JP6201729B2 - Thermal transition flow pump system and vacuum chamber vacuum maintenance method using thermal transition flow pump - Google Patents

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Description

本発明は、熱遷移流ポンプシステム及び熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法、特に、真空室に熱遷移流ポンプが接続される熱遷移流ポンプシステム及び熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法に関する。   The present invention uses a thermal transition flow pump system and a vacuum maintaining method for a vacuum chamber using the thermal transition flow pump, and more particularly, uses a thermal transition flow pump system and a thermal transition flow pump in which a thermal transition flow pump is connected to the vacuum chamber. The present invention relates to a vacuum maintaining method for a vacuum chamber.

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、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。 It is known that when a wall surface having a temperature gradient is present in a rare gas, a unidirectional thermal transition flow is induced along the wall surface from the low temperature portion to the high temperature portion of the wall surface. A rare gas is a gas when the collision between gas molecules is so small that an equilibrium state cannot be maintained in a certain region. Examples of such a rare gas include a case where the pressure in a region of about 1 cm 3 is a low pressure of about 1 Pa, and the case where the pressure in a narrow region of a space of about 10 nm × 10 nm × 10 nm is about atmospheric pressure. is there. Like the latter, in the region of about nm, it becomes a rare gas even at atmospheric pressure, and a thermal transition flow can be induced.

例えば、非特許文献１には、流れを誘起する媒体気体の平均自由行程の５倍の長さ以下の小さい孔径を有する細孔が内部に多数形成された多孔体膜を用いて、大気圧下で熱遷移流を発生させることが述べられている。大気圧下の空気の平均自由行程は約６０ｎｍである。非特許文献１では、多孔体膜の片面側の媒体気体をヒータによって加熱し、多孔体膜の片面とその裏面との間に温度差を発生させ、多孔体膜の内部に温度勾配を形成させ、多孔体膜の低温側から高温側に熱遷移流を発生させる。   For example, Non-Patent Document 1 uses a porous film in which a large number of pores having a small pore diameter within 5 times the length of the mean free path of a medium gas that induces a flow are used, It is stated that a thermal transition flow is generated. The mean free path of air under atmospheric pressure is about 60 nm. In Non-Patent Document 1, the medium gas on one side of the porous membrane is heated by a heater, a temperature difference is generated between one side of the porous membrane and the back surface thereof, and a temperature gradient is formed inside the porous membrane. A thermal transition flow is generated from the low temperature side to the high temperature side of the porous membrane.

Ｎ．Ｋ．Ｇｕｐｔａ他，Ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｘｅｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｅｓｔｅｒ ｍｅｎｍｒａｎｅｓ：Ｅｎａｂｌｉｎｇ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ，ｍｏｔｉｏｎｌｅｓｓ ｇａｓ ｐｕｍｐｓ，Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ａｎｄ Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｖｏｌ．１４２，ｐｐ．５３５−５４１，２０１１N. K. Gupta et al., Thermal translation in mixed cellus ester memranes: Enabling miniatures, motionless gas pumps, Microporous and Mesoporous Materials, vol. 142, pp. 535-541,2111

高真空下で動作する装置は、高真空状態に維持することが必要であるが、どうしても多少のリークが生じる。その都度高真空状態に戻すために高真空用ポンプ等を稼働させればよい。しかし、高真空用ポンプ等は高価であるが、僅かなリークを補うための稼働期間は短くかつ不定期である。これに対し、熱遷移流ポンプは流量があまり取れないが、例えば、複数の熱遷移流ポンプを縦続接続することで吸入口側を高真空にすることができる。そこで、熱遷移流ポンプを高真空ポンプ等の代わりに用いることが考えられる。ここで、熱遷移流ポンプを構成する細孔膜は、圧力の急変に弱い。したがって、高真空下で動作する装置に熱遷移流ポンプの吸入口側をそのまま接続すると、熱遷移流ポンプの排気側の圧力と装置の高真空との間の圧力差で細孔膜に損傷や破壊が生じる恐れがある。   An apparatus that operates under a high vacuum needs to be maintained in a high vacuum state, but some leakage is inevitably caused. In order to return to a high vacuum state each time, a high vacuum pump or the like may be operated. However, although a high vacuum pump or the like is expensive, the operation period for compensating for a slight leak is short and irregular. On the other hand, although the flow rate of the thermal transition flow pump is not so high, for example, a plurality of thermal transition flow pumps can be connected in cascade to make the suction side high vacuum. Therefore, it is conceivable to use a heat transition flow pump instead of a high vacuum pump or the like. Here, the pore film constituting the heat transition flow pump is vulnerable to a sudden change in pressure. Therefore, if the inlet side of the thermal transition flow pump is connected as it is to a device operating under high vacuum, the pore membrane may be damaged by the pressure difference between the exhaust pressure of the thermal transition flow pump and the high vacuum of the device. There is a risk of destruction.

本発明の目的は、真空室に熱遷移流ポンプを接続する際に、細孔膜に生じ得る損傷や破壊を抑制することを可能とする熱遷移流ポンプシステム及び熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法を提供することである。他の目的は、熱遷移流ポンプの駆動に電気エネルギを消費しない熱遷移流ポンプシステムを提供することである。さらに他の目的は、真空室に接続される熱遷移流ポンプの縦続接続数を減らすことが可能な熱遷移流ポンプシステムを提供することである。以下の各手段は、上記目的の少なくとも１つに貢献する。   An object of the present invention is to provide a thermal transition flow pump system and a vacuum using the thermal transition flow pump that can suppress damage or destruction that may occur in the pore membrane when the thermal transition flow pump is connected to the vacuum chamber. It is to provide a method for maintaining a vacuum in a chamber. Another object is to provide a thermal transition flow pump system that consumes no electrical energy to drive the thermal transition flow pump. Still another object is to provide a thermal transition flow pump system that can reduce the number of cascaded thermal transition flow pumps connected to the vacuum chamber. The following means contribute to at least one of the above objects.

本発明に係る熱遷移流ポンプシステムは、細孔膜の低温部から細孔膜の高温部に向かって誘起される一方向の熱遷移流を利用する熱遷移流ポンプと、内部空間を有する室と、熱遷移流ポンプの吸入口と室との間に設けられるバルブであって、室の内部空間の圧力と熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が予め定めた所定の閾値圧力差以下のときに開弁するバルブと、を備えることを特徴とする。   A thermal transition flow pump system according to the present invention includes a thermal transition flow pump that uses a unidirectional thermal transition flow induced from a low temperature portion of a pore membrane toward a high temperature portion of the pore membrane, and a chamber having an internal space. And a valve provided between the suction port of the thermal transition flow pump and the chamber, and a pressure difference between the pressure in the inner space of the chamber and the pressure on the suction port side of the thermal transition flow pump is predetermined. And a valve that opens when the pressure difference is less than or equal to the threshold pressure difference.

本発明に係る熱遷移流ポンプシステムにおいて、室は、内部空間が真空に維持される真空維持室であることが好ましい。   In the thermal transition flow pump system according to the present invention, the chamber is preferably a vacuum maintenance chamber in which the internal space is maintained in a vacuum.

