(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＨＤ流体（２０）を輸送するためのＥＨＤ流体輸送装置（１１）であって、
前記ＥＨＤ流体（２０）が流れる流路（１４）と、
前記流路（１４）内に設置されて、２つの電極（１６、１７）を備えるＥＨＤポンプ（１５）と、
前記２つの電極（１６、１７）に電圧を与える直流電源（１８）と、
前記直流電源（１８）から前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる極性反転装置（１９）と、
を有し、
前記極性反転装置（１９）は、前記極性反転を、前記ＥＨＤポンプ（１５）により生じる前記ＥＨＤ流体（２０）の流れを低下させない時間行うことを特徴とする、ＥＨＤ流体輸送装置。
【請求項２】
前記極性反転装置（１９）は、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる切替器（５５、５６）を有し、前記切替器（５５、５６）は、手動スイッチで構成される、請求項１に記載のＥＨＤ流体輸送装置。
【請求項３】
前記極性反転装置（１９）は、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる切替器（５５、５６）およびタイマー（５７）を有し、
前記切替器（５５、５６）は、電気的に駆動可能なスイッチで構成され、
前記タイマー（５７）は、所定の時間間隔を測定し、該所定の時間間隔毎に前記切替器（５５、５６）を作動させて、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させるように制御する、請求項１に記載のＥＨＤ流体輸送装置。
【請求項４】
前記流路（１４）の壁には、凹部（６４）又は凸部（６５）が設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＥＨＤ流体輸送装置。
【請求項５】
前記流路（１４）の壁には、正極又は負極の電圧が印加される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＨＤ流体輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＨＤ流体の輸送装置に関するものであり、特には、ＥＨＤポンプの電極に付着する付着物の除去に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータにおける発熱素子やコンピュータのＣＰＵなどの発熱体の発熱量は増加する傾向にあり、このため、これら発熱体を効率的に冷却するための素子冷却器が必要となる。
【０００３】
冷却器内を液体で満たし、液体を循環させることにより、発熱体の熱を拡散させる液冷方式がある。液冷方式は、空冷方式と比べ、冷媒の熱伝導率が高く、比熱も大きいため、短時間で大量の熱を発熱体から奪い冷却することができる等の利点がある。
【０００４】
液冷方式では、装置内で液体を循環させるためのポンプが必要となる。ポンプが故障すると、液体の循環が行われず、冷却効果が得られない。このため、ポンプは、構成が簡単で、耐久性の高いものが求められる。
【０００５】
液冷方式に用いられるポンプの１つとして、電気流体力学（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｈｙｄｒｏ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ： ＥＨＤ）を用いたマイクロポンプがある。ＥＨＤポンプは、ＥＨＤ流体内の電極に電圧を印加することで、電極間に流体の流れが発生する現象を利用するものである。ＥＨＤポンプを用いた液冷方式では、冷媒としてＥＨＤ流体を用いる。ＥＨＤポンプの電極に電圧を印加することにより、ＥＨＤ流体が流動し、冷却器内を循環する。
【０００６】
ＥＨＤポンプは、電極間に電圧を印加することにより、ＥＨＤ液体を流動させる。このため、ピストンや羽根など流動性を与える可動部品を必要としない。従って、装置構成が簡素となり、装置を小型化することができる。また、摩擦や振動を伴わないため、故障の発生が少なく、耐久性を高めることができる。
【０００７】
