JP2000055226A - 流体噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータを用いることなく、噴射オリ
フィスの大きさを連続的に可変できるようにする。 【解決手段】 薄膜状のメンブレンプレート５の一方の
面には、ニードル１６が突設され、他方の面側には、圧
縮性流体２１が封入された流体封入室２０が形成されて
おり、その圧力Ｐcavは、図示されないピストンのTDC位
置におけるシリンダー圧Ｐcylより十分高く設定されて
おり、燃料圧Ｐ_fuelが低圧状態にある場合には、メンブ
レンプレート５は、下方向へ押しつけられ、噴射オリフ
ィス７は、ニードル１６により閉じられた状態となる。
一方、燃料圧Ｐ_fuelが所定以上となると、メンブレンプ
レート５が流体封入室２０側へ撓み始め、ニードル１６
がリフトし始めて、噴射オリフィス７からの噴射が開始
されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の燃料
等の流体を噴射する噴射弁に係り、特に、構成の簡素化
を図ると共に、性能向上を図った可変オリフィスを有し
てなる流体噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のものとしては、例えば、
特開平８−１４４８９６号公報に示されたようなものが
公知・周知となっている。すなわち、かかる公報には、
孔径の異なる２つの噴孔を設け、アクチュエータにより
スプールバルブの位置を制御することで、２つの噴孔の
何れかから、噴射がなされるように構成されたいわゆる
可変オリフィスを有してなる噴射弁が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の噴射弁にあっては、アクチュエータが必要であるた
め、噴射弁全体の構造が複雑になるという問題がある。
また、孔径の異なる噴孔に対するスプールバルブの位置
を制御する構成であるため、連続的な調整が可能な可変
オリフィスが提供されるものではなく、あくまでも段階
的なものであるため、噴射量調整の自由度が十分なもの
とは言い難いものである。本発明は、上記実状に鑑みて
なされたもので、アクチュエータを用いることなく、噴
射オリフィスの大きさを連続的に可変できる流体噴射弁
を提供するものである。本発明の他の目的は、簡易な構
成で、噴射オリフィスの大きさを連続的に可変でき、小
型化可能な流体噴射弁を提供することにある。本発明の
他の目的は、流体のエネルギーの損失が小さく、高い噴
射速度と良好な霧化が実現できる流体噴射弁を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、噴射の状態に関わら
す基本的な噴霧形状を維持することのできる流体噴射弁
を提供することにある。本発明の他の目的は、いわゆる
デットボリュームを無くすことのできる流体噴射弁を提
供することにある。本発明の他の目的は、低コストでの
大量生産が可能な流体噴射弁を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る流体噴射弁は、ノズル部と、前記ノズル部に接合され
て前記ノズル部の動きを規制するノズルボディ部とを具
備してなる流体噴射弁であって、前記ノズル部は、噴射
オリフィスを有し平板状に形成されてなる第１の基板
と、平板状に形成されてなり、前記第１の基板と接合さ
れ、前記噴射オリフィスに対向する位置にニードルが貫
通するニードル貫通孔が穿設され、前記第１の基板との
接合面と反対側の面側において前記ニードル貫通孔の周
辺には、前記ニードル貫通孔に連通する複数の溝が凹設
される一方、前記第１の基板との接合面側には、流体を
前記噴射オリフィスへ導く流体供給路が形成され、この
流体供給路に連通する第１の流体通孔が穿設されてなる
第２の基板と、薄膜平板状に形成されてなり、前記第２
の基板に接合され、前記ニードル貫通孔に対向する部位
にはニードルが突設される一方、前記第１の流体通孔と
対向する部位には、第２の流体通孔が穿設されてなる第
３の基板とを具備してなる一方、前記ノズルボディ部
は、前記第３の基板の前記第２の流体通孔に対向する位
置に流体が流入される流体供給孔が穿設される一方、前
記第３の基板との接合面側には、前記ニードルに対向す
る部位にニードルストッパが突設されると共に、当該ニ
ードルストッパの周囲は凹設されて、前記第３の基板と
の間に流体封入室が形成されて圧縮性流体が封入されて
なるものである。

