WO2004106729A1 - 液体噴射装置 - Google Patents

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WO2004106729A1
WO2004106729A1 PCT/JP2004/007748 JP2004007748W WO2004106729A1 WO 2004106729 A1 WO2004106729 A1 WO 2004106729A1 JP 2004007748 W JP2004007748 W JP 2004007748W WO 2004106729 A1 WO2004106729 A1 WO 2004106729A1
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WO
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liquid
piezoelectric
liquid ejecting
ejecting apparatus
electrostrictive element
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/007748
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takao Ohnishi
Masahiko Namerikawa
Toshikazu Hirota
Original Assignee
Ngk Insulators, Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Ngk Insulators, Ltd. filed Critical Ngk Insulators, Ltd.
Priority to JP2005506569A priority Critical patent/JPWO2004106729A1/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/02—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
    • B41J2/025—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by vibration
    • 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
    • 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
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/044—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the intake conduit downstream of an air throttle valve
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements

Definitions

  • the present invention relates to a liquid ejecting apparatus configured to atomize a liquid to be ejected.
  • this type of conventionally known liquid ejecting apparatus has a chamber whose volume is changed by a piezoelectric element 301 and which is provided with a liquid ejecting hole 302. , A liquid introduction hole 304, and a liquid supply passage 304.
  • the liquid is supplied into the liquid supply passage 304, and is then introduced into the chamber 303 through the liquid introduction hole 304. Then, the liquid is pressurized in the chamber 303 by the operation of the piezoelectric element 301 and is ejected from the liquid ejection hole 302 (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27997). No. 6 (see page 2, page 3, figure 2).
  • the conventional device attempts to inject the liquid only by the pressure generated by the piezoelectric Z-electrostrictive element 301, so it is used in an environment where the temperature and pressure of the space in which the liquid is injected fluctuate drastically. In such a case, it may be difficult to jet the liquid while surely atomizing the liquid.
  • the upper surface of the champ 303 is formed of a metal or the like and the piezoelectric Z-electrostrictive element 301 is bonded to the same metal, the bonding surface is frequently deformed by the piezoelectric electro-strictive element 301. Therefore, the piezoelectric / electrostrictive element 301 may peel off. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus which can surely atomize droplets to be ejected and which has improved durability by adopting a structure in which an adhered portion is not vibrated. To provide.
  • the liquid ejecting apparatus pressurizes the first liquid, and pressurizes the first liquid.
  • a liquid ejecting device having a pressurizing means for ejecting a liquid from an ejection portion, a wall defining a liquid introduction space into which the first liquid ejected from the ejection portion is introduced, and a liquid ejection hole provided on the wall. And an active portion including the piezoelectric Z electrostrictive layer and at least one pair of electrode layers, and an electric field is applied to the piezoelectric Z electrostrictive layer by the same pair of electrode layers, and no electric field is applied to the piezoelectric / electrostrictive layer.
  • a piezoelectric z-electrostrictive element configured to have an inactive portion is held by the inactive portion, and is fixed to an outer surface of a wall of the liquid ejecting portion, and a liquid storage space is formed together with an outer surface of the wall.
  • the “liquid injection hole” includes not only “a hollow cylindrical through-hole provided in a wall (that is, a flow path whose cross-sectional area is not changed in the flow direction)”, 1In order to increase the flow by converting the energy of the pressure or heat of the liquid into kinetic energy, the term is used as a term that also includes a flow path (that is, a nozzle) whose cross-sectional area changes in the direction of flow. Is done.
  • the pressure required for the first liquid to be ejected through the liquid ejection holes is generated by the pressurizing means, and the vibration for atomizing the first liquid is applied by the piezoelectric electrostrictive element. Is done. Therefore, the liquid ejecting apparatus can surely achieve the ejection and the atomization of the first liquid even if the environment of the space for ejecting the liquid changes drastically.
  • the piezoelectric Z electrostrictive element is held in the vibration chamber at an inactive portion that is not substantially deformed, the holding portion is not vibrated by the piezoelectric / electrostrictive element.
  • this liquid ejecting apparatus can reliably hold the piezoelectric / electrostrictive element for a long period of time, and its durability is significantly improved.
  • the liquid ejecting section is interposed, and the first means from the pressurizing means toward the liquid ejecting hole is provided. It is preferable to provide an on-off valve for stopping and allowing the flow of the liquid.
  • the injection start timing and the injection end timing of the first liquid can be reliably determined. Can be controlled.
  • the second liquid is non-conductive (insulating) in order to ensure that an electric field is applied to the piezoelectric Z electrostrictive layer. Is preferable.
  • the second liquid is a nonflammable liquid.
  • the traveling direction of the pressure wave based on the vibration of the active portion of the piezoelectric / electrostrictive element can be dispersed by the solid particles, it is possible to vibrate a wall having a larger area with a uniform pressure. It becomes.
  • the liquid ejection holes can be arranged in a portion having a larger area, it is possible to eject a large amount of uniformly atomized droplets.
  • the piezoelectric Z electrostrictive element has the inert portion in a liquid storage space of the vibration chamber, and has two ends of the inert portion continuous with the inert portion. It is preferred that it be retained.
  • the expansion and contraction of the active portion of the piezoelectric Z-electrostrictive element can be expressed by the inactive portion as bending deformation of the piezoelectric Z-electrostrictive element. Therefore, even if the potential difference applied between the electrode layers is reduced, it is possible to transmit sufficient vibration to the first liquid. As a result, the power consumption of the piezoelectric Z electrostrictive element can be reduced.
  • the active section is disposed closer to the wall of the liquid ejecting section than the inactive section.
  • the vibration chamber includes a gas discharge unit that discharges gas generated in the liquid storage space to the outside.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a liquid ejecting apparatus according to a first embodiment of the present invention applied to an internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a front view of the electromagnetic on-off discharge valve shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the liquid ejecting device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 1-1 in FIG. 3 and an enlarged front view of the electromagnetic on-off discharge valve shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid jet device cut along a plane along line 2-2 in FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view of a liquid ejection device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the liquid ejecting device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 3-3 in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along the line 414 in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view of a liquid ejecting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 5-5 in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 6-6 in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of a liquid ejecting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 7-7 in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 8-8 in FIG.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view of a liquid ejecting device according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 16B is a cross-sectional view of the liquid ejecting device cut along a plane along line 9-9 in FIG. 16A.
  • FIG. 17 is a sectional view of a liquid ejecting device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a conventional liquid ejecting apparatus.
  • liquid ejecting apparatus a liquid spraying apparatus, a liquid supply apparatus, and a droplet discharging apparatus
  • the liquid injection device according to the first embodiment of the present invention is an electronic fuel injection device for an internal combustion engine as a mechanical device that requires finely divided liquid (fuel). Used as an injection control device (electronic liquid injection control device).
  • This liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting device 10 having a piezoelectric Z electrostrictive element functioning as an actuator, a pressurizing pump (fuel pump) 21 as a pressurizing means, a fuel supply pipe (a liquid supply pipe, a fuel supply pipe). Piping) 22, Pre-regulatory pump 23, Electromagnetic open / close discharge valve (Discharge valve, Open / close valve) 24, Fuel tank (Liquid storage tank) 25, and Electric control device 40.
  • the pressurizing pump 21 and the pressure pump 23 are interposed in the fuel supply pipe 22.
  • Such a liquid injection device includes a fuel injection space (liquid injection space) 31 formed by an intake pipe (or an intake port) 30 of the internal combustion engine and the like. Liquefied liquid (eg, liquid fuel, for example, gasoline, hereinafter sometimes simply referred to as “fuel” or “first liquid”).
  • Liquefied liquid eg, liquid fuel, for example, gasoline, hereinafter sometimes simply referred to as “fuel” or “first liquid
  • the pressurizing pump 21 has an inlet 21 a connected to the bottom of the fuel tank 25 via a fuel supply pipe 22, and a pre-regulated pump 23 via the fuel supply pipe 22. And a discharge section 21b connected to the discharge section 21b.
  • the pressurizing pump 21 introduces the fuel in the fuel tank 25 from the introduction part 21a and pressurizes it, and discharges the pressurized fuel from the discharge part 21b. Even if the piezoelectric Z-electrostrictive element of the liquid ejecting device 10 is not operated, the pressurizing pump 21 supplies the fuel to the nozzle 21 and the electromagnetic open / close discharge valve 24 and the liquid ejecting device. Liquid through 1 0 2004/007748
  • the pressure is increased to a pressure higher than the pressure that can be injected into the injection space 31 (this pressure is referred to as “pressure pump discharge pressure”).
  • the pressure in the intake pipe 30 is given to the pre-stressing pump 23 by piping not shown.
  • the pressure regulator 23 reduces (or regulates) the pressure of the fuel pressurized by the pressurizing pump 21 based on the pressure in the intake pipe 30. .
  • the pressure of the fuel in the liquid supply pipe 22 between the pressure regulator 23 and the electromagnetic on-off discharge valve 24 is more predetermined (constant) than the pressure in the intake pipe 30.
  • the pressure is adjusted so as to be as high as possible (this pressure is called “adjustment pressure”). Therefore, when the electromagnetic on / off discharge valve 24 is opened for a predetermined time, fuel having a fuel amount substantially proportional to the predetermined time is injected into the intake pipe 30 regardless of the pressure in the intake pipe 30.
  • the electromagnetic on / off discharge valve 24 is a well-known fuel injector (electromagnetic injection valve) that has been widely used in electronic fuel injection control devices for internal combustion engines.
  • FIG. 2 is a front view of the electromagnetic on / off discharge valve 24, and shows a cross section of a front end portion thereof cut along a plane including a center line of the electromagnetic on / off discharge valve 24.
  • the electromagnetic open / close discharge valve 24 is connected to a liquid supply pipe 22 and is connected to a liquid inlet 23 and a liquid inlet 24 a, and a liquid passage connected to the liquid inlet 24 a.
  • the liquid passage 24 b of the electromagnetic on / off discharge valve 24 is connected to the liquid ejecting device 10 via a discharge hole 24 e.
  • the electromagnetic on-off discharge valve 24 is connected to the pressurizing pump 21 via the pressure regulator 23.
  • the pressurized fuel supplied from the liquid supply device 10 is supplied to the liquid ejection device 10 through the liquid passage 24 b and the discharge hole 24 e.
  • the liquid injection device 10 includes a chamber having a piezoelectric electrostrictive element formed on at least the wall surface thereof in order to atomize the liquid (fuel injected toward the back surface of the intake valve 32) injected into the fuel injection space 31. And a wall different from the wall on which the piezoelectric / electrostrictive element is formed
  • the liquid ejecting device is provided with a liquid ejecting hole (liquid ejecting nozzle) formed in the above-described manner, and is shown in detail in FIGS.
  • the liquid ejecting device 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape in which each side extends parallel to the X, Y, and Z axes orthogonal to each other.
  • a base portion of the liquid ejecting device 10 (hereinafter, also referred to as a “liquid ejecting portion”) is composed of a plurality of thin metal sheets (hereinafter, referred to as “laminate”) that are sequentially stacked and joined to each other. It is called “metal plate.” It consists of 10 a to 10 c.
  • the material of the metal plates 10a to 10c is stainless (SUS304 or SUS316) in this example.
  • the metal plate 10c functions as a vibration transmission plate for transmitting vibration generated by the piezoelectric Z-electrostrictive element 11 supported by the vibration chamber 11 described later.
  • the material of a metal plate according to another embodiment described later is also the same as that of the metal plates 10a to L0c.
  • the liquid ejecting device 10 connects the liquid inlet 10-1, the liquid supply passage 10-2, the chamber 10-3, the liquid supply passage 10-2, and the chamber 10-3.
  • a liquid introduction passage 10-4, a piezoelectric Z-electrostrictive element 11 and a vibration chamber 1 2 fixed to a metal plate 10c and holding the piezoelectric / electrostrictive element 11 are provided.
  • Liquid inlet 10-1 is a circular through-hole formed in metal plate 10c.
  • the liquid inlet 10-1 is provided at the center of the metal plate 10c in the Y-axis direction and near the end of the X-axis negative direction.
