(57)【要約】【課題】液体を微粒化させて噴射する構成を有しつつ、構造を簡素化することの可能な流体噴射装置を提供する。【解決手段】流体噴射装置１０は、筒状の弁ボディ２０と、弁ボディ２０の内部に収容され、弁ボディ２０の内部に形成される弁座２３ａに対して離座及び着座する弁部３５ａを有する弁体３０とを備える。弁体３０には、その内部に設けられ、尿素水が流れる内部流路３１と、内部流路３１から、弁体の外周面における弁部３５ａよりも空気の流れ方向の上流側の部分に開口するように設けられる連通孔３３と、が形成されている。弁ボディ２０の内周面と弁体３０の外周面との間に形成される環状流路Ｗ１１において連通孔３３が接続される部分を接続部Ｃ１０とするとき、環状流路Ｗ１１における接続部Ｃ１０の流路面積は、環状流路Ｗ１１における接続部Ｃ１０よりも上流側部分Ｃ２０の流路面積と比較して狭くなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の弁ボディ（２０）と、
前記弁ボディの内部に収容され、前記弁ボディの内部に形成される弁座（２３ａ）に対して離座及び着座する弁部（３５ａ）を有する弁体（３０）と、を備え、
前記弁体には、
その内部に設けられ、液体が流れる内部流路（３１）と、
前記内部流路から、前記弁体の外周面における前記弁部よりも気体の流れ方向の上流側の部分に開口するように設けられる連通孔（３３）と、が形成され、
前記弁ボディの内周面と前記弁体の外周面との間に形成される環状流路には、前記内部流路を流れる液体が前記連通孔を通じて供給され、
前記弁座から前記弁部が離座することで前記弁体が開弁状態であるとき、前記連通孔を通じて前記環状流路に供給される液体が、前記環状流路を流れる気体と共に噴射され、
前記弁座に前記弁部が着座することで前記弁体が閉弁状態であるとき、前記環状流路が閉塞されて、液体及び気体の噴射が停止され、
前記環状流路において前記連通孔が接続される部分を接続部（Ｃ１０）とするとき、前記環状流路における前記接続部の流路面積は、前記環状流路における前記接続部よりも上流側の部分（Ｃ２０）の流路面積と比較して狭くなっている
流体噴射装置。
【請求項２】
前記弁体の外周面には、前記弁部と隣り合うように前記連通孔の開口部が配置されている
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記弁体は、所定の軸線（ｍ１）を中心に円筒状に形成される円筒部（３６）を有し、
前記内部流路は、前記円筒部の内部に形成され、
前記連通孔は、前記内部流路から前記円筒部の外周面に延びるように形成されている
請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記弁体は、所定の軸線（ｍ１）を中心に円筒状に形成される円筒部（３６）を有し、
前記内部流路は、前記円筒部の内部に形成され、
前記連通孔は、前記内部流路から前記弁体の外周面に延びるように形成されるとともに、前記軸線に平行な方向に延びるように、又は前記内部流路における開口部から前記弁体の外周面における開口部に向かうほど前記軸線に近づくように形成されている
請求項１に記載に流体噴射装置。
【請求項５】
前記弁体の外周面には、前記弁体の中心軸を中心とする螺旋方向に延びるように螺旋溝（３９）が形成されている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記弁体には、前記連通孔が複数形成され、
前記弁体の外周面には、複数の前記連通孔の開口部を繋げるように環状溝（３４）が形成されている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記弁部が前記弁座に接近する方向を閉弁方向とし、前記弁部が前記弁座から離座する方向を開弁方向とするとき、
前記弁体を前記閉弁方向に付勢する付勢部材（４０）を更に備え、
前記弁体には、前記環状流路の内部の気体の圧力が前記開弁方向の力として加わる受圧面（３５ｂ，３８ｂ，３２０）が形成されており、
前記付勢部材から前記弁体に付与される付勢力により前記弁部が前記弁座に着座して前記弁体が閉弁するとともに、
前記弁体が閉弁状態であるとき、前記受圧面に付与される気体の圧力に基づいて前記弁体が前記付勢部材の付勢力に抗して前記開弁方向に変位し、前記弁部が前記弁座から離座することにより前記弁体が開弁する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項８】
前記弁ボディには、前記環状流路から上流側に向かう方向の気体の流れを規制する規制部材（５０）が設けられている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体噴射装置（１０）と、
前記流体噴射装置に供給される気体の圧力を調整する調圧部（１１）と、
前記調圧部を制御する圧力制御部（１５０）と、を備える
流体噴射システム。
【請求項１０】
