CN115707418A

CN115707418A - 液体喷射装置

Info

Publication number: CN115707418A
Application number: CN202210992604.3A
Authority: CN
Inventors: 关野博一; 大西康宪; 松崎尚洋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2023-02-21
Also published as: JP2023029051A; US20230073787A1

Abstract

本发明涉及液体喷射装置。使得能够有效地进行对皮肤、纤维、金属等的清洗。具备：喷射喷嘴(11)，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔(1)；加压液体供给部(27)，对液体加压以将所述液体送到喷射喷嘴；以及控制部(4)，控制加压液体供给部的动作，以使从喷嘴孔喷射的液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，喷嘴孔(1)的孔径为0.015mm～0.030mm，液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，控制部控制加压液体供给部的供给压力，以使从喷嘴孔(1)喷射的液体的速度为10m/s～80m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的所述液滴的每一秒的数量、即液滴数(个/s)在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

Description

液体喷射装置

技术领域

本发明涉及液体喷射装置，其适于朝向脸、其他皮肤、纤维、金属等对象物喷射液体以进行清洗等的处理。

背景技术

作为这种液体喷射装置的一例，有专利文献1记载的皮肤清洗器。在该文献中公开了如下皮肤清洗器：在手持部的前端部具有设置为将开口朝向外部的杯子，并通过将喷射部贴靠到肌肤来使用，所述喷射部使从泵的喷出口压力进给来的水成为雾状以经由杯子内部朝向开口喷射。

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由于使喷射的水雾化以贴靠到皮肤上，故而存在得不到足够的推压力而难以清洗皮肤、特别是难以有效地清洗从皮脂腺冒出的皮脂、污垢这一技术问题。

关于朝向纤维、金属等对象物喷射液体以进行清洗等的处理并未记载。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明涉及的液体喷射装置的特征在于，具备：喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；加压液体供给部，对液体加压以将所述液体送到所述喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，所述喷嘴孔的孔径为0.015mm～0.030mm，所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～80m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

另外，为了解决上述技术问题，本发明涉及的液体喷射装置的特征在于，具备：喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；加压液体供给部，对液体加压以将所述液体送到所述喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，所述喷嘴孔的孔径为0.05mm～0.12mm，所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～70m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内。

附图说明

图1为本发明的实施方式1涉及的液体喷射装置的整体概要构成图。

图2为对在实施方式1中液体的供给压力是0.4MPa和1.3MPa时的连续流及液滴的移动状态进行摄影而得的高速摄影图像图。

图3的(A)为通过使摄影视角的上侧端面与收纳喷射喷嘴的部件的端面对齐以进行摄影而得的喷嘴孔的出口的连续流的高速摄影图像图，图3的(B)为处于连续流和液滴混在的液滴化转移过程的状态的部分的高速摄影图像图，图3的(C)为连续流完全分裂为液滴的状态的部分的高速摄影图像图。

图4为用于说明液滴速度的求法的高速摄影图像图。

图5为用于说明液滴频率的求法的高速摄影图像图。

图6为示出表1的液体A至液体X及纯水20℃和纯水40℃在孔径为0.015mm的喷嘴孔下的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图7为示出表1的液体A至液体Y及纯水20℃在孔径为0.024mm的喷嘴孔下的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图8为示出表1的液体A至液体E及纯水20℃在孔径为0.03mm的喷嘴孔下的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图9为示出表1的液体X、液体Y和纯水20℃及纯水40℃在记录于图中的各孔径下的实测液滴频率与算出液滴频率的关系的图。

图10为示出表1的液体A至液体X和纯水20℃及纯水40℃在孔径为0.015mm的喷嘴孔下的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

图11为示出表1的液体A至液体Y和纯水20℃在孔径为0.024mm的喷嘴孔下的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

图12为示出表1的液体A至液体E及纯水20℃在孔径为0.03mm的喷嘴孔下的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

图13为对于孔径为0.05mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I及纯水20℃的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图14为对于孔径为0.08mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I及纯水20℃的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图15为对于孔径为0.12mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I及纯水20℃的通过测定液滴频率而得的实测值(实测液滴频率)与通过对该实测值进行回归分析而求出的算出值(算出液滴频率)的关系的图。

图16为示出表7的纯水40℃和液体Z在记录于图中的各孔径下的实测液滴频率与算出液滴频率的关系的图。

图17为对于孔径为0.05mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I、纯水20℃及纯水40℃和液体Z的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

图18为对于孔径为0.08mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I和纯水20℃、纯水40℃及液体Z的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

图19为对于孔径为0.12mm的喷嘴孔示出表7的液体F至液体I和纯水20℃及纯水40℃的实测液滴频率与算出值/实测值的关系的图。

附图标记说明

1：喷嘴孔；2：喷射部；3：液体；4：控制部；5：连续流；6：液体箱；7：液滴；9：皮肤；10：流路；11：喷射喷嘴；12：液体吸引管；14：送液管；15：中心；17：中心轴；25：液体喷射装置；27：加压液体供给部；F：液体喷射方向；b：喷嘴孔的孔径。

