ウォータジェット発生方法及び装置
【目的】 本発明はウォータジェット発生方法及び装置に関し、特に、電熱化学反応により水を吐出してウォータジェットを発生することを特徴とする。
【構成】 本発明によるウォータジェット発生方法及び装置は、水(9)と反応物粉体(33)とによる電熱化学反応を介して前記水(9)を吐出する構成である。
【構成】 本発明によるウォータジェット発生方法及び装置は、水(9)と反応物粉体(33)とによる電熱化学反応を介して前記水(9)を吐出する構成である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウォータジェット発生方法及び装置に関し、特に、電熱化学反応により水を吐出してウォータジェットを発生するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のウォータジェット発生方法としては、一般に、ＩＥＥＥ誌Trans.on Magnetics１９８９年ｖｏｌ２５．ＮＯ１．２５１頁、Ｋ．IKUTA著による方法を図５に挙げることができる。すなわち、図５において符号１で示されるものは円筒電極であり、この円筒電極１の下部１ａにはノズル２ａを有する曲管２が一体に設けられていると共に、その上部１ｂには断面形状がほぼＴ字型をなす絶縁体３が設けられている。
【０００３】前記絶縁体３の中心には接地棒４ａを有する内部電極４が設けられており、この絶縁体３の上部には、前記内部電極４と対向するスイッチ電極５を有する絶縁板６が取りつけられ、このスイッチ電極５と前記内部電極４間には、電源としてのコンデンサ７が接続されている。
【０００４】次に、前述の構成において、高圧電源Ｈ.Ｖからコンデンサに充電し、その高電圧がスイッチ電極５と内部電極４間の絶縁破壊電圧に達すると、各電極４，５間にアーク８が発生し、接地棒４ａを経て円筒電極１へ電流が流れるが、同時に、円筒電極１内の水９上の空間１０内にアークプラズマ１１が発生する。
【０００５】このアークプラズマ１１の発生により、この空間１０内が高圧力状態となり、水９はノズル２ａを介して矢印の方向に吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のウォータジェット発生方法及び装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、アークプラズマにより水の上面の空間に発生する圧力は小さく、実用化できるほどの高効率のウォータジェットを発生することは不可能であった。
【０００７】本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、電熱化学反応により水を吐出してウォータジェットを発生するようにしたウォータジェット発生方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるウォータジェット発生方法は、水と反応物粉体とによる電熱化学反応を介して前記水を吐出する方法である。
【０００９】さらに詳細には、前記反応物粉体としてアルミニウム粉体を用いる方法である。
【００１０】また、本発明によるウォータジェット発生装置は、水に浸漬した状態の筒電極と、前記筒電極の上部に設けられ電源に接続された内部電極と、前記筒電極に接続され反応物粉体を前記筒電極内に供給するための反応物粉体供給手段と、前記反応物粉体供給手段から前記水への前記反応物粉体の供給を制御するためのシャッタ手段とを備えた構成である。
【００１１】さらに詳細には、前記反応物粉体供給手段には、前記反応物粉体の注入を行うための注入用ピストン及び前記反応物粉体の前記筒電極への供給を停止するための閉鎖器が設けられている構成である。
【００１２】さらに詳細には、前記反応物粉体は、アルミニウム粉体よりなる構成である。
【００１３】
【作用】本発明によるウォータジェット発生方法及び装置においては、反応物粉体供給手段から供給された反応物粉体は筒電極内の水の水面上に供給され、シャッタ手段を解除すると、この反応物粉体と内部電極が電気的に接触して導通状態となる。前述の状態で、スイッチをオンとすると、電源であるコンデンサに蓄えられた電気エネルギーが反応物粉体に供給され、反応物粉体が高温のプラズマとなると同時に強い電磁力で水中に沈められる。この時、水と反応物粉体とは激しい化学反応を起こし、水面上の空間が高圧状態となり、水は高速で筒電極のノズルから吐出し、ウォータジェットを発生することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるウォータジェット発生方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。図１から図４迄は本発明によるウォータジェット発生装置を示すためのもので、図１は構成図、図２から図４迄は動作状態を示す構成図である。図１において符号１で示されるものはノズル２ａを有する曲管２を備えると共に水９中に一部が浸漬した状態の筒電極であり、この筒電極１の上部に形成された径大状の空間３０には、筒形の可動絶縁筒からなるシャッタ手段３１が図示しない駆動手段を介して矢印Ａの方向に上下動自在に設けられている。
