JP6437472B2 - Fluid ejection element and fluid control method - Google Patents

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Description

本発明は、流体吐出の制御技術に関し、より詳細には、液だれを改善する流体吐出要素および流体制御方法に関する。 The present invention relates to a fluid ejection control technique, and more particularly to a fluid ejection element and a fluid control method for improving dripping.

液だれは日常の生活において多くのシチュエーションで発生する。醤油やソースといった容器から垂らしたりする時や、飲み物をコップに注ぐ時、最近では電子ケトルを使用する機会も増えてきており、多くの人が液だれに対して不快な思いをしたことも少なくない。また、日常用品の他にも、医薬、バイオケミストリー、半導体産業などにおいては高価な液体をできるだけ正確に供給するとともに液の無駄を削減するために、液だれを改善することも望まれている。   Dripping occurs in many situations in everyday life. When hanging from a container such as soy sauce or sauce, or when pouring a drink into a cup, the opportunity to use an electronic kettle has been increasing recently, and many people rarely felt uncomfortable with liquid dripping Absent. In addition to daily products, in the pharmaceutical, biochemistry, semiconductor industry, etc., it is also desired to improve dripping in order to supply expensive liquids as accurately as possible and reduce waste of liquids.

従来から、液だれを防止するための検討が行われており、例えば、特開平６−２２６１４７号公報（特許文献１）では、流体吐出完了後の液だれを防止することを目的として、流体が吐出されるノズル口９ａに対向してシャッタ１１を設ける点を記載する。シャッタ１１には、開口部１４および凸部１５が形成され、流体吐出時にはノズル口９ａに開口部１４が対向する位置にシャッタ１１を移動すれば、ノズル口９ａが開放されて流体がノズル口９ａから開口部１４を経て吐出可能となる。また、流体吐出完了後はノズル口９ａに凸部１５が嵌入する位置にシャッタ１１を移動すれば、ノズル口９ａが閉塞され、流路内に流体が残留していても液だれが生じないようにされている。   Conventionally, studies have been made to prevent dripping. For example, in JP-A-6-226147 (Patent Document 1), for the purpose of preventing dripping after completion of fluid discharge, The point that the shutter 11 is provided opposite to the nozzle port 9a to be discharged will be described. The shutter 11 is formed with an opening 14 and a convex portion 15. When the shutter 11 is moved to a position where the opening 14 opposes the nozzle opening 9a when fluid is discharged, the nozzle opening 9a is opened and fluid flows into the nozzle opening 9a. Then, the liquid can be discharged through the opening 14. Further, if the shutter 11 is moved to a position where the convex portion 15 is inserted into the nozzle port 9a after the fluid discharge is completed, the nozzle port 9a is closed, so that no dripping occurs even if fluid remains in the flow path. Has been.

また従来から物体表面における流体の挙動について多くの検討がなされており、例えば、http:／／www.enomae.com／Paper%20Science%20seminar2／Enomae_Paper_Printability_2006_3.pdf(非特許文献１）では、印刷用紙におけるインクの濡れ性について各種の定式化および検討が行われている。   Many studies have been made on the behavior of fluids on the surface of an object. For example, in http://www.enomae.com/Paper%20Science%20seminar2/Enomae_Paper_Printability_2006_3.pdf (Non-Patent Document 1) Various formulations and studies have been made on the wettability of ink.

以上のように従来から多くの検討がなされているものの、液だれを防止することに関しては今もって改善することが要求されていた。   As described above, although many studies have been made so far, there has been a demand for improvement in preventing dripping.

http://www.enomae.com/Paper%20Science%20seminar2/Enomae_Paper_Printability_2006_3.pdf(平成２８年１月２２日付ダウンロード）http://www.enomae.com/Paper%20Science%20seminar2/Enomae_Paper_Printability_2006_3.pdf (Downloaded on January 22, 2016)

特開平６−２２６１４７号公報JP-A-6-226147

本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、液だれを防止することを可能とする流体吐出要素および流体制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a fluid discharge element and a fluid control method that can prevent dripping.

