CN114947581A - 皮肤清洗用液体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
一种皮肤清洗用液体喷射装置，能够有效地进行皮肤清洗。本发明的皮肤清洗用液体喷射装置(25)具备：液体喷射喷嘴(11)，具有喷射喷嘴孔(1)；加压液体供给部(27)，对液体(3)进行加压并输送至液体喷射喷嘴；以及控制部(4)，控制加压液体供给部的动作，使从喷射喷嘴孔(1)喷射的液体(3)以从连续流(5)分裂成液滴(7)的状态飞行；喷射喷嘴孔(1)的喷嘴孔径(d)为0.01mm～0.03mm，控制部(4)以从喷射喷嘴孔(1)喷射的液体(3)的喷射速度(V)为10m/s～60m/s的方式控制加压液体供给部(27)的供给压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种皮肤清洗用液体喷射装置，其以高压向面部及其它皮肤喷射液体来进行清洗。
背景技术
作为该种皮肤清洗用液体喷射装置的一个示例，记载于专利文献1中。该文献公开了如下皮肤清洗器：在手持部的前端部设有一朝向外侧开口的杯状体(cup)，使喷射部抵接肌肤进行使用，所述喷射部使从泵的喷出口压送来的水雾化并经由杯状体内部向开口喷射。
专利文献1：日本特开昭61-103443号公报
但是，上述文献的皮肤清洗器是使喷射出的水霧化后撞击皮肤，因此存在如下问题：难以获得充分的按压力，难以有效地清洗皮肤，尤其是从皮脂腺排出的皮脂、污垢。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的皮肤清洗用液体喷射置具备：液体喷射喷嘴，具有喷射喷嘴孔；加压液体供给部，对液体进行加压并输送至所述液体喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，使从所述喷射喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂成液滴状态飞行，所述喷射喷嘴孔的喷嘴孔径为0.01mm～0.03mm，所述控制部以从所述喷射喷嘴孔喷射的液体的喷射速度为10m/s～60m/s的方式控制所述加压液体供给部的供给压力。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式1的液体喷射喷嘴的皮肤用液体喷射装置的整体概略构成图。
图2是该实施方式1的液体喷射喷嘴的主要部分放大剖视图。
图3是对喷嘴孔径为0.024mm且液体供给压力为0.3MPa时的喷射状态进行拍摄所得的高速拍摄图像图。
图4是对喷嘴孔径为0.024mm且液体供给压力为1.3MPa时的喷射状态进行拍摄所得的高速拍摄图像图。
图5是为了利用以与图3等相同方式拍摄的代表性喷射状态的高速拍摄图像图来评估喷射及液滴特性而进行二值化处理的图像处理后的解析图像图。
附图标记说明
1…喷射喷嘴孔；2…喷射部；3…液体；4…控制部；5…连续流；6…液体罐；7…液滴；9…皮肤；10…流路；11…液体喷射喷嘴；12…液体抽吸管；14…送液管；15…中心；17…中心轴；21…液体流入口；22…喷射口；25…皮肤清洗用液体喷射装置；27…加压液体供给部(泵单元)；29…液体流路；F…液体喷射方向；d…喷嘴孔径。
具体实施方式
以下，首先简要说明本发明。
为了解决上述问题，本发明的皮肤清洗用液体喷射装置的第1形态具备：液体喷射喷嘴，具有喷射喷嘴孔；加压液体供给部，对液体进行加压并输送至所述液体喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，使从所述喷射喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂成液滴状态飞行；该液体喷射装置的特征在于，所述喷射喷嘴孔的喷嘴孔径为0.01mm～0.03mm，所述控制部以从所述喷射喷嘴孔喷射的液体的喷射速度为10m/s～60m/s的方式控制所述加压液体供给部的供给压力。
根据非粘性线性理论可知，液滴的尺寸约为喷嘴孔径d的1.88倍。当喷射喷嘴孔的喷嘴孔径d为0.01mm～0.03mm时，根据该孔径进行计算，得出液滴的尺寸为0.0188mm～0.0564mm。进而，考虑到液滴尺寸根据喷射喷嘴孔的平滑度、环境状态等而略有变化，液滴的尺寸以平均液滴直径计约为0.02mm～0.1mm。
