流体喷射装置的制造方法_4

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153]另外,尽管省略图示,但可以将加固板410与隔板400接合,层叠粘合为一体。作为粘合方法,可以是使用粘合剂粘接的方法,也可以是固相扩散接合及焊接等方法,但更优选使加固板410和隔板400在接合面上贴紧的方法。
[0154]==脉动发生部的动作==
[0155]接下来,参照图1?图6对本实施方式的脉动发生部100的动作进行说明。基于本实施方式的脉动发生部100的流体吐出,通过入口流路503侧的惯性LI (有时称为“合成惯性LI”)与出口流路511侧的惯性L2(有时称为“合成惯性L2”)的差来进行。
[0156]〈惯性〉
[0157]首先,对惯性进行说明。
[0158]当设流体的密度为P、流路的截面积为S、流路的长度为h时,惯性L用L= P Xh/S表示。当设流路的压力差为△ P、流过流路的流体的流量为Q时,通过使用惯性L使流路中的运动方程式变形,可以导出ΔΡ = LXdQ/dt这一关系。
[0159]也就是说,惯性L表示对流量的时间变化的影响程度,惯性L越大,流量的时间变化越小,惯性L越小,流量的时间变化越大。
[0160]而且,有关多条流路的并联连接、多条形状不同的流路的串联连接的合成惯性,可以通过使得各个流路的惯性与电路中的电感的并联连接、或串联连接同样地合成而算出。
[0161]另外,入口流路503侧的惯性LI,由于连接流路504的直径相对于入口流路503的直径设定为足够大,因此,惯性LI在入口流路503的范围内算出。这时,由于连接泵700与入口流路503的连接管25具有柔软性,因此可以从惯性LI的计算中删除。
[0162]而且,关于出口流路511侧的惯性L2,由于连接流路201的直径远比出口流路511的直径大,且流体喷射管200的管部(管壁)的厚度薄,因此对惯性L2的影响是轻微的。因此,出口流路511侧的惯性L2可以替换为出口流路511的惯性。
[0163]另外,流体喷射管200的管壁具有对流体的压力传播的足够的刚性。
[0164]而且,在本实施方式中,入口流路503的流路长度及截面积、出口流路511的流路长度及截面积被设定为,使得入口流路503侧的惯性LI比出口流路511侧的惯性L2更大。
[0165]〈流体的喷射〉
[0166]接下来,对脉动发生部100的动作进行说明。
[0167]流体通过泵700以规定压力供给入口流路503。其结果,当压电元件401不动作时,流体利用泵700的吐出力与入口流路503侧整体的流体阻力值的差流动到流体室501中。
[0168]在这里,当驱动信号被输入到压电元件401中,压电元件401急剧伸长时,如果入口流路503侧及出口流路511侧的惯性L1、L2具有足够的大小,则流体室501中的压力迅速上升而达到几十个大气压。
[0169]由于该流体室501中的压力远比利用泵700对入口流路503施加的压力大,因此,从入口流路503侧流入流体室501中的流体会因该压力而减少,从出口流路511的流出会增加。
[0170]由于入口流路503的惯性LI比出口流路511的惯性L2大,由于从出口流路511吐出的流体的增加量比流体从入口流路503流入流体室501的流量的减少量大,因此,流体会在连接流路201以脉冲状吐出,也就是说,会发生脉动流。这个吐出时的压力波动在流体喷射管200中传播,流体从前端的喷嘴211的流体喷射开口部212被喷射出。
[0171]在这里,由于喷嘴211的流体喷射开口部212的直径比出口流路511的直径小,因此,流体进一步被作为高压、高速的脉冲状液滴而喷射出。
[0172]另一方面,流体室501中,由于从入口流路503流入的流体量的减少与从出口流路511流出的流体的流出量的增加的相互作用,压力上升后立即成为负压状态。其结果,因泵700的压力和流体室501中的负压状态这二者,在经过规定时间后,入口流路503的流体以与压电元件401动作前相同的速度流向流体室501中的流动被恢复。
[0173]入口流路503中的流体的流动恢复之后,如果压电元件401伸展,则可以从喷嘴211继续喷射脉动流。
[0174]〈气泡的排除〉
[0175]接下来,对流体室501中的气泡的排除动作进行说明。
[0176]如上所述,入口流路503通过一边在流体室501的周围回旋一边接近流体室501的这种路径连通到流体室501。而且,出口流路511设置在流体室501的大致旋转体形状的旋转轴附近。
[0177]因此,从入口流路503流入流体室501的流体沿着内周侧壁508而在流体室501中回旋。然后,流体由于离心力而被推压到流体室501的内周侧壁501a侧,流体所含的气泡集中在流体室501的中心部,其结果,气泡被从出口流路511排出。
[0178]因此,即使由于压电元件401而在流体室501发生微小的容积变化,压力波动也不会因气泡受到阻碍,而能够获得足够的压力上升。
[0179]根据本实施方式,由于流体以规定的压力通过泵700被供给入口流路503,并且,即使在停止了脉动发生部100的驱动的状态下,流体也能被供给入口流路503和流体室501,因此,即便不进行启动注水(呼r/水)动作,也能够开始初始动作。
[0180]而且,由于流体从比出口流路511的直径缩小的流体喷射开口部212喷出,因此,液压比出口流路511中增高,从而使得高速的流体喷射成为可能。
[0181]而且,由于流体喷射管200具有可将从流体室501流动的流体的脉动传递到流体喷射开口部212的刚性,因此,具有不会妨碍来自脉动发生部100的流体的压力传播,并可以喷射所需的脉动流这一效果。