【０００５】かかる構成においては、ノズル部を構成す
る第１乃至第３の基板は、いわゆるシリコンウェハを用
いて形成することが可能であり、その場合には、いわゆ
るマイクロマシング製造技術を用いて大量に生産するこ
とが可能となる。特に、第１乃至第３の基板をシリコン
により形成する場合には、ニードルの周囲の面には、窒
化膜を、第２の基板に形成された複数の溝を覆う範囲に
形成してなる窒化膜形成部を設けるようにすると好適で
ある。かかる構成においては、流体供給路内の圧力が低
く、流体封入室内の圧力が大で、窒化膜形成部が第２の
基板側に押しつけられる状態にあっては、ニードルによ
り噴射オリフィスが塞がれいわゆる閉弁状態とされる。
一方、例えば、燃料噴射装置による燃料の圧送が開始さ
れることで流体供給路内の圧力が上昇し、所定の圧力を
越えると、窒化膜形成部は、第２の基板と離間可能とな
っているため、第３の基板側へ撓み始め、ニードルがリ
フトし、噴射オリフィスからの噴射がなされるようにな
っているものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図１０を参照しつつ説明する。なお、以下
に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。最初に、本発明の実施の形態における流体
噴射弁の構造について図１乃至図５を参照しつつ説明す
る。この流体噴射弁は、三層構造を有してなる（詳細は
後述）ノズル部１と、このノズル部１のニードル１６の
動きを規制するノズルボディ部２とに大別されてなるも
のである（図１参照）。なお、説明の便宜上、図１に示
されたように、この流体噴射弁の厚み方向（積層方向）
をＺ軸と、この流体噴射弁の長手軸方向であってＺ軸に
直交する方向をＸ軸と、この流体噴射弁の短手軸方向で
あって、Ｘ，Ｚ軸に直交する方向をＹ軸と、それぞれ定
義し、他の図においてもこれに準ずるものとする。ノズ
ル部１は、第１の基板としてのオリフィスプレート３
と、第２の基板としてのサポートプレート４と、第３の
基板としてのメンブレンプレート５とを具備し、これら
が順に積層状に接合されてなるものである。これらオリ
フィスプレート３、サポートプレート４及びメンブレン
プレート５は、例えば、単結晶シリコンを用いて形成し
たものが好適である。この場合、いわゆる半導体製造技
術の応用であるマイクロマシニング製造技術により製造
することが可能となる。なお、これらオリフィスプレー
ト３、サポートプレート４及びメンブレンプレート５
は、必ずしも上述のようにシリコン部材を用いて形成さ
れなければならないものではなく、勿論金属部材を用い
てもよいものである。

【０００７】オリフィスプレート３は、流体噴射出口側
に位置するもので、この発明の実施の形態においては、
全体が平板状に形成されたものとなっており、その長手
軸方向において、中央から一方の端部側へ寄った部位
（図１の例においては中央より右側寄りの部位）におい
て、サポートプレート４側の面に円形状のニードル当接
段部６が極浅く凹設されており、その底部にＸＹ平面形
状が正方形状の噴射オリフィス７が穿設されている（図
１及び図４参照）。この噴射オリフィス７は、後述する
ニードル１６の先端部がニードル当接段部６に当接した
際に、その先端部により完全に覆われる大きさとなって
いる。また、ニードル当接段部６の直径は、後述するニ
ードル１６のそれに比してやや大となっている。また、
この噴射オリフィス７の反サポートプレート４側の面
は、拡管状に形成されたものとなっている（図１及び図
３参照）。