すなわち、本発明によれば、
流体を吐出するための吐出口を備える流体吐出要素であって、
前記吐出口を形成する縁部と、
前記縁部に連続し前記流体が流れる内面と、
前記縁部に連続し、前記内面の径方向外側において管状体を形成する側面と、
前記吐出口の前記流体が付着する領域の前記管状体に形成された溝と
を備える流体吐出要素が提供できる。 That is, according to the present invention,
A fluid discharge element comprising a discharge port for discharging fluid,
An edge forming the discharge port;
An inner surface continuous with the edge and through which the fluid flows;
A side surface that is continuous with the edge and forms a tubular body on the radially outer side of the inner surface;
A fluid discharge element comprising: a groove formed in the tubular body in a region of the discharge port to which the fluid adheres can be provided.

本発明では、前記溝は、少なくとも前記縁部、前記内面、前記側面のうちの１以上に形成されても良い。前記溝は、少なくとも前記側面に形成されても良い。さらに、本発明では、前記縁部は、前記管状体の長手方向を垂直に横断する方向に延びることができる。   In the present invention, the groove may be formed in at least one of the edge, the inner surface, and the side surface. The groove may be formed at least on the side surface. Furthermore, in the present invention, the edge portion can extend in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the tubular body.

さらに前記縁部は、曲面として形成されても良い。また、前記縁部は、前記管状体の長手方向に対して傾斜して横断する方向に延びても良い。また、本発明によれば、吐出口からの流体の吐出を制御する流体制御方法であって、内面と、側面と、前記内面と前記側面とに連続する縁部と、前記縁部の流体が付着する領域に形成された溝とを備える吐出口に流体を接触させる工程を含む、流体制御方法が提供される。 Further, the edge portion may be formed as a curved surface. In addition, the edge portion may extend in a direction that is inclined with respect to the longitudinal direction of the tubular body. Further, according to the present invention, there is provided a fluid control method for controlling discharge of a fluid from a discharge port, wherein an inner surface, a side surface, an edge portion continuous with the inner surface and the side surface, and a fluid at the edge portion There is provided a fluid control method including a step of bringing a fluid into contact with a discharge port provided with a groove formed in an adhering region.

本実施形態の流体吐出要素１００の実施形態を示す図。The figure which shows embodiment of the fluid discharge element 100 of this embodiment. 本実施形態で用いる環状溝１０３ａの態様を示した一部を切り欠いて示した斜視図。The perspective view which notched and showed the part which showed the aspect of the annular groove 103a used by this embodiment. 本実施形態のさらに他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of this embodiment. 本実施形態における縁部１０３の形状を示す図。The figure which shows the shape of the edge part 103 in this embodiment. 本実施形態において、図４で示した縁部１０３を同時に有する流体吐出要素１００の斜視図。In this embodiment, the perspective view of the fluid discharge element 100 which has the edge part 103 shown in FIG. 4 simultaneously. 本実施形態の流体吐出要素１００の液だれを検討するための実験構成を示す図。The figure which shows the experimental structure for examining the liquid dripping of the fluid discharge element 100 of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果を示す図。The figure which shows the experimental result of this embodiment. 本実施形態の実験結果をまとめた結果を示す図。The figure which shows the result which put together the experimental result of this embodiment.

以下、本実施形態を、実施形態を以て説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。液だれおよび液体の表面におけるぬれは、表面張力においてその液体が撥水性であるか、親水性であるかを決める重要な性質である。一般的にぬれは接触角の大きさで判断することが可能であり、接触角とは、液滴の接線と固体表面との成す角度であり、下記式（１）のYoungの式により与えられる。   Hereinafter, although this embodiment is described with embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned later. Drip and wetting at the surface of the liquid is an important property that determines whether the liquid is water repellent or hydrophilic in surface tension. In general, wetting can be determined by the size of the contact angle. The contact angle is an angle formed by the tangent of the droplet and the solid surface, and is given by the Young's formula of the following formula (1). .

Youngの式は固体の表面張力γｓと、液体の表面張力γＬ、そして液体と固体間の界面張力γＳＬの３つの力が釣り合うことにより与えられることを示す。そしてこれら３つの力が釣り合うことによりぬれを安定させることで液滴の端点を静止させることができるものと考えられる。 Young's equation indicates that the three forces of the solid surface tension γ s , the liquid surface tension γ L , and the interfacial tension γ SL between the liquid and the solid are given by balancing. It is considered that the end point of the droplet can be made stationary by stabilizing the wetting by balancing these three forces.

