JP2009174486A - 噴射弁の搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路へ添加剤を噴射する噴射弁のボディ先端部に対し、高温化抑制を図った噴射弁の搭載構造を提供する。
【解決手段】尿素水（添加剤）を噴射する噴孔が形成されたボディを形成するノズルホルダ２４、及びノズルホルダ２４内部に収容されて噴孔に通じる尿素水通路（添加剤通路）を開閉するニードル（弁体）を有する噴射弁２０を備える。この噴射弁２０は、噴孔が内燃機関の排気通路に位置するよう搭載されるとともに、噴孔から排気通路へ尿素水を噴射する。そして、ノズルホルダ２４を冷却する冷却手段６０のジャケット６１とノズルホルダ２４との間に、ノズルホルダ２４よりも熱伝導率の高い材質の熱伝導部材５０を配置する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の排気通路へ尿素水等の添加剤を噴射する噴射弁の搭載構造に関する。

近年、発電所、各種工場、及び車両（特にディーゼルエンジン搭載の車両）等の内燃機関に適用されて、内燃機関の排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を高い浄化率で浄化する排気浄化装置として、特許文献１等に記載の尿素ＳＣＲ（選択還元）システムの開発が進められており、一部実用化に至っている。この排気浄化装置は、尿素水等のＮＯｘ還元剤（添加剤）を排気通路へ噴射する噴射弁を備えている。この種の噴射弁は、尿素水を噴射する噴孔が形成されたボディ、及びボディ内部に収容されて噴孔に通じる尿素水通路を開閉する弁体を有して構成され、噴孔が内燃機関の排気通路に位置するよう搭載されることが一般的である。
特開２００３−２９３７３９号公報

ここで、内燃機関の排気は高温であり、ボディのうち噴孔を形成する部位であるボディ先端部は高温の排気にさらされる。そして、高温（例えば約５００℃）になったボディ先端部は焼き鈍りによる硬度低下を招くおそれがある。また、ボディ先端部が高温（例えば１６０℃以上）になると、排気中に含まれる異物（例えば、ＰＭ（粒子状物質）、未燃燃料、潤滑油、添加剤、又はこれらが化学反応して生成された物質）がデポジットとしてボディに付着しやすくなることが一般的に知られており、デポジットが噴孔を詰まらせる等の不具合を誘発するおそれが生じる。

このような問題に対し、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成された冷却手段を備え、ジャケットを介してボディの熱を冷却液に移動させることでボディを冷却する技術が従来より知られている。しかしながら、ボディのうち最も高温となる先端部を効率良く冷却する点に着目した技術はなく、改善の余地がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気通路へ添加剤を噴射する噴射弁のボディ先端部に対し、高温化抑制を図った噴射弁の搭載構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、
添加剤を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔に通じる添加剤通路を開閉する弁体を有し、前記噴孔が内燃機関の排気通路に位置するよう搭載されるとともに、前記噴孔から前記排気通路へ前記添加剤を噴射する噴射弁と、
前記ボディを冷却する冷却手段と前記ボディとの間に配置され、前記ボディよりも熱伝導率の高い材質の熱伝導部材と、
を備えることを特徴とする。

これによれば、ボディのうち噴孔を形成する部位であるボディ先端部の熱の一部は、熱伝導部材に伝導（図５（ａ）中の矢印Ｈ１参照）された後、熱伝導部材内部にて反先端部側に伝導（図５（ａ）中の矢印Ｈ４参照）される。そして、熱伝導部材はボディに比べて高熱伝導率であるため、熱伝導部材が無い場合におけるボディの軸方向熱分布に比べ、熱伝導部材の軸方向熱分布は均一化される。よって、熱伝導部材が無い場合におけるボディから冷却手段への伝熱量（熱移動量）に比べ、熱伝導部材から冷却手段への伝熱量を増大でき、ひいてはボディ先端部を効率良く冷却できる。

請求項２記載の発明では、前記熱伝導部材は、前記ボディの外面に沿って環状に延びる筒状に形成されていることを特徴とする。そのため、熱伝導部材を環状でない形状にした場合に比べて、ボディに対する熱伝導部材の接触面積を容易に増大させることができる。よって、ボディから熱伝導部材への伝熱量を増大でき、ひいてはボディを効率良く冷却できる。

請求項３記載の発明では、前記熱伝導部材は、前記筒状の本体部、及びその本体部から前記冷却手段に向けて突出する突出部を有して構成されていることを特徴とする。そのため、突出部を有しない形状に比べて、冷却手段に対する熱伝導部材の接触面積を容易に増大させることができる。よって、熱伝導部材から冷却手段への伝熱量を増大でき、ひいてはボディを効率良く冷却できる。

請求項４記載の発明では、前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、前記本体部は、前記ジャケットに形成された挿入穴に挿入配置され、前記突出部は、前記本体部の筒状端部に形成されるとともに、前記挿入穴へ前記本体部を挿入することに伴い、前記ジャケットのうち前記挿入穴の周縁に位置する当接面に当接することを特徴とする。

