JP7540286B2

JP7540286B2 - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP7540286B2
Application number: JP2020173223A
Authority: JP
Inventors: 毅瀬戸; 博一関野; 英揮小島; 尚洋松崎; 祐司斉藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2024-08-27
Anticipated expiration: 2040-10-14
Also published as: JP2022064528A

Description

本発明は、液体噴射装置に関する。

従来、圧電素子を用いて高圧の連続水流を液滴とし、該液滴を衝突させて対象物の洗浄を行う液体噴射装置が知られていた。例えば、特許文献１には、ピエゾ圧電素子のトランスデューサーによって高圧のウォータージェットに振動を加えて、ノズルからパルス化された水を放出する超音波ウォータージェット装置が開示されている。

特表２００７－５２３７５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、細部へのジェットの照射を可能にするために噴射管を延伸した場合、対象物がノズルの間近にあると十分な洗浄力を得にくいという課題があった。詳しくは、ノズルから放出された水流は、振動が付与されてはいるものの、ノズルの近傍では液滴化が完了せずに連続流のまま進行する。したがって、ノズルから放出された水流を液滴として対象物に衝突させるには、対象物からノズルを離す必要があった。そのため、小型の装置として、一方の手に持った対象物を他方の手に持ったノズルで洗浄する作業では、水流の液滴化が不十分になる可能性があった。液滴化が不十分になると、連続流として対象物に衝突することとなり、液滴が衝突する場合に比べて衝撃圧が小さくなって洗浄力が低下する。すなわち、従来よりもノズルに近い位置での洗浄力を向上させる液体噴射装置が求められていた。

液体噴射装置は、本体部と、第１軸に沿って延伸し、内部を液体が流通可能な噴射管と、を備え、前記噴射管は、前記第１軸に沿う方向の一方の端部であって、前記液体が吐出される吐出孔を有する先端部と、前記本体部に接続される基部と、を有し、前記基部は、前記噴射管に、ねじり共振振動を付与する揺動機構を有し、前記ねじり共振振動の周波数は、前記噴射管の前記基部から前記先端部までの間において、振動の腹を１つ以上有する第１周波数であることを特徴とする。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成を示す模式図。ノズルユニットの構成を示す概略側面図。揺動機構の構成を示す概略断面図。ねじり共振振動の形態を示す模式図。揺動機構を作動させない場合の液滴化の状態を示す模式図。揺動機構を作動させた場合の液滴化の状態を示す模式図。第２実施形態に係る揺動機構の構成を示す概略断面図。

以下の各図においては、必要に応じて相互に直交するＸＹＺ軸を付し、各矢印が指す方向を＋方向とし、＋方向と反対の方向を－方向とする。なお、本明細書において、第１軸はＸ軸に沿い、第１軸と交差する第２軸はＺ軸に沿い、第１軸および第２軸と交差する第３軸はＹ軸に沿う。第１軸、第２軸、および第３軸は、相互に直交することに限定されず、相互に交差していればよい。

１．第１実施形態
１．１．液体噴射装置
本実施形態では、片手に把持しての洗浄作業に適用可能な小型の液体噴射装置を例示する。第１実施形態に係る液体噴射装置１の構成について図１を参照して説明する。

図１に示すように、液体噴射装置１は、ノズルユニット２、液体容器３、液体供給管４、送液ポンプ５、および制御部６を備える。液体容器３は液体Ｌを貯留する。液体供給管４は、液体容器３とノズルユニット２とを繋ぐ。送液ポンプ５は、液体容器３とノズルユニット２との間にあって、液体供給管４を介して、液体容器３から液体Ｌを吸引してノズルユニット２へ圧送する。制御部６は、送液ポンプ５および後述する揺動機構などの稼働を制御する。また、液体噴射装置１は、図示しない電源部も備える。電源部は、制御部６、送液ポンプ５、および揺動機構などに電力を供給する。

