JP2004351347A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射される液滴を確実に微粒子化することができるとともに、高温となる或いは冷熱サイクルが激しい機械装置に適用された場合でも、極めて長い寿命を有する液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】液体噴射装置１０は、圧電／電歪素子を備えた圧力振動付与部２０、加圧ポンプ３１、液体供給管３３、圧力調整弁３４、電磁開閉式吐出弁３５及び噴射チャンバー３７を含んでいる。液体が噴射チャンバー３７から噴射されるために必要な圧力は加圧ポンプにより発生される。液体が微粒子化するための振動は圧力振動付与部により発生される。圧力振動付与部は、液体噴射空間から噴射チャンバー及び電磁開閉式吐出弁だけ離れた位置の液体供給間に配設され、液体噴射空間及び同液体噴射空間を構成する部材から圧力振動付与部への熱伝達量が小さくなっている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴射する液体を微粒子化するように構成された液体噴射装置に関する。
【０００２】
従来から知られるこの種の液体噴射装置は、図９に記載したように、圧電素子３０１により容積が変更せしめられるとともに液体噴射孔３０２を備えたチャンバー３０３と、液体導入孔３０４と、液体供給通路３０５とを備えている。液体は、液体供給通路３０５内に供給され、次いで、液体導入孔３０４を介してチャンバー３０３内に導入される。そして、液体は、チャンバー３０３内において圧電素子３０１の作動により加圧され、液体噴射孔３０４から噴射される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７９７９６号公報（第２頁、第３頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置は、圧電／電歪素子３０１の発生する加圧力のみで液体を噴射しようとするため、液体を噴射する空間（液体噴射空間）の温度及び圧力等が激しく変動する周囲環境下で使用された場合、液体を確実に微粒子化しながら噴射することが困難となる場合がある。
【０００５】
また、このような液体噴射装置を、例えば、内燃機関の燃料噴射装置として使用した場合、液体噴射空間である吸気通路や同装置の取り付け部位である吸気管等の温度が極めて高くなったり、同温度が低温から高温へ又はその逆へと短時間内に変化するので、圧電体や反強誘電体材料膜等のアクチュエータを含む圧力振動付与部の熱に対する耐久性を高める必要がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、噴射される液滴を確実に微粒子化することができるとともに、高温となる或いは冷熱サイクルが激しい機械装置に適用された場合でも、極めて長い寿命を有する液体噴射装置を提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】
本発明による液体噴射装置は、貯蔵された液体を加圧するとともに同加圧された液体を吐出する加圧手段と、前記加圧手段に接続されて前記加圧された液体を導入するとともに同液体の圧力を所定の調整圧力に調整して送出する調圧手段と、液体通路と同液体通路を開閉する開閉弁と液体噴射空間に一端が露呈するとともに他端が同液体通路の一端に連通された液体噴射孔とを有する噴射手段と、前記調圧手段と前記噴射手段の液体通路の他端とを連結して同調圧手段から送出された前記液体を同噴射手段の液体通路に通流する連結部と、を備え前記噴射手段の開閉弁が前記液体通路を開放したときに前記液体噴射孔から前記液体を前記液体噴射空間に噴射するように構成された液体噴射装置であって、前記連結部に配設されるとともに駆動電圧信号に応答して同連結部内の前記液体に圧力振動を付与するアクチュエータを含んでなる圧力振動付与部を備え、同液体に付与される圧力振動により前記液体噴射孔から噴射される液体を微粒子化するように構成されている。
【０００８】
なお、本明細書において、「液体噴射孔」は「壁等に設けられた中空円筒状の貫通孔（即ち、流れの方向に断面積を変化させていない流路）」のみでなく、「液体のもつ圧力や熱のエネルギーを運動エネルギーに変換して流れを増速させる目的で、流れの方向に断面積を変化させた流路（即ち、ノズル）」をも含む用語として使用される。
