JP2002081400A - 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 - Google Patents
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Info
- Publication number
- JP2002081400A JP2002081400A JP2000314474A JP2000314474A JP2002081400A JP 2002081400 A JP2002081400 A JP 2002081400A JP 2000314474 A JP2000314474 A JP 2000314474A JP 2000314474 A JP2000314474 A JP 2000314474A JP 2002081400 A JP2002081400 A JP 2002081400A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- donut
- pseudo
- liquid
- shaped electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＥＨＤポンピングによる液体ジェットを発生
させるについて、熱的に絶縁された一定温度の電気絶縁
性液体に対しても指向性の高い液体ジェットを発生さ
せ、また電極から電気絶縁性液体への電荷注入が伴わな
いようにして、使用する電気絶縁性液体の電気的特性の
劣化を抑制する。 【解決手段】 中心軸の方向に液体流通孔を貫通させ両
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て電極系
を構成し、この電極系を電気絶縁性液体の中に置いて、
擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に直流高電圧を印
加することにより、擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔
を通して擬似ドーナッツ状電極の端面から電気絶縁性液
体の液体ジェットを噴出させる。
させるについて、熱的に絶縁された一定温度の電気絶縁
性液体に対しても指向性の高い液体ジェットを発生さ
せ、また電極から電気絶縁性液体への電荷注入が伴わな
いようにして、使用する電気絶縁性液体の電気的特性の
劣化を抑制する。 【解決手段】 中心軸の方向に液体流通孔を貫通させ両
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て電極系
を構成し、この電極系を電気絶縁性液体の中に置いて、
擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に直流高電圧を印
加することにより、擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔
を通して擬似ドーナッツ状電極の端面から電気絶縁性液
体の液体ジェットを噴出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
（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。
【０００２】
【従来の技術】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ＥＨ
Ｄ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。
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ＥＨ
Ｄ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。
【０００３】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。
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。
【０００４】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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら液体のＥ
ＨＤポンピング現象を種々の産業分野で活用し実用化す
る際には、上記のイオンドラッグポンピングや誘導ポン
ピングの流動メカニズムに基づくＥＨＤポンピング現象
を利用しようとすると大きな難点がある。すなわち、イ
オンドラッグポンピングメカニズムに沿うＥＨＤポンピ
ングによる液体ジェット発生方法では、液体に荷電粒子
が注入されることから、液体の電気的特性が次第に劣化
して長期の使用に耐えられなくなる難点があり、また誘
導ポンピングメカニズムに沿うＥＨＤポンピングによる
液体ジェット発生方法は、熱的に絶縁された一定温度の
液体に対しては利用できないという根本的な難点があ
る。
ＨＤポンピング現象を種々の産業分野で活用し実用化す
る際には、上記のイオンドラッグポンピングや誘導ポン
ピングの流動メカニズムに基づくＥＨＤポンピング現象
を利用しようとすると大きな難点がある。すなわち、イ
オンドラッグポンピングメカニズムに沿うＥＨＤポンピ
ングによる液体ジェット発生方法では、液体に荷電粒子
が注入されることから、液体の電気的特性が次第に劣化
して長期の使用に耐えられなくなる難点があり、また誘
導ポンピングメカニズムに沿うＥＨＤポンピングによる
液体ジェット発生方法は、熱的に絶縁された一定温度の
液体に対しては利用できないという根本的な難点があ
る。
【０００６】上記の現状に鑑み、この発明は、上記従来
のイオンドラッグポンピングや誘導ポンピングの流動メ
カニズムに拠らず、また液体の分極効果に基づく電歪力
に起因するという流動メカニズムとも全く異なる純伝導
ポンピング現象、すなわち液体中に存在する電界質成分
の解離／再結合反応が高電界の作用によって不平衡化し
発生した解離イオンが電極表面付近にヘテロチャージ層
を形成することによって電極とこのヘテロチャージ層と
の間に働く引力が流動をもたらすという流動メカニズム
に着目することにより、鋭利な形状の電極を用いず従っ
て絶縁性液体への電荷注入を伴うことなく、熱的に絶縁
された一定温度の液体に対してもＥＨＤポンピングによ
る指向性の高い液体ジェットを発生し得る液体ジェット
発生方法と、その方法によってＥＨＤポンピングによる
指向性の高い液体ジェットを発生できる液体ジェット発
生装置を得ようとするものである。そして長期に亘って
絶縁性液体を劣化させず大きなポンピング圧力と高い指
向性をもつ液体ジェットを発生させることを目的とす
る。
のイオンドラッグポンピングや誘導ポンピングの流動メ
カニズムに拠らず、また液体の分極効果に基づく電歪力
に起因するという流動メカニズムとも全く異なる純伝導
ポンピング現象、すなわち液体中に存在する電界質成分
の解離／再結合反応が高電界の作用によって不平衡化し
発生した解離イオンが電極表面付近にヘテロチャージ層
を形成することによって電極とこのヘテロチャージ層と
の間に働く引力が流動をもたらすという流動メカニズム
に着目することにより、鋭利な形状の電極を用いず従っ
て絶縁性液体への電荷注入を伴うことなく、熱的に絶縁
された一定温度の液体に対してもＥＨＤポンピングによ
る指向性の高い液体ジェットを発生し得る液体ジェット
