JP6046078B2 - Liquid film nozzle device, injection needle, syringe, syringe-type liquid film generation device, liquid sterilization device, liquid screen forming device, and liquid film nozzle device manufacturing method - Google Patents

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本発明は、液体を表面が平坦な板状の液膜に変換することを実現可能とするための、液膜ノズル装置、注射針、注射器、注射器型液膜生成装置、液体の殺菌装置、液体スクリーンの形成装置、液膜ノズル装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a liquid film nozzle device, a syringe needle, a syringe, a syringe-type liquid film generating device, a liquid sterilizing device, a liquid, and a liquid film nozzle device, which can realize the conversion of the liquid into a plate-like liquid film having a flat surface The present invention relates to a screen forming apparatus and a liquid film nozzle apparatus manufacturing method .

電磁波はその波長により紫外線、赤外線、マイクロ波、テラヘルツ波などと呼ばれている。肉眼で感じる波長の電磁波は可視光線あるいは単に光と呼ばれている。電磁波を用いて物質の種々の特性を計測する技術は一般的に分光計測もしくは分光と呼ばれ、その計測装置は分光装置と呼ばれている。 Electromagnetic waves are called ultraviolet rays, infrared rays, microwaves, terahertz waves, etc. depending on their wavelengths. An electromagnetic wave having a wavelength felt with the naked eye is called visible light or simply light. A technique for measuring various characteristics of a substance using electromagnetic waves is generally called spectroscopic measurement or spectroscopy, and the measuring device is called a spectroscopic device.

分光計測では被計測物質に電磁波を入射させ、通過中あるは反射中に電磁波と物質が相互作用することによって生じる電磁波の変化から被計測物質の物理的あるいは化学的性質を測定する。 In spectroscopic measurement, an electromagnetic wave is incident on a measurement target substance, and the physical or chemical properties of the measurement target substance are measured from changes in the electromagnetic wave generated by the interaction between the electromagnetic wave and the substance during passage or reflection.

精度の高い計測を行うには、被計測対象として配置する物質の厚さは電磁波が透過する程度に薄く形成する必要があり、また、被計測物質以外の不純物が混入しないように設置しなければならない。 In order to perform highly accurate measurement, the thickness of the material to be measured must be thin enough to transmit electromagnetic waves, and it must be installed so that impurities other than the material to be measured are not mixed in. Don't be.

分光計測の対象となる被計測物質には、ガス状、固体状、液体状などの形態がある。それぞれの形態に応じて、電磁波が適切に透過するように被計測物質の設置方法が工夫されている。 The substance to be measured that is a target of spectroscopic measurement includes forms such as a gas, a solid, and a liquid. According to each form, the installation method of a to-be-measured substance is devised so that electromagnetic waves permeate | transmit appropriately.

液体状試料の計測では、一般的には溶液セルと呼ばれるガラスなどの電磁波を透過する材料で作られた容器に試料を挟みこみ、溶液セルの外部から電磁波を入射し、溶液セルを透過した電磁波を計測している。 In the measurement of a liquid sample, the sample is generally placed in a container made of a material that transmits electromagnetic waves, such as glass, called a solution cell, and the electromagnetic wave is incident from the outside of the solution cell and transmitted through the solution cell. Is measured.

たとえば、水溶液試料をテラヘルツ波で分光計測する場合には、水分子による電磁波の吸収効果が強いため検知しようとする計測信号のSN比が悪化したり、溶液セルは50ミクロンより薄くする課題が生じたりするため、下記の特許文献3に開示されているような液膜ノズル装置を利用する手段が提案されている。 For example, when performing spectroscopic measurement of an aqueous solution sample using terahertz waves, the signal-to-noise ratio of the measurement signal to be detected deteriorates due to the strong electromagnetic wave absorption effect of water molecules, and the solution cell becomes thinner than 50 microns. Therefore, a means using a liquid film nozzle device as disclosed in Patent Document 3 below has been proposed.

特許文献1や特許文献3に示された手段により、液体試料を用いる分光装置において、液体試料の厚さの課題や液体の膜面に起因する干渉の課題など従来から指摘されていた分光計測に関わる課題を克服した装置は提案されているが、不純物の混入というあらたな課題が浮上している。 In the spectroscopic apparatus that uses a liquid sample, the spectroscopic measurement that has been pointed out conventionally, such as the problem of the thickness of the liquid sample and the problem of interference caused by the film surface of the liquid, by means shown in Patent Document 1 and Patent Document 3. An apparatus that overcomes the related problems has been proposed, but a new problem of contamination is emerging.

実開平2―129755Kaikai 2-129755 特開平9―275235JP-A-9-275235 特開2011―127950JP 2011-127950 A

従来の液膜ノズル装置は、液体を膜状にして噴出させる機能を持つノズルチップ部と、ノズルチップ部に液体を導く管とを接合することで構成されていた。ノズルチップ部の製造では、棒状の金属片に放電加工およびワイヤカット加工などの微細加工を施すことにより、液体を膜状に変換するための流体力学に基づく立体的な形を成形していた。次に、このノズルチップ部と液体を導く管とを銀ロウ付け、あるいは接着剤を用いて、一体化することにより、液膜ノズル装置として作製していた。 The conventional liquid film nozzle device is configured by joining a nozzle tip portion having a function of ejecting liquid in a film shape and a pipe for guiding the liquid to the nozzle tip portion. In the manufacture of the nozzle tip portion, a three-dimensional shape based on hydrodynamics for converting a liquid into a film shape is formed by performing fine processing such as electric discharge processing and wire cut processing on a rod-shaped metal piece. Next, the nozzle tip portion and the tube for guiding the liquid are integrated by silver brazing or using an adhesive, thereby producing a liquid film nozzle device.

この液膜ノズル製造方法では、ノズルチップ部と液体を導く管とを個別に作製した後に結合することが不可欠であり、この結合過程において、銀ロウ付け作業あるいは接着剤を使用するため、ノズルチップを装着した管の内部に微量な化学物質が残留していた。そして、その化学物質を完全に洗浄することは容易ではなかった。 In this liquid film nozzle manufacturing method, it is indispensable that the nozzle tip portion and the pipe for guiding the liquid are individually manufactured and then bonded, and in this bonding process, a silver brazing operation or an adhesive is used. A trace amount of chemical substances remained inside the tube fitted with And it was not easy to clean the chemicals completely.

さらに、産業上利用される一般的な配管径と放電加工やワイヤカット加工の加工限界から決まる条件により、ノズルチップの直径は約2ミリメートル程度が最小限界値であり、その直径より小さいノズルチップ部を成形することはきわめて困難であった。 Furthermore, the nozzle tip diameter is about 2 millimeters, which is the minimum limit value, depending on the general pipe diameter used in industry and the processing limit of electric discharge machining and wire cutting. It has been extremely difficult to mold.

したがって、注射針のような直径(例えば、直径0.8ミリメートル)の管には上述のノズルチップ部を埋め込む事は不可能であった。 Therefore, it has been impossible to embed the above-described nozzle tip portion in a tube having a diameter (for example, 0.8 mm in diameter) like an injection needle.

また、高度に純粋な液体の膜を形成する必要が生じた場合には、ノズルチップ部と管を結合した液膜ノズル装置においては、内部に残留する化学物質が課題となっていた。 Further, when it is necessary to form a highly pure liquid film, a chemical substance remaining in the liquid film nozzle apparatus in which the nozzle tip portion and the pipe are combined has been a problem.

以上のような製造上および構造上の課題は、高い精度の計測を目的とした分光計測において、液体試料を測定する場合に適している液膜ノズル装置の応用範囲を著しく限定する要因となっていた。 The manufacturing and structural problems as described above are factors that significantly limit the application range of a liquid film nozzle device suitable for measuring a liquid sample in spectroscopic measurement for high-precision measurement. It was.