ＥＨＤ流体は、誘電液体であり、電界下において対流する性質を有している。このような対流現象として、液体中に発生するイオン種が電界により移動することにより対流が生じるイオン泳動現象や、不均一電界下において誘電体分子が電界により分極され、電界強度が強い方向や弱い方向へと移動する誘電泳動現象が知られているが、ＥＨＤ流体の種類により、電界下で生じる現象や発生する流量が異なる。
【０００８】
また、ＥＨＤ流体の１つの種類として、電界共役流体（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｆｌｕｉｄ：  ＥＣＦ）がある。ＥＣＦにおいても、電極間に電圧を印加することによってジェット流が発生し、ＥＣＦが対流する。
【０００９】
ＥＨＤポンプの原理を図１２に示す。ここでは、電極間にジェット流が発生する様子を説明している。図１２において、参照番号１０１はＥＨＤポンプ装置、１０２はＥＨＤ流体が満たされる容器、１０３及び１０４は電極、１０５は容器１０２内のＥＨＤ流体、１０６は２つの電極１０３及び１０４に電圧を印加するための直流電源を表す。図１２においては、電極１０４にプラスの電圧が、電極１０３にマイナスの電圧が印加されている。
【００１０】
電極１０４にプラス、電極１０３にマイナスの電圧が印加されることで、電極１０４から電極１０３の方向に、即ち、電極のプラスからマイナスの方向にＥＨＤ流体のジェット流１０７が生じる。このジェット流により、ＥＨＤ流体に対流が生成される。
【００１１】
図１２では、ＥＨＤ流体の対流は、電極のプラスからマイナスの方向に生じる例を示した。多くのＥＨＤ流体においては、電極のプラスからマイナスの方向に対流が生じる。しかし、特定のＥＨＤ流体においては、電極のマイナスからプラスの方向に対流が生じる。また、別の特定のＥＨＤ流体においては、電極の極性方向に依存せずに、その他の条件、例えば、電極の形状等に依存して流れの方向が決定される。以下の記載においては、混乱を避けるため、電極のプラスからマイナスの方向に対流が生じると仮定して説明を行う。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、電極のマイナスからプラスの方向に対流が生じる場合や、電極の極性の向きに依存せずに電極の形状等に依存して流れの方向が決定される場合などにも適用可能である。
【００１２】
ＥＨＤポンプを用いた冷却器において、１つの問題点として、ＥＨＤ流体内に異物や気泡が混入してしまうことがある。ＥＨＤポンプの電極には、高電圧が印加されるため、このような異物や気泡が電極近傍に到達すると、放電が発生しやすくなる。放電により、電極の破損やＥＨＤ流体の変質が生じる可能性があり、ＥＨＤポンプの性能を劣化させて、冷却効率を低下させる。
【００１３】
ＥＨＤ流体内に異物や気泡が混入しないようにすることは困難である。このため、異物がＥＨＤポンプの電極に接近しない様に、ＥＨＤ流体内の異物や気泡を捕捉するための手段が提案されている。特許文献１においては、流路にトラップを設けて異物や気泡を捕捉する装置が提案されている。
【００１４】
特許文献１における異物を捕捉するトラップの例を図１３に示す。熱拡散用装置１１１は、通路形成部材１１２を有する。通路形成部材１１２内部では、ＥＨＤ流体が流れるための流路が形成されている。なお、特許文献１では、流路を流れる液体として、ＥＨＤ流体の１種であるＥＣＦが用いられている。流路にはＥＨＤポンプが設置されている。通路形成部材１１２には、内部で流路と連結されている上下の突起部１１３、１１４が、４つの角部に取り付けられている。突起部内部の空間は、流路の一部として、ＥＨＤ流体が流れるようになっている。この突起部内部がトラップとなり、異物や気泡が捕捉される。
【００１５】
突起部１１３、１１４は、通路形成部材１１２の四隅に設置され、更に上下に取り付けられている。このため、通路形成部材１１２を含む熱拡散用装置１１１がどのような姿勢で設置されたとしても、何れかのトラップがＥＨＤポンプよりも高い位置と低い位置に存在する。このような構成により、流体より比重の低い異物や気泡は高い位置のトラップで捕捉され、流体より比重の高い異物は低い位置のトラップで捕捉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−１２３８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１３に示される装置にて、ＥＨＤ流体を流路に循環させる実験を行った結果、突起部１１３、１１４のトラップにより異物や気泡が捕捉された。しかし、時間の経過と共に流路内の流量が低下していくことが判明した。
