JPS597954B2 - 液滴製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は容器内の液体を液滴として外部へ排出するこ
とにより液滴を製造する装置に関するものである。

以下の説明は、トカマク型核融合炉において核融合燃料
として使用される重水素及び三重水素のアイスペレット
の製造に必須な液化ガスの液滴製造装置について行なう
が、この発明は上記した液化ガスに限定されるものでは
な《、任意の液体から液滴を製造するに適用できる。

例えばトカマク方式の核融合において燃料として使用さ
れる重水素及び三重水素の燃料補給方式の一つとして、
重水素及び三重水素を冷却して固化させペレット状（直
径１−１０００μ）にしたものをプラズマ中に投入する
方式が提案されている。

また、レーザ核融合においても燃料の重水素及び三重水
素を冷却して固化したアイスペレットに高出力レーザを
当て核融合反応を起こさせることが考えられている。

上記アイスペレットを製造するには、先ず液化した重水
素及び三重水素から所定の大きさの液滴を造り、これを
減圧雰囲気中に置いて、液滴の蒸発の際に奪われる気化
熱により液滴を冷却して固化させる必要がある。

従来、アイスペレット製造の前工程である液滴の製造に
ついては、液化ガスを入れた容器に設けたノズルから液
化ガスを連続的に流出させながら、ノズル部を振動させ
ることにより液柱を規則的に一定の大きさに切断して液
滴を製造する実験が行なわれていた。

しかし、上記のような連続的な液滴の製造を行なっても
、次工程における液滴の冷却固化のための減圧雰囲気の
最適条件の設定が困難であって、必ずしも満足なアイス
ペレットの製造は期待できなかった。

従って、この発明の目的は、任意の時点で任意の個数の
液滴を製造できる装置を提供することである。

上記の目的のために、この発明は、内部に液体を含み、
かつ前記液体が形成する液面上の空間が容器外部と連通
している有底容器と、少なくとも前記容器中の前記液体
の液面下にあって前記容器の壁部に設けられたノズルと
、前記容器の前記液体中に埋没され前記ノズルに向かっ
て移動可能な可動部材とを備え、前記ノズルは、前記液
体の表面張力により、前記液体が前記ノズルから自然滴
下することのない口径であって、前記可動部材の移動に
よって前記液体を前記ノズルから液滴として滴下せしめ
ることを特徴としている。

この発明によれば、液滴の製造は可動部材の移動の時に
だけ任意に行なうことが可能であり、また、個数は圧力
、ノズルロ径、可動部材の前進距離及びその他の諸因子
の設定により任意に選択できる。

このように所定個数の液滴を任意の時点で製造すること
により、次工程における液滴の固化条件設定が容易とな
り、最適のアイスペレットを得ることができる。

また、得られたアイスペレットは核融合燃料としての取
扱いが容易である。

この発明の更に別の目的及び利点は、添付図面に例示し
た実施例に関する以下の説明から一層容易に明らかとな
ろう。

第１図において、容器１内には例えば重水素及び三重水
素からなる液化ガス２が入っている。

容器１の底板１ａは凹所１ｂを形成するように屈曲して
おり、凹所１ｂの最下壁を限定する底板１ａの一部には
ノズル３が摩り付けられている。

ノズル３は底板１ａに設けられた開口１ｃを介して凹所
１ｂと連通ずる。

容器１内には可動部材、即ち振動板４及びその駆動機構
５が設置されている。

振動板４の前進方向はノズル３からの液滴の滴下方向と
同一であることが望ましい。

また、振動板４は凹所１ｂの上方横断面積より大きい面
積を有する。

図示の実施例においては、ノズル３は容器１の底板１ａ
に、液滴が垂直に下方に落下するように増り付けられて
いるが、必ずしもそのように設置する必要はなく、底板
１ａ以外の壁部、例えば図示していないが容器１の側部
にノズル３を増り付けてもよい。

その場合、振動板４及び駆動機構５もノズルの設置方向
に向けられる。

尚、可動部材の容器内位置決めは、一般的には、図示し
ていないが駆動機構５をステーを用いて容器内壁に固定
することによってなされる。

上記装置を用いて液滴の製造を行なうには、先ず、容器
１の液化ガス２上面の圧力をＰ１、ノズル３の出口近傍
の雰囲気圧力をＰ２とする時、Ｐ１ ≧Ｐ２となるよう
に圧力を調整すると共に、この条件においてもノズル３
から液化ガス２が自然滴下しない状態に予め設定してお
く、このような設定は、ノズルロ径が約２０〜２００μ
と非常に小さいため液化ガス２の表面張力により自然滴
下現象を起さない範囲が存在するので、可能である。

