JP7400750B2

JP7400750B2 - 液体流入装置

Info

Publication number: JP7400750B2
Application number: JP2021015738A
Authority: JP
Inventors: 謙伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2041-02-03
Also published as: JP2022118911A

Description

本発明は、液体流入装置に関する。

特許文献１には、超音波を用いて液体を搬送する超音波ポンプが開示されている。この超音波ポンプは、微細孔を有するノズルと、ノズル内に液体が流入したとき微細孔に向かって超音波を発射する超音波振動子とを備える。超音波は、液体内を微細孔に向けて伝播し、微細孔を通過して導液管に達する。ノズル内の液体は、微細孔を通過する超音波に乗って導液管内に供給され、所定の箇所に搬送される。

特開平６－１０１７００号公報

ところで、例えば０．１ｍｍ程度以下の微細孔を有する製造物の製造過程において、その微細孔に所定の液体を流入させることが必要になる場合がある。例えば、微細孔に液体を充填して次工程で製造物に所定の処理を行う場合、または微細孔に液体を通して洗浄する場合などである。しかし、製造物を単に液体に浸したとしても、微細孔が小さすぎるため、微細孔の内部には液体が流入しない。そこで特許文献１に開示されたように超音波を用いて微細孔に液体を流入させることが考えられるが、超音波振動子および発振器などが必要になるため、改善が望まれていた。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造物の微細孔に所定の液体を流入させることができる液体流入装置を提供することである。

本発明は、製造物（９０，９５）の微細孔（９２）に所定の液体（９９）を流入させる液体流入装置であって、液体を貯留する液体貯留部（２１）と、微細孔の一端開口部（９３）が液体に浸るように製造物を保持する保持部（３１，３５）と、微細孔の他端開口部（９４）に連通する負圧室（４２）を形成し、負圧室内を負圧にすることで液体を微細孔に吸い込ませる負圧形成部（４１）と、を備える。このように微細孔の一端開口部と他端開口部との圧力差による液体吸引作用を利用して、微細孔に液体を流入させることができる。

第１実施形態による液体流入装置の概略構成を示す断面図であって、吸液部が退避位置にある状態を示す図。図１のＩＩ部拡大図。吸液部がノズルボデーの上空の作業位置にある状態を示す図。図３の状態からワークシール用シリンダが下降した状態を示す図。図４の状態からピストン上下動作用シリンダが上昇した状態を示す図。図５のＶＩ部拡大図。第２実施形態による液体流入装置の概略構成を示す断面図。

以下、複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の液体流入装置１０は、図示しないアルカリ改質機に適用されている。アルカリ改質機は、製造物としてのインジェクタ用のノズルボデー９０の内外表面をアルカリ溶液９９に浸漬し、アルカリ改質（すなわち酸化膜除去）を行う設備である。アルカリ改質が行われたノズルボデー９０には、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）成膜が施される。これにより実車環境におけるノズルボデー９０の表面の腐食を防止でき、インジェクタの長寿命化が実現する。

図１、図２に示すように、ノズルボデー９０は有底筒状に形成されている。ノズルボデー９０の先端部９１側には、０．０１～０．１ｍｍ程度の微細孔９２が複数開いている。微細孔９２はインジェクタの噴孔として機能する。

微細孔９２の内表面にアルカリ改質を行うためには、微細孔９２の内部に所定の液体としてのアルカリ溶液９９を流入させる必要がある。しかし、ノズルボデー９０を単にアルカリ溶液９９に浸したとしても、微細孔９２が小さすぎるため、微細孔９２の内部にアルカリ溶液９９が流入しない。そこでアルカリ改質工程の前工程として、液体流入装置１０を用いて微細孔９２にアルカリ溶液９９を流入させる液体流入工程が行われる。

液体流入装置１０は、アルカリ溶液９９を貯留する液体貯留部２１と、ノズルボデー９０を保持する保持部３１とを備える。

保持部３１は、微細孔９２の一端開口部９３が液体貯留部２１のアルカリ溶液９９に浸るようにノズルボデー９０を保持する。第１実施形態では、ノズルボデー９０は先端部９１側が下向きになるように保持部３１の通孔３２に挿入され、ノズルボデー９０の外側の段差部が通孔３２の開口縁部に支持されるようになっている。ノズルボデー９０は、図示しない搬送部により保持部３１に搬送される。

図１～図６に示すように、さらに液体流入装置１０は、負圧形成部４１と、ピストン上下動作用シリンダ５１と、ワークシール用シリンダ５２と、吸液部スライド用シリンダ５３とを備える。

負圧形成部４１は、微細孔９２の他端開口部９４に連通する負圧室４２を形成し、負圧室４２内を負圧にすることでアルカリ溶液９９を微細孔９２に吸い込ませる。具体的には、負圧形成部４１は、吸液用シリンジ４３および吸液用ピストン４４を有する。吸液用シリンジ４３は、ノズルボデー９０の上端面（すなわち開放側端面）に接触するように配置され、ノズルボデー９０との間がシールされる。吸液用シリンジ４３には、ノズルボデー９０との間をシールする図示しないＯリングが設けられている。吸液用ピストン４４は、吸液用シリンジ４３内に挿入されており、吸液用シリンジ４３と共に負圧室４２を区画形成する。吸液用ピストン４４は、負圧室４２の容積が大きくなるように移動して負圧室４２内を負圧にする。