発生方法と、その方法によってＥＨＤポンピングによる
指向性の高い液体ジェットを発生できる液体ジェット発
生装置を得ようとするものである。そして長期に亘って
絶縁性液体を劣化させず大きなポンピング圧力と高い指
向性をもつ液体ジェットを発生させることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的に沿うＥＨＤポ
ンピングによる液体ジェットを発生させるために、この
発明は、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
て対向させて電極系とし、その擬似ドーナッツ状電極と
平板電極が対向する部分を含む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、その擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間に直流高電圧を印加することによ
り、擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔を通して擬似ド
ーナッツ状電極のいずれか一方の端面から上記の電気絶
縁性液体を噴出させるようにする。
ンピングによる液体ジェットを発生させるために、この
発明は、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
て対向させて電極系とし、その擬似ドーナッツ状電極と
平板電極が対向する部分を含む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、その擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間に直流高電圧を印加することによ
り、擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔を通して擬似ド
ーナッツ状電極のいずれか一方の端面から上記の電気絶
縁性液体を噴出させるようにする。
【０００８】また上記目的に沿うＥＨＤポンピングによ
る液体ジェットの指向性を高めるために、この発明は、
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、その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を貫通させたノズ
ルを擬似ドーナッツ状電極の他端に結合させて電極系と
し、その擬似ドーナッツ状電極と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、擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に
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ノズルの先端から上記電気
絶縁性液体を噴出させるようにする。
る液体ジェットの指向性を高めるために、この発明は、
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、その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を貫通させたノズ
ルを擬似ドーナッツ状電極の他端に結合させて電極系と
し、その擬似ドーナッツ状電極と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、擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に
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ノズルの先端から上記電気
絶縁性液体を噴出させるようにする。
【０００９】ＥＨＤポンピングによる液体ジェットの指
向性をさらに高めるために、この発明は、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、
その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
根元の大径部へ導入する補助液体通路を形成したスパイ
ラル・ノズルを擬似ドーナッツ状電極の他端に結合さ
せ、その補助液体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、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補助リング電極と補助
平板電極が対向する部分を含む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、擬似ドーナッツ状電極
と平板電極の間ならびに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、擬似ド
ーナッツ状電極の液体流通孔を通してスパイラル・ノズ
ルの先端から上記電気絶縁性液体を噴出させるようにす
る。
向性をさらに高めるために、この発明は、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、
その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
根元の大径部へ導入する補助液体通路を形成したスパイ
ラル・ノズルを擬似ドーナッツ状電極の他端に結合さ
せ、その補助液体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、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補助リング電極と補助
平板電極が対向する部分を含む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、擬似ドーナッツ状電極
と平板電極の間ならびに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、擬似ド
ーナッツ状電極の液体流通孔を通してスパイラル・ノズ
ルの先端から上記電気絶縁性液体を噴出させるようにす
る。
【００１０】またＥＨＤポンピングによる液体ジェット
の流速とポンピング圧力を高めるために、この発明は前
記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やドデカン二酸−ｎブチルを用
いる。
の流速とポンピング圧力を高めるために、この発明は前
記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やドデカン二酸−ｎブチルを用
いる。
【００１１】この発明では前記の目的に沿うＥＨＤポン
ピングによる液体ジェットを発生させる装置として、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、この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をもって基本的な＋電極系を形
成し、少なくともその擬似ドーナッツ電極と平面電極の
対向部分が電気絶縁性液体中に保持されるものとし、そ
の擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に直流高電圧が
印加される構成をとる。
