JP2007218249A - 流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】略球状の弁部材を介して支持部材が弁座に着座および離座するものにおいて、弁部材に接する支持部材の先端が安価な形状に形成可能な流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】流体通路の高圧側と低圧側との流体流れを遮断および流通する流体制御弁７において、流体通路の高圧側と低圧側とを連通する連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有する弁座１６ｄを有する弁ボディとしてのオリフィス部材１６と、略球状の球面部４１ａを有し、弁座１６ｄに着座および離座することにより流体通路の高圧側と低圧側とを閉塞および開放する弁部材４１と、弁部材４１の球面部４１ａを支持し、軸方向に移動可能な支持部材としてのバルブアーマチャ４２とを備え、弁座１６ｄには、弁座１６ｄよりも突出すると共に、弁部材４１の側面をガイドするガイド部１６ｇが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に取り付けられる内燃機関用燃料噴射弁を制御する流体制御弁に適用して好適なものである。

従来、流体制御弁は、例えば例えばディーゼル機関用蓄圧式燃料噴射装置において、内燃機関の各気筒に設けられる燃料噴射弁の圧力制御室における燃料圧を制御するために使用されるものがある（特許文献１参照）。燃料噴射弁は、圧力制御室内の制御圧を介して、噴孔を開閉するノズルニードルのリフト運動が制御される。この種類の流体制御弁では、弁ハウジング内に配置された駆動コイル部と、弁座方向に付勢されている可動コアからなる支持部材と、支持部材に収容される略球状の弁部材と、弁部材が着座および離座する略平面状の弁座を有するオリフィス部材とを備えている。

特許文献１の開示する技術では、弁部材を平坦面を有する球状弁部材とし、球状部分が支持部材のソケット部に収容、保持されるとともに、球状弁部材の平坦面と略平面状の弁座が着座および離座するようになっている。この技術では、平面同士が接触する構成としているため、接触部の加工が容易となる。

なお、ソケット部は、軸方向に移動する支持部材の先端に設けられ、球状弁部材を収容する穴が設けられている。
特開平９−４２１０６号公報

しかしながら、従来技術では、球状弁部材を支持部材に収める穴（図１３参照）の加工が必要となり、支持部材の先端内への穴加工には工数が多くかかってしまうという問題があった。

また、支持部材と球状弁部材との組付け時に、球状弁部材の平坦面が傾いたまま組付けられてしまう場合があると、球状弁部材が弁座に着座する際に、弁座のシート面を傷付けるおそれがある。傾いた平坦面により弁座を傷付けてしまった場合には、弁座への着座により圧力制御室内を閉塞し、圧力制御室内の圧力を増加させようとするときに、圧力が逃げてしまい、燃料噴射特性やリーク燃料量特性が燃料噴射弁の性能規格を満足しないという問題が発生する可能性がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、略球状の弁部材を介して支持部材が弁座に着座および離座するものにおいて、弁部材に接する支持部材の先端が安価な形状に形成可能な流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁を提供することにある。

また、別の目的は、略球状の弁部材を介して支持部材が弁座に着座および離座するものにおいて、弁部材に接する支持部材の先端が安価な形状に形成可能であるとともに、支持部材と弁部材の組付けを容易にする流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁を提供することにある。

さらにまた、別の目的は、略球状の弁部材を介して支持部材が弁座に着座および離座するものにおいて、弁部材に接する支持部材の先端が安価な形状に形成可能であるとともに、弁部材を弁座に精度よく同軸組付け可能な流体制御弁およびそれを用いた燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至１４に記載の発明では、流体通路の高圧側と低圧側との流体流れを遮断および流通する流体制御弁において、流体通路の高圧側と低圧側とを連通する連通路を有する弁座を有する弁ボディと、略球状の球面部を有し、弁座に着座および離座することにより流体通路の高圧側と低圧側とを閉塞および開放する弁部材と、弁部材の球面部を支持し、軸方向に移動可能な支持部材とを備え、
弁座には、弁座よりも突出すると共に、弁部材の側面をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする。

これによると、流体通路の高圧側と低圧側とを連通する連通路を有する弁座には、弁座よりも突出すると共に、球面部を有する弁部材の側面をガイドするガイド部が設けられているので、略球状の弁部材を支持するバルブアーマチャ等の支持部材の形状は、従来技術のように弁部材を収容するための複雑な穴形状にする必要がない。

したがって、略球状の弁部材を介して支持部材が弁座に着座および離座するものにおいて、弁部材に接する支持部材の先端を安価な形状に形成することができる。

また、請求項２に記載の発明では、支持部材の弁部材側の端面は、平坦面であることを特徴とする。

これによると、支持部材の弁部材側の端面は、平坦面であることが好ましい。これにより、組付性向上が図れる安価な支持部材形状とすることができる。例えば支持部材と、弁部材をガイドするガイド部との軸ずれが生じる場合があっても、支持部材、弁部材、およびガイド部と弁座を有するオリフィス部材等の弁ボディを組付け易くすることができる。

また、請求項３に記載の発明では、弁座は、平面状のシート面であることを特徴とする。

これにより、略球状の弁部材において、弁座に着座および離座する弁部材の形状は、球面部の球面、および平面部を有する弁部材の平面のいずれであっても、弁部材の弁座への着座により連通路を閉塞することができる。

また、請求項４に記載の発明では、弁座は、弁ボディに形成された段差部であることを特徴とする。

これにより、弁ボディをプレス加工することで段差部を容易に加工できるため、弁座を安価に形成することが可能である。

また、請求項５に記載の発明では、ガイド部と弁ボディの端面は面一であることを特徴とする。

これによると、ガイド部と弁ボディの端面は面一であることが好ましい。これにより、弁ボディをプレス加工により形成する場合において、ガイド部と弁ボディの端面は面一であるので、弁ボディのプレス加工素材は例えば円筒状体のような比較的簡素な形状から形成できるとともに、プレス加工自体も弁ボディの端面を複雑な凹凸状に形成するための特殊な加工が不要となる。

したがって、プレス加工により弁ボディを比較的安価に形成することが可能である。

また、請求項６に記載の発明では、ガイド部の内壁には、弁座より低圧側へ流出する流体の流路面積を拡大する低圧流体通路が形成されていることを特徴とする。

一般に、略球状の弁部材を軸方向移動可能にガイドするためのガイド部の内壁形状は、弁部材を支持する有底の円状の穴となる。この場合、弁部材が弁座より離座したとき弁座より流出する流体は、穴の内周と弁部材の側面との隙間を介してのみ低圧側へ流出されるため、低圧側へ流出する流体の流量は、隙間の流路面積により絞られるおそれがある。

これに対して請求項６に記載の発明では、ガイド部の内壁に、弁座より低圧側へ流出する流体の流路面積を拡大する低圧流体通路を設けるので、弁部材が弁座より離座したときに、弁座より低圧側へ流出する流体の流量が絞られることはなく、弁座の連通路より流出すべき流体の流量を確保することができる。

また、請求項７に記載の発明では、低圧流体通路は、内壁内に形成され、弁座から放射状に延出する流体リーク溝であることを特徴とする。

これにより、弁部材が弁座より離座したときに弁座の連通路より流出すべき流体の流量に応じて、放射状に延出する流体リーク溝を複数個設けることができる。さらに、複数個の流体リーク溝を放射状に設けるので、流体リーク溝を流れる流体の流体力によって弁部材の姿勢が不安定になるのを防止できる。

また、請求項８乃至１１に記載の発明では、弁座を有する弁ボディには、弁部材の側面をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする。

これによると、弁座とガイド部とを弁ボディに備えているので、ガイド部は、弁座より延出するものに限らず、例えば弁座より突出する方向に配置されるように構成することができる。

また、請求項９乃至１１に記載の発明では、ガイド部は、弁座よりも突出する方向に向けて弁ボディに配置された第２弁ボディに形成されていることを特徴とする。

これによると、上記弁座とガイド部とを有する弁ボディとは、一体形成されるものに限らず、弁座を有する弁ボディと、ガイド部を形成する第２弁ボディとから構成される組付体とすることができる。

特に、請求項１０に記載の発明では、第２弁ボディと弁ボディは、弁部材の側面を支持するガイド部の内壁と、弁座内の連通路とを同軸に配置する係止部が設けられていることを特徴とする。

