JPH05501676A - 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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ビーム　した　の　その 折衝分野 本発明は流体性物質の分散方法及びその装置に関する。

汰術幻背景 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、吹き付は被覆及び吹き付は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−の大きさの水滴に変えることが好ましい。

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。

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。

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ＫＭ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。

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以下の低い電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を率が高過ぎるため、 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。

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Ｎ０１４．２９５．８０８またＭａｈｏｎｅｙ　ｅｔ　ａｌ、、Ｆｉｎｅ　Ｐ ｏｗｄｅｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒｏｄ ｙｎａ＋氏{ｃ ＾ｔｏＩｌｌｉｚａｔｉｏｎ、ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｐａｐｅｒ、　ＩＥＥＥ −ＩＡＳ　１９８４　ａｎｒ＋ｕａｌ　ｍｅｅｔｉｎｇ、　■A　１」 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、　２．７３７．５９３及び米国特許Ｎ ｏ、　３．１２２．６３３は噴霧化以外の目的でのに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、　４．１１ ２．３０７、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ｊ についても言及している。Ａ　ミズノによる文献、即ち、１ｌｓｅ　ｏｒ　ａｎ 　Ｅｌｅｃけｏｎ　Ｂｅａ［Ｉｌ　ｆｏｒ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｃｈａｒｇｉｎ ｇ、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｉｎр浮唐狽窒■ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、　Ｖｏｌ、　２６．　Ｎｏ、　Ｉ　（１９９０年１ 〜２月）は、静電沈殿装置のためのプレチャーツヤ−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。

従来技術におけるこれらの努力にも問わらず、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。

魚咀■訓示 本発明の第１の側面によれば、流動性物質を分散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２側面 に内部空間を有する質と、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：を設けても良い。

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６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性オリフィ スを通過させても良い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か 不要となり、従って流動性物質が主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。

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１の噴射位置に電子浸透性膜を配設し、ｉ’ｉｆ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。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膜に案内す 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。

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。

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フルを含む ものでも良い。バ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。このセクシヨ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。

自由電子と流動性物質の分子及び／＊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Ｅ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。

電子浸透性膜をＭ素硼素（Ｂ、ＮＨ）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。

別の側面において、本発明は分散の程度を時間と共に変化する流動性物質の分散 装置を提供する。この変化を分散される物質を受け入れる装置の作動周期に同期 させることができる。本発明のこの側面による装置に、流動性物質を供給する手 段と：前記流動性物質が電子の電荷により少なくとも部分的に分散されるように 流動性物質に電子を注入する手段と：作動周期を有すると共に、分散された物質 を受けるための装置と：前記流動性物質に注入された電子の量を前記周期に同期 させて変化し、それにより前記分散の範囲を前記周期に同期させて変化する手段 と：を設けても良い。電子を注入する前記手段を電子ガンで構成し、電子の量を 変化する前記手段に電子ガンにより放出される電子の量を変化する手段を設けて も良い。分散された物質を受け入れる装置はガソリン或いはディーゼルエンジン 等の内燃機関でも良い。

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、前記展の反対側の第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。

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。３ ０ｋＶ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。

本発明による他の方法によれば、流動性物質の分散程度は時間と共に変化される 。分散される物質を受け入れる装置の作動周期にこの変化を同期させても良い。

本発明のこの側面によれば、流動性物質に電子を注入し、電子の量う物質を受け 入れる装置の作動周期に同期させて変化し、これによりこの周期に同期させて分 散の程度を時間と共に変化させることができる。注入される電子をビームを該周 期で変化する電子ガンにより供給しても良い。

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。

図面の簡単な説明 図１は本発明の第１実施例による装置の概略図である。

図２は明筐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は図１の装置の一部拡大断面図である。

図４．５及び６は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は本発明の別の実施例による装置の概略図である。

図８は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は本発明の別の実施例による装置の概略図である。

図１０は図９に示される装置の変形を示す概略図である。

図１１は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は図９の実施例の電子Ｚを貫通する電位勾配を示すダイアグラムである。