【０００８】サポートプレート４は、上述したオリフィ
スプレート３と後述するメンブレンプレート５との間に
設けられ、これらと接合されるもので、オリフィスプレ
ート３と同様に、ＸＹ平面における外形形状が矩形状
で、全体として平板状に形成されてなるものである（図
１参照）。このサポートプレート４には、オリフィスプ
レート３の噴射オリフィス７に対向する位置にニードル
貫通孔８が穿設されており、ＸＹ平面に現れるその開口
形状は正方形に形成されたものとなっている（図１及び
図３参照）。また、このニードル貫通孔８のオリフィス
プレート３側は、拡管状に形成されたものとなっている
（図３参照）。

【０００９】さらに、このサポートプレート４の長手軸
方向において、このニードル貫通孔８が形成された部位
と反対側（図１においては左側）の部位には、ＸＹ平面
状の開口形状が正方形状の第１の流体通孔９が穿設され
ている（図１及び図２参照）。この第１の流体通孔９の
オリフィスプレート３側は、拡管状に形成されたものと
なっている（図３参照）。そして、オリフィスプレート
３側のサポートプレート４の面には、ニードル貫通孔８
と第１の流体通孔９を連通するように２つの流体供給路
１０ａ，１０ｂが短手軸方向で適宜な間隔を隔てて設け
られている（図１及び図３参照）。一方、後述するメン
ブレンプレート５側に位置するサポートプレート４の面
において、先のニードル貫通孔８の周囲には、ニードル
貫通孔８に連通する端部を有してなる圧力分散兼ドレイ
ン溝１１〜１４が凹設されている（図１及び図２参
照）。すなわち、この発明の実施の形態においては、ニ
ードル貫通孔８の四辺の位置に対応して圧力分散兼ドレ
イン溝１１〜１４がそれぞれ形成されており、それぞれ
の圧力分散兼ドレイン溝１１〜１４の一端部が、ニード
ル貫通孔８の開口部分に臨むようになっている（図１及
び図２参照）。この圧力分散兼ドレイン溝１１〜１４
は、何れも同一の形状を有してなるもので、一つの圧力
分散兼ドレイン溝１１を例に採りその構成を説明すれ
ば、圧力分散兼ドレイン溝１１は、ニードル貫通孔８の
開口部分に対して直交するように設けられた主溝１１ａ
と、この主溝１１ａに対して長さの異なる２つの分岐溝
１１ｂ，１１ｃが直交するように形成されてなるもの
で、その溝の深さは比較的浅いものとなっている（図２
及び図５参照）。

【００１０】メンブレンプレート５は、上述したサポー
トプレート４と、後述するノズルボディ部２との間に設
けられ、これらと接合されるもので、サポートプレート
４と同様に、ＸＹ平面における外形形状が矩形状で、全
体として平板状に形成されてなるものであるが、その板
厚（Ｚ軸方向の厚み）は、先のオリフィスプレート３及
びサポートプレート４に比して小さく、薄膜状に形成さ
れたものとなっている。例えば、オリフィスプレート３
及びサポートプレート４の板厚が４００μｍ程度に設定
されるのに対して、メンブレンプレート５のそれは、２
０μｍ程度である。このメンブレンプレート５には、サ
ポートプレート４の第１の流体通孔９に対向する位置
に、ＸＹ平面における寸法形状が第１の流体通孔９と同
一に形成された第２の流体通孔１５が穿設されている
（図１及び図２参照）。