此外，若从所述喷射喷嘴孔喷射的液体的喷射速度确定为10m/s～60m/s，则所述液滴的飞行速度也可以确定。液滴速度与所述喷射速度大体相同，因此为10m/s～60m/s。
进而，随着液体喷射速度增加，液体流量(ml/min)也增加。因此，若液体喷射速度确定，则与所述范围0.01mm～0.03mm的喷嘴孔径d相对应的液体流量(ml/min)也能确定，因此从所述连续流产生的液滴个数(个/s)也是确定的。当所述喷射速度为10m/s～60m/s时，液体流量(ml/min)约为0.05～2.3，每秒产生的液滴数量即液滴数(个/s)约处于104～107个的范围。
所述液体流量(ml/min)的数值为“约0.05～2.3”是当所述喷射喷嘴孔为一个时的数值。因此，当所述喷射喷嘴孔为多个时，在所述数值上乘以孔数。这一点在以下说明中是相同的。
本发明人已经确认，通过使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的液滴速度飞行并撞击皮肤，能够有效地进行皮肤清洗。
根据本形态，所述喷射喷嘴孔的喷嘴孔径为0.01mm～0.03mm，所述控制部以从所述喷射喷嘴孔喷射的液体的喷射速度为10m/s～60m/s的方式控制所述加压液体供给部的供给压力。
由此，每秒产生约104～107个且平均液滴直径约为0.02mm～0.1mm范围内的液滴以10m/s～60m/s的速度飞行并不断撞击皮肤，从而能够有效地进行皮肤清洗。此外，由于以这种类似于超声波的频率的液滴撞击而对肌肤施加物理刺激，因此能够期待改善肌肤状态(保湿、弹性)。
根据第1形态，本发明的第2形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，每秒产生的液滴数量即液滴数(个/s)处于每秒约104～107个的范围。
根据本形态，由于每秒产生的液滴数量即液滴数(个/s)处于每秒约104～107个的范围内，从而能够有效地获得第1形态的效果。
根据第1形态或第2形态，本发明的第3形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，所述控制部能够在0.1MPa～1.5MPa的范围内调整所述供给压力。
根据本形态，所述控制部能够在0.1MPa～1.5MPa的范围内调整所述供给压力，从而容易使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的速度飞行并撞击皮肤。
根据第1形态～第3形态中的任一形态，本发明的第4形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，所述液体喷射喷嘴具有多个所述喷射喷嘴孔。
根据本形态，所述液体喷射喷嘴具有多个所述喷射喷嘴孔，从而能够加大皮肤清洗范围。
根据第1形态～第4形态中的任一形态，本发明的第5形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，所述液体的粘度为0.7mPa·s～20mPa·s。
根据本形态，所述液体的粘度为0.7mPa·s～20mPa·s，从而可靠地使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的速度飞行并撞击皮肤。
根据第5形态，本发明的第6形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，所述液体的表面张力为20mN/m～74mN/m。
根据本形态，所述液体的表面张力为20mN/m～74mN/m，从而更可靠地使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的速度飞行并撞击皮肤。
根据第5形态或第6形态，本发明的第7形态的皮肤清洗用液体喷射装置的特征在于，所述液体是包括含净化水、芳香蒸馏水、化妆水、弱酸性水、抗炎成分中的至少一种的水、或包含杀菌成分的配方水。
根据本形态，能够有效地获得第1形态的效果。
实施方式1
以下，基于图1～图5来详细说明本发明的实施方式1的皮肤清洗用液体喷射装置。该皮肤清洗用液体喷射装置可用于清洗面部、手臂、手、脚、背部等处的皮肤。
如图1所示，本实施方式的皮肤清洗用液体喷射装置25具备：液体喷射喷嘴11，具有喷射喷嘴孔1；加压液体供给部27，对液体3进行加压并输送至液体喷射喷嘴11；以及控制部4，控制加压液体供给部27的动作，使从喷射喷嘴孔1喷射的液体3以从连续流5分裂成液滴7的状态飞行。