前記弁体は、閉弁状態であるとき、前記環状流路の内部の気体の圧力が所定圧力以上になることに基づいて開弁するものであって、
前記圧力制御部は、前記弁体が閉弁状態であるとき、前記所定圧力未満の気体が前記流体噴射装置に供給されるように前記調圧部を制御することにより、前記環状流路を流れる気体を前記連通孔及び前記内部流路に供給して、前記連通孔及び前記内部流路に存在する液体を前記流体噴射装置の外部の液体タンク（１２，１７）に排出する液体排出制御を実行する
請求項９に記載の流体噴射システム。
【請求項１１】
前記流体噴射装置に供給されている気体の流量を検出する流量検出部（１５２）を更に備え、
前記圧力制御部は、前記液体排出制御の実行中に、前記流量検出部により検出される気体の流量が増加したことを検知したとき、気体が前記液体タンクに達したと判断して、前記液体排出制御を停止する
請求項１０に記載の流体噴射システム。
【請求項１２】
前記流体噴射装置に供給されている気体の圧送負荷を検出する圧送負荷検出部（１５３）を更に備え、
前記圧力制御部は、前記液体排出制御の実行中に、前記圧送負荷検出部により検出される気体の圧送負荷が増加したことを検知したとき、気体が前記液体タンクに達したと判断して、前記流体噴射装置への気体の供給を停止する
請求項１０に記載の流体噴射システム。
【請求項１３】
前記弁体は、閉弁状態であるとき、前記環状流路の内部の気体の圧力が所定圧力以上になることに基づいて開弁するものであって、
前記圧力制御部は、前記流体噴射装置の始動時に前記流体噴射装置の前記内部流路及び前記連通孔に液体が充填されていないとき、前記所定圧力以上の気体が前記流体噴射装置に供給されるように前記調圧部を制御することにより、前記環状流路における前記連通孔の開口部に負圧を発生させて、前記流体噴射装置の外部の液体タンク（１２，１７）から前記流体噴射装置の内部の前記連通孔の開口部まで液体を吸入する液体吸入制御を実行する
請求項９に記載の流体噴射システム。
【請求項１４】
前記流体噴射装置に供給されている気体の流量を検出する流量検出部（１５２）を更に備え、
前記圧力制御部は、前記液体吸入制御の実行中に、前記流量検出部により検出される気体の流量が減少したことを検知したとき、前記連通孔の開口部まで液体が到達したと判断して、前記液体吸入制御を停止するとともに、前記流体噴射装置において液体及び気体の噴射準備が完了したと判定する
請求項１３に記載の流体噴射システム。
【請求項１５】
前記流体噴射装置に供給されている気体の圧送負荷を検出する圧送負荷検出部（１５３）を更に備え、
前記圧力制御部は、前記液体吸入制御の実行中に、前記圧送負荷検出部により検出される気体の圧送負荷が低下したことを検知したとき、前記連通孔の開口部まで液体が到達したと判断して、前記液体吸入制御を停止するとともに、前記流体噴射装置において液体及び気体の噴射準備が完了したと判定する
請求項１３に記載の流体噴射システム。
【請求項１６】
前記流体噴射装置から噴射される液体として、尿素水が用いられ、
前記流体噴射装置から噴射される気体として、空気が用いられ、
前記流体噴射装置は、車両の排気通路を流れる排気に尿素水を添加する尿素水添加弁である
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の流体噴射システム。
【請求項１７】
車両のコモンレールのリーク燃料を燃料タンクに戻す流路の途中に設けられ、前記リーク燃料が一時的に貯留される燃料サブタンク（１７）を更に備え、
前記流体噴射装置から噴射される液体として、前記燃料サブタンクに貯留されている燃料が用いられ、
前記流体噴射装置から噴射される気体として、空気が用いられ、
前記流体噴射装置は、車両の排気通路を流れる排気に燃料を添加する燃料添加弁である
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の流体噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体噴射装置及び流体噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の排気に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称する）を浄化するための排気浄化システムの一つとして、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムは、車両の排気通路に設けられる尿素水添加弁と、排気通路における尿素水添加弁よりも排気流れ方向の下流側に配置される選択的還元触媒とを備えている。このシステムでは、排気に添加された尿素水が排気の熱によりアンモニアへ加水分解される。このアンモニアを含む選択還元型触媒に流入すると、排気中のＮＯｘがアンモニアを還元剤として窒素と水とに還元される。このような尿素水を排気に噴射するシステムとしては、下記の特許文献１に記載の流体噴射システムがある。
【０００３】
