JP3457307B2 - 電子ビームを使用した流動性物質の分散方法及びその装置 - Google Patents

電子ビームを使用した流動性物質の分散方法及びその装置

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JP3457307B2 JP50173691A JP50173691A JP3457307B2 JP 3457307 B2 JP3457307 B2 JP 3457307B2 JP 50173691 A JP50173691 A JP 50173691A JP 50173691 A JP50173691 A JP 50173691A JP 3457307 B2 JP3457307 B2 JP 3457307B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動性物質の分散方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】
数多くの技術及び産業上の工程で流動性物質の分散が
要求されている。このような分散方法の１つに、液体を
噴霧化して粒子化するというものがある。かかる噴霧化
は、燃焼、液体の化学処理、吹き付け被覆及び吹き付け
塗装等の産業上の工程に使用されている。噴霧化等の分
散方法では、流動性物質を微細に、且つ均一的に分散す
ることが一般に望ましい。従って、噴霧化において、液
体を微細な小滴、望ましくは略均一の大きさの水滴に変
えることが好ましい。
【０００３】 この様な流動性物質の分散方法及び装置の開発に多く
の努力が成されてきた。例えば、噴霧化する液体を高圧
下で細いオリフィスを通過されることにより作動する機
械的な噴霧化装置がある。他の機械的な噴霧化装置とし
て、噴霧化する流動性物質を高速で流れるガスと混合
し、その高速ガスの運動効果により流動性物質を分散す
るものもある。
【０００４】 静電噴霧化法として知られる技術も使用されている。
静電噴霧化法では、流動性物質に電荷を与える。これは
普通、流動性物質がオリフィスから出る時に行われる。
流動性物質の様々な箇所で同じ極性の電荷を受けるた
め、流動性物質の様々な箇所は互いに反発しようとす
る。これにより流動性物質が分散する。静電噴霧化法の
基本的な形態では、液体はノズルから対極に向けて排出
される。ノズルは対極に対する電圧に維持される。この
形態の静電噴霧化法は、例えば静電吹付塗装装置に使用
されている。しかし、この形態の静電噴霧化装置は噴霧
化する液体への正味電荷が小さいものにしか使用でき
ず、従って静電噴霧化効果は最小のものである。
【０００５】 米国特許No.4,255,777は異なる静電噴霧化装置を開示
している。この米国特許No.4,255,777に教示されるよう
に、液体がオリフィスから排出される前にその液体を対
向する一対の電極間を通過させ、電荷は一方の電極に残
っている液体を介して他方の電極に移動する。しかし、
移動する液体は、電荷を下流側、即ちオリフィスの排出
側に運ぶ傾向がある。一般に液体の速度は、殆ど全ての
電荷がオリフィスを介して下流側を通過するが、まだ反
対の電極には到達しない程の範囲にある。従って、正味
電荷が対向する電極の作用により液体に提供される。米
国特許No.4,255,777による装置は大きな電荷を液体に適
用することができ、このため優れた噴霧化を行うことが
できる。
【０００６】 しかし、米国特許No.4,255,777による装置は、普通約
１ミクロシーメンズ/m以下の低い伝導率の液体にしか使
用出来ない。液体の電導率が約１ミクロシーメンズ/m以
上の場合、電極間の電位差を維持するのが困難である。
この米国特許No.4,255,777の方法及び装置により多くの
有機液体の噴霧化が成功しているが、他の産業上の重要
な物質は導電率が高過ぎるため、同特許の方法或いは装
置では噴霧化或いは分散が出来ない。例えば、無機物質
の水溶液の導電率は高いため、米国特許No.4,255,777の
方法による静電噴霧化は容易には実行できない。導電率
の高いこれらの溶液としては水性塗料、及び被覆、飲み
物用の抽出エキス等の食品物、水性肥料溶液や除草剤等
の農業用物質等がある。
【０００７】 米国特許No.4,618,432は正味電荷を液体に適用するの
に電子ビームが使用できることを簡単に述べているが
（第６欄第19行）、それをどのように行うのかは教示し
ていない。米国特許No.4,218,410及び米国特許No.4,29
5,808またMahoney et al.,Fine Powder Production Usi
ng Electrohydrodynamic Atomization,conference pape
r,IEEE−IAS 1984 annual meeting,は、電子ビームを
高い負圧条件下で金属の固まりに衝突させるという方法
による金属粉末の形成を提案している。米国特許No.2,7
37,593及び米国特許No.3,122,633は噴霧化以外の目的で
の電子ビームによる液体の処理について述べている。米
国特許No.3,636,673、No.4,112,307、No.4,663,532及び
No.4,631,444は電子浸透性の薄膜を使用した種々の構造
に向けられたものであり、また「電子窓」についても言
及している。A.ミズノによる文献、即ち、Use of an El
ectron Beam for Particle Charging,IEEE Transaction
s of Industry Applications,Vo1.26,No.1（1990年１〜
２月）は、静電沈殿装置のためのプレチャージャーにお
ける電子ビームのイオン化を使用すること、及び電界に
よる電離ゾーンから陰イオン及び自由電子を抽出するこ
とについて論じている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術におけるこれらの努力にも関わらず、分散方
法及び装置を改良するための、まだ達成されていない重
要な要求がある。本発明はこれらの要求に向けられたも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によれば、流動性物質を分散する
ための装置が提供される。本発明による第１の側面によ
る装置は第１側面及び第２側面を有する電子浸透性膜
と；分散すべき流動性物質を前記電子浸透性膜の前記第
１側面を通過させて流動性物質を排出するための流動性
物質排出手段と；を備える。本装置は前記電子が前記膜
を通過して流動性物質に入り前記流動性物質排出手段に
より排出された流動性物質に正味陰電荷を提供すべく、
前記膜の第２側面に自由電子を提供する電子提供手段を
更に有する。作動時には、排出された流動性物質を前記
正味陰電荷の影響下で少なくとも部分的に分散する。前
記電子供給手段には、前記膜の第１側面に内部空間を有
する室と；該内部空間を実質上真空に維持するための手
段と；前記内部空間内に電子を形成するための電子加速
手段と；前記ビーム内の電子を前記電子浸透性膜を通過
させて前記流動性物質に衝突させるための手段と；を設
けても良い。
【００１０】 前記流動性物質排出手段には、下流端とその下流端に
設けられた排出オリフィスを有する通路を画成する本体
と；前記流動性物質を前記通路を介して排出オリフィス
まで前進させて、前記流動性物質をその排出オリフィス
から排出するための手段と；を設け、前記電子浸透性膜
を前記排出オリフィスに近接して配設し、これにより前
記電子を前記流動性物質に衝突させて該流動性物質を前
記排出オリフィスを通過させても良い。
【００１１】 電子浸透性膜を使用することにより電子ビーム発生装
置等の電子供給装置を流動性物質が大気圧或いは加圧下
であっても高い負圧下で作動させることができる。これ
により、減圧下で最も効率よく作動する電子ビーム発生
装置及びプラズマ発生装置等の電子供給装置を使用する
ことができる。また、電子浸透性膜に電子を導入するこ
とにより流動性物質の電位差を維持することが不要とな
り、従って流動性物質が電導性のものであっても流動性
物質への正味電荷の導入を促進させることができる。
【００１２】 流動性物質が排出オリフィスを介して下流を通過する
際に流動性物質に電子が導入されるため、流動性物質の
下流のイオンが装置から離れた流動性物質の電荷された
部分を、その電荷が導電性により流動性物質から装置へ