この他、液だれには、流体自体の特性の他、吐出口近傍の形状特性も関連するものと考えられる。そこで、本実施形態では、流体吐出要素の中で、流体を吐出する吐出口近傍であって、流体で濡れる範囲の形状を制御することにより、吐出口の流体力学的特性を制御することにより、液だれを改善するものである。   In addition, it is considered that the liquid dripping is related not only to the characteristics of the fluid itself but also to the shape characteristics in the vicinity of the discharge port. Therefore, in the present embodiment, by controlling the shape of the range of the fluid discharge element in the vicinity of the discharge port that discharges the fluid and gets wet with the fluid, by controlling the hydrodynamic characteristics of the discharge port, Improves dripping.

図１は、本実施形態の流体吐出要素１００の実施形態を示す。流体吐出要素１００は、紙面右手側の流体溜めから流体が供給され、紙面左手側に形成された吐出口１０４から流体を吐出する。図示する実施形態では、流体吐出要素１００は、円筒形状を有するものとしているが、流体吐出要素１００の長手方向を横断する方向に沿った断面は、円形に限定されず、矩形、多角形、平曲面のいかなる形状とすることができる。   FIG. 1 shows an embodiment of a fluid ejection element 100 of the present embodiment. The fluid discharge element 100 is supplied with a fluid from a fluid reservoir on the right hand side of the paper, and discharges the fluid from a discharge port 104 formed on the left hand side of the paper. In the illustrated embodiment, the fluid ejection element 100 has a cylindrical shape, but the cross section along the direction transverse to the longitudinal direction of the fluid ejection element 100 is not limited to a circle, and may be a rectangle, a polygon, a plane. It can be any shape of a curved surface.

流体吐出要素１００は、流体を吐出する縁部１０３を備え、それぞれ縁部１０３に径方向内側で連続する内面１０２と、径方向外側で連続する側面１０１とを備える。内面１０２と、側面１０１は、径方向に厚さｔで離間して、管状の流路を形成している。   The fluid discharge element 100 includes an edge portion 103 that discharges fluid, and includes an inner surface 102 that continues to the edge portion 103 on the radially inner side and a side surface 101 that continues on the radially outer side. The inner surface 102 and the side surface 101 are spaced apart with a thickness t in the radial direction to form a tubular flow path.

流体は、紙面右手側から吐出口１０４へと流れ、吐出口１０４を形成する縁部１０３を伝って流れ落ちる。流体の流量が多い場合、スムースな流れとして流体は紙面下側へと流れ落ちる。流体の流量が少なくなってくると、流体は、縁部１０３を伝って下に流れ、雫を形成しながらその流れを停止する。本実施形態では、用語「液だれ」とは、流体の供給が停止しようとするときに、縁部１０３に雫が残留すること、として定義する。   The fluid flows from the right hand side of the drawing to the discharge port 104 and flows down along the edge 103 forming the discharge port 104. When the flow rate of the fluid is large, the fluid flows down to the lower side of the page as a smooth flow. When the flow rate of the fluid decreases, the fluid flows down along the edge 103 and stops its flow while forming a ridge. In the present embodiment, the term “drip” is defined as that the soot remains on the edge 103 when the supply of fluid is to be stopped.

なお、本実施形態の流体吐出要素は、水、アルコール、その他の親水性溶媒、親油性溶媒、これらのいかなる混合物、界面活性剤などが添加された組成物、分散液、懸濁液、有機材料、無機材料、医薬品、ポリマーその他が溶解された溶液といった流体に対して適用でき、流体の種類には制限はない。   In addition, the fluid ejection element of this embodiment includes water, alcohol, other hydrophilic solvent, lipophilic solvent, any mixture thereof, a composition to which a surfactant or the like is added, a dispersion, a suspension, an organic material. It can be applied to fluids such as inorganic materials, pharmaceuticals, solutions in which polymers and the like are dissolved, and there is no limitation on the type of fluid.

