JP2018193966A - 液体噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】この液体噴射ノズルは，液体が微流化して噴霧され，それによって他の気体との混合が促進され，液体と他の気体との反応が促進される。【解決手段】この液体噴射ノズルは，ノズル本体２の先端部４７に配設された噴孔構造体１０を備えている。噴孔構造体１０は，少なくとも三層に重ねられ且つ液体３８の流れ方向に互いに連通する少なくとも１個の噴孔がそれぞれ形成された第１層板１１，第２層板１２及び第３層板１３から構成されている。第１層板１１には第１孔１４が形成され，第２層板１２には液体３８の流れ方向を変更する接線孔部４６と中央孔部４５から成る第２孔１５が形成され，第３層板１３には第２孔１５の中央孔部４５に連通する第３孔１６が形成されている。【選択図】図３

Description

この発明は，例えば，エンジン，燃焼器，排気ガス浄化装置等の各種装置に用いられる液体を噴射する液体噴射ノズルに関する。

従来，エンジン，燃焼器，排気ガス浄化装置等で燃料，アンモニア水等の液体を噴射する液体噴射装置は，液体を高圧状態に溜めて，高圧の液体をノズルに送り，ノズル部における針弁を弁シートから開放して高圧の液体を液体噴霧室，燃焼室等のチャンバ内に噴射して液体を噴霧するものである。例えば，コモンレール式燃料噴射装置は，２０００バール以上の燃料を多段噴射できることが可能なため最新のエンジンで採用されている。該液体噴射装置は，液体の噴射系の最大の欠点は，コストが高いことであり，噴射系部品のコストが高額にあり，普及しない原因の１つと言われている。

従来，液体噴射ノズルとして，半導体プレートの破損や燃料の漏洩を防止し，コストを下げ，燃料の微流化特性向上させるものが知られている。該液体噴射ノズルは，先端に噴口及び弁座が形成された弁本体と，先端に噴口を開閉するシート部が形成され弁本体内に往復自在に介挿された弁部材と，該弁部材を駆動信号に応じて上下に往復動させる電磁コイルを備えた駆動部と，弁本体の先端部に装着されたスリーブと，噴口に近接して弁本体とスリーブとの間に介挿され複数のオリフィスを形成したシリコンオリフィスプレートと，該シリコンオリフィスプレートと弁本体及びスリーブとの間にそれぞれ介挿された環状の第１及び第２の樹脂フィルムとから構成されている（例えば，特許文献１参照）。

また，燃料噴射ノズルとして，噴孔プレートの強度を保持しつつ噴霧の微流化を促進するものが知られている。該燃料噴射ノズルは，ノズルボディの先端に取り付けられている噴孔プレートには噴孔が形成されている。噴孔プレートは，噴孔の入口側開口の周縁に凹部を形成し，それによって噴孔の近傍における噴孔プレートの板厚が減少し，噴孔の全長は短縮されている。燃料は凹部に沿って噴孔へ流入するため，燃料が衝突する位置は噴孔の出口側に近づき，噴孔のより出口側で乱れを生じた燃料は短縮された噴孔により整流され難く，燃料の噴霧の微流化が促進される（例えば，特許文献２参照）。

また，燃料噴射ノズルとして，可変噴孔式のものが知られている。該燃料噴射ノズルは，アウターニードルにおいて，第２噴孔を開閉するために，貫通孔よりも先端側に第２外側シート部を設け，さらに第２外側シート部の先端側に周状の溝を設ける。第２外側シート部の近傍部分は，背圧等による不正力により弾性変形を起こし易くなる。第２外側シート部は第２外側シート面に強く押しつけられ，外側溜まり部と第２噴孔との間は確実に遮断される（例えば，特許文献３参照）。

また，流体噴射ノズルとして，流体の微流化を促進するものが知られている。該流体噴射ノズルは，開弁により燃料を噴射口から噴射する燃料噴射弁本体に設けられている。噴射口から噴射された燃料の流れ保持器ずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットを段階的に制御する入口孔部，長孔部，出口孔部から成る噴孔を備えている。出口孔部に一端部が連通する長孔部は，ノズル軸線に公差する方向に延びている。長孔部の他端部に入口孔部が点通される。長孔部に対し出口孔部が鋭角をなしている（例えば，特許文献４参照）。