上記発明に反し、例えば本体部の筒状中間部位に突出部を形成しようとすると、本体部の外面全体をジャケットに接触させるよう本体部を挿入穴に挿入配置することが困難となり、現実的でない。これに対し、本体部の筒状端部に突出部を形成する上記発明によれば、本体部のうち反突出部側から挿入穴に挿入させれば、本体部の外面全体をジャケットに接触させるよう挿入配置することを容易に実現できる。

請求項５記載の発明では、前記突出部は、前記本体部の筒状両端部のうち、前記排気通路から遠い側の端部に形成されていることを特徴とする。ここで、本発明に反し、突出部を排気通路に近い側の端部に形成した場合には、その突出部が排気通路の排気により加熱されてしまうことが懸念される。この懸念に対し、本発明では突出部を排気通路から遠い側の端部に形成するので、突出部が排気により加熱されにくくできる。

ここで、請求項１記載の如く冷却手段とボディとの間に熱伝導部材を配置するにあたり、排気通路の排気が、ジャケットと熱伝導部材との間、或いはボディと熱伝導部材との間から排気通路外部に漏れ出てしまうことが懸念される。

この懸念に対し請求項６記載の発明では、前記突出部は、前記本体部の外面に沿って環状に延びる鍔状に形成され、前記突出部のうち前記当接面と当接する面は、前記排気通路の排気に対して前記ジャケットと前記熱伝導部材との間をシールするシール面として機能することを特徴とする。よって、ジャケットと熱伝導部材との間にガスケット等のシール部材を配置することを不要にできる。

また、請求項７記載の発明では、前記突出部は、前記本体部の外面に沿って環状に延びる鍔状に形成され、前記突出部のうち、前記挿入穴へ前記本体部を挿入することに伴い前記本体部と当接する面は、前記排気通路の排気に対して前記ボディと前記熱伝導部材との間をシールするシール面として機能することを特徴とする。よって、ボディと熱伝導部材との間にガスケット等のシール部材を配置することを不要にできる。

請求項８記載の発明では、前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、前記熱伝導部材は、前記冷却液に直接触れることなく前記ジャケットと接触するよう配置されていることを特徴とする。また、請求項９記載の発明では、前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、前記熱伝導部材の少なくとも一部分は、前記冷却通路に配置されて前記冷却液に直接冷却されることを特徴とする。なお、上記請求項９記載の発明を実施するにあたり、請求項３記載の突出部を冷却通路に配置することが望ましい。

上記請求項９記載の発明によれば、熱伝導部材の少なくとも一部分が冷却液に直接冷却されるので、熱伝導部材が冷却液により冷却される度合いを向上できる。但し、噴射弁を洗浄する等のメンテナンスを行うにあたり、熱伝導部材とともに噴射弁をジャケットから取り外す時には、冷却通路のうち突出部が配置されている部分から冷却液が漏れ出てしまうことを回避すべく、前記取り外しの作業に先立って冷却液を一旦抜き出す作業を要する。これに対し、上記請求項８記載の発明によれば、熱伝導部材は冷却液に直接触れることなくジャケットと接触するよう配置されているので、上述の冷却液抜出作業を不要にしつつ、熱伝導部材とともに噴射弁をジャケットから取り外すことができる。

請求項１０記載の発明では、前記ボディのうち前記噴孔を形成する部位であるボディ先端部に対向するよう配置されるとともに、前記噴孔から噴射された添加剤を通過させる通過穴が形成されたプレート部材を備え、前記プレート部材には、前記排気通路を流れる排気のうち前記ボディ先端部に向かって流れてくる排気流を前記ボディ先端部から逸らすよう偏向させる偏向面が形成されていることを特徴とする。

これによれば、ボディ先端部に向かって流れてくる排気流（図１中の矢印Ｙ２参照）は、プレート部材に衝突した後、当該プレート部材の偏向面によりボディ先端部から逸れるよう偏向される（図１中の矢印Ｙ３参照）。よって、排気流がボディ先端部及び熱伝導部材に直接衝突することを回避できるので、ボディ先端部及び熱伝導部材が排気流によって加熱されることを抑制できる。

ここで、プレート部材もボディ先端部と同様に高温の排気にさらされて加熱された状態となる。すると、プレート部材の熱がボディ先端部又は熱伝導部材に伝熱してしまいボディ先端部又は熱伝導部材を加熱することが懸念される。この懸念に対し、請求項１１記載の発明では、前記プレート部材は、前記ボディ先端部又は前記熱伝導部材との間に隙間を有するよう、或いは、前記ボディ先端部又は前記熱伝導部材と線接触するよう配置されていることを特徴とする。よって、プレート部材からボディ先端部又は熱伝導部材への伝熱量を低減できる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態に係る噴射弁は、図１に示す排気浄化装置を構成するものであり、この排気浄化装置は、車載ディーゼルエンジン（内燃機関）の燃焼室から排出されて排気管１０の排気通路１０ａを流れる排気を浄化する。

排気浄化装置は、排気浄化反応を促進する触媒装置（図示せず）と、触媒装置の排気上流側に配置され、排気通路１０ａ中の排気に対して尿素水溶液（添加剤）を噴射供給する噴射弁２０とを有して構成されている。触媒装置は、ＮＯｘの還元反応（排気浄化反応）を促進するものである。