本実施形態では、縁部１０３の形状を変えることで、液だれを改善するものであり、図１に示した実施形態では、縁部１０３および側面１０１に、環状溝１０３ａを周方向に連続して形成するものとして示す。しかしながら本開示においては、環状溝１０３ａは、周方向に分断した溝セグメントとすることもできるし、さらに穿孔状の溝を周方向に沿って複数形成する態様も可能である。なお、環状溝１０３ａは縁部１０３および側面１０１に形成するものとして示すが、本実施形態では環状溝１０３ａは、側面１０１のみ、縁部１０３のみ、内面のみ、および側面１０１、縁部１０３、内面のいずれか１以上に形成されている限り、形成部位に限定はない。   In this embodiment, dripping is improved by changing the shape of the edge portion 103. In the embodiment shown in FIG. 1, the annular groove 103a is continuously provided in the circumferential direction on the edge portion 103 and the side surface 101. It is shown that it is formed. However, in the present disclosure, the annular groove 103a may be a groove segment that is divided in the circumferential direction, and a mode in which a plurality of perforated grooves are formed along the circumferential direction is also possible. Although the annular groove 103a is shown as being formed on the edge portion 103 and the side surface 101, in this embodiment, the annular groove 103a is only the side surface 101, only the edge portion 103, only the inner surface, and the side surface 101, the edge portion 103, the inner surface. As long as it is formed in any one or more of, there is no limitation in a formation site.

図２は、本実施形態で用いる環状溝１０３ａの態様を示した一部を切り欠いて示した斜視図である。図２（ａ）で示す実施形態は、縁部１０３近傍の側面１０１に環状溝１０３ａを形成する実施形態である。また、図２(ｂ)に示す実施形態は、環状溝１０３ａを、側面１０１および内面１０２の両方に形成した実施形態である。環状溝１０ａの大きさは、本実施形態では、流体の表面張力、粘度、その他の特性に応じて、深さを、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、幅を０．１ｍｍ〜５０ｍｍ程度、間隔と０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とすることができる。   FIG. 2 is a perspective view showing a part of the annular groove 103a used in the present embodiment with a part cut away. The embodiment shown in FIG. 2A is an embodiment in which an annular groove 103 a is formed on the side surface 101 in the vicinity of the edge 103. Further, the embodiment shown in FIG. 2B is an embodiment in which the annular groove 103 a is formed on both the side surface 101 and the inner surface 102. In the present embodiment, the annular groove 10a has a depth of 0.1 mm to 10 mm, a width of about 0.1 mm to 50 mm, and a distance of 0. 0 mm according to the surface tension, viscosity, and other characteristics of the fluid. It can be in the range of 1 mm to 10 mm.

例えば、流体として水を使用する場合、深さ・幅、ピッチとも０．４ｍｍ程度の環状溝を形成することで、液だれ抑制効果を観測することができた。この値は、当然ながら流体の表面張力および粘度に応じて適宜最適化することができることは言うまでもないことである。   For example, when water is used as the fluid, the dripping suppression effect could be observed by forming annular grooves having a depth, width and pitch of about 0.4 mm. It goes without saying that this value can be appropriately optimized according to the surface tension and viscosity of the fluid.

また、環状溝１０３ａの断面形状は、矩形、半円形、三角形、多角形、曲面とすることができ、特に限定されない。また、環状溝１０３ａは、流体の流れ方向に対して順方向、逆方向または垂直方向に傾斜した溝を提供するように形成することができる。   The cross-sectional shape of the annular groove 103a can be a rectangle, a semicircle, a triangle, a polygon, or a curved surface, and is not particularly limited. The annular groove 103a may be formed to provide a groove that is inclined in the forward direction, the reverse direction, or the vertical direction with respect to the fluid flow direction.

図３は、本実施形態のさらに他の実施形態を示す図である。図３（ａ）に示す実施形態では、縁部１０３の他、内面１０２に環状溝１０３ａが形成されている。また、図３（ｂ）に示す実施形態では、側面１０１および縁部１０３に環状溝が形成されている実施態様である。   FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the present embodiment. In the embodiment shown in FIG. 3A, an annular groove 103 a is formed on the inner surface 102 in addition to the edge portion 103. Further, the embodiment shown in FIG. 3B is an embodiment in which annular grooves are formed in the side surface 101 and the edge portion 103.

