(57)【要約】      （修正有）【課題】微少量の液体の噴射、吐出、分注、輸送等の制御が容易で、小型化を図るのに有効な液体供給装置を提供する。【解決手段】中空部を有し、外部からの磁界により変形振動する中空磁歪素子１２の中空内周面に管体１１の外周面が密着するように当該管体１１を中空磁歪素子１２に保持した中空磁歪振動子を用いた。磁歪素子１２の外周側にコイル１３を巻き、このコイル１３に電流を流すと磁歪材料の磁歪縦効果によりコイル１３と並行な方向に伸長し、コイル１３と直交する方向は磁歪横効果により収縮するので、中空部の内径も同時に収縮する。従って、中空部に挿入されている管体１１に収縮力が作用し、その力により管体内部に充填された液体が管体の先端部１１ａより吐出することになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空磁歪素子の中空内周面に管体の外周面が密着するように当該管体を中空磁歪素子に保持した中空磁歪振動子を用いたことを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
前記中空磁歪振動子はその外周側に配置したコイルにより磁界駆動されることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴の噴射、吐出及び液体の分注、搬送、輸送等液体の供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、創薬や化学分析、バイオ分野において微少量の液体をハンドリングする分注技術が重要になっており、微少量の塗布技術の分野ではインクジェットによる微少液体吐出技術が重要となっている。
例えば、プリンタの分野ではこれまでピエゾ素子の物理的な変形によって微少量の液体を吐出するピエゾ方式と、ヒーターでインクを加熱、沸騰させて気泡を作り、この気泡の圧力でインクを吐出させるバブルジェット（登録商標）方式が公知である。
しかし、ピエゾ方式は製造コストが高く、小型化が難しい問題を有し、バブルジェット（登録商標）方式は吐出量の制御が難しい問題があった。
また、ノズルの長手方向の一側面を固定拘束し、反対側の側面から圧電素子で押圧するような圧電素子の変形量でノズルから液体を吐出する方法では圧電素子により押圧された力の一部が反対側のノズルと固定具との接触面で分散吸収されやすく、ノズルに充分に圧力伝達されない問題があった。
【０００３】
特許文献１には、中空円筒形の弾性部材の外周面に沿ってリング状の圧電素子を４個、流路と並行に配列し、流路と直交する方向から等方的に変形を加え、進行波を形成することで、液体を吐出する技術を開示し、この圧電素子の替りに磁歪素子を用いてもよい旨の記載がある。
しかし、具体的に構成が開示されているのは圧電素子に関したものであり、４個の圧電素子に印加する電圧を制御し、進行波を形成することで液体の吐出と残留液体のサックバックを制御するのが目的となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は微少量の液体の噴射、吐出、分注、輸送等の制御が容易で、小型化を図るのに有効な液体供給装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体供給装置は、中空磁歪素子の中空内周面に管体の外周面が密着するように当該管体を中空磁歪素子に保持した中空磁歪振動子を用いたことを特徴とする。
ここで、中空磁歪振動子とは管体を挿入装着するための中空部を有し、外部からの磁界により変形振動する素子をいう。
磁界の印可する手段はどのような方法でもよいが、前記中空磁歪振動子はその外周側に配置したコイルにより磁界駆動されるようにするのが電圧制御しやすい。
【０００７】
中空部を有する磁歪素子の外周側にコイルを巻き、このコイルに電流を流すと磁歪材料の磁歪縦効果によりコイルと並行な方向に伸長すると、コイルと直交する方向は磁歪横効果により収縮するので、中空部の内径も同時に収縮する。
従って、中空部に挿入されている管体に収縮力が作用し、その力により管体内部に充填された液体が管体の先端部より吐出することになる。
管体はこの磁歪素子の収縮力が伝達されるように外周面が密着されていれば、必ずしも全周にわたって密着されている必要はない。