【００１８】
流量が低下する原因は、異物が帯電や分極することにより電気を帯びて、クーロン力により電極に付着するためである。電極に異物が付着することで、電極の形状が変わり、電極間の流量が低下する。また、付着した異物が大きく成長することで、電極部分での流れが滞り、装置全体の流量を低下させる。更に、異物の付着した電極間、または異物の付着した電極と流体内の異物間で放電が発生する恐れも生じた。
【００１９】
このため、ＥＨＤポンプの電極に異物が付着しないように、異物を捕捉する手段を設けると共に、電極に付着した異物を剥離させるための手段を設けることが必要である。
【００２０】
本発明の目的は、ＥＨＤポンプの電極に付着した異物を剥離させるための手段を有するＥＨＤ流体輸送装置を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、ＥＨＤ流体内の異物を捕捉するための手段を有するＥＨＤ流体輸送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、ＥＨＤ流体（２０）を輸送するためのＥＨＤ流体輸送装置（１１）は、前記ＥＨＤ流体（２０）が流れる流路（１４）と、前記流路（１４）内に設置されて、２つの電極（１６、１７）を備えるＥＨＤポンプ（１５）と、前記２つの電極（１６、１７）に電圧を与える直流電源（１８）と、前記直流電源（１８）から前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる極性反転装置（１９）と、を有する。
【００２３】
このような構成により、ＥＨＤ流体輸送装置において、電極に付着する異物を、電極から剥離させるという効果が得られる。
【００２４】
上記発明において、前記極性反転装置（１９）は、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる切替器（５５、５６）を有し、前記切替器（５５、５６）は、手動スイッチで構成されることが好ましい。
【００２５】
このような構成により、手動により極性反転装置を作動させて、電極の極性を反転させることにより、電極に付着する異物を電極から剥離させるという効果が得られる。
【００２６】
また、上記発明において、前記極性反転装置（１９）は、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させる切替器（５５、５６）およびタイマー（５７）を有し、前記切替器（５５、５６）は、電気的に駆動可能なスイッチで構成され、前記タイマー（５７）は、所定の時間間隔を測定し、該所定の時間間隔毎に前記切替器（５５、５６）を作動させて、前記直流電源（１８）が前記２つの電極（１６、１７）に与える電圧の極性を反転させるように制御することが好ましい。
【００２７】
このような構成により、タイマーにより自動的に極性反転装置を作動させて、電極の極性を反転させることにより、電極に付着する異物を電極から剥離させるという効果が得られる。
【００２８】
また、上記発明において、前記流路（１４）の壁に凹部（６４）又は凸部（６５）を設けることが好ましい。
【００２９】
このような構成により、流路壁の凹部又は凸部に異物が捕捉されるという効果が得られる。
【００３０】
また、上記発明において、前記流路（１４）の壁に正極又は負極の電圧を印加することが好ましい。
【００３１】
このような構成により、流路壁の電圧が印加される場所に異物が捕捉されるという効果が得られる。
【００３２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるＥＨＤ流体輸送装置を示す図（流路及び電極の横断面）である。
【図２】ＥＨＤ流体輸送装置を用いた熱拡散装置の１例を示す図である。
【図３】ＥＨＤポンプの配置とＥＨＤ流体の輸送の例を示す図（その１）である。
【図４】ＥＨＤポンプの配置とＥＨＤ流体の輸送の例を示す図（その２）である。