図４には、本実施形態における縁部１０３の形状を示す。図４（ａ）は、管状部の延びる方向に垂直に縁部が形成される実施形態であり、以下、この形状を有する縁部１０３を、「角縁」として参照する。図４（ｂ）は、縁部１０３を曲面として形成する実施態様であり、この形状を有する縁部１０３を、「丸縁」として参照する。図４（ｂ）に示す実施形態は、縁部１０３を、管状部の延長方向に対して傾斜して形成した実施態様であり、以下この形状を有する縁部１０３を、「傾斜縁」として参照する。図２および図３に示した環状溝１０３ａは、図４に示したどの縁部１０３と組み合わせても形成することができ、特に制限はない。   FIG. 4 shows the shape of the edge 103 in the present embodiment. FIG. 4A shows an embodiment in which an edge is formed perpendicular to the extending direction of the tubular portion. Hereinafter, the edge 103 having this shape is referred to as a “corner edge”. FIG. 4B shows an embodiment in which the edge 103 is formed as a curved surface, and the edge 103 having this shape is referred to as a “round edge”. The embodiment shown in FIG. 4B is an embodiment in which the edge portion 103 is formed to be inclined with respect to the extending direction of the tubular portion. Hereinafter, the edge portion 103 having this shape is referred to as an “inclined edge”. To do. The annular groove 103a shown in FIGS. 2 and 3 can be formed in combination with any of the edges 103 shown in FIG. 4, and there is no particular limitation.

図５は、本実施形態において、図４で示した縁部１０３を同時に有する流体吐出要素１００の斜視図を示す。図５に示す流体吐出要素１００は、丸縁として形成される領域３０１、角縁として形成される領域３０２および傾斜縁として形成される領域３０３を備えている。なお、本実施形態の流体吐出要素１００は、縁部１０３を、全周に渡り同一の形状で形成する実施態様および全周にわたり環状溝１０３ａを形成する態様と組み合わせて使用することができることは言うまでもない。なお、図５に示した実施形態は、１の流体吐出要素１００で、複数の縁部形状の特性を判定するうえで効率的な実験を行うことができ、その意味において、実験用の態様ということができる。   FIG. 5 shows a perspective view of the fluid ejection element 100 having the edge 103 shown in FIG. 4 at the same time in this embodiment. The fluid ejection element 100 shown in FIG. 5 includes a region 301 formed as a round edge, a region 302 formed as a corner edge, and a region 303 formed as an inclined edge. In addition, it cannot be overemphasized that the fluid discharge element 100 of this embodiment can be used in combination with the aspect which forms the edge part 103 in the same shape over the perimeter, and the aspect which forms the annular groove 103a over a perimeter. Yes. Note that the embodiment shown in FIG. 5 can perform an efficient experiment in determining the characteristics of a plurality of edge shapes with one fluid ejection element 100, and in that sense, is called an experimental mode. be able to.

図６は、本実施形態の流体吐出要素１００の液だれを検討するための実験構成を示す。図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は、流体吐出要素１００の傾斜配置を説明する図である。流体吐出要素１００には、適切な流体供給源から流体２０１が供給され、吐出口１０４から液滴となって吐出される。カメラ２００はその側面から流体の吐出状態を撮影しており、液切れに対応して発生する液だれを画像的に判定することを可能としている。   FIG. 6 shows an experimental configuration for examining dripping of the fluid ejection element 100 of the present embodiment. FIG. 6A is a side view, and FIG. 6B is a diagram for explaining an inclined arrangement of the fluid ejection element 100. The fluid ejection element 100 is supplied with the fluid 201 from an appropriate fluid supply source, and is ejected as droplets from the ejection port 104. The camera 200 images the discharge state of the fluid from its side surface, and can visually determine the dripping generated in response to the liquid running out.

図６（ｂ）は、流体吐出要素１００の傾斜角度の定義を示す。流体吐出要素１００は、中心線４００の周りに管状体を形成しており、吐出口１０４から液滴となった流体２０１が吐出される。本実施形態の流体吐出要素１００から流体を吐出する際には、水平線４０１に対して吐出口１０４が上側に配置される方向にθを、０°〜３０°の間の所定角度に固定して行う。θの値は、本実施形態においては、０°、１０°、３０°に設定した。   FIG. 6B shows the definition of the tilt angle of the fluid ejection element 100. The fluid discharge element 100 forms a tubular body around the center line 400, and the fluid 201 that has become droplets is discharged from the discharge port 104. When fluid is ejected from the fluid ejection element 100 of the present embodiment, θ is fixed at a predetermined angle between 0 ° and 30 ° in the direction in which the ejection port 104 is disposed on the upper side with respect to the horizontal line 401. Do. In this embodiment, the value of θ is set to 0 °, 10 °, and 30 °.