【０００９】
この液体噴射装置によれば、液体が液体噴射孔を介して噴射されるために必要な圧力は加圧手段と調圧手段とにより発生され、液体が微粒子化するための振動は圧力振動付与部により付与される。従って、上記液体噴射装置は、液体噴射空間の環境が激しく変化しても、液体の噴射及び微粒子化を確実に達成することができる。
【００１０】
また、圧力振動付与部は、液体噴射空間とは少なくとも噴射手段だけ離れた位置である前記連結部に配設されている。従って、液体噴射空間及び同液体噴射空間を構成する部材（例えば、液体噴射装置が内燃機関に適用されていれば、内燃機関の吸気管）から圧力振動付与部への熱伝達量が小さい。この結果、圧力振動付与部のアクチュエータの耐久性を高めることができる。
【００１１】
この場合、前記噴射手段は、電子制御式燃料噴射制御装置に広く使用されているような吐出弁（電磁開閉式噴射弁）であってもよく、前記液体通路及び前記開閉弁を有する吐出弁と、同吐出弁に連結されるとともに前記液体噴射孔を有する噴射チャンバーとを含んで構成されていてもよい。特に、後者のように、噴射チャンバーを吐出弁とは別に備えれば、微小な径の液体噴射孔を多数備えることができるので、より微細な粒径の液滴を大量に噴射することができる。
【００１２】
この場合、前記圧力振動付与部は、駆動電圧信号に応答して繰り返し伸縮する前記アクチュエータとしての圧電体と同圧電体の伸縮運動を粗密波に変換する変換手段とを備え、前記連結部内の液体に対して同粗密波により前記圧力振動を付与するように構成されることが好適である。
【００１３】
これによれば、アクチュエータの伸縮運動の周期を極めて短くしても（即ち、アクチュエータを高周波数にて伸縮運動させても）、同伸縮運動を粗密波（縦波）によって確実に連結部内の液体に付与することが可能となる。その結果、噴射する液体の流量が大量となっても、同液体を確実に微粒子化することができる。
【００１４】
また、前記圧力振動付与部は駆動電圧信号に応答して繰り返し変形する圧電体を前記アクチュエータとして備え、且つ、前記連結部は薄板部を含むとともに、同圧電体は同薄板部に固定され、同圧電体の作動により同薄板部を変形させることにより同連結部内の前記液体に前記圧力振動を付与するように構成されることが好適である。
【００１５】
これによれば、圧電体に付与する電力量（エネルギー）が小さくても、薄板部を容易に変形させることができるので、連結部内の液体に圧力振動を確実に付与することができる。従って、電力消費量の小さい液体噴射装置を提供することができる。
【００１６】
また、前記連結部は、前記液体の流線方向に直交する断面の面積が大きい大断面積部と同流線方向に直交する断面の面積が同大断面積部よりも小さい小面積部とを有し、前記圧力振動付与部は、前記小面積部に配設されることが好適である。
【００１７】
これによれば、圧力振動付与部が粗密波を用いて液体に圧力振動を付与するか、連結部の薄板部の変形を用いて液体に圧力振動を付与するか等に関係なく、圧力振動付与部のアクチュエータの動きに基づくエネルギーを噴射される液体全体に与えることができる。従って、本装置は、より安定して微粒子化を行うことができる。
【００１８】
また、前記連結部は、前記噴射手段の液体通路の他端から前記調圧手段側に略直線状に延びる直線部と同直線部から屈曲して延びる曲線部とを有し、前記圧力振動付与部は、前記直線部に配設されることが好適である。また、前記連結部は、前記圧力振動付与部が配設された位置よりも前記調圧手段側の位置に、同圧力振動付与部が配設された位置における前記液体の流線方向に直交する断面の面積よりも小さい断面積を有する絞り部を備えることが好適である。
【００１９】
これらによれば、曲線部又は絞り部の存在により、連結部内で与えられた圧力振動の多くが調圧手段に向けて伝播する（所謂、圧逃げする）ことを阻止できる。従って、液体噴射装置は、より確実に液体の微粒子化を行うことができる。
【００２０】
また、本液体噴射装置は、内燃機関の燃料噴射装置として好適に使用できる。即ち、前記液体は内燃機関の液体燃料であり、前記液体噴射空間は同機関の吸気通路又は燃焼室とすることができる。
【００２１】