本発明に係る熱遷移流ポンプシステムにおいて、熱遷移流を誘起させる温度勾配を形成する熱源は、室自体が発生する熱または室の内部で発生する熱に基づくことが好ましい。   In the thermal transition flow pump system according to the present invention, the heat source that forms a temperature gradient that induces the thermal transition flow is preferably based on heat generated by the chamber itself or heat generated in the chamber.

本発明に係る熱遷移流ポンプシステムにおいて、熱遷移流ポンプの排出口側に接続され所定の真空度を有するバッファ容器を備えることが好ましい。   In the thermal transition flow pump system according to the present invention, it is preferable that a buffer container having a predetermined degree of vacuum connected to the discharge port side of the thermal transition flow pump is provided.

また、本発明に係る熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法は、細孔膜の低温部から細孔膜の高温部に向かって誘起される一方向の熱遷移流を利用する熱遷移流ポンプの吸入口にバルブを介して接続される真空室の真空維持方法であって、バルブが閉状態のときに真空室を減圧ポンプで真空引きし、バルブが閉状態のままで、熱遷移流ポンプの温度勾配を形成して熱遷移流ポンプを駆動し、真空引きされた真空室の内部圧力と駆動された熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が予め定めた所定の閾値圧力差以下となったときにバルブを開弁し、熱源が放熱する間、バルブを継続的に開弁し、真空室を高真空に維持することを特徴とする。   Also, the vacuum chamber vacuum maintaining method using the thermal transition flow pump according to the present invention includes a heat that uses a unidirectional thermal transition flow induced from the low temperature portion of the pore membrane toward the high temperature portion of the pore membrane. A vacuum maintaining method for a vacuum chamber connected to a suction port of a transition flow pump via a valve. When the valve is closed, the vacuum chamber is evacuated with a decompression pump, and the valve is closed and The temperature gradient of the transition flow pump is formed to drive the thermal transition flow pump, and the pressure difference between the internal pressure of the evacuated vacuum chamber and the pressure on the inlet side of the driven thermal transition flow pump is predetermined. The valve is opened when the pressure difference is less than a predetermined threshold pressure difference, and the valve is continuously opened while the heat source dissipates heat, and the vacuum chamber is maintained at a high vacuum.

上記構成の熱遷移流ポンプシステムによれば、室の内部空間の圧力と熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が閾値圧力差以下のときに初めて開弁するバルブを備える。例えば、閾値圧力差を細孔膜が破壊しない程度の圧力差とすることで、室に熱遷移流ポンプを接続する際に、細孔膜に生じ得る損傷や破壊を抑制することが可能となる。   According to the heat transition flow pump system having the above-described configuration, the valve is opened only when the pressure difference between the pressure in the chamber interior space and the pressure on the suction port side of the heat transition flow pump is equal to or less than the threshold pressure difference. . For example, by setting the threshold pressure difference to a pressure difference that does not cause the pore membrane to break, it is possible to suppress damage or breakage that may occur in the pore membrane when a thermal transition flow pump is connected to the chamber. .

また、熱遷移流ポンプシステムにおいて、室は、内部空間が真空に維持される真空維持室であるので、真空維持室に熱遷移流ポンプを接続する際に、細孔膜に生じ得る損傷や破壊を抑制することが可能となる。   Further, in the thermal transition flow pump system, the chamber is a vacuum maintenance chamber in which the internal space is maintained in a vacuum. Therefore, when the thermal transition flow pump is connected to the vacuum maintenance chamber, damage or destruction that may occur in the pore film. Can be suppressed.

また、熱遷移流ポンプシステムにおいて、熱遷移流を誘起させる温度勾配を形成する熱源は、室自体が発生する熱または室の内部で発生する熱に基づくので、熱遷移流ポンプの駆動に電気エネルギを消費しないことが可能になる。   Further, in the heat transition flow pump system, the heat source that forms the temperature gradient that induces the heat transition flow is based on the heat generated by the chamber itself or the heat generated inside the chamber. It becomes possible not to consume.

また、熱遷移流ポンプシステムにおいて、熱遷移流ポンプの排出口側に接続され所定の真空度を有するバッファ容器を備える。これにより、最初から所定の真空度になっているので、熱遷移流ポンプの縦続接続数を少なくすることができる。   The thermal transition flow pump system further includes a buffer container connected to the discharge port side of the thermal transition flow pump and having a predetermined degree of vacuum. Thereby, since it has become a predetermined degree of vacuum from the beginning, the number of cascade connection of a heat transition flow pump can be decreased.

上記構成の熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法によれば、真空室の内部空間の圧力と熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が閾値圧力差以下のときに初めてバルブを開弁する。例えば、閾値圧力差を細孔膜が破壊しない程度の圧力差とすることで、室に熱遷移流ポンプを接続する際に、細孔膜に生じ得る損傷や破壊を抑制することが可能となる。   According to the vacuum chamber vacuum maintaining method using the heat transition flow pump having the above-described configuration, the pressure difference between the pressure in the internal space of the vacuum chamber and the pressure on the suction port side of the heat transition flow pump is less than the threshold pressure difference. Sometimes the valve opens for the first time. For example, by setting the threshold pressure difference to a pressure difference that does not cause the pore membrane to break, it is possible to suppress damage or breakage that may occur in the pore membrane when a thermal transition flow pump is connected to the chamber. .

本発明に係る実施の形態の熱遷移流ポンプシステムの構成を示す図である。（ａ）は、３つの熱遷移流ポンプを縦続接続した場合の構成図で、（ｂ）は、１つの熱遷移流ポンプの構成図である。It is a figure which shows the structure of the thermal transition flow pump system of embodiment which concerns on this invention. (A) is a block diagram at the time of connecting three thermal transition flow pumps in cascade, (b) is a block diagram of one thermal transition flow pump. 本発明に係る実施の形態の熱遷移流ポンプシステムに用いられる熱遷移流ポンプの原理図である。It is a principle figure of the thermal transition flow pump used for the thermal transition flow pump system of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態の熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the vacuum maintenance method of the vacuum chamber using the thermal transition flow pump of embodiment which concerns on this invention. 他の実施の形態の熱遷移流ポンプシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the thermal transition flow pump system of other embodiment.

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、熱遷移流ポンプシステム及び熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法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。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The dimensions, shape, material, pressure, pressure reduction ratio, hole diameter, number of cascade connections of the thermal transition flow pump, etc. described below are examples for explanation, and a vacuum chamber using the thermal transition flow pump system and the thermal transition flow pump. The vacuum can be changed as appropriate according to the specifications of the vacuum maintaining method. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１は、熱遷移流ポンプシステム８の構成図である。（ａ）は全体構成図、（ｂ）は熱遷移流ポンプの内部構成を示す図である。この熱遷移流ポンプシステム８は、真空室１０と、熱遷移流ポンプブロック２０と、真空室１０と熱遷移流ポンプブロック２０との間に設けられるバルブ７０で構成される。   FIG. 1 is a configuration diagram of the thermal transition flow pump system 8. (A) is a whole block diagram, (b) is a figure which shows the internal structure of a thermal transition flow pump. The thermal transition flow pump system 8 includes a vacuum chamber 10, a thermal transition flow pump block 20, and a valve 70 provided between the vacuum chamber 10 and the thermal transition flow pump block 20.

