JPH11262644A - 物質の均一混合方法及び混合装置 - Google Patents
物質の均一混合方法及び混合装置Info
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- JPH11262644A JPH11262644A JP10352905A JP35290598A JPH11262644A JP H11262644 A JPH11262644 A JP H11262644A JP 10352905 A JP10352905 A JP 10352905A JP 35290598 A JP35290598 A JP 35290598A JP H11262644 A JPH11262644 A JP H11262644A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微量な物質の混合−反応操作を可能とする物
質の均一混合方法及び混合装置を提供する。 【解決手段】 ２個の圧電制御型の液滴吐出機１，２を
配置し、この吐出機１，２から吐出される微小液滴Ａ，
Ｂ同士を衝突させ、均一に混合する。均一混合された混
合物４は、各微小液滴Ａ，Ｂの慣性力により定まる所定
方向に飛行し、混合物回収容器５にて回収される。
質の均一混合方法及び混合装置を提供する。 【解決手段】 ２個の圧電制御型の液滴吐出機１，２を
配置し、この吐出機１，２から吐出される微小液滴Ａ，
Ｂ同士を衝突させ、均一に混合する。均一混合された混
合物４は、各微小液滴Ａ，Ｂの慣性力により定まる所定
方向に飛行し、混合物回収容器５にて回収される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、圧電制御型液滴
吐出手段を用いた物質の均一混合方法及び混合装置に関
する。
吐出手段を用いた物質の均一混合方法及び混合装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】 近年、半導体製造や微細な化学反応、
化学分析、あるいは分泌物量の少ない神経細胞などの特
殊細胞の分泌物分析のような微量生体物質の迅速な分析
といった、バイオテクノロジー分野の研究等において、
微量な物質の混合−反応操作が必要とされている。ま
た、反応速度の非常に速い物質混合、重合度を精密に制
御したい化学反応操作においても、大量に反応物を混合
し、反応させると、均一混合が完了する前に、既に混合
が進んだ部分は反応が進行し、一方、未混合部分では反
応が始まらず、結果として均一な反応物を得られないた
め、微小な一定量づつを混合させ、常に均一に反応を制
御する技術が必要とされている。そして、なお、上記の
ような操作や制御技術が不十分な場合には、反応速度を
抑制するため、反応容器を低温に冷却する等の対策を採
っている。
化学分析、あるいは分泌物量の少ない神経細胞などの特
殊細胞の分泌物分析のような微量生体物質の迅速な分析
といった、バイオテクノロジー分野の研究等において、
微量な物質の混合−反応操作が必要とされている。ま
た、反応速度の非常に速い物質混合、重合度を精密に制
御したい化学反応操作においても、大量に反応物を混合
し、反応させると、均一混合が完了する前に、既に混合
が進んだ部分は反応が進行し、一方、未混合部分では反
応が始まらず、結果として均一な反応物を得られないた
め、微小な一定量づつを混合させ、常に均一に反応を制
御する技術が必要とされている。そして、なお、上記の
ような操作や制御技術が不十分な場合には、反応速度を
抑制するため、反応容器を低温に冷却する等の対策を採
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、以上の課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、微量な物質の混合−反応操作を可能とする物質の均
一混合方法及び混合装置を提供することにある。
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、微量な物質の混合−反応操作を可能とする物質の均
一混合方法及び混合装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置し、各液滴吐
出手段から吐出される微小液滴同士を衝突させることに
より均一に混合することを特徴とする物質の均一混合方
法が提供される。本発明においては、２つの圧電制御型
液滴吐出手段を配置し、各液滴吐出手段から吐出される
微小液滴同士の衝突角を約９０°とほぼ直角とすること
や、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突
