(57)【要約】【課題】【解決手段】磁気流動流体吐出システムは、混合及び練り容器５２を有している。流体１１は、複数の接線方向ポート５５を介して容器に導入され、容器内で流体を混合させ且つ均質さを向上させる。キャリア流体を計量添加することにより流体を容器内で再構成することができる。容器内に配置された定速度遠心ポンプ６６がシステムを加圧する。流体は、磁気誘導形流量計２４及びソレノイド巻線を有する磁気流量制御弁８６を通じて圧送され、これにより、ＭＲ流体は磁気的に固練り化されて流量を制限する。【選択図】図１
2004538162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管手段を通る磁気流動流体（ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）の流量を計量供給するシステムにおいて、
ａ）前記導管手段内にある前記流体の加圧手段と、
ｂ）前記導管手段を通る前記加圧された流体の流量を制御可能に変化させる磁気弁を含む手段とを備える、軽量供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記磁気弁と直列に接続されて、前記流量を測定する流量測定手段を更に備える、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、
前記流量測定手段及び前記磁気弁に作用可能に接続されて、該該流量測定手段からの信号に応答して前記磁気弁を調節し、前記流量を所定の目標値に制御するプログラム化可能な制御手段を更に備える、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、
前記導管手段内に接続されて前記ＭＲ（磁気流動）流体を練る（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）手段を更に備える、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、
前記導管手段内で接続されて前記ＭＲ流体を混合させる（ｍｉｘｉｎｇ）手段を更に備える、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、
前記練り手段、前記混合手段及び前記加圧手段が単一の混合／練り容器内に含められる、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記加圧手段が遠心ポンプを含む、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記キャリア流体を前記ＭＲ流体内に補充する手段を更に備える、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、
非円筒形流路を有して、ＭＲ流体を前記システムから分配するノズルを更に備える、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、
前記流路がスロット形の断面形状をしている、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムにおいて、
前記流路が第一及び第二の平行な平面状壁を有する、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、
第三及び第四の対向した壁を更に備え、
前記第一及び第二の壁が前記第三及び第四の壁よりも長い横方向幅を有する、システム。
【請求項１３】
請求項１に記載のシステムにおいて、
前記磁気弁が、
ａ）同軸状に配置された第一及び第二の磁石極片であって、各々が貫通する軸方向流路を有し、互いに軸方向に隔てられ且つその外面上で互いに向けてテーパーが付けられた前記第一及び第二の磁石極片と、
ｂ）貫通する軸方向流路を有し且つ前記第一及び第二の極片の間に配置された非磁気スペーサと、
ｃ）前記極片及び前記スペーサを取り巻き、励起信号に応答して、前記流路内で磁界を制御可能に提供するソレノイド電気巻線とを備える、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、