なお、本実施形態で形成する環状溝１０３ａは、管状体の全周を取り囲んで形成される必要はなく、上述したように、一部が壁で分離されて不連続に周方向に延びるセグメントとすることもできるし、穿孔状の溝を周方向に連続させて形成することもできる。さらに他の実施形態では、分断された溝を長手方向に千鳥状に配置する形態を採用することもできる。
（実験例） Note that the annular groove 103a formed in this embodiment does not have to be formed so as to surround the entire circumference of the tubular body. As described above, a part of the annular groove 103a is separated by a wall and discontinuously extends in the circumferential direction. It is also possible to form perforated grooves continuously in the circumferential direction. In still another embodiment, it is possible to adopt a form in which the divided grooves are arranged in a staggered manner in the longitudinal direction.
(Experimental example)

以下、実験例を使用して本発明をより詳細に説明する。実験条件は、以下の通りである。
（１）流体吐出要素の形成
本実施形態の流体吐出要素１００は、市販の３Ｄプリンタ（ディビジョン・エンジニアリング社のＤＳ．１０００）を使用して作成し、その設計図を、フリーソフトであるＦｒｅｅＣＡＤを使用して作成した。
（２）ＦｒｅｅＣＡＤで作成した設計図を使用して３Ｄプリンタで出力する。３Ｄプリンタの印刷条件は、描画時のヘッドスピードを１００ｍｍ／ｓ、空送り時に２００ｍｍ／ｓとした。
（３）流体吐出要素の材料
流体吐出要素を形成するための材料は、汎用性が高く、また生分解性のあるポリ乳酸（ＰＬＡ）を使用した。
（４）実験手順
実験手順を、以下の通りとした。
（ａ）撮影する容器をクランプに取り付け、角度を、０°、１０°、３０°に設定する。
（ｂ）ハイスピードカメラ［Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ社製ＣＲ６００］のピントをクリップに取り付けた容器の縁に合わせる。
（ｃ）スポイトに水を３ｍｌ採取し、管状体内を流す。
（ｄ）ハイスピードカメラで流した様子を撮影する。
（ｅ）撮影した動画を、流し始めから流し終わりまで所定の時間でスナップショットとし、それぞれの容器の液だれを観察し、液だれの発生を観測した。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail using experimental examples. The experimental conditions are as follows.
(1) Formation of Fluid Discharge Element The fluid discharge element 100 of the present embodiment is created using a commercially available 3D printer (Division Engineering Co., Ltd. DS.1000), and its design drawing is FreeCAD, which is free software. Created using.
(2) Using a design drawing created by FreeCAD, output it with a 3D printer. The printing conditions of the 3D printer were such that the head speed during drawing was 100 mm / s and 200 mm / s during idle feeding.
(3) Material of fluid ejection element The material for forming the fluid ejection element was polylactic acid (PLA), which is highly versatile and biodegradable.
(4) Experimental procedure The experimental procedure was as follows.
(A) A container to be photographed is attached to a clamp, and angles are set to 0 °, 10 °, and 30 °.
(B) The focus of the high-speed camera [CR600 manufactured by Optronics] is aligned with the edge of the container attached to the clip.
(C) Collect 3 ml of water into a dropper and flow through the tubular body.
(D) Take a picture of the situation with a high-speed camera.
(E) The photographed moving image was taken as a snapshot at a predetermined time from the beginning of the flow to the end of the flow, and the dripping of each container was observed, and the occurrence of dripping was observed.

以下、図７〜図１４を使用して実験結果を示す。図７は、角縁ｔ＝４ｍｍを有する流体吐出要素１００を、θ＝０°に設定し、吐出口１０４における流出状態を、時系列的にスナップショットとし、時間経過に対応させて図７ａ〜ｆとして示した図である。流体は、図７ａで流出を開始し、図７ｆで流出が止まる。このとき図７ｆで示すように、流出が終わった後、僅かに液滴の残りが観測された。このため、角縁、ｔ＝４ｍｍの吐出口形状は、液だれを防止するには不充分と判断した。   Hereinafter, an experimental result is shown using FIGS. FIG. 7 shows that the fluid discharge element 100 having a corner edge t = 4 mm is set to θ = 0 °, and the outflow state at the discharge port 104 is taken as a snapshot in time series, corresponding to the passage of time. It is the figure shown as f. The fluid begins to flow in FIG. 7a and stops flowing in FIG. 7f. At this time, as shown in FIG. 7f, after the outflow ended, a slight remaining of the droplet was observed. For this reason, it was determined that the discharge port shape with a corner edge and t = 4 mm was insufficient to prevent dripping.