分光計測技術の分野からは、不純物の混入の懸念がなく、かつ可能な限り少量の液体にも適用できるような新しい液膜ノズル装置の構造および製造方法が望まれていた。 From the field of spectroscopic measurement technology, there has been a demand for a new structure and manufacturing method of a liquid film nozzle apparatus that can be applied to as little liquid as possible without fear of contamination.

上述の課題は、管とノズルチップ部の二つの部品を接合するという手法を改め、管を直接加工する技術を提供することで、接合という過程を根本的に取り除くことにより解決できる。 The above-described problem can be solved by fundamentally removing the process of joining by revising the technique of joining two parts, the pipe and the nozzle tip part, and providing a technique for directly processing the pipe.

液体の膜が生成する基本的な原理は、特許文献1によれば、流体の衝突と衝突場所に開ける噴出口の空間的配置である。 According to Patent Document 1, the basic principle that a liquid film is generated is a spatial collision of fluids and a spatial arrangement of spouts opened at the collision location.

従来の手法で使われているノズルチップ部の構造には、管から流れ込む流体を圧縮するための断面がV字状の傾斜部分(一般的にV溝と呼ぶ)が形成されている。 In the structure of the nozzle tip portion used in the conventional method, an inclined portion (generally referred to as a V-groove) having a V-shaped cross section for compressing the fluid flowing from the pipe is formed.

本発明においては、このV溝に対応する部分は、管を先端に向かって傾斜状に潰すことで形成する。さらに、先端部の一部分は管の内壁が隙間なく密着し、平坦となるように潰す。 In the present invention, the portion corresponding to the V-groove is formed by squashing the tube toward the tip. Further, a part of the tip is crushed so that the inner wall of the tube is in close contact with the gap and becomes flat.

この平坦に潰した管の部分を後述するように追加工することにより、従来の液膜ノズル装置と同様に、流体が衝突する部分に噴出口を配置することが可能となる。 By additionally processing the flattened portion of the tube as will be described later, it becomes possible to place the jet outlet at the portion where the fluid collides, as in the conventional liquid film nozzle device.

内壁と外壁が十分に洗浄された管を後述するように潰し、さらに非接触加工ができるレーザー加工機を用いて開口部(噴出口)の加工を施すことにより、不純物の混入を防ぐ加工プロセスを実現でき、結果として不純物の混入の少ない液膜ノズル装置を実現できる。 By crushing a tube whose inner and outer walls are sufficiently cleaned as described later, and by processing the opening (jet port) using a laser processing machine that can perform non-contact processing, a processing process that prevents contamination by impurities is performed. As a result, it is possible to realize a liquid film nozzle device with less impurities.

管を潰すだけで、従来のような寸法に制限のあるノズルチップ部を結合する必要がないため、管の直径は自由に設定可能であるため、直径1ミリメートル以下の管に対しても、同様の液膜ノズル機能を形成することが可能となる。 Just by crushing the tube, there is no need to connect the nozzle tip part with limited dimensions as in the past, so the diameter of the tube can be set freely, so the same applies to tubes with a diameter of 1 mm or less It is possible to form the liquid film nozzle function.

また、不純物を完全に取り除いて製造された注射針の先端に、本発明による加工手法を適用して製作された液膜ノズル針を、不純物を取り除いて製造された注射器(シリンジと呼ばれることもある)と組み合わせることにより、不純物の混入がない液体の薄膜形成を実現できる。 In addition, a liquid film nozzle needle manufactured by applying the processing method according to the present invention to the tip of an injection needle manufactured by completely removing impurities, a syringe manufactured by removing impurities (sometimes called a syringe) In combination with (), it is possible to form a liquid thin film free of impurities.

さらに、注射針と注射器を利用できることにより、可能な限り最小限の量による液膜を発生させることが可能となり、試料として準備できる液体の総量が少量であっても分光計測を実施できる。 Furthermore, the use of an injection needle and a syringe makes it possible to generate a liquid film with the smallest possible amount, and spectroscopic measurement can be performed even if the total amount of liquid that can be prepared as a sample is small.

本発明は、分光計測において液状の物質の高感度分析を実施する際に必要とされる液膜の形成において、分析に影響を与える不純物の混入要因を取り除いた液膜ノズル生成装置を提供することができ、液体の分析精度を向上させることができる。 The present invention provides a liquid film nozzle generating apparatus that eliminates the contamination factor that affects analysis in the formation of a liquid film that is required when performing highly sensitive analysis of a liquid substance in spectroscopic measurement. And the accuracy of liquid analysis can be improved.

また、液体を導く管だけに加工を加えることで液膜形成を実現できるため、管の直径に対する制約がなくなるため、直径数センチメートルの管から、注射針のような1ミリメートル以下の直径の管に対しても液膜を形成する加工を施すことができるため、液膜形状のサイズを容易に変更ことが可能となった。 In addition, since the formation of a liquid film can be realized by processing only the tube that guides the liquid, there is no restriction on the diameter of the tube, so a tube with a diameter of 1 millimeter or less, such as a syringe needle, from a tube with a diameter of several centimeters. Since the liquid film can be processed to form a liquid film, the size of the liquid film shape can be easily changed.

その結果、液膜ノズル装置の製造において、単純に管の直径を変えるだけで、種々の粘性をもつ液体に柔軟に対応することが可能となり、学術上および産業上において液膜ノズル装置の対象となる液体の粘性の範囲が広がった。 As a result, in the manufacture of liquid film nozzle devices, it is possible to flexibly handle liquids with various viscosities by simply changing the diameter of the tube. The range of viscosity of the liquid becomes wide.

ノズル部の全体形状図である。It is a whole shape figure of a nozzle part. ノズル部の製造に使用する管の形状図。The shape figure of the pipe | tube used for manufacture of a nozzle part. ノズル部の先端を加工する説明図。Explanatory drawing which processes the front-end | tip of a nozzle part. 先端を潰したノズル部の断面図。Sectional drawing of the nozzle part which crushed the front-end | tip. ノズル部の先端部の拡大断面図。The expanded sectional view of the front-end | tip part of a nozzle part. ノズル部の先端部の断面図(1)および上面図(2)。Sectional drawing (1) and top view (2) of the front-end | tip part of a nozzle part. ノズル部の全体を示す斜視図。The perspective view which shows the whole nozzle part. ノズル部の内部の空間および寸法を説明する図。The figure explaining the space and dimension inside a nozzle part. ノズル部が生成する液膜の形態を説明する図。The figure explaining the form of the liquid film which a nozzle part produces | generates. 液膜の生成に使用する注射器の例を説明する図。The figure explaining the example of the syringe used for the production | generation of a liquid film. テラヘルツ波分光装置で使用する注射器型液膜装置を説明する図。The figure explaining the syringe type | mold liquid film apparatus used with a terahertz wave spectrometer. テラヘルツ波分光装置で使用する注射器型液膜装置を説明する図。The figure explaining the syringe type | mold liquid film apparatus used with a terahertz wave spectrometer. テラヘルツ波分光装置で使用する自動制御注射器型液膜装置を説明する図。The figure explaining the automatic control syringe type liquid film apparatus used with a terahertz wave spectroscopic device. テラヘルツ波分光装置に自動制御注射器型液膜装置を設置した例を示す図。The figure which shows the example which installed the automatic control syringe type | mold liquid film apparatus in the terahertz wave spectrometer. ノズル部が生成する液膜の別の形態を説明する図。The figure explaining another form of the liquid film which a nozzle part produces | generates. 液膜生成ノズルを液体の殺菌に応用した例を説明する図。The figure explaining the example which applied the liquid film production | generation nozzle to liquid sterilization. 液膜生成ノズルを液体スクリーンに応用した例を説明する図。The figure explaining the example which applied the liquid film production | generation nozzle to the liquid screen.