具体实施方式

以下首先对本发明进行概要说明。

为了解决上述技术问题，本发明涉及的液体喷射装置的第一方面为，一种液体喷射装置，其特征在于，具备：喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；加压液体供给部，对液体加压以将所述液体送到所述喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，所述喷嘴孔的孔径为0.015mm～0.030mm，所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～80m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

需要说明的是，以下有时将从所述连续流分裂为所述液滴而生成的所述液滴的每一秒的数量即液滴数(个/s)称为“液滴频率”。

本发明涉及的液体喷射装置是如下装置，其通过所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以从所述喷射喷嘴的喷嘴孔将液体以连续流喷射，然后所述连续流一边飞翔一边分裂以生成液滴。

关于这样生成的液滴的尺寸，基于非粘性的线性理论已知，其与喷嘴孔的孔径b成一定的关系。即、关于所述液滴的尺寸，基于非粘性的线性理论已知，其不依赖所述供给压力的大小，约为所述喷嘴孔的孔径b的1.88倍。

当将所述喷嘴孔的孔径设为0.015mm～0.030mm时，对其计算则为0.0282mm～0.0564mm。若进一步考虑由于所述喷嘴孔的平滑度、环境状态等而多少有差异，那么液滴的尺寸约为0.03mm～0.1mm作为平均液滴直径。

接下来，关于从所述喷嘴孔喷射的液体的喷射速度，针对所述确定的孔径为0.015mm～0.030mm的喷嘴孔，能够通过调整所述供给压力来设定。并且，若该液体的喷射速度确定在10m/s～80m/s的范围内，则飞翔的所述液滴的速度也确定。液滴速度因为其与所述喷射速度几乎相同，所以其在10m/s～80m/s的范围内。

另外，存在如下关系，若液体的喷射速度变快，则从所述喷嘴孔喷射的液体的流量(ml/min)增加。关于液体的喷射速度，如果所述供给压力提高，则其变快，如果降低，则其变慢。所以，关于液体的流量(ml/min)存在如下关系，由于若提高所述供给压力则所述喷射速度变快，所以所述液体的流量(ml/min)增加，由于若降低所述供给压力则所述喷射速度就变慢，所以所述液体的流量(ml/min)减少。即、关于“液体的流量(ml/min)”，对于所述确定的孔径为0.015mm～0.030mm的喷嘴孔，能够通过调整所述供给压力来设定。

并且，如果“液体的流量(ml/min)”确定，那么关于从所述连续流分裂为液滴而生成的所述液滴的每一秒的数量即液滴数(个/s)，由于如上所述对应所述孔径0.015mm～0.030mm而确定了该生成的“液滴的尺寸”，所以通过用“液滴的尺寸”除“液体的流量(ml/min)”的计算而能够容易地求出。即、如果“液体的流量(ml/min)”确定，则所述“液滴数(个/s)”即“液滴频率”也确定。

需要说明的是，关于“液体的流量(ml/min)”，在有多个而不是一个所述喷射喷嘴孔的情况下，其为乘以孔数而得的数值。这在以下的说明中也是同样的。

根据以上的说明可以理解，在本发明涉及的液体喷射装置中，对于喷嘴孔的孔径在0.015mm～0.030mm的范围内的喷射喷嘴，通过调整所述加压液体供给部的供给压力，能够设定为液体的喷射速度在10m/s～80m/s的范围内，且所述液滴频率在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

即、能够使粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的性状的液体以速度在10m/s～80m/s的范围内且所述液滴频率在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内的飞翔的液滴重复贴靠到皮肤等对象物。

根据本方面，由上述说明可以理解，针对喷嘴孔的孔径在0.015mm～0.030mm的范围内的喷射喷嘴，能够使用粘度处于所述范围内的性状的液体，使从该液体生成的所述液滴数(个/s)的液滴以所述速率飞翔而连续地贴靠到皮肤等对象物。由此，能够对皮肤等对象物进行有效的清洗。

另外，因为通过这样的等同超声波的液滴频率、即液滴数(个/s)下的液滴的碰撞能够对肌肤起物理刺激的作用，所以能够期待保湿、弹力这样的肌肤状态改善、即皮肤护理。

如后所述，本发明者们已经确认了，通过使由所述粘度及表面张力的液体生成的液滴以所述速度及液滴数(个/s)飞翔而贴靠到皮肤上能够有效地进行对皮肤的清洗。

本发明的第二方面涉及的液体喷射装置的特征在于，在第一方面中，所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于19m/s～63m/s的范围内，所述液滴数(个/s)处于1.3×10⁵～7.1×10⁵的范围内。

根据本方面，所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于19m/s～63m/s的范围内，所述液滴数(个/s)处于1.3×10⁵～7.1×10⁵的范围内。由此，能够更有效地得到第一方面的效果。