ピングによる液体ジェットを発生させる装置として、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、この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をもって基本的な＋電極系を形
成し、少なくともその擬似ドーナッツ電極と平面電極の
対向部分が電気絶縁性液体中に保持されるものとし、そ
の擬似ドーナッツ状電極と平板電極の間に直流高電圧が
印加される構成をとる。
【００１２】またこの発明のＥＨＤポンピングによる液
体ジェット発生装置は、液体ジェットの指向性を高める
ために、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、この擬似ドーナッツ状電極の一
端に間隙をおいて対向する平板電極と、その擬似ドーナ
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
体流通孔が形成されて擬似ドーナッツ状電極の他端に結
合するノズルをもって電極系を形成し、少なくともその
擬似ドーナッツ状電極と平板電極の対向部分が電気絶縁
性液体中に保持されるものとし、その擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間に直流高電圧が印加される構成をと
る。
体ジェット発生装置は、液体ジェットの指向性を高める
ために、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、この擬似ドーナッツ状電極の一
端に間隙をおいて対向する平板電極と、その擬似ドーナ
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
体流通孔が形成されて擬似ドーナッツ状電極の他端に結
合するノズルをもって電極系を形成し、少なくともその
擬似ドーナッツ状電極と平板電極の対向部分が電気絶縁
性液体中に保持されるものとし、その擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間に直流高電圧が印加される構成をと
る。
【００１３】さらにこの発明のＥＨＰポンピングによる
液体ジェット発生装置は、液体ジェットの指向性を一層
高めるために、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、この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、この擬似
ドーナッツ状電極の液体流通孔と同軌状に繋がる絞り円
錐状液体流通孔が形成され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通路が形成されて擬
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、上記補助液体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
た補助平板電極をもって電極系を形成し、少なくとも上
記の擬似ドーナッツ状電極と平板電極の対向部分および
上記の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るものとし、擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間ならびに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構成をとる。
液体ジェット発生装置は、液体ジェットの指向性を一層
高めるために、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、この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、この擬似
ドーナッツ状電極の液体流通孔と同軌状に繋がる絞り円
錐状液体流通孔が形成され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通路が形成されて擬
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、上記補助液体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
た補助平板電極をもって電極系を形成し、少なくとも上
記の擬似ドーナッツ状電極と平板電極の対向部分および
上記の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るものとし、擬似ドーナッツ状
電極と平板電極の間ならびに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構成をとる。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の基本的な実施形態の一
つは、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
対向させて電極系とし、その擬似ドーナッツ状電極と平
板電極が対向する部分を含む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、その擬似ドーナッツ状電
極と平板電極の間に直流高電圧を印加することにより、
擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔を通して擬似ドーナ
ッツ状電極のいずれか一方の端面から前記電気絶縁性液
体を噴出させるＥＨＤポンピングによる液体ジェットの
発生方法である。そしてこの原理は、液体中の解離イオ
ンが電極表面付近に電極極性と異極性の非平衡層（ヘテ
ロチャージ層）を形成することによる圧力の発生に起因
した純伝導ポンピングに基づいている。
つは、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
対向させて電極系とし、その擬似ドーナッツ状電極と平
板電極が対向する部分を含む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、その擬似ドーナッツ状電
極と平板電極の間に直流高電圧を印加することにより、
擬似ドーナッツ状電極の液体流通孔を通して擬似ドーナ
ッツ状電極のいずれか一方の端面から前記電気絶縁性液
体を噴出させるＥＨＤポンピングによる液体ジェットの
発生方法である。そしてこの原理は、液体中の解離イオ
ンが電極表面付近に電極極性と異極性の非平衡層（ヘテ
ロチャージ層）を形成することによる圧力の発生に起因
した純伝導ポンピングに基づいている。
【００１５】またこの発明の他の基本的な実施形態は、
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、この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を有し、少なくともその擬似
ドーナッツ電極と平面電極の対向部分が電気絶縁性液体
中に保持されてその擬似ドーナッツ状電極と平板電極の
間に直流高電圧が印加される電極系を備えたＥＨＤポン
ピングによる液体ジェットの発生装置である。
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、この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を有し、少なくともその擬似
ドーナッツ電極と平面電極の対向部分が電気絶縁性液体
中に保持されてその擬似ドーナッツ状電極と平板電極の