また，噴板の製造方法として，エッチング加工により製作することにより，バリ取り，面仕上げの後加工を不要にし，高精度で低コストで量産できるものが知られている。該噴板の製造方法は，粉鉱の左右に延びる溝を少なくとも噴口近傍で直交するように両面に，エッチング加工によりそれぞれ形成する（例えば，特許文献５参照）。

特開平０７−１５２０３７号公報 特開２００４−８４５４９号公報 特開２００６−２２０１２９号公報 特開２００１−３００３６０号公報 特開平６−１３４３４８号公報

ところで，従来の燃料噴射装置では，ノズルから噴射される噴霧状態が十分な微粒化することができず，また，チャンバ内に十分に拡散することができず，空気と燃料との混合状態，或いは排気ガスと排気ガス浄化に用いるアンモニア水，尿素水等の液体との混合状態が満足できるものではなかった。

この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，従来の噴射ノズルから噴射された燃料，アンモニア水，尿素水等の液体の噴霧状態では，液体を細かい微粒化してすることができず，また，広角に拡散させることができず，他の気体との混合が十分でなかったが，本願発明では少なくとも三層板から構成された噴孔構造体をノズルの先端や細かいチューブの先端に配設するこよによって，噴孔構造体の噴孔から噴射された液体が微粒化して広角に拡散して噴霧され，それによって空気，排気ガス等の他の気体との混合がスムーズに促進され，燃焼や酸化還元反応が促進されることを特徴とする液体噴射ノズルを提供することである。

この発明は，液体をノズル本体に設けた噴孔を通じて噴射する液体噴射ノズルにおいて，前記ノズル本体の先端側に配設された噴孔構造体を備えており，前記噴孔構造体は，少なくとも三層に重ねられ且つ前記液体の流れ方向に互いに連通する少なくとも１個の噴孔がそれぞれ形成された第１層板，第２層板，及び第３層板から構成されており，
前記液体の流れとなる流路の上流に位置する前記第１層板には少なくとも１個の第１孔が形成され，前記流路の中間に位置する前記第２層板には前記第１孔に連通して前記液体の流れ方向を変更する第２孔が前記第１孔に対応して少なくとも１個形成され，前記流路の下流に位置する前記第３層板には前記第２層板の前記第２孔に連通して前記液体を噴出する第３孔が前記第２孔に対応して形成されていることを特徴とする液体噴射ノズルに関する。

また，前記第２層板に形成された前記第２孔は，前記液体を前記第２層板から前記第３層板に噴出する中央孔部と該中央孔部に接線方向に連通し且つ前記第１層板の前記第１孔に連通する接線孔部とから構成され，前記第１層板の前記第１孔から流入した前記液体を旋回流に変更させるものである。

また，この液体噴射ノズルは，前記第１層板には前記第２層板の前記中央孔部から隔置した位置で且つ前記第２層板の前記接線孔部に連通する前記第１孔が少なくとも１個形成され，前記第２層板には前記中央孔部と前記中央孔部に接線方向に連通する前記接線孔部とから成る前記第２孔が少なくとも１個形成され，前記第３層板には前記第２層板の前記中央孔部に連通する前記第３孔が形成されているものである。

また，この液体噴射ノズルは，前記第１層板には前記第１孔が周方向に隔置して複数個形成され，前記第２層板には周方向に隔置して複数個形成された前記中央孔部と前記中央孔部に接線方向にそれぞれ連通して前記第１層板の前記第１孔にそれぞれ連通する前記接線孔部とが形成され，前記第３層板には前記第２層板の前記中央孔部にそれぞれ連通して周方向に隔置して複数個形成されているものである。

また，前記第２層板の前記第２孔は前記第１層板の前記第１孔と前記第３層板の前記第３孔より大きな面積を有し，前記第２層板の前記第２孔によって発生した前記旋回流は前記第３層板の前記第３孔から前記旋回流として外部に噴霧されるものである。