分散される前に運ぼうとする傾向が生じる。流動性物質
を通過させる手段に排出軸線を包囲するストリームへ流
動性物質を突出させて該排出軸線に略平行に移動させる
手段を設け、前記電子供給手段に前記排出軸線に近接し
た前記ストリームを案内するための手段を設けても良
い。例えば、排出オリフィスの上流位置の噴射位置に電
子浸透性膜を配設し、前記電子供給手段に電子ビームを
前記噴射位置から前記排出オリフィスに向けて前記膜を
介して軸方向に案内する手段を設けても良い。
【００１３】 流動性物質を通過させる手段に前記排出オリフィスに
近接して渦を形成すべく、前記流動性物質を前記排出軸
線を中心とする回転流に案内する手段を設け、前記電子
ビームを前記渦に案内する手段を前記電子ビーム手段に
設けても良い。また、電子浸透性膜に前記排出軸線を包
囲させ、排出オリフィスの下流に延出させても良い。
【００１４】 本発明の別の側面によれば、装置に電子浸透性膜の近
傍の流動性物質の静圧を減少する手段を設けても良い。
従って、通路に流動性物質の圧力を減圧するベンチュリ
セクションを設けても良い。この場合、電子浸透性膜は
このセクションに近接して配設される。本発明のこの側
面による装置は流動性物質が気相を含む場合に特に有益
である。この場合、気相の密度は静圧と共に減少する。
電子浸透性膜を通過する電子が流動性物質へ浸透及び吸
収される際の抵抗はより低くなり、流動性物質からの導
電路を通る分散は妨害される。液体の場合、流動性物質
は機械的な前処理用噴霧化装置を通過して電子が噴射さ
れる前に気相を得ても良い。電子浸透性膜をベンチュリ
セクションの軸線に対して平行或いは横切って配設して
も良い。
【００１５】 電子の流動性物質への注入によりＸ線或いは他の望ま
しくない電磁放射線が生じるため、装置には膜の近傍か
ら装置までにこのような放射線の伝達を阻止するための
手段を設けても良い。かかる阻止手段は１つ或いはそれ
以上のバッフルを含むものでも良い。バッフルを流動性
物質の通路の境界壁で構成し、これらの壁にくねり通路
セクションを画成させても良い。このセクションを電子
浸透性膜の下流で排出オリフィスの上流に配置して放射
線が通路の下流端から放出される前に、通路に沿って軸
方向に移行する放射線を妨害させても良い。
【００１６】 自由電子と流動性物質の分子及び／或いは原子、及び
／或いは大気或いは他のガスとの衝突により陽イオン及
び陰イオンの両方が生じると考えられる。流動性物質か
ら陽イオンを抽出することにより前記流動性物質により
運ばれる全体の正味陰電荷を向上させることができる。
従って、本装置に電子浸透性膜に近接して配置される１
つ或いはそれ以上の電極と、これら各電極を比較的陰の
電位に、即ち、膜の近傍の他方の側面に対して陰の電位
に維持するための手段とを設けても良い。これにより電
極は流動性物質から陽イオンを引きつけ、流動性物質に
正味陰電荷を供給することを促進させることができる。
【００１７】 電子浸透性膜を窒素硼素（B4NH）により形成された薄
膜より構成しても良い。この薄膜の厚さの好ましい範囲
は約２〜３ミクロンである。窒素硼素は低い電子吸収特
性を有するため、電子供給手段を約30kVの電子加速電位
を有する電子ガンより構成しても良い。比較的低いエネ
ルギーの電子源を使用できる能力により好ましくないＸ
線の発生を最小とし、陰イオン線チューブに通常使用さ
れているもの等の簡単で安価なパワー供給しか必要とし
ないという重要な利益を得ることができる。
【００１８】 本発明による他の側面によれば、流動性物質の分散方
法が提供される。この方法では、分散される流動性物質
に電子浸透性膜の第１側面を通過させて排出しても良
く、前記膜の反対側の第２側面に電子を供給して、電子
が膜を通過して流動性物質に入り、排出された流動性物
質に正味電荷を提供しても良い。前記流動性物質を液体
とし、前記液体を前記陰電荷の影響下で少なくとも部分
的に噴霧化しても良い。また、流動性物質は気相、及び
それと混合の固体或いは液体層を有していても良い。流
動性物質は導電性でも非導電性でも良い。上述のよう
に、流動性物質が通路を通過して排出オリフィスから出
る際に流動性物質に電子を導入しても良い。
【００１９】 流動性物質に電子を注入する際に流動性物質の静圧を減
圧しても良い。従って、流動性物質にベンチュリを通過
させ、電子浸透性膜をベンチュリに近接して配設し、電
子浸透性膜の第２側面に電子を供給して流動性物質にベ
ンチュリを通過させても良い。電子を流動性物質に注入
する際に生じるＸ線や他の電磁放射線が装置から出ない
ように阻止しても良い。そのために、通路に沿って軸方
向に移行する放射線を、それが下流端の排出オリフィス
から出る前に妨害しても良い。流動性物質に電子浸透性
膜の第１側面近傍の１つ或いはそれ以上の電極を通過さ
せ、比較的陰の電位をその電極に与えて陽に電荷された
粒子を引きつけても良い。30kV以下の電圧電位及び本質
的に窒素硼素よりなる電子浸透性膜を介して電子を加速
する電子ガンにより電子を供給しても良い。
【００２０】 本発明のその他の目的、特徴及び利点は添付図面を参
照して以下に述べられる好適な実施例の説明により明ら
かとなろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例による装置は中央部12を備えた
本体10とネジ16により中央部に固定されるカバー部14を
備える。本体10及びカバー部は軸線18を中心として略対
称に配設される。本体10及びカバー部14は協働して筒状
の空間20、及び筒状の排出オリフィス24に連通する略円
錐状の空間22を画成する。空間20、22及び排出オリフィ
ス24は互いに略同心で且つ軸線18を中心とする。これら
空間20、22及び排出オリフィス24は協働して連続した通
路26、及びその下流端に設けられた排出開口部24を画成
する。通路26の上流端には入口開口部28が設けられ、筒
状空間20に連通される。カバー部14からは１組の羽根30
が筒状空間22、及び通路26に向けて突設される。図２に
見られるように、羽根30は軸線18を中心に周方向に間隔
を開けて配設される。羽根30は軸線18に対して半径方向
に延出すると共に、同じ周方向に湾曲している。従っ
て、図２に示されるように、各羽根の半径方向内端32は
同じ羽根の半径方向外端34よりも僅かに時計方向に位置
しており、従って羽根は軸線18から反時計方向の周方向
に湾曲している。ポンプ29がタンク、或いは噴霧化され
る他の液体源31、及び開口部28に連結され、これにより
ポンプ29は液体源31からの液体を入口開口部28に圧送で
きる。
【００２２】 本体10の中央部12は軸線18と同心で、且つ軸線18線上
の円形のビーム入口開口部38に向けて中央部12を貫通し
た穴36を備える。ビーム入口開口部38は電子浸透性膜40
により覆われ、その膜40は穴36内の空間を通路26から隔
て、膜40は通路26の壁を形成する。膜40は本体の中央部
12のビーム入口開口部38の周囲全体囲に接合され、膜と
本体が協働して空気、ガス及び液体に対する不浸透性の
バリアーを提供する。膜40の第１の側面は通路に面し、
また第２の側面は該通路に反して穴36に面している。膜
40は軸線18に略直交するよう設けられ、第１の側面は排
出オリフィス24に向けて下流側に面している。膜40は窒
素硼素、ベリリウム或いは他の公知の電子浸透性の材料
で形成して良い。膜40は使用中に与えられる圧力に耐え
るのに必要な厚さに形成するのが好ましい。出来るだけ
薄い膜を使おうとするならば、膜の寸法を最小とし、従
って開口部38の寸法も最小とするのが好ましい。膜40を
窒素硼素で形成する場合、その厚さは約２〜10ミクロメ
ータの範囲だが、３ミクロメータが最も普通であろう。
ビーム入口開口部38の直径は約２〜10mmだが、約3mmが
最も普通である。開口部38を円形にしない場合、ビーム
入口開口部38の最小の寸法は約２〜10mmで、好ましくは
約6mmである。これらの好ましい寸法の範囲は強化され
ていない窒素硼素製の膜に適用される。膜40はその片面
或いは両面を覆う強化要素（図示せず）のグリッド或い
はメッシュにより強化しても良い。その場合、ビーム入
口開口部38は上述した寸法より大きくするか、或いは膜
40の方を上述の寸法より薄くしても良い。
【００２３】 この装置は閉鎖した電子加速管42を備えた電子ガン装
置41を更に有している。図１には電子ガン装置は一部し