真空室１０は、内部空間１２を有し、内部空間１２が高真空に維持されることが必要な真空容器である。高真空の例としては、例えば約１０Ｐａである。真空室１０の例は、セリア（セリウム酸化物）の酸化還元反応を利用して水素ガスや一酸化炭素ガスを生成するセリア反応室である。以下では、セリア反応室を真空室１０として説明する。   The vacuum chamber 10 is a vacuum container that has an internal space 12 and the internal space 12 needs to be maintained at a high vacuum. An example of high vacuum is about 10 Pa, for example. An example of the vacuum chamber 10 is a ceria reaction chamber that generates hydrogen gas or carbon monoxide gas using a redox reaction of ceria (cerium oxide). Hereinafter, the ceria reaction chamber will be described as the vacuum chamber 10.

真空室１０であるセリア反応室は、内部空間１２の内壁面にセリアが塗布され、その内部空間１２を高温かつ低酸素分圧の雰囲気にすることでセリアを還元できる。セリアを還元した後に、内部空間１２に水または二酸化炭素ガスを供給すると、還元されたセリアが水または二酸化炭素ガスから酸素を奪い、水素ガスや一酸化炭素ガスを生成する。このとき酸素が放出されるので、内部空間１２の酸素分圧が上昇する。酸素分圧が上昇しすぎるとセリアが還元されないので、還元されたセリアによる脱酸素反応を継続するには、放出された酸素を次々に排気して、内部空間１２を所定の低酸素分圧の状態にする必要がある。   In the ceria reaction chamber, which is the vacuum chamber 10, ceria is applied to the inner wall surface of the internal space 12, and the ceria can be reduced by making the internal space 12 into an atmosphere of high temperature and low oxygen partial pressure. When water or carbon dioxide gas is supplied to the internal space 12 after reducing ceria, the reduced ceria takes oxygen from the water or carbon dioxide gas and generates hydrogen gas or carbon monoxide gas. Since oxygen is released at this time, the oxygen partial pressure in the internal space 12 increases. Since the ceria is not reduced if the oxygen partial pressure increases too much, in order to continue the deoxygenation reaction by the reduced ceria, the released oxygen is exhausted one after another, and the internal space 12 has a predetermined low oxygen partial pressure. It needs to be in a state.

そのために、バルブ７０に接続される排出口１１と、図示を省略したが、水や二酸化炭素ガスの供給口及び生成された水や一酸化炭素ガスを出力する出力口とを除き、真空室１０の内部空間１２が気密空間とされる。しかし、この気密空間とされる内部空間から僅かにリークが生じて、大気からの酸素が混入する等で、所定の酸素分圧の状態にならないことが生じ得る。そこで、この僅かなリークに相当する分を排気するため、バルブ７０を介して熱遷移流ポンプブロック２０が真空室１０に接続される。   For this purpose, the vacuum chamber 10 is removed except for the discharge port 11 connected to the valve 70 and the supply port for water and carbon dioxide gas and the output port for outputting generated water and carbon monoxide gas. The internal space 12 is an airtight space. However, a slight leak may occur from the internal space that is defined as the airtight space, and oxygen from the atmosphere may be mixed in, so that a predetermined oxygen partial pressure may not be achieved. Therefore, the heat transition flow pump block 20 is connected to the vacuum chamber 10 via the valve 70 in order to exhaust the amount corresponding to this slight leak.

なお、真空室１０の内部空間１２に接続される減圧ポンプ１６は、内部空間１２を真空引きする真空ポンプである。減圧ポンプ１６は、真空室１０の内部空間１２の圧力が所定の減圧となるとその作動が停止される。   The decompression pump 16 connected to the internal space 12 of the vacuum chamber 10 is a vacuum pump that evacuates the internal space 12. The operation of the decompression pump 16 is stopped when the pressure in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 reaches a predetermined decompression.

また、真空室１０であるセリア反応室は、セリアの還元のために加熱されるので、真空室１０の外壁から輻射熱１４が放出される。この輻射熱１４は、電気エネルギを用いることなく、真空室１０自体が外壁から発生する排熱、または真空室１０の内部で発生する排熱に基づくものである。この輻射熱１４は、熱遷移流ポンプブロック２０で熱遷移流を発生させるための熱源として用いられる。   Further, since the ceria reaction chamber, which is the vacuum chamber 10, is heated for the reduction of ceria, radiant heat 14 is released from the outer wall of the vacuum chamber 10. The radiant heat 14 is based on exhaust heat generated from the outer wall of the vacuum chamber 10 itself or exhaust heat generated inside the vacuum chamber 10 without using electric energy. The radiant heat 14 is used as a heat source for generating a heat transition flow in the heat transition flow pump block 20.

熱遷移流ポンプブロック２０は、複数の熱遷移流ポンプを縦続接続したもので、各熱遷移流ポンプが真空室１０からの輻射熱を受け止めるのに好適な位置に配置される。例えば、真空室１０の外壁の近傍、あるいは外壁に密着して配置される。図１（ａ）の例では、熱遷移流ポンプブロック２０は、３つの熱遷移流ポンプ２２，２４，２６を縦続接続して構成される。熱遷移流ポンプブロック２０は、大気圧Ｐ0または大気圧Ｐ0に近いＰ-1からＰ-2，Ｐ-3，Ｐ-4と３段階の減圧を行い、バルブ７０が開弁された状態で、真空室１０の内部空間１２の圧力を所定の減圧であるＰ-5とするように働く。 The thermal transition flow pump block 20 is formed by cascading a plurality of thermal transition flow pumps, and each thermal transition flow pump is disposed at a position suitable for receiving radiant heat from the vacuum chamber 10. For example, the vacuum chamber 10 is disposed in the vicinity of the outer wall or in close contact with the outer wall. In the example of FIG. 1A, the thermal transition flow pump block 20 is configured by cascading three thermal transition flow pumps 22, 24, and 26. The heat transition flow pump block 20 performs the three-stage pressure reduction from P −1 to P −2 , P −3 , and P −4 close to the atmospheric pressure P 0 or the atmospheric pressure P 0 , and the valve 70 is opened. Thus, the pressure in the inner space 12 of the vacuum chamber 10 is set to P -5 which is a predetermined reduced pressure.