1 筒状の管、
2 V字状の切断形状、
3 管1の他方の端、
4 筒状の管、
5 立方体状の治具、
6 加圧の方向、
7 管の端、
8 密着した内面、
9 管の内面、
10 接合線、
11 中心基準面、
12 内面9の延長線、
13 側面切断面、
14 開口切断面、
15 管の中心軸、
16 側面切断面の延長線、
17 終端面、
18 管の内面、
19 管の内面、
20 第1液膜面、
21 紐状の流体柱、
22 流体柱集合点、
23 第2液膜面、
24 流体柱集合点、
25 第3液膜面、
26 一般的な注射器本体、
27 注射針、
28 注射針の先端部分、
29 液膜、
30 ピストン、
31 真空フランジ、
32 注射器径変換アダプター、
33 テラヘルツ波、
34 液体試料の液膜、
35 遮蔽容器、
36 液体ダンパー、
37 配管、
38 液体収集タンク、
39 液体飛散防止シャッター、
40 ビーム通過穴、
41 回転レバー、
42 配管、
43 シリンジ駆動ホルダー、
44 シリンジ駆動ユニット、
45 支持溝、
46 フランジ挿入口、
47 注射器の端、
48 駆動シャフト、
49 接続ピン、
50 制御装置、
51 真空容器、
52 液膜部、
53 液膜境界部、
54 霧状部、
55 溶液タンク、
56 配管、
57 加圧ポンプ、
58 大型ノズル部、
59 容器、
60 照射窓部、
61 紫外線光源、
62 紫外線、
63 霧状部、
64 液膜生成ノズル、
65 液体、
66 パイプ、
67 可変バルブ、
68 液膜、
69 液体スクリーン、
1 cylindrical tube,
2 V-shaped cutting shape,
3 The other end of tube 1
4 cylindrical tube,
5 Cubic jig,
6 direction of pressurization,
7 End of tube,
8 Close inner surface,
9 Inside the tube,
10 Joining line,
11 Central reference plane,
12 Extension line of the inner surface 9,
13 Side cut surface,
14 Open cut surface,
15 central axis of the tube,
16 Extension of side cut surface,
17 End surface,
18 Inner surface of the tube,
19 The inner surface of the tube,
20 first liquid film surface,
21 string-like fluid column,
22 Fluid column assembly point,
23 Second liquid film surface,
24 Fluid column assembly point,
25 Third liquid film surface,
26 General syringe body,
27 Needle,
28 The tip of the injection needle,
29 Liquid film,
30 pistons,
31 vacuum flange,
32 Syringe diameter conversion adapter,
33 terahertz waves,
34 Liquid sample liquid film,
35 shielding container,
36 Liquid damper,
37 piping,
38 Liquid collection tank,
39 Liquid splash prevention shutter,
40 Beam passage hole,
41 rotating lever,
42 piping,
43 Syringe drive holder,
44 syringe drive unit,
45 Support groove,
46 Flange insertion port,
47 End of syringe,
48 drive shaft,
49 connection pins,
50 control device,
51 vacuum vessel,
52 liquid film part,
53 Liquid film boundary,
54 Fog,
55 Solution tank,
56 piping,
57 Pressurizing pump,
58 Large nozzle,
59 containers,
60 Irradiation window,
61 UV light source,
62 UV rays,
63 mist,
64 liquid film generation nozzle,
65 liquid,
66 pipes,
67 variable valve,
68 liquid film,
69 liquid screen,

添付図を参照しながら本発明の詳細を説明する。本発明は、液体を膜状に形成する機能を作り出す形状を持つノズル部分、およびそのノズル部分を含む液体の循環や噴射を担う液体駆動部の二つの部分から構成される。
なお、各図は、この発明が理解できる程度に各構成要素の形状、大きさ及びそれらの位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。
The details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is composed of two parts, a nozzle part having a shape that creates a function of forming a liquid into a film, and a liquid driving part that circulates and ejects the liquid including the nozzle part.
Each drawing merely schematically shows the shape, size, and positional relationship of each component to the extent that the present invention can be understood, and the present invention is not limited to the illustrated examples.

図1に本発明による液膜ノズル装置におけるノズル部の全体形状を示す。内部が中空の筒状の管1の一方の端に圧力を加えて潰し、その後、V字状の切断形状2を加工することにより液膜を生成するノズル部を製作する。管1の他方の端3は、用途に応じて種々の液体駆動部に接続する。その構成とノズル部の加工手段の詳細を以下で説明する。 FIG. 1 shows the overall shape of a nozzle portion in a liquid film nozzle device according to the present invention. The nozzle part which produces | generates a liquid film is manufactured by processing a V-shaped cutting | disconnection shape 2 after processing and crushing by applying pressure to one end of the cylindrical pipe | tube 1 with a hollow inside. The other end 3 of the tube 1 is connected to various liquid drives depending on the application. Details of the configuration and the processing means of the nozzle portion will be described below.

図2にノズル部に使用する適当な長さに切断した加工前の両端ともに中空の筒状の管4を示す。基本的には金属の管に限定した訳では無く、不純物を含まないテフロン(登録商標)などの材質の管であればよいが、後述する加工を施すことが可能な材料や寸法に限られる。 FIG. 2 shows a hollow tubular tube 4 that is cut into an appropriate length for use in the nozzle portion and is hollow at both ends before processing. Basically, the pipe is not limited to a metal pipe, and may be a pipe made of a material such as Teflon (registered trademark) that does not contain impurities, but is limited to materials and dimensions that can be processed later.

図3には管4の端を平坦な面を有する管より高い硬度の立方体状の治具5で挟み、加圧の方向6に向かい上下から圧力を加えることにより、管の端7のような形状に成形する。金属管であれば、一般的に万力と呼ばれる工具を使用すればこのような成形加工を行うことができる。十分に平坦な面を有する治具5を用いる理由は、潰した管の端7の表面を平坦にするためである。さらに、管の端7の内壁面も均一かつ平坦に密着させるためである。 In FIG. 3, the end of the tube 4 is sandwiched between cube jigs 5 having a hardness higher than that of a tube having a flat surface, and pressure is applied from above and below toward the pressurizing direction 6 so that the end of the tube 7 Mold into shape. If it is a metal tube, such a shaping | molding process can be performed if the tool generally called a vise is used. The reason for using the jig 5 having a sufficiently flat surface is to flatten the surface of the end 7 of the crushed tube. Furthermore, the inner wall surface of the end 7 of the tube is also brought into close and uniform contact.

図4に管4を図3で説明した方法で潰した場合の断面図を示す。管の端7の密着した内面8は平坦に隙間無く密着している必要がある。平坦に密着している部分8に至る近傍の内面9は、なめらかな傾斜で密着部8に至る必要がある。このような加工結果をもたらすためには、管4の内面は鏡面状になっていることが望ましい。 FIG. 4 shows a cross-sectional view when the tube 4 is crushed by the method described in FIG. The tight inner surface 8 of the end 7 of the tube must be flat and tight with no gaps. The inner surface 9 in the vicinity that reaches the flatly adhered portion 8 needs to reach the adhered portion 8 with a smooth inclination. In order to bring about such a processing result, it is desirable that the inner surface of the tube 4 has a mirror shape.

図5に管の端7部分の断面の拡大図を示す。管の内面9は、なだらかな傾きで密着部8と、接合線10で接触する。密着部8を含む管の内部の中心基準面11の両側に管の内面9は基準面11に対して対称に形成されるように図3で示した方法で管を潰す。それぞれの内面9の延長線12と中心基準面11がなす角度をθとする。θについては後述する。 FIG. 5 shows an enlarged view of the cross section of the end portion 7 of the tube. The inner surface 9 of the tube comes into contact with the contact portion 8 with a joining line 10 with a gentle inclination. The tube is crushed by the method shown in FIG. 3 so that the inner surface 9 of the tube is formed symmetrically with respect to the reference surface 11 on both sides of the central reference surface 11 inside the tube including the contact portion 8. An angle formed by the extension line 12 of each inner surface 9 and the center reference surface 11 is defined as θ. θ will be described later.