このような構成による排気浄化装置では、噴射弁２０により排気中へ尿素水溶液を噴射供給し、排気の流れ（排気流）を利用してその排気共々尿素水溶液を下流の触媒へ供給するとともに、該触媒上でＮＯｘの還元反応を行うことによってその排気を浄化する。ＮＯｘの還元に際しては、尿素水溶液が排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、触媒にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対し、このアンモニアが添加される。そして、同触媒上で、そのアンモニアに基づく還元反応が行われることによって、ＮＯｘが還元、浄化されることになる。

尿素水タンク１１に貯蔵された尿素水溶液（以下、単に尿素水と呼ぶ）は、尿素水ポンプ１２により汲み上げられて吐出され、フィルタ１３を介して噴射弁２０に供給される。なお、尿素水ポンプ１２から吐出された余剰尿素水は、レギュレータ１４により尿素水タンク１１に戻される。また、尿素水ポンプ１２及び噴射弁２０の作動はエンジンＥＣＵ１５により制御される。

次に、図２及び図３を参照して噴射弁２０の構成について説明する。図２は噴射弁２０の断面図であり、図３は図２の拡大図である。噴射弁２０のハウジング２１は円筒状に形成されている。ハウジング２１は、第一磁性部２１ａ、非磁性部２１ｂ及び第二磁性部２１ｃを有している。非磁性部２１ｂは、第一磁性部２１ａと第二磁性部２１ｃとの磁気的な短絡を防止する。第一磁性部２１ａ、非磁性部２１ｂ及び第二磁性部２１ｃは、例えばレーザ溶接などにより一体に接続されている。

ハウジング２１の軸方向の一方の端部には入口部材２２が取り付けられている。入口部材２２に形成された尿素水入口２２ａには、尿素水ポンプ１２から吐出された尿素水が供給される。尿素水入口２２ａに供給された尿素水は、異物を除去するフィルタ２３を経由してハウジング２１の内周側に流入する。

ハウジング２１の他方の端部には、ノズルホルダ２４が設置されている。ノズルホルダ２４は、円筒状に形成され、内側にノズルボディ２５を収容する。ノズルボディ２５は、円筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などにより、ノズルホルダ２４に固定されている。なお、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５は、特許請求の範囲に記載の「ボディ」に相当するものであり、当該ボディは、別体に形成されたノズルホルダ２４及びノズルボディ２５を溶接等により接続して構成してもよいし、同一の母材から削り出し、又は鋳造等により一体に構成してもよい。

ノズルボディ２５は、図３に示すように先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁面に弁座部２５ａを有している。また、ノズルボディ２５の端面には、尿素水入口２２ａに供給された尿素水を噴射する複数の噴孔２５ｂが形成されている。なお、尿素水入口２２ａに供給された尿素水は、入口部材２２内部、ハウジング２１内部、ノズルホルダ２４内部、ノズルボディ２５内部を順に流通した後、噴孔２５ｂから排気通路１０ａに噴射される。

ノズルボディ２５のうち噴孔２５ｂが形成される先端部分は、噴射弁２０の中心線Ｊ１に対して垂直に拡がる板状に形成されており、噴孔２５ｂが貫通する向きは、噴孔２５ｂの出口部が噴孔２５ｂの入口部よりも中心線Ｊ１の外側に位置するように傾斜している。つまり、噴孔２５ｂの中心線Ｊ２（図４参照）は中心線Ｊ１と交差するよう傾斜する。

ハウジング２１、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５により、内部に収容室を形成するバルブボディを構成している。その収容室には、ニードル２６（弁体）が軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル２６は、ノズルボディ２５と概ね同軸上に配置されており、ノズルボディ２５との間に尿素水が流れる尿素水通路２７（添加剤通路）を形成する。また、ニードル２６の端部には、ノズルボディ２５の弁座部２５ａと当接可能なシール部２６ａが形成されている。

噴射弁２０は、図２に示すようにニードル２６を駆動する駆動部４０を有している。駆動部４０は、スプール４１、コイル４２、固定コア４３、プレートハウジング４４及び可動コア４７を有している。スプール４１は、ハウジング２１の外周側に設置されるとともに、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル４２が巻かれている。コイル４２は、コネクタ４５の端子部４６に接続している。ハウジング２１を挟んでコイル４２の内周側には固定コア４３が設置されている。固定コア４３は、例えば鉄などの磁性材料により筒状に形成され、ハウジング２１の内周側に圧入などにより固定されている。プレートハウジング４４は、磁性材料から形成され、コイル４２の外周側を覆っている。

可動コア４７は、ハウジング２１内にて軸方向へ往復移動可能に設置されており、例えば鉄などの磁性材料により形成されている。そして、可動コア４７にはニードル２６の端部が圧入又は溶接等により接続されており、ニードル２６と可動コア４７とは一体的に軸方向へ往復移動する。また、可動コア４７は、スプリング４８の弾性力により、弁座部２５ａに向けて押し付けられている。したがって、可動コア４７と接続されているニードル２６は、シール部２６ａを弁座部２５ａに着座させる向きに押し付けられる。

