JP2009299690A - Pulse generator and fluid injection device - Google Patents

Pulse generator and fluid injection device Download PDF

Info

Publication number
JP2009299690A
JP2009299690A JP2009216719A JP2009216719A JP2009299690A JP 2009299690 A JP2009299690 A JP 2009299690A JP 2009216719 A JP2009216719 A JP 2009216719A JP 2009216719 A JP2009216719 A JP 2009216719A JP 2009299690 A JP2009299690 A JP 2009299690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
channel
fluid chamber
inlet
diaphragm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009216719A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Seto
毅 瀬戸
Kazuo Kawasumi
和夫 河角
Kazuyoshi Takayama
和喜 高山
Seyed Hamid Reza Hosseini
セイド ハミド レザ ホセイニ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Tohoku University NUC
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC, Seiko Epson Corp filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2009216719A priority Critical patent/JP2009299690A/en
Publication of JP2009299690A publication Critical patent/JP2009299690A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/3203—Fluid jet cutting instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00137—Details of operation mode
    • A61B2017/00154—Details of operation mode pulsed

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable fluid injection device with a simple structure. <P>SOLUTION: This fluid injection device 1 has a pulse generation part 100 having a fluid chamber 501 capable of changing the volume, an inlet flow passage 503 and an outlet flow passage 511 communicating with the fluid chamber 501, a connecting flow passage 201 communicating one end part with the outlet flow passage 511 and provided with a fluid injection opening part 212 having the other end part reduced more than a diameter of the outlet flow passage 511, a connecting flow passage pipe 200 bored with the connecting flow passage 201 and having a rigidity capable of transmitting a pulse of fluid flowed from the fluid chamber to the fluid injection opening part 212, and a pump 20 for supplying the fluid to the inlet flow passage 503. Inertance of the inlet flow passage 503 is set larger than inertance of the outlet flow passage 511. The inlet flow passage 503 constitutes a swirling flow generating part for generating a swirling flow in the fluid chamber 501. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体噴射装置に関する。詳しくは、簡単な構造で、安定して強い脈動で流体を噴射する流体噴射装置に関する。   The present invention relates to a fluid ejecting apparatus. More specifically, the present invention relates to a fluid ejecting apparatus that ejects fluid with a simple structure and stable and strong pulsation.

従来、生体組織を切開または切除する流体噴射装置として、ポンプ室の容積を変更して流体の吐出動作を行うマイクロポンプと、マイクロポンプの出口流路に一方の端部が接続され、他方の端部が出口流路の直径よりも縮小された開口部（ノズル）が設けられた接続流路と、接続流路が穿設されマイクロポンプから流動される流体の脈動を前記開口部に伝達し得る剛性を有する接続管と、が備えられ、流体は脈動波群と休止部との繰り返しで流動され、高速で開口部から噴射される流体噴射装置というものが知られている（例えば、特許文献１）。   Conventionally, as a fluid ejecting apparatus for incising or excising biological tissue, one end is connected to a micropump that changes the volume of a pump chamber and performs a fluid discharge operation, and an outlet flow path of the micropump, and the other end A connecting channel provided with an opening (nozzle) whose portion is smaller than the diameter of the outlet channel, and a pulsation of fluid flowing from the micropump by drilling the connecting channel can be transmitted to the opening. There is known a fluid ejecting apparatus that includes a connecting pipe having rigidity, in which fluid is repeatedly flowed between a pulsating wave group and a resting part, and ejected from an opening at high speed (for example, Patent Document 1). ).

また、上述のように構成されるマイクロポンプの出口流路側にポンプ呼び水装置としてのピストンポンプを配設し、流体がマイクロポンプ内に入っていない起動時に呼び水動作を行い、また起動後においては、ポンプ室内の気体を圧縮して排除するマイクロポンプというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。   In addition, a piston pump as a pump priming device is arranged on the outlet flow path side of the micro pump configured as described above, and a priming operation is performed at the time of activation when the fluid does not enter the micro pump. A micro pump that compresses and eliminates gas in the pump chamber is known (see, for example, Patent Document 2).

特開２００５−１５２１２７号公報（第７，８頁、図１）JP 2005-152127 A (7th and 8th pages, FIG. 1) 特開２００５−３０７７４３号公報（第４，５頁、図２）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-307743 (pages 4, 5 and 2)

本発明者らが出願した特許文献１によれば、脈動する流体を高速で噴射することが可能であり、その制御も容易である。また、脈動する流体の噴射は手術等において組織の切開能力が高い一方、流体量が少なくてすむため、術野に流体が滞留することが少ない。従って、視認性が向上し、組織の飛散を防ぐ効果があった。   According to Patent Document 1 filed by the present inventors, it is possible to eject a pulsating fluid at high speed, and its control is also easy. In addition, jetting of the pulsating fluid has a high tissue incising ability in surgery and the like, but the amount of fluid is small, so that the fluid does not stay in the surgical field. Therefore, the visibility is improved and there is an effect of preventing the scattering of the tissue.

このマイクロポンプは、その駆動の特性から起動時にはポンプ室内の呼び水動作と気泡の排除を必要とし、上述した特許文献２に示すようなポンプ呼び水装置を設置する構造が提案された。しかしながら、ポンプ呼び水装置を設置しても、起動後においては呼び水装置は離脱されるため、ポンプ室内に気泡が発生すると駆動動作が不安定になることが予測される。   This micro pump requires a priming operation in the pump chamber and the elimination of bubbles at the time of start-up due to its driving characteristics, and a structure in which a pump priming device as shown in Patent Document 2 described above is installed has been proposed. However, even if the pump priming device is installed, the priming device is detached after the start-up, and therefore it is predicted that the driving operation becomes unstable if bubbles are generated in the pump chamber.

また、特許文献１及び特許文献２によるマイクロポンプは、入口流路側のイナータンスよりも出口流路側のイナータンスを大きく設定しているため、入口流路側には流体の逆流を防ぐための逆止弁を設けている。この逆止弁は非常に小型なものであり、洗浄性が悪く、また逆止弁の繰り返し使用や長期間の使用に対して必ずしも十分な性能を維持でないことが考えられる。   Moreover, since the micropumps according to Patent Document 1 and Patent Document 2 set the inertance on the outlet flow channel side larger than the inertance on the inlet flow channel side, a check valve for preventing the back flow of fluid is provided on the inlet flow channel side. Provided. This check valve is very small, has poor cleaning properties, and may not always maintain sufficient performance for repeated use or long-term use of the check valve.

本発明の目的は、上述した課題を解決することを要旨とし、呼び水装置を必要とせず、駆動中に気泡が滞留することによる性能低下を排除し、簡単な構造で高い信頼性を有する流体噴射装置を提供することである。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, eliminate the need for a priming device, eliminate performance degradation due to air bubbles remaining during driving, and have a simple structure and high reliability for fluid ejection Is to provide a device.

本発明の流体噴射装置は、容積が変更可能な流体室と、前記流体室に連通する入口流路及び出口流路と、を備える脈動発生部と、前記出口流路に一方の端部が連通され、他方の端部が前記出口流路の直径よりも縮小された流体噴射開口部が設けられた接続流路と、前記接続流路が穿設され、前記流体室から流動される流体の脈動を前記流体噴射開口部に伝達し得る剛性を有する接続流路管と、前記入口流路に流体を供給する圧力発生部と、が備えられていることを特徴とする。
ここで、圧力発生部としては、例えば、一定圧力で流体を吐出するポンプを採用することができる。 The fluid ejecting apparatus of the present invention includes a pulsation generating unit including a fluid chamber whose volume can be changed, an inlet channel and an outlet channel communicating with the fluid chamber, and one end portion communicating with the outlet channel. A connecting flow path provided with a fluid ejection opening whose other end is smaller than the diameter of the outlet flow path, and a pulsation of fluid flowing from the fluid chamber in which the connection flow path is drilled Is connected to the fluid ejection opening, and a pressure generating unit that supplies fluid to the inlet channel is provided.
Here, as the pressure generator, for example, a pump that discharges fluid at a constant pressure can be employed.

この発明によれば、圧力発生部により一定圧力で入口流路に流体を供給するため、脈動発生部の駆動を停止した状態においても入口流路及び流体室に流体を供給するため、呼び水動作を必要とせず、初期動作を開始することができる。   According to the present invention, since the fluid is supplied to the inlet channel at a constant pressure by the pressure generator, the priming operation is performed in order to supply the fluid to the inlet channel and the fluid chamber even when the drive of the pulsation generator is stopped. The initial operation can be started without the need.

また、出口流路の直径よりも縮小された流体噴射開口部から流体を噴出するため、高速の流体噴射を可能にする。   Further, since the fluid is ejected from the fluid ejection opening that is reduced in size than the diameter of the outlet channel, high-speed fluid ejection is enabled.

さらに、接続流路管が、流体室から流動される流体の脈動を前記開口部に伝達し得る剛性を有しているので、脈動発生部からの流体の圧力伝播を妨げず、所望の脈動流を噴射することができるという効果を有する。   Further, since the connecting flow channel pipe has rigidity capable of transmitting the pulsation of the fluid flowing from the fluid chamber to the opening, the desired pulsating flow is not prevented without disturbing the pressure propagation of the fluid from the pulsation generating part. It has the effect that can be injected.

また、前記入口流路のイナータンスが、前記出口流路のイナータンスよりも大きく設定されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the inertance of the said inlet flow path is set larger than the inertance of the said outlet flow path.

このようにすれば、脈動発生部を駆動することで、入口流路から流体室への流体の流入量よりも大きい脈動流が出口流路に発生し、接続流路管内にパルス状の流体吐出を行うことができる。従って、前述した特許文献１のように入口流路側に逆止弁を設けなくてもよく、脈動発生部の構造を簡素化できるとともに、内部の洗浄が容易になる他、逆止弁を用いることに起因する耐久性の不安を排除することができるという効果がある。   In this way, by driving the pulsation generating unit, a pulsating flow larger than the amount of fluid flowing from the inlet flow channel into the fluid chamber is generated in the outlet flow channel, and a pulsed fluid discharge is generated in the connection flow channel pipe. It can be performed. Therefore, it is not necessary to provide a check valve on the inlet flow path side as in Patent Document 1 described above, the structure of the pulsation generating part can be simplified, the inside can be easily cleaned, and a check valve can be used. There is an effect that it is possible to eliminate anxiety of durability caused by.

なお、入口流路及び出口流路双方のイナータンスを十分大きく設定し、流体室の容積を急激に縮小すれば、流体室内の圧力が急激に上昇する。このことにより、出口流路により大きな脈動流を発生できる。   Note that if the inertance of both the inlet channel and the outlet channel is set sufficiently large and the volume of the fluid chamber is rapidly reduced, the pressure in the fluid chamber increases rapidly. As a result, a large pulsating flow can be generated in the outlet channel.

また、前記脈動発生部が、前記流体室の容積変更手段を備え、前記容積変更手段が前記流体室に対して伸張または収縮する圧電素子と、ダイアフラムと、を備えていることが好ましい。   Further, it is preferable that the pulsation generating unit includes a volume changing unit of the fluid chamber, and the volume changing unit includes a piezoelectric element that extends or contracts with respect to the fluid chamber, and a diaphragm.