これによれば、内燃機関の燃焼に望ましい霧状の燃料噴射を行うことができ、且つ、内燃機関の発生する熱に対しても耐久性に優れる燃料噴射装置を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液体噴射装置（液体噴霧装置、液体供給装置、液滴吐出装置）の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１０は、図１の概略構成図に示したように、例えば、微粒子化された液体（燃料）を必要とする機械装置としての内燃機関ＥＧに対する電子式燃料噴射制御装置（電子式液体噴射制御装置）として使用される。
【００２４】
電子式燃料噴射制御装置としての液体噴射装置１０は、内燃機関の吸気管（又は吸気ポート）等により形成される燃料噴射空間（液体噴射空間）に、微粒子化された液体（液体燃料、例えばガソリン、以下、単に「燃料」又は「第１液体」と云うこともある。）を噴射するようになっている。
【００２５】
この液体噴射装置１０は、アクチュエータとして機能する圧電／電歪素子（圧電体）を備えた圧力振動付与デバイス（圧力振動付与部）２０、加圧手段としての加圧ポンプ（燃料ポンプ）３１、燃料タンク（液体貯蔵タンク）３２、燃料供給管（液体供給管、燃料配管）３３、圧力調整弁（プレッシャレギュレータ、圧力調整手段）３４、電磁開閉式吐出弁（吐出弁、開閉弁）３５、燃料リターン管３６、噴射チャンバー３７及び電気制御装置４０を含んでいる。電磁開閉式吐出弁３５及び噴射チャンバー３７は、噴射手段を構成している。
【００２６】
加圧ポンプ３１は、燃料タンク３２の底部に配置され、燃料の導入部３１ａと吐出部３１ｂとを備えている。導入部３１ａはフィルタＦに接続され、吐出部３１ｂは燃料供給管３３を介して圧力調整弁３４に接続されている。加圧ポンプ３１は、燃料タンク３２内の燃料をフィルタＦを介して導入部３１ａから導入し、その燃料を加圧し、加圧した燃料を吐出部３１ｂから吐出するようになっている。
【００２７】
加圧ポンプ３１は、仮に圧力振動付与部２０の圧電／電歪素子が作動されていない場合であっても、燃料が圧力調整弁３４と電磁開閉式吐出弁３５と噴射チャンバー３７とを介して液体噴射空間に対し噴射され得る圧力以上の圧力（この圧力を「加圧ポンプ吐出圧」と云う。）になるように同燃料を加圧するようになっている。
【００２８】
圧力調整弁３４は、図示しない配管により液体噴射空間（吸気管）内の圧力が与えられている。圧力調整弁３４は、この液体噴射空間の圧力に基づいて加圧ポンプ３１により加圧された燃料の圧力を減圧（又は、調圧）し、余剰の燃料を燃料リターン管３６を介して燃料タンク３２に排出するようになっている。
【００２９】
この結果、圧力調整弁３４と電磁開閉式吐出弁３５との間の燃料供給管３３内の燃料の圧力は、液体噴射空間内の圧力よりも所定（一定）圧力だけ高い圧力（この圧力を「調整圧」と云う。）となるように調整される。従って、電磁開閉式吐出弁３５が所定時間だけ開弁されると、同所定時間に略比例した燃料量の燃料が液体噴射空間内の圧力に拘らず同液体噴射空間内に噴射される。
【００３０】
電磁開閉式吐出弁３５は、従来から内燃機関の電子式燃料噴射制御装置に広く採用されている周知のフューエルインジェクタ（電磁噴射弁）である。図１及び図２に示したように、電磁開閉式吐出弁３５は、燃料供給管３３が接続されて圧力調整弁３４（の吐出側）に連通した液体導入口３５ａと、同液体導入口３５ａに連通した液体通路３５ｂを形成する外筒部３５ｃと、電磁式開閉弁として作動する開閉弁（ニードル弁）３５ｄと、外筒部３５ｃの先端に形成されるとともに開閉弁３５ｄの先端により開閉される吐出孔３５ｅと、開閉弁３５ｄを駆動する図示しない電磁機構とを備えている。
【００３１】
電磁開閉式吐出弁３５の液体通路３５ｂは吐出孔３５ｅを介して噴射チャンバー３７に接続されている。これにより、電磁開閉式吐出弁３５は、液体通路３５ｂ（吐出孔３５ｅ）が開閉弁３５ｄにより開放されたとき、圧力調整弁３４を介して加圧ポンプ３１から供給される加圧された燃料を同液体通路３５ｂ及び吐出孔３５ｅを介して噴射チャンバー３７に供給するようになっている。
【００３２】
噴射チャンバー３７は、略直方体形状の空間を形成している。噴射チャンバー３７の下壁には、複数の液体噴射孔（液体噴射用ノズル）３７ａがマトリクス状に形成されている。噴射チャンバー３７の下壁の下面は、液体噴射空間に露呈している。
【００３３】