本发明的第三方面涉及的液体喷射装置的特征在于，在第一方面或第二方面中，所述连续流分裂为液滴的液滴化距离在20mm以内。

其中，“液滴化距离”意指被从喷射喷嘴的喷射液体的一侧的端面以连续流喷射出的该连续流分裂为液滴的距离。

关于所述液滴化距离存在如下关系，所述供给压力如果提高，则其变长，如果降低，则其变短。通过调整所述供给压力能够使所述液滴化距离在20mm以内。

根据本方面，因为所述液滴化距离设定在了20mm以内，所以能够得到易于使所述液滴贴靠到皮肤等对象物的目标位置的效果。

本发明涉及的液体喷射装置的第四方面为，一种液体喷射装置，其特征在于，具备：喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；加压液体供给部，对液体加压以将所述液体送到所述喷射喷嘴；以及控制部，控制所述加压液体供给部的动作，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，所述喷嘴孔的孔径为0.05mm～0.12mm，所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～70m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内。

根据针对第一方面的上述说明可以理解，在本发明涉及的液体喷射装置中，针对喷嘴孔的孔径在0.05mm～0.12mm的范围内的喷射喷嘴，通过调整所述加压液体供给部的供给压力，能够设定为液体的喷射速度在10m/s～70m/s的范围内，且所述液滴频率在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内。

即、能够使粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的性状的液体以速度在10m/s～70m/s的范围内且所述液滴频率在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内的飞翔的液滴重复贴靠到皮肤、纤维、金属等对象物。

根据本方面，由上述说明可以理解，针对喷嘴孔的孔径在0.05mm～0.12mm的范围内的喷射喷嘴，能够使用粘度处于所述范围内的性状的液体，使从该液体生成的所述液滴数(个/s)的液滴以所述速率飞翔而连续地贴靠到皮肤、纤维、金属等对象物。由此，能够对所述对象物进行有效的清洗等的处理。

另外，因为通过这样的等同超声波的液滴频率、即液滴数(个/s)下的液滴的碰撞能够对肌肤起物理刺激的作用，所以能够期待保湿和弹力这样的肌肤状态的改善、即皮肤护理。对于纤维、金属，能够期待不损伤基材地使附着于基材的表面、内部的污垢和异物软化或被破坏以将它们清除的效果。

如后所述，本发明者们已经确认了，通过使从所述粘度及表面张力的液体生成的液滴以所述速度及液滴数(个/s)飞翔而贴靠到所述对象物，能够对该对象物有效地进行适当的清洗等的处理。

本发明的第五方面涉及的液体喷射装置的特征在于，在第一方面中，所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于14m/s～52m/s的范围内，所述液滴数(个/s)处于0.5×10⁵～2.4×10⁵的范围内。

根据本方面，所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于14m/s～52m/s的范围内，所述液滴数(个/s)处于0.5×10⁵～2.4×10⁵的范围内。由此，能够更有效地得到第一方面的效果。

本发明的第六方面涉及的液体喷射装置的特征在于，在第四方面或第五方面中，所述连续流分裂为液滴的液滴化距离为5mm～150mm。

关于所述液滴化距离存在如下关系，如果提高所述供给压力，则其变长，如果降低，则其变短。通过调整所述供给压力能够使所述液滴化距离为5mm～150mm。

根据本方面，因为所述液滴化距离设定为5mm～150mm，所以既能够以将所述喷射喷嘴的喷嘴孔靠近所述对象物的方式来使用，也能够以所述喷嘴孔不贴靠到所述对象物、而是保持足够的距离的方式来使用。由此，能够通过对与所述对象物的特性对应的液滴速度的控制，使合适的冲击压作用于所述对象物。

另外，通过使所述液滴贴靠到纤维、金属和树脂等，能够不损伤所述对象物的基材地仅对附着于所述对象物的表面、内部的污垢进行清洗。另外，能够得到易于使所述液滴贴靠到所述对象物的目标位置的效果。

实施方式1

以下，基于图1对本发明涉及的实施方式1的液体喷射装置进行详细说明。

本实施方式的液体喷射装置25是使用适于脸、腕、手、足、背等皮肤的清洗的皮肤清洗用液体和用于头皮、头发的头发用液体的液体喷射装置。

需要说明的是，当然，液体喷射装置25不限定于皮肤清洗用的装置。

如图1所示，本实施方式涉及的液体喷射装置25具备：喷射喷嘴11，具有喷射液体3的至少一个喷嘴孔1；加压液体供给部27，对液体3加压以将所述液体3送到喷射喷嘴11；以及控制部4，控制加压液体供给部27的动作，以使从喷嘴孔1喷射的液体3以从连续流5分裂为液滴7的状态飞翔。

并且，在本实施方式涉及的液体喷射装置25中，喷嘴孔1的孔径b为0.015mm～0.030mm，喷射的液体3使用作为其性状粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体。

另外，控制部4构成为控制加压液体供给部27的供给压力，以使从喷射喷嘴11喷射的液体3的喷射速度在10m/s～80m/s的范围内，并使通过从连续流5分裂为液滴7而生成的液滴7的每一秒的数量、即液滴数(个/s)在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