間に直流高電圧が印加される電極系を備えたＥＨＤポン
ピングによる液体ジェットの発生装置である。
【００１６】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参考に説明す
る。図１は、この発明の一実施例を示すＥＨＤポンピン
グによる液体ジェット発生装置の基本構成を示すもので
ある。図１において、１は擬似ドーナッツ状電極（高電
圧電極）、２は平板電極（接地電極）である。擬似ドー
ナッツ状電極１は、中心軸Ｚ方向に液体流通孔１ａを貫
通させた環状あるいは円筒状でその両端面は滑らかな円
弧Ｒに成形された形状であり、電界放出、電界電離、コ
ロナ放電などが生ずるような鋭利な突部が存しないよう
全表面が滑らかに成形されている。すなわち擬似ドーナ
ッツ状電極１は、断面が円形のドーナッツ形状を中心軸
Ｚ方向に若干引き伸ばしたような形状である。そして擬
似ドーナッツ状電極１の一端を平板電極２に対し間隙ｄ
をおいて対向させて電極系１０とし、この電極系１０を
電気絶縁性液体３の中へ沈めて置き、直流高電圧電源４
から擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２の間に直流高
電圧を印加することにより、すなわち平板電極２の電位
に対し正または負の直流高電圧を擬似ドーナッツ状電極
１に印加することにより、ＥＨＤポンピング現象によっ
て擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａを通して擬
似ドーナッツ状電極１のいずれか一方の端面から電気絶
縁性液体３の液体ジェットが発生し、その液体ジェット
は電気絶縁性液体３の液面を破って高く（長く）噴出す
る。矢印Ａは電気絶縁性液体３のジェット方向を示して
いるが、この方向は、電気絶縁性液体３の種類や擬似ド
ーナッツ状電極１に印加される直流高電圧の極性によっ
て反転し得る。
る。図１は、この発明の一実施例を示すＥＨＤポンピン
グによる液体ジェット発生装置の基本構成を示すもので
ある。図１において、１は擬似ドーナッツ状電極（高電
圧電極）、２は平板電極（接地電極）である。擬似ドー
ナッツ状電極１は、中心軸Ｚ方向に液体流通孔１ａを貫
通させた環状あるいは円筒状でその両端面は滑らかな円
弧Ｒに成形された形状であり、電界放出、電界電離、コ
ロナ放電などが生ずるような鋭利な突部が存しないよう
全表面が滑らかに成形されている。すなわち擬似ドーナ
ッツ状電極１は、断面が円形のドーナッツ形状を中心軸
Ｚ方向に若干引き伸ばしたような形状である。そして擬
似ドーナッツ状電極１の一端を平板電極２に対し間隙ｄ
をおいて対向させて電極系１０とし、この電極系１０を
電気絶縁性液体３の中へ沈めて置き、直流高電圧電源４
から擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２の間に直流高
電圧を印加することにより、すなわち平板電極２の電位
に対し正または負の直流高電圧を擬似ドーナッツ状電極
１に印加することにより、ＥＨＤポンピング現象によっ
て擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａを通して擬
似ドーナッツ状電極１のいずれか一方の端面から電気絶
縁性液体３の液体ジェットが発生し、その液体ジェット
は電気絶縁性液体３の液面を破って高く（長く）噴出す
る。矢印Ａは電気絶縁性液体３のジェット方向を示して
いるが、この方向は、電気絶縁性液体３の種類や擬似ド
ーナッツ状電極１に印加される直流高電圧の極性によっ
て反転し得る。
【００１７】なお、実験で用いた図１に示す電極系１０
の寸法は、擬似ドーナッツ状電極１の長さＢが１０ｍ
ｍ，円弧Ｒの半径が２．５ｍｍ、液体流通孔１ａの直径
Ｃが３ｍｍ、間隙ｄが２ｍｍである。
の寸法は、擬似ドーナッツ状電極１の長さＢが１０ｍ
ｍ，円弧Ｒの半径が２．５ｍｍ、液体流通孔１ａの直径
Ｃが３ｍｍ、間隙ｄが２ｍｍである。
【００１８】また図１に示す実施例では、電極系１０の
全体を電気絶縁性液体３の中へ沈めているが、擬似ドー
ナッツ状電極１の一部を電気絶縁性液体３の中へ沈め、
擬似ドーナッツ状電極１の噴出側を電気絶縁性液体３の
液面から持ち上げて作動させることも、できる。その場
合、少なくとも擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２が
対向する部分を含む前記電極系の一部を電気絶縁性液体
３の中に置くことになる。
全体を電気絶縁性液体３の中へ沈めているが、擬似ドー
ナッツ状電極１の一部を電気絶縁性液体３の中へ沈め、
擬似ドーナッツ状電極１の噴出側を電気絶縁性液体３の
液面から持ち上げて作動させることも、できる。その場
合、少なくとも擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２が
対向する部分を含む前記電極系の一部を電気絶縁性液体
３の中に置くことになる。
【００１９】図２は、この発明の他の実施例を示すＥＨ
Ｄポンピングによる液体ジェット発生装置の構成を示す
もので、液体ジェットの指向性を高めるものである。図
２において、擬似ドーナッツ状電極１、流体流通孔１
ａ，平板電極２、電気絶縁性流体（図示せず）、直流高
電圧電源（図示せず）、間隙ｄとそれらの相互の関係は
図１に示したところと同じである。２５はポリエチレン
製のノズルで、円柱素材の内部を円錐形にくり抜いて、
液体の流れ方向に先細りの絞り円錐状液体流通孔２５ａ
を貫通させている。絞り円錐状液体流通孔２５ａは、中
心軸Ｚを共有して擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔
１ａと同軸状に繋がり、擬似ドーナッツ状電極１の他端
（平板電極２と対向しない端面）結合されている。そし
て、擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２とノズル２５
によって電極系１０が構成されており、少なくとも擬似
ドーナッツ状電極１と平板電極２が対向する部分を含め
て電極系１０を電気絶縁性流体の中に入れ、擬似ドーナ
ッツ状電極１と平板電極２の間に直流高電圧を印加する
ことにより、擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａ
を通してノズル２５の先端から電気絶縁性液体を噴出さ
せるものである。図２に示す液体ジェット発生方法およ
び装置によれば、絞り円錐状液体流通孔２５ａを有する
ノズル２５を擬似ドーナッツ状電極１に付加することに
より、液体ジェットの指向性が高まり液体ジェットの到
達長を伸ばすことができる。なお、実験で用いた図２に
示すノズル２５の寸法は、長さＥ，Ｆがそれぞれ２３ｍ
ｍ，１６ｍｍ、絞り円錐状液体流通孔２５ａの吐出口直
径Ｇが２ｍｍである。
Ｄポンピングによる液体ジェット発生装置の構成を示す
もので、液体ジェットの指向性を高めるものである。図
２において、擬似ドーナッツ状電極１、流体流通孔１
ａ，平板電極２、電気絶縁性流体（図示せず）、直流高
電圧電源（図示せず）、間隙ｄとそれらの相互の関係は
図１に示したところと同じである。２５はポリエチレン
製のノズルで、円柱素材の内部を円錐形にくり抜いて、
液体の流れ方向に先細りの絞り円錐状液体流通孔２５ａ
を貫通させている。絞り円錐状液体流通孔２５ａは、中
心軸Ｚを共有して擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔
１ａと同軸状に繋がり、擬似ドーナッツ状電極１の他端
（平板電極２と対向しない端面）結合されている。そし
て、擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２とノズル２５
によって電極系１０が構成されており、少なくとも擬似
ドーナッツ状電極１と平板電極２が対向する部分を含め
て電極系１０を電気絶縁性流体の中に入れ、擬似ドーナ
ッツ状電極１と平板電極２の間に直流高電圧を印加する
ことにより、擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａ
を通してノズル２５の先端から電気絶縁性液体を噴出さ
せるものである。図２に示す液体ジェット発生方法およ
び装置によれば、絞り円錐状液体流通孔２５ａを有する
ノズル２５を擬似ドーナッツ状電極１に付加することに
より、液体ジェットの指向性が高まり液体ジェットの到
達長を伸ばすことができる。なお、実験で用いた図２に
示すノズル２５の寸法は、長さＥ，Ｆがそれぞれ２３ｍ
ｍ，１６ｍｍ、絞り円錐状液体流通孔２５ａの吐出口直
径Ｇが２ｍｍである。
【００２０】図３は、この発明のさらに他の実施例を示
すＥＨＤポンピングによる液体ジェット発生装置の構成
を示すもので、液体ジェットの指向性、収斂性を一層高
めるために、図２に示したノズルをさらに改良してスパ
イラル・ノズルにしたものである。図３において、擬似
ドーナッツ状電極１、流体流通孔１ａ，平板電極２、電
気絶縁性流体（図示せず）、間隙ｄとそれらの相互の関
係は図１や図２に示したところと同じである。３５はポ
リエチレン製のスパイラル・ノズルで、図２のノズル２
５と同様に、スパイラル・ノズル３５は、液体の流れ方
向に先細りの絞り円錐状液体流通孔３５ａを有し、絞り
円錐状液体流通孔３５ａは、擬似ドーナッツ状電極１の
液体流通孔１ａと同軸状に繋がり、擬似ドーナッツ状電
極１の他端（平板電極２と対向しない端面）結合され
る。
すＥＨＤポンピングによる液体ジェット発生装置の構成
を示すもので、液体ジェットの指向性、収斂性を一層高
めるために、図２に示したノズルをさらに改良してスパ
イラル・ノズルにしたものである。図３において、擬似
ドーナッツ状電極１、流体流通孔１ａ，平板電極２、電
気絶縁性流体（図示せず）、間隙ｄとそれらの相互の関
係は図１や図２に示したところと同じである。３５はポ
リエチレン製のスパイラル・ノズルで、図２のノズル２
５と同様に、スパイラル・ノズル３５は、液体の流れ方
向に先細りの絞り円錐状液体流通孔３５ａを有し、絞り
円錐状液体流通孔３５ａは、擬似ドーナッツ状電極１の
液体流通孔１ａと同軸状に繋がり、擬似ドーナッツ状電
極１の他端（平板電極２と対向しない端面）結合され
る。
【００２１】スパイラル・ノズル３５には、絞り円錐状
液体流通孔３５ａに加えて、中心軸Ｚ方向に対し垂直方
向の流れ成分をもつ液流を絞り円錐状液体流通孔３５ａ
の根元の大径部３５ｂへ導入する補助液体通路３６を形
成し、この補助液体通路３６の入口周辺に小さな径の補
助リング電極３７を配設し、この補助リング電極３７に
対し間隙ｓを介して補助平板電極（接地電極）３８を対
向させたものである。そして擬似ドーナッツ状電極１、
平板電極２、スパイラル・ノズル３５、補助リング電極
３７、補助平板電極３８によって電極系１０が構成され
ており、少なくとも擬似ドーナッツ状電極１と平板電極
２の対向部分および補助リング電極３７と補助平板電極
３８の対向部分を含めて電極系１０を電気絶縁性流体の
中に入れて保持し、直流高電圧電源（図示せず）から、
擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２の間ならびに補助
リング電極３７と補助平板電極３８の間に直流高電圧を
印加することにより、擬似ドーナッツ状電極１の液体流
通孔１ａを通してスパイラル・ノズル３５の先端から電
気絶縁性液体を噴出させるものである。
液体流通孔３５ａに加えて、中心軸Ｚ方向に対し垂直方
向の流れ成分をもつ液流を絞り円錐状液体流通孔３５ａ
の根元の大径部３５ｂへ導入する補助液体通路３６を形
成し、この補助液体通路３６の入口周辺に小さな径の補
助リング電極３７を配設し、この補助リング電極３７に
対し間隙ｓを介して補助平板電極（接地電極）３８を対
向させたものである。そして擬似ドーナッツ状電極１、
平板電極２、スパイラル・ノズル３５、補助リング電極
３７、補助平板電極３８によって電極系１０が構成され
ており、少なくとも擬似ドーナッツ状電極１と平板電極
２の対向部分および補助リング電極３７と補助平板電極
３８の対向部分を含めて電極系１０を電気絶縁性流体の
中に入れて保持し、直流高電圧電源（図示せず）から、
擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２の間ならびに補助
リング電極３７と補助平板電極３８の間に直流高電圧を
印加することにより、擬似ドーナッツ状電極１の液体流
通孔１ａを通してスパイラル・ノズル３５の先端から電
気絶縁性液体を噴出させるものである。
【００２２】また、スパイラル・ノズル３５の絞り用錐
状液体流通孔３５ａの根元の大径部の内周壁の内側に短
い円筒状案内体３９を配設して、円筒状案内体３９と絞
り円錐状液体流通孔３５ａの根元大径部３５ｂの内周壁
の間に誘導溝（円環状スリット）４０を形成すると共
に、スパイラル・ノズル３５の外周面から液体誘導溝４
０に通ずる小孔４１を設け、この誘導溝４０と小孔４１
によって補助液体通路３６が形成されている。
状液体流通孔３５ａの根元の大径部の内周壁の内側に短
い円筒状案内体３９を配設して、円筒状案内体３９と絞
り円錐状液体流通孔３５ａの根元大径部３５ｂの内周壁
の間に誘導溝（円環状スリット）４０を形成すると共
に、スパイラル・ノズル３５の外周面から液体誘導溝４
０に通ずる小孔４１を設け、この誘導溝４０と小孔４１
によって補助液体通路３６が形成されている。
【００２３】擬似ドーナッツ状電極１と平板電極２の間
ならびに補助リング電極３７と補助平板電極３８の間に
直流高電圧を印加すると、擬似ドーナッツ状電極１と平
板電極２の間の間隙でＥＨＤ流動が生じ、これに起因し
て電気絶縁性液体の液体ジェットが生成され、その液体
ジェットがスパイラル・ノズル３５の先端から噴出する
が、同時に補助リング電極３７と補助平板電極３８の間
の間隙でもＥＨＤ流動が生じ、これに起因する液流が小
孔４１と誘導溝４０を通ってスパイラル・ノズル３５の
絞り円錐状液体流通孔３５ａに噴出する。そして誘導溝
４０から噴出する液流は絞り円錐状液体流通孔３５ａの
中心軸Ｚの方に向かう放射方向の流れ成分を有すること
から、絞り円錐状液体流通孔３５ａ内の液体ジェットの
主流に放射方向の速度ベクトルを与えることになる。こ
の結果液体ジェットは中心軸Ｚに収斂し指向性が高ま
り、液体ジェットの到達長を伸ばすことができる。な
お、実験で用いた図３に示すスパイラル・ノズル３５の
寸法は、小孔４１の直径Ｍが１ｍｍ、補助リング電極３
７の径Ｎが５ｍｍ、補助平板電極３８の長さＨが２０ｍ
ｍ、補助リング電極３７と補助平板電極３８の間の間隙
ｓが２ｍｍである。
ならびに補助リング電極３７と補助平板電極３８の間に
直流高電圧を印加すると、擬似ドーナッツ状電極１と平
板電極２の間の間隙でＥＨＤ流動が生じ、これに起因し
て電気絶縁性液体の液体ジェットが生成され、その液体
ジェットがスパイラル・ノズル３５の先端から噴出する
が、同時に補助リング電極３７と補助平板電極３８の間
の間隙でもＥＨＤ流動が生じ、これに起因する液流が小
