KR100471750B1 - Apparatus for generating droplet - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 보다 균일한 액적을 생성하고, 외부가진을 액체에 보다 효과적으로 전달하여, 전체적인 효율을 향상시키며, 오리피스로부터 토출되는 액주의 난류 강도를 감소시켜 고속의 액적을 생성하기 위한 것으로, 액체가 수용되는 챔버와, 상기 챔버로부터 액체를 토출시키는 오리피스와, 상기 챔버 내의 액체에 진동을 가해 상기 오리피스로부터 토출되는 액체를 액적으로 형성하는 것으로, 진동을 발생하는 압전소자와, 상기 압전소자를 향한 부분과 상기 액체를 향한 부분의 두께가 서로 다르게 형성되어 상기 압전소자의 진동을 전달하기 위한 진동 바아를 구비한 가진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 발생장치에 관한 것이다.According to the present invention, to generate more uniform droplets, more effectively transfer the external dust to the liquid, to improve the overall efficiency, and to reduce the turbulence intensity of the liquid column discharged from the orifice to produce a high-speed droplet, And a chamber for receiving the liquid, an orifice for discharging liquid from the chamber, and a liquid discharged from the orifice by applying vibration to the liquid in the chamber to form droplets, the piezoelectric element generating vibration and the piezoelectric element. And a portion having a thickness different from that of the portion directed toward the liquid, the exciter having a vibration bar for transmitting the vibration of the piezoelectric element.
Description
본 발명은 액적 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동을 이용하여 균일한 크기의 유체 액적을 형성할 수 있는 액적 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a droplet generating apparatus, and more particularly, to a droplet generating apparatus capable of forming fluid droplets of uniform size using vibration.
액적을 발생시키는 장치는 의약, 화학 분야에서 액체 시료를 구형의 과립으로 만드는 데에 사용되거나, 기계공학 분야에서 내연기관등의 연료 분사 실험을 위한 광학 실험에 사용된다. 또한, 이 뿐만 아니라, 각종 가공용 소재, 세라믹 소재 및 합금의 설계의 모의 실험 등에 많이 사용된다. Droplet generating devices are used to make liquid samples into spherical granules in medicine and chemistry, or optical experiments for fuel injection experiments in internal combustion engines and the like in mechanical engineering. In addition to this, it is often used for simulation of design of various processing materials, ceramic materials and alloys.
이러한 액적 발생장치는 외부에서 초음파 진동을 가해 챔버 내에 저장되어 있는 잉크와 같은 액체를 오리피스로 밀어내는 원리를 갖는 데, 상기와 같은 외부의 초음파 진동은 대개 피에조 세라믹을 이용한 압전소자를 사용한다. 그런데, 대부분의 압전소자는 압전체 자체의 효율이 매우 낮아 비교적 높은 운전 비용이 소요된다. The droplet generator has a principle of pushing ultrasonic liquid from the outside to push a liquid such as ink stored in the chamber into the orifice. The external ultrasonic vibration as described above usually uses a piezoelectric element using piezo ceramic. However, most piezoelectric elements have a very low efficiency of the piezoelectric element and thus require a relatively high operating cost.
또한, 압전 물질로부터 생성된 초음파 진동을 진동 바아(bar)를 이용하여 챔버 내의 액체에 전달하는 데, 이 진동 바아는 대개 일자형 막대로 구비되어 압전소자의 초음파 진동을 효과적으로 전달하는 데에는 다소 무리가 있다.In addition, the ultrasonic vibration generated from the piezoelectric material is transmitted to the liquid in the chamber by using a vibration bar, which is usually provided with a straight bar, which is somewhat difficult to effectively transmit the ultrasonic vibration of the piezoelectric element. .
상기와 같은 액적 발생장치는 오리피스를 사용하여 액체를 소정 크기의 액적으로 배출하는 데, 종래의 액적 발생장치에 있어서는 오리피스의 부근에서 그 표면조도로 인해 액체에 난류 현상이 발생하고, 이러한 난류 특성이 오리피스로부터 토출된 액주(液柱)에 전달되어 액주에서의 대칭적 교란 증가를 방해해 액적의 균일도를 저하시키는 문제가 있었다.The droplet generating apparatus discharges the liquid into droplets of a predetermined size using an orifice. In the conventional droplet generating apparatus, turbulence occurs in the liquid due to its surface roughness in the vicinity of the orifice, There was a problem in that it was transmitted to the liquid column discharged from the orifice and prevented the increase in symmetrical disturbance in the liquid column, thereby lowering the uniformity of the droplet.
