JP3079687B2 - 液体中の気泡除去装置 - Google Patents
液体中の気泡除去装置Info
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- JP3079687B2 JP3079687B2 JP03261377A JP26137791A JP3079687B2 JP 3079687 B2 JP3079687 B2 JP 3079687B2 JP 03261377 A JP03261377 A JP 03261377A JP 26137791 A JP26137791 A JP 26137791A JP 3079687 B2 JP3079687 B2 JP 3079687B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は宇宙での材料実験で利用
するため無重力環境下あるいは微小重力環境下で液体中
の気泡を除去する装置に関するものである。
するため無重力環境下あるいは微小重力環境下で液体中
の気泡を除去する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙空間で液体を利用する機会は、宇宙
開発の進展につれてますます増加するものと考えられる
が、これに伴い、宇宙空間で利用される液体中に気泡が
含まれていることは、実験条件の擾乱や液体システムの
性能低下をもたらすために、液体中に含まれる気泡を効
率よく分離して除去する技術の開発も不可欠である。
開発の進展につれてますます増加するものと考えられる
が、これに伴い、宇宙空間で利用される液体中に気泡が
含まれていることは、実験条件の擾乱や液体システムの
性能低下をもたらすために、液体中に含まれる気泡を効
率よく分離して除去する技術の開発も不可欠である。
【０００３】かかる観点から従来より宇宙開発に必要な
基礎技術として、無重力下あるいは微小重力下で液体中
の気泡を移動させて除去する装置の開発が進められてい
る。
基礎技術として、無重力下あるいは微小重力下で液体中
の気泡を移動させて除去する装置の開発が進められてい
る。
【０００４】図５は従来の気泡除去装置を示すもので、
液体ｂが存在する容器ａ内に、リング状（格子状）電極
ｃを同心状に設置すると共に、該リング状電極ｃの中心
に直状棒電極ｄを配置し、両電極ｃとｄに高い電位差ｖ
を与えることにより直状棒電極ｄからリング状電極ｃへ
向けてより弱くなる不平等電界を生じさせることができ
るようにし、容器ａ内を液体ｂと気泡ｅからなる気液２
相で満たすことにより、不平等電界内の気泡ｅ群は電界
の弱い方向へ向けて静電気力Ｆを受けて気泡ｅ群を移動
させるようにしてある。上記気泡（分極粒子）ｅに作用
する静電気力Ｆは、 Ｆ＝２πｒ3 ε0 ε1 （ε2 −ε1 ）／（２ε1 ＋ε2 ）・gradＥ2 …(1) で表わされる。
液体ｂが存在する容器ａ内に、リング状（格子状）電極
ｃを同心状に設置すると共に、該リング状電極ｃの中心
に直状棒電極ｄを配置し、両電極ｃとｄに高い電位差ｖ
を与えることにより直状棒電極ｄからリング状電極ｃへ
向けてより弱くなる不平等電界を生じさせることができ
るようにし、容器ａ内を液体ｂと気泡ｅからなる気液２
相で満たすことにより、不平等電界内の気泡ｅ群は電界
の弱い方向へ向けて静電気力Ｆを受けて気泡ｅ群を移動
させるようにしてある。上記気泡（分極粒子）ｅに作用
する静電気力Ｆは、 Ｆ＝２πｒ3 ε0 ε1 （ε2 −ε1 ）／（２ε1 ＋ε2 ）・gradＥ2 …(1) で表わされる。
【０００５】但し、ｒ ：気泡ｅの半径 ε0 ：真空誘電率 ε1 ：液体ｂの比誘電率 ε2 ：気泡ｅの比誘電率 Ｅ ：不平等電界 (1) 式でε2 −ε1 ＜０であるから、静電気力Ｆの方向
は、常にgradＥ2 の方向とは逆、すなわち、電界の２乗
の傾きの小さくなる方向で、その大きさはgradＥ2 に比
例する。
は、常にgradＥ2 の方向とは逆、すなわち、電界の２乗
の傾きの小さくなる方向で、その大きさはgradＥ2 に比
例する。
【０００６】次に、従来では、上記(1) 式による静電気
力Ｆを、直状棒電極ｄからリング状電極ｃの方向へ向け
て受けることにより、リング状電極ｃの外側に集められ
た気泡の除去を、リング状電極ｃの外側に配置する気体
透過膜と減圧装置により行うようにしてある。すなわ
ち、図６に概略を示す如く、たとえば、テフロンに網目
状の孔を設けて液体は透過できず気泡のみが透過できる
性質を有する気体透過膜ｆを、リング状電極ｃを取り囲
むように設け、該気体透過膜ｆの外側に気体室ｇを設
け、且つ該気体室ｇに減圧装置ｈを設けて、減圧装置ｈ
により気体室ｇを真空にし、圧力差により気泡ｅを気体
透過膜ｆを通して気体室ｇに吸い出し、気体室ｇより容
器ａの外へ気泡ｅを除去させるようにしたものが知られ
ている（油圧と空気圧 第２０巻第７号 平成元年１１
月）。
力Ｆを、直状棒電極ｄからリング状電極ｃの方向へ向け
て受けることにより、リング状電極ｃの外側に集められ
た気泡の除去を、リング状電極ｃの外側に配置する気体
透過膜と減圧装置により行うようにしてある。すなわ
ち、図６に概略を示す如く、たとえば、テフロンに網目