【図５】ＥＨＤポンプによるＥＨＤ流体輸送の原理を示す図（流路及び電極の上断面）である。
【図６】ＥＨＤポンプの電極の形状を示す図（その１）である。
【図７】ＥＨＤポンプの電極の形状を示す図（その２）である。
【図８】本発明による極性反転装置の例を示す図である。
【図９】本発明による流路の構成を示す図である。
【図１０】本発明による流路の形状の例を示す図である。
【図１１】本発明による流路に沿って並んで配置された複数のＥＨＤポンプの極性切替の仕方を説明する図である。
【図１２】ＥＨＤポンプの原理を示す図である。
【図１３】異物捕捉のための突起部を備えたＥＨＤ流体輸送装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加した形態で実施することも可能である。
【００３５】
まず、図２〜７を用いて、本発明によるＥＨＤ流体輸送装置が使用される熱拡散装置、及びＥＨＤポンプを用いた熱拡散の原理を説明する。
【００３６】
図２は、本発明によるＥＨＤ流体輸送装置が使用される熱拡散装置３１の外観を示した図である。熱拡散装置３１は、発熱体３６を冷却するための冷却部３２と、冷却部３２からＥＨＤ流体を介して送られて来る熱を外部に放出するための放熱部３３と、冷却部３２と放熱部３３の間の連結部３５とにより構成される。冷却部３２と放熱部３３とは、それぞれ、流路形成板３４を有する。流路形成板３４内には、流路が形成されて、流路内をＥＨＤ流体が運ばれる。流路形成板３４の数は、発熱体３６の数、発熱量、装置規模等により決めることができる。連結部３５内部には、２系統の流路が形成され、ＥＨＤ液体が、連結部３５の２系統の流路を通って冷却部３２と放熱部３３の間で運ばれる。
【００３７】
冷却部３２では、流路形成板３４の間に冷却の対象となる発熱体３６が挿入される。発熱体３６から放射された熱は、流路を流れるＥＨＤ流体により、冷却部３２から連結部３５の一方の系統の流路を通り、放熱部３３まで運ばれる。放熱部３３の流路形成板３４においても同様に流路が形成されており、流路内をＥＨＤ流体が流れる。冷却部３２から運ばれた発熱体３６の熱は、放熱部３３の流路形成板３４の間に設置される空冷フィン３７により、空気中に放出される。冷却されたＥＨＤ流体は、連結部３５の他方の系統の流路を通って冷却部３２に運ばれる。熱拡散装置３１では、ＥＨＤ流体がこのような循環動作を行うことにより、冷却部３２の流路形成板３４に隣接する発熱体３６を冷却する。直流電源３８は、ＥＨＤポンプを動作させるための電源である。
【００３８】
図２に示す熱拡散装置３１は、１つの例であり、熱拡散装置３１は、本発明によるＥＨＤ流体輸送装置を備えていれば、他の構成を有していても良い。
【００３９】
流路形成板３４を図２の「Ａ」方向から見たときの内部構成を図３に示す。流路形成板３４は、外側を形成する外部板４１と、外部板４１の内部で流路を形成する内部板４２を用いて構成される。流路は、縦方向流路４３と横方向流路４４とで構成される。流路４３、４４内には、ＥＨＤポンプ１５が、適宜の箇所に適宜の数だけ設置されて、ＥＨＤ流体２０の流れを流路内に形成する。図３においては、流路形成板３４の外部（連結部３５）から流入したＥＨＤ流体２０は、左側の縦方向流路４３内を上方向４５に流れ、分流されて複数の横方向流路４４に流入し横方向４７に流れる。さらに、複数の横方向流路４４の流れは合流して、ＥＨＤ流体２０は、右側の縦方向流路４３内を下方向４６に流れて、流路形成板３４の外部（連結部３５）に排出される。
【００４０】
図３に示す流路の構成は、１つの例である。また、流路の数や流路の大きさは、ＥＨＤ流体の種類や流路形成板の材質、発熱体の発熱量、ＥＨＤポンプの能力など、幾つかの条件により決定され得る。更に、流路内に設置されるＥＨＤポンプの数や配置間隔も、これらの条件などを考慮して、設定され得る。
【００４１】
流路形成板３４を図２の「Ｂ」方向から見たときの内部構成を図４に示す。２つの流路形成板３４と連結部３５が示されている。連結部３５内の流路４８には、ＥＨＤ流体２０が方向４９に流れる。２つの流路形成板３４の縦方向流路４３では、ＥＨＤポンプ１５により、ＥＨＤ流体２０は上方向に運ばれる。ＥＨＤポンプ１５は、適宜の箇所に適宜の数だけ設置することができる。
【００４２】