【００１１】また、このメンブレンプレート５のサポー
トプレート４側に位置する面においては、先の噴射オリ
フィス７及びニードル貫通孔８に対向する部位に、円筒
状に形成されてなるニードル１６が突設されている（図
１及び図３参照）。このニードル１６は、その中心軸
が、噴射オリフィス７及びニードル貫通孔８の中心に位
置するように設けられている。そして、噴射オリフィス
７側の端面の面積は、当然ながら噴射オリフィス７より
も大となっており、ニードル当接段部６にニードル１６
の先端部が当接した状態では、その先端部の端面により
噴射オリフィス７が完全に覆われるようになっている
（図４参照）。このニードル１６のＺ軸方向の長さは、
後述するような閉弁状態（図４参照）において、ニード
ル１６の先端面がニードル当接段部６に当接して、噴射
オリフィス７を覆うことができるような長さに設定され
ている。さらに、このメンブレンプレート５のニードル
１６が設けられた面においては、ニードル１６を中心と
して、シリコン薄膜の表面に円形状の窒化膜が形成され
て窒化膜形成部１７が設けられている（図１及び図３参
照）。したがって、サポートプレート４とメンブレンプ
レート５とが後述するように例えば陽極接合法により接
合されても、この窒化膜形成部１７は、サポートプレー
ト４の面と接合されず、後述するようにサポートプレー
ト４から離間することができるようになっている。この
円形状の窒化膜形成部１７の直径は、窒化膜形成部１７
の下面側に先の圧力分散兼ドレイン溝１１〜１４が位置
するような大きさに設定されている。なお、窒化膜形成
部１７における窒化膜の膜厚は極めて薄いため、図４及
び図５においては図示を省略してある。

【００１２】ノズルボディ部２は、上述した構成を有し
てなるノズル部１と、メンブレンプレート５側で接合さ
れるものである。図１に示された例においては、ノズル
部１のメンブレンプレート５と同様、ＸＹ平面形状は矩
形状に形成され、全体としては平板状をなすものであ
る。このノズルボディ部２には、メンブレンプレート５
の第２の流体通孔１５に対向する位置に円筒状の流体供
給孔１８が穿設されている（図１参照）。また、メンブ
レンプレート５側の面において、メンブレンプレート５
の窒化膜形成部１７の位置に対向する部位は、有底円筒
状に凹設されて流体封入凹部１９となっており、メンブ
レンプレート５が接合された状態において流体封入室２
０が形成され、圧縮性流体２１が封入されるようになっ
ている（図３及び図４参照）。この流体封入室２０に封
入される圧縮性流体は、例えばシリコンオイルのような
ものが好適である。なお、流体封入凹部１９の直径は、
円形状の窒化膜形成部１７の直径と略同一に設定されて
いる。

【００１３】また、この流体封入凹部１９の底部には、
円柱状に形成されてなるニードルストッパ２２が、その
中心軸が先のニードル１６と同一位置となるように突設
されている（図１、図３及び図４参照）。このニードル
ストッパ２２のＺ軸方向の長さは、所望するニードル１
６の最大リフト量に応じて設定されるものとなってい
る。すなわち、後述するように、ニードル１６の変位
（リフト）は、このニードルストッパ２２に当接するこ
とで規制され、ニードル１６がニードルストッパ２２に
当接した際に、最大のリフト量となるものである。

【００１４】そして、流体封入室２０には、発熱体２３
及び温度センサ２４が配されている（図４参照）。発熱
体２３は、外部に設けられる通電回路２６により通電さ
れて発熱し、圧縮性流体２１の加熱するためのもので、
ニッケル等のいわゆる電熱線等が好適である。温度セン
サ２４は、圧縮性流体２１の温度を検出するためのもの
で、基本的には公知・周知のものでよいが、流体中での
使用に耐え得るものであることが必要である。

【００１５】この流体噴射弁の外部においては、温度制
御手段を構成する制御部２５と通電回路２６が設けられ
る。すなわち、制御部２５は、上述の温度センサ２４の
検出信号を基に、通電回路２６を介して発熱体２３の通
電量を制御し、圧縮性流体２１の温度が所定の温度にな
るように制御するものである。このような制御部２５
は、いわゆるＣＰＵとソフトウェアとにより簡易に実現
され得るものである。