状の孔を設けて液体は透過できず気泡のみが透過できる
性質を有する気体透過膜ｆを、リング状電極ｃを取り囲
むように設け、該気体透過膜ｆの外側に気体室ｇを設
け、且つ該気体室ｇに減圧装置ｈを設けて、減圧装置ｈ
により気体室ｇを真空にし、圧力差により気泡ｅを気体
透過膜ｆを通して気体室ｇに吸い出し、気体室ｇより容
器ａの外へ気泡ｅを除去させるようにしたものが知られ
ている（油圧と空気圧 第２０巻第７号 平成元年１１
月）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
気泡除去装置では、 (i) 液体ｂ中の気泡ｅを移動させた後、容器ａの外へ排
出するのに気体透過膜ｆを用いているが、気体透過膜ｆ
は、液体ｂは透過できず気泡ｅのみが透過できるもので
あることから、細孔の径は小さく、排気効率が悪いこ
と、 (ii)大きな気泡は除去できないこと、 (iii) 気泡ｅを移動させた後の液体ｂを移動させる機能
がないので、残留気泡が液体中に再混入する可能性があ
ること、 (iv)電界傾度が小さいため、気泡ｅに作用する力が小さ
いこと、等の問題がある。
気泡除去装置では、 (i) 液体ｂ中の気泡ｅを移動させた後、容器ａの外へ排
出するのに気体透過膜ｆを用いているが、気体透過膜ｆ
は、液体ｂは透過できず気泡ｅのみが透過できるもので
あることから、細孔の径は小さく、排気効率が悪いこ
と、 (ii)大きな気泡は除去できないこと、 (iii) 気泡ｅを移動させた後の液体ｂを移動させる機能
がないので、残留気泡が液体中に再混入する可能性があ
ること、 (iv)電界傾度が小さいため、気泡ｅに作用する力が小さ
いこと、等の問題がある。
【０００８】そこで、本発明は、液体中に存在する気泡
を移動させると、気体透過膜を用いることなく気体と接
触させて排出できるようにすると共に、電界傾度を大き
くして排出効果を大きくし、又、大きな気泡の除去もで
きるようにし、更に、液体の移動もできるようにしよう
とするものである。
を移動させると、気体透過膜を用いることなく気体と接
触させて排出できるようにすると共に、電界傾度を大き
くして排出効果を大きくし、又、大きな気泡の除去もで
きるようにし、更に、液体の移動もできるようにしよう
とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、液体の存在する容器内の上部に、電源に
接続したメッシュ状電極を液面に沿わせて水平に配設
し、且つ上記容器の外側には、３相以上の多相交流電源
に接続した３相以上の多相交流電極を並列させてスパイ
ラル状に巻き付けてなる電気流体力学ポンプ素子を配設
する。又、上記容器に、上部の液体を底部に戻す循環ラ
インを設け、気泡を除去した後の液体を循環させること
ができるようにする。
決するために、液体の存在する容器内の上部に、電源に
接続したメッシュ状電極を液面に沿わせて水平に配設
し、且つ上記容器の外側には、３相以上の多相交流電源
に接続した３相以上の多相交流電極を並列させてスパイ
ラル状に巻き付けてなる電気流体力学ポンプ素子を配設
する。又、上記容器に、上部の液体を底部に戻す循環ラ
インを設け、気泡を除去した後の液体を循環させること
ができるようにする。
【００１０】
【作用】３相以上の多相交流電極に印加することによ
り、容器内の液体は、容器内に発生する不平等進行波電
界による電気流体力学効果により移動させられ、液体中
の気泡もメッシュ状電極の方へ移動させられる。メッシ
ュ状電極に運ばれた気泡は、電界の弱いメッシュ状電極
の中央部へ押しやられる。この際、メッシュ状電極は、
電界の傾きが大きいので、気泡に作用する力が大きく、
したがって、気泡はメッシュ状電極の中央部に容易に集
められる。集められた気泡は、外部空間にも発生する電
気力線に比例する力により外部空間に押し出され、外部
空間の気体と接触することにより排出される。循環ライ
ンを設けておけば、気泡とともにメッシュ状電極の方へ
移動させられた液体を容器の底部に戻せるので、気泡を
分離した後の液体に気泡が再混入することが防げる。
り、容器内の液体は、容器内に発生する不平等進行波電
界による電気流体力学効果により移動させられ、液体中
の気泡もメッシュ状電極の方へ移動させられる。メッシ
ュ状電極に運ばれた気泡は、電界の弱いメッシュ状電極
の中央部へ押しやられる。この際、メッシュ状電極は、
電界の傾きが大きいので、気泡に作用する力が大きく、
したがって、気泡はメッシュ状電極の中央部に容易に集
められる。集められた気泡は、外部空間にも発生する電
気力線に比例する力により外部空間に押し出され、外部
空間の気体と接触することにより排出される。循環ライ
ンを設けておけば、気泡とともにメッシュ状電極の方へ
移動させられた液体を容器の底部に戻せるので、気泡を
分離した後の液体に気泡が再混入することが防げる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１２】図１乃至図３は本発明の一実施例を示すも
ので、気泡３が存在する液体（たとえば、シリコンオイ
ル）２を入れた容器１の上端部に、心線部６を絶縁材７
で被覆してなる電線４と５を織物の平織り状に織って構