角を０〜２０°と小さくすることができる。
ば、圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置し、各液滴吐
出手段から吐出される微小液滴同士を衝突させることに
より均一に混合することを特徴とする物質の均一混合方
法が提供される。本発明においては、２つの圧電制御型
液滴吐出手段を配置し、各液滴吐出手段から吐出される
微小液滴同士の衝突角を約９０°とほぼ直角とすること
や、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突
角を０〜２０°と小さくすることができる。
【０００５】 また、本発明では、２つの圧電制御型液
滴吐出手段を配置し、各液滴吐出手段から微小液滴を平
行に吐出させるとともに、それぞれの微小液滴に対して
逆電荷を帯電させ、平行飛行中に相互の逆電荷による静
電気によって引き合い合体させるようにすることも好ま
しい。
滴吐出手段を配置し、各液滴吐出手段から微小液滴を平
行に吐出させるとともに、それぞれの微小液滴に対して
逆電荷を帯電させ、平行飛行中に相互の逆電荷による静
電気によって引き合い合体させるようにすることも好ま
しい。
【０００６】 さらに、本発明では、２つの圧電制御型
液滴吐出手段を配置するとともに、不活性物質でコーテ
ィングされた斜面上に、第一の液滴吐出手段から第一の
微小液滴を吐出、付着させた後、第二の液滴吐出手段か
ら第二の微小液滴を吐出し、第一の微小液滴に衝突させ
るようにすることも可能である。
液滴吐出手段を配置するとともに、不活性物質でコーテ
ィングされた斜面上に、第一の液滴吐出手段から第一の
微小液滴を吐出、付着させた後、第二の液滴吐出手段か
ら第二の微小液滴を吐出し、第一の微小液滴に衝突させ
るようにすることも可能である。
【０００７】 また、本発明によれば、圧電制御型液滴
吐出手段を２以上配置するとともに、該液滴吐出手段か
ら吐出される微小液滴同士を衝突させる衝突手段を設け
たことを特徴とする物質の均一混合装置が提供される。
この混合装置においては、圧電制御型液滴吐出手段を２
個配置し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士
の衝突角が約９０°となるように各液滴吐出手段の吐出
方向を設定したり、また、各液滴吐出手段から吐出され
る微小液滴同士の衝突角が０〜２０°となるように各液
滴吐出手段の吐出方向を設定することができる。
吐出手段を２以上配置するとともに、該液滴吐出手段か
ら吐出される微小液滴同士を衝突させる衝突手段を設け
たことを特徴とする物質の均一混合装置が提供される。
この混合装置においては、圧電制御型液滴吐出手段を２
個配置し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士
の衝突角が約９０°となるように各液滴吐出手段の吐出
方向を設定したり、また、各液滴吐出手段から吐出され
る微小液滴同士の衝突角が０〜２０°となるように各液
滴吐出手段の吐出方向を設定することができる。
【０００８】 また、圧電制御型液滴吐出手段を２個配
置し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴に対して
予め逆電荷を帯電させるとともに、それぞれの微小液滴
が平行に吐出されるように各液滴吐出手段の吐出方向を
設定することも好ましく、さらに、圧電制御型液滴吐出
手段を２個配置するとともに、不活性物質でコーティン
グされた斜面を設け、該斜面上の所定位置に第一の微小
液滴の吐出方向を設定した第一の液滴吐出手段と、前記
第一の微小液滴が付着された斜面上の位置に、第二の微
小液滴の吐出方向を設定した第二の液滴吐出手段を設け
ることも好ましいものである。
置し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴に対して
予め逆電荷を帯電させるとともに、それぞれの微小液滴
が平行に吐出されるように各液滴吐出手段の吐出方向を
設定することも好ましく、さらに、圧電制御型液滴吐出
手段を２個配置するとともに、不活性物質でコーティン
グされた斜面を設け、該斜面上の所定位置に第一の微小
液滴の吐出方向を設定した第一の液滴吐出手段と、前記
第一の微小液滴が付着された斜面上の位置に、第二の微
小液滴の吐出方向を設定した第二の液滴吐出手段を設け
ることも好ましいものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】 本発明の物質の均一混合方法及
び装置は、圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置し、各