液体容器３は、密閉された容器であってもよく、大気解放された容器であってもよい。液体容器３の材料は液体Ｌの性状に応じて選定される。該材料には、液体Ｌによる腐食や溶解が発生しないものが好ましい。液体Ｌは、水や有機溶剤などの洗浄用途に供されるものであれば特に限定されない。液体Ｌは、界面活性剤などの洗浄剤や添加剤を含んでもよい。

液体供給管４は液体Ｌが流動する、屈曲可能な配管である。液体供給管４には、送液ポンプ５の吸引圧および送液圧に耐えうる構造および材料が選定される。該材料としては、例えば、弾性を有する樹脂が挙げられる。液体供給管４には、金属メッシュなどで補強を施してもよい。

送液ポンプ５は、液体容器３側の液体供給管４に負圧を生じさせて、液体容器３の液体Ｌを液体供給管４に吸引させる。そして、送液ポンプ５は、吸引した液体Ｌを、液体供給管４を介してノズルユニット２に圧送する。送液ポンプ５が圧送する液体Ｌの流量は制御部６によって調節される。送液ポンプ５は、液体供給管４の液体容器３側の端部に配置されてもよい。送液ポンプ５には、送液量を調節可能な公知の装置が適用される。

ノズルユニット２は、本体部２６および噴射管２４を備える。本体部２６は、略円柱形の筐体であって、内部に噴射管２４および液体供給管４の一部が収容される。噴射管２４は、後述する内部の流路を液体Ｌが流通可能である。噴射管２４の先端には、ノズルである吐出孔２２が配置される。ノズルユニット２では、本体部２６、噴射管２４、および吐出孔２２がＸ軸に沿って配置される。

液体容器３から吸引された液体Ｌは、液体供給管４を流通してノズルユニット２に至り、吐出孔２２から吐出される。液体Ｌは、吐出孔２２から連続流Ｌ１として吐出され、吐出孔２２近傍にて液滴化されて液滴Ｌ２となる。液滴Ｌ２は、被洗浄物である対象物Ｏに衝突して洗浄用途に供される。ノズルユニット２は小型であるため、例えば、本体部２６をペンの様に片手で把持して使用する。

制御部６は、揺動機構制御部６２、ポンプ制御部６４、および記憶部６６を備える。制御部６は、配線２９１によりノズルユニット２と電気的に接続され、配線２９２により送液ポンプ５と電気的に接続される。

揺動機構制御部６２は、ノズルユニット２の揺動機構に駆動信号を出力し、揺動機構の駆動を制御する。揺動機構を含むノズルユニット２の詳細は後述する。ポンプ制御部６４は、送液ポンプ５に駆動信号を出力する。該駆動信号によって、送液ポンプ５が駆動されて、所望の送液量および所望の駆動時間にてノズルユニット２へ液体Ｌが供給される。ここで、制御部６は、揺動機構制御部６２による揺動機構の駆動と、ポンプ制御部６４による送液ポンプ５の駆動とを協調して制御してもよい。記憶部６６の機能については後述する。

制御部６は、演算装置、メモリー、外部インターフェースなどのハードウェアである。演算装置としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、およびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などが挙げられる。メモリーとしては、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびハードディスクなどが挙げられる。

１．２．ノズルユニット
液体噴射装置１に備わるノズルユニット２および揺動機構の構成について、図２および図３を参照して説明する。なお、図２および図３では、揺動機構における駆動用の配線類を省略している。図３は、図２のＡ－Ａ直線を含みＹＺ平面に沿う断面を示している。

図２に示すように、噴射管２４は、第１軸Ｒ１に沿って延伸する円管である。噴射管２４は、先端部２４ａ、基部２４ｂ、および流路２４ｃを有する。流路２４ｃの管軸は第１軸Ｒ１と一致する。噴射管２４の材料には、例えば、金属および樹脂などが採用される。

噴射管２４は、－Ｘ方向の端部が本体部２６内にて液体供給管４に接続される。液体供給管４の内側と、噴射管２４の流路２４ｃとが連通する。

基部２４ｂは、本体部２６の＋Ｘ方向の端部にて、本体部２６に接続されて支持される。基部２４ｂは、第１軸Ｒ１と交差する、Ｚ軸に沿う方向の一方に延出する第１支持部２４ｂ１と、Ｚ軸に沿う方向の他方に延出する第２支持部２４ｂ２とを有する。