액적 발생장치로서, 미국 특허 US 3,947,851호에는 압전소자를 이용해 생성한 액적을 대전용 전극에서 대전시키고, 이렇게 대전된 액적이 편향 플레이트를 통과하도록 함으로써 액적의 방향을 조정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 액적 발생장치에 있어서도, 액적의 궤도를 조정할 수는 있으나, 생성된 액적의 균일도를 향상시키는 문제는 전혀 고려하고 있지 않다. 또한, 이 액적 발생장치에서는 피에조 세라믹과 같은 압전 물질을 이용한 압전 소자를 사용하여 외부가진에 의해 액적을 형성하는 데, 이는 전술한 바와 같이, 압전체의 효율이 매우 낮아 그 운전 비용이 지나치게 높게 소요되는 문제를 여전히 안고 있다.As a droplet generating apparatus, US Pat. No. 3,947,851 discloses a technique for adjusting the direction of a droplet by charging a droplet generated using a piezoelectric element with a charging electrode and allowing the charged droplet to pass through a deflection plate. However, even in such a droplet generating apparatus, although the trajectory of the droplets can be adjusted, the problem of improving the uniformity of the generated droplets is not considered at all. In addition, in the droplet generator, droplets are formed by external vibration using a piezoelectric element using a piezoelectric material such as piezoceramic. As described above, the efficiency of the piezoelectric element is very low, and its operating cost is excessively high. I still have a problem.
한편, 「Journal of Materials Processing Technology」 vol.115, 2001호에는 M. E. Orme 등에 의한 "High precision solder droplet printing technology"가 게재되어 있는 데, 이에는 균일한 액적 발생기와 액적의 궤도 조종을 통한 고속의 자동 납땜기 원리가 게재되어 있고, 이는 미국 특허 US 5,340,090호, US 5,259,593호, US 5,226,948호, US 5,171,360호에 액적 제조방법 및 장치로서 개시되어 있다. 그런데, 이러한 기술에 있어서도, 압전체로부터 생성된 외부가진을 액체에 전달하는 방법이 비효율적이라는 문제는 여전히 구비하고 있다.On the other hand, "Journal of Materials Processing Technology" vol.115, 2001 discloses "High precision solder droplet printing technology" by ME Orme et al., Which has a high speed automatic control through uniform droplet generator and droplet trajectory control. Solder machine principles are disclosed, which are disclosed in US Pat. Nos. 5,340,090, US 5,259,593, US 5,226,948 and US 5,171,360 as droplet preparation methods and apparatus. However, even in this technique, there is still a problem that the method of transferring the external dust generated from the piezoelectric body to the liquid is inefficient.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 균일한 액적을 생성할 수 있는 액적 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a droplet manufacturing apparatus capable of generating more uniform droplets.
본 발명의 다른 목적은 외부가진을 액체에 보다 효과적으로 전달하여, 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 액적 제조장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a droplet manufacturing apparatus that can more effectively transfer external dust to a liquid, thereby improving the overall efficiency.