か示されていない。加速管42内の内部空間44が本体12の
内部の穴36に連通するように加速管42は本体10の中央部
12に連結される。管42と本体12との接合面には高負圧シ
ール46が設けられ、内部空間44と穴36とは周囲の大気と
効果的に隔離される。管42が先ず本体12に組付けられる
と、内部空間44と穴36は従来の負圧ポンプ48により排気
される。排気後、ポンプ48と内部空間との連結は弁50に
より解除され、ポンプ48は取り外される。空間44内の大
気ガスに反応して消費するよう作用する化学物質52も空
間44内に設けられる。この化学物質とは一般に「ゲッタ
ー」と呼ばれるもので、電子管の分野では良く知られて
いる。管及び本体間のシール46が特に有効であれば、
「ゲッター」は省略しても良い。また、内部空間44への
漏れがあれば、負圧ポンプ48をその空間44と連結したま
まにしておいても良い。
【００２４】 加速管及び穴の内部空間は略負圧、即ち、内部の絶対
圧を約10-6Torr、好ましくは約10-7Torr以下である。電
子ガン装置41は従来の陰極54、及び管42の長手方向に沿
って間隔を開けた導電性のリング等の従来の電子加速装
置を備えている。更に、電子ガン装置は、図１に示され
るようなコイル58等の電子ビームフォーカス装置を有し
ている。この装置は、不均一の密度の電子が開口部38の
全長を横断するのをあらわにするようにビームにワイド
フォーカスを提供するものである。電子ガン装置の各要
素は電子ビーム作動に共通に使用できる型の従来の電源
60に連結される。電源60は充分な陰の電位を陰極54に提
供し、また適切な電位をリング56に与えて電子を陰極54
から排出し、リング56を介して与えられた電位により、
陰極から加速される。電源は、コイル58を励磁して、フ
ォーカスの磁界を提供し、加速された電子を略軸線18に
向けられた比較的細いビームにするよう構成される。
【００２５】 本発明の第１実施例による方法は図１〜３について上
述した装置を使用するものである。ポンプ29を駆動して
液体源31から液体を吸い上げ、通路26、及び排出オリフ
ィス24を介して液体を下流に圧送する。かかる液体は、
無機塩の水溶液等の導電性の液体、或いは液体炭化水素
等の非導電性液体であっても良い。液体として本実施例
で用いるのは電気抵抗率が約10-6オームメータ以下の
「導電性」手段である。多くの導電性の液体は１オーム
メータ以下の低い抵抗率を有する。液体について使用さ
れる「非導電性」と表現は10-6オームメータ以上、通常
は10-8オームメータ以上の電気抵抗率を有する手段のこ
とである。
【００２６】 通路26を介して下流に流れる液体は、通路の円錐空間
部22を横断して排出オリフィス24に接近する時に羽根30
に当たる。羽根30は軸線18を中心として渦巻く回転運動
を液体に与える。回転する液体62が排出オリフィス24に
当たると、それは軸線18を中心として旋回する渦、即
ち、軸線18を中心として中空の渦空間或いは間隙64を形
成する。排出オリフィスを通過する液体は軸線18に略平
行に移動する回転流66としてオリフィスから下流側に向
けられる。
【００２７】 ポンプ29の作動中、電子ガン装置41と電源60は駆動さ
れた電子ビーム68を提供する。ビーム68はフォーカスコ
イル58によりにより電子浸透性膜40から通路26に向けら
れる。ビームはビーム入口開口部38の膜40を介して道路
に入る。ビーム68内の電子は軸線18と略平行なビーム入
口開口部38から排出オリフィス24に向けて下流を通過す
る。図３に最も明瞭に示されるように、ビーム68内の電
子は液体62がオリフィス24を通過する際に該液体に衝突
する。旋回する渦により生成された間隙或いは空間64は
渦の程度によりオリフィスの縁部70を越えてビーム68の
少なくとも一部を下流からオリフィス24へ通過させる。
渦内の空間64には液体の上記及び／或いは大気ガスが充
填されているので、ビームと中空の空間内のガスとの間
に何らかの相互作用があるかも知れない。しかし、この
相互作用は比較的些細なものなので、ビーム68の電子の
殆どは液体62と衝突する。電子ビーム68が膜40を通過し
て渦空間64及びストリーム66内に入ると、電子ビームは
渦空間内のガスに当たり、陰電荷イオン、即ちガス原子
及び／或いは１つ或いは複数の別の電子を含む分子を作
り出す。ビームは陰電荷電子とイオンとが互いに反発す
る影響で軸線18から離れる方向に拡散される。従って、
ビームは軸線18からストリーム66の本体に向けて半径方
向外側に広がる。電子及びイオンが液体に衝突するた
め、液体は正味陰電荷を有する。本発明は作用の理論に
より限定されるものではないが、膜を通過する最初のビ
ームの自由電子はそれが流体ストリームに衝突する前に
原子或いは分子に付着して陰イオンを形成する。電子が
自由であるか或いはイオンに付着しているかに関わら
ず、電子は流体ストリーム内に流れるという点で結果は
同じである。流体ストリームに流れる各陰イオンは流体
に１つ或いはそれ以上の余分な電子を運ぶ。液体の陰電
荷された部分は互いに反発しようとするため、液体スト
リーム66は小滴72まで粉砕され、従って噴霧化される。
噴霧化工程はオリフィスを通過する液体の機械的作用に
より行われる。このため、ストリーム62は電子ビームが
なくてもある程度までは粉砕する傾向にある。しかし、
噴霧化工程は電子ビームにより与えられた陰電荷により
大幅に向上する。
【００２８】 液体62が導電性の場合、電子ビームにより液体に与え
られた電荷は導電体によりある程度分散されるかも知れ
ない。従って、電子ビームにより与えられた電荷は液体
を通過して最も近くの利用できる接地用導体に流れる傾
向がある。ノズル本体10は絶縁材料で形成するか、或い
は接地用導体から電気的に絶縁するのが好ましい。液体
源31及びポンプ29はそれら自体接地用導体とは絶縁して
いて、システムが作動すると、液体源、ポンプ、それら
を入口開口部38に連結する導管、及びそれらの中の液体
に正味陰電荷が与えられる。また、ポンプ29と入口開口
部38とを連結する導管を絶縁材料で形成し、断面を比較
的小さくし、長さを比較的長くして、ノズルからポンプ
への電気的通路が導管内の液体コラムを介する高いイン
ピーダンスの通路としても良い。この構成により、ポン
プ29が接地されていても電流及び電荷の散逸を最小にす
ることができる。
【００２９】 液体からアースまで利用できる電気通路があったとし
ても、ノズル本体自体に電導性があり且つ接地されてい
るか、或いは液体の導管を介する通路の導電率が高いの
で、電子ビームにより与えられる電荷の全てが分散され
るのではない。普通の導電性のある液体における電荷の
速度には限界があり、光の速度より遥に遅い。典型的な
導電性の液体では、電荷は電圧勾配或いは優勢な電界の
影響を受けて、液体を通過したイオンの分散により運搬
される。このような分散の速度は速いが、限界がある。
本発明の好適な実施例では、電荷は液体が排出オリフィ
スを通過するように液体に注入される。この時点で、液
体は下流に流れ、かなりの速度で本体10から離れる。液
体の下流の速度が液体中の電荷の速度を越えると、電荷
は本体及び排出オリフィス24から離れて出てきた液体の
ストリームと共に下流に移動する。本体10が接地され電
気導電性を有していても、電子ビームにより与えられた
電荷の幾つか或いは全てが出て来た液体に残る。
【００３０】 出てきた液体に残った電荷は排出された液体１リット
ルにつき少なくとも約3X10-3クーロンが望ましいが、１
リットルにつき約4X10-3クーロン、或いは5X10-3クーロ
ン程度が最も好ましい。従って、システムを流れる液体
ml/secにつき、電子ビーム68における電子の電流は3x10
-6アンペア以上だが、4X10-6アンペアが好ましく、また
最も望ましいのは5X10-6アンペアである。ビーム電流の
値がこれ以上高い方がより好ましい。ビームの電圧（ビ
ーム68における電子の運動エネルギー）は約15kVが好ま
しい。エネルギー値が高いのは有効且つ好ましい。しか
し、約30kV以上のエネルギー値で電子ビームの発生させ
るには、電力供給において特殊で高価な電圧絶縁体を組
み込んだ複雑な設備が通常は必要となる。従って、15〜
30kVの範囲内の電圧の電子ビームが最も好ましい。
【００３１】 上述の装置及び方法は広い種類の流動性物質を使って
使用できる。特に、導電性及び非導電性の両方の液体を