図８は、同じく角縁、ｔ＝４ｍｍの流体吐出要素１００を、θ＝１０°に設定して同様の実験を行った結果を示す。この場合も図８ｆで示すように、液だれが発生したと判断した。   FIG. 8 shows the result of a similar experiment performed by setting the fluid ejection element 100 having the same edge and t = 4 mm to θ = 10 °. Also in this case, it was determined that dripping occurred as shown in FIG.

図９は、図７、８と同じ流体吐出要素を使用し、θ＝３０°として同様の実験を行った結果を示す。図７、図８と同様に、θ＝３０°においても図９ｆに示すように、むしろ明瞭な液だれが発生していることが見て取れる。   FIG. 9 shows the result of a similar experiment using the same fluid ejection element as in FIGS. 7 and 8 and θ = 30 °. As in FIGS. 7 and 8, it can be seen that a rather clear liquid drip occurs even at θ = 30 °, as shown in FIG. 9f.

図１０〜１２は、図２（ａ）で示した構成、すなわち側面１０１に環状溝１０３ａを形成した流体吐出要素１００を使用した液だれ実験の結果を示す。環状溝１０３ａは、幅、深さとも０．４ｍｍの矩形の溝とし、縁部１０３〜１０ｍｍの長さで形成した。図１０ｆに示すように、環状溝１０３ａを形成した流体吐出要素１００では、液だれが発生していないことが示された。図１１は、同一の流体吐出要素１００を使用してその傾斜角θ＝１０°とした時の液だれ試験の結果を示す。同じく図１２は、θ＝３０°とした時の結果を示す。図１１ｆ、図１２ｆに示すように、側面１０１に環状溝を形成した流体吐出要素１００では液だれが改善されているのが明瞭に示された。   10 to 12 show the results of the dripping experiment using the configuration shown in FIG. 2A, that is, the fluid discharge element 100 in which the side surface 101 has the annular groove 103a. The annular groove 103a was a rectangular groove having a width and a depth of 0.4 mm, and was formed with a length of the edge portion 103 to 10 mm. As shown in FIG. 10f, it was shown that no dripping occurred in the fluid ejection element 100 in which the annular groove 103a was formed. FIG. 11 shows the result of a dripping test when the same fluid discharge element 100 is used and the tilt angle θ is 10 °. Similarly, FIG. 12 shows the results when θ = 30 °. As shown in FIG. 11f and FIG. 12f, it was clearly shown that the fluid discharge element 100 in which the annular groove is formed on the side surface 101 has improved the dripping.

図１３は、縁部１０３の形状を丸縁とし、図１０〜１２と同様の環状溝を形成した流体吐出要素１００の液だれを検討した結果を示す。図１３に示すように、縁部１０３の形状が丸縁の場合にも、環状溝１０３ａは、液だれに効果を有することが示された。さらに図１４は、縁部１０３の形状を傾斜縁とした場合の同様の液だれ検討の結果を示す。   FIG. 13 shows the result of studying the liquid drainage of the fluid ejection element 100 in which the shape of the edge 103 is a rounded edge and the same annular groove as in FIGS. 10 to 12 is formed. As shown in FIG. 13, it was shown that the annular groove 103a has an effect on dripping even when the shape of the edge portion 103 is a round edge. Furthermore, FIG. 14 shows the result of the same dripping examination when the shape of the edge 103 is an inclined edge.

図１４に示すように傾斜縁の場合にも環状溝１０３ａが効果的に液だれを防止しているのが示された。この他、環状溝１０３ａの形成位置、傾斜角度をそれぞれ変えて液だれを検討した。その結果を、図１５に示す。図１５は、縁部の構造それぞれに対して環状溝の形成位置を対応付けた欄に、液だれの発生を記したものである。なお、図１５中、○は、液だれが抑制できたことを意味し、×は、液だれが改善しなかったことを示す。   As shown in FIG. 14, it is shown that the annular groove 103a effectively prevents dripping even in the case of the inclined edge. In addition, dripping was examined by changing the formation position and the inclination angle of the annular groove 103a. The result is shown in FIG. FIG. 15 shows the occurrence of dripping in a column in which the formation position of the annular groove is associated with each edge structure. In FIG. 15, “◯” indicates that dripping was suppressed, and “X” indicates that dripping was not improved.