前記磁気弁には、該弁を導管手段内に取り付け得るように前記第一及び第二の極片から伸びる第一及び第二のニップルが更に設けられる、システム。
【請求項１５】
貫通して流れる磁気流動流体を可変的に固練り化（ｓｔｉｆｆｅｎ）して弁内の流体の粘性抵抗（ｖｉｓｃｏｕｓ  ｄｒａｇ）を増大させる磁気流量制御弁において、
ａ）同軸状に配置された第一及び第二の磁石極片であって、各々が貫通する軸方向流路を有し、互いに軸方向に隔てられ且つその外面上で互いに向けてテーパーが付けられた前記第一及び第二の磁石極片と、
ｂ）貫通する軸方向流路を有し且つ前記第一及び第二の極片の間に配置された非磁気スペーサと、
ｃ）前期極片及び前記スペーサを取り巻き且つ、電源に接続して、励起信号に応答して、前記流路内で磁界を制御可能に提供し得るソレノイド電気巻線とを備える、システム。
【請求項１６】
磁気流動流体を分配するノズルにおいて、
スロット形状の断面の長手方向流路を有する筒形部（ｂａｒｒｅｌ）を備える、ノズル。
【請求項１７】
請求項１６に記載のノズルにおいて、
前記通路が第一及び第二の平行な平面状壁を有する、ノズル。
【請求項１８】
請求項１７に記載のノズルにおいて、
前記通路の第三及び第四の対向した壁を更に備え、
前記第一及び第二の壁が前記第三及び第四の壁よりも長い横方向幅を有する、ノズル。
【請求項１９】
請求項１６に記載のノズルにおいて、
前記筒形部を取り巻く磁気遮蔽体を更に備える、ノズル。
【請求項２０】
請求項１９に記載のノズルにおいて、
前記スロット形状の通路内に配置された圧力変換器を更に備える、ノズル。
【請求項２１】
磁気流動的仕上げ装置に対する磁気流動流体の吐出、回収及び再調整を管理すべく配管によって相互に接続された構成要素を有する流体吐出システムにおいて、
ａ）内壁及び底部を有するチャンバと、ＭＲ流体を該チャンバに導入し得るよう該チャンバに入る少なくとも１つの通路とを有する練り及び混合容器であって、前記通路の軸線が前記内壁に対し実質的に接線方向にあり且つ前記底部に近接して前記ＭＲ流体を混合させ、ＭＲ流体を練る熱交換手段が更に設けられた、前記練り及び混合容器と、
ｂ）ＭＲ流体を前記配管を通じて前記容器から圧送することによりＭＲ流体を加圧する遠心ポンプと、
ｃ）該ポンプと直列に液圧的に接続された磁気流量制御弁と、
ｄ）前記ポンプ及び前記弁と直列に液圧的に接続された流量計と、
ｅ）貫通するＭＲ流体の流量を示す入力信号を前記流量計から受け取り且つ出力信号を前記流量制御弁に提供して前記流体の流量を所定の量に調節するプログラム化可能な制御手段と、
ｆ）流量計からＭＲ流体を受け取り且つ該流体を前記仕上げ装置に分配し得るよう前記流量計と直列に液圧的に接続されたノズル手段とを備える、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記ポンプが前記容器内に配置される、システム。
【請求項２３】
磁気流動的仕上げ装置において、
磁気流動流体の吐出、回収及び再調整を管理する導管手段を有する流体吐出システムを備え、該流体吐出システムが、
ａ）前記導管手段内で前記流体を加圧する手段と、
ｂ）前記導管手段を通る前記加圧された流体の流量を制御可能に変化させる磁気弁を含む手段とを備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
本発明は、流体を循環させ且つ分配する方法及び装置に関し、より具体的には、磁気流動（ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）の性質を有する流体を循環させ且つ分配する方法及び装置、最も特定的には、磁気流動的仕上げ装置にて使用される磁気流動流体を管理し且つ計量供給する方法及び装置に関する。
関連技術の説明