一般に、弁座の連通路は、流体通路の高圧側と低圧側とを連通するものであるので、弁部材が弁座から離座している間、略球状の弁部材に流体流れが作用する。この略球状の弁部材と、弁ボディにおける弁座の連通路の軸ずれが比較的顕著である場合には、弁部材が回転するおそれがある。例えば略球状の弁部材の平面で弁座に着座する場合において、流体流れにより弁部材が回転し、弁部材の弁座への着座時に、弁部材の平面が傾いたまま弁座に着座すると、弁座の摩耗等が促進されるおそれがある。

また、従来技術の如く、弁部材が支持部材の収容穴に支持される構成では、例えば弁部材と連通路の同軸組付けは、支持部材、支持部材を軸方向に移動可能にする弁ハウジング等の第１組付部材、弁ボディ、および弁ボディを位置決めする第２組付部材を介して決められている。少なくとも３部材を介して弁部材と連通路を精度よく同軸組付けすることは比較的難しい。

これに対して請求項１０に記載の発明では、弁部材と連通路の同軸組付けを弁ボディと第２ボディの２部材のみを介して行なうことができる。しかも、第２弁ボディと弁ボディは、弁部材の側面を支持するガイド部の内壁と、弁座内の連通路とを同軸に配置する係止部が設けられているので、弁部材と連通路の同軸組付けを精度よく行なうことができる。

また、請求項１１に記載の発明では、第２弁ボディおよび弁ボディのうちの一方は凸状の第１段差部を有し、他方は第１段差部に係合可能な凹状の第２段差部を有しており、
係止部は、第１段差部および第２段差部に設けられ、軸方向に拡径するテーパ面を有していることを特徴とする。

これによると、係止部は、第１段差部および第２段差部に設けられたテーパ面同士で係止されるので、上記同軸組付けする際に、第２弁ボディと弁ボディとの軸ずれがある状態で組付ける場合であっても、互いのテーパ面に倣わせることができる。したがって、弁部材と連通路を精度よく同軸組付けるための組付性向上が図れる。

また、請求項１２乃至１５に記載の発明では、弁部材は、弁座に対向配置される第２の平坦面を有していることを特徴とする。

これによると、略球状の弁部材は、例えば球面部と平面部を有しその平面部に、弁座に対向配置される第２の平坦面を有しているので、弁部材の第２の平坦面を弁座に向けて弁ボディのガイド部内へ挿入し、その弁部材に支持部材を当接させるだけで、弁部材を支持部材が支持する組付けが容易にできる。したがって、従来技術のように支持部材と弁部材との組付け時に、弁部材の平坦面が傾いたまま組付けられてしまうことはない。

また、請求項１３に記載の発明では、弁座には、弁座と第２の平坦面との密着領域において、流体逃がし通路が設けられていることを特徴とする。

これによると、弁座には、弁座と第２の平坦面との密着領域において、流体逃がし通路が設けられていることが好ましい。これにより、弁部材が弁座に着座した状態において、流体逃がし通路が着座領域内に形成されているので、支持部材を反弁座方向に移動させる流体の油圧力を比較的小さく設定できる。したがって、例えば支持部材を弁座方向に付勢するスプリング等の付勢部材の付勢力や、支持部材を電磁力で駆動する電磁コイルを有するソレノイドなどの電磁駆動部の駆動力を小さくすることが可能である。

また、請求項１４乃至１５に記載の発明では、流体逃がし通路は、弁座側よりガイド部側の流路面積が大きく形成されていることを特徴とする。

これにより、弁部材が弁座より離座したときに弁座より流出する流体をスムースに低圧側に流すことができる。

特に、請求項１５に記載の発明では、流体逃がし通路は、弁ボディの流体出口周縁部を環状に囲むよう形成された流体溜まり部を有していることを特徴とする。

これにより、弁部材の弁座より離座時に、弁座より流出する流体を、流体逃がし通路を介して、低圧側の流体通路の配置位置に関係なく効果的に排出できる。

また、請求項１６に記載の発明では、弁部材は、球体であることを特徴とする。

これによると、略球状の弁部材の形状は、平坦面を有するものに限らず、単に球体であるものであっても、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発明による効果を得ることができる。

また、請求項１７に記載の発明では、支持部材を軸方向移動可能に収容する弁ハウジングを備え、弁ハウジングと弁ボディのガイド部側の端面との間には、弁室が形成され、弁室の内壁は、前記端面におけるガイド部の領域より大きく形成されていることを特徴とする。

これにより、支持部材を軸方向移動可能に収容するバルブボデー等の弁ハウジングを備える場合において、弁ハウジングと弁ボディのガイド部側の端面との間には、弁室が形成され、弁室の内壁は、前記端面におけるガイド部の領域より大きく形成することができる。

また、請求項１８に記載の発明では、連通路には、オリフィスが設けられていることを特徴とする。

これによると、連通路に、流体の流量を制限するオリフィスを設けているので、弁座へ導かれる高圧側の流体源の流量が制限されているため、弁部材が弁座より離座したときに、弁座より低圧側へ流出する流体の流量が絞られにくくなる。

また、請求項１９乃至２１に記載の発明では、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の流体制御弁を備えていることを特徴とする。これにより、例えば内燃機関の各気筒に取り付けられ、流体として燃料を噴射および噴射停止する燃料噴射弁や、燃料を高圧状態に蓄圧するコモンレール等の蓄圧器装置に取り付けられる減圧装置や、燃料圧が限界値を超えた場合に蓄圧した高圧燃料の圧力を下げる安全弁としてのプレッシャリミッタなどの燃料噴射装置を制御する流体制御弁に用いることができる。

また、請求項２０乃至２１に記載の発明では、噴孔と、内部を軸方向移動可能なノズルニードルとを有し、噴孔を開閉するノズル部と、ノズルニードルを噴孔閉塞方向へ付勢する高圧の燃料が蓄えられる圧力制御室を有し、圧力制御室の燃料圧力によりノズルニードルを駆動する制御ピストンを内部に収容するノズル本体と、前記連通路の開閉により、圧力制御室内の燃料圧力を制御することを特徴とする。

これにより、燃料を噴射および噴射停止する燃料噴射装置の場合において、圧力制御室内の制御圧を増減させ、その制御圧を介して噴孔を開閉するノズルニードルを駆動する流体制御弁に用いることで、安価な流体制御弁を有する燃料噴射弁を提供することが可能である。

また、請求項２１に記載の発明では、請求項２０に記載の燃料噴射弁は、コモンレールに蓄圧されている高圧燃料を噴射可能な蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁であって、弁ボディは、連通路が圧力制御室に接続可能であるとともに、コモンレールから供給される高圧燃料を圧力制御室に導くように、連通路に導入する第２オリフィスが設けられていることを特徴とする。

以下、本発明の流体制御弁を、蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。図２は、図１中の弁ボディとしてのオリフィス部材を示す平面図である。図３は、本実施形態の流体制御弁を適用した蓄圧式燃料噴射装置を示す断面図である。図４は、図１中の電磁弁装置の弁部材の着座および離座過程を説明する図であって、弁部材が離座した開時状態を示す部分断面図である。

図３に示すように、蓄圧式燃料噴射装置１に使用される燃料噴射弁２は、例えば自動車等の車両に搭載された図示しない多気筒（例えば、４気筒）のディーゼルエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）の各気筒ごとに設けられ、図示しない高圧燃料供給ポンプ（以下、サプライポンプ）３から圧送された高圧燃料を蓄圧器（以下、コモンレール）４内に蓄圧し、このコモンレール４に蓄圧した高圧燃料を燃焼室内に直接噴射供給するいわゆるインジェクタである。

この燃料噴射弁２は、ノズルニードル２０を軸方向に移動可能に収容するノズルボデー１２と、ノズルニードル２０を閉弁側に付勢する付勢部材としてのスプリング３５を収容するロアボデー１１と、ノズルボデー１２とロアボデー１１とを所定の締付軸力により締結する締付け部材としてのリテーニングナット１４と、流体制御弁としての電磁弁装置７とを含んで構成されている。ノズルボデー１２、ロアボデー１１、およびリテーニングナット１４は、ノズルボデー１２とロアボデー１１とをリテーニングナット１４で締結することで燃料噴射弁のノズル本体を構成している。ノズルニードル２０とノズルボデー１２はノズル部を構成している。

