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EHDポンピングによる液体ジェット発生方法ならびにEHDポンピングによる液体ジェット発生装置

国内特許コード P07A012792
整理番号 PA12-037
掲載日 2008年1月18日
出願番号 特願2000-314474
公開番号 特開2002-081400
登録番号 特許第3873204号
出願日 平成12年9月6日(2000.9.6)
公開日 平成14年3月22日(2002.3.22)
登録日 平成18年11月2日(2006.11.2)
発明者
  • 花岡 良一
  • 高田 新三
出願人
  • 金沢工業大学
発明の名称 EHDポンピングによる液体ジェット発生方法ならびにEHDポンピングによる液体ジェット発生装置
従来技術、競合技術の概要 電気絶縁性の気体や液体に高電圧を加えると、それらの流体中における電場と流れ場の相互作用によって、EHDポンピング現象と言われる流体の流動現象が生ずることが古くから知られている。そしてEHDポンピング現象を応用すれば機械的な可動機構を要することなく液体を流動させることができることから、将来特に液体のEHDポンピング現象が、例えばヒートパイプ、ポンプ、噴水装置、液体循環装置、熱交換システム、あるいは液体ジェット流による動力装置などの種々の実用分野で工業的に幅広く活用できるものと期待されている。液体中で発生するEHDポンピング現象については未だ不明な点が多いが、既に幾つかの発生メカニズムが報告されている。その最も一般的なメカニズムはイオンドラッグポンピングと言われる流動メカニズムで、高電圧が印加された鋭利な電極の先端から、電界放出、電界電離、コロナ放電などに基づいて液体中に注入されたイオンが、電界によりクーロン力を受け、中性分子とのエネルギー変換によって発生する流動現象である。そして、流速約1m/sに達する液体ジェットが鋭利な電極(針状電極または刃型電極)から、これに対向する平板電極に向かって発生することが報告されている。またEHDポンピング現象の他の発生メカニズムとして、誘導ポンピングと言われる流動メカニズムが知られている。これは誘導電荷と電界との相互作用によって発生する流動現象で、電界で生ずるこの誘導電荷は、液体導電率の不均一性によって生じ、液体導電率の不均一性は、液体の不平等な温度分布あるいは液体の異質性(例えば、分離二層流体)によって生ずる。
産業上の利用分野 この発明は、いわゆるEHD(Electrohydrodynamic:電気流体力学)ポンピング現象を利用して液体(電気絶縁性液体)を噴出させる方法とその噴出方法で液体ジェットを発生させるための装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 中心軸の方向に液体流通孔を貫通させた環状あるいは筒状でその両端面を滑らかな円弧状に成形した擬似ドーナッツ状電極の一端を平板電極に対し間隙をおいて対向させると共に、前記擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔と同軸状に繋がる絞り円錐状液体流通孔と前記中心軸方向に対し垂直方向の流れ成分をもつ液流を前記絞り円錐状液体流通孔の根元大径部へ導入する補助液体流通路を形成したスパイラル・ノズルを前記擬似ドーナッツ状電極の他端に結合させ、前記補助液体流通路の入口周辺に補助リング電極を配設しこの補助リング電極に対して間隙を介して補助平板電極を対向させて電極系とし、前記擬似ドーナッツ状電極と平板電極が対向する部分および前記補助リング電極と補助平板電極が対向する部分を含む前記電極系の少なくとも一部を電気絶縁性液体の中に置いて、前記擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間ならびに前記補助リング電極と補助平板電極の間に同時に直流高電圧を印加することにより、前記擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔を通して前記スパイラル・ノズルの先端から前記電気絶縁性液体を噴出させることを特徴とするEHDポンピングによる液体ジェット発生方法。
【請求項2】 電気絶縁性液体としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを用いることを特徴とする請求項1に記載のEHDポンピングによる液体ジェット発生方法。
【請求項3】 電気絶縁性液体としてドデカン二酸—nブチルを用いることを特徴とする請求項1に記載のEHDポンピングによる液体ジェット発生方法。
【請求項4】 中心軸の方向に液体流通孔が貫通した環状あるいは筒状でその両端面が滑らかな円弧状に成形された擬似ドーナッツ状電極と、前記擬似ドーナッツ状電極の一端に間隙をおいて対向した平板電極と、前記擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔と同軸状に繋がる絞り円錐状液体流通孔が貫通すると共に前記中心軸方向に対し垂直方向の流れ成分をもつ液流を前記絞り円錐状液体流通孔の根元大径部へ導入する補助液体流通路が形成されて前記擬似ドーナッツ状電極の他端に結合したスパイラル・ノズルと、前記補助液体流通路の入口周辺に配設された補助リング電極と、この補助リング電極に間隙を介して対向した補助平板電極を有し、少なくとも前記擬似ドーナッツ状電極と平板電極の対向部分および前記補助リング電極と補助平板電極の対向部分が電気絶縁性液体中に保持され前記擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間ならびに前記補助リング電極と補助平板電極の間に同時に直流高電圧が印加される電極系を備え、且つ、前記スパイラル・ノズルの絞り円錐状液体流通孔の根元大径部内周壁の内側に短い円筒状案内体を配設して、その円筒状案内体と前記根元大径部の間に、液体を絞り円錐状液体流通孔の中心に向けて付勢する誘導溝を形成すると共に、前記スパイラル・ノズルの外周面から前記誘導溝に通ずる小孔を設け、前記誘導溝と小孔で補助液体通路が形成されたことを特徴とするEHDポンピングによる液体ジェット発生装置。
【請求項5】 電気絶縁性液体がジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートであることを特徴とする請求項4に記載のEHDポンピングによる液体ジェット発生装置。
【請求項6】 電気絶縁性液体がドデカン二酸—nブチルであることを特徴とする請求項4に記載のEHDポンピングによる液体ジェット発生装置。
産業区分
  • 流体移送
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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