表面仕上げ及び研磨の技術分野において、仕上げ剤として、磁気流動の性質を有する微粒子流体懸濁液を使用することは周知である。磁気流動流体（ＭＲ流体）として知られた、かかる流体は、重畳した磁気流体の存在下にて、配向され且つ、磁気によって連結されて小繊維となり、これにより、流体の見掛け密度を何倍にも増大させる磁気的に弱い粒子を備えている。かかる増大は、ＭＲ流体の磁気的「固練り化（ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ）」と称される。仕上げ及び研磨時に使用されるＭＲ流体中に微細に分割された研磨材を内蔵させて、材料の除去量を増すことが更に知られている。固練り化されず、すなわち磁気的に弛緩したＭＲ流体は、典型的に、約５０ｃｐ以下の粘度を有する低粘度流体として貯蔵され且つ圧送され、次に、仕上げ及び研磨のため作業区域内で１０5ｃｐ以上の半剛性なペーストに固練り化され、次に、集め、再調整及び再使用のための作業区域外にて再度弛緩させる。ＭＲ流体を磁気流動的に仕上げ且つ供給する装置及び方法は、例えば、その関連する開示内容を参考として引用し本明細書に含めた、双方共、コロドンスキー（Ｋｏｒｄｏｎｓｋｉ）らに対し、１９９９年９月１４日に発行された米国特許第５，９５１，３６９号及び１９９９年１０月２６日に発行された米国特許第５，９７１，８３５号に開示されている。
【０００２】
ＭＲ流体仕上げ装置は、典型的に、ＭＲ流体を回転するキャリアの表面に分配し、そのとき、流体は、作業区域内に且つ作業区域外に運ばれるようにする流体吐出システム（ＦＤＳ）を備えている。ＭＲ流体は、磁性粒子は容易に凝集して且つ懸濁液外に沈殿し、従って、滞流し易いため、比較的不安定な懸濁物である。このため、ＭＲ流体用にＦＤＳの形態を設計するときの主たる関心事は、流体をシステム内で比較的均質に且つ、作業区域内に分配する箇所にて極めて均質に保つことである。ＦＤＳは、作業区域から使用済みの流体を受け取らなければならないため、温度及び粘度を調節する等によって再使用のため流体を再調整することは、その調整した流体を再度均質化し且つ、その流体を制御された流量にて作業区域内に再度分配することになる。適宜な先行技術のＦＤＳは、上記に掲げた米国特許第５，９５１，３６９号に開示されている。
【０００３】
これらの色々な必要条件のため、先行技術のＦＤＳは比較的複雑であり、使用済みの流体を作業区域にてスクレーパから除去し且つその流体をリザーバに戻す第一の蠕動ポンプと、流体を再均質化するためのリザーバ内のミキサと、作業区域内にて加熱され勝ちの流体を冷却するためリザーバに設けられた練り（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）サブシステムと、第二の蠕動ポンプ及び流体を再分配するため一定の絞りを有する円筒状ノズルと、ポンプによって発生されたパルスを除去するパルス減衰器と、粘度を測定し且つ補正するサブシステムとを有している。流量は、第二のポンプの速度を設定することで手で制御し且つ、好ましくは、磁気誘導形流量計を介して監視されるものとする。
【０００４】
先行技術のＦＤＳによって幾つかの問題点が生じている。
第一に、このシステムは、本質的に、各々が単一の機能を果たすことを目的とする個別の構成要素の組立体であるため、大形となる。このため、このシステムはスペースを無駄にする。
【０００５】
第二に、流量制御システムは、定容積形（ＰＤ）ポンプを必要とする。ギアポンプのような幾つかの既知のＰＤポンプは、ＭＲ流体を圧送するという仕事には適していない。蠕動ポンプは、短時間、定容積形ポンプの必要性に適合することができるが、脈動する出力は、上述したパルス減衰装置を必須のものとし、ポンプ内の吐出ラインは、疲労し易く、従って、頻繁に交換しなければならない。
【０００６】
第三に、流れの理由のため、比較的長くなければならず、このため、大形となる円筒状ノズルを内蔵するインライン流量計から再分配されるＭＲ流体の正確な組成が推定される。採用される流量及び組成物の制御方法において、ノズルへの入口における入口圧力が一定であり且つ、流量計における流量が一定であることは、分配される流体の粘度が一定であり、従って、組成が一定であることを示す。
【０００７】
