JP4750454B2 - 噴流生成装置とその噴流生成方法、及び、該装置を具備するアクチュエータ - Google Patents
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Description
本実施形態の噴流生成装置について、添付図面を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態の噴流生成装置の概略構成断面図である。図1に示すように、本実施形態の噴流生成装置は、絶縁体5に囲まれた導電性材料からなる電極1、導電性材料からなる電極2、電極1と電極2に接続される電源3、及び、電圧が印加される液体4を備えている。図1に示すように、電極1と電極2は、液体4中に配置される。本実施形態では、電極1の形状は針状であり、絶縁体5がこの針上の電極1を被覆しているが、電極1の端部では、絶縁体5による被覆が施されていない。また、電極2の形状は、円盤状のものが用いられる。
本実施形態は、第1の実施形態の応用例である。本実施形態の噴流生成装置の特徴的な点についてのみ、図3を用いて以下に説明する。図3は、本実施形態の噴流生成装置について説明するための概略断面図である。本実施形態では、第1の実施形態における液体4に関して、比重の異なる液体8と液体9を用いる。液体8の方が比重が大きい。液体8と液体9は層を成し、液体8と液体9との間には界面が形成される。液体8中には、第1の実施形態で示したような噴流生成装置の電極1及び電極2が、界面近くに設置される。
本実施形態は、第2の実施形態の変形例である。本実施形態の特徴的な点についてのみ、図4を用いて以下に説明する。図4は、本実施形態の噴流生成装置について説明するための概略断面図である。本実施形態の噴流生成装置は、第2の実施形態で用いられる液体8よりもより比重の大きな液体10に流れを生じさせるものである。本実施形態の噴流生成装置の動作は第2の実施形態の場合と同様であり、液体8に流れを生じさせ、間接的に液体10に流れを発生させる。
本実施形態は、第2の実施形態の変形例である。本実施形態の特徴的な点についてのみ、図5を用いて以下に説明する。図5は、本実施形態の噴流生成装置について説明するための概略断面図である。図5に示すように、駆動源となる液体8の流れを効率よく液体9に伝えるために、壁11を設けて液体8の流路を狭めても良い。こうすることにより、噴流により界面が波立ち、その波と壁に挟まれた液体9は壁伝いに波と一緒に運ばれる。本実施形態によれば、流路を細めることでより駆動用液体と被駆動用液体の流れの伝わりを上げることができ、液送の効率を上げることが可能となる。
本実施形態は、第1の実施形態の応用例である。本実施形態の特徴的な点についてのみ、図6を用いて以下に説明する。本実施形態の噴流生成装置は、発生させた噴流から回転運動を取り出すことを可能とした点に特徴を有するものである。図6は、本実施形態の噴流生成装置の概略断面図である。図6に示すように、本実施形態の噴流生成装置には、回転軸と噴流を受ける羽を持つ羽根車14が設けられる。この羽根車14に噴流が当たる位置に、噴流生成装置における絶縁体5により被覆された電極1が1以上(図6では2個)設置される。
2 電極
3 電源
4 液体
5 絶縁体
6 気泡保持部
7 気泡
8 液体
9 液体
10 液体
11 壁
12 放熱フィン
13 気泡溜め部
14 羽根車
Claims (13)
- 特定の第1の液体中に配置され、所定部分を絶縁体で被覆した導電性材料からなる第1の電極と、前記第1の液体中に配置される導電性材料からなる第2の電極と、該第1、第2の電極がそれぞれ異なる極性に接続される電源とを具備し、前記第1の液体に電圧を印加して気泡を発生させ、前記第1の液体に噴流を生じさせる噴流生成装置であって、
前記第1の電極には、該電極の端部から前記絶縁体を前記第1の液体中に突出させることにより、前記電圧印加により発生した気泡を前記第1の電極端部近傍に保持するための気泡保持部を設け、前記第1、第2の電極は、前記電源からの電圧印加により不平等電界を生じさせるように前記第1の液体中に配置し、前記第1の電極における接液面積は、前記第2の電極よりも小さく、電圧印加により発生する前記気泡により覆われる大きさとなるようにし、前記第1、第2の電極及び前記電源により前記第1の液体に電圧を印加し、前記第1の電極の端部近傍に前記気泡を発生させ、該気泡を前記気泡保持部に保持し、該保持された気泡が成長し、前記第1の電極における接液面積が零になることにより、前記第1の電極と前記第1の液体が該気泡を介したコンデンサーを形成し、前記第1の電極と前記第1の液体との間で絶縁破壊を起こし放電が生じることにより、この放電による瞬間的な電流により前記第1の液体を爆発的に気化させることで前記第1の液体に噴流を発生させることを特徴とする噴流生成装置。 - 前記印加電圧は、前記気泡における電界強度が、該気泡の絶縁破壊電界以上となるような電圧であることを特徴とする請求項1記載の噴流生成装置。