また，前記第１層板，前記第２層板及び前記第３層板は薄板でそれぞれ形成され，前記第２層板の上流側に前記第１層板が拡散接合により接着され，前記第２層板の下流側に前記第３層板が拡散接合により接着されているものである。

また，前記第１層板に形成された前記第１孔，前記第２層板に形成された前記第２孔，及び前記第３層板に形成された前記第３孔は，エッチング加工により成形されている。

また，この液体噴射ノズルは，先端部に噴口，該噴口へ液体を供給する液体溜まり部，及び前記液体を前記液体溜まり部に供給すると共に前記液体溜まり部から前記噴口へ前記液体を送り込む液体通路を形成する前記ノズル本体，前記ノズル本体内に配設され且つリフトして前記噴口を開放する弁体，前記ノズル本体内の中空部に配設されたスプリングのばね力で前記弁体を前記噴口の閉方向に押圧する弁構造体，並びに前記弁構造体をソレノイドのＯＮ−ＯＦＦに応答してリフトさせるアクチュエータを有するものである。

また，前記アクチュエータはコントローラからのＯＮ−ＯＦＦ指令に応答して前記弁構造体をリフトさせ，前記弁構造体の前記弁体は前記弁構造体のリフトによってフリーになって液体圧でリフトして前記噴口を開放し，前記噴口を通じて流出した前記液体が前記噴孔構造体によって旋回流となって外部に噴霧されるものである。

また，前記ノズル本体は，同径に貫通する中空部に形成された鉄製のパイプから形成され，前記パイプの長手方向中央領域が外周側が環状凹部に形成された鉄芯絞り部に形成され，前記鉄芯絞り部の前記ノズル本体の外周部に前記アクチュエータを構成するソレノイドが配設されているものである。

また，前記弁構造体は，前記ノズル本体の中央部の前記鉄芯絞り部に摺動自在に配設されたリング状の摺動リング部材，前記摺動リング部材の先端側端部に圧入固定され且つ前記液体を通す複数の通孔が形成された中空部材，及び前記中空部材の先端側端部に溶接で固定された弁体を構成するボールから構成されている。

この発明による液体噴射ノズルは，上記のように，ノズル本体の先端に少なくとも三層板から構成された噴孔構造体を配設して液体の流れ方向を変更するので，噴孔構造体の噴孔から噴射される燃料，アンモニア水，尿素水等の液体が微粒化して拡散噴霧され，空気，排気ガス等の他の気体との混合状態を良好にし，燃焼，酸化還元を促進させることができる。即ち，前記噴孔構造体について，液体の流れの方向であるベクトルを変化させることによって，噴孔構造体の噴孔から噴霧される液体の微粒化を促進させると共に広範囲に噴霧軌跡が拡散されて噴霧されることになる。特に，噴孔構造体から噴射される液体が旋回流となって噴射されると，噴霧状態が液体を微粒化して拡散されるのが促進されるので，液体が燃料である場合には，燃焼室内での空気との混合が促進され燃焼状態が良好になり，また，排気ガス浄化装置で排気ガスの浄化に使用される液体がアンモニア水や尿素水である場合には，浄化室内での排気ガスとの混合が促進され，酸化還元状態を促進し，排気ガスを良好に浄化することができる。

この発明による液体噴射ノズルの実施例を示す概略断面図である。 図１の液体噴射ノズルにおけるノズル本体の先端領域を示す拡大断面図である。 この液体噴射ノズルにおける噴孔構造体を構成する第１層板，第２層板，及び第３層板から成る代表的な第１実施例を示し，（Ａ）は噴孔構造体を構成する第１層板，第２層板，及び第３層板を模式的に示す説明図，並びに（Ｂ）は（Ａ）の第１層板，第２層板，及び第３層板におけるＡ−Ａ断面の噴孔構造体を示す断面図である。 この液体噴射ノズルにおける第１実施例の噴孔構造体が第１層板，第２層板，及び第３層板のそれぞれの周方向に隔置して６対等間隔に配設された状態を模式的に示す説明図である。 この液体噴射ノズルの噴孔構造における噴孔構造体を構成する第１層板，第２層板，及び第３層板から成る実施例を模式的に示し，（Ａ）が第２実施例を示し，（Ｂ）が第３実施例を示す説明図である。 この液体噴射ノズルの噴孔構造における噴孔構造体を構成する第１層板，第２層板，及び第３層板から成る実施例を模式的に示し，（Ａ）が第４実施例を示し，（Ｂ）が第４実施例を示す説明図である。