流れが本来的に滑らかであり、脈動が発生されず、また、脈動の減衰が不要であり、分配する流れが閉ループの流量制御サブシステムによって所望の流量に維持され、再調整ステップの間、ＭＲ流体の組成が自動的に目標値に補正され、分配ノズルのような構成要素のサイズが最小であり、ＭＲ流体の混合、練り及び加圧が単一の容器内で行われる、ＭＲ仕上げ装置内にてＭＲ流体を管理する改良された流体吐出システムが必要とされている。
【０００８】
本発明の主たる目的は、磁気流動的仕上げ装置により使用し得るように磁気流動流体を管理し且つ分配する簡単で小型の流体吐出システムを提供することである。
【発明の概要】
【０００９】
簡単に説明すれば、本発明による磁気流動流体の吐出システムは、混合及び練り容器を含む、導管手段によって接続された色々な要素を備えている。作業区域内の使用箇所から戻る流体は、容器の底部付近の複数の接線ポートを介して容器に導入され、容器内にて流体の混合体を形成し、これにより均質さを向上させる。流体は、キャリア流体を計量添加することにより容器内にて再構成し、作業区域内で失われたキャリア流体を補償することができる。一定の速度で作動することが好ましい遠心ポンプは、流体を容器から集め且つシステムを加圧する。好ましくは、ポンプは、容器内に配置されるものとする。流体は、磁気誘導形流量計及びソレノイド巻線を有する磁気弁を通じて送り込まれ、これにより流体を制御可能に固練り化し、このため、流量は、弁のボア内で形成された関係する粘性抵抗によって制限される。閉ループフィードバック制御システムは、流量計の出力を弁の作用部分に接続する。スロット形のボアを有するノズルは、作業区域内で再使用し得るようにＭＲ流体を分配する。ノズルへの入口に設けられた隔膜圧力変換器が弛緩した粘度を干渉法によって測定し且つ、コンピュータに信号を提供し、計量した量のキャリア流体を混合容器内に分配して、流体が分配されるときに再調整された流体が正確な組成であることを保証する。
【００１０】
本発明の上記及びその他の目的、特徴及び有利な効果並びにその現在の好ましい実施の形態は、添付図面に関連する以下の説明を読むことにより一層明らかになるであろう。
【００１１】
本発明による磁気流動流体吐出システムの利点及び有利な効果は、最初に先行技術のシステムを検討することにより一層良く理解できる。
図１を参照すると、先行技術の流体吐出システム１０（ＦＤＳ）は、一定の目標流量及び粘度にてＭＲ流体１１を磁気流動的仕上げ装置（図示せず）のキャリア表面１２に提供し、ＭＲ流体をキャリア表面から回収し、且つ回収したＭＲ流体を再使用のため調整する状態で示されている。ＭＲ流体１１は、スクレーパ１４によってキャリア表面１２から払い落とされ且つ、ライン１６を介してインライン混合及び練り容器１８に戻され、この容器１８内にて、凝集物は分割され、キャリア流体は、以下に説明するように補充され、再構成されたＭＲ流体は、目標温度まで再練りされる。先行技術のシステムは、典型的に、使用済みのＭＲ流体をスクレーパ１４から取得し且つ、そのＭＲ流体を容器１８に吐出す蠕動ポンプ２０を有している。再練りされたＭＲ流体は、主蠕動供給ポンプ２２によって容器１８から吸引され且つ、インライン磁気誘導形流量計２４を通じて吐出される。蠕動ポンプの出力は周期的であり、このため、ポンプ２２の下流にて流体吐出システム内でパルス減衰器２６が必要とされる。流量計２４及びポンプ２２の駆動装置は、目標流量及びポンプの回転速度を設定するコンピュータ２８に接続されている。流量計から、ＭＲＦは、ノズル３０を通って流れ且つ、作業のため、キャリア表面１２に排出される。
【００１２】
図１ａを参照すると、先行技術のノズル３０は、流体吐出システムの排出端に設けられたインライン毛管レオメータすなわち粘度計であり、長さ対直径の比が約１００：１以上であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼又はセラミックのような非磁氣材料で出来た毛管３２を備えている。毛管３２は、例えば、低炭素冷間圧延鋼のような磁氣的に弱い材料で形成されることが好ましい磁気遮蔽体３４によって取り巻かれている。毛管３２及び遮蔽体３４は、１つ又は２つ以上の非磁氣中心決めスペーサ３６により、また非磁氣遷移片３８によって隔てられＭＲ流体の流れを供給ライン４０の直径から毛管３２の直径まで滑らかに狭小にする。