光μ匡ｍ伍 本発明の第１の実施例による装置は本体ＩＯ１及びネジ１６により本体１６に固 定される中央部１２及びカバ一部１４を備える。本体ｌＯ及びカバ一部は軸線１ ８を中心として略対称に配設される。本体１０及びカバ一部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Ｉ８ 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。カバ一部 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３゜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３ｏ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Ｉ８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。

本体ＩＯ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ｌｌＩ４０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。！Ｉ４０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１ ８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〜ｌＯ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の直径は杓２〜ＩＯｍだが、約３ −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６−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ツ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 いは農４０の方を上述の寸法より薄くしても良い。

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４ ４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ｌＯの中央部１ ２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４４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Ｊ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Ｊ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。

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−＠Ｔｏｒｒ、 好ましくは約１０”Ｔｏｒｒ以下である。電子ガン装置４１は従来の陰イオン５ ４、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５ ８等の電子ビームフを一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れ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５ ４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、）を−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。

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ｌ０−ｅオームメータ以下の「導 電性１手段である。多くの導電性の液体は１オームメ−夕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−”オームメータ以上 、通常はｌｏ−８オ一ムメータ以上の電気抵抗率を有する手段のことである。

通路２６を介して下流に流れる液体は、通路の円錐部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を中心とする旋回する渦、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。

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はフナ−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を介して通 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。肩肉の空間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１！Ｉ４０を通過して渦空間６ ４及びストリーム６６内に入ると、電子ビームは渦空面内のガスに当たり、陰電 荷イオン、即ちガス原子及び／６．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１８２か ら離れる方向に拡散される。従って、ビー１、はビーム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。

液体６２に導電性のなる場合、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 する専管、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（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２ ９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。

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Ｘ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。この時へで、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ｌＯ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。

出てきた液体に残った電荷は排出された液体１リツトルにつき少なくとも約３Ｘ ＩＯ−’クーロンが望ましいが、ｌリットルにつき約４ＸＩＯ−”クーロン、成 し１は５ＸＩＯ””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３ｘｌＯ−”アン ペア以上だが、４ｘ１０−″アンペアが好ましく、また最も望ましいのは５Ｘ１ ０−＠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。

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。液体成し）はガスおける 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１０ｉこおける通路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Ｉｔなくむしろ周囲大気で固体粒子材料を分 散するためのものである。ここで使用される［分散ｊという用語は、固体粒子材 料の分散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。

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（図示ゼず）は陰ｘｉ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。

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、　４．６ ０５．４８５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。

１９８９年８１２４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。

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（絶対値的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１Ｍ４０は電子ガン室内の内部室１１１１４４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。

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′　は渦巻き状開ロ部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１８′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。

図５に示されるように、電子浸透性のｆｌｌｌｏ”　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。

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°パ上の［４０ ”　”　の一部に重合すると共に、排出オリフィス２４パ゛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４０゛。

に近接した非孔質の円筒状部１０４と、８４０”’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腰部１０６を有する。室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＋０ ０内の内部空間１１０には減圧下で、ネオン、アルゴン、ヘリリウム、クリプト ン、キセノン、或いはそれらの燃焼ガス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２０〜４ ０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　１ｌｏｒｋｓ　ｏｒ　 ＣｏｒｎｉｎｇでｒＶｙｃｏｒ、　Ｃｏｄｅ　７９３０Ｊ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、自由電子を農或いは壁１ ０６から排出する。排出オリフィス２４”’を通過した流体６２パ′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１０Ｂ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。

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（Ｂ、ＮＨ）の薄膜を有する。この薄膜は真空蒸発法、陰極スバータ 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れた穴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。

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２０７と本体２０６との接合面に設けら れる。電子ガンは陰極２１１、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２１ ２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２Ｉｌ、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。

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。

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１５〜３０ｋＶの電圧を 供給する。ポータプ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。

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２７ ９を介して反対の電極２６９へ移行する。この流体はハウジング内で中央電極２ ６７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 ２７１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ｆ ｒｉＩｆＩｉするものである。

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２９］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Ｊ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乎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、轡勤性物質の単位体積あたりの小滴或いは粒子が多りというこ とである。

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１１１２２８の近 傍で中央本体２１７に配設され、対向電極２８７は電＃５２２５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２＋７及びカバー要素２１ ９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。

本発明は作鋤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ｔ櫓に例えば約−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２１９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かできる。