噴霧化することができる。液体或いはガスにおける固体
の流動性粉末或いは懸濁等の固相を有する流体材料を取
り扱うの場合にも、殆ど同じ装置或いは方法を用いるこ
とができる。その場合、固体の粒子のそれぞれを電子ビ
ームにさらして電荷しても良く、電荷された粒子を互い
に反発させる方法で分散しても良い。典型的には、本体
10における通路26の形及び寸法は材料の固体粒子を結合
したり妨害せずに収容できる程度に選択され、材料の固
体粒子は振動供給装置、ラム等の適切な供給装置により
供給される。本発明のこの側面による方法は液体の噴霧
化ではなくむしろ周囲大気で固体粒子材料を分敗するた
めのものである。ここで使用される「分散」という用語
は、固体粒子材料の分及び液体材料の噴霧化の両方を含
むものと広く解釈されたい。
【００３２】 流動性物質ストリームの下流部分の液体の小滴或いは
分散された固体を従来のノズルにより生成された液体の
小滴と略同じ方法で使用することができる。従って、こ
の方法で得られた液体の小滴は燃焼方法或いは曇り、霧
或いは蒸気の生成方法等でガスと混合することも出来
る。小滴は液体を被覆された作業片等の固体の基板にも
衝突する。基板（図示せず）は陰電荷された小滴を引き
つけるように接地されるかアースに対して陽電荷に維持
される。同様に、流動性固体物質を分散する場合、固体
基板に同じものを適用し、固体粒子を引きつけるように
固体基板を陽電荷としても良い。
【００３３】 上述の装置及び方法では、電荷された流動性物質のス
トリームは排出オリフィスから下流を通過して大気に流
れる。ストリームを取り囲む大気のコロナ放電或いは絶
縁破壊は流動性物質に電荷の分散を引き起こしてストリ
ーム内に維持できる電荷を限定して分散を発生する。こ
のようなコロナ放電を抑制するために、ストリームを誘
電ガスのブラケットで包囲しても良い。このようなブラ
ケットはストリームが略分散される所までは延出させる
必要はない。米国特許No.4,605,485に開示されるよう
に、誘電ガスのストリームは静電噴霧化装置の排出オリ
フィスを包囲する別個の環状オリフィスにより得ても良
い。また、米国特許No.4,630,169に開示されるように、
排出オリフィスを介して流動性物質を排出する前に、噴
霧化すべき流動性物質に揮発性誘電液を添加することに
より不活性ガスのブランケットを得て、誘電ガスのブラ
ンケットを揮発性液体の蒸気により形成しても良い。こ
れらいずれの方法でも本発明による噴霧化方法及び装置
に使用できる。
【００３４】 1989年８月24日に出願された本願と同じ譲受人による
米国の同時係続出願No.07/398,151に開示されている方
法も使用することが出来る。同出願に詳細に開示されて
いるように、電荷された流動性ストリームを霧で包囲さ
れている大気から保護しても良く、これは噴霧化すべき
主要なストリームに積み込まれた同じ或いは異なる液体
から形成しても良い。このために導電性のある液体で使
用可能な霧を形成しても良い。また、噴霧化すべき主要
な液体の一部を加熱して形成される蒸気によりストリー
ムを包囲しても良い。
【００３５】 本発明による装置は、分散すべき流動性物質のストリ
ームを絶対値約1kPa以上、或いは大気圧以上（絶対値約
100kPa）の適切な減圧下である周囲大気に排出するよう
作動する。通路26内の流動性物質の圧力は流動性物質流
の速度、その粘性或いは流れ抵抗、及び通路と排出オリ
フィス24の寸法等の要因に依存する。しかし流動性物質
は大気圧或いは加圧以下なのが普通である。上述のよう
に、電子浸透性の膜40は電子ガン室内の内部空間44を高
い流体圧から隔離し、略負圧内で電子ビームの加速及び
フォーカスを許容する。
【００３６】 図４に図解するように、流体62'の渦巻き状の塊の渦
巻き状開口部64'は流体ストリーム66'が小滴に粉砕され
る箇所まで下流側に延出していても良い。その場合、電
子ビーム68'は渦巻き状開口部64'内で下流を通過する。
それでも電子ビームはストリーム内の流体に衝突するこ
とになる。ビームの電子及びそれを含むイオンは互いに
反発しようとするため、ビームは下流に流れる時に軸線
18'から離れる方向に半径方向外方に広がり、ビームの
電子（自由電子或いはイオンが固着した電子）は軸線1
8'から離れる方向に半径方向外方に流れて流動性物質の
ストリームに突入する。電子は排出オリフィスの下流の
縁部70'からその縁部の下流迄の範囲で流動性物質に突
入する。ストリーム及びビームの形状により電子は排出
オリフィスの下流全体の流動性物質に突入する。
【００３７】 図５に示されるように、電子浸透性の膜40''は上述の
実施例のように平坦である必要はなく、排出オリフィス
24''を介して下流に突出する円筒部を有する形状でも良
い。ここでも電子ビームが、突出した円筒状部43内の下
流を通過すると、軸線18''から離れる方向に半径方向外
方に広がる。従って、電子は電子浸透性の膜のこの範囲
を外方に通過して流体62''に至る。
【００３８】 図６に示される装置は図１〜３を参照して上述した装
置の膜40と同様の略平坦な電子浸透性の膜40'''を有し
ている。膜40'''は排出オリフィス24'''の上流に設けら
れる。第２のイオン化室100が軸線18'''上の膜40'''の
一部に重合すると共に、排出オリフィス24'''を介して
軸方向下流に突出する。第２のイオン化室100は、膜4
0'''に近接した非孔質の円筒状部104と円筒状壁部102
を、また、膜40'''から離れて室100の下流端に位置する
多孔質の電子浸透性膜部108を有する。質100の下流端は
不浸透性のプラグ108で閉塞され、上流端は膜40'''によ
り閉塞される。室100内の内部空間110には減圧下で、ネ
オン、アルゴン、ヘリムウ、クリプトン、キセノン、或
いはそれらの組み合せ等の容易にイオン化可能なガスが
充填される。壁、即ち、膜部106の多孔度は、膜が液
体、及び内部空間110内のガスに対して略不浸透性を有
するが、適切なエネルギ値を有する自由電子に対しては
略浸透性を発揮する程度に設定される。この性質を有す
る材料には約20〜40オングストロームの細孔の呼称寸法
を有する焼結ガラスがある。適切な焼結ガラスはｕニュ
ーヨーク州のCorning Glass Works of Corningで「Vyco
r,Code 7930」という名称で入手できる。その他の点に
ついては、図１〜３を参照して上述した装置と同様であ
る。作動する場合には、電子ガン装置（図示せず）によ
り発生した電子ビーム68'''は電子浸透性膜40'''を通過
して第２イオン化室100内の空間に達する。電子が室に
入ると、それらは室100内のガスをイオン化し、従って
ガスをプラズマ、或いはガスイオンと自由電子の原子に
変換する。また、電子ビームの自由電子が室110に入る
と、プラズマは正味陰電荷を獲得する。プラズマ内の電
子が互いに反発することにより、自由電子を膜或いは壁
106から排出する。排出オリフィス24'''を通過した流体
62'''が膜或いは壁106を包囲すると、膜を通過した電子
は流体が排出オリフィスを通過する時に流体に入る。膜
106は排出オリフィスの下流端の近くに配設されてお
り、また膜或いは壁106は排出オリフィスの下流縁部を
越えて突出しているため、電子は排出オリフィスの下流
のストリームの範囲の流体に導入される。上述の実施例
の作動では、流体に導入された電子は流体に陰電荷が与
え、それを小滴に分散する。第２室の上流の不浸透性の
壁104は自由電子が第２室内の空間110から排出オリフィ
スより離れた上流側の流体に逃げるのを防ぐ。上述のよ
うに、下流側の流体に電荷を導入することにより、電荷
は移動流体と共に押し流されてるので、流体が電導性を
帯びても流体に残る。
【００３９】 図７は本発明の別の特徴を示す。電子窓202はシリコ
ン基板203に配設された窒素硼素（B4NH）の薄膜を有す
る。この薄膜は真空蒸発法、陰極スパータ法或いはそれ
らに類似する技術により基板に付着される。類似した技
術により基板に付着されたアルミニウム205の薄膜は基
板の反対側に配設される。アルミニウムと基板の層に腐
刻さた穴204はそれらの層の中央に配設される。外側の
環状のアルミニウムの層は本体206と層205との間のイオ
ン結合体210を介して本体206に結合される。
【００４０】 本体206はその中心軸線200と同心の穴209及び電子ガ
ン207を有する、高負圧シール（図示せず）が電子ガン2