特許文献１に記載の流体噴射システムは、車両の排気通路に配置される噴射装置と、タンクに貯留されている尿素水を噴射装置に供給するポンプと、空気を噴射装置に供給する圧縮空気供給ラインとを備えている。この流体噴射システムでは、空気及び尿素水が混合して噴射装置から噴射されることにより、尿素水を微粒化することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２００３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の流体噴射システムのように、空気により尿素水を微粒化させて噴射する構造を有する噴射装置を実現しようとする場合、噴射システムの構成が複雑化するおそれがある。
なお、このような課題は、空気により尿素水を微粒化させて噴射する流体噴射装置及び流体噴射システムに限らず、任意の気体により任意の流体を微粒化させて噴射する流体噴射装置及び流体噴射システムに共通する課題である。
【０００６】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体を微粒化させて噴射する構成を有しつつ、構造を簡素化することの可能な流体噴射装置及び流体噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する流体噴射装置は、筒状の弁ボディ（２０）と、弁ボディの内部に収容され、弁ボディの内部に形成される弁座（２３ａ）に対して離座及び着座する弁部（３５ａ）を有する弁体（３０）と、を備える。弁体には、その内部に設けられ、液体が流れる内部流路（３１）と、内部流路から、弁体の外周面における弁部よりも気体の流れ方向の上流側の部分に開口するように設けられる連通孔（３３）と、が形成されている。弁ボディの内周面と弁体の外周面との間に形成される環状流路には、内部流路を流れる液体が連通孔を通じて供給される。弁座から弁部が離座することで弁体が開弁状態であるとき、連通孔を通じて環状流路に供給される液体が、環状流路を流れる気体と共に噴射される。弁座に弁部が着座することで弁体が閉弁状態であるとき、環状流路が閉塞されて、液体及び気体の噴射が停止される。環状流路において連通孔が接続される部分を接続部（Ｃ１０）とするとき、環状流路における接続部の流路面積は、環状流路における接続部よりも上流側の部分（Ｃ２０）の流路面積と比較して狭くなっている。
また、上記課題を解決する流体噴射システムは、上記の流体噴射装置（１０）と、流体噴射装置に供給される気体の圧力を調整する調圧部（１１）と、調圧部を制御する圧力制御部（１５０）と、を備える。
【０００８】
これらの構成によれば、弁体が開弁状態であるとき、環状流路の接続部を流れる気体の流速を、その上流側の部分を流れる気体の流速よりも速くすることができる。流速の速い気体が、連通孔の開口部に存在する液体に合流することにより、連通孔の内部の液体が吸い出される。これにより、液体の圧力が低い場合、あるいは液体の圧力が零の場合であっても、連通孔の内部の液体が吸い出されて気体に合流する。結果として、ベルヌーイの法則に基づいて液体を微粒化することができるため、微粒化された液体を噴射することが可能となる。また、環状流路の接続部の流路面積を狭くするといった構造を採用するだけでよいため、流体噴射装置の構造を簡素化することが可能である。
【０００９】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、液体を微粒化させて噴射する構成を有しつつ、構造を簡素化することの可能な流体噴射装置及び流体噴射システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態の流体噴射システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態の流体噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の流体噴射装置の先端部近傍の拡大断面構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の流体噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の流体噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態の第２変形例の流体噴射システムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、第２実施形態の流体噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の流体噴射装置の動作例を示す断面図である。