【００１５】前記筒電極１の上端には、接地棒４ａを一体に有する内部電極４を螺装して有する絶縁体３が設けられ、この内部電極４と筒電極１間には、高電圧Ｈ.Ｖは接続された電源であるコンデンサ７とスイッチ３２が直列に接続されている。
【００１６】前記空間３０に形成された取付孔３０ａには、アルミニウム粉体よりなる反応物粉体３３を収容するホッパ３４を有する反応物粉体供給手段４０が設けられており、この供給手段４０の外端４０ａには注入用ピストン４１が作動自在に設けられていると共に、その基部４０ｂ側には反応物粉体３３が筒電極１の隙間３０側に供給されることを停止するための閉鎖器４２が開閉自在に設けられている。
【００１７】本発明によるウォータジェット発生装置は前述したように構成されており、以下に、その方法について説明する。まず、ホッパ３４に反応物粉体３３を装填後、注入用ピストン４１を介して反応物粉体３３を図２R>２で示すように隙間３０内に注入する。その後、注入用ピストン４１を元に戻して閉鎖器４２を閉とすると共に、図示しない駆動手段を介してシャッタ手段３１を、図３で示すように押下げると、反応物粉体３３は重力によって水９の水面９ａ上に崩れて浮遊し、接地棒４ａ又は内部電極４と電気的に接触する。
【００１８】ここで、図４のように、スイッチ３２をオンとすることにより、コンデンサ７に蓄えられた電気エネルギーは、内部電極４を経て水面９ａ上の反応物粉体３３へ注入される。
【００１９】その後、この反応物粉体３３は高温プラズマになると同時に、強い電磁力で水９の中に沈められる。この時、反応物粉体３３と水９は激しく電気化学反応を起こし、水面９ａ上の空間３０は高圧状態となり、水９は矢印Ｂの方向へ高速で駆動され、ノズル２ａからウォータジェットとして吐出される。
【００２０】また、次の放電のためには、シャッタ手段３１を上方に押上げてスイッチ３２をオフとし、再び、反応物粉体を前記隙間３０に注入した後、前述と同様の工程を繰り返すことによりウォータジェットの発生を行うことができる。
【００２１】なお、前述のウォータジェットの発生方法の工程は、シャッタ手段３１、注入用ピストン４１、閉鎖器４２及びスイッチ３２の各動作を図示しないアクチュエータによってリモコン動作とし、プログラムによって自動制御するように構成できることは述べるまでもないことである。また、反応物粉体３３としては、アルミニウム粉体について述べたが、ボロン粉体とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によるウォータジェット発生方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、アルミニウム粉体等よりなる反応物粉体と水との電熱化学反応を利用してウォータジェットの発生を得ているため、従来方法よりも大きい圧力を繰返し得ることができ、例えば、超高速船（時速２００ｋｍ／ｈ）の実現も可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウォータジェット発生装置を示す構成図である。
【図２】図１の動作状態を示す構成図である。
【図３】図１の動作状態を示す構成図である。
【図４】図１の動作状態を示す構成図である。
【図５】従来のウォータジェット発生装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 筒電極
４ 内部電極
７ 電源
９ 水
３３ 反応物粉体
４０ 反応物粉体供給手段
４１ 注入用ピストン
４２ 閉鎖器
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウォータジェット発生方法及び装置に関し、特に、電熱化学反応により水を吐出してウォータジェットを発生するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のウォータジェット発生方法としては、一般に、ＩＥＥＥ誌Trans.on Magnetics１９８９年ｖｏｌ２５．ＮＯ１．２５１頁、Ｋ．IKUTA著による方法を図５に挙げることができる。すなわち、図５において符号１で示されるものは円筒電極であり、この円筒電極１の下部１ａにはノズル２ａを有する曲管２が一体に設けられていると共に、その上部１ｂには断面形状がほぼＴ字型をなす絶縁体３が設けられている。
【０００３】前記絶縁体３の中心には接地棒４ａを有する内部電極４が設けられており、この絶縁体３の上部には、前記内部電極４と対向するスイッチ電極５を有する絶縁板６が取りつけられ、このスイッチ電極５と前記内部電極４間には、電源としてのコンデンサ７が接続されている。
【０００４】次に、前述の構成において、高圧電源Ｈ.Ｖからコンデンサに充電し、その高電圧がスイッチ電極５と内部電極４間の絶縁破壊電圧に達すると、各電極４，５間にアーク８が発生し、接地棒４ａを経て円筒電極１へ電流が流れるが、同時に、円筒電極１内の水９上の空間１０内にアークプラズマ１１が発生する。