07と本体206との接合面に設けられる。電子ガンは陰極2
11、グリッド213及び陽極214を有する。これらの要素に
は電力源215から種々の電圧が与えられ、これにより電
子ビーム212の放出は陰極から管208及び穴209内の部分
真空、及び電子窓202の窒素硼素層201を通過して、この
層を通過或いは近くを流れる流動性物質（図示せず）に
衝突する。電力源215から陰極211、グリッド213及び／
或いは陽極214に与えられる電圧は電力変化装置216によ
り経過時間によって選択的に変化される。
【００４１】 本発明の実施例による方法では図７の装置を利用して
時間の経過と共に流動性物質に注入される電子の量を変
化し、それにより時間の経過と共に電荷の注入により生
じるこの流動性物質の分散の程度を変化させる。本発明
のこの特徴は、流動性物質が液体であり、またそれを、
最適な噴霧化条件が例えば内燃機関の燃料噴射器等の周
期に同調させて変化するような作動周期を有する装置に
排出しようとする場合に特に有益である。パワー変化装
置216は流動性物質の分散要件に応じてパワー源215に電
圧を陰極211及びグリッド213の間で選択的に変化させ
て、電子ビーム212の強さ対応するよう変化させる。電
子窓202を通過して流動性物質に入る電子の量も陰極と
電子ガン207のグリッド間の電圧変化に伴って同様に変
化する。
【００４２】 窒素硼素層201は電子ビーム212が窓202を通過するの
に最小の抵抗を与える。その結果、電子ガン207により
電子に与えられる加速の程度は殆どの応用例において流
動性物質に充分な電荷を与えられるように30kVを越える
必要がない。電力源215は陰極211及び陽極214間に15〜3
0kVの電圧を供給する。ポータブルテレビに適用可能な
小さな電子ガンはこの目的に沿って機能可能である。
【００４３】 図11は米国特許No.4,255,777に開示されているものと
類似する別の静電噴霧化システムを示しており、同特許
の開示内容を参照しながらここで説明する。電力源275
はハウジング265内の中央電極267及び反対の電極269間
の電圧差を印加する。反対の電極269はハウジングの前
壁に固着されるかその一部を成す。この電圧差により電
子は中央電極267を離れ、流体279を介して反対の電極26
9へ移行する。この流体はハウジング内で中央電極267の
周囲を流れて排出オリフィス263から出る。ポンプ（図
示せず）によりこの流体はリザーバー（図示せず）から
ハウジング及び排出オリフィスを介して前進する。流体
の移動により電子が下流に即ち排出オリフィス側へ運ば
れるため、電子の殆どはオリフィスを通過し、対向する
電極へは届かない。オリフィスから排出した後、電荷さ
れた流体273は分散され噴霧化される。コレクター電極2
71により電流は回路へ戻る。この場合、コレクター電極
271は内燃機関のシリンダ壁である。レジスタ277は流体
の内部の故障に備えて電極の電流を制限するものであ
る。
【００４４】 電力変化装置276は電源275を制御して、中央及び対向
電極間の経過時間と共に変化する選択された電圧を供給
するものである。この場合、この電圧は機関の作動周期
を監視すると共に、この周期に同期されたパワー変化装
置276へ同期信号を送る同期装置291により決定される。
パワー変化装置276は、流体279へ放出される電荷の量を
上記信号に応答して、即ち、機関の燃焼周期に同期して
変化する。オリフィス263を排出した後の流体の噴霧化
の程度はこの同じ同期化された周期に追従する。流体の
噴霧化の程度は機関の燃焼周期の時間に計測され、周期
全体を通じて流体を最適に噴霧化する。個々で使用され
る「噴霧化の程度」及び「分散の程度」という表現は流
動性物質の単位体積あたりの小滴或いは粒子の数及び平
均的な寸法のことである。噴霧化或いは分散化の程度が
高いということは、流動性物質の単位体積あたりの小滴
或いは粒子が多いということである。
【００４５】 図８は本発明の実施例を示すもので、電極225が電子
浸透性膜228の近傍で中央本体217に配設され、対向電極
287は電極225の真向かいでカバー要素219に配設され
る。図８に示される装置のその他の要素は図１のものと
同じである。従って、流動性物質231は中央本体217及び
カバー要素219により形成された通路229を通過してオリ
フィス221から排出する。電子ビーム224は穴223及び電
子浸透性膜228を通過して流動性物質231に入り、流動性
物質は膜の外面を通過してオリフィス221から排出され
る。上述のように、電子ビーム224が膜228を通過して渦
空間230に突入する時、電子の通常の補数に加え、陰電
荷イオン即ち、１つ或いはそれ以上の電子を有するガス
原子及び／或いは分子が生成される。これらイオンの幾
つかは自由電子を伴い流動性物質231と衝突して流動性
物質に正味陰電荷を与える。
【００４６】 本発明は作動上の理論を限定するものではないが、自
由電子を渦空間230へ導入することにより陽電荷イオン
（陽イオン）、即ち電子の通常の補数を１つ或いはそれ
以上失ったガス原子及び／或いは分子をも生成すると考
えられる。自由電子及び自然に電荷された原子及び／或
いは分子間の衝突によりそれら原子或いは分子により１
つ或いはそれ以上の自由電子が吸収され、原子或いは分
子から１つ或いはそれ以上の電子が排出される。１つ或
いはそれ以上の電子（陽イオン）を失った原子或いは分
子を流動性物質に導入することにより、流動性物質がオ
リフィスから排出さる際の正味陰電荷を減少させること
になる。電極225は渦空間の近傍に配設されて流動性物
質から陽イオン227を抽出する。電極パワー装置289は装
置の周囲の要素に対する電極に例えば約−1.5kVの陰の
電圧を与え、陽イオンを抽出してそれらを渦空間から取
り上げる。電極パワー装置289は対向電極287を接地電位
或いは僅かに陽の電位に保持して、電圧勾配を中央本体
217及びカバー要素219間に維持する。このカバー要素21
9は陽電荷された粒子を渦から中央本体側に引きつける
と共に、陰電荷された粒子を反対方向、即ち渦に向かっ
て誘導する。この構成により、これら陽イオンの相対作
用を最小にして、流動性物質へ与えられる全体の陰電荷
を増やすことができる。
【００４７】 図９は本発明の更に別の実施例を示すものである。円
筒状本体233は入口セクション242、ベンチュリセクショ
ン235及び出口セクション244を備える。これらのセクシ
ョンは軸線234を中心として同心の円筒状空間247、248
及び249をそれぞれ包囲する。円筒状空間247の断面はベ
ンチュリセクション235の方向に先細であり、円筒状空
間249の断面もベンチュリセクション235の方向に先細で
ある。円筒状空間248の断面は両円筒状空間247及び249
よりも実質上小さい。
【００４８】 図９に示される装置は電子浸透性膜241を介して電子
ビームを提供する電子ガン装置243を更に含んでいる。
ポンプ（図示せず）により流動性物質250は入口開口部2
45を介して圧送され、円筒状空間247を通過してベンチ
ュリセクションの方向へ前進する。流動性物質は入口セ
クション242及びベンチュリセクションにより画成され
る先細の円筒状空間内を圧送され、流動性物質により発
揮される圧力は公知の原理により実質的に減圧される。
流動性物質がこれらのセクションに達する迄は大気圧或
いは加圧状態であるが、これらのセクションで減圧状態
を得ることもできる。本発明の実施例ではこの時点で電
子ビーム253を流動性物質へ挿入するのに光源を利用す
る。ベンチュリセクション内を減圧することにより、ビ
ームが破壊する前に流動性物質に対する電子ビーム253
の浸透性の程度を向上させることができる。
【００４９】 この実施例は粉末及びガスの懸濁等の気体及び固体材
料を有する流動性物質を処理するのに特に有益である。
本発明は作用上の理論を限定するものではないが、この
ような流動性物質へ自由電子を放出するところに電子ベ
ンチュリを使用することにより陽イオンの生成、及び流
動性物質へ陰電荷を組み込むことをも促進させることが
できる。上述のように、流動性物質及び電子ビーム253
間の衝突により発生する陽電荷イオン239も電極237によ
り流動性物質から離される。これら電極はベンチュリ23
5内にで電子浸透性膜241の両側に近接して配設される。
電極パワー装置281はベンチュリセクション235の包囲壁