基部２４ｂは、揺動機構として複数の圧電素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを有する。圧電素子２７ａ，２７ｂは第１支持部２４ｂ１に配置される。圧電素子２７ｃ，２７ｄは第２支持部２４ｂ２に配置される。ここで、以降の説明において、圧電素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを総称して、単に圧電素子２７ともいう。

先端部２４ａは、噴射管２４における、第１軸Ｒ１に沿う＋Ｘ方向の端部である。先端部２４ａは、尖端に流路２４ｃに貫通する吐出孔２２を有する。吐出孔２２は、＋Ｘ方向からの平面視にて円形である。

流路２４ｃの内径は、液体供給管４に接続される－Ｘ方向の端部から先端部２４ａの直前までは一定であり、先端部２４ａにて吐出孔２２の口径に合わせて絞り込まれる。これにより、流路２４ｃを流通してきた液体Ｌの圧力が先端部２４ａで増大する。そのため、対象物Ｏに衝突する液滴Ｌ２の運動エネルギーが高まり、洗浄力をさらに向上させることができる。

基部２４ｂから先端部２４ａまでの長さ、つまり本体部２６の＋Ｘ方向の端部から吐出孔２２までの長さは、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、本体部２６を片手で把持して洗浄作業を行うことが容易になり作業性が向上する。そのため、対象物Ｏの細部を精密に洗浄することができる。また、把持を確実にかつ操作を容易にするために、本体部２６のＸ軸に沿う長さは５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましく、先端部２４ａおよび基部２４ｂを除く噴射管２４の外径は本体部２６の外径よりも小さく、１０ｍｍ以下であることが好ましい。

ここで、従来の装置にて精密な洗浄操作を行うには、先端にノズルを持つ細い噴射管を延伸させる必要がある。そのため、トランスデューサー手元に配置して、ステムも同様に延長しなければならなかった。そうすると、ステムの質量が増加して共振周波数が低下して、液滴化のための所望の周波数が確保し難かった。また、ステムが短いまま基部にて液体を振動させると、噴射管内で振動が減衰して十分な洗浄力が得られなかった。これに対して、液体噴射装置１は、揺動機構として圧電素子２７を有するため、小型で精密な洗浄操作に好適に用いることができる。

以上の構成により、液体Ｌは、液体供給管４からノズルユニット２に圧送され、噴射管２４内の流路２４ｃを流通して、吐出孔２２から吐出される。

図３に示すように、圧電素子２７ａ，２７ｂは第１支持部２４ｂ１と本体部２６との間に介在し、圧電素子２７ｃ，２７ｄは第２支持部２４ｂ２と本体部２６との間に介在する。

詳しくは、第１支持部２４ｂ１は、ＸＺ平面に沿う第１面２４１，２４２を有する。第１支持部２４ｂ１において、第１面２４１は－Ｙ方向の面であり、第１面２４２は＋Ｙ方向の面である。第１面２４１は圧電素子２７ａを介して本体部２６に支持され、第１面２４２は圧電素子２７ｂを介して本体部２６に支持される。

第２支持部２４ｂ２は、ＸＺ平面に沿う第２面２４３，２４４を有する。第２支持部２４ｂ２において、第２面２４３は－Ｙ方向の面であり、第２面２４４は＋Ｙ方向の面である。第２面２４３は圧電素子２７ｃを介して本体部２６に支持され、第２面２４４は圧電素子２７ｄを介して本体部２６に支持される。このように複数の圧電素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは、第１面２４１，２４２および第２面２４３，２４４に配置される。

本体部２６および流路２４ｃは、＋Ｘ方向からの平面視にて円形であり、第１軸Ｒ１を回転中心とする。基部２４ｂと本体部２６とは、圧電素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ以外の部分は接触せずに、互いに離れて配置される。第１軸Ｒ１に対して圧電素子２７ａと圧電素子２７ｄとは対称に配置され、第１軸Ｒ１に対して圧電素子２７ｂと圧電素子２７ｃとは対称に配置される。