図１５に示されるように、本実施形態において吐出口１０４近傍において流体が付着可能な領域において吐出口１０４を取り囲むように環状溝１０３ａを形成すると、顕著に液だれを防止することができることが示された。   As shown in FIG. 15, in the present embodiment, it is shown that when the annular groove 103 a is formed so as to surround the discharge port 104 in a region where the fluid can adhere in the vicinity of the discharge port 104, dripping can be remarkably prevented. It was done.

なお、本実施形態の流体吐出要素１００は、流体を吐出することが可能ないかなる装置、部材の要素とすることができ、例えば食品分野、医薬品分野、生化学分野、分析分野、半導体製造分野、その他液だれによる誤差や損失が大きな分野において効果的に使用することができる。   The fluid ejection element 100 of the present embodiment can be any device or member element capable of ejecting a fluid, such as the food field, the pharmaceutical field, the biochemistry field, the analysis field, the semiconductor manufacturing field, In addition, it can be effectively used in fields where errors and losses due to dripping are large.

これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Although the present embodiment has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments, additions, changes, deletions, and the like can be conceived by those skilled in the art. It can be changed, and any aspect is within the scope of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.

１０ａ ：環状溝
１００ ：流体吐出要素
１０１ ：側面
１０２ ：内面
１０３ ：縁部
１０３ａ ：環状溝
１０４ ：吐出口
２００ ：カメラ
２０１ ：流体
３０１ ：領域
３０２ ：領域
３０３ ：領域
４００ ：中心線
４０１ ：水平線 10a: annular groove 100: fluid discharge element 101: side surface 102: inner surface 103: edge 103a: annular groove 104: discharge port 200: camera 201: fluid 301: region 302: region 303: region 400: center line 401: horizontal line

Claims (6)

流体を吐出するための吐出口を備える流体吐出要素であって、
前記吐出口を形成する縁部と、
前記縁部に連続し前記流体が流れる内面と、
前記縁部に連続し、前記内面の径方向外側において管状体を形成する側面と、
前記側面の前記縁部側最端から前記管状体の長手方向に複数並んで形成される環状溝と、
を備える流体吐出要素。 A fluid discharge element comprising a discharge port for discharging fluid,
An edge forming the discharge port;
An inner surface continuous with the edge and through which the fluid flows;
A side surface that is continuous with the edge and forms a tubular body on the radially outer side of the inner surface;
A plurality of annular grooves formed side by side in the longitudinal direction of the tubular body from the edge side end of the side surface ;
A fluid ejection element comprising: 前記縁部は、曲面として形成される、請求項１に記載の流体吐出要素。   The fluid ejection element according to claim 1, wherein the edge is formed as a curved surface. 前記縁部は、前記管状体の長手方向に対して傾斜して横断する方向に延びる、請求項１または２に記載の流体吐出要素。   The fluid ejection element according to claim 1, wherein the edge extends in a direction that is inclined with respect to a longitudinal direction of the tubular body and traverses. 吐出口からの流体の吐出を制御する流体制御方法であって、
前記吐出口を形成する縁部と、
前記縁部に連続し流体が流れる内面と、
前記縁部に連続し、前記内面の径方向外側において管状体を形成する側面と、
前記側面の前記縁部側最端から前記管状体の長手方向に複数並んで形成される環状溝と、
を備える流体吐出要素の前記吐出口に流体を接触させる工程を含む、流体制御方法。 A fluid control method for controlling the discharge of fluid from a discharge port,
An edge forming the discharge port;
An inner surface through which fluid flows continuously to the edge;
A side surface that is continuous with the edge and forms a tubular body on the radially outer side of the inner surface;
A plurality of annular grooves formed side by side in the longitudinal direction of the tubular body from the edge side end of the side surface;
A fluid control method comprising a step of bringing fluid into contact with the discharge port of the fluid discharge element . 前記縁部は、前記管状体の長手方向を垂直に横断するか、または前記管状体の長手方向に対して傾斜して横断する方向に延びる、請求項４に記載の流体制御方法。 The fluid control method according to claim 4, wherein the edge extends in a direction that traverses the longitudinal direction of the tubular body perpendicularly or that is inclined with respect to the longitudinal direction of the tubular body. 前記縁部は、曲面として形成される、請求項５に記載の流体制御方法。 The fluid control method according to claim 5, wherein the edge is formed as a curved surface.
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