【０００５】このアークプラズマ１１の発生により、この空間１０内が高圧力状態となり、水９はノズル２ａを介して矢印の方向に吐出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のウォータジェット発生方法及び装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、アークプラズマにより水の上面の空間に発生する圧力は小さく、実用化できるほどの高効率のウォータジェットを発生することは不可能であった。
【０００７】本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、電熱化学反応により水を吐出してウォータジェットを発生するようにしたウォータジェット発生方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるウォータジェット発生方法は、水と反応物粉体とによる電熱化学反応を介して前記水を吐出する方法である。
【０００９】さらに詳細には、前記反応物粉体としてアルミニウム粉体を用いる方法である。
【００１０】また、本発明によるウォータジェット発生装置は、水に浸漬した状態の筒電極と、前記筒電極の上部に設けられ電源に接続された内部電極と、前記筒電極に接続され反応物粉体を前記筒電極内に供給するための反応物粉体供給手段と、前記反応物粉体供給手段から前記水への前記反応物粉体の供給を制御するためのシャッタ手段とを備えた構成である。
【００１１】さらに詳細には、前記反応物粉体供給手段には、前記反応物粉体の注入を行うための注入用ピストン及び前記反応物粉体の前記筒電極への供給を停止するための閉鎖器が設けられている構成である。
【００１２】さらに詳細には、前記反応物粉体は、アルミニウム粉体よりなる構成である。
【００１３】
【作用】本発明によるウォータジェット発生方法及び装置においては、反応物粉体供給手段から供給された反応物粉体は筒電極内の水の水面上に供給され、シャッタ手段を解除すると、この反応物粉体と内部電極が電気的に接触して導通状態となる。前述の状態で、スイッチをオンとすると、電源であるコンデンサに蓄えられた電気エネルギーが反応物粉体に供給され、反応物粉体が高温のプラズマとなると同時に強い電磁力で水中に沈められる。この時、水と反応物粉体とは激しい化学反応を起こし、水面上の空間が高圧状態となり、水は高速で筒電極のノズルから吐出し、ウォータジェットを発生することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるウォータジェット発生方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。図１から図４迄は本発明によるウォータジェット発生装置を示すためのもので、図１は構成図、図２から図４迄は動作状態を示す構成図である。図１において符号１で示されるものはノズル２ａを有する曲管２を備えると共に水９中に一部が浸漬した状態の筒電極であり、この筒電極１の上部に形成された径大状の空間３０には、筒形の可動絶縁筒からなるシャッタ手段３１が図示しない駆動手段を介して矢印Ａの方向に上下動自在に設けられている。
【００１５】前記筒電極１の上端には、接地棒４ａを一体に有する内部電極４を螺装して有する絶縁体３が設けられ、この内部電極４と筒電極１間には、高電圧Ｈ.Ｖは接続された電源であるコンデンサ７とスイッチ３２が直列に接続されている。
【００１６】前記空間３０に形成された取付孔３０ａには、アルミニウム粉体よりなる反応物粉体３３を収容するホッパ３４を有する反応物粉体供給手段４０が設けられており、この供給手段４０の外端４０ａには注入用ピストン４１が作動自在に設けられていると共に、その基部４０ｂ側には反応物粉体３３が筒電極１の隙間３０側に供給されることを停止するための閉鎖器４２が開閉自在に設けられている。
【００１７】本発明によるウォータジェット発生装置は前述したように構成されており、以下に、その方法について説明する。まず、ホッパ３４に反応物粉体３３を装填後、注入用ピストン４１を介して反応物粉体３３を図２R>２で示すように隙間３０内に注入する。その後、注入用ピストン４１を元に戻して閉鎖器４２を閉とすると共に、図示しない駆動手段を介してシャッタ手段３１を、図３で示すように押下げると、反応物粉体３３は重力によって水９の水面９ａ上に崩れて浮遊し、接地棒４ａ又は内部電極４と電気的に接触する。
【００１８】ここで、図４のように、スイッチ３２をオンとすることにより、コンデンサ７に蓄えられた電気エネルギーは、内部電極４を経て水面９ａ上の反応物粉体３３へ注入される。
【００１９】その後、この反応物粉体３３は高温プラズマになると同時に、強い電磁力で水９の中に沈められる。この時、反応物粉体３３と水９は激しく電気化学反応を起こし、水面９ａ上の空間３０は高圧状態となり、水９は矢印Ｂの方向へ高速で駆動され、ノズル２ａからウォータジェットとして吐出される。
【００２０】また、次の放電のためには、シャッタ手段３１を上方に押上げてスイッチ３２をオフとし、再び、反応物粉体を前記隙間３０に注入した後、前述と同様の工程を繰り返すことによりウォータジェットの発生を行うことができる。