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２４７．２４ ８及び２４９をそれぞれ包囲する。円筒状空ｌ１１１２４７の断面はベンチュリ 上クシ３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の断面は両口筒状空間２ ４７及び２４９にょも実質１小さい。

図９に示される装置は電子浸透性！！２４１を介して電子ビームを提供する電子 ガン装置ｔ２４３を更に含んでいる。ポンプ（図示せず）により流動性物質２５ ０は入口開口部２４５を介して圧送され、円筒状空１！１２４７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 シヨ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２ ５３の浸透性の程度を向上させることができる。

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２３５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２８＋はベンチュリセクション２３５の包囲壁に関す る電極２３７に＠電荷、例えば約−１５ｋＶ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２８ １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。

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−１，５ｋ Ｖ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 のピークを完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。

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２５１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。

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１Ｗ１２６０を包囲する。この本体２５５は軸線２５８ を中心として円筒状空１１！２６０と同心の円筒状空間２６２を包囲している。

円筒状空間２６０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２６ １により包囲される円筒状空間２６４の断面積は円筒状空間２６０の断面積によ り小さく、またベンチュリ上クン３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。

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。

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 はベンチュリ上クシ３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 り上流で入ロセクシタン２５７内に前処理論噴霧化装置２８５が配設される。前 処理論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。

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ｌ１Ｉｆｒｌ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１１１を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。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ。６ 第７図 第１０図 第１１図 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年５月１８日

Claims (66)