以下，図面を参照して，この液体噴射ノズルの噴孔構造の実施例について説明する。
図１及び図２を参照して，この発明による噴孔構造体が組み込んだ液体噴射ノズルを説明する。この液体噴射ノズルは，例えば，ディーゼルエンジンを搭載した燃料噴射装置，或いはアンモニア水，尿素水等の液体３８を噴霧する排気ガス浄化装置に適用して好ましいものである。この液体噴射ノズルは，主として，エンジン，噴射装置，機器等の取付け部に固定されるノズル支持本体１，ノズル支持本体１に形成された嵌挿孔４０に挿通して両者がねじ止め固定手段３９等で固定されたパイプ状のノズル本体２，ノズル本体２内を摺動自在に移動する弁体を構成する弁構造体３，ノズル支持本体１にねじ止め固定手段２９で固定され且つノズル本体２の中央領域に形成された鉄芯絞り部２Ａに位置決め固定されたソレノイド４Ｓを収容したソレノイド支持体１７，弁構造体３の弁体を構成するボール６を着座させる弁座３０を構成し且つ中央に噴口２３が形成された弁着座部材２５，及びノズル本体２の先端部４７に配設された噴孔構造体１０から構成されている。ノズル本体２は，同径に貫通する中空部４４に形成された鉄製のパイプから成り，該中空部４４の長手方向中央領域に外周側が環状凹部に形成された鉄芯絞り部２Ａを備えている。また，弁構造体３は，ノズル本体２の鉄芯絞り部２Ａの先端側の半分領域の中空部４４に摺動自在に配設されたリング状の摺動リング部材８，摺動リング部材８の先端側端部に圧入固定され且つ液体を通す複数の通孔３２が形成された中空部材６，及び中空部材６の先端側端部に溶接で固定された弁体を構成するボール６から構成されている。また，この液体噴射ノズルは，ノズル本体２の鉄芯絞り部２Ａの半分領域の中空部４４に固定されたスプリング支持体５，及び摺動リング部材８とスプリング支持体５との対向面間にギャップ２４を形成し且つ摺動リング部材８とスプリング支持体５との間に配設された両者を引き離す側にばね力を付勢するスプリング９を備えている。スプリング９は，スプリング支持体５の中空部に配設され，摺動リング部材８を弁着座部材２５へ常時押し付け，ボール６を弁着座部材２５の弁座３０に押し付けて弁着座部材２５に設けた噴口２３を閉鎖している。ノズル本体２には，弁着座部材２５より先端側端部４７に，この発明の特徴とする少なくとも３層板から成る噴孔構造体１０が取り付けられている。

この液体噴射ノズルにおいて，ノズル本体２の鉄芯絞り部２Ａの上流側半分を占める領域に位置決めして固定されたスプリング支持体５には，スプリング９の一端を受けるための凹状底部に受座３５が形成され，その受座３５の中央には液体３８が流れる通孔３１が形成されている。また，ノズル本体２の鉄芯絞り部２Ａの下流側半分を占める領域に位置決めして固定された摺動リング部材８には，スプリング９の他端を受けるための凹状底部に受座３６が形成され，その受座３６の中央には液体３８が流れる通孔３２が形成されている。また，この液体噴射ノズルを構成するノズル本体２には，液体供給源（図示せず）から供給された液体３８を収容して噴射時に噴射させる中空部４４に液体溜まり部３７が形成されている。従って，弁構造体３は，摺動リング部材８とスプリング支持体５との間のギャップ２４分だけ，摺動リング部材８がノズル本体２内を摺動移動できるように構成されている。この液体噴射ノズルでは，フィルタ１８を通じて供給された液体３８は，ノズル本体２の中空部４４の液体溜まり部３７に収容され，液体溜まり部３７の液体３８は，スプリング支持体５の通孔３１，次いで摺動リング体８の通孔３２，中空部材７の複数の通孔２７を通って弁着座部材２５とボール６との間の液体通路４２に供給されるように構成されている。