容積変更手段として圧電素子を採用すれば、構造の簡素化とそれに伴う小型化を実現できる。また、流体室の容積変化の最大周波数を１ＫＨｚ以上の高い周波数にすることができ、高速かつ短い繰り返し周期での脈動流の噴射に最適である。   If a piezoelectric element is used as the volume changing means, the structure can be simplified and the size can be reduced accordingly. Further, the maximum frequency of the volume change of the fluid chamber can be set to a high frequency of 1 KHz or more, which is optimal for jetting a pulsating flow at a high speed with a short repetition period.

また、前記流体室が略回転体形状であって、内周側壁と前記内周側壁の一方の端部を封止する封止面と他方の端部を封止する前記ダイアフラムからなり、前記略回転体形状の軸を中心とする流体の旋回流を発生する旋回流発生部をさらに備え、前記出口流路が、前記略回転体形状の軸の近傍に設けられていることが好ましい。
ここで、回転体形状とは、例えば、円柱形状、円錐形状や半球形状等を選択できる。 In addition, the fluid chamber has a substantially rotating body shape, and includes an inner peripheral side wall, a sealing surface that seals one end of the inner peripheral side wall, and the diaphragm that seals the other end. It is preferable that a swirl flow generating unit that generates a swirl flow of a fluid centering on a rotating body-shaped axis is further provided, and the outlet flow path is provided in the vicinity of the substantially rotating body-shaped shaft.
Here, as the rotating body shape, for example, a cylindrical shape, a conical shape, a hemispherical shape, or the like can be selected.

旋回流発生部により流体室内の流体に旋回流を発生させることで、流体を遠心力により流体室の外周方向に押しやり、旋回流の中心部、つまり、略回転体形状の軸近傍に流体に含まれる気泡が集中し、略回転体形状の軸の近傍に設けられる出口流路から気泡を排除することができる。このことから、流体室内に気泡が存在することによる圧力振幅の低下を防止することができ、脈動発生部の安定した駆動を継続することができる。   By generating a swirling flow in the fluid in the fluid chamber by the swirling flow generating section, the fluid is pushed in the outer circumferential direction of the fluid chamber by centrifugal force, and the fluid is moved to the center of the swirling flow, that is, in the vicinity of the axis of the substantially rotating body shape. The contained bubbles are concentrated, and the bubbles can be eliminated from the outlet channel provided in the vicinity of the axis of the substantially rotating body shape. From this, it is possible to prevent a decrease in pressure amplitude due to the presence of bubbles in the fluid chamber, and it is possible to continue the stable driving of the pulsation generating unit.

また、前記旋回流発生部が、前記流体室の内周側壁に対して略接線方向に連通する前記入口流路により形成されていることが好ましい。   Further, it is preferable that the swirl flow generating portion is formed by the inlet flow channel communicating in a substantially tangential direction with respect to the inner peripheral side wall of the fluid chamber.

このように、旋回流発生部を入口流路により形成していることから、専用の旋回流発生部を用いることなく旋回流を発生させることができる。
なお、流体室の内周側壁とは、略回転体形状の外周に相当する。 Thus, since the swirl flow generating part is formed by the inlet channel, the swirl flow can be generated without using a dedicated swirl flow generating part.
In addition, the inner peripheral side wall of the fluid chamber corresponds to the outer periphery of a substantially rotating body shape.

また、前記流体室の外周縁部に、前記入口流路が形成されていることが望ましい。   Moreover, it is desirable that the inlet channel is formed at the outer peripheral edge of the fluid chamber.

このような入口流路を形成する形態としては、例えば、流体室の外周縁部に入口流路としての溝等を形成することで実現できる。従って、部品数を増やすことなく旋回流発生部としての入口流路を形成することができる。   The form of forming such an inlet channel can be realized by forming a groove or the like as an inlet channel in the outer peripheral edge of the fluid chamber, for example. Therefore, it is possible to form an inlet flow path as a swirl flow generating portion without increasing the number of parts.

また、前記旋回流発生部が、前記入口流路と流体室の内周側壁とを含む旋回流発生板にて形成されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the swirl flow generating portion is formed of a swirl flow generating plate including the inlet channel and an inner peripheral side wall of the fluid chamber.

このように旋回流発生部を旋回流発生板にて形成することにより、入口流路と内周側壁とをプレス加工、エッチング加工等で容易に形成することができる。   In this way, by forming the swirl flow generating portion with the swirl flow generating plate, the inlet channel and the inner peripheral side wall can be easily formed by pressing, etching, or the like.

さらに、入口流路の断面積と流路長を有する複数種類の旋回流発生板を用意しておけば、所望の入口流路側のイナータンスを選択的に設定することができるという効果がある。   Furthermore, if a plurality of types of swirl flow generating plates having the cross-sectional area of the inlet channel and the channel length are prepared, there is an effect that the desired inertance on the inlet channel side can be selectively set.

また、前記旋回流発生板と前記ダイアフラムとが、積層され一体に密接固着されていることが望ましい。   Further, it is desirable that the swirl flow generating plate and the diaphragm are laminated and closely fixed together.

旋回流発生板は薄板にて形成され、入口流路と流体室の内周側壁を有する開口部とが設けられている。そのために、流体室内の高圧付加に対して構造的強度が不十分になることが考えられるが、ダイアフラムと一体化することにより十分な構造的強度を得ることができる。また、組立時において取り扱いが容易になる利点もある。   The swirl flow generating plate is formed of a thin plate, and is provided with an inlet channel and an opening having an inner peripheral side wall of the fluid chamber. For this reason, it is conceivable that the structural strength is insufficient with respect to the addition of high pressure in the fluid chamber, but sufficient structural strength can be obtained by integrating with the diaphragm. In addition, there is an advantage that handling becomes easy at the time of assembly.

また、本発明では、前記入口流路が形成される封止面または前記旋回流発生板と前記ダイアフラムとの間に、前記流体室の直径と略等しい開口部を有する補強板が備えられていることを特徴とする。   In the present invention, a reinforcing plate having an opening substantially equal to the diameter of the fluid chamber is provided between the sealing surface where the inlet channel is formed or the swirl flow generating plate and the diaphragm. It is characterized by that.

旋回流発生板には、入口流路と流体室の内周側壁を形成する開口部とが形成される。この際、この開口部と入口流路との合流部を有し、合流部は切欠き形状となる。ダイアフラムは開口部外周が駆動の支点となるので、駆動するとき、合流部に応力集中が発生する。しかし、補強板を備えることにより、ダイアフラムは補強板の開口部外周を支点とするため、応力集中は発生しにくくダイアフラムの耐久性を向上させることができる。   The swirl flow generating plate is formed with an inlet channel and an opening that forms the inner peripheral side wall of the fluid chamber. At this time, the opening and the inlet channel have a merging portion, and the merging portion has a notch shape. In the diaphragm, the outer periphery of the opening serves as a fulcrum for driving. Therefore, when the diaphragm is driven, stress concentration occurs in the merging portion. However, by providing the reinforcing plate, since the diaphragm uses the outer periphery of the opening of the reinforcing plate as a fulcrum, stress concentration hardly occurs and the durability of the diaphragm can be improved.

また、前記旋回流発生板と前記補強板とが、積層され一体に密接固着されていることが望ましい。   Further, it is desirable that the swirl flow generating plate and the reinforcing plate are laminated and closely fixed together.

このようにすることで、旋回流発生板を補強できるとともに、組立時において取り扱いが容易になる。   By doing so, the swirl flow generating plate can be reinforced and the handling becomes easy during assembly.

また、前記ダイアフラムと前記補強板とが、積層され一体に固着されていることが望ましい。
このようにすれば、旋回流発生板を間接的に補強できるとともに、組立時において取り扱いが容易になる。 Further, it is desirable that the diaphragm and the reinforcing plate are laminated and fixed integrally.
If it does in this way, while being able to reinforce a swirl flow generation board indirectly, handling becomes easy at the time of an assembly.

また、前記圧力発生部から入口流路に流体を供給する入口側の接続流路と前記入口流路との接続部に、流体を滞留する流体溜りを設けていることが望ましい。   In addition, it is desirable that a fluid reservoir for retaining fluid is provided in a connection portion between the inlet-side connection flow channel for supplying fluid from the pressure generating unit to the inlet flow channel and the inlet flow channel.

入口側の接続流路と入口流路との接続部においては、流体の流動方向の変化、流路の断面積の変化があり、入口側の接続流路の特性が入口流路の特性に影響を与えることが考えられる。そこで、この接続部に流体溜りを設けることにより、入口側の接続流路における速度ヘッドが極小になるので、入口側の接続流路による入口流路への影響を抑制することができる。   There is a change in the flow direction of the fluid and a change in the cross-sectional area of the flow path at the connection between the connection flow path on the inlet side and the inlet flow path, and the characteristics of the connection flow path on the inlet side affect the characteristics of the inlet flow path. Can be considered. Therefore, by providing a fluid reservoir in this connection portion, the speed head in the connection channel on the inlet side is minimized, so that the influence on the inlet channel by the connection channel on the inlet side can be suppressed.

また、前記入口流路が、前記流体室と前記脈動発生部の外部とを貫通する管状部材から形成されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said inlet flow path is formed from the tubular member which penetrates the said fluid chamber and the exterior of the said pulsation generation | occurrence | production part.

入口流路を管状部材で形成すれば、流路の断面形状を円形にすることができ、流路内の抵抗要素を減ずることができる。
また、管状部材の内径、長さの設定が容易で、入口流路側のイナータンスの設定にあわせて入口流路の断面積や流路長の設定がし易いという効果がある。 If the inlet channel is formed of a tubular member, the cross-sectional shape of the channel can be made circular, and the resistance elements in the channel can be reduced.
In addition, the inner diameter and length of the tubular member can be easily set, and the sectional area of the inlet channel and the channel length can be easily set in accordance with the inertance setting on the inlet channel side.

また、前記ダイアフラムの外周方向に離間した位置にリング状のパッキンがさらに備えられていることが望ましい。   Further, it is desirable that a ring-shaped packing is further provided at a position spaced apart in the outer peripheral direction of the diaphragm.

ダイアフラムは、流体室の一方を封止する部材でもある。前述したように流体室内は高圧となるので、ダイアフラムの接合部において流体が漏洩することが考えられる。流体室から流体の漏洩があると所定の圧力に上昇しない。そこで、パッキンを設けることにより、流体の漏洩を防止することができ、流体室内の圧力上昇を妨げない。   The diaphragm is also a member that seals one of the fluid chambers. As described above, since the fluid chamber has a high pressure, it is conceivable that the fluid leaks at the joint portion of the diaphragm. If fluid leaks from the fluid chamber, the pressure does not rise to a predetermined pressure. Therefore, by providing the packing, fluid leakage can be prevented, and the pressure increase in the fluid chamber is not hindered.

