JP2013525791A

Device forming a manometer intended for measuring biphase fluid pressure, associated method of manufacture and fluidic network

Abstract

The present invention relates to a device that forms a manometer for measuring the pressure of a two-phase fluid in a fluid network. The device includes a first channel through which the fluid can flow and a second channel leading to the first channel, the second channel being a blind, each dimension of which is the capillary length of the fluid phase. Less than or equal to, at least one of its longitudinal walls has a surface energy gradient that diminishes from its inlet to the end, and the surface energy gradient blinds the wetting angle of the fluid meniscus. It can be increased from its entrance to the end within the channel. It also pertains to the application of measuring the pressure of a two-phase fluid in a heat exchanger or fuel cell.

Term

Projected expiry 27 April 2031.

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16 claims: 3 independent, 13 dependent

  1. 1
    流体ネットワーク内の二相流体の圧力を測定するためのマノメータを形成するデバイスであって、 二相流体が流れる第一のチャネル(3)と、 前記第一のチャネルに通じる第二のチャネル(1)とを含み、 前記第二のチャネルがブラインドチャネルであり、該ブラインドチャネルの各寸法が、前記二相流体の液相の毛細管長さ以下であり、該ブラインドチャネルの長さ方向壁(11)の少なくとも一つが、該ブラインドチャネルの入口から端部に向けて減少する表面エネルギー勾配を有し、前記表面エネルギー勾配によって、前記二相流体の液相のメニスカスのぬれ角を、前記ブラインドチャネル内において該ブラインドチャネルの入口から端部に向けて増大させる、マノメータを形成するデバイス。
  2. 2
    前記ブラインドチャネルの入口から端部に向けて前記長さ方向壁の少なくとも一つの表面構造が変化している、請求項1に記載のマノメータを形成するデバイス。
  3. 3
    前記ブラインドチャネルの入口から端部に向けて前記長さ方向壁の少なくとも一つの表面化学組成が変化している、請求項1に記載のマノメータを形成するデバイス。
  4. 4
    前記ブラインドチャネルの入口から端部に向けて前記長さ方向壁の少なくとも一つの表面構造が変化していて且つ表面化学組成が変化している、請求項1に記載のマノメータを形成するデバイス。
  5. 5
    前記ブラインドチャネルの横寸法が50nmから5μmの間である、請求項1から4のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイス。
  6. 6
    前記ブラインドチャネルの横寸法間の比(W/H)が1以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイス。
  7. 7
    前記ブラインドチャネルの長さが50nmから500μmの間である、請求項1から6のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイス。
  8. 8
    前記ブラインドチャネルが略矩形の横断面を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイス。
  9. 9
    前記二層流体の圧力を求めるために前記ブラインドチャネル内の液体メニスカスの位置を測定するための測定手段を含み、前記測定手段が、前記ブラインドチャネル内に部分的に組み込まれている、請求項1から8のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイス。
  10. 10
    前記測定手段が、互いに向き合う前記長さ方向壁の二つの部分上に配置された二つの電極を含み、該電極の各々が前記ブラインドチャネルの入口から端部まで延伸していて、前記電極が、前記ブラインドチャネル内の前記二相流体と共に、可変キャパシタンスキャパシタを形成する、請求項9に記載のマノメータを形成するデバイス。
  11. 11
    マノメータを形成するデバイスの製造方法であって、 (a)二相流体の流れる主チャネルの第一の部分(30)を含む基板プレート(4)内にブラインドチャネルの第一の長さ方向部分(110)を形成するステップと、 (b)前記ブラインドチャネルの第一の長さ方向部分に表面エネルギー勾配を生じさせるステップと、 (c)二相流体の流れる主チャネルの第二の部分を含む他の基板プレート(5)内に前記ブラインドチャネル(1)の第二の長さ方向部分(111)を形成するステップであって、前記ブラインドチャネルの第一の長さ方向部分及び第二の長さ方向部分が同一の長さである、ステップと、 (d)前記ブラインドチャネルの第一の長さ方向部分及び第二の長さ方向部分並びに前記主チャネルの第一の部分及び第二の部分を揃えて、一方の基板プレートを他方の基板プレートに移すステップと、 (e)二つの基板プレートを互いに固定するステップとを備えた製造方法。
  12. 12
    前記ステップ(d)の前に、前記ブラインドチャネルの第二の長さ方向部分に同じ表面エネルギー勾配を生じさせる、請求項11に記載の製造方法。
  13. 13
    前記ステップ(b)及び前記ステップ(d)の各々の前に、金属薄層の堆積を行い、前記ブラインドチャネルの各長さ方向部分に電極を形成する、請求項12に記載の製造方法。
  14. 14
    請求項1から10のいずれか一項に記載のマノメータを形成するデバイスを一つ以上組み込んだ流体ネットワーク。
  15. 15
    請求項14に記載の流体ネットワークを含む燃料電池であって、前記マノメータの少なくとも一つが、カソード又はアノードにおける水圧を測定する、燃料電池。
  16. 16
    液相から気相まで通過する二相流体熱交換器であって、請求項14に記載の流体ネットワークを含み、前記マノメータの少なくとも一つが、二相流体の圧力を測定する、二相流体熱交換器。
Independent claims16