また，この液体噴射ノズルを構成するノズル本体２には，液体３８の供給側の端部には液体３８を濾過する金網メッシュ等から成るフィルタ１８を備えた支持リング１９が固定リング２８によって取り付けられている。また，アクチュエータ４は，ノズル本体２のパイプ中央部を環状に凹ませて形成された鉄心絞り部２Ａ，鉄心絞り部２Ａの外周側に位置して円筒状に巻き上げられたコイルであるソレノイド４１，ソレノイド４１を収容支持するソレノイド支持体１７，ソレノイド４１に電流をＯＮ−ＯＦＦするためソレノイド４１にコネクタ２１で電源（図示せず）に接続された電極２０，及び電極２０に通電して電流をＯＮ−ＯＦＦしてソレノイド４１のＯＮ−ＯＦＦを制御するコントローラ（図示せず）を備えている。この液体噴射ノズルでは，液体パイプ，ポンプ等を通じて液体３８は，ノズル本体２内に形成された液体溜まり部３７に供給される。また，ノズル本体２は，液体噴射ノズルを相手部材に取り付けるため，供給側端部にＯリング２２が設けられた取付け部４２に構成されている。

この液体噴射ノズルは，コントローラの指令によって，コイル４１に電流を流すと，摺動リング部材８とスプリング支持体５との間のギャップ２４を零にする力が働き，摺動リング部材８がスプリング９のばね力に抗してギャップ２４を零にする方向に移動し，その時，ボール６が弁着座部材２５の弁座３０から離れ，噴口２３が開口し，液体３８が噴口２３から噴孔構造体１０へと供給され，噴孔構造体１０の噴孔を通じて液体３８が外部に噴霧されることに成る。この液体噴射ノズルでは，コントローラの指令でコイル４１に電流を流すと，磁束がコイル４１の内側のノズル本体２の鉄心を流れる。ノズル本体２の鉄心のしぼり部２Ａの領域で磁束が飽和し，磁束の飽和によって内部に位置する摺動リング部材８がスプリング９のばね力に抗してスプリング支持体５側に移動し，ギャップ２４を零にする方向に移動する。即ち，エアギャップは，磁束が通り難いため，ソレノイド４１がエアギャップを零にする方向に作用し，そのため移動体である摺動リング部材８がが移動させられるからである。コイル４１は，１００回〜２００回と巻き上げた構造に構成しておけば，ソレノイド４１の現象を発生させる。この液体噴射ノズルでは，コントローラの指示で電極２０をＯＮ−ＯＦＦさせて，コイル４１に電流を流すことによって，弁構造体３が繰り返しのリフトをして液体３８が噴孔構造体１０の噴孔を通じて外部に噴霧されることになる。即ち，液体溜まり部３７内の液体３８は，ソレノイド４１から成るアクチュエータ４が付勢して弁構造体３がリフトし，噴口２３が開放して，液体３８が噴孔構造体１０へ供給され，次いで，液体３８が噴孔構造体１０の噴孔を通じて微流化した広角に拡散した霧状の噴霧がチャンバ，燃焼室等の外部に噴射される。