ノズルボデー１２は、略筒状体に形成され、先端部（図３中の下方側の端部）側に、高圧燃料を燃焼室に噴射するための噴孔１２ｂを１個または複数個備えた略筒状部材である。

このノズルボデー１２の内部には、中実円柱状のノズルニードル２０を軸方向移動可能に保持するための収容孔（以下、第１ニードル収容孔）１２ｅが形成されている。この第１ニードル収容孔１２ｅの図中の中間部位には、その孔径が拡げられた燃料溜り室１２ｃが設けられている。具体的には、ノズルボデー１２の内周は、燃料流れの下流に向かって、第１ニードル収容孔１２ｅ、燃料溜り室１２ｃ、弁座１２ａの順に形成されており、弁座１２ａの下流側にノズルボデー１２の内外を貫通する噴孔１２ｂが設けられている。

弁座１２ａは、図３に示すように、円錐台面を有しており、円錐台面の大径側が第１ニードル収容孔１２ｅに連続し、小径側が噴孔１２ｂに向かって延びている。この弁座１２ａにノズルニードル２０が着座および離座可能に配置され、着座および離間することでノズルニードル２０が閉弁および開弁する。

さらに、ノズルボデー１２には、このノズルボデー１２の図示上端側の合わせ面から燃料溜り室１２ｃへ延びる燃料送出路１２ｄが設けられている。この燃料送出路１２ｄは、ロアボデー１１の後述の燃料供給路１１ｂと連通することで、コモンレール４内で蓄圧された高圧燃料を燃料溜り室１２ｃを経由し弁座１２ａ側へ送り込む。燃料送出路１２ｄと燃料供給路１１ｂとは高圧燃料通路を構成する。

ロアボデー１１は、図３に示すように、略筒状体に形成されており、内部に、スプリング３５、およびノズルニードル２０を駆動するための制御ピストン３０を軸方向に移動可能に収容するための収容孔（以下、第２ニードル収容孔）１１ｄが設けられている。この第２ニードル収容孔１１ｄの図示下端側の合わせ面には、中間の内周１１ｄ１よりは大きく拡げられた内周１１ｄ２が形成されている。

具体的には、この内周（以下、スプリング室とも呼ぶ）１１ｄ２は、スプリング３５、および環状部材３１、および制御ピストン３０のニードル部３０ｃを収容するいわゆるスプリング室が形成されている。環状部材３１は、スプリング３５とノズルニードル２０との間に挟み込まれて配置されており、スプリング３５をノズルニードル２０の閉弁方向に付勢するスプリング受け部を構成する。ニードル部３０ｃは、ノズルニードル２０に、環状部材３１を介して間接的に、もしくは直接的に当接可能に構成されている。

さらに、ロアボデー１１には、コモンレール４の分岐管に接続される高圧配管（図示せず）が気密に連結する継手部（以下、インレット部）１１ｆが設けられている。このインレット部１１ｆは、コモンレールから供給された高圧燃料を、内部に装着されたバーフィルタ１３を介して燃料供給路１１ｂへ導く燃料導入部である。ロアボデー１１のインレット部１１ｆの内部、およびスプリング室１１ｄ２の周囲には、燃料供給路１１ｂが設けられている。

また、ロアボデー１１には、スプリング室１１ｄ２に導かれた燃料を、図示しない燃料タンク等の低圧配管系内に戻すための燃料逃がし通路（リーク回収用通路とも呼ぶ）（図示せず）が設けられている。燃料逃がし通路１１ｃ、スプリング室１１ｄ２は低圧燃料通路を構成する。

なお、図３に示すように、制御ピストン３０の他端部側には、電磁弁装置７により油圧が給排され圧力制御室（以下、油圧制御室）８、１６ｃが設けられている。この油圧制御室８、１６ｃの油圧を増減することで、ノズルニードル２０を閉弁および開弁する。具体的には、油圧制御室８、１６ｃから油圧が抜かれ、減少すると、ノズルニードル２０および制御ピストン３０がスプリング３５の付勢力に抗して図１中の軸方向上方に移動し、ノズルニードル２０が開弁する。一方、油圧制御室８、１６ｃに油圧が導入され、増加すると、ノズルニードル２０および制御ピストン３０がスプリング３５の付勢力によって図１中の軸方向下方に移動し、ノズルニードル２０が閉弁する。

なお、制御ピストン３０の端部外壁３０ｐと、第２ニードル収容孔１１ｄと、圧力制御室部１６ｃの内壁によって圧力制御室８、１６ｃが形成している。

次に、電磁弁装置７について詳細に説明する。電磁弁装置７は、圧力制御室８、１６ｃと低圧通路（以下、導通路とも呼ぶ）１７ｄとを断続する電磁二方弁である。電磁弁装置７は、ロアボデー１１の反噴孔側の端部に配設されている。電磁弁装置７は、ボデーアッパー５２によりロアボデー１１に固定されている。

図３に示すように、第２ニードル収容孔１１ｄの反噴孔側の端部には、弁ボディとしてのオリフィス部材１６が設けられている。オリフィス部材１６には、連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。連通路（以下、オリフィスとも呼ぶ）１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、出口側絞り部としてのオリフィス（以下、アウトオリフィス）１６ａと、入口側絞り部としてのオリフィス（以下、インオリフィス）１６ｂと、第２ニードル収容孔１１ｄに連通する圧力制御室部１６ｃとを有する。

アウトオリフィス１６ａは、弁座１６ｄ（図１参照）と圧力制御室部１６ｃとを連通するように配置され、弁部材４１を介したバルブアーマチャ４２の閉弁および開弁により閉塞および流通する。インオリフィス１６ｂは、圧力制御室部１６ｃと燃料供給路１１ｂとを連通するように配置されている。

なお、弁部材４１を介して開弁および閉弁するオリフィス部材１６の弁座１６ｄと、バルブアーマチャ４２の弁構造については後述する。

オリフィス部材１６の反噴孔側には、弁ハウジングとしてのバルブボデー１７が設けられている。バルブボデー１７の外周部には雄ねじが形成されており、バルブボデー１７がロアボデー１１の筒状ねじ部にねじ込まれることによってオリフィス部材１６がバルブボデー１７とロアボデー１１とに挟持されている。バルブボデー１７は略円筒形状に形成されており、貫通孔１７ａ、１７ｂが設けられている。貫通孔（以下、ガイド孔とも呼ぶ）１７ａと貫通孔１７ｂとの間には、導通路１７ｄが形成されている。

オリフィス部材１６のバルブボデー側端面１６１（図１参照）と、貫通孔１７ａの内壁とによって弁室１７ｃが形成されている。オリフィス部材１６の外壁には、二面幅面（図２参照）が形成されており、二面幅面と、ロアボデー１１の内壁の間に形成された隙間１６ｋは貫通孔１７ｂに連通している。

コイル６１は、図３に示すように、樹脂製のスプール６２に直接巻回され、スプール６２およびコイル６１の外周側は図示しない樹脂モールドにより覆われている。なお、巻回装置により巻回されたコイル（以下、巻回コイル）６１の外周を樹脂モールドにより被覆した後に、被覆された巻回コイル６１に２次樹脂成形を行なってスプール６２と一体に成形されるものであってもよい。コイル６１の端部には、ターミナル５１が電気的に接続されている。

固定コア６３は、図３に示すように、略円筒状に形成されており、内周側コア部と、外周側コア部と、これら両コア部に接続する上端部とを備え、内周側コア部と外周側コア部との間にコイル６１が挟み込まれている。固定コアは磁性材で形成されている。

固定コア６３の図３中の下部側には、バルブアーマチャ４２が固定コア６３に向き合うように配置されおり、固定コア６３の下端面（以下、磁極面）とバルブアーマチャ４２の上端面（以下、磁極面）が近接および離間可能に配置されている。電流供給によりコイル６１に発生する電磁力を利用し、内周側コア部および外周側コア部の磁極面からバルブアーマチャ４２の磁極面に向けて磁束が流れ、磁束密度に応じた吸引力がバルブアーマチャ４２に作用する。

固定コア６３の内側には、略円筒状のストッパ６４が挿入配置され、固定コア６３と上部ハウジング５３の間に挟まれて固定されている。ストッパ６４内には、圧縮スプリングなどの付勢部材５９が配置されている。この付勢部材５９の付勢力は、バルブアーマチャ４２に作用し、バルブアーマチャ４２の磁極面と固定コアの磁極面のエアギャップが広がる方向に付勢している。ストッパ６４のバルブアーマチャ側の端面は、バルブアーマチャ４２がフルリフトする際のリフトを規制する。