  • a discharge port 24 e of an electromagnetic open / close type discharge valve 24 is liquid-tightly connected to the liquid inlet 10-1 by a sleeve 25.
  • the liquid supply passage 10-2 is a space defined by the upper surface of the metal plate 10 a, the side wall surface forming the through hole provided in the metal plate 10 b, and the lower surface of the metal plate 10 c. is there .
  • the planar shape of the liquid supply passage 10-2 (as viewed from the positive direction of the Z-axis) is a top P corresponding to the arc of the liquid inlet 10-1 and from the top P It is a substantially isosceles triangle having a base T along the Y axis at a position separated by a predetermined distance in the positive direction of the X axis.
  • the length of the base T is W.
  • the chamber 10-3 has a through hole formed in the metal plate 10b at a position separated from the upper surface of the metal plate 10a by a predetermined distance in the positive X-axis direction with respect to the liquid supply passage 10-2. This is a space defined by the side wall surface to be formed and the lower surface of the metal plate 10c. Chan
  • the planar shape of the bar 10-3 is a substantially rectangular shape having a long side LH and a short side SH along the Y axis and the X axis, respectively, as shown in FIG.
  • the length of the long side LH is slightly longer than the length W of the base T of the liquid supply passage 10-2.
  • the positions of the pair of short sides SH are located outside the both ends of the base T in the Y-axis direction (outside in the positive Y-axis direction and outside in the Y-axis negative direction).
  • Each of the liquid injection holes 10-3a is a cylindrical space having an axis in the Z-axis direction and a bottom surface having a diameter d. Therefore, a plurality of circular injection ports having a diameter d are formed on the lower surface of the metal plate 10a.
  • the plurality of liquid injection holes 10-3a are arranged in a square lattice.
  • each center point of the plurality of liquid injection holes 10-3a is defined by a plurality of lines parallel to the X axis arranged at a fixed distance and a plurality of lines arranged at the same fixed distance. It coincides with the intersection with a line parallel to the Y axis.
  • the “liquid injection hole” refers to a hollow cylindrical liquid injection through-hole (“liquid injection hole 10-3a”) provided on a wall constituting the chamber 110-3 like the liquid injection hole 10-3a.
  • the liquid introduction passage portion 10-4 which is also used as a term that includes a “flow path for liquid ejection whose cross-sectional area is changed (reduced) in the flow direction (in this case, the negative direction of the Z axis)”, is a metal plate 1
  • a thin plate-shaped hollow space that is, a slit defined by the upper surface of approximately 0b in the X-axis direction and the side wall surface erected from both ends of the upper surface in the Y-axis direction and the lower surface of the metal plate 10c. Is a space that constitutes This slit is also called a liquid introduction passage.
  • the height in the Z-axis direction of the upper surface of the metal plate 10b at the substantially central portion in the X-axis direction is lower than the height in the Z-axis direction of both ends of the metal plate 10b in the X-axis direction by t. Therefore, the length of the slit in the Z-axis direction (the width of the slit) is t.
  • the planar shape of the slit of the liquid introduction passage portion 10-4 is a substantially rectangular shape having a long side LI and a short side SI along the Y-axis and the X-axis, respectively.
  • Long side I Has the same length W as the side T of the liquid supply passage 10-2.
  • One long side LI coincides with the bottom side T of the liquid supply passage 10-2. Therefore, the starting points of the pair of short sides SI coincide with both ends of the base T.
  • the slit of the liquid introduction passage portion 10-4 has a rectangular shape with the short side S I and the long side I in plan view.
  • a pair of opposing short sides S I, S I of this rectangle are parallel to the flow direction of the liquid (X-axis direction).
  • the plurality of liquid injection holes 10-3a are arranged only inside a region defined by a straight line that extends a pair of short sides S I and S I virtually in the positive X-axis direction in plan view.
  • the liquid can reach each of the liquid injection holes 10-3a while having substantially the same pressure, and the flow velocity in each of the liquid injection holes 10-3a becomes substantially equal to each other.
  • the liquid ejecting speed from each of the liquid ejecting holes 10-3a is substantially the same as each other. Becomes possible.
  • the liquid introduction passage section 10-4 is provided with a plurality of support sections (cross sections) 10-4a.
  • Each support portion 10-4a extends in the X-axis direction on the upper surface of the metal plate 10b substantially at the center in the X-axis direction.
  • the plurality of support portions 10-4a are arranged at predetermined distances along the Y-axis direction.
  • Each support portion 10-4a extends from the upper surface of the metal plate 10b substantially in the X-axis direction to the lower surface of the metal plate 10c.
  • the slits of the liquid introduction passages 10-4 are divided into a plurality of (in this case, five) independent slits by the support portions 10-4a.
  • the plurality of slits have the same shape as each other.
  • the cross section of each slit cut along a plane along the YZ plane has a rectangular shape having a short side and a long side in the Z-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
  • the piezoelectric / electrostrictive element 11 as an actuator has a substantially rectangular parallelepiped shape extending parallel to the X, Y and Z axes.
  • the length of the piezoelectric Z-electrostrictive element 11 in the X-axis direction is slightly shorter than the length of the chamber 10-3 in the X-axis direction.
  • the length of the piezoelectric / electrostrictive element 11 in the Y-axis direction is longer than the length of the champers 10-3 in the Y-axis direction and shorter than the length of the metal plates 10a to 10c in the Y-axis direction.
  • the piezoelectric / electrostrictive element 11 includes a pair of electrodes 11a and lib and a piezoelectric Z electrostrictive layer 11c.
  • the pair of electrodes 1 1a and 1 1b It has a plurality of comb-like electrodes (electrode layers) that extend in a plane parallel to the plane.
  • the plurality of comb-like electrodes of the electrode 11a and the plurality of comb-like electrodes of the electrode 11b alternately face each other.
  • a piezoelectric Z-electrostrictive layer 11 c is present between the opposing comb-shaped electrodes. As shown in FIG.
  • the comb-shaped electrodes of the pair of electrodes 11 a and 11 b are:
  • the piezoelectric / electrostrictive layer 11c is provided at approximately the center of the Y-axis direction in the Y-axis direction and above the chamber 110-3 only, and is provided at both ends of the piezoelectric / electrostrictive layer 11c in the Y-axis direction. Absent.
  • the portion of the piezoelectric electrostrictive layer 11c where the comb-shaped electrodes are formed forms an active portion to which an electric field is applied by these electrodes.
  • the portion of the piezoelectric / electrostrictive layer 11c where the comb-shaped electrode is not formed forms an inactive portion where no electric field is applied to the piezoelectric electrostrictive layer 11c.
  • the piezoelectric / electrostrictive element 11 is a “lateral effect-type laminated piezoelectric element—evening” formed by alternately laminating layered piezoelectric Z-electrostrictive elements and layered electrodes over multiple layers.
  • a drive voltage whose voltage changes periodically is applied to the electrodes 11a and 11b
  • an electric field that changes periodically is applied to the active portion, and only the active portion shrinks in the Y-axis direction and the Z-axis direction It extends to (expands and contracts) and vibrates.
  • the vibrating champ 12 has a substantially rectangular parallelepiped shape having sides extending parallel to the X, Y, and Z axes, and is slightly larger than the chamber 10-3 in plan view. ing.
  • the vibration chamber 112 includes a fixed portion 12a and a lid portion 12b made of an insulating resin (for example, an acrylic resin, a peek resin, or a poly-carbonate resin). .
  • the fixing portion 12a is a hollow prismatic frame whose upper and lower surfaces are open, and is fixed on the metal plate 10c by bonding. A notch is formed on the upper side of the side wall (wall parallel to the ZX plane) of the fixed portion 12a.
  • the lid portion 12b is a hollow prismatic lid body whose upper surface is closed and whose lower surface is open, and a cut portion is formed below the side wall (a wall parallel to the XX plane).
  • the vibration chamfer 1 2 is provided between the cut portion of the fixed portion 12 a and the cut portion of the lid portion 12 b, and the piezoelectric Z electrostrictive device 1, which is an inactive portion of the piezoelectric electrostrictive device 11, is provided.
  • the piezoelectric Z-electrostrictive element 11 is held by sandwiching both ends in the Y-axis direction of No. 1.
  • Fixed part 12 a, the piezoelectric Z electrostrictive element 11 and the lid 12 b are fixed to each other with an adhesive rubber or the like.
  • the vibrating chamber 112 forms an enclosed space 12c provided with an active portion of the piezoelectric electrostrictive element 11 therein together with the metal plate 10c.
  • the liquid is contained in the closed space 1 2 c of the vibrating champ 1 2.
  • This liquid is referred to as “second liquid” for convenience.
  • the second liquid is a non-conductive and non-flammable liquid.
  • the second liquid transmits the vibration accompanying the expansion and contraction of the piezoelectric / electrostrictive element 11 to the metal plate 10c and the like as a compressional wave (longitudinal wave).
  • the vibrating champers 12 may be made of a material in which a metal such as SUS or an aluminum alloy is covered with an insulating film. Also, the fixing part 12a, the piezoelectric element 11 and the lid 12b may be bonded to each other with an insulating adhesive rubber, or the fixing part 12a and the lid 12b may be bonded to each other. If an insulating member such as rubber is interposed between the piezoelectric / electrostrictive element 11 and the vibration chamber 11, the vibration chamber 112 itself can be formed only of a metal having no insulating film.
  • the electric control device 40 shown in FIG. 1 is a circuit including a microcomputer, and is connected to sensors such as an engine speed sensor 41 and an intake pipe pressure sensor 42.
  • the electric control unit 40 inputs the engine speed N and the intake pipe pressure P from these sensors to determine the fuel amount necessary for the internal combustion engine and the injection start timing, and determines the determined fuel amount and
  • the discharge valve drive signal INJ is supplied to the electromagnetic mechanism of the electromagnetic open / close discharge valve 24 in accordance with the injection start timing.
  • the electric control device 40 controls the piezoelectric Z-electrostrictive element 1 at least during a period in which the pressure of the liquid in the chamber 10-3 rises and falls due to the supply and stop of the supply of the discharge valve drive signal INJ.
  • a piezoelectric element drive voltage signal DV that changes between 0 (V) and Vmax (V) at a drive frequency f between the electrodes 11a and 11b is transmitted.
  • the fuel discharged from the discharge hole 24 e of the electromagnetic on-off type discharge valve 24 is supplied to the liquid supply passage 10-2 through the liquid inlet 10-1. It is introduced into the chamber 10-3 through the slit of the introduction passage 10-4 (flowing through the slit in the X-axis direction). And it is introduced into chamber 1 0-3 The discharged liquid is pushed out (injected) into the intake pipe 30 through the liquid injection hole 10-3a (the injection hole of the liquid injection hole).
  • the vibration caused by the operation of the piezoelectric / electrostrictive element 11 is added to the fuel injected into the chamber 10-3 through the second liquid and the metal plate 10c. Therefore, a constricted portion is generated due to the vibration applied to the injected fuel, and the fuel is separated from the constricted portion at the leading end thereof. As a result, uniform and finely divided fuel is injected into the fuel injection space 31 of the intake pipe 30.
  • the liquid ejecting apparatus according to another embodiment described below operates in the same manner as the operation of the liquid ejecting apparatus described above.
  • the liquid ejecting device 10 As described above, according to the liquid ejecting device 10, the pressure required for the first liquid (fuel) to be ejected through the liquid ejecting holes 10-3 a is pressurized by the pressurizing means. Vibration generated by the pump 21 and for turning the first liquid into fine particles is applied by the piezoelectric Z electrostrictive element 11. Therefore, the liquid ejecting device 10 can surely achieve the ejection and the atomization of the first liquid even if the environment of the space for ejecting the liquid changes drastically.
  • the piezoelectric Z electrostrictive element 11 is held in the vibration chamber 112 at an inactive portion that is not substantially deformed. Therefore, the holding portion is not vibrated by the piezoelectric / electrostrictive element 11. Further, the vibration generated in the active portion of the piezoelectric electrostrictive element 11 is transmitted to the first liquid ejected from the liquid ejection holes 10-3a via the second liquid. As a result, the bonding surface of the piezoelectric Z-electrostrictive element is not vibrated as in the conventional apparatus, so that the liquid ejecting device 10 reliably holds the piezoelectric / electrostrictive element 11 for a long period of time. The durability has been significantly improved.
