JPH0283051A - シリコン複合ノズル - Google Patents

シリコン複合ノズル

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JPH0283051A
JPH0283051A JP1178922A JP17892289A JPH0283051A JP H0283051 A JPH0283051 A JP H0283051A JP 1178922 A JP1178922 A JP 1178922A JP 17892289 A JP17892289 A JP 17892289A JP H0283051 A JPH0283051 A JP H0283051A
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はミクロ加工シリコンノズルに関する。
（従来の技術） 流体流を制御する種々の型式のシリコンノズルが公知で
ある。たとえばバスース（Ｂａｓｓｏｕｓ　）の米国特
許第４．００７．４６４号は、１１通する開口を備えた
、流体流を制御する単一シリコン板の使用を開示してい
る。
本出願人に諧渡されたジアキーノ（Ｇｉａｃｈｉｎｏ）
（ｌ！＋の米国特許第４．６２８．５７６号は、２つの
シリコン板が相対的に移動して一方のシリコン板の開口
を通る流体流を制ａｌｌ　する弁を開示している。
（発明が解決しようとする問題点） 流体を燃焼シリンダ内に噴射するような応用において、
きわめて細かい霧化拡散燃料噴霧を生ずることが博々望
まれる。公知のノズルはそのような霧化を実施しうるが
、改善が望まれるところである。さらに、容易に製造さ
れ、そのにうな噴霧を生ずる比較的簡単なノズル構造が
望まれている。
これらの問題のうちのいくつかは、本発明によって解決
される。。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、流体流を案内する開口を備えた第１および第
２の全体的に平らなシリコン板を有するシリコンノズル
を提供する。第１シリコン板の第１開口は第２シリコン
板の第２聞１］からオフセットしている。第１および第
２間［１間の区域において、第１および第２板の平面に
ほぼ平行な流体流を剪断する剪断間隔隙を形成するよう
に、シリコン板は厚さが薄くなっている。そのような剪
断流は乱流Ｊ３　にび流体拡散の利点を生じ、燃焼シリ
ンダ内に燃料を霧化する。１実施例において、流体拡散
を促進するように、２つの剪断流は互いに向合って流れ
、衝突する。
本発明実施例によるノズルは、シリコンミクロ加工技術
を使用して比較的容易に製造され、かつ高速排出特性を
備えた流体流を発生するので、有利である。
（実施例） 第１図、第２図および第３図において、複合シリコンノ
ズル集合体は全体的に平らなオリスイス板３０と共！ｌ
ｌする全体的に平らな流れ根１０を備えている。流れ板
１０は、流れ板１０を夷通しかつ流れ板１０の中心部の
周りに設置された供給オリフィス１１，１２．１３を備
えた、対称的な正方形シリコン部材である。各開口は流
れ板１０のもつとも近い端部に平行なその良い側面を有
する。
第２図、第４図および第５図に示すように、オリフィス
板３ｏに血する流れ板１０の面は、頂部１６の周りに形
成され流れ板１０（７）端部から離れた、全体的に矩形
の環状樋１５を有する。
第６図および第７図はオリフィス板３０を示している。
中心排出オリフィス３１はオリフィス板３０の中聞部を
貫通し、流れ板１０に而するオリフィス板３０の頂面か
らの距離が増大するのにつれて断面積が増加するように
傾斜している。立上り壁３３はオリフィス板３０ｇａ部
の周りに延びている。オリフィス板３ｏの壁３３は１１
５に隣接Ｊる流れ板１００周辺部分に連なっている。オ
リフィス１３０の凹／υだ剪断オリフィス部分３２は壁
３３にＪ、って限界され、オリフィス板３０が流れ板１
０に隣接して設置されるとき、オリフィス＆３０は壁３
３の境界線内部で流れ板１０に接触しない。
第２図において、オリスイス板３０の排出オリフィス３
１は流れ板１０の流れＩＣＪ点１６に整合している。凹
んだｆＪＪＩＩＦｉオリフィス部分３２は、オリフィス
＆３０に隣接して流れ板１０から離れている。各供給オ
リフィス１１．１２．１３および１４は樋１５と一緒に
作用して、剪断オリフィス部分３２へ、ついで排出オリ
フィス３１を通り流れ板１０およびオリスイス板３０の
組合わせを通過する流体流を生ずる。
第２図からもつとｂ良く分るように、頂部３１に隣接す
る排出オリフィスの大きさは、頂部１６の大きさより小
さい。頂部１６がオリフィスＩ！１３０の剪断オリフィ
ス部分３２上方まで延びるような、剪断間隔隙が形成さ
れている。たとえば、流体流が供給オリフィス１４に入
った後、流体流は礪１５に入り、排出オリフィス３１を
通過する前に剪断オリフィス部分３２に隣接して全体的
に水平流どなる。
複合ノズル集合体を製造するため、２つの別々のシリコ
ン板構造はミクロ加工されついで接合される。製造には
、公知のシリコンウェハのマスク技術が用いられ、つい
でオリフィスを製造するためエツチング作用をうける。
オリフィスの傾斜特性は一側からのエツチングの結果で
ある。通常の傾斜は＜１００＞結晶配置を備えたシリコ
ン材料用エツチング角度である。８１１５と供給オリフ
ィス１１．１２．１３および１４との組合わせのような
二重傾斜は、両面エツチングの結果である。
頂部１６はエツチング中迫部区域をマスクして保護する
ことによって形成される。＋６１様に、壁３３は剪断オ
リフィス部分３２のエツチング中！３３の区域をマスク
して保護することによって形成される。剪断オリフィス
３１は両側からエツチングされ、それらは向合った傾斜
を有する。、流体剪断間隔隙は、頂部と排気オリフィス
とに隣接する底板の重なりによって形成される。この間
隙は一定圧力の流体流用のノズルの流量および拡散特性
を決定する。