コイル４２に通電していないとき、可動コア４７及びニードル２６は弁座部２５ａ側へ押し付けられ、シール部２６ａは弁座部２５ａに着座する。これにより、尿素水通路２７が遮断されて、噴孔２５ｂからの尿素水噴射が停止される。一方、コイル４２に通電したときには、可動コア４７が固定コア４３に吸引されてニードル２６が弁座部２５ａから離座し、尿素水通路２７が開放されて噴孔２５ｂから尿素水が噴射される。

次に、先述のバルブボディのうちノズルホルダ２４及びノズルボディ２５に関し、これらノズルホルダ２４及びノズルボディ２５の材質には、耐熱性及び強度が求められることに加え、尿素水に対する耐腐食性を有する材質が望ましい。そこで本実施形態では、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５をステンレス製としている。特にノズルボディ２５については、その弁座部２５ａにニードル２６が繰り返し当接することとなるため、耐磨耗性に優れた高硬度の材質が望まれる。この点においてもノズルボディ２５の材質をステンレス製とすることが望ましい。

また、これらノズルホルダ２４及びノズルボディ２５は、高温の排気により加熱され、焼き鈍りによる硬度低下を招くことが懸念される。また、ノズルボディ２５が高温（例えば１６０℃以上）になると、排気中に含まれる異物（例えば、ＰＭ（粒子状物質）、未燃燃料、潤滑油、又はこれらが化学反応して生成された物質）や噴射された尿素水がデポジットとして付着しやすくなることが一般的に知られており、デポジットが噴孔２５ｂを詰まらせることが懸念される。

これらの懸念を解消すべく、ノズルホルダ２４の外周側には、図１の拡大図である図４に示すように熱伝導部材５０を介して冷却手段６０が備えられている。冷却手段６０は、ジャケット６１内部の冷却通路６２に冷却液を循環させるよう構成されており、この冷却液には、燃焼室を内部に形成するシリンダブロック等のエンジン冷却液を用いている。なお、熱伝導部材５０の形状及び作用効果については後に詳述する。

ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５には尿素水に対する耐腐食性が要求されるのに対し、熱伝導部材５０は、尿素水に触れることがないため耐腐食性が要求されない。よって、熱伝導部材５０の材質にはノズルホルダ２４及びノズルボディ２５よりも熱伝導率の高い材質が望ましく、本実施形態では熱伝導部材５０の材質を銅製としている。また、ジャケット６１の材質には、冷却液に対する耐腐食性及び耐熱性が要求されるためステンレス製を採用している。

また、熱伝導部材５０の本体部５１の肉厚寸法は、ジャケット６１の肉厚よりも大きく設定することが望ましい。さらに、本体部５１の肉厚寸法は、ノズルホルダ２４の肉厚よりも大きく設定することが望ましい。

次に、噴射弁２０の取り付け構造について説明する。ジャケット６１は、シリンダヘッド、シリンダブロック或いはこれらに備えられた取付部材１６の貫通穴１６ａに、溶接等により取り付けられている。ジャケット６１は略円筒形状であり、ジャケット６１の円筒内部には排気通路１０ａの反対側から熱伝導部材５０が挿入配置されている。また、熱伝導部材５０は略円筒形状であり、熱伝導部材５０の円筒内部には排気通路１０ａの反対側からノズルホルダ２４が挿入配置されている。

熱伝導部材５０は、噴射弁２０が挿入配置された状態でジャケット６１に挿入して組み付けるようにしてもよいし、噴射弁２０が挿入配置されていない状態でジャケット６１に組み付けてもよい。但し、ジャケット６１に対する噴射弁２０の脱着とは別に、熱伝導部材５０はジャケット６１に対して脱着可能に構成することが望ましい。

図４に示すように熱伝導部材５０は、円筒状の本体部５１、及びその本体部５１から径方向外側に突出する突出部５２を有して構成されており、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５と概ね同軸上に配置されている。本体部５１及び突出部５２の内周面５０ａは、その全体がノズルホルダ２４の外周面と接触している。この接触面を通じて、ノズルホルダ２４の熱が熱伝導部材５０に移動することとなる。また、本体部５１及び突出部５２の外周面５０ｂは、その全体がジャケット６１の内周面と接触している。この接触面を通じて、熱伝導部材５０の熱がジャケット６１に移動し、冷却液と熱交換することで冷却されることとなる。

噴射弁２０は、クランプＫ（図２中の二点鎖線参照）により取付部材１６に固定されている。より具体的に説明すると、ノズルホルダ２４には径方向に突出するフランジ部２４Ｆが形成されている。そして、図４に示すように、フランジ部２４Ｆのうち熱伝導部材５０と反対側の面は、クランプＫの一端に押し付けられる係止面２４ａとして機能し、フランジ部２４Ｆのうち熱伝導部材５０の側の面は、熱伝導部材５０の端面５２ａに当接する当接面２４ｂとして機能する。

突出部５２のうち前記端面５２ａと反対側の面は、ジャケット６１に形成された段差部６１ａ（当接面）に当接する当接面５２ｂとして機能する。ジャケット６１は、溶接等により取付部材１６に固定されている。そして、クランプＫの他端は取付部材１６等に固定されている。