孔４１と誘導溝４０を通ってスパイラル・ノズル３５の
絞り円錐状液体流通孔３５ａに噴出する。そして誘導溝
４０から噴出する液流は絞り円錐状液体流通孔３５ａの
中心軸Ｚの方に向かう放射方向の流れ成分を有すること
から、絞り円錐状液体流通孔３５ａ内の液体ジェットの
主流に放射方向の速度ベクトルを与えることになる。こ
の結果液体ジェットは中心軸Ｚに収斂し指向性が高ま
り、液体ジェットの到達長を伸ばすことができる。な
お、実験で用いた図３に示すスパイラル・ノズル３５の
寸法は、小孔４１の直径Ｍが１ｍｍ、補助リング電極３
７の径Ｎが５ｍｍ、補助平板電極３８の長さＨが２０ｍ
ｍ、補助リング電極３７と補助平板電極３８の間の間隙
ｓが２ｍｍである。
【００２４】ＥＨＤポンピングによる液体ジェットの発
生に用いる電気絶縁性液体は種々考えられるが、この発
明の過程で、ジエチレングリコールモノブチルエーテル
アセテート（以下、「ＢＣＲＡ」と略す）、ドデカン二
酸−ｎブチル（以下、「ＤＢＤＮ」と略す）、変圧器油
（ＪＩＳ−Ｃ２３２０）（以下「Ｔｒ−Ｏｉｌと略
す）、フッ素変成シリコーン油（以下、「ＦＳ−Ｏｉ
ｌ」と略す）の４種類の電気絶縁性液体を用いて実験・
思考し、それらの特性と実用上の優劣を見きわめた。図
１に示した電極系を上記の４種類の電気絶縁性液体中に
設置して、正または負の直流高電圧を印加した場合に生
ずる液体ジェットは、液体の種類と印加電圧の極性によ
ってそれぞれ異なる特性を示す。なお、上記電気絶縁性
液体の性質に係わる物理的定数は図４に示す通りであ
る。
生に用いる電気絶縁性液体は種々考えられるが、この発
明の過程で、ジエチレングリコールモノブチルエーテル
アセテート（以下、「ＢＣＲＡ」と略す）、ドデカン二
酸−ｎブチル（以下、「ＤＢＤＮ」と略す）、変圧器油
（ＪＩＳ−Ｃ２３２０）（以下「Ｔｒ−Ｏｉｌと略
す）、フッ素変成シリコーン油（以下、「ＦＳ−Ｏｉ
ｌ」と略す）の４種類の電気絶縁性液体を用いて実験・
思考し、それらの特性と実用上の優劣を見きわめた。図
１に示した電極系を上記の４種類の電気絶縁性液体中に
設置して、正または負の直流高電圧を印加した場合に生
ずる液体ジェットは、液体の種類と印加電圧の極性によ
ってそれぞれ異なる特性を示す。なお、上記電気絶縁性
液体の性質に係わる物理的定数は図４に示す通りであ
る。
【００２５】図５は、流速Ｕと印加電圧Ｖの関係を示し
ている。これらの速度は、擬似ドーナッツ状電極１の上
部先端から電極系１０の中心軸Ｚ上１ｍｍの点で測定さ
れたものである。また、ＢＣＲＡとＴｒ−Ｏｉｌの流れ
は印加電圧の極性に関わらず常に平板電極２側から擬似
ドーナッツ状電極１の液体流通孔５ａを通って上方へ噴
射し、ＤＢＤＮとＦＳ−Ｏｉｌの流れは印加電圧の極性
によって変化することが確認された。図５から明らかな
ように、ＢＣＲＡやＤＢＤＮは所与の印加電圧に対し大
きな流速を示し、特にＢＣＲＡが大きな流速を示す。こ
のことからＥＨＤポンピングによる液体ジェットを活用
する場合、電気絶縁性液体としてＢＣＲＡやＤＢＤＮを
用いることが有用である。
ている。これらの速度は、擬似ドーナッツ状電極１の上
部先端から電極系１０の中心軸Ｚ上１ｍｍの点で測定さ
れたものである。また、ＢＣＲＡとＴｒ−Ｏｉｌの流れ
は印加電圧の極性に関わらず常に平板電極２側から擬似
ドーナッツ状電極１の液体流通孔５ａを通って上方へ噴
射し、ＤＢＤＮとＦＳ−Ｏｉｌの流れは印加電圧の極性
によって変化することが確認された。図５から明らかな
ように、ＢＣＲＡやＤＢＤＮは所与の印加電圧に対し大
きな流速を示し、特にＢＣＲＡが大きな流速を示す。こ
のことからＥＨＤポンピングによる液体ジェットを活用
する場合、電気絶縁性液体としてＢＣＲＡやＤＢＤＮを
用いることが有用である。
【００２６】図６は、ポンピング圧力Ｐと印加電圧Ｖの
関係を示している。図６から明らかなように、ＢＣＲＡ
とＤＢＤＮは所与の印加電圧に対し大きなポンピング圧
力を発生し、ポンピング圧力Ｐは印加電圧Ｖのほぼ２乗
に比例して変化している。したがってこの特性からも、
ＥＨＤポンピングによる液体ジェットを活用する場合、
電気絶縁性液体としてＢＣＲＡやＤＢＤＮを用いること
が有用である。
関係を示している。図６から明らかなように、ＢＣＲＡ
とＤＢＤＮは所与の印加電圧に対し大きなポンピング圧
力を発生し、ポンピング圧力Ｐは印加電圧Ｖのほぼ２乗
に比例して変化している。したがってこの特性からも、
ＥＨＤポンピングによる液体ジェットを活用する場合、
電気絶縁性液体としてＢＣＲＡやＤＢＤＮを用いること
が有用である。
【００２７】ノズルを設けない図１に示すような電極系
の場合、擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａ通過
して上方向に噴出する液体ジェットは、擬似ドーナッツ
状電極１の先端から離れるに従って乱流的成分が含まれ
て直線的な流れを維持できなくなる。そこでより高い収
斂性と指向性をもつ液体ジェットを得るために図２に示
したノズル２５や、図３に示したスパイラル・ノズル３
５を擬似ドーナッツ状電極１に付加した電極系１０を用
いたが、図７ならびに図８には、これらノズル２５やス
パイラル・ノズル３５を付加した効果が顕著に現れてい
る。
の場合、擬似ドーナッツ状電極１の液体流通孔１ａ通過
して上方向に噴出する液体ジェットは、擬似ドーナッツ
状電極１の先端から離れるに従って乱流的成分が含まれ
て直線的な流れを維持できなくなる。そこでより高い収
斂性と指向性をもつ液体ジェットを得るために図２に示
したノズル２５や、図３に示したスパイラル・ノズル３
５を擬似ドーナッツ状電極１に付加した電極系１０を用
いたが、図７ならびに図８には、これらノズル２５やス
パイラル・ノズル３５を付加した効果が顕著に現れてい
る。
【００２８】すなわち図７は、電極系１０の中心軸Ｚに
沿って、ノズルの先端から上方２５ｍｍまでの間で測定
された速度分布を示し、最大速度を１．０に規格化して
示したものである。図８は、ノズルの先端から上方２０
ｍｍの位置で放射方向に測定された速度分布を示してい
る。そして図７、図８のいずれにおいても、ノズルをも
たない電極系（図１に示した電極系）と普通のノズルを
もった電極系（図２に示した電極系）とスパイラル・ノ
ズルをもった電極系（図３に示した電極系）を対比した
ものである。
沿って、ノズルの先端から上方２５ｍｍまでの間で測定
された速度分布を示し、最大速度を１．０に規格化して
示したものである。図８は、ノズルの先端から上方２０
ｍｍの位置で放射方向に測定された速度分布を示してい
る。そして図７、図８のいずれにおいても、ノズルをも
たない電極系（図１に示した電極系）と普通のノズルを
もった電極系（図２に示した電極系）とスパイラル・ノ
ズルをもった電極系（図３に示した電極系）を対比した
ものである。
【００２９】図７に示されるように、測定点が電極系か
ら離れるにつれ電極系の違いによる差が大きく現れてい
る。すなわち、スパイラル・ノズルをもつ電極系は、そ
の先端から離れた点においても速度の減衰率が小さく、
他の電極系の場合に比べて液体ジェットの指向性が最も
良い。また、スパイラル・ノズルをもつ電極系の液体ジ
ェットは、他の電極系に比べて最も収斂性の良いことが
図８に現れている。
ら離れるにつれ電極系の違いによる差が大きく現れてい
る。すなわち、スパイラル・ノズルをもつ電極系は、そ
の先端から離れた点においても速度の減衰率が小さく、
他の電極系の場合に比べて液体ジェットの指向性が最も
良い。また、スパイラル・ノズルをもつ電極系の液体ジ
ェットは、他の電極系に比べて最も収斂性の良いことが