種々の変型および変型が、本発明に関連する技術に通じ
た人々によってなしうることは疑いないところである。
たとえば、開口の特殊な形状を、ここに開示したものか
ら変化することができる。
これらのそしてすべての変更はこの開示によって進歩し
た技術に基本的に依存し、この技術は本発明の範囲内に
おいて適当に考慮される。
（発明の効果） 本発明は、それぞれ開口を有する第１および第２のシリ
コン板を用い、オフセラ１へした前記第１および第２開
口開に、前記第１および第２シリコン板の平１ｆｒｉに
ほぼ平行な流体流用第１剪ｉｌｌ隙を形成することによ
り、きわめて簡単な構造にも係わらず、従来のノズルの
性能をいもじるしく改善したシリコン複合ノズルを得る
ことができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例による複合ノズル集合体の平面
図。 第２図は、第１図の２−２ｆ１１に沿う断面図。 第３図は、第１図のノズル集合体の部分破断、斜視図。 第４図は、本発明の実施例の第３図に示すノズル集合体
流れ板の頂部斜視図。 第５図は、本発明実施例の第４図に示す流れ板の底部斜
視図。 第６図は、本発明実施例の第３図に示すノズル集合体オ
リフィス板の頂部斜視図。 第７図は、第６図に示すオリフィス板の底面斜視図。 １０・・・・・・流れ板、１１〜１４・・・・・・供給
オリフィス、１５・・・・・・樋、１６・・・・・・頂
点、３０・・・・・・オリフィス数、３１・・・・・・
排出オリフィス。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）流体流を案内するシリコン複合ノズルであつて、 第１開口が貫通する全体的に平らな第１シリコン板、 前記第１シリコン板に隣接しかつ平行に設けられ、前記
    第１シリコン板の前記第１開口からオフセットして貫通
    する第２開口を有する、全体的に平らな第２シリコン板
    、 を含み、 前記シリコン複合ノズルは前記第１および第２開口間に
    、前記第１および第２板の平面にほぼ平行な流体流用第
    １剪断間隔隙を形成するために、厚さが薄い第１区域を
    有する、 前記シリコン複合ノズル。
  2. （２）流体流を案内するシリコン複合ノズルであつて、 その中心の周りにほぼ対称的に貫通する多数の供給オリ
    フイスを有する全体的に平らなシリコン流れ板であつて
    、前記流れ板の下側に形成された環状樋が前記供給オリ
    フィスと交差し、前記樋の中心に頂部を有する、前記流
    れ板、 貫通する排出オリフィスを有する全体的に平らなシリコ
    ンオリフィス板であつて、前記オリフィス板上側の前記
    排出オリフィスの開口は前記頂部に整合しかつそれより
    横方向長さが短く、前記オリフィス板の周囲に立上がり
    壁が設けられ、かつ厚さの薄い剪断区域が設けられた、
    前記シリコンオリフイス板、および 前記頂部部分および前記剪断間隙区域は整合し、前記頂
    部および前記剪断間隙区域に隣接する部分は前記排出オ
    リフイスおよび前記供給オリフィスと連通する、 前記シリコン複合ノズル。
  3. （３）流体流を案内するシリコン複合ノズルであつて、 貫通しかつ互いにオフセットした第１、第２、第３およ
    び第４開口を有する全体的に平らな第１シリコン板、 貫通しかつ前記第１シリコン板の前記第１、第２、第３
    および第４開口からオフセットした第５開口を有する全
    体的に平らな第２シリコン板、を含み、 前記シリコン複合ノズルは、前記第１および第２板の平
    面にほぼ平行な流体流の剪断間隙を形成するように、前
    記第４開口と前記各第１開口、第２開口、第３開口およ
    び第４開口の間に厚さが薄い区域を有し、前記第１、第
    ２、第３および第４開口から前記剪断間隙を通つて流れ
    る流体流は衝突し前記第５開口を通つて排出し、 前記第１、第２、第３および第４開口は全体的に矩形で
    中央頂部区域の周りに設けられ、前記中央頂部区域は前
    記第２板の前記第５開口に整合し、前記剪断間隙は前記
    頂部面および前記第２シリコン板の隣接面によつて形成
    され、前記第５開口に隣接する前記頂部と前記第２シリ
    コン板の間の剪断間隙の重なり量は前記第５開口の大き
    さに比較して比較的小さく、 前記第１板は前記中心頂部の周りの環状凹所を有し、前
    記環状凹所は前記第１板の前記各第１、第２、第３およ
    び第４開口に整合し、前記第１板の前記環状凹所は傾斜
    しかつ前記第２板からの距離が増加するのにつれて断面
    が縮小し、 前記各第１、第２、第３および第４開口は傾斜しかつ前
    記第２板からの距離が減少するのにつれて断面が縮小す
    る、 前記流体流を案内するシリコン複合ノズル。
  4. （４）一定間隙シリコンノズルを形成する方法であつて
    、 全体的に平らな第１シリコンノズル板に第１開口を形成
    すること、 全体的に平らな第１シリコンノズル板に、前記第１開口
    からオフセットした第２開口を形成すること、 前記第１および第２シリコン板の境界面に前記第１およ
    び第２開口の間に流体流通路を形成すること を含む、前記方法。
JP1178922A 1988-08-12 1989-07-11 シリコン複合ノズル Expired - Lifetime JP2788064B2 (ja)

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US07/231,365 US4828184A (en) 1988-08-12 1988-08-12 Silicon micromachined compound nozzle
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