したがって、ノズルホルダ２４の係止面２４ａに付勢されるクランプＫからの押付力により、ノズルホルダ２４のフランジ部２４Ｆ及び熱伝導部材５０の突出部５２は、ジャケット６１の段差部６１ａとクランプＫにより挟持されて固定されることとなる。

熱伝導部材５０の突出部５２は、本体部５１の外面に沿って環状に延びる鍔状に形成されている。そして、上述のクランプＫからの押付力により、突出部５２の端面５２ａ及び当接面５２ｂは、フランジ部２４Ｆの当接面２４ｂ及びジャケット６１の段差部６１ａの各々と密着して排気が漏れ出ないようシールする。

噴射弁２０は、触媒装置へ向かって尿素水を噴射するように排気管１０に対して傾けて、すなわち噴孔２５ｂを触媒の側へ向けて配設されている。このように噴射弁２０傾けて排気管１０に取り付けることを実現するために、排気管１０には分岐管１７（図１参照）が溶接等により傾けて接続され、この分岐管１７の端部に取付部材１６を取り付けている。したがって、分岐管１７の内部空間は、排気管１０の内壁から排気管径方向の外側に凹む形状の空間となり、排気通路１０ａの一部を構成するとともにボディの先端部２０ａ（図１参照）が収容される収容室１７ａとして機能する。なお、本実施形態に係るボディ先端部２０ａとは、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５のうち熱伝導部材５０から露出した部分のことを言う。

このように、排気管径方向の外側に凹む形状の収容室１７ａにボディ先端部２０ａを収容することにより、排気通路１０ａを流れる排気の主流Ｙ１（図１参照）がボディ先端部２０ａに直接向かって流れてくることを回避する。よって、ボディ先端部２０ａが排気で加熱されることの低減を図っている。なお、排気の主流Ｙ１から分流した副流Ｙ２（図１参照）が収容室１７ａに流入してくるものの、当該副流Ｙ２は主流Ｙ１よりも熱エネルギが小さいため、ボディ先端部２０ａの高温化を抑制できる。

さらに本実施形態では、このような副流Ｙ２がボディ先端部２０ａに直接衝突して高温化を招くことを回避すべく、ボディ先端部２０ａに対向配置されたプレート部材７０を設けている。プレート部材７０は、取付部材１６の貫通穴１６ａ全体を覆う円盤形状であり、プレート部材７０の中央部分である水平部７１には、噴孔２５ｂから噴射された尿素水を通過させる通過穴７０ａが形成されている。通過穴７０ａは、噴射弁２０の中心線Ｊ１と同軸に位置する円形である。

ここで、プレート部材７０の通過穴７０ａは、小さく設定するほど通過穴７０ａからボディ先端部２０ａに流入する排気の量を少なくでき、ボディ先端部２０ａの高温化抑制について有利である。しかしながらその背反として、噴射された尿素水が通過穴７０ａを通過できずにプレート部材７０と干渉するおそれが大きくなる。また、ボディ先端部２０ａを通過穴７０ａに近づけるほど前記干渉のおそれを小さくできるものの、ボディ先端部２０ａが排気に近づくこととなるためボディ先端部２０ａの高温化抑制について不利となる。

これらの点を鑑み本発明者らが各種試験を行ったところ、通過穴７０ａの直径を４ｍｍ以下に形成することが、上述の干渉及び高温化抑制を図る上で望ましいことが分かった。なお、本実施形態では、図４に示すように噴孔２５ｂが通過穴７０ａ内部に位置している。

また、プレート部材７０は、円盤形状の径方向外側から通過穴７０ａへ近づくにつれ噴射弁２０に近づく向きに凹む凹形状に形成されている。具体的には、プレート部材７０は、中心線Ｊ１に対して垂直に拡がる水平部７１及びフランジ７２と、これらの水平部７１及びフランジ７２を連結する傾斜部７３とを有する。

そして、水平部７１及び傾斜部７３のうち排気通路１０ａ側の面は、ボディ先端部２０ａに向かって流れてくる副流Ｙ２を、図１中の矢印Ｙ３に示すようにボディ先端部２０ａから逸らすよう偏向させる偏向面７０ｂとして機能する。

偏向面７０ｂに沿う副流Ｙ３の流れを、図４に示すように矢印Ｙ３１，Ｙ３２，Ｙ３３に分けてより詳細に説明すると、取付部材１６の貫通穴１６ａ内部に流入する副流Ｙ３１は、傾斜部７３のうち通過穴７０ａに対して上流側に位置する部分にガイドされることにより、水平部７１に斜めに流入する。その後の副流Ｙ３２の向きは、水平部７１にガイドされることにより、中心線Ｊ１に対して垂直となる。これにより、水平部７１に沿って流れる副流Ｙ３２の殆どが、通過穴７０ａに流入することなく通過穴７０ａを通過して、傾斜部７３のうち通過穴７０ａに対して下流側に位置する部分に斜めに流入する。その後の副流Ｙ３３は、傾斜部７３にガイドされることにより貫通穴１６ａ外部に流出し、そのまま収容室１７ａ外部に流出して主流Ｙ１に合流する。