液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士を衝突させる
ことによって各微小液滴を均一に混合するものであり、
このように均一混合させることで、両物質を均一に反応
させ、均一な反応物を得るものである。
び装置は、圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置し、各
液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士を衝突させる
ことによって各微小液滴を均一に混合するものであり、
このように均一混合させることで、両物質を均一に反応
させ、均一な反応物を得るものである。
【００１０】 本発明で用いる圧電制御型液滴吐出手段
としては、具体的には、液体を噴射させる複数のノズル
孔が設けられたノズル部に対して、該ノズル孔に対応す
る一つまたは複数の液体加圧室が設けられたポンプ部を
接合し、該液体加圧室の壁部の一部を圧電／電歪素子に
よって変形させて該液体加圧室に圧力を生じさせること
により、該液体加圧室に供給される液体を、前記ノズル
孔から噴射させるようにした液滴吐出装置であり、これ
らのノズル部及びポンプ部をジルコニアセラミックスで
構成してなる装置が望ましい。
としては、具体的には、液体を噴射させる複数のノズル
孔が設けられたノズル部に対して、該ノズル孔に対応す
る一つまたは複数の液体加圧室が設けられたポンプ部を
接合し、該液体加圧室の壁部の一部を圧電／電歪素子に
よって変形させて該液体加圧室に圧力を生じさせること
により、該液体加圧室に供給される液体を、前記ノズル
孔から噴射させるようにした液滴吐出装置であり、これ
らのノズル部及びポンプ部をジルコニアセラミックスで
構成してなる装置が望ましい。
【００１１】 この液滴吐出装置の一例を図５に示す。
図５において、ノズル部１１は、複数のノズル孔１２が
設けられた薄肉平板状のノズルプレート１３をジルコニ
アセラミックスのグリーンシートで形成し、一方、ポン
プ部２１は、複数の窓部２８が形成されたスペーサプレ
ート２５と、スペーサプレート２５の一方の側に重ね合
わされて窓部２８を覆蓋する閉塞プレート２３とを、同
じくそれぞれジルコニアセラミックスのグリーンシート
で形成し、全体を積層し、一体焼成して構成されてい
る。なお、閉塞プレート２３には液体流入口１６が設け
られている。そして、閉塞プレート２３の外面上には、
下部電極３１、圧電／電歪層３２および上部電極３３か
らなる圧電／電歪素子２２が形成されている。
図５において、ノズル部１１は、複数のノズル孔１２が
設けられた薄肉平板状のノズルプレート１３をジルコニ
アセラミックスのグリーンシートで形成し、一方、ポン
プ部２１は、複数の窓部２８が形成されたスペーサプレ
ート２５と、スペーサプレート２５の一方の側に重ね合
わされて窓部２８を覆蓋する閉塞プレート２３とを、同
じくそれぞれジルコニアセラミックスのグリーンシート
で形成し、全体を積層し、一体焼成して構成されてい
る。なお、閉塞プレート２３には液体流入口１６が設け
られている。そして、閉塞プレート２３の外面上には、
下部電極３１、圧電／電歪層３２および上部電極３３か
らなる圧電／電歪素子２２が形成されている。
【００１２】 上記のような液滴吐出装置によれば、上
部電極３３と下部電極３１との間に電界が生じると、圧
電／電歪層３２が変形し、窓部２８が覆蓋されて形成さ
れたキャビティ（液体加圧室）１５の容積が減少するこ
とにより、キャビティ１５内に充填された液体がキャビ
ティ１５に連通するノズル孔１２から噴射される。
部電極３３と下部電極３１との間に電界が生じると、圧
電／電歪層３２が変形し、窓部２８が覆蓋されて形成さ
れたキャビティ（液体加圧室）１５の容積が減少するこ
とにより、キャビティ１５内に充填された液体がキャビ
ティ１５に連通するノズル孔１２から噴射される。
【００１３】 以上のように、本発明においては、液滴
吐出装置はその構成材料がすべてジルコニアセラミック
スで構成されていると、例えば、アセトン系、塩酸系な
どのセラミック材料前駆体の液体を用いる場合であって
も、適用が可能であり、耐薬品性、耐熱性、靭性にも優
れる。
吐出装置はその構成材料がすべてジルコニアセラミック
スで構成されていると、例えば、アセトン系、塩酸系な
どのセラミック材料前駆体の液体を用いる場合であって
も、適用が可能であり、耐薬品性、耐熱性、靭性にも優
れる。
【００１４】 本発明では、上記のような圧電制御型の
液滴吐出装置を２以上配置して、各液滴吐出装置から吐
出される微小液滴同士を衝突させることによって各微小
液滴を均一に混合し、これにより、両物質を均一に反応
させ、均一な反応物を得る。