【図９】図９は、第３実施形態の流体噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の流体噴射装置の断面構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第５実施形態の流体噴射システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、流体噴射装置及び流体噴射システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、第１実施形態の流体噴射装置を備える流体噴射システムの概要について説明する。図１に示される流体噴射システム１は、車両の尿素ＳＣＲシステムにおいて、排気通路を流れる排気に尿素水を添加するために用いられるものである。流体噴射システム１は、流体噴射装置１０と、気体ポンプ１１と、液体タンク１２と、圧力センサ１３と、流量センサ１４と、制御装置１５とを備えている。
【００１３】
気体ポンプ１１は、大気中の空気を、噴射に必要な圧力に昇圧して流体噴射装置１０に供給する。本実施形態では、気体ポンプ１１が、流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を調整する調圧部に相当する。流体噴射装置１０には、気体ポンプ１１から空気が供給されるとともに、液体タンク１２に貯留されている尿素水が供給されている。流体噴射装置１０は、液体タンク１２から供給される尿素水を、気体ポンプ１１から供給される空気により微粒化して車両の排気通路に噴射することにより、排気通路を流れる排気に尿素水を添加する尿素水添加弁として用いられている。
【００１４】
圧力センサ１３は、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を検出するとともに、検出された空気の圧力に応じた信号を出力する。流量センサ１４は、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の流量を検出するとともに、検出された空気の流量に応じた信号を出力する。各センサ１３，１４の出力信号は制御装置１５に取り込まれている。
【００１５】
制御装置１５は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。制御装置１５は、圧力センサ１３及び流量センサ１４のそれぞれの出力信号に基づいて、流体噴射装置１０に供給されている空気の圧力及び流量を検出するとともに、検出された空気の圧力及び流量に基づいて気体ポンプ１１を制御する。
【００１６】
次に、流体噴射装置１０の構造について具体的に説明する。
図２に示されるように、流体噴射装置１０は、弁ボディ２０と、弁体３０とを備えている。
弁ボディ２０は、軸線ｍ１を中心に円筒状に形成されている。以下では、便宜上、軸線ｍ１に平行な方向Ｚ１，Ｚ２のうち、Ｚ１方向を上方とも称し、Ｚ２方向を下方とも称する。
【００１７】
弁ボディ２０の内部には、軸線ｍ１に沿って延びるように弁体収容孔２１，２２が形成されている。弁体収容孔２１，２２には弁体３０が収容されている。弁体収容孔２１，２２は、軸線ｍ１を中心として同軸上に配置されている。軸線ｍ１を中心とする弁体収容孔２１，２２のそれぞれの断面形状は円形状に形成されている。弁体収容孔２１，２２は、この順で弁ボディ２０の下端部から上方に向かって配置されている。弁体収容孔２２は、弁体収容孔２１よりも大きい内径を有している。
【００１８】
弁体収容孔２１の内周面と弁体３０の外周面との間に形成される隙間は、環状流路Ｗ１１を構成している。環状流路Ｗ１１は、軸線ｍ１を中心に円環状に形成されている。環状流路Ｗ１１には、弁ボディ２０の左側壁に沿って形成される気体供給流路Ｗ１２が接続されている。気体供給流路Ｗ１２には、図１に示される気体ポンプ１１から空気が供給されている。したがって、環状流路Ｗ１１には、気体供給流路Ｗ１２を通じて高圧の空気が供給されている。気体供給流路Ｗ１２には、環状流路Ｗ１１から気体ポンプ１１に向かう方向への空気の逆流を規制する逆止弁５０が設けられている。
【００１９】
弁ボディ２０の下端部の中央には、弁体収容孔２１から弁ボディ２０の外部に貫通するように噴孔２４が形成されている。弁体収容孔２１の内周面のうち、弁ボディ２０の下端部に位置する部分には、軸線ｍ１を中心に円錐状をなすように円錐面２３が形成されている。円錐面２３は、噴孔２４に近づくほど、外径が小さくなるように形成されている。
【００２０】
弁体収容孔２２の内部空間は、液体供給流路Ｗ１３を構成している。液体供給流路Ｗ１３には、弁ボディ２０に形成される供給流路Ｗ１４が連通されている。供給流路Ｗ１４は、図１に示される液体タンク１２が接続されている。液体供給流路Ｗ１３には、液体タンク１２から供給流路Ｗ１４を通じて尿素水が供給されている。
【００２１】
弁体３０は、軸線ｍ１を中心に有底円筒状に形成されている。本実施形態では、軸線ｍ１が弁体３０の中心軸に相当する。弁体３０の上端部には、フランジ部３２が形成されている。フランジ部３２の外周面は弁体収容孔２１の内周面に摺動可能に接している。この摺動構造により、弁体３０は弁ボディ２０に対して軸線ｍ１に沿った方向に相対移動可能に支持されるとともに、環状流路Ｗ１１と液体供給流路Ｗ１３との間の気密性が確保されている。
