EP1531267B1 - Dispositif de pompage par micropompes à transpiration thermique - Google Patents

Dispositif de pompage par micropompes à transpiration thermique Download PDF

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EP1531267B1
EP1531267B1 EP04292591A EP04292591A EP1531267B1 EP 1531267 B1 EP1531267 B1 EP 1531267B1 EP 04292591 A EP04292591 A EP 04292591A EP 04292591 A EP04292591 A EP 04292591A EP 1531267 B1 EP1531267 B1 EP 1531267B1
Authority
EP
European Patent Office
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pumping device
micropumps
heating element
cavities
cavity
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP04292591A
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German (de)
English (en)
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EP1531267A2 (fr
EP1531267A3 (fr
Inventor
Roland Bernard
Hisanori Kambara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Lucent SAS
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Publication date
Application filed by Alcatel Lucent SAS filed Critical Alcatel Lucent SAS
Publication of EP1531267A2 publication Critical patent/EP1531267A2/fr
Publication of EP1531267A3 publication Critical patent/EP1531267A3/fr
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Publication of EP1531267B1 publication Critical patent/EP1531267B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/20—Other positive-displacement pumps
    • F04B19/24—Pumping by heat expansion of pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/006—Micropumps

Definitions

  • the present invention relates to pumping devices by thermal transpiration micropumps for generating and maintaining low gas pressures in low volume speakers.
  • micropumps must be very small, and they must have an appropriate capacity for vacuum generation, or at least vacuum conservation. That is, they must be able to produce a sufficient compression ratio, and a sufficient gas flow.
  • micropumps require the production of channels whose dimensions are small enough to be comparable with the average free path of the gaseous molecules to be compressed.
  • the average free path of the molecules increasing when the pressure decreases, it is understood that the channels may be even larger than the pressure inside the pump is low.
  • the average free path of the molecules is of the order of a few microns. It then becomes possible to create channels of satisfactory size thanks to the technology of microelectronic mechanical systems (MEMS).
  • MEMS microelectronic mechanical systems
  • the channels and cavities can be made by deep etching on the surface of a semiconductor wafer. The cavities are then closed by a glass plate sealingly applied to the surface of the semiconductor wafer.
  • the pressure in a chamber or in a mini-environment chamber is controlled by providing a mechanical control valve at the inlet of the pump, to adapt the conductance of the pipe according to the conditions of the pumping that we want to get.
  • This structure has the disadvantage of adding an element to the system, and the moving mechanical parts that make up the valve can generate harmful contaminations because of the friction between the mechanical parts.
  • a pumping device with thermal transpiration micropumps then makes it possible to avoid these disadvantages, provided that the pumping capacities of the device can be controlled.
  • a first problem is then to supply and control in a simple and efficient manner the elementary cells of thermal transpiration micropumps, in a manner that allows to control the pumping capacity without adding a control valve.
  • the multiplication of the number of elementary micropumps connected in the device requires particular control means, allowing the easy management of all the elementary micropumps.
  • the object of the invention is to achieve a particularly simple and effective control of a device composed of a large number of micropumps, in order to control the general pumping function of the elementary micropumps without the addition of a control valve.
  • a second problem is related to the realization of the hot source at one end of each channel connecting two successive cavities. It is understood that the compression ratio is directly related to the efficiency of this hot source, which determines the ratio of temperatures at both ends of the channel.
  • the hot source of a thermal transpiration micropump is made by integrating, in the upper glass plate, a parallelepipedal bar-shaped heating element of resistive material, constituting an electrical resistance that can be supplied by an external source of energy.
  • the bar-shaped heating element must achieve a significantly higher temperature in the central zone of the bar, because the temperature decreases when approaching the end of the bar which is adjacent to the entrance of the channel.
  • the temperature of the hot source at the boundary between the channel and the adjacent cavity of the micropump is insufficient, and the efficiency of the pump is decreased.
  • Another aspect of the invention is thus to increase the efficiency of the micropumps while reducing the risk of degradation due to excess temperature in the central zone of the hot springs of the micropump.
  • the invention aims to achieve optimal efficiency of the micropump while reducing energy consumption.
  • a third problem is that the necessary multiplication of the number of elementary micropumps leads to proportionally increase the total volume occupied by the pumping device.
  • the invention therefore aims at reducing the overall volume of the pumping device, for a given number of elemental micropumps with thermal transpiration.
  • the line control conductors are accessible for the electrical connection along a first edge of the substrate, and the column control conductors are accessible for the electrical connection along a second edge of the substrate.
  • control means which selectively drive the line control conductors and the column control conductors, so as to individually control each individual micropump of the micropumps network.
  • Various interface circuits may be used between the line drivers and the column drivers to separately power a micropump heater positioned at the intersection of the line and the column.
  • each heating element is of the electrical resistance type
  • the heating element can be connected to the terminals of a series power supply with a transistor itself controlled by an AND gate whose inputs are respectively connected to a corresponding line driver and a corresponding column driver.
  • the simultaneous supply of the line control conductor and the column control conductor ensures the release of the transistor to supply the heating element.
  • each heating element is controlled by a flip-flop itself arranged to switch to simultaneous reception of control pulse signals from a corresponding line control conductor and a column control conductor. corresponding.
  • all the elementary micropumps can be connected in series one behind the other.
  • one or more lines of micropumps are connected aeraulically in series to form a serial subset, and several serial subsets can be connected aeraulically in parallel.
  • a pumping device can use individual thermal transpiration micropumps in which the The heating element is arranged to prevent overheating of certain areas of the channel section to be heated by providing a substantially regular temperature distribution along the length of the channel section to be heated.
  • the micropumps have a heating element arranged to evenly distribute the heating along the length of the channel section to be heated, so as to achieve a substantially regular temperature distribution according to the length of the heating element. channel section to be heated.
  • the heating element is of the electrical resistance type and comprises at least two conductive areas of the electric current placed in two successive zones longitudinally spaced from each other in the channel section to be heated.
  • the electric resistance heating element is a resistive range comprising a central hole.
  • the heating element is of the heating wire-shaped electrical resistance type wound in a double flat spiral.
  • the heating element may advantageously be the heating zone of a Peltier effect element.
  • the invention proposes to increase the integration of the cavities.
  • a first idea is then to give the cavities a more easily integrable shape, and to place the cavities relative to each other in a way that reduces their total footprint.
  • the integration can first be horizontal, by several lines of micropumps side by side.
  • the integration may, as an alternative or in addition, be vertical, by several layers of elementary micropumps.
  • the invention proposes to provide, in the pumping device, at least some of the micropumps have a cavity whose section is decreasing from the inlet to the outlet, and providing that cavities of similar shapes are nested head spade to reduce their common dimensions in cross section.