ストッパ６４およびボデーアッパー５２の内側には、弁室１７ｃ、貫通孔１７ｂを介して流出した燃料が低圧側へ流出する燃料通路３７が形成されている。

ここで、図３に示すように、上部ハウジングとしてのボデーアッパー５２と、中間ハウジング５４と、下部ハウジングとしてのバルブボデー１７とは、弁ハウジングを構成している。中間ハウジング５４は略筒状に形成され、固定コア６３をガイドするように収容している。具体的には、固定コア６３は段付きの略有底円筒状に形成され、中間ハウジング５４の下端部の内周側に挿入されている。固定コア６３の外周は、段付きを境に下方に向かって縮径しており、その段付きが、中間ハウジング５４の内周側に形成された段差に係止されることにより、固定コア６３が中間ハウジング５４から脱落するのを防止している。

バルブアーマチャ４２は、略平板状に形成された平板部と、平板部より小径の小径軸部とを備えている。平板部の上端面は、内側コア部および外側コア部の磁極面に対向して配置される磁極面が形成されている。バルブアーマチャ４２は磁性材からなり、例えばパーメンジュールで形成されている。平板部の下部側に小径軸部が形成されている。

バルブアーマチャ４２の小径軸部の端面には、略球状の弁部材４１が設けられており、バルブアーマチャ４２は、弁部材４１を介してオリフィス部材１６の弁座１６ｄに着座および離座が可能である。なお、オリフィス部材１６は、ピン等の位置決め部材９２を介してロアボデー１１に位置決め固定されている。オリフィス部材１６の貫通孔１６ｐ（図２参照）は、位置決め部材９２を挿入する係止穴である。

次に、弁部材４１を介して互いに着座および離座するバルブアーマチャ４２と、弁座１６ｄを有するオリフィス部材１６の弁構造について、図１および図２に従って説明する。

図１に示すように、バルブアーマチャ４２の小径軸部の弁部材側の端面４２ａは、平坦面に形成され、弁部材４１の球面部４１ａに当接および離間可能である。また、バルブアーマチャ４２の小径部は、バルブボデー１７の貫通孔１７ａの内周に軸方向移動可能に保持されるとともに、弁室１７ｃに挿通可能に配置されている。弁部材４１を介してバルブアーマチャ４２と弁座１６ｄが着座および離座することにより、油圧制御室８、１６ｃより弁室１７ｃへの燃料流れが遮断および流通する。

具体的には、弁部材４１は、平面部４１ｂを有する球状体であって、平面部４１ｂが、弁座１６ｄに着座および離座可能に配置されている。弁部材４１は、平面部４１ｂの着座時にアウトオリフィス１６ａを閉塞する。平面部４１ｂは、請求範囲に記載の第２の平坦面を構成する。

また、オリフィス部材１６のバルブアーマチャ側の端面１６１には、図１に示すように、弁部材４１の球面部４１ａを摺動自在に支持する有底孔状のガイド孔１６ｇが設けられている。弁座１６ｄは、ガイド孔１６ｇの内周の底部に設けられており、平面状のシート面を形成している。弁座１６ｄは請求範囲に記載のシート部を構成し、ガイド孔１６ｇは請求範囲に記載のガイド部を構成する。また、弁座１６ｄは、オリフィス部材１６に形成された段差部を構成する。また、ガイド孔１６ｇの開口端と、オリフィス部材１６の端面１６１は面一であり、請求範囲に記載のガイド部とオリフィス部の端面は面一である特徴を有する。

弁座１６ｄの外周は、図１および図２に示すように、ガイド孔１６ｇの内周より小さく形成されており、弁座１６ｄとガイド孔１６ｇとの間には、環状の燃料逃がし通路１６ｅが設けられている。弁座１６ｄの外周は、弁部材４１の平面部４１ｂの外周より小さく形成されている。これにより、弁部材４１の平面部４１ｂと、弁座１６ｄが着座および離座する際に、ガイド孔１６ｇの底部のうち、平面部４１ｂに着座する弁座１６ｄ以外の部位で燃料流れを制限することはない。

なお、燃料逃がし通路１６ｅは、請求範囲に記載の弁座と第２の平坦面との密着領域において設けられる流体逃がし通路を構成する。

また、燃料逃がし通路１６ｅは、図１に示すように、弁座１６ｄ側からガイド孔１６ｇ側に向かって流路断面積が大きくなるように形成されている。これにより、弁部材４１が弁座１６ｄより離座したときに弁座１６ｄより流出する燃料をスムースに低圧側へ流すことができる。

上述のように弁部材４１はガイド孔１６ｇに軸方向移動可能に支持されているため、ガイド孔１６ｇの内周と、弁部材４１の球面部４１ａの球面との隙間の大きさは、互いに摺動可能な程度のガイドクリアランスに設定されている。このガイドクリアランスによる燃料リーク量だけでは、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料流量が限られる。

本実施形態では、ガイド孔１６ｇの内壁には、低圧側の弁室１７ｃに連通する燃料リーク溝１６ｒが設けられており、この燃料リーク溝１６ｒによって弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する。これにより、ガイド孔１６ｇの内壁に、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する燃料リーク溝１６ｒを設けるので、弁部材４１が弁座１６ｄより離座したときに、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流量が絞られることはなく、連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃより流出すべき燃料流量を確保することができる。

なお、上記燃料リーク溝１６ｒは、図２に示すように、弁座１６ｄより放射状に延出するように、ガイド孔１６ｇの内壁に形成されている。これにより、上記連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃより流出すべき燃料流量に応じて、複数個（本実施例では、６個）の燃料リーク溝１６ｒを設けることができる。さらに複数個の燃料リーク溝１６ｒを放射状に設けるので、弁座１６ｄから流出し、燃料リーク溝１６ｒを流れる燃料の流体力によって弁部材４１の姿勢が不安定になることを防止できる。

なお、弁座１６ｄの内周は、段付き内周に形成されており、出口側内周１６ｌ、アウトオリフィス１６ａ、および圧力制御室部１６ｃの順に形成されている。

なお、ここで、バルブアーマチャ４２は、特許請求の範囲に記載の支持部材を構成する。オリフィス部材１６は、特許請求の範囲に記載の弁座を有する弁ボディを構成する。また、バルブボデー１７は、特許請求の範囲に記載の弁ハウジングを構成する。

上述の構成を有する燃料噴射弁２の作動について以下説明する。高圧源であるコモンレール４から高圧配管、燃料供給路１１ｂ、燃料送出路１２ｄを介して燃料溜り室１２ｃに高圧燃料が供給されるとともに、燃料供給路１１ｂ、インオリフィス１６ｂを介して油圧制御室８、１６ｃに高圧燃料が供給される。

コイル６１への非通電時には、バルブアーマチャ４２および弁部材４１は、付勢部材５９の付勢力により弁座１６ｄ側（図3の下方）へ押し当てられ、弁部材４１が弁座１６ｄに着座する。弁部材４１の着座によりアウトオリフィス１６ａが閉塞され、油圧制御室８、１６ｃから弁室１７ｃ、低圧通路１７ｄへの燃料流れが遮断される。

このとき、油圧制御室８、１６ｃに蓄えられている燃料圧力（以下、背圧）は、コモンレール４の内部の燃料圧力（以下、コモンレール圧）と同一の圧力に維持される。油圧制御室８、１６ｃに蓄えられている背圧により制御ピストン３０を介してノズルニードル２０を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力（以下、第１作用力）と、スプリング３５の付勢力によりノズルニードル２０を噴孔閉塞方向へ付勢する作用力（以下、第２作用力）との和は、燃料溜り室１２ｃおよび弁座１２ａ近傍のコモンレール圧によりノズルニードル２０が噴孔開放方向に受ける作用力（以下、第３作用力）より大きくなっている。そのため、ノズルニードル２０は弁座１２ａに着座し、噴孔１２ｂが閉塞されている。噴孔１２ｂから燃料は噴射されない。なお、弁座１６ｄに着座している弁部材４１には、閉塞されているアウトオリフィス１６ａ（詳しくは、出口側内周１６ｌ）内の燃料圧力（背圧）が作用している。