図４を反対側の側面から見た場合、流路形成板３４の縦方向流路４３をＥＨＤ流体２０は下方向に流れ、連結部３５内の流路４８を、方向４９と反対の方向に流れることになる。
【００４３】
図４に示す流路の構成は、１つの例である。また、流路の数や流路の大きさは、上記のような幾つかの条件により決定することができる。図４の例では、連結部３５内の流路４８に、ＥＨＤポンプは配置されていないが、配置することも可能である。
【００４４】
図５は、ＥＨＤポンプを用いたＥＨＤ流体輸送の原理を示した図である。流路１４内にＥＨＤ流体２０が満たされているとする。流路１４内には、ＥＨＤポンプ１５が設置される。ＥＨＤポンプ１５は、２つの電極１６、１７により構成される。図５では、電源５１により、電極１６には正極の電位が、電極１７には負極の電位が与えられる。これにより、電極１６と電極１７の間で、ＥＨＤ流体のジェット流５２が生じる。
【００４５】
図５においては、電極１６は先端部が鋭角の形状を有し、電極１７は中空、又は隙間の開いた形状を有している。幾つかのＥＨＤ流体においては、このような電極の形状とすることにより、ジェット流５２が発生する。しかし、このような形状に制限されるものではない。流路１４内に、複数のＥＨＤポンプ１５を設置することにより、流路１４内に、冷却に必要な所定の熱伝達率となるような流速のＥＨＤ流体２０の流れ５３を発生させる。
【００４６】
図６は、電極１６の形状の例を示したものである。電極１６は、図５の例では、正極の電位が印加される。図６（ａ）〜（ｃ）では、各電極の右端が他方の電極１７の方向に向いているとする。（ａ）は、１点を先端とした錐体形状である。底面は四角形で示されているが、これには限定されない。（ｂ）は、先端部が１つの辺で構成された三角形の柱状である。（ｃ）は、同様に、五角形の柱状である。
【００４７】
図７は、電極１７の形状の例を示したものである。電極１７は、図５の例では、負極の電位が印加される。図７（ａ）、（ｂ）では、各電極の左方向に対向する電極１６が設置されているとする。（ａ）は、リング状の形状である。電極１６の先端部から電極１７のリング中空部に向かってジェット流が発生する。（ｂ）は、電極にスリットを設けた形状である。（ａ）と同様に、電極１６の先端部から電極１７のスリット部に向かってジェット流が発生する。なお、図７（ａ）のリング状の電極１７は製作が難しいので、本実施例では、図７（ｂ）のスリット形状の電極１７を使用し、スリットの２本の柱部をそれぞれ１７ａ、１７ｂで表す。
【００４８】
上記説明したＥＨＤポンプによる熱拡散装置を用いた場合、ＥＨＤ流体内に異物が混入した際に異物が帯電してＥＨＤポンプの電極に付着するという場合があった。ＥＨＤ流体の流路が密閉される構造においては、ＥＨＤ流体の挿入時に異物が混入したり、流路の腐食物がＥＨＤ流体に流れ出すことが考えられる。ＥＨＤ流体内の異物の混入を完全に防ぐことは困難であることから、ＥＨＤ流体内を流れる異物を捕捉すると共に、電極に付着してしまった異物を電極から剥離させることが必要となる。なお、ＥＨＤ流体の流路は、密閉せずに解放された構造とすることも可能であるが、その場合には空気中のごみが混入するため、ＥＨＤ流体内に混入する異物の量が増加する。
【００４９】
図１は、本発明によるＥＨＤポンプを用いたＥＨＤ流体輸送装置１１を示す図である。（ａ）は流路を側面から見た側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の「Ａ」方向から見た正面断面図である。ＥＨＤ流体輸送装置１１は、ＥＨＤ流体２０が流れる流路１４、ＥＨＤポンプ１５、直流電源１８、極性反転装置１９を備える。なお、電極１７がスリット形状の場合、図１において、「Ａ」方向に垂直な上方から見た場合に、１つの電極１６およびスリット形状の２つの電極１７ａ、１７ｂは、図５の電極１６および１７のように見えることになる。
【００５０】