  • the invention thus takes advantage of the progressive reduction of the average free path of the molecules when the temperature decreases from the inlet to the outlet of the cavity, and consequently reduces the cross section of the cavity, while ensuring that the cross section the cavity remains at all points along its length, large enough for the gaseous molecules to have a displacement regime in a viscous medium.
  • the cavities have a constant thickness and a width that decreases from their entry to their exit, and the cavities are nested side by side head to tail to reduce their overall bulk in the transverse direction.
  • the thickness of the cavities may be decreasing from their entry to their exit.
  • Multilayer integration can be achieved by providing that a substrate wafer is treated on both sides to make two layers of cavities.
  • the two cavity layers have decreasing thicknesses from their entry to their outlet, and that the cavities are nested head to tail in the thickness of the substrate.
  • the means for increasing the efficiency of micropumps by reducing the risk of thermal degradation is a second invention that can be used either in combination or independently of other means described in this patent application.
  • the means for decreasing the total volume of the pumping device constitutes a third invention which may be used either in combination or independently of the other means described in this patent application.
  • the figure 1 illustrates four elementary micropumps, denoted by the respective reference numerals 1, 1a, 1b and 1c, which each consist, like the micropump 1, of a cavity 2, a channel 3, and a heating element 4 disposed at contact of the channel 3 in the vicinity of its connection to the cavity 2.
  • the channel 3 constitutes the input channel of the elementary micropump 1, and is connected to the inlet 2a of the cavity 2.
  • the cavity 2 has an output 2b which is connected to an output channel 3a which itself constitutes the input channel of the second elementary micropump 1a.
  • the inlet channel 3 has a cross section small enough for the gaseous molecules flowing through it to move in a molecular regime.
  • the cavity 2 has a cross section large enough for the molecules it contains to move according to a regime of viscous medium.
  • the channel must have a section of the order of a few microns.
  • the cavity 2 may have a cross section of a few tens of microns.
  • Such shapes can be made in a semiconductor substrate by etching, and then closed by means of a glass plate applied to the etched substrate.
  • the heating element 4 can be made for example by a deposition of silicon nitrate with thermooxidation, carried out on the glass plate.
  • the figure 2 illustrates a larger micropump array, made in a common semiconductor substrate, by etching the satisfactory number of cavities and associated channels, with corresponding heating elements placed at appropriate locations, i.e. adjacent cavities entrances such as the cavity 2.
  • micropump 1 consisting of the cavity 2, the channel 3 and the heating element 4.
  • the micropumps network is arranged in a plurality of lines A, B, C, D each consisting of a series of several elementary micropumps such as the micropumps 1, 6, 7, 8 and 9 of the micropumps.
  • line A thus constituting columns a, b ... c and d.
  • Each line A, B, C ... D is associated with a respective line control conductor 10A, 10B, 10C ... 10D.
  • Each column a, b ... c, d is associated with a respective column driver 11a, 11b ... 11c, 11d.
  • Each heating element such as the heating element 4 of the micropump 1 situated at the intersection of the line A and the column a is controlled by the simultaneous loading of the corresponding line control conductor 10A and the corresponding column driver 11a. .
  • the line control conductors 10A, 10B, 10C, ... 10D are accessible for connection along a first edge of the substrate 5.
  • the column control conductors 11a, 11b ... 11c and 11d are accessible for a connection along a second edge of the substrate 5.
  • a control device can selectively supply the line control conductors 10A, 10B, 10C, ... 10D and the column control conductors 11a, 11b ... 11c and 11d, to drive at the same time.
  • the heating elements that are at the intersections of each line and each column. This makes it possible to individually control each elementary micropump, so as to give the micropump network the desired properties of compression ratio and flow rate or pumping speed.
  • Multiplexed control of the heating elements can be envisaged, for example, providing, associated with each heating element such as the heating element 4, a bistable flip-flop electronic circuit whose switching is controlled by the simultaneous pulse supply of the control line. line 10A and the column control line 11a.
  • the flip-flop then controls the power supply of the heating element 4 from an external source of electrical energy.
  • a simplified control mode is shown on the figure 3 .
  • the heating element 4 is connected in series, between the positive terminals 12 and negative 13 of a power supply, in series with a transistor 14 whose base 15 is connected to the output of an AND gate 16 whose two inputs are respectively connected to the line control conductor 10A and to the column control conductor 11a.
  • the transistor 14 turns on, to power the heating element 4, when both of the line control drivers 10A and 11a are at a suitable potential to produce the tilting of the AND gate 16 which unlocks the transistor 14.
  • the figure 4 illustrates the temperature distribution in a heat source of thermal transpiration micropump consists of a parallelepiped resistive bar 4.
  • the dotted curve illustrates the variation of the temperature, in ordinates, as a function of the longitudinal position considered along the channel, in abscissas.
  • the temperature varies according to the zone considered of the bar of resistive material along the channel 3 ( figure 1 ): the temperature is not uniform but has a sinusoidal distribution, with a slow increase in the vicinity of the upstream end 4a of the bar 4, then a rapid increase to a maximum M at the center 4c of the bar 4, followed by a rapid decrease itself followed by a more gradual decrease in the vicinity of the downstream end 4b of the bar 4.
  • This sinusoidal temperature distribution results in particular from a generally unequal distribution of the electric current which propagates in the bar 4 in a direction generally perpendicular to the longitudinal axis of the channel.
  • the electric current selects the shortest path to go from one terminal to the other, and this shortest path essentially passes through the center 4c of the bar 4, which maximizes the central temperature at the peak M.
  • this traditional parallelepipedal bar structure with a rectangular section produces a relatively reduced temperature in the vicinity of the downstream end 4b of the bar 4, which end is closest to the cavity 2 which follows.
  • the determining element for obtaining a maximum compression ratio of a thermal transpiration pump lies in the ratio of the temperatures at the downstream end of the channel 3, or inlet orifice in the cavity 2, and the temperature in the cavity 2. It is therefore understandable that the resistive bar with rectangular section of the heating element 4 illustrated on the figure 4 does not allow to obtain an optimum temperature ratio, or requires then to increase excessively the temperature of the top M at the center 4c of the bar 4.
  • the idea according to the invention is then to modify the temperature distribution along the heating element, so that the temperature in the vicinity of the downstream end 4b of the heating element is not much lower than the temperature in the central part. and in the other parts of the heating element. It is thus expected that the heating element can produce a higher temperature in the vicinity of the downstream end of the channel 3, without this necessitating increasing the temperature in the other parts of the heating element. The consumption of electrical power can thus be minimized, and the risk of degradation of the elements by excessive temperature in the center of the heating element is avoided.