毛管の入口におけるライン圧力を感知し且つその信号をコンピュータ２８に送る隔膜４４を有する圧力変換器４２が供給ライン４０と遷移片３８との間に配置されている。ノズル３０は、吐出ラインの端部に配置されており、周囲圧力に対するノズルにおける圧力降下を測定することができ、このため、１つのみの圧力センサがあればよい。コンピュータ２８は、ノズル３０を通る圧力及び流量の関数としてＭＲ流体の粘度を計算するアルゴリズムにてプログラム化されている。所定の粘度制御上限値を上廻ったとき、コンピュータ２８は計量供給ポンプ４６に信号を送り、コンピュータが計算した補充量のキャリア流体を混合／練りチャンバ１８内に噴射し、該チャンバ内で流体は再循環するＭＲＦに混合される。
【００１３】
図２乃至図７を参照すると、本発明による改良された且つ小型の流体吐出装置５０（ＦＤＳ）がＭＲ流体を一定の目標流量及び粘度にて磁気流動的仕上げ装置（図示せず）のキャリア表面１２に提供し、ＭＲ流体をキャリア表面から回収し、また、回収されたＭＲ流体を再使用し得るよう調整する状態で図示されている。システム５０は、先行技術のシステム１０に卓越する混合、圧送、計量供給及び分配の点にて顕著な改良点を含んでおり、また、著しく簡単であり且つより小型である。補助ポンプ２０及び脈動減衰器２６を含むシステム１０の幾つかの構成要素は省かれる。
【００１４】
図２に図示するように、ＭＲ流体１１は、スクレーパ１４によってキャリア表面１２から払い落とされ且つライン１６を介して改良されたインライン混合及び練り容器５２に戻され、該容器内にて、凝集物は分割され、キャリア流体は補充され、再構成されたＭＲ流体は目標温度まで再練りされ且つキャリア表面１２に再分配するための準備が為される。
【００１５】
図３に図示するように、改良された容器５２は、混合チャンバ５６を取り巻く絶縁ジャケット５４を有している。スクレーパ１４から戻される使用済みのＭＲ流体は、少なくとも１つの通路５８及び容器５２の下側の分割ブロック６０から伸びる複数のかかる通路を介してチャンバ５６内に吸引され且つチャンバの底部６２付近で且つチャンバの内壁６４に対し実質的に接線方向に向けてポート５５のジャケット５４を通ってチャンバ５６に入る。この形態は、先行技術の混合チャンバ内で必要とされるような別個の機械的ミキサを必要とせずに、ＭＲ流体をチャンバ５６内で旋回動作によって高度に撹拌させる。ＭＲ流体は、戻りライン１６から分割ブロック６０内に吸引され、該分割ブロック内で、流体の流れは通路５８を通って流れる複数の流れに分割される。先行技術のシステムにおけるように、補充するキャリア流体がコンピュータ２８からの命令に応答して供給源（図示せず）から補充ポンプ４６及びライン６６を介して噴射され、図２に図示した戻りライン１６に入るか又は、容器５２に直接、入る。
【００１６】
従来のベーン付きインペラ７０をチャンバの底部６２付近にて支持する垂直駆動軸６８を有する遠心ポンプ６６がチャンバ５６内に配置されている。好ましくは、インペラ７０は、圧送負荷を釣合わせ且つ出力量を増し得るようにその上面及び下面の双方にベーンが取り付けられている。ポンプハウジング７２が軸及びインペラを取り巻き且つ、軸６８の外端及びインペラ７０を受け入れ、また、ＭＲ流体をチャンバ５６の下方部分からインペラ７０内に導入する中央開口７６を有する端板７４によってその下端にて閉じられている。ハウジング７２には、ＭＲ流体をチャンバ５６の下方部分からインペラ７０に導入するための入口通路７８が設けられている。出口通路８０は、ハウジング７２内でインペラ７０の周縁からジャケット５４を通って容器５２の外部まで伸びている。ハウジング７２は、従来の液体熱交換器の練りシステム（図示せず）の練りコイル８２によって取り巻かれており、チャンバ５６内のＭＲ流体の温度を既知の仕方にて所定の目標値に調節する。
【００１７】