【００１６】次に、かかる構成における動作について図
４及び図５を参照しつつ説明する。まず、前提として、
この流体噴射弁がガソリンエンジン等の内燃機関の燃料
噴射装置に用いられるものとし、ノズルボディ部２の流
体供給孔１８は、図示されない燃料噴射装置本体からの
配管が接続され、燃料が供給されるようになっているも
のとする。かかる前提の下、燃料の圧縮・供給が始まる
前にあって、流体供給路１０ａ，１０ｂ内の圧力Ｐ_fuel
は、低圧状態Ｐ_fuel(LOW)にある。一方、流体封入室２
０内の圧力Ｐcavは、圧縮性流体２１が制御部２５によ
る発熱体２３の通電制御により所定の温度に保持される
ことで、図示されないピストンのＴＤＣ(Top DeadCente
r)位置におけるシリンダ圧Ｐcylよりも十分高くなるよ
うに予め設定されているため、メンブレンプレート５の
円形状の窒化膜形成部１７は、サポートプレート側に押
しつけられた状態となる（図４参照）。したがって、ニ
ードル１６の先端部は、二ードル当接段部６に当接し、
噴射オリフィス７が閉鎖された状態、すなわち閉弁状態
となる（図４参照）。

【００１７】次に、燃料の圧送が開始されると、流体供
給路１０ａ，１０ｂ内の圧力も上昇し始めることとな
る。この流体供給路１０ａ，１０ｂ内の圧力上昇は、圧
力分散兼ドレイン溝１１〜１４により窒化膜形成部１７
の部分に迅速に、しかも平均化されて伝えられることと
なる。そして、流体供給路１０ａ，１０ｂ内の圧力が所
定の圧力Ｐ_fuel(OPEN)を越えると、メンブレンプレート
５の円形状の窒化膜形成部１７は、ノズルボディ部２側
へ撓み始め、ニードル１６のリフトが始まることとな
る。その結果、ニードル１６先端の周縁部分とニードル
当接段部６との間に間隙が生じ、その間隙を介して流体
供給路１０ａ，１０ｂの燃料が噴射オリフィス７へ流入
して、噴射が始まることとなる（図５参照）。流体供給
路１０ａ，１０ｂ内の圧力がさらに上昇するに伴い、メ
ンブレンプレート５の円形状の窒化膜形成部１７は、よ
りノズルボディ部２へ撓み、ニードル１６のリフト量が
増大して、ニードル１６の周縁部とニードル当接段部６
との間の間隙がより大となって、噴射オリフィス７の有
効噴霧断面積は増大する。そして、ニードル１６がニー
ドルストッパ２２に当接したところで、最大リフト量と
なり、噴射オリフィス７からの噴射が最大の状態とな
る。この発明の実施の形態におけるニードル１６は、噴
射オリフィス７から見て、常に、噴射オリフィス７の中
心に位置するため、基本的な噴霧形状は変化することが
なく、如何なる燃料圧においても良好な噴射性能に保持
されることとなる。

【００１８】ニードル１６のリフトをニードルストッパ
２２により規制することで、メンブレンプレート５の円
形状の窒化膜形成部１７が、予想外の大きな圧力が加わ
ることで破壊されるようなことが防止されるようになっ
ている。このニードルストッパ２２へのニードル１６の
当接による最大リフト量を如何なる程度に設定するか
は、メンブレンプレート５の厚み、流体供給路１０ａ，
１０ｂ内の最大圧力、流体封入室２０内の圧力を考慮し
て定められるものである。

【００１９】次に、上記構成の流体噴射弁の製造プロセ
ス、特に、ノズル部１のオリフィスプレート３、サポー
トプレート４及びメンブレンプレート５を形成する部材
としてシリコンを用いる場合の製造プロセスについて図
６乃至図９を参照しつつ概括的に説明する。最初に、メ
ンブレンプレート５の製造について図６を参照しつつ概
括的に説明すれば、メンブレンプレート５は、比較的薄
膜の例えば（１００）面を有してなるシリコンウェハ
（例えば膜厚が２０μｍ程度）３０を用いるのが好適で
ある（図６参照）。そして、ニードル１６を形成するに
は、まず、シリコンウェハ３０の一方の面に、レジスト
膜３１を例えば３９０μｍ程度の膜厚に形成する（図６
参照）。次いで、ニードル１６が設けられる部位に位置
するレジスト膜３１を除去し、そのレジスト膜３１が除
去された部位に、所定の金属材料、例えばニッケル(Ni)
を堆積させ、その後、レジスト膜３１を全て除去するよ
うにすればよい（図６参照）。