具体地，液体喷射装置25具备：喷射部2，具有喷射液体3的喷射喷嘴11；液体箱6，储存喷射的液体3；作为加压液体供给部27的泵单元；液体吸引管12，形成连接液体箱6和加压液体供给部27的液体3的流路10；以及送液管14，同样地形成连接加压液体供给部27和喷射部2的流路10。液体吸引管12及送液管14在本实施方式中使用的是软性树脂材料的管，当然不限定于该材料。

加压液体供给部27通过控制部4来控制穿过送液管14而被送到喷射部2的液体3的压力等的泵动作。即、控制所述供给压力。

喷射的液体的性状

如上所述，在本实施方式涉及的液体喷射装置25中，喷射的液体3使用粘度在0.6mPa·s～4.0mPa·s的范围内的性状的液体。

该液体3的粘度的范围是在假定使用液体喷射装置25的环境温度为5℃～45℃的范围的情况下设定的。

例如，水的粘度(mPa·s)在5℃时是1.519，在10℃时是1.307，在15℃时是1.138，在20℃时是1.002，在25℃时是0.890，在30℃时是0.798，在35℃时是0.720。

通过将使用的液体3的粘度设为0.6mPa·s～4.0mPa·s的范围，在通过所述液滴清洗对象物时，在使用水系液体的情况下和使用粘性比所述水系液体高的液体(例如含有碳化氢系成分、合成化合物的液体)的情况下，均能够确保期望的液滴数，能够期待通过合适且足够的冲击作用提高清洗效率的作用效果。

喷射喷嘴

关于喷射喷嘴11，在本实施方式中，为了使说明易于理解，对具有一个喷嘴孔1且以液体3从喷嘴孔1直射的方式喷射的喷射喷嘴进行说明。在图1中的部分放大图中，附图标记F表示液体喷射方向。喷嘴孔1构成为其液体喷射方向F上的出口为圆形的圆筒形状。

从喷嘴孔1喷射的液体3在刚刚喷射后为连续流5，但是由于液体3的表面张力立刻液滴化而分裂为液滴7的群。液滴7的所述群在液体喷射方向F上排列成一条直线飞翔。通过使该飞翔的液滴7的群连续地贴靠到皮肤等对象物9来执行对对象物的清洗。

需要说明的是，对于图1中的部分放大图，为了使附图易于理解，相对于其他部件大幅地放大了液滴7及连续流5的尺寸，并忽视了相对的尺寸关系。

喷嘴孔的直径与液滴的尺寸

本实施方式涉及的液体喷射装置25将液体3从喷射喷嘴11的喷嘴孔1以预定的供给压力喷射为连续流5，连续流5在这之后一边飞翔一边分裂而生成液滴7。

对于这样生成的液滴7的尺寸(以下也称为“液滴直径”)，虽然为部分重复的说明，基于非粘性的线性理论已知，其与喷嘴孔1的孔径b为一定的关系。即、基于非粘性的线性理论已知，液滴7不依赖于所述供给压力的大小，约为喷嘴孔1的孔径b的1.88倍。换言之，只要具体地确定喷嘴孔1的孔径b，则生成的液滴7的尺寸就会确定。

当将喷嘴孔1的孔径b设为0.015mm～0.030mm时，经计算，则为0.0282mm～0.0564mm。若进一步考虑由于喷嘴孔1的平滑度和环境状态等而多少有差异，液滴7的尺寸约为0.03mm～0.1mm作为平均液滴直径。

其中，因为多个液滴7中大部分实际并非是完全的球形而是变形为椭圆形等的液滴，所以“平均液滴直径”是作为基于最长直径部分和最短直径部分的平均值而求出的。

供给压力和喷射速度

存在如下关系，如果提高所述加压液体供给部的供给压力，则从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度变快，如果降低所述供给压力，则从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度变慢。

如果确定了喷嘴孔1的孔径b，那么通过结合该孔径b调整所述供给压力，就能够将从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度设定在10m/s～80m/s的范围内。

若液体3的喷射速度确定了，那么飞翔的液滴7的速度也会确定。因为液滴7的速度几乎与所述喷射速度相同，所以为10m/s～80m/s。

供给压力、喷射速度、液体的流量以及液滴数

因为如果提高所述供给压力，则从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度就会变快，所以从喷嘴孔1喷射的液体的流量(ml/min)会增加。因为如果降低所述供给压力，则从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度变慢，所以从喷嘴孔1喷射的液体的流量(ml/min)会减少。所述供给压力与液体的流量(ml/min)存在这样的关系。

因此，如果确定了喷嘴孔1的孔径b，那么通过结合该孔径b调整所述供给压力，就能够将从喷嘴孔1喷射的液体的流量(ml/min)设定为确定的流量。

并且，如果“液体的流量(ml/min)”确定了，那么关于通过从连续流5分裂为液滴7而生成的每一单位时间内的液滴7的液滴数(个/s)，由于如上所述该生成的“液滴的尺寸”约处于0.03mm～0.1mm的范围内，所以通过用所述“液滴的尺寸”除“液体的流量(ml/min)”的计算就能够容易地将其求出。即、如果“液体的流量(ml/min)”确定了，那么“液滴频率”也会确定。