ポンプ駆動装置８４は、容器５２の外部で且つ上方に配置され、ハウジング７２の中央ボアを介して軸６８に連結されており、該ハウジングは、また、容器５２の閉じカバーとしても機能する。駆動装置８４は、従来のインターフェース変換要素を介して作用可能に接続されてコンピュータ２８を制御し、該コンピュータ２８は、接続部８５を介してポンプ６６の回転速度を設定し且つ好ましくは、ポンプの出力を最適化し得るように選んだ所定の一定の速度、例えば、３２００ｒｐｍに維持する。これと代替的に、ポンプの速度は、従来の電気機械的手段によって手動で設定することができる。
【００１８】
図３乃至図６を参照すると、新規な磁気流量制御弁８６及び従来の磁気誘導形流量計２４がポンプ６６の下流にてライン内に配置されている。流量計２４は、通過する材料の流量を感知し且つコンピュータ２８と連絡し、その後、該コンピュータは、弁８６に制御信号を送って流量計２４によって感知された流量を幾つかの所定の目標値に調節する。このように、流量計、弁及びコンピュータは、従来の閉ループフィードバック制御システムを形成する。ポンプ６６は、遠心ポンプであり、このため、先行技術の蠕動ポンプ２２と相違して、非定積形であるため、ポンプ内で液圧的滑りが生じ、弁８６がポンプ出力を簡単に絞ることを可能にする。
【００１９】
磁気流量制御弁８６は、アーマチャ無しのソレノイドを備えており、ＭＲ流体はアーマチャに置換し、弁をＦＤＳに接続するための第一及び第二のニップル９１、９３をそれぞれ有する第一及び第二の端部キャップ８７、８９を備えている。端部キャップは、磁気分路としても機能する円筒状ハウジング９５によって磁気的に連結されている。中空の第一及び第二の磁石極片８８、９０が例えば、１０００アンペアの巻線とすることができる巻線９２内にてそれぞれ端部キャップ８７、８９から互いに向けて軸方向に伸びている。極片８８、９０は、同様に巻線内にある非磁気スペーサ９４によって分離されており、また、極片のボアと同一直径の軸方向ボアを有し、弁８６を貫通して伸びる軸方向通路９６が単一の非制限直径であるようにすることが好ましい。スペーサ９４は、極片の間に磁気空隙を形成し且つ充填する。極片８８、９０の各々は、図５及び図６に示すように、その外面上にて、他方に向けて、好ましくは円錐状テーパーが付けられており、このため、磁束は空隙に向けられ且つ集中されて通路９６内に磁界９８を形成し、該通路９６内にて磁束線は、図６に図示するように、通路の軸線に対しほぼ平行である。作動時、巻線が非励起状態とされたならば、通路９６は、弁を通って流れるＭＲ流体に小さい粘性抵抗を作用させる。弁を通る流量は、通路９６の直径、ポンプ６６の出力圧力及び弁の下流におけるＦＤＳ内の機械的狭小部によってのみ制限される。巻線がコンピュータ２８からの信号に応答して制御可能に励起されたならば、磁界中のＭＲ流体は、弁内にて磁気的に固練り化され、より大きい見掛け密度となり、これにより通路９６の壁に作用する粘性抵抗のため増大した流れ抵抗を生じさせる。このように、流量は、非励起状態のレベルから制御可能に減少する。ＭＲ流体は、勿論、弁から出たとき、再度、弛緩する。巻線９２を通る電流を変化させることで磁界の強さを制御可能に変化させることにより、コンピュータ２８は、所定の目標流量及び流量計２４によって測定された実際の流量に応答してＦＤＳを通る流量を制御することができる。
【００２０】
図７を参照すると、改良された分配ノズル３０ａは、流体吐出システム５０の排出端に設けられたインラインの毛管レオメータすなわち粘度計であり、例えば、ステンレス鋼又はセラミックのような、非磁氣材料で形成された筒形部３２ａを備えている。筒形部３２ａは、例えば、低炭素冷間圧延スチールのような、磁氣的に弱い材料で形成されることが好ましい磁気遮蔽体３４ａによって取り巻かれている。非磁気遷移片３８ａがＭＲ流体の流れを供給ライン４０の直径から筒形部３２ａまで滑らかに狭小にする。毛管への入口におけるライン圧力を感知し且つその信号をコンピュータ２８に送る圧力変換器４２ａが遮蔽体３４ａ及び筒形部３２ａを貫通して伸び且つ材料の流路に対して露呈されている。ノズル３０ａは、吐出ラインの端部に配置されているため、ノズルにおける圧力降下は、周囲圧力に対して測定することができ、このため、１つの圧力変換器のみがあればよい。コンピュータ２８は、ノズル３０ａを通る圧力及び流量の関数としてＭＲ流体の粘度を計算するアルゴリズムにてプログラム化されている。所定の粘度制御上限値を上廻ったならば、コンピュータ２８は、補充ポンプ４６に信号を送りコンピュータが計算した補充量のキャリア流体を戻りライン１６又は混合／練り容器５２の何れかに噴射し、該容器５２内にて、流体は再循環するＭＲ流体中に混合される。