【特許請求の範囲】
1. 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）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 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提供手段と；からなる 流動性物質の分散装置。
2. 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 る請求の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
3. 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 、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性オリ フィスを通過させることを特徴とする請求の範囲第１項記載の流動性物質の分散 装置。
4. 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の範囲第３項記載の流動性物質の分 散装置。
5. 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 求の範囲第４項記載の流動性物質の分散装置。
6. 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の 範囲第４項記載の流動性物質の分散装置。
7. 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 請求の範囲第５項記載の流動性物質の分散装置。
8. 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 する請求の範囲第７項記載の流動性物質の分散装置。
9. 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の範囲第４項記 載の流動性物質の分散装置。
10. 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の 範囲第９項記載の流動性物質の分散装置。
11. 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の範囲 第９項記載の流動性物質の分散装置。
12. 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 とする請求の範囲第９項記載の流動性物質の分散装置。
13. 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の範囲第１項記載の流動性 物質の分散装置。
14. １４．前記ガスをイオン化してそれに正味陽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き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 求の範囲第１３項記載の流動性物質の分散装置。
15. １５．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 を画成している本体を含み、前記電子浸透性膜はそのセクションに近接して記設 されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
16. 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 徴とする請求の範囲第１５項記載の流動性物質の分散装置。
17. 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配設されるこ とを特徴とする請求の範囲第１５項記載の流動性物質の分散装置。
18. 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の範囲第１５項記載 の流動性物質の分散装置。
19. 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の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
20. 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つのバブルを有することを特徴とす る請求の範囲第１９項記載の流動性物質の分散装置。
21. ２１．前記少なくとも１つのバブルは前記通路を境界を成すと共に、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の範囲第２０項記載の流動性物質の 分散装置。
22. 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の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
23. 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 すれることを特徴とする請求の範囲第２２項記載の流動性物質の分散装置。
24. 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 特徴とする請求の範囲第２２項記載の流動性物質の分散装置。
25. ２５．前記弾幕の第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の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置 。
26. 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 の範囲第２５項記載の流動性物質の分散装置。
27. 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の範囲第２６項記載の流動性物質の分散装置。
28. 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の範囲第２５項記載の流動性物 質の分散装置。
29. ２９．前記装置は内燃機関であることを特徴とする請求の範囲第２８項記載の流 動性物質の分散装置。
30. 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 請求の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
31. 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の範囲第 ３０項記載の流動性物質の分散装置。
32. 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の範囲第３０ 項記載の流動性物質の分散装置。
33. 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 とする請求の範囲第１項記載の流動性物質の分散装置。
34. ３４．液体に気相を与えるための前記手段は前記液体を機械的に噴霧化する手段 よりなることを特徴とする請求の範囲第３３項記載の流動性物質の分散装置。
35. ３５．（ａ）流動性物質を供給する手段と；（ｂ）前記流動性物質が電子の電荷 により少なくとも部分的に分散されるように流動性物質に電子を注入する手段と ；（ｃ）作動周期を有すると共に、分散された物質を受けるための装置と；（ｄ ）前記流動性物質に注入された電子の量を前記周期に同期させて変化し、それに より前記分散の範囲を前記周期に同期させて変化する手段と；を備えることを特 徴とする流動性物質の分散装置。
36. ３６．電子を注入する前記手段は電子ガンであり、電子の量を変化する前記手段 は前記電子ガンにより放出される電子の量を変化する手段を備えることを特徴と する請求の範囲第３５項記載の流動性物質の分散装置。
37. ３７．電子を注入する前記手段は１対の対向電極と、それら対向電極に異なる電 位を与えるための手段とを有し、流動性物質を供給する前記手段はこれら電極間 を流動性物質に通過させて前記電位の影響下で流動性物質に電子を注入する手段 を有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の流動性物質の分散装置。
38. ３８．分散された物質を受ける前記手段は内燃機関であることを特徴とする請求 の範囲第３５項記載の流動性物質の分散装置。
39. ３９．（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と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。
40. ４０．流動性物質を通過させる前記工種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の範囲 第３９項記載の流動性物質の分散方法。
41. ４１．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の範囲第３９項記載の流動性物質 の分散方法。
42. ４２．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 する請求の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
43. ４３．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、電子が流動性物質に入い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の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
44. ４４．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 特徴とする請求の範囲第４３項記載の流動性物質の分散方法。
45. ４５．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の範囲第４４項記載の流動性物 質の分散方法。
46. ４６．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有することを特徴とする請求の範囲第３９項記載の流動 性物質の分散方法。
47. ４７．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の範 囲第４６項記載の流動性物質の分散方法。
48. ４８．前記ガンはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、及びそ れらの燃焼物から選択されることを特徴とする請求の範囲第４７項記載の流動性 物質の分散方法。
49. ４９．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の 範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
50. ５０．前記流動性物質は気相を有することを特徴とする請求の範囲第４９項記載 の流動性物質の分散方法。
51. ５１．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 る請求の範囲第５０項記載の流動性物質の分散方法。
52. ５２．前記排出工程はベンチュリを形成するセクションを有する通路を前記流動 性物質に通過させる工程を有し、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の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
53. ５３．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 を特徴とする請求の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
54. ５４．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 特徴とする請求の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
55. ５５．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の 範囲第５４項記載の流動性物質の分散方法。
56. ５６．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の範囲第 ５５項記載の流動性物質の分散方法。
57. ５７．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 特徴とする請求の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
58. ５８．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の範囲第５７項記載の流動性 物質の分散方法。
59. ５９．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の範囲 第５７項記載の流動性物質の分散方法。
60. ６０．前記装置は内燃機関であることを特徴とする請求の範囲第５９項記載の流 動性物質の分散方法。
61. ６１．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の範囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
62. ６２．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の範 囲第３９項記載の流動性物質の分散方法。
63. ６３．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の範囲第６２項記載の流動性物質の分散方法。
64. ６４．（ａ）流動性物質を提供する工程と；（ｂ）前記流動性物質に電子を注入 して、前記流動性物質を電子の電荷により少なくとも部分的に分散する工程と； （ｃ）作動周期を有する装置に前記流動性物質を排出する工程と；（ｄ）前記周 期に同期させて、流動性物質に注入された前記電子の量を変化し、これにより前 記分散の程度を前記周期に同期させて変化する工程と；よりなる流動性物質の分 散方法。
65. ６５．前記装置は内燃機関であることを特徴とする請求の範囲第６４項記載の流 動性物質の分散方法。
66. ６６．電子を注入する前記工程は対向する一対の電極間に電位を与えて、一方の 電極にその電荷の影響下で前記流動性物質に電子を注入する工程を有し、流動性 物質を提供する前記工程は前記流動性物質を前記電極間に通過させて電子を前記 流動性物質に注入する工程を有し、電子の量を変化させる前記工程は前記電極間 の電位を変化する工程を有することを特徴とする請求の範囲第６４項記載の流動 性物質の分散方法。