コイル６１への通電が開始されると（以下、燃料噴射弁２の開時）、コイル６１に電磁力が発生し、固定コア６３とバルブアーマチャ４２の両磁極面間に発生する磁気吸引力により、バルブアーマチャ４２が固定コア６３方向に吸引される。このとき、弁部材４１は、上記アウトオリフィス１６ａの背圧により離座方向に受ける作用力（以下、第４作用力）が働いているので、バルブアーマチャ４２と共に弁部材４１が弁座１６ｄから離座する。その弁部材４１が離座すると、ガイド孔１６ｇに沿って弁部材４１が固定コア６３方向に移動する。

このとき、バルブアーマチャ４２および弁部材４１の弁座１６ｄからの着座により、アウトオリフィス１６ａを介して油圧制御室８、１６ｃから弁室１７ｃ、低圧通路１７ｄへ流れる燃料流れが流通する。油圧制御室８、１６ｃ内の燃料が低圧側へ開放されるため、油圧制御室８、１６ｃの背圧が低下する。背圧が低下すると、第１作用力が次第に減少する。そして、ノズルニードル２０の噴孔閉塞方向に作用する第１作用力および第２作用力より、ノズルニードル２０の噴孔開放方向に作用する第３作用力が大きくなると、ノズルニードル２０は弁座１２ａより離座し、図３の上方へリフトする。ノズルニードル２０がリフトすると、噴孔１２ｂは開放され、噴孔１２ｂより燃料が噴射される。

また、コイル６１への通電が停止されると（以下、燃料噴射弁２の閉時）、コイル６１の電磁力が消滅するため、付勢部材５９の付勢力によりバルブアーマチャ４２および弁部材４１が弁座１６ｄ方向に移動する。弁部材４１の平面部４１ｂが弁座１６ｄに着座すると、油圧制御室８、１６ｃから弁室１７ｃ、低圧通路１７ｄへの燃料の流出が停止される。そして油圧制御室８、１６ｃの背圧が増加し、第１作用力および第２作用力が第３作用力に勝るようになると、ノズルニードル２０が図３の下方へ移動し始める。そして、ノズルニードル２０が弁座１２ａに着座すると、燃料噴射が終了する。

なお、ここで、本実施形態の効果と比較説明するための比較例を、図１３、図１４、および図１５に従って説明する。図１３および図１４において、比較例の電磁弁装置は、本実施形態と同様に、バルブアーマチャ９４２と、このバルブアーマチャ９４２が弁部材４１を介して着座および離座する弁座９１６ｄを有するオリフィス部材９１６を備えている。弁部材４１は、平面部４１ｂが弁座９１６ｄに着座および離座可能である。弁部材４１の球面部４１ａは、バルブアーマチャ９４２の小径部の端面９４２ａ側の収容孔９４２ｄ、９４２ｇに収容されている。この収容孔９４２ｄ、９４２ｇは、球面部４１ａの球面に沿って弁部材４１を支持する内周９４２ｇと、球面部４１ａの球面に当接する円錐台面９４２ｄとが形成されている。

比較例のバルブアーマチャ９４２では、弁部材４１を収容孔９４２ｄ、９４２ｇに収容するので、バルブアーマチャ９４２に弁部材４１を組付けるときに、弁部材４１の平面部４１ｂが図１３の水平方向ではなく、弁座９１６ｄに対して傾いて組付けられてしまう可能性がある。平面部４１ｂが傾いた状態で弁座９１６ｄに着座すると、弁座９１６ｄの弁座面を傷付けるおそれがある。

なお、弁部材４１の平面部４１ｂの全平面と、弁座９１６ｄとがほぼ密着するように構成されており、弁座９１６ｄのうち、燃料通路溝９１６ｋ、９１６ｆのみが平面部４１ｂと密着しないようになっている。また、弁部材４１が弁座９１６ｄより着座する際には、図１４および図１５に示すように、互いに対応する弁部材４１の平面部４１ｂと弁座９１６ｄの間、および燃料通路溝９１６ｋ、９１６ｆを通じて、アウトオリフィス１６ａよりの燃料が弁室１７ｃ、低圧通路１７ｄへ流出する。

これに対して本実施形態では、オリフィス部材１６には、弁部材４１の球面部４１ａを摺動自在に支持するガイド部としてのガイド孔１６ｇと、弁部材４１が離座および着座する弁座１６ｄとが設けられている。さらに、弁座１６ｄはガイド孔１６ｇの底部に形成されており、弁座１６ｄに対してガイド孔１６ｇが延出するように突き出している。これにより、略球状の弁部材４１を支持するバルブアーマチャ４２の形状は、従来技術のように弁部材４１を収容するための複雑な穴９４２ｄ、９４２ｇ形状にする必要がない。

したがって、略球状の弁部材４１を介してバルブアーマチャ４２が弁座１６ｄに着座および離座するものにおいて、弁部材４１に接するバルブアーマチャ４２の先端を、例えば平坦面のような安価な形状に形成することができる。

また、本実施形態では、バルブアーマチャ４２の小径部の弁部材４１側の端面４２ａを、平坦面に形成している。これにより、組付性向上が図れる安価なバルブアーマチャ４２形状とすることができる。バルブアーマチャ４２と、弁部材４１の球面部４１ａの球面をガイドするガイド孔１６ｇとの軸ずれが生じる場合があっても、バルブアーマチャ４２の端面４２ａと、これに当接する弁部材４１の球面部４１ａとの間で、弁部材４１を介してバルブアーマチャ４２が弁座１６ｄに着座および離座する機能を維持しつつ、軸ずれを容易に吸収できる。したがって、バルブアーマチャ４２、弁部材４１、およびオリフィス部材１６を組付け易くする構成を提供することができる。

また、本実施形態では、弁座１６ｄは、ガイド孔１６ｇの底部に形成されており、オリフィス部材１６の段差部を構成している。これにより、オリフィス部材１６をプレス加工することで段差部を容易に加工できるため、弁座１６ｄを安価に形成することが可能である。

また、本実施形態では、ガイド部としてのガイド孔１６ｇの開口端と、オリフィス部材１６の端面１６１は面一に構成されている。これにより、オリフィス部材１６をプレス加工により形成する場合において、オリフィス部材１６のプレス加工素材は例えば円筒状体のような比較的簡素な形状から形成できる。さらに、プレス加工自体もオリフィス部材１６の端面１６１を複雑な凹凸状に形成するための特殊な加工が不要となる。したがって、プレス加工によりオリフィス部材を比較的安価に形成することが可能である。

また、本実施形態では、ガイド孔１６ｇの内壁には、低圧側の弁室１７ｃに連通する燃料リーク溝１６ｒが設けられている。

一般に、略球状の弁部材４１を軸方向移動可能にガイドするためのガイド部１６ｇの内壁形状は、弁部材４１を支持する有底の円状のガイド孔１６ｇとなる。この場合、弁部材４１が弁座１６ｄより離座したときに弁座１６ｄより流出する流体は、ガイド孔１６ｇの内周と弁部材４１の球面部４１ａの球面との隙間を介してのみ低圧側の弁室１７ｃなどへ流出されるため、低圧側へ流出する流体の流量は、その隙間の流路面積により絞られるおそれがある。

これに対して本実施形態では、図２および図４に示す矢印の燃料流れのように、この燃料リーク溝１６ｒによって弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する。このようにガイド孔１６ｇの内壁に、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する燃料リーク溝１６ｒを設けるので、弁部材４１が弁座１６ｄより離座したときに、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流量が絞られることはなく、弁座１６ｄの上流側の連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃより流出すべき燃料流量を確保することができる。

なお、上記燃料リーク溝１６ｒは、ガイド孔１６ｇの内壁に形成された溝に限らず、例えば燃料逃がし通路１６ｅと弁室１７ｃとの間を連通する連通穴等であってもよく、弁座１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積を拡大する低圧燃料通路であればよい。

また、本実施形態において、燃料リーク溝１６ｒは、図１に示すような燃料逃がし通路１６ｅと弁室１７ｃを連絡する傾斜溝に限らず、円弧状の溝や、ガイド孔１６ｇの内周に沿って形成された段差状の溝であってもよい。