  • the length t of the rectangular short side which is the cross-sectional shape of the slit of the liquid introduction passage portion 10-4, is 0.005 to 0.5 mm. If the length t of the short side is smaller than 0.05 mm, the flow resistance exhibited by the liquid introduction passage portion 10-4 becomes excessive, and a large amount of liquid can be introduced into the chamber 10-3. As a result, a large amount of liquid cannot be ejected. If the short side length t is larger than 0.5 mm, the pressure fluctuation applied to the liquid in the chamber 10-3 by the operation of the piezoelectric electrostrictive element 11 causes the liquid supply passage 10-2. Is transmitted to the chamber — 10— 3 Fluctuations in the pressure of the liquid cannot be increased, and as a result, it may be difficult to atomize the liquid.
  • the support portion 10-4a functions effectively for improving the rigidity of the slit, but can be omitted.
  • the diameter d of the liquid injection holes 10-3a (the diameter d of the cylindrical bottom surface and the upper surface) is 0.03 mm and the number of the liquid injection holes 10-3a is 90
  • the driving frequency f of the piezoelectric driving voltage signal DV (ie, generated by the vibration chamber 12)
  • the frequency f of the pressure wave transmitted to the injected fuel is 70 kHz
  • droplets with a particle diameter (droplet diameter) of approximately 0.06 mm were obtained.
  • the pressure wave frequency f if the pressure wave frequency f is 140 kHz, droplets having a particle diameter (droplet diameter) of approximately 0.035 mm in diameter are obtained. I got it.
  • the velocity of the droplet ejected from the liquid ejection hole 10-3a is V (mmZ second)
  • the diameter of the liquid ejection hole 10-3a is d (mm)
  • the frequency of the pressure wave is F ( Hz)
  • the diameter d is 0.005 to 0.1 (mm)
  • the frequency F is 0.5 to 5 times VZ (4.49-(1)).
  • the value (4.49 ⁇ d) is a value equivalent to the number of droplets per unit time that is naturally obtained when the liquid is ejected under the above conditions. (The theory that the wavelength of the fluctuating wave involved in liquid column splitting is 4.49 times the liquid column diameter).
  • the diameter d is set to be larger than 0.005 (mm).
  • the diameter d is smaller than 0.005 (mm)
  • the liquid injection holes 10-3a are likely to be clogged by foreign substances contained in the liquid, so that the diameter d is stable. This is because there is a danger that a squirt injection cannot be performed.
  • the reason why the diameter d is smaller than 0.1 (mm) is that if the diameter d is 0.1 (mm) or more, the diameter of the liquid to be ejected becomes excessively large and the flight during the flight after the ejection This is because it is difficult to obtain droplets having a uniform diameter due to the division.
  • the pressure wave frequency F is set to a value within the range of 0.5 to 5 times (4.49 ⁇ d) for the following reasons. That is, the frequency F of the pressure wave is V / (4.49 ⁇ d) If it is smaller than 0.5 times of the above, the interval between the constrictions of the liquid ejected from the liquid ejecting holes 10-3a becomes too large, and the atomization of the liquid becomes insufficient. On the other hand, if the frequency F of the pressure wave is more than 5 times V / 7 (4.49d), the constriction interval of the liquid becomes too small, and a droplet with a diameter corresponding to the frequency F is formed. Or, even if the ejected droplets are atomized to a diameter corresponding to the frequency F, the intervals between the droplets become too small and they are easily recombined during flight after the ejection. Because it becomes.
  • the frequency F of the pressure wave is VZ (4.49 ⁇ It is more preferable that the value is in the range of 1 to 3 times d). In particular, the frequency F of the pressure wave is set to a value near an integral multiple of V / (4.49 ⁇ d).
  • a desired droplet can be reliably formed even if the amount of power applied to the piezoelectric / electrostrictive element 11 is made smaller.
  • the liquid ejecting apparatus according to the second embodiment includes a liquid ejecting device 50 in which the liquid introducing passage portion 10-4 of the liquid ejecting device 10 is replaced with a liquid introducing passage portion 10-5. It differs from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment only in that it is adopted instead. Accordingly, hereinafter, the liquid introduction passage portion 10-5, which will be described with reference to FIG. 6 focusing on such differences, is constituted by a metal body 10d instead of the metal plate 10b of the liquid ejection device 10. ing.
  • the metal body 10 d is composed of a plurality of metal plates 10 d 1 to 10 cl 6.
  • a first slit having a width (height) t1 is formed in the liquid introduction passage portion 10-5 by the metal plate 10dl to 10d3, and the metal plate 10d3 to 10d5 is formed.
  • a second slit having a width (height) t2 is formed, and a third slit having a width (height) t3 is formed by the metal plates 10d5, 10d6, and 10c.
  • the planar shapes of the first to third slits are the same as the planar shapes of the slits in the liquid introduction passage portions 10 to 14 of the liquid ejecting device 10.
  • the positions of the first to third slits in the X-axis direction and the Y-axis direction are also the same as the positions of the slits in the liquid introduction passage section 10-4 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the width t 3 is the same as that of the liquid introduction passage 10-4 It is the same as the slit width t.
  • Width t2 is greater than width t3, and width tl is greater than width t2.
  • the liquid ejecting device 50 has a plurality of (here, three) slits parallel to each other in the liquid introduction passage section 10-5, and each of the slits extends along the YZ plane.
  • the cross section cut in a plane has a rectangular shape having a short side and a long side in the Z-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
  • the widths (thickness, length in the Z-axis direction) of these slits are different from each other, and the slits become larger in the negative Z-axis direction (closer to the metal plate 10a).
  • the liquid introduction passage section 10-5 of the liquid ejection device 50 includes a plurality of slits equivalent to the slits of the liquid introduction passage section 10-4. Therefore, since the liquid ejecting device 50 can introduce a larger amount of liquid into the chamber 110-3, it can eject a larger amount of liquid.
  • the liquid ejection device 50 includes a portion where bubbles in the chamber 10-3 and the liquid supply passage 10-2 are likely to stay (for example, the chamber 10-3 or the liquid supply passage 10-2).
  • a liquid flow path is formed at the corner formed by the liquid introduction passage portion 10-6 and the metal plate 10a, which is indicated by a black triangle in FIG. As a result, the discharge of air bubbles is promoted.
  • the liquid ejecting apparatus of the second embodiment employing the liquid ejecting device 50 has the advantages of the liquid ejecting apparatus of the first embodiment employing the liquid ejecting device 10,
  • the pressure fluctuation can be appropriately applied to the liquid (since the pressure fluctuation is hardly hindered by the bubbles), so that the liquid can be ejected in a stable state. I have.
  • the liquid ejecting apparatus according to the third embodiment is different from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment only in that a liquid ejecting device 60 is employed instead of the liquid ejecting device 10 according to the first embodiment. Further, the liquid ejecting device 60 is different from the liquid ejecting device 10 only in that the piezoelectric electrostrictive element 11 of the liquid ejecting device 10 is replaced with a piezoelectric Z electrostrictive element 13. Therefore, refer to Fig. 7 to Fig. 9 below focusing on the differences. It will be explained while doing so.
  • the piezoelectric Z-electrostrictive element 13 has a substantially rectangular parallelepiped shape having each side along the X, Y, and Z-axis directions. This is a “vertical effect type laminated piezoelectric illuminator” formed by layering. That is, a plurality of comb-shaped electrodes are alternately connected to the pair of electrodes 13a and 13b. The layer surfaces of the comb-like electrode (electrode layer) and the piezoelectric Z electrostrictive layer 13c are parallel to the ZX plane.
  • the piezoelectric / electrostrictive element 13 is slightly smaller than the chamber 10-3 in plan view, and is disposed inside the champ 10-3 in plan view.
  • the comb-shaped electrodes of the pair of electrodes 13a and 13b are provided only at the approximate center of the piezoelectric Z-electrostrictive layer 13c in the Y-axis direction and above the chamber 10-3. It is not provided at both ends of the electrostrictive layer 13 c in the Y-axis direction.
  • the portion of the piezoelectric Z electrostrictive layer 13 c where the comb-shaped electrodes are formed forms an active portion to which an electric field is applied by these comb-shaped electrodes.
  • a portion of the piezoelectric Z electrostrictive layer 13c where the comb-shaped electrode is not formed forms an inactive portion where no electric field is applied to the piezoelectric Z electrostrictive layer 11c.
  • the piezoelectric Z-electrostrictive element 13 applies a periodically changing electric field to its active portion when a driving voltage that periodically changes the voltage is applied to the pair of electrodes 13 a and 13 b.
  • the active part extends in the Y-axis direction and contracts (expands and contracts) in the Z-axis direction to vibrate.
  • the piezoelectric Z electrostrictive element 13 is held by the vibrating champ 12 at an inactive portion that is not substantially deformed. Therefore, the holding portion is not vibrated by the piezoelectric / electrostrictive element 13.
  • the vibration generated in the active portion of the piezoelectric Z-electrostrictive element 13 is transmitted to the first liquid ejected from the liquid ejection holes 10-3a via the second liquid.
  • the liquid ejecting apparatus employing the liquid ejecting device 60 can reliably hold the piezoelectric / electrostrictive element 11 for a long period of time, like the liquid ejecting apparatus employing the liquid ejecting device 10. Its durability has been remarkably improved.
  • the liquid ejecting apparatus according to the fourth embodiment employs a liquid ejecting device 70 in which the piezoelectric electrostrictive element 11 of the liquid ejecting device 10 according to the first embodiment is replaced with a piezoelectric Z electrostrictive element 14. Only the point is different from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment. Therefore, the following description will be made with reference to FIGS. 10 to 12 focusing on such differences.
  • the comb-shaped electrodes of the electrodes 14a and 14b extending parallel to the XY plane are formed substantially at the center in the Y-axis direction and only in the negative Z-axis direction. . That is, in the piezoelectric Z electrostrictive element 14, the active part in the liquid storage space 12 c of the vibration chamber 12 has the active part closer to the champ 10-3 than the inactive part (the metal plate of the liquid ejecting device). (10c side).
  • the piezoelectric / electrostrictive element 14 is held in the vibration chambers 12 by inactive portions formed at both ends in the Y-axis direction, like the piezoelectric / electrostrictive element 11. .
  • the liquid ejecting device 70 expands and contracts the active portion of the piezoelectric / electrostrictive element 14 by an inactive portion provided above the active portion in the Z-axis. It can be expressed in the form of bending deformation. Therefore, even if the potential difference of the drive voltage applied between the electrodes 14a and 14b (ie, the maximum value Vmax of the piezoelectric element drive voltage signal DV) is reduced, it is possible to transmit sufficient vibration to the fuel. Become. Therefore, the power consumption of the piezoelectric strain element 14 can be reduced.
  • the active portion is disposed closer to the metal plate 10c of the chamber 10-3 than the inactive portion. Therefore, a pressure wave having a large pressure fluctuation is easily generated toward the metal plate 10c, so that the power consumption of the piezoelectric / electrostrictive element 14 can be further reduced.
  • the liquid ejecting apparatus according to the fifth embodiment includes a piezoelectric / electrostrictive element 15 in which the piezoelectric Z electrostrictive element 11 of the liquid ejecting device 10 of the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment is replaced with a piezoelectric / electrostrictive element 15.
  • the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment is different from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment only in that a liquid ejecting device 80 in which the chamber for excitation 112 is replaced with the chamber for excitation 16 is employed. Therefore, the following description will be made with reference to FIGS. 13 to 15 focusing on such differences. As shown in Fig.
  • the piezoelectric electrostrictive element 15 has flanges 15 ⁇ 1, 15 f 2 that bend in the Z-axis direction and extend in the X-axis direction at both ends in the Y-axis direction. It differs from the piezoelectric Z-electrostrictive element 11 only in having it.
  • This flange part 1 5 The common electrode of the electrode 15a is formed on the upper surface of f1, and the common electrode of the electrode 15b is formed on the upper surface of the flange portion 15f2.
