JP2013056015A - Liquid ejecting apparatus - Google Patents

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毅 瀬戸
Hiroichi Sekino
博一 関野
Kazumi Uchida
和見 内田
Kazuo Kawasumi
和夫 河角
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejecting apparatus in the liquid chamber of which bubbles are hard to accumulate so as to enable the liquid to be stably ejected.SOLUTION: The liquid ejecting apparatus 10 is such as to eject liquid from a nozzle 102, and includes: an inlet flow path 106a to which the liquid is supplied; an outlet flow path 106b which communicates with the nozzle 102; a liquid chamber 110 which is partitioned into a spiral form by deformable partitioning walls 120w between the inlet flow path 106a and the outlet flow path 106b and has a given volume; a piezoelectric element 112 which reduces the volume of the liquid chamber 110 to be smaller than the given volume; and a control part 200 which makes the liquid eject in a pulse mode from the nozzle 102 by driving the piezoelectric element 112 with the liquid filled in the liquid chamber 110 According to such structure, the flow of the liquid in the liquid chamber 110 is restricted along the spiral flow path to inhibit accumulation of air bubbles in a portion where the flow of the liquid is slow, and hence the air bubbles in the liquid chamber can be discharged from the outlet flow path 106b quickly.

Description

本発明は、液体噴射装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting apparatus.

水や生理食塩水などの液体を加圧して、断面積が細く絞られたノズルから生体組織に向けて噴射することによって、生体組織を切開あるいは切除する液体噴射装置が開発されている。このような液体噴射装置を用いた手術では、神経や血管等を傷つけることなく臓器などの組織だけを選択的に切開あるいは切除することが可能であり、周囲の組織に与える損傷が少ないので、患者の負担を小さくすることが可能である。   There has been developed a liquid ejecting apparatus that incises or excises a biological tissue by pressurizing a liquid such as water or physiological saline and ejecting the liquid toward a living tissue from a nozzle having a narrow cross-sectional area. In surgery using such a liquid ejecting apparatus, it is possible to selectively incision or excision only of tissues such as organs without damaging nerves and blood vessels, etc., and there is little damage to surrounding tissues. Can be reduced.

さらに、単にノズルから連続的に液体を噴射するのではなく、パルス状に液体を噴射することで、少ない噴射量で生体組織の切開や切除を可能にした液体噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この液体噴射装置は、液体室に液体を充填した状態で、液体室の容積を急速に減少させることで液体室内の圧力を急速に上昇させ、その圧力によって、液体室に接続されたノズルからパルス状に液体を噴射する。続いて、液体室の容積を元に戻して再び液体を充填する。こうした動作を繰り返すことで、パルス状の噴流を周期的に発生させることができる。   Further, there has been proposed a liquid ejecting apparatus that enables incision or excision of a living tissue with a small amount of ejection by ejecting liquid in a pulse form instead of simply ejecting liquid continuously from a nozzle (for example, , See Patent Document 1). This liquid ejecting apparatus rapidly increases the pressure in the liquid chamber by rapidly decreasing the volume of the liquid chamber while the liquid chamber is filled with the liquid, and the pressure causes a pulse from the nozzle connected to the liquid chamber. The liquid is jetted in the shape of Subsequently, the volume of the liquid chamber is returned to the original, and the liquid is filled again. By repeating these operations, a pulsed jet can be generated periodically.

特開2008−082202号公報JP 2008-082202 A

しかし、このように液体をパルス状に噴射する液体噴射装置では、液体中に存在している気泡や、液体中に溶解していた気体が条件によって気泡化して発生した気泡が液体室内に滞留することで、切開や切除の能力が低下するという問題があった。すなわち、上述したように、パルス状の噴流は、液体室の容積を減少させて液体室内の液体を加圧することで発生させているので、液体室内に気泡があると、液体室の容積を減少させても気泡が圧縮されることによって液体を十分に加圧できない。このため、ノズルからパルス状に液体を噴射することができなくなり、切開や切除する能力が低下してしまうという課題を有していた。   However, in such a liquid ejecting apparatus that ejects liquid in a pulsed manner, bubbles that are generated in the liquid chamber due to bubbles that exist in the liquid or gas that has been dissolved in the liquid are retained in the liquid chamber. As a result, there was a problem that the ability of incision and excision deteriorated. That is, as described above, the pulsed jet is generated by reducing the volume of the liquid chamber and pressurizing the liquid in the liquid chamber. Therefore, if there are bubbles in the liquid chamber, the volume of the liquid chamber is decreased. Even if it makes it, it cannot fully pressurize the liquid by the bubble being compressed. For this reason, it has become a problem that the liquid cannot be ejected in a pulse form from the nozzle, and the ability to cut and excise is reduced.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る液体噴射装置は、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置であって、前記液体が供給される入口流路と、前記ノズルに連通する出口流路と、前記入口流路と前記出口流路との間で、変形可能な仕切壁によって渦巻き形状に区画された所与の容積を有する液体室と、前記液体室の容積を前記所与の容積よりも減少させる第1方向側に、前記液体室を変形させる容積変更部と、前記液体が前記液体室に充填された状態で、前記容積変更部を駆動することによって、前記ノズルから液体をパルス状に噴射させる噴射制御手段と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 1 A liquid ejecting apparatus according to this application example is a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle, and includes an inlet flow path to which the liquid is supplied, an outlet flow path that communicates with the nozzle, A liquid chamber having a given volume partitioned in a spiral shape by a deformable partition wall between the inlet channel and the outlet channel, and the volume of the liquid chamber is reduced below the given volume. On the first direction side, a volume changing unit that deforms the liquid chamber, and driving the volume changing unit in a state where the liquid is filled in the liquid chamber, the liquid is ejected in a pulse form from the nozzle. And an injection control means.

本適用例によれば、入口流路から供給される液体が液体室に充填された状態で、容積変部を駆動すると、液体室が第1方向側に変形して容積変更部の駆動前よりも液体室の容積が減少するので、液体室内で加圧された液体が出口流路を通ってノズルから噴射される。この液体室の内部には、渦巻き形状の流路(渦巻き流路)が変形可能な仕切壁で形成されており、入口流路から供給される液体は、渦巻き形状の流路に沿って流れ、出口流路まで導かれるようになっている。   According to this application example, when the volume changing unit is driven in a state where the liquid supplied from the inlet channel is filled in the liquid chamber, the liquid chamber is deformed in the first direction side, and before the volume changing unit is driven. Since the volume of the liquid chamber is reduced, the liquid pressurized in the liquid chamber is ejected from the nozzle through the outlet channel. Inside the liquid chamber, a spiral channel (swirl channel) is formed with a deformable partition wall, and the liquid supplied from the inlet channel flows along the spiral channel, It leads to the outlet channel.

液体室内の液体の流れが不規則で流れが速い箇所と遅い箇所とがあると、流れの遅い箇所に気泡が滞留し易く、こうした気泡の存在によって液体室の圧力が十分に上昇しないので、液体を強く噴射できなくなってしまう。そこで、入口流路から出口流路まで液体を導く渦巻き流路を液体室に形成しておけば、液体室内の液体の流れが渦巻き流路に沿って規制される。よって、液体室内の全ての部分で液体が十分な速さの流速で流れるので、流れの遅い箇所に気泡が滞留することを抑制して、液体室内の気泡を出口流路から速やかに排出することができる。その結果として、気泡の影響を受けることなく、安定した液体の噴射が可能となる。   If the flow of the liquid in the liquid chamber is irregular and there are places where the flow is fast and slow, bubbles tend to stay in the place where the flow is slow, and the presence of such bubbles does not sufficiently increase the pressure in the liquid chamber. Will not be able to jet strongly. Therefore, if a spiral flow path that guides the liquid from the inlet flow path to the outlet flow path is formed in the liquid chamber, the flow of the liquid in the liquid chamber is regulated along the spiral flow path. Therefore, since the liquid flows at a sufficiently high flow velocity in all parts of the liquid chamber, it is possible to suppress the bubbles from staying in the slow-flowing portion and quickly discharge the bubbles in the liquid chamber from the outlet channel. Can do. As a result, the liquid can be stably ejected without being affected by bubbles.

また、渦巻き流路を形成する仕切壁は変形可能に設けられていることから、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁が出口流路に向かって流路を収縮させるように変形することによって、液体室内の加圧された液体を出口流路に向かって移動させ、液体を適切に噴射させることができる。   In addition, since the partition wall forming the spiral flow path is provided so as to be deformable, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing unit, the spiral partition wall is directed toward the outlet flow path. By deforming the flow path so as to contract, the pressurized liquid in the liquid chamber can be moved toward the outlet flow path, and the liquid can be appropriately ejected.

[適用例2]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記容積変更部は圧電素子を有し、前記圧電素子を伸張させることによって前記液体室の容積を減少させ、且つ、前記圧電素子は、前記圧電素子を伸張させない状態において、前記液体室を押圧するよう配設されていること、が好ましい。   Application Example 2 In the liquid ejecting apparatus according to the application example, the volume changing unit includes a piezoelectric element, the volume of the liquid chamber is reduced by extending the piezoelectric element, and the piezoelectric element includes: It is preferable that the liquid chamber is disposed so as to press in a state where the piezoelectric element is not expanded.

このような構成によれば、伸張することで液体室の容積を減少させる圧電素子は、外部からの圧縮力に対しては強いが引張力に対しては弱いという特性を有しているので、圧電素子に引張力が作用すると破損の原因となる。そこで、圧電素子を伸張させない状態においても、液体室を押圧する状態で圧電素子を設けておけば、その押圧の反力として、圧電素子に対して圧縮方向の力を予め作用させておくことができる。これにより、圧電素子に引張方向の力がかかる際には、その引張方向の力が軽減されるので、引張力の作用による圧電素子の破損の発生を低減することが可能となる。   According to such a configuration, the piezoelectric element that reduces the volume of the liquid chamber by stretching has a characteristic that it is strong against an external compressive force but weak against a tensile force. If a tensile force acts on the piezoelectric element, it causes damage. Therefore, even when the piezoelectric element is not expanded, if the piezoelectric element is provided in a state of pressing the liquid chamber, a force in the compression direction can be applied in advance to the piezoelectric element as a reaction force of the pressing. it can. Thereby, when a force in the tensile direction is applied to the piezoelectric element, the force in the tensile direction is reduced, so that the occurrence of breakage of the piezoelectric element due to the action of the tensile force can be reduced.

さらに、圧電素子を伸張させない状態においても、液体室を押圧する状態で圧電素子を設けておけば、圧電素子が伸張し始めたときに直ちに液体室押圧を開始する。よって、圧電素子の伸張と液体室の押圧との間にストロークロスがなく、効率よく液体噴射が行えるという効果もある。   Further, even when the piezoelectric element is not expanded, if the piezoelectric element is provided in a state of pressing the liquid chamber, the liquid chamber pressing is started immediately when the piezoelectric element starts to expand. Therefore, there is no stroke loss between the extension of the piezoelectric element and the pressing of the liquid chamber, and there is an effect that the liquid can be efficiently ejected.

[適用例3]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記入口流路の断面積が前記出口流路の断面積より小さく、且つ前記入口流路がキャピラリーであること、が好ましい。   Application Example 3 In the liquid ejecting apparatus according to the application example, it is preferable that a cross-sectional area of the inlet channel is smaller than a cross-sectional area of the outlet channel, and the inlet channel is a capillary.

このようにすれば、液体室の容積を縮小する際、入口流路からの逆流を抑えて液体室内の圧力を高め、断面積の大きい出口流路からの流出をし易くすることができる。   In this way, when the volume of the liquid chamber is reduced, the backflow from the inlet channel can be suppressed to increase the pressure in the liquid chamber, and the liquid chamber can easily flow out from the outlet channel.

[適用例4]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記液体室を形成する仕切壁は、前記液体室を構成する前記第1方向側の面、または前記第1方向側の面と向かい合う第2方向側の面のいずれか一方の面から立設され、かつ、先端が固定されていない状態で設けられていること、が好ましい。   Application Example 4 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, the partition wall forming the liquid chamber faces the first direction side surface or the first direction side surface constituting the liquid chamber. It is preferable that it is provided upright from either one of the two-direction surfaces and the tip is not fixed.

このような構成によれば、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少する際には、仕切壁の先端側が出口流路に向けて倒れるように変形可能なので、液体室の内部に、仕切壁を乗り越えて出口流路に向かう液体の流れを発生させることができる。このように渦巻き流路を横切る流れによって出口流路に周囲から液体が集められるので、液体を適切に噴射することができる。   According to such a configuration, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing unit, the partition wall can be deformed so that the front end side of the partition wall falls toward the outlet channel. A liquid flow over the wall and toward the outlet channel can be generated. Thus, since the liquid is collected from the surroundings to the outlet channel by the flow crossing the spiral channel, the liquid can be appropriately ejected.