また、本実施形態では、燃料リーク溝１６ｒは、弁座１６ｄより放射状に延出するように、ガイド孔１６ｇの内壁に形成されている。これにより、上記連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃより流出すべき燃料流量に応じて、複数個の燃料リーク溝１６ｒを設けることができる。さらに複数個の燃料リーク溝１６ｒを放射状に設けるので、弁座１６ｄから流出し、燃料リーク溝１６ｒを流れる燃料の流体力によって弁部材４１の姿勢が不安定になることを防止できる。

また、本実施形態では、略球状の弁部材４１は平面部４１ｂを有しており、平面部４１ｂは、ガイド孔１６ｇの底部にある弁座１６ｄに対向配置されている。これによると、弁部材４１は、弁座１６ｄに対向配置される平坦面を有しているので、弁部材４１の平面部４１ｂの平坦面を弁座１６ｄに向けてガイド孔１６ｇ内へ挿入し、その弁部材４１の球面部４１ａのいずれかの部位にバルブアーマチャ４２を当接させるだけで、弁部材４１をバルブアーマチャ４２が支持する組付けが容易にできる。したがって、従来技術のようにバルブアーマチャと弁部材との組付け時に、弁部材の平坦面が傾いたまま組付けられてしまうことはない。

また、本実施形態では、弁座１６ｄには、弁座１６ｄと平面部４１ｂとの密着領域において、燃料逃がし通路１６ｅが設けられていることが好ましい。これにより、弁部材４１が弁座１６ｄに着座した状態において、流体逃がし通路１６ｅが着座領域内に形成されているので、弁部材４１およびバルブアーマチャ４２を反弁座方向に移動させる流体の油圧力を比較的小さく設定できる。したがって、例えばバルブアーマチャ４２を弁座１６ｄ方向に付勢する付勢部材５９の付勢力や、バルブアーマチャ４２を電磁力で駆動するコイル６１を有するソレノイドなどの電磁駆動部の駆動力を小さくすることが可能である。

なお、上記燃料逃がし通路１６ｅは、弁座１６ｄ側からガイド孔１６ｇ側に向かって流路断面積が大きくなるように形成されている。これにより、弁部材４１が弁座１６ｄより離座したときに弁座１６ｄより流出する燃料をスムースに低圧側へ流すことができる。

また、本実施形態では、燃料逃がし通路１６ｅは、弁座１６ｄとガイド孔１６ｇの間に環状に配置されており、弁座１６ｄの出口側のアウトオリフィス１６ａに対して、そのアウトオリフィス１６ａ周りを環状に配置された燃料溜まり部を形成している。これにより、弁部材４１が弁座１６ｄより離座するときに、弁座１６ｄより流出する燃料を、燃料逃がし通路１６ｅを介して、低圧通路１７ｄ等の低圧側燃料通路の配置位置に関係なく効果的に排出できる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した複数個の燃料リーク溝において、６個の燃料リーク溝１６ｒに代えて、図５に示すように、４個の燃料リーク溝１１６ｒとする。図５は、本実施形態に係わるオリフィス部材を示す平面図である。

図５に示すように、燃料リーク溝１１６ｒの溝幅を、燃料リーク溝１６ｒに対して拡大している。この溝幅の設定方法としては、４個の燃料リーク溝１１６ｒの総流路面積が、６個の燃料リーク溝１６ｒの総流路面積と同等以上になるように設定している。

なお、４個の燃料リーク溝１１６ｒは、周方向にほぼ均等配置されていることが好ましい。これにより、弁座１６ｄより放射状に延出する燃料リーク溝１１６ｒの個数が少ない場合であっても、弁部材４１の弁座１６ｄよりの離座時において、弁座１６ｄから流出し、燃料リーク溝１６ｒを流れる燃料の流体力によって弁部材４１の姿勢が不安定になることを抑制することができる。

このように構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、燃料リーク溝１１６ｒの個数を４個で説明したが、２個、３個、５個、あるいは８個等いずれの個数であってもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した略球状の弁部材において、平面部４１ｂを有する弁部材４１に代えて、図６に示すように、球体の弁部材２４１とする。図６は、本実施形態の電磁弁装置の要部を示す部分断面図である。図７は、図６中のオリフィス部材を示す平面図である。図８は、図６中の電磁弁装置の弁部材の着座および離座過程を説明する図であって、弁部材が離座した開時状態を示す部分断面図である。

図６に示すように、電磁弁装置７は、バルブアーマチャ４２と、このバルブアーマチャ４２が弁部材２１６を介して着座および離座する弁座１２６ｄ、２１６ｄを有するオリフィス部材２１６を備えている。

弁座１２６ｄ、２１６ｄは、オリフィス部材２１６の段差部に形成されている。弁座１２６ｄ、２１６ｄは、弁部材２４１の球面部４１ａに対して、円錐台状の弁座１２６ｄおよび平面状の弁座２１６ｄのうちの少なく一方が球面部４１ａに着座および離座可能な形状である。なお、以下本実施形態の説明では、円錐台状の弁座１２６ｄで弁部材２４１に着座および離座するものとする。

弁座１２６ｄ、２１６ｄの外周側には、弁部材２４１の球面部４１ａを側面で支持するガイド孔１６ｇが設けられている。ガイド孔１６ｇの内壁には、円錐台状の弁座１２６ｄの延長上に燃料リーク溝２１６ｒが形成されている。この燃料リーク溝２１６ｒによって、図７および図８に示す矢印の燃料流れのように、弁座２１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流路面積の拡大が図れる。

なお、弁部材２４１は球体であるため、弁座１２６ｄと弁座２１６ｄの接続部、および弁座２１６ｄとガイド孔１６ｇとの接続部は、弁部材２４１の着座時に、球面部４１ａの球面で区画される空間が必ず形成される。このため、第１の実施形態で説明したような燃料逃がし通路１６ｅを特に設ける必要はない。

このように構成しても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態を図９に示す。第４の実施形態は、弁座とガイド部との構成を、弁座１６ｄを有するオリフィス部材（以下、オリフィス部材本体とも呼ぶ）３１６と、ガイド部（ガイド孔）３１５ａを有する第２オリフィス部材３１５で構成される組付体とする一例を示すものである。図９は、第４の実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。図１０は、図９中の第２オリフィス部材を下方からみた平面図である。図１１は、図９中のオリフィス部材を上方からみた平面図である。

弁座４１ｄと、ガイド孔３１５ａとを有するオリフィス部材は、図９に示すように、弁座１６ｄを有するオリフィス部材本体３１６と、弁部材４１の球面部４１ａを支持するガイド孔３１５ａを有する第２オリフィス部材３１５とで構成されている。第２オリフィス部材３１５は、オリフィス部材本体３１６の上端面側に配置されており、ガイド孔３１５ａは、弁座４１ｄより突出する方向に配置されている。

第２オリフィス部材３１５は略円板状に形成されており、第２オリフィス部材３１５の外壁はオリフィス部材本体３１６の外壁の形状とほぼ同じに形成されている。即ち、図１０および図１１に示すように、第２オリフィス部材３１５およびオリフィス部材本体３１６の外壁は、二面幅を有する略円筒に形成されている。

また、図９に示すように、第２オリフィス部材３１５は、ガイド孔３１５ａを有する平板部３１５ｃと段差部（以下、第１段差部）３１５ｇを備えており、オリフィス部材本体３１６は、第１段差部３１５ｇに係合可能な第２段差部３１６ｇを備えている。これにより、第２オリフィス部材３１５およびオリフィス部材本体３１６は、第１段差部３１５ｇと第２段差部３１６ｇを互いに嵌合させることにより一体的に組付けられ、組付体となる。具体的には、第２オリフィス部材３１５の下端面側には、弁座１６ｄ、燃料通路溝３１６ｆ、および燃料逃がし通路３１６ｅの外周側に、図９の下方に向けて形成される凸状の上記第１段差部３１５ｇが形成されている。第１段差部３１５ｇは、オリフィス部材本体３１６の外周部側に形成された凹状の上記第２段差部３１６ｇに嵌合可能である。

さらに、第２オリフィス部材３１５とオリフィス部材本体３１６は、図９に示すように、係止部３１５ｔ、３１６ｔを備えており、係止部３１５ｔ、３１６ｔによって、ガイド孔３１５ａの内周と、弁座１６ｄ内側のアウトオリフィス１６ａとが同軸に配置されている。これにより、弁部材４１とアウトオリフィス１６ａとの同軸組付けを精度よく行なうことができる。