【００２１】なお、前述のウォータジェットの発生方法の工程は、シャッタ手段３１、注入用ピストン４１、閉鎖器４２及びスイッチ３２の各動作を図示しないアクチュエータによってリモコン動作とし、プログラムによって自動制御するように構成できることは述べるまでもないことである。また、反応物粉体３３としては、アルミニウム粉体について述べたが、ボロン粉体とすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によるウォータジェット発生方法及び装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、アルミニウム粉体等よりなる反応物粉体と水との電熱化学反応を利用してウォータジェットの発生を得ているため、従来方法よりも大きい圧力を繰返し得ることができ、例えば、超高速船（時速２００ｋｍ／ｈ）の実現も可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウォータジェット発生装置を示す構成図である。
【図２】図１の動作状態を示す構成図である。
【図３】図１の動作状態を示す構成図である。
【図４】図１の動作状態を示す構成図である。
【図５】従来のウォータジェット発生装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 筒電極
４ 内部電極
７ 電源
９ 水
３３ 反応物粉体
４０ 反応物粉体供給手段
４１ 注入用ピストン
４２ 閉鎖器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 水(9)と反応物粉体(33)とによる電熱化学反応を介して前記水(9)を吐出することを特徴とするウォータジェット発生方法。
【請求項２】 前記反応物粉体(33)としてアルミニウム粉体を用いることを特徴とする請求項１記載のウォータジェット発生方法。
【請求項３】 水(9)に浸漬した状態の筒電極(1)と、前記筒電極(1)の上部に設けられ電源(7)に接続された内部電極(4)と、前記筒電極(1)に接続され反応物粉体(33)を前記筒電極(1)内に供給するための反応物粉体供給手段(40)と、前記反応物粉体供給手段(40)から前記水(9)への前記反応物粉体(33)の供給を制御するためのシャッタ手段(31)とを備え、前記水(9)と反応物粉体(33)との電熱化学反応を介して前記水(9)を前記筒電極(1)から吐出するように構成したことを特徴とするウォータジェット発生装置。
【請求項４】 前記反応物粉体供給手段(40)には、前記反応物粉体(33)の注入を行うための注入用ピストン(41)及び前記反応物粉体(33)の前記筒電極(1)への供給を停止するための閉鎖器(42)が設けられていることを特徴とする請求項３記載のウォータジェット発生装置。
【請求項５】 前記反応物粉体は、アルミニウム粉体であることを特徴とする請求項３又は４記載のウォータジェット発生装置。
【請求項１】 水(9)と反応物粉体(33)とによる電熱化学反応を介して前記水(9)を吐出することを特徴とするウォータジェット発生方法。
【請求項２】 前記反応物粉体(33)としてアルミニウム粉体を用いることを特徴とする請求項１記載のウォータジェット発生方法。
【請求項３】 水(9)に浸漬した状態の筒電極(1)と、前記筒電極(1)の上部に設けられ電源(7)に接続された内部電極(4)と、前記筒電極(1)に接続され反応物粉体(33)を前記筒電極(1)内に供給するための反応物粉体供給手段(40)と、前記反応物粉体供給手段(40)から前記水(9)への前記反応物粉体(33)の供給を制御するためのシャッタ手段(31)とを備え、前記水(9)と反応物粉体(33)との電熱化学反応を介して前記水(9)を前記筒電極(1)から吐出するように構成したことを特徴とするウォータジェット発生装置。
【請求項４】 前記反応物粉体供給手段(40)には、前記反応物粉体(33)の注入を行うための注入用ピストン(41)及び前記反応物粉体(33)の前記筒電極(1)への供給を停止するための閉鎖器(42)が設けられていることを特徴とする請求項３記載のウォータジェット発生装置。
【請求項５】 前記反応物粉体は、アルミニウム粉体であることを特徴とする請求項３又は４記載のウォータジェット発生装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平６−７７１９
【公開日】平成６年（１９９４）１月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１７２４６９
【出願日】平成４年（１９９２）６月３０日
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【公開日】平成６年（１９９４）１月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）６月３０日
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
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