なお、圧力Ｐに付記した（−１），（−２），（−３），（−４），（−５）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。圧力計１８は、熱遷移流ポンプブロック２０において最も減圧された熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４の側の圧力Ｐ-4を検出する圧力検出手段で、圧力計１９は、真空室１０の内部空間１２の圧力Ｐ-5を検出する圧力検出手段である。 It should be noted that the sign of (−1), (−2), (−3), (−4), and (−5) (−) appended to the pressure P is a pressure lower than the atmospheric pressure P 0. The number after (-) indicates that the higher the value, the higher the vacuum. The pressure gauge 18 is a pressure detection means for detecting the pressure P -4 on the inlet 34 side of the thermal transition flow pump 26 that is most decompressed in the thermal transition flow pump block 20, and the pressure gauge 19 is provided inside the vacuum chamber 10. This is a pressure detection means for detecting the pressure P -5 in the space 12.

熱遷移流ポンプブロック２０を構成する３つの熱遷移流ポンプ２２，２４，２６の内容は同じであるので、その中の熱遷移流ポンプ２４に代表させて、その内部構成について、図１（ｂ）を用いて説明する。   Since the contents of the three heat transition flow pumps 22, 24, and 26 constituting the heat transition flow pump block 20 are the same, the internal structure of the heat transition flow pump 24 shown in FIG. ).

熱遷移流ポンプ２４のケーシング３０は、筒部材である。ケーシング３０は、窓部３１と一体化して内部に凹部を有する蓋部３２を形成する。かかるケーシング３０は、気密性を有し熱絶縁性の良好な材料を用いることができる。例えば、セラミック、耐熱性プラスチック等を用いることができる。   The casing 30 of the heat transition flow pump 24 is a cylindrical member. The casing 30 is integrated with the window portion 31 to form a lid portion 32 having a recess therein. The casing 30 can be made of a material having air tightness and good thermal insulation. For example, ceramic, heat resistant plastic, or the like can be used.

窓部３１は、真空室１０から放射される輻射熱１４を通し、熱遷移流ポンプ２４の内部に導く部材である。かかる窓部３１としては、赤外線等を透過するガラス板、フィルム等を用いることができる。   The window portion 31 is a member that passes the radiant heat 14 radiated from the vacuum chamber 10 and guides it to the inside of the thermal transition flow pump 24. As this window part 31, the glass plate, film, etc. which permeate | transmit infrared rays etc. can be used.

ヒートシンク３３は、熱伝導率の大きな材料で構成され、熱遷移流を発生させる温度差を形成するために低温側となる中実筒部材である。かかるヒートシンク３３としては、断面が円形や矩形等の形状に成形された金属製の円柱や角柱を用いることができる。金属の材質としては、銅、アルミニウム等を用いることができる。   The heat sink 33 is a solid cylindrical member that is made of a material having a high thermal conductivity and is on the low temperature side in order to form a temperature difference that generates a thermal transition flow. As the heat sink 33, a metal cylinder or prism having a cross section formed into a circular shape or a rectangular shape can be used. As the metal material, copper, aluminum, or the like can be used.

ヒートシンクの３３の一方側の端面を含む外壁は大気に面し、必要があれば、適当な放熱フィンを設け、あるいは冷媒流路を設けて冷却してもよい。ヒートシンク３３の他方側の端面３８は、平坦面に加工され、蓋部３２の凹部の先端面と気密に接合される。これにより、蓋部３２とヒートシンク３３とが一体化される。その一体化によって、熱遷移流ポンプ２４の外形が形作られ、熱遷移流ポンプ２４の内部空間が形成される。蓋部３２とヒートシンク３３の一体化によって形成される内部空間は、吸入口３４を有する吸入路３５と、排出口３６を有する排出路３７を除いて、気密空間となる。   The outer wall including the end surface on one side of the heat sink 33 faces the atmosphere, and if necessary, an appropriate heat radiation fin may be provided or a coolant channel may be provided for cooling. The end surface 38 on the other side of the heat sink 33 is processed into a flat surface and is airtightly joined to the front end surface of the concave portion of the lid portion 32. Thereby, the cover part 32 and the heat sink 33 are integrated. By the integration, the outer shape of the heat transition flow pump 24 is formed, and the internal space of the heat transition flow pump 24 is formed. The internal space formed by the integration of the lid portion 32 and the heat sink 33 becomes an airtight space except for the suction path 35 having the suction port 34 and the discharge path 37 having the discharge port 36.

吸入口３４は、熱遷移流ポンプ２４の内部空間へ媒体気体が吸い込まれる流入口である。吸入口３４は、ヒートシンク３３の内部に設けられる吸入路３５の一方側の開口部で、ヒートシンク３３の外壁に設けられる。吸入口３４における媒体気体の圧力は、図１の例ではＰ-3である。吸入路３５の他方側の開口部は、ケーシング３０とヒートシンク３３とで形成される熱遷移流ポンプ２４の内部空間に面するケーシング３０の他方側の端面３８に設けられる。ここで媒体気体とは、熱遷移流ポンプ２４の内部空間にある気体、特に多孔体膜５０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。 The suction port 34 is an inflow port through which the medium gas is sucked into the internal space of the heat transition flow pump 24. The suction port 34 is an opening on one side of a suction path 35 provided inside the heat sink 33 and is provided on the outer wall of the heat sink 33. The pressure of the medium gas at the suction port 34 is P -3 in the example of FIG. The opening on the other side of the suction path 35 is provided on the end surface 38 on the other side of the casing 30 that faces the internal space of the heat transition flow pump 24 formed by the casing 30 and the heat sink 33. Here, the medium gas is a gas in the internal space of the thermal transition flow pump 24, particularly an ambient gas around the porous membrane 50 that generates a thermal transition flow. Therefore, the mean free path of the medium gas is determined by the pressure and temperature of the surrounding gas.

排出口３６は、熱遷移流ポンプ２４の内部空間から媒体気体を排出する流出口である。排出口３６は、排出路３７の一方側の開口部で、吸入口３４とは別の場所としてケーシング３０の外壁に設けられる。排出口３６における媒体気体の圧力は、図１の例ではＰ-2である。ここで、Ｐ-2は吸入口３４の圧力のＰ-3よりも大気圧Ｐ0に近い高圧である。排出路３７の他方側の開口部は、蓋部３２とヒートシンク３３とで形成される熱遷移流ポンプ２４の内部空間に面して設けられる。 The discharge port 36 is an outlet that discharges the medium gas from the internal space of the thermal transition flow pump 24. The discharge port 36 is an opening on one side of the discharge path 37 and is provided on the outer wall of the casing 30 as a place different from the suction port 34. The pressure of the medium gas at the discharge port 36 is P -2 in the example of FIG. Here, P -2 is a high pressure closer to the atmospheric pressure P 0 than the pressure P -3 at the suction port 34. The opening on the other side of the discharge passage 37 is provided facing the internal space of the heat transition flow pump 24 formed by the lid portion 32 and the heat sink 33.