上記係止部３１５ｔ、３１６ｔは、第１段差部３１５ｇおよび第２段差部３１６ｇの側壁で構成され、その側壁は、軸方向に拡径するテーパ面に形成されていることが好ましい。これにより、係止部３１５ｔ、３１６ｔは、第１段差部３１５ｇおよび第２段差部３１６ｇに設けられたテーパ面同士で係止されるので、上記同軸組付けする際に、第２オリフィス部材３１５とオリフィス部材本体３１６との軸ずれがある状態で組付ける場合であっても、互いのテーパ面に倣わせることができる。したがって、弁部材４１とアウトオリフィス１６ａを精度よく同軸組付けるための組付性向上が図れる。

なお、上記側壁は、テーパ面に限らず、軸方向に平行な円周面であってもよい。

また、第２オリフィス部材３１５の第１段差部３１５ｇの内側には、図９の上方に向けて形成される凹状の内側段差部３１５ｄが形成されている。平板部３１６ｃの下面と、オリフィス部材本体３１６における弁座１６ｄ、燃料通路溝３１６ｆ、および燃料逃がし通路３１６ｅが配置された上面との間には、偏平空間からなる弁室部３１５ｄｃが形成されている。弁室部３１５ｄｃと、偏平空間からなる弁室１７ｃとは、平板部３１６ｃを内外に貫通する第２低圧通路３１５ｂを介して連通している。第２低圧通路３１５ｂは、図１０に示すように、平板部３１５ｃの内側段差部３１５ｄのガイド孔３１５ｂの外周側に、周方向に複数箇所（本実施例では、４箇所）設けられている。なお、図９のオリフィス部材本体３１６の断面は、図１１中に示すＩＸからみた断面である。

なお、ここで、第２オリフィス部材３１５は請求範囲に記載の第２弁ボディに対応し、オリフィス部材本体３１６は弁ボディに対応している。

以上説明した本実施形態では、弁座およびガイド孔を有するオリフィス部材を、弁座１６ｄを有するオリフィス部材本体３１６と、ガイド孔３１５ａを有する第２オリフィス部材３１５で構成しているので、ガイド孔３１５ａは、弁座１６ｄより延出するものに限らず、弁座１６ｄより突出する方向に配置するように設定することができる。

また、上記弁座およびガイド孔を有するオリフィス部材を、オリフィス部材本体３１６と第２オリフィス部材３１５で構成される組付体としている。これによると、上記弁座およびガイド孔を有するオリフィス部材は、一体成形されるものに限らず、オリフィス部材本体３１６と第２オリフィス部材３１５との組付体で構成することができる。

ここで、弁座１６ｄのアウトオリフィス１６ａは、いわゆる流体通路の高圧側と低圧側とを連通するものであるので、弁部材４１が弁座１６ｄから離座している間、略球状の弁部材４１に流体流れが作用する。この略球状の弁部材４１と、弁座１６ｄのアウトオリフィス１６ａの軸ずれが比較的顕著である場合には、弁部材４１が回転するおそれがある。
その流体流れにより弁部材４１が回転し、弁部材４１の弁座１６ｄへの着座時に、弁部材４１の平面部４１ｂが傾いたまま弁座１６ｄに着座すると、弁座１６ｄの摩耗等が促進されるおそれがある。

また、図１３の比較例の如く、弁部材９４１がバルブアーマチャ（支持部材）９４２の収容穴９４２ｄ、９４２ｇに支持される構成では、例えば弁部材９４１とアウトオリフィス９１６ａの同軸組付けは、バルブアーマチャ９４２、バルブアーマチャ９４２を軸方向に移動可能にする弁ハウジング等の第１組付部材９１７、オリフィス部材９１６、およびオリフィス部材９１６を位置決めする第２組付部材１１を介して決められている。少なくとも３部材を介して弁部材と連通路を精度よく同軸組付けすることは比較的難しい。

これに対して本実施形態では、弁部材４１とアウトオリフィス１６ａの同軸組付けを、オリフィス部材本体３１６と第２オリフィス部材３１５の２部材のみを介して行なうことができる。しかも、オリフィス部材本体３１６と第２オリフィス部材３１５は、弁部材４１の球面部４１ａを支持するガイド孔３１５ａと、アウトオリフィス１６ａとを同軸に配置する係止部３１５ｔ、３１６ｔが設けられているので、弁部材４１とアウトオリフィス１６ａの同軸組付けを精度よく行なうことができる。

また、上記係止部３１５ｔ、３１６ｔは、第１段差部３１５ｇおよび第２段差部３１６ｇの側壁で構成され、その側壁は、軸方向に拡径するテーパ面に形成されていることが好ましい。これにより、弁部材４１とアウトオリフィス１６ａを精度よく同軸組付けるための組付性向上が図れる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態を図１２に示す。第５の実施形態は、弁座とガイド部との構成を、オリフィス部材本体３１６と、第２オリフィス部材４１５で構成される組付体とする他の一例を示すものである。図１２は、第５の実施形態に係わる第２オリフィス部材を示す平面図である。

図１２に示すように、第２オリフィス部材４１５は、第２低圧通路４１５ｂを有しており、低圧通路４１５ｂは、ガイド孔３１５ａの内周に形成された段差部からなる。段差部は、ガイド孔３１５ａの内周に複数箇所（本実施例では４箇所）設けられている。これにより、弁室部３１５ｄｃと、弁室１７ｃとは、第２低圧通路４１５ｂをを介して連通している。

（その他の実施形態）
（１）以上説明した本実施形態において、弁座１６ｄを有する弁ボディを、オリフィス部材１６で説明した。この弁座１６ｄを有するオリフィス部材１６に限らず、流体通路の高圧側と低圧側とを連通する連通路を有する弁座を有するものであれば、いずれの構造を有する部材であってもよい。

（２）以上説明した第２の実施形態において、球体の弁部材２４１が着座および離座する弁座を、円錐台状の弁座１２６ｄで説明した。この円錐台状の弁座１２６ｄに限らず、円錐台状の弁座１２６ｄおよび平面状の弁座２１６ｄのうちの少なく一方が球面部４１ａに着座および離座するものであってもよい。

この場合、第１および第２の実施形態において、弁部材４１、２４１が着座および離座する弁座を、平面状の弁座１６ｄ、１１６ｄとすることができる。これにより、略球状の球面部を有する弁部材において、弁部材の弁座へ着座する部位の形状は、球体の球面、および平面部を有する弁部材の平面のいずれであっても、弁部材の弁座への着座により連通路を閉塞することができる。

（３）以上説明した本実施形態において、バルブアーマチャ４２を軸方向移動可能に収容する弁ハウジングとしてのバルブボデー１７を備え、バルブボデー１７と、ガイド孔１６ｇ側のオリフィス部材１６、２１６の端面との間には弁室１７ｃが形成されていると説明した。この弁室１７ｃの内壁を、ガイド孔１６ｇの開口端より大きく形成していることが好ましい。これにより、ガイド孔１６ｇの内壁に設ける燃料リーク溝１６ｒ、２１６ｒの配置自由度の向上が図れる。

（４）以上説明した本実施形態では、オリフィス部材１６、２１６の連通路１６ａ、１６ｂ、１６ｃには、オリフィス１６ａ、１６ｂが設けられているとした。これによると、弁座１６ｄ、２１６ｄの上流側に配置された連通路に、燃料の流量を制限するオリフィス１６ａ、１６ｂを設けているので、弁座１６ｄ、２１６ｄへへ導かれる高圧側の燃料源の流量が制限されている。したがって、弁部材４１、２４１が弁座１６ｄ、２１６ｄより離座したときに、弁座１６ｄ、２１６ｄより低圧側へ流出する燃料の流量が絞られにくくなる。

（５）以上説明した本実施形態では、本発明を燃料噴射弁２に適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の流体制御弁に適用可能であり、例えば、燃料を高圧状態に蓄圧するコモンレール４等の蓄圧器装置に取り付けられる減圧装置や、燃料圧が限界値を超えた場合に蓄圧した高圧燃料の圧力を下げる安全弁としてのプレッシャリミッタなどの燃料噴射装置を制御する流体制御弁に用いることができる。