本発明の実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematic structure of the fluid injection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る脈動発生部の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the pulsation generating part which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る入口流路の形態を示す平面図。The top view which shows the form of the inlet flow path which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態２に係る旋回流発生板を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a swirl flow generating plate according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態２に係る旋回流発生板を組み込んだ脈動発生部の部分断面図。The fragmentary sectional view of the pulsation generating part incorporating the swirl flow generating plate concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態３に係る旋回流発生板と接合されたダイアフラムを示す平面図。The top view which shows the diaphragm joined with the swirl | vortex flow generation board which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図６のＡ−Ａ切断面を示す断面図。Sectional drawing which shows the AA cut surface of FIG. 本発明の実施形態４に係る旋回流発生板と補強板が接合された状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。The state where the swirl flow generating plate and the reinforcing plate according to Embodiment 4 of the present invention are joined is shown, (a) is a plan view, and (b) is a sectional view. 本発明の実施形態４に係る脈動発生部を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the pulsation generation | occurrence | production part which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態５に係る脈動発生部を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the pulsation generation | occurrence | production part which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態５に係る上ケースを下ケース側から視認した状態を示す平面図。The top view which shows the state which visually recognized the upper case which concerns on Embodiment 5 of this invention from the lower case side.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図３は実施形態１に係る流体噴射装置及び脈動発生部を示し、図４，５は実施形態２、図６，７は実施形態３、図８，９は実施形態４、図１０，１１は実施形態５に係る脈動発生部を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a fluid ejecting apparatus and a pulsation generator according to Embodiment 1, FIGS. 4 and 5 are Embodiment 2, FIGS. 6 and 7 are Embodiment 3, FIGS. 8 and 9 are Embodiment 4, and FIG. , 11 shows a pulsation generator according to the fifth embodiment.

なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。   The embodiment described below is a preferred specific example of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these forms. The drawings referred to in the following description are schematic views in which the vertical and horizontal scales of members or parts are different from actual ones for convenience of illustration.

また、本発明による流体噴射装置は、インク等を用いた描画、細密な物体及び構造物の洗浄、手術用メス等様々に採用可能であるが、以下に説明する実施の形態では、生体組織を切開または切除することに好適な流体噴射装置を例示して説明する。従って、実施の形態にて用いる流体は、水または生理食塩水である。
（実施形態１） In addition, the fluid ejecting apparatus according to the present invention can be used in various ways such as drawing using ink, washing fine objects and structures, and a scalpel for operation. A fluid ejecting apparatus suitable for incision or excision will be described as an example. Therefore, the fluid used in the embodiment is water or physiological saline.
(Embodiment 1)

図１は、本発明の実施形態１に係る流体噴射装置の概略構成を示す説明図である。図１において、流体噴射装置１は、基本構成として流体を収容する流体容器１０と、圧力発生部としてのポンプ２０と、ポンプ２０から供給される流体を脈動流動する脈動発生部１００と、から構成されている。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fluid ejection device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a fluid ejecting apparatus 1 includes a fluid container 10 that stores a fluid as a basic configuration, a pump 20 as a pressure generating unit, and a pulsation generating unit 100 that pulsates and flows the fluid supplied from the pump 20. Has been.

脈動発生部１００には、細いパイプ状の接続流路管２００が接続され、接続流路管２００の先端部には流路が縮小されたノズル２１１が挿着されている。   The pulsation generator 100 is connected to a thin pipe-shaped connecting flow channel pipe 200, and a nozzle 211 with a reduced flow channel is inserted into the tip of the connecting flow channel pipe 200.

この流体噴射装置１における流体の流動を簡単に説明する。流体容器１０に収容された流体は、接続チューブ１５を介してポンプ２０によって吸引され、一定の圧力で接続チューブ２５を介して脈動発生部１００に供給する。脈動発生部１００には流体室５０１（図２、参照）と、この流体室５０１の容積変更手段とを備えており、容積変更手段を駆動して脈動を発生して、接続流路管２００、ノズル２１１を通して流体を高速で噴射する。脈動発生部１００の詳しい説明については、図２、図３を参照して後述する。   The flow of fluid in the fluid ejecting apparatus 1 will be briefly described. The fluid stored in the fluid container 10 is sucked by the pump 20 through the connection tube 15 and is supplied to the pulsation generator 100 through the connection tube 25 at a constant pressure. The pulsation generating unit 100 includes a fluid chamber 501 (see FIG. 2) and a volume changing unit for the fluid chamber 501. The pulsation generating unit 100 drives the volume changing unit to generate pulsation. The fluid is ejected through the nozzle 211 at high speed. A detailed description of the pulsation generator 100 will be described later with reference to FIGS.

なお、圧力発生部としてはポンプ２０に限らず、輸液バッグをスタンド等によって脈動発生部１００よりも高い位置に保持するようにしてもよい。従って、ポンプ２０は不要となり、構成を簡素化することができる他、消毒等が容易になる利点がある。   The pressure generating unit is not limited to the pump 20, and the infusion bag may be held at a position higher than the pulsation generating unit 100 by a stand or the like. Therefore, the pump 20 is unnecessary, and the configuration can be simplified, and there are advantages that sterilization and the like are facilitated.

ポンプ２０の吐出圧力は概ね０．３気圧（０．０３ＭＰａ）以下に設定する。また、輸液バッグを用いる場合には、脈動発生部１００と輸液バッグの液上面との高度差が圧力となる。輸液バックを用いるときには０．１〜０．１５気圧（０．０１〜０．１５ＭＰａ）程度になるように高度差を設定することが望ましい。   The discharge pressure of the pump 20 is generally set to 0.3 atm (0.03 MPa) or less. Moreover, when using an infusion bag, the altitude difference between the pulsation generator 100 and the top surface of the infusion bag is the pressure. When using an infusion bag, it is desirable to set the altitude difference so as to be about 0.1 to 0.15 atm (0.01 to 0.15 MPa).

なお、この流体噴射装置１を用いて手術をする際には、術者が把持する部位は脈動発生部１００である。従って、脈動発生部１００までの接続チューブ２５はできるだけ柔軟であることが好ましい。そのためには、柔軟で薄いチューブで、流体を脈動発生部１００に送液可能な範囲で低圧にすることが好ましい。   In addition, when performing an operation using the fluid ejecting apparatus 1, the part grasped by the operator is the pulsation generator 100. Therefore, it is preferable that the connection tube 25 up to the pulsation generator 100 be as flexible as possible. For this purpose, it is preferable that the pressure is reduced within a range in which fluid can be sent to the pulsation generator 100 with a flexible and thin tube.

また、特に、脳手術のときのように、機器の故障が重大な事故を引き起こす恐れがある場合には、接続チューブ２５の切断等において高圧な流体が噴出することは避けなければならず、このことからも低圧にしておくことが要求される。   In particular, when there is a possibility that a failure of the device may cause a serious accident as in the case of brain surgery, it is necessary to avoid a high-pressure fluid from being ejected when the connection tube 25 is disconnected. Therefore, it is required to keep the pressure low.

次に、本実施形態による脈動発生部１００の構造について説明する。
図２は、本実施形態に係る脈動発生部１００の構造を示す断面図である。図２において、脈動発生部１００には、流体の脈動を発生する脈動発生手段を含み、流体を吐出する流路としての接続流路２０１を有する接続流路管２００が接続されている。 Next, the structure of the pulsation generator 100 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the pulsation generator 100 according to this embodiment. In FIG. 2, a pulsation generating unit 100 is connected to a connection flow channel pipe 200 that includes a pulsation generation unit that generates a pulsation of fluid and has a connection flow channel 201 as a flow channel for discharging fluid.

脈動発生部１００は、上ケース５００と下ケース３０１とをそれぞれ対向する面において接合され、４本の固定螺子６００（図示は省略）によって螺着されている。下ケース３０１は、鍔部を有する筒状部材であって、一方の端部は底板３１１で密閉されている。この下ケース３０１の内部空間に圧電素子４０１が配設される。   The pulsation generating unit 100 is joined to the upper case 500 and the lower case 301 on the opposing surfaces, and is screwed by four fixing screws 600 (not shown). The lower case 301 is a cylindrical member having a flange, and one end is sealed with a bottom plate 311. A piezoelectric element 401 is disposed in the internal space of the lower case 301.

圧電素子４０１は、積層型圧電素子であってアクチュエータを構成する。圧電素子４０１の一方の端部は上板４１１を介してダイアフラム４００に、他方の端部は底板３１１の上面３１２に固着されている。   The piezoelectric element 401 is a laminated piezoelectric element and constitutes an actuator. One end of the piezoelectric element 401 is fixed to the diaphragm 400 via the upper plate 411, and the other end is fixed to the upper surface 312 of the bottom plate 311.

また、ダイアフラム４００は、円盤状の金属薄板からなり、下ケース３０１の凹部３０３内において周縁部が凹部３０３の底面に密着固着されている。容積変更手段としての圧電素子４０１に駆動信号を入力することで、圧電素子４０１の伸張、収縮に伴いダイアフラム４００を介して流体室５０１の容積を変更する。
ダイアフラム４００の上面には、中心部に開口部を有する円盤状の金属薄板からなる補強板４１０が積層配設される。 Diaphragm 400 is formed of a disk-shaped thin metal plate, and a peripheral edge thereof is closely fixed to the bottom surface of recess 303 in recess 303 of lower case 301. By inputting a drive signal to the piezoelectric element 401 as volume changing means, the volume of the fluid chamber 501 is changed via the diaphragm 400 as the piezoelectric element 401 expands and contracts.
On the upper surface of the diaphragm 400, a reinforcing plate 410 made of a disk-shaped thin metal plate having an opening at the center is laminated.

上ケース５００は、下ケース３０１と対向する面の中心部に凹部が形成され、この凹部とダイアフラム４００とから構成され流体が充填された状態の回転体形状が流体室５０１である。つまり、流体室５０１は、上ケース５００の凹部の封止面５０５と内周側壁５０１ａとダイアフラム４００によって囲まれた空間である。流体室５０１の略中央部には出口流路５１１が穿設されている。   The upper case 500 is formed with a concave portion at the center of the surface facing the lower case 301, and the fluid chamber 501 is formed of the concave portion and the diaphragm 400 and filled with fluid. That is, the fluid chamber 501 is a space surrounded by the sealing surface 505 of the recess of the upper case 500, the inner peripheral side wall 501 a, and the diaphragm 400. An outlet channel 511 is formed in a substantially central portion of the fluid chamber 501.

出口流路５１１は、流体室５０１から上ケース５００の一方の端面から突設された出口流路管５１０の端部まで貫通されている。出口流路５１１の流体室５０１の封止面５０５との接続部は、流体抵抗を減ずるために滑らかに丸められている。   The outlet channel 511 is penetrated from the fluid chamber 501 to the end of the outlet channel pipe 510 projecting from one end face of the upper case 500. A connection portion between the outlet channel 511 and the sealing surface 505 of the fluid chamber 501 is smoothly rounded to reduce fluid resistance.

なお、以上説明した流体室５０１の形状は、本実施形態（図２、参照）では、両端が封止された略円筒形状としているが、側面視して円錐形や台形、あるいは半球形状等でもよく限定されない。例えば、出口流路５１１と封止面５０５との接続部を漏斗のような形状にすれば、後述する流体室５０１内の気泡を排出しやすくなる。   The shape of the fluid chamber 501 described above is a substantially cylindrical shape with both ends sealed in the present embodiment (see FIG. 2), but it may be conical, trapezoidal, hemispherical, or the like when viewed from the side. It is not limited well. For example, if the connecting portion between the outlet channel 511 and the sealing surface 505 is shaped like a funnel, bubbles in the fluid chamber 501 described later can be easily discharged.