圧電素子２７ａと圧電素子２７ｄとを同時に伸長方向に駆動させる一方、圧電素子２７ｂと圧電素子２７ｃとを収縮させるように駆動させると、基部２４ｂには、第１軸Ｒ１を回転中心とする左回りの回転力が作用する。逆に圧電素子２７ａと圧電素子２７ｄとを同時に収縮方向に駆動させる一方、圧電素子２７ｂと圧電素子２７ｃとを伸長方向に同時に駆動させると、基部２４ｂには、第１軸Ｒ１を回転中心とする右回りの回転力が作用する。これにより、圧電素子２７ａ，２７ｄの駆動と、圧電素子２７ｂ，２７ｃの駆動とを逆相の交流波で行うと、本体部２６に対して基部２４ｂが右回りと左回りとに微小に振動する。すなわち、圧電素子２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは、基部２４ｂを本体部２６に対して相対的に、第１軸Ｒ１を回転軸として回動かつ反復運動させる。

基部２４ｂの回動および反復運動である揺動を周期的に行わせることにより、噴射管２４にねじり共振振動が付与される。

ねじり共振振動とは、噴射管２４に対して、＋Ｘ方向からの平面視で右回り方向と左回り方向とに交互にねじれて印加される振動をいう。詳しくは、圧電素子２７が駆動されない状態では、噴射管２４にねじり共振振動が付与されず、回転力が印加されない。これに対して、圧電素子２７の駆動により、例えば、基部２４ｂが右回りに微動すると、噴射管２４に右回りの回転力が印加される。次いで、圧電素子２７の駆動により、基部２４ｂが左回りに微動すると、噴射管２４に左回りの回転力が印加される。そして、再び基部２４ｂが右回りに微動して噴射管に右回りの回転力が印加される。

流路２４ｃを流通する液体Ｌは所定の流速で圧送され吐出孔２２から噴射される。吐出孔２２は流路２４ｃの中で最も断面積が小さく液体Ｌに与える管摩擦力が大きい。そのため、吐出時に液体Ｌは、第１軸Ｒ２に対する右回りの回転力と左回りの回転力とを、Ｘ軸に沿う方向において交互に内包する連続流となる。この互い違いの回転力を含む連続流が、上述した連続流Ｌ１として吐出されると、該回転力により吐出孔２２の近傍での液滴化が促進される。

圧電素子２７には、公知の圧電体が適用される。圧電体の材料としては、例えば、ペロブスカイト（ＡＢＯ₃）構造を有する複合酸化物を用いる。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの鉛系複合酸化物、鉄酸ビスマス（ＢＦＯ）系材料およびニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）などの非鉛系複合酸化物が挙げられる。鉛系複合酸化物を用いると、ねじり共振振動の変位量を確保し易くなる。非鉛系複合酸化物を用いると、環境対応を促進し易くなる。

本実施形態では、揺動機構として圧電素子２７を適用した構成を例示したが、揺動機構はこれに限定されない。揺動機構としては、磁歪素子、電磁アクチュエーター、モーターおよびカムの組み合わせなどを用いたものが挙げられる。

１．３．ねじり共振振動
揺動機構である圧電素子２７によるねじり共振振動の詳細、およびその作用について、図４、図５、および図６を参照して説明する。図４では、噴射管２４と、噴射管２４の各部に対応するねじり共振振動の複数種類の振動波形とを、対比させて図示している。

圧電素子２７によるねじり共振振動は、噴射管２４のねじり共振周波数であることが望ましい。具体的には、ねじり共振振動は、噴射管２４の基部２４ｂに振動の節を有し、基部２４ｂから先端部２４ａまでの間において、振動の腹を１つ以上有し、当該ねじり共振振動の周波数が第１周波数である。第１周波数で振動するねじり共振振動は、図４の振動波形に示すように、振動の節ｎ０が基部２４ｂに位置する。