この発明による液体噴射ノズルは，特に，ノズル本体２の先端側に配設された噴孔構造体１０に特徴を有しており，噴孔構造体１０は，図３〜図６に示されるように，少なくとも三層に重ねられ且つ液体３８の流れ方向に互いに連通する少なくとも１個の噴孔となる孔１４〜１６がそれぞれ形成された第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３から構成されている。第１層板１１は，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，少なくとも１個の第１孔１４を備えている。第２層板１２は，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して設けられている。第３層板１３は，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央部に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して設けられている。この液体噴射ノズルでは，実質的には，第３層板１３に形成された第３孔１６が液体３８を噴霧する噴孔を形成することになる。更に，第２層板１２に形成された第２孔１５は，液体３８を第２層板１２から第３層板１３に噴出する中央孔部４５と，第１層板１１の第１孔１４に連通し且つ中央孔部４５に接線方向に連通する接線孔部４６とから構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を接線孔部４６から中央孔部４５に流入することによって液体３８の流れが旋回流に変更される。

この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０は，第１層板１１には，第２孔１５の中央孔部４５から隔置した位置で且つ接線孔部４６に連通する第１孔１４が少なくとも１個形成されている。第２層板１２には，中央孔部４５と中央孔部４５に接線方向に連通して第１孔１４に連通する接線孔部４６から成る第２孔１５が少なくとも１個形成されている。第３層板１３には，第２孔１５の中央孔部４５に連通する第３孔１６が形成されている。更に，噴孔構造１０は，図３及び図５の（Ｂ）に示すように，第１層板１１には第１孔１４が周方向に複数隔置してそれぞれ形成されており，第２層板１２には周方向に隔置して複数個形成された中央孔部４５と中央孔部４５に接線方向にそれぞれ連通して第１孔１４にそれぞれ連通する接線孔部４６とが形成され，また，第３層板１３には第２孔１５の中央孔部４５にそれぞれ連通して周方向に隔置して複数個形成されている。

この液体噴射ノズルにおいて，第２層板１２の第２孔１５は，第１層板１１の第１孔１４と第３層板１３の第３孔１６より大きな面積を有しており，第２層板１２の第２孔１５によって発生した旋回流は，第３層板１３の第３孔１６から旋回流として外部に拡散して噴霧されるようになる。また，第１層板１１，第２層板１２及び第３層板１３は，薄板でそれぞれ形成されており，第２層板１２の上流側に第１層板１１が拡散接合により接着され，第２層板１２の下流側に第３層板１３が拡散接合により接着されている。更に，第１層板１１に形成された第１孔１４，第２層板１２に形成された第２孔１５，及び第３層板１３に形成された第３孔１６は，エッチング加工により成形されている。

図３には，この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０の典型的な第１実施例が示されている。第１実施例では，第１層板１１には，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，一対の第１孔１４が周方向に隔置して形成されている。第２層板１２には，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して設けられている。更に，第２孔１５は，中心に位置する中央孔部４５と，第１孔１４に連通し且つ中央孔部４５に接線方向に連通する接線孔部４６から構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を旋回流に変更させることができる。第３層板１３には，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央孔部４５に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して設けられており，第２孔１５の中央孔部４５にそれぞれ連通して１個形成されている。

図４には，この液体噴射ノズルについて，図３に示すタイプの第１実施例の噴孔構造体１０は，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３に，それぞれに形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６が周方向に等間隔に隔置して６対形成された状態が模式的に示されている。この液体噴射ノズルでは，噴孔構造体１０は，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３にそれぞれ形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６が，図４では６個設けてあるが，それに限定されるものでなく，２〜５対設けることもできることは勿論である。第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３に形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６の数を増やすことによって，液体３８の噴霧状態は種々に変えることができるので，燃焼室やチャンバの形状や用途に応じて周方向に隔置して設ける孔の数を決定すれば，最適な噴霧状態を確保することができる。

図５の（Ａ）には，この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０の第２実施例が示されている。第２実施例では，第１層板１１には，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，１個の第１孔１４が中心から隔置して形成されている。第２層板１２には，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して１個設けられている。更に，第２孔１５は，中心に位置する中央孔部４５と，第１孔１４に連通し且つ中央孔部４５に液体３８の流れ方向を変更する長孔部４８から構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を流れを変更させることができる。第３層板１３には，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央孔部４５に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して１個設けられている。また，第２実施例についても，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３にそれぞれ形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６は，第１実施例のように，周方向に等間隔に隔置して２〜５対設けることができることは勿論である。