【００２２】
弁体３０の下端部は、軸線ｍ１を中心に円錐状に形成されている。弁体３０の下端部に形成される円錐面３５は、弁ボディ２０の円錐面２３に対向するように形成されている。円錐面３５には、軸線ｍ１を中心に円環状をなす環状溝３４が形成されている。弁体３０の円錐面３５は、環状溝３４を境界として２つの面３５ａ，３５ｂに区分されている。以下では、一方の面３５ａを「弁部３５ａ」と称し、他方の面３５ｂを「流路縮小部３５ｂ」と称する。また、弁ボディ２０の円錐面２３のうち、弁部３５ａに対向する部分を弁座２３ａと称する。
【００２３】
図３に示されるように、弁ボディ２０の弁座２３ａと弁体３０の弁部３５ａとの間に形成される隙間は第１噴射流路Ｗ２１を形成している。弁ボディ２０の円錐面２３と弁体３０の流路縮小部３５ｂとの間に形成される隙間は第２噴射流路Ｗ２２を形成している。第１噴射流路Ｗ２１の流路幅は第２噴射流路Ｗ２２の流路幅よりも狭くなっている。なお、本実施形態では、第１噴射流路Ｗ２１及び第２噴射流路Ｗ２２は環状流路Ｗ１１の一部である。
【００２４】
図２に示されるように、弁体３０の内部には、軸線ｍ１に沿って延びるように内部流路３１が形成されている。内部流路３１は、弁体３０の上端面において弁ボディ２０の液体供給流路Ｗ１３に開口している。弁体３０の先端部には、環状溝３４から内部流路３１の内周面に延びるように複数の連通孔３３が放射状に形成されている。このような構造により、弁ボディ２０の液体供給流路Ｗ１３を流れる尿素水は、内部流路３１及び連通孔３３を通じて環状溝３４に供給されるようになっている。本実施形態では、環状溝３４が連通孔３３の開口部に相当する。また、環状流路Ｗ１１において環状溝３４が接続される部分Ｃ１０が、環状流路Ｗ１１において複数の連通孔３３が接続される接続部に相当する。
【００２５】
弁体収容孔２２の内部には、スプリング４０が収容されている。スプリング４０は、弁体３０を弁ボディ２０の円錐面２３に向かう方向に、すなわち閉弁方向に向かって付勢している。なお、閉弁方向とは、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａに接近する方向である。本実施形態では、スプリング４０が付勢部材に相当する。
【００２６】
次に、流体噴射システム１の電気的な構成について説明する。
図１に示されるように、制御装置１５は、圧力制御部１５０と、圧力検出部１５１と、流量検出部１５２とを備えている。圧力検出部１５１は、圧力センサ１３の出力信号に基づいて、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給されている空気の圧力を検出する。流量検出部１５２は、流量センサ１４の出力信号に基づいて、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給されている空気の流量を検出する。圧力制御部１５０は、圧力検出部１５１及び流量検出部１５２により検出される空気の圧力及び流量に基づいて、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を変化させることにより、流体噴射装置１０の開弁及び閉弁を制御する。
【００２７】
具体的には、圧力制御部１５０は、予め定められた周期で通常噴射制御を実行することにより、流体噴射装置１０から尿素水を噴射する。通常噴射制御は、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を利用して弁体３０を開閉させることにより、流体噴射装置１０からの尿素水の噴射及び噴射の停止を行う制御である。
【００２８】
圧力制御部１５０は、通常噴射制御の実行により流体噴射装置１０から尿素水を噴射した後、流体噴射装置１０を停止するために液体排出制御及び停止制御を実行する。液体排出制御は、弁体３０を閉弁させるとともに、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を利用して流体噴射装置１０の内部に存在する尿素水を液体タンク１２に戻す制御である。停止制御は、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０への空気の供給を停止して流体噴射装置１０を完全に停止させる制御である。
【００２９】
その後、圧力制御部１５０は、次の噴射時期を迎えた場合には、流体噴射装置１０を始動させるために液体吸入制御を実行する。液体吸入制御は、液体タンク１２から流体噴射装置１０に尿素水を導入することにより、流体噴射装置１０からの尿素水の噴射を可能とするための準備を行う制御である。圧力制御部１５０は、液体吸入制御の実行により流体噴射装置１０から尿素水を噴射する準備が完了した場合には、通常噴射制御を実行することにより、流体噴射装置１０から尿素水を噴射する。