【００２１】
先行技術のノズル３０に卓越する、ノズル３０ａの特別な特徴及び有利な効果は非円筒状のスロット形状流路１００をノズル３０内の従来の円筒状流路ではなくて筒形部３２ａを貫通するように内蔵する点である。通路１００は、第三及び第四の対向した壁１０４よりも長い横方向長さを有する第一及び第二の対向した平行な平面状壁１０２を備えている。第一の有利な効果は、通路１００が予め形成されたリボンとしてキャリア表面１２にＭＲ流体を分配する点である。第二の有利な効果は、圧力変換器４２ａを通路１００の平面状壁１０２内に取り付けて、先行技術の隔膜４４に代えて経済的なフラッシュ隔膜４４ａを使用することを許容することができる点である。第三の有利な効果は、スロット形状の通路が単位長さ当たりより大きい表面積であるため、ＭＲ流体の増大した粘性抵抗を呈し、このため、十分に短いノズルは変換器４２ａにて先行技術の変換器４２に存在する背圧に等しい背圧を生じさせることができる点である。
【００２２】
スロット状通路及び丸管に沿った圧力降下は次式で表わされる。
△Ｐslot＝（２μＬslotＱ）／（ｂ3ｗ）                      （式１）
△Ｐpipe＝（８μＬpipeＱ）／（πＲ4pipe）                  （式２）
ここで、μは流体の粘度、Ｌslotはスロットの長さ、ｂはスロットの半高さ、ｗは通路の幅、Ｌpipeは配管の長さ、Ｒは配管の半径、及びＱは流量である。圧力が降下するとき、双方の通路内の流量及び粘度は等しくなり、次式で表わされる。
（２Ｌslot）／（ｂ3ｗ）＝（８Ｌpipe）／（πＲ4）            （式３）
又は、
Ｌslot＝Ｌpipe＊（４ｂ3ｗ／πＲ4）                          （式４）
双方の通路にて同一の流体粘度を提供するためには、通路の断面積は次式で表すものでなければならない。
２ｂｗ＝３．１４Ｒ2  及び  Ｌslot＝Ｌpipe＊（２ｂ2／Ｒ2）    （式５）
半径１．５ｍｍの円筒管の断面積は、スロット高さ１．５ｍｍ及びスロット幅５ｍｍのスロット形状通路の断面積にほぼ等しい。このように、例えば、配管の長さ２００ｍｍの先行技術の円筒状ノズル３０は、スロット長さ約１００ｍｍの筒形部３２ａを有する改良されたノズル３０ａにて置換することができる。このように、ノズルを短くすることは、ＭＲ流体の吐出システムの望ましい小型化を大幅に向上させることになる。
【００２３】
上記の説明から、磁気流動流体に対する改良された吐出システムが提供されることが明らかであろう。本明細書に記載された流体吐出システムの変更例及び改変例は、確実にそれ自体この技術分野の当業者に示唆を与えることになろう。従って、上記の説明は、単に一例であり且つ限定的な意味ではないと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】米国特許５，９５１，３６９号の図１０に実質的に開示された磁気流動流体用の先行技術の流体吐出システムの概略図である。
１ａは、図１に図示した吐出システム内で使用可能な先行技術のノズルの断面図である。
【図２】本発明による改良された流体吐出システムの概略図である。
【図３】混合／練りノズル及び加圧ポンプの一部切欠き等角図である。
【図４】磁気弁の平面図である。
【図５】図４の線５−５に沿った断面図である。
【図６】弁内の磁束の方向及び強さを示す、図４及び図５に図示した弁の概略断面図である。
【図７】本発明による改良された粘度計ノズルの一部切欠き等角図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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