  • the flanges 15 fl and 15 f 2 are sandwiched between the connectors (clips) CL and CL, so that the electrodes 1 Since the common electrodes 5a and 15b can be reliably held and the electrical connection with the electric control device 40 can be maintained, the reliability of the liquid ejection device 80 can be improved.
  • the vibration chamber 1 16 is different from the vibration chamber 1 12 only in that a gas discharge unit is provided for the vibration chamber 12. That is, the gas discharge part is formed by a through hole 16d formed in the upper wall of the lid 16b similar to the lid 12b, and a filter disposed in the through hole 16d.
  • the evening consists of 16 e.
  • the vibration chamber 16 when the dissolved gas in the second liquid becomes gas due to the pressure fluctuation of the second liquid, the gas is discharged to the outside of the vibration chamber 16 via the gas discharge part. be able to. Therefore, in the vibration chamber 16, it is avoided that the vibration by the piezoelectric Z electrostrictive element 15 is absorbed by the gas, so that the liquid ejected from the liquid ejecting hole 10-3 a can be reliably supplied. Can be given vibration.
  • the liquid ejecting apparatus according to the sixth embodiment differs from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment only in that a liquid ejecting device 90 instead of the liquid ejecting device 10 of the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment is employed. It is different from the device. Therefore, the liquid ejection device 90 will be mainly described below.
  • the liquid ejecting device 90 includes a chamber 91, a liquid introduction passage 92, a vibrating chamber 93, and a piezoelectric / electrostrictive element 94.
  • the chamber 91 has a substantially conical shape (a funnel shape).
  • a plurality of hollow cylindrical liquid injection holes (liquid injection nozzles) 91 al which are the same as the liquid injection holes 10-3a are formed on the bottom wall 9la.
  • the plurality of liquid injection holes 9 1 a 1 are arranged in a square lattice.
  • the liquid introduction passage portion 92 is a tube made of a thin metal plate. One end of the liquid introduction passage 92 is connected to the top of the chamber 91.
  • the other end is connected to a discharge hole 24 e of an electromagnetic open / close discharge valve 24 (not shown).
  • a discharge hole 24 e of an electromagnetic open / close discharge valve 24 (not shown).
  • the vibration chamber 93 has a configuration similar to that of the vibration chamber 12.
  • the piezoelectric Z-electrostrictive element 94 has a configuration similar to that of the piezoelectric Z-electrostrictive element 11, and is held in the vibration chamber 93 by inactive portions provided at both ends thereof. ing.
  • the vibration chamber 93 is fixed to a part of the wall of the liquid introduction passage portion 92, and accommodates the second liquid in a closed space formed with the wall.
  • the operation of the liquid ejecting apparatus employing the liquid ejecting device 90 is the same as the operation of the liquid ejecting apparatus employing the liquid ejecting device 10. That is, when a piezoelectric element driving voltage signal DV having a predetermined frequency is applied to an electrode (not shown) of the piezoelectric / electrostrictive element 94, the piezoelectric Z electrostrictive element 94 expands and contracts, and the vibration based on the expansion and contraction causes the second vibration. (2) The liquid and the liquid (fuel) in the liquid introduction passage portion 92 are transmitted through a wall constituting the liquid introduction passage 92. Thus, the liquid ejected from the liquid ejection holes 91a1 is atomized. As described above, the vibration chamber 93 may be disposed adjacent to the liquid introduction passage 92.
  • the liquid ejecting apparatus according to the seventh embodiment is different from the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment only in that a liquid ejecting device 100 instead of the liquid ejecting device 10 according to the first embodiment is employed.
  • the liquid ejecting device 100 is a single chamber unit in which the liquid supply passage 10-2 and the chamber unit 10-3 are integrated with each other by omitting the liquid introducing passage unit 10-4 of the liquid ejecting device 10.
  • the liquid ejecting device 100 has the same configuration as the liquid ejecting device 10 in other respects.
  • the liquid ejecting device 100 also operates in the same manner as the liquid ejecting device 100.
  • the liquid introduction passages 10-4 are not always necessary.
  • the piezoelectric Z-electrostrictive element is held in the vibration chamber in the inactive portion that does not substantially deform.
  • the holding section of the vibration chamber 1 is not vibrated by the piezoelectric Z electrostrictive element. Further, the vibration generated in the active portion of the piezoelectric Z-electrostrictive element is transmitted to the first liquid ejected from the liquid ejection hole via the second liquid. As a result, the bonding surface of the piezoelectric Z-electrostrictive element does not vibrate as in the conventional apparatus, so that the liquid ejecting apparatus can reliably hold the piezoelectric Z-electrostrictive element for a long period of time. The durability has been significantly improved.
  • the liquid ejecting apparatus includes a pressurizing means (pressurizing pump 21) for pressurizing the liquid, and an electromagnetic on / off discharge valve 24.
  • pressurizing pump 21 for pressurizing the liquid
  • an electromagnetic on / off discharge valve 24 When the liquid passage 24 b is opened, the pressurized liquid supplied from the pressurizing means 21 passes through the liquid passage 24 b to the liquid introduction passage portion (10—4 to 10—7). , 10-10-: L 0-13).