成したメッシュ状電極８を、水平状態にして配置し、電
線４と５を交流電源９に接続して電線４と５間に電気力
線１０が生じるようにする。
ので、気泡３が存在する液体（たとえば、シリコンオイ
ル）２を入れた容器１の上端部に、心線部６を絶縁材７
で被覆してなる電線４と５を織物の平織り状に織って構
成したメッシュ状電極８を、水平状態にして配置し、電
線４と５を交流電源９に接続して電線４と５間に電気力
線１０が生じるようにする。
【００１３】上記容器１の外周部には、下端部から上端
部にかけて、心線部を絶縁材で被覆してなる３本１組の
電線（ビニール電線）１１ａ，１１ｂ，１１ｃを電極と
して並列状態でスパイラル状に密に巻き付けることによ
り、電気流体力学ポンプ素子１２を構成し、該電気流体
力学ポンプ素子１２における各電線１１ａ，１１ｂ，１
１ｃを３相交流電源１３に接続し、該３相交流電源１３
から各電線１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電圧を印加するこ
とにより電気流体力学ポンプ素子１２の内周部及び外周
部に不平等進行波電界を発生させ、この不平等進行波電
界による電気流体力学効果により容器１内に入れられた
液体２を容器１の下部から上部へ移動させる力を付与さ
せるようにする。
部にかけて、心線部を絶縁材で被覆してなる３本１組の
電線（ビニール電線）１１ａ，１１ｂ，１１ｃを電極と
して並列状態でスパイラル状に密に巻き付けることによ
り、電気流体力学ポンプ素子１２を構成し、該電気流体
力学ポンプ素子１２における各電線１１ａ，１１ｂ，１
１ｃを３相交流電源１３に接続し、該３相交流電源１３
から各電線１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電圧を印加するこ
とにより電気流体力学ポンプ素子１２の内周部及び外周
部に不平等進行波電界を発生させ、この不平等進行波電
界による電気流体力学効果により容器１内に入れられた
液体２を容器１の下部から上部へ移動させる力を付与さ
せるようにする。
【００１４】なお、上記電気流体力学ポンプ素子自体に
ついては、本出願人が既に特許出願している（特願平３
−８９４１６号）。
ついては、本出願人が既に特許出願している（特願平３
−８９４１６号）。
【００１５】又、上記容器１の上部と底部との間には、
上方へ移動させられた液体２を循環させるための循環ラ
インとしてのパイプ１４を設ける。
上方へ移動させられた液体２を循環させるための循環ラ
インとしてのパイプ１４を設ける。
【００１６】容器１内に気泡３が存在する液体２を入れ
ると、該容器１内の液体２及び気泡３は、容器１の外周
部の電気流体力学ポンプ素子１２により発生させられる
不平等進行波電界による電気流体力学効果により上方位
置のメッシュ状電極８の方へ運ばれると同時に、上方へ
行くに従い中央方向へ寄せられる。
ると、該容器１内の液体２及び気泡３は、容器１の外周
部の電気流体力学ポンプ素子１２により発生させられる
不平等進行波電界による電気流体力学効果により上方位
置のメッシュ状電極８の方へ運ばれると同時に、上方へ
行くに従い中央方向へ寄せられる。
【００１７】メッシュ状電極８の位置に運ばれた液体２
中の気泡３は、メッシュ状電極８の電線４，５間に生じ
る電気力線１０の接線に沿う電界による気泡の分極電荷
と電界との間で相互作用力を受けるので、気泡３は前記
(1) 式に従って電界の弱い方向、すなわち、メッシュ状
電極８の中央部（図２のＡの位置）に集められる。又、
図１（ロ）に示す如く、メッシュ状電極８の電線４，５
間に生じる電気力線１０は、外部空間１５にも存在する
ので、メッシュ状電極８の中央部に集められた気泡３
は、外部空間１５に押し出される。１６は液面である。
この際、メッシュ状電極８は、縦糸に相当する電線４と
横糸に相当する電線５で織られている構成上、電界の傾
きが大きい（すなわち、前記(1) 式のgradＥ2 が大き
い）ので、気泡３に作用する力が大きく、気泡を分離し
て集める作用を確実に行わせることができる。
中の気泡３は、メッシュ状電極８の電線４，５間に生じ
る電気力線１０の接線に沿う電界による気泡の分極電荷
と電界との間で相互作用力を受けるので、気泡３は前記
(1) 式に従って電界の弱い方向、すなわち、メッシュ状
電極８の中央部（図２のＡの位置）に集められる。又、
図１（ロ）に示す如く、メッシュ状電極８の電線４，５
間に生じる電気力線１０は、外部空間１５にも存在する
ので、メッシュ状電極８の中央部に集められた気泡３
は、外部空間１５に押し出される。１６は液面である。
この際、メッシュ状電極８は、縦糸に相当する電線４と
横糸に相当する電線５で織られている構成上、電界の傾
きが大きい（すなわち、前記(1) 式のgradＥ2 が大き
い）ので、気泡３に作用する力が大きく、気泡を分離し
て集める作用を確実に行わせることができる。
【００１８】上記メッシュ状電極８で集められた気泡３
は、容器１の頂部の外部空間１５の気体と接触し、図１
で矢印Ｂの方向へ自然に排出される。
は、容器１の頂部の外部空間１５の気体と接触し、図１
で矢印Ｂの方向へ自然に排出される。
【００１９】移動中に気泡３を分離した液体２は、循環