出口流路管５１０には接続流路管２００が接続されている。接続流路管２００には接続流路２０１が穿設されており、接続流路２０１の直径は出口流路５１１の直径より大きい。また、接続流路管２００の管部の厚さは、流体の圧力脈動を吸収しない剛性を有する範囲に形成されている。   A connection channel pipe 200 is connected to the outlet channel pipe 510. A connection channel 201 is perforated in the connection channel pipe 200, and the diameter of the connection channel 201 is larger than the diameter of the outlet channel 511. Further, the thickness of the pipe portion of the connection flow path pipe 200 is formed in a range having rigidity that does not absorb the pressure pulsation of the fluid.

接続流路管２００の先端部には、ノズル２１１が挿着されている。このノズル２１１には流体噴射開口部２１２が穿設されている。流体噴射開口部２１２の直径は、接続流路２０１の直径より小さい。   A nozzle 211 is inserted into the distal end portion of the connection flow channel pipe 200. The nozzle 211 is formed with a fluid ejection opening 212. The diameter of the fluid ejection opening 212 is smaller than the diameter of the connection channel 201.

上ケース５００の側面には、ポンプ２０から流体を供給する接続チューブ２５を挿着する入口流路管５０２が突設されており、入口流路管５０２に入口流路側の接続流路５０４が穿たれている。接続流路５０４は入口流路５０３に連通されている。入口流路５０３は、流体室５０１の封止面５０５の周縁部に溝状に形成され、流体室５０１に連通している。   On the side surface of the upper case 500, an inlet channel tube 502 for inserting the connection tube 25 for supplying fluid from the pump 20 is projected, and the inlet channel tube 502 is provided with a connection channel 504 on the inlet channel side. I'm leaning. The connection channel 504 communicates with the inlet channel 503. The inlet channel 503 is formed in a groove shape on the peripheral edge of the sealing surface 505 of the fluid chamber 501 and communicates with the fluid chamber 501.

上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向の離間した位置には、下ケース３０１側にパッキンボックス３０４、上ケース５００側にパッキンボックス５０６が形成されており、パッキンボックス３０４，５０６にて形成される空間にリング状のパッキン４５０が装着されている。   A packing box 304 is formed on the lower case 301 side, and a packing box 506 is formed on the upper case 500 side at positions separated from each other in the outer peripheral direction of the diaphragm 400 on the joint surface between the upper case 500 and the lower case 301. A ring-shaped packing 450 is mounted in a space formed by 304 and 506.

ここで、上ケース５００と下ケース３０１とを組立てたとき、ダイアフラム４００の周縁部と補強板４１０の周縁部とは、上ケース５００の封止面５０５の周縁部と下ケース３０１の凹部３０３の底面によって密接されている。この際、パッキン４５０は上ケース５００と下ケース３０１によって押し圧されて、流体室５０１からの流体漏洩を防止している。   Here, when the upper case 500 and the lower case 301 are assembled, the peripheral portion of the diaphragm 400 and the peripheral portion of the reinforcing plate 410 are the peripheral portion of the sealing surface 505 of the upper case 500 and the concave portion 303 of the lower case 301. It is closely attached by the bottom. At this time, the packing 450 is pressed by the upper case 500 and the lower case 301 to prevent fluid leakage from the fluid chamber 501.

流体室５０１内は、流体吐出の際に３０気圧（３ＭＰａ）以上の高圧状態となり、ダイアフラム４００、補強板４１０、上ケース５００、下ケース３０１それぞれの接合部において流体が僅かに漏洩することが考えられるが、パッキン４５０によって漏洩を阻止している。   The fluid chamber 501 is in a high pressure state of 30 atm (3 MPa) or more when fluid is discharged, and the fluid may slightly leak at the joints of the diaphragm 400, the reinforcing plate 410, the upper case 500, and the lower case 301. However, the packing 450 prevents leakage.

図２に示すようにパッキン４５０を配設すると、流体室５０１から高圧で漏洩してくる流体の圧力によってパッキン４５０が圧縮され、パッキンボックス３０４，５０６内の壁にさらに強く押し圧するので、流体の漏洩を一層確実に阻止することができる。このことから、駆動時において流体室５０１内の高い圧力上昇を維持することができる。   When the packing 450 is disposed as shown in FIG. 2, the packing 450 is compressed by the pressure of the fluid leaking from the fluid chamber 501 at a high pressure, and is further pressed against the walls in the packing boxes 304 and 506. Leakage can be more reliably prevented. From this, a high pressure rise in the fluid chamber 501 can be maintained during driving.

続いて、上ケース５００に形成される入口流路５０３について図面を参照してさらに詳しく説明する。
図３は、入口流路５０３の形態を示す平面図であり、上ケース５００を下ケース３０１との接合面側から視認した状態を表している。
図３において、入口流路５０３は、上ケース５００の封止面５０５の周縁部溝状に形成されている。 Next, the inlet channel 503 formed in the upper case 500 will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a plan view showing the form of the inlet channel 503, and shows a state in which the upper case 500 is viewed from the joint surface side with the lower case 301.
In FIG. 3, the inlet channel 503 is formed in a peripheral groove shape of the sealing surface 505 of the upper case 500.

入口流路５０３は、一方の端部が流体室５０１に連通し、他方の端部が接続流路５０４に連通している。入口流路５０３と接続流路５０４との接続部には、流体溜り５０７が形成されている。そして、流体溜り５０７と入口流路５０３との接続部は滑らかに丸めることによって流体抵抗を減じている。   The inlet channel 503 has one end communicating with the fluid chamber 501 and the other end communicating with the connection channel 504. A fluid reservoir 507 is formed at a connection portion between the inlet channel 503 and the connection channel 504. The connection between the fluid reservoir 507 and the inlet channel 503 is smoothly rounded to reduce the fluid resistance.

また、入口流路５０３は、流体室５０１の内周側壁５０１ａに対して略接線方向に向かって連通している。ポンプ２０（図１、参照）から一定の圧力で供給される流体は、内周側壁５０１ａに沿って（図中、矢印で示す方向）流動して流体室５０１に旋回流を発生する。旋回流は、旋回することによる遠心力で内周側壁５０１ａ側に押し付けられるとともに、流体室５０１内に含まれる気泡は旋回流の中心部に集中する。   In addition, the inlet channel 503 communicates with the inner peripheral side wall 501a of the fluid chamber 501 in a substantially tangential direction. The fluid supplied at a constant pressure from the pump 20 (see FIG. 1) flows along the inner peripheral wall 501a (in the direction indicated by the arrow in the figure) to generate a swirling flow in the fluid chamber 501. The swirling flow is pressed against the inner peripheral side wall 501a by the centrifugal force caused by swirling, and the bubbles contained in the fluid chamber 501 are concentrated at the center of the swirling flow.

そして、中心部に集められた気泡は、出口流路５１１から排除される。このことから、出口流路５１１は旋回流の中心近傍、つまり回転形状体の軸中心部に設けられることがより好ましい。従って、本実施形態において、入口流路５０３は旋回流発生部である。図３では、入口流路５０３は平面形状が湾曲されている。入口流路５０３は、直線で流体室５０１に連通させてもよいが、狭いスペースの中で所望のイナータンスを得るために、入口流路５０３の流路長を長くする必要性から湾曲させている。   Then, the bubbles collected at the center are excluded from the outlet channel 511. For this reason, it is more preferable that the outlet channel 511 is provided in the vicinity of the center of the swirling flow, that is, in the axial center portion of the rotating body. Therefore, in the present embodiment, the inlet flow path 503 is a swirl flow generator. In FIG. 3, the planar shape of the inlet channel 503 is curved. The inlet channel 503 may be communicated with the fluid chamber 501 in a straight line, but is curved from the need to increase the channel length of the inlet channel 503 in order to obtain a desired inertance in a narrow space. .

なお、図２に示したように、ダイアフラム４００と入口流路５０３が形成されている封止面５０５の周縁部との間には、補強板４１０が配設されている。補強板４１０を設ける意味は、ダイアフラム４００の耐久性を向上することである。入口流路５０３の流体室５０１との接続部には切欠き状の接続開口部５０９が形成されるので、ダイアフラム４００が高い周波数で駆動されたときに、接続開口部５０９近傍において応力集中が生じて疲労破壊を発生することが考えられる。そこで、切欠き部がない連続した開口部を有している補強板４１０を配設することで、ダイアフラム４００に応力集中が発生しないようにしている。   In addition, as shown in FIG. 2, the reinforcement board 410 is arrange | positioned between the diaphragm 400 and the peripheral part of the sealing surface 505 in which the inlet flow path 503 is formed. The meaning of providing the reinforcing plate 410 is to improve the durability of the diaphragm 400. Since the notch-like connection opening 509 is formed in the connection portion of the inlet channel 503 with the fluid chamber 501, stress concentration occurs in the vicinity of the connection opening 509 when the diaphragm 400 is driven at a high frequency. May cause fatigue failure. Therefore, by providing the reinforcing plate 410 having a continuous opening without a notch, stress concentration does not occur in the diaphragm 400.

また、上ケース５００の外周隅部には、４箇所の螺子孔５００ａが開設されており、この螺子孔位置において、上ケース５００と下ケース３０１とが螺合接合される。   Further, four screw holes 500a are formed at the outer peripheral corner of the upper case 500, and the upper case 500 and the lower case 301 are screwed and joined at the screw hole positions.

なお、図示は省略するが、補強板４１０とダイアフラム４００とを接合し、一体に積層固着することができる。固着手段としては、接着剤を用いる貼着としても、固層拡散接合、溶接等を採用することが可能であるが、補強板４１０とダイアフラム４００とが、接合面において密着されていることがより好ましい。   Although illustration is omitted, the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 can be joined and integrally laminated and fixed. As an adhering means, solid layer diffusion bonding, welding, or the like can be adopted even when sticking using an adhesive, but the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are more closely attached to each other at the joining surface. preferable.

次に、本実施形態における動作について図１〜図３を参照して説明する。本実施形態の脈動発生部１００の流体吐出は、入口流路側のイナータンスＬ１（合成イナータンスＬ１と呼ぶことがある）と出口流路側のイナータンスＬ２(合成イナータンスＬ２と呼ぶことがある）の差によって行われる。   Next, the operation in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The fluid discharge of the pulsation generating unit 100 of the present embodiment is performed by the difference between the inertance L1 on the inlet channel side (sometimes referred to as the synthetic inertance L1) and the inertance L2 on the outlet channel side (sometimes referred to as the synthetic inertance L2). Is called.

まず、イナータンスについて説明する。
イナータンスＬは、流体の密度をρ、流路の断面積をＳ、流路の長さをｈとしたとき、Ｌ＝ρ×ｈ／Ｓで表される。流路の圧力差をΔＰ、流路を流れる流体の流量をＱとした場合に、イナータンスＬを用いて流路内の運動方程式を変形することで、ΔＰ＝Ｌ×ｄＱ／ｄｔという関係が導き出される。 First, inertance will be described.
The inertance L is expressed by L = ρ × h / S, where ρ is the density of the fluid, S is the cross-sectional area of the flow path, and h is the length of the flow path. When the pressure difference in the flow path is ΔP and the flow rate of the fluid flowing through the flow path is Q, the relationship of ΔP = L × dQ / dt is derived by modifying the equation of motion in the flow path using the inertance L. It is.

