工程で駆動される電磁アクチュエータ）を使用すると、他のサイクルを越える効率を有する完全に微小寸法ベースの熱エンジンを提供できる可能性を与える。
上述のような多数の熱エンジンサイクルが存在するが、以下の特殊な説明は、上述の特殊なサイクルにとってのみならず、熱エンジンサイクル分野の当業者にとって既知の他のサイクルにとっても可能である。
図６ａは微小部品を有するランキンサイクルの熱エンジンを示す。蒸発器積層体６０１は絶縁積層体３２の片側でゼネレータ積層体６０３上に配置される。絶縁積層体３２の反対側には、ポンプ積層体６０５及び凝縮器積層体６０７が位置する。
図６ｂは微小部品とマクロ部品との組み合わせを有するランキンサイクルの熱エンジンを示す。微小部品の熱組立体４３は絶縁積層体３２の片面上に配置された蒸発器積層体６０１と、絶縁積層体３２の反対面上に配置された凝縮器積層体６０７とを有する。ポンプ６０８は作業流体を凝縮器積層体６０７から蒸発器積層体６０１へ循環させ、タービン／ゼネレータセット６１０は作業流体からワークを抽出し、電気を発生させる。
図７ａは微小部品のブレイトンサイクル熱エンジンを示す。２つの熱交換器即ちリジェ
クタ５０１及びレシーバ５０３は前述の逆ブレイトンサイクルのためのものと同じでよい。ゼネレータ７０１はランキンサイクルのゼネレータ６０３と同様のものとすることができるが、異なる作業流体に適合できるように必要な修正が施される。同様に、コンプレッサ７０３はブレイトンサイクルの作業流体（普通は、空気の如き気体）に対応できるように作られる。
図７ｂは微小部品とマクロ部品との組み合わせを有するブレイトンサイクル熱エンジンを示す。タービン／ゼネレータセット７０７はランキンサイクルのタービン／ゼネレータセット６１０と同様のものとすることができるが、蒸気ではなく空気やその他の非凝縮性気体を処理できるような特殊なものとする。同様に、コンプレッサ７０５及び微小部品熱組立体４３は作業流体としての空気やその他の非凝縮性気体を処理するように設計される。
図７ｃはエリクソンサイクルとしても参照される理想的なブレイトンサイクルに近づく更に別の微小部品の変形例を示す。この変形例即ち実施例は積層体の異なる部分において２つの単位作動を行う積層体を例示する。特に、レシーバ積層体７０６は熱交換器レシーバ部分５０３と等温ゼネレータ部分５１０とを有し、リジェクタ積層体７０８は熱交換器リジェクタ部分５０１と等温コンプレッサ部分５１４とを有する。
結論
基本的な構造体及び積層体は微小部品及びマクロ部品同士、これに対応する単位作動、及び図示、説明したもの以外の微小部品の置換の種々の組み合わせとして組立てることができる。例えば、ランキンサイクルの熱エンジンの作動として図６ａ及び図６ｂに示した２つの実施例は単なる例示にすぎず、限定的なものではない。
本発明の好ましい実施例につき説明したが、当業者にとっては、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形、修正が可能であること明らかである。当業者は予熱、内部冷却、再熱及びその組み合わせサイクル、並びに、マイクロシステムにおいて行われてきたようなその他の変形を採用することができる。
図１は横方向で閉じたランド部を有する微小寸法部品の積層体の一部の斜視図、図１ａは横方向で開いたランド部を有する微小寸法部品の積層体の―部の斜視図。 図２ａはヘッダ端部に連結部を備えた微小寸法部品の積層体の一部の斜視図、図２ｂはヘッダの長さに沿って連結部を備えた微小寸法部品の積層体の一部の斜視図。 図３ａは微小寸法の積層体から作った熱ポンプを示す図、図３ｂは微小寸法の積層体とマクロ寸法部品との組み合わせにより作った熱ポンプを示す図。 図４はテスト組立体の分解部品斜視図。 図５ａは微小寸法及びマクロ寸法部品同士の組み合わせにより作った逆ブレイトンサイクルの熱ポンプを示す図、図５ｂは微小寸法部品から作った逆ブレイトンサイクルの熱ポンプを示す図。 図６ａは微小寸法部品から作ったランキンサイクル熱エンジンを示す図、図６ｂは微小寸法及びマクロ寸法部品同士の組み合わせにより作ったランキンサイクル熱エンジンを示す図。 図７ａは微小寸法部品から作ったブレイトンサイクル熱エンジンを示す図、図７ｂは微小寸法及びマクロ寸法部品同士の組み合わせにより作ったブレイトンサイクル熱エンジンを示す図、図７ｃは微小寸法部品から作ったエリクソンサイクル熱エンジンを示す図である。

Claims (7)

  1. 微小部品シート構造体において、
    第１部分と第２部分とを備えた材料シートからなる第１の積層体を備え；
    上記第１部分は複数個のランド部と流れ通路とを有する少なくとも一つの第１の微小部品を備え；
    上記第２部分は数個の第２の微小部品を備え、各第２の微小部品は複数個のランド部と流れ通路とを備え；
    上記第１の微小部品が上記数個の第２の微小部品に連結されている、
    ことを特徴とする微小部品シート構造体。
  2. 請求項１に記載の微小部品シート構造体において、
    上記第１の微小部品は熱交換器からなり、上記数個の第２の微小部品の各々はポンプからなる、
    ことを特徴とする微小部品シート構造体。
  3. 請求項１に記載の微小部品シート構造体において、
    上記第１の微小部品はポンプからなり、上記数個の第２の微小部品の各々は熱交換器からなる、
    ことを特徴とする微小部品シート構造体。
  4. 請求項１の微小部品シート構造体において単位作動を遂行する方法において、
    流体が上記第１の微小部品と上記数個の第２の微小部品を通って流れるように流体を上記第１の積層体に通すことと；
    上記第１部分内の流体に第１の単位作動を遂行することと、
    上記第２部分内の流体に第２の単位作動を遂行することとを含む、
    ことを特徴とする方法。
  5. 微小部品シート構造体において単位作動を遂行する方法において、
    (ａ)第１の複数個の微小部品を備えた材料シートからなる第１の積層体を通して第１の流体を流すことと、
    (ｂ)第２の複数個の微小部品を備えた材料シートからなる第２の積層体を通して第２の流体を流すこととを含み、
    (ｃ)上記第１の積層体内の流体は熱を排斥し、上記第２の積層体内の流体は熱を受け取り、
    (ｄ)(ｉ)上記第１の積層体内の流体は液体を形成すべく凝縮するガスからなり、及び又は(ｉｉ)上記第２の積層体内の流体はガスを形成すべく蒸発する液体からなる、
    ことを特徴とする方法。
  6. 請求項５に記載の方法において、
    上記第１の積層体内の流体は液体を形成すべく凝縮するガスからなり、上記第２の積層体内の流体はガスを形成すべく蒸発する液体からなる、
    ことを特徴とする方法。
  7. 微小部品シート構造体において化学的な変換を遂行する方法において、
    (ａ)複数のランド部と流れ通路とを備え、該ランド部が横方向で開いている少なくとも一つの微小部品を備えた材料シートからなる第１の積層体を通して第１の流体を流すことと、
    (ｂ)第２の積層体を通して第２の流体を流すことと、
    (ｃ)上記第１の積層体内の流体と上記第２の積層体内の流体との間で熱交換することと、
    (ｄ)上記第１の積層体内で化学物質を変換することとを含む、
    ことを特徴とする方法。
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