パイプ１４を通り容器１の底部に循環移動できるため、
上記分離した気泡３が液中に再混入するおそれはない。
この際、循環パイプ１４の上方位置を、気泡３の少ない
容器１の壁付近とすれば、より効果を高めることができ
る。
パイプ１４を通り容器１の底部に循環移動できるため、
上記分離した気泡３が液中に再混入するおそれはない。
この際、循環パイプ１４の上方位置を、気泡３の少ない
容器１の壁付近とすれば、より効果を高めることができ
る。
【００２０】なお、上記実施例では、メッシュ状電極８
の電源を、交流電源９とした場合を示したが、図４に示
す如く、直流電源１５に電線４，５を接続させるように
してもよいこと、メッシュ状電極８のメッシュの大きさ
は任意に変えて、大きな径の気泡をも容易に除去できる
ようにすることができること、液体移送用の電気流体力
学ポンプ素子１２は３相交流電極の場合を示したが、３
相以上多相交流電極としてもよいこと、メッシュ状電極
８は電線４と５を平織り状に織った構成のものを示した
が、平行に配した電線４と５を単に直角方向に重ね合わ
せた構成のものとしても同様であること、その他本発明
の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは
勿論である。
の電源を、交流電源９とした場合を示したが、図４に示
す如く、直流電源１５に電線４，５を接続させるように
してもよいこと、メッシュ状電極８のメッシュの大きさ
は任意に変えて、大きな径の気泡をも容易に除去できる
ようにすることができること、液体移送用の電気流体力
学ポンプ素子１２は３相交流電極の場合を示したが、３
相以上多相交流電極としてもよいこと、メッシュ状電極
８は電線４と５を平織り状に織った構成のものを示した
が、平行に配した電線４と５を単に直角方向に重ね合わ
せた構成のものとしても同様であること、その他本発明
の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは
勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の液体中の気泡
除去装置によれば、気泡が存在する液体を入れる容器の
外周部に、液体移送用の３相又は多相交流電極を並列に
且つ密にしてスパイラル状に巻き付けて電気流体力学ポ
ンプ素子を構成し、且つ該電気流体力学ポンプ素子に発
生する不平等電界により移動させられた液体及び気泡
を、分離させて電界の弱い方向へ集めるメッシュ状電極
を、容器の上部に配置した構成としてあるので、容器内
の液体と液体中の気泡が電気流体力学効果によりメッシ
ュ状電極に運ばれると、メッシュ状電極の電界が弱い中
央部分へ気泡は集められ、集められた気泡は外部の気体
に接触して分離排出されるため、従来の如き気体透過膜
を圧力差で透過させることなく気泡の除去が容易にで
き、しかも、メッシュ状電極は、電界傾度が大きいた
め、気泡に作用する力が大きく、排出効果が大きく、更
に、静電界のため電力消費が零である、という効果があ
り、又、容器に循環パイプを設けて移動させられた液体
を循環させるようにすることにより分離された気泡が液
体中に再混入するおそれがなく、更に、メッシュ状電極
はメッシュの目開きを変えることにより容器に大きな径
の気泡除去を可能にできる、という効果も奏し得る。
除去装置によれば、気泡が存在する液体を入れる容器の
外周部に、液体移送用の３相又は多相交流電極を並列に
且つ密にしてスパイラル状に巻き付けて電気流体力学ポ
ンプ素子を構成し、且つ該電気流体力学ポンプ素子に発
生する不平等電界により移動させられた液体及び気泡
を、分離させて電界の弱い方向へ集めるメッシュ状電極
を、容器の上部に配置した構成としてあるので、容器内
の液体と液体中の気泡が電気流体力学効果によりメッシ
ュ状電極に運ばれると、メッシュ状電極の電界が弱い中
央部分へ気泡は集められ、集められた気泡は外部の気体
に接触して分離排出されるため、従来の如き気体透過膜
を圧力差で透過させることなく気泡の除去が容易にで
き、しかも、メッシュ状電極は、電界傾度が大きいた
め、気泡に作用する力が大きく、排出効果が大きく、更
に、静電界のため電力消費が零である、という効果があ
り、又、容器に循環パイプを設けて移動させられた液体
を循環させるようにすることにより分離された気泡が液
体中に再混入するおそれがなく、更に、メッシュ状電極
はメッシュの目開きを変えることにより容器に大きな径
の気泡除去を可能にできる、という効果も奏し得る。
【図１】本発明の液体中の気泡除去装置の一実施例の概
要を示すもので、（イ）は側面図であり、（ロ）はメッ
シュ状電極の一部の拡大斜視図である。
要を示すもので、（イ）は側面図であり、（ロ）はメッ
シュ状電極の一部の拡大斜視図である。
【図２】メッシュ状電極の部分を拡大して示す概略図で
ある。
ある。
【図３】メッシュ状電極を構成する電線の断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の他の例を示すメッシュ状電極の概略図
である。
である。
【図５】従来の気泡除去装置の概要を示す図である。
【図６】従来の気泡除去機構の部分を示す断面図であ