つまり、イナータンスＬは、流量の時間変化に与える影響度合いを示しており、イナータンスＬが大きいほど流量の時間変化が少なく、イナータンスＬが小さいほど流量の時間変化が大きくなる。   That is, the inertance L indicates the degree of influence on the time change of the flow rate. The larger the inertance L, the less the time change of the flow rate, and the smaller the inertance L, the greater the time change of the flow rate.

また、複数の流路の並列接続や、複数の形状が異なる流路の直列接続に関する合成イナータンスは、個々の流路のイナータンスを電気回路におけるインダクタンスの並列接続、または直列接続と同様に合成して算出することができる。   In addition, the combined inertance related to the parallel connection of a plurality of flow paths and the series connection of a plurality of flow paths having different shapes is obtained by combining the inertance of individual flow paths in the same way as the parallel connection or series connection of inductances in an electric circuit. Can be calculated.

なお、入口流路側のイナータンスＬ１は、接続流路５０４が入口流路５０３に対して直径が十分大きく設定されているので、イナータンスＬ１は、入口流路５０３の範囲において算出される。この際、ポンプ２０と入口流路を接続する接続チューブは柔軟性を有するため、イナータンスＬ１の算出から削除してもよい。   The inertance L1 on the inlet flow path side is calculated in the range of the inlet flow path 503 because the connection flow path 504 is set to have a sufficiently large diameter with respect to the inlet flow path 503. At this time, since the connection tube connecting the pump 20 and the inlet channel has flexibility, it may be deleted from the calculation of the inertance L1.

また、出口流路側のイナータンスＬ２は、接続流路２０１の直径が出口流路よりもはるかに大きく、接続流路管２００の管部（管壁）の厚さが薄いためイナータンスＬ２への影響は軽微である。従って、出口流路側のイナータンスＬ２は出口流路５１１のイナータンスに置き換えてもよい。
なお、接続流路管２００の管壁の厚さは、流体の圧力伝播には十分な剛性を有している。 Further, the inertance L2 on the outlet flow channel side has a much larger diameter of the connection flow channel 201 than the outlet flow channel, and the pipe portion (tube wall) of the connection flow channel pipe 200 has a small thickness. Minor. Therefore, the inertance L2 on the outlet channel side may be replaced with the inertance of the outlet channel 511.
Note that the thickness of the pipe wall of the connection flow path pipe 200 has sufficient rigidity for the pressure propagation of the fluid.

そして、本実施形態では、入口流路側のイナータンスＬ１が出口流路側のイナータンスＬ２よりも大きくなるように、入口流路５０３の流路長及び断面積、出口流路５１１の流路長及び断面積を設定する。   In this embodiment, the flow path length and cross-sectional area of the inlet flow path 503 and the flow path length and cross-sectional area of the outlet flow path 511 are such that the inertance L1 on the inlet flow path side is larger than the inertance L2 on the outlet flow path side. Set.

次に、脈動発生部１００の動作について説明する。
ポンプ２０によって入口流路５０３には、常に一定圧力の液圧で流体が供給されている。その結果、圧電素子４０１が動作を行わない場合、ポンプ２０の吐出力と入口流路側全体の流体抵抗値の差によって流体は流体室５０１内に流動する。 Next, the operation of the pulsation generator 100 will be described.
The fluid is always supplied to the inlet channel 503 by the pump 20 at a constant hydraulic pressure. As a result, when the piezoelectric element 401 does not operate, the fluid flows into the fluid chamber 501 due to the difference between the discharge force of the pump 20 and the fluid resistance value of the entire inlet channel side.

ここで、圧電素子４０１に駆動信号が入力され、急激に圧電素子４０１が伸張したとすると、流体室５０１内の圧力は、入口流路側及び出口流路側のイナータンスＬ１，Ｌ２が十分な大きさを有していれば急速に上昇して数十気圧に達する。   Here, if a drive signal is input to the piezoelectric element 401 and the piezoelectric element 401 suddenly expands, the pressure in the fluid chamber 501 is sufficiently large in the inertances L1 and L2 on the inlet channel side and the outlet channel side. If it has, it will rise rapidly and reach several tens of atmospheres.

この圧力は、入口流路５０３に加えられていたポンプ２０による圧力よりはるかに大きいため、入口流路側から流体室５０１内への流体の流入はその圧力によって減少し、出口流路５１１からの流出は増加する。従って、前述した特許文献１による流体噴射装置のような、入口流路側に設けられる逆止弁は必要ない。   Since this pressure is much larger than the pressure by the pump 20 applied to the inlet channel 503, the inflow of fluid from the inlet channel side into the fluid chamber 501 is reduced by the pressure, and the outflow from the outlet channel 511. Will increase. Therefore, the check valve provided on the inlet channel side as in the fluid ejecting apparatus according to Patent Document 1 described above is not necessary.

しかし、入口流路５０３のイナータンスＬ１は、出口流路５１１のイナータンスＬ２よりも大きいため、入口流路５０３から流体が流体室５０１へ流入する流量の減少量よりも、出口流路から吐出される流体の増加量のほうが大きいため、接続流路２０１にパルス状の流体吐出、つまり、脈動流が発生する。この吐出の際の圧力変動が、接続流路管２００内を伝播して、先端のノズル２１１の流体噴射開口部２１２から流体が噴射される。   However, since the inertance L1 of the inlet channel 503 is larger than the inertance L2 of the outlet channel 511, the inertance L1 is discharged from the outlet channel more than the reduction amount of the flow rate of fluid flowing from the inlet channel 503 into the fluid chamber 501. Since the increase amount of the fluid is larger, a pulsed fluid discharge, that is, a pulsating flow is generated in the connection channel 201. The pressure fluctuation at the time of discharge propagates through the connection flow channel pipe 200, and the fluid is ejected from the fluid ejection opening 212 of the nozzle 211 at the tip.

ここで、ノズル２１１の流体噴射開口部２１２の直径は、出口流路５１１の直径よりも小さいので、流体は、さらに高圧、高速のパルス状の液滴として噴射される。   Here, since the diameter of the fluid ejection opening 212 of the nozzle 211 is smaller than the diameter of the outlet channel 511, the fluid is ejected as a high-pressure, high-speed pulsed droplet.

一方、流体室５０１内は、入口流路５０３からの流体流入量の減少と出口流路５１１からの流体流出の増加との相互作用で、圧力上昇直後に真空状態となる。その結果、ポンプ２０の圧力と、流体室５０１内の真空状態の双方によって一定時間経過後、入口流路５０３の流体は圧電素子４０１の動作前と同様な速度で流体室５０１内に向かう流れが復帰する。   On the other hand, the inside of the fluid chamber 501 is in a vacuum state immediately after the pressure rises due to the interaction between the decrease in the fluid inflow amount from the inlet channel 503 and the increase in the fluid outflow from the outlet channel 511. As a result, after a predetermined time has elapsed due to both the pressure of the pump 20 and the vacuum state in the fluid chamber 501, the fluid in the inlet channel 503 flows toward the fluid chamber 501 at the same speed as before the operation of the piezoelectric element 401. Return.

入口流路５０３内の流体の流動が復帰した後、圧電素子４０１の伸張があれば、ノズル２１１からの脈動流を継続して噴射することができる。   After the fluid flow in the inlet channel 503 is restored, the pulsating flow from the nozzle 211 can be continuously ejected if the piezoelectric element 401 expands.

続いて、流体室５０１内の気泡の排除動作について説明する。
上述した脈動発生部１００の動作において、流体室５０１が、略回転体形状を有し旋回流発生部としての入口流路５０３を備えていることと、出口流路５１１が略回転体形状の回転軸近傍に開設されていることから、流体室５０１内において旋回流が発生し、流体内に含まれる気泡は速やかに出口流路５１１から外部に排出される。 Next, the operation for removing bubbles in the fluid chamber 501 will be described.
In the operation of the pulsation generating unit 100 described above, the fluid chamber 501 has a substantially rotating body shape and includes an inlet channel 503 as a swirl flow generating unit, and the outlet channel 511 rotates in a substantially rotating body shape. Since it is established in the vicinity of the shaft, a swirling flow is generated in the fluid chamber 501, and the bubbles contained in the fluid are quickly discharged from the outlet channel 511 to the outside.

従って、圧電素子４０１による流体室５０１の微小な容積変化においても、気泡によって圧力変動が阻害されることなく、十分な圧力上昇が得られる。   Therefore, even in a minute volume change of the fluid chamber 501 by the piezoelectric element 401, a sufficient pressure increase can be obtained without hindering the pressure fluctuation by the bubbles.

従って、前述した実施形態１によれば、ポンプ２０により一定圧力で入口流路５０３に流体を供給するため、脈動発生部１００の駆動を停止した状態においても入口流路５０３及び流体室５０１に流体を供給するため、呼び水動作をしなくても初期動作を開始することができる。   Therefore, according to the first embodiment described above, since the fluid is supplied to the inlet channel 503 by the pump 20 at a constant pressure, the fluid is supplied to the inlet channel 503 and the fluid chamber 501 even when the driving of the pulsation generator 100 is stopped. Therefore, the initial operation can be started without performing the priming operation.

また、出口流路５１１の直径よりも縮小された流体噴射開口部２１２から流体を噴出するため、液圧を出口流路５１１内よりも高めることから、高速の流体噴射を可能にする。   In addition, since the fluid is ejected from the fluid ejection opening 212 that is smaller than the diameter of the outlet channel 511, the fluid pressure is higher than that in the outlet channel 511, thereby enabling high-speed fluid ejection.

さらに、接続流路管２００が、流体室５０１から流動される流体の脈動を流体噴射開口部２１２に伝達し得る剛性を有しているので、脈動発生部１００からの流体の圧力伝播を妨げず、所望の脈動流を噴射することができるという効果を有する。   Furthermore, since the connecting flow channel pipe 200 has rigidity capable of transmitting the pulsation of the fluid flowing from the fluid chamber 501 to the fluid ejection opening 212, the pressure propagation of the fluid from the pulsation generating unit 100 is not hindered. The desired pulsating flow can be injected.

また、入口流路５０３のイナータンスを、出口流路５１１のイナータンスよりも大きく設定していることから、入口流路５０３から流体室５０１への流体の流入量の減少よりも大きい流出量の増加が出口流路５１１に発生し、接続流路管２００内にパルス状の流体吐出を行うことができる。従って、前述した特許文献１のように入口流路５０３側に逆止弁を設けなくてもよく、脈動発生部１００の構造を簡素化できるとともに、内部の洗浄が容易になる他、逆止弁を用いることに起因する耐久性の不安を排除することができるという効果がある。   Further, since the inertance of the inlet channel 503 is set to be larger than the inertance of the outlet channel 511, the increase in the outflow amount is larger than the decrease in the inflow amount of fluid from the inlet channel 503 to the fluid chamber 501. It is generated in the outlet channel 511, and pulsed fluid can be discharged into the connection channel tube 200. Therefore, it is not necessary to provide a check valve on the inlet flow path 503 side as in Patent Document 1 described above, the structure of the pulsation generating unit 100 can be simplified, the inside can be easily cleaned, and the check valve There is an effect that durability anxiety caused by using can be eliminated.