  • a first embodiment is illustrated on the figure 5 wherein the heating element is formed by three successive heating elements 41, 42, 43, placed across the channel 3 and longitudinally offset along the channel.
  • the figure 5 shows the temperature distribution in the presence of the three heating elements 41, 42 and 43. There is a better regularity of the temperature depending on the longitudinal zone considered channel.
  • An alternative may consist in providing only two heating elements, realizing a shorter heating section in the channel 3.
  • the figure 6 illustrates another embodiment of the heating element 4, comprising a central cavity 4e devoid of resistive element, and thus promoting the passage of electric current in the vicinity of the upstream ends 4a and 4b downstream of the heating element 4. Thus reduces the temperature reached in the center of the heating element 4.
  • the figure 7 shows another embodiment of the heating element 4, consisting of a strip of resistive material wound in double flat spiral. This avoids favoring the passage of electric current in the center of the heating element 4, which reduces the effect of overheating in the center of the heating element 4.
  • the heating element 4 must produce heating over a sufficient length of the channel 3, in order to ensure satisfactory contact with the gas molecules that pass through the channel. It is indeed necessary that the heating element 4 can sufficiently heat the molecules so that they move and have the appropriate high temperature before entering the cavity 2 which follows. This is why the heating element 4 can not itself have a reduced length, concentrated in the immediate vicinity of the inlet port of the cavity 2, but it must instead extend upstream in the channel 3 in a sufficient length.
  • the heating element 4 has been described as an electrical resistance.
  • the heating element 4 is the hot part of a Peltier effect torque
  • the cooling element of the Peltier effect torque can be placed facing the cavity 2 of the micropump, or view of the upstream part of canal 3.
  • the figure 8 illustrates a first embodiment in which the cavities have a constant thickness but a width which decreases from their entry to their exit.
  • the figure thus shows four elementary micropumps 1, 1a, 1b and 1c, in which we find, as in the embodiment of the figure 1 , a cavity 2, an inlet channel 3, a heating element 4, and an outlet channel 3a, the cavity being connected to the respective channels by its inlet 2a and its outlet 2b.
  • the figure 9 illustrates the whole of the figure 8 , shown seen from the side in section along the plane II.
  • the two figures show the two cavities 2 and 2c side by side.
  • the cavities 2 and 2c are made by etching in a substrate 5, and the cavities are then closed by a glass plate 17 attached to the etched substrate 5.
  • the cavities 2 and 2c have a constant thickness.
  • the cavities such as the cavity 2 have a width which decreases from their entry 2a to their outlet 2b.
  • the progressive reduction of width can be regular, to form a generally triangular cavity 2 as shown in FIG. figure 8 .
  • the adoption of such a cavity shape 2 is made possible by the fact that the temperature of the gases decreases progressively from the inlet 2a of the cavity 2 to the outlet 2b of the same cavity 2, the mean free path of the molecules decreasing simultaneously with the temperature, so that the width of the cavity 2 remains, in all longitudinal positions considered, significantly greater than the average free path of the molecules, which ensures that the molecules move in the cavity 2 in a displacement regime in the middle viscous.
  • the figure 10 illustrates, in cross-section, an improvement of the previous embodiment.
  • the substrate 5 is etched on its two opposite faces to form, on a first face, the cavities 2 and 2c above, and to constitute, on the opposite face, two cavities 21 and 21c. Both faces are closed by respective glass plates 17 and 171. This doubles the number of elementary micropumps per unit area of the substrate 5.
  • This embodiment leads to an increase in the thickness of the device.
  • the embodiment of the figure 11 illustrated in longitudinal section, is to modify not the width of the cavity, but its depth to produce a cavity 2 of variable cross section.
  • FIG 12 there is illustrated an embodiment that combines both the idea of the depth variation according to the figure 11 with elementary micropumps 1 and 1a in series, the idea of the superposition of two layers according to the figure 10 with a substrate 5 etched on its two faces and engaged between two glass plates 17 and 171, and the idea of nesting cavities according to the figure 8 .
  • the cavities 2 and 21 are nested head to tail, which reduces the overall thickness of the assembly compared to the embodiment of the invention. figure 10 .
  • the density is increased, that is to say the number of elementary micropumps in a given surface of the substrate 5, and also in a given volume of substrate 5.
  • the number of micropumps may be increased by a factor close to 4, which leads to proportionally increase the pumping speed.

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Description

  • La présente invention concerne les dispositifs de pompage par micropompes à transpiration thermique permettant de générer et de maintenir des pressions gazeuses faibles dans des enceintes de faible volume.
  • Dans l'industrie du semi-conducteur, par exemple, des systèmes de manutention de substrats sont actuellement utilisés pour isoler ces substrats et éviter leur contact avec des agents contaminants qui, même en faible quantité, sont encore présents dans les salles blanches. On a notamment imaginé d'introduire chaque substrat dans un boîtier dont l'atmosphère intérieure est maintenue à faible pression par une micropompe, réalisant un ensemble autonome portable.
  • Ces micropompes doivent être de très petite taille, et elles doivent présenter une capacité appropriée de génération de vide, ou au moins de conservation de vide. C'est-à-dire qu'elles doivent être capables de produire un taux de compression suffisant, et un débit gazeux suffisant.
  • On a également imaginé d'utiliser, comme micropompe, un réseau de micropompes fonctionnant par effet de transpiration thermique, voir par exemple US-5871336 .
  • Selon l'effet de transpiration thermique, mis en évidence par Knudsen dans les années 1900, lorsque deux grands volumes sont reliés par un canal de dimension transversale très faible, dont le rayon est inférieur au libre parcours moyen des molécules gazeuses présentes, et lorsque les extrémités du canal sont à des températures différentes, une différence de pression s'établit entre les deux grands volumes. Dans le canal de petite dimension, les molécules se déplacent selon un régime moléculaire, et il en résulte que les pressions diffèrent aux deux extrémités du canal par suite de la différence des températures. En régime moléculaire, lorsque l'équilibre thermique est atteint, les pressions aux deux extrémités du canal sont telles que le rapport est égal à la racine carrée du rapport des températures correspondantes.
  • Lorsque les molécules atteignent le grand volume adjacent à l'extrémité chaude du canal, leur déplacement ne suit plus le régime moléculaire, mais suit le régime d'un milieu visqueux. De la sorte, à l'extrémité chaude du canal, les molécules s'échappent du canal et pénètrent dans le grand volume adjacent, et ne retournent pas dans le canal. Cela produit un effet de pompage, selon le taux de compression pouvant atteindre la racine carrée du rapport des températures.
  • On sait qu'un taux de compression significatif peut être réalisé en connectant aérauliquement un grand nombre d'étages de micropompes à transpiration thermique. En théorie, le taux de compression globale de N étages est le produit des N taux de compression individuels.