流路１４は、流路上面１２、流路下面１３及び二つの流路壁により形成されている。ただし、流路１４の流れ方向に対して垂直方向断面の形状は、四角形や円形、あるいはその他の形状とすることができる。流路断面の形状により、流路壁の構成は、異なることになる。ＥＨＤポンプ１５は、主に、１つの電極１６および１組の電極１７ａ、１７ｂにより構成される。流路内には、複数のＥＨＤポンプ１５を設置することができる。ＥＨＤポンプ１５の個数や設置間隔は、様々な条件に応じて決定することが出来る。例えば、ＥＨＤ流体の種類、流路の大きさや長さ、装置全体の規模、冷却対象の発熱体の発熱量等である。また、電極１６および電極１７ａ、１７ｂに電圧を印加するための配線は、二つの流路壁２２，２３及び流路下面１３に設けることが可能であり、配線の金属層が流路に露出していてもよい。なお、配線は、流路の構造等に応じて適宜の構造および形状とすればよい。
【００５１】
ＥＨＤポンプ１５の１つの電極１６および１組の電極１７ａ、１７ｂのそれぞれには、直流電源１８により、正極と負極の電圧が印加される。以下の説明では、１組の電極１７ａ、１７ｂを電極１７として表す。使用するＥＨＤ流体２０が、例えば、電極に電圧を印加した場合に、正極から負極に向かう流れを生じさせる性質を有するものであれば、直流電源１８は、電極１６に正極の電位を、電極１７に負極の電位を印加する。これにより、電極１６から電極１７に向かうＥＨＤ流体２０の流れが生じる。その他のＥＨＤポンプ１５においても、同様に電圧を印加することにより、同方向の流れが生じ、流路内には、ＥＨＤ流体２０の全体的な流れ２１が生じて、流路１４内をＥＨＤ流体２０が輸送される。２つの電極に印加される電圧の極性は一定であり、ＥＨＤ流体２０は、常に１つの方向２１に流れる。
【００５２】
本発明では、極性反転装置１９を設けて、直流電源１８とＥＨＤポンプ１５との間に接続する。極性反転装置１９は、直流電源１８から各ＥＨＤポンプ１５の電極１６、１７に印加される電圧の極性を反転させる。上記の例の様に、電極１６に正極の電位、電極１７に負極の電位が印加されている場合、極性反転装置１９は、短時間のみ、電極１６が負極に、電極１７が正極になるよう作動する。このような処理は、例えば、所定の時間毎に実施され、短時間のみ極性が反転される。即ち、電極１７に負極の電圧が加えられている場合、短時間、正極となった後、負極に戻される。電極の極性が反転することで、例えば、プラスに帯電し、負極の電極に付着している異物には、付着先の電極の極性が正極になるため、電極との間に斥力が生じる。このため、電極に付着していた異物は、電極から剥離されて、ＥＨＤ流体２０内に放出される。極性を反転する時間は、適宜設定することが可能であり、例えば、数ｍｓから数秒の間であり得る。
【００５３】
極性の反転は、タイマー等を用いて自動的に、又は手動により実施される。極性の切替えは、機械的、又は電気的に行うことができるが、これらに制限されるものではない。例えば、タイマーを用いて、数時間毎に、数ｍ秒の間、極性を反転させることができる。このような短時間での極性反転は、各ＥＨＤポンプにより生じるＥＨＤ流体の流れを低下させない。あるいは、タイマーを用いて、ランプの点滅やブザー音等により、使用者に手動での極性反転を促すこともできる。更に、手動での極性反転を促した後、反転が実行されないと、自動で行うなどとすることもできる。極性を反転させる間隔や反転している時間は、ＥＨＤ流体の種類、装置規模、異物の混入状態などを考慮して設定することができる。
【００５４】
図８に極性反転装置１９の１つの例を示す。極性反転装置１９は、２個の切替器５５および５６、並びにタイマー５７を有する。切替器５５は、電極１６を電源５１の正極に接続するか、負極に接続するかを切り替える。切替器５６は、電極１７を電源５１の正極に接続するか、負極に接続するかを切り替える。切替器５５と切替器５６は、電極１６および１７を、電源５１の異なる極に接続するように、すなわち、電極１６を電源５１の正極に接続する場合には、電極１７を電源５１の負極に接続し、電極１６を電源５１の負極に接続する場合には、電極１７を電源５１の正極に接続するように動作する。図８は、電極１６が、切替器５５により、電源５１の正極に接続され、電極１７が、切替器５６により、負極に接続されている状態が示されている（実線）。点線は、もう１つの接続状態を示す。
【００５５】
切替器５５、５６は、電極１６と電極１７との間に印加する電圧、例えば５ｋＶ以上の耐電圧を有する電気的に駆動可能な高耐圧スイッチで構成される。切替器５５は、１入力１出力のスイッチであれば２個のスイッチで、１入力２出力のスイッチであれば１個のスイッチで構成できる。切替器５６も同様である。
【００５６】