[0182]而且,由于将入口流路503的惯性设定为比出口流路511的惯性大,因此,与从入口流路503流向流体室501的流体的流入量的减少程度相比,在出口流路511则会发生更大程度的流出量的增加,从而在流体喷射管200中可以进行脉冲状的流体吐出。因此,也可以不在入口流路503侧设置止回阀,这样既可以达到简化脉动发生部100的构造的效果,同时可以使内部的清洗变得容易,且可以排除起因于使用止回阀的对耐久性的担心。
[0183]另外,通过将入口流路503和出口流路511 二者的惯性设定得足够大,如果急剧缩小流体室501的容积,则可以使流体室501中的压力急剧上升。
[0184]而且,通过采用使用作为容积改变单元的压电元件401和隔板400而发生脉动的构造,可以简化脉动发生部100的构造,并实现小型化。而且,可以将流体室501的容积变化的最大频率设定为IKHz以上的高频率,从而最适于高速脉动流的喷射。
[0185]而且,脉动发生部100通过利用入口流路503使流体室501中的流体发生回旋流,可以利用离心力将流体室501中的流体推向流体室501的外周方向,使回旋流的中心部,即,使流体所含的气泡集中在大致旋转体形状的轴附近,并从设置在大致旋转体形状的轴的附近的出口流路511排除气泡。由此,可以防止气泡滞留在流体室501中所导致的压力振幅的降低,并可以继续脉动发生部100的稳定的驱动。
[0186]而且,由于形成为使入口流路503通过一边沿流体室501的周围回旋一边接近流体室501这样的路径连通到流体室501,因此可以无需采用用于使流体在流体室501的内部旋转的专用的构造就能够发生回旋流。
[0187]而且,由于在流体室501的密封面505的外边缘部形成槽形的入口流路503,因此,可以无需增加部件数目就能形成作为回旋流发生部的入口流路503。
[0188]而且,通过在隔板400的上表面配备加固板410,隔板400将加固板410的开口部外周作为支点驱动,因此,难以发生应力集中,从而可以提高隔板400的耐久性。
[0189]另外,如果使加固板410与隔板400的接合面的角部圆化,则能够进一步缓和隔板400的应力集中。
[0190]而且,如果将加固板410和隔板400层叠并粘合为一体,则不仅可以提高脉动发生部100的组装性,还能具有加固隔板400的外边缘部的效果。
[0191]而且,由于在从泵700提供流体的入口侧的连接流路504与入口流路503的连接部设置有滞留流体的流体贮存部507,因此,可以抑制连接流路504的惯性对入口流路503的影响。
[0192]而且,由于在上壳体500与下壳体301的接合面上,在离开隔板400的外周方向的位置上配备有环状的密封圈450,因此,可以防止流体从流体室501的泄漏,并防止流体室501中的压力降低。
[0193]<流体容器760中的压力控制>
[0194]图7是进行压力控制时流体容器760中的压力变化的说明图。图7示出相对于时间t (横轴)的压力P (纵轴)。这里示出的压力P是由压力传感器722检测的流体容器760中的压力(以下,有时也将流体容器760中的压力简单地称为“压力P”)。而且,图7示出目标压力Pt、压力R1、比压力Rl高的压力F1、比压力Fl高且比目标压力高的压力F2、以及比压力F2高的压力R2。并且,从压力Rl到压力R2的范围表示为粗略窗口。并且,从压力Fl到压力F2的范围表示为精细窗口( 7 7 O々O卜。
[0195]对本实施方式的流体喷射装置I的概要进行说明。流体喷射装置I的驱动控制部600控制来自脉动发生部100的流体喷射。并且,流体喷射装置I的泵控制部710控制流体容器760中的压力。
[0196]如果流体容器760中的压力P比压力Rl高,且比压力R2低,则驱动控制部600接受来自脉动发生部启动开关(未图示)的喷射请求,使流体从脉动发生部100喷射。S卩,如果压力P在粗略窗口内,则流体被喷射。然而,即使在压力P比压力Rl高且比压力R2低时,在后述的试喷射模式的情况下,作为例外,也进行流体的喷射。这时,泵控制部710不进行流体容器760的压力控制,而将一定量的流体从流体容器760送至脉动发生部100。
[0197]而且,如后所述,在压力调整控制中,在压力P为压力Rl以下时,泵控制部710进行加压粗调整控制。并且,在压力P高于压力Rl且为压力Fl以下时,进行加压微调整控制。并且,在压力P高于压力Fl且低于压力F2时(在精细窗口内时),不进行压力调整。此外,当压力P为压力F2以上时,进行减压微调整控制。另外,在泵控制部710进行压力调整控制时,驱动控制部600不进行从脉动发生部100的流体喷射。
[0198]下面,进行压力调整控制的说明。另外,在以下的说明中,通过压力传感器722进行流体容器760中的压力P的检测,通过泵控制部710进行对应于压力P的压力调整控制。
[0199]图8是压力调整控制的流程图。当脉动发生部启动开关未被按下时,每间隔20ms进行该压力调整控制。
[0200]泵控制部710判定流体容器760中的压力P是否高于压力Fl且低于压力F2(S102)。并且,当压力P高于压力Fl且低于压力F2时,结束压力调整控制。这样,通过在压力P高于压力Fl且低于压力F2时不进行压力调整控制,可以避免因进行无用的压力控制而反倒使压力变化增大。
[0201 ] 反之,在步骤S102中,当不满足压力P高于压力Fl且低于压力F2这个条件时,泵控制部710对压力P是否在压力F2以上进行判定(S104)。并且,当压
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