なお、入口流路５０３及び出口流路５１１双方のイナータンスを十分大きく設定することにより、流体室５０１の容積を急激に縮小すれば、流体室５０１内の圧力を急激に上昇させることができる。   If the volume of the fluid chamber 501 is rapidly reduced by setting the inertance of both the inlet channel 503 and the outlet channel 511 sufficiently large, the pressure in the fluid chamber 501 can be rapidly increased.

また、容積変更手段として圧電素子４０１とダイアフラム４００とを採用する構造にすることにより構造の簡素化と、それに伴う小型化を実現できる。また、流体室５０１の容積変化の最大周波数を１ＫＨｚ以上の高い周波数にすることができ、高速脈動流の噴射に最適である。   Further, by adopting a structure in which the piezoelectric element 401 and the diaphragm 400 are employed as the volume changing means, the structure can be simplified and the size can be reduced accordingly. Moreover, the maximum frequency of volume change of the fluid chamber 501 can be set to a high frequency of 1 KHz or more, which is optimal for high-speed pulsating flow injection.

また、旋回流発生部により流体室５０１内の流体に旋回流を発生させることで、流体を遠心力により流体室の外周方向に押しやり、旋回流の中心部、つまり、略回転体形状の軸近傍に流体に含まれる気泡が集中し、略回転体形状の軸の近傍に設けられる出口流路５１１から気泡を排除することができる。このことから、流体室５０１内に気泡が滞留することによる圧力振幅の低下を防止することができ、脈動発生部１００の安定した駆動を継続することができる。   Further, by generating a swirling flow in the fluid in the fluid chamber 501 by the swirling flow generating portion, the fluid is pushed in the outer peripheral direction of the fluid chamber by centrifugal force, and the center portion of the swirling flow, that is, a shaft having a substantially rotating body shape. Air bubbles contained in the fluid are concentrated in the vicinity, and the air bubbles can be eliminated from the outlet channel 511 provided in the vicinity of the substantially rotating body-shaped shaft. From this, it is possible to prevent the pressure amplitude from decreasing due to the bubbles remaining in the fluid chamber 501, and to continue the stable driving of the pulsation generator 100.

さらに、旋回流発生部を入口流路５０３により形成していることから、専用の旋回流発生部を用いることなく旋回流を発生させることができる。   Furthermore, since the swirl flow generating part is formed by the inlet flow path 503, the swirl flow can be generated without using a dedicated swirl flow generating part.

また、流体室５０１の封止面５０５の外周縁部に、溝形状の入口流路５０３を形成しているので、部品数を増やすことなく旋回流発生部としての入口流路５０３を形成することができる。   In addition, since the groove-shaped inlet channel 503 is formed at the outer peripheral edge of the sealing surface 505 of the fluid chamber 501, the inlet channel 503 as a swirl flow generating unit can be formed without increasing the number of components. Can do.

また、ダイアフラム４００の上面に補強板４１０を備えていることにより、ダイアフラム４００は補強板４１０の開口部外周を支点として駆動するため、応力集中が発生しにくく、ダイアフラム４００の耐久性を向上させることができる。   In addition, since the diaphragm 400 is provided on the upper surface of the diaphragm 400, the diaphragm 400 is driven using the outer periphery of the opening of the reinforcement plate 410 as a fulcrum, so that stress concentration hardly occurs and the durability of the diaphragm 400 is improved. Can do.

なお、補強板４１０のダイアフラム４００との接合面の角部を丸めておけば、一層、ダイアフラム４００の応力集中を緩和することができる。   If the corners of the joint surface of the reinforcing plate 410 with the diaphragm 400 are rounded, the stress concentration of the diaphragm 400 can be further reduced.

また、補強板４１０とダイアフラム４００とを積層し、一体に固着すれば、脈動発生部１００の組立性を向上させることができる他、ダイアフラム４００の外周縁部の補強効果もある。   Further, if the reinforcing plate 410 and the diaphragm 400 are laminated and fixed together, the assemblability of the pulsation generating unit 100 can be improved and the outer peripheral edge of the diaphragm 400 can be reinforced.

また、ポンプ２０から流体を供給する入口側の接続流路５０４と入口流路５０３との接続部に、流体を滞留する流体溜り５０７を設けているために、接続流路５０４のイナータンスが入口流路５０３に与える影響を抑制することができる。   In addition, since the fluid reservoir 507 for retaining fluid is provided at the connection portion between the inlet-side connection flow path 504 and the inlet flow path 503 for supplying fluid from the pump 20, the inertance of the connection flow path 504 causes the inlet flow to flow. The influence on the path 503 can be suppressed.

さらに、上ケース５００と下ケース３０１との接合面において、ダイアフラム４００の外周方向離間した位置にリング状のパッキン４５０を備えているために、流体室５０１からの流体の漏洩を防止し、流体室５０１内の圧力低下を防止することができる。
（実施形態２） Furthermore, since the ring-shaped packing 450 is provided at a position spaced apart in the outer peripheral direction of the diaphragm 400 on the joint surface between the upper case 500 and the lower case 301, fluid leakage from the fluid chamber 501 is prevented, and the fluid chamber It is possible to prevent a pressure drop in 501.
(Embodiment 2)

続いて、本発明の実施形態２に係る脈動発生部について図面を参照して説明する。実施形態２は、旋回流発生部として入口流路と流体室の内周側壁とを含む旋回流発生板を設けていることに特徴を有している。旋回流発生部以外は、前述した実施形態１と同じ構造であるので説明を省略し、同じ機能部位には実施形態１と同じ符号を附して説明する。
図４は旋回流発生板５５０を示す平面図、図５は旋回流発生板５５０を組み込んだ状態を示す脈動発生部１００の部分断面図である。 Next, a pulsation generator according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment is characterized in that a swirl flow generating plate including an inlet channel and an inner peripheral side wall of the fluid chamber is provided as a swirl flow generating unit. Since the structure other than the swirl flow generation unit is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted, and the same functional parts will be described with the same reference numerals as those of the first embodiment.
4 is a plan view showing the swirl flow generating plate 550, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the pulsation generating unit 100 showing a state in which the swirl flow generating plate 550 is incorporated.

図４において、旋回流発生板５５０は、中央部に開口部を開設しているが、この開口部の外周部が流体室５５１の内周側壁５５１ａを形成している。そして、流体室５５１に旋回流発生部としての入口流路５５８が形成され、入口側の接続流路５０４との連通部には、流体溜り５５７が設けられている。入口流路５５８、流体溜り５５７及び内周側壁５５１ａの形状は、前述した実施形態１にて説明した入口流路５０３、内周側壁５０１ａ、流体溜り５０７の形状（図３、参照）に準ずる。   In FIG. 4, the swirl flow generating plate 550 has an opening at the center, and the outer periphery of the opening forms an inner peripheral side wall 551 a of the fluid chamber 551. An inlet flow path 558 as a swirl flow generating portion is formed in the fluid chamber 551, and a fluid reservoir 557 is provided in a communication portion with the connection flow path 504 on the inlet side. The shapes of the inlet channel 558, the fluid reservoir 557, and the inner peripheral side wall 551a conform to the shapes of the inlet channel 503, the inner peripheral side wall 501a, and the fluid reservoir 507 described in the first embodiment (see FIG. 3).

旋回流発生板５５０は、金型を用いたプレス加工、エッチング加工、または放電加工等の加工手段により形成することが可能である。   The swirl flow generating plate 550 can be formed by a processing means such as press processing, etching processing, or electric discharge processing using a mold.

図５に示すように、旋回流発生板５５０は、ダイアフラム４００の上面に積層配設され、上ケース５００の封止面５０５の周縁面と下ケース３０１によって圧接されている。   As shown in FIG. 5, the swirl flow generating plate 550 is laminated on the upper surface of the diaphragm 400 and is in pressure contact with the peripheral surface of the sealing surface 505 of the upper case 500 by the lower case 301.

従って、上述した実施形態２によれば、旋回流発生部が旋回流発生板５５０にて形成されていることにより、入口流路５５８と内周側壁５５１ａと流体溜り５５７とを同じ加工工程で形成することができるので、相互の位置精度を高めることができる。   Therefore, according to the second embodiment described above, the swirling flow generating portion is formed by the swirling flow generating plate 550, so that the inlet channel 558, the inner peripheral side wall 551a, and the fluid reservoir 557 are formed in the same processing step. Therefore, mutual positional accuracy can be improved.

また、旋回流発生板５５０は単体で、プレス加工、エッチング加工や放電加工等で形成でき、流路長、幅、厚さなど、所望のサイズ、形状の条件に合わせて製造方法を任意に選択することができる。   Further, the swirl flow generating plate 550 can be formed as a single unit by pressing, etching, electric discharge machining, or the like, and a manufacturing method can be arbitrarily selected according to desired size and shape conditions such as channel length, width, and thickness. can do.

さらに、複数種類の入口流路の断面積、流路長を有する旋回流発生板を用意しておけば、旋回流発生板を選択することで、所望の入口流路側のイナータンスを容易に得ることができるという効果がある。
（実施形態３） Furthermore, if a swirl flow generating plate having cross-sectional areas and flow path lengths of a plurality of types of inlet channels is prepared, a desired inertance on the inlet channel side can be easily obtained by selecting the swirl flow generating plate. There is an effect that can be.
(Embodiment 3)

次に、本発明の実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、旋回流発生板とダイアフラムとが、積層され一体に密接固着されていることを特徴としている。旋回流発生部以外は、前述した実施形態２と同じ構造であるので説明を省略し、同じ機能部位には実施形態２と同じ符号を附して説明する。
図６は実施形態３に係る旋回流発生板５５０と接合されたダイアフラム４００を示す平面図、図７は図６のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。 Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. The third embodiment is characterized in that the swirl flow generating plate and the diaphragm are laminated and closely fixed together. Since the structure other than the swirl flow generation unit is the same as that of the above-described second embodiment, the description thereof will be omitted, and the same functional parts will be described with the same reference numerals as those of the second embodiment.
FIG. 6 is a plan view showing a diaphragm 400 joined to a swirl flow generating plate 550 according to the third embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing an AA cut surface of FIG.

図６，７において、旋回流発生板５５０は、ダイアフラム４００に密接固着され一体化されている。旋回流発生板５５０とダイアフラム４００とは、接着剤を用いる貼着、固層拡散接合、溶接等の固着手段を採用することが可能であるが、接合面において密着されていることがより好ましい。   6 and 7, the swirl flow generating plate 550 is closely fixed and integrated with the diaphragm 400. The swirl flow generating plate 550 and the diaphragm 400 can employ adhering means such as sticking using an adhesive, solid-layer diffusion bonding, and welding, but it is more preferable that the swirl flow generating plate 550 and the diaphragm 400 are in close contact with each other at the bonding surface.