プレート部材７０は、通過穴７０ａ内面とボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ１が形成されるよう配置されるとともに、熱伝導部材５０及びジャケット６１とボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ２が形成されるよう配置されている。プレート部材７０は、フランジ７２の端部を取付部材１６に溶接等により固定することで支持されている。プレート部材７０は、貫通穴１６ａから外部に出ることなく、貫通穴１６ａ内部に収容されている。

プレート部材７０の材質には、噴射された尿素水に対する耐腐食性を有する材質が望ましい。また、高温の排気にさらされるため、耐熱性に優れた材質が望ましい。そこで本実施形態では、プレート部材７０をステンレス製としている。

ここで、図５（ａ）は、図４から冷却手段のジャケット６１、熱伝導部材５０及び噴射弁２０を抽出した本実施形態の構造を示す図、図５（ｂ）は、熱伝導部材５０が備えられておらず噴射弁２０にジャケット６１が直接接触する従来の構造を示す図である。そして、熱伝導部材５０が備えられていない図５（ｂ）の構造では、ノズルホルダ２４（ボディ）の熱は矢印Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３に示すように冷却手段６０へ伝熱される。しかしながら、ノズルホルダ２４の軸方向において熱分布は均一とはならず、ノズルホルダ２４のうち噴孔２５ｂに近い部分（ボディ先端部２０ａ）が最も高温となる。

すると、Ｈ１に示す伝熱量に比べてＨ２に示す伝熱量は少なく、Ｈ３に示す伝熱量はさらに少なくなる。よって、ノズルホルダ２４の冷却効率を十分に高くすることができず、ひいては、ボディ先端部２０ａを目標温度（例えば１６０℃）以下にすることが困難となる。そして、先述した硬度低下及びデポジット付着の問題は、ノズルホルダ２４のうち噴孔２５ｂに近い部分（ボディ先端部２０ａ）の温度に起因する。

このような問題に対し、上記構成による本実施形態によれば、冷却手段６０のジャケット６１とノズルホルダ２４（ボディ）との間に熱伝導部材５０を互いに接触するよう配置している。そのため、ボディ先端部２０ａの熱の一部は、熱伝導部材５０に伝導（図５（ａ）中の矢印Ｈ１参照）された後、熱伝導部材５０内部にて反先端部側に伝導（図５（ａ）中の矢印Ｈ４参照）される。そして、熱伝導部材５０は、ボディ先端部２０ａを構成するノズルホルダ２４に比べて高熱伝導率であるため、熱伝導部材５０が無い場合におけるノズルホルダ２４の軸方向熱分布に比べ、熱伝導部材５０の軸方向熱分布は均一化される。よって、熱伝導部材５０が無い場合におけるボディ先端部２０ａから冷却手段６０への伝熱量（熱移動量）に比べ、熱伝導部材５０から冷却手段６０への伝熱量を増大でき、ひいてはボディ先端部２０ａを効率良く冷却できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）ジャケット６１とノズルホルダ２４との間に熱伝導部材５０を配置する。そのため、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５により構成されるボディ先端部２０ａの熱の一部は、熱伝導部材５０に伝導（矢印Ｈ１参照）された後、熱伝導部材５０内部にて反先端部側に伝導（矢印Ｈ４参照）される。そして、熱伝導部材５０の材質をノズルホルダ２４に比べて高熱伝導率の材質にしているので、熱伝導部材５０が無い図５（ｂ）に係るノズルホルダ２４の軸方向熱分布に比べ、熱伝導部材５０の軸方向熱分布は均一化される。よって、図５（ｂ）の場合におけるノズルホルダ２４から冷却手段６０への伝熱量（熱移動量）に比べ、熱伝導部材５０から冷却手段６０への伝熱量を増大でき、ひいてはボディ先端部２０ａを効率良く冷却できる。

（２）熱伝導部材５０は、筒状の本体部５１から冷却手段６０に向けて突出する突出部５２を有するので、突出部５２を有しない形状に比べて、冷却手段６０に対する熱伝導部材５０の接触面積を容易に増大させることができる。よって、熱伝導部材５０から冷却手段６０への伝熱量を増大でき、ひいてはボディ先端部２０ａを効率良く冷却できる。

（３）しかも、前記突出部５２を鍔状に形成し、突出部５２の端面５２ａ及び当接面５２ｂは、フランジ部２４Ｆの当接面２４ｂ及びジャケット６１の段差部６１ａの各々と密着して排気が漏れ出ないようシールする。よって、ジャケット６１と熱伝導部材５０との間、及びノズルホルダ２４と熱伝導部材５０との間にガスケット等のシール部材を配置することを不要にできる。

（４）ボディ先端部２０ａに対向配置されたプレート部材７０を設け、このプレート部材７０により取付部材１６の貫通穴１６ａ全体を覆う。そして、プレート部材７０の水平部７１及び傾斜部７３による偏向面７０ｂが、排気主流Ｙ１から分岐してボディ先端部２０ａに向かって流れてくる副流Ｙ２を、図１中の矢印Ｙ３に示すようにボディ先端部２０ａから逸らすよう偏向させる。よって、排気流Ｙ３がボディ先端部２０ａに直接衝突することを抑制できるので、ボディ先端部２０ａが排気流Ｙ３によって高温になることを抑制できる。よって、ボディ先端部２０ａの硬度低下及びデポジット付着の懸念を低減できる。