液滴吐出装置を２以上配置して、各液滴吐出装置から吐
出される微小液滴同士を衝突させることによって各微小
液滴を均一に混合し、これにより、両物質を均一に反応
させ、均一な反応物を得る。
【００１５】
【実施例】 以下、本発明に係る均一混合装置を、図面
に示す実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限られるものではない。 （実施例１）図１は、本発明に係る物質の均一混合装置
の一実施例を示す模式図である。図１において、圧電制
御型の液滴吐出機が２個配置されており、吐出機１と吐
出機２はそれぞれ吐出される微小液滴同士の衝突角θが
９０°となるように吐出方向が設定されている。
に示す実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限られるものではない。 （実施例１）図１は、本発明に係る物質の均一混合装置
の一実施例を示す模式図である。図１において、圧電制
御型の液滴吐出機が２個配置されており、吐出機１と吐
出機２はそれぞれ吐出される微小液滴同士の衝突角θが
９０°となるように吐出方向が設定されている。
【００１６】 混合すると反応する物質Ａ、Ｂを、各々
吐出機１、２から微小液滴として吐出し、空中で衝突さ
せる。衝突点３で衝突して均一混合された混合物４は、
次いで各物質Ａ，Ｂの慣性力により定まる所定方向に飛
行し、混合物回収容器５にて回収される。各吐出機１、
２から衝突点３までの距離Ｌ１、Ｌ２については、垂直
落下させる距離Ｌ１は、重力と空気抵抗が均衡して一定
速度となる上で十分な長距離とする一方で、水平吐出さ
せる距離Ｌ２は、衝突点３までの時間バラツキを小さく
して衝突点到達タイミングを安定させることで、困難な
微粒子同士の空中衝突確率を高めることができる。具体
的には、水平距離Ｌ２は、１〜２ｍｍの範囲とすること
が好ましい。
吐出機１、２から微小液滴として吐出し、空中で衝突さ
せる。衝突点３で衝突して均一混合された混合物４は、
次いで各物質Ａ，Ｂの慣性力により定まる所定方向に飛
行し、混合物回収容器５にて回収される。各吐出機１、
２から衝突点３までの距離Ｌ１、Ｌ２については、垂直
落下させる距離Ｌ１は、重力と空気抵抗が均衡して一定
速度となる上で十分な長距離とする一方で、水平吐出さ
せる距離Ｌ２は、衝突点３までの時間バラツキを小さく
して衝突点到達タイミングを安定させることで、困難な
微粒子同士の空中衝突確率を高めることができる。具体
的には、水平距離Ｌ２は、１〜２ｍｍの範囲とすること
が好ましい。
【００１７】 図１の装置においては、反応速度の速い
物質Ａ，Ｂの混合を、短時間に微量で均一混合して反応
させることが可能であり、しかも、衝突角θが９０°前
後で物質Ａ，Ｂ各々の速度ベクトルが異なるため、非常
に微細な液滴（混合物）を作製することができる。
物質Ａ，Ｂの混合を、短時間に微量で均一混合して反応
させることが可能であり、しかも、衝突角θが９０°前
後で物質Ａ，Ｂ各々の速度ベクトルが異なるため、非常
に微細な液滴（混合物）を作製することができる。
【００１８】（実施例２）図２は、本発明に係る物質の
均一混合装置の他の実施例を示す模式図である。図２に
おいて、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置されてお
り、吐出機１と吐出機２はそれぞれ吐出される微小液滴
同士の衝突角θが０〜２０°となるように吐出方向が設
定されている。なお、この実施例では、吐出機１と吐出
機２のそれぞれノズル近傍に、偏向電極６、７が付設さ
れている。
均一混合装置の他の実施例を示す模式図である。図２に
おいて、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置されてお
り、吐出機１と吐出機２はそれぞれ吐出される微小液滴
同士の衝突角θが０〜２０°となるように吐出方向が設
定されている。なお、この実施例では、吐出機１と吐出
機２のそれぞれノズル近傍に、偏向電極６、７が付設さ
れている。
【００１９】 吐出機１、２から、混合すると反応する
物質Ａ、Ｂの各液滴に対して互いに逆電荷の正電荷、負
電荷に帯電して吐出させる一方、ノズル近傍に設けた偏
向電極６、７により各液滴の飛行方向のアライメント
（整列度）を容易とすることができる。
物質Ａ、Ｂの各液滴に対して互いに逆電荷の正電荷、負
電荷に帯電して吐出させる一方、ノズル近傍に設けた偏
向電極６、７により各液滴の飛行方向のアライメント
（整列度）を容易とすることができる。
【００２０】 このように微小液滴同士の衝突角θを０
〜２０°とすると、衝突で得られた混合物と、衝突しな
かった未反応液滴Ａ，Ｂとの分離を完全にすることがで
