JP6570346B2 - 中空複合磁性部材及びその製造方法並びに燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、中空複合磁性部材及びその製造方法並びに燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車の燃費規制が厳しくなり、自動車用エンジンには低燃費化が求められている。低燃費化のためには、燃料噴射弁には燃料の微小噴射量制御が必須である。自動車等の内燃機関においては、エンジン制御ユニットからの電気信号により駆動する電磁式の燃料噴射弁が広く用いられている。

強磁性材料からなるパイプの外側にはソレノイドコイル、パイプの内側にはコアと、弁体が取り付けられたアンカが配置され、閉弁時には弁体がバネの力を受けて弁座側に付勢される構造となっている。ソレノイドコイルにパルス電圧が印加されて発生する電磁力によってソレノイドコイルの周囲に磁気回路が形成され、アンカがコアに吸引される。その結果、弁体が弁座から離れて開弁し、燃料が燃料噴射弁の先端より噴射される。アンカとコアとが対向する面に磁束を集中させ、アンカとコアに吸引力を発生させるためには、パイプの一部分は、磁束漏れを抑制する目的で非磁性または弱磁性とする必要がある。

上記の、パイプの一部分の非磁性化または弱磁性化のために、特許文献１には、強磁性又はフェライト性の２枚の薄板の間に非磁性の薄板を挿入し、薄板の境界部の接合をレーザ溶接によって行い、接合後の前記薄板をスリーブ形に曲げ加工し、スリーブの長手方向の境界部の固定をレーザ溶接によって行う方法が開示されている。

また、上記の、パイプの一部分の非磁性化または弱磁性化のために、特許文献２には、ステンレスからなる磁性中空部材のレーザ照射箇所にＮｉワイヤを供給する方法が開示されている。

特表２００７−５１５５８６号公報 特開２００１−８７８７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、強磁性材料および非磁性材料からなる複数の薄板を製作して組み合わせ接合したのち、更にスリーブ形に曲げ加工して接合する必要があるため、多くの工数が必要となり製作が困難である。また、インジェクタの小型化を達成するためには、ソレノイドコイルを小型化し、形成される磁気回路を小さくする必要がある。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、スリーブ（パイプ）の非磁性部分の幅の低減に限界があるため、インジェクタの小型化が困難である。

また、純Ｎｉ材料には磁性があるため、特許文献２に記載された方法では必ずしも非磁性化または弱磁性化が達成されない。処理部分を非磁性化または弱磁性化するためには、適正な処理条件を選択し、処理部分の元素組成や元素濃度の偏りを制御する必要もある。

本発明の目的は、非磁性部分の幅が小さい中空複合磁性部材及びこれを有する燃料噴射弁を提供すること、並びにこのような中空複合磁性部材を簡易な方法で製造することにある。

本発明の中空複合磁性部材は、１５質量％以上１８質量％以下のＣｒを含有する強磁性材料で形成された中空の部材であって、その一部に改質部を有し、改質部は、８質量％以上１８質量％のＣｒと、６．５質量％以上５０質量％以下のＮｉと、を含有する合金を含む。

本発明によれば、非磁性部分の幅が小さい中空複合磁性部材及びこれを有する燃料噴射弁を提供することができる。また、このような中空複合磁性部材を簡易な方法で製造することができる。

この結果、電磁コイルに印加するパルス電圧に対する燃料噴射弁の開閉の応答性が高い燃料噴射弁を提供することができ、燃料噴射弁を搭載した自動車の燃費向上に貢献できる。

燃料噴射弁を示す縦断面図である。 実施例１及び３におけるパイプの改質装置の構成を示す縦断面図である。 図２Ａの横断面図である。 実施例２及び４におけるパイプの改質装置の構成を示す縦断面図である。 図３Ａの横断面図である。 試料振動型磁力計の原理図である。 シェフラー組織図である。

本発明は、強磁性材料からなるパイプを局所的に弱磁性化したもの、及びこれを有する燃料噴射弁に関するものである。言い換えると、上記のパイプは、大部分が強磁性材料で形成され、その一部の磁性が弱められたパイプであり、中空複合磁性部材とも呼ぶことができるものである。すなわち、中空複合磁性部材とは、部分的に磁性を弱めた部分を有する中空の強磁性部材（強磁性パイプ）をいう。

上記のパイプを用いることにより、小型で応答性の高い燃料噴射弁を作製することができる。

本発明のパイプは、例えば以下である。

本発明のパイプは、改質前に、１．６×１０^６Ａ／ｍの印加磁場における飽和磁化値が１．０Ｔ以上である強磁性材料のパイプの外周面の一部にＮｉ含有材料を添加しつつ、Ｎｉ含有材料の添加箇所に外部より熱を与えて改質部を形成し、１．６×１０^６Ａ／ｍの印加磁場における前記改質部の飽和磁化値が０．６Ｔ未満であることが望ましい。

前記パイプは、強磁性材料のパイプと改質部との間に混合部を有し、改質部および混合部を合わせた熱処理部のパイプにおける長手方向の幅は５ｍｍ未満であることが望ましい。

前記パイプの外周面の一部に添加するＮｉ含有材料の形状は、ワイヤ、粉末又は被膜のいずれかであることが望ましい。

Ｎｉ含有材料にワイヤを用いる場合、その断面形状は中実又は中空の円、楕円又は矩形のいずれかであり、その添加方法は、パイプ外周面の一部への巻き付け、または、パイプ外周面の一部へ連続送給する。

Ｎｉ含有材料に粉末を用いる場合、その添加方法は、パイプ外周面の一部へ送給する。

Ｎｉ含有材料に被膜を用いる場合、パイプの外周面の少なくとも一部に予め被膜を形成する。

パイプの改質に用いられる外部からの熱の供給は、レーザ照射、電子ビーム照射又は高周波誘導加熱のいずれかによって行われることが望ましい。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではない。

〔燃料噴射弁の構成及び動作原理〕
図１は、燃料噴射弁の例を示す縦断面図である。

この燃料噴射弁１は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、インテークマニホールド内に向けて燃料を噴射する、低圧用の燃料噴射弁である。以下では、図１において燃料噴射弁１の紙面上方を上流、紙面下方を下流と記す。

燃料噴射弁１は、大部分が強磁性材料で形成されたパイプ２と、パイプ２内に収容されたコア３と、アンカ４と、アンカ４に固定された弁体５と、閉弁時に弁体５により閉鎖される弁座６を有する弁座部材７と、開弁時に燃料が噴射される燃料噴射孔を有するノズルプレート８と、通電時に弁体５を開弁方向に作動させる電磁コイル９と、磁束線を誘導するヨーク１０と、を有している。

パイプ２は、例えば、電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図１に示すように段付き筒状をなして形成されている。パイプ２は、大径部２１と、大径部２１よりも径が小さい小径部２２と、を有している。なお、パイプ２は、横断面形状が円形である。

小径部２２には、一部を薄肉化した薄肉部２３が形成されている。小径部２２は、薄肉部２３より上流側にコア３を収容するコア収容部２４と、薄肉部２３より下流側にアンカ４、弁体５及び弁座部材７からなる弁部材１１を収容する弁部材収容部２５と、に分けられている。薄肉部２３は、コア３及びアンカ４がパイプ２に収容された状態で、コア３とアンカ４との間の隙間部分（コア３とアンカ４とが対向する領域）を取り囲むように形成されている。コア３とアンカ４とは、隙間を介して対向している。さらに、この部分とパイプ２の内壁が対向しており、パイプ２のこの箇所に薄肉部２３が形成され、この部分には、後述するように改質部が設けられている。

薄肉部２３は、コア収容部２４と弁部材収容部２５との間の磁気抵抗を増大させ、コア収容部２４と弁部材収容部２５との間を磁気的に遮断している。

大径部２１の内側には弁部材１１に燃料を送る燃料通路２６が形成されており、大径部２１の上流側には燃料を濾過する燃料フィルタ１２が設けられている。

コア３は、中空部３１を有する円筒形に形成されており、パイプ２のコア収容部２４に圧入されている。中空部３１には、圧入等の手段により固定されたばね受部材３２が収容されている。このばね受部材３２の中心には、軸方向に貫通した燃料通路３３が形成されている。

アンカ４は磁性部材によって形成され、その下流側で弁体５と溶接によって固定されている。アンカ４は、上流側にパイプ２の小径部２２の内周よりも若干小径な外径を有する大径部４１と、大径部４１より外径が小さい小径部４２と、を有する。

大径部４１の内側には、ばね収容部４３が形成されている。ばね収容部４３の内径は、コア３の中空部３１の内径とほぼ同径に形成されている。ばね収容部４３の底部には、ばね収容部４３の内周よりも径が小さい貫通孔である燃料通路孔４４が形成されている。ばね収容部４３の底部には、ばね受部４５が設けられている。

弁体５の外形状は略球体状であり、外周表面には燃料噴射弁１の軸方向に対して平行に削られ穿孔された燃料通路５１が設けられている。

弁座部材７には、略円錐状の弁座６と、弁座６より上流側に弁体４の径とほぼ同一に形成された弁体保持孔７１と、弁体保持孔７１から上流側に向かうにつれて大径に形成された上流開口部７２と、弁座６の下流側に開口する下流開口部７３と、が形成されている。弁座６は、弁体保持孔７１から下流開口部７３へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体５が弁座６に座るようになっている。弁座部材７の下流側には、ノズルプレート８が溶接されている。

アンカ４及び弁体５は、パイプ２内に軸方向に動作できるように配設されている。アンカ４のばね受部４５とばね受部材３２との間には、コイルばね１３が設けられ、アンカ４および弁体５を下流側に付勢している。弁座部材７は、パイプ２に挿入され、溶接によりパイプ２に固定されている。パイプ２の上流部外周には、燃料を送るポンプの配管に接続するためのＯリング１４が設けられている。

パイプ２のコア３の外周には、電磁コイル９が配設されている。電磁コイル９は、樹脂材料により形成されたボビン９１と、このボビン９１に巻回されたコイル９２と、から構成されている。コイル９２は、コネクタピン１５を介して電磁コイル制御装置に接続されている。

ヨーク１０は、中空の貫通孔を有し、上流側に形成された大径部１０１と、大径部１０１より小径に形成された中径部１０２と、中径部１０２より小径に形成され下流側に形成された小径部１０３と、から構成されている。小径部１０３は、弁部材収容部２５の外周に嵌合されている。中径部１０２の内周部には、電磁コイル９が配設されている。大径部１０１の内周には、連結コア１６が配置されている。

連結コア１６は、磁性金属材料等により形成されている。連結コア１６により大径部１０１とパイプ２とが接続している。つまり、ヨーク１０は小径部１０３と大径部１０１においてパイプ２と接続しており、電磁コイル９の両端部でパイプ２と磁気的に接続されている。ヨーク１０の下流側には、パイプ２の先端を保護するためのプロテクタ１７が取り付けられている。

コネクタピン１５を介して電磁コイル９に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、アンカ４および弁体５をコイルばね１３の付勢力に抗して開弁する。これにより、ポンプから供給された燃料がエンジンの燃焼室に噴射される。

〔改質方法〕
パイプの製造方法は、Ｎｉ含有材料を強磁性材料に当てる工程と、Ｎｉ含有材料に熱を供給して改質部を形成させる工程と、を有する。

図２Ａ〜図３Ｂは、１５質量％以上１８質量％以下のＣｒを含有する強磁性材料のパイプの一部に改質部を設ける装置構成を模式的に示したものである。

図２Ａは、パイプにワイヤを送給するとともに、レーザビームを照射する装置構成を示す縦断面図である。また、図２Ｂは、その横断面図である。

図３Ａは、パイプにワイヤをあらかじめ巻き付けた状態でレーザビームを照射する装置構成を示す縦断面図である。また、図３Ｂは、その横断面図である。

まず、図２Ａ及び２Ｂを用いて装置構成の概略を説明する。

図２Ａに示すように、装置は、レーザ発振器からファイバで伝送されたレーザビームの直径を調節する集光レンズ１８３と、処理部シールド治具１８８と、を備えている。処理部シールド治具１８８は、貫通孔を有し、この貫通孔からパイプ２にレーザビーム１８４を照射することができるようになっている。また、貫通孔にワイヤ１８１を挿入し、パイプ２にワイヤ１８１を接触させることができるようなっている。また、パイプ２は、符号ａで示す方向に回転することができるように設置されている。処理部シールド治具１８８及びパイプ２の内部には、シールドガス１８６、１８７を供給することができるようなっている。

パイプ２に改質部１８５を形成する際は、シールドガス１８６、１８７を供給し、パイプ２にワイヤ１８１を接触させるとともに、パイプ２を回転しながらレーザビーム１８４を照射し、パイプ２にワイヤ１８１を溶接する。これにより、パイプ２の一部に磁性を弱めた改質部１８５を形成することができる。なお、改質部１８５は、パイプ２の他の部分よりも厚さが小さい（薄肉である）ことが望ましい。

外部からの熱供給方法は、例えばレーザ照射（波長１０７０ｎｍのファイバーレーザ）を用いることができる。レーザ発振器からファイバコア径０．１ｍｍのファイバで伝送された円状のレーザビームを、集光レンズ１８３を介してレーザビーム１８４をパイプ２の外周面に照射する。集光レンズ１８３にはシリンドリカルレンズを用い、焦点位置でのレーザビーム１８４の形状が線状（幅５ｍｍ、奥行き０．２ｍｍ）となるように変換する。パイプ２の外周面（改質部）に対するレーザビーム１８４の焦点外し距離は０ｍｍとし、焦点位置でのレーザビーム１８４の幅方向がパイプ２の長手方向と平行になるようにパイプ２の外周面に照射する。

パイプ２の外周面へのレーザビーム１８４の照射中には、改質部１８５の酸化防止のため、パイプ外周面用シールドガス１８６およびパイプ内周面用シールドガス１８７を使用する。シールドガス種はいずれもＮ_２である。パイプ２の改質部１８５の外周面側および内周面側の両方のシールドを有効にするために、処理部シールド治具１８８を使用する。

外部からの熱供給方法としては、レーザ照射以外には例えば電子ビーム照射、高周波誘導加熱を用いることができる。

図２Ａ及び２Ｂでは、パイプ２を符号ａの方向に所定の速度で回転させ、パイプ２の外周面にワイヤ１８１を所定の速度で連続送給し、パイプ外周面用シールドガス１８６およびパイプ内周面用シールドガス１８７を所定量流しながらレーザビーム１８４をワイヤ１８１およびパイプ２の外周面に照射し、改質部１８５を形成する。

図３Ａ及び３Ｂでは、パイプ２の外周面に予めワイヤ１８２を巻きつけて仮付け固定を行い、その後、パイプ２を符号ａの方向に所定の速度で回転させ、パイプ外周面用シールドガス１８６およびパイプ内周面用シールドガス１８７を所定量流しながらレーザビーム１８４をワイヤ１８１およびパイプ２の外周面に照射し、改質部１８５を形成する。

パイプ２は、強磁性材料であるフェライト系ステンレス鋼で形成されている。パイプ２の組成は、ＦｅのほかにＣｒを１５質量％以上１８質量％以下有するものが望ましい。このような金属としては、例えば、Ｃｒを１６．４９質量％、Ｓｉを０．４４質量％、Ｎｉを０．１９質量％、Ｃを０．０１質量％、Ｍｎを０．２５質量％含有するものが挙げられる。

パイプ２の外周面に有する薄肉部２３（図１に図示）にＮｉ含有材料を添加して改質を行う。Ｎｉ含有材料を改質する箇所に当て、熱を供給することで、改質することができる。Ｎｉ含有材料を改質する箇所に当てる工程と、熱を供給する工程は、同時でもよく、別々に設けても構わない。

Ｎｉ含有材料としては、例えば、純Ｎｉ材料を用いることができる。他の例としては、例えば、ＪＩＳ ＳＵＳ３１０Ｓ鋼やＪＩＳ ＳＵＳ３１６鋼のようなオーステナイト系ステンレス鋼がある。

Ｎｉ含有材料の形状としては、例えば図２Ａ及び２Ｂのように断面形状が中実の円形状のワイヤ１８１、図３Ａ及び３Ｂのような、断面形状が矩形状で中実のワイヤ１８２を用いることができる。他の形状のＮｉ含有材料としては例えば粉末状、被膜状のものを用いることができる。被膜状のものの例としては、例えば、電気めっき膜やコールドスプレー膜がある。コールドスプレー膜とは、ガスと１〜５０μｍの金属、合金若しくはポリマー又はそれらの混合物とをジェットとして３００〜１２００ｍ／ｓの高速で吹き付ける方法で形成した膜である。

ワイヤは、他の形状のＮｉ含有材料と比べ、改質部１８５に添加し易いという利点がある一方、添加元素の選択に制限がある。粉末は、他の形状のＮｉ含有材料と比べ、配合濃度や配合成分に無限の組合せがあり、添加元素や濃度を任意に選択することができるが、添加効率が悪く、更にコスト高となる。被膜は、他のＮｉ含有材料と比べ、粉末と同様、配合濃度や配合成分に無限の組合せがあり、添加元素や濃度を任意に選択することができる。しかし、被膜のうち、めっき膜では母材（本発明ではパイプ２）への密着性に課題があり、またコールドスプレー膜では膜厚の均一性に課題があり、熱供給部の改質の均一性という点で不利である。

Ｎｉ含有材料にワイヤを用いる場合、その断面形状は中実又は中空の円、楕円、矩形等のいずれかを用いることができる。

ワイヤ製造の観点では、断面形状は中実の円または矩形が一般的であり、入手し易い。特に、中実の円は一般的であり、最もコストを低減できる。改質部１８５への添加の観点でも、中実の円で最も添加し易い。中空の円は、添加の際、改質部の均一性という点で不利である。矩形は、中実の円に比べて反りが発生し易い。そのため、中実の円ではワイヤ送給による添加、矩形ではパイプ２へのワイヤ巻き付けによる添加が好ましい方法である。

また、Ｎｉ含有材料に粉末状のものを用いる場合、その断面形状は中実又は中空のいずれかであり、その添加方法は、パイプ外周面の一部へ送給することを特徴とする。

粉末製造の観点では、ワイヤと同様に中実の粉末が一般的であり、入手し易い。改質部１８５への添加の観点でも、中空に比べ中実の方が安定的であり、改質部１８５内においてポロシティも発生しにくい。

Ｎｉ含有材料に被膜を用いる場合、パイプの外周面の少なくとも一部に予め被膜を形成する。Ｎｉ含有材料を前記強磁性材料に当てる工程において、被膜は、パイプの外周面の少なくとも一部に形成される。被膜を形成した後にレーザ等により熱を供給することで改質部とすることができる。

被膜は、電気めっき法やコールドスプレー法などにより形成することができる。

いずれの方法も改質する範囲にのみＮｉを有する部材を当て、レーザ照射するため、この改質方法を用いた場合、パイプの改質部およびその周辺の熱影響部からなる混合部を含めた熱処理部におけるパイプの長手方向の幅は５ｍｍ未満とすることができる。改質部の範囲を最小限にすることができ、非磁性部分の幅が小さいパイプを作製することができる。

〔飽和磁化と元素濃度の評価方法〕
図４は、本実施形態において飽和磁化の評価に用いた試料振動型磁力計１９０（以下、ＶＳＭ（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）と称する。）の原理図である。

ＶＳＭでは、加振器１９１を用いて、試料１９２を微小な振幅で振動させることで、試料の磁化によって生じる磁束の時間変化を試料近傍の検出コイル１９３で誘導起電力として検出し、その誘導起電力から試料の磁化を測定することができる。誘導起電力は微弱であるため、ロックインアンプ１９４を通すことで磁化を高感度に測定することができる。

飽和磁化値は、図２Ａ等に示すパイプ２の改質部１８５を切り出し、ＶＳＭを用いて改質部１８５の磁化曲線を測定し、磁界が１．６×１０^６Ａ／ｍのときの磁化値として得られるものである。なお、改質前のパイプ２の飽和磁化値は１．６Ｔである。飽和磁化値は、改質処理によって０．６Ｔ未満とすることができる。

元素濃度の評価は、パイプ２の長手方向に沿った改質部１８５の断面が得られるように切断し、走査型電子顕微鏡付属のエネルギー分散型Ｘ線分光を用いることによる。元素濃度は、改質部１８５の断面において、任意に選択された１００μｍ角の領域５箇所のＣｒおよびＮｉの濃度を分析することにより得られるものである。例えば、改質部における断面内で１００μｍ角に区切られ任意に選択された５領域に対して、Ｃｒ濃度の標準偏差は、１以下かつＮｉ濃度の標準偏差が５以下であることが好ましい。改質部１８５の弱磁性化が適正に行われた場合、Ｃｒ濃度およびＮｉ濃度はそれぞれ、約１０質量％、約３０〜５０質量％である。改質部１８５の元素濃度の偏りは、改質部１８５の磁気特性に影響を及ぼす。したがって、改質部の磁気的特性が均一であるためには各元素の標準偏差を各元素濃度の１／１０以下程度に抑えることが好ましく、それゆえ、Ｃｒ濃度およびＮｉ濃度の標準偏差はそれぞれ１以下、５以下であることが好ましい。

〔ステンレス鋼の組織図〕
図５は、ステンレス鋼の組織図の１つであるシェフラー組織図である。シェフラー組織図のＣｒ当量とＮｉ当量の関係から、改質部１８５におけるＣｒとＮｉの元素濃度に対する材料組織を予測できる。

本実施形態で使用するフェライト系ステンレス鋼は、Ｃｒ当量が１７．１５、Ｎｉ当量が０．６１５である。Ｎｉ添加によるフェライト系ステンレス鋼の構成元素の希釈を考慮すると、改質により弱磁性化の組織であるオーステナイト組織の出現が認められるのは、改質部１８５におけるＮｉ濃度が６．５質量％以上の場合である。また、後述する実施例および比較例の結果より、弱磁性化のためには、改質部１８５のＮｉ濃度が５０質量％を超えてはならない。改質部１８５において、Ｎｉ濃度が５０質量％のとき、Ｃｒ濃度は８質量％である。更に、非磁性材料であるオーステナイト系ステンレス鋼のＣｒ濃度は約１８質量％である。以上を考慮し、本発明ではＣｒおよびＮｉの濃度範囲を限定するものである。

以下、実施例について説明する。

図２Ａ及び２Ｂに示すように、パイプ２をａの方向に回転し、純Ｎｉ材料で断面形状が中実の円形状のワイヤ１８１を、パイプ２の外周面に有する薄肉部２３（図１に図示）に送給添加しながら、レーザビーム１８４をパイプ２の外周面とワイヤ１８１に照射し、改質部を形成した。レーザビーム１８４の出力を９４０Ｗ、パイプ２の回転速度を１５００ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ１８１の送給速度を８００ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ１８１の送給時間を８６１ｍｓｅｃ、レーザビーム１８４の照射時間を１０７６ｍｓｅｃ、パイプ外周面用シールドガス１８６の流量を２０Ｌ／ｍｉｎ、パイプ内周面用シールドガス１８７の流量を１０Ｌ／ｍｉｎに設定して改質を行った。改質部１８５のみを切断し、飽和磁化値を測定した結果、０．０９Ｔであった。また、パイプ２の長手方向に沿った改質部１８５の断面の元素濃度の平均値は、Ｃｒが１０．２質量％、Ｎｉが３８．５質量％であった。また、元素濃度の標準偏差は、Ｃｒが０．１７１、Ｎｉが１．０３であった。

本実施例によれば、改質前に対して飽和磁化値を約９４％低減でき、さらに、ＣｒおよびＮｉの元素濃度の改質部１８５内でのばらつきが小さくなった。改質部１８５内での場所に関係なく、飽和磁化値を安定的に低減できたことになる。つまり、強磁性材料からなるパイプ２の局所部を少ない工数で容易に弱磁性化することが可能である。また、本実施例で得られたパイプ２を燃料噴射弁１に搭載した場合、燃料噴射弁１の小型化および燃料噴射弁１の開閉の応答性の向上に貢献でき、さらには、燃料噴射弁１を搭載した自動車の燃費向上に貢献できる。

図３Ａ及び３Ｂに示すように、パイプ２の外周面に、純Ｎｉ材料で断面形状が中実の矩形状のワイヤ１８２を予め巻きつけて仮付け固定を行い、その後、パイプ２をａの方向に回転し、ワイヤ１８２が巻きつけられたパイプ２の外周面にレーザビーム１８４を照射し、改質部を形成した。レーザビーム１８４の出力を８００Ｗ、パイプ２の回転速度を１９５３ｍｍ／ｍｉｎ、レーザビーム１８４の照射時間を１３５９ｍｓｅｃ、パイプ外周面用シールドガス１８６の流量を２０Ｌ／ｍｉｎ、パイプ内周面用シールドガス１８７の流量を１０Ｌ／ｍｉｎに設定して改質を行った。改質部１８５のみを切断し、飽和磁化値を測定した結果、０．５１Ｔであった。また、パイプ２の長手方向に沿った改質部１８５の断面の元素濃度の平均値は、Ｃｒが９．９８質量％、Ｎｉが３５．１質量％であった。また、元素濃度の標準偏差は、Ｃｒが０．５６５、Ｎｉが３．０６であった。

本実施例によれば、改質前に対して飽和磁化値を約６８％低減でき、さらに、ＣｒおよびＮｉの元素濃度の改質部１８５内でのばらつきが小さくなった。改質部１８５内での場所に関係なく、飽和磁化値を安定的に低減できたことになる。つまり、強磁性材料からなるパイプ２の局所部を少ない工数で容易に弱磁性化することが可能である。また、本実施例で得られたパイプ２を燃料噴射弁１に搭載した場合、燃料噴射弁１の小型化および燃料噴射弁１の開閉の応答性の向上に貢献でき、さらには、燃料噴射弁１を搭載した自動車の燃費向上に貢献できる。

図２Ａ及び２Ｂに示すように、パイプ２をａの方向に回転し、純Ｎｉ材料で断面形状が中実の円形状のワイヤ１８１を、パイプ２の外周面に有する薄肉部２３（図１に図示）に送給添加しながら、レーザビーム１８４をパイプ２の外周面とワイヤ１８１に照射し、改質部を形成した。レーザビーム１８４の出力を９３０Ｗ、パイプ２の回転速度を１５００ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ１８１の送給速度を７００ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ１８１の送給時間を８６１ｍｓｅｃ、レーザビーム１８４の照射時間を１０７６ｍｓｅｃ、パイプ外周面用シールドガス１８６の流量を２０Ｌ／ｍｉｎ、パイプ内周面用シールドガス１８７の流量を１０Ｌ／ｍｉｎに設定して改質を行った。改質部１８５のみを切断し、飽和磁化値を測定した結果、０．６３Ｔであった。また、パイプ２の長手方向に沿った改質部１８５の断面の元素濃度の平均値は、Ｃｒが１１．６質量％、Ｎｉが２９．９質量％であった。また、元素濃度の標準偏差は、Ｃｒが２．６４、Ｎｉが１６．０であった。

本実施例によれば、改質前に対する飽和磁化値の低減率は約６１％となった。実施例１と比較すると、ＣｒおよびＮｉの元素濃度の改質部１８５内でのばらつきが大きく、改質部１８５内での場所によって、飽和磁化値がばらついていることがわかる。しかし、従来の方法と比較して、非磁性部分の幅が小さいパイプおよび本パイプを搭載した燃料噴射弁を提供することができる。また、従来よりも簡易な方法で製造することができる。

図３Ａ及び３Ｂに示すように、パイプ２の外周面に、純Ｎｉ材料で断面形状が中実の矩形状のワイヤ１８２を予め巻きつけて仮付け固定を行い、その後、パイプ２をａの方向に回転し、ワイヤ１８２が巻きつけられたパイプ２の外周面にレーザビーム１８４を照射し、改質部を形成した。レーザビーム１８４の出力を７００Ｗ、パイプ２の回転速度を２５００ｍｍ／ｍｉｎ、レーザビーム１８４の照射時間を１０６０ｍｓｅｃ、パイプ外周面用シールドガス１８６の流量を２０Ｌ／ｍｉｎ、パイプ内周面用シールドガス１８７の流量を１０Ｌ／ｍｉｎに設定して改質を行った。改質部１８５のみを切断し、飽和磁化値を測定した結果、１．０１Ｔであった。また、パイプ２の長手方向に沿った改質部１８５の断面の元素濃度の平均値は、Ｃｒが１０．７質量％、Ｎｉが２９．０質量％であった。また、元素濃度の標準偏差は、Ｃｒが４．５０、Ｎｉが２５．３であった。

本実施例によれば、改質前に対する飽和磁化値の低減率は約３７％となった。実施例２と比較すると、ＣｒおよびＮｉの元素濃度の改質部１８５内でのばらつきが大きくなった。しかし、従来の方法と比較して、非磁性部分の幅が小さいパイプおよび本パイプを搭載した燃料噴射弁を提供することができる。また、従来よりも簡易な方法で製造することができる。

表１は、実施例１〜４の結果をまとめて示したものである。

１：燃料噴射弁、２：パイプ、３：コア、４：アンカ、５：弁体、６：弁座、７：弁座部材、８：ノズルプレート、９：電磁コイル、１０：ヨーク、１１：弁部材、１２：燃料フィルタ、１３：コイルばね、１４：Ｏリング、１５：コネクタピン、１６：連結コア、１７：プロテクタ、２１：（パイプの）大径部、２２：（パイプの）小径部、２３：薄肉部、２４：コア収容部、２５：弁部材収容部、２６：（パイプの）燃料通路、３１：（コアの）中空部、３２：ばね受部材、３３：（コアの）燃料通路、４１：（アンカの）大径部、４２：（アンカの）小径部、４３：ばね収容部、４４：（アンカの）燃料通路孔、４５：（アンカの）ばね受部、５１：（弁体の）燃料通路、７１：弁体保持孔、７２：上流開口部、７３：下流開口部、９１：ボビン、９２：コイル、１０１：（ヨークの）大径部、１０２：（ヨークの）中径部、１０３：（ヨークの）小径部、１８１：断面形状が中実の円形状のワイヤ、１８２：断面形状が矩形状で中実のワイヤ、１８３：集光レンズ、１８４：レーザビーム、１８５：改質部、１８６：パイプ外周面用シールドガス、１８７：パイプ内周面用シールドガス、１８８：処理部シールド治具、１９０：試料振動型磁力計、１９１：加振器、１９２：試料、１９３：検出コイル、１９４：ロックインアンプ、１９５：振幅センサ、１９６：磁界センサ、１９７：振動制御、１９８：プリアンプ、１９９：磁石。

Claims (12)

1. １５質量％以上１８質量％以下のＣｒを含有する強磁性材料で形成された中空の部材であって、その一部に改質部を有し、
   前記改質部は、８質量％以上１８質量％以下のＣｒと、３５．１質量％以上５０質量％以下のＮｉと、を含有する合金を含み、
   １．６×１０^６Ａ／ｍの印加磁場における飽和磁化値は、前記強磁性材料が１．０Ｔ以上であり、前記改質部が０．６Ｔ未満である、中空複合磁性部材。
2. 横断面形状が円形であるパイプ状である、請求項１記載の中空複合磁性部材。
3. 前記改質部は、断面内で任意に選択された１００μｍ角の５か所の領域におけるＣｒ及びＮｉの濃度の標準偏差について、Ｃｒの濃度の標準偏差が１以下であり、かつ、Ｎｉの濃度の標準偏差が５以下であるという特性を有する、請求項１又は２に記載の中空複合磁性部材。
4. 前記改質部に隣接した部位に熱の影響により生じた混合部を有し、
   前記改質部及び前記混合部からなる熱処理部の長手方向の幅は、５ｍｍ未満である、請求項３記載の中空複合磁性部材。
5. １５質量％以上１８質量％以下のＣｒを含有する強磁性材料で形成された中空の部材の一部に改質部を設ける中空複合磁性部材の製造方法であって、
   Ｎｉ含有材料を前記強磁性材料に当てる工程と、
   前記Ｎｉ含有材料に熱を供給して前記改質部を形成する工程と、を有し、
   前記改質部は、８質量％以上１８質量％以下のＣｒと、３５．１質量％以上５０質量％以下のＮｉと、を含有する合金を含み、
   １．６×１０^６Ａ／ｍの印加磁場における飽和磁化値は、前記強磁性材料が１．０Ｔ以上であり、前記改質部が０．６Ｔ未満である、中空複合磁性部材の製造方法。
6. 前記熱の供給は、レーザ照射、電子ビーム照射又は高周波誘導加熱により行う、請求項５記載の中空複合磁性部材の製造方法。
7. 前記Ｎｉ含有材料の形状は、ワイヤ、粉末又は被膜である、請求項６記載の中空複合磁性部材の製造方法。
8. 前記ワイヤの断面形状は、中実又は中空の円、楕円又は矩形である、請求項７記載の中空複合磁性部材の製造方法。
9. 前記Ｎｉ含有材料を前記強磁性材料に当てる工程は、前記強磁性材料の外周面の一部へ前記Ｎｉ含有材料を巻き付け、または前記強磁性材料の外周面の一部へ前記Ｎｉ含有材料を連続送給するものである、請求項８記載の中空複合磁性部材の製造方法。
10. 前記Ｎｉ含有材料の形状は、被膜であり、
    前記Ｎｉ含有材料を前記強磁性材料に当てる工程では、
    前記被膜が、前記強磁性材料の外周面の少なくとも一部に形成される、請求項７記載の中空複合磁性部材の製造方法。
11. 前記Ｎｉ含有材料の形状は、粉末であり、
    前記Ｎｉ含有材料を前記強磁性材料に当てる工程では、
    前記粉末が、前記強磁性材料の外周面の少なくとも一部に形成される、請求項７記載の中空複合磁性部材の製造方法。
12. アンカと、コアと、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空複合磁性部材と、を有し、
    前記中空複合磁性部材の内側には、前記アンカと前記コアとが設置され、
    前記中空複合磁性部材の前記改質部は、前記アンカと前記コアとが対向する領域を取り囲むように配置されている、燃料噴射弁。

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