尚、渦巻き流路を形成する仕切壁は、必ずしも液体室の内面から立設されていなくてもよく、液体室の第1方向側の面および第2方向側の面のいずれの面にも固定されていない状態で設けておいてもよい。この場合には、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少すると、仕切壁が出口流路に向けて変形し、液体室内の液体も液体室の中央の出口流路に向かって移動させることができる。   The partition wall forming the spiral flow path does not necessarily stand from the inner surface of the liquid chamber, and is fixed to either the surface on the first direction side or the surface on the second direction side of the liquid chamber. You may provide in the state which is not done. In this case, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing unit, the partition wall is deformed toward the outlet channel, and the liquid in the liquid chamber is also moved toward the outlet channel in the center of the liquid chamber. Can do.

[適用例5]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記液体室を形成する仕切壁は、前記液体室を構成する前記第1方向側の面、または前記第1方向側の面と向かい合う第2方向側の面のいずれか一方の面から立設され、かつ、先端が前記一方の面と向かい合う他方の面に固定された状態で設けられていること、が好ましい。   Application Example 5 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, the partition wall forming the liquid chamber faces the first direction side surface or the first direction side surface constituting the liquid chamber. It is preferable that it is provided in a state where it is erected from any one of the two-direction surfaces and is fixed to the other surface facing the one surface.

このような構成においても、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少する際には、液体室に対して両端(基部および先端)が固定された仕切壁が出口流路に向けて撓むように変形することによって、液体室内の液体は出口流路に向かって移動させることができる。   Even in such a configuration, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing unit, the partition wall having both ends (base and tip) fixed to the liquid chamber is bent toward the outlet channel. By deforming, the liquid in the liquid chamber can be moved toward the outlet channel.

[適用例6]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記液体室の流路は、断面積がほぼ均一に形成されていること、が好ましい。   Application Example 6 In the liquid ejecting apparatus according to the application example described above, it is preferable that the flow path of the liquid chamber has a substantially uniform cross-sectional area.

このように渦巻き流路の断面積をほぼ均一にしておけば、液体室に供給される液体を渦巻き流路に沿って一定の流速で流すことができる。そのため、流れの遅い箇所に気泡が滞留することは無く、液体室内の気泡を一定の流速の流れに乗せて速やかに出口流路から排出することが可能となる。   If the cross-sectional area of the spiral flow path is made substantially uniform in this way, the liquid supplied to the liquid chamber can flow at a constant flow rate along the spiral flow path. For this reason, bubbles do not stay in a slow flow place, and the bubbles in the liquid chamber can be quickly discharged from the outlet channel by being put on a flow having a constant flow velocity.

[適用例7]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記入口流路は、前記液体室の外周縁部に連通され、前記出口流路は、前記液体室の中央部に連通されていること、が好ましい。   Application Example 7 In the liquid ejecting apparatus according to the application example, the inlet channel is communicated with an outer peripheral edge portion of the liquid chamber, and the outlet channel is communicated with a central portion of the liquid chamber. Are preferred.

このような構成にすれば、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少する際には、液体室に対して両端(基部および先端)が固定された仕切壁の中央部分が液体室の中央に向けて撓むように変形することによって、液体室内の液体は液体室の中央の出口流路に向かって移動することができる。これにより、液体室の内部に渦巻き形状の壁が設けられていても、この渦巻き形状の仕切壁の最内郭の内側には中央の出口流路に向かう液体の流れが生じて、出口流路に周囲から液体が集められるので、液体を適切に噴射することができる。   With such a configuration, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing section, the central portion of the partition wall with both ends (base and tip) fixed to the liquid chamber is the center of the liquid chamber. The liquid in the liquid chamber can be moved toward the outlet channel in the center of the liquid chamber by being deformed so as to bend toward the center. As a result, even if a spiral wall is provided inside the liquid chamber, a liquid flow toward the central outlet channel is generated inside the innermost wall of the spiral partition wall, and the outlet channel Since the liquid is collected from the surroundings, the liquid can be ejected appropriately.

[適用例8]上記適用例に係る液体噴射装置において、前記入口流路が、前記液体室の中央部に連通され、前記出口流路が、前記液体室の外周縁部に連通されていること、が好ましい。   Application Example 8 In the liquid ejecting apparatus according to the application example, the inlet channel is communicated with a central portion of the liquid chamber, and the outlet channel is communicated with an outer peripheral edge of the liquid chamber. Are preferred.

このような構成にすれば、容積変更部の駆動によって液体室の容積が減少する際には、液体室に対して両端(基部および先端)が固定された仕切壁のが液体室の外周方向に向けて撓むように変形することによって、液体室内の液体を液体室の外周縁の出口流路に向かって移動させることができる。これにより、液体室の内部に渦巻き形状の仕切壁が設けられていても、この渦巻き形状の仕切壁の最外郭の内側には外周縁の出口流路に向かう液体の流れが生じて、液体を強く噴射することができる。   With such a configuration, when the volume of the liquid chamber is reduced by driving the volume changing unit, the partition wall with both ends (base and tip) fixed to the liquid chamber is arranged in the outer circumferential direction of the liquid chamber. By deforming so as to bend, the liquid in the liquid chamber can be moved toward the outlet channel on the outer peripheral edge of the liquid chamber. As a result, even if a spiral partition wall is provided inside the liquid chamber, a liquid flow toward the outlet channel on the outer peripheral edge is generated inside the outermost wall of the spiral partition wall, so that the liquid is It can be injected strongly.

実施形態1の液体噴射装置における代表実施例の主要構成を示した説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a main configuration of a representative example of the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment. 脈動発生部の断面を示す分解組立図。The exploded assembly figure which shows the cross section of a pulsation generation | occurrence | production part. 流路形成部材の形状を示した説明図。Explanatory drawing which showed the shape of the flow-path formation member. 脈動発生部が液体を噴射する様子を示した説明図(圧電素子を駆動しない状態)。Explanatory drawing which showed a mode that the pulsation generation | occurrence | production part ejected the liquid (state which does not drive a piezoelectric element). 脈動発生部が液体を噴射する様子を示した説明図(圧電素子を駆動して液体室を押圧した状態)。Explanatory drawing which showed a mode that the pulsation generation | occurrence | production part ejected the liquid (state which driven the piezoelectric element and pressed the liquid chamber). 第1変形例の脈動発生部の内部構造を示した説明図であり、(a)は、圧電素子が駆動していない状態、(b)は、駆動電圧の印加によって圧電素子が伸張した状態。It is explanatory drawing which showed the internal structure of the pulsation generation | occurrence | production part of a 1st modification, (a) is the state which the piezoelectric element is not driving, (b) is the state which the piezoelectric element extended | stretched by application of the drive voltage. 第2変形例の脈動発生部の内部構造を示した説明図であり、(a)は、圧電素子が駆動していない状態、(b)は、駆動電圧の印加によって圧電素子が伸張した状態。It is explanatory drawing which showed the internal structure of the pulsation generation | occurrence | production part of a 2nd modification, (a) is the state which the piezoelectric element is not driving, (b) is the state which the piezoelectric element extended | stretched by application of the drive voltage. 実施形態2に係る脈動発生部の断面の一部を示す分解組立図。FIG. 9 is an exploded view illustrating a part of a cross section of a pulsation generating unit according to a second embodiment. 実施形態2に係る流路形成部材の形状を示した説明図。Explanatory drawing which showed the shape of the flow-path formation member which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係る脈動発生部が液体を噴射する様子を示した説明図。Explanatory drawing which showed a mode that the pulsation generating part which concerns on Embodiment 2 injects a liquid.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of each member or part are different from actual ones in order to make each member a recognizable size.
(Embodiment 1)

まず、実施形態1の代表実施例に係る液体噴射装置10の構成について説明する。
図1は、本実施形態の液体噴射装置10における代表実施例の主要構成を示した説明図である。本実施例の液体噴射装置10は、水や生理食塩水などの液体をパルス状に噴射する脈動発生部100と、液体を脈動発生部100に供給する液体供給手段300と、噴射する液体を収容する液体容器306と、脈動発生部100及び液体供給手段300の動作を制御する噴射制御手段としての制御部200と、を有して構成されている。
First, the configuration of the liquid ejecting apparatus 10 according to a representative example of the first embodiment will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main configuration of a representative example in the liquid ejecting apparatus 10 of the present embodiment. The liquid ejecting apparatus 10 of the present embodiment accommodates a pulsation generator 100 that ejects a liquid such as water or physiological saline in a pulsed manner, a liquid supply means 300 that supplies the liquid to the pulsation generator 100, and a liquid to be ejected. And a control unit 200 as an ejection control unit that controls the operation of the pulsation generating unit 100 and the liquid supply unit 300.

脈動発生部100は、第2ケース106と第1ケース108とを重ねてネジ止めしたような構造となっており、第2ケース106の前面(第1ケース108と合わさる面とは反対側の面)には円管形状の液体噴射管104が接続され、液体噴射管104の先端にはノズル102が設けられている。   The pulsation generator 100 has a structure in which the second case 106 and the first case 108 are overlapped and screwed together, and the front surface of the second case 106 (the surface opposite to the surface mated with the first case 108). ) Is connected to a circular liquid jet pipe 104, and a nozzle 102 is provided at the tip of the liquid jet pipe 104.

第2ケース106と第1ケース108との合わせ面には、液体が充填される液体室110が設けられており、この液体室110は、液体噴射管104を介してノズル102に連通されている。また、第1ケース108の内部には、容積変更部としての積層型の圧電素子112が設けられており、制御部200から駆動電圧波形を印加して圧電素子112を駆動する(伸縮させる)ことにより、液体室110の容積を変動させて、液体室110内の液体をノズル102からパルス状に噴射することが可能となっている。尚、脈動発生部100の詳細な構成については、図2を参照して後述する。   A liquid chamber 110 filled with a liquid is provided on the mating surface of the second case 106 and the first case 108, and the liquid chamber 110 communicates with the nozzle 102 via the liquid ejection pipe 104. . In addition, a laminated piezoelectric element 112 as a volume changing unit is provided inside the first case 108, and a driving voltage waveform is applied from the control unit 200 to drive (expand and contract) the piezoelectric element 112. Thus, the volume of the liquid chamber 110 can be changed, and the liquid in the liquid chamber 110 can be ejected in a pulse form from the nozzle 102. The detailed configuration of the pulsation generator 100 will be described later with reference to FIG.

液体供給手段300は、第1接続チューブ302を介して液体容器306と接続されており、液体容器306から吸い上げた液体を、第2接続チューブ304を介して脈動発生部100の液体室110に供給する。本実施例の液体供給手段300は、図示は省略するが、2つのピストンがシリンダー内で摺動する構成となっており、双方のピストンの移動速度を適切に制御することで、脈動発生部100に向かって液体を安定して圧送させることが可能である。   The liquid supply means 300 is connected to the liquid container 306 via the first connection tube 302, and supplies the liquid sucked from the liquid container 306 to the liquid chamber 110 of the pulsation generator 100 via the second connection tube 304. To do. Although not shown in the drawing, the liquid supply means 300 of the present embodiment has a configuration in which two pistons slide in the cylinder, and the pulsation generator 100 is controlled by appropriately controlling the moving speeds of both pistons. It is possible to stably pump the liquid toward the head.

制御部200は、脈動発生部100に内蔵された圧電素子112の動作や、液体供給手段300の動作を制御している。本実施例の液体噴射装置10では、液体供給手段300から供給する液体の流量や、圧電素子112に印加する駆動電圧の波形、最大電圧値および周波数を変更することによって、ノズル102からの液体の噴射態様を変化させることが可能となっている。   The control unit 200 controls the operation of the piezoelectric element 112 built in the pulsation generating unit 100 and the operation of the liquid supply means 300. In the liquid ejecting apparatus 10 of the present embodiment, the flow rate of the liquid supplied from the liquid supply unit 300, the waveform of the drive voltage applied to the piezoelectric element 112, the maximum voltage value, and the frequency are changed to change the amount of liquid supplied from the nozzle 102. It is possible to change the injection mode.

続いて、脈動発生部100の構成を図面を参照して説明する。
図2は、脈動発生部100の断面を示す分解組立図である。前述したように、脈動発生部100は、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めして構成されている。第1ケース108には、第2ケース106と合わさる面のほぼ中央に、円形の浅い凹部108cが形成されており、凹部108cの中央位置には、第1ケース108を貫通する円形断面の貫通穴108hが形成されている。そして、凹部108cの底面には、貫通穴108hを塞ぐように、金属薄板などで形成された円形のダイアフラム114が密着固着されている。
Next, the configuration of the pulsation generator 100 will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is an exploded view showing a cross section of the pulsation generator 100. As described above, the pulsation generator 100 is configured by screwing the second case 106 and the first case 108 together. The first case 108 is formed with a circular shallow recess 108c substantially at the center of the surface mating with the second case 106. A circular cross-sectional through-hole penetrating the first case 108 is formed at the center of the recess 108c. 108h is formed. A circular diaphragm 114 formed of a thin metal plate or the like is adhered and fixed to the bottom surface of the recess 108c so as to close the through hole 108h.