圧力振動付与部２０は、圧力調整弁３４と電磁開閉式吐出弁３５との間の燃料供給管３３の周囲に固定されている。この圧力振動付与部２０が設けられている圧力調整弁３４と電磁開閉式吐出弁３５とを連結する燃料供給管３３は、「連結部」とも称呼される。
【００３４】
圧力振動付与部２０は環状の圧電／電歪素子であって、図示しない電極に駆動電圧信号が付与されると、燃料供給管３３を径方向に収縮変形させるようになっている。なお、燃料供給管３３の圧力振動付与部２０が配置されている部分（即ち、連結部）は、比較的剛性が小さい材質から形成されている。
【００３５】
電気制御装置４０は、マイクロコンピュータを含む回路であり、図１に示したように、エンジン回転速度センサ４１及び吸気管圧力センサ４２等のセンサと接続されている。電気制御装置４０は、これらのセンサからエンジン回転速度Ｎや吸気管圧力Ｐを入力して内燃機関に必要な燃料量及び噴射開始タイミングを決定するとともに、同決定した燃料量及び噴射開始タイミングに応じて電磁開閉式吐出弁３５の電磁機構に吐出弁駆動電圧信号ＩＮＪを供給するようになっている。
【００３６】
また、電気制御装置４０は、少なくとも吐出弁駆動電圧信号ＩＮＪが供給及び供給停止されることにより噴射チャンバー３７の液体の圧力が上昇及び下降している期間、圧力振動付与部２０の圧電／電歪素子の電極に駆動周波数ｆで０（Ｖ）とＶｍａｘ（Ｖ）との間を変化する圧電素子駆動電圧信号ＤＶを送出するようになっている。
【００３７】
以上の構成により、電磁開閉式吐出弁３５の吐出孔３５ｅから吐出された燃料は、噴射チャンバー３７内に導入される。そして、噴射チャンバー３７内に導入された液体は液体噴射孔３７ａを介し液体噴射空間内に押し出される（噴射される）。このとき、噴射される燃料には圧力振動付与部２０による振動エネルギー（周波数ｆの圧力変動）が加えられている。従って、噴射された燃料にくびれ部が発生し、同燃料はその先端部において同くびれ部からちぎれるように離脱する。
【００３８】
この結果、均一で精細に微粒子化された燃料が液体噴射空間の燃料噴射空間内に噴射される。なお、以下に述べる他の実施形態に係る液体噴射装置についても、上述した液体噴射装置１０の作動と同様に作動する。
【００３９】
以上、説明したように、液体噴射装置１０によれば、液体が液体噴射孔３７ａを介して噴射されるために必要な圧力は加圧ポンプ（加圧手段）２１と圧力調整弁（調圧手段）３４とにより発生され、噴射される液体が微粒子化するための振動は圧力振動付与部（圧電／電歪素子）２０により付与される。従って、液体噴射装置１０は、液体噴射空間の環境が激しく変化しても、液体の噴射及び微粒子化を確実に達成することができる。
【００４０】
また、圧力振動付与部２０は、液体噴射空間から少なくとも電磁開閉式吐出弁３５及び噴射チャンバー３７（即ち、噴射手段）だけ離れた位置の燃料供給管（連結部）３３に配設されている。従って、液体噴射空間及び同液体噴射空間を構成する部材（例えば、液体噴射装置が内燃機関に適用されていれば、内燃機関の吸気管）から圧力振動付与部２０への熱伝達量が小さい。この結果、圧力振動付与部（圧電／電歪素子）２０の耐久性を高め、圧力振動付与部２０の寿命を長くすることができる。
【００４１】
更に、電子制御式燃料噴射制御装置に広く使用されているような吐出弁（電磁開閉式噴射弁）３５と、同電磁開閉式の吐出弁３５に連結されるとともに液体噴射孔３７ａを有する噴射チャンバー３７とにより噴射手段が構成されている。従って、噴射チャンバー３７に微小な径の液体噴射孔３７ａを多数備えることができるので、より微細な粒径の液滴を大量に噴射することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置５０について説明する。液体噴射装置５０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０の圧力振動付与部２０を図３に示した圧力振動付与部６０に置換した点のみにおいて、液体噴射装置１０と異なっている。従って、以下、係る相違点を主として図３を参照しながら説明する。なお、図３の（Ａ）は圧力振動付与部６０の断面図であり、図３の（Ｂ）は図３の（Ａ）の１−１線に沿った平面にて圧力振動付与部６０を切断した断面図である。
【００４３】