需要说明的是，液体的流量(ml/min)在喷嘴孔1不是一个而是有多个的情况下，为通过乘以该孔数而得的值。这在以下的说明中也是同样的。

根据以上的说明可以理解，在本液体喷射装置25中，针对所确定的喷嘴孔的孔径b在0.015mm～0.030mm的范围内，通过调整加压液体供给部27的供给压力，能够设定为液体3的喷射速度在10m/s～80m/s的范围内，且液滴频率在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

即、能够使粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的性状的液体以速度在10m/s～80m/s的范围内且所述液滴频率在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内的飞翔的液滴7重复贴靠到皮肤等对象物9。

具体地，当将喷嘴孔1的孔径b例如设为0.024mm时，基于非粘性的线性理论，生成的液滴7的尺寸为喷嘴孔1的孔径b的约1.88倍而变为0.045mm。即、液滴7的液滴直径大概为0.05mm。

另外，当调整所述供给压力以使液体3的喷射速度、即飞翔的液滴7的速度为10m/s时，供给到喷嘴1的每一孔的液体的流量(ml/min)约为0.3，每秒生成的液滴数(个/s)约为1.0×10⁵。

当调整所述供给压力以使液体3的喷射速度、即飞翔的液滴7的速度为19m/s时，供给到喷嘴1的每一个孔的液体的流量(ml/min)约为0.51，每秒生成的液滴数(个/s)约为1.8×10⁵。

当调整所述供给压力以使液体3的喷射速度、即飞翔的液滴7的速度为63m/s时，供给到喷嘴1每一个孔的液体的流量(ml/min)约为1.7，每秒生成的液滴数(个/s)约为5.9×10⁵。

当调整所述供给压力以使液体3的喷射速度、即飞翔的液滴7的速度为80m/s时，供给到喷嘴1每一个孔的液体的流量(ml/min)约为2.2，每秒生成的液滴数(个/s)约为7.6×10⁵。

另外，在本实施方式涉及的液体喷射装置25中，加压液体供给部27构成为以使从喷嘴孔1喷射的液体3的供给压力为0.3MPa～3.2MPa的供给压力供给液体3。

控制部4控制加压液体供给部27的供给压力以使从喷嘴孔1喷射的液体3的喷射速度V为10m/s～80m/s。在所述供给压力在为0.3MPa～3.2MPa的范围内时，易于实现液体3的喷射速度V为10m/s～80m/s的状态。需要说明的是，因为只要液体3的喷射速度V为10m/s～80m/s即可，所以所述供给压力不限定在0.3MPa～3.2MPa的范围内。

所述供给压力与喷射速度V具有相关性，在供给压力为2.4MPa时，喷射速度V几乎为60m/s，在供给压力为3.2MPa时，喷射速度V几乎为80m/s。

在本实施方式中，因为是皮肤清洗用的液体喷射装置25，所以结合喷嘴孔1的孔径b设定所述供给压力以使液滴化距离在20mm以内。“液滴化距离”意指从喷射喷嘴11的喷射液体3的一侧的端面13喷射为连续流5的该连续流5分裂为液滴7的距离。

需要说明的是，也可以设为，在喷射喷嘴11内事先设置对喷射的连续流5进行励振的构造，除了对所述供给压力的控制之外，能够通过进行所述励振来调整所述液滴化距离。

在本实施方式中，液体3使用包含甘油的洗脸液、头发用液体(例如养发剂和美发产品)，但是也可以使用化妆用乳液、包含抗炎症成分的水或者包含杀菌成分的调制水。

需要说明的是，在所述液体3中也可以包含抑制皮肤的炎症的维他命B2和B6成分、作为抗炎症成分的布洛芬吡啶甲醇和甘草酸二钾成分、作为杀菌成分的间苯二酚、异丙基甲基苯酚及乙醇成分。

具体的说明

图2为通过使用高速照相机对喷嘴孔1的孔径b为0.024mm且液体3的供给压力为0.4MPa时(上面的图)和1.3MPa(下面的图)时的喷射状态、即液滴7的飞翔轨迹进行摄影而得的高速摄影图像图。

即便液体3的供给压力为1.3MPa时，液滴化距离也约在20mm以内是毋庸置疑的，并且可知在15mm以内。

解析值

图3是为了根据通过与图2同样地对液体的代表性喷射状态进行高速摄影而得的液滴图像图来评价喷射及液滴特性而进行二值化处理的图像处理而得的解析图像图。

在图像处理中使用了免费软件(ImageJ)。在图像处理中，对摄影图像进行二值化处理，选择液滴化了的范围以作为解析区域，求出处于解析区域内的各液滴7的区数、各液滴7的中心15的坐标。