図6に管の端7部分の断面図(1)および上面図(2)を示す。断面図(1)は、図5と同等であり各部を対応させて上面図(2)が描かれている。管の内部の空間は接合線10で終端している。接合線10より管の先端に向かう部分は密着部8で占められていて管の内面は閉じており、液体も気体も通過できる隙間はない。 FIG. 6 shows a sectional view (1) and a top view (2) of the end portion 7 of the tube. The cross-sectional view (1) is equivalent to FIG. 5, and a top view (2) is drawn corresponding to each part. The space inside the tube terminates at the joining line 10. A portion from the joining line 10 toward the tip of the tube is occupied by the contact portion 8, the inner surface of the tube is closed, and there is no gap through which liquid or gas can pass.

図6上面図(2)に示すように、側面切断面13および開口切断面14からなるV字状の切断加工を管の端7に施す。側面切断面13は、管の中心軸15に対して側面切断面13の延長線16とのなす角度φの傾きで、接合線10を超えて管の内部の空間が存在する部分まで切り込む。上面図(2)に示す切断面13の終端面17と接合線10の距離をdとする。終端面17に沿って加工される開口切断面14は接合線10に対して平行であり、その幅をWとする。幅W、角度φと距離dに関しては後述する。 As shown in the top view (2) of FIG. 6, a V-shaped cutting process comprising a side cut surface 13 and an open cut surface 14 is applied to the end 7 of the tube. The side cut surface 13 is cut to a portion where the space inside the tube exists beyond the joint line 10 at an inclination of an angle φ formed with the extension line 16 of the side cut surface 13 with respect to the central axis 15 of the tube. The distance between the end surface 17 of the cut surface 13 and the joining line 10 shown in the top view (2) is d. The opening cut surface 14 processed along the end surface 17 is parallel to the bonding line 10 and its width is W. The width W, the angle φ, and the distance d will be described later.

上面図(2)における管の内面18は、断面図(1)に示す管の内面9とは異なる。また、管を潰す加工の影響が出ない管の内面19は、断面図(1)、側面図(2)どちらからも同じ円筒状であるとする。 The inner surface 18 of the tube in the top view (2) is different from the inner surface 9 of the tube shown in the sectional view (1). Further, the inner surface 19 of the pipe that is not affected by the process of crushing the pipe is assumed to be the same cylindrical shape from both the sectional view (1) and the side view (2).

図7に中空の筒状の管1に図2から図6で説明した潰す加工およびV字状の切断形状2を施して製造されるノズル部の斜視図を示す。管の端3から液体が流入し、図6に示す開口切断面14から液体は噴出する。この図には開口切断面14は示されていない。 FIG. 7 shows a perspective view of a nozzle portion manufactured by applying the crushing process and the V-shaped cutting shape 2 described in FIGS. 2 to 6 to a hollow cylindrical tube 1. The liquid flows in from the end 3 of the tube, and the liquid is ejected from the opening cut surface 14 shown in FIG. In this figure, the opening cut surface 14 is not shown.

液膜の生成機能に関わる加工寸法を図8のノズル部の内部の空間を使って説明する。図6の上面図(2)に示すように、管の内部に残された空間は、管の内面19,管の内面18,管の内面9、および接合線10で構成されている。 The processing dimensions related to the liquid film generation function will be described using the space inside the nozzle portion of FIG. As shown in the top view (2) of FIG. 6, the space left inside the tube is composed of the inner surface 19 of the tube, the inner surface 18 of the tube, the inner surface 9 of the tube, and the joining line 10.

図8において、各部の寸法を定義する。内面が円筒状となる管を潰して生じる接合線10の長さをLとする。この長さLは、管の内面の半径をrとすると、管が伸縮なく潰れた場合には、
L=πx r (数式1)
と表すことができる。また、中心線15に対して角度φの傾きで切断する側面切断面13は、接合線10からの距離dで終端面17に達する。終端面17には、開口切断面14が形成される。側面切断面13と開口切断面14が交わる間隔の長さを幅Wとする。開口切断面14は、管の内部の液体が通過する開口部(液体の噴出口)となるが、その幅をaとする。適切な液膜を生成するための、関係式は以下のようになる。
L:W = 20:1 (数式2)
a:W = 1:3 (数式3)

角度θは、図5で説明した内面9の延長線12と中心基準面11がなす角である。
In FIG. 8, the dimensions of each part are defined. Let L be the length of the joining line 10 produced by crushing a tube whose inner surface is cylindrical. If the radius of the inner surface of the tube is r, the length L is
L = πx r (Formula 1)
It can be expressed as. Further, the side cut surface 13 that cuts at an angle φ with respect to the center line 15 reaches the end surface 17 at a distance d from the bonding line 10. An opening cut surface 14 is formed on the end surface 17. The length of the interval between the side cut surface 13 and the opening cut surface 14 is defined as a width W. The opening cut surface 14 is an opening (liquid ejection port) through which the liquid inside the tube passes, and its width is a. The relational expression for generating an appropriate liquid film is as follows.
L: W = 20: 1 (Formula 2)
a: W = 1: 3 (Formula 3)

The angle θ is an angle formed by the extension line 12 of the inner surface 9 described with reference to FIG.

適切な液膜は上記の数式1から数式3で規定される寸法条件で生成できる。ただし、管を潰す加工を施すときに、管の材料の伸縮が起こることは避けられないため、数式1で示すLには数%の加工公差が含まれる。その他の数値も同様に、数%の加工公差によるばらつきが含まれる。実験で得られている適切な液膜を生成する、角度φは、約20度であり、角度θは、約15度から約25度の範囲となる。管の内径rを決定し、上記の角度の範囲に入るように数式1から数式3を用いると、加工に必要な寸法を決定することができる。液膜の厚さは、aおよびWの寸法を大きくすると厚くなり、小さくすると薄くなる。膜の厚さは数ミクロンから数百ミクロンまで、この加工寸法で調整することができる。同一の加工寸法でも、ノズル部に流入する液体の圧力が高い場合には、液膜の厚さは薄くなり、低い場合には厚くなる。 An appropriate liquid film can be generated under the dimensional conditions defined by Equations 1 to 3 above. However, since it is inevitable that the material of the tube expands and contracts when the tube is crushed, L in Equation 1 includes a processing tolerance of several percent. Similarly, other numerical values include variations due to machining tolerances of several percent. The angle φ is about 20 degrees and the angle θ is in the range of about 15 degrees to about 25 degrees to produce a suitable liquid film obtained in the experiment. When the inner diameter r of the tube is determined and Equations 1 to 3 are used so as to fall within the above-mentioned angle range, the dimensions required for processing can be determined. The thickness of the liquid film increases as the dimensions a and W are increased, and decreases as the dimensions are decreased. The thickness of the membrane can be adjusted with this feature size from a few microns to a few hundred microns. Even with the same processing size, the thickness of the liquid film is reduced when the pressure of the liquid flowing into the nozzle portion is high, and is increased when the pressure is low.

図9によりノズル部が生成する液膜の空間的な配置を説明する。空間を定義する3次元座標軸をx-y-zで示す。管1から作られたノズル部の中心軸15は、y軸方向に向いているとする。y軸と直交するx軸と、接合線10は平行である。開口切断面14は、管の内部の液体が通過する開口部となるが、開口部より噴出した液体が作り出す液膜を図9に示す。第1液膜面20は、接合線10に垂直な面となる。すなわち、x軸に垂直なz-y平面に平行である。 The spatial arrangement of the liquid film generated by the nozzle unit will be described with reference to FIG. The three-dimensional coordinate axes that define the space are indicated by x-y-z. It is assumed that the central axis 15 of the nozzle portion made from the tube 1 is oriented in the y-axis direction. The x axis orthogonal to the y axis and the joining line 10 are parallel. The opening cut surface 14 becomes an opening through which the liquid inside the tube passes, and FIG. 9 shows a liquid film created by the liquid ejected from the opening. The first liquid film surface 20 is a surface perpendicular to the bonding line 10. That is, it is parallel to the z-y plane perpendicular to the x axis.