多孔体膜５０は、細孔５２を含む細孔膜で、複数の細孔５２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５２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。多孔体膜５０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。多孔体膜５０における細孔５２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。多孔体膜５０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。かかる多孔体膜５０としては、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、樹脂フィルム等に細孔を形成した多孔質フィルムを用いてもよい。 The porous membrane 50 is a pore membrane including pores 52, and a porous membrane having a plurality of pores 52 with a predetermined porosity can be used. The pore 52 has a pore diameter that is not more than five times the length of the mean free path of the medium gas. The porous membrane 50 is made of a material having a low thermal conductivity. The thermal conductivity is preferably 0.2 W / (m · K) or less. The porosity of the pores 52 in the porous membrane 50 can be evaluated by, for example, the volume occupation ratio of the pores. An example of the porosity is about 90%. Other porosity may be used. An example of the thickness of the porous membrane 50 is about 0.5 mm to about 1 mm. Other thicknesses may be used. As the porous film 50, an airgel (substance name) in which silica (SiO 2 ) is made porous can be used. Alternatively, a porous film in which pores are formed in a resin film or the like may be used instead.

多孔体膜５０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５４が生じる。熱遷移流５４については、図２を用いて後述する。   If there is a temperature difference between one end face and the other end face of the porous membrane 50, a thermal transition flow 54 is generated from the low-temperature end face toward the high-temperature end face. The thermal transition flow 54 will be described later with reference to FIG.

シール部４０は、ヒートシンク３３の他方側の端面３８と多孔体膜５０の間に設けられ、熱伝導率の小さい材料で構成される気密シール手段である。シール部４０は、ヒートシンク３３の他方側の端面３８に設けられる吸入路３５の開口部を内側に囲んで環状に配置される。   The sealing part 40 is an airtight sealing means that is provided between the other end face 38 of the heat sink 33 and the porous film 50 and is made of a material having a low thermal conductivity. The seal portion 40 is annularly disposed so as to surround the opening portion of the suction passage 35 provided on the other end surface 38 of the heat sink 33.

かかるシール部４０としては、多孔体膜５０とヒートシンク３３の双方に対し接着性の良好で、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）を多孔体膜５０の一方側端面６２（図２参照）の外周側に沿って一周全部に塗布し、その塗布側をヒートシンク３３の他方側の端面３８に向けて押し付けることで、円環状に塗布された接着剤で構成されるシール部４０を形成することができる。   As the seal portion 40, an airtight adhesive having good adhesion to both the porous film 50 and the heat sink 33 and having low thermal conductivity can be used. Araldite (registered trademark) can be used as such an adhesive. For example, Araldite (registered trademark) is applied to the entire circumference along the outer peripheral side of one end surface 62 (see FIG. 2) of the porous membrane 50, and the application side is pressed against the other end surface 38 of the heat sink 33. Thereby, the seal part 40 comprised with the adhesive agent apply | coated to the annular | circular shape can be formed.

低温側空間５６は、多孔体膜５０の一方側端面６２とヒートシンク３３の他方側の端面３８とシール部４０の内側面とで形成される空間である。シール部４０としてアラルダイト（登録商標）を用いるときは、シール部４０の内側面は、円環状に塗布されたアラルダイト（登録商標）の内側面となる。シール部４０の高さはアラルダイト（登録商標）の塗布厚さに対応する。低温側空間５６には、吸入路３５の他方側の開口部が開口する。   The low temperature side space 56 is a space formed by one end surface 62 of the porous membrane 50, the other end surface 38 of the heat sink 33, and the inner surface of the seal portion 40. When Araldite (registered trademark) is used as the seal portion 40, the inner surface of the seal portion 40 is the inner surface of Araldite (registered trademark) applied in an annular shape. The height of the seal portion 40 corresponds to the coating thickness of Araldite (registered trademark). An opening on the other side of the suction path 35 opens in the low temperature side space 56.

高温側空間５８は、熱遷移流ポンプ２４の内部空間において、シール部４０によって低温側空間５６と気密分離された空間である。高温側空間５８には、排出路３７の他方側の開口部が開口する。このように、熱遷移流ポンプ２４の内部空間において、吸入口側の低温側空間５６と排出口側の高温側空間５８の間に多孔体膜５０が配置される。   The high temperature side space 58 is a space that is hermetically separated from the low temperature side space 56 by the seal portion 40 in the internal space of the thermal transition flow pump 24. An opening on the other side of the discharge path 37 is opened in the high temperature side space 58. Thus, in the internal space of the thermal transition flow pump 24, the porous membrane 50 is disposed between the low temperature side space 56 on the suction port side and the high temperature side space 58 on the discharge port side.

図２は、熱源１５からの熱が窓部３１を通して多孔体膜５０に到達し多孔体膜５０を加熱したときに多孔体膜５０に熱遷移流５４が生じることを示す原理図である。熱源１５からの熱は、真空室１０からの輻射熱１４である。熱源１５からの熱が窓部３１を通して多孔体膜５０に到達すると、多孔体膜５０の他方側端面６０が加熱されて高温側端面となる。多孔体膜５０は熱伝導率が小さく、シール部４０も熱伝導率が小さく、一方でヒートシンク３３は熱伝導率が大きいので、多孔体膜５０の一方側端面６２は低温側端面となる。   FIG. 2 is a principle diagram showing that a heat transition flow 54 is generated in the porous film 50 when the heat from the heat source 15 reaches the porous film 50 through the window 31 and heats the porous film 50. The heat from the heat source 15 is radiant heat 14 from the vacuum chamber 10. When the heat from the heat source 15 reaches the porous membrane 50 through the window portion 31, the other end surface 60 of the porous membrane 50 is heated to become a high temperature end surface. Since the porous film 50 has a low thermal conductivity and the seal portion 40 also has a low thermal conductivity, while the heat sink 33 has a high thermal conductivity, the one end face 62 of the porous film 50 becomes a low temperature side end face.

多孔体膜５０の細孔５２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、多孔体膜５０の低温側端面である一方側端面６２から高温側端面である他方側端面６０に向かって熱遷移流５４が生じる。これによって、低温側空間５６の媒体気体が多孔体膜５０の一方側端面６２から吸い込まれ、多孔体膜５０の細孔５２を通って多孔体膜５０の他方側端面６０に抜けて高温側空間５８へ流れる。このようにして熱遷移流５４が生じ、低温側空間５６の圧力は、高温側空間５８の圧力Ｐ-2よりも減圧されたＰ-3となる。 Since the pore diameter of the pore 52 of the porous membrane 50 has a pore diameter that is not more than five times the mean free path of the medium gas, it is from the one side end face 62 that is the low temperature side end face of the porous film 50 to the high temperature side end face. A thermal transition flow 54 is generated toward the other end face 60. As a result, the medium gas in the low temperature side space 56 is sucked from the one end surface 62 of the porous membrane 50, passes through the pores 52 of the porous membrane 50, and escapes to the other end surface 60 of the porous membrane 50. Flow to 58. In this way, the thermal transition flow 54 is generated, and the pressure in the low temperature side space 56 becomes P -3 that is lower than the pressure P -2 in the high temperature side space 58.