液滴化距离

在图3中，(A)为以将摄影视角的上侧端面与收纳喷射喷嘴11的部件的端面对齐的方式进行摄影而得的喷嘴孔1的出口的连续流5的高速摄影图像图，(B)为处于连续流5和液滴7混在的液滴化的转移过程的状态的部分的高速摄影图像图，(C)为连续流5完全分裂为液滴7的状态的部分的高速摄影图像图。

基于连续流5的状态从(A)直到变为(C)而移动的距离求出液滴化距离。

当喷嘴孔1的孔径b是0.024mm时，液滴7的直射性良好，通过调整所述供给压力能够将液滴化距离设为20mm以内。

另外，飞翔的液滴7的液滴中心15相对于喷射喷嘴1的中心轴17的轴偏移的最大值为0.2mm。因此，能够将液滴7照射到目标位置。

液滴的速度

如图4所示，从通过用高速照相机对连续流5完全分裂为液滴7飞翔的状态进行摄影而得的图像中选择两张图像，用该两张图像的摄影时间间隔除所关注的液滴7的移动距离d以求出液滴速度。

需要说明的是，移动距离d根据由摄影图像的视角尺寸确定的每一个像素(pixel)的长度求出，摄影时间间隔根据摄影速度(帧率)求出。

当喷嘴孔1的孔径b为0.024mm时，在使所述供给压力在2.4MPa以下的范围内时，能够使液滴速度大概在60m/s以下。由此，能够使液滴7的冲击压不过强，能够安心地对例如肌肤、头皮等照射位置使用。

液滴频率(液滴数(个/s))

如图5所示，求存在于摄影图像的视角内的液滴的平均个数，用液滴数除视角的尺寸(长度)以求出液滴间的平均距离，用液滴间的平均距离除液滴速度以求出液滴频率(＝每一秒的液滴数)。关于平均个数，例如在图5中，用与长方形框18内的液滴7对应的喷嘴孔1形成的液滴是七个。其他的喷嘴孔1大部分相同，也是七个。

需要说明的是，以根据摄影图像的视角尺寸确定的每一个像素(pixel)的长度为基础来算出平均距离。

液滴频率随着所述液滴的速度的上升而增加。因此，通过改变所述液滴的速度，能够实现更多的冲击作用，可以期待更高效的清洗。

如上所述，针对对象物9的照射位置的污垢、例如积存在肌肤、头皮、尤其是头发的根部的污垢、类脂物等，使液滴7以上述液滴的速度及液滴频率(液滴数(个/s))贴靠到对象物9，由此污垢等通过该冲击作用而乳化、软化而容易除去。如果将洗剂和乳液、养发剂等作为液体3来使用，那么可以高效地将这些液体3的液滴7供给到肌肤的角质层、毛孔/发根等，也能够得到皮肤护理或头皮养护的作用。由此，能够保持良好的肌肤弹性和保湿状态。

表1中为评价的多种液体和其粘度的物性值。表2中为，在喷嘴孔1的孔径b(以下也有称为“喷嘴直径b”的情况)为0.015mm、0.024mm、0.03mm的喷射喷嘴11下，对表1中记录的液体A至液体E评价出的液滴频率和液滴速度的实测值。表3示出了，在喷嘴直径b为0.015mm、0.024mm、0.03mm的喷射喷嘴11下，针对同样记录在表1中的液体A至液体E的供给压力(以下有时称为“喷射压力”)和液滴化距离的实测值。

表2与表3对应。即、表2的液滴频率和液滴速度是对应表3的各供给压力的实测值。

需要说明的是，使用粘弹性计AR-G2(TA Instruments·日本制、温度20℃)来测定粘度。

表1

评价液体	粘度[mPa·s]
		A	3.27
B	2.50
		C	0.97
D	1.20
		E	1.47
X	3.18
		Y	2.67
纯水20℃	1.00
		纯水40℃	0.65

表2

表3

对表2的各液体A至液体E的液滴频率和液滴速度的实测值进行回归分析，以喷嘴直径b(mm)、液滴速度V(m/s)、粘度η(mPa·s)为参数来求与液滴频率Drop_freq(个/s)的关系式(1)。

D rop_freq＝2.0×10⁵-9.2×10⁶b+1.0×10⁴V-1.5×10⁴η (1)

图6为示出在喷嘴直径b为0.015mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体A至液体X及纯水20℃和纯水40℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(1)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

图7为示出在喷嘴直径b为0.024mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体A至液体Y及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(1)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

图8为示出在喷嘴直径b为0.03mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体A至液体E及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(1)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

接下来，针对未应用所述回归分析的物性已知的其他液体、即液体X、液体Y、纯水20℃、纯水40℃，使用关系式(1)来算出其液滴频率。

图9为示出该图中记载的各喷嘴直径b下的液体X、液体Y、纯水20℃及纯水40℃的实测液滴频率(横轴)与算出液滴频率(纵轴)的关系的图。图9中的虚线是两数值完全一致的线。由图9可知，算出液滴频率与实测液滴频率相比是同等的或是稍微低的值，确认了良好的线性相关性。