ダイアフラム114によって塞がれた貫通穴108hには、圧電素子112が収納され、更に、貫通穴108hの開口部は第3ケース118によって塞がれている。また、圧電素子112とダイアフラム114との間には、円形の補強板116が挿入されている。そして、第1ケース108の貫通穴108hに圧電素子112を収納して、第3ケース118で貫通穴108hを塞いだ状態では、ダイアフラム114と、補強板116と、圧電素子112と、第3ケース118とがちょうど接するように、補強板116の厚さが設定されている。尚、圧電素子112の一端は、第3ケース118に固着されており、圧電素子112の他端は、補強板116に固着されている。また、補強板116の圧電素子112とは反対側の面は、ダイアフラム114に固着されている。   The piezoelectric element 112 is housed in the through hole 108 h closed by the diaphragm 114, and the opening of the through hole 108 h is closed by the third case 118. A circular reinforcing plate 116 is inserted between the piezoelectric element 112 and the diaphragm 114. When the piezoelectric element 112 is housed in the through hole 108h of the first case 108 and the through hole 108h is closed with the third case 118, the diaphragm 114, the reinforcing plate 116, the piezoelectric element 112, and the third case The thickness of the reinforcing plate 116 is set so that 118 is just in contact. Note that one end of the piezoelectric element 112 is fixed to the third case 118, and the other end of the piezoelectric element 112 is fixed to the reinforcing plate 116. The surface of the reinforcing plate 116 opposite to the piezoelectric element 112 is fixed to the diaphragm 114.

ダイアフラム114の上(第2ケース106と向かい合う側)からは、円形の支持板120bの片面に仕切壁120wが第1方向側に立設された流路形成部材120が、支持板120bをダイアフラム114と重ね合わせるように凹部108cに嵌め込まれている。支持板120bは、仕切壁120wが立設された面とは反対側の面がダイアフラム114に固着されており、さらに、支持板120bとダイアフラム114とを加えた厚さが凹部108cの深さと同じになるように形成されている。また、流路形成部材120は、可撓性の材料で変形可能に形成されている。尚、流路形成部材120の仕切壁120wの形状については、図3を参照して後述する。   From above the diaphragm 114 (the side facing the second case 106), the flow path forming member 120 in which the partition wall 120w is erected on the first direction side on one side of the circular support plate 120b, and the support plate 120b is connected to the diaphragm 114. Are fitted into the recess 108c so as to overlap with each other. The surface of the support plate 120b opposite to the surface on which the partition wall 120w is erected is fixed to the diaphragm 114, and the thickness of the support plate 120b and the diaphragm 114 is the same as the depth of the recess 108c. It is formed to become. The flow path forming member 120 is formed of a flexible material so as to be deformable. The shape of the partition wall 120w of the flow path forming member 120 will be described later with reference to FIG.

一方、第2ケース106には、第1ケース108と合わさる面に、円形の浅い凹部106cが形成されている。この凹部106cの内径は、第1ケース108に嵌め込まれた流路形成部材120の支持板120bの外径より小さく、かつ、支持板120bに立設された仕切壁120wを内包可能な大きさに設定されている。また、凹部106cの深さは、仕切壁120wの高さとほぼ同じになるように設定されている。   On the other hand, in the second case 106, a circular shallow recess 106c is formed on the surface where it is combined with the first case 108. The inner diameter of the recess 106c is smaller than the outer diameter of the support plate 120b of the flow path forming member 120 fitted in the first case 108, and is large enough to include the partition wall 120w erected on the support plate 120b. Is set. The depth of the recess 106c is set to be substantially the same as the height of the partition wall 120w.

そして、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めすると、第2ケース106の凹部106cと、第1ケース108側に設けられた流路形成部材120の支持板120bとによって、液体室110が形成される。さらに、流路形成部材120の仕切壁120wの先端(第2ケース106と向かい合う側の端部)は、第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されて、液体室110の内部には、仕切壁120wによって仕切られた流路が形成される。   When the second case 106 and the first case 108 are screwed together, the liquid is formed by the recess 106c of the second case 106 and the support plate 120b of the flow path forming member 120 provided on the first case 108 side. A chamber 110 is formed. Further, the tip of the partition wall 120 w of the flow path forming member 120 (the end facing the second case 106) is fixed to the recess bottom surface 106 d of the recess 106 c of the second case 106, A flow path partitioned by the partition wall 120w is formed.

しかし、これとは逆に、流路形成部材120の支持板120bが第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されて、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めした状態では、流路形成部材120の仕切壁120wの先端(第1ケース108と向かい合う側:第2方向側の端部)が、第1ケース108に設けられたダイアフラム114に固着されていてもよい。   However, on the contrary, the support plate 120b of the flow path forming member 120 is fixed to the recess bottom surface 106d of the recess 106c of the second case 106, and the second case 106 and the first case 108 are screwed together. In the state, the tip of the partition wall 120w of the flow path forming member 120 (the side facing the first case 108: the end in the second direction) may be fixed to the diaphragm 114 provided in the first case 108. .

また、第2ケース106には、第2ケース106に接続された第2接続チューブ304から供給される液体を液体室110まで導く入口流路106a、および液体室110内で加圧された液体を液体噴射管104へと導く出口流路106bが設けられている。このうち、入口流路106aは、凹部106cの周縁の位置に開口しており、出口流路106bは、凹部106cの中央の位置に開口している。   In addition, the second case 106 has an inlet channel 106 a that guides the liquid supplied from the second connection tube 304 connected to the second case 106 to the liquid chamber 110, and the liquid pressurized in the liquid chamber 110. An outlet channel 106 b that leads to the liquid jet pipe 104 is provided. Among these, the inlet channel 106a is opened at a peripheral position of the recess 106c, and the outlet channel 106b is opened at the center of the recess 106c.

第2ケース106の前面(第1ケース108と合わさる面とは反対側の面)に接続された液体噴射管104の内径は、出口流路106bの内径に比べて大きく設定されている。また、液体噴射管104の先端には、出口流路106bよりも内径が小さく設定された液体噴射開口部を有するノズル102が挿着されている。従って、液体室110から流出した液体が進む流路は、出口流路106bを通って液体噴射管104に到ると断面積が広くなり液体噴射管104の先端のノズル102の部分で再び断面積が狭くなるようになっている。   The inner diameter of the liquid ejection pipe 104 connected to the front surface of the second case 106 (the surface opposite to the surface mated with the first case 108) is set larger than the inner diameter of the outlet channel 106b. In addition, a nozzle 102 having a liquid ejection opening having an inner diameter smaller than that of the outlet channel 106b is inserted at the tip of the liquid ejection pipe 104. Therefore, the flow path through which the liquid flowing out of the liquid chamber 110 travels increases in cross-sectional area when it reaches the liquid ejection pipe 104 through the outlet flow path 106b, and the cross-sectional area again at the nozzle 102 at the tip of the liquid ejection pipe 104. Is becoming narrower.

次に、流路形成部材120の構成について図3を参照して説明する。
図3は、流路形成部材120の形状を示した説明図である。図3では、流路形成部材120を第2ケース106と向かい合う側から見た状態を示している。図示されているように、流路形成部材120の支持板120bは、ダイアフラム114と同一の円形に形成されており、この支持板120bの上面(第2ケース106と向かい合う面)に、支持板120bの中心部に向かって巻き込みながら旋回する渦巻き形状に仕切壁120wが立設されている。
Next, the configuration of the flow path forming member 120 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing the shape of the flow path forming member 120. FIG. 3 shows a state in which the flow path forming member 120 is viewed from the side facing the second case 106. As illustrated, the support plate 120b of the flow path forming member 120 is formed in the same circular shape as the diaphragm 114, and the support plate 120b is formed on the upper surface of the support plate 120b (the surface facing the second case 106). A partition wall 120w is erected in a spiral shape that swirls while being wound toward the center of the wall.

この渦巻き形状の仕切壁120wは、最外郭の外周面が凹部106cの内周面と接するように形成されており、さらに、多重(図3の例では5重)に巻かれた仕切壁120wと仕切壁120wとの間隔は、ほぼ一定に設定である。前述したように、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めすると、仕切壁120wによって、液体室110の内部には、周縁部から旋回しつつ中央に向かう渦巻き形状の流路(以下、渦巻き流路という)が形成される。   The spiral partition wall 120w is formed such that the outermost peripheral surface of the outermost wall is in contact with the inner peripheral surface of the recess 106c, and the partition wall 120w wound in multiple (five layers in the example of FIG. 3) The distance from the partition wall 120w is set to be almost constant. As described above, when the second case 106 and the first case 108 are screwed together, the partition wall 120w causes the liquid chamber 110 to have a spiral flow path (turning from the peripheral edge toward the center) ( Hereinafter, a spiral flow path is formed.

また、前述したように、第2ケース106の凹部106cには、入口流路106aおよび出口流路106bが接続されており、第2ケース106と第1ケース108とを適切な位置で合わせてネジ止めすると、液体室110の内部に形成される渦巻き流路の中央側の突き当たり部分に出口流路106bが開口し、渦巻き流路の周縁側の突き当たり部分に入口流路106aが開口するようになっている。   Further, as described above, the inlet channel 106a and the outlet channel 106b are connected to the recess 106c of the second case 106, and the second case 106 and the first case 108 are aligned at an appropriate position and screwed. When stopped, the outlet channel 106b opens at the center-side contact portion of the spiral flow path formed inside the liquid chamber 110, and the inlet channel 106a opens at the edge-side contact portion of the spiral flow path. ing.

以上のように構成された脈動発生部100では、圧電素子112に駆動電圧波形を印加して圧電素子112を駆動する(伸縮させる)ことによって、ノズル102から液体をパルス状に噴射することが可能となっている。以下に、脈動発生部100が液体を噴射する動作について説明する。
(実施形態1に係る液体噴射動作)
In the pulsation generator 100 configured as described above, it is possible to eject liquid from the nozzle 102 in a pulsed manner by applying a drive voltage waveform to the piezoelectric element 112 to drive (expand or contract) the piezoelectric element 112. It has become. Below, the operation | movement which the pulsation generation | occurrence | production part 100 injects a liquid is demonstrated.
(Liquid ejection operation according to Embodiment 1)

続いて、本実施形態に係る脈動発生部100による液体噴射動作について説明する。
図4および図5は、脈動発生部100が液体を噴射する様子を示した説明図であって、図4は、圧電素子112を駆動しない状態(圧電素子112に駆動電圧波形を印加する前の状態)を表している。図4(a)に示すように、液体供給手段300から第2接続チューブ304を介して脈動発生部100に供給される液体が入口流路106aを通って液体室110へと流入することにより、液体室110内が液体で満たされる。尚、図中の破線の矢印は、液体の流れを模式的に表している。
Next, the liquid ejecting operation by the pulsation generator 100 according to this embodiment will be described.
4 and 5 are explanatory views showing a state in which the pulsation generating unit 100 ejects liquid. FIG. 4 shows a state in which the piezoelectric element 112 is not driven (before a drive voltage waveform is applied to the piezoelectric element 112). State). As shown in FIG. 4A, the liquid supplied from the liquid supply means 300 to the pulsation generating unit 100 via the second connection tube 304 flows into the liquid chamber 110 through the inlet channel 106a. The liquid chamber 110 is filled with liquid. In addition, the arrow of the broken line in a figure represents the flow of the liquid typically.

また、前述したように、液体室110の内部には、流路形成部材120の仕切壁120wで区画されることによって、渦巻き流路が形成されており、図4(b)に示すように、液体室110の周縁部に開口する入口流路106aから流入した液体は、渦巻き流路(仕切壁120w)に沿って旋回しながら、液体室110の中央に開口する出口流路106bへと導かれる。このように渦巻き流路に沿って液体の流れを規制することによって、液体室110内に流れの速い箇所と遅い箇所とが生じることは無く、入口流路106aから流入した液体を出口流路106bまでほぼ均一な流速で流すことができる。   Further, as described above, a spiral flow path is formed in the liquid chamber 110 by being partitioned by the partition wall 120w of the flow path forming member 120. As shown in FIG. The liquid that flows in from the inlet channel 106a that opens to the peripheral edge of the liquid chamber 110 is guided to the outlet channel 106b that opens in the center of the liquid chamber 110 while swirling along the spiral channel (partition wall 120w). . By restricting the flow of the liquid along the spiral flow path in this way, there are no places where the flow is fast and slow in the liquid chamber 110, and the liquid flowing in from the inlet flow path 106a is allowed to flow out. Can flow at a substantially uniform flow rate.

なお、前述したように、液体供給手段300からは液体が途切れることなく供給されるので、液体室110内が液体で満たされると、圧電素子112が駆動していなくても、液体室110内の液体が出口流路106bを通って液体噴射管104に向けて押し出されることになる。   As described above, since the liquid is supplied from the liquid supply means 300 without interruption, when the liquid chamber 110 is filled with the liquid, the liquid chamber 110 can be filled even if the piezoelectric element 112 is not driven. The liquid is pushed out toward the liquid jet pipe 104 through the outlet channel 106b.