  • the liquid is further supplied to the first chamber through a liquid introduction passage, and is jetted through a liquid jet hole of the second chamber. Accordingly, since the pressure required for liquid injection is generated by the pressurizing means 21, the environment of the liquid injection space 31 (for example, the inside of the intake pipe 30) may vary depending on the operating conditions of the machine to be applied. Even if the pressure and temperature fluctuate significantly, the same liquid can be stably ejected and supplied as desired fine particles.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and the present invention is not limited thereto. Various modifications can be adopted within the range.
  • the liquid injection device of the above embodiment has been applied to a gasoline internal combustion engine of a type in which fuel is injected into an intake pipe (intake port) 30.
  • the liquid injection device according to the present invention is used in a cylinder.
  • the invention can also be applied to a so-called “direct injection gasoline internal combustion engine” that directly injects fuel.
  • the amount of fuel adhering to the cylinder or the amount of fuel entering the gap between the cylinder and the piston can be reduced, so that the amount of unburned HC emissions can be reduced. Further, it is also effective to use the liquid ejecting apparatus according to the present invention as a direct injector for a diesel engine.

Abstract

本発明による液体噴射装置が備える液体噴射デバイス10は、第1液体が導入されるチャンバー10-3と、圧電/電歪素子11と、圧電/電歪素子11を保持する加振用チャンバー12とを具備している。圧電/電歪素子は、複数の電極層を備えて振動する活性部と、電極層を備えずに振動しない不活性部とからなる。活性部は圧電/電歪素子のY軸方向略中央部にのみ設けられ、Y軸方向両端部は不活性部となっている。加振用チャンバーは圧電/電歪素子のY軸方向両端部の不活性部にて同圧電/電歪素子を保持する。圧電/電歪素子の活性部の変形による振動は加振用チャンバー内の第2液体を介して液体噴射孔10-3aから噴射される第1液体に伝達される。

Description

液体噴射装置 技 術 分 野
本発明は、 噴射する液体を微粒子化するように構成された液体噴射装置に関す る。
明 背 景 技 術
従来から知られるこの種の液体噴射装置は書、 図 1 8に記載したように、 圧電素 子 3 0 1により容積が変更せしめられるとともに液体噴射孔 3 0 2を備えたチヤ ンバ一 3 0 3と、 液体導入孔 3 0 4と、 液体供給通路 3 0 5とを備えている。 液 体は、 液体供給通路 3 0 5内に供給され、 次いで、 液体導入孔 3 0 4を介してチ ヤンバー 3 0 3内に導入される。 そして、 液体は、 チャンバ一 3 0 3内において 圧電素子 3 0 1の作動により加圧され、 液体噴射孔 3 0 2から噴射される （例え ば、 特開 2 0 0 0— 2 7 9 7 9 6号公報 （第 2頁、 第 3頁、 図 2 ) 参照。 ） 。 しかしながら、 従来の装置は、 圧電 Z電歪素子 3 0 1の発生する加圧力のみで 液体を噴射しょうとするため、 液体を噴射する空間の温度及び圧力等が激しく変 動する周囲環境下で使用された場合、 液体を確実に微粒子化しながら噴射するこ とが困難となる場合がある。 またチャンパ一 3 0 3の上面を金属等により形成し 圧電 Z電歪素子 3 0 1を同金属に接着した場合、 接着面が圧電ノ電歪素子 3 0 1 により頻繁に変形されることになるため、 同圧電 /電歪素子 3 0 1が剥離する可 能性もある。 発 明 の 開 示
従って、 本発明の目的は、 噴射される液滴を確実に微粒子化することができる とともに、 接着部分が振動されることのない構造を採用することにより耐久性が より向上された液体噴射装置を提供することにある。
本発明による液体噴射装置は、 第 1液体を加圧するとともに同加圧された第 1 液体を吐出部から吐出する加圧手段と、 前記吐出部から吐出された第 1液体が導 入される液体導入空間を画定する壁と同壁に備えられた液体噴射孔とを有する液 体噴射部と、 圧電 Z電歪層と少なくとも一対の電極層とを含むとともに同一対の 電極層により同圧電 Z電歪層に電界が付与される活性部と同圧電 /電歪層に電界 が付与されない不活性部とを有するように構成された圧電 z電歪素子を同不活性 部にて保持し、 且つ、 前記液体噴射部の壁の外面に固定されて同壁の外面ととも に液体収容空間を画定する壁を備え、 同液体収容空間内に同圧電 Z電歪素子の活 性部と第 2液体とを収容した加振用チャンバ一と、 を備え、 前記圧電 Z電歪素子 の活性部の変形による振動が前記第 2液体を介して前記液体噴射孔から噴射され る第 1液体に伝達されるように構成されている。
なお、 本明細書において、 「液体噴射孔」 は 「壁に設けられた中空円筒状の貫 通孔 （即ち、 流れの方向に断面積を変化させていない流路） 」 のみでなく、 「第 1液体のもつ圧力や熱のエネルギーを運動エネルギーに変換して流れを増速させ る目的で、 流れの方向に断面積を変化させた流路 （即ち、 ノズル） 」 をも含む用 語として使用される。
これによれば、 第 1液体が液体噴射孔を介して噴射されるのに必要な圧力は加 圧手段により発生され、 第 1液体が微粒子化するための振動は圧電ノ電歪素子に より付与される。 従って、 上記液体噴射装置は、 液体を噴射する空間の環境が激 しく変化しても、 第 1液体の噴射及び微粒子化を確実に達成することができる。 また、 圧電 Z電歪素子は、 実質的に変形することのない不活性部において加振 用チャンバ一に保持されるので、 その保持部が圧電 /電歪素子により振動される ことがない。 更に、 圧電 Z電歪素子の活性部に生じる振動は第 2液体を介して第 1液体に伝達されるので、 従来の装置のように、 圧電 /電歪素子の接着面が振動 されることはない。 従って、 この液体噴射装置は、 圧電/電歪素子を長期に渡り 確実に保持することができ、 その耐久性が著しく向上する。
この場合、 前記加圧手段の吐出部から前記液体噴射孔までの間であって前記液 体噴射部に介装されるとともに、 前記加圧手段から前記液体噴射孔に向けての前 記第 1液体の通流を停止及び許容する開閉弁を備えることが好適である。
これによれば、 第 1液体の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングを確実 に制御することが可能となる。
この場合、 圧電 Z電歪素子の一対の電極層の間に電位差を付与したとき、 圧電 Z電歪層に電界が確実に付与されるようにするため、 前記第 2液体は非導電性 （ 絶縁性） の液体であることが好適である。
また、 電極層の間に付与される電位差による発火を防止するため、 前記第 2液 体は不燃性の液体であることが望ましい。
さらに、 前記加振用チャンバ一の液体収容空間内に更に固体の粒子を収容する ことが好ましい。 これによれば、 圧電 /電歪素子の活性部の振動に基づく圧力波 の進行方向を固体の粒子によって分散することができるので、 より大きな面積の 壁面を均一な圧力で加振することが可能となる。 その結果、 液体噴射孔をより大 きな面積を有する部分に配置できるので、 均一に微粒子化された液滴を大量に噴 射することが可能となる。
また、 前記圧電 Z電歪素子は、 前記加振用チャンバ一の液体収容空間内に前記 不活性部を有するとともに、 同不活性部に連続した不活性部の両端において前記 加振用チャンバ一に保持されることが好適である。
これによれば、 圧電 Z電歪素子の活性部の伸縮を不活性部によって同圧電 電 歪素子の屈曲変形という形で発現させることができる。 従って、 電極層間に付与 する電位差を小さくしても、 十分な振動を第 1液体に伝達することが可能となる 。 その結果、 圧電 Z電歪素子の消費電力を低減することができる。
この場合、 前記活性部が前記不活性部よりも前記液体噴射部の壁側に配置され ることが好適である。
これによれば、 大きな圧力変動を有する圧力波を前記液体噴射部の壁側に向け て発生させ易くなるので、 圧電ノ電歪素子の消費電力をより一層低減することが できる。
また、 前記加振用チャンバ一は前記液体収容空間内に発生する気体を外部に排 出する気体排出部を備えることが好適である。
これによれば、 第 2液体中の溶存気体が同第 2液体の圧力変動で気体となった 場合に、 同気体を加振用チャンバ一の外部に排出することができる。 従って、 加 振用チャンバ一内において、 圧電 Z電歪素子による振動が気体により吸収される ととが回避される 図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1は、 内燃機関に適用した本発明の第 1実施形態に係る液体噴射装置の概 略を示した図である。
図 2は、 図 1に示した電磁開閉式吐出弁の正面図である。
図 3は、 図 1に示した液体噴射デバイスの平面図である。
図 4は、 図 3の 1— 1線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した断面 図及び図 2に示した電磁開閉式吐出弁の拡大正面図である。
図 5は、 図 3の 2— 2線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した断面 図である。
図 6は、 本発明の第 2実施形態に係る液体噴射デバィスの断面図である。 図 7は、 本発明の第 3実施形態に係る液体噴射デバイスの平面図である。 図 8は、 図 7の 3— 3線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した断面 図である。
図 9は、 図 7の 4一 4線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した断面 図である。
図 1 0は、 本発明の第 4実施形態に係る液体噴射デバイスの平面図である。 図 1 1は、 図 1 0の 5— 5線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した 断面図である。
図 1 2は、 図 1 0の 6— 6線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した 断面図である。
図 1 3は、 本発明の第 5実施形態に係る液体噴射デバイスの平面図である。 図 1 4は、 図 1 3の 7— 7線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した 断面図である。
図 1 5は、 図 1 3の 8— 8線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した 断面図である。
図 1 6 Aは本発明の第 6実施形態に係る液体噴射デバイスの断面図であり、 図 1 6 Bは図 1 6 Aの 9— 9線に沿った平面にて液体噴射デバイスを切断した断 面図である。
図 1 7は、 本発明の第 7実施形態に係る液体噴射デバイスの断面図である。 図 1 8は、 従来の液体噴射装置の断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明による液体噴射装置 （液体噴霧装置、 液体供給装置、 液滴吐出装 置） の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第 1実施形態）
本発明の第 1実施形態に係る液体噴射装置は、 図 1の概略構成図に示したよう に、 例えば、 微粒子化された液体 （燃料） を必要とする機械装置としての内燃機 関に対する電子式燃料噴射制御装置 （電子式液体噴射制御装置） として使用され る。
この液体噴射装置は、 ァクチユエ一夕として機能する圧電 Z電歪素子を備えた 液体噴射デバイス 1 0、 加圧手段としての加圧ポンプ （燃料ポンプ） 2 1、 燃料 供給管 （液体供給管、 燃料配管） 2 2、 プレツシャレギユレ一夕 2 3、 電磁開閉 式吐出弁 （吐出弁、 開閉弁） 2 4、 燃料タンク （液体貯蔵タンク） 2 5及び電気 制御装置 4 0を含んでいる。 加圧ポンプ 2 1及ぴプレツシャレギユレ一夕 2 3は 燃料供給管 2 2に介装されている。 係る液体噴射装置は、 内燃機関の吸気管 （又 は吸気ポート） 3 0等により形成される燃料噴射空間 （液体噴射空間） 3 1に、 内燃機関の吸気弁 3 2の背面に向けて、 微粒子化された液体 （液体燃料、 例えば ガソリン、 以下、 単に 「燃料」 又は 「第 1液体」 と云うこともある。 ） を噴射す るようになっている。