表4示出了喷嘴直径b为0.015mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体X及纯水20℃和纯水40℃的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值以及两数值的比即算出值/实测值。

图10示出了喷嘴直径b为0.015mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体X及纯水20℃和纯水40℃的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表4

表5示出了喷嘴直径b为0.024mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体Y及纯水20℃的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值以及两数值的比即算出值/实测值。

图11示出了喷嘴直径b为0.024mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体Y及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表5

表6示出了喷嘴直径b为0.03mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体E及纯水20℃的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值及两数值的比即算出值/实测值。

图12示出了喷嘴直径b为0.03mm的喷射喷嘴11下的液体A至液体E及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表6

当实测液滴频率在1.3×10⁵～7.1×10⁵个/s的范围内时，任何的评价液体的根据关系式(1)求出的液滴频率均在±30％以内的误差(备注：全部的数据的90％以上为±20％以内的误差)下一致，表明通过回归分析导出的关系式是合理的。

根据以上，本液体喷射装置25能够在喷射喷嘴11的孔径b为0.015mm～0.03mm时，使粘度处于0.6mPa·s～4.0mPa·s的范围内的液体3从连续流转变为液滴，并以液滴速度在10m/s～80m/s的范围内且液滴频率在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内周期性地重复喷出。

对实施方式1的效果的说明

(1)根据本实施方式，由上述说明可以理解，对于喷嘴孔1的孔径b在0.015mm～0.030mm的范围内的喷射喷嘴，能够使用粘度处于所述范围的性状的液体3，使从该液体3生成的所述液滴数(个/s)的液滴7以所述速率飞翔而连续地贴靠到皮肤等对象物9。由此，能够对皮肤等对象物9进行有效的清洗。

另外，因为能够以这样的等同超声波的液滴频率、即液滴数(个/s)的液滴7的碰撞对肌肤起物理刺激的作用，所以能够期待保湿、弹力这样的肌肤状态的改善、即皮肤护理。

(2)另外，根据本实施方式，因为所述液滴化距离设定在了20mm以内，所以能够得到易于使液滴7贴靠到皮肤等对象物9的目标位置的效果。

实施方式2

以下对本发明涉及的实施方式2的液体喷射装置进行详细说明。

本实施方式的液体喷射装置25是即便对纤维、金属和树脂等也能够进行有效的清洗等处理的液体喷射装置，而不限于对皮肤等的清洗。

本实施方式涉及的液体喷射装置25的基本的构造与实施方式1的液体喷射装置大部分是共同的，而喷嘴孔1的孔径b不同。因此，在以下的说明中，省略对与实施方式1共同的部分的说明。

表7中为评价的多种液体及其粘度的物性值。表8中为在喷嘴孔1的孔径b(以下也存在称为“喷嘴直径b”的情况)为0.05mm、0.08mm、0.12mm的喷射喷嘴11下，评价表7中记录的液体F至液体I及纯水20℃而得的液滴频率和液滴速度的实测值。表9示出了在喷嘴直径b为0.05mm、0.08mm、0.12mm的喷射喷嘴11下，对同样地在表7中记录的液体F至液体I以及纯水20℃的供给压力(以下有时称为“喷射压力”)和液滴化距离的实测值。

表8与表9对应。即、表8的液滴频率和液滴速度是对应表9的各供给压力的实测值。

需要说明的是，使用粘弹性计AR-G2(TA Instruments·日本制、温度20℃)粘度测定粘度。

表7

评价液体	粘度[mPa·s]
		F	2.50
G	0.97
		H	1.47
\|	1.20
		纯水20℃	1.00
纯水40℃	0.65
		Z	3.27

表8

表9

对表8的各液体F至液体I、纯水20℃的液滴频率和液滴速度的测定值进行回归分析，以喷嘴直径b(mm)、液滴速度V(m/s)、粘度η(mPa·s)作为参数来求与液滴频率Drop_freq(个/s)的关系式(2)。

D rop_freq＝9.0×10⁴-1.1×10⁶b+3.6×10³V-1.3×10⁴η (2)

图13为示出在喷嘴直径b为0.05mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体F至液体I及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(2)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

图14为示出在喷嘴直径b为0.08mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体F至液体I及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(2)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

图15为示出在喷嘴直径b为0.12mm的喷射喷嘴11下进行所述回归分析而得的液体F至液体I及纯水20℃的实测液滴频率(横轴)与通过关系式(2)算出的算出值、即算出液滴频率(纵轴)的关系的图。两者示出了非常好的线性相关性。

接下来，对于未应用所述回归分析的物性已知的其他液体、即纯水40℃和液体Z，使用关系式(2)来算出液滴频率。

图16为示出该图中记录的各喷嘴直径b下的纯水40℃和液体Z的实测液滴频率(横轴)与算出液滴频率(纵轴)的关系的图。图16中的虚线为两数值完全一致的线。由图16可知，算出液滴频率与实测液滴频率相比是同等的或稍微低的值，确认了良好的线性相关性。