본 발명의 또 다른 목적은 오리피스로부터 토출되는 액주의 난류 강도를 감소시켜 고속의 액적을 생성할 수 있는 액적 제조장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a droplet manufacturing apparatus capable of producing high-speed droplets by reducing the turbulence intensity of a liquid column discharged from an orifice.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액체가 수용되는 챔버와, 상기 챔버로부터 액체를 토출시키는 오리피스와, 상기 챔버 내의 액체에 진동을 가해 상기 오리피스로부터 토출되는 액체를 액적으로 형성하는 것으로, 진동을 발생하는 압전소자와, 상기 압전소자를 향한 부분과 상기 액체를 향한 부분의 두께가 서로 다르게 형성되어 상기 압전소자의 진동을 전달하기 위한 진동 바아를 구비한 가진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 발생장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a chamber in which a liquid is accommodated, an orifice for discharging the liquid from the chamber, and a vibration formed on the liquid in the chamber to form liquid droplets discharged from the orifice, thereby generating vibration. The piezoelectric element and the thickness of the portion facing the piezoelectric element and the liquid facing portion is formed different from the droplet generator comprising a vibrator having a vibration bar for transmitting the vibration of the piezoelectric element to provide.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 진동 바아의 상기 압전소자를 향한 부분의 두께를 S1이라 하고, 상기 액체를 향한 부분의 두께를 S2라 할 때, 상기 S1이 S2보다 크게 형성될 수 있다.According to another feature of the present invention, when the thickness of the portion facing the piezoelectric element of the vibration bar is S1 and the thickness of the portion facing the liquid is S2, the S1 may be formed larger than S2.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 진동 바아는 그 두께가 상기 S1으로부터 상기 S2까지 지수함수적으로 감소할 수 있다.According to another feature of the invention, the vibration bar may be exponentially reduced in thickness from S1 to S2.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 진동 바아의 길이를 x라 하고, 상기 가진기로부터 발생되는 진동의 주파수에 따른 파장의 함수를 ε이라 할 때, 상기 S1과 상기 S2는 의 관계를 만족할 수 있다.According to another feature of the present invention, when the length of the vibration bar is x and the function of the wavelength according to the frequency of the vibration generated from the exciter is ε, the S1 and S2 is Can satisfy the relationship.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 오리피스는 적어도 그 내표면이 루비로 구비될 수 있다.According to another feature of the invention, the orifice may be provided with at least its inner surface in ruby.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 오리피스로부터 토출된 액적을 대전시키는 대전기와, 상기 대전된 액적의 비행 궤도를 조정하는 편향기를 더 구비할 수 있다.According to still another feature of the present invention, a charger for charging the droplets discharged from the orifice and a deflector for adjusting the flight trajectory of the charged droplets may be further provided.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 대전기는 전력 제어기를 더 구비하고, 상기 전력 제어기는 상기 압전소자에 입력되는 전기신호의 파장에 대응하여 상기 대전기를 접지시켜 소정량의 대전되지 않은 액적을 생성하는 것일 수 있다.According to another feature of the invention, the charger further comprises a power controller, the power controller generates a predetermined amount of uncharged droplets by grounding the charger in response to the wavelength of the electrical signal input to the piezoelectric element. It may be.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액적 발생장치의 개략적인 구성을 나타내 보였다. Figure 1 shows a schematic configuration of a droplet generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 액적 발생장치는 액적을 형성할 액체가 수용되는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)로부터 액체를 토출시키는 오리피스(30)와, 상기 챔버(10) 내의 액체에 진동을 가해 상기 오리피스(30)로부터 토출되는 액체가 액적으로 형성되도록 하는 가진기(20)를 구비한다. Referring to the drawings, the droplet generating apparatus according to the present invention includes a chamber 10 in which a liquid for forming a droplet is accommodated, an orifice 30 for discharging liquid from the chamber 10, and a liquid in the chamber 10. And a vibrator 20 to apply a vibration to the liquid discharged from the orifice 30 to form droplets.
상기 챔버(10)에 수용되는 액체는 형성할 액적의 목적에 따라 다양하게 존재할 수 있는 데, 고분자 또는 저분자 잉크와 같은 유기물도 가능하며, 납 등과 같은 금속, 즉, 무기물도 가능하다. 물론 금속과 같은 무기물로 액적을 형성하기 위해서는 상기 금속을 용융된 상태로 보존할 수 있어야 하며, 이를 위해 챔버(10) 외측에 유도 코일 등으로 구비된 별도의 가열 히터(미도시)가 더 설치될 수 있다.The liquid contained in the chamber 10 may be present in various ways depending on the purpose of the droplets to be formed, and may be an organic material such as a polymer or a low molecular ink, and may be a metal such as lead, that is, an inorganic material. Of course, in order to form droplets with an inorganic material such as metal, the metal must be preserved in a molten state, and for this purpose, a separate heating heater (not shown) provided with an induction coil or the like may be further installed outside the chamber 10. Can be.
상기와 같은 챔버(10)는 사용 가능한 어떠한 재질로도 형성될 수 있는 데, 석영 등의 세라믹으로 형성될 수도 있고, 금속재로 형성될 수도 있다. 그리고, 챔버(10)의 내면은 내화학성을 띠도록 처리되어 있을 수 있다.The chamber 10 as described above may be formed of any usable material, and may be formed of a ceramic such as quartz or a metal material. The inner surface of the chamber 10 may be treated to be chemically resistant.