具体来说，本实施方式的皮肤清洗用液体喷射装置25具备：喷射部2，具有用于喷射液体3的液体喷射喷嘴11；液体罐6，用于贮存要喷射的液体3；作为加压液体供给部的泵单元27；液体抽吸管12，用于连接液体罐6与泵单元27以形成液体3的流路10；以及送液管14，用于连接泵单元27与喷射部2以同样形成流路10。
泵单元27由控制部4来控制通过送液管14输送至喷射部2的液体3的压力等的泵动作。
液体喷射喷嘴
在本实施方式中，液体喷射喷嘴11具有一个喷射喷嘴孔1，高压液体3从喷射喷嘴孔1直线地喷射。在图1中的局部放大图中，符号F表示液体喷射方向。
从喷射喷嘴孔1喷射的高压液体3在刚喷射后为连续流5，但随后便由于液体3的表面张力而立即变成液滴并分裂成液滴7的群。液滴7的所述群在液体喷射方向F上以一条直线飞行。该飞行的液滴7的群不断撞击皮肤9，从而清洗皮肤。
另外，为了便于理解附图，图1中的局部放大图将液滴7及连续流5的尺寸相对于其它部件而大幅放大，忽略了相对尺寸关系。
如图2所示，在本实施方式中，液体喷射喷嘴11具有喷射喷嘴孔1及液体流路29，所述液体流路29的直径大于喷射喷嘴孔1且连接于喷射喷嘴孔1，从喷射喷嘴孔1喷射的连续流5液滴化而产生的液滴7(图1)撞击皮肤9。喷射喷嘴孔1为圆筒形状。
在图2中，符号22表示喷射口。喷射喷嘴孔1为直径d的圆筒形状，喷射口22为直径d的圆形。
在本实施方式中，液体流路29也形成为圆筒形状。另外，液体流路29并不限定于圆筒形状，也可以是多边筒形状。
喷嘴孔径与液滴尺寸
在本实施方式中，喷射喷嘴孔1的喷嘴孔径d被设置在0.01mm～0.03mm的范围内。
将一部分内容重复说明，根据非粘性线性理论可知，液滴7的尺寸(以下也称为“液滴直径”)约为喷嘴孔径d的1.88倍。当喷射喷嘴孔1的喷嘴孔径d为0.01mm～0.03mm时，根据该孔径计算得出液滴7的尺寸为0.0188mm～0.0564mm。进而，考虑到液滴7的尺寸根据喷射喷嘴孔1的孔壁面20的平滑度、环境状态等而略有变化，液滴7的尺寸以平均液滴直径计约为0.02mm～0.1mm。
在此，多个液滴7中的大部分实际上变形为椭圆形等形状而非完全的球形，“平均液滴直径”是根据最长直径部分与最短直径部分的平均值求出的。
喷射压力、喷射速度
此外，在本实施方式的皮肤清洗用液体喷射装置25中，作为加压液体供给部的泵单元27构成为，以从喷射喷嘴孔1喷射的液体3的喷射压力成为0.1MPa～1.5MPa的供给压力供给液体3。
控制部4以从喷射喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度V成为10m/s～60m/s的方式控制加压液体供给部27的供给压力。所述供给压力处于0.1MPa～1.5MPa的范围时，容易实现液体3的喷射速度V成为10m/s～60m/s的状态。另外，液体3的喷射速度V为10m/s～60m/s即可，所述喷射压力并不限定于0.1MPa～1.5MPa的范围。
在本实施方式中，由于该液体喷射装置用于清洗皮肤，因此配合喷嘴孔径d设置所述供给压力，使得连续流5在与喷射喷嘴孔1的喷射口22相距约10mm以内、或20mm以内的距离处分裂成液滴7，即，使得液滴化距离约为10mm以内、或20mm以内。
另外，也可以在液体喷射喷嘴11内设置使喷射出的连续流5振动的结构，除了所述供给压力控制外，还可以通过所述振动来调整所述液滴化距离。
在本实施方式中，通过控制部4将从喷射喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度V控制为10m/s～60m/s。具体来说，以所述液滴化距离的条件为前提，以液体3的喷射速度V为10m/s～60m/s的方式，配合喷嘴孔径d来设置所述供给压力。
若喷射速度V确定为10m/s～60m/s，则液滴7的飞行速度S也是确定的。液滴速度S在受到空气阻力等影响之前与喷射速度V相同，因此液滴7大体以10m/s～60m/s的速度飞行。
进而，若液体3的喷射速度V确定，则与所述范围0.01mm～0.03mm内喷嘴孔径d对应的液体3的流量(ml/min)也是确定的，因此从连续流5产生的液滴7的个数(个/s)也是确定的。当喷射速度V为10m/s～60m/s时，液体流量(ml/min)约为0.05～2.3，每秒产生的液滴数量即液滴数(个/s)处于每秒约104～107个的范围。