図８に現れている。
【００３０】
【発明の効果】上記実施例からも明らかなように、この
発明によれば、擬似ドーナッツ状電極と平板電極を対向
させた電極系に正または負の直流高電圧を印加すること
によって、一定温度の電気絶縁性液体中で指向性の高い
液体ジェットを発生させることができ、また電極から電
気絶縁性液体への電荷注入を伴わないので使用する電気
絶縁性液体の劣化が抑制され実用上きわめて有効であ
る。
発明によれば、擬似ドーナッツ状電極と平板電極を対向
させた電極系に正または負の直流高電圧を印加すること
によって、一定温度の電気絶縁性液体中で指向性の高い
液体ジェットを発生させることができ、また電極から電
気絶縁性液体への電荷注入を伴わないので使用する電気
絶縁性液体の劣化が抑制され実用上きわめて有効であ
る。
【００３１】その上に擬似ドーナッツ状電極にノズル、
とりわけスパイラル・ノズルを付加結合して電極系を構
成することにより、液体ジェットの収斂性と指向性を更
に高めることができる。そしてまた、電気絶縁性液体と
してＢＣＲＡあるいはＤＢＤＮを用いることにより、液
体ジェットの特性として良好な結果を得ることができ
る。
とりわけスパイラル・ノズルを付加結合して電極系を構
成することにより、液体ジェットの収斂性と指向性を更
に高めることができる。そしてまた、電気絶縁性液体と
してＢＣＲＡあるいはＤＢＤＮを用いることにより、液
体ジェットの特性として良好な結果を得ることができ
る。
【図１】この発明の一実施例を示すＥＨＤポンピングに
よる液体ジェット発生装置の基本構成図。
よる液体ジェット発生装置の基本構成図。
【図２】この発明の他の実施例を示すＥＨＤポンピング
による液体ジェット発生装置の構成図。
による液体ジェット発生装置の構成図。
【図３】この発明の別の実施例を示すＥＨＤポンピング
による液体ジェット発生装置の構成図。
による液体ジェット発生装置の構成図。
【図４】この発明のＥＨＤによる液体ジェット発生方法
および装置で用いた電気絶縁性液体の物理的定数を示し
た特性説明図。
および装置で用いた電気絶縁性液体の物理的定数を示し
た特性説明図。
【図５】この発明の実験結果に基づく印加電圧と液体ジ
ェット流速の関係図。
ェット流速の関係図。
【図６】この発明の実験結果に基づく印加電圧とポンピ
ング圧力の関係図。
ング圧力の関係図。
【図７】この発明の実験結果に基づく流体ジェットの軸
方向速度の特性図。
方向速度の特性図。
【図８】この発明の実験結果に基づく流体ジェットの放
射方向速度の特性図。
射方向速度の特性図。
１ ： 擬似ドーナッツ状電極 １ａ： 液体流通孔 ２ ： 平板電極 ３ ： 電気絶縁性液体 ４ ： 直流高電圧電源 １０ ： 電極系 ２５ ： ノズル ２５ａ： 絞り円錐状液体流通孔 ３５ ： スパイラル・ノズル ３５ａ： 絞り円錐状液体流通孔 ３５ｂ： 根元大径部 ３６ ： 補助液体通路 ３７ ： 補助リング電極 ３８ ： 補助平板電極 ３９ ： 円筒状案内体 ４０ ： 誘導溝（円環スリット） ４１ ： 小孔 ｄ ： 間隙 Ｒ ： 円弧 ｓ ： 間隙 Ｚ ： 中心軸
Claims (11)
- 【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一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
孔を通して擬似ドーナッツ状電極のいずれか一方の端面
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】 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を
貫通させたノズルを前記擬似ドーナッツ状電極の他端に
結合させて電極系とし、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 ３】 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 ４】 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ないし請求項３のいずれかの項に記載
のＥＨＤポンピングによる液体ジェット発生方法。 - 【請求項 ５】 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ないし請求
項３のいずれかの項に記載のＥＨＤポンピングによる液
体ジェット発生方法。 - 【請求項 ６】 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、この擬似ドーナッツ状
電極の一端に間隙をおいて対向した平板電極を有し、少
なくともその擬似ドーナッツ電極と平面電極の対向部分
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
極と平板電極の間に直流高電圧が印加される電極系を備
え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 ７】 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、この擬似ドーナッツ状
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し前記擬似ドーナッツ状電極の
他端に結合したノズルを有し、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に
直流高電圧が印加される電極系を備えたことを特徴とす
るＥＨＤポンピングによる液体ジェット発生装置。 - 【請求項 ８】 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 ９】 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、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請求項８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 １０】 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６ないし請求項９のいずれかの項に記載のＥ
ＨＤポンピングによる液体ジェット発生装置。 - 【請求項 １１】 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６ないし請求項９
のいずれかの項に記載のＥＨＤポンピングによる液体ジ
ェット発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314474A JP3873204B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314474A JP3873204B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002081400A true JP2002081400A (ja) | 2002-03-22 |