圧力振動付与部６０は、アクチュエータとしての圧電／電歪素子（圧電体）６１と加振用チャンバー６２とからなっている。圧電／電歪素子６１は、略直方体形状を有していて、一対の電極６１ａ，６１ｂ及び圧電／電歪層６１ｃからなっている。一対の電極６１ａ，６１ｂは、それぞれの共通電極から互いに平行に延びる複数の櫛歯状電極（電極層）を備えている。電極６１ａの複数の櫛歯状電極と電極６１ｂの複数の櫛歯状電極とは交互に対向している。対向する櫛歯状電極間のそれぞれには、圧電／電歪層６１ｃが存在している。
【００４４】
図３の（Ｂ）に示したように、一対の電極６１ａ，６１ｂの櫛歯状電極は、圧電／電歪層６１ｃの略中央部にのみ設けられ、圧電／電歪層６１ｃの両端部には設けられていない。圧電／電歪層６１ｃの櫛歯状電極が形成されている部分は、これらの電極により電界が付与される活性部６１ｋｓを形成している。また、圧電／電歪層６１ｃの櫛歯状電極が形成されていない部分は、圧電／電歪層６１ｃに電界が付与されない不活性部６１ｆｋを形成している。
【００４５】
即ち、圧電／電歪素子６１は、層状の圧電／電歪素子と層状の電極とを交互に多層にわたり積層することで形成された「横効果タイプの積層ピエゾアクチュエータ」であり、一対の電極６１ａ，６１ｂに周期的に電圧が変化する駆動電圧が付与されたとき、その活性部６１ｋｓに周期的に変化する電界が加わり、その活性部６１ｋｓが伸縮して振動するようになっている。
【００４６】
加振用チャンバー６２は、略直方体形状を有している。加振用チャンバー６２は、絶縁性の樹脂（例えば、アクリル系樹脂、ｐｅｅｋ系樹脂、又はポリカーボネイト系樹脂等）からなる固定部６２ａ及び蓋部６２ｂを備えている。
【００４７】
固定部６２ａは、一面とこれに対向する他の一面が開放された中空の角柱状枠体であって、燃料供給管３３に接着により固定されている。固定部６２ａの側壁には切り込み部が形成されている。蓋部６２ｂは、一面が閉塞され同一面に対向する他の一面が開放された中空の角柱状枠体であって、側壁には切り込み部が形成されている。
【００４８】
加振用チャンバー６２は、固定部６２ａの切り込み部と蓋部６２ｂの切り込み部との間に、圧電／電歪素子６１の両端部に形成された不活性部６１ｆｋを挟み込み、これにより圧電／電歪素子６１を保持するようになっている。固定部６２ａ、圧電／電歪素子６１及び蓋部６２ｂは、互いに接着性ゴム等により固着されている。この結果、加振用チャンバー６２は、燃料供給管３３の外壁とともに、その内部に圧電／電歪素子６１の活性部６１ｋｓを備えた密閉空間６２ｃを形成するようになっている。
【００４９】
加振用チャンバー６２の密閉空間６２ｃには、液体が収容されている。この液体を便宜上「第２液体」と称呼する。第２液体は非導電性で、且つ、不燃性の液体である。この第２液体は、圧電／電歪素子６１の伸縮に伴う振動を、粗密波（縦波）として燃料供給管３３及びその内部を通過する燃料等に伝達するようになっている。
【００５０】
このように、加振用チャンバー６２は、駆動電圧信号に応答して繰り返し伸縮するアクチュエータとしての圧電／電歪素子（圧電体）６１と同圧電／電歪素子６１の伸縮運動を粗密波に変換する変換手段とを備えている。
【００５１】
この第２実施形態の液体噴射装置５０によれば、圧電／電歪素子６１の伸縮運動の周期を極めて短くしても（即ち、圧電／電歪素子６１を高周波数にて伸縮運動させても）、同伸縮運動を粗密波（縦波）によって確実に連結部（燃料供給管３３）内の液体に付与することが可能となる。その結果、噴射する液体の流量が大量となっても、同液体を確実に微粒子化することができる。
【００５２】
なお、加振用チャンバー６２は、例えばＳＵＳ或いはアルミニウム合金等の金属を絶縁膜で被覆した材質により構成してもよい。また、固定部６２ａ、圧電／電歪素子６１及び蓋部６２ｂを互いに絶縁性の接着性ゴムにより接着したり、或いは、固定部６２ａ及び蓋部６２ｂと圧電／電歪素子６１との間にゴム等の絶縁性部材を介在させるように構成すれば、加振用チャンバー６２自体を絶縁膜を有さない金属のみで構成することもできる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置７０について説明する。液体噴射装置７０は、図４に示したように、第１実施形態に係る液体噴射装置１０の噴射チャンバー３７を排除し、電磁開閉式吐出弁３５から液体噴射空間に液体を直接噴射するように構成した点のみにおいて、液体噴射装置１０と異なっている。