【００３０】
次に、圧力制御部１５０により実行される流体噴射装置１０の制御について具体的に説明する。
圧力制御部１５０は、通常噴射制御において弁体３０を閉弁させる場合には、流体噴射装置１０への空気の供給が停止されるように気体ポンプ１１を制御する。このとき、図４に示されるように、逆止弁５０が閉弁状態になる。また、スプリング４０の付勢力により弁体３０が下方に向かって、すなわち閉弁方向に向かって付勢されることにより、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａに着座している。弁体３０が閉弁状態である場合には、第１噴射流路Ｗ２１が閉塞されるため、流体噴射装置１０からの尿素水及び空気の噴射が停止されている。
【００３１】
圧力制御部１５０は、通常噴射制御において、図４に示される閉弁状態から弁体３０を開弁させる際には、所定の第１設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されるように気体ポンプ１１を制御する。第１設定圧力は、逆止弁５０及び弁体３０を開弁させることが可能な圧力に設定されている。第１設定圧力の空気が流体噴射装置１０の気体供給流路Ｗ１２に供給されることにより、図２に示されるように、逆止弁５０が開弁して、環状流路Ｗ１１に高圧の気体が供給される。環状流路Ｗ１１に供給されている空気の圧力が、弁体３０のフランジ部３２の底面３２０及び流路縮小部３５ｂに加わることにより、弁体３０には、上方に向かう方向の力、すなわち開弁方向の力が加わる。本実施形態では、弁体３０のフランジ部３２の底面３２０及び流路縮小部３５ｂが、環状流路Ｗ１１の内部の空気の圧力が加わる受圧面に相当する。なお、開弁方向とは、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａから離座する方向である。このような開弁方向の力により弁体３０がスプリング４０の付勢力に抗して上方に変位することで弁体３０が開弁するとともに、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａから離座した開弁状態が維持される。
【００３２】
図３に示されるように、弁体３０が開弁状態である場合、環状流路Ｗ１１における接続部Ｃ１０の流路面積は、図中の二点鎖線Ｌ１０で示される部分の面積である。すなわち、環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０の流路面積は第２噴射流路Ｗ２２の流路面積に略等しい。また、環状流路Ｗ１１における第２噴射流路Ｗ２２よりも上流側の部分Ｃ２０の流路面積は、図中の二点鎖線Ｌ２０で示される部分の面積である。環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０の流路面積は、その上流側部分Ｃ２０の流路面積よりも狭くなっている。そのため、環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０を流れる空気の流速は、環状流路Ｗ１１の上流側部分Ｃ２０を流れる空気の流速よりも速くなる。流速の速い空気が、環状溝３４に存在する尿素水に合流することにより、環状溝３４に存在する尿素水が吸い出されて空気に合流する。これにより、ベルヌーイの法則に基づいて尿素水を微粒化することができる。空気により微粒化された尿素水は、第１噴射流路Ｗ２１を通じて噴孔２４から排気通路内に噴射される。
【００３３】
この流体噴射装置１０では、環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０を流れる空気の流れにより、環状溝３４に存在する尿素水が吸い出されるため、この尿素水に加わる吸引力により、尿素水に対するポンプが設けられていない構造でありながら、図１に示される液体タンク１２から流体噴射装置１０に尿素水を供給することができる。この構造を利用すれば、例えば尿素水の圧力が低い場合、あるいは尿素水の圧力が零の場合であっても、液体タンク１２から流体噴射装置１０への尿素水の供給が可能である。
【００３４】
一方、圧力制御部１５０は、流体噴射装置１０を停止させる場合には、液体排出制御を実行した後に停止制御を実行する。圧力制御部１５０は、液体排出制御として、まず、所定の第２設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されるように気体ポンプ１１を制御する。第２設定圧力は、第１設定圧力よりも小さい圧力であり、逆止弁５０を開弁させることが可能であって、且つ弁体３０を開弁させることのない、換言すれば弁体３０の閉弁状態を維持することの可能な一定の圧力に設定されている。図５に示されるように、弁体３０の閉弁状態が維持され、且つ逆止弁５０の開弁状態が維持されることにより、環状流路Ｗ１１を流れる空気は、弁体３０の環状溝３４に存在する尿素水を押圧しつつ複数の連通孔３３に流入する。複数の連通孔３３に流入した空気により、連通孔３３、弁体３０の内部流路３１、及び弁ボディ２０の液体供給流路Ｗ１３，Ｗ１４のそれぞれに存在する尿素水が液体タンク１２に向かって押し流される。結果的に、流体噴射装置１０から尿素水が排出される。