次に、駆動機構５により振動板４をノズル３へ向かって
下方向に急激に一定距離だけ前進させる。

この前進によって、振動−板４の下方にある凹所１ｂ内
の液化ガスの王力は瞬間的（パルス的）に上昇し、上記
設定条件が破られるため、その結果、液化ガス２はノズ
ル３から液滴として滴下する。

製造される液滴の質量（大きさ）及び個数の制御は、圧
力Ｐ１、及びＰ２、ノズルの直径及び長さ、振動板の面
積、前進距離及び速度等の調節によって可能である。

例えば、Ｐ１＝５００ｔｏｒｒ，ｐ２−＝４９５ｔｏｒ
ｒ％ノズルロ径＝１５０μ、ノズル長さ＝５ｍ′ＩＩ１
．、振動板直径＝ ４ Ｑ ｍｍ，振動板前進距離＝
０．２７ｎＪＬ，振動板前進時間＝１ｍｓｅｃとした場
合、５００μの大きさの液滴を１個製造することができ
た。

図示はしないが、１駆動機構５は公知のパルス発生器に
連結できる。

この場合、駆動機構５の周期的な作動が可能となり、任
意の周期で任意の個数（例えば１秒毎に１個）の液滴を
製造できる。

第２図は、上記した駆動機構５の具体例を示すもので、
振動板又はダイアフラム４には円筒形の駆動部材７が一
体的に結合されている。

駆動部材７の外周にはコイル６が巻回され、内部には永
久磁石８が入り、コイル６の外周には環状の永久磁石９
が隔置されている。

１０は容器１又は他の静止部材に固定できるケースであ
って、この中に上記した振動板４、永久磁石８及び９が
図示した態様で取り付けられる。

駆動部材７は、ケース１０に一端を固定されたばね１１
の他端に結合されている。

このような構成の駆動機構において、コイル６にパルス
電流を流して励磁すれば、駆動部材７及び振動板４はば
ね１１に抗して下方に動かされ、第１図について説明し
た態様で液滴が製造される。

パルス電流が無くなって消磁すると、ばね１１の復元力
により振動板４及び駆動部材７は元の位置に戻される。

コイル６へのパルス電流の供給は上記したパルス発生器
により行なうことができる。

尚、前記のように構成した可動部材を液体中に埋没させ
る場合は、振動板４の面がノズル３に向うようにケース
１０をステー（図示していない）等を用いて容器１の壁
面に固定するか、第１図に示される凹所１ｂを備えた容
器にあってはケース１０の鍔部を底板１ａに乗せてもよ
い。

但し、後者の場合は、底板１ａとケース１０の鍔部間に
隙間を設けるためのスペーサを挿入し、液体が振動板４
の下測に供給されるように設置されなければならない。

また、第１図から分かるように、この発明の装置は、液
化ガスの沸騰により生じる気体を上部に逃がす構造とな
っている。

このことは、液滴製造に及ぼす液化ガス温度の影響が少
なく、温度調節の巾を大きく取りうろことを示しており
、装置として汎用性に富む利点がある。

以上のように、この発明によれば、ノズルに向かつて瞬
間的に移動する移動部材を液化ガス中に設けたので、任
意の時点で任意の個数の液滴を製造することができ、満
足すべきアイスペレットの製造を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による液滴製造装置の概略断面図、第
２図は駆動機構の一具体例を例示する断面図である。 図中、１は容器、２は液体（液化ガス）、３はノズル、
４は可動部材（振動板）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に液体を含み、かつ、前記液体が形成する液面
   上の空間が容器外部と連通している有底容器と、少なく
   とも前記容器中の前記液体の液面下にあって前記容器の
   壁部に設けられたノズルと、前記容器の前記液体中に埋
   設され前記ノズルに向かって移動可能な可動部材とを備
   え、前記ノズルは、前記液体の表面張力により、前記液
   体が前記ノズルから自然滴下することのない口径であっ
   て、前記可動部材の移動によって前記液体を前記ノズル
   から液滴として滴下せしめることを特徴とする液滴製造
   装置。