이러한 챔버(10)에는 챔버(10)의 외부로부터 액체(L)가 공급될 수 있는 데, 본 발명에 따르면, 상기 챔버(10)를 외부의 저장조(12)와 연결시켜 이 저장조(12)로부터 액체(L)가 지속적으로 공급되도록 할 수 있다. 이 저장조(12)는 별도의 연결 파이프를 통해 챔버(10)와 연결된다.Liquid (L) can be supplied to the chamber 10 from the outside of the chamber 10, according to the present invention, by connecting the chamber 10 with the external reservoir 12 from the reservoir 12 The liquid L can be continuously supplied. This reservoir 12 is connected to the chamber 10 via a separate connection pipe.
상기 저장조(12)에는 별도로 레귤레이터(regulator)와 같은 압력 조절기(13)를 연결하고, 이 압력 조절기(13)로부터의 공압에 의해 챔버(10)로 공급되는 액체의 양이 결정된다. A separate pressure regulator 13, such as a regulator, is connected to the reservoir 12, and the amount of liquid supplied to the chamber 10 is determined by the pneumatic pressure from the pressure regulator 13.
챔버(10) 내의 액체에 진동을 가하는 가진기(20)는 외부 가진을 발생시키는 압전소자(22)와, 압전소자(22)의 진동을 챔버(10)내의 액체(L)로 전달하는 진동 바아(bar: 21)를 구비한다. The vibrator 20 for applying vibration to the liquid in the chamber 10 includes a piezoelectric element 22 for generating an external excitation and a vibration bar for transmitting the vibration of the piezoelectric element 22 to the liquid L in the chamber 10. (bar: 21).
상기 압전소자(22)는 피에조 세라믹 등에 의해 형성될 수 있는 데, 신호 발생기(27) 및 증폭기(28)에 연결될 수 있다. 신호 발생기(27)는 진동을 발생할 수 있도록 하는 소정 주파수의 싸인(sine)파 형태의 전기신호를 생성하고, 증폭기(28)는 이 싸인파 형태의 전기신호를 증폭하여 압전소자를 구동하는 것이다.The piezoelectric element 22 may be formed by piezoceramic or the like, and may be connected to the signal generator 27 and the amplifier 28. The signal generator 27 generates an electric signal in the form of a sine wave at a predetermined frequency to generate vibrations, and the amplifier 28 amplifies the electric signal in the form of a sine wave to drive the piezoelectric element.
압전소자(22)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 증폭기에 연결된 전극(23)과, 이 전극(23) 사이에 배치된 압전 물질(24)로 구비될 수 있다. 상기 압전 물질(24)은 피에조 세라믹일 수 있다.As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 22 may be provided with an electrode 23 connected to an amplifier and a piezoelectric material 24 disposed between the electrodes 23. The piezoelectric material 24 may be piezo ceramic.
상기와 같은 압전소자(22)와 챔버(10)의 사이에는 압전소자(22)의 진동을 챔버(10) 내의 액체(L)에 전달하기 위한 진동 바아(21)가 설치된다. Between the piezoelectric element 22 and the chamber 10 as described above, a vibration bar 21 for transmitting the vibration of the piezoelectric element 22 to the liquid L in the chamber 10 is provided.
이 진동 바아(21)는 챔버(10)의 개구부(11) 외측으로 소정의 고정블록(26)에 의해 고정된 압전소자(22)와 상기 개구부(11)의 사이에 배치되는 것으로, 상기 압전소자(22)를 향한 제 1 부분(21a)과, 액체(L)를 향한 제 2 부분(21b)으로 구비된다. The vibration bar 21 is disposed between the piezoelectric element 22 fixed to the outside of the opening 11 of the chamber 10 by a predetermined fixing block 26 and the opening 11, and the piezoelectric element It is provided with the 1st part 21a facing 22 and the 2nd part 21b facing the liquid L. As shown in FIG.