図5は、圧電素子112を駆動して液体室110を押圧した状態を示している。液体室110が液体で満たされた状態で、圧電素子112に駆動電圧波形が印加さると、図5(a)に示すように、圧電素子112が駆動電圧の増加によって伸張し、補強板116を介してダイアフラム114および流路形成部材120の支持板120bを液体室110に向けて押圧する。このことによって、液体室110の容積が減少する。その結果、液体室110内の液体が加圧される。液体室110内で加圧された液体は、図5(a)中に破線の矢印で示したように、出口流路106bおよび液体噴射管104を介して、ノズル102からパルス状に噴射される。   FIG. 5 shows a state in which the liquid element 110 is pressed by driving the piezoelectric element 112. When a drive voltage waveform is applied to the piezoelectric element 112 in a state where the liquid chamber 110 is filled with the liquid, the piezoelectric element 112 expands as the drive voltage increases, as shown in FIG. The diaphragm 114 and the support plate 120 b of the flow path forming member 120 are pressed toward the liquid chamber 110. As a result, the volume of the liquid chamber 110 is reduced. As a result, the liquid in the liquid chamber 110 is pressurized. The liquid pressurized in the liquid chamber 110 is ejected in a pulse form from the nozzle 102 through the outlet channel 106b and the liquid ejecting pipe 104, as indicated by the dashed arrows in FIG. .

なお、液体室110には、入口流路106aおよび出口流路106bの2つの流路が連通されている。従って、液体室110内で加圧された液体は、出口流路106bだけでなく、入口流路106aからも流出すると考えられる。しかし、流路の液体の流れ易さは、流路の断面積や流路の長さ等によって定まるので、入口流路106aおよび出口流路106bの断面積や長さを適切に設定しておけば、入口流路106aよりも出口流路106bから液体が流出し易くすることが可能である。例えば、本実施例では、出口流路106bの直径は1mm程度、入口流路106aの直径は0.3mm程度のキャピラリー形状である。よって、入口流路106aからの逆流は抑制される。   Note that the liquid chamber 110 communicates with two channels, an inlet channel 106a and an outlet channel 106b. Therefore, it is considered that the liquid pressurized in the liquid chamber 110 flows out not only from the outlet channel 106b but also from the inlet channel 106a. However, since the ease of liquid flow in the flow path is determined by the cross-sectional area of the flow path, the length of the flow path, etc., the cross-sectional areas and lengths of the inlet flow path 106a and the outlet flow path 106b should be set appropriately. For example, it is possible to make it easier for the liquid to flow out of the outlet channel 106b than the inlet channel 106a. For example, in this embodiment, the outlet channel 106b has a capillary shape with a diameter of about 1 mm and the inlet channel 106a has a diameter of about 0.3 mm. Therefore, the backflow from the inlet channel 106a is suppressed.

また、入口流路106aでは、液体供給手段300から圧送される液体が液体室110内に流入しようとする流れがあるので、液体室110内の液体の流出を妨げるのに対して、出口流路106bでは、液体室110内の液体の流出を妨げる抵抗や流体慣性を増加する要素は少ない。そのため、液体室110内で加圧された液体は、もっぱら出口流路106bから流出して、液体噴射管104を介して先端のノズル102から噴射される。   In addition, in the inlet channel 106 a, there is a flow in which the liquid pressure-fed from the liquid supply means 300 tends to flow into the liquid chamber 110, which prevents the liquid from flowing out of the liquid chamber 110. In 106b, there are few factors that increase the resistance and fluid inertia that hinder the outflow of the liquid in the liquid chamber 110. Therefore, the liquid pressurized in the liquid chamber 110 flows out of the outlet channel 106 b exclusively and is ejected from the nozzle 102 at the tip through the liquid ejection pipe 104.

前述したように、本実施例の液体室110の内部は、流路形成部材120の仕切壁120wによって渦巻き状に仕切られている。しかし、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁120w(渦巻き流路)に沿って液体が流れるのではなく、仕切壁120wが出口流路106b側(液体室110の中央部)に向けて変形することによって、液体室110内の液体は液体室110の中央に向かって移動するようになっている。この点について補足して説明する。   As described above, the interior of the liquid chamber 110 according to the present embodiment is partitioned in a spiral shape by the partition wall 120 w of the flow path forming member 120. However, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112, the liquid does not flow along the spiral partition wall 120w (swirl channel), but the partition wall 120w is located on the outlet channel 106b side. The liquid in the liquid chamber 110 moves toward the center of the liquid chamber 110 by being deformed toward (the central portion of the liquid chamber 110). This point will be supplementarily described.

先ず、多重に巻回された渦巻き形状の仕切壁120wの最も内郭を成す仕切壁120wを例に考えると、最内郭の仕切壁120wの内側では、出口流路106bが液体室110の中央部に開口しているので、液体室110の容積が減少する際には、液体が出口流路106bから流出することによって圧力の上昇が抑えられる。   First, considering an example of the partition wall 120w that forms the innermost wall of the spiral-shaped partition wall 120w that is wound in multiple layers, the outlet channel 106b is located at the center of the liquid chamber 110 inside the innermost partition wall 120w. Therefore, when the volume of the liquid chamber 110 decreases, an increase in pressure is suppressed by the liquid flowing out from the outlet channel 106b.

これに対して、仕切壁120wの外側では、入口流路106aはキャピラリーであり、流体の流出を抑制するため仕切壁120wの内側に比べて圧力が上昇することになる。仕切壁120wは、可撓性の材料で変形可能に形成されていることから、圧力の高い外側から圧力の低い内側に向けて仕切壁120wを押して変形させて、内側と外側との圧力差を減少させようとする。尚、本実施例の仕切壁120wは、支持板120bから立設されており、かつ、先端が第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されているので、図5(a)に示すように、仕切壁120wの中央部分が外側から押されて内側に撓むように変形する。   On the other hand, outside the partition wall 120w, the inlet channel 106a is a capillary, and the pressure rises compared to the inside of the partition wall 120w to suppress the outflow of fluid. Since the partition wall 120w is formed of a flexible material so as to be deformable, the partition wall 120w is deformed by pressing the partition wall 120w from the high pressure outside toward the low pressure inside, and the pressure difference between the inside and the outside is increased. Try to decrease. In addition, since the partition wall 120w of this embodiment is erected from the support plate 120b and the tip is fixed to the recess bottom surface 106d of the recess 106c of the second case 106, it is shown in FIG. As described above, the central portion of the partition wall 120w is deformed so as to be bent from the outside by being pushed from the outside.

このような仕切壁120wの内側と外側との圧力差は、最内郭の仕切壁120wだけでなく、最内郭の仕切壁120wが内側に変形して外側の圧力が低下することによって、2重目の仕切壁120wにも生じ、同様に、3重目の仕切壁120wにも伝播する。従って、渦巻き形状の仕切壁120wは、全体的に液体室110の中央に向かって渦巻きを収縮させるように変形する。なお、仕切壁120wの変位は、図5(a)に示すように、内径の小さい最内郭の仕切壁120wで最も大きくなっている。   The pressure difference between the inner side and the outer side of the partition wall 120w is not only the innermost partition wall 120w but also the innermost partition wall 120w that is deformed inward to reduce the outer pressure. It also occurs in the heavy partition wall 120w and similarly propagates to the triple partition wall 120w. Therefore, the spiral partition wall 120w is deformed so as to contract the spiral toward the center of the liquid chamber 110 as a whole. As shown in FIG. 5A, the displacement of the partition wall 120w is the largest in the innermost partition wall 120w having a small inner diameter.

このように圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁120wの中央部分が液体室110の中央に向けて撓むように変形することで、液体室110内の液体は、図5(b)に示すように、液体室110の中央の出口流路106bに向かって移動することになる。   Thus, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the extension of the piezoelectric element 112, the central portion of the spiral partition wall 120 w is deformed so as to bend toward the center of the liquid chamber 110, thereby This liquid moves toward the outlet channel 106b in the center of the liquid chamber 110 as shown in FIG.

ここで、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少すると、それに対応する分量の液体が出口流路106bに集められて押し出されることで、液体噴射管104の先端のノズル102から液体が噴射される。このとき、液体室110内の渦巻き形状の仕切壁120wが妨げとなって、中央の出口流路106bに周囲から十分な量の液体を集めることができないとも考えられる。しかし、本実施例の脈動発生部100では、圧電素子112の伸張による変位量はわずかであり、1回のパルスで噴射される液体の量(噴射量)は、液体室110の容積に対して1/100程度であることから、仕切壁120wが液体室110の中央に向けてわずかに変形するだけで、出口流路106bに周囲から十分な量の液体が集められる。   Here, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112, a corresponding amount of liquid is collected in the outlet channel 106 b and pushed out, so that the liquid is discharged from the nozzle 102 at the tip of the liquid ejection pipe 104. Be injected. At this time, it is considered that the spiral partition wall 120w in the liquid chamber 110 becomes an obstacle, and a sufficient amount of liquid cannot be collected from the periphery to the central outlet channel 106b. However, in the pulsation generating unit 100 of the present embodiment, the displacement amount due to the expansion of the piezoelectric element 112 is small, and the amount of liquid ejected in one pulse (ejection amount) is relative to the volume of the liquid chamber 110. Since the partition wall 120w is slightly deformed toward the center of the liquid chamber 110, a sufficient amount of liquid is collected from the surroundings in the outlet channel 106b.

例えば、噴射量Vを液体室110の容積の1/100として、液体室110の内半径をR、液体室110の厚さ(凹部106cの深さ)をHとすると、
V=πR2H/100 式(1)
と表すことができる。
For example, when the injection amount V is 1/100 of the volume of the liquid chamber 110, the inner radius of the liquid chamber 110 is R, and the thickness of the liquid chamber 110 (depth of the recess 106c) is H.
V = πR 2 H / 100 Formula (1)
It can be expressed as.

また、渦巻き状の仕切壁120wの最内郭の内半径をrとして、最内郭の仕切壁120wが液体室110の中央に向けて距離sだけ変位することで出口流路106bに集められて押し出された分量の液体がノズル102から噴射されるとすると、噴射量Vは、変形前の最内郭の内側の容積V1と、変形後の最内郭の内側の容積V2との差であることから、
V1=πr2
V2=π(r−s)2
V=V1−V2=πH{r2−(r2−2rs+s2)}
=πH(2rs−s2
と表すことができる。
The innermost inner radius of the spiral partition wall 120w is r, and the innermost partition wall 120w is displaced by the distance s toward the center of the liquid chamber 110, and is collected in the outlet channel 106b. Assuming that the pushed amount of liquid is ejected from the nozzle 102, the ejection amount V is the difference between the volume V1 inside the innermost contour before deformation and the volume V2 inside the innermost contour after deformation. From that
V1 = πr 2 H
V2 = π (rs) 2 H
V = V1−V2 = πH {r 2 − (r 2 −2rs + s 2 )}
= ΠH (2rs−s 2 )
It can be expressed as.

ここで、距離sがわずかな変位量であれば、s2は極めて小さな値となる。従って、
V≒2πrsH 式(2)
と近似することができる。
Here, if the distance s is a slight displacement, s 2 is a very small value. Therefore,
V≈2πrsH Formula (2)
And can be approximated.

そして、例えば、最内郭の仕切壁120wの内半径rが液体室110の内半径Rの半分(1/2)に設定されている場合には、上記の式(1)および式(2)の2つの式から、
2π(R/2)sH=πR2H/100 式(3)
s=R/100 式(4)
となり、最内郭の仕切壁120wが液体室110の中央に向けて、液体室110の内半径の1/100というスケールでわずかに変位するだけで、噴射量に相当する液体が出口流路106bに集められるので、液体の噴射に際して液体室110内の渦巻き形状の仕切壁120wが妨げとなることはない。
For example, when the inner radius r of the innermost partition wall 120w is set to half (1/2) of the inner radius R of the liquid chamber 110, the above equations (1) and (2) From the two equations
2π (R / 2) sH = πR 2 H / 100 (3)
s = R / 100 Formula (4)
The innermost partition wall 120w is slightly displaced on the scale of 1/100 of the inner radius of the liquid chamber 110 toward the center of the liquid chamber 110, so that the liquid corresponding to the ejection amount is discharged to the outlet channel 106b. Therefore, the spiral partition wall 120w in the liquid chamber 110 is not hindered when the liquid is ejected.

このようにして液体を噴射した後、駆動電圧の減少によって圧電素子112は収縮して元の長さに戻る。それに伴って液体室110の容積が元の容積に復元する。また、液体供給手段300から液体室110に供給される液体が渦巻き流路(仕切壁120w)に沿って流れることで液体室110内を満たし、液体室110内の仕切壁120wも元の直立した状態に復元する。その結果、図4に示した圧電素子112が駆動する前の状態に復帰する。   After the liquid is ejected in this manner, the piezoelectric element 112 contracts and returns to its original length due to a decrease in the driving voltage. Accordingly, the volume of the liquid chamber 110 is restored to the original volume. Further, the liquid supplied from the liquid supply means 300 to the liquid chamber 110 flows along the spiral flow path (partition wall 120w) to fill the liquid chamber 110, and the partition wall 120w in the liquid chamber 110 is also upright from the original. Restore state. As a result, the state before the piezoelectric element 112 shown in FIG. 4 is driven is restored.