きる。すなわち、混合物（衝突粒子）は１粒子として安
定飛行するため、未反応液滴Ａ，Ｂと異なる落下点とな
り、回収容器９（９ａ、９ｂ、９ｃ）のうち、９ｂにお
いて混合物のみを分別回収することができる。更に、衝
突点３の後流側に偏向電極８を配置することで、回収容
器９へ向けた未衝突液滴（粒子）Ａ，Ｂの吸引アライメ
ントが可能となり、未衝突粒子と混合物（衝突粒子）と
の分離をより容易に行うことができる。
〜２０°とすると、衝突で得られた混合物と、衝突しな
かった未反応液滴Ａ，Ｂとの分離を完全にすることがで
きる。すなわち、混合物（衝突粒子）は１粒子として安
定飛行するため、未反応液滴Ａ，Ｂと異なる落下点とな
り、回収容器９（９ａ、９ｂ、９ｃ）のうち、９ｂにお
いて混合物のみを分別回収することができる。更に、衝
突点３の後流側に偏向電極８を配置することで、回収容
器９へ向けた未衝突液滴（粒子）Ａ，Ｂの吸引アライメ
ントが可能となり、未衝突粒子と混合物（衝突粒子）と
の分離をより容易に行うことができる。
【００２１】（実施例３）図３は、本発明に係る物質の
均一混合装置のさらに他の実施例を示す模式図である。
図３において、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置され
ており、吐出機１と吐出機２はそれぞれ吐出される微小
液滴Ａ，Ｂに対して予め逆電荷を帯電させ、かつ、それ
ぞれの微小液滴Ａ，Ｂが平行に吐出される（衝突角θが
０°）ように吐出方向が設定されている。
均一混合装置のさらに他の実施例を示す模式図である。
図３において、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置され
ており、吐出機１と吐出機２はそれぞれ吐出される微小
液滴Ａ，Ｂに対して予め逆電荷を帯電させ、かつ、それ
ぞれの微小液滴Ａ，Ｂが平行に吐出される（衝突角θが
０°）ように吐出方向が設定されている。
【００２２】 この装置では、微小液滴Ａ，Ｂが飛行中
に逆電荷の静電力により引き寄せ合って合体するが、各
液滴の飛行方向について比較的軽難易度のアライメント
であっても、各液滴の衝突確率を高めることができる。
また、図３に示すように、未衝突液滴（粒子）Ａ，Ｂの
回収容器９ａ、９ｃとアースとの間の電流値あるいは電
流差をモニタリングすることにより、衝突発生率（逆に
いえば、衝突失敗率）を電気的に知ることができる。即
ち、帯電した未衝突粒子Ａ，Ｂが多く回収されるほど、
アース電流値ｉが増大するので、この電流値ｉをフィー
ドバックすれば、吐出方向のアライメント補正を容易に
行うことができる。さらに、この実施例では、図２と同
様に、衝突点３の後流側に偏向電極８を配置しており、
未衝突粒子と混合物（衝突粒子）との分離をより容易に
行っている。
に逆電荷の静電力により引き寄せ合って合体するが、各
液滴の飛行方向について比較的軽難易度のアライメント
であっても、各液滴の衝突確率を高めることができる。
また、図３に示すように、未衝突液滴（粒子）Ａ，Ｂの
回収容器９ａ、９ｃとアースとの間の電流値あるいは電
流差をモニタリングすることにより、衝突発生率（逆に
いえば、衝突失敗率）を電気的に知ることができる。即
ち、帯電した未衝突粒子Ａ，Ｂが多く回収されるほど、
アース電流値ｉが増大するので、この電流値ｉをフィー
ドバックすれば、吐出方向のアライメント補正を容易に
行うことができる。さらに、この実施例では、図２と同
様に、衝突点３の後流側に偏向電極８を配置しており、
未衝突粒子と混合物（衝突粒子）との分離をより容易に
行っている。
【００２３】（実施例４）図４は、本発明に係る物質の
均一混合装置のさらに別の実施例を示す模式図である。
図４において、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置され
ており、吐出機１及び吐出機２はともに、ポリテトラフ
ルオロエチレン（商品名：テフロン）などのような不活
性物質２０でコーティングした斜面１７上の所定位置Ｘ
に微小液滴の吐出方向を設定している。
均一混合装置のさらに別の実施例を示す模式図である。
図４において、圧電制御型の液滴吐出機が２個配置され
ており、吐出機１及び吐出機２はともに、ポリテトラフ
ルオロエチレン（商品名：テフロン）などのような不活
性物質２０でコーティングした斜面１７上の所定位置Ｘ
に微小液滴の吐出方向を設定している。
【００２４】 この装置では、吐出機１から斜面１７上
の所定位置Ｘに微小液滴Ａを吐出、付着させた後、吐出
機２により当該斜面１７上の所定位置Ｘに微小液滴Ｂを
吐出することにより、両液滴を衝突させている。この場
合、一方の微小液滴Ａが静止しているため、アライメン
トが極めて容易となる。この実施例においては、微小液