加圧ポンプ 2 1は、 燃料供給管 2 2を介して燃料タンク 2 5の底部に連通され た導入部 2 1 aと、 同燃料供給管 2 2を介してプレツシャレギユレ一夕 2 3に接 続された吐出部 2 1 bとを備えている。 加圧ポンプ 2 1は、 燃料タンク 2 5内の 燃料を導入部 2 1 aから導入して加圧するとともに、 同加圧した燃料を吐出部 2 1 bから吐出するようになっている。 加圧ポンプ 2 1は、 仮に液体噴射デバイス 1 0の圧電 Z電歪素子が作動されていない場合であっても、 燃料がプレツシャレ ギユレ一夕 2 3と電磁開閉式吐出弁 2 4と液体噴射デバイス 1 0とを介して液体 2004/007748
噴射空間 3 1に対し噴射され得る圧力以上の圧力 （この圧力を 「加圧ポンプ吐出 圧」 と云う。 ） にまで加圧するようになっている。
プレツシャレギユレ一夕 2 3は、 図示しない配管により吸気管 3 0内の圧力が 与えられている。 プレツシャレギユレ一夕 2 3は、 この吸気管 3 0内の圧力に基 づいて加圧ポンプ 2 1により加圧された燃料の圧力を減圧 （又は、 調圧） するよ うになつている。 この結果、 プレツシャレギユレ一夕 2 3と電磁開閉式吐出弁 2 4との間の液体供給管 2 2内の燃料の圧力は、 吸気管 3 0内の圧力よりも所定 （ 一定） 圧力だけ高い圧力 （この圧力を 「調整圧」 と云う。 ） となるように調整さ れる。 従って、 電磁開閉式吐出弁 2 4が所定時間だけ開弁されると、 同所定時間 に略比例した燃料量の燃料が吸気管 3 0内の圧力に拘らず同吸気管 3 0内に噴射 される。
電磁開閉式吐出弁 2 4は、 従来から内燃機関の電子式燃料噴射制御装置に広く 採用されている周知のフューエルインジェクタ （電磁噴射弁） である。 図 2は、 この電磁開閉式吐出弁 2 4の正面図であって、 その先端側部位を同電磁開閉式吐 出弁 2 4の中心線を含む平面にて切断した断面により示している。
電磁開閉式吐出弁 2 4は、 液体供給管 2 2が接続されてプレツシャレギユレ一 夕 2 3に連通した液体導入口 2 4 aと、 同液体導入口 2 4 aに連通した液体通路 2 4 bを形成する外筒部 2 4 cと、 電磁式開閉弁として作動する開閉弁 （ニード ル弁） 2 4 dと、 外筒部 2 4 cの先端に形成されるとともに開閉弁 2 4 dの先端 により開閉される吐出孔 2 4 eと、 開閉弁 2 4 dを駆動する図示しない電磁機構 とを備えている。 電磁開閉式吐出弁 2 4の液体通路 2 4 bは吐出孔 2 4 eを介し て液体噴射デバイス 1 0に接続されている。 これにより、 電磁開閉式吐出弁 2 4 は、 液体通路 2 4 b (吐出孔 2 4 e ) が開閉弁 2 4 dにより開放されたとき、 プ レツシャレギユレ一夕 2 3を介して加圧ポンプ 2 1から供給される加圧された燃 料を同液体通路 2 4 b及び吐出孔 2 4 eを介して液体噴射デバイス 1 0に供給す るようになっている。
液体噴射デバイス 1 0は、 燃料噴射空間 3 1に噴射する液体 （吸気弁 3 2の背 面に向けて噴射する燃料） を微粒子化するために少なくともその壁面に圧電 電 歪素子を形成したチャンバ一と、 その圧電 /電歪素子が形成された壁と異なる壁 に形成された液体噴射孔 （液体噴射用ノズル） とを備えた噴射デバイスであり、 図 3〜図 5に詳細に示されている。
液体噴射デバイス 1 0は、 各辺が互いに直交する X , Y及び Z軸に対して平行 に延びる略直方体形状を有している。 液体噴射デバイス 1 0の基体部 （以下、 「 液体噴射部」 とも称呼する。 ） は、 図 4及び図 5に示したように、 順に積層され て互いに接合された複数の金属の薄板 （以下、 「金属板」 と云う。 ） 1 0 a〜l 0 cからなつている。 金属板 1 0 a〜 1 0 cの材質は、 この例においてはステン レス （S U S 3 0 4又は S U S 3 1 6 ) である。 金属板 1 0 cは後述する加振用 チャンバ一 1 2に支持された圧電 Z電歪素子 1 1によって発生される振動を伝達 する振動伝達板として機能する。 なお、 後述する他の実施形態に係る金属板の材 質も金属板 1 0 a〜： L 0 cと同様である。
液体噴射デバィス 1 0は、 液体導入口 1 0— 1と、 液体供給通路 1 0— 2と、 チャンバ一 1 0— 3と、 液体供給通路 1 0— 2とチャンバ一 1 0— 3とを連通す る液体導入通路部 1 0— 4と、 圧電 Z電歪素子 1 1と、 金属板 1 0 cの上に固定 されるとともに圧電 /電歪素子 1 1を保持する加振用チャンバ一 1 2とを備えて いる。
液体導入口 1 0— 1は、 金属板 1 0 cに形成された円形の貫通穴である。 液体 導入口 1 0— 1は、 金属板 1 0 cの Y軸方向中央であって X軸負方向端部近傍に 設けられている。 液体導入口 1 0— 1には、 図 4に示したように、 電磁開閉式吐 出弁 2 4の吐出孔 2 4 eがスリーブ 2 5により液密に接続されている。
液体供給通路 1 0 — 2は、 金属板 1 0 aの上面と、 金属板 1 0 bに設けられた 貫通穴を形成する側壁面と、 金属板 1 0 cの下面とにより画定された空間である 。 液体供給通路 1 0— 2の平面形状 （Z軸正方向から見た形状） は、 図 3に示し たように、 液体導入口 1 0— 1の円弧と一致する頂部 Pと、 同頂部 Pから X軸正 方向に所定距離だけ隔てた位置において Y軸に沿った底辺 Tを有する略二等辺三 角形である。 底辺 Tの長さは Wである。
チャンバ一 1 0— 3は、 金属板 1 0 aの上面と、 液体供給通路 1 0— 2に対し て X軸正方向に所定距離隔てた位置において金属板 1 0 bに設けられた貫通穴を 形成する側壁面と、 金属板 1 0 cの下面とにより画定された空間である。 チャン バー 1 0— 3の平面形状は、 図 3に示したように、 Y軸及び X軸にそれぞれ沿う 長辺 L H及び短辺 S Hを有する略長方形である。 長辺 L Hの長さは、 液体供給通 路 1 0— 2の底辺 Tの長さ Wより僅かだけ長くなつている。 一対の短辺 S Hの位 置は、 底辺 Tの両端部より Y軸方向の外側 （Y軸正方向外側及び Y軸負方向外側 ) に位置している。
チャンバ一 1 0— 3を構成している一つの壁 （下壁） である金属板 1 0 aには 、 複数 （この例では、 全部で 1 5 X 8 = 9 0個） の貫通孔が液体噴射孔 （液体噴 射用ノズル） 1 0— 3 aとして形成されている。 各液体噴射孔 1 0— 3 aは、 Z 軸方向に軸を有する底面の直径が dである円筒状の空間である。 従って、 金属板 1 0 aの下面には、 直径 dの円形の噴射口が複数個形成されている。 複数の液体 噴射孔 1 0— 3 aは正方格子状に配列されている。
即ち、 複数の液体噴射孔 1 0— 3 aの各中心点は、 一定の距離を隔てて配列さ れた複数の X軸に平行な線と、 同じ一定の距離を隔てて配列された複数の Y軸に 平行な線との交点に一致している。 なお、 本明細書においては、 「液体噴射孔」 は 「液体噴射孔 1 0— 3 aのようにチャンバ一 1 0— 3を構成する壁に設けられ た中空円筒状の液体噴射用貫通孔 （即ち、 流れの方向に断面積を変化させていな い流路） 」 のみでなく、 「第 2液体のもつ圧力や熱のエネルギ一を運動エネルギ —に変換して流れを増速させる目的で、 流れの方向 （この場合、 Z軸負方向） に 断面積を変化 （減少） させた液体噴射用の流路」 をも含む用語として使用される 液体導入通路部 1 0— 4は、 金属板 1 0 bの X軸方向略中央部の上面及びこの 上面の Y軸方向両端部から立設した側壁面と、 金属板 1 0 cの下面とにより画定 され、 薄板状の中空空間 （即ち、 スリット） を構成する空間である。 このスリツ トは、 液体導入通路とも呼ばれる。 金属板 1 0 bの X軸方向略中央部の上面の Z 軸方向の高さは、 金属板 1 0 bの X軸方向両端部の Z軸方向の高さより tだけ低 くなつている。 従って、 上記スリットの Z軸方向長さ （スリットの巾） は tであ る。
液体導入通路部 1 0— 4のスリットの平面形状は、 図 3に示したように、 Y軸 及び X軸にそれぞれ沿う長辺 L Iと短辺 S Iを有する略長方形である。 長辺 I は液体供給通路 1 0 — 2の庳辺 Tと同じ長さ Wである。 一方の長辺 L Iは液体供 給通路 1 0— 2の底辺 Tと一致している。 従って、 一対の短辺 S Iの始点は、 底 辺 Tの両端部と一致している。
このように、 液体導入通路部 1 0— 4のスリツトは平面視において短辺 S Iと 長辺 Iの長方形状をなしている。 この長方形の対向する一対の短辺 S I , S I は液体の通流方向 （X軸方向） と平行である。 複数の液体噴射孔 1 0— 3 aは、 平面視において、 一対の短辺 S I， S Iを仮想的に X軸正方向に延長した直線で 規定される領域の内側のみに配設されている。
従って、 液体は各液体噴射孔 1 0— 3 aに対してほぼ同じ圧力を有しながら到 達することができ、 各液体噴射孔 1 0— 3 a内における流速が互いに略等しくな る。 この結果、 各液体噴射孔 1 0— 3 aからの液体噴射速度が互いに略同一とな るから、 各液体噴射孔 1 0— 3 aから噴射される液滴の粒径を略均一にすること が可能となる。
図 3に示したように、 液体導入通路部 1 0— 4には、 複数の支持部 （桟部） 1 0 — 4 aが設けられている。 各支持部 1 0 — 4 aは、 金属板 1 0 bの X軸方向略 中央部上面において X軸方向に延びている。 複数の支持部 1 0— 4 aは Y軸方向 に沿う所定の距離毎に配置される。 各支持部 1 0 — 4 aは、 金属板 1 0 bの X軸 方向略中央部上面から金属板 1 0 cの下面に到っている。
この支持部 1 0 — 4 aにより、 液体導入通路部 1 0 — 4のスリットが複数 （こ こでは 5個） の独立したスリットに分割されている。 この複数のスリットは互い に同一形状を備える。 各スリッ卜を Y— Z平面に沿った平面にて切断した断面は Z軸方向及び Y軸方向に短辺及び長辺をそれぞれ有する長方形状となっている。 ァクチユエ一夕としての圧電 /電歪素子 1 1は、 X， Y及び Z軸に対して平行 に延びる略直方体形状を有している。 圧電 Z電歪素子 1 1の X軸方向長さは、 チ ヤンバー 1 0— 3の X軸方向長さより僅かに短い。 圧電/電歪素子 1 1の Y軸方 向長さは、 チャンパ一 1 0— 3の Y軸方向長さより長く、 且つ、 金属板 1 0 a〜 1 0 cの Y軸方向長さより短い。
圧電/電歪素子 1 1は、 一対の電極 1 1 a， l i b及び圧電 Z電歪層 1 1 cか らなっている。 一対の電極 1 1 a， 1 1 bは、 それぞれの共通電極から X— Y平 面に平行に平面的に広がった複数の櫛歯状電極 （電極層） を備えている。 電極 1 1 aの複数の櫛歯状電極と電極 1 1 bの複数の櫛歯状電極とは交互に対向してい る。 対向する櫛歯状電極間のそれぞれには、 圧電 Z電歪層 1 1 cが存在している 図 5に示したように、 一対の電極 1 1 a， 1 1 bの櫛歯状電極は、 圧電 Z電歪 層 1 1 cの Y軸方向略中央部であってチャンバ一 1 0— 3の上方にのみ設けられ 、 圧電 /電歪層 1 1 cの Y軸方向両端部には設けられていない。 圧電ノ電歪層 1 1 cの櫛歯状電極が形成されている部分は、 これらの電極により電界が付与され る活性部を形成している。 また、 圧電 /電歪層 1 1 cの櫛歯状電極が形成されて いない部分は、 圧電 電歪層 1 1 cに電界が付与されない不活性部を形成してい る。
即ち、 圧電/電歪素子 1 1は、 層状の圧電 Z電歪素子と層状の電極とを交互に 多層にわたり積層することで形成された 「横効果タイプの積層ピエゾァクチユエ —夕」 であり、 一対の電極 1 1 a , 1 1 bに周期的に電圧が変化する駆動電圧が 付与されたとき、 その活性部に周期的に変化する電界が加わり、 その活性部のみ が Y軸方向に縮み Z軸方向に延びて （伸縮して） 振動するようになっている。 加振用チャンパ一 1 2は、 X , Y及び Z軸に対して平行に延びる各辺を備えた 略直方体形状を有していて、 平面視においてチャンバ一 1 0— 3よりも僅かだけ 大きくなつている。 加振用チャンバ一 1 2は、 絶縁性の樹脂 （例えば、 アクリル 系樹脂、 peek 系樹脂、 又はポリ力一ボネィト系樹脂等） からなる固定部 1 2 a 及び蓋部 1 2 bを備えている。
固定部 1 2 aは、 上面及び下面が開放された中空の角柱状枠体であって、 金属 板 1 0 cの上に接着により固定されている。 固定部 1 2 aの側壁 （Z— X平面に 平行な壁） の上側には切り込み部が形成されている。 蓋部 1 2 bは、 上面が閉塞 され下面が開放された中空の角柱状蓋体であって、 側壁 （Z— X平面に平行な壁 ) の下側には切り込み部が形成されている。
加振用チャンパ一 1 2は、 固定部 1 2 aの切り込み部と蓋部 1 2 bの切り込み 部との間に、 圧電ノ電歪素子 1 1の不活性部である圧電 Z電歪素子 1 1の Y軸方 向両端部を挟み込み、 圧電 Z電歪素子 1 1を保持するようになっている。 固定部 1 2 a、 圧電 Z電歪素子 1 1及び蓋部 1 2 bは、 互いに接着性ゴム等により固着 されている。 この結果、 加振用チャンバ一 1 2は、 金属板 1 0 cとともに、 その 内部に圧電 電歪素子 1 1の活性部を備えた密閉空間 1 2 cを形成するようにな つている。