そして、再び駆動電圧の増加によって圧電素子112が伸張すると、図5に示したように液体室110内で加圧された液体がノズル102から噴射される。こうした動作を繰り返すことによって、本実施例の脈動発生部100では、ノズル102から液体をパルス状に噴射することが可能となっている。   Then, when the piezoelectric element 112 expands again due to the increase of the drive voltage, the liquid pressurized in the liquid chamber 110 is ejected from the nozzle 102 as shown in FIG. By repeating such an operation, in the pulsation generator 100 of this embodiment, it is possible to eject liquid from the nozzle 102 in a pulse shape.

以上に説明したように、本実施例の液体噴射装置10では、液体室110の内部に仕切壁120wで仕切られた渦巻き流路が形成されており、液体室110の周縁部に開口する入口流路106aから流入した液体は、渦巻き流路(仕切壁120w)に沿って、液体室110の中央に開口する出口流路106bへと流れることから、液体室110内に気泡が滞留し難くすることが可能である。   As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 of the present embodiment, the spiral flow path partitioned by the partition wall 120 w is formed inside the liquid chamber 110, and the inlet flow opening at the peripheral edge of the liquid chamber 110 is formed. The liquid flowing in from the channel 106a flows along the spiral flow path (partition wall 120w) to the outlet flow path 106b opened at the center of the liquid chamber 110, so that bubbles do not easily stay in the liquid chamber 110. Is possible.

液体室110内の気泡は、液体の流れに乗って出口流路106bから排出されるが、従来技術のように単に液体室110に入口流路106aと出口流路106bとを接続しただけの構成では、液体室110内に液体の流れが速い箇所と遅い箇所とが生じ易く、流れの遅い箇所に気泡が滞留することがある。そして、液体室110内に気泡が存在すると、液体の圧力が十分に上昇せず、液体を適切に噴射できなくなってしまう。これに対して、液体室110の内部に渦巻き流路を形成しておけば、液体室110内の液体の流れを渦巻き流路に沿って一定の流れに規制することができるので、流れの遅い箇所に気泡が滞留することが無く、液体室110内の気泡の排出が容易となる。結果として、安定した液体の噴射を維持することが可能となる。   Bubbles in the liquid chamber 110 ride on the liquid flow and are discharged from the outlet channel 106b. However, the configuration in which the inlet channel 106a and the outlet channel 106b are simply connected to the liquid chamber 110 as in the prior art. Then, in the liquid chamber 110, the location where the flow of the liquid is fast and the location where the flow is slow tend to occur, and bubbles may stay in the location where the flow is slow. If bubbles exist in the liquid chamber 110, the pressure of the liquid does not rise sufficiently, and the liquid cannot be ejected properly. On the other hand, if the spiral flow path is formed inside the liquid chamber 110, the flow of the liquid in the liquid chamber 110 can be restricted to a constant flow along the spiral flow path, so that the flow is slow. The bubbles do not stay in the place, and the bubbles in the liquid chamber 110 can be easily discharged. As a result, stable liquid ejection can be maintained.

また、液体室110の内部で渦巻き流路を形成する仕切壁120wは、可撓性の材料で変形可能に設けられていることから、圧電素子112が伸張して液体室110の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁120wの中央部分が液体室110の中央に向けて撓むように変形することによって、仕切壁120wがない場合と同様に、液体室110内の加圧された液体は、液体室110の中央に向かって移動することができる。そのため、渦巻き状の仕切壁120wの最内郭よりも内側には、中央に開口する出口流路106bに向かう液体の流れが生じて、出口流路106bに周囲から液体が集められる。このように本実施例の液体噴射装置10では、液体室110の内部に仕切壁120wが設けられているものの、液体を噴射するに際して仕切壁120wが妨げとなることはなく、液体を適切に噴射することができる。   In addition, since the partition wall 120w that forms the spiral flow path inside the liquid chamber 110 is provided so as to be deformable with a flexible material, the piezoelectric element 112 extends to reduce the volume of the liquid chamber 110. At that time, the central portion of the spiral partition wall 120w is deformed so as to bend toward the center of the liquid chamber 110, so that the pressurized liquid in the liquid chamber 110 is discharged as in the case where there is no partition wall 120w. The liquid chamber 110 can move toward the center. Therefore, a liquid flow toward the outlet channel 106b opening in the center is generated inside the innermost wall of the spiral partition wall 120w, and the liquid is collected from the surroundings in the outlet channel 106b. As described above, in the liquid ejecting apparatus 10 of the present embodiment, the partition wall 120w is provided inside the liquid chamber 110, but the partition wall 120w is not hindered when ejecting the liquid, and the liquid is ejected appropriately. can do.

以上に説明した実施形態1に係る脈動発生部100には、幾つかの変形例が存在している。以下では、これら変形例について説明する。なお、変形例の説明にあたっては、前述した実施形態1と同様の構成部分については、先に説明した実施形態1と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(第1変形例)
In the pulsation generator 100 according to the first embodiment described above, there are several modifications. Hereinafter, these modified examples will be described. In the description of the modified example, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment described above, and detailed description thereof is omitted.
(First modification)

前述した実施例(図4、参照)では、流路形成部材120の仕切壁120wは、支持板120bから立設されており、かつ、先端が第2ケース106の凹部底面106dに固着されていた。しかし、仕切壁120wの先端は、必ずしも第2ケース106の凹部底面106dに固着されていなくてもよい。   In the above-described embodiment (see FIG. 4), the partition wall 120w of the flow path forming member 120 is erected from the support plate 120b, and the tip is fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106. . However, the front end of the partition wall 120w is not necessarily fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106.

図6は、第1変形例の脈動発生部100の内部構造を示した説明図である。図6(a)には、圧電素子112が駆動していない状態が示されており、図6(b)には、駆動電圧の印加によって圧電素子112が伸張した状態が示されている。図6(a)に示されているように、第1変形例の脈動発生部100にも、前述した実施例(図4、参照)と同様に、支持板120bに渦巻き形状の仕切壁120wが立設された流路形成部材120が設けられている。液体室110の内部には、仕切壁120wによって仕切られた渦巻き流路が形成されている。ただし、第1変形例では、前述した実施例と異なり、仕切壁120wの先端(第2ケース106と向かい合う側:第1方向側の端部)が第2ケース106の凹部底面106dに固着されておらず、仕切壁120wの先端と凹部底面106dとの間には、わずかな間隙が設けられている。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the internal structure of the pulsation generator 100 of the first modification. FIG. 6A shows a state in which the piezoelectric element 112 is not driven, and FIG. 6B shows a state in which the piezoelectric element 112 is expanded by applying a drive voltage. As shown in FIG. 6A, the pulsation generator 100 of the first modification also has a spiral partition wall 120w on the support plate 120b, as in the above-described embodiment (see FIG. 4). A standing channel forming member 120 is provided. In the liquid chamber 110, a spiral flow path partitioned by a partition wall 120w is formed. However, in the first modification, unlike the embodiment described above, the tip of the partition wall 120w (the side facing the second case 106: the end in the first direction) is fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106. In addition, a slight gap is provided between the front end of the partition wall 120w and the concave bottom surface 106d.

このような第1変形例の脈動発生部100においても、前述した実施例と同様に、液体室110の周縁部に開口する入口流路106aから流入した液体が、渦巻き流路(仕切壁120w)に沿って旋回しながら、中央の出口流路106bへと流れることによって、液体室110内が液体で満たされる。なお、仕切壁120wの先端と凹部底面106dとの間隙はわずかであることから、液体室110に流入した液体は、もっぱら渦巻き流路に沿って流れる。   In the pulsation generating unit 100 of the first modified example, as in the above-described embodiment, the liquid flowing in from the inlet channel 106a that opens at the peripheral edge of the liquid chamber 110 is a spiral channel (partition wall 120w). The liquid chamber 110 is filled with the liquid by flowing to the central outlet channel 106b while swirling along. Note that since the gap between the tip of the partition wall 120w and the bottom surface 106d of the recess is very small, the liquid flowing into the liquid chamber 110 flows exclusively along the spiral flow path.

こうして液体室110が液体で満たされた状態で、駆動電圧の印加によって圧電素子112が伸張すると、液体室110の容積が減少して、液体室110内の液体が加圧される。このとき、前述したように仕切壁120wの内側と外側とで圧力差が生じるので、圧力の高い外側から圧力の低い内側に向けて仕切壁120wが押されて変形する。第1変形例の脈動発生部100では、仕切壁120wの先端が第2ケース106の凹部106cに固着されていないので、図6(b)に示すように、仕切壁120wの先端側が液体室110の中央に向けて倒れるように変形する。   When the piezoelectric element 112 is expanded by applying the drive voltage in a state where the liquid chamber 110 is filled with the liquid in this manner, the volume of the liquid chamber 110 is reduced and the liquid in the liquid chamber 110 is pressurized. At this time, as described above, a pressure difference is generated between the inside and the outside of the partition wall 120w, so that the partition wall 120w is pushed and deformed from the high pressure outside toward the low pressure inside. In the pulsation generator 100 of the first modification, the tip of the partition wall 120w is not fixed to the recess 106c of the second case 106, so that the tip side of the partition wall 120w is the liquid chamber 110 as shown in FIG. Deforms to fall toward the center of the.

このように仕切壁120wの先端側が液体室110の中央に向けて倒れると、仕切壁120wの外側の液体が仕切壁120wを乗り越えて内側に流れ込むことから、液体室110の内部には、渦巻き流路を横切って中央の出口流路106bに向かう液体の流れが生じる。   When the leading end side of the partition wall 120w falls toward the center of the liquid chamber 110 in this way, the liquid outside the partition wall 120w flows over the partition wall 120w and flows inward, so that the spiral flow is generated inside the liquid chamber 110. A liquid flow is generated across the path toward the central outlet channel 106b.

以上に説明したように、第1変形例の脈動発生部100では、仕切壁120wの先端が第2ケース106の凹部底面106dに固着されていないものの、液体室110に液体が充填される際には、前述した実施例と同様に、液体室110内の液体の流れを、仕切壁120wによって形成される渦巻き流路に沿って一定の流速に規制することができる。従って、流れの遅い箇所に気泡が滞留することが無く、液体室110内の気泡を速やかに排出することが可能となる。   As described above, in the pulsation generating unit 100 of the first modified example, the tip of the partition wall 120w is not fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106, but when the liquid chamber 110 is filled with liquid. As in the above-described embodiment, the flow of the liquid in the liquid chamber 110 can be restricted to a constant flow velocity along the spiral flow path formed by the partition wall 120w. Therefore, the bubbles do not stay in a place where the flow is slow, and the bubbles in the liquid chamber 110 can be quickly discharged.

また、圧電素子112が伸張して液体室110の容積が減少する際には、第2ケース106の凹部底面106dに固着されていない仕切壁120wの先端が液体室110の中央に向けて倒れることによって、液体室110の内部には、仕切壁120wを乗り越えて中央の出口流路106bに向かう液体の流れが生じる。このように、渦巻き流路を横切る流れによって中央の出口流路106bに周囲から液体が集められるので、液体を適切に噴射することができる。
(第2変形例)
Further, when the piezoelectric element 112 expands and the volume of the liquid chamber 110 decreases, the tip of the partition wall 120 w that is not fixed to the concave bottom surface 106 d of the second case 106 falls down toward the center of the liquid chamber 110. As a result, a liquid flow is generated inside the liquid chamber 110 and moves over the partition wall 120w toward the central outlet channel 106b. As described above, the liquid is collected from the surroundings to the central outlet flow path 106b by the flow crossing the spiral flow path, so that the liquid can be appropriately ejected.
(Second modification)

続いて、第2変形例に係る脈動発生部100について説明する。上述した第1変形例では、流路形成部材120の仕切壁120wは、支持板120bから立設されていた。しかし、仕切壁120wは、必ずしも支持板120bから立設されていなくてもよい。   Next, the pulsation generator 100 according to the second modification will be described. In the first modification described above, the partition wall 120w of the flow path forming member 120 is erected from the support plate 120b. However, the partition wall 120w does not necessarily stand from the support plate 120b.

図7は、第2変形例に係る脈動発生部100の内部構造を示した説明図である。図7(a)には、圧電素子112が駆動していない状態が示されており、図7(b)には、駆動電圧の印加によって圧電素子112が伸張した状態が示されている。図7(a)に示すように、第2変形例の脈動発生部100においても、前述した実施例と同様に、液体室110の内部には、渦巻き形状の仕切壁120wによって仕切られた渦巻き流路が形成されている。この仕切壁120wは、第2ケース106の凹部底面106dに固着されておらず、凹部106cとの間にわずかな間隙が設けられている。また、仕切壁120wの全体が支持板120bから立設されているわけではなく、多重に巻かれた渦巻き形状の仕切壁120wのうち最も外郭を成す部分だけが支持板120bに立設されており(図3、参照)、残りの部分は、渦巻き形状に一連であるものの、支持板120bに固定されてはいない。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the internal structure of the pulsation generator 100 according to the second modification. FIG. 7A shows a state in which the piezoelectric element 112 is not driven, and FIG. 7B shows a state in which the piezoelectric element 112 is expanded by applying a drive voltage. As shown in FIG. 7A, also in the pulsation generating unit 100 of the second modified example, a spiral flow partitioned by a spiral partition wall 120w is provided in the liquid chamber 110 as in the above-described embodiment. A road is formed. The partition wall 120w is not fixed to the recess bottom surface 106d of the second case 106, and a slight gap is provided between the partition wall 120w and the recess 106c. In addition, the entire partition wall 120w is not erected from the support plate 120b, but only the outermost portion of the spiral-shaped partition wall 120w wound in multiple layers is erected on the support plate 120b. (Refer FIG. 3), although the remaining part is a series in a spiral shape, it is not fixed to the support plate 120b.