在本实施方式中，使用水(主要是净化水)作为液体3，但也可以使用包含芳香蒸馏水、化妆水、弱酸性水、抗炎成分的水、或包含杀菌成分的配方水。
在液温为20℃～40℃的范围内，液体3的粘度优选为0.7mPa·s～20mPa·s的范围。
进而，在液温为20℃～40℃的范围内，液体3的表面张力优选为20mN/m～74mN/m的范围。
另外，所述液体3中包含用于抑制皮肤炎症的维生素B2、B6成分、作为抗炎成分的布洛芬吡啶甲醇、甘草酸二钾成分、作为杀菌成分的间苯二酚、异丙基甲基苯酚及乙醇成分。
若液体3的粘度及表面张力处于所述范围，便能够可靠地使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的液滴速度飞行并撞击皮肤。
具体说明
图3是使用高速相机拍摄喷嘴孔径d为0.024mm且液体3的供给压力为0.3MPa时的喷射状态、即液滴7的飞行轨迹所得到的高速拍摄图像图。
图4是以相同方式拍摄喷嘴孔径d为0.024mm且液体3的供给压力为1.3MPa时的喷射状态的高速拍摄图像图。
可知液滴化距离均约为10mm以内。
表1中表示在0.2～1.1的范围内以5个阶段改变供给压力(MPa)而从喷嘴孔径d为0.024mm的液体喷射喷嘴11喷射液体3时的、与各供给压力相对应的液滴速度(m/s)、液滴直径(mm)、每秒产生的液滴数量即液滴数(个/s)。表1中的各数值是对下述高速拍摄图像图进行解析处理求出的解析值。也可以通过实际测量液体3的喷射速度V，并将液滴速度(m/s)设为与所述喷射速度V的实测值相同。
根据表1可知，液滴速度(m/s)、液滴直径(mm)、及液滴数(个/s)均落入本发明假设的范围内。
此外，表1的右半部分表示使用相同的液体喷射喷嘴11实际清洗面部皮肤时的、与5种供给压力分别对应的评估结果。◎表示无论肌肤强度如何，大部分人均可正常清洗，●表示清洗力强于◎，适合肌肤较强的人，〇表示清洗力弱于◎，适合肌肤较弱的人。△表示清洗力弱于〇，肌肤更弱的人也可以使用，但清洗效率低。
根据表1可知，通过使所述尺寸范围内的液滴7以所述范围内的液滴速度飞行并撞击皮肤，能够有效地进行皮肤清洗。如果根据肌肤强度选择供给压力，则可以说能够在保持肌肤适当状态的同时进行所需清洗。
[表1]
喷嘴孔径：0.024mm
解析值的求出方法
图5表示对以与图3等相同的方式拍摄得到的代表性喷射状态的高速拍摄图像图进行二值化处理的图像处理以评估喷射及液滴特性的解析图像图。图像处理使用免费软件(ImageJ)。在图像处理中，对拍摄图像进行二值化处理，选择液滴化范围作为解析区域，求出解析区域内的液滴数量、各液滴的区域数量、各液滴的中心坐标。
从高速相机拍摄到连续流5完全分裂成液滴7并飞行的状态的图像中选择2～3张图像，针对关注的液滴7，对所选择的图像进行对比来算出液滴7的移动距离，并将其除以拍摄时间间隔，从而求出液滴速度S。
此外，用解析区域的尺寸(长度)除以此区域内的液滴7的个数而求出液滴7彼此之间的距离来作为平均距离，用之前求出的液滴速度S除以液滴7彼此的平均距离，从而求出每秒产生的液滴7的个数、即液滴数(个/s)。
此外，根据各液滴7的区域数量求出各液滴7的投影面积，将其假设为球体的投影面积，根据各液滴7的直径求出平均值来作为液滴直径(mm)。
此外，根据与各液滴7的飞行方向即液体喷射方向F正交的方向上的坐标的最大与最小的差值，而求出飞行的液滴7整体的中心轴偏移量。
喷嘴孔径d为0.024mm时的液滴直径(mm)即液滴7的尺寸在上述解析值中约为0.05mm～0.06mm。液滴直径(mm)的平均值为0.055mm。它是喷嘴孔径d的两倍多，这与根据非粘性线性理论得出的液滴直径(mm)约为喷嘴孔径d的1.88倍的情况是一致的。
此外，根据所述拍摄图像还确认，连续流5在与液体喷嘴孔1的喷射口22相距10mm以内处分裂成液滴7。具体来说，当供给压力为0.3MPa时，液滴化距离约为3mm，当供给压力为为1.3MPa时，液滴化距离约为8mm。
此外，液滴7的飞行直线喷射性良好，与供给压力(MPa)无关，液滴7的中心15相对于喷射喷嘴孔1的中心轴17的最大轴偏移值为0.2mm。还可知，液滴7的撞击范围非常狭窄，直径小于0.3mm(面积小于0.1mm2)，液滴7可以射入毛孔(直径约为0.2mm～0.5mm)，因此能够软化并冲洗掉毛孔中堆积的脂质等。
此外，可知随着液滴速度(m/s)提升，单位时间内的液滴数(个/s)增加，因此可发挥更大的冲击作用，从而可期待更有效的清洗。