【００２０】次に、サポートプレート４の製造について
図７を参照しつつ概括的に説明する。まず、サポートプ
レート４を形成する部材としてのシリコンウェハ３２
は、４００μｍ程度の膜厚のもので、（１００）面を有
してなるものを用いるのが好適である（図７参照）。こ
のシリコンウェハ３２の一方の面側において、異方性エ
ッチングにより、第１の流体通孔９の拡管状の部位イ及
びニードル貫通孔８の拡管状の部位ロの一部を凹設する
（図７（Ａ）参照）。次いで、貫通エッチングを施すこ
とで、第１の流体通孔９及びニードル貫通孔８を完成さ
せると共に、流体供給路１０ａ，１０ｂ及び圧力分散兼
ドレイン溝１１〜１４を得る（図７（Ｂ）参照）。

【００２１】次に、オリフィスプレート３の製造につい
て図８を参照しつつ概括的に説明する。まず、オリフィ
スプレート３を形成する部材としてのシリコンウェハ３
３は、４００μｍ程度の膜厚のもので、（１００）面を
有してなるものを用いるのが好適である（図８参照）。
シリコンウェハ３３の一方の面において、異方性エッチ
ングによりニードル当接段部６を形成する（図８（Ａ）
参照）。次いで、シリコンウェハ３３の他方の面側で、
異方性エッチングにより、先のニードル当接段部６に対
応する部位に噴射オリフィス７を形成すると共に、噴射
オリフィス７に続く拡管状の部位を形成する（図８
（Ｂ）参照）。最後に、オリフィスプレート３、サポー
トプレート４及びメンブレンプレート５を相互に、例え
ば陽極接合法を用いて接合することでノズル部１が完成
される（図９参照）。なお、図９において、実線矢印に
符号Ａを付して表された領域は、窒化膜形成部１７の領
域を示すものである。

【００２２】次に、上記構成のノズル部１をディーゼル
エンジンの燃料噴射装置における噴射ノズルに用いた場
合の構成例について図１０を参照しつつ説明する。図１
０には、ノズルボディの先端部が一部断面図で示されて
いる。ノズルボディ４１の先端部４１ａは、その長手軸
方向（図１０において紙面上下方向）と直交する断面形
状が例えば四角形状に、しかも先端に近づくにしたがっ
ていわゆる先細状態、すなわちテーパ状となるように形
成されてなるものである。ノズルボディ４１内部の中央
には、中央燃料通路４２が形成されており、先端部４１
ａの適宜な位置まで延設されている。

【００２３】そして、この先端部４１ａの４つの外周平
面にそれぞれノズル部４０Ａ〜４０Ｄが接合された構成
となっている（図１０においてノズル部 は図示せ
ず）。すなわち、ノズルボディ４１の先端部４１ａの４
つの外周平面部分が先に図１乃至図５で説明したノズル
ボディ部２に対応するものとなっている。具体的には、
ノズル部４０Ａ〜４０Ｄがノズルボディ４１の先端部４
１ａの４つの外周平面部分に接合された状態において、
メンブレンプレート５の第２の流体通孔１５に対向する
位置に、それぞれ流体供給孔１８が先の中央燃料通路４
２に連通するように設けられている（図１０においては
ノズル部４０Ａの流体供給孔１８のみを図示）。また、
ノズルボディ４１の先端部４１ａには、４つの外周平面
部分に、それぞれ流体封入凹部１９が凹設されており、
メンブレンプレート５との間で流体封入室２０が形成さ
れており、圧縮性流体２１が封入されている。そして、
流体封入凹部１９には、ニードルストッパ２２が突設さ
れている。