（５）プレート部材７０は、ボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ１を形成するよう配置される。そのため、高温の排気Ｙ３にさらされて加熱されたプレート部材７０の熱が、ボディ先端部２０ａに伝熱して加熱してしまうことを回避できる。よって、ボディ先端部２０ａの高温化抑制を促進できる。

（６）プレート部材７０は、熱伝導部材５０及びジャケット６１とボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ２を形成するよう配置される。そのため、高温の排気Ｙ３にさらされて加熱されたプレート部材７０の熱が、熱伝導部材５０及びジャケット６１に伝熱して加熱してしまうことを回避できる。よって、熱伝導部材５０及び冷却手段６０によるボディ先端部２０ａの冷却効果が低下することを抑制でき、ボディ先端部２０ａの高温化抑制を促進できる。

（７）プレート部材７０は、取付部材１６の貫通穴１６ａ全体を覆う形状であるため、ボディ先端部２０ａに加え熱伝導部材５０及びジャケット６１もプレート部材７０により覆われることとなる。よって、熱伝導部材５０及びジャケット６１に排気流Ｙ３が直接衝突することをも抑制できるので、熱伝導部材５０及び冷却手段６０によるボディ先端部２０ａの冷却効果低下を抑制でき、ボディ先端部２０ａの高温化抑制を促進できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る熱伝導部材５０は、ジャケット６１内の冷却液に直接触れることなくジャケット６１と接触するよう配置されている。これに対し、本実施形態に係る熱伝導部材５０１は、熱伝導部材５０１の少なくとも一部分が、ジャケット６１内部の冷却通路６２に配置されて冷却液に直接冷却されるよう構成されている。

具体的には、図６に示すように、ジャケット６１のうち熱伝導部材５０１の突出部５２に対向する部位に貫通穴６１ｂを形成し、当該貫通穴６１ｂに突出部５２１を挿入配置させている。これにより、突出部５２１の先端が冷却液に触れて直接冷却されることとなる。よって、熱伝導部材５０１が冷却液により冷却される度合いを向上できる。

但し、噴射弁２０を洗浄する等のメンテナンスを行うにあたり、熱伝導部材５０１とともに噴射弁２０をジャケット６１から取り外す時には、貫通穴６１ｂから冷却液が漏れ出てしまうことを回避すべく、前記取り外しの作業に先立って冷却液を一旦抜き出す作業を要する。これに対し、上記第１実施形態の構成によれば、熱伝導部材５０は冷却液に直接触れることなくジャケット６１と接触するよう配置されているので、上述の冷却液抜出作業を不要にしつつ、熱伝導部材５０とともに噴射弁２０をジャケット６１から取り外すことができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図４に示す熱伝導部材５０は、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５のうちノズルホルダ２４とのみ接触するよう形成されているが、例えば熱伝導部材５０の本体部５１先端を先細り形状にして、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５の両方と接触するよう形成してもよい。これによれば、ボディ先端部２０ａと熱伝導部材５０との伝熱面積増大を図れるとともに、特に温度の高いノズルボディ２５に熱伝導部材５０を直接接触させるので、ボディ先端部２０ａの冷却効率を向上できる。

・ジャケット６１の円筒内部に熱伝導部材５０を挿入して組み付けるにあたり、予めノズルホルダ２４に熱伝導部材５０を組み付けておき、その組付体をジャケット６１の円筒内部に挿入して組み付けるようにしてもよい。或いは、ジャケット６１の円筒内部に熱伝導部材５０を挿入組付けした後、熱伝導部材５０の内周面５０ａに噴射弁２０を挿入して組み付けるようにしてもよい。

・上記第２実施形態では、熱伝導部材５０１の突出部５２１のみが冷却通路６２に配置されているが、突出部５２１及び本体部５１の外周面全体が冷却液に直接冷却されるよう構成してもよい。

・上記各実施形態では熱伝導部材５０の材質を銅製としているが、熱伝導率が高く耐熱性に優れた他の材質例としてカーボンが挙げられる。

・上記各実施形態では熱伝導部材５０の突出部５２を鍔状に形成しているが、突出部５２を複数のピン形状に形成して、熱伝導部材５０と冷却手段６０との接触面積を増大させて、熱伝導部材５０から冷却手段６０への伝熱量増大を図るようにしてもよい。

・図４に示す上記実施形態では、通過穴７０ａ内面とボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ１が形成されるようプレート部材７０を配置しているが、通過穴７０ａ内面とボディ先端部２０ａとが接触するようにプレート部材７０を配置してもよい。この場合には、ボディ先端部２０ａと通過穴７０ａ内面との接触状態が面接触ではなく線接触となるよう配置して、プレート部材７０からボディ先端部２０ａへの伝熱抑制を図ることが望ましい。

・上記実施形態では、尿素水を添加剤として噴射する噴射弁２０を対象としているが、本発明では、尿素水を噴射する噴射弁に限定されるものではなく、例えば、炭化水素（ＨＣ）を添加剤として噴射する噴射弁に適用させてもよい。また、触媒装置におけるＮＯｘの還元に用いる添加剤を噴射させる噴射弁に限定されるものではなく、例えば、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）にてＰＭを燃焼させるためのＨＣを噴射させる噴射弁に適用させてもよい。