第1液膜面20は、特許文献1に示されているように、ノズル部の開口部から噴出した液体で、z-y平面内に流れる二本の紐状の流体柱21の間に液体の表面張力により形成される。紐状の流体柱21はなめらかな弧を描きながら流体柱集合点22で衝突し、第2液膜面23を形成する。第2液膜面23は、第1液膜面20に対して垂直である。すなわち、第2液膜面23は、x-y平面と平行である。第2液膜面23も第1液膜面20同様に2本の流体柱で形成され、その流体柱は次の流体柱集合点24で衝突し、次の第3の液膜面25を形成する。第3の液膜面25は、上記と同様に、第2液膜面23に対して垂直である。 As shown in Patent Document 1, the first liquid film surface 20 is a liquid ejected from the opening of the nozzle portion, and the surface of the liquid between the two string-like fluid columns 21 flowing in the zy plane. Formed by tension. The string-like fluid column 21 collides at a fluid column assembly point 22 while drawing a smooth arc to form a second liquid film surface 23. The second liquid film surface 23 is perpendicular to the first liquid film surface 20. That is, the second liquid film surface 23 is parallel to the xy plane. Similarly to the first liquid film surface 20, the second liquid film surface 23 is formed by two fluid columns, and the fluid columns collide at the next fluid column assembly point 24 to form the next third liquid film surface 25. To do. The third liquid film surface 25 is perpendicular to the second liquid film surface 23 as described above.

ノズル部に流入する液体の流量、圧力および粘性が適当にバランスすると、図9に示すように第1液膜面、第2液膜面、第3液膜面と互いに直行した面を生成する。各液膜面は中心軸15を面内に含んで発生し、また、流体柱集合点22,点24は中心軸15の軸上に存在する。この特性を利用することにより、ノズル部の加工が適切に行われたかどうかを確認することができる。加工が不適切な場合は、中心軸15に対して対称性の無い液膜が発生する。 When the flow rate, pressure, and viscosity of the liquid flowing into the nozzle portion are appropriately balanced, a surface that is orthogonal to the first liquid film surface, the second liquid film surface, and the third liquid film surface is generated as shown in FIG. Each liquid film surface is generated including the central axis 15 in the plane, and the fluid column aggregation points 22 and 24 exist on the central axis 15. By utilizing this characteristic, it can be confirmed whether or not the nozzle portion has been appropriately processed. When processing is inappropriate, a liquid film having no symmetry with respect to the central axis 15 is generated.

第4液膜面も原理的には可能であるが、通常の水のような粘性をもつ液体では第3液膜面まで観測され、その後は直線上の流体柱となる。ノズル部に流入する液体の圧力が低い場合には、第1液膜面だけが生成し、逆に、圧力が高い場合には、後述するように、紐状の流体柱が衝突する集合点はなくなり液膜は扇状に広がり発散する。 Although the fourth liquid film surface is also possible in principle, in the case of a normal liquid having a viscosity such as water, the liquid film surface is observed up to the third liquid film surface, and thereafter becomes a linear fluid column. When the pressure of the liquid flowing into the nozzle portion is low, only the first liquid film surface is generated, and conversely, when the pressure is high, the set point where the string-like fluid columns collide is as described later. The liquid film disappears and spreads in a fan shape.

図10に一般的な注射器(シリンジ)に使われる注射針の先端に上述のノズル部の加工を施した場合の例を示す。一般的な注射器本体26に接続した注射針27の先端部分28に、上述のノズル部の加工を施す。この時の加工は、一般的な注射針がそうであるように、清浄な加工過程で行うことが望まれる。注射器26の内部に入れた液体をピストン30で押すことに液膜29を生成することができる。液膜に要求される大きさや厚さに応じて、注射針27の直径や、ピストン30を押し出す力や速度を制御することにより、目的とする液膜を発生させることができる。 FIG. 10 shows an example in which the above-described nozzle portion is processed at the tip of an injection needle used in a general syringe (syringe). The nozzle portion described above is processed on the distal end portion 28 of an injection needle 27 connected to a general syringe body 26. It is desirable that the processing at this time be performed in a clean processing process as in a general injection needle. The liquid film 29 can be generated by pushing the liquid placed in the syringe 26 with the piston 30. The target liquid film can be generated by controlling the diameter of the injection needle 27 and the force and speed of pushing the piston 30 in accordance with the size and thickness required for the liquid film.

注射針の先端のように、管の直径が1ミリメートル以下のように細い場合には、熱による影響のないフェムト秒レーザー加工を用いることにより、切断面にバリやドロスなどの通常のレーザー加工で発生しやすい不具合を回避することができる。さらに、潰した管の密着部8(図5)の隙間が広がるなどの熱的影響を少なくすることができる。 If the diameter of the tube is thin, such as the tip of an injection needle, such as 1 mm or less, femtosecond laser processing that is not affected by heat can be used for normal laser processing such as burrs and dross on the cut surface. Problems that tend to occur can be avoided. Furthermore, it is possible to reduce a thermal influence such as an increase in the gap between the contact portions 8 (FIG. 5) of the crushed tube.

図11に注射器26を用いて、液体試料を一般の分光装置や特にテラヘルツ波分光装置で計測する場合の注射器型液膜生成装置の例を示す。後述するようにテラヘルツ波分光装置は真空容器内に試料を配置する必要があり、図11(1)に示すように接続用の真空フランジ31を利用する。注射器26は試料の液量によって寸法が異なる場合があり、フランジ31と注射器26の間には、注射器径変換アダプター32を配置する。 FIG. 11 shows an example of a syringe-type liquid film generating device in the case where a liquid sample is measured by a general spectroscopic device, particularly a terahertz wave spectroscopic device, using the syringe 26. As will be described later, the terahertz wave spectrometer needs to place a sample in a vacuum container, and uses a vacuum flange 31 for connection as shown in FIG. The size of the syringe 26 may vary depending on the amount of sample liquid, and a syringe diameter conversion adapter 32 is disposed between the flange 31 and the syringe 26.

フランジ31の真空容器側には、テラヘルツ波33が伝播しており、注射器およびノズル機能を施した注射針から生成された液体試料の液膜34はそのテラヘルツ波を横切るように配置される。液体が注射針の先端から最初に噴出するときには、気泡が混ざるため、液体が散乱し周辺に飛び散る現象が生じる。また、容器内の真空領域と隔離するためにも、液膜34の周囲は、テラヘルツ波33に対して透明な材料で作られた遮蔽容器35で覆われている。遮蔽容器35の材料としては、ポリプロピレンや、ポリエチレンや、ガラスなどが使用される。 A terahertz wave 33 propagates to the vacuum container side of the flange 31, and a liquid film 34 of a liquid sample generated from an injection needle having a syringe and a nozzle function is disposed so as to cross the terahertz wave. When the liquid is first ejected from the tip of the injection needle, bubbles are mixed, so that the liquid is scattered and scattered around. Further, the liquid film 34 is covered with a shielding container 35 made of a material transparent to the terahertz wave 33 in order to isolate it from the vacuum region in the container. As a material of the shielding container 35, polypropylene, polyethylene, glass or the like is used.

遮蔽容器35の先端には、真空を破らないように接合された、液体ダンパー36を付加する。液膜34は、膜の先端部分で紐状の流体柱に収斂する。この流体柱は流速があり、そのまま周囲の容器の壁に衝突すると液体が飛散して、計測装置を汚す可能性が高い。そこで、液膜34の軸上に配置される液体ダンパー36により、紐状の流体柱になる部分を減速しながら受け取り、液体の飛散を防ぐ。 A liquid damper 36 joined so as not to break the vacuum is added to the tip of the shielding container 35. The liquid film 34 converges on a string-like fluid column at the tip portion of the film. This fluid column has a flow velocity, and if it collides with the surrounding container wall as it is, the liquid is likely to scatter and contaminate the measuring device. Therefore, the liquid damper 36 disposed on the axis of the liquid film 34 receives the portion of the string-like fluid column while decelerating to prevent the liquid from scattering.