滴Ａ，Ｂを必要に応じて交互に吐出、混合させた後、混
合物重量が増加した時点で混合物１０を重力により落下
させ、下流側に配置した回収容器５で受けて回収するこ
とにより、衝突点Ｘでの混合・反応量を常に一定量以下
に制御することができる。
の所定位置Ｘに微小液滴Ａを吐出、付着させた後、吐出
機２により当該斜面１７上の所定位置Ｘに微小液滴Ｂを
吐出することにより、両液滴を衝突させている。この場
合、一方の微小液滴Ａが静止しているため、アライメン
トが極めて容易となる。この実施例においては、微小液
滴Ａ，Ｂを必要に応じて交互に吐出、混合させた後、混
合物重量が増加した時点で混合物１０を重力により落下
させ、下流側に配置した回収容器５で受けて回収するこ
とにより、衝突点Ｘでの混合・反応量を常に一定量以下
に制御することができる。
【００２５】 また、図４に示すように、斜面１７にお
ける衝突点Ｘの裏面に第１の制御電極１８を配置し、か
つ微小液滴Ａ，Ｂに同極性（この場合、正電荷）の電荷
に帯電させて吐出させることにより、斜面１７の傾斜角
度を所定に設定することと組み合わせて、混合物１０の
重量が所望量に到達した後、落下させ、回収することが
できる。すなわち、微小液滴Ａ，Ｂを正電荷に帯電させ
ておき、かつ第１の制御電極１８を負電荷に帯電させて
おけば、重力に抗して大きな混合物を傾斜面に滞留させ
ることができる。そして、所定の量に達したら、第１の
制御電極１８にゼロないし正電荷を付与することで、混
合物１８を落下させ、回収することができる。なお、そ
の際、落下を確実にするために、下流側の斜面１７の裏
面に、さらに第２の制御電極１９を配置してもよい。
ける衝突点Ｘの裏面に第１の制御電極１８を配置し、か
つ微小液滴Ａ，Ｂに同極性（この場合、正電荷）の電荷
に帯電させて吐出させることにより、斜面１７の傾斜角
度を所定に設定することと組み合わせて、混合物１０の
重量が所望量に到達した後、落下させ、回収することが
できる。すなわち、微小液滴Ａ，Ｂを正電荷に帯電させ
ておき、かつ第１の制御電極１８を負電荷に帯電させて
おけば、重力に抗して大きな混合物を傾斜面に滞留させ
ることができる。そして、所定の量に達したら、第１の
制御電極１８にゼロないし正電荷を付与することで、混
合物１８を落下させ、回収することができる。なお、そ
の際、落下を確実にするために、下流側の斜面１７の裏
面に、さらに第２の制御電極１９を配置してもよい。
【００２６】 以上、本発明を実施例に従って説明して
きたが、上記いずれの実施例においても、微小液滴の吐
出から混合物（通常は反応物）の回収に至る空間の雰囲
気を制御することが好ましい。すなわち、下記のように
雰囲気制御を行うことができる。気流による液滴の飛
行曲がりと、それによる衝突発生率の低下を防止するた
めに、対流等を抑制した雰囲気、あるいは、必要に応じ
て、一定の気流に制御した雰囲気とする。混合物、即
ち反応生成物の純度や反応性をコントロールするため、
窒素等の不活性ガスやＨＥＰＡフィルタ等による無塵雰
囲気を保持する。反応速度を制御するために、雰囲気
温度を低温に保つ。その場合、必要に応じて、液滴吐出
装置は加熱してもよい。
きたが、上記いずれの実施例においても、微小液滴の吐
出から混合物（通常は反応物）の回収に至る空間の雰囲
気を制御することが好ましい。すなわち、下記のように
雰囲気制御を行うことができる。気流による液滴の飛
行曲がりと、それによる衝突発生率の低下を防止するた
めに、対流等を抑制した雰囲気、あるいは、必要に応じ
て、一定の気流に制御した雰囲気とする。混合物、即
ち反応生成物の純度や反応性をコントロールするため、
窒素等の不活性ガスやＨＥＰＡフィルタ等による無塵雰
囲気を保持する。反応速度を制御するために、雰囲気
温度を低温に保つ。その場合、必要に応じて、液滴吐出
装置は加熱してもよい。
【００２７】 また、本発明においては、液滴を帯電さ
せる方法として、たとえば、ノズルの外に飛行経路に帯
電させるための電極を別途配置してもよく、あるいは液
滴吐出装置のノズル近傍の流路に金属部材を配置し、該
金属部材に電圧を印加してもよい。
せる方法として、たとえば、ノズルの外に飛行経路に帯
電させるための電極を別途配置してもよく、あるいは液
滴吐出装置のノズル近傍の流路に金属部材を配置し、該
金属部材に電圧を印加してもよい。
【００２８】 なお、本発明においては、液滴の安定吐
出が必要であり、仮に、例えば流路の液体の粘度や比重
が変動すると、吐出が不安定となり、所望の物質混合を
達成できない。そこで、このような場合には、直ちにそ
の変動を察知し、状況に応じて運転を停止する必要があ
る。そのための手段として、特開平８−２０１２６５号
公報に開示されているように、液体の粘度等の流体特性
