流体喷射装置的制造方法_4

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减小流体阻力。
[0121]另外,在本实施方式(参照图4)中,以上说明的流体室501的形状是两端密封的大致圆筒形,但不仅限于圆筒形,也可以是在侧视观察中为圆锥形、梯形,或半球形等。例如,如果将出口流路511与密封面505的连接部形成为漏斗这样的形状,则可以容易地排出后述的流体室501中的气泡。
[0122]出口流路管510与流体喷射管200连接。流体喷射管200贯穿设置有连接流路201,连接流路201的直径比出口流路511的直径大。而且,流体喷射管200的管部的厚度被形成为在具有不吸收流体的压力脉动的刚度的范围内。
[0123]流体喷射管200的前端部插入有喷嘴211。该喷嘴211贯通设置有流体喷射开口部212。流体喷射开口部212的直径比连接流路201的直径小。
[0124]在上壳体500的侧面突出设置有插入从泵700提供流体的连接管25的入口流路管(流体取入口)502,入口流路管502中贯通有入口流路侧的连接流路504。连接流路504与入口流路503连通。入口流路503在流体室501的密封面505的边缘部形成为槽状,并与流体室501连通。
[0125]在上壳体500与下壳体301的接合面上,在离开隔膜400的外周方向的位置上,下壳体301侧形成有密封盒(八、V今y求、y夕只)304、上壳体500侧形成有密封盒506,由密封盒304、506所形成的空间里装有环形密封圈450。
[0126]在这里,组装上壳体500和下壳体301时,通过上壳体500的密封面505的边缘部与下壳体301的凹部303的底面将隔膜400的边缘部与加固板410的边缘部紧密连接。这时,密封圈450被上壳体500与下壳体301推压,从而防止流体从流体室501泄漏。
[0127]流体室501中,流体吐出时达到30大气压(3MPa)以上的高压状态,虽然认为在隔膜400、加固板410、上壳体500、下壳体301的各个接合部会有少许流体泄漏,但是通过密封圈450阻止泄漏。
[0128]如图4所示设置有密封圈450后,则密封圈450会被以高压从流体室501泄漏的流体的压力压缩,同时密封圈450被进一步强力地推压到密封盒304、505的内壁上,因此,能够更可靠地防止流体的泄漏。通过这种方式,可以在驱动时保持流体室501中较高的压力上升。
[0129]接下来,参照附图,对形成在上壳体500的入口流路503进行更详细的说明。
[0130]图5是示出入口流路503的方式的俯视图,表示从与下壳体301的接合面侧观察到的上壳体500的状态。
[0131]图5中,入口流路503在上壳体500的密封面505的边缘部形成为槽状。
[0132]入口流路503的一个端部连通到流体室501,另一个端部连通到连接流路504。在入口流路503与连接流路504的连接部形成有流体贮存部507。然后,通过使流体贮存部507与入口流路503的连接部平滑地圆化来减小流体阻力。
[0133]而且,入口流路503朝向大致切线方向连通到流体室501的内周侧壁501a。以规定压力由泵700 (参照图1)提供的流体沿着内周侧壁501a(图5中,箭头所指示的方向)流动并在流体室501产生回旋流。回旋流被回旋所产生的离心力推向内周侧壁501a侧,同时,流体室501中含有的气泡集中在回旋流的中心部。
[0134]然后,集中在中心部的气泡被从出口流路511排出。因此,优选将出口流路511设置在回旋流的中心附近,即旋转体形状的轴中心部。
[0135]而且,如图5所示,入口流路503是弯曲的。入口流路503也可以设置为不弯曲而沿着直线连通到流体室501,但通过使其弯曲,可以将流路变长,从而可以在狭窄空间中得到所需的惯性(Y于一夕 > 只)(对于惯性,将在后面说明)。
[0136]另外,如图5所示,在隔膜400与形成有入口流路503的密封面505的边缘部之间,设置有加固板410。设置加固板410意在提高隔膜400的耐久性。由于在入口流路503与流体室501的连接部形成有切口状的连接开口部509,因此,可以认为当隔膜400被以高频率驱动时,在连接开口部509附近发生应力集中,从而发生疲劳破坏。因此,通过设置具有无切口部而连续的开口部的加固板410,可以使得隔膜400不发生应力集中。
[0137]而且,在上壳体500的外周角落部开设4个位置的螺丝孔500a,上壳体500与下壳体301在该螺丝孔位置上被螺丝螺合接合。
[0138]另外,尽管省略图示,但可以将加固板410与隔膜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和隔膜400在接合面上贴紧的方法。
[0139]==脉动发生部的动作==
[0140]接下来,参照图1?图5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。
[0141]〈惯性〉
[0142]首先,对惯性进行说明。
[0143]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。
[0144]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。
[0145]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。
[0146]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。
[0147]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。
[0148]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。
[0149]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。
[0150]〈流体的喷射〉
[0151]接下来,对脉动发生部100的动作进行说明。
[0152]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。
[0153]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。
[0154]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。
[0155]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。
[0156]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。
[0157]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,由于泵700的压力和流体室501中的负压状态二者,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。
[0158]入口流路503中的流体的流动返回之后,如果压电元件401伸展,则可以从喷嘴211继续喷射脉动流。
[0159]〈气泡的排除〉
[0160]接下来,对流体室501中的气泡的排除动作进行说明。
[0161]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。
[0162]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。
[0163]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。
[0164]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。
[0165]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。
[0166]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。
[0167]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
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