１次の振動波形では、振動の節ｎ０が基部２４ｂに位置し、振動の腹ａ１が先端部２４ａに位置する。３次の振動波形では、振動の節ｎ０が基部２４ｂに、振動の節ｎ３が基部２４ｂから先端部２４ａまでの間に、各々位置する。また、振動の腹ａ３が先端部２４ａと基部２４ｂから先端部２４ａまでの間とに位置する。５次の振動波形では、振動の節ｎ０が基部２４ｂに、２つの振動の節ｎ５が基部２４ｂから先端部２４ａまでの間に位置する。また、３つの振動の腹ａ５が基部２４ｂから先端部２４ａまでの間に位置する。

基部２４ｂを節とした共振周波数で駆動することにより、基部２４のねじり振幅が小さくても、先端部２４ａはねじり共振の腹にあたるためねじり振幅が大きくなり、液体Ｌの液滴化がより促進される。ねじり共振振動の振動波形は、５次以下であることに限定されず、より高次で振動の腹および振動の節を多く含むものであってもよい。

ねじり共振振動の第１周波数は、圧電素子２７の駆動を制御することにより調節される。圧電素子２７の駆動制御は、上述した記憶部６６が保持する駆動パターンによってなされる。記憶部６６は、例えば、流路２４ｃにおける液体Ｌの流速などに応じて、上記駆動パターンを複数種類保持してもよい。

基部２４ｂは、ねじり共振振動の共振を検出する共振検出器を有してもよい。該共振検出器には、例えば、圧電素子２７の共振検出回路が適用される。これによれば、液体Ｌの粘度などの物性が温度により変化した場合などに応じて、第１周波数を調節してねじり共振周波数とすることが可能となる。

図５に示すように、揺動機構である圧電素子２７を駆動させない場合には、吐出孔２２から吐出された液体Ｌは、吐出孔２２から距離Ｌａまで連続流Ｌ１として＋Ｘ方向に進み、液滴化されて液滴Ｌ２となる。

これに対して、図６に示すように、圧電素子２７を駆動させて液体Ｌにねじり共振振動が付与されると、吐出孔２２から吐出された液体Ｌは、吐出孔２２から距離Ｌｂまで連続流Ｌ１として＋Ｘ方向に進み、液滴化されて液滴Ｌ２となる。このとき、ねじり共振振動の作用によって、距離Ｌｂは距離Ｌａよりも短くなり液滴化が促進される。

詳しくは、上述したように、圧電素子２７駆動時の連続流Ｌ１は第１軸Ｒ１に対する右回りの回転力と左回りの回転力とを、＋Ｘ方向において交互に内包している。この回転方向が異なる回転力によって、連続流Ｌ１は分断され易くなり、液滴化が促進される。時間当たりに発生する液滴Ｌ２の個数は、ねじり共振振動の第１周波数に比例する。

具体的には、第１周波数を１００ｋＨｚとすると、１秒間に約２０万個の液滴Ｌ２が生じる。第１周波数は、対象物Ｏの材質、液体Ｌの種類や特性、および洗浄によって除去する付着物などに応じて設定される。第１周波数は、例えば、２０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下とする。

本実施形態の液体噴射装置１は、例えば、歯科医院における歯の清掃や治療、微細な細工を含む工芸品、および腕時計、精密型付着物などの洗浄用途に好適に用いられる。

本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

近接する対象物Ｏに対して洗浄力を向上させることができる。詳しくは、ねじり共振振動によって、噴射管２４の吐出孔２２を流通する液体Ｌの連続流にねじれが発生して液滴化が促進される。そのため、従来よりも近い位置で液滴Ｌ２を対象物Ｏに衝突させることができる。また、ねじり共振振動が第１周波数であることから、振動の腹の数が１つ未満の場合に比べて、ねじり共振振動の周波数が高くなり、液滴化によって発生する液滴Ｌ２の個数が増加する。対象物Ｏに衝突する液滴Ｌ２の個数が増加するため、洗浄力を向上させることができる。これらにより、従来よりも吐出孔２２に近い位置での洗浄力を向上させる液体噴射装置１を提供することができる。