このような実施形態３によれば、旋回流発生板５５０は薄板にて形成され、入口流路５５８と流体室５５１の内周側壁５５１ａを形成する開口部とが設けられている。この開口部と入口流路５５８との接続部５５９には細い半島状の部位が形成される。流体室５５１内は高圧状態と真空状態を繰り返すため、先述した細い半島状の部位の構造的強度が不十分になることが考えられる。しかしダイアフラムと一体化することにより十分な構造的強度を得ることができる。また、組立時において取り扱いが容易になるという利点もある。
（実施形態４） According to the third embodiment, the swirl flow generating plate 550 is formed of a thin plate, and is provided with the inlet channel 558 and the opening that forms the inner peripheral side wall 551a of the fluid chamber 551. A thin peninsular portion is formed in the connection portion 559 between the opening and the inlet channel 558. Since the inside of the fluid chamber 551 repeats a high-pressure state and a vacuum state, it is considered that the structural strength of the thin peninsular portion described above becomes insufficient. However, sufficient structural strength can be obtained by integrating with the diaphragm. In addition, there is an advantage that handling becomes easy at the time of assembly.
(Embodiment 4)

続いて、本発明の実施形態４について図面を参照して説明する。実施形態４は、前述した実施形態２の構造に補強板をさらに設けたことを特徴としている。旋回流発生部に補強板を付加した構造以外は、前述した実施形態２と同じ構造であるので説明を省略し、同じ機能部位には実施形態２と同じ符号を附して説明する。
図８（ａ）は実施形態４に係る旋回流発生板５５０と補強板４１０が接合された状態を示す平面図、図８（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図である。 Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. The fourth embodiment is characterized in that a reinforcing plate is further provided in the structure of the second embodiment described above. Except for the structure in which the reinforcing plate is added to the swirl flow generating portion, the structure is the same as that of the above-described second embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
FIG. 8A is a plan view showing a state in which the swirling flow generating plate 550 and the reinforcing plate 410 according to the fourth embodiment are joined, and FIG. 8B is a cross-sectional view showing the BB cut surface of FIG. It is.

図８（ａ）、（ｂ）において、旋回流発生板５５０は前述した実施形態２，３と同様な形状、補強板４１０は前述した実施形態１と同様な形状を有しており、両者は積層され、接合面において接着剤による貼着、固層拡散接合、溶接等の固着手段にて一体に密接固着される。
なお、旋回流発生板５５０と補強板４１０とは、密接固着された状態で、脈動発生部１００内に組み込まれる。 8 (a) and 8 (b), the swirl flow generating plate 550 has the same shape as in the second and third embodiments, and the reinforcing plate 410 has the same shape as in the first embodiment. The laminated surfaces are integrally and firmly fixed to each other by a fixing means such as sticking with an adhesive, solid layer diffusion bonding, and welding.
Note that the swirl flow generation plate 550 and the reinforcing plate 410 are incorporated into the pulsation generation unit 100 in a state of being closely adhered.

図９は、接合された旋回流発生板５５０と補強板４１０が脈動発生部１００に組み込まれた状態を示す部分断面図である。図９において、旋回流発生板５５０と補強板４１０とは一体化された状態で、ダイアフラム４００の上面に配設される。そして、上ケース５００の封止面５０５の周縁面と下ケース３０１によって圧接されている。   FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a state where the joined swirl flow generating plate 550 and the reinforcing plate 410 are incorporated in the pulsation generating unit 100. In FIG. 9, the swirl flow generating plate 550 and the reinforcing plate 410 are disposed on the upper surface of the diaphragm 400 in an integrated state. The lower case 301 is in pressure contact with the peripheral surface of the sealing surface 505 of the upper case 500.

なお、旋回流発生板５５０と補強板４１０とを板部材状態で接合した後、旋回流発生板５５０の入口流路５５８、流体溜り５５７、内周側壁５５１ａをハーフエッチング、補強板４１０の内周側壁４１０ａをエッチングにより形成してもよい。   After the swirl flow generating plate 550 and the reinforcing plate 410 are joined in a plate member state, the inlet flow path 558, the fluid pool 557, and the inner peripheral side wall 551a of the swirl flow generating plate 550 are half-etched, and the inner periphery of the reinforcing plate 410 The sidewall 410a may be formed by etching.

また、ダイアフラム４００と補強板４１０とを接合し、旋回流発生板５５０を単体にて組み込む構造としても、ダイアフラム４００、補強板４１０、旋回流発生板５５０の３枚を積層して密接固着する構造とすることもできる。   Further, even when the diaphragm 400 and the reinforcing plate 410 are joined and the swirl flow generating plate 550 is incorporated as a single unit, the diaphragm 400, the reinforcing plate 410, and the swirling flow generating plate 550 are laminated and firmly fixed. It can also be.

従って、上述した実施形態４によれば、旋回流発生板５５０と補強板４１０とを一体に積層し密接固着することで、旋回流発生板５５０を補強できるとともに、組立時において取り扱いが容易になる。   Therefore, according to the fourth embodiment described above, the swirling flow generating plate 550 and the reinforcing plate 410 are integrally laminated and firmly fixed, whereby the swirling flow generating plate 550 can be reinforced and handled easily during assembly. .

また、ダイアフラム４００と補強板４１０とを一体に積層固着する構造、ダイアフラム４００、補強板４１０、旋回流発生板５５０の３枚を積層して密接固着する構造としても、上述した発明の効果を奏することができる。
（実施形態５） Further, the structure of the diaphragm 400 and the reinforcing plate 410 integrally laminated and fixed, and the structure of the diaphragm 400, the reinforcing plate 410, and the swirl flow generating plate 550 stacked and closely fixed also have the effects of the above-described invention. be able to.
(Embodiment 5)

続いて、本発明の実施形態５に係る脈動発生装置について図面を参照して説明する。実施形態５は、流体室と脈動発生部の外部とを貫通する管状部材によって入口流路が形成されていることに特徴を有しているので、入口流路の構造を中心に説明する。他の機能部位については、前述した実施形態１と同じ符号を附して説明する。
図１０は、実施形態５に係る脈動発生部１００を示す部分断面図（図１１のＣ−Ｃ切断面を表す）であり、図１１は、下ケース３０１側から視認した上ケース５００を表す平面図である。 Next, a pulsation generator according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. The fifth embodiment is characterized in that the inlet flow path is formed by a tubular member that passes through the fluid chamber and the outside of the pulsation generator, and therefore, the structure of the inlet flow path will be mainly described. Other functional parts will be described with the same reference numerals as those in the first embodiment.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view (representing the CC cut surface of FIG. 11) showing the pulsation generator 100 according to the fifth embodiment, and FIG. 11 is a plane representing the upper case 500 viewed from the lower case 301 side. FIG.

図１０，１１において、入口流路管５２０が流体室５０１に向かって上ケース５００に挿着されている。入口流路管５２０は金属製の管状部材からなり、上ケース５００の外部から流体室５０１まで貫通している。従って、入口流路管５２０に穿設された入口流路５２１は流体室５０１内に連通している。   10 and 11, the inlet channel pipe 520 is inserted into the upper case 500 toward the fluid chamber 501. The inlet channel pipe 520 is made of a metal tubular member and penetrates from the outside of the upper case 500 to the fluid chamber 501. Accordingly, the inlet channel 521 formed in the inlet channel pipe 520 communicates with the fluid chamber 501.

入口流路５２１は、前述した実施形態１において示した脈動発生部１００と入口側のイナータンスＬ１を同条件で構成するときには、断面積及び流路長を入口流路５０３（図３、参照）と同じに設定される。   When the inlet flow channel 521 is configured under the same conditions as the pulsation generating unit 100 and the inlet side inertance L1 shown in the first embodiment, the cross-sectional area and the flow channel length are the same as the inlet flow channel 503 (see FIG. 3). Set to the same.

ここで、入口流路管５２０の挿着構造について説明を加える。入口流路管５２０が挿着される上ケース５００には、外周端部の一部をカットした入口流路管挿入孔案内部５１４が形成され、この入口流路管挿入孔案内部５１４の面から略垂直に流体室５０１に向かって、入口流路管挿着孔５１２，５１３が開設される。   Here, the insertion structure of the inlet channel tube 520 will be described. In the upper case 500 into which the inlet channel pipe 520 is inserted, an inlet channel pipe insertion hole guide part 514 is formed by cutting a part of the outer peripheral end, and the surface of the inlet channel pipe insertion hole guide part 514 is formed. The inlet channel pipe insertion holes 512 and 513 are opened from the vertical direction toward the fluid chamber 501.

入口流路管５２０には、低融点銀蝋メッキが施されており、入口流路管挿着孔５１３に挿着した後、加熱して銀蝋によって溶着され、入口流路管５２０と上ケース５００とは、密着固着され、流体室５０１からの流体漏洩を防止している。また、入口流路管５２０の先端部は、流体室５０１に突出しないようにカットされる。   The inlet channel pipe 520 is plated with a low melting point silver wax, and after being inserted into the inlet channel pipe insertion hole 513, the inlet channel pipe 520 is heated and welded with silver wax. 500 is closely adhered and prevents fluid leakage from the fluid chamber 501. Further, the distal end portion of the inlet channel pipe 520 is cut so as not to protrude into the fluid chamber 501.

入口流路管５２０の固着方法としては、接着剤を用いるもの、圧入によるもの等があるが、流体室５０１内部の圧力に耐えることができ、流体の漏洩が発生しない方法を選択する。   As a method for fixing the inlet channel tube 520, there are a method using an adhesive, a method using press-fitting, and the like, but a method that can withstand the pressure inside the fluid chamber 501 and does not cause fluid leakage is selected.

流体室５０１は、上ケース５００の下ケース３０１との接合部に形成された凹部から構成され、略回転体形状をなしている。   The fluid chamber 501 is constituted by a concave portion formed at a joint portion between the upper case 500 and the lower case 301, and has a substantially rotating body shape.

入口流路５０３は、図１１に示すように流体室５０１の内周側壁５０１ａに対して略接線方向に設けられる。従って、流体室５０１内において旋回流を発生させることができる。   As shown in FIG. 11, the inlet channel 503 is provided in a substantially tangential direction with respect to the inner peripheral side wall 501 a of the fluid chamber 501. Accordingly, a swirling flow can be generated in the fluid chamber 501.

入口流路管５２０の外側方向端部には、ポンプ２０（図１、参照）に接続する接続チューブ２５が連結されている。接続チューブ２５の端部２５ａは、入口流路管挿着孔５１２の内部まで延在されており、端部２５ａと入口流路管挿着孔５１２との径方向の間隙を最小にしておくことで、入口流路管５２０を補強することができる。   A connection tube 25 connected to the pump 20 (see FIG. 1) is connected to the outer end of the inlet channel pipe 520. The end 25a of the connection tube 25 extends to the inside of the inlet channel pipe insertion hole 512, and the radial gap between the end 25a and the inlet channel pipe insertion hole 512 is minimized. Thus, the inlet channel tube 520 can be reinforced.

なお、図示は省略するが、入口流路管５２０の上ケース５００から外側に突出した部分を曲げておくことにより、接続チューブ２５の接続方向を任意に設定することが可能で、脈動発生部１００の操作性を向上させることができる。   Although illustration is omitted, it is possible to arbitrarily set the connection direction of the connection tube 25 by bending a portion protruding outward from the upper case 500 of the inlet flow channel pipe 520, and the pulsation generating unit 100. The operability can be improved.