図５の（Ｂ）には，この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０の第３実施例が示されている。第３実施例では，第１層板１１には，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，１個の第１孔１４が中心から隔置して形成されている。第２層板１２には，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して１個設けられている。更に，第２孔１５は，中心に位置する中央孔部４５と，第１孔１４に連通し且つ中央孔部４５に液体３８の流れ方向を変更する円弧状に延びる接線孔部４６から構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を流れを旋回流れに変更することができる。第３層板１３には，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央孔部４５に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して１個設けられている。また，第３実施例についても，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３にそれぞれ形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６は，第１実施例のように，周方向に等間隔に隔置して２〜５対設けることができることは勿論である。

図６の（Ａ）には，この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０の第４実施例が示されている。第４実施例では，第１層板１１には，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，１個の第１孔１４が中心から隔置して形成されている。第２層板１２には，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して１個設けられている。更に，第２孔１５は，中心に位置する中央孔部４５と，第１孔１４に連通し且つ中央孔部４５に液体３８の流れ方向を変更する直線状に延びる接線孔部４６から構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を流れを旋回流れに変更することができる。第３層板１３には，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央孔部４５に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して１個設けられている。また，第４実施例についても，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３にそれぞれ形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６は，第１実施例のように，周方向に等間隔に隔置して２〜５対設けることができることは勿論である。

図６の（Ｂ）には，この液体噴射ノズルにおける噴孔構造１０の第５実施例が示されている。第５実施例では，第１層板１１には，液体３８の流れとなる流路の上流に位置しており，１個の第１孔１４が中心から隔置して周方向に３個形成されている。第２層板１２には，流路の中間に位置しており，第１孔１４に連通して液体３８の流れ方向を変更する第２孔１５を第１孔１４に対応して１個設けられている。更に，第２孔１５は，中心に位置する中央孔部４５と，第１孔１４にそれぞれ連通し且つ周方向に隔置して中央孔部４５に液体３８の流れ方向を変更する直線状に延びる３個の接線孔部４６から構成されており，第１層板１１の第１孔１４から流入する液体３８を流れを旋回流れに変更することができる。第３層板１３には，流路の下流に位置しており，第２孔１５の中央孔部４５に連通して液体３８が流入する第３孔１６を第２孔１５に対応して１個設けられている。また，第５実施例についても，第１層板１１，第２層板１２，及び第３層板１３にそれぞれ形成する第１孔１４，第２孔１５，及び第３孔１６は，第１実施例のように，周方向に等間隔に隔置して２〜５対設けることができることは勿論である。

この発明による液体噴射ノズルは，例えば，ディーゼルエンジンを搭載した燃料噴射装置，アンモニア水，尿素水等の液体を噴霧する排気ガス浄化装置等の液体を噴霧するノズルに適用して好ましいものである。

２ ノズル本体
２Ａ 鉄芯絞り部
３ 弁構造体
４ アクチュエータ
６ ボール
７ 中空部材
８ 摺動リング部材
９ スプリング
１０ 噴孔構造体
１１ 第１層板
１２ 第２層板
１３ 第３層板
１４ 第１孔
１５ 第２孔
１６ 第３孔
２３ 噴口
３７ 液体溜まり部
３８ 液体
４１ ソレノイド
４３ 液体通路
４４ 中空部
４５ 中央孔部
４６ 接線孔部
４７ 先端部

Claims (11)