加振用チャンパ一 1 2の密閉空間 1 2 cには、 液体が収容されている。 この液 体を便宜上 「第 2液体」 と称呼する。 第 2液体は非導電性で、 且つ、 不燃性の液 体である。 この第 2液体は、 圧電 /電歪素子 1 1の伸縮に伴う振動を、 粗密波 （ 縦波） として金属板 1 0 c等に伝達する。
なお、 加振用チャンパ一 1 2は、 例えば S U S或いはアルミニウム合金等の金 属を絶縁膜で被覆した材質により構成してもよい。 また、 固定部 1 2 a、 圧電ノ 電歪素子 1 1及び蓋部 1 2 bを互いに絶縁性の接着性ゴムにより接着したり、 或 いは、 固定部 1 2 a及び蓋部 1 2 bと圧電/電歪素子 1 1との間にゴム等の絶縁 性部材を介在させるように構成すれば、 加振用チャンバ一 1 2自体を絶縁膜を有 さない金属のみで構成することもできる。
図 1に示した電気制御装置 4 0は、 マイクロコンピュータを含む回路であり、 エンジン回転速度センサ 4 1及び吸気管圧力センサ 4 2等のセンサと接続されて いる。 電気制御装置 4 0は、 これらのセンサからエンジン回転速度 Nや吸気管圧 力 Pを入力して内燃機関に必要な燃料量及び噴射開始夕イミングを決定するとと もに、 同決定した燃料量及び噴射開始タイミングに応じて電磁開閉式吐出弁 2 4 の電磁機構に吐出弁駆動信号 I N Jを供給するようになっている。
また、 電気制御装置 4 0は、 少なくとも吐出弁駆動信号 I N Jが供給及び供給 停止されることによりチャンバ一 1 0— 3内の液体の圧力が上昇及び下降してい る期間、 圧電 Z電歪素子 1 1の電極 1 1 a及び 1 1 b間に駆動周波数 f で 0 (V ) と Vmax (V) との間を変化する圧電素子駆動電圧信号 D Vを送出するように なっている。
以上の構成により、 電磁開閉式吐出弁 2 4の吐出孔 2 4 eから吐出された燃料 は、 液体注入口 1 0— 1を介して液体供給通路 1 0— 2に供給され、 その後、 液 体導入通路部 1 0— 4のスリツトを介して （スリット内を X軸方向に通流して） チャンバ一 1 0— 3内に導入される。 そして、 チャンバ一 1 0— 3内に導入され た液体は液体噴射孔 1 0— 3 a (液体噴射孔の噴射口） を介し吸気管 3 0内に押 し出される （噴射される） 。
このとき、 圧電/電歪素子 1 1の作動による振動が、 第 2液体及び金属板 1 0 cを介してチャンバ一 1 0— 3内の噴射される燃料に加えられる。 従って、 噴射 される燃料に付与された振動によるくびれ部が発生し、 同燃料はその先端部にお いて同くびれ部からちぎれるように離脱する。 この結果、 均一で精細に微粒子化 された燃料が吸気管 3 0の燃料噴射空間 3 1内に噴射される。 なお、 以下に述べ る他の実施形態に係る液体噴射装置も、 上述した液体噴射装置の作動と同様に作 動する。
以上、 説明したように、 液体噴射デバイス 1 0によれば、 第 1液体 （燃料） が 液体噴射孔 1 0— 3 aを介して噴射されるのに必要な圧力は加圧手段である加圧 ポンプ 2 1により発生され、 第 1液体が微粒子化するための振動は圧電 Z電歪素 子 1 1により付与される。 従って、 液体噴射デバイス 1 0は、 液体を噴射する空 間の環境が激しく変化しても、 第 1液体の噴射及び微粒子化を確実に達成するこ とができる。
また、 圧電 Z電歪素子 1 1は、 実質的に変形することのない不活性部において 加振用チャンバ一 1 2に保持されている。 従って、 その保持部が圧電/電歪素子 1 1により振動されることがない。 更に、 圧電 電歪素子 1 1の活性部に生じる 振動は第 2液体を介して液体噴射孔 1 0— 3 aから噴射される第 1液体に伝達さ れる。 この結果、 従来の装置のように、 圧電 Z電歪素子の接着面が振動されるこ とはないので、 液体噴射デバイス 1 0は、 圧電 /電歪素子 1 1を長期に渡り確実 に保持することができ、 その耐久性が著しく向上したものとなっている。
なお、 液体導入通路部 1 0— 4のスリットの断面形状である長方形状の短辺の 長さ tは 0 . 0 0 5乃至0 . 5 mmであることが好ましい。 短辺の長さ tが 0 . 0 0 5 mmより小さいと液体導入通路部 1 0— 4の呈する流路抵抗が過大となり 、 チャンバ一 1 0— 3内に大量の液体を導入することができず、 その結果、 大量 の液体を噴射することができないからである。 また、 短辺の長さ tが 0 . 5 mm より大きいと、 圧電ノ電歪素子 1 1の作動によりチャンバ一 1 0— 3内の液体に 付与された圧力変動が液体供給通路 1 0— 2に伝達されてしまうので、 チャンバ — 10— 3内における液体の圧力変動を大きくできず、 その結果、 液体の微粒子 化が困難になる恐れがあるからである。
また、 支持部 10— 4 aは、 スリットの剛性向上のために有効に機能するが、 省略することもできる。
更に、 液体噴射孔 10— 3 aの直径 d (円筒形底面及び上面の直径 d) を 0. 03 mmとし、 液体噴射孔 10— 3 aの個数を 90個とした実施例において、 液 体噴射デバイス 10に流入する燃料の流量 （従って、 噴射される燃料の流量） が 40 c c/分であるとき、 圧電素子駆動電圧信号 DVの駆動周波数 f (即ち、 加 振用チャンバ一 12内により発生されて噴射される燃料に伝達される圧力波の周 波数 f) を 70 kHzとすると、 それぞれの直径が略 0. 06 mmである粒子径 (液滴径） の液滴を得ることができた。 また、 圧力波の周波数 f を除き上記と同 一の条件で、 圧力波の周波数 f を 140 kH zとすると、 それぞれの直径が略 0 . 035mmである粒子径 （液滴径） の液滴を得ることができた。
更に、 液体噴射孔 1 0— 3 aから噴射される液滴の速度を V (mmZ秒） 、 液 体噴射孔 10— 3 aの直径を d (mm) 、 前述した圧力波の周波数を F (Hz) としたとき、 直径 dは 0. 005〜0. 1 (mm) で、 周波数 Fは VZ (4. 4 9 - (1) の0. 5〜5倍の範囲内の値とすることが好ましい。 (4. 49 · d) という値は、 上記条件で液体を噴射したときに自然に得られる単位時間あた りの液滴の個数に相当する値であって、 液柱分裂についてのレイリーの理論 （液 柱分裂に関与する変動波の波長は、 液柱径の 4. 49倍であるという理論） に基 づく値である。
直径 dを 0. 005 (mm) より大きくするのは、 直径 dが 0. 005 (mm ) 以下となると、 液体中に含まれる異物により液体噴射孔 10— 3 aが詰まり易 くなるので、 安定した噴射ができなく恐れがあるからである。 また、 直径 dを 0 0. 1 (mm) より小さくするのは、 直径 dが 0. 1 (mm) 以上であると、 噴 射される液体の直径が過大となって噴射後の飛行中に分裂するため、 均一な直径 を有する液滴を得ることが困難となるからである。
また、 圧力波の周波数 Fを (4. 49 · d) の 0. 5〜 5倍の範囲内の値 とするのは、 次の理由による。 即ち、 圧力波の周波数 Fが V/ (4. 49 · d) の 0 . 5倍より小さいと、 液体噴射孔 1 0— 3 aから噴射された液体のくびれの 間隔が過大となり、 液体の微粒子化が不十分となる。 これに対し、 圧力波の周波 数 Fが V/7 ( 4 . 4 9 · d ) の 5倍以上となると、 液体のくびれの間隔が過小と なって周波数 Fに応じた直径の液滴が形成され難くなるか、 或いは、 仮に噴射さ れる液滴が周波数 Fに応じた直径に微粒子化されても、 それらの液滴の間隔が過 小となって、 噴射後の飛行中に再結合し易くなるからである。
この場合、 液体噴射孔 1 0— 3 aからある程度の距離だけ離れた位置において 、 均一な直径を有する液滴を確実に形成することを考慮すると、 圧力波の周波数 Fは VZ ( 4 . 4 9 · d ) の 1倍以上で 3倍以下の範囲内の値であることが更に 好適である。 特に、 圧力波の周波数 Fを V/ ( 4 . 4 9 · d ) の整数倍近傍の値
(即ち、 略 1倍、 略 2倍、 又は略 3倍） とすると、 圧電 /電歪素子 1 1に与える 電力量をより小さくしても所望の液滴を確実に形成することができる。
(第 2実施形態）
次に、 本発明の第 2実施形態に係る液体噴射装置について説明する。 第 2実施 形態に係る液体噴射装置は、 液体噴射デバィス 1 0の液体導入通路部 1 0— 4を 液体導入通路部 1 0— 5に置換した液体噴射デバイス 5 0を同液体噴射デバイス 1 0に代えて採用した点のみにおいて同第 1実施形態に係る液体噴射装置と異な つている。 従って、 以下、 係る相違点を中心として図 6を参照しながら説明する 液体導入通路部 1 0— 5は、 液体噴射デバイス 1 0の金属板 1 0 bに代わる金 属体 1 0 dにより構成されている。 金属体 1 0 dは、 複数の金属板 1 0 d 1〜 1 0 cl 6からなつている。 そして、 液体導入通路部 1 0— 5には、 金属板 1 0 d l 〜 1 0 d 3により巾 （高さ） t 1の第 1スリツトが形成され、 金属板 1 0 d 3〜 1 0 d 5により巾 （高さ） t 2の第 2スリットが形成され、 金属板 1 0 d 5、 1 0 d 6及び 1 0 cにより巾 （高さ） t 3の第 3スリットが形成されている。 第 1〜第 3スリットの平面形状は液体噴射デバィス 1 0の液体導入通路部 1 0 一 4におけるスリットの平面形状と同一である。 第 1〜第 3スリッ卜の X軸方向 及び Y軸方向位置も、 液体導入通路部 1 0— 4におけるスリットの X軸方向及び Y軸方向位置と同一である。 巾 t 3は前述した液体導入通路部 1 0— 4における スリットの巾 tと同一である。 巾 t 2は巾 t 3より大きく、 巾 t lは巾 t 2より も大きい。
即ち、 液体噴射デバイス 5 0は、 液体導入通路部 1 0— 5において、 複数 （こ こでは 3個） の互いに平行なスリットを有していて、 何れのスリットも Y— Z平 面に沿った平面にて切断した断面は Z軸方向及び Y軸方向にそれぞれ短辺及び長 辺を有する長方形状となっている。 また、 それらのスリットは、 その巾 （厚み、 Z軸方向長さ） が互いに異なり、 Z軸負方向に行くにしたがって （金属板 1 0 a に近づくにしたがって） 大きくなつている。
以上、 説明したように、 液体噴射デバイス 5 0の液体導入通路部 1 0— 5は、 液体導入通路部 1 0— 4のスリツトと同等のスリツトを複数備えている。 従って 、 液体噴射デバイス 5 0は、 より大量の液体をチャンバ一 1 0— 3に導入するこ とができるので、 より大量の液体を噴射することができる。 また、 液体噴射デバ イス 5 0は、 チャンバ一 1 0— 3及び液体供給通路 1 0— 2内の気泡が滞留し易 い部分 （例えば、 チャンバ一 1 0— 3又は液体供給通路 1 0— 2と、 液体導入通 路部 1 0— 6と、 金属板 1 0 aとにより形成される角部で、 図 6中に黒塗りの三 角で示した部分） に液体の流れを形成することが可能となるので、 気泡の排出が 促進される。
この結果、 液体噴射デバイス 5 0を採用した第 2実施形態の液体噴射装置は、 液体噴射デバイス 1 0を採用した第 1実施形態の液体噴射装置が有する利点に加 え、 チヤンバー 1 0— 3内において液体に圧力変動を適切に付与することができ るので （気泡により圧力変動の付与を阻害され難いので） 、 液体の噴射を安定し た状態で行うことが可能となるという利点を有している。
(第 3実施形態）
次に、 本発明の第 3実施形態に係る液体噴射装置について説明する。 第 3実施 形態に係る液体噴射装置は、 第 1実施形態の液体噴射デバイス 1 0に代えて液体 噴射デバイス 6 0を採用した点のみにおいて同第 1実施形態の液体噴射装置と異 なっている。 また、 液体噴射デバイス 6 0は、 液体噴射デバイス 1 0の圧電ノ電 歪素子 1 1を圧電 Z電歪素子 1 3に置換した点のみにおいて同液体噴射デバイス 1 0と相違している。 従って、 以下、 係る相違点を中心として図 7〜図 9を参照 しながら説明する。
圧電 Z電歪素子 1 3は、 X, Y及び Z軸方向に沿った各辺を有する略直方体形 状を有していて、 層状の圧電ノ電歪素子と層状の電極とを交互に多層にわたり積 層することで形成された 「縦効果タイプの積層ピエゾァクチユエ一夕」 である。 即ち、 一対の電極 1 3 a , 1 3 bには複数の櫛歯状電極が交互に接続されている 。 その櫛歯状電極 （電極層） 及び圧電 Z電歪層 1 3 cの層面は Z— X平面に平行 である。 圧電 /電歪素子 1 3は、 平面視でチャンバ一 1 0— 3よりも僅かに小さ く、 同平面視でチャンパ一 1 0— 3の内側に配設されている。
一対の電極 1 3 a， 1 3 bの櫛歯状電極は、 圧電 Z電歪層 1 3 cの Y軸方向略 中央部であってチャンバ一 1 0— 3の上方にのみ設けられ、 圧電 /電歪層 1 3 c の Y軸方向両端部には設けられていない。 圧電 Z電歪層 1 3 cの櫛歯状電極が形 成されている部分は、 これらの櫛歯状電極により電界が付与される活性部を形成 している。 また、 圧電 Z電歪層 1 3 cの櫛歯状電極が形成されていない部分は、 圧電 Z電歪層 1 1 cに電界が付与されない不活性部を形成している。 そして、 圧 電 Z電歪素子 1 3は、 一対の電極 1 3 a , 1 3 bに周期的に電圧が変化する駆動 電圧が付与されたとき、 その活性部に周期的に変化する電界が加わり、 その活性 部が Y軸方向に延び Z軸方向に縮んで （伸縮して） 振動するようになっている。 この圧電 Z電歪素子 1 3は、 圧電 Z電歪素子 1 1と同様に、 実質的に変形する ことのない不活性部において加振用チャンパ一 1 2に保持されている。 従って、 その保持部が圧電 /電歪素子 1 3により振動されることがない。 更に、 圧電 Z電 歪素子 1 3の活性部に生じる振動は第 2液体を介して液体噴射孔 1 0— 3 aから 噴射される第 1液体に伝達される。 この結果、 液体噴射デバイス 6 0を採用した 液体噴射装置は、 液体噴射デバイス 1 0を採用した液体噴射装置と同様に、 圧電 /電歪素子 1 1を長期に渡り確実に保持することができ、 その耐久性が著しく向 上したものとなっている。