を、圧電／電歪層に振動を励起する電圧を印加し、その
振動に伴う電気的定数の変化を検出する、電源と電気的
定数監視手段を用いることにより、監視することが望ま
しい。
出が必要であり、仮に、例えば流路の液体の粘度や比重
が変動すると、吐出が不安定となり、所望の物質混合を
達成できない。そこで、このような場合には、直ちにそ
の変動を察知し、状況に応じて運転を停止する必要があ
る。そのための手段として、特開平８−２０１２６５号
公報に開示されているように、液体の粘度等の流体特性
を、圧電／電歪層に振動を励起する電圧を印加し、その
振動に伴う電気的定数の変化を検出する、電源と電気的
定数監視手段を用いることにより、監視することが望ま
しい。
【００２９】 具体例としては、任意の圧電／電歪層に
対して、所定の間隔で、吐出駆動用の電源からの電気的
接続をリレーで切り離し、同時に、共振周波数を測定す
る手段をリレーにより接続し、その時点でのインピーダ
ンスあるいは共振周波数を電気的に測定させる。これに
より、液体の粘度が装置の安定吐出範囲内にあるか否か
を監視し、安定吐出不能となる前に円転を停止し、必要
な回復処置を取ることが可能となる。
対して、所定の間隔で、吐出駆動用の電源からの電気的
接続をリレーで切り離し、同時に、共振周波数を測定す
る手段をリレーにより接続し、その時点でのインピーダ
ンスあるいは共振周波数を電気的に測定させる。これに
より、液体の粘度が装置の安定吐出範囲内にあるか否か
を監視し、安定吐出不能となる前に円転を停止し、必要
な回復処置を取ることが可能となる。
【００３０】 上記のような構成を採用すれば、液滴吐
出装置自体を、監視用センサとして使用できるため、構
成が簡単になると同時に、監視機能の信頼性が高まり、
また装置自体の故障も早期に検知でき、好ましい。ま
た、液体の粘度を監視するのみならば、上記のインピー
ダンスあるいは共振周波数を測定する圧電／電歪層は１
個のみでもよいが、装置の故障検知を目的とする場合に
は、すべての圧電／電歪層を個別に監視するような構成
とすることが望ましい。
出装置自体を、監視用センサとして使用できるため、構
成が簡単になると同時に、監視機能の信頼性が高まり、
また装置自体の故障も早期に検知でき、好ましい。ま
た、液体の粘度を監視するのみならば、上記のインピー
ダンスあるいは共振周波数を測定する圧電／電歪層は１
個のみでもよいが、装置の故障検知を目的とする場合に
は、すべての圧電／電歪層を個別に監視するような構成
とすることが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、微量な物質の混合−反応操作を可能とする物質の均
一混合方法及び混合装置を提供することができる。
ば、微量な物質の混合−反応操作を可能とする物質の均
一混合方法及び混合装置を提供することができる。
【図１】 本発明に係る物質の均一混合装置の一実施例
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図２】 本発明に係る物質の均一混合装置の他の実施
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図３】 本発明に係る物質の均一混合装置のさらに他
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図４】 本発明に係る物質の均一混合装置のさらに別
の実施例を示す模式図である。
の実施例を示す模式図である。
【図５】 圧電制御型の液滴吐出装置の一例を示す断面
図である。
図である。
１…吐出機、２…吐出機、３…衝突点、４…混合物、５
…回収容器、６，７，８…偏向電極、９…回収容器、１
０…混合物、１１…ノズル部、１２…ノズル孔、１３…
ノズルプレート、１５…キャビティ、１６…液体流入
口、１７…斜面、１８…第１の制御電極、１９…第２の
制御電極、２０…不活性物質、２１…ポンプ部、２２…
圧電／電歪素子、２３…閉塞プレート、２５…スペーサ
プレート、２７…基板プレート、２８…窓部、３１…下
部電極、３２…圧電／電歪層、３３…上部電極。
…回収容器、６，７，８…偏向電極、９…回収容器、１
０…混合物、１１…ノズル部、１２…ノズル孔、１３…
ノズルプレート、１５…キャビティ、１６…液体流入
口、１７…斜面、１８…第１の制御電極、１９…第２の
制御電極、２０…不活性物質、２１…ポンプ部、２２…
圧電／電歪素子、２３…閉塞プレート、２５…スペーサ
プレート、２７…基板プレート、２８…窓部、３１…下
部電極、３２…圧電／電歪層、３３…上部電極。
Claims (10)
- 【請求項１】 圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置