タイマー５７は、切替器５５、５６の接続状態を制御し、通常は、図８で実線で示した接続状態、すなわち、切替器５５は電極１６を電源５１の正極に、切替器５６は電極１７を電源５１の負極に、接続するように制御する。タイマー５７は、例えば、発振回路とカウンタ回路を有し、所定の時間間隔を計測し、所定の時間間隔を計測すると、切替器５５、５６の接続状態を切り替え、所定の反転時間を経過した後、再び元の接続状態に復帰するように、切替器５５、５６を制御する。具体的には、短時間の間点線で示すように、切替器５５が電極１６を電源５１の負極に、切替器５６が電極１７を電源５１の正極に接続するように制御し、その後、実線で示す接続状態に戻す。タイマー５７は、所定の反転時間を経過した後、カウンタ回路をリセットし、所定の時間間隔の計測を再開する。
【００５７】
図８に示す極性反転装置１９は、１つの例であり、これに限定されるものではない。例えば、切替器５５、５６のスイッチは、電気的な動作により機械的に接点を作動させる電磁スイッチが使用できるが、電気的に駆動可能な高耐圧スイッチであれば、どのようなものでも使用できる。また、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを用いた高耐圧トランジスタで、電極１６と電極１７との間に印加する電圧以上の耐圧を有するものが利用可能であれば、そのようなトランジスタで切替器５５、５６を構成することも可能である。
【００５８】
更に、切替器５５、５６のスイッチを、スライドスイッチやトグルスイッチなどの手動操作のスイッチで構成することもできる。この場合、タイマー５７は切替器５５、５６の制御は行わない。タイマー５７は、図示されないランプやブザー等に接続され、所定の時間間隔を計測すると、ランプの点滅やブザー音等により、使用者にスイッチ及び切替器５５、５６の作動を促す。これに応じて、操作者が、切替器５５、５６のスイッチを操作して、短時間電極１６、１７に印加する電圧の極性を切り替える。
【００５９】
なお、上記の例では、複数のＥＨＤポンプ１５の電極１６、１７の極性切替は、切替器５５、５６により同時に行われる。しかし、複数組の切替器５５、５６を設けて、各ＥＨＤポンプ１５の電極１６、１７ごとに極性切替を可能にし、ＥＨＤポンプ１５の配置順にしたがって、時間差をもって極性切替を行うようにしてもよい。この場合、切替器５５、５６を電気的に駆動可能なスイッチで構成する。具体的には、ＥＨＤポンプ１５の配置間隔を流速で除した時間だけずらしてＥＨＤポンプ１５の極性切替を順次行う。極性切替により電極から剥離した異物は、流れに従って次に配置されているＥＨＤポンプ１５付近に到達するが、この時に次のＥＨＤポンプ１５の極性切替を行う。これにより流速を低下させることなく極性切替が可能になり、電極から剥離した異物が他の電極に付着するのを低減できる。
【００６０】
なお、流路に沿って並んで配置された複数のＥＨＤポンプ１５を複数のグループに分け、極性反転装置が、グループごとに時間をずらして極性切替を行うようにしてもよい。同じグループに属するＥＨＤポンプ１５は同時に極性が切替えられる。グループ分けは適宜行う。例えば、流路の流れに沿って連続した複数個のＥＨＤポンプ１５を１つのグループとし、グループごとに極性切替の時間をずらす。図１０(ａ）を参照して説明すると、流路１４に沿って、複数のＥＨＤポンプ１５ａ〜１５ｉが並んで配置されており、３つのグループＡ、Ｂ，Ｃに分けられている。グループＡに属するＥＨＤポンプ１５ａ〜１５ｃは同時に極性が切替えられ、グループＢに属するＥＨＤポンプ１５ｄ〜１５ｆは同時に極性が切替えられ、グループＣに属するＥＨＤポンプ１５ｇ〜１５ｉは同時に極性が切替えられる。これにより、切替器５５、５６の個数を低減できる。
【００６１】