(第 4実施形態）
次に、 本発明の第 4実施形態に係る液体噴射装置について説明する。 第 4実施 形態に係る液体噴射装置は、 第 1実施形態に係る液体噴射デバイス 1 0の圧電ノ 電歪素子 1 1を圧電 Z電歪素子 1 4に置換した液体噴射デバイス 7 0を採用した 点のみにおいて同第 1実施形態に係る液体噴射装置と異なっている。 従って、 以 下、 係る相違点を中心として図 1 0〜図 1 2を参照しながら説明する。
圧電/電歪素子 1 4は、 電極 1 4 a , 1 4 bの X— Y平面に平行に広がる櫛歯 状電極が Y軸方向略中央部で且つ Z軸負方向にのみに形成されている。 即ち、 圧 電 Z電歪素子 1 4は、 加振用チヤンバー 1 2の液体収容空間 1 2 c内において活 性部が不活性部よりもチャンパ一 1 0— 3側 （液体噴射デバイスの金属板 1 0 c 側） に配置されている。 また、 圧電 /電歪素子 1 4は、 圧電ノ電歪素子 1 1と同 様に、 Y軸方向両端部に形成された不活性部にて加振用チャンバ一 1 2に保持さ れている。
この結果、 液体噴射デバイス 7 0は、 圧電/電歪素子 1 4の活性部の伸縮を、 その活性部よりも Z軸上方に設けられた不活性部により、 同圧電ノ電歪素子 1 4 の屈曲変形という形で発現させることができる。 従って、 電極 1 4 a， 1 4 b間 に付与する駆動電圧の電位差 （即ち、 圧電素子駆動電圧信号 D Vの最大値 Vmax ) を小さくしても、 十分な振動を燃料に伝達することが可能となる。 従って、 圧 電 電歪素子 1 4の消費電力を低減することができる。
また、 圧電ノ電歪素子 1 4は、 活性部が不活性部よりもチャンバ一 1 0— 3の 金属板 1 0 c側に配置されている。 従って、 大きな圧力変動を有する圧力波を金 属板 1 0 cに向けて発生させ易くなるので、 圧電 /電歪素子 1 4の消費電力をよ り一層低減することができる。
(第 5実施形態）
次に、 本発明の第 5実施形態に係る液体噴射装置について説明する。 第 5実施 形態に係る液体噴射装置は、 第 1実施形態に係る液体噴射装置の液体噴射デバィ ス 1 0の圧電 Z電歪素子 1 1を圧電/電歪素子 1 5に置換するとともに、 加振用 チャンバ一 1 2を加振用チャンバ一 1 6に置換した液体噴射デバイス 8 0を採用 した点のみにおいて同第 1実施形態に係る液体噴射装置と異なっている。 従って 、 以下、 係る相違点を中心として図 1 3〜図 1 5を参照しながら説明する。 圧電ノ電歪素子 1 5は、 図 1 5に示したように、 Y軸方向両端部にて Z軸正方 向に屈曲するとともに X軸方向に延びるフランジ部 1 5 ί 1 , 1 5 f 2を有して いる点のみにおいて、 圧電 Z電歪素子 1 1と相違している。 このフランジ部 1 5 f 1の上面には電極 1 5 aの共通電極が形成され、 フランジ部 1 5 f 2の上面に は電極 1 5 bの共通電極が形成されている。
従って、 図 1 5に仮想線にて示したように、 フランジ 1 5 f l , 1 5 f 2をコ ネクタ （クリップ） C L , C Lで挟持することにより、 圧電 Z電歪素子 1 4の電 極 1 5 a , 1 5 bの共通電極を確実に保持して電気制御装置 4 0との電気的接続 を維持することができるので、 液体噴射デバイス 8 0の信頼性を向上することが できる。
一方、 加振用チャンバ一 1 6は、 加振用チャンバ一 1 2に対して気体排出部を 備えた点のみにおいて、 同加振用チャンバ一 1 2と相違している。 即ち、 気体排 出部は、 蓋部 1 2 bと同様な蓋部 1 6 bの上壁に形成された貫通孔 1 6 dと、 そ の貫通孔 1 6 dの中に配設されたフィル夕 1 6 eとからなっている。
これによれば、 第 2液体中の溶存気体が同第 2液体の圧力変動により気体とな つた場合に、 同気体を気体排出部を介して加振用チャンバ一 1 6の外部に排出す ることができる。 従って、 加振用チャンバ一 1 6内において、 圧電 Z電歪素子 1 5による振動が気体により吸収されるととが回避されるので、 液体噴射孔 1 0— 3 aから噴射される液体に確実に振動を付与することができる。
(第 6実施形態）
次に、 本発明の第 6実施形態に係る液体噴射装置について図 1 6 A及び図 1 6 Bを参照しながら説明する。 第 6実施形態に係る液体噴射装置は、 第 1実施形態 に係る液体噴射装置の液体噴射デバイス 1 0に代わる液体噴射デバイス 9 0を採 用した点のみにおいて、 同第 1実施形態に係る液体噴射装置と相違している。 従 つて、 以下、 液体噴射デバイス 9 0を中心として説明する。
液体噴射デバイス 9 0は、 チャンバ一 9 1と液体導入通路部 9 2と加振用チヤ ンパー 9 3と、 圧電 /電歪素子 9 4とからなっている。 チャンバ一 9 1は略円錐 形状 （ロート形状） をなしている。 その底壁 9 l aには、 液体噴射孔 1 0— 3 a と同一である中空円筒状の液体噴射孔 （液体噴射用ノズル） 9 1 a lが複数個形 成されている。 複数の液体噴射孔 9 1 a 1は正方格子状に配列されている。 液体導入通路部 9 2は、 図 1 6 Bに示したように、 金属の薄板で構成された管 である。 液体導入通路部 9 2は、 その一端がチャンバ一 9 1の頂部に接続される とともに、 その他端が図示しない電磁開閉式吐出弁 2 4の吐出孔 2 4 eに接続さ れている。 これにより、 液体導入通路部 9 2は、 電磁開閉式吐出弁 2 4の液体通 路 2 4 b (吐出孔 2 4 e ) が開閉弁 2 4 dにより開放されたとき、 プレツシャレ ギユレ一夕 2 3を介して加圧ポンプ 2 1から供給される加圧された燃料をチャン バー 9 1に流入せしめるようになつている。
加振用チャンパ一 9 3は、 加振用チャンバ一 1 2と同様な構成を有している。 圧電 Z電歪素子 9 4は、 圧電 Z電歪素子 1 1と同様な構成を有していて、 その両 端部に設けられた不活性部におて加振用チャンバ一 9 3に保持されている。 加振 用チャンバ一 9 3は、 液体導入通路部 9 2の壁の一部に固定されていて、 この壁 とともに形成される密閉空間に第 2液体を収容している。
液体噴射デバイス 9 0を採用した液体噴射装置の作動は、 液体噴射デバイス 1 0を採用した液体噴射装置の作動と同様である。 即ち、 圧電 /電歪素子 9 4の図 示しない電極に所定の周波数を有する圧電素子駆動電圧信号 D Vが印加されると 、 圧電 Z電歪素子 9 4が伸縮し、 その伸縮に基づく振動が第 2液体及び液体導入 通路 9 2を構成している壁を介して液体導入通路部 9 2内の液体 （燃料） に伝達 される。 これにより、 液体噴射孔 9 1 a 1から噴射される液体が微粒子化される 。 このように、 加振用チャンバ一 9 3は、 液体導入通路部 9 2に隣接配置しても よい。
(第 7実施形態）
次に、 本発明の第 7実施形態に係る液体噴射装置について説明する。 第 7実施 形態に係る液体噴射装置は、 第 1実施形態の液体噴射デバイス 1 0に代わる液体 噴射デバイス 1 0 0を採用した点のみにおいて同第 1実施形態の液体噴射装置と 相違している。
液体噴射デパイス 1 0 0は、 液体噴射デバィス 1 0の液体導入通路部 1 0— 4 を省略して、 液体供給通路 1 0— 2とチャンバ一 1 0— 3とを一体化した一つの チャンバ一 1 0 0— 1を備えたものであり、 その他の点は液体噴射デバイス 1 0 と同様な構成を有している。 この液体噴射デバイス 1 0 0も、 液体噴射デバイス 1 0と同様に作動する。 このように、 液体導入通路部 1 0— 4は必ずしも必要で はない。 以上、 説明したように、 本発明の各実施形態に係る液体噴射装置は、 圧電 Z電 歪素子を実質的に変形することのない不活性部において加振用チャンバ一に保持 させている。 従って、 加振用チャンバ一の保持部が圧電 Z電歪素子により振動さ れることがない。 更に、 圧電 Z電歪素子の活性部に生じる振動は第 2液体を介し て液体噴射孔から噴射される第 1液体に伝達される。 この結果、 従来の装置のよ うに、 圧電 Z電歪素子の接着面が振動されることはないので、 液体噴射装置は、 圧電 Z電歪素子を長期に渡り確実に保持することができ、 その耐久性が著しく向 上したものとなっている。
また、 上述した各実施形態に係る液体噴射装置は、 液体を加圧する加圧手段 （ 加圧ポンプ 2 1 ) と、 電磁開閉式吐出弁 2 4とを備えていて、 電磁開閉式吐出弁 2 4内の液体通路 2 4 bが開放されたとき加圧手段 2 1から供給される加圧され た液体が同液体通路 2 4 bを介して液体導入通路部 （1 0— 4〜 1 0— 7、 1 0 — 1 0〜： L 0— 1 3 ) に供給されるようになっている。
その液体は、 更に、 液体導入通路部を介してチャンバ一に供給され、 チャンバ —の液体噴射孔を介して噴射される。 従って、 液体の噴射に必要な圧力は加圧手 段 2 1により発生されることから、 適用する機械の運転条件等の変動などにより 、 液体噴射空間 3 1の環境 （例えば、 吸気管 3 0内の圧力や温度） が激しく変動 しても、 同液体を所望の微細な粒子として安定して噴射、 供給することができる なお、 本発明は上記実施形態に限定されることはなく、 本発明の範囲内におい て種々の変形例を採用することができる。 例えば、 上記実施形態の液体噴射装置 は、 吸気管 （吸気ポー卜） 3 0内に燃料を噴射する形式のガソリン内燃機関に適 用されていたが、 本発明による液体噴射装置を、 気筒内に燃料を直接噴射する所 謂 「直噴式ガソリン内燃機関」 に適用することもできる。
即ち、 従来のフューエルインジェクタを用いた電気制御式燃料噴射装置により 気筒内に直接的に燃料を噴射すると、 シリンダーとピストンとの隙間 （クレビス ) に燃料が溜まることがあり、 未燃 H C (ハイド口カーボン） 量が増大する場合 があったのに対し、 本発明による液体噴射装置を用いて気筒内に直接的に燃料を 噴射すると、 燃料が微粒子化された状態で気筒内に噴射されるので、 気筒内壁面 2004/007748
への燃料付着量が低減でき、 あるいはシリンダ一とピストンとの隙間に侵入する 燃料量を低減できるから、 未燃 H Cの排出量を低減することができる。 更に、 本 発明による液体噴射装置を、 ディ一ゼルエンジン用の直噴ィンジェクタとして用 いることも有効である。

Claims

1 . 第 1液体を加圧するとともに同加圧された第 1液体を吐出部から吐出する加 圧手段と、
前記吐出部から吐出された第 1液体が導入される液体導入空間を画定する壁と 同壁に備えられた液体噴射孔とを有する液体噴射部と、
請
圧電 /電歪層と少なくとも一対の電極層とを含むとともに同一対の電極層によ り同圧電 "電歪層に電界が付与される活性部と同圧電 /電歪層に電界が付与され ない不活性部とを有するように構成された圧電 Z電歪素子を同不活性部にて保持 し、 且つ、 前記液体噴射部の壁の外面に固定されて同壁の外面とともに液体収容 空間を画定する壁を備え、 同液体収容空間内に同囲圧電 Z電歪素子の活性部と第 2 液体とを収容した加振用チャンバ一と、
を備え、 前記圧電 Z電歪素子の活性部の変形による振動が前記第 2液体を介し て前記液体噴射孔から噴射される第 1液体に伝達されるように構成された液体噴 射装置。
2 . 請求の範囲 1に記載の液体噴射装置であって、
前記加圧手段の吐出部から前記液体噴射孔までの間であって前記液体噴射部に 介装されるとともに、 前記加圧手段から前記液体噴射孔に向けての前記第 1液体 の通流を停止する開閉弁を備えた液体噴射装置。
3 . 請求の範囲 1又は請求の範囲 2に記載の液体噴射装置であって、 前記第 2液 体は非導電性の液体である液体噴射装置。
4 . 請求の範囲 3に記載の液体噴射装置であって、 前記第 2液体は不燃性の液体 である液体噴射装置。
5 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 4の何れか一項に記載の液体噴射装置であつて 、 前記加振用チャンパ一の液体収容空間内に更に固体の粒子を収容した液体噴射 装置。
6 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 5の何れか一項に記載の液体噴射装置であって 、 前記圧電 /電歪素子は、 前記加振用チャンパ一の液体収容空間内に前記不活性 部を有するとともに、 同不活性部に連続した不活性部の両端において前記加振用 チャンバーに保持されてなる液体噴射装置。
7 . 請求の範囲 6に記載の液体噴射装置であって、 前記加振用チャンバ一の液体 収容空間内において前記活性部が前記不活性部よりも前記液体噴射部の壁側に配 置されてなる液体噴射装置。
8 . 請求の範囲 1乃至請求の範囲 7の何れか一項に記載の液体噴射装置であって 、 前記加振用チヤンバ一は前記液体収容空間内に発生する気体を外部に排出する 気体排出部を備えた液体噴射装置。
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