に関する電極237に陰電荷、例えば約−1.5kVを与えて、
陽電荷された粒子を引きつけてそれらをその領域及び流
動性物質から撤回させる。電圧勾配を図12に示されるベ
ンチュリセクションを通じて維持するために、電極パワ
ーユニット281はベンチュリセクションの反対の壁に配
設される対向電極236を接地電圧、或いは僅かに陽の電
圧に保持する。
【００５０】 図12は電子浸透性膜241或いはその近傍の電圧勾配の
ピークは約−1.5kVであり、その後下降する。即ち、膜
からベンチュリセクションの反対の壁へ、また電子ガン
の内部室へ向かって下降する。電子の運動エネルギはこ
の陰の電圧のピークを克服してベンチュリセクションを
前進させるのに充分なものである。その後電子は電圧勾
配によりこのセクションへ吸引され、陽電荷イオンがこ
のセクションから離れて電極237へ戻される。
【００５１】 電荷された流動性物質はベンチュリセクション235か
ら出口セクション244、くねり通路セクション251及び排
出オリフィス252を介して移行する。Ｘ線、及び流動性
物質250よりなる分子或いは原子と電子ビーム253との衝
突により生じる他の電磁放出はくねり通路セクション25
1により遮断される。くねり通路251は円筒状空間249と
オリフィス252間の全ての光通路を遮断する。
【００５２】 図９の装置の変形が図10に示される。入口セクション
257は中央本体255が設けられる円筒状の空間260を包囲
する。この本体255は軸線258を中心として円筒状空間26
0と同心の円筒状空間262を包囲している。円筒状空間26
0の断面は図９に示された実施例の円筒状空間247と同様
に、ベンチュリセクション261へ向かって先細である。
ベンチュリセクション261により包囲される円筒状空間2
64の断面積は円筒状空間260の断面積よりも小さく、ま
たベンチュリセクションの反対側に連結された出口セク
ション（図示せず）の円筒状空間の断面積よりも小さ
い。電子ガン装置（図示せず）は中央本体255内で軸方
向に移動する電子ビーム256を提供する。このビームは
電子浸透性膜259から出て流動性物質258と同じ略同じ方
向に移動し、流動性物質もベンチュリセクション261か
ら出る。電子ビームを流動性物質へこの方向に放出する
ことにより、ベンチュリセクションの流動性物質に対す
るビームの浸透の程度を向上させることができ、従っ
て、流動性物質が出口セクション及び排出オリフィスを
通過する際に該物質に運搬される電荷の量を増やすこと
ができると考えられる。
【００５３】 電極246はベンチュリセクション261内で電子浸透性膜
259の両側に配設され、また対向電極254は電極246の下
流でベンチュリセクションの内壁に向かい合って配設さ
れる。電極パワーユニット283は図12に示されるものと
同様に電圧勾配をベンチュリセクション内で維持するよ
うに、約−1.5kVの電圧及び接地電圧（或いは僅かに陽
の電圧）をそれぞれ電極246及び254に供給する。図９に
ついて上述したように、電子浸透性膜259の近傍で陰電
圧のピークを過ぎた後、電子はこの勾配によりベンチュ
リセクションに引きつけられ、陽電荷された粒子が反対
方向、即ち、このセクションから電極246へ向かって引
きつけられる。
【００５４】 流動性物質に自由電子を放出するところでベンチュリ
を使用することは、気相を有する流動性物質を扱う際に
特に有益である。何故なら、そのような材料の密度はベ
ンチュリセクション内が減圧するのに応じて大幅に低下
するためである。この密度の低下により電子ビームの浸
透性を向上し、電導通路が流動性物質を介してアースに
導電することを阻止することができる。流動性物質が流
体である時にこの利益を利用するために、液体に気相を
与えるべく、ベンチュリセクションより上流で入口セク
ション257内に前処理陽噴霧化装置285が配設される。前
処理陽噴霧化装置は液体を圧力下で細いオリフィスを通
過させ、液体及び気相に付随する生成物を粗く噴霧化す
る。粗く噴霧化された流体はその後ベンチュリセクショ
ンを通過し、そこで気相が向上され、電子が放出され
る。
【００５５】 請求の範囲に限定される発明から逸脱しない範囲で、
上述の特徴を数多くの方法で変形したり組み合わせるこ
とができる。例えば、静電加速ガン以外の電子源を使用
することもできる。また、図６を参照して説明したよう
な第２室を使用した実施例では、多孔質の壁はの多孔度
は第２室内のガスが逃げられる程度としても良い。その
場合、第２室には継続的にガスを再充填する。この方法
の異なる点は、第２室は、無線周波数プラズマ発生器等
の外部プラズマ発生器により供給される正味陰電位を有
するプラズマを継続的に再充填できると共に、高い陰電
位に維持された電極との接触により電荷することができ
ることである。その場合、電子ビーム及び関連するビー
ム発生装置は省略される。また、装置自体がストリーム
内に内部通路を画成する固体本体を有していた図５及び
７を参照して上述した装置では、図１〜４で説明した渦
は不要である。従って、流体通路に流体の流れの回転運
動を起こすための羽根30（図２）或いは他の要素を設け
ることは不要である。これら及び上述の特徴のその他の
変更及び組み合わせとして、上述の好適な実施例は請求
の範囲に限定される発明の限定事項によってではなく、
図面により理解すべきである。 ［図面の簡単な説明］
【図１】本発明の第１実施例による装置の概略図であ
る。
【図２】明瞭に示すべく装置の種々の部分を外した図１
の２−２線断面図である。
【図３】図１の装置の一部拡大断面図である。
【図４】本発明装置の別の実施例による装置を示す図３
に対応する図である。
【図５】本発明装置の別の実施例による装置を示す図３
に対応する図である。
【図６】本発明装置の別の実施例による装置を示す図３
に対応する図である。
【図７】本発明の別の実施例による装置の概略図であ
る。
【図８】本発明による装置の更に別の実施例を示す断面
図である。
【図９】本発明の別の実施例による装置の概略図であ
る。
【図１０】図９に示される装置の変形を示す概略図であ
る。
【図１１】本発明の更に別の実施例による装置の概略図
である。
【図１２】図９の実施例の電子窓を貫通する電位勾配を
示すダイアグラムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−193757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167163（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−65160（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 5/00 - 5/16 B05D 1/04

Claims (59)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）第１側面及び第２側面を有する電子
    浸透性膜と； （ｂ）分散すべき流動性物質に前記電子浸透性膜の前記
    第１側面を通過させて流動性物質を排出するための流動
    性物質排出手段と； （ｃ）電子が前記膜を通過して流動性物質に入り前記流
    動性物質排出手段により排出された流動性物質に正味陰
    電荷を提供すると共に、排出された流動性物質を前記正
    味電荷の影響下で少なくとも部分的に分散すべく、前記
    膜の第２側面に自由電子を提供する電子供給手段と；か
    らなる流動性物質の分散装置。
  2. 【請求項２】前記電子供給手段は、前記膜の第２側面に
    内部空間を有する室と；該内部空間を略真空に維持する
    ための手段と；前記ビーム内の電子を前記電子浸透性膜
    を通過させて前記流動性物質に衝突させるための手段
    と；を備えることを特徴とする請求項１に記載の流動性
    物質の分散装置。
  3. 【請求項３】前記流動性物質排出手段は、下流端とその
    下流端に設けられた排出オリフィスを有する通路を画成
    する本体と；前記流動性物質を前記通路を介して排出オ
    リフィスまで前進させて、前記流動性物質をその排出オ
    リフィスから排出するための手段と；を備え、前記電子
    浸透性膜は前記排出オリフィスに近接して配設され、前
    記電子供給手段、電子浸透性膜、通路及びオリフィス