多孔体膜５０は、厚さが約０．５ｍｍから約１ｍｍで、多孔質のシリカ（ＳｉＯ2）や樹脂フィルム等に細孔を形成した多孔質フィルムであるので、一方側端面６２側の低温側空間５６の圧力と、他方側端面６０の高温側空間５８の圧力との差である圧力差が急変すると、損傷や破壊が生じ得る。これを防ぐために、図１（ａ）に示すように、熱遷移流ポンプブロック２０と真空室１０との間にバルブ７０が設けられる。 Since the porous membrane 50 is a porous film having a thickness of about 0.5 mm to about 1 mm and having pores formed in porous silica (SiO 2 ), a resin film, or the like, the low temperature on the one end face 62 side is low. If the pressure difference, which is the difference between the pressure in the side space 56 and the pressure in the high temperature side space 58 on the other side end face 60, changes suddenly, damage or destruction may occur. In order to prevent this, as shown in FIG. 1A, a valve 70 is provided between the thermal transition flow pump block 20 and the vacuum chamber 10.

図１（ａ）のバルブ７０は、熱遷移流ポンプブロック２０の最も低圧側の熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４と、真空室１０の内部空間１２との間に設けられる。熱遷移流ポンプ２６の駆動によって吸入口３４側の圧力Ｐ-4が次第に低下し、真空室１０の内部空間１２の圧力Ｐ-5との圧力差が小さくなって、所定の圧力差以下の範囲の低圧になると、バルブ７０が開弁する。すなわち、真空室１０の内部空間１２の圧力Ｐ-5と熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４側の圧力Ｐ-4の間の圧力差ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜＝｜（Ｐ-5−Ｐ-4｜が予め定めた所定の閾値圧力差Ｐth以下のときに開弁する。｜ΔＰ｜＝｜Ｐ-5−Ｐ-4｜は、圧力計１８，１９の検出値によって求められる。所定の閾値圧力差Ｐthは、多孔体膜５０に損傷等が生じない値に設定される。閾値圧力差Ｐthは、予め実験等で求めることができる。 The valve 70 in FIG. 1A is provided between the suction port 34 of the thermal transition flow pump 26 on the lowest pressure side of the thermal transition flow pump block 20 and the internal space 12 of the vacuum chamber 10. By driving the heat transition flow pump 26, the pressure P- 4 on the suction port 34 side gradually decreases, the pressure difference with the pressure P- 5 in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 becomes smaller, and a range below a predetermined pressure difference. When the low pressure is reached, the valve 70 opens. That is, the absolute value | ΔP | = | (P −5 −P) of the pressure difference ΔP between the pressure P −5 in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 and the pressure P −4 on the suction port 34 side of the thermal transition flow pump 26. -4 | is opened when it is equal to or smaller than a predetermined threshold pressure difference Pth .. | ΔP | = | P -5 -P -4 | is obtained from detection values of the pressure gauges 18 and 19. The threshold pressure difference P th is set to a value that does not cause damage to the porous membrane 50. The threshold pressure difference P th can be obtained in advance through experiments or the like.

バルブ７０の閉状態から開状態への切替は、初期状態を閉状態とし、圧力計１８，１９の圧力を見ながら、圧力計１８の圧力Ｐ-4が次第に低下し、圧力計１９の圧力Ｐ-5との圧力差の絶対値｜ΔＰ｜＝｜Ｐ-5−Ｐ-4｜が閾値圧力差Ｐth以下となったときに、操作者が手動で開弁して行うことができる。 When the valve 70 is switched from the closed state to the open state, the initial state is the closed state, and the pressure P- 4 of the pressure gauge 18 gradually decreases while the pressure of the pressure gauges 18 and 19 is observed. absolute value of the pressure difference between -5 | ΔP | = | P -5 -P -4 | when a is equal to or smaller than the threshold pressure differential P th, the operator can perform to open manually.

バルブ７０に、リリーフ弁を用いることで、圧力計１８，１９を省略でき、操作者の操作を不要として、自動的な開閉を行うことができる。リリーフ弁は、２つの開口部を有し、一方側の開口部側には、弁体と、弁体の先端部を開口部の周辺部の弁座に押し付ける付勢力を発生するリリーフバネが配置される弁で、リリーフバネの付勢力は、圧力に換算した値がリリーフ圧となるように設定される。したがって、一方側の開口部における圧力が他方側の開口部における圧力よりも高く、その圧力差がリリーフ圧より大きくなると、弁体が弁座から離れてリリーフ弁が開弁する。換言すれば、他方側の開口部における圧力が一方側の開口部における圧力より低く、その圧力差がリリーフ圧以下となると、リリーフ弁が開弁する。   By using a relief valve as the valve 70, the pressure gauges 18 and 19 can be omitted, and an automatic operation can be performed without requiring an operator's operation. The relief valve has two openings, and a relief spring that generates a biasing force that presses the tip of the valve body against the valve seat in the periphery of the opening is disposed on one opening side. The urging force of the relief spring is set so that the value converted into the pressure becomes the relief pressure. Therefore, when the pressure in the opening on one side is higher than the pressure in the opening on the other side and the pressure difference becomes larger than the relief pressure, the valve body is separated from the valve seat and the relief valve is opened. In other words, when the pressure at the opening on the other side is lower than the pressure at the opening on the one side and the pressure difference becomes equal to or less than the relief pressure, the relief valve opens.

そこで、リリーフ圧を閾値圧力差Ｐthに相当する圧力に設定し、熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４をリリーフ弁の他方側の開口部に接続し、真空室１０の内部空間１２をリリーフ弁の一方側の開口部に接続する。このようにすることで、初期状態を閉弁状態とし、真空室１０の内部空間１２の圧力Ｐ-5と熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４側の圧力Ｐ-4の間の圧力差の絶対値｜ΔＰ｜＝｜Ｐ-5−Ｐ-4｜が予め定めた所定の閾値圧力差Ｐth以下となると、リリーフ弁であるバルブは、自動的に開弁する。 Therefore, the relief pressure is set to a pressure corresponding to the threshold pressure difference Pth , the suction port 34 of the thermal transition flow pump 26 is connected to the opening on the other side of the relief valve, and the internal space 12 of the vacuum chamber 10 is connected to the relief valve. Connect to the opening on one side. In this way, the initial state is closed, and the absolute pressure difference between the pressure P -5 in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 and the pressure P -4 on the inlet 34 side of the heat transition flow pump 26 is absolute. When the value | ΔP | = | P −5 −P −4 | becomes equal to or smaller than a predetermined threshold pressure difference P th , the relief valve is automatically opened.

図３は、上記構成の熱遷移流ポンプシステム８を用いて、真空室１０の真空状態を維持する方法の手順を示すフローチャートである。初期状態においてバルブ７０は閉状態である（Ｓ１０）。次に、真空室１０の内部空間１２の真空引きが行われる（Ｓ１２）。真空引きには、真空室１０の内部空間１２に接続される減圧ポンプ１６を駆動して行うことができる。真空室１０が減圧され、真空室１０であるセリア反応室が加熱されて、真空室１０からの輻射熱１４が発生すると、熱遷移流ポンプブロック２０の駆動が開始する（Ｓ１４）。   FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a method for maintaining the vacuum state of the vacuum chamber 10 using the thermal transition flow pump system 8 having the above-described configuration. In the initial state, the valve 70 is closed (S10). Next, the internal space 12 of the vacuum chamber 10 is evacuated (S12). The evacuation can be performed by driving a decompression pump 16 connected to the internal space 12 of the vacuum chamber 10. When the vacuum chamber 10 is depressurized and the ceria reaction chamber, which is the vacuum chamber 10, is heated to generate radiant heat 14 from the vacuum chamber 10, the heat transition flow pump block 20 starts to be driven (S14).