【００５４】
即ち、この液体噴射装置７０においては、電磁開閉式吐出弁３５の液体通路３５ｂ（吐出孔３５ｅ）が開閉弁３５ｄにより開放されたとき、圧力調整弁３４を介して加圧ポンプ３１から供給される加圧された燃料が液体噴射空間に液体噴射孔として機能する吐出孔３５ｅから噴射される。この場合、噴射チャンバー３７を必要としないから、液体噴射装置７０を廉価なものとすることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置８０について説明する。液体噴射装置８０は、図５に示したように、第１実施形態に係る液体噴射装置１０の圧力振動付与部２０を圧力振動付与部８１に置換するとともに燃料供給管３３に薄板部３３ａを設けた点のみにおいて、液体噴射装置１０と異なっている。従って、以下、係る相違点を主として図５を参照しながら説明する。
【００５６】
圧力振動付与部８１は、積層型の圧電／電歪素子である。圧力振動付与部８１の一面は燃料供給管３３に設けられた薄板部３３ａに固着されている。薄板部３３ａは、圧力振動付与部８１の発生する力により容易に変形する振動板を構成している。
【００５７】
従って、圧力振動付与部８１の図示しない電極に上述した圧電／電歪素子駆動電圧信号が付与されると、圧力振動付与部８１は薄板部３３ａを繰り返し屈曲変形させる。これにより、燃料供給管３３（連結部）中を流れる燃料に振動エネルギーが付与される。
【００５８】
以上の構成により、電磁開閉式吐出弁３５の吐出孔３５ｅから吐出された燃料は、噴射チャンバー３７内に導入される。そして、噴射チャンバー３７内に導入された液体は液体噴射孔３７ａを介し液体噴射空間内に押し出される（噴射される）。このとき、噴射される燃料には圧力振動付与部８１による振動エネルギー（周波数ｆの圧力変動）が加えられている。従って、噴射された燃料にくびれ部が発生し、同燃料はその先端部において同くびれ部からちぎれるように離脱する。
【００５９】
このように、液体噴射装置８０においては、圧力振動付与部８１に付与する電力量（エネルギー）が小さくても、薄板部３３ａを容易に変形させることができるので、連結部（燃料供給管３３）内の液体に圧力振動を確実に付与することができる。従って、液体噴射装置８０は小さな電力消費量で噴射される液体を微粒子化することができる。
【００６０】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置９０について説明する。液体噴射装置９０は、図６に示したように、燃料供給管３３（連結部）に小径部３３ｂを設けるとともに、圧力振動付与部２０に代えて図５に示した圧力振動付与部８１を採用した点のみにおいて、液体噴射装置１０と異なっている。
【００６１】
即ち、燃料供給管３３の連結部は、燃料の流線方向に直交する断面の面積が大きい大断面積部３３ｃと同流線方向に直交する断面の面積が同大断面積部よりも小さい小面積部３３ｂとを有している。そして、圧力振動付与部８１は、小面積部３３ｂの外周に配設されている。また、圧力振動付与部８１が固着された小面積部３３ｂの壁３３ｂ１は圧力振動付与部８１の発生する力により屈曲変形せしめられるようになっている。
【００６２】
従って、圧力振動付与部８１の図示しない電極に上述した圧電／電歪素子駆動電圧信号が付与されると、圧力振動付与部８１は小径部３３ｂの断面積を増減し、流路抵抗を増減する。その結果、燃料供給管３３中を流れる燃料に振動エネルギーが付与される。
【００６３】
これによれば、圧力振動付与部８１の圧電／電歪素子（圧電体）の動きに基づくエネルギーを噴射される液体全体に与えることができる。従って、液体噴射装置９０は、より安定して微粒子化を行うことができる。
【００６４】
なお、液体噴射装置９０の圧力振動付与部８１を、図３に示した圧力振動付与部６０に置換してもよい。この場合においても、燃料供給管３３の連結部が小面積部３３ｂを有していて、その周囲に圧力振動付与部６０が配置されることになるから、圧力振動付与部６０から粗密波として伝達される圧電／電歪素子（圧電体）の動きに基づく振動エネルギーが噴射される液体全体に与えられ得る。