【００３５】
その後、圧力制御部１５０は、流量検出部１５２により検出される空気の流量に基づいて、流体噴射装置１０から液体タンク１２への尿素水の排出が完了したか否かを判定し、排出が完了したと判定した場合には、液体排出制御を終了して、停止制御として気体ポンプ１１を停止させる。
【００３６】
具体的には、流体噴射装置１０から液体タンク１２への尿素水の排出が完了すると、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に圧送されている空気が液体タンク１２に排出されるようになる。気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２まで到達すると、気体ポンプ１１の空気の圧送負荷が急激に減少する。結果として、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一時的に減少する。この際、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一定の第２設定圧力に制御されているため、気体ポンプ１１では、減少した空気の吐出圧を第２設定圧力まで増加させるために、空気の吐出量を増加させる制御が行われる。これにより、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の流量が急激に増加することになる。これを利用し、圧力制御部１５０は、圧力制御部１５により検出される空気の圧力が一時的に減少することに基づいて、あるいは流量検出部１５２により検出される空気の流量が、予め定められた所定値以上になることに基づいて、気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２に到達したと判定する。圧力制御部１５０は、液体排出制御の開始後、気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２に到達したと判定するまでの期間、流体噴射装置１０に供給されている空気の圧力が第２設定圧力となるように気体ポンプ１１を制御する。そして、圧力制御部１５０は、気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２に到達したと判定した時点で液体排出制御を終了し、停止制御として気体ポンプ１１を停止させる。これにより、流体噴射装置１０の内部の尿素水が液体タンク１２に戻された後に、気体ポンプ１１を停止させることが可能となる。
【００３７】
また、圧力制御部１５０は、流体噴射装置１０を始動させる際には、液体吸入制御を実行する。圧力制御部１５０は、液体吸入制御として、一定の第１設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されるように気体ポンプ１１を制御する。第１設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されることにより、図２に示されるように逆止弁５０及び弁体３０が開弁状態になる。そのため、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気は、流体噴射装置１０の気体供給流路Ｗ１２、環状流路Ｗ１１、第２噴射流路Ｗ２２、及び第１噴射流路Ｗ２１を通じて噴孔２４から噴射されるようになる。
【００３８】
このとき、第２噴射流路Ｗ２２及び第１噴射流路Ｗ２１を流れる空気は、環状溝３４に存在する空気を吸引しつつ噴孔２４から噴射される。そのため、環状溝３４に負圧が発生する。この負圧により弁ボディ２０の液体供給流路Ｗ１３、弁体３０の内部流路３１、及び連通孔３３に存在する空気も徐々に排出される。こうした空気の流れにより、液体タンク１２に貯留されている尿素水が流体噴射装置１０に向かって吸引されて、流体噴射装置１０の内部に尿素水が供給される。
【００３９】
その後、圧力制御部１５０は、流量検出部１５２により検出される空気の流量に基づいて、尿素水が環状溝３４まで達したか否かを判定し、尿素水が環状溝３４まで達したと判定した場合には、液体吸入制御を終了する。