熱遷移流ポンプブロック２０の駆動によって、各熱遷移流ポンプ２２，２４，２６の各内部空間が減圧されてその圧力が次第に低下してくる。そこで、熱遷移流ポンプブロック２０の最も低圧側の熱遷移流ポンプ２６の吸入口３４側の圧力Ｐ-4と真空室１０の内部空間１２の圧力Ｐ-5との圧力差ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜＝｜Ｐ-5−Ｐ-4｜が閾値圧力差Ｐth以下であるか否かが判断される（Ｓ１６）。判断が否定されるとＳ１２に戻り、真空室１０の内部空間１２の真空引きと熱遷移流ポンプブロック２０の駆動が継続される。 By driving the heat transition flow pump block 20, the internal spaces of the heat transition flow pumps 22, 24, 26 are depressurized and the pressure gradually decreases. Therefore, the absolute value of the pressure difference ΔP between the pressure P -4 on the suction port 34 side of the thermal transition flow pump 26 on the lowest pressure side of the thermal transition flow pump block 20 and the pressure P -5 in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 | It is determined whether or not ΔP | = | P −5 −P −4 | is equal to or smaller than the threshold pressure difference P th (S16). If the determination is negative, the process returns to S12, and evacuation of the internal space 12 of the vacuum chamber 10 and driving of the heat transition flow pump block 20 are continued.

Ｓ１６の判断が肯定されると、バルブ７０が閉弁状態から開弁状態に切り替える（Ｓ１８）。これによって、真空室１０の内部空間１２の圧力は、減圧ポンプ１６による真空引きと、熱遷移流ポンプブロック２０による減圧とによって、より低圧となる。真空室１０の内部空間１２が所望の高真空に到達すると、減圧ポンプ１６の駆動が停止され、図示されていない開閉弁によって真空室１０の内部空間１２と減圧ポンプ１６との間が遮断される。バルブ７０は開状態のまま、熱遷移流ポンプブロック２０の駆動が継続される。Ｓ１６の判断が否定されるときは、適当な所定時間待機し（Ｓ２０）、Ｓ１６へ戻り、Ｓ１６の判断が肯定されるまで、これを繰り返す。   If the determination in S16 is affirmative, the valve 70 is switched from the closed state to the open state (S18). As a result, the pressure in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 becomes lower due to evacuation by the decompression pump 16 and decompression by the thermal transition flow pump block 20. When the internal space 12 of the vacuum chamber 10 reaches a desired high vacuum, the drive of the decompression pump 16 is stopped, and the space between the interior space 12 of the vacuum chamber 10 and the decompression pump 16 is blocked by an open / close valve (not shown). . The drive of the heat transition flow pump block 20 is continued while the valve 70 remains open. If the determination in S16 is negative, the system waits for an appropriate predetermined time (S20), returns to S16, and repeats this until the determination in S16 is affirmed.

これによって、真空室１０の内部空間１２からのリークがあっても、その分を熱遷移流ポンプブロック２０の駆動で補うことができる。このようにして、真空室１０の内部空間１２の圧力を所望の高真空に維持できる。熱遷移流ポンプブロック２０の駆動は、真空室１０からの輻射熱によって行われるので、電気エネルギを消費しない。   Thereby, even if there is a leak from the internal space 12 of the vacuum chamber 10, it can be compensated for by driving the thermal transition flow pump block 20. In this way, the pressure in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 can be maintained at a desired high vacuum. Since the heat transition flow pump block 20 is driven by the radiant heat from the vacuum chamber 10, electric energy is not consumed.

熱遷移流ポンプブロック２０によって大気圧から真空室１０の内部空間１２の高真空まで引くには、多数の熱遷移流ポンプを縦続接続する必要がある。熱遷移流ポンプブロック２０の駆動前に、予め他の減圧ポンプ等で各熱遷移流ポンプの圧力を減圧しておけば、その分、熱遷移流ポンプブロック２０を構成する熱遷移流ポンプの縦続接続数を少なくすることができる。   In order to pull from the atmospheric pressure to the high vacuum in the internal space 12 of the vacuum chamber 10 by the thermal transition flow pump block 20, it is necessary to cascade a large number of thermal transition flow pumps. If the pressure of each thermal transition flow pump is reduced in advance by another decompression pump or the like before the thermal transition flow pump block 20 is driven, the thermal transition flow pumps constituting the thermal transition flow pump block 20 are cascaded accordingly. The number of connections can be reduced.

図４は、熱遷移流ポンプブロック２０において最も低真空度で大気圧Ｐ0側の熱遷移流ポンプ２２の排出口３６に予め所定の真空度を有するバッファ容器８０を接続した熱遷移流ポンプシステム９の構成を示す図である。バッファ容器８０には、開閉弁８２を介して減圧ポンプ８４が接続される。減圧ポンプ８４は、真空室１０の内部空間１２に接続される減圧ポンプ１６とは別の小型真空ポンプである。 FIG. 4 shows a thermal transition flow pump system in which a buffer container 80 having a predetermined degree of vacuum is connected in advance to the discharge port 36 of the thermal transition flow pump 22 having the lowest vacuum and the atmospheric pressure P 0 side in the thermal transition flow pump block 20. FIG. A decompression pump 84 is connected to the buffer container 80 via an on-off valve 82. The decompression pump 84 is a small vacuum pump different from the decompression pump 16 connected to the internal space 12 of the vacuum chamber 10.

図３のＳ１４の工程の前、すなわち熱遷移流ポンプブロック２０の駆動前に、開閉弁８２を開いて、減圧ポンプ８４を駆動させ、バッファ容器８０と熱遷移流ポンプブロック２０を構成する各熱遷移流ポンプの圧力を所定の真空度まで減圧する。所定の真空度は、バルブ７０の閾値圧力差Ｐthに対応する圧力に比べれば大気圧Ｐ0側の低真空度である。例えば、所定の真空度を約１０００Ｐａとすることができる。バッファ容器８０と熱遷移流ポンプブロック２０を構成する各熱遷移流ポンプの圧力が所定の真空度に到達すると、開閉弁８２が閉じられ、減圧ポンプ８４の駆動が停止される。 Before the process of S14 of FIG. 3, that is, before driving the heat transition flow pump block 20, the on-off valve 82 is opened to drive the pressure reducing pump 84, and each heat constituting the buffer container 80 and the heat transition flow pump block 20 is operated. The pressure of the transition flow pump is reduced to a predetermined vacuum level. The predetermined degree of vacuum is a low degree of vacuum on the atmospheric pressure P 0 side as compared with the pressure corresponding to the threshold pressure difference P th of the valve 70. For example, the predetermined degree of vacuum can be about 1000 Pa. When the pressure of each heat transition flow pump constituting the buffer container 80 and the heat transition flow pump block 20 reaches a predetermined degree of vacuum, the on-off valve 82 is closed and the drive of the decompression pump 84 is stopped.