このような第2変形例の脈動発生部100においても、液体室110に液体が充填される際には、前述した実施例と同様に、液体室110内の液体の流れが、仕切壁120wによって形成される渦巻き流路に沿って一定の流れに規制されるので、その流れに乗せて液体室110内の気泡を速やかに排出することが可能となる。   Also in the pulsation generating unit 100 of the second modified example, when the liquid chamber 110 is filled with the liquid, the liquid flow in the liquid chamber 110 is caused by the partition wall 120w as in the above-described embodiment. Since the flow is restricted to a constant flow along the spiral flow path formed, it is possible to quickly discharge the bubbles in the liquid chamber 110 on the flow.

一方、図7(b)に示すように、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少して、前述したように仕切壁120wの内側と外側とで圧力差が生じると、圧力の高い外側から圧力の低い内側に向けて仕切壁120wが押される。このとき、渦巻き形状の仕切壁120wの支持板120bに固定されていない部分は、ちょうどゼンマイが巻き上げられるように、液体室110の中央に向けて移動することから、液体室110内の加圧された液体は、液体室110の中央に向かって移動する。加えて、仕切壁120wを乗り越えて渦巻き流路に交差するように中央の出口流路106bに向かう液体の流れが生じて、出口流路106bに周囲から液体が集められるので、液体を適切に噴射することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112 and a pressure difference occurs between the inside and the outside of the partition wall 120w as described above, the pressure is high. The partition wall 120w is pushed from the outside toward the inside where the pressure is low. At this time, the portion of the spiral partition wall 120w that is not fixed to the support plate 120b moves toward the center of the liquid chamber 110 so that the mainspring is just wound up. The liquid moves toward the center of the liquid chamber 110. In addition, the liquid flows toward the central outlet channel 106b so as to cross the spiral wall 120w over the partition wall 120w, and the liquid is collected from the surroundings to the outlet channel 106b. can do.

以上、本発明の液体噴射装置10について各種の実施例を説明したが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。   Although various embodiments of the liquid ejecting apparatus 10 of the present invention have been described above, the present invention is not limited to all the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. It is.

例えば、上述した実施例及び変形例においては、液体室110に供給された液体を効率的に出口流路106bへと導くために、出口流路106bが、液体室110を構成する凹部106cの中央位置に開口する構成としていた。しかし、出口流路106bが開口する位置は、凹部106cの中央位置に限られるわけではなく、少なくとも出口流路106bが入口流路106aよりも凹部106cの中央に近い位置に開口する位置関係になっていればよい。   For example, in the above-described embodiments and modifications, the outlet channel 106b is provided at the center of the concave portion 106c constituting the liquid chamber 110 in order to efficiently guide the liquid supplied to the liquid chamber 110 to the outlet channel 106b. It was set as the structure opened to a position. However, the position at which the outlet channel 106b opens is not limited to the central position of the recess 106c, but at least the outlet channel 106b opens at a position closer to the center of the recess 106c than the inlet channel 106a. It only has to be.

また、上述した実施例及び変形例においては、液体室110の内部に仕切壁120wによって渦巻き形状の流路を形成していた。しかし、液体室110の内部に形成する流路は、液体室110の周縁部から旋回しつつ中央に向かう形状であれば特に限定されず、例えば、つづら折り形状等の変形を加えてもよい。
(実施形態2)
In the above-described embodiment and modification, a spiral flow path is formed in the liquid chamber 110 by the partition wall 120w. However, the flow path formed inside the liquid chamber 110 is not particularly limited as long as it has a shape that turns from the peripheral portion of the liquid chamber 110 toward the center, and for example, deformation such as a zigzag folded shape may be added.
(Embodiment 2)

続いて、実施形態2に係る液体噴射装置10について説明する。前述した実施形態1及び変形例では、出口流路106bが、渦巻き形状に形成された液体室110の中央部に、入口流路106aが液体室110の外周縁部に連通されている。それに対して、実施形態2では出口流路106bが、渦巻き形状に形成された液体室110の外周縁部に、入口流路106aが液体室110の中央部に連通されていることを特徴とする。よって、実施形態2の説明にあたっては、前述した実施形態1と同様の構成部分については、先に説明した実施形態1と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。   Next, the liquid ejecting apparatus 10 according to the second embodiment will be described. In the first embodiment and the modification described above, the outlet channel 106 b communicates with the central portion of the liquid chamber 110 formed in a spiral shape, and the inlet channel 106 a communicates with the outer peripheral edge of the liquid chamber 110. In contrast, the second embodiment is characterized in that the outlet channel 106b communicates with the outer peripheral edge of the liquid chamber 110 formed in a spiral shape, and the inlet channel 106a communicates with the central portion of the liquid chamber 110. . Therefore, in the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment described above, and detailed description thereof is omitted.

図8は、実施形態2に係る脈動発生部100の断面の一部を示す分解組立図である。脈動発生部100は、第1ケース108、第2ケース106、と合わさる面のほぼ中央に、円形の浅い凹部108cが形成されており、凹部108cの底面には、貫通穴108hを塞ぐように、金属薄板などで形成された円形のダイアフラム114が密着固着されている。   FIG. 8 is an exploded view showing a part of a cross section of the pulsation generator 100 according to the second embodiment. The pulsation generator 100 is formed with a circular shallow recess 108c in the approximate center of the surface where the first case 108 and the second case 106 are combined, and the bottom surface of the recess 108c closes the through hole 108h. A circular diaphragm 114 formed of a thin metal plate or the like is adhered and fixed.

ダイアフラム114によって塞がれた貫通穴108hには、圧電素子112が収納されている。圧電素子112とダイアフラム114との間には、円形の補強板116が挿入されている。そして、ダイアフラム114と、補強板116と、圧電素子112と、第3ケース118(図2、参照)とがちょうど接するように、補強板116の厚さが設定されている。尚、圧電素子112の一端は、第3ケース118に固着されており、圧電素子112の他端は、補強板116に固着されている。また、補強板116の圧電素子112に対して反対側の面は、ダイアフラム114に固着されている。   The piezoelectric element 112 is accommodated in the through hole 108 h closed by the diaphragm 114. A circular reinforcing plate 116 is inserted between the piezoelectric element 112 and the diaphragm 114. The thickness of the reinforcing plate 116 is set so that the diaphragm 114, the reinforcing plate 116, the piezoelectric element 112, and the third case 118 (see FIG. 2) are just in contact with each other. Note that one end of the piezoelectric element 112 is fixed to the third case 118, and the other end of the piezoelectric element 112 is fixed to the reinforcing plate 116. Further, the surface of the reinforcing plate 116 opposite to the piezoelectric element 112 is fixed to the diaphragm 114.

ダイアフラム114の上(第2ケース106と向かい合う側)からは、円形の支持板120bの片面に仕切壁120wが立設された流路形成部材120が、支持板120bをダイアフラム114と重ね合わせるように凹部108cに嵌め込まれている。支持板120bは、仕切壁120wが立設された面とは反対側の面がダイアフラム114に固着されており、さらに、支持板120bとダイアフラム114とを加えた厚さが凹部108cの深さと同じになるように形成されている。また、流路形成部材120は、可撓性の材料で変形可能に形成されている。尚、流路形成部材120の仕切壁120wの形状については、図9を参照して後述する。   From above the diaphragm 114 (on the side facing the second case 106), the flow path forming member 120 in which the partition wall 120w is erected on one surface of the circular support plate 120b so that the support plate 120b overlaps the diaphragm 114. It is fitted in the recess 108c. The surface of the support plate 120b opposite to the surface on which the partition wall 120w is erected is fixed to the diaphragm 114, and the thickness of the support plate 120b and the diaphragm 114 is the same as the depth of the recess 108c. It is formed to become. The flow path forming member 120 is formed of a flexible material so as to be deformable. The shape of the partition wall 120w of the flow path forming member 120 will be described later with reference to FIG.

一方、第2ケース106には、第1ケース108と合わさる面に、円形の浅い凹部106cが形成されている。そして、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めすると、第2ケース106の凹部106cと、第1ケース108側に設けられた流路形成部材120の支持板120bとによって、液体室110が形成される。さらに、流路形成部材120の仕切壁120wの先端(第2ケース106と向かい合う側:第1方向側の端部)は、第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されて、液体室110の内部には、仕切壁120wによって仕切られた渦巻き形状の流路が形成される。   On the other hand, in the second case 106, a circular shallow recess 106c is formed on the surface where it is combined with the first case 108. When the second case 106 and the first case 108 are screwed together, the liquid is formed by the recess 106c of the second case 106 and the support plate 120b of the flow path forming member 120 provided on the first case 108 side. A chamber 110 is formed. Furthermore, the tip of the partition wall 120w of the flow path forming member 120 (the side facing the second case 106: the end portion on the first direction side) is fixed to the recess bottom surface 106d of the recess 106c of the second case 106, and the liquid chamber A spiral flow path partitioned by a partition wall 120w is formed inside 110.

しかし、これとは逆に、流路形成部材120の支持板120bが第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されて、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めした状態では、流路形成部材120の仕切壁120wの先端(第1ケース108と向かい合う側:第2方向側の端部)が、第1ケース108に設けられたダイアフラム114に固着されていてもよい。   However, on the contrary, the support plate 120b of the flow path forming member 120 is fixed to the recess bottom surface 106d of the recess 106c of the second case 106, and the second case 106 and the first case 108 are screwed together. In the state, the tip of the partition wall 120w of the flow path forming member 120 (the side facing the first case 108: the end in the second direction) may be fixed to the diaphragm 114 provided in the first case 108. .

渦巻き形状の液体室110の中央部には、入口流路106aが連通され、外周縁部には出口流路106bが連通されている。入口流路106aには、第1接続チューブ304が接続され、出口流路106bには液体噴射管104が接続されている。   An inlet channel 106a communicates with the central portion of the spiral liquid chamber 110, and an outlet channel 106b communicates with the outer peripheral edge. A first connection tube 304 is connected to the inlet channel 106a, and a liquid ejection pipe 104 is connected to the outlet channel 106b.

次に、流路形成部材120の構成について図9を参照して説明する。
図9は、流路形成部材120の形状を示した説明図である。図9では、流路形成部材120を第2ケース106と向かい合う側から見た状態を示している。図示されているように、流路形成部材120の支持板120bは、ダイアフラム114と同一の円形に形成されており、この支持板120bの上面(第2ケース106と向かい合う面)に、支持板120bの中心部に向かって巻き込みながら旋回する渦巻き形状に仕切壁120wが立設されている。
Next, the configuration of the flow path forming member 120 will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is an explanatory view showing the shape of the flow path forming member 120. FIG. 9 shows a state where the flow path forming member 120 is viewed from the side facing the second case 106. As illustrated, the support plate 120b of the flow path forming member 120 is formed in the same circular shape as the diaphragm 114, and the support plate 120b is formed on the upper surface of the support plate 120b (the surface facing the second case 106). A partition wall 120w is erected in a spiral shape that swirls while being wound toward the center of the wall.

この渦巻き形状の仕切壁120wは、最外郭の一部外周面が凹部106cの内周面と接するように形成されており、さらに、多重(図3の例では5重)に巻かれた仕切壁120wと仕切壁120wとの間隔は、ほぼ一定に設定である。前述したように、第2ケース106と第1ケース108とを合わせてネジ止めすると、仕切壁120wによって、液体室110の内部には、中心部から旋回しつつ外周縁部に向かう渦巻き流路が形成される。   The spiral-shaped partition wall 120w is formed so that a part of the outer peripheral surface of the outermost wall is in contact with the inner peripheral surface of the recess 106c, and is further divided into multiple (five layers in the example of FIG. 3). The interval between 120w and the partition wall 120w is set to be substantially constant. As described above, when the second case 106 and the first case 108 are screwed together, the spiral flow path toward the outer peripheral edge while turning from the center portion is formed inside the liquid chamber 110 by the partition wall 120w. It is formed.

また、図8(a)に示したように、第2ケース106の凹部106cには、入口流路106aおよび出口流路106bが連通されており、第2ケース106と第1ケース108とを適切な位置で合わせてネジ止めすると、液体室110の内部に形成される渦巻き流路の中央側の突き当たり部分に入口流路106aが開口し、渦巻き流路の外周縁側の突き当たり部分に出口流路106bが開口するようになっている。   Further, as shown in FIG. 8A, the recess 106c of the second case 106 is connected to the inlet channel 106a and the outlet channel 106b, and the second case 106 and the first case 108 are appropriately connected. When the screws are screwed together at various positions, the inlet channel 106a opens at the center of the spiral channel formed inside the liquid chamber 110, and the outlet channel 106b at the corner of the spiral channel on the outer peripheral edge side. Is designed to open.