【００６５】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る液体噴射装置１００について説明する。液体噴射装置１００は、図７に示したように、図５に示した液体噴射装置８０に対し、燃料供給管３３（連結部）が電磁開閉式吐出弁３５の軸線と平行に同電磁開閉式吐出弁３５（電磁開閉式吐出弁３５の液体通路の他端）から圧力調整弁３４側に略直線状に延びる直線部３３ｄと同直線部から屈曲して延びる曲線部３３ｅとを有し、圧力振動付与部８１がその直線部３３ｄに配設されている点のみにおいて、液体噴射装置８０と相違している。
【００６６】
この液体噴射装置１００によれば、曲線部３３ｅの存在により、圧力振動付与部８１により与えられた圧力振動の多くが圧力調整弁３４に向けて伝播する（所謂、圧逃げする）ことを阻止できる。従って、液体噴射装置１００は、より確実に液体の微粒子化を行うことができる。
【００６７】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る液体噴射装置１１０について説明する。液体噴射装置１１０は、図５に示した液体噴射装置８０に対し、燃料供給管３３（連結部）であって圧力振動付与部２０が配設された部分よりも圧力調整弁３４側に絞り部３３ｆを備えた点のみにおいて、液体噴射装置８０と相違している。
【００６８】
この液体噴射装置１１０によれば、絞り部３３ｆの存在により、圧力振動付与部８１により与えられた圧力振動の多くが圧力調整弁３４に向けて伝播する（所謂、圧逃げする）ことを阻止できる。従って、液体噴射装置１１０は、より確実に液体の微粒子化を行うことができる。
【００６９】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る液体噴射装置は、液体が液体噴射孔を介して噴射されるために必要な圧力は加圧手段と調圧手段とにより発生され、液体が微粒子化するための振動は圧力振動付与部により発生される。従って、各液体噴射装置は、液体噴射空間の環境が激しく変化しても、液体の噴射及び微粒子化を確実に達成することができる。
【００７０】
また、圧力振動付与部は、液体噴射空間とは少なくとも噴射手段だけ離れた位置である前記連結部に配設されている。従って、液体噴射空間及び同液体噴射空間を構成する部材（例えば、液体噴射装置が内燃機関に適用されていれば、内燃機関の吸気管）から圧力振動付与部への熱伝達量が小さい。この結果、圧力振動付与部のアクチュエータの耐久性を高めることができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態の液体噴射装置は、吸気管（吸気ポート）内に燃料を噴射する形式のガソリン内燃機関に適用されていたが、本発明による液体噴射装置を、気筒内に燃料を直接噴射する所謂「直噴式ガソリン内燃機関」に適用することもできる。更に、本発明による液体噴射装置を、ディーゼルエンジン用の直噴インジェクタとして用いることも有効である。
【００７２】
また、圧力振動付与部のアクチュエータとしては、圧電／電歪素子に代えて、反強誘電体膜からなる膜型圧電素子を使用することもできる。さらに、マイクロマシン研究で盛んに研究されている、ギャップを介して対向する電極間に生じる静電力や、通電加熱により形状記憶合金に生じる変形力を、圧電／電歪素子の発生する力に代えて使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関に適用した本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置の概略を示した図である。
【図２】図１に示した圧力振動付与部、電磁開閉式吐出弁及び噴射チャンバーの断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った平面にて圧力振動付与部を切断した断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部及び電磁開閉式吐出弁の断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部、電磁開閉式吐出弁及び噴射チャンバーの断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部、電磁開閉式吐出弁及び噴射チャンバーの断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部、電磁開閉式吐出弁及び噴射チャンバーの断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係る液体噴射装置の圧力振動付与部、電磁開閉式吐出弁及び噴射チャンバーの断面図である。