その後、熱遷移流ポンプブロック２０を駆動させる。これにより、熱遷移流ポンプブロック２０は予め約１０００Ｐａ程度の圧力に減圧されているので、より少ない縦続接続数の熱遷移流ポンプでバルブ７０の閾値圧力差Ｐthまで短時間で到達することができる。 Thereafter, the thermal transition flow pump block 20 is driven. As a result, since the heat transition flow pump block 20 has been previously depressurized to a pressure of about 1000 Pa, it can reach the threshold pressure difference P th of the valve 70 in a short time with a heat transition flow pump having a smaller number of cascade connections. it can.

所定の真空度を有するバッファ容器８０は、熱遷移流ポンプブロック２０の最も高圧側の熱遷移流ポンプ２２の排出口３６に接続されたままである。これによって、熱遷移流ポンプブロック２０の僅かなリークや内部ガスの発生があっても、熱遷移流ポンプブロック２０の真空度の変動を少なく抑制できる。   The buffer container 80 having a predetermined degree of vacuum remains connected to the discharge port 36 of the thermal transition flow pump 22 on the highest pressure side of the thermal transition flow pump block 20. As a result, even if there is a slight leak in the thermal transition flow pump block 20 or the generation of internal gas, fluctuations in the degree of vacuum of the thermal transition flow pump block 20 can be suppressed to a minimum.

８，９ 熱遷移流ポンプシステム、１０ 真空室、１１ 排出口、１２ 内部空間、
１４ 輻射熱、１５ 熱源、１６，８４ 減圧ポンプ、１８，１９ 圧力計、
２０ 熱遷移流ポンプブロック、２２，２４，２６ 熱遷移流ポンプ、３０ ケーシング、３１ 窓部、３２ 蓋部、３３ ヒートシンク、３４ 吸入口、３５ 吸入路、３６ 排出口、３７ 排出路、３８ 端面、４０ シール部、５０ 多孔体膜、５２ 細孔、５４ 熱遷移流、５６ 低温側空間、５８ 高温側空間、６０ 他方側端面、６２ 一方側端面、７０ バルブ、８０ バッファ容器、８２ 開閉弁。 8,9 Thermal transition flow pump system, 10 vacuum chamber, 11 outlet, 12 internal space,
14 radiant heat, 15 heat source, 16,84 vacuum pump, 18, 19 pressure gauge,
20 heat transition flow pump block, 22, 24, 26 heat transition flow pump, 30 casing, 31 window, 32 lid, 33 heat sink, 34 suction port, 35 suction channel, 36 discharge port, 37 discharge channel, 38 end face, 40 sealing part, 50 porous membrane, 52 pore, 54 thermal transition flow, 56 low temperature side space, 58 high temperature side space, 60 other side end face, 62 one side end face, 70 valve, 80 buffer container, 82 on-off valve.

Claims (5)

細孔膜の低温部から細孔膜の高温部に向かって誘起される一方向の熱遷移流を利用する熱遷移流ポンプと、
内部空間を有する室と、
前記熱遷移流ポンプの吸入口と前記室との間に設けられるバルブであって、前記室の内部空間の圧力と前記熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が予め定めた所定の閾値圧力差以下のときに開弁するバルブと、
を備えることを特徴とする熱遷移流ポンプシステム。 A thermal transition flow pump that utilizes a unidirectional thermal transition flow induced from the low temperature portion of the pore membrane toward the high temperature portion of the pore membrane;
A chamber having an internal space;
A valve provided between the inlet of the thermal transition flow pump and the chamber, wherein a pressure difference between the pressure in the inner space of the chamber and the pressure on the inlet side of the thermal transition flow pump is predetermined. A valve that opens when the pressure difference is below a predetermined threshold pressure difference;
A thermal transition flow pump system comprising: 請求項１に記載の熱遷移流ポンプシステムにおいて、
前記室は、内部空間が真空に維持される真空維持室であることを特徴とする熱遷移流ポンプシステム。 The thermal transition flow pump system according to claim 1,
The thermal transition flow pump system according to claim 1, wherein the chamber is a vacuum maintenance chamber in which an internal space is maintained in a vacuum. 請求項１に記載の熱遷移流ポンプシステムにおいて、
前記熱遷移流を誘起させる温度勾配を形成する熱源は、前記室自体が発生する熱または前記室の内部で発生する熱に基づくことを特徴とする熱遷移流ポンプシステム。 The thermal transition flow pump system according to claim 1,
The heat transition flow pump system according to claim 1, wherein the heat source that forms a temperature gradient that induces the heat transition flow is based on heat generated by the chamber itself or heat generated inside the chamber. 請求項１に記載の熱遷移流ポンプシステムにおいて、
前記熱遷移流ポンプの排出口側に接続され所定の真空度を有するバッファ容器を備えることを特徴とする熱遷移流ポンプシステム。 The thermal transition flow pump system according to claim 1,
A thermal transition flow pump system comprising a buffer container connected to an outlet side of the thermal transition flow pump and having a predetermined degree of vacuum. 細孔膜の低温部から前記細孔膜の高温部に向かって誘起される一方向の熱遷移流を利用する熱遷移流ポンプの吸入口にバルブを介して接続される真空室の真空維持方法であって、
前記バルブが閉状態のときに前記真空室を減圧ポンプで真空引きし、
前記バルブが閉状態のままで、前記熱遷移流ポンプの前記温度勾配を形成して前記熱遷移流ポンプを駆動し、
前記真空引きされた前記真空室の内部圧力と前記駆動された前記熱遷移流ポンプの吸入口側の圧力との間の圧力差が予め定めた所定の閾値圧力差以下となったときに前記バルブを開弁し、
前記熱源が放熱する間、前記バルブを継続的に開弁し、前記真空室を高真空に維持することを特徴とする熱遷移流ポンプを用いた真空室の真空維持方法。 Vacuum maintaining method of vacuum chamber connected via a valve to a suction port of a thermal transition flow pump using a unidirectional thermal transition flow induced from a low temperature portion of the pore membrane toward a high temperature portion of the pore membrane Because
When the valve is closed, the vacuum chamber is evacuated with a vacuum pump,
Driving the thermal transition flow pump by forming the temperature gradient of the thermal transition flow pump while the valve remains closed;
The valve when the pressure difference between the evacuated internal pressure of the vacuum chamber and the pressure on the suction side of the driven thermal transition flow pump is equal to or less than a predetermined threshold pressure difference Open the valve
A vacuum maintaining method for a vacuum chamber using a thermal transition flow pump, wherein the valve is continuously opened while the heat source dissipates heat to maintain the vacuum chamber at a high vacuum.
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