２．第２実施形態
本実施形態では、第１実施形態と同様に片手に把持しての洗浄作業に適用可能な小型の液体噴射装置を例示する。本実施形態に係る液体噴射装置は、第１実施形態の液体噴射装置１に備わるノズルユニット２において、揺動機構を異ならせたものである。そのため、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用して重複する説明は省略する。

本実施形態に係る液体噴射装置が備えるノズルユニット３０の構成について、図７を参照して説明する。図７は、ノズルユニット３０における、第１実施形態の図３に相当する部位を示したものである。なお、以下の説明は、特に断りがない限り、＋Ｘ方向から平面視した状態を述べるものである。

図７に示すように、ノズルユニット３０は、図示しない本体部と、第１軸Ｒ２に沿って延伸し、内部の流路３４ｃを液体Ｌが流通可能な噴射管３４と、を備える。噴射管３４は基部３４ｂを有する。基部３４ｂは、噴射管３４に、ねじり共振振動を付与する揺動機構として、磁石部３７ａ，３７ｂ、およびヨーク部３８ａ，３８ｂを有する。ヨーク部３８ａ，３８ｂは、図示を省略するが本体部２６に取り付けられる。

磁石部３７ａと磁石部３７ｂとは、基部３４ｂの外周に配置され、第１軸Ｒ２を挟んでＹ軸に沿う方向に対向する。磁石部３７ａは６個の磁石３７１から成り、磁石部３７ｂは６個の磁石３７２から成る。

６個の磁石３７１は、基部３４ｂの外周に沿って円弧状に配列される。６個の磁石３７１は、隣り合う同士で着磁方向が異なる、具体的には、６個の磁石３７１のうち、最も＋Ｚ方向の磁石３７１は、第１軸Ｒ２に対して内周がＳ極、外周がＮ極に着磁される。該磁石３７１と－Ｚ方向に隣り合う磁石３７１は、第１軸Ｒ２に対して内周がＮ極、外周がＳ極に着磁され、さらに－Ｚ方向に隣り合う磁石３７１は、第１軸Ｒ２に対して内周がＳ極、外周がＮ極に着磁される。このように６個の磁石３７１は、着磁方向が互い違いに設定される。

６個の磁石３７２は、基部３４ｂの外周に沿って円弧状に配列される。６個の磁石３７２は、隣り合う同士で着磁方向が異なる、具体的には、６個の磁石３７２のうち、最も＋Ｚ方向の磁石３７２は、第１軸Ｒ２に対して内周がＮ極、外周がＳ極に着磁される。該磁石３７２と－Ｚ方向に隣り合う磁石３７２は、第１軸Ｒ２に対して内周がＳ極、外周がＮ極に着磁され、さらに－Ｚ方向に隣り合う磁石３７２は、第１軸Ｒ２に対して内周がＮ極、外周がＳ極に着磁される。このように６個の磁石３７２は、着磁方向が互い違いに設定される。

ヨーク部３８ａは、突起部が６個の磁石３７１と対向すると共に、微小な隙間を空けて配置され、凹部にはコイル３８１，３８２，３８３，３８４が納められ、図示しない制御部６および電源部と電気的に接続され、隣り合うコイル同士で流れる電流の方向が逆向きに設定される。

ヨーク部３８ｂは、突起部が６個の磁石３７２と対向すると共に、微小な隙間を空けて配置され凹部にはコイル３８５，３８６，３８７，３８８が納められ、図示しない制御部６および電源部と電気的に接続され、隣り合うコイル同士で流れる電流の方向が逆向きに設定される。

以上の構成で、コイル３８１，３８３，３８６，３８８に図の下向きの電流を流し、コイル３８２，３８４，３８５，３８７に図の上向きの電流を流すと、基部３４ｂが第１軸Ｒ２を回転軸として右回りに回動する。また逆方向の通電では左回りに回動する。通電は、制御部６によって制御される。

このように、コイル３８１からコイル３８８に交互に逆方向の電流を流すことによって、基部３４ｂには、第１軸Ｒ２を回転中心とする右回りと左回りの回転力が交互に作用する。これにより、ノズルユニット３０は、第１実施形態の圧電素子２７と同様なねじり共振振動を、噴射管２４に付与することができる。