【００２４】かかる構成において、噴射の際の動作は、
先に図１乃至図５に示された構成における動作説明で述
べたと基本的に同様であるので、概括的に説明すれば、
まず、燃料は、中央燃料通路４２を介して各々のノズル
部４０Ａ〜４０Ｄへ供給されることとなる。中央燃料通
路４２から供給される燃料圧が低く、流体封入室２０の
圧力Ｐcavが流体供給路１０ａ，１０ｂ内の圧力Ｐ_fuel
よりも大きい状態においては、ニードル１６は、ニード
ル当接段部６側へ押しつけられて、いわゆる閉弁状態と
なっている（図１０参照）。燃料噴射装置（図示せず）
による燃料の圧送が開始され、流体供給路１０ａ，１０
ｂ内の圧力が所定の圧力Ｐ_fuel(OPEN)を越えると、メン
ブレンプレート５の円形状の窒化膜形成部１７は、ノズ
ルボディ部２側へ撓み始め、ニードル１６のリフトが始
まり、噴射が開始されることとなる。そして、圧力Ｐ
_fuelの上昇に伴いニードル１６のリフト量も増え、ニー
ドル１６がニードルストッパ２２に当接したところで、
最大リフト量、換言すれば最大噴射の状態となる。

【００２５】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
薄膜状の部材の一方の面側に圧縮性流体が封入される流
体封入室を、他方の面側に噴射の対象となる流体のため
の流体供給路を設け、流体封入室の圧力と流体供給路の
圧力の大小に応じて、薄膜状の部材に撓みを生じさせ、
それによりニードルのリフトを得られるような構成とす
ることにより、従来と異なり、ニードルを変位させるた
めのいわゆるアクチューエタが不要となり、しかも、ニ
ードルを一方方向へ押圧するための従来構成におけるス
プリング等が不要となるので、噴射オリフィスを連続的
に可変することができ、しかも簡易な構成で従来に比し
てより小型化を図ることができるという効果を奏する。
また、従来のようなニードルを押圧するためのスプリン
グ等が不要となる構成であるため、燃料噴射ノズルに用
いる場合には、燃料噴射装置から供給される油圧エネル
ギーの損失が従来に比して少なくなり、そのエネルギー
の殆どが噴射オリフィスからの噴射の期間に消費される
ため、高い噴射速度が得られると共に、良好な霧化が実
現されるという効果を奏する。さらに、ニードルは、噴
射オリフィスに対して常にその中心方向に位置するた
め、噴射オリフィスの有効噴霧断面積の変化に関わら
ず、基本的な噴霧形状が維持され、良好な噴霧特性を得
ることができるという効果を奏する。またさらに、従来
のノズルと異なりノズルを押圧するスプリング等の部品
が不要であるため、燃料噴射ノズルに用いる場合には、
ノズル先端部分での従来のようないわゆるデットボリュ
ームと称されるノズル本来の機能から見て無駄なスペー
スを無くすことができると共に、そのようなデットボリ
ュームを無くすことで、燃料プロセスにおけるハイドロ
カーボンの排出を低減することができるという効果を奏
する。また、ノズル部を、特にシリコン部材を用いて形
成する場合には、いわゆるマイクロマシニング製造技術
を適用することができるので、従来と異なり、低コスト
での大量生産が可能となるという効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における流体噴射弁の構成
例を分解状態で、特に、下面側の部分をも表した分解斜
視図である。

【図２】本発明の実施の形態における流体噴射弁の構成
例を分解状態で示した分解斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態における流体噴射弁の構成
例を分解状態で下面側から見た状態での分解斜視図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態における流体噴射弁が閉弁
状態にある場合、流体噴射弁を図２のＡ−Ａ線断面で切
断した際の縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態における流体噴射弁が閉弁
状態にある場合、流体噴射弁を図２のＡ−Ａ線断面で切
断した際の縦断面図である。