【図９】従来の液体噴射装置の断面図である。
【符号の説明】
１０…液体噴射装置、１２…加振用チャンバー、２０…圧力振動付与部、３１…加圧ポンプ、３２…燃料タンク、３３…燃料供給管、３４…圧力調整弁、３５…電磁開閉式吐出弁、３５ｂ…液体通路、３５ｄ…開閉弁、３５ｅ…吐出孔、３７…噴射チャンバー、３７ａ…液体噴射孔、４０…電気制御装置。

Claims (8)

1. 貯蔵された液体を加圧するとともに同加圧された液体を吐出する加圧手段と、
   前記加圧手段に接続されて前記加圧された液体を導入するとともに同液体の圧力を所定の調整圧力に調整して送出する調圧手段と、
   液体通路と同液体通路を開閉する開閉弁と液体噴射空間に一端が露呈するとともに他端が同液体通路の一端に連通された液体噴射孔とを有する噴射手段と、
   前記調圧手段と前記噴射手段の液体通路の他端とを連結して同調圧手段から送出された前記液体を同噴射手段の液体通路に通流する連結部と、
   を備え前記噴射手段の開閉弁が前記液体通路を開放したときに前記液体噴射孔から前記液体を前記液体噴射空間に噴射するように構成された液体噴射装置であって、
   前記連結部に配設されるとともに駆動電圧信号に応答して同連結部内の前記液体に圧力振動を付与するアクチュエータを含んでなる圧力振動付与部を備え、同液体に付与される圧力振動により前記液体噴射孔から噴射される液体を微粒子化するように構成された液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記噴射手段は、前記液体通路及び前記開閉弁を有する吐出弁と、同吐出弁に連結されるとともに前記液体噴射孔を有する噴射チャンバーとを含む液体噴射装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置であって、
   前記圧力振動付与部は、駆動電圧信号に応答して繰り返し伸縮する前記アクチュエータとしての圧電体と同圧電体の伸縮運動を粗密波に変換する変換手段とを備え、前記連結部内の液体に対して同粗密波により前記圧力振動を付与するように構成された液体噴射装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置であって、
   前記圧力振動付与部は駆動電圧信号に応答して繰り返し変形する圧電体を前記アクチュエータとして備え、且つ、前記連結部は薄板部を含むとともに、同圧電体は同薄板部に固定され、同圧電体の作動により同薄板部を変形させることにより同連結部内の前記液体に前記圧力振動を付与するように構成された液体噴射装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置であって、
   前記連結部は、前記液体の流線方向に直交する断面の面積が大きい大断面積部と同流線方向に直交する断面の面積が同大面積部よりも小さい小面積部とを有し、
   前記圧力振動付与部は、前記小面積部に配設された液体噴射装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置であって、
   前記連結部は、前記噴射手段の液体通路の他端から前記調圧手段側に略直線状に延びる直線部と同直線部から屈曲して延びる曲線部とを有し、
   前記圧力振動付与部は、前記直線部に配設された液体噴射装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の液体噴射装置であって、
   前記連結部は、前記圧力振動付与部が配設された位置よりも前記調圧手段側の位置に、同圧力振動付与部が配設された位置における前記液体の流線方向に直交する断面の面積よりも小さい断面積を有する絞り部を備えた液体噴射装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の液体噴射装置であって、
   前記液体は内燃機関の液体燃料であり、前記液体噴射空間は同機関の吸気通路又は燃焼室である液体噴射装置。

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