JP3470709B2 - ノズル内壁の撥液性評価方法 - Google Patents

ノズル内壁の撥液性評価方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、細いノズルを有す
る部品のノズル内壁の撥液性を評価する方法に関し、特
に部品を溶液中にノズル長さの途中まで浸漬し、ノズル
内に侵入した溶液を紙に吸収させ、残存溶液による紙の
変色部の大きさでノズル内壁の撥液性を評価する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関等の燃料噴射弁(以下、インジ
ェクタと呼称する)では、バルブの開閉によって、確実
に燃料を遮断または適量の流量を流さなければならな
い。また、燃料中にはオイル、添加物、水分等の異物が
存在し、これが作動中に堆積しデポジットと称する堆積
物が、燃料等の流れの障害となる。デポジットが堆積す
るとインジェクタ構成部品が高精度に製作されていて
も、燃料流の障害となり内燃機関では問題となってく
る。最近では、このような細孔を有する部品において、
液体を噴射するノズルの目詰まりを防止するため、ノズ
ル内壁に撥液処理を施すことが考えられている。例え
ば、特開平6−8416号公報には、ノズルオリフィス
が撥水処理を施してある記録ヘッドを用いることによ
り、目詰まり、吐出信頼性を実現するインクジェット記
録方法が開示されている。この場合には、ノズルオリフ
ィスとインクの濡れ性によって大きく左右されること、
また水に不溶の化合物を添加したインクの場合ノズルオ
リフィスで必ず乾燥による固化を発生することが開示さ
れている。
【0003】この場合、実際に撥液処理膜がノズル内壁
に確実に形成されていなければ所望の効果が期待できな
いため、撥液処理膜が形成されていることを確認・評価
することが重要となる。従来は、例えば直径200μm
程度のノズル内壁の撥液性を評価するため、機械加工に
よってノズルを半割りしたのち、顕微鏡観察、SEM観
察、オージェ分光分析法等を用いて評価していた。
【0004】上記従来の方法は、いずれもノズルを半割
りすることが前提となっており、ノズルを半割りするこ
とは熟練と多工程加工を必要とするため時間・費用が掛
かると共に、ノズル半割内壁は凹面であるため、一般的
な撥液性の評価に用いられている水滴の接触角測定法が
利用できないため、撥液性の直接評価が困難という問題
がある。そこで、ノズルを半割りする必要のない非破壊
評価方法が求められている。
【0005】この対策として、本発明者等は液面形状と
液面高さに着目した評価手法を特願平7−143600
号で提案した。この方法は精度的に優れているが、超音
波検出器等の高価な装置を必要とするため、更に簡便な
評価方法が望まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来方法では、細孔の
切断加工効率の向上から放電加工機等が考えられるが、
これでは発生するスパッタが半割細孔の内壁に付着する
ため採用出来ず、現状では加工前に保護樹脂を細孔内部
に挿入した後で、フライス加工によって半割し、その後
で保護樹脂を取除くという作業に頼っている。また、本
発明者等は液面形状と液面高さに着目した評価手法を特
願平7−143600号で提案したが、これは流入する
溶液の液面形状及び液面高さに着目した評価手法であっ
て、超音波検出器、発光・受光光度検出器等が必要とな
り、コストを引き上げることになる。本発明の目的は、
上記のような従来の問題に鑑みその改善方法を検討し、
部品を溶液中にノズル長さの途中まで浸漬し、ノズル内
に侵入した溶液を紙に吸収させ、残存溶液による紙の変
色によってノズル内壁の撥液性を評価する方法を提供す
る。
【0007】すなわち、ノズル内壁の撥液性に応じて流
入する溶液量が撥液処理有無に依存することを利用し
て、この時、有色溶液または溶液に濡れると発色する紙
を用いて流入溶液量を簡便に測定できるノズル内壁の撥
液性評価方法を提供する。また、本発明の他の目的は、
変色部の乾燥による減少を回避する方法を検討し変色部
の常温での安定性を改善した方法を提供する。さらに、
本発明の別の目的は、これまでの変色部の人による目視
判定を必要としていたものを、濾紙の裏に電極を設ける
ことによって電気特性の測定等による、機器評価を可能
とする方法を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、少なくと
もノズル内に撥液処理を施した撥液処理部品の撥液性を
評価する方法であって、評価対象品のノズル部を溶液に
浸漬し引上げた後、溶液吸収紙をノズル先端に当て、ノ
ズル内壁の撥液処理による濡れ性に基づくノズルの残存
溶液を紙に吸収させ、前記残存溶液による該紙の変色部
の大きさで撥液性の有無を判断することを特徴とするノ
ズル内壁の撥液性評価方法によって達成される。
【0009】また、上記の目的は、前記方法において、
前記紙が溶液吸収および/または溶液との化学反応によ
り変色する特性を有することを特徴とするノズル内壁の
撥液性評価方法によっても達成される。さらに、上記の
目的は、少なくともノズル内に撥液処理を施した撥液処
理部品の撥液性を評価する方法であって、未処理品の場
合にできる変色部を含み、かつ撥液処理品の場合にでき
る変色部を含まない位置に2本の電極を取付けた溶液吸
収紙を準備し、評価対象品のノズル部を溶液に浸漬し引
上げた後、溶液吸収紙をノズル先端に当て、ノズルの残
存溶液を紙に吸収させ、このときの電気抵抗の変化を測
定することにより撥液性の有無を判断することを特徴と
するノズル内壁の撥液性評価方法によっても達成され
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、次の知見によって達成
したものである。すなわち、部品を溶液中にノズル長さ
の途中まで浸漬する際の重量変化挙動を測定する際に、
撥液処理有り無しで重量変化挙動が異なった。その原因
は、ノズル内壁の撥液性に応じて溶液の流入高さが異な
ることに起因する。この時、有色溶液または溶液に濡れ
ると発色する紙を用いれば、流入溶液量を簡便に測定可
能となる。
【0011】前記特願平7−143600号では、図2
に示すように、部品1を溶液3に浸漬し、超音波を超音
波探触子6から発信し、ノズル内溶液面から反射する超
音波を受信して、ノズル内溶液面高さLnによって撥液
膜位置を測定するものであった。その時のノズル浸漬深
さLwは溶液の表面張力によるが、一般にはノズル内溶
液面高さLnより小さい。この方法では、超音波法など
の最新技術を必要としたが今回の考案では、発色判定の
通常広く用いられる簡便手法で評価可能となる。また、
本発明ではノズル内壁の撥液性の定量的な評価を対象と
していないが、数十nmと薄く無色透明で処理した撥液処
理膜の存在を、非破壊的手段によって検定可能である。
【0012】本発明の第一および第二発明では、撥液処
理品はその撥液性のためノズル内に溶液が侵入しないの
に対し、未処理品のノズル内にはその濡れ性により溶液
が侵入する。従って、浸漬後に引き上げた時のノズル内
の状況も変わる。未処理品ではノズル内に水が残ってお
り、撥液処理部品ではノズル内にほとんど水が残ってい
ない。浸漬後に引き上げた部品を、濾紙のような吸水性
の強いものに押し付けると未処理品ではノズル内の水が
染み出して色が変わる領域ができるのに対し、撥液処理
部品ではほとんど変色部ができない。しかし、溶液に水
を用いると容易に乾燥して濾紙の変色部が消えてしま
う。そこで塩化コバルトのように水和物をつくり色の変
わる物質を濾紙に含ませる。または、溶液を酸性又はア
ルカリ性にして、リトマス溶液又はフェノールフタレン
溶液を含ませておけば着色して、乾燥してすぐに色が消
えることもない。これらのことから、浸没後に引き上げ
た部品を濾紙に押し付け、ノズル部周辺の変色部の大き
さを比較すれば撥液処理の有無が判別可能となる。第一
発明はノズル内に溶液が残存しているため大きな変色部
ができ、逆に撥液処理品の場合にはノズル先端に溶液が
僅かに付着しているため小さな変色部となる。従って、
溶液の変色部の大きさにより撥液性の有無が判断でき
る。また、第二発明では、変色部に色がつくため、識別
が容易となる。さらに、第三発明では、目視判定では無
く機器評価が可能となる
【0013】以下、本発明の特徴について、さらに詳述
する。まず、第一の特徴は、図1(a)および(b)に
示すように、ノズルを下側にして部品を水に接触させる
た時に、未処理品(a)ではノズル内に水が入り込むの
に対して、撥液処理部品(b)ではノズル内にほとんど
水が入り込まない。したがって、浸漬後に引き上げた時
のノズル内の残存溶液も変わる。未処理品ではノズル内
に水が残っており、撥液処理部品ではノズル内にほとん
ど水が残っていない。このことから、浸漬後に引き上げ
た部品を、ノズルを下側にして濾紙のような吸水性の強
いものに押し付けると、残存水量の差によって、未処理
品ではノズル内の水が染み出して色が変わる領域ができ
るのに対し、撥液処理部品では吸水性紙上でほとんど変
色部ができない。この時、溶液に水を用いると容易に乾
燥して濾紙の変色部が消えてしまう。そこで水和物をつ
くり色の変わる物質を濾紙に含ませるか、または、溶液
の酸度またはアルカリ度によって、着色し、乾燥しても
すぐに色が消えることもない手段を構ずる。このことか
ら、本発明では、浸没後に引き上げた部品を紙上に押し
付け、ノズル部周辺の変色部の大きさを比較することに
よって撥液処理の有無が判別可能とする。
【0014】なお、本発明での撥液処理品の構成材料お
よび浸漬溶液の代表例としてステンレス鋼および水につ
いて、それらの表面張力を表1に示す。本発明において
は溶液の表面張力が処理品および未処理品の表面張力の
中間の値であればよい。
【0015】
【表1】
【0016】以下、本発明について実施例の添付図面を
参照してさらに詳述する。 実施例1 本実施例は、流入溶液を染み出すことによりその変色部
領域を検出する方法であり、次の条件で実施した。本実
施例に基づく検査法を図3に示す。溶液3としては水を
用いる。浸漬後に濾紙にノズル先端を押し付ける。未処
理品ではノズル内の水が染み出して変色部ができるのに
対し、撥液処理品ではほとんど黒色部ができない。変色
部の大きさで未処理品または撥液処理品の分別が可能で
ある。本実施例では、押し付け後に濾紙が容易に乾燥し
て変色部の大きさが減少してしまう。そのため評価を迅
速に行うか、評価ルームの湿度を高くしておく必要があ
る。
【0017】実施例2 本実施例は請求項2に対応する実施例である。前記実施
例1の乾燥による変色部の減少を回避するため、濾紙に
塩化コバルトのように水があると水和物をつくり変色す
る物質を含ませる。塩化コバルトは、乾燥時は青色を呈
し、水和物となると白赤色を呈する。この反応は可逆反
応であるものの、一端水和物になると常温では乾燥し難
い。したがって、白赤色の変色部は安定となり、評価タ
イミング管理に対する必要条件は緩くなり許容範囲は拡
大する。また、使用後の濾紙は、200℃程度に加熱乾
燥してやれば再使用可能である。その実施例を図4に示
す。本実施例において、さらに溶液に塩酸を含ませて酸
性又はNaを溶かしてアルカリ性にし、濾紙にリトマス
溶液又はフェノールフタレン溶液を含ませる。こうすれ
ば、溶液が有れば着色して、乾燥して色が消えることも
なく安定して判定が可能となる。
【0018】実施例3 本実施例は請求項3に対応するものである。前記実施例
1,2では、変色部の大きさの人による目視判定を必要
としていた。そこで機器評価を可能とするため、ノズル
内の溶液の染み出しによる濾紙の電気抵抗の変化を測定
する方式を図5に示す。未処理品の場合に出来る変色部
を含むように2本の電極8とこれに電流計9を接続して
濾紙の裏に貼り付けて電気抵抗の変化を測定する。抵抗
が小さくなれば未処理品と判定可能である。特に、デポ
ジット付着抑制のために、撥液処理を行ったガソリンエ
ンジン用インジェクタに本発明を適用したものでは、撥
液処理がノズル内壁のみでなく、インジェクタ頭頂部に
も同時になされると、処理品と未処理品の残存溶液量は
さらに差が大きくなり、前記変色領域の差も拡大してい
くことが認められた。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、撥液処理品の撥液特性
に対して、ノズル内に溶液が侵入するか否かを利用し、
未処理品の場合はノズル内に溶液が残存しているため大
きな変色部ができ、逆に撥液処理品の場合にはノズル先
端に溶液が僅かに付着しているだけのため小さな変色部
となる。従って、溶液の変色部の大きさにより撥液性の
有無が判断でき、これの機器判定による自動化も可能と
なり、製造ライン上においても迅速に非破壊的に判定可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るノズルへの溶液侵入状
況を示す図で、(a)未処理品(b)処理品の図であ
る。
【図2】従来の超音波による撥液性の測定方法を示す図
である。
【図3】本発明の実施例1に係る流入溶液染みだし領域
検出法を示す図である。
【図4】本発明の実施例2に係る流入溶液染みだし領域
検出法で、変色物質を使用した例を示す図である。
【図5】本発明の実施例3に係る流入溶液染みだし領域
検出法で、電気抵抗を利用した例を示す図である。
【符号の説明】
1…部品 2…容器 3…溶液 4…ノズル部 5…メニスカス 6…超音波探触子 7…超音波発信受信器 8…電極 9…電流計
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−334452(JP,A) 特開 平6−8416(JP,A) 特開 昭61−8632(JP,A) 特開 平8−50088(JP,A) 特開 昭56−92433(JP,A) 特開 昭62−64953(JP,A) 特開 平1−129160(JP,A) 特開 平4−174342(JP,A) 特公 昭57−27414(JP,B2) 特公 平4−67910(JP,B2) 特公 昭53−12199(JP,B2) 特許3329164(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 13/00 - 13/04 F02M 61/00 - 61/20 F02M 65/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともノズル内に撥液処理を施した
    撥液処理部品の撥液性を評価する方法であって、評価対
    象品のノズル部を溶液に浸漬し引上げた後、溶液吸収紙
    をノズル先端に当て、ノズル内壁の撥液処理による濡れ
    性に基づくノズルの残存溶液を紙に吸収させ、該残存溶
    液による該紙の変色部の大きさで撥液性の有無を判断す
    ることを特徴とするノズル内壁の撥液性評価方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記紙が溶液吸収お
    よび/または溶液との化学反応により変色する特性を有
    することを特徴とするノズル内壁の撥液性評価方法。
  3. 【請求項3】 少なくともノズル内に撥液処理を施した
    撥液処理部品の撥液性を評価する方法であって、未処理
    品の場合にできる変色部を含み、かつ撥液処理品の場合
    にできる変色部を含まない位置に2本の電極を取付けた
    溶液吸収紙を準備し、評価対象品のノズル部を溶液に浸
    漬し引上げた後、溶液吸収紙をノズル先端に当て、ノズ
    ルの残存溶液を紙に吸収させ、このときの電気抵抗の変
    化を測定することにより撥液性の有無を判断することを
    特徴とするノズル内壁の撥液性評価方法。
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