1. 液体をノズル本体に設けた噴孔を通じて噴射する液体噴射ノズルにおいて，
   前記ノズル本体の先端側に配設された噴孔構造体を備えており，前記噴孔構造体は，少なくとも三層に重ねられ且つ前記液体の流れ方向に互いに連通する少なくとも１個の噴孔がそれぞれ形成された第１層板，第２層板，及び第３層板から構成されており，
   前記液体の流れとなる流路の上流に位置する前記第１層板には少なくとも１個の第１孔が形成され，前記流路の中間に位置する前記第２層板には前記第１孔に連通して前記液体の流れ方向を変更する第２孔が前記第１孔に対応して少なくとも１個形成され，前記流路の下流に位置する前記第３層板には前記第２層板の前記第２孔に連通して前記液体を噴出する第３孔が前記第２孔に対応して形成されていることを特徴とする液体噴射ノズル。
2. 前記第２層板に形成された前記第２孔は，前記液体を前記第２層板から前記第３層板に噴出する中央孔部と該中央孔部に接線方向に連通し且つ前記第１層板の前記第１孔に連通する接線孔部とから構成され，前記第１層板の前記第１孔から流入した前記液体を旋回流に変更させることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ノズル。
3. 前記第１層板には前記第２層板の前記中央孔部から隔置した位置で且つ前記第２層板の前記接線孔部に連通する前記第１孔が少なくとも１個形成され，前記第２層板には前記中央孔部と前記中央孔部に接線方向に連通する前記接線孔部とから成る前記第２孔が少なくとも１個形成され，前記第３層板には前記第２層板の前記中央孔部に連通する前記第３孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ノズル。
4. 前記第１層板には前記第１孔が周方向に隔置して複数個形成され，前記第２層板には周方向に隔置して複数個形成された前記中央孔部と前記中央孔部に接線方向にそれぞれ連通して前記第１層板の前記第１孔にそれぞれ連通する前記接線孔部とが形成され，前記第３層板には前記第２層板の前記中央孔部にそれぞれ連通して周方向に隔置して複数個形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ノズル。
5. 前記第２層板の前記第２孔は前記第１層板の前記第１孔と前記第３層板の前記第３孔より大きな面積を有し，前記第２層板の前記第２孔によって発生した前記旋回流は前記第３層板の前記第３孔から前記旋回流として外部に噴霧されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体噴射ノズル。
6. 前記第１層板，前記第２層板及び前記第３層板は薄板でそれぞれ形成され，前記第２層板の上流側に前記第１層板が拡散接合により接着され，前記第２層板の下流側に前記第３層板が拡散接合により接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体噴射ノズル。
7. 前記第１層板に形成された前記第１孔，前記第２層板に形成された前記第２孔，及び前記第３層板に形成された前記第３孔は，エッチング加工により成形されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体噴射ノズル。
8. 先端部に噴口，該噴口へ液体を供給する液体溜まり部，及び前記液体を前記液体溜まり部に供給すると共に前記液体溜まり部から前記噴口へ前記液体を送り込む液体通路を形成する前記ノズル本体，前記ノズル本体内に配設され且つリフトして前記噴口を開放する弁体，前記ノズル本体内の中空部に配設されたスプリングのばね力で前記弁体を前記噴口の閉方向に押圧する弁構造体，並びに前記弁構造体をソレノイドのＯＮ−ＯＦＦに応答してリフトさせるアクチュエータを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体噴射ノズル。
9. 前記アクチュエータはコントローラからのＯＮ−ＯＦＦ指令に応答して前記弁構造体をリフトさせ，前記弁構造体の前記弁体は前記弁構造体のリフトによってフリーになって液体圧でリフトして前記噴口を開放し，前記噴口を通じて流出した前記液体が前記噴孔構造体によって旋回流となって外部に噴霧されることを特徴とする請求項８に記載の液体噴射ノズル。
10. 前記ノズル本体は，同径に貫通する中空部に形成された鉄製のパイプから形成され，前記パイプの長手方向中央領域が外周側が環状凹部に形成された鉄芯絞り部に形成され，前記鉄芯絞り部の前記ノズル本体の外周部に前記アクチュエータを構成するソレノイドが配設されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体噴射ノズル。
11. 前記弁構造体は，前記ノズル本体の中央部の前記鉄芯絞り部に摺動自在に配設されたリング状の摺動リング部材，前記摺動リング部材の先端側端部に圧入固定され且つ前記液体を通す複数の通孔が形成された中空部材，及び前記中空部材の先端側端部に溶接で固定された弁体を構成するボールから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液体噴射ノズル。

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