（６）以上説明した本実施形態では、燃料噴射弁２は、噴孔１２ｂ、および内部を軸方向移動可能なノズルニードル２０を有し、噴孔１２ｂを開閉するノズル部と、ノズルニードル２０を噴孔閉塞方向へ付勢する高圧の燃料が蓄えられる油圧制御室８、１６ｃを有し、油圧制御室８、１６ｃ内の燃料の背圧によりノズルニードル２０を駆動する制御ピストン３０を内部に収容するノズル本体と、油圧制御室８、１６ｃ内の背圧を制御するように構成されている。

これにより、燃料を噴射および噴射停止する燃料噴射装置１の場合において、油圧制御室８、１６ｃ内の背圧を増減させることで、その背圧を介して噴孔１２ｂを開閉するノズルニードル２０を駆動する流体制御弁に用いることで、安価な流体制御弁を有する燃料噴射弁２を提供することが可能である。

（７）以上説明した本実施形態では、弁部材４１、２４１を支持するガイド部としてのガイド孔１６ｇの開口端と、オリフィス部材１６の端面１６１とは面一であるとした。
なお、ガイド部とオリフィス部材１６の端面１６１は面一である場合に限らず、ガイド部がオリフィス部材１６の端面より突出しているものであってもよく、ガイド部が弁座よりも突出すると共に、弁部材の側面をガイトするように設けたものであればいずれの構造であってもよい。

（８）以上説明した第４、第５の実施形態では、略球状の弁部材を、球面部４１ａと平面部４１ｂを有する弁部材４１として説明したが、これに限らず、球体に形成された弁部材であってもよい。

（９）以上説明した第４、第５の実施形態では、第２オリフィス部材３１５、４１５の第１段差部３１５ｇを凸状とし、オリフィス部材本体３１６の第２段差部３１６ｇを、凸状の第１段差部３１５ｇに係合可能な凹状に形成するものとした。第２オリフィス部材の第１段差部と、オリフィス部材本体の第２段差部は、これに限らず、第２オリフィス部材およびオリフィス部材本体のうちの一方は凸状の段差部を有し、他方は凸状の段差部に係合可能な凹状の段差部を有するものであればよい。

本発明の第１の実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。 図１中の弁ボディとしてのオリフィス部材を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態の流体制御弁を適用した蓄圧式燃料噴射装置を示す断面図である。 図１中の流体制御弁の弁部材の着座および離座過程を説明する図であって、弁部材が離座した開時状態を示す部分断面図である。 第２の実施形態に係わるオリフィス部材を示す平面図である。 第３の実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。 図６中のオリフィス部材を示す平面図である。 図６中の流体制御弁の弁部材の着座および離座過程を説明する図であって、弁部材が離座した開時状態を示す部分断面図である。 第４の実施形態の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。 図９中の第２オリフィス部材を下方からみた平面図である。 図９中のオリフィス部材を上方からみた平面図である。 第５の実施形態に係わる第２オリフィス部材を示す平面図である。 比較例の流体制御弁の要部を示す部分断面図である。 図１３中のオリフィス部材を示す平面図である。 図１３中の流体制御弁の弁部材の着座および離座過程を説明する図であって、弁部材が離座した開時状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 燃料噴射装置
２ 燃料噴射弁
１１ ロアボデー
１１ｂ 燃料供給路（高圧燃料通路）
１１ｃ 燃料逃がし通路（リーク回収用通路）
１１ｄ 第２ニードル収容孔（収容孔）
１２ ノズルボデー
１２ｂ 噴孔
１２ｃ 燃料溜り室
１２ｄ 燃料送出路（高圧燃料通路）
１２ｅ 第１ニードル収容孔（収容孔）
１６ オリフィス部材（弁ボディ）
１６ａ アウトオリフィス（オリフィス）
１６ｂ インオリフィス（オリフィス）
１６ｃ 圧力制御室部（圧力制御室）
１６ｄ 弁座（シート部）
１６ｅ 燃料逃がし通路（流体逃がし通路）
１６ｇ ガイド孔（ガイド部）
１６ｒ 燃料リーク溝（流体リーク溝、低圧流体通路）
１７ バルブボデー
１７ｄ 導通路（低圧通路）
２０ ノズルニードル
３０ 制御ピストン
３０ｃ ニードル部
３１ 環状部材
３５ スプリング（付勢部材）
４１ 弁部材
４１ａ 球面部
４１ｂ 平面部（第２の平坦面）
４２ バルブアーマチャ（支持部材）
４２ａ 平坦面
５９ 付勢部材
６１ コイル
６３ 固定コア
７ 電磁弁装置（流体制御弁）
８ 油圧制御室（圧力制御室）

Claims (21)

1. 流体通路の高圧側と低圧側との流体流れを遮断および流通する流体制御弁において、
   前記流体通路の高圧側と低圧側とを連通する連通路を有する弁座を有する弁ボディと、
   略球状の球面部を有し、前記弁座に着座および離座することにより前記流体通路の高圧側と低圧側とを閉塞および開放する弁部材と、
   前記弁部材の前記球面部を支持し、軸方向に移動可能な支持部材とを備え、
   前記弁座には、前記弁座よりも突出すると共に、前記弁部材の側面をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする流体制御弁。
2. 前記支持部材の前記弁部材側の端面は、平坦面であることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
3. 前記弁座は、平面状のシート面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体制御弁。
4. 前記弁座は、前記弁ボディに形成された段差部であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体制御弁。
5. 前記ガイド部と前記弁ボディの端面は面一であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体制御弁。
6. 前記ガイド部の内壁には、前記弁座より低圧側へ流出する流体の流路面積を拡大する低圧流体通路が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体制御弁。
7. 低圧流体通路は、前記内壁内に形成され、前記弁座から放射状に延出する流体リーク溝であることを特徴とする請求項６に記載の流体制御弁。
8. 前記弁座を有する前記弁ボディには、前記弁部材の側面をガイドするガイド部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体制御弁。
9. 前記ガイド部は、前記弁座よりも突出する方向に向けて前記弁ボディに配置された第２弁ボディに形成されていることを特徴とする請求項８に記載の流体制御弁。
10. 前記第２弁ボディと前記弁ボディは、前記弁部材の側面を支持する前記ガイド部の内壁と、前記弁座内の前記連通路とを同軸に配置する係止部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の流体制御弁。
11. 前記第２弁ボディおよび前記弁ボディのうちの一方は凸状の第１段差部を有し、他方は前記第１段差部に係合可能な凹状の第２段差部を有しており、
    前記係止部は、前記第１段差部および前記第２段差部に設けられ、軸方向に拡径するテーパ面を有していることを特徴とする請求項１０に記載の流体制御弁。
12. 前記弁部材は、前記弁座に対向配置される第２の平坦面を有していることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の流体制御弁。
13. 前記弁座には、前記弁座と前記第２の平坦面との密着領域において、流体逃がし通路が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の流体制御弁。
14. 前記流体逃がし通路は、前記弁座側より前記ガイド部側の流路面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の流体制御弁。
15. 前記流体逃がし通路は、前記弁ボディの流体出口周縁部を環状に囲むよう形成された流体溜まり部を有していることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の流体制御弁。
16. 前記弁部材は、球体であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の流体制御弁。
17. 前記支持部材を軸方向移動可能に収容する弁ハウジングを備え、
    前記弁ハウジングと前記弁ボディの前記ガイド部側の端面との間には、弁室が形成され、
    前記弁室の内壁は、前記端面における前記ガイド部の領域より大きく形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の流体制御弁。
18. 前記連通路には、オリフィスが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の流体制御弁。
19. 請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の流体制御弁を備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
20. 噴孔と、内部を軸方向移動可能なノズルニードルとを有し、前記噴孔を開閉するノズル部と、
    前記ノズルニードルを噴孔閉塞方向へ付勢する高圧の燃料が蓄えられる圧力制御室を有し、前記圧力制御室の燃料圧力により前記ノズルニードルを駆動する制御ピストンを内部に収容するノズル本体と、
    前記連通路の開閉により、前記圧力制御室内の燃料圧力を制御することを特徴とする請求項１９に記載の燃料噴射弁。
21. 請求項２０に記載の燃料噴射弁は、コモンレールに蓄圧されている高圧燃料を噴射可能な蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁であって、
    前記弁ボディは、前記連通路が前記圧力制御室に接続可能であるとともに、
    前記コモンレールから供給される高圧燃料を前記圧力制御室に導くように、前記連通路に導入する第２オリフィスが設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。

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