- 前記噴流生成装置の前記第1の液体と、該液体と比重の異なる第2の液体とを界面を有する積層状となるようにし、前記界面近傍の前記第1の液体に流れを生じさせるように前記第1の電極及び第2の電極を配置し、前記界面近傍における前記第1の液体の流れによって、前記第2の液体に流れを生じさせることを特徴とする請求項1又は2に記載の噴流生成装置。
- 前記第2の液体の流路を形成するために、前記界面近傍の前記第2の液体中に壁を設けたこと特徴とする請求項3に記載の噴流生成装置。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の噴流生成装置を1以上具備し、該噴流生成装置から発生する液体の噴流により回転する羽根車を前記第1又は第2の液体中に設けたことを特徴とするアクチュエータ。
- 前記第1又は第2の液体から発生した気泡を溜める気泡溜め部を更に設けたことを特徴とする請求項5記載のアクチュエータ。
- 前記気泡溜め部は、前記気泡が発生する前記第1の電極を基準として、重力方向の反対方向に配置することを特徴とする請求項6記載のアクチュエータ。
- 前記気泡溜め部に溜まった前記気泡を液化させる液化手段を更に設けたことを特徴とする請求項6又は7に記載のアクチュエータ。
- 前記気泡溜め部に溜まった気泡量を計測する気泡量計測手段を更に設け、該手段により計測した気泡量が所定値以上となった場合に、前記液化手段により気泡を液化させることを特徴とする請求項8記載のアクチュエータ。
- 特定の第1の液体中に配置され、所定部分を絶縁体で被覆した導電性材料からなる第1の電極と、前記第1の液体中に配置される導電性材料からなる第2の電極と、該第1、第2の電極がそれぞれ異なる極性に接続される電源とを具備し、前記第1の液体に電圧を印加して気泡を発生させ、前記第1の液体に噴流を生じさせる噴流生成装置の噴流生成方法であって、
前記第1の電極には、該電極の端部から前記絶縁体を前記第1の液体中に突出させることにより、前記電圧印加により発生した気泡を前記第1の電極端部近傍に保持するための気泡保持部が設けられ、前記第1、第2の電極は、前記電源からの電圧印加により不平等電界を生じさせるように前記第1の液体中に配置され、前記第1の電極における接液面積は、前記第2の電極よりも小さく、電圧印加により発生する前記気泡により覆われる大きさとなるようにされ、
前記第1、第2の電極及び前記電源が、前記第1の液体に電圧を印加して、前記第1の電極の端部近傍に前記気泡を発生させる工程と、
前記気泡保持部が、前記発生した気泡を保持し、該保持された気泡が成長し、前記第1の電極における接液面積が零になることにより、前記第1の電極と前記第1の液体が該気泡を介したコンデンサーを形成し、前記第1の電極と前記第1の液体との間で絶縁破壊を起こし放電が生じることにより、この放電による瞬間的な電流により前記第1の液体を爆発的に気化させることで前記第1の液体に噴流を発生させる工程と、を有することを特徴とする噴流生成方法。 - 前記印加電圧は、前記気泡における電界強度が、該気泡の絶縁破壊電界以上となるような電圧であることを特徴とする請求項10記載の噴流生成方法。
- 前記噴流生成装置の前記第1の液体と、該液体と比重の異なる第2の液体とを界面を有する積層状となるようにし、前記界面近傍の前記第1の液体に流れを生じさせるように前記第1の電極及び第2の電極を配置し、前記界面近傍における前記第1の液体の流れによって、前記第2の液体に流れを生じさせる工程を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の噴流生成方法。
- 前記界面近傍の前記第2の液体中に壁が設けられ、前記第2の液体の流路が形成されていること特徴とする請求項12に記載の噴流生成方法。
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