磁石３７１，３７２およびコイル３８１からコイル３８８の個数および配置は上記に限定されない。これらを基部３４ｂの全外周に配置してもよい。これによれば、ねじり共振振動の変位量やねじりのトルクを増大させることができる。

本実施形態によれば第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

３．第３実施形態
上記実施形態では、吐出孔２２を＋Ｘ方向からの平面視にて円形としたが、吐出孔の形状は上記に限定されない。本実施形態に係るノズルユニットの吐出孔は、第１軸Ｒ１と直交するＹＺ平面に沿う断面において、第２軸であるＺ軸に沿う方向の長さが、第３軸であるＹ軸に沿う方向の長さよりも長くてもよい。具体的には、吐出孔はＺ軸に沿う方向に長い楕円形である。

本実施形態によれば第１実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。

吐出孔の平面形状は、回転軸である第１軸Ｒ１に対して回転対称とならない。そのため、噴射管２４の揺動と連動して、吐出孔から吐出される液体Ｌの断面形状がねじり共振振動に応じて変化する。これによって、吐出孔から吐出された液体Ｌの液滴化をさらに促進させることができる。

１…液体噴射装置、２２…吐出孔、２４，３４…噴射管、２４ａ…先端部、２４ｂ，３４ｂ…基部、２４ｂ１…第１支持部、２４ｂ２…第２支持部、２６…本体部、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…揺動機構としての圧電素子、３７ａ，３７ｂ…揺動機構としての磁石部、３８ａ，３８ｂ…揺動機構としてのヨーク部、２４１，２４２…第１面、２４３，２４４…第２面、ｎ０，ｎ３，ｎ５…振動の節、ａ１，ａ３，ａ５…振動の腹、Ｌ…液体、Ｒ１，Ｒ２…第１軸。

Claims

本体部と、
第１軸に沿って延伸し、内部を液体が流通可能な噴射管と、を備え、
前記噴射管は、
前記第１軸に沿う方向の一方の端部であって、前記液体が吐出される吐出孔を有する先端部と、
前記本体部に接続される基部と、を有し、
前記基部は、前記噴射管に、ねじり共振振動を付与する揺動機構を有し、
前記液体は、前記吐出孔から連続流として前記第１軸に沿う方向に吐出され、前記揺動機構により付与された前記ねじり共振振動により液滴化され、
前記ねじり共振振動の周波数は、前記噴射管の前記基部から前記先端部までの間において、振動の腹を１つ以上有する第１周波数であり、
前記揺動機構は、前記基部を前記本体部に対して、前記第１軸を回転軸として回動かつ反復運動させ、
前記基部は、前記第１軸と交差する第２軸に沿う方向に延出する支持部と、前記揺動機構として、前記支持部と前記本体部との間に介在する圧電素子と、を有し、
前記吐出孔は、前記第１軸と直交する断面において、前記第２軸に沿う方向の長さが、前記第１軸および前記第２軸と交差する第３軸に沿う方向の長さよりも長いことを特徴とする液体噴射装置。
前記ねじり共振振動は、前記基部に振動の節が位置し、前記先端部に前記振動の腹が位置することを特徴とする、請求項１に記載の液体噴射装置。
前記基部は、複数の前記圧電素子を有し、
前記支持部は、前記第２軸に沿う方向の一方に延出する第１支持部と、前記第２軸に沿う方向の他方に延出する第２支持部と、を有し、
前記第１支持部は、前記第１軸および前記第２軸を含む第１面を有し、
前記第２支持部は、前記第１軸および前記第２軸を含む第２面を有し、
複数の前記圧電素子は、前記第１面および前記第２面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の液体噴射装置。
前記噴射管の外径は、前記本体部の外径よりも小さく、１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の液体噴射装置。
前記基部から前記先端部までの長さは、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載の液体噴射装置。
前記第１周波数は、前記噴射管の共振周波数であることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液体噴射装置。
前記基部は、前記ねじり共振振動の共振を検出する共振検出器を有することを特徴とする、請求項６に記載の液体噴射装置。