상기 제 1 부분(21a)은 압전소자(22)에 접합되어 있으며, 바람직하게는 접착제 등에 의해 고정적으로 접합될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 부분(21b)은 상기 개구부(11)를 막아 챔버(10)내 액체(L)의 역류를 방지하는 실링 패드(25)에 닿도록 할 수 있다. 상기 실링 패드(25)는 고무 등과 같이, 진동을 전달할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.The first portion 21a is bonded to the piezoelectric element 22, and may preferably be fixedly bonded by an adhesive or the like. In addition, the second portion 21b may block the opening 11 so as to contact the sealing pad 25 which prevents the backflow of the liquid L in the chamber 10. The sealing pad 25 may be formed of a material capable of transmitting vibration, such as rubber.
본 발명의 중요한 특징에 따르면, 상기 압전소자(22)로부터 발생된 진동을 챔버(10) 내의 액체(L)에 보다 효과적으로 전달하기 위하여 상기 진동 바아(21)의 제 1 부분(21a)과 제 2 부분(21b)의 두께를 다르게 하였다. 이는 압전소자(22)로부터 진동을 전달받는 제 1 부분(21a)으로부터 액체(L)로 진동을 전달하는 제 2 부분(21b)까지 진동이 보다 빠르게 전달되도록 하기 위한 것으로, 본 발명에 바람직한 일 실시예에 따르면, 제 2 부분(21b)의 두께(S2)가 제 1 부분(21a)의 두께(S1)보다 작도록 하였고, 더욱 바람직하게는 제 1 부분(21a)의 두께(S1)로부터 제 2 부분(21b)의 두께(S2)까지 두께가 지수함수적으로 감소되도록 하였다. According to an important feature of the present invention, the first portion 21a and the second portion of the vibration bar 21 to more effectively transfer the vibration generated from the piezoelectric element 22 to the liquid L in the chamber 10. The thickness of the portion 21b was changed. This is to allow the vibration to be transmitted more quickly from the first portion 21a that receives the vibration from the piezoelectric element 22 to the second portion 21b that transmits the vibration to the liquid L. According to an example, the thickness S2 of the second portion 21b is smaller than the thickness S1 of the first portion 21a, more preferably from the thickness S1 of the first portion 21a to the second. The thickness was exponentially reduced up to the thickness S2 of the portion 21b.
이에 따라, 제 1 부분(21a)으로부터 전달받은 진동은 제 2 부분(21b)에 지수함수적으로 전달되기 때문에 진동 전달 효율이 보다 효율적이 된다. Accordingly, since the vibration transmitted from the first portion 21a is exponentially transmitted to the second portion 21b, the vibration transmission efficiency becomes more efficient.
이러한 S1과 S2의 관계는 더욱 바람직하게는 다음 식에 의해 정의될 수 있다.Such a relationship between S1 and S2 may be more preferably defined by the following equation.
위 식에서 "x"는 진동 바아(21)의 길이를 나타내고, "ε"은 압전소자(22)로부터 발생된 진동의 주파수에 따른 파장의 함수이다.In the above formula, "x" represents the length of the vibration bar 21, "ε" is a function of the wavelength according to the frequency of the vibration generated from the piezoelectric element 22.
위 식에서 볼 수 있듯이, S1과 S2를 설계하면, 진동 속도는 지수함수적으로 증가되어 액체(L)에 전달되기 때문에 효율을 보다 증대시킬 수 있다.As can be seen from the above equation, by designing S1 and S2, the vibration speed is exponentially increased and transmitted to the liquid (L), thereby increasing the efficiency.
한편, 도 1에서 볼 때, 가진기(20)에 대향되는 챔버(10)의 부분에는 액체(L)가 토출될 수 있는 오리피스(30)가 구비된다. Meanwhile, as shown in FIG. 1, an orifice 30 through which liquid L may be discharged is provided in a portion of the chamber 10 opposite to the exciter 20.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 오리피스(30)의 적어도 내측면은 루비로 구비되는 것이 바람직한 데, 이는 오리피스(30) 내측면의 표면조도를 낮춰 오리피스(30) 부근에서의 난류 발생을 최소화하는 것이다. 이러한 오리피스(30)는 루비를 가공한 오리피스 조립체를 만들어 상기 챔버(10)에 결합할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, at least the inner surface of the orifice 30 is preferably provided with a ruby, which lowers the surface roughness of the inner surface of the orifice 30 to generate turbulence in the vicinity of the orifice 30 Minimize. The orifice 30 may be coupled to the chamber 10 by making a ruby processed orifice assembly.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 있어서, 발생된 액적(D)을 대전시켜 그 비행 궤도를 조정하도록 할 수도 있다. In the present invention as described above, the generated droplet D can be charged to adjust its flight trajectory.