液体ダンパーで減速された液体は配管37を経て、液体収集タンク38に導かれる。配管37および液体収集タンク38は真空容器内に配置できる程度に十分小型である。
次に、液体飛散防止シャッター39に関して説明する。液膜34が最初に噴出する際、また試料となる液体が全て噴出することにより最終的に液膜34が終了するとき、液体が周辺に飛散する可能性が高い。テラヘルツ波33が横切る軸上に液体が飛散すると、計測できなくため、遮蔽容器35の内側も液体の飛散から保護しなければならない。
The liquid decelerated by the liquid damper is guided to the liquid collection tank 38 through the pipe 37. The pipe 37 and the liquid collection tank 38 are small enough to be placed in the vacuum container.
Next, the liquid scattering prevention shutter 39 will be described. When the liquid film 34 is ejected for the first time, or when the liquid film 34 is finally terminated by ejecting all of the liquid as the sample, there is a high possibility that the liquid will scatter around. If the liquid scatters on the axis traversed by the terahertz wave 33, the liquid crystal cannot be measured. Therefore, the inside of the shielding container 35 must be protected from the liquid scatter.

そこで、図11(2)に示すような液体飛散防止シャッター39を、遮蔽容器35の内部に配置する。シャッター39には、テラヘルツ波33の通過を妨げない大きさのビーム通過穴40が開けてある。シャッター39を90度回転させることにより、液膜34の生成および終了のタイミングで、テラヘルツ波33が通過する遮蔽容器35の内側を液体の飛散から保護することができる。シャッター39の回転は、磁石による結合機構など既知の技術を利用して、フランジ31の外部の回転レバー41により、真空を破ること無く操作できるものとする。 Therefore, a liquid scattering prevention shutter 39 as shown in FIG. 11B is disposed inside the shielding container 35. The shutter 39 is provided with a beam passage hole 40 having a size that does not obstruct the passage of the terahertz wave 33. By rotating the shutter 39 by 90 degrees, the inside of the shielding container 35 through which the terahertz wave 33 passes can be protected from scattering of the liquid at the timing of generation and termination of the liquid film 34. It is assumed that the rotation of the shutter 39 can be operated without breaking the vacuum by using a rotation lever 41 outside the flange 31 using a known technique such as a coupling mechanism using a magnet.

図12に、試料となる液膜を真空容器内に配置するための別の形態を示す。ほとんどの部分は図11で説明した装置と同様である。液体ダンパー36により集められた液体は、配管42により、フランジ31の外に導かれ排出される。このような構造により、試料となる液体の量が多い場合などにおいて、真空容器内部に液体収集タンクを配置する必要が無く計測できる。また、試料となる液体が連続している場合のテラヘルツ波分光計測が可能となる。 FIG. 12 shows another form for disposing a liquid film as a sample in the vacuum vessel. Most of the parts are the same as the apparatus described in FIG. The liquid collected by the liquid damper 36 is led out of the flange 31 by the pipe 42 and discharged. With such a structure, when there is a large amount of liquid as a sample, measurement can be performed without the need for a liquid collection tank inside the vacuum vessel. Further, terahertz wave spectroscopic measurement can be performed when a liquid as a sample is continuous.

図13に注射器26を用いて、液体試料を一般の分光装置や特にテラヘルツ波分光装置において、電子制御により注射器のピストン30を一定速度で一定時間のあいだ押す機能を実現する装置の形態を説明する。フランジ31の内側(真空容器内部側)には図11において説明した遮蔽容器35などが用途に応じて取り付けられているものとする。フランジ31の外側には、注射器26本体およびシリンジ駆動ユニット44を取り付けるためのシリンジ駆動ホルダー43が取り付けてある。 FIG. 13 shows a configuration of an apparatus that realizes a function of pushing a piston 30 of a syringe at a constant speed for a fixed time by electronic control in a general spectroscopic apparatus, particularly a terahertz wave spectroscopic apparatus, using a syringe 26. . It is assumed that the shielding container 35 described with reference to FIG. 11 is attached to the inside of the flange 31 (inside the vacuum container) according to the application. A syringe drive holder 43 for attaching the syringe 26 main body and the syringe drive unit 44 is attached to the outside of the flange 31.

シリンジ駆動ホルダー43には、各種サイズの注射器26を配置できるような支持溝45があり、また各サイズに応じたフランジ挿入口46が用意されている。注射器26を設置後に注射器の端47をフランジ挿入口46に押し込む。フランジ挿入口46には、接合部分にオーリングなどを用いて、注射器26の直径と密着することにより、フランジ31の内側の真空度を保つように工夫されている。 The syringe drive holder 43 has a support groove 45 in which syringes of various sizes can be arranged, and a flange insertion port 46 corresponding to each size is prepared. After the syringe 26 is installed, the end 47 of the syringe is pushed into the flange insertion port 46. The flange insertion port 46 is devised to maintain the degree of vacuum inside the flange 31 by closely contacting the diameter of the syringe 26 using an O-ring or the like at the joint portion.

シリンジ駆動ユニット44は、その内部に組み込んだ減速ギヤ付モーターにより、駆動シャフト48を前進あるいは後進させる機能を持つ。この駆動ユニット44は、シリンジ駆動ホルダー43と、接続ピン49により容易に着脱できる構造を有する。シリンジ駆動ホルダー43とシリンジ駆動ユニット44が接続されると、駆動シャフト48は一定速度で一定時間のあいだ注射器のピストン30を押すことができる。 The syringe drive unit 44 has a function of moving the drive shaft 48 forward or backward by a motor with a reduction gear incorporated therein. The drive unit 44 has a structure that can be easily attached and detached by a syringe drive holder 43 and a connection pin 49. When the syringe drive holder 43 and the syringe drive unit 44 are connected, the drive shaft 48 can push the piston 30 of the syringe at a constant speed for a fixed time.

駆動シャフト48の押し出し時間や押し出し速度の制御は、駆動ユニット44に接続された電子制御装置50により、液体試料の粘性やテラヘルツ波の吸収率などに応じて適切に設定できる。 Control of the pushing time and pushing speed of the drive shaft 48 can be appropriately set by the electronic control unit 50 connected to the drive unit 44 according to the viscosity of the liquid sample, the absorption rate of the terahertz wave, and the like.

図14にテラヘルツ波分光装置の一部分である真空容器51にシリンジ駆動ホルダー43を接続した例を示す。 FIG. 14 shows an example in which a syringe drive holder 43 is connected to a vacuum container 51 which is a part of the terahertz wave spectrometer.

図15を用いて本ノズル装置が生成する液膜の利用に関して別の形態を説明する。図9において説明したように、ノズル部が生成する液膜は、ノズル部に送り込まれる液体の圧力と、図8において定義されるノズル開口部の寸法aおよびWに依存して形は多様に変化する。たとえば、同一のaおよびWの寸法においても、ノズル部に送り込む液体の圧力が高くなると、図9に示すような形態から図15に示すような形態となる。 With reference to FIG. 15, another embodiment regarding the use of the liquid film generated by the nozzle device will be described. As described with reference to FIG. 9, the liquid film generated by the nozzle section varies in shape depending on the pressure of the liquid fed into the nozzle section and the dimensions a and W of the nozzle opening defined in FIG. To do. For example, even in the same dimensions a and W, when the pressure of the liquid fed into the nozzle portion increases, the form shown in FIG. 9 is changed to the form shown in FIG.

図15に示すように液体の圧力が高くなると、z-y平面内に流れる二本の紐状の流体柱21は、一点に集まること無く広がる。二本の紐状の流体柱21の間には、液膜部52、液膜境界部53、および霧状部54の3種の形態が現れる。流体柱21の間に生じる液膜は、流体柱21の間に生じる表面張力によって形成されている。液体の圧力が高くなると表面張力による膜状態を維持することができなくなり、膜が崩壊する。液膜境界部53は、膜がちょうど破壊している部分であり、破壊した結果、液体が霧状に変化した部分が霧状部54である。 As shown in FIG. 15, when the pressure of the liquid increases, the two string-like fluid columns 21 flowing in the z-y plane spread without gathering at one point. Between the two string-like fluid columns 21, three forms of a liquid film part 52, a liquid film boundary part 53, and a mist-like part 54 appear. The liquid film generated between the fluid columns 21 is formed by the surface tension generated between the fluid columns 21. When the pressure of the liquid increases, the film state due to surface tension cannot be maintained, and the film collapses. The liquid film boundary portion 53 is a portion where the film is just broken, and the portion where the liquid has changed to a mist shape as a result of the breakage is the mist portion 54.