  • Ces micropompes nécessitent de réaliser des canaux dont les dimensions sont suffisamment petites pour être comparables avec le libre parcours moyen des molécules gazeuses à comprimer. Le libre parcours moyen des molécules augmentant lorsque la pression diminue, on comprend que les canaux pourront être d'autant plus gros que la pression régnant à l'intérieur de la pompe est faible. Dans le domaine des pressions que l'on rencontre dans l'industrie des semi-conducteurs pour la manutention de substrats, le libre parcours moyen des molécules est de l'ordre de quelques microns. Il devient alors possible de réaliser des canaux de dimension satisfaisante grâce à la technologie des systèmes mécaniques microélectroniques (MEMS). Les canaux et cavités peuvent être réalisés par une gravure profonde sur la surface d'une plaquette de semi-conducteur. Les cavités sont ensuite fermées par une plaque de verre appliquée de manière étanche sur la surface de la plaquette de semi-conducteur.
  • Mais on rencontre plusieurs problèmes pour obtenir des taux de compression suffisants, et des débits suffisants, compatibles avec les applications envisagées. En effet, il faut pour cela combiner un grand nombre de micropompes à transpiration thermique connectées aérauliquement les unes aux autres, et alimentées électriquement pour échauffer l'une des extrémités de chaque canal reliant les cavités successives. Or on a besoin d'adapter les capacités de pompage en fonction des conditions d'utilisation.
  • A cet égard, de façon classique, la pression dans une chambre ou dans une enceinte de mini-environnement est commandée en prévoyant une vanne de régulation mécanique à l'entrée de la pompe, pour adapter la conductance de la canalisation en fonction de conditions de pompage que l'on veut obtenir. Cette structure a l'inconvénient d'ajouter un élément au système, et les pièces mécaniques en mouvement qui composent la vanne peuvent générer des contaminations néfastes à cause de la friction entre les pièces mécaniques.
  • Un dispositif de pompage par micropompes à transpiration thermique permet alors d'éviter ces inconvénients, à condition de pouvoir commander les capacités de pompage du dispositif.
  • Un premier problème est alors d'alimenter et de piloter de façon simple et efficace les cellules élémentaires de micropompes à transpiration thermique, d'une façon qui permette de commander les capacités de pompage sans ajout d'une vanne de régulation.
  • La multiplication du nombre de micropompes élémentaires connectées dans le dispositif nécessite des moyens particuliers de commande, permettant la gestion aisée de l'ensemble des micropompes élémentaires.
  • L'invention vise pour cela à réaliser une commande particulièrement simple et efficace d'un dispositif composé d'un grand nombre de micropompes, afin de piloter la fonction générale de pompage des micropompes élémentaires sans ajout d'une vanne de régulation.
  • Il faut à la fois piloter le débit des micropompes, et le taux de compression du dispositif, de façon à piloter la pression d'un mini-environnement auquel est raccordé le dispositif de pompage.
  • Un second problème est lié à la réalisation de la source chaude à l'une des extrémités de chaque canal reliant deux cavités successives. On comprend que le taux de compression est directement lié à l'efficacité de cette source chaude, qui détermine le rapport des températures aux deux extrémités du canal.
  • Dans une configuration habituelle, la source chaude d'une micropompe à transpiration thermique est réalisée en intégrant, dans la plaque de verre supérieure, un élément chauffant en forme de barreau parallélépipédique de matériau résistif, constituant une résistance électrique que l'on peut alimenter par une source d'énergie extérieure.
  • Le problème est que, pour obtenir une température appropriée à l'entrée du canal, c'est-à-dire à la frontière avec la cavité adjacente de la micropompe, l'élément chauffant en forme de barreau doit réaliser une température nettement supérieure dans la zone centrale du barreau, car la température décroît lorsqu'on s'approche de l'extrémité du barreau qui est adjacente à l'entrée du canal.
  • Il en résulte non seulement une augmentation excessive de la consommation d'énergie, mais également un risque de dégradation des matériaux au voisinage de la zone centrale de l'élément chauffant.
  • A l'inverse, si l'on veut réduire le risque de dégradation dans la zone centrale de l'élément chauffant, la température de la source chaude à la frontière entre le canal et la cavité adjacente de la micropompe est insuffisante, et l'efficacité de la pompe se trouve diminuée.
  • Un autre aspect de l'invention est ainsi d'augmenter l'efficacité des micropompes tout en réduisant le risque de dégradation dû à un excès de température dans la zone centrale des sources chaudes de la micropompe.
  • Simultanément, selon cet autre aspect, l'invention vise à réaliser une efficacité optimale de la micropompe tout en réduisant la consommation d'énergie.
  • Un troisième problème est que la multiplication nécessaire du nombre des micropompes élémentaires conduit à augmenter proportionnellement le volume total occupé par le dispositif de pompage.
  • Avec des cavités de forme parallélépipédique, telles qu'imaginées jusqu'à présent, le volume total du dispositif de pompage peut devenir excessif par rapport à la place disponible dans les applications envisagées.
  • Selon un autre aspect, l'invention vise donc à réduire le volume global du dispositif de pompage, pour un nombre donné de micropompes élémentaires à transpiration thermique.
  • Pour piloter de façon simple et efficace un dispositif de pompage à grand nombre de micropompes élémentaires à transpiration thermique, l'invention propose un dispositif de pompage par micropompes à transpiration thermique, dans lequel :
    • les micropompes à transpiration thermique comprennent chacune au moins une cavité ayant une entrée raccordée à un canal d'entrée de petite section transversale, et ayant une sortie raccordée à un canal de sortie, et comprennent un élément chauffant pour chauffer le tronçon de canal d'entrée adjacent à la cavité, une pluralité de telles micropompes étant connectées aérauliquement en série,
    • les micropompes sont réparties, sur un substrat, en une pluralité de lignes composées chacune d'une pluralité de micropompes constituant ainsi une pluralité de colonnes,
    • les éléments chauffants respectifs des micropompes sont pilotés chacun par la commande appropriée d'un conducteur de commande de ligne et d'un conducteur de commande de colonne.
  • En pratique, on peut prévoir que les conducteurs de commande de ligne sont accessibles pour la connexion électrique selon un premier bord du substrat, et les conducteurs de commande de colonne sont accessibles pour la connexion électrique selon un second bord du substrat.
  • Grâce à cette disposition en matrice des micropompes élémentaires, on peut avantageusement prévoir des moyens de commande qui pilotent sélectivement les conducteurs de commande de ligne et les conducteurs de commande de colonne, de façon à piloter individuellement chaque micropompe individuelle du réseau de micropompes.