る。
る。
１ 容器 ２ 液体 ３ 気泡 ４，５ 電線 ６ 心線部 ７ 絶縁材 ８ メッシュ状電極 ９ 交流電源 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 電線（３相交流電極） １２ 電気流体力学ポンプ素子 １３ ３相交流電源 １４ 循環パイプ（循環ライン） １５ 外部空間 １７ 直流電源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−184259（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−168874（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−34405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−134760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−209462（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−36717（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 19/00 B01D 19/02 H02K 44/06
Claims (2)
- 【請求項１】 液体の存在する容器内の上部に、心線部
を絶縁材で被覆してなる電線を織物状に配列させて構成
したメッシュ状の電極を水平に配置し、該メッシュ状電
極を交流又は直流電源に接続し、且つ上記容器の外周部
に、３相以上多相交流電源に接続した３相以上多相交流
電極を並列させてスパイラル状に巻き付けてなる電気流
体力学ポンプ素子を配設したことを特徴とする液体中の
気泡除去装置。 - 【請求項２】 容器内の液体を上部位置から底部へ循環
させる循環ラインを、容器の側部に設けた請求項１記載
の液体中の気泡除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03261377A JP3079687B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液体中の気泡除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03261377A JP3079687B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液体中の気泡除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568810A JPH0568810A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3079687B2 true JP3079687B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=17361004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03261377A Expired - Fee Related JP3079687B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液体中の気泡除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079687B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4759671B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2011-08-31 | 学校法人金沢工業大学 | 電気流体力学ポンプ |
| JP4646125B2 (ja) * | 2005-09-27 | 2011-03-09 | ヤマハ株式会社 | マイクロチップとこれを用いた気泡分離方法 |
| JP5816849B2 (ja) * | 2012-02-08 | 2015-11-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体溶解装置 |
| JP5914802B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2016-05-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体溶解装置 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP03261377A patent/JP3079687B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568810A (ja) | 1993-03-23 |
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