以上のように構成された脈動発生部100においても、圧電素子112に駆動電圧波形を印加して圧電素子112を駆動する(伸縮させる)ことによって、ノズル102から液体をパルス状に噴射することが可能となっている。なお、液体室110内の液体の流動方向を図9中に破線で表している。
(実施形態2に係る液体噴射動作)
Also in the pulsation generator 100 configured as described above, the liquid can be ejected in a pulse form from the nozzle 102 by applying a drive voltage waveform to the piezoelectric element 112 to drive (expand and contract) the piezoelectric element 112. It is possible. In addition, the flow direction of the liquid in the liquid chamber 110 is represented by a broken line in FIG.
(Liquid ejection operation according to Embodiment 2)

続いて、本実施形態に係る脈動発生部100による液体噴射動作について説明する。
図10は、脈動発生部100が液体を噴射する様子を示した説明図である。なお図示は省略するが、圧電素子112を駆動しない状態(駆動電圧を印加しない状態)では、液体供給手段300から第2接続チューブ304を介して脈動発生部100に供給される液体が入口流路106aを通って液体室110へと流入することにより、液体室110内が液体で満たされる。
Next, the liquid ejecting operation by the pulsation generator 100 according to this embodiment will be described.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the pulsation generator 100 ejects liquid. Although not shown, in a state where the piezoelectric element 112 is not driven (a state where no driving voltage is applied), the liquid supplied from the liquid supply unit 300 to the pulsation generating unit 100 via the second connection tube 304 is the inlet channel. The liquid chamber 110 is filled with the liquid by flowing into the liquid chamber 110 through 106a.

液体室110の内部には、流路形成部材120の仕切壁120wで区画されることによって、渦巻き流路が形成されており、液体室110の中央部に開口する入口流路106aから流入した液体は、渦巻き流路(仕切壁120w)に沿って旋回しながら、液体室110の外周縁部に開口する出口流路106bへと導かれる。このように渦巻き流路に沿って液体の流れを規制することによって、液体室110内に流れの速い箇所と遅い箇所とが生じることは無く、入口流路106aから流入した液体を出口流路106bまでほぼ均一な流速で流すことができる。   A spiral flow path is formed inside the liquid chamber 110 by being partitioned by the partition wall 120 w of the flow path forming member 120, and the liquid that has flowed from the inlet flow path 106 a that opens at the center of the liquid chamber 110. Is guided along the spiral flow path (partition wall 120w) to the outlet flow path 106b that opens to the outer peripheral edge of the liquid chamber 110. By restricting the flow of the liquid along the spiral flow path in this way, there are no places where the flow is fast and slow in the liquid chamber 110, and the liquid flowing in from the inlet flow path 106a is allowed to flow out. Can flow at a substantially uniform flow rate.

なお、液体供給手段300からは、液体がほぼ一定圧力で途切れることなく供給されるので、液体室110内が液体で満たされると、圧電素子112が駆動していなくても、液体室110内の液体が出口流路106bを通って液体噴射管104に向けて押し出されることになる。   In addition, since the liquid is supplied from the liquid supply means 300 at a substantially constant pressure without interruption, when the liquid chamber 110 is filled with the liquid, even if the piezoelectric element 112 is not driven, The liquid is pushed out toward the liquid jet pipe 104 through the outlet channel 106b.

図10は、圧電素子112を駆動して液体室110を押圧した状態を示している。液体室110が液体で満たされた状態で、圧電素子112に駆動電圧波形が印加さると、図10(a)に示すように、圧電素子112が駆動電圧の増加によって伸張し、補強板116を介してダイアフラム114および流路形成部材120の支持板120bを液体室110に向けて押圧する。このことによって、液体室110の容積が減少する。その結果、液体室110内の液体が加圧される。液体室110内で加圧された液体は、図10(a)中に破線の矢印で示したように、出口流路106bおよび液体噴射管104を介して、ノズル102からパルス状に噴射される。   FIG. 10 shows a state where the piezoelectric element 112 is driven and the liquid chamber 110 is pressed. When a drive voltage waveform is applied to the piezoelectric element 112 in a state where the liquid chamber 110 is filled with the liquid, as shown in FIG. 10A, the piezoelectric element 112 expands due to the increase of the drive voltage, and the reinforcing plate 116 is The diaphragm 114 and the support plate 120 b of the flow path forming member 120 are pressed toward the liquid chamber 110. As a result, the volume of the liquid chamber 110 is reduced. As a result, the liquid in the liquid chamber 110 is pressurized. The liquid pressurized in the liquid chamber 110 is ejected in a pulse form from the nozzle 102 via the outlet channel 106b and the liquid ejection pipe 104, as indicated by the dashed arrows in FIG. .

なお、液体室110には、入口流路106aおよび出口流路106bの2つの流路が接続されている。従って、液体室110内で加圧された液体は、出口流路106bだけでなく、入口流路106aからも流出すると考えられる。しかし、流路の液体の流れ易さは、流路の断面積や流路の長さ等によって定まるので、入口流路106aおよび出口流路106bの断面積や長さを適切に設定しておけば、入口流路106aよりも出口流路106bから液体が流出し易くすることが可能である。例えば、本実施例では、出口流路106bの直径は1mm程度、入口流路106aの直径は0.3mm程度のキャピラリー形状である。よって、入口流路106aからの逆流は抑制される。   The liquid chamber 110 is connected to two flow paths, an inlet flow path 106a and an outlet flow path 106b. Therefore, it is considered that the liquid pressurized in the liquid chamber 110 flows out not only from the outlet channel 106b but also from the inlet channel 106a. However, since the ease of liquid flow in the flow path is determined by the cross-sectional area of the flow path, the length of the flow path, etc., the cross-sectional areas and lengths of the inlet flow path 106a and the outlet flow path 106b should be set appropriately. For example, it is possible to make it easier for the liquid to flow out of the outlet channel 106b than the inlet channel 106a. For example, in this embodiment, the outlet channel 106b has a capillary shape with a diameter of about 1 mm and the inlet channel 106a has a diameter of about 0.3 mm. Therefore, the backflow from the inlet channel 106a is suppressed.

また、入口流路106aでは、液体供給手段300から圧送される液体が液体室110内に流入しようとする流れがあるので、液体室110内の液体の流出を妨げるのに対して、出口流路106bでは、液体室110内の液体の流出を妨げるような抵抗や流体慣性を増加する要素は少ない。そのため、液体室110内で加圧された液体は、もっぱら出口流路106bから流出して、液体噴射管104を介して先端のノズル102から噴射される。   In addition, in the inlet channel 106 a, there is a flow in which the liquid pressure-fed from the liquid supply means 300 tends to flow into the liquid chamber 110, which prevents the liquid from flowing out of the liquid chamber 110. In 106b, there are few elements which increase resistance and fluid inertia which prevent the outflow of the liquid in the liquid chamber 110. Therefore, the liquid pressurized in the liquid chamber 110 flows out of the outlet channel 106 b exclusively and is ejected from the nozzle 102 at the tip through the liquid ejection pipe 104.

本実施例の液体室110の内部は、流路形成部材120の仕切壁120wによって渦巻き状に仕切られている。しかし、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁120w(渦巻き流路)に沿って液体が流れるのではなく、仕切壁120wが出口流路106b側(液体室110の中央部)に向けて変形することによって、液体室110内の液体は液体室110の外周側に向かって移動するようになっている。この点について補足して説明する。   The interior of the liquid chamber 110 of this embodiment is partitioned in a spiral shape by the partition wall 120 w of the flow path forming member 120. However, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112, the liquid does not flow along the spiral partition wall 120w (swirl channel), but the partition wall 120w is located on the outlet channel 106b side. The liquid in the liquid chamber 110 moves toward the outer peripheral side of the liquid chamber 110 by being deformed toward (the central portion of the liquid chamber 110). This point will be supplementarily described.

先ず、多重に巻回された渦巻き形状の仕切壁120wの最も内郭を成す仕切壁120wを例に考えると、最内郭の仕切壁120wの内側では、入口流路106aが液体室110の中央部に開口しているので、液体室110の容積が減少する際には、液体が出口流路106bから流出することによって圧力の上昇が抑えられる。   First, considering as an example the partition wall 120w that forms the innermost wall of the spiral-shaped partition wall 120w that is wound in multiple layers, the inlet channel 106a is located in the center of the liquid chamber 110 inside the innermost partition wall 120w. Therefore, when the volume of the liquid chamber 110 decreases, an increase in pressure is suppressed by the liquid flowing out from the outlet channel 106b.

これに対して、仕切壁120wの内側では、入口流路106aはキャピラリーであり、流体の流出を抑制するため、仕切壁120wの外側に比べて圧力が上昇することになる。仕切壁120wは、可撓性の材料で変形可能に形成されていることから、圧力の高い内側から圧力の低い外側に向けて仕切壁120wを押して変形させて、内側と外側との圧力差を減少させようとする。なお、本実施例の仕切壁120wは、支持板120bから立設されており、かつ、先端が第2ケース106の凹部106cの凹部底面106dに固着されているので、図10(a)に示すように、仕切壁120wの中央部分が内側から押されて外側に撓むように変形する。   On the other hand, the inlet channel 106a is a capillary inside the partition wall 120w, and the pressure rises compared to the outside of the partition wall 120w in order to suppress the outflow of fluid. Since the partition wall 120w is made of a flexible material so as to be deformable, the partition wall 120w is pushed and deformed from the high pressure inside to the low pressure outside, so that the pressure difference between the inside and the outside is increased. Try to decrease. In addition, since the partition wall 120w of a present Example is standingly arranged from the support plate 120b, and the front-end | tip is adhering to the recessed part bottom face 106d of the recessed part 106c of the 2nd case 106, it shows to Fig.10 (a). As described above, the central portion of the partition wall 120w is deformed so as to be bent from the inside by being pushed from the inside.

このような仕切壁120wの内側と外側との圧力差は、最内郭の仕切壁120wだけでなく、最内郭の仕切壁120wが外側に変形して内側の圧力が低下することによって、2重目の仕切壁120wにも生じ、同様に、3重目の仕切壁120wにも伝播する。従って、渦巻き形状の仕切壁120wは、全体的に液体室110の外周側に向かって渦巻きを拡大させるように変形する。   The pressure difference between the inner side and the outer side of the partition wall 120w is not only the innermost partition wall 120w, but also the innermost partition wall 120w is deformed to the outside, and the inner pressure is lowered. It also occurs in the heavy partition wall 120w and similarly propagates to the triple partition wall 120w. Therefore, the spiral partition wall 120w is deformed so as to enlarge the spiral toward the outer peripheral side of the liquid chamber 110 as a whole.

このように圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少する際には、渦巻き形状の仕切壁120wの中央部分が液体室110の外側に向けて撓むように変形することで、液体室110内の液体は、図10(b)に示すように、液体室110の中央部から外周縁部の出口流路106bに向かって移動することになる。   Thus, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112, the central portion of the spiral partition wall 120 w is deformed so as to bend toward the outside of the liquid chamber 110, thereby As shown in FIG. 10B, the liquid moves from the center of the liquid chamber 110 toward the outlet channel 106b at the outer peripheral edge.

ここで、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少すると、それに対応する分量の液体が出口流路106bに集められて押し出されることで、液体噴射管104の先端のノズル102から液体が噴射される。このとき、液体室110内の渦巻き形状の仕切壁120wが妨げとなって、外周部の出口流路106bに周囲から十分な量の液体を集めることができないとも考えられる。しかし、本実施例の脈動発生部100では、圧電素子112の伸張による変位量はわずかであり、1回のパルスで噴射される液体の量(噴射量)は、液体室110の容積に対して1/100程度であることから、仕切壁120wが液体室110の中央に向けてわずかに変形するだけで、出口流路106bに中央部から十分な量の液体が集められる。なお、このことに対する技術的論理は、実施形態1で説明した式(1)〜式(4)によって裏付けられる。   Here, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112, a corresponding amount of liquid is collected in the outlet channel 106 b and pushed out, so that the liquid is discharged from the nozzle 102 at the tip of the liquid ejection pipe 104. Be injected. At this time, it is considered that the spiral partition wall 120w in the liquid chamber 110 becomes an obstacle, and a sufficient amount of liquid cannot be collected from the periphery to the outlet channel 106b in the outer peripheral portion. However, in the pulsation generating unit 100 of the present embodiment, the displacement amount due to the expansion of the piezoelectric element 112 is small, and the amount of liquid ejected in one pulse (ejection amount) is relative to the volume of the liquid chamber 110. Since the partition wall 120w is slightly deformed toward the center of the liquid chamber 110, a sufficient amount of liquid is collected from the center portion in the outlet channel 106b. The technical logic for this is supported by the equations (1) to (4) described in the first embodiment.