し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士を衝突
させることにより均一に混合することを特徴とする物質
の均一混合方法。 - 【請求項２】 ２つの圧電制御型液滴吐出手段を配置
し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突
角が約９０°である請求項１記載の混合方法。 - 【請求項３】 ２つの圧電制御型液滴吐出手段を配置
し、各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突
角が０〜２０°である請求項１記載の混合方法。 - 【請求項４】 ２つの圧電制御型液滴吐出手段を配置
し、各液滴吐出手段から微小液滴を平行に吐出させると
ともに、それぞれの微小液滴に対して逆電荷を帯電さ
せ、平行飛行中に相互の逆電荷による静電気によって引
き合い合体させるようにした請求項１記載の混合方法。 - 【請求項５】 ２つの圧電制御型液滴吐出手段を配置す
るとともに、不活性物質でコーティングされた斜面上
に、第一の液滴吐出手段から第一の微小液滴を吐出、付
着させた後、第二の液滴吐出手段から第二の微小液滴を
吐出し、前記第一の微小液滴に衝突させるようにした請
求項１記載の混合方法。 - 【請求項６】 圧電制御型液滴吐出手段を２以上配置す
るとともに、該液滴吐出手段から吐出される微小液滴同
士を衝突させる衝突手段を設けたことを特徴とする物質
の均一混合装置。 - 【請求項７】 圧電制御型液滴吐出手段を２個配置し、
各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突角が
約９０°となるように各液滴吐出手段の吐出方向を設定
した請求項６記載の混合装置。 - 【請求項８】 圧電制御型液滴吐出手段を２個配置し、
各液滴吐出手段から吐出される微小液滴同士の衝突角が
０〜２０°となるように各液滴吐出手段の吐出方向を設
定した請求項６記載の混合装置。 - 【請求項９】 圧電制御型液滴吐出手段を２個配置し、
各液滴吐出手段から吐出される微小液滴に対して予め逆
電荷を帯電させるとともに、それぞれの微小液滴が平行
に吐出されるように各液滴吐出手段の吐出方向を設定し
た請求項６記載の混合装置。 - 【請求項１０】 圧電制御型液滴吐出手段を２個配置す
るとともに、不活性物質でコーティングされた斜面を設
け、該斜面上の所定位置に第一の微小液滴の吐出方向を
設定した第一の液滴吐出手段と、前記第一の微小液滴が
付着された斜面上の位置に、第二の微小液滴の吐出方向
を設定した第二の液滴吐出手段を設けた請求項６記載の
混合装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35290598A JP3681561B2 (ja) | 1997-12-26 | 1998-12-11 | 物質の均一混合方法及び混合装置 |
| US09/217,041 US6200013B1 (en) | 1997-12-26 | 1998-12-21 | Process for uniformly mixing materials and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36137597 | 1997-12-26 | ||
| JP9-361375 | 1997-12-26 | ||
| JP35290598A JP3681561B2 (ja) | 1997-12-26 | 1998-12-11 | 物質の均一混合方法及び混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262644A true JPH11262644A (ja) | 1999-09-28 |
| JP3681561B2 JP3681561B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=26579730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35290598A Expired - Fee Related JP3681561B2 (ja) | 1997-12-26 | 1998-12-11 | 物質の均一混合方法及び混合装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6200013B1 (ja) |
| JP (1) | JP3681561B2 (ja) |
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