이를 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 오리피스(30)의 외측 하부에 대전기(40)를 설치하여 오리피스(30)로부터 토출된 액적(D)을 음극으로 대전시키고, 이렇게 대전된 액적(D)이 편향기(50)를 통과하도록 함으로써 액적(D)의 비행궤도를 조정하는 것이다. To this end, according to a preferred embodiment of the present invention, by installing a charger 40 in the outer lower portion of the orifice 30 to charge the droplet (D) discharged from the orifice 30 to the cathode, the charged droplets thus The flight trajectory of the droplet D is adjusted by allowing (D) to pass through the deflector 50.
상기 대전기(40)는 액적(D)이 관통하도록 형성된 대전관(charging ring: 41)을 구비한다. 이 대전관(41)은 전원 공급기(52)로부터 전원을 공급받는다. 이 때, 본 발명에 의하면, 상기 대전관(41)과 전원 공급기(52)의 사이에는 대전관(41)에 공급되는 전기 신호를 제어하는 전력 제어기(42)를 더 설치할 수 있다. 이 전력 제어기(42)는 상기 신호 발생기(27)와 연결될 수 있는 데, 신호 발생기(27)로부터 액적을 형성하기 위하여 압전소자(22)에 입력되는 신호의 한 파장에 해당하는 시간동안 접지시켜 대전되지 않은 액적을 생성할 수 있다. 따라서, 이렇게 전력 제어기(42)를 통해 대전되지 않은 액적(D1)과 대전된 액적(D2)을 형성할 수 있으며, 대전되지 않은 액적(D1)은 편향기(50)의 영향을 받지 않고 비행할 수 있게 된다.The charger 40 has a charging ring 41 formed to penetrate the droplet D. The charging tube 41 receives power from the power supply 52. At this time, according to the present invention, a power controller 42 for controlling an electric signal supplied to the charge pipe 41 may be further provided between the charge pipe 41 and the power supply 52. The power controller 42 may be connected to the signal generator 27, and grounded for a time corresponding to a wavelength of a signal input to the piezoelectric element 22 to form droplets from the signal generator 27. You can create a drop that is not. Thus, the uncharged droplet D1 and the charged droplet D2 may be formed through the power controller 42, and the uncharged droplet D1 may fly without being affected by the deflector 50. It becomes possible.
대전기(40)를 통과한 액적은 편향기(50)를 통과한다. 상기 편향기(50)는 전원 공급기(52)에 연결된 편향플레이트(51)를 구비하며, 이 편향 플레이트(51)는 어느 하나는 양극으로, 다른 하나는 음극으로 대전되어 이를 통과하는 대전된 액적(D2)을 편향시켜 그 비행 경로를 조정할 수 있다.The droplets that pass through the charger 40 pass through the deflector 50. The deflector 50 has a deflection plate 51 connected to the power supply 52, which deflector plate 51 is charged with one of which is charged as a positive electrode and the other as a negative electrode and passes through it. The flight path can be adjusted by deflecting D2).
다음으로는, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 액적 발생장치의 작용을 설명한다.Next, the operation of the droplet generating apparatus according to the present invention configured as described above will be described.
먼저, 도 1에서 볼 수 있듯이, 압력 조절기(13)의 가압에 의해 저장조(12)로부터 소정의 액체가 챔버(10)로 공급된다. 이 때, 챔버(10)에는 액체(L)가 가득 채워지는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 1, a predetermined liquid is supplied from the reservoir 12 to the chamber 10 by the pressure of the pressure regulator 13. At this time, the chamber 10 is preferably filled with the liquid (L).
챔버(10)로 공급된 액체(L)는 압력 조절기(13)의 가압력에 의해 오리피스(30)를 통과하여 액주(液柱: P)의 형태로 토출되는 데, 이 때, 토출되는 액주(P)의 속도는 압력 조절기(13)의 가압력에 의존한다.The liquid L supplied to the chamber 10 is discharged in the form of a liquid column P by passing the orifice 30 by the pressing force of the pressure regulator 13, and at this time, the liquid column P discharged. The speed of) depends on the pressing force of the pressure regulator 13.