また、図10(a)に示すように、支持板120bの周縁部は第1ケース108と第2ケース106とで挟まれるようにして固定されており、補強板116の外径は支持板120bの外径より小さく、さらに、圧電素子112の断面寸法は補強板116の外径よりも小さい。従って、圧電素子112によって液体室110を押圧すると、入口流路106aが配設される中央部を中心にして外周縁が反るため、中央部付近では液体室110の押圧量が大きく、容積の変化が大きい。また、外周側では押圧量が小さく、容積の変化が小さい。つまり、液体室110内の圧力は、中央部が高く、外周部は低くなるものと考えられる。従って、入口流路106aには液体供給手段300からほぼ一定の圧力で液体が圧送されていることを含めて液体室110内の液体は、中央部から外周部へ強く押し出されることになる。   Further, as shown in FIG. 10A, the peripheral edge of the support plate 120b is fixed so as to be sandwiched between the first case 108 and the second case 106, and the outer diameter of the reinforcing plate 116 is the support plate 120b. Further, the cross-sectional dimension of the piezoelectric element 112 is smaller than the outer diameter of the reinforcing plate 116. Accordingly, when the liquid chamber 110 is pressed by the piezoelectric element 112, the outer peripheral edge is warped around the central portion where the inlet channel 106a is disposed, so that the pressing amount of the liquid chamber 110 is large in the vicinity of the central portion, and the volume is increased. The change is great. Further, the pressing amount is small on the outer peripheral side, and the change in volume is small. That is, it is considered that the pressure in the liquid chamber 110 is high in the central portion and low in the outer peripheral portion. Therefore, the liquid in the liquid chamber 110 is strongly pushed out from the central portion to the outer peripheral portion including that the liquid is fed from the liquid supply means 300 to the inlet channel 106a at a substantially constant pressure.

従って、中央部にある流入口110a付近の圧力は大きくなり、流入口110aに液体の戻し圧力が高くなる。しかし、流入口110aの直径がキャピラリーと想定できるほど小さいため、液体室110から流入口110aへの逆流が抑制されることから、液体室110の圧力を高めることができ、強い液体噴射を得ることができる。   Accordingly, the pressure in the vicinity of the inlet 110a in the center increases, and the return pressure of the liquid at the inlet 110a increases. However, since the diameter of the inlet 110a is small enough to be assumed to be a capillary, the backflow from the liquid chamber 110 to the inlet 110a is suppressed, so that the pressure of the liquid chamber 110 can be increased and strong liquid injection can be obtained. Can do.

なお、以上に説明した実施形態2に係る液体噴射装置10には、前述した実施形態1の第1変形例及び第2変形例と同様な技術思想に基づく変形例が存在している。   The liquid ejecting apparatus 10 according to the second embodiment described above includes a modification based on the same technical idea as the first and second modifications of the first embodiment described above.

例えば、前述した第1変形例(図6、参照)と同様な考え方の変形例を用いることができる。つまり、仕切壁120wの先端(第2ケース106と向かい合う側の端部)を第2ケース106の凹部底面106dに固着させず、仕切壁120wの先端と凹部底面106dとの間には、わずかな間隙が設ける形態である。実施形態2では、入口流路106aを液体室110の中央部に連通させ、出口流路106bを液体室110の外周端部に連通させていることから、圧力の高い内側から圧力の低い外側に向けて仕切壁120wが押されて変形する。つまり、仕切壁120wは、図6(b)に示す変形方向とは逆方向の外周方向に変形する。   For example, a modified example having the same concept as the first modified example (see FIG. 6) described above can be used. That is, the tip of the partition wall 120w (the end facing the second case 106) is not fixed to the recess bottom surface 106d of the second case 106, and there is a slight gap between the tip of the partition wall 120w and the recess bottom surface 106d. This is a form in which a gap is provided. In the second embodiment, the inlet channel 106a is communicated with the central portion of the liquid chamber 110, and the outlet channel 106b is communicated with the outer peripheral end of the liquid chamber 110. The partition wall 120w is pushed and deformed. That is, the partition wall 120w is deformed in the outer peripheral direction opposite to the deformation direction shown in FIG.

従って、脈動発生部100では、仕切壁120wの先端が第2ケース106の凹部底面106dに固着されていないものの、液体室110に液体が充填される際には、液体室110内の液体の流れを、仕切壁120wによって形成される渦巻き流路に沿って一定の流れに規制することができる。従って、流れの遅い箇所に気泡が滞留することが無く、液体室110内の気泡を速やかに排出することが可能となる。   Therefore, in the pulsation generating unit 100, although the tip of the partition wall 120w is not fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106, the liquid flow in the liquid chamber 110 is filled when the liquid chamber 110 is filled with the liquid. Can be restricted to a constant flow along the spiral flow path formed by the partition wall 120w. Therefore, the bubbles do not stay in a place where the flow is slow, and the bubbles in the liquid chamber 110 can be quickly discharged.

また、圧電素子112が伸張して液体室110の容積が減少する際には、第2ケース106の凹部底面106dに固着されていない仕切壁120wの先端が液体室110の外側に向けて倒れることによって、液体室110の内部には、仕切壁120wを乗り越えて外周縁部の出口流路106bに向かう液体の流れが生じる。このように、渦巻き流路を横切る流れによって出口流路106bに液体が集められるので、液体を強く噴射することができる。   Further, when the piezoelectric element 112 expands and the volume of the liquid chamber 110 decreases, the tip of the partition wall 120w that is not fixed to the concave bottom surface 106d of the second case 106 falls down toward the outside of the liquid chamber 110. As a result, a liquid flow over the partition wall 120w and toward the outlet channel 106b at the outer peripheral edge is generated inside the liquid chamber 110. As described above, the liquid is collected in the outlet channel 106b by the flow crossing the spiral channel, so that the liquid can be strongly ejected.

また、前述した第2変形例(図7、参照)と同様な考え方の変形例を用いることができる。つまり、仕切壁120wは、第2ケース106の凹部底面106dに固着されておらず、凹部106cとの間にわずかな間隙を設けている。また、仕切壁120wの全体が支持板120bから立設されているわけではなく、多重に巻かれた渦巻き形状の仕切壁120wのうち最も外郭を成す部分だけが支持板120bに立設されており(図7、参照)、残りの部分は、渦巻き形状に一連であるものの、支持板120bに固定されてはいない。   Further, a modified example having the same concept as the above-described second modified example (see FIG. 7) can be used. That is, the partition wall 120w is not fixed to the recess bottom surface 106d of the second case 106, and a slight gap is provided between the partition wall 120w and the recess 106c. In addition, the entire partition wall 120w is not erected from the support plate 120b, but only the outermost portion of the spiral-shaped partition wall 120w wound in multiple layers is erected on the support plate 120b. (Refer FIG. 7) The remaining part is a series in a spiral shape, but is not fixed to the support plate 120b.

このような第2変形例を応用した脈動発生部100においても、液体室110に液体が充填される際には、前述した実施例と同様に、液体室110内の液体の流れが、仕切壁120wによって形成される渦巻き流路に沿って一定の流れに規制されるので、その流れに乗せて液体室110内の気泡を速やかに排出することが可能となる。   Also in the pulsation generating unit 100 to which the second modification example is applied, when the liquid chamber 110 is filled with the liquid, the liquid flow in the liquid chamber 110 is separated from the partition wall as in the above-described embodiment. Since the flow is restricted to a constant flow along the spiral flow path formed by 120w, it is possible to quickly discharge the bubbles in the liquid chamber 110 on the flow.

一方、圧電素子112の伸張によって液体室110の容積が減少して、前述したように仕切壁120wの内側と外側とで圧力差が生じると、圧力の高い内側から圧力の低い外側に向けて仕切壁120wが押される。このとき、液体室110内の加圧された液体は、液体室110の外側方向に向かって移動する。加えて、仕切壁120wを乗り越えて渦巻き流路に交差するように外周縁部の出口流路106bに向かう液体の流れが生じて、出口流路106bに液体が集められるので、液体を強く噴射することができる。   On the other hand, when the volume of the liquid chamber 110 decreases due to the expansion of the piezoelectric element 112 and a pressure difference is generated between the inside and the outside of the partition wall 120w as described above, the partition is performed from the high pressure inside to the low pressure outside. The wall 120w is pushed. At this time, the pressurized liquid in the liquid chamber 110 moves toward the outside of the liquid chamber 110. In addition, the liquid flows toward the outlet channel 106b at the outer peripheral edge so as to cross the spiral channel and cross the partition wall 120w, and the liquid is collected in the outlet channel 106b, so that the liquid is strongly ejected. be able to.

以上説明した液体噴射装置10は、水や生理食塩水などの液体を生体組織に向けて噴射することで、生体組織を切開あるいは切除する手術具として、あるいは傷口等への薬液塗布、あるいは洗浄等の医療用の他に、液体としてインクなどを用いた描画、精密部品の洗浄、電子機器の冷却装置など、少量の液体を高速で噴射させることを利用するものとして活用可能である。   The liquid ejecting apparatus 10 described above is a surgical instrument for incising or excising a living tissue by spraying a liquid such as water or physiological saline toward the living tissue, or applying a chemical solution to a wound or washing. In addition to medical use, the present invention can be utilized as a device that uses a small amount of liquid to be ejected at high speed, such as drawing using ink as a liquid, cleaning of precision parts, and a cooling device for electronic equipment.

10…液体噴射装置、100…脈動発生部、102…ノズル、106a…入口流路、106b…出口流路、110…液体室、112…圧電素子、120…流路形成部材、120b…支持板、120w…仕切壁、200…制御部、300…液体供給手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid injection apparatus, 100 ... Pulsation generation | occurrence | production part, 102 ... Nozzle, 106a ... Inlet flow path, 106b ... Outlet flow path, 110 ... Liquid chamber, 112 ... Piezoelectric element, 120 ... Channel formation member, 120b ... Support plate, 120w ... partition wall, 200 ... control unit, 300 ... liquid supply means.

Claims (8)

ノズルから液体を噴射する液体噴射装置であって、
前記液体が供給される入口流路と、
前記ノズルに連通する出口流路と、
前記入口流路と前記出口流路との間で、変形可能な仕切壁によって渦巻き形状に区画された所与の容積を有する液体室と、
前記液体室の容積を前記所与の容積よりも減少させる第1方向側に、前記液体室を変形させる容積変更部と、
前記液体が前記液体室に充填された状態で、前記容積変更部を駆動することによって、前記ノズルから液体をパルス状に噴射させる噴射制御手段と、
を備えていることを特徴とする液体噴射装置。
A liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle,
An inlet channel through which the liquid is supplied;
An outlet channel communicating with the nozzle;
A liquid chamber having a given volume partitioned in a spiral shape by a deformable partition wall between the inlet channel and the outlet channel;
A volume changing unit that deforms the liquid chamber toward a first direction in which the volume of the liquid chamber is decreased from the given volume;
In a state where the liquid is filled in the liquid chamber, by driving the volume changing unit, the ejection control means for ejecting the liquid in pulses from the nozzle;
A liquid ejecting apparatus comprising:
前記容積変更部は圧電素子を有し、
前記圧電素子を伸張させることによって前記液体室の容積を減少させ、且つ、
前記圧電素子は、前記圧電素子を伸張させない状態において、前記液体室を押圧するよう配設されていること、
を特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
The volume changing unit has a piezoelectric element,
Reducing the volume of the liquid chamber by stretching the piezoelectric element; and
The piezoelectric element is disposed so as to press the liquid chamber in a state where the piezoelectric element is not expanded;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1.
前記入口流路の断面積が前記出口流路の断面積より小さく、且つ前記入口流路がキャピラリーであること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体噴射装置。
The sectional area of the inlet channel is smaller than the sectional area of the outlet channel, and the inlet channel is a capillary;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記液体室を形成する仕切壁は、前記液体室を構成する前記第1方向側の面、または前記第1方向側の面と向かい合う第2方向側の面のいずれか一方の面から立設され、かつ、先端が固定されていない状態で設けられていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
The partition wall forming the liquid chamber is erected from either one of the surface on the first direction side constituting the liquid chamber or the surface on the second direction side facing the surface on the first direction side. And that the tip is not fixed,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記液体室を形成する仕切壁は、前記液体室を構成する前記第1方向側の面、または前記第1方向側の面と向かい合う第2方向側の面のいずれか一方の面から立設され、かつ、先端が前記一方の面と向かい合う他方の面に固定された状態で設けられていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
The partition wall forming the liquid chamber is erected from either one of the surface on the first direction side constituting the liquid chamber or the surface on the second direction side facing the surface on the first direction side. And the tip is provided in a state fixed to the other surface facing the one surface,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記液体室の流路は、断面積がほぼ均一に形成されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
The flow path of the liquid chamber has a substantially uniform cross-sectional area;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記入口流路は、前記液体室の外周縁部に連通され、
前記出口流路は、前記液体室の中央部に連通されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
The inlet channel communicates with the outer peripheral edge of the liquid chamber;
The outlet channel is in communication with a central portion of the liquid chamber;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
前記入口流路が、前記液体室の中央部に連通され、
前記出口流路が、前記液体室の外周縁部に連通されていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
The inlet channel communicates with a central portion of the liquid chamber;
The outlet channel is in communication with an outer peripheral edge of the liquid chamber;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a liquid ejecting apparatus.
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