従って、上述した実施形態５によれば、入口流路５２１を入口流路管５２０で形成すれば、入口流路５２１の断面形状を円形にすることができ、流路内の抵抗要素を減ずることができる。
また、管状部材は断面積、長さの設定が容易で、予め複数種類の管状部材を用意しておけば、入口流路５２１側のイナータンスの設定にあわせて入口流路５２１の断面積や流路長の設定がし易いという効果がある。 Therefore, according to the fifth embodiment described above, if the inlet channel 521 is formed by the inlet channel 520, the sectional shape of the inlet channel 521 can be made circular, and the resistance element in the channel can be reduced. Can do.
In addition, the cross-sectional area and length of the tubular member can be easily set. If a plurality of types of tubular members are prepared in advance, the cross-sectional area and flow of the inlet channel 521 can be adjusted according to the inertance setting on the inlet channel 521 side. There is an effect that it is easy to set the road length.

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.

従って、前述した実施形態１〜実施形態５によれば、呼び水装置（呼び水動作）を必要とせず、駆動中に流体室内に気体が滞留することによる性能低下を排除し、逆止弁がない簡単な構造で高い信頼性を有する流体噴射装置を提供することができる。   Therefore, according to the first to fifth embodiments described above, no priming device (priming operation) is required, performance deterioration due to gas staying in the fluid chamber during driving is eliminated, and there is no check valve. It is possible to provide a fluid ejecting apparatus having high reliability with a simple structure.

１…流体噴射装置、２０…圧力発生部としてのポンプ、１００…脈動発生部、２００…接続流路管、２０１…接続流路、５０１…流体室、２１２…流体噴射開口部、５０３…入口流路、５１１…出口流路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluid injection apparatus, 20 ... Pump as pressure generation part, 100 ... Pulsation generation part, 200 ... Connection flow path pipe, 201 ... Connection flow path, 501 ... Fluid chamber, 212 ... Fluid injection opening part, 503 ... Inlet flow Road, 511 ... outlet channel.

Claims (14)

容積が変更可能な流体室と、前記流体室に連通する入口流路及び出口流路と、を備える脈動発生部と、
前記出口流路に一方の端部が連通され、他方の端部が前記出口流路の直径よりも縮小された流体噴射開口部が設けられた接続流路と、
前記接続流路が穿設され、前記流体室から流動される流体の脈動を前記流体噴射開口部に伝達し得る剛性を有する接続流路管と、
前記入口流路に流体を供給する圧力発生部と、が備えられていることを特徴とする流体噴射装置。 A pulsation generator comprising: a fluid chamber whose volume can be changed; and an inlet channel and an outlet channel communicating with the fluid chamber;
A connection channel provided with a fluid ejection opening in which one end communicates with the outlet channel and the other end is smaller than the diameter of the outlet channel;
A connection flow channel pipe having the rigidity capable of transmitting the pulsation of the fluid flowing from the fluid chamber to the fluid ejection opening, the connection flow channel being perforated;
And a pressure generating unit that supplies a fluid to the inlet channel. 請求項１に記載の流体噴射装置において、
前記入口流路のイナータンスが、前記出口流路のイナータンスよりも大きく設定されていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 1,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein an inertance of the inlet channel is set larger than an inertance of the outlet channel. 請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記脈動発生部が、前記流体室の容積変更手段を備え、
前記容積変更手段が前記流体室に対して伸張または収縮する圧電素子と、ダイアフラムと、を備えていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 1 or 2,
The pulsation generator includes a volume changing means of the fluid chamber;
The fluid ejecting apparatus, wherein the volume changing unit includes a piezoelectric element that extends or contracts with respect to the fluid chamber, and a diaphragm. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記流体室が略回転体形状であって、内周側壁と前記内周側壁の一方の端部を封止する封止面と他方の端部を封止する前記ダイアフラムからなり、
前記略回転体形状の軸を中心とする流体の旋回流を発生する旋回流発生部をさらに備え、
前記出口流路が、前記略回転体形状の軸の近傍に設けられていることを特徴とする流体噴射装置。 In the fluid ejection device according to any one of claims 1 to 3,
The fluid chamber has a substantially rotating body shape, and includes an inner peripheral side wall, a sealing surface that seals one end of the inner peripheral side wall, and the diaphragm that seals the other end.
A swirl flow generating section that generates a swirl flow of fluid around the axis of the substantially rotating body;
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the outlet channel is provided in the vicinity of the substantially rotating body-shaped shaft. 請求項４に記載の流体噴射装置において、
前記旋回流発生部が、前記流体室の内周側壁に対して略接線方向に連通する前記入口流路により形成されていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 4, wherein
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the swirl flow generating portion is formed by the inlet flow channel communicating in a substantially tangential direction with respect to an inner peripheral side wall of the fluid chamber. 請求項４または請求項５に記載の流体噴射装置において、
前記流体室の外周縁部に、前記入口流路が形成されていることを特徴とする流体噴射装置。 In the fluid ejection device according to claim 4 or 5,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the inlet channel is formed at an outer peripheral edge of the fluid chamber. 請求項４または請求項５に記載の流体噴射装置において、
前記旋回流発生部が、前記入口流路と流体室の内周側壁とを含む旋回流発生板にて形成されていることを特徴とする流体噴射装置。 In the fluid ejection device according to claim 4 or 5,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the swirling flow generating portion is formed of a swirling flow generating plate including the inlet channel and an inner peripheral side wall of the fluid chamber. 請求項４、請求項５または請求項７のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記旋回流発生板と前記ダイアフラムとが、積層され一体に密接固着されていることを特徴とする流体噴射装置。 In the fluid ejection device according to any one of claims 4, 5 and 7,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the swirl flow generating plate and the diaphragm are laminated and closely fixed together. 請求項４ないし請求項７のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記入口流路が形成される封止面または前記旋回流発生板と前記ダイアフラムとの間に、前記流体室の直径と略等しい開口部を有する補強板が備えられていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to any one of claims 4 to 7,
A fluid having a reinforcing plate having an opening substantially equal to the diameter of the fluid chamber provided between a sealing surface on which the inlet channel is formed or between the swirl flow generating plate and the diaphragm. Injection device. 請求項７または請求項９に記載の流体噴射装置において、
前記旋回流発板と前記補強板とが、積層され一体に密接固着されていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 7 or 9,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the swirl flow generating plate and the reinforcing plate are laminated and firmly fixed together. 請求項９に記載の流体噴射装置において、
前記ダイアフラムと前記補強板とが、積層され一体に固着されていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to claim 9, wherein
The fluid ejecting apparatus, wherein the diaphragm and the reinforcing plate are laminated and fixed integrally. 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記圧力発生部から入口流路に流体を供給する入口側の接続流路と前記入口流路との接続部に、流体を滞留する流体溜りを設けていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to any one of claims 1 to 11,
A fluid ejecting apparatus, wherein a fluid reservoir for retaining fluid is provided at a connection portion between a connection flow channel on an inlet side for supplying a fluid from the pressure generation unit to the inlet flow channel and the inlet flow channel. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記入口流路が、前記流体室と前記脈動発生部の外部とを貫通する管状部材から形成されていることを特徴とする流体噴射装置。 In the fluid ejection device according to any one of claims 1 to 5,
The fluid ejection device, wherein the inlet channel is formed of a tubular member that penetrates the fluid chamber and the outside of the pulsation generating unit. 請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、
前記ダイアフラムの外周方向に離間した位置にリング状のパッキンがさらに備えられていることを特徴とする流体噴射装置。 The fluid ejection device according to any one of claims 1 to 13,
The fluid ejecting apparatus according to claim 1, further comprising a ring-shaped packing at a position spaced apart in the outer circumferential direction of the diaphragm.
JP2009216719A 2009-09-18 2009-09-18 Pulse generator and fluid injection device Withdrawn JP2009299690A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009216719A JP2009299690A (en) 2009-09-18 2009-09-18 Pulse generator and fluid injection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009216719A JP2009299690A (en) 2009-09-18 2009-09-18 Pulse generator and fluid injection device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006261114A Division JP5082049B2 (en) 2006-09-26 2006-09-26 Fluid ejecting apparatus and surgical tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009299690A true JP2009299690A (en) 2009-12-24

Family

ID=41546805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009216719A Withdrawn JP2009299690A (en) 2009-09-18 2009-09-18 Pulse generator and fluid injection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009299690A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192197A (en) * 2010-02-22 2011-09-21 精工爱普生株式会社 Liquid injection device
JP2012187291A (en) * 2011-03-11 2012-10-04 Seiko Epson Corp Fluid ejection device
JP2015171547A (en) * 2015-04-30 2015-10-01 セイコーエプソン株式会社 Fluid injection device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000145649A (en) * 1998-11-13 2000-05-26 Sugino Mach Ltd Fluid jetting device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000145649A (en) * 1998-11-13 2000-05-26 Sugino Mach Ltd Fluid jetting device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192197A (en) * 2010-02-22 2011-09-21 精工爱普生株式会社 Liquid injection device
CN102192197B (en) * 2010-02-22 2015-05-20 精工爱普生株式会社 Liquid injection device
JP2012187291A (en) * 2011-03-11 2012-10-04 Seiko Epson Corp Fluid ejection device
US9167954B2 (en) 2011-03-11 2015-10-27 Seiko Epson Corporation Fluid ejection device
JP2015171547A (en) * 2015-04-30 2015-10-01 セイコーエプソン株式会社 Fluid injection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5082049B2 (en) Fluid ejecting apparatus and surgical tool
JP2010051430A (en) Pulse generating mechanism, connection flow channel tube, fluid ejection apparatus
JP2010084564A (en) Fluid injection device, method for controlling fluid injection device, and surgical appliance
JP5862020B2 (en) Fluid ejection device
JP5320906B2 (en) Fluid ejection surgical instrument and fluid ejection method
JP2010084678A (en) Fluid ejection device, fluid ejection method, and operation device
JP2015200287A (en) Fluid injection device
JP2010075589A (en) Fluid injection device, method for controlling the same, and operation device
JP2015198860A (en) Fluid injection device
JP2015198861A (en) Fluid injection device, and fluid injection method
JP2010077948A (en) Fluid injection device, and control method of fluid injection device
JP5277802B2 (en) Fluid ejection device and surgical scalpel
JP2010051896A (en) Fluid jetting device, fluid jetting surgical device, and fluid jetting method
JP2015198762A (en) Fluid injection device
JP2009299690A (en) Pulse generator and fluid injection device
JP2010059939A (en) Fluid injection device, method of controlling fluid injection device, and surgical device
JP2015198763A (en) Fluid injection device
JP2011193949A (en) Fluid injection apparatus
JP5782763B2 (en) Fluid ejection device
JP2015198863A (en) Fluid injection device
JP2015198862A (en) Fluid injection device
JP2010077949A (en) Fluid injection device, method for molding pipe member, fluid injection unit, and surgical apparatus
JP2015200288A (en) Fluid injection device
JP2010051517A (en) Fluid injection device, fluid injection surgical implement, and fluid injection method
JP2010053766A (en) Fluid injection device, fluid injection operation instrument and fluid injection method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091015

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091015

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20091015

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091015

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091112

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110914

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20111101