【図６】メンブレンプレートの製造プロセスを説明する
ための模式図である。

【図７】サポートプレートの製造プロセスを説明するた
めの模式図であって、図７（Ａ）は、第１の製造段階
を、図７（Ｂ）は、第２の製造段階を、それぞれ示す模
式図である。

【図８】オリフィスプレートの製造プロセスを説明する
ための模式図であって、図８（Ａ）は、第１の製造段階
を、図８（Ｂ）は、第２の製造段階を、それぞれ示す模
式図である。

【図９】ノズル部の完成状態を示す模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態における流体噴射弁をデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射装置における噴射ノズルに
用いた場合における部分縦断面図である。

【符号の説明】

１…ノズル部 ２…ノズルボディ部 ３…オリフィスプレート ４…サポートプレート ５…メンブレンプレート ６…ニードル当接段部 ７…噴射オリフィス ８…ニードル貫通孔 １０ａ，１０ｂ…流体供給路 １１〜１４…圧力分散兼ドレイン溝 １６…ニードル ２０…流体封入室 ２２…ニードルストッパ ２３…発熱体 ２４…温度センサ ２５…制御部 ２６…通電回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AA07 AB02 AD12 BA03 BA61 BA67 CC06T CC14 CC24 CC30 CC56 CC61 CC66 CC67 CD04 CD14 CD15 CD18 CD21 CD22 CD25 CD26 CD30 CE13 DC15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル部と、前記ノズル部に接合されて
   前記ノズル部の動きを規制するノズルボディ部とを具備
   してなる流体噴射弁であって、 前記ノズル部は、 噴射オリフィスを有し平板状に形成されてなる第１の基
   板と、 平板状に形成されてなり、前記第１の基板と接合され、
   前記噴射オリフィスに対向する位置にニードルが貫通す
   るニードル貫通孔が穿設され、前記第１の基板との接合
   面と反対側の面側において前記ニードル貫通孔の周辺に
   は、前記ニードル貫通孔に連通する複数の溝が凹設され
   る一方、前記第１の基板との接合面側には、流体を前記
   噴射オリフィスへ導く流体供給路が形成され、この流体
   供給路に連通する第１の流体通孔が穿設されてなる第２
   の基板と、 薄膜平板状に形成されてなり、前記第２の基板に接合さ
   れ、前記ニードル貫通孔に対向する部位にはニードルが
   突設される一方、前記第１の流体通孔と対向する部位に
   は、第２の流体通孔が穿設されてなる第３の基板とを具
   備してなる一方、 前記ノズルボディ部は、前記第３の基板の前記第２の流
   体通孔に対向する位置に流体が流入される流体供給孔が
   穿設される一方、前記第３の基板との接合面側には、前
   記ニードルに対向する部位にニードルストッパが突設さ
   れると共に、当該ニードルストッパの周囲は凹設され
   て、前記第３の基板との間に流体封入室が形成されて圧
   縮性流体が封入されてなることを特徴とする流体噴射
   弁。
2. 【請求項２】 ニードルの周囲の面には、窒化膜を、第
   ２の基板に形成された複数の溝を覆う範囲に形成してな
   る窒化膜形成部を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の流体噴射弁。
3. 【請求項３】 圧縮性流体中には、発熱体と、温度セン
   サとが設けられてなる一方、外部には温度制御手段が設
   けられ、 当該制御手段は、前記発熱体への通電を、前記温度セン
   サの出力信号に応じて制御するものであることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の流体噴射弁。
4. 【請求項４】 請求項１記載の流体噴射弁のノズルボデ
   ィ部を、燃料噴射ノズルのノズルボディの先端部とし、
   当該先端部に請求項１記載のノズル部を複数取り付けて
   なることを特徴とする燃料噴射弁。