  • Divers circuits d'interface peuvent être utilisés entre les conducteurs de commande de ligne et les conducteurs de commande de colonne pour alimenter de façon distincte un élément chauffant de la micropompe placée à l'intersection de la ligne et de la colonne.
  • Par exemple, dans le cas où chaque élément chauffant est de type résistance électrique, l'élément chauffant peut être connecté aux bornes d'une alimentation électrique en série avec un transistor lui-même piloté par une porte ET dont les entrées sont connectées respectivement à un conducteur de commande de ligne correspondant et à un conducteur de commande de colonne correspondant. L'alimentation simultanée du conducteur de commande de ligne et du conducteur de commande de colonne assure le déblocage du transistor pour alimenter l'élément chauffant.
  • En alternative, on peut avantageusement prévoir que chaque élément chauffant est commandé par une bascule bistable elle-même agencée pour basculer à réception simultanée de signaux impulsionnels de commande provenant d'un conducteur de commande de ligne correspondant et d'un conducteur de commande de colonne correspondant.
  • Pour obtenir un fort taux de compression, on peut connecter toute les micropompes élémentaires en série les unes derrière les autres.
  • Il peut toutefois être avantageux d'obtenir simultanément un débit volumique suffisant. Dans ce cas, on peut prévoir qu'une ou plusieurs lignes de micropompes sont connectées aérauliquement en série pour constituer un sous-ensemble série, et plusieurs sous-ensembles série peuvent être connectés aérauliquement en parallèle.
  • Dans le but d'augmenter l'efficacité des micropompes individuelles tout en réduisant le risque de dégradation thermique, et tout en réduisant la consommation d'énergie, un dispositif de pompage selon l'invention peut utiliser des micropompes individuelles à transpiration thermique dans lesquelles l'élément chauffant est agencé pour éviter une surchauffe de certaines zones du tronçon de canal devant être chauffé, en réalisant une distribution de température sensiblement régulière selon la longueur du tronçon de canal devant être chauffé.
  • En pratique, on peut prévoir que certaines au moins des micropompes ont un élément chauffant agencé pour répartir de manière équitable l'échauffement selon la longueur du tronçon de canal devant être chauffé, de façon à réaliser une distribution de température sensiblement régulière selon la longueur de tronçon de canal devant être chauffé.
  • Selon un premier mode de réalisation, l'élément chauffant est de type résistance électrique et comprend au moins deux zones conductrices du courant électrique placées en deux zones successives longitudinalement espacées l'une de l'autre dans le tronçon de canal devant être chauffé.
  • Selon un second mode de réalisation, l'élément chauffant de type résistance électrique est une plage résistive comportant un trou central.
  • Selon un troisième mode de réalisation, l'élément chauffant est de type résistance électrique en forme de cordon chauffant enroulé en double spirale plate.
  • En alternative ou en complément de tous ces modes de réalisation, l'élément chauffant peut avantageusement être la zone chauffante d'un élément à effet Peltier.
  • Pour résoudre le troisième problème, c'est-à-dire dans le but de réduire le volume total du dispositif de pompage à micropompes à transpiration thermique, l'invention propose d'augmenter l'intégration des cavités.
  • Une première idée consiste alors à donner aux cavités une forme plus aisément intégrable, et à placer les cavités les unes par rapport aux autres d'une façon qui réduit leur encombrement total.
  • L'intégration peut tout d'abord être horizontale, par plusieurs lignes de micropompes côte à côte.
  • L'intégration peut, en alternative ou en complément, être verticale, par plusieurs couches de micropompes élémentaires.
  • Ainsi, l'invention propose de prévoir, dans le dispositif de pompage, que certaines au moins des micropompes ont une cavité dont la section va en se réduisant depuis l'entrée vers la sortie, et en prévoyant que des cavités de formes similaires sont imbriquées tête bêche pour réduire leur encombrement commun en section transversale.
  • Avec de telles cavités à section variable, il faut toutefois s'assurer que la section transversale de la cavité, à son entrée, soit suffisamment grande pour que les molécules gazeuses perdent leur régime de déplacement de type moléculaire à la température élevée assurée par l'élément chauffant adjacent, et adoptent alors un régime de déplacement en milieu visqueux, et il faut s'assurer simultanément que les molécules conservent encore leur régime de déplacement en milieu visqueux à l'autre extrémité de la cavité dont la section est plus réduite mais dont la température est plus basse. L'invention met ainsi à profit la réduction progressive du libre parcours moyen des molécules lorsque la température décroît de l'entrée vers la sortie de la cavité, et réduit en conséquence la section transversale de la cavité, en s'assurant que la section transversale de la cavité reste en tout point considéré le long de sa longueur, suffisamment grande pour que les molécules gazeuses aient un régime de déplacement en milieu visqueux.
  • Selon un premier mode de réalisation, les cavités ont une épaisseur constante et une largeur qui va en décroissant depuis leur entrée vers leur sortie, et les cavités sont imbriquées côte à côte tête bêche pour réduire leur encombrement global dans la direction transversale.
  • En alternative ou en complément, l'épaisseur des cavités peut aller en décroissant depuis leur entrée vers leur sortie.
  • Une intégration multicouche peut être réalisée en prévoyant qu'une tranche de substrat est traitée sur ses deux faces pour réaliser deux couches de cavités.
  • De préférence, on prévoit alors que les deux couches de cavités ont des épaisseurs qui vont en décroissant depuis leur entrée vers leur sortie, et que les cavités sont imbriquées tête bêche dans l'épaisseur du substrat.
  • On comprendra que les moyens particuliers de commande, visant à réaliser un pilotage simple et efficace d'un grand nombre de micropompes, constituent une première invention qui peut être utilisée soit en combinaison, soit indépendamment des autres moyens décrits dans la présente demande de brevet.
  • De même, les moyens visant à augmenter l'efficacité des micropompes en réduisant le risque de dégradation thermique constituent une seconde invention qui peut être utilisée soit en combinaison, soit indépendamment des autres moyens décrits dans la présente demande de brevet.
  • Et enfin, les moyens visant à diminuer le volume total du dispositif de pompage constituent une troisième invention qui peut être utilisée soit en combinaison, soit indépendamment des autres moyens décrits dans la présente demande de brevet.