ピストン上下動作用シリンダ５１は、吸液用ピストン４４を上下方向、すなわち負圧室４２の容積が変化する方向へ移動させる。ワークシール用シリンダ５２は、吸液用シリンジ４３をノズルボデー９０に接近および離間する方向へ移動させ、吸液用シリンジ４３がノズルボデー９０に接触したとき両者間をシールさせる。以下、負圧形成部４１、ピストン上下動作用シリンダ５１およびワークシール用シリンダ５２を含むユニットのことを適宜「吸液部」と記載する。吸液部スライド用シリンダ５３は、吸液部をノズルボデー９０の上空の作業位置と、作業位置から離れた退避位置との間で移動させる。

次に、液体流入装置１０の動作（すなわち液体流入装置１０を用いた微細孔９２への液体流入方法）を説明する。先ず、図１、図２に示すようにノズルボデー９０が保持部３１に配置される。続いて、図３に示すように吸液用シリンジ４３がノズルボデー９０の上空に来るように吸液部スライド用シリンダ５３が動作して、吸液部全体が移動する。続いて、図４に示すようにワークシール用シリンダ５２が下降し、吸液用シリンジ４３がノズルボデー９０と接触して、吸液用シリンジ４３とノズルボデー９０との間がシールされる。これにより吸液用シリンジ４３と吸液用ピストン４４に囲まれた空間によって負圧室４２が区画形成される。

続いて、図５、図６に示すようにピストン上下動作用シリンダ５１が上昇することにより、シールされた空間である負圧室４２の容積が大きくなり、注射器と同様の仕組みで負圧室４２が負圧となる。これにより微細孔９２の一端開口部９３と他端開口部９４との間で圧力差が生まれ、高圧側の一端開口部９３にあるアルカリ溶液９９が低圧側の他端開口部９４に向けて流れることで、アルカリ溶液９９を微細孔９２内に通すことができる。続いて負圧室４２の負圧が開放され、ワークシール用シリンダ５２が上昇し、吸液部スライド用シリンダ５３が動作して吸液用シリンジ４３が退避する。負圧室４２の負圧が開放されても、表面張力の作用により微細孔９２内にはアルカリ溶液９９が保持されたままとなる。その後、ノズルボデー９０がアルカリ改質工程を行う場所に搬送される。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、液体流入装置１０は、アルカリ溶液９９を貯留する液体貯留部２１と、微細孔９２の一端開口部９３がアルカリ溶液９９に浸るようにノズルボデー９０を保持する保持部３１と、微細孔９２の他端開口部９４に連通する負圧室４２を形成し、負圧室４２内を負圧にすることでアルカリ溶液９９を微細孔９２に吸い込ませる負圧形成部４１と、を備える。このように微細孔９２の一端開口部９３と他端開口部９４との圧力差による液体吸引作用を利用して微細孔９２にアルカリ溶液９９を流入させることができる。これにより、これまで不可能であったディーゼルインジェクタノズルの微細孔９２内部のアルカリ改質が可能となった。さらに、製品の傾向として、燃費向上を目指し、ディーゼルエンジンの燃圧高圧化とともに微細孔９２の小径化も進むと考えられるが、液体吸引作用を利用する液体流入装置１０によれば、微細孔９２の更なる小径化にも対応可能である。

また第１実施形態では、負圧形成部４１は、ノズルボデー９０との間がシールされる吸液用シリンジ４３と、吸液用シリンジ４３と共に負圧室４２を区画形成し、負圧室４２の容積が大きくなるように移動して負圧室４２内を負圧にする吸液用ピストン４４とを有する。このように吸液用シリンジ４３および吸液用ピストン４４を用いて微細孔９２にアルカリ溶液９９を吸引させることができ、液体流入装置１０を簡易な構成とするとともに低コストに製作することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図７に示すように液体流入装置１５は、板状部材９５の微細孔９２に所定の液体９９を流入させる。液体流入装置１５は、保持部３５の形状が異なるのみであり、その他の構成は第１実施形態の液体流入装置１０と同様である。このように液体流入装置１５は、ディーゼルインジェクタのノズルボデーに限らず、微細孔９２内部への液体流入を必要とする製造物全般に使用可能である。

［他の実施形態］
他の実施形態では、液体流入装置は、アルカリ改質機に限らず、他の処理を行う他の設備に適用されてもよい。微細孔に流入させる液体は、アルカリ溶液に限らず、他の液体であってもよい。

他の実施形態では、製造物は、筒状または板状に限らず、他の形状であってもよい。要するに微細孔を有するものであって、負圧形成部が微細孔の他端開口部に連通する負圧室を形成可能であればよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０液体流入装置、２１液体貯留部、３１，３５保持部、４１負圧形成部、
４２負圧室、９０ノズルボデー（製造物）、９２微細孔、９３一端開口部、
９４他端開口部、９５板状部材（製造物）、９９アルカリ溶液（液体）。

Claims

製造物（９０，９５）の微細孔（９２）に所定の液体（９９）を流入させる液体流入装置であって、
前記液体を貯留する液体貯留部（２１）と、
前記微細孔の一端開口部（９３）が前記液体に浸るように前記製造物を保持する保持部（３１，３５）と、
前記微細孔の他端開口部（９４）に連通する負圧室（４２）を形成し、前記負圧室内を負圧にすることで前記液体を前記微細孔に吸い込ませる負圧形成部（４１）と、
を備える、液体流入装置。
前記負圧形成部は、前記製造物との間がシールされるシリンジ（４３）と、前記シリンジと共に前記負圧室を区画形成し、前記負圧室の容積が大きくなるように移動して前記負圧室内を負圧にするピストン（４４）とを有する、請求項１に記載の液体流入装置。