表2中表示在0.2～1.5的范围内以5个阶段改变供给压力(MPa)而从喷嘴孔径d为0.016mm的液体喷射喷嘴11喷射液体3时的、与各供给压力相对应的液滴速度(m/s)、液滴直径(mm)、液滴数(个/s)。表2中的各数值与表1同样地是解析值。
根据表2可知，液滴速度(m/s)、液滴直径(mm)、及液滴数(个/s)均落入本发明的假设范围。
此外，根据表2的右半部分所示的评估结果可知，通过使所述尺寸范围内的液滴7以所述范围内的液滴速度飞行并撞击皮肤，能够有效地进行皮肤清洗。
根据表2还可知，液滴速度(m/s)、液滴直径(mm)、及液滴数(个/s)均落入本发明假设的范围。
[表2]
喷嘴孔径：0.016mm
说明实施方式1的效果
(1)根据本实施方式，喷射喷嘴孔1的喷嘴孔径d为0.01mm～0.03mm，控制部4以从喷射喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度V为10m/s～60m/s的方式控制加压液体供给部27的供给压力。
由此，每秒约产生104～107个液滴7，平均液滴直径约为0.02mm～0.1mm范围的液滴7以10m/s～60m/s的速度飞行并不断撞击皮肤9，从而可有效地进行皮肤9的清洗。
其它实施方式
本发明的实施方式的皮肤清洗用液体喷射装置25基本上具有如上所述的构成，但当然可以在不脱离本申请发明的主旨的范围内进行部分构成的变更、省略等。
(1)如果控制部4构成为能够在0.1MPa～1.5MPa的范围内调整所述供给压力，通过在0.1MPa～1.5MPa的范围内调整所述供给压力，能够容易地使所述尺寸范围内的液滴以所述范围内的速度移动并撞击皮肤。
(2)在上述实施方式的说明中，说明了液体喷射喷嘴11具有一个喷射喷嘴孔1的情况，但如果构成为设置多个喷射喷嘴孔1，便可简便地扩大清洗区域。此时，理想的是根据喷嘴孔径d、适合使用的流量及期望的供给压力来确定喷射喷嘴孔1的数量。例如，为了方便回收、擦拭液体3，将液体3的流量控制在15ml/min以内，将供给压力(MPa)设为最大至1的输出时，如果喷嘴孔径d为0.024mm，最多可设置约20个孔。
此外，通过设置喷嘴孔径不同的喷射喷嘴孔1，可使液滴直径不同的液滴7以相同液滴速度喷射。液滴直径不影响冲击压力，但液滴数增加则动能增加，因此推动撞击部分的力就会增加。结果，能够在维持清洗力的同时提高按摩效果。
Claims (7)
1.一种皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，具备：
液体喷射喷嘴，具有喷射喷嘴孔；
加压液体供给部，对液体进行加压并输送至所述液体喷射喷嘴；以及
控制部，控制所述加压液体供给部的动作，使从所述喷射喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂成液滴状态飞行，
所述喷射喷嘴孔的喷嘴孔径为0.01mm～0.03mm，
所述控制部以从所述喷射喷嘴孔喷射的液体的喷射速度为10m/s～60m/s的方式控制所述加压液体供给部的供给压力。
2.根据权利要求1所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
每秒产生的液滴数量即液滴数处于每秒104～107个的范围。
3.根据权利要求1或2所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
所述控制部能够在0.1MPa～1.5MPa的范围内调整所述供给压力。
4.根据权利要求1或2所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
所述液体喷射喷嘴具有多个所述喷射喷嘴孔。
5.根据权利要求1或2所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
所述液体的粘度为0.7mPa·s～20mPa·s。
6.根据权利要求5所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
所述液体的表面张力为20mN/m～74mN/m。
7.根据权利要求5所述的皮肤清洗用液体喷射装置，其特征在于，
所述液体是包含净化水、芳香蒸馏水、化妆水、弱酸性水、抗炎成分中的至少一种的水、或者包含杀菌成分的配方水。
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