表面張力で維持されている液体の膜が破壊する際、キャビテーションと呼ばれる現象が生じ、衝撃波が発生する。結果的に、霧状部54における液体の粒子サイズはきわめて小さい。 When the liquid film maintained by the surface tension breaks, a phenomenon called cavitation occurs and a shock wave is generated. As a result, the liquid particle size in the mist 54 is very small.

図16において、この霧状部を積極的に応用する形態を説明する。ノズル部に加える液体の圧力を高くすることにより、図15に示すような霧状部54が常に発生するような状態を作り出すことにより、衝撃波により生成した液体の霧状態の特性を利用する。 In FIG. 16, the form which applies this foggy part positively is demonstrated. By increasing the pressure of the liquid applied to the nozzle portion, a state in which a mist-like portion 54 as shown in FIG. 15 is always generated is created, thereby utilizing the characteristics of the mist state of the liquid generated by the shock wave.

図16は飲料などに用いる液体の殺菌装置の形態を示している。液体を蓄積する溶液タンク55から、配管56を経て、加圧ポンプ57により大型ノズル部58に大腸菌などで汚染された液体を導く。大型ノズル部から発生する液膜境界部を妨害しない大きさをもつ容器59で液体を集め、再び溶液タンク55に戻す閉回路を構成する。 FIG. 16 shows a form of a liquid sterilizer used for beverages and the like. A liquid contaminated with Escherichia coli or the like is guided from a solution tank 55 that accumulates liquid to a large nozzle portion 58 by a pressure pump 57 via a pipe 56. A closed circuit is constructed in which liquid is collected in a container 59 having a size that does not interfere with the liquid film boundary generated from the large nozzle portion and returned to the solution tank 55 again.

容器59の一部に紫外線を通過させる石英ガラスなどの素材を用いた照射窓部60を設置する。窓部60の外部から紫外線LEDなどの紫外線光源61から発する紫外線62を容器内部の液体の霧状部63に照射する構造を用意する。 An irradiation window 60 using a material such as quartz glass that allows ultraviolet light to pass through is installed in a part of the container 59. A structure is prepared in which ultraviolet light 62 emitted from an ultraviolet light source 61 such as an ultraviolet LED is applied to the liquid mist 63 inside the container from the outside of the window 60.

霧状部は液体がキャビテーションにより発生しており、その際、衝撃波が発生している。この衝撃波は、大腸菌などの細胞膜を破壊する効果があるため、溶液タンク55の内部の液体内の生きている大腸菌などは、液体を循環させることで減少する。さらに、霧状で表面積が増大している部分に紫外線を照射することにより、紫外線による殺菌効果も加わった、2重の殺菌機能を持つ液体の殺菌装置を提供する。 In the mist-like portion, liquid is generated by cavitation, and a shock wave is generated at that time. Since this shock wave has an effect of destroying cell membranes such as Escherichia coli, living E. coli in the liquid inside the solution tank 55 is reduced by circulating the liquid. Furthermore, the present invention provides a liquid sterilization apparatus having a double sterilization function, in which a sterilizing portion having an increased surface area is irradiated with ultraviolet rays, thereby adding a sterilizing effect by ultraviolet rays.

図17に液膜生成ノズルを利用して液体スクリーンを作る形態を示す。管の直径が数センチメートル以上の液膜生成ノズル64を作製し、液体65を導く直線状のパイプ66に一定間隔で液膜生成ノズル64を配置する。このときそれぞれの液膜68がちょうど重なり、液面と液面が連なるようにノズルの設置角度を調整する。各ノズル64には、可変バルブ67を設けることでノズル部へ共有する液量を調整する。それぞれのバルブ67を調整することによる、ノズルの加工公差による差異や、パイプ66の長さに依存した液体の圧力差を補正することにより、各ノズルによる液膜68がそれぞれ同じ程度になるように調整する。その結果、液体スクリーン69を形成する。 FIG. 17 shows a form of making a liquid screen using a liquid film generating nozzle. A liquid film generating nozzle 64 having a pipe diameter of several centimeters or more is produced, and the liquid film generating nozzles 64 are arranged at regular intervals on a linear pipe 66 that guides the liquid 65. At this time, the installation angles of the nozzles are adjusted so that the respective liquid films 68 just overlap and the liquid surface and the liquid surface are continuous. Each nozzle 64 is provided with a variable valve 67 to adjust the amount of liquid shared with the nozzle portion. By adjusting the valve 67 and correcting the difference due to the nozzle processing tolerance and the pressure difference of the liquid depending on the length of the pipe 66, the liquid film 68 by each nozzle becomes the same level. adjust. As a result, a liquid screen 69 is formed.

本発明は、従来の液膜ノズルの製造で用いられていた複雑で汚れやすい加工手段を用いること無く、潰して切断するという単純な手段で同等の液膜を生成する事を可能にするものである。 The present invention makes it possible to produce an equivalent liquid film by a simple means of crushing and cutting without using the complicated and dirty processing means used in the manufacture of conventional liquid film nozzles. is there.

本発明がもたらす単純な加工手段は、注射針のような細い直径の管にも、逆に直径10センチメートル以上の管にも自在に液膜発生機能を持つ加工を簡単に施すことが可能となる。その結果、種々の大きさの液膜を低コストで簡単に生成する事が可能となり、理化学研究目的やエンターテイメント産業への応用など社会的な効果は大きい。 The simple processing means provided by the present invention can easily perform processing having a liquid film generating function on a thin diameter tube such as an injection needle or a tube having a diameter of 10 centimeters or more. Become. As a result, liquid films of various sizes can be easily generated at low cost, and social effects such as physical and chemical research purposes and application to the entertainment industry are great.

本発明による、潰して切断という単純な加工手段には、従来の加工方法では不可避であった加工過程や加工後の汚れを回避することが可能となるため、超高純度が要求される液膜の発生が可能となり、不純物の混入を押さえた液膜による分光計測に利用でき、本発明がもたらす産業への効果は特に大きい。 The simple processing means of crushing and cutting according to the present invention makes it possible to avoid processing processes and dirt after processing that are unavoidable with conventional processing methods, so a liquid film that requires ultra-high purity. This can be used for spectroscopic measurement with a liquid film that suppresses the mixing of impurities, and the present invention has a particularly large industrial effect.

さらに、本発明による液膜ノズルは、清浄かつ低コストで製造できること、さらには大量生産にも適しているため、キャビテーション発生による殺菌機能を活用することにより、飲料目的の水に含まれる大腸菌を殺菌する装置に応用することも可能であり、飲料や食品産業上の効果は大きい。 Furthermore, since the liquid film nozzle according to the present invention can be manufactured cleanly and at a low cost and is also suitable for mass production, the sterilization function by the generation of cavitation is utilized to sterilize E. coli contained in water for beverage purposes. It is also possible to apply to a device that has a great effect on the beverage and food industries.

また、本発明によるノズル加工手段は低コストで大型のノズル製造を可能にする。複数のノズルをライン状に配置することにより液膜を連続的につなぎ、動画などを映し出すことができる大型液膜スクリーンを作る事ができ、エンターテイメント産業への波及効果も期待できる。 Also, the nozzle processing means according to the present invention enables the production of large nozzles at low cost. By arranging a plurality of nozzles in a line, it is possible to create a large-sized liquid film screen that can continuously connect liquid films and project moving images, and can also be expected to have a ripple effect on the entertainment industry.