    は、前記電子が前記オリフィスで、或いはその下流で前
    記流動性物質と衝突して流動性物質が排出オリフィスを
    通過するように構成及び配置されることを特徴とする請
    求項１記載の流動性物質の分散装置。
  4. 【請求項４】前記流動性物質排出手段は排出軸線を包囲
    するストリームに流動性物質を突出させてそれを前記排
    出オリフィスを介して該排出軸線に略平行に移動させる
    手段を備え、前記電子供給手段は前記排出軸線に近接し
    た前記ストリームを案内するための手段を備えることを
    特徴とする請求項３に記載の流動性物質の分散装置。
  5. 【請求項５】前記電子浸透性膜は前記排出軸線に近接し
    て配設されることを特徴とする請求項４に記載の流動性
    物質の分散装置。
  6. 【請求項６】前記電子浸透性膜は前記排出軸線を取り囲
    んでいることを特徴とする請求項４に記載の流動性物質
    の分散装置。
  7. 【請求項７】前記電子浸透性膜は前記排出オリフィスの
    下流に延出することを特徴とする請求項５に記載の流動
    性物質の分散装置。
  8. 【請求項８】前記電子浸透性膜は前記排出オリフィスを
    介して延出していることを特徴とする請求項７に記載の
    流動性物質の分散装置。
  9. 【請求項９】前記電子浸透性膜は前記排出オリフィスの
    上流の噴射位置に配設され、前記電子供給手段は電子ビ
    ームを前記噴射位置から前記排出オリフィスに向けて前
    記膜を介して軸方向に案内する手段を備えることを特徴
    とする請求項４に記載の流動性物質の分散装置。
  10. 【請求項１０】前記電子ビーム手段は内部空間と、前記
    噴射位置の出口ポートとを有する室を備え、前記電子浸
    透性膜は出口ポートを覆うと共に、前記室の内部空間を
    前記通路から隔離し、前記電子ビーム手段は前記電子ビ
    ームに電子浸透性膜を通過させ前記通路に送るべく、前
    記室内の前記電子ビームを案内する手段と、前記内部空
    間を略真空に維持するための手段と、を更に備えること
    を特徴とする請求項９に記載の流動性物質の分散装置。
  11. 【請求項１１】前記電子浸透性膜は前記軸方向を略横断
    することを特徴とする請求項９に記載の流動性物質の分
    散装置。
  12. 【請求項１２】前記流動性物質排出手段は前記排出オリ
    フィスに近接して渦を形成すべく、前記流動性物質を前
    記排出軸線を中心とする回転流に案内する手段を備え、
    前記電子ビーム手段は前記電子ビームを前記渦に案内す
    る手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の流動
    性物質の分散装置。
  13. 【請求項１３】前記電子供給手段はガス空間を画成する
    手段を備え、前記電子浸透性膜の第２側面は前記ガス空
    間の境界を成し、ガス空間内にはイオン化可能なガスが
    収容され、前記電子供給手段はそのガスをイオン化して
    そのイオン化ガスに正味陰電荷を与える手段を更に備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の流動性物質の分散
    装置。
  14. 【請求項１４】前記ガスをイオン化してそれに正味陰電
    荷を与える手段は、前記ガス空間の境界を成す別の電子
    浸透性膜と、該別の電子浸透性膜を介して電子ビームを
    前記空間に案内するための電子ビーム案内手段とを更に
    有することを特徴とする請求項13に記載の流動性物質の
    分散装置。
  15. 【請求項１５】前記流動性物質排出手段はベンチュリを
    形成する細いセクションを有する通路を画成する本体
    と、流動性物質に該通路を通過させて、流動性物質が該
    セクションを通過する際の流動性物質の圧力を減圧する
    手段とを含み、電子供給手段により提供される電子が該
    セクション内の減圧下での流動性物質に入るように、前
    記電子浸透性膜は該セクションの近傍に配設されること
    を特徴とする請求項１に記載の流動性物質の分散装置。
  16. 【請求項１６】前記電子浸透性膜は前記セクションの軸
    線に略平行に配設されることを特徴とする請求項15に記
    載の流動性物質の分散装置。
  17. 【請求項１７】前記電子浸透性膜は前記セクションの軸
    線を略横断するように配設されることを特徴とする請求
    項15に記載の流動性物質の分散装置。
  18. 【請求項１８】前記電子供給手段は電子ビームを前記膜
    を介して前記ベンチュリセクションへ案内するための電
    子ガンを備えることを特徴とする請求項15に記載の流動
    性物質の分散装置。
  19. 【請求項１９】前記電子浸透性膜の近傍から放射線の伝
    達を阻止するためのシールド手段を更に備えることを特
    徴とする請求項１に記載の流動性物質の分散装置。
  20. 【請求項２０】前記流動性物質排出手段は下流端を有す
    る通路を画成する本体と、前記通路内の流動性物質を前
    記下流端まで前進させる手段とを備え、前記電子浸透性
    膜は前記下流端の上流の通路に面し、前記シールド手段
    は前記電子浸透性膜と前記通路の下流との間の前記通路
    に少なくとも１つのバッフルを有することを特徴とする
    請求項19記載の流動性物質の分散装置。
  21. 【請求項２１】前記少なくとも１つのバッフルは前記通
    路の境界を成すと共に、前記電子浸透性膜と下流端の間
    の前記通路内にくねり通路を画成する本体の少なくとも
    １つの壁セクションを含むことを特徴とする請求項20に
    記載の流動性物質の分散装置。
  22. 【請求項２２】前記電子浸透性膜の第１側面の近傍に配
    設されて、前記排出手段により膜を通過した流動性物質
    が接触する電極と、前記流動性物質から陽電荷された粒
    子を引きつけるために、前記電極を比較的陰電位に維持
    するための手段を更に備えることを特徴とする請求項１
    に記載の流動性物質の分散装置。
  23. 【請求項２３】前記流動性物質排出手段はベンチュリを
    形成するセクションを有する通路を画成する本体を備
    え、前記電子浸透性膜及び電極は該セクションの近傍に
    配設されることを特徴とする請求項22に記載の流動性物
    質の分散装置。
  24. 【請求項２４】前記流動性物質排出手段は排出オリフィ
    スを有する通路を画成する本体を備え、前記電子浸透性
    膜及び電極は該排出オリフィスの近傍に配設されること
    を特徴とする請求項22に記載の流動性物質の分散装置。
  25. 【請求項２５】前記電子浸透性膜の第２側面に設けられ
    る前記電子の量を時間と共に変化させる手段を更に備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の流動性物質の分散
    装置。
  26. 【請求項２６】前記電子供給手段は電子ガンを備え、電
    子の量を変化する前記手段は前記ガンにより放出される
    電子の量を変化させる手段を備えることを特徴とする請
    求項25に記載の流動性物質の分散装置。
  27. 【請求項２７】前記電子ガンは陰極、グリッド及び１つ
    或いはそれ以上の陽極を備え、電子の量を変化させる前
    記手段はグリッド及び陰極間の電圧を変化させる手段を
    備えることを特徴とする請求項26に記載の流動性物質の
    分散装置。
  28. 【請求項２８】作動周期を有すると共に、排出された流
    動性物質を受け入れるための装置を更に備え、電子の量
    を時間と共に変化させる前記手段は前記周期に同期して
    量を変化させる手段を備えることを特徴とする請求項25
    に記載の流動性物質の分散装置。
  29. 【請求項２９】前記装置は内燃機関であることを特徴と
    する請求項28に記載の流動性物質の分散装置。
  30. 【請求項３０】前記電子浸透性膜は主に窒素硼素からな
    る薄膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の流動
    性物質の分散装置。