이 상태에서, 신호 발생기(27)로부터 소정의 싸인파형의 전기신호가 증폭기(28)를 거쳐 압전소자(22)에 공급되면 이에 따라 압전 소자(22)의 압전물질(24)은 진동을 하게 되고, 이 진동은 도 2에서 볼 수 있듯이, 지수함수적으로 감소한 진동 바아(21)를 통해 챔버(10) 내의 액체에 전달된다. 이 때, 진동 바아(21)를 통해 전달되는 진동은 진동 바아(21)의 상술한 바와 같은 특성으로 인해 더욱 효율적으로 액체에 전달될 수 있다.In this state, when a predetermined sine wave electric signal is supplied from the signal generator 27 to the piezoelectric element 22 via the amplifier 28, the piezoelectric material 24 of the piezoelectric element 22 vibrates accordingly. This vibration is transmitted to the liquid in the chamber 10 through the exponentially reduced vibration bar 21, as can be seen in FIG. 2. At this time, the vibration transmitted through the vibration bar 21 can be transmitted to the liquid more efficiently due to the characteristics as described above of the vibration bar 21.
상기와 같이 진동이 가해지면, 이 진동은 오리피스(30)를 빠져 나가는 액체에 전달되는 데, 이 때, Rayleigh의 불안정성 이론에 따라 액주(P)로부터 균일 크기의 액적이 생성된다. When the vibration is applied as described above, the vibration is transmitted to the liquid exiting the orifice 30, in which a droplet of uniform size is produced from the liquid column P according to Rayleigh's theory of instability.
생성된 액적(D)은 양전하로 대전된 대전관(41)을 통과하면서 음전하로 대전되고, 수 kV의 강한 전기장을 띠는 두 개의 평행한 편향 플레이트(51)의 사이를 통과하면서 전자기력을 받아 경로가 휘어지게 된다. The generated droplet (D) is negatively charged while passing through a positively charged charge tube (41), and receives an electromagnetic force while passing between two parallel deflection plates (51) having a strong electric field of several kV. Will bend.
이 때, 전술한 바와 같이, 전력 제어기(42)를 통해 대전관(41)을 통과하는 액적을 대전되지 않은 액적(D1)과 대전된 액적(D2)으로 형성시킬 수 있다. At this time, as described above, the droplets passing through the charge pipe 41 through the power controller 42 may be formed as uncharged droplets D1 and charged droplets D2.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention made as described above can obtain the following effects.
첫째, 외부 가진기의 진동을 챔버의 액체에 보다 효과적으로 전달할 수 있어, 전체 효율을 향상시킬 수 있다.First, the vibration of the external exciter can be more effectively transmitted to the liquid in the chamber, thereby improving the overall efficiency.
둘째, 진동 전달의 효율성으로 인해 보다 균일한 크기의 액적을 생성할 수 있다.Second, due to the efficiency of vibration transmission, droplets of more uniform size can be generated.
셋째, 오리피스 부근에서의 액체의 난류 발생을 최소화하여 균일한 액적을 형성할 수 있다.Third, it is possible to minimize the occurrence of turbulence of the liquid in the vicinity of the orifice to form a uniform droplet.
넷째, 액적의 대전 상태를 보다 쉽게 조절하여, 대전되지 않은 액적과 대전된 액적의 생성을 조절할 수 있다.Fourth, it is possible to more easily control the charging state of the droplets, thereby controlling the generation of uncharged droplets and charged droplets.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
도 1은 본 발명에 따른 액적 발생장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a droplet generating apparatus according to the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅰ부분에 대한 부분 확대 단면도,FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of part I of FIG. 1;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10; 챔버 11: 개구부10; Chamber 11: opening
12: 저장조 13: 압력 조절기12: reservoir 13: pressure regulator
20: 가진기 21: 진동 바아20: Excitation 21: Vibration Bar
22: 압전소자 23: 전극22: piezoelectric element 23: electrode
24: 압전물질 25: 실링 패드24: piezoelectric material 25: sealing pad
30: 오리피스 40: 대전기30: orifice 40: charger
41: 대전관 42: 전력 제어기41: charge tube 42: power controller
50: 편향기 51: 편향 플레이트50: deflector 51: deflection plate
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