| JP3873204B2 JP3873204B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=18793724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000314474A Expired - Lifetime JP3873204B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3873204B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005143177A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Tokyo Denki Univ | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| CN103493221A (zh) * | 2011-04-26 | 2014-01-01 | 昂杰特有限公司 | 太阳能电池的前面电极的形成方法 |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000314474A patent/JP3873204B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005143177A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Tokyo Denki Univ | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| JP4531375B2 (ja) * | 2003-11-05 | 2010-08-25 | 学校法人東京電機大学 | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| CN103493221A (zh) * | 2011-04-26 | 2014-01-01 | 昂杰特有限公司 | 太阳能电池的前面电极的形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3873204B2 (ja) | 2007-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10422523B2 (en) | Ionizer for a combustion system | |
| CN104797533B (zh) | 水处理装置以及水处理方法 | |
| US20090200267A1 (en) | Injection type plasma treatment apparatus and method | |
| NZ204953A (en) | Electrostatic pump with constriction shaped to conform to electrode tip | |
| Tonks | Theory and phenomena of high current densities in low pressure arcs | |
| US3453488A (en) | Plasma arc electrodes | |
| Furno et al. | Reconnection scaling experiment: A new device for three-dimensional magnetic reconnection studies | |
| CN109578233B (zh) | 一种基于多阳极电极结构的烧蚀型脉冲等离子体推进器 | |
| JP6453852B2 (ja) | イオンビームソース | |
| KR101474973B1 (ko) | 분사형 플라즈마 발생기 | |
| US20080175720A1 (en) | Contoured electrodes for an electrostatic gas pump | |
| JP2002081400A (ja) | 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 | |
| CN110430654A (zh) | 一种针-环结构的大气压空气辉光放电等离子体射流装置 | |
| Hanaoka et al. | Properties of liquid jet induced by electrohydrodynamic pumping in dielectric liquids | |
| Zhang et al. | Electrode biasing experiment in KMAX tandem mirror | |
| US3453474A (en) | Plasma arc electrodes | |
| Beroual | Behavior of charged and uncharged bubbles in dielectric liquids subjected to electric stress | |
| Kozáková et al. | Generation of dc pin-hole discharges in liquids: comparison of discharge breakdown in diaphragm and capillary configuration | |
| JP2009081015A (ja) | 負イオン生成装置 | |
| CN109831866A (zh) | 一种双环电极共面放电等离子体发生装置 | |
| CN115163440A (zh) | 一种用于固体工质的霍尔推力器阳极结构 | |
| KR20170055927A (ko) | 아크 기둥 요동 제어하기 위한 다중극 자기장이 인가된 공동형 플라즈마 토치 | |
| Ashikhmin et al. | Structural features of EHD flows in wire-wire symmetric systems of electrodes | |
| Aleksandrov et al. | Electrohydrodynamic peculiarities of corona discharge interaction with a liquid surface | |
| JP5981323B2 (ja) | オゾン発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060427 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060427 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060602 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060704 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060724 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060919 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061011 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3873204 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060724 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |