JP7136630B2 - 流体噴霧プレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体噴霧プレートの製造方法および流体噴霧プレートに関する。

帯状の原材料である帯状体に対し、長手方向に沿って各種加工を施すことにより、部品等を製造することが知られている。
例えば特許文献１には、シート材に対して片面からエッチングを施して肉薄領域を形成し、この肉薄領域が予め定められた間隔を有して長手方向に配置される短冊状片をシート材に対して両面からエッチングを施して複数配列させて形成する被エッチングシート材形成工程と、被エッチングシート材から複数の短冊状片を切り離し、一の短冊状片の一端に設けられる一端係合部と、他の短冊状片の他端に設けられる他端係合部とを、被エッチングシート材形成工程による両面からのエッチングの結果で得られた壁面の形状を利用して係合させる係合工程と、係合工程により複数の短冊状片が係合された帯状体を送り出し、肉薄領域を含んだ領域に対して連続的に機械加工を施す機械加工工程と、を有することを特徴とする部材製造方法が開示されている。
また、例えば特許文献２には、金属性の薄膜（３５）を準備し、薄膜（３５）に同一の開口幾何学形状（２７）を設け、センタリング装置（５７）を用いて個々の薄膜（３５）を重ね合わせ、接合法を使用して薄膜（３５）を結合して、多数の円形プレート（５３）を備えた孔付きディスクバンド（３９）を形成し、孔付きディスクバンド（３９）から孔付きディスク（２１）もしくは円形プレート（５３）を個別化する方法ステップを行うことを特徴とする噴射弁用の孔付きディスクの製法が開示されている。

特許第６２５９１３９号公報 特表２０００－５１７０２５号公報

２枚のシートを重ねて最終的にオリフィスプレートなどの流体噴霧プレートを製造すると、溝を有する流体噴霧プレートの製造が、シートを切削して製造する場合に比べて簡易に行える。
ここで、抵抗接続などにより２枚のシートを重ね合わせる接合面は、少なくとも電極ヘッドの大きさよりも小さくなり、例えば連続したシートを用いる場合に、シートの全面を面接合することが困難となる。そのため、連続帯材を用いた場合には、接合された部分とされていない部分とが一定ピッチで交互に存在することとなり、平坦性の阻害要因となる。また、接合を加圧しながら行なった場合には、電極ヘッドの圧力で押された溶解部分が外周に押しやられ、非溶解部分との境界に溜まりこむか、隙間に染み込むこととなり、固形後にて、平坦性を阻害する原因となる。

本発明の製造方法は、シートを重ね合わせて形成される流体噴霧プレートについて、面接合による平坦性を良好とした流体噴霧プレートを得ることを目的とする。

請求項１に記載された発明は、片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、前記第１シートの前記片面に接触する第２シートを取得する第２シート取得工程と、流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方に対して、有効領域と非有効領域とを距てる距て領域を形成する距て領域形成工程と、前記第１シートと前記第２シートとを前記ろう材により接合する接合工程と、流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程と、接合された前記第１シートおよび前記第２シートから流体噴霧プレートを取り出す取り出し工程と、を有し、前記有効領域は、前記距て領域の内縁によって定まるとともに前記取り出し工程により取り出される前記流体噴霧プレートの外形と当該外形を囲う切り離し領域とを含み、前記接合工程は、前記距て領域の内縁と外縁との間の領域に接合ヘッドの先端の外縁が位置するように当該先端を押し当てて、前記有効領域における前記第１シートと前記第２シートとを接合することを特徴とする流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項２に記載された発明は、前記距て領域形成工程は、前記有効領域の外端に沿って設けられる溝部と、当該有効領域と前記非有効領域とを接続する接続部と、を有して前記距て領域を形成することを特徴とする請求項１記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項３に記載された発明は、前記距て領域形成工程は、前記第１シートおよび前記第２シートに距て領域を形成し、当該第１シートに形成される前記接続部の位置と当該第２シートに形成される当該接続部の位置とは、当該第１シートと当該第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に位置がずれていることを特徴とする請求項２記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項４に記載された発明は、前記第１シートに対して加工の位置基準となる基準孔を形成する基準孔形成工程と、前記第１シートと前記第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に前記基準孔を塞がない孔を当該第２シートに形成する孔形成工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項５に記載された発明は、前記基準孔形成工程により形成される前記基準孔は、前記孔形成工程により形成される前記孔に比べて外形が小さいことを特徴とする請求項４記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項６に記載された発明は、前記機能溝形成工程は、前記第１シートに形成された前記基準孔を基準として前記機能溝を形成し、前記噴霧孔形成工程は、前記第１シートに形成された前記基準孔を基準として前記第２シートに対して前記噴霧孔を形成することを特徴とする請求項４または５記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項７に記載された発明は、流体噴霧プレートの製造方法であって、片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、前記第１シートの前記片面に接触する第２シートを取得する第２シート取得工程と、流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方に対して、前記流体噴霧プレートの外形を形成する取り出し領域よりも大きな外側に内縁を有する溝を形成する溝形成工程と、前記第１シートと前記第２シートとを前記ろう材により接合する接合工程と、前記接合工程の後に、流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程と、接合された前記第１シートおよび前記第２シートから前記流体噴霧プレートを取り出す取り出し工程と、を有し、前記接合工程は、前記ろう材を介して重ね合わされた前記第１シートと前記第２シートとに、接合ヘッドの先端を押し当てて接合し、前記溝形成工程では、前記接合工程にて前記第１シートおよび前記第２シートに押し当てられる前記接合ヘッドの前記先端の外縁が前記溝の前記内縁と当該溝の外縁との間に位置できる形状にて、当該溝が形成されることを特徴とする流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項８に記載された発明は、前記取り出し工程は、前記溝形成工程にて形成された前記溝よりも内側にて前記流体噴霧プレートを取り出すことを特徴とする請求項７記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項９に記載された発明は、前記溝形成工程は、前記第１シートおよび前記第２シートに、前記溝の内縁側と当該溝の外縁側とを接続する接続部を形成し、当該第１シートに形成される当該接続部の位置と当該第２シートに形成される当該接続部の位置とは、当該第１シートと当該第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に位置がずれるように形成されることを特徴とする請求項７または８記載の流体噴霧プレートの製造方法である。

請求項１記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、２枚のシートを重ね合わせて形成される流体噴霧プレートについて、距て領域で距てられ接合される有効領域に限定して溶解させることを行なわない場合に比べて、接合した際の面接合による平坦性を良好とすることができる。
請求項２記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、接合される有効領域と接合されない非有効領域とを、溝と接続部とを有する距て領域によって距てない場合に比べて、電流の偏りを抑制した状態でより高い平坦性を確保できる。
請求項３記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、接続部の位置にてろう材の逃げ場を確保できる。
請求項４および５記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、加工時の位置決めを第１シートの基準孔に統一できる。
請求項６記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、第１シートに形成される機能溝の形成位置と、第２シートに形成される噴霧孔の形成位置との位置精度を、本構成を採用しない場合に比べて高めることができる。

請求項７記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、流体噴霧プレートの外形を形成する取り出し領域よりも大きな外側に内縁を有する溝を形成し接合後に噴霧孔を形成する構成を採用しない場合に比べて、平坦性が良好になるとともに、機能溝と噴霧孔との位置精度が良好となる。
請求項８記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、本構成を採用しない場合に比べて、第１シート、第２シート、および溶解した後のろう材の取り出し面を揃えることができる。
請求項９記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、接続部の位置にてろう材の逃げ場を確保できる。

（ａ）、（ｂ）は、燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、抜き工程による加工後のシートを示した図である。 重ね工程にて、シートＡとシートＢとが重ね合わされた状態を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、接合工程を説明するための図である。 噴霧孔形成工程を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの構成を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、電極ヘッドの先端の位置と距て領域の位置との関係による接合部の状態を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態では、図示しない内燃機関のシリンダ内に、渦状に燃料を噴霧するために用いられる燃料噴霧オリフィスプレート１００（後述する図６参照）を例とし、その製造方法および構成に関する説明を行う。

〔燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法〕
図１～図５を用いて、本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、流体噴霧プレートの一つとしての燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法を示す図である。ここで図１（ａ）はシートＡの片面にメッキ処理を施すろう材処理工程２１０を示した図であり、図１（ｂ）は、ろう材処理工程２１０にて、ろう材の一つであるメッキが片面に形成されたロール状のシートＡ２０と、ろう材が形成されていないロール状のシートＢ３０とから、燃料噴霧オリフィスプレート１００を製造する製造工程を示した図である。

〔ろう材処理工程〕
図１（ａ）に示すろう材処理工程２１０では、ロール状に巻かれた部材であるシート１０を準備する準備工程２１１と、シート１０の一方の面に保護膜２１６を付ける保護膜形成工程２１２と、シート１０にろう材２１の層を形成するメッキ処理工程２１３と、保護膜２１６を剥離する保護膜剥離工程２１４と、片面にろう材２１が形成されたシート１０をロール状に巻いてシートＡ２０として巻き取る巻き工程２１５とを有している。

準備工程２１１にて準備されるシート１０は、導電材である金属の板材であり、腐食が無く、加工し易く、世の中に広く普及されていて廉価であるもの、といった観点から、ステンレス鋼を採用することができる。例えばＳＵＳ３０４がロール状に巻かれた状態で準備される。選定されるシート１０としては、燃料噴霧オリフィスプレート１００に形成されるスワール溝の深さを決定するものとして、好ましい厚さのものが選定される（後述）。なお、メッキ処理工程２１３に入る前にて、良好なメッキ面を得るために脱脂を兼ねた洗浄や活性化処理が行われる。

保護膜形成工程２１２では、準備工程２１１にて準備されたシート１０の一方の面に、保護膜２１６が付加される。この保護膜２１６としては、例えばポリエステルを基材とするフィルムであって貼り付け面に粘着剤が付与されているもの等が用いられる。

メッキ処理工程２１３では、保護膜２１６が一方の面に付けられたシート１０を、ニッケルメッキ浴２１７に通し、保護膜２１６が形成されていない他方の面にろう材２１を形成する。無電解ニッケルに求められるパラメータとしては、その後の抵抗接合を考慮して、
・ 抵抗値が高いことで溶解が優先的に起こること、
・ 融点が低いこと、
・ 数μの膜厚でよいこと、
などが求められる。この抵抗と融点とに関して、ニッケル・リンのメッキを用いることが好ましい。なお、リンのパーセンテージが高く、純度が低下するほど、抵抗値が高くなり、融点が低くなる。一般の無電解ニッケルメッキ液は、リンの濃度により幾つかのランクに分類されているが、本実施形態では、例えばリン濃度の高い、１０～１３％の高リンタイプが用いられる。
このように、ニッケルメッキ浴２１７では、例えば次亜リン酸塩を還元剤としたメッキ浴が用いられ、形成されるろう材２１としては、Ｎｉ-Ｐ合金のメッキ膜で構成される。なお、以下では、無電解Ｎｉ-Ｐメッキを、単に「無電解ニッケルメッキ」と呼ぶ場合がある。

保護膜剥離工程２１４では、メッキ処理工程２１３を経由し、ろう材２１が形成されたシート１０の一方の面から、保護膜２１６を剥離する。

その後、巻き工程２１５では、一方の面から保護膜２１６が剥離され、他方の面である片面にろう材２１が形成されたシート１０を巻き取り、第１シートであるシートＡ２０が形成され、取得される。なお、このように形成して取得されるシートＡ２０の無電解ニッケルメッキ層の厚さは、例えば１～２μｍである。

〔燃料噴霧オリフィスプレートの製造工程〕
図１（ｂ）に示す製造工程では、加工を施す板材であるシートを準備する準備工程２２０と、シートＡ２０とシートＢ３０とに、抜き型である金型２３１を用いて各種の孔を形成する抜き工程２３０とを有する。また、抜き工程２３０による打ち抜きがなされたシートＡ２０とシートＢ３０とを、ろう材２１を挟んで重ねる重ね工程２４０と、重ねられたシートＡ２０とシートＢ３０とを電極ヘッド２５１を用いて接合する接合工程２５０とを有する。更に、接合工程２５０により接合されたシートに対して金型２６１によって噴霧孔を形成する噴霧孔形成工程２６０と、噴霧孔が形成されたシートから金型２７１を用いて外形を打ち抜く打ち抜き工程２７０と、打ち抜かれた燃料噴霧オリフィスプレート１００を取り出す取り出し工程２８０と、を有する。打ち抜き工程２７０と取り出し工程２８０とを一つとして「取り出し工程」とすることもできる。本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの製造工程では、ロール状に巻かれた金属シートを送り出し、巻き取る過程で加工を施す、所謂ロールｔｏロールを用いて、金属フープ材を面接合している。

〔準備工程２２０〕
準備工程２２０は、第１シート取得工程と、第２シート取得工程とを含んで構成される。第１シート取得工程は、例えば図１（ａ）に示すようなろう材処理工程２１０にて片面にろう材２１が形成された第１シートであるシートＡ２０を取得する。また、第２シート取得工程では、導電材である金属の板材であって、ろう材が形成されていない第２シートであるシートＢ３０を取得する。シートＢ３０は、導電材である金属の板材であり、シートＡ２０の基材と同様な、例えばＳＵＳ３０４のステンレス鋼がロール状に巻かれた状態で準備される。選定されるシートＢ３０としては、燃料噴霧オリフィスプレート１００に形成される噴霧孔を形成するものとして、また、基材としての剛性を考慮して、好ましい厚さのものが選定される（後述）。

〔抜き工程２３０〕
抜き工程２３０では、シートＡ２０とシートＢ３０とに各種の孔を形成する。片面にろう材２１が形成された第１シートであるシートＡ２０には金型２３１を用いて加工を施し、第２シートであるシートＢ３０には金型２３５を用いて加工を施している。
図２（ａ）、（ｂ）は、抜き工程２３０による加工後のシートを示した図であり、図２（ａ）はシートＡ２０に施される加工を示し、図２（ｂ）はシートＢ３０に施される加工を示している。なお、抜き工程２３０は、本発明における機能溝形成工程、距て領域形成工程、溝形成工程、基準孔形成工程、孔形成工程、等の一つとして機能する。

図２（ａ）に示すように、シートＡ２０には、シートＢ３０やシートＡ２０に施される加工箇所を決定する基準位置となる基準孔２２と、流体移動の調整、すなわち燃料流体に旋回を与えるための機能溝であるスワール溝２３と、が、シートＡ２０への打ち抜きにより形成される。
基準孔２２は、連続した帯材であるシートＡ２０の、加工場所へのピッチ送りの基準になる。また、シートＡ２０には、シートＡ２０とシートＢ３０との接合領域の外端に沿って設けられる複数の溝部２４と、隣接する溝部２４の間にある接続部２５とが、打ち抜きにより形成される。溝部２４は、溝の内縁２４１と外縁２４２とを有している。接続部２５は、複数の溝部２４によって仕切られる内側のチップ形状が、ロール状の帯材であるシートＡ２０から分離しないように設けられた「ブリッジ」である。このブリッジとなる接続部２５は、分離を抑制するために数カ所、設けられ、図２（ａ）に示す例では、４箇所、形成されている。

また、図２（ｂ）に示すように、シートＢ３０には、孔３２と、シートＡ２０とシートＢ３０との接合領域の外端に沿って設けられる複数の溝部３４と、隣接する溝部３４の間にある接続部３５とが、打ち抜きにより形成される。複数の溝部３４によって形成される溝領域の内縁３４１と外縁３４２との位置は、シートＡ２０の複数の溝部２４によって形成される溝領域の内縁２４１と外縁２４２との位置にほぼ一致している。接続部３５は、複数の溝部３４によって仕切られる内側のチップ形状が、ロール状の帯材であるシートＢ３０から分離しないように設けられた「ブリッジ」である。このブリッジとなる接続部３５は、分離を抑制するために数カ所、設けられ、図２（ｂ）に示す例では、４箇所、形成されている。また、接続部３５は、シートＡ２０とシートＢ３０とが重ね合わされた際に、シートＡ２０の接続部２５とは重ならないように配置されている。

孔３２は、シートＢ３０がシートＡ２０と重ね合わされた際に、シートＡ２０の基準孔２２による孔をシートＢ３０にも連続させて貫通させ、その孔を塞がないように、重ね合わされた際の基準孔２２の位置に合わせてその位置が決定されている。そして、孔３２は、基準孔２２よりも若干、大きい孔径で形成される。すなわち、基準孔２２の外形は、孔３２の外形に比べて小さい。
なお、シートＢ３０の幅（幅方向の長さ）と、シートＡ２０の幅（幅方向の長さ）とは異ならせてもよい。例えば、
シートＢ３０の幅 ＜ シートＡ２０の幅
とし、シートＢ３０の孔３２の形成されている領域が存在しない幅の板材を用いることも可能である。

ここで、図２（ａ）に示す溝部２４、および図２（ｂ）に示す溝部３４は、接合工程２５０にて用いられる電極ヘッド２５１の先端の外縁に囲まれる先端２５１ａの大きさに合わせて形成される。より詳しくは、溝部２４および溝部３４によって形成される溝領域は、電極ヘッド２５１の先端２５１ａが当接する際の先端２５１ａの外端よりも内側と、この外端より外側との間に位置する領域に形成されている。そして、この溝部２４および溝部３４は、接合工程２５０により接合される有効領域と接合されない非有効領域とを距てる「距て領域」の一例として機能している。なお、電極ヘッド２５１は本発明の接合ヘッドの一例である。

なお、図２（ａ）、（ｂ）には、打ち抜き工程２７０にて打ち抜かれる燃料噴霧オリフィスプレート１００の切断面１０１の位置が破線で示されている。この図２（ａ）に示すシートＡ２０にて、後に打ち抜かれる切断面１０１の外側と「距て領域」を構成する溝部２４の内縁２４１とによって定められる略ドーナツ状の領域が切り離し領域２８であり、この切り離し領域２８と燃料噴霧オリフィスプレート１００との領域を含めて有効領域と定義する。また、「距て領域」を構成する溝部２４の外縁２４２の外側の領域を非有効領域２９と定義する。したがって、「距て領域」は、「有効領域」と「非有効領域」とを距てるものと言える。

また、図２（ｂ）に示すシートＢ３０にて、後に打ち抜かれる切断面１０１の外側と「距て領域」を構成する溝部３４の内縁３４１とによって定められる略ドーナツ状の領域が切り離し領域３８であり、この切り離し領域３８と燃料噴霧オリフィスプレート１００との領域を含めて「有効領域」と定義する。また、「距て領域」を構成する溝部３４の外縁３４２の外側の領域を非有効領域３９と定義する。
なお、本実施の形態では、シートＡ２０およびシートＢ３０の両者に、「有効領域」と「非有効領域」とを距てる「距て領域」を形成したが、何れか一方に形成し、他方には「距て領域」を形成しない態様を採用することも可能である。

〔重ね工程２４０〕
重ね工程２４０では、抜き工程２３０にて各種の孔が形成されたシートＡ２０とシートＢ３０とが重ね合わされる。
図３は、重ね工程２４０にて、シートＡ２０とシートＢ３０とが重ね合わされた状態を示した図である。図３では、紙面の表面側がシートＡ２０となり、裏面側がシートＢ３０となるように、重ね合わされている様子が示されている。シートＡ２０の基準孔２２と、シートＢ３０の孔３２とは中心位置がほぼ一致するように配置されているが、基準孔２２の外形は孔３２の外形よりも小さく、すなわち径が小さく構成され、孔３２が基準孔２２を塞がない。その結果、次の接合工程２５０にてシートＡ２０とシートＢ３０とが接合された後には、基準孔２２を基準として、後の工程である各種の抜き処理などが行なわれる。また、溝部２４と溝部３４とは重ね合わせによってほぼ位置が一致しているが、ブリッジとなる接続部２５と接続部３５との互いの位置は、ずれるように配置されている。本実施の形態では、互いに約４５度、ずれている。

〔接合工程２５０〕
接合工程２５０では、重ね工程２４０にて重ね合わされたシートＡ２０とシートＢ３０とが、接合ヘッドである電極ヘッド２５１によって上下から挟み込まれ、ろう材２１により接合される。
図４（ａ）、（ｂ）は、接合工程２５０を説明するための図である。図４（ａ）は図１（ｂ）と同様に側方から接合工程を眺めた拡大図であり、図４（ｂ）は上下方向（鉛直方向）の上方からシートＡ２０とおよびシートＢ３０を眺めた図である。

シートＡ２０の片面には、図１（ａ）に示すろう材処理工程２１０にて、無電解ニッケルメッキ層からなるろう材２１が形成されている。図２（ｂ）および図３に示す重ね工程２４０にて、ろう材２１を介して重ね合わされた導電材であるシートＡ２０とシートＢ３０とは、図４（ａ）に示す電極ヘッド２５１によって、上下から挟み込まれる。この状態で電流を流すことで、接触面が高抵抗により昇温し、界面が溶解して接合される。すなわち、２枚の金属フープ材を重ねて最終的に燃料噴霧オリフィスプレート１００になる領域の上下を電極ヘッド２５１で挟み込み、そこに高電流を流すと、シート１０およびシートＢ３０よりも導通抵抗の高いろう材２１に優先的に抵抗熱が加わって自己融解し、冷却による再固定化にて接合が完了する。

この接合工程２５０にて行われる接合は「抵抗溶接」を前提としている。ここで、上下に置かれた同材質シートの互いの接触界面にて隙間が必然的に発生するが、一般の抵抗溶接では、その隙間に電流を流した場合の接触不良部分が高抵抗となり、この高抵抗部分が熱を持って自ら溶融することで、接合を完了させている。しかしながら、本実施の形態では、一般の抵抗溶接に加えて、その溶融を加速させ、短時間で溶解と接合とを完了させるために、同材質シートの中間層として、接合溶融層としてのニッケル層を設けており、それをろう付け部材として機能するように構成している。すなわち、シートＡ２０に形成される厚さ１～２μｍの無電解ニッケルメッキ層（ろう材２１）をろう付け部材として用いて抵抗接合を行なうことで、ＳＵＳより抵抗の高いニッケルが、優先的にろう付け部材として溶解接合されるために、比較的大きな面積の接合が可能となる。なお、ＳＵＳの融点は１４００℃以上、無電解ニッケルの融点は８９０℃程度である。

ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この電極ヘッド２５１によって上下から挟まれる領域は、最終的に製品となる領域を含んでおり、製品として取り出す燃料噴霧オリフィスプレート１００の領域を含んでいる。そして、電極ヘッド２５１の先端２５１ａの外縁は、燃料噴霧オリフィスプレート１００の切断面１０１より大きい。また、電極ヘッド２５１の先端２５１ａの外縁（一点鎖線で示す円形部分）は、シートＡ２０の溝部２４の内縁２４１と溝部２４の外縁２４２との間、およびシートＢ３０の溝部３４の内縁３４１と溝部３４の外縁３４２との間、に位置している。

図７（ａ）、（ｂ）は、電極ヘッド２５１の先端２５１ａの位置と距て領域の位置との関係による接合部の状態を説明するための図である。図７（ａ）は距て領域よりも電極ヘッド２５１の先端２５１ａが小さい場合を示した図であり、図７（ｂ）は距て領域に電極ヘッド２５１の先端２５１ａの外縁が位置している場合を示した図である。

図７（ａ）に示す例では、溝によって形成される距て領域７１が存在し、電極ヘッド２５１の先端２５１ａが位置する領域が接合部７２となる。また、電極ヘッド２５１の先端２５１ａの外縁より外側は非接合部７３となるが、この非接合部７３は、接合部７２と距て領域７１との間の領域である。この図７（ａ）に示す例では、接合部７２と非接合部７３との間での熱歪により、接合部７２がゆがみ、平坦に接合することができない。また、接合は、加圧しながらの接合であることから、無電解ニッケルメッキ層であるろう材２１の溶解時に電極ヘッド２５１のヘッド圧で押された溶解部分が外周に押しやられる。この押しやられた溶解部分は、非溶解部分である非接合部７３との境界に溜まり込むか、隙間に挟み込むようになり、固形後に、この溶解部分も平坦性を阻害する要因となる。また、溶解したニッケルが非溶解ニッケルに阻まれて逃げ場を失い、溶解ニッケルは中央のスワール溝２３側に逃げるようになるので、スワール溝エッジへのはみ出しニッケル量が増してしまい、場合によっては燃料流体の流体移動に影響が出る。
なお、距て領域を全く形成せずに、電極ヘッド２５１の先端２５１ａを押し当てる場合も、同様な問題が生じる。

一方、図７（ｂ）に示す本実施の形態の例では、シートＡ２０の溝部２４とシートＢ３０の溝部３４とで形成される距て領域に、電極ヘッド２５１における先端２５１ａの外縁（一点鎖線で示す円形部分）が位置している。その結果、距て領域を含んだ、溝部２４，３４の内縁２４１，３４１の内側にて、その全ての領域が接合される。この接合される領域を有効領域７７とすると、この有効領域７７には、燃料噴霧オリフィスプレート１００の領域と、この燃料噴霧オリフィスプレート１００の外形（切断面１０１）を囲う切り離し領域２８とが含まれる。このように、燃料噴霧オリフィスプレート１００として最終的に必要となる外形（切断面１０１）よりもやや大きめの外周円の位置に、抜き溝である溝部２４および溝部３４が張り巡らされている。これによって、溝部２４および溝部３４の内側は電極ヘッド２５１が全面接触するので、この全面接触する部分の無電解ニッケルメッキ層も全面溶解して接合される。このとき、溝部２４および溝部３４が、溶解してヘッド圧により押し出されたニッケルの逃げ場となり、この溶解部分による平坦性の阻害現象が抑制される。

なお、前述のように、複数の溝部２４，３４には接続部２５，３５が設けられているが、シートＡ２０とシートＢ３０とが重ね合わされた際、これらの接続部２５，３５が互いに重ならない位置に設けられている。この接続部２５，３５の位置がずれていることから、接続部２５，３５にて溶解したニッケルの逃げ場を維持できる。

〔噴霧孔形成工程２６０〕
図５は、噴霧孔形成工程２６０を説明するための図である。噴霧孔形成工程２６０では、接合工程２５０によってろう付け接合されたシートＡ２０およびシートＢ３０のうち、シートＢ３０に対して噴霧孔３６を形成する。

この噴霧孔形成工程２６０にて貫通孔である噴霧孔３６を開けるのに際し、シートＡ２０とシートＢ３０とを、金型２６１を有するプレス機械の位置まで搬送する必要がある。搬送では、移動（非プレス加工時）と停止（プレス加工時）とが繰り返される。このとき、接合されたシートＡ２０とシートＢ３０とからなる帯状体は、複数の基準孔２２の各々に挿入されたパイロットピン（図示せず）を用いて、停止時すなわちプレス加工時の位置決めが行われる。噴霧孔３６の加工位置は、機能溝であるスワール溝２３の位置に合わせて設定される。複数の基準孔２２とスワール溝２３とは、抜き工程２３０にて、シートＡ２０上に正確な位置合わせがなされて形成されている。そのため、第１シートであるシートＡ２０に設けられた複数の基準孔２２に合わせて、第２シートであるシートＢ３０に噴霧孔３６を開けることで、シートＡ２０のスワール溝２３に対して位置が定まった状態で、シートＢ３０に噴霧孔３６が形成される。

なお、図５に示す例では、噴霧孔３６は４箇所に形成されており、得られた噴霧孔３６のそれぞれの内周面は、例えば円筒形状を呈している。この４つの噴霧孔３６は、一度にまとめて形成されるが、４つの噴霧孔３６を、複数回に分けて順次形成するように構成してもかまわない。これら４つの噴霧孔３６は、燃料噴霧オリフィスプレート１００として使用される際に、霧状化した燃料が通過する領域であり、これらの壁面に突起が存在していると、燃料の流れが乱される懸念がある。このため、本実施の形態では、これら４つの噴霧孔３６をプレス加工で形成することで、これらの壁面を、突起が生じ難い形状としている。

〔打ち抜き工程２７０および取り出し工程２８０〕
打ち抜き工程２７０では、シートＡ２０およびシートＢ３０からなる帯状体について、図１（ｂ）に示すように金型２７１を用いて外形を打ち抜く。この打ち抜き工程２７０では、接合工程２５０により接合され噴霧孔形成工程２６０にて噴霧孔が形成されたシートＡ２０およびシートＢ３０の帯状体を引き出すとともに、引き出された部位に対し、金型２７１を用いて順次プレス加工による打ち抜きを行うことで燃料噴霧オリフィスプレート１００を作製する、という手順を繰り返し行う。なお、燃料噴霧オリフィスプレート１００が打ち抜かれた帯状体（切断屑）は、再度ロール状に巻き取られ、その後廃棄される。

打ち抜き工程２７０において、帯状体は、噴霧孔形成工程２６０と同じく、移動（非プレス加工時）と停止（プレス加工時）とを繰り返す。このとき、帯状体は、噴霧孔形成工程２６０と同じく、複数の基準孔２２に挿入されたパイロットピン（図示せず）を用いて、停止時すなわちプレス加工時の位置決めが行われる。

打ち抜き工程２７０にて打ち抜かれる領域は、図５および図７（ｂ）の破線で示す切断面１０１である。図７（ｂ）に示すように、この切断面１０１の位置は、溝部２４および溝部３４によって構成される「距て領域」よりも内側の有効領域７７であって、さらに切り離し領域２８よりも内側である。切断面１０１によって燃料噴霧オリフィスプレート１００が打ち抜かれ、取り出された際に、切り離し領域２８は、ブリッジである接続部２５および接続部３５により、ロール状の帯材であるシートＡ２０およびシートＢ３０から離れることなく、回収される。

取り出し工程２８０では、以上のようにして製造された燃料噴霧オリフィスプレート１００が取り出される。図６（ａ），（ｂ）には、取り出し工程２８０にて取り出された燃料噴霧オリフィスプレート１００が示されている。

〔燃料噴霧オリフィスプレート１００の構造〕
図６（ａ）、（ｂ）は、上述の製造方法により製造され、本実施の形態が適用される一例としての燃料噴霧オリフィスプレート１００の構成を説明するための図である。図６（ａ）は上面から燃料噴霧オリフィスプレート１００を眺めた上面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す上面図の断面ＢＢを示した図である。

燃料噴霧オリフィスプレート１００は、円形状、円板状を呈しており、表面且つ中央部には、シートＡ２０に形成されたスワール溝２３が設けられている。そして、スワール溝２３における４枚羽根の各々の羽根の内部には、シートＢ３０の表裏面すなわち厚さ方向に貫通する４つの貫通孔である噴霧孔３６が設けられている。なお、シートＢ３０の裏面は、噴霧孔３６が設けられている部位を除き、平坦となっている。燃料噴霧オリフィスプレート１００の直径はφ１０～φ２０程度である。そして、切断面１０１により形成される外周面は、円筒形状を呈するようになっている。さらに、４つの噴霧孔３６は同一の直径（例えば１ｍｍ程度）に設定されている。そして、噴霧孔３６の内周面は、円筒形状を呈するようになっている。

図６（ｂ）に示すように、シートＡ２０とシートＢ３０との間には、ろう材２１が溶解した後に固着した接合部５０が存在し、この接合部５０によって、シートＡ２０とシートＢ３０とが固着接合されている。スワール溝２３は、シートＡ２０にて形状が打ち抜かれ、シートＢ３０によって底面が形成され、これらによって凹み容積が決定されている。微視的に観察すると、接合部５０は、スワール溝２３が形成されるくぼみ側にて、凹み側に向けて押し出された後に固着した形状、例えば凸形状を有している。一方、微視的に観察すると、接合部５０は、切断面１０１側にて、シートＡ２０およびシートＢ３０と同様に切断された形状を有している。すなわち、ろう材２１が溶解した後に固着した接合部５０は、燃料噴霧オリフィスプレート１００の外形部分にてシートＡ２０およびシートＢ３０の取り出し面と同一の取り出し面を形成する。

なお、この燃料噴霧オリフィスプレート１００は、表面側すなわちスワール溝２３が設けられている側に燃料噴霧装置が対向し、裏面側に内燃機関のシリンダが対向した状態で使用される。

ここで、このスワール溝２３の総凹み容積が、燃料の噴霧量と関わるため、対象とするシリンダの容積に合わせて最適な凹み容積が決定される。加えて、スワール溝２３による「取り得る凹みの形状」が「平面積」となり、
平面積 × 深さ ＝ 容積
である。上記の深さは、設計上、最適値として容積が決定された場合に、平面積の大きな凹みなら浅い溝となり、平面積の小さな凹みなら深い溝が必要となる。但し、燃料流体に旋回を与えるといった流体移動を調整する機能溝としては、ある程度の容積が必要であり、シートＡ２０の肉厚ｔ１としては、最小値として０.１５ｍｍ程度、最大値としては２ｍｍ程度である。

また、シートＢ３０の肉厚ｔ２は、噴霧孔３６の長さに関係する。この噴霧孔３６の長さが長くなると、折角、スワール溝２３で特殊な対流を発生させても、孔を通過している最中に「単なる孔通過液体」になってしまうことから、肉厚ｔ２は、薄い方が良いと言うこととなる。しかしながら、あまりに薄くなると、液圧そのもので変形してしまう問題が生じてしまう。そこで、適度な強度が保てる厚さは必要となる。シートＢ３０の肉厚ｔ２としては、最小値として０.１ｍｍ程度、長期耐久性を考慮した場合の最大値としては０.５ｍｍ程度である。

このように、スワール溝２３による流体移動の調整と、噴霧孔３６の流体噴霧機能とを考慮すると、第２シートであるシートＢ３０の肉厚ｔ２は、第１シートであるシートＡ２０の肉厚ｔ１よりも薄くなることが好ましい。例えば、シートＡ２０の肉厚ｔ１として０.１５ｍｍが選択された場合には、シートＢ３０の肉厚ｔ２として０.１ｍｍ程度が選定される。また、例えば、シートＡ２０の肉厚ｔ１として２ｍｍ程度が選択された場合には、シートＢ３０の肉厚ｔ２として０.５ｍｍ程度までが選定される。

なお、本実施の形態では、ガソリンや軽油等の燃料を噴霧する燃料噴霧オリフィスプレート１００を例として説明を行ったが、噴霧するのは燃料に限られるものではなく、各種流体の噴霧に用いることもできる。

また、本実施の形態では、シートＢ３０には、シートＡ２０の片面に形成されていたろう材２１が形成されていない。シートＢ３０にろう材２１を形成すると、シートＢ３０のシートＡ２０との接合側はスワール溝２３の底面を構成することから、その箇所にろう材２１が残ることとなり、流体移動の調整の際に問題となる可能性がある。

２０…シートＡ、２１…ろう材、２２…基準孔、２３…スワール溝、２４…溝部、２５…接続部、２８…切り離し領域、２９…非有効領域、３０…シートＢ、３２…孔、３４…溝部、３５…接続部、３６…噴霧孔、３８…切り離し領域、５０…接合部、７７…有効領域、７８…切り離し領域、１００…燃料噴霧オリフィスプレート、１０１…切断面、２１０…ろう材処理工程、２２０…準備工程、２３０…抜き工程、２４０…重ね工程、２５０…接合工程、２６０…噴霧孔形成工程、２７０…打ち抜き工程、２８０…取り出し工程

Claims (9)

1. 片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、
   前記第１シートの前記片面に接触する第２シートを取得する第２シート取得工程と、
   流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、
   前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方に対して、有効領域と非有効領域とを距てる距て領域を形成する距て領域形成工程と、
   前記第１シートと前記第２シートとを前記ろう材により接合する接合工程と、
   流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程と、
   接合された前記第１シートおよび前記第２シートから流体噴霧プレートを取り出す取り出し工程と、を有し、
   前記有効領域は、前記距て領域の内縁によって定まるとともに前記取り出し工程により取り出される前記流体噴霧プレートの外形と当該外形を囲う切り離し領域とを含み、
   前記接合工程は、前記距て領域の内縁と外縁との間の領域に接合ヘッドの先端の外縁が位置するように当該先端を押し当てて、前記有効領域における前記第１シートと前記第２シートとを接合することを特徴とする流体噴霧プレートの製造方法。
2. 前記距て領域形成工程は、前記有効領域の外端に沿って設けられる溝部と、当該有効領域と前記非有効領域とを接続する接続部と、を有して前記距て領域を形成することを特徴とする請求項１記載の流体噴霧プレートの製造方法。
3. 前記距て領域形成工程は、前記第１シートおよび前記第２シートに距て領域を形成し、当該第１シートに形成される前記接続部の位置と当該第２シートに形成される当該接続部の位置とは、当該第１シートと当該第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に位置がずれていることを特徴とする請求項２記載の流体噴霧プレートの製造方法。
4. 前記第１シートに対して加工の位置基準となる基準孔を形成する基準孔形成工程と、
   前記第１シートと前記第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に前記基準孔を塞がない孔を当該第２シートに形成する孔形成工程と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の流体噴霧プレートの製造方法。
5. 前記基準孔形成工程により形成される前記基準孔は、前記孔形成工程により形成される前記孔に比べて外形が小さいことを特徴とする請求項４記載の流体噴霧プレートの製造方法。
6. 前記機能溝形成工程は、前記第１シートに形成された前記基準孔を基準として前記機能溝を形成し、
   前記噴霧孔形成工程は、前記第１シートに形成された前記基準孔を基準として前記第２シートに対して前記噴霧孔を形成することを特徴とする請求項４または５記載の流体噴霧プレートの製造方法。
7. 流体噴霧プレートの製造方法であって、
   片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、
   前記第１シートの前記片面に接触する第２シートを取得する第２シート取得工程と、
   流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、
   前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方に対して、前記流体噴霧プレートの外形を形成する取り出し領域よりも大きな外側に内縁を有する溝を形成する溝形成工程と、
   前記第１シートと前記第２シートとを前記ろう材により接合する接合工程と、
   前記接合工程の後に、流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程と、
   接合された前記第１シートおよび前記第２シートから前記流体噴霧プレートを取り出す取り出し工程と、を有し、
   前記接合工程は、前記ろう材を介して重ね合わされた前記第１シートと前記第２シートとに、接合ヘッドの先端を押し当てて接合し、
   前記溝形成工程では、前記接合工程にて前記第１シートおよび前記第２シートに押し当てられる前記接合ヘッドの前記先端の外縁が前記溝の前記内縁と当該溝の外縁との間に位置できる形状にて、当該溝が形成されること
   を特徴とする流体噴霧プレートの製造方法。
8. 前記取り出し工程は、前記溝形成工程にて形成された前記溝よりも内側にて前記流体噴霧プレートを取り出すことを特徴とする請求項７記載の流体噴霧プレートの製造方法。
9. 前記溝形成工程は、前記第１シートおよび前記第２シートに、前記溝の内縁側と当該溝の外縁側とを接続する接続部を形成し、当該第１シートに形成される当該接続部の位置と当該第２シートに形成される当該接続部の位置とは、当該第１シートと当該第２シートとを接合するに際して重ね合わせた際に位置がずれるように形成されることを特徴とする請求項７または８記載の流体噴霧プレートの製造方法。

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