管体の材質は外周面からの収縮力を受けて内径が収縮変形するものであればその材質に特に制限はないが、例えばガラス管を採用することができる。
【０００８】
磁歪素子に用いられる磁歪材料は、磁界の影響により大きな弾性変形するものがよく、さらには延性材料であって切削等の機械加工性に優れるものが好ましい。
例えばアメリカ海軍研究所で開発された鉄−ガリウム合金磁歪材料（Ｆｅ８１．６，Ｇａ１８．４）は発生歪が約３００×１０−６と圧電素子ＰＺＴの６００×１０−６並である。
また、この鉄−ガリウム合金はヤング率約７０ＧＰａと高いヤング率を示し、高強度であることから、ハイパワー、高速応答性に優れ、破壊されにくい特長を有する。
本材料は延性材料に属し、機械加工がしやすく、切削、放電加工、レーザ加工、溶接等も可能であることから脆性材料に属する圧電材料よりも小型化を図るのに有効であり、比透磁率１００と高い透磁率を有することから数Ｖ程度の低電圧駆動が可能であり、数１０〜数１００Ｖの高電圧が必要な圧電素子よりも電源の負荷が小さい特性を有し、乾電池やＵＳＢ電源にて動作可能である。
さらに本材料は高いキュリー温度特性を有し、約７００〜８００℃の高温環境でも作動し、磁界による非接触駆動が可能である。
従って、励磁コイルを駆動体から離れた状態で配置することで、真空、高温、低温、耐薬品環境下にあっても広く使用できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る中空磁歪振動子を用いた液体供給装置にあっては、比較的長孔の中空部を有する磁歪素子のこの中空部の内周面にガラス管等の管体の外周面が密着するように当該管体を配置したことにより、磁歪材料の磁歪横効果によりダイレクトにガラス管に収縮が伝達され、低損失駆動が可能であり、構造が単純なことから小型化を図るのに有効である。
また、管体の有する固有振動に合致するように電圧制御により共振駆動させることで管体からの液体吐出量や輸送量を多くすることができる。
また、本発明に係る液体供給装置は磁界による駆動なために非接触駆動も可能である。
よって、本発明に係る液体供給装置は例えばディスペンサとして半田や接着剤の塗布、インクの塗布、薬液の分注等に使用でき、インジェクタとして各種液滴の吐出、燃料噴射等にも使用可能であり、多くの広い分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る液体供給装置の構成例を示す。（ａ）は要部断面図を示し、（ｂ）は液滴吐出の原理図を示す。
【図２】コイルの非接触による駆動構造例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る中空磁歪振動子の作用を確認すべく、試作品を製作評価したので以下説明するが本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１２】
前述した鉄−ガリウム合金からなる磁歪材料を用いて、図１（ａ）に示すように１辺１ｍｍの正方形断面で長さ約５ｍｍ，長手方向の中心軸に沿って内径０．３７ｍｍの貫通孔からなる穴あきロッドを中空磁歪素子１２として製作した。
この貫通孔に外径０．３６ｍｍのガラス管からなる管体１１を通した。
管体１１の外周側には駆動用のコイル１３を巻き付けた。
管体１１の先端部１１ａは中空磁歪素子１２の貫通孔の一方から突出させ、管体１１の後端側は保持具１４に保持させた。
なお、図１に示した管体１１はガラス管の先端部１１ａを細くしたノズル形状にした例であるが、用途に応じて形状を設計する。
管体１１の中空部流路１１ｂに液体を充填し、保持具１４側に逆流しないように後端部を密封し、コイルに電圧を印可し、電流を流すと図１（ｂ）に二点鎖線で模式的に大きく示したように収縮する力ｆが作用する。
これにより、管体の先端部１１ａより液滴が吐出する。
また、磁歪素子は磁界駆動なので図２に示すように励磁用のコイル１３と磁歪素子１２との間を離間させてもよい。
このように配置できるので、中空磁歪素子と管体からなる駆動部のみを高温や薬品環境下に配置することで、従来の圧電素子では耐えられない環境下でも使用できる。
【符号の説明】
【００１３】
１０      液体供給装置
１１      管体
１２      中空磁歪素子
１３      コイル
１４      保持具
【図１】
2012076030.tif 000003
【図２】
2012076030.tif 000004