  • D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:
    • la figure 1 illustre quatre micropompes élémentaires à transpiration thermique ;
    • la figure 2 illustre un réseau de micropompes plus étendu, disposé selon une configuration matricielle sur un même substrat ;
    • la figure 3 illustre un mode de réalisation possible d'une commande d'éléments chauffants de type résistance électrique pour une commande matricielle dans un réseau de la figure 2 ;
    • la figure 4 illustre la répartition sinusoïdale de la température le long d'un tronçon de canal chauffé par un barreau parallélépipédique de matériau résistif ;
    • la figure 5 illustre la répartition de température pour une structure de source chaude en forme de trois barreaux parallèles ;
    • la figure 6 illustre une autre forme de source chaude à barreau parallélépipédique comportant un évidement central ;
    • la figure 7 illustre une autre structure de source chaude en forme de cordon chauffant enroulé en double spirale plate ;
    • la figure 8 illustre un mode de réalisation dans lequel les cavités ont une épaisseur constante mais une largeur qui va en décroissant depuis leur entrée vers leur sortie, avec une disposition tête bêche ;
    • la figure 9 illustre les cavités de la figure 1, vues en coupe verticale selon le plan I-I de la figure 8 ;
    • la figure 10 illustre, en coupe verticale, un mode de réalisation à substrat traité sur ses deux faces pour réaliser deux couches de cavités ;
    • la figure 11 illustre un autre mode de réalisation dans lequel la profondeur des cavités varie de façon régulière en se réduisant depuis l'entrée vers la sortie ; et
    • la figure 12 illustre l'imbrication possible de deux couches de cavités à profondeurs variables.
  • La figure 1 illustre quatre micropompes élémentaires, désignées par les références numériques respectives 1, 1a, 1b et 1c, qui sont constituées chacune, comme la micropompe 1, d'une cavité 2, d'un canal 3, et d'un élément chauffant 4 disposé au contact du canal 3 au voisinage de son raccordement à la cavité 2.
  • Le canal 3 constitue le canal d'entrée de la micropompe élémentaire 1, et se raccorde à l'entrée 2a de la cavité 2.
  • La cavité 2 comporte une sortie 2b qui est raccordée à un canal de sortie 3a qui constitue lui-même le canal d'entrée de la seconde micropompe élémentaire 1a.
  • Le canal d'entrée 3 présente une section transversale suffisamment petite pour que les molécules gazeuses qui le parcourent se déplacent selon un régime moléculaire. Par contre, la cavité 2 présente une section transversale suffisamment grande pour que les molécules qu'elle contient se déplacent selon un régime de milieu visqueux.
  • Aux basses pressions auxquelles sont destinées à fonctionner les micropompes à transpiration thermique, le canal doit avoir une section de l'ordre de quelques microns. La cavité 2 peut avoir une section transversale de quelques dizaines de microns. De telles formes peuvent être réalisées dans un substrat en semi-conducteur par gravure, puis fermeture au moyen d'une plaque de verre appliquée sur le substrat gravé.
  • L'élément chauffant 4 peut être réalisé par exemple par un dépôt de nitrate de silicium avec des thermo oxydations, réalisé sur la plaque de verre.
  • La figure 2 illustre un réseau de micropompes plus étendu, réalisé dans un substrat 5 commun en semi-conducteur, par gravure du nombre satisfaisant de cavités et de canaux associés, avec des éléments chauffants correspondants placés à des endroits appropriés, c'est-à-dire adjacents aux entrées des cavités telles que la cavité 2.
  • On retrouve ainsi la micropompe 1, constituée de la cavité 2, du canal 3 et de l'élément chauffant 4.
  • Dans le substrat 5, on dispose le réseau de micropompes selon une multiplicité de lignes A, B, C ... D constituées chacune d'une série de plusieurs micropompes élémentaires telles que les micropompes 1, 6, 7, 8 et 9 de la ligne A, constituant ainsi des colonnes a, b ... c et d.
  • Chaque ligne A, B, C ... D est associée à un conducteur de commande de ligne respectif 10A, 10B, 10C ... 10D. Chaque colonne a, b ... c, d est associée à un conducteur de commande de colonne respectif 11a, 11b ... 11c, 11d.
  • Chaque élément chauffant tel que l'élément chauffant 4 de la micropompe 1 située à l'intersection de la ligne A et de la colonne a est commandé par la sollicitation simultanée du conducteur de commande de ligne 10A et du conducteur de commande de colonne 11a correspondants.
  • De préférence, les conducteurs de commande de ligne 10A, 10B, 10C, ... 10D sont accessibles pour une connexion selon un premier bord du substrat 5. De même, les conducteurs de commande de colonne 11a, 11b ... 11c et 11d sont accessibles pour une connexion selon un second bord du substrat 5.
  • Un dispositif de commande, non représenté sur les figures, peut alimenter sélectivement les conducteurs de commande de ligne 10A, 10B, 10C, ... 10D et les conducteurs de commande de colonne 11a, 11b ... 11c et 11d, pour piloter à volonté les éléments chauffants qui se situent aux intersections de chaque ligne et de chaque colonne. Cela permet de commander individuellement chaque micropompe élémentaire, de façon à donner au réseau de micropompes des propriétés voulues de taux de compression et de débit ou vitesse de pompage.
  • On peut envisager une commande multiplexée des éléments chauffants, en prévoyant par exemple, associé à chaque élément chauffant tel que l'élément chauffant 4, un circuit électronique de bascule bistable dont le basculement est commandé par l'alimentation impulsionnelle simultanée de la ligne de commande de ligne 10A et de la ligne de commande de colonne 11a. La bascule bistable commande alors l'alimentation électrique de l'élément chauffant 4 à partir d'une source extérieure d'énergie électrique.
  • Un mode de commande simplifié est illustré sur la figure 3. Dans ce cas, l'élément chauffant 4 est connecté en série, entre les bornes positive 12 et négative 13 d'une alimentation électrique, en série avec un transistor 14 dont la base 15 est connectée à la sortie d'une porte ET 16 dont les deux entrées sont connectées respectivement au conducteur de commande de ligne 10A et au conducteur de commande de colonne 11a. Le transistor 14 devient passant, pour alimenter l'élément chauffant 4, lorsque l'un et l'autre des conducteurs de commande de ligne 10A et de colonne 11a sont à un potentiel approprié pour produire le basculement de la porte ET 16 qui débloque le transistor 14.
  • La description qui précède, en relation avec les figures 1 à 3, a concerné les moyens de commande permettant de piloter de manière simple et efficace un réseau de nombreuses micropompes élémentaires à transpiration thermique.
  • On se réfère maintenant aux figures 4 à 7, qui illustrent les moyens pour améliorer l'efficacité des micropompes élémentaires.
  • La figure 4 illustre la distribution de température dans une source chaude de micropompe à transpiration thermique constituée d'un barreau 4 résistif parallélépipédique. La courbe en pointillés illustre la variation de la température, en ordonnées, en fonction de la position longitudinale considérée le long du canal, en abscisses.