また、流路に沿って並んで配置された複数個のＥＨＤポンプ１５を複数の群に分け、各群において流路に沿って並んだ同じ順番のＥＨＤポンプ１５を同一のグループとし、極性反転装置が、上記と同様に流速を勘案してグループごとに時間をずらして極性切替を行うようにしてもよい。これにより、複数の群で、上記の動作が並行して行われることになる。図１０(ｂ）を参照して説明すると、流路１４に沿って、複数のＥＨＤポンプ１５ａ〜１５ｉが並んで配置されており、３つの群Ａ、Ｂ，Ｃに分けられている。群Ａにおいて、流路に沿ってＥＨＤポンプが１５ａ、１５ｂ、１５ｃの順番に並んでおり、群Ｂにおいて、流路に沿ってＥＨＤポンプが１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの順番に並んでおり、群Ｃにおいて、流路に沿ってＥＨＤポンプが１５ｇ、１５ｈ、１５ｉの順番に並んでいる。各群において流路に沿って並んだ１番目のＥＨＤポンプ１５ａ、１５ｄ、１５ｇをグループ１とし、各群において流路に沿って並んだ２番目のＥＨＤポンプ１５ｂ、１５ｅ、１５ｈをグループ２とし、各群において流路に沿って並んだ３番目のＥＨＤポンプ１５ｃ、１５ｆ、１５ｉをグループ３とする。極性反転装置は、グループ１，２，３の順番に時間をずらして極性切替を行う。これにより、切替器５５、５６の個数を低減できる。
【００６２】
ＥＨＤ流体２０内に混入した異物が、帯電して電極に付着する。電極に付着した異物は、流路内の流れを妨害し、また、ＥＨＤポンプからの流量を減少させる。更に、異物間で放電が発生する可能性があり、電極の破壊やＥＨＤ流体の劣化の可能性がある。これらを原因として、ＥＨＤ流体輸送の効率が、大きく低下してしまう。
【００６３】
本発明によるＥＨＤ流体輸送装置では、極性反転装置を用いて、所定の時間間隔毎にＥＨＤポンプの電極の極性を反転させる。電極の極性反転により、電極に付着した異物は斥力により電極から剥離される。これにより、ＥＨＤポンプの性能を劣化させずに、ＥＨＤ流体輸送装置を長期時間において、効率的に稼動させることができる。
【００６４】
極性反転装置１９により、電極から剥離された異物、あるいはＥＨＤ流体内にある異物が、再び、電極に付着しないようにすることも必要となる。
【００６５】
図９に示す例では、流路を形成する流路壁６１、６２の一方の流路壁６１に、電源６３により負極の電圧を印加する。上記のように、異物はプラスに帯電し易い傾向があるため、負極の電圧が印加される流路壁６１に付着し易くなる。これにより、電極から剥離されてＥＨＤ流体内を流れる異物が、流路壁６１に捕捉される。流路壁に印加される電圧は、ＥＨＤポンプに印加される電圧より低い電圧としても良い。
【００６６】
ＥＨＤ流体の種類等によっては、流路壁６１、６２の一方の流路壁に、正極の電圧を印加して、異物を捕捉することもできる。また、流路壁６１に正極の電位を印加し、路壁６２に負極の電位を印加することもできる。
【００６７】
流路壁に電圧を印加する際、一部の流路壁にのみ電圧を印加することができる。あるいは、装置内部の全流路の流路壁に電圧を印加することもできる。例えば、流路壁には、電極１６、１７に電圧を印加するための配線が設けられるが、これらの配線を避けて異物を捕捉するための電極を設ける。また、流路壁に形成される、電極１６、１７に電圧を印加するための配線も、異物を捕捉するための電極として機能する。
【００６８】
図１０に示すように、流路壁６１に凹部又は凸部を設けることができる。図１０（ａ）では、流路壁６１に凹部６４が設けられ、（ｂ）では、凸部６５が設けられている。凹凸部に設けることで、これら凹凸部に異物が捕捉され易くなる。図１０では、凹部、又は凸部としたが、これらに限定されるものではない。たとえば、凹部と凸部の両方を交互に設けても良い。あるいは、その他の形状とすることもできる。更に、凹部又は凸部を設けた流路壁に、図９に示すように、電圧を印加することができる。これにより、更に異物が補足され易くなる。
【００６９】
流路壁に電圧を印加する、又は凹部又は凸部を設けることにより、ＥＨＤポンプの電極より剥離された異物が、流路壁に捕捉され、再び、ＥＨＤポンプの電極に付着することを防止する。
【符号の説明】
【００７０】
１１    ＥＨＤ流体輸送装置
１２    流路上面
１３    流路下面
６１、６２    流路壁
１４    流路
１５    ＥＨＤポンプ
１６、１７    電極
１８、３８、５１、６３    直流電源
１９    極性反転装置
２０    ＥＨＤ流体
３１    熱拡散装置
３４    流路形成板
３６    発熱体
５５、５６    極性切替えスイッチ
５７    タイマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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