Claims (13)

液体を表面が平坦な板状の液膜に変換する液膜ノズル装置であって、
筒状の管の一端に、内面が平坦に密着している密着部を有しており、当該管の内部空間において内面が前記密着部に至るまで傾斜しており、
前記密着部の先端から、前記管の前記内部空間と前記密着部との境界線である接合線を超えて、前記管の内部空間に至るまで徐々に幅が狭くなるテーパ形状をなす切断形状を有しており、当該切断形状の前記内部空間側の開口切断面により、前記内部空間から前記液体が噴出される幅広の開口部が形成されている
ことを特徴とする液膜ノズル装置。
A liquid film nozzle device for converting a liquid into a plate-like liquid film having a flat surface,
At one end of the cylindrical tube, it has a close contact portion where the inner surface is in close contact with the flat surface, and the inner surface of the tube is inclined until it reaches the close contact portion,
A cutting shape having a taper shape in which the width gradually decreases from the tip of the tight contact portion to a joint line that is a boundary line between the internal space of the tube and the tight contact portion to reach the internal space of the tube. A liquid film nozzle device, characterized in that a wide opening through which the liquid is ejected from the internal space is formed by the opening cut surface on the internal space side of the cut shape.
前記接合線の長さLと、前記開口切断面の前記接合線と平行な長さWとの比率が略20:1であり、
前記開口切断面の幅aと、前記開口切断面の前記接合線と平行な長さWとの比率が略1:3である
ことを特徴とする請求項1に記載の液膜ノズル装置。
The ratio of the length L of the joint line to the length W of the opening cut surface parallel to the joint line is approximately 20: 1;
2. The liquid film nozzle device according to claim 1, wherein a ratio of a width a of the opening cut surface and a length W of the opening cut surface parallel to the joining line is approximately 1: 3.
前記管の内部の中心基準面に対する、前記管の前記内部空間において前記密着部に至る内面の傾き角度θが15〜20度の範囲内であり、
前記管の中心線に対する、前記切断形状の前記テーパ形状をなす各側面切断面の傾き角度φが約20度である
ことを特徴とする請求項2に記載の液膜ノズル装置。
The inclination angle θ of the inner surface reaching the contact portion in the inner space of the tube with respect to the center reference surface inside the tube is in the range of 15 to 20 degrees,
3. The liquid film nozzle device according to claim 2, wherein an inclination angle φ of each side cut surface forming the tapered shape of the cut shape with respect to a center line of the tube is about 20 degrees .
請求項1から3のいずれか一項に記載の液膜ノズル装置が先端に形成されていることを特徴とする注射針。   An injection needle characterized in that the liquid film nozzle device according to any one of claims 1 to 3 is formed at a tip. 注射器本体と、
前記注射器本体に接続された請求項4に記載の注射針と
を備えることを特徴とする注射器。
A syringe body;
A syringe comprising the injection needle according to claim 4 connected to the syringe body.
真空容器と、
請求項5に記載の注射器と、
前記注射器から噴出された前記液体から生成された前記液膜が、前記真空容器内を横断するように伝搬するテラヘルツ波を横切るように、前記注射器を前記真空容器に接続する真空フランジと
を備えることを特徴とする注射器型液膜生成装置。
A vacuum vessel;
A syringe according to claim 5;
A vacuum flange connecting the syringe to the vacuum container so that the liquid film generated from the liquid ejected from the syringe crosses the terahertz wave propagating across the vacuum container. A syringe-type liquid film generator.
前記注射器のピストンを一定速度且つ一定時間の間押すことが可能な駆動シャフトを有するシリンジ駆動ユニットと、
前記駆動シャフトの押し出し時間および押し出し速度を制御する電子制御装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の注射器型液膜生成装置。
A syringe drive unit having a drive shaft capable of pushing the piston of the syringe at a constant speed for a fixed time;
The syringe-type liquid film production | generation apparatus of Claim 6 further equipped with the electronic control apparatus which controls the extrusion time and extrusion speed of the said drive shaft.
前記テラヘルツ波に対して透明な材料が用いられ、前記真空容器内の真空領域において前記液膜の周囲を覆う遮蔽容器
をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の注射器型液膜生成装置。
The syringe-type liquid film according to claim 6 or 7, further comprising a shielding container that is made of a material transparent to the terahertz wave and covers the periphery of the liquid film in a vacuum region in the vacuum container. Generator.
前記遮蔽容器の内部に配置され、前記テラヘルツ波を通過させるためのビーム通過穴を有する液体飛散防止シャッターをさらに備え、
当該液体飛散防止シャッターは、前記液膜の生成開始および生成終了のタイミングで回転することにより、前記テラヘルツ波が通過する前記遮蔽容器の内側への前記液体の飛散から保護する
ことを特徴とする請求項8に記載の注射器型液膜生成装置。
A liquid scattering prevention shutter disposed inside the shielding container and having a beam passage hole for allowing the terahertz wave to pass through;
The liquid scattering prevention shutter is protected from scattering of the liquid to the inside of the shielding container through which the terahertz wave passes by rotating at the generation start and generation end timing of the liquid film. Item 9. The syringe-type liquid film generator according to Item 8.
請求項1から3のいずれか一項に記載の液膜ノズル装置と、
前記液膜ノズル装置に送り込まれる前記液体の圧力を高めることで前記液膜を崩壊させて前記液体の霧状部を生成する加圧ポンプと、
前記霧状部に紫外線を照射する紫外線光源と
を備えることを特徴とする液体の殺菌装置。
The liquid film nozzle device according to any one of claims 1 to 3,
A pressure pump that collapses the liquid film to increase the pressure of the liquid fed into the liquid film nozzle device to generate a mist of the liquid;
A liquid sterilization apparatus comprising: an ultraviolet light source that irradiates the mist-shaped part with ultraviolet light.
前記液膜ノズル装置に送り込まれる前記液体を収容する溶液タンクと、
前記霧状部の前記液体を集めて前記溶液タンクに再び戻す閉回路と
をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の液体の殺菌装置。
A solution tank for storing the liquid fed into the liquid film nozzle device;
The liquid sterilizer according to claim 10, further comprising a closed circuit that collects the liquid in the mist and returns the liquid to the solution tank.
請求項1から3のいずれか一項に記載の液膜ノズル装置を複数備え、当該複数の液膜ノズル装置が直線状に一列に配置され、当該複数の液膜ノズル装置によって生成された複数の前記液膜が互いに重なり合うように連結して一つの液膜面を形成することにより液体スクリーンを形成することを特徴とする液体スクリーンの形成装置。   A plurality of liquid film nozzle devices according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of liquid film nozzle devices are arranged in a straight line, and a plurality of liquid film nozzle devices generated by the plurality of liquid film nozzle devices. An apparatus for forming a liquid screen, wherein a liquid screen is formed by connecting the liquid films so as to overlap each other to form one liquid film surface. 液体を表面が平坦な板状の液膜に変換する液膜ノズル装置の製造方法であって、
筒状の管の一端を潰すことにより、当該一端に内面が平坦に密着している密着部を形成するとともに、当該管の内部空間において内面を前記密着部に至るまで傾斜させる第1の工程と、
前記密着部の先端から、前記管の前記内部空間と前記密着部との境界線である接合線を超えて、前記管の内部空間に至るまで徐々に幅が狭くなるテーパ形状をなす切断形状を切断加工によって形成し、当該切断形状の前記内部空間側の開口切断面により、前記内部空間から前記液体が噴出される幅広の開口部を形成する第2の工程と
を含むことを特徴とする液膜ノズル装置の製造方法。
A liquid film nozzle device manufacturing method for converting a liquid into a plate-like liquid film having a flat surface,
A first step of crushing one end of the tubular tube to form a close contact portion whose inner surface is in close contact with the one end, and inclining the inner surface to the close contact portion in the internal space of the tube; ,
A cutting shape having a taper shape in which the width gradually decreases from the tip of the tight contact portion to a joint line that is a boundary line between the internal space of the tube and the tight contact portion to reach the internal space of the tube. And a second step of forming a wide opening through which the liquid is ejected from the internal space by an opening cut surface on the internal space side of the cut shape. Manufacturing method of membrane nozzle device.
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