・図４に示す上記実施形態では、熱伝導部材５０及びジャケット６１とボディ先端部２０ａとの間に隙間Ｓ２が形成されるようプレート部材７０を配置しているが、熱伝導部材５０又はジャケット６１とボディ先端部２０ａとが接触するようにプレート部材７０を配置してもよい。この場合においても、ボディ先端部２０ａとの接触状態が面接触ではなく線接触となるよう配置して、プレート部材７０から熱伝導部材５０又はジャケット６１への伝熱抑制を図ることが望ましい。

・図２に示す上記実施形態では、特許請求の範囲に記載の「ボディ」を、別々に加工されたノズルホルダ２４及びノズルボディ２５により構成しているが、ノズルホルダ２４及びノズルボディ２５を一体的に加工して構成してもよい。

・図４に示す上記実施形態では、噴孔２５ｂを通過穴７０ａ内部に位置させているが、噴孔２５ｂを通過穴７０ａ外部（冷却手段６０の側の外部）に位置させてもよい。

本発明の第１実施形態に係る噴射弁が適用された、排気浄化装置を示す模式図。 図１の噴射弁を示す断面図。 図２の拡大図。 図１の拡大図。 （ａ）は、第１実施形態に係る熱伝導部材の形状を示す模式図、（ｂ）は、熱伝導部材を備えていない従来の構造を示す模式図。 本発明の第２実施形態に係る熱伝導部材の形状を示す模式図。

符号の説明

１０ａ…排気通路、１７ａ…収容室、２０…噴射弁、２４…ノズルホルダ（ボディ先端部）、２５…ノズルボディ（ボディ先端部）、２５ｂ…噴孔、２６…ニードル（弁体）、２７…尿素水通路（添加剤通路）、５０，５０１…熱伝導部材、５１…本体部、５２，５２１…突出部、７０ｂ…偏向面、６０…冷却手段。

Claims (11)

1. 添加剤を噴射する噴孔が形成されたボディ、及び前記ボディ内部に収容されて前記噴孔に通じる添加剤通路を開閉する弁体を有し、前記噴孔が内燃機関の排気通路に位置するよう搭載されるとともに、前記噴孔から前記排気通路へ前記添加剤を噴射する噴射弁と、
   前記ボディを冷却する冷却手段と前記ボディとの間に配置され、前記ボディよりも熱伝導率の高い材質の熱伝導部材と、
   を備えることを特徴とする噴射弁の搭載構造。
2. 前記熱伝導部材は、前記ボディの外面に沿って環状に延びる筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の噴射弁の搭載構造。
3. 前記熱伝導部材は、前記筒状の本体部、及びその本体部から前記冷却手段に向けて突出する突出部を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の噴射弁の搭載構造。
4. 前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、
   前記本体部は、前記ジャケットに形成された挿入穴に挿入配置され、
   前記突出部は、前記本体部の筒状端部に形成されるとともに、前記挿入穴へ前記本体部を挿入することに伴い、前記ジャケットのうち前記挿入穴の周縁に位置する当接面に当接することを特徴とする請求項３に記載の噴射弁の搭載構造。
5. 前記突出部は、前記本体部の筒状両端部のうち、前記排気通路から遠い側の端部に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の噴射弁の搭載構造。
6. 前記突出部は、前記本体部の外面に沿って環状に延びる鍔状に形成され、
   前記突出部のうち前記当接面と当接する面は、前記排気通路の排気に対して前記ジャケットと前記熱伝導部材との間をシールするシール面として機能することを特徴とする請求項４又は５に記載の噴射弁の搭載構造。
7. 前記突出部は、前記本体部の外面に沿って環状に延びる鍔状に形成され、
   前記突出部のうち、前記挿入穴へ前記本体部を挿入することに伴い前記本体部と当接する面は、前記排気通路の排気に対して前記ボディと前記熱伝導部材との間をシールするシール面として機能することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の噴射弁の搭載構造。
8. 前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、
   前記熱伝導部材は、前記冷却液に直接触れることなく前記ジャケットと接触するよう配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の噴射弁の搭載構造。
9. 前記冷却手段は、ジャケット内部の冷却通路に冷却液を循環させるよう構成されており、
   前記熱伝導部材の少なくとも一部分は、前記冷却通路に配置されて前記冷却液に直接冷却されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の噴射弁の搭載構造。
10. 前記ボディのうち前記噴孔を形成する部位であるボディ先端部に対向するよう配置されるとともに、前記噴孔から噴射された添加剤を通過させる通過穴が形成されたプレート部材を備え、
    前記プレート部材には、前記排気通路を流れる排気のうち前記ボディ先端部に向かって流れてくる排気流を前記ボディ先端部から逸らすよう偏向させる偏向面が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の噴射弁の搭載構造。
11. 前記プレート部材は、前記ボディ先端部又は前記熱伝導部材との間に隙間を有するよう、或いは、前記ボディ先端部又は前記熱伝導部材と線接触するよう配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の噴射弁の搭載構造。

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