  • Il apparaît que la température varie en fonction de la zone considérée du barreau de matériau résistif le long du canal 3 (figure 1) : la température n'est pas uniforme mais présente une distribution sinusoïdale, avec une augmentation lente au voisinage de l'extrémité amont 4a du barreau 4, puis une augmentation rapide jusqu'à un maximum M au centre 4c du barreau 4, suivie d'une diminution rapide elle-même suivie d'une diminution plus progressive au voisinage de l'extrémité aval 4b du barreau 4.
  • Cette répartition de température sinusoïdale résulte notamment d'une répartition généralement inégale du courant électrique qui se propage dans le barreau 4 selon une direction généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du canal. Le courant électrique choisit le chemin le plus court pour aller d'une borne à l'autre, et ce chemin le plus court passe essentiellement par le centre 4c du barreau 4, ce qui maximise la température centrale au sommet M.
  • Par contre, cette structure traditionnelle de barreau parallélépipédique à section rectangulaire produit une température relativement réduite au voisinage de l'extrémité aval 4b du barreau 4, extrémité qui se trouve la plus proche de la cavité 2 qui suit.
  • Or l'élément déterminant pour obtenir un taux de compression maximum d'une pompe à transpiration thermique réside dans le rapport des températures à l'extrémité aval du canal 3, ou orifice d'entrée dans la cavité 2, et la température dans la cavité 2. On comprend donc que le barreau résistif à section rectangulaire de l'élément chauffant 4 illustré sur la figure 4 ne permet pas d'obtenir un rapport de température optimal, ou nécessite alors d'augmenter excessivement la température du sommet M au centre 4c du barreau 4.
  • L'idée selon l'invention est alors de modifier la répartition de température le long de l'élément chauffant, de façon que la température au voisinage de l'extrémité aval 4b de l'élément chauffant soit peu inférieure à la température en partie centrale et dans les autres parties de l'élément chauffant. On s'attend ainsi à ce que l'élément chauffant puisse produire une température plus élevée au voisinage de l'extrémité aval du canal 3, sans que cela nécessite d'augmenter pour autant la température dans les autres parties de l'élément chauffant. La consommation de puissance électrique peut ainsi être minimisée, et on évite les risques de dégradation des éléments par une température excessive au centre de l'élément chauffant.
  • Un premier mode de réalisation est illustré sur la figure 5 dans laquelle l'élément chauffant est formé par trois éléments chauffants successifs 41, 42, 43, placés en travers du canal 3 et décalés longitudinalement le long du canal. La figure 5 montre la répartition de température en présence des trois éléments chauffants 41, 42 et 43. On constate une meilleure régularité de la température en fonction de la zone longitudinale considérée du canal. Une variante peut consister à prévoir seulement deux éléments chauffants, réalisant un tronçon chauffant plus court dans le canal 3.
  • La figure 6 illustre un autre mode de réalisation d'élément chauffant 4, comportant une cavité centrale 4e dépourvue d'élément résistif, et favorisant ainsi le passage de courant électrique au voisinage des extrémités amont 4a et aval 4b de l'élément chauffant 4. On réduit ainsi la température atteinte au centre de l'élément chauffant 4.
  • La figure 7 montre une autre réalisation de l'élément chauffant 4, constitué d'une bande de matériau résistif enroulée en double spirale plate. On évite ainsi de favoriser le passage du courant électrique au centre de l'élément chauffant 4, ce qui réduit l'effet de surchauffe au centre de l'élément chauffant 4.
  • Dans tous ces modes de réalisation, l'élément chauffant 4 doit produire un échauffement sur une longueur suffisante du canal 3, afin d'assurer un contact satisfaisant avec les molécules de gaz qui transitent dans le canal. Il faut en effet que l'élément chauffant 4 puisse échauffer suffisamment les molécules pour qu'elles s'agitent et présentent la température élevée appropriée avant d'entrer dans la cavité 2 qui suit. C'est la raison pour laquelle l'élément chauffant 4 ne peut pas avoir lui-même une longueur réduite, concentrée au voisinage immédiat de l'orifice d'entrée de la cavité 2, mais qu'il doit au contraire s'étendre en amont dans le canal 3 selon une longueur suffisante.
  • Dans la description qui précède, l'élément chauffant 4 a été décrit comme une résistance électrique.
  • En alternative, on peut prévoir que l'élément chauffant 4 est la partie chaude d'un couple à effet Peltier, tandis que l'élément refroidissant du couple à effet Peltier peut être placé en regard de la cavité 2 de la micropompe, ou en regard de la partie amont du canal 3.
  • On se réfère maintenant aux figures 8 à 12, qui illustrent les moyens permettant de réduire le volume global du dispositif de pompage à micropompes à transpiration thermique.
  • La figure 8 illustre un premier mode de réalisation dans lequel les cavités ont une épaisseur constante mais une largeur qui va en décroissant depuis leur entrée vers leur sortie. La figure montre ainsi quatre micropompes élémentaires 1, 1a, 1b et 1c, dans lesquelles on retrouve, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, une cavité 2, un canal d'entrée 3, un élément chauffant 4, et un canal de sortie 3a, la cavité étant raccordée aux canaux respectifs par son entrée 2a et par sa sortie 2b.
  • La figure 9 illustre l'ensemble de la figure 8, représenté vu de côté en coupe selon le plan I-I. On trouve sur les deux figures les deux cavités 2 et 2c côte à côte.
  • Comme on le voit mieux sur la figure 9, les cavités 2 et 2c sont réalisées par gravure dans un substrat 5, et les cavités sont ensuite fermées par une plaque de verre 17 rapportée sur le substrat 5 gravé. Dans cette réalisation, les cavités 2 et 2c ont une épaisseur constante.
  • Comme on le voit sur la figure 8 dans ce mode de réalisation, les cavités telles que la cavité 2 ont une largeur qui va en décroissant depuis leur entrée 2a vers leur sortie 2b. La réduction progressive de largeur peut être régulière, pour former une cavité 2 généralement triangulaire comme illustré sur la figure 8. L'adoption d'une telle forme de cavité 2 est rendue possible par le fait que la température des gaz décroît progressivement depuis l'entrée 2a de la cavité 2 vers la sortie 2b de la même cavité 2, le libre parcours moyen des molécules décroissant simultanément avec la température, de sorte que la largeur de la cavité 2 reste, en toutes positions longitudinales considérées, nettement supérieure au libre parcours moyen des molécules, ce qui garantit que les molécules se déplacent dans la cavité 2 selon un régime de déplacement en milieu visqueux.
  • Sur la figure 8, on voit simultanément que les cavités 2 et 2c sont imbriquées tête bêche, ce qui, grâce à leur forme triangulaire, réduit leur encombrement en section transversale.