  31. 【請求項３１】前記薄膜の厚さは約３ミクロン以下であ
    ることを特徴とする請求項30に記載の流動性物質の分散
    装置。
  32. 【請求項３２】前記電子供給手段は電子ガンと、該電子
    ガンを作動して30kV以下の電子加速電位を提供するため
    の手段とを備えることを特徴とする請求項30に記載の流
    動性物質の分散装置。
  33. 【請求項３３】前記流動性物質は液体であり、前記流動
    性物質排出手段は該液体が前記電子浸透性膜を通過する
    前に該液体に気相を与えるための手段を備えることを特
    徴とする請求項１に記載の流動性物質の分散装置。
  34. 【請求項３４】液体に気相を与えるための前記手段は前
    記液体が前記電子浸透性膜を通過する前に該液体を最初
    に噴霧化する手段よりなり、前記電子供給手段により供
    給された膜の電子が機械的に噴霧化された液体に入り、
    最初に噴霧化された前記液体を前記正味電荷の影響下で
    更に噴霧化することを特徴とする請求項33に記載の流動
    性物質の分散装置。
  35. 【請求項３５】（ａ）分散する流動性物質に電子浸透性
    膜の第１側面を通過させ、該流動性物質を排出する工程
    と； （ｂ）前記膜の反対側の第２側面に電子を供給して、電
    子が膜を通過して流動性物質に入り、排出された流動性
    物質に正味電荷を提供し、これにより排出された流動性
    物質を前記正味電荷の影響下で少なくても部分的に分散
    する工程と；よりなる流動性物質の分散方法。
  36. 【請求項３６】流動性物質を通過させる前記工程は前記
    流動性物質が少なくとも約10-2気圧下で排出するよう行
    い、電子を提供する前記工程は約10-7Torr以下の負圧下
    で室内に電子ビームを提供し、前記電子ビームを前記電
    子浸透性膜を介して前記流動性物質に案内する工程を更
    に有することを特徴とする請求項35に記載の流動性物質
    の分散方法。
  37. 【請求項３７】前記流動性物質は液体であり、前記液体
    は前記陰電荷の影響下で少なくとも部分的に噴霧化され
    ることを特徴とする請求項35に記載の流動性物質の分散
    方法。
  38. 【請求項３８】前記流動性物質は約１オームメータ以下
    の電気抵抗を有することを特徴とする請求項35に記載の
    流動性物質の分散方法。
  39. 【請求項３９】流動性物質を通過させる前記工程は該流
    動性物質に通路を介してその下流端の排出オリフィスを
    通過させ、ストリーム内の流動性物質を排出オリフィス
    から排出する工程を有し、前記電子浸透性膜は前記排出
    オリフィスの近傍に配設され、電子が排出オリフィス
    で、或いはその下流で流動性物質に入ることにより該流
    動性物質を排出オリフィスから出すことを特徴とする請
    求項35記載の流動性物質の分散方法。
  40. 【請求項４０】流動性物質を排出オリフィスから排出す
    る前記工程は流動性物質を排出軸線に略平行に延出させ
    る工程を有し、前記電子浸透性膜は前記排出オリフィス
    の上流に配設され、電子を提供する前記工程は前記排出
    オリフィスに向かって前記排出軸線と略平行に電子ビー
    ムを案内する工程を有し、これにより前記電子ビームは
    前記流動性物質に衝突して該流動性物質が排出オリフィ
    スを通過することを特徴とする請求項39に記載の流動性
    物質の分散方法。
  41. 【請求項４１】前記排出オリフィスの近傍に渦を形成す
    べく、前記流動性物質に回転流を引き起こす工程を更に
    有し、電子ビームを案内する前記工程は電子ビームを前
    記渦に案内する工程を有することを特徴とする請求項40
    に記載の流動性物質の分散方法。
  42. 【請求項４２】電子を提供する前記工程は前記電子浸透
    性膜の第２側面に陰電荷されたプラズマを提供する工程
    を過することを特徴とする請求項35に記載の流動性物質
    の分散方法。
  43. 【請求項４３】プラズマを提供する前記工程は電子を別
    の電子浸透性膜を介してガスに案内し、前記プラズマを
    形成して電荷する工程を有することを特徴とする請求項
    42に記載の流動性物質の分散方法。
  44. 【請求項４４】前記ガスはヘリウム、ネオン、アルゴ
    ン、クリプトン、キセノン、及びそれらの組み合せから
    選択されることを特徴とする請求項43に記載の流動性物
    質の分散方法。
  45. 【請求項４５】流動性物質を排出する前記工程は、前記
    流動性物質が前記電子浸透性膜を通過する際に流動性物
    質が静圧となるように実行されることを特徴とする請求
    項35に記載の流動性物質の分散方法。
  46. 【請求項４６】前記流動性物質は気相を有することを特
    徴とする請求項45に記載の流動性物質の分散方法。
  47. 【請求項４７】前記流動性物質は前記気相との混合であ
    る固体粒子を含むことを特徴とする請求項46に記載の流
    動性物質の分散方法。
  48. 【請求項４８】前記排出工程はベンチュリを形成する細
    いセクションを有する通路を前記流動性物質に通過させ
    て流動性物質が前記セクションを通過する際の圧力を減
    圧する工程を有し、前記電子浸透性膜は該セクションの
    近傍に配設され、電子を提供する前記工程は前記電子浸
    透性膜に電子ビームを案内する工程を有し、これにより
    ビームが流動性物質と衝突して流動性物質がセクション
    を通過することを特徴とする請求項35に記載の流動性物
    質の分散方法。
  49. 【請求項４９】前記電子浸透性膜の近傍からＸ線の伝達
    を阻止する工程を更に有することを特徴とする請求項35
    に記載の流動性物質の分散方法。
  50. 【請求項５０】前記流動性物質から陽電荷された粒子を
    除去する工程を更に有することを特徴とする請求項35に
    記載の流動性物質の分散方法。
  51. 【請求項５１】陽電荷された粒子を除去する前記工程は
    流動性物質と接触している前記膜の近傍に比較的陰の電
    位の電極を維持する工程を有することを特徴とする請求
    項50に記載の流動性物質の分散方法。
  52. 【請求項５２】前記流動性物質は気相を有し、前記流動
    性物質が膜を通過する際の該流動性物質の静圧を減圧に
    維持する工程を更に有することを特徴とする請求項51に
    記載の流動性物質の分散方法。
  53. 【請求項５３】前記第２側面の電子の量を時間と共に変
    化させる工程を更に有することを特徴とする請求項35に
    記載の流動性物質の分散方法。
  54. 【請求項５４】電子を提供する前記工程は電子ガンで電
    子ビームを形成する工程を有し、電子の量を変化させる
    前記工程は前記電子ガンより放出される電子の量を時間
    と共に変化させる工程を有することを特徴とする請求項
    53に記載の流動性物質の分散方法。
  55. 【請求項５５】電子の量を変化させる前記工程は排出さ
    れた流動性物質を受ける装置の作動周期に同期させて前
    記量を変化する工程を有することを特徴とする請求項53
    に記載の流動性物質の分散方法。
  56. 【請求項５６】前記装置は内燃機関であることを特徴と
    する請求項55に記載の流動性物質の分散方法。
  57. 【請求項５７】前記電子浸透性膜は窒素硼素からなる薄
    膜よりなり、電子を提供する前記工程は30kV以下の電圧
    電位で電子ガンにより電子を加速する工程を有すること
    を特徴とする請求項35に記載の流動性物質の分散方法。
  58. 【請求項５８】前記流動性物質は液体であり、通過させ
    る前記工程は液体が前記電子浸透性膜を通過する前に液
    体に気相を与える工程を有することを特徴とする請求項
    35に記載の流動性物質の分散方法。
  59. 【請求項５９】液体に気相を与える前記工程は液体を機
    械的に噴霧化する工程を有することを特徴とする請求項
    58に記載の流動性物質の分散方法。
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