表10示出了喷嘴直径b为0.05mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃及液体Z的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值及两数值的比即算出值/实测值。

图17示出了喷嘴直径b为0.05mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃及液体Z的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表10

表11示出了喷嘴直径b为0.08mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃及液体Z的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值及两数值的比即算出值/实测值。

图18示出了喷嘴直径b为0.08mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃及液体Z的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表11

表12示出了喷嘴直径b为0.12mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃的液滴频率的实测值、液滴频率的算出值及两数值的比即算出值/实测值。

图19示出了喷嘴直径b为0.12mm的喷射喷嘴11下的液体F至液体I、纯水20℃、纯水40℃的实测液滴频率(横轴)与算出值/实测值(纵轴)的关系。

表12

当实测液滴频率在0.5×10⁵～2.4×10⁵个/s的范围内时，任何评价液体的根据关系式(2)求出的液滴频率均在±30％以内的误差(备注：全部数据的95％以上是±20％以内的误差)下一致，表明通过回归分析导出的关系式是合理的。

根据以上，本液体喷射装置25在喷射喷嘴11的孔径b为0.05mm～0.12mm时，能够使粘度处于0.6mPa·s～4.0mPa·s的范围内的液体3从连续流转变为液滴，并以液滴速度在10m/s～70m/s的范围内且液滴频率在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内周期性地重复喷出。

对实施方式2的效果的说明

(1)根据本实施方式，由上述说明可以理解，针对喷嘴孔1的孔径在0.05mm～0.12mm的范围内的喷射喷嘴，能够使用粘度处于所述范围内的性状的液体3，使从该液体3生成的所述液滴数(个/s)的液滴7以所述速率飞翔而连续地贴靠到皮肤、纤维、金属等对象物9。由此，能够对所述对象物9进行有效的清洗等的处理。

(2)另外，根据本实施方式，因为所述液滴化距离设定为5mm～150mm，所以既能够以将喷射喷嘴11的喷嘴孔1靠近对象物9的方式来使用，也能够以喷嘴孔1不贴靠到对象物9、而是保持足够的距离的方式来使用。由此，能够通过控制与对象物9的特性对应的液滴速度，使适当的冲击压作用于对象物9。

另外，通过使本实施方式的液滴7贴靠到纤维、金属和树脂等，能够不损伤对象物9的基材地仅对附着在对象物9的表面、内部的污垢进行清洗。另外，能够得到易于使液滴7贴靠到对象物9的目标位置的效果。

其他实施方式

本发明的实施方式涉及的液体喷射装置25基本具有以上所述的那样的构成，当然能够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。

在上述实施方式的说明中，说明了喷射喷嘴11具有一个喷嘴孔1，如果设为设置多个喷嘴孔1的构造，则能够简单地扩展清洗区域。在该情况下，优选基于喷嘴孔1的孔径b、在使用上合适的流量及期望的供给压力来决定喷嘴孔1的数量。

另外，通过设置喷嘴孔1的孔径不同的喷嘴孔1，能够以相同的液滴速度喷射液滴直径不同的液滴7。虽然液滴直径不影响冲击压，但是由于液滴数越增加，运动能量就越增加，因而按住所碰撞的部分的力增加。其结果，能够维持清洗力不变地提高按摩效果。

Claims

1.一种液体喷射装置，其特征在于，具备：

喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；

加压液体供给部，对液体加压以将所述液体送到所述喷射喷嘴；以及

控制部，控制所述加压液体供给部的动作，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体以从连续流分裂为液滴的状态飞翔，

所述喷嘴孔的孔径为0.015mm～0.030mm，

所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，

所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～80m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.8×10⁵～9.0×10⁵的范围内。

2.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于，

所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，

从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于19m/s～63m/s的范围内，

所述液滴数(个/s)处于1.3×10⁵～7.1×10⁵的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的液体喷射装置，其特征在于，

所述连续流分裂为液滴的液滴化距离在20mm以内。

4.一种液体喷射装置，其特征在于，具备：

喷射喷嘴，具有喷射液体的至少一个喷嘴孔；

所述喷嘴孔的孔径为0.05mm～0.12mm，

所述液体是粘度为0.6mPa·s～4.0mPa·s的液体，

所述控制部控制所述加压液体供给部的供给压力，以使从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度为10m/s～70m/s，并使从所述连续流分裂为所述液滴而生成的作为所述液滴的每一秒的数量的液滴数(个/s)在0.3×10⁵～4.0×10⁵的范围内。

5.根据权利要求4所述的液体喷射装置，其特征在于，

所述液体是粘度为0.65mPa·s～3.3mPa·s的液体，

从所述喷嘴孔喷射的所述液体的速度处于14m/s～52m/s的范围内，

所述液滴数(个/s)处于0.5×10⁵～2.4×10⁵的范围内。

6.根据权利要求4或5所述的液体喷射装置，其特征在于，

所述连续流分裂为液滴的液滴化距离为5mm～150mm。