  • La figure 10 illustre, en coupe transversale, un perfectionnement du mode de réalisation précédent. Selon ce perfectionnement, le substrat 5 est gravé sur ses deux faces opposées, pour constituer, sur une première face, les cavités 2 et 2c précédentes, et pour constituer, sur la face opposée, deux cavités 21 et 21c. Les deux faces sont fermées par des plaques de verre 17 et 171 respectives. Cela double le nombre de micropompes élémentaires par unité de surface du substrat 5.
  • Ce mode de réalisation conduit toutefois à une augmentation de l'épaisseur du dispositif.
  • Le mode de réalisation de la figure 11, illustré en coupe longitudinale, consiste à modifier non pas la largeur de la cavité, mais sa profondeur pour réaliser une cavité 2 à section transversale variable.
  • On retrouve ainsi une cavité 2 constituée par gravure d'un substrat 5 recouvert d'une plaque de verre 17, avec sa profondeur qui va en décroissant de son entrée 2a vers sa sortie 2b. On voit également, sur cette figure, le canal d'entrée 3 et le canal de sortie 3a. On voit en outre l'élément chauffant 4.
  • Enfin, sur la figure 12, on a illustré un mode de réalisation qui combine à la fois l'idée de la variation de profondeur selon la figure 11 avec des micropompes élémentaires 1 et 1a en série, l'idée de la superposition de deux couches selon la figure 10 avec un substrat 5 gravé sur ses deux faces et engagé entre deux plaques de verre 17 et 171, et l'idée de l'imbrication des cavités selon la figure 8. Ainsi, les cavités 2 et 21 sont imbriquées tête bêche, ce qui réduit l'épaisseur globale de l'ensemble par rapport au mode de réalisation de la figure 10.
  • Grâce à l'imbrication des cavités, on augmente la densité, c'est-à-dire le nombre de micropompes élémentaires dans une surface donnée du substrat 5, et également dans un volume donné de substrat 5. Le nombre de micropompes peut être augmenté d'un facteur proche de 4, ce qui conduit à augmenter proportionnellement la vitesse de pompage.

Claims (17)

  1. - Dispositif de pompage par micropompes à transpiration thermique, les micropompes à transpiration thermique (1) comprenant chacune au moins une cavité (2) ayant une entrée (2a) raccordée à un canal d'entrée (3) de petite section transversale et ayant une sortie (2b) raccordée à un canal de sortie (3a), et comprenant un élément chauffant (4) pour chauffer le tronçon de canal d'entrée (3) adjacent à la cavité (2), une pluralité de telles micropompes (1, 1a, 1b, 1c) étant connectées aérauliquement en série, caractérisé en ce que :
    - les micropompes (1, 1a, 1b, 1c) sont réparties, sur un substrat (5), en une pluralité de lignes (A, B, C ... D) composées chacune d'une pluralité de micropompes (1, 6 ... 7, 8, 9) constituant ainsi une pluralité de colonnes (a, b ... c, d),
    - les éléments chauffants (4) respectifs des micropompes sont pilotés chacun par la commande appropriée d'un conducteur de commande de ligne (10A, 10B, 10C, ... 10D) et d'un conducteur de commande de colonne (11a, 11 b ... 11c et 11 d).
  2. - Dispositif de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs de commande de ligne (10A, 10B, 10C, ... 10D) sont accessibles pour la connexion électrique selon un premier bord du substrat (5), et les conducteurs de commande de colonne (11a, 11b ... 11c et 11d) sont accessibles pour la connexion électrique selon un second bord du substrat (5).
  3. - Dispositif de pompage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens de commande pilotent sélectivement les conducteurs de commande de ligne (10A, 10B, 10C, ... 10D) et les conducteurs de commande de colonne (11a, 11b... 11c et 11d), de façon à piloter individuellement chaque micropompe individuelle du réseau de micropompes.
  4. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élément chauffant (4) est de type résistance électrique, connecté aux bornes d'une alimentation électrique (12, 13) en série avec un transistor (14) lui-même piloté par une porte ET (16) dont les entrées sont connectées respectivement à un conducteur de commande de ligne correspondant (10A) et à un conducteur de commande de colonne correspondant (11a).
  5. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élément chauffant (4) est commandé par une bascule bistable elle-même agencée pour basculer à réception simultanée de signaux impulsionnels de commande provenant d'un conducteur de commande de ligne correspondant (10A) et d'un conducteur de commande de colonne correspondant (11a).
  6. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que une ou plusieurs lignes de micropompes sont connectées aérauliquement en série pour constituer un sous-ensemble série, plusieurs sous-ensemble série étant connectés aérauliquement en parallèle.
  7. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que certaines au moins des micropompes ont un élément chauffant (4) agencé pour répartir de manière équitable l'échauffement selon la longueur du tronçon de canal (3) devant être chauffé, de façon à réaliser une distribution de température sensiblement régulière selon la longueur de tronçon de canal (3) devant être chauffé.
  8. - Dispositif de pompage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément chauffant (4) est de type résistance électrique et comprend au moins deux zones conductrices du courant électrique (41, 42, 43) placées en deux zones successives longitudinalement espacées l'une de l'autre dans le tronçon de canal (3) devant être chauffé.
  9. - Dispositif de pompage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément chauffant (4) de type résistance électrique est une plage résistive comportant un trou central (4e).
  10. - Dispositif de pompage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément chauffant (4) est de type résistance électrique en forme de cordon chauffant enroulé en double spirale plate.
  11. - Dispositif de pompage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément chauffant est la zone chauffante d'un élément à effet Peltier.
  12. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que certaines au moins des micropompes ont une cavité (2) dont la section va en se réduisant depuis l'entrée (2a) vers la sortie (2b), et en ce que des cavités (2, 2c) de formes similaires sont imbriquées tête bêche pour réduire leur encombrement commun en section transversale.
  13. - Dispositif de pompage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la section transversale de la cavité (2) reste, en tout point considéré le long de sa longueur, suffisamment grande pour que les molécules gazeuses aient un régime de déplacement en milieu visqueux.
  14. - Dispositif de pompage selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les cavités (2) ont une épaisseur constante et une largeur qui va en décroissant depuis leur entrée (2a) vers leur sortie (2b), et les cavités (2, 2c) sont imbriquées côte à côte tête bêche pour réduire leur encombrement global dans la direction transversale.
  15. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'épaisseur des cavités (2) va en décroissant depuis leur entrée (2a) vers leur sortie (2b).
  16. - Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le substrat (5) est traité sur ses deux faces pour réaliser deux couches de cavités (2, 2c ; 21, 21c).
  17. - Dispositif de pompage selon la revendication 15 et la revendication 16, caractérisé en ce que les cavités (2, 21) sont imbriquées tête bêche dans l'épaisseur du substrat (5).
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