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液体ジェット射出装置及び液体ジェット射出方法

国内特許コード P180015034
整理番号 (S2015-1480-N0)
掲載日 2018年5月24日
出願番号 特願2017-518013
出願日 平成28年5月13日(2016.5.13)
国際出願番号 JP2016064392
国際公開番号 WO2016182081
国際出願日 平成28年5月13日(2016.5.13)
国際公開日 平成28年11月17日(2016.11.17)
優先権データ
  • 特願2015-099054 (2015.5.14) JP
  • 特願2015-166119 (2015.8.25) JP
発明者
  • 田川 義之
  • 大貫 甫
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
発明の名称 液体ジェット射出装置及び液体ジェット射出方法
発明の概要 液体ジェット射出装置は、両端が開口された筒状体であり、少なくとも内面に対する接触角が90度未満である射出液体が内部に配置された細管と、前記細管の一端が配置された底部側に、前記射出液体に圧力を伝達可能となるように伝達媒体が配置された容器と、前記細管内の前記射出液体の液面と前記容器内で細管外の前記伝達媒体の界面とを前記細管の軸方向に沿って位置をずらす調整機構と、前記細管内の前記射出液体から液体ジェットが射出されるように、前記伝達媒体に圧力波を発生させる発生機構と、を備えている。
従来技術、競合技術の概要


液体ジェットは、従来からインクジェットプリンタ(例えば、「シリーズ「デジタルプリンタ技術」インクジェット,東京電気大学出版局,(2008),日本画像学会,(ISBN978-4-501-62340-1 C3072)(以下、「非特許文献1」という)参照)やマイクロ加工デバイス等の様々な分野で利用されている。このような液体ジェットの射出装置の大部分は、射出管内径と同程度以上の径の液体ジェットを射出する装置である。例えば、インクジェットプリンタで用いられるピエゾインクジェット方式やバブルジェット(登録商標)方式が該当し、いずれも液体を射出孔(ノズル)から押し出す方式である。このため、射出された液滴の径は、射出孔の径以上となる。



これに対して、射出管の凹面形状を有する液面に、短時間で大きな加速度を与えると、射出管から射出管の内径の1/5程度の細い液体ジェットを射出することができる。このような細い液体ジェットを適用できれば、インクジェットプリンタ等の押し出し方式で問題となる目詰まりの問題を解消することができる。



このように細い液体ジェットの生成方法として、液体を充填したマイクロ管にレーザを照射する方法がある(例えば、「Tagawa, Y., Oudalov, N., Visser, C. W., Peters, I. R., van der Meer, D., Sun, C., Prosperetti,A. and Lohse, D., Highly focused supersonic microjets, Physical Review X , Vol. 2, (2012),031002.(以下、「非特許文献2」という)参照)。



また、他の生成方法として、液体を充填した試験管を自由落下させ、床との衝突により生じる撃力を用いるものがある(例えば、「Antkowiak, A., Bremond, N., Dizes,S. L and Villermaux, E., Short-term dynamics of a density interface following an impact, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 577, (2007), pp. 241-250.(以下、「非特許文献3」という)や「木山景仁、野口悠斗、田川義之「撃力による液体ジェットの生成」,日本機械学会論文集,Vol.80,No.814,2014」(以下、「非特許文献4」という)参照)。

産業上の利用分野


本発明は、液体ジェット射出装置及び液体ジェット射出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
両端が開口された筒状体であり、少なくとも内面に対する接触角が90度未満である射出液体が内部に配置された細管と、
前記細管の一端が配置された底部側に、前記射出液体に圧力を伝達可能となるように伝達媒体が配置された容器と、
前記細管内の前記射出液体の液面と前記容器内で細管外の前記伝達媒体の界面とを前記細管の軸方向に沿って位置をずらす調整機構と、
前記細管内の前記射出液体から液体ジェットが射出されるように、前記伝達媒体に圧力波を発生させる発生機構と、
を備える液体ジェット射出装置。

【請求項2】
前記伝達媒体は、前記容器内の底部側で少なくとも前記細管外に配置される伝達液体と、前記細管内又は前記細管の端部において前記伝達液体と前記射出液体の間に配置されて両者を分離させ、前記伝達液体から前記射出液体に圧力波を伝播する分離材と、を備える請求項1記載の液体ジェット射出装置。

【請求項3】
前記分離材は、前記細管内又は前記細管の端部に形成された膜体である請求項2記載の液体ジェット射出装置。

【請求項4】
前記分離材は、前記細管内に変位可能に配置され、音響インピーダンスが前記射出液体の音響インピーダンスの1倍以上1.5倍以下とされた栓体である請求項2記載の液体ジェット射出装置。

【請求項5】
前記伝達媒体は、前記射出液体である請求項1記載の液体ジェット射出装置。

【請求項6】
前記伝達媒体は、音響インピーダンスが前記射出液体の音響インピーダンスの1倍以上1.5倍以下である固体である請求項1記載の液体ジェット射出装置。

【請求項7】
前記調整機構は、前記細管内の前記射出液体の前記液面を前記細管の軸方向に沿って変位させる細管内液面変位機構である請求項4又は5記載の液体ジェット射出装置。

【請求項8】
前記調整機構は、前記容器内において前記細管外の前記伝達媒体の前記界面を前記細管の軸方向に沿って変位させる細管外界面変位機構である請求項4又は5記載の液体ジェット射出装置。

【請求項9】
前記調整機構は、前記細管内に前記射出液体を供給する射出液体供給機構である請求項3又は6記載の液体ジェット射出装置。

【請求項10】
前記発生機構は、前記細管内の前記射出液体の液面よりも前記容器の底部側で前記容器に撃力を付与する撃力付与機構である請求項1~9のいずれか1項記載の液体ジェット射出装置。

【請求項11】
前記発生機構は、前記細管内の前記射出液体の液面よりも前記容器の底部側で前記伝達媒体にレーザを照射するレーザ照射機構である請求項2~5、7、8、及び請求項3に従属する請求項9のいずれか1項に記載の液体ジェット射出装置。

【請求項12】
前記発生機構は、前記細管内の前記射出液体の液面よりも前記容器の底部側で前記伝達媒体に爆発を作用させる爆発機構である請求項1~9のいずれか1項記載の液体ジェット射出装置。

【請求項13】
前記発生機構は、前記細管内の前記射出液体の液面よりも前記容器の底部側で前記伝達媒体に超音波を作用させる超音波付与機構である請求項1~9のいずれか1項記載の液体ジェット射出装置。

【請求項14】
容器の底部側に伝達媒体を配置すると共に、両端が開口され、一端が前記容器の伝達媒体内に挿入され、他端が伝達媒体外に配置された細管内に、少なくとも内面に対する接触角が90度未満である射出液体を前記伝達媒体から圧力伝達可能となるように細管の内部に配置する第1工程と、
前記細管内の前記射出液体の液面と前記容器内で細管外の前記伝達媒体の界面とを前記細管の軸方向に沿って位置をずらした状態で、前記容器内の前記伝達媒体に圧力波を発生させて前記細管内の前記射出液体から液体ジェットが射出させる第2工程と、
を備える液体ジェット射出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017518013thum.jpg
出願権利状態 公開
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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