具体的には、液体タンク１２に貯留されている尿素水が環状溝３４に達すると、第１噴射流路Ｗ２１に空気だけでなく尿素水も流れるようになるため、空気の流れに対して尿素水が抵抗として作用することにより、気体ポンプ１１の空気の圧送負荷が急激に増加する。結果として、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一時的に増加する。このとき、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一定の第１設定圧力に制御されているため、気体ポンプ１１では、増加した空気の吐出圧を第１設定圧力まで低下させるために、空気の吐出量を減少させる制御が行われる。これにより、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給されている空気の流量が急激に減少することになる。これを利用し、圧力制御部１５０は、圧力制御部１５により検出される空気の圧力が一時的に増加することに基づいて、あるいは流量検出部１５２により検出される空気の流量が所定の流量以下になることに基づいて、尿素水が環状溝３４に達したと判定する。圧力制御部１５０は、尿素水が環状溝３４に達したと判定した場合には、流体噴射装置１０への空気の供給が停止されるように気体ポンプ１１を制御して、液体吸入制御を終了する。これにより、弁体３０が閉弁状態となり、流体噴射装置１０から尿素水を噴射する準備が完了する。以降、圧力制御部１５０は、通常噴射制御を実行することにより、流体噴射装置１０から尿素水を噴射する。
【００４０】
以上説明した本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０によれば、以下の（１）〜（９）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）環状流路Ｗ１１において弁体３０の連通孔３３が接続されている部分を接続部Ｃ１０とするとき、環状流路Ｗ１１における接続部Ｃ１０の流路面積は、環状流路Ｗ１１における接続部Ｃ１０よりも上流側の部分Ｃ２０の流路面積と比較して狭くなっている。これにより、連通孔３３を流れる尿素水が、環状流路Ｗ１１を流れる空気により微粒化されるため、微粒化された尿素水を噴射することが可能である。また、環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０の流路面積を狭くするといった構造を採用するだけでよいため、流体噴射装置１０の構造を簡素化することが可能である。
【００４１】
（２）液体排出制御では、環状流路Ｗ１１に流入する空気の圧力により、環状溝３４や連通孔３３に存在する尿素水が液体タンク１２に戻される。このような原理により尿素水を液体タンク１２に戻す場合、環状流路Ｗ１１において弁部３５ａ及び弁座２３ａとの接触部分から環状溝３４までの間に存在する尿素水を液体タンク１２に戻すことは困難である。そのため、仮に弁体３０において弁部３５ａに対して連通孔３３が空気流れ方向の上流側に離間して形成されているような場合、弁部３５ａ及び弁座２３ａの接触部分と環状溝３４とが離間して配置されることになるため、液体排出制御を実行した際に、環状流路Ｗ１１において、それらの間に相当する部分に尿素水が残る可能性がある。この点、本実施形態の流体噴射装置１０では、弁体３０の外周面に、弁部３５ａと隣り合うように環状溝３４が配置されている。このような構成によれば、弁部３５ａ及び弁座２３ａの接触部分と環状溝３４とを近づけることができるため、液体排出制御を実行した際に、環状流路Ｗ１１に尿素水が残留することを抑制できる。また、弁体３０が開弁した際に、第１噴射流路Ｗ２１が環状流路Ｗ１１において最も流路面積が狭い部分となるため、その部分で空気の流速が最も速くなる。そのため、より的確に尿素水を微粒化させることができる。
【００４２】
（３）弁体３０には、連通孔３３が複数形成されている。弁体３０の外周面には、複数の連通孔３３の開口部を繋げるように環状溝３４が形成されている。この構成によれば、複数の連通孔３３のそれぞれの開口部から吐出される尿素水が環状溝３４に滞留することにより、環状流路Ｗ１１に対して、連通孔３３の開口部が位置する部分だけでなく、全周に亘って尿素水を供給することができる。これにより、噴孔２４の全周から均一に尿素水を噴射することが可能となる。なお、通常噴射制御の実行時において弁体３０が閉弁状態である場合には、空気と尿素水の境界面は、環状溝３４と環状流路Ｗ１１との間に位置していることが望ましい。
【００４３】
（４）弁体３０が閉弁状態であるとき、弁体３０のフランジ部３２の底面３２０及び流路縮小部３５ｂに付与される空気の圧力に基づいて弁体３０がスプリング４０の付勢力に抗して開弁方向に変位して、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａから離座することにより弁体３０が開弁する。このような構成によれば、流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を調整するだけで弁体３０を開閉動作させることができるため、弁体３０を開弁動作させるための電磁弁等の駆動装置が不要となる。そのため、構造を簡素化することができる。
【００４４】
（５）液体タンク１２が流体噴射装置１０よりも鉛直方向上方に配置されている場合、液体タンク１２の尿素水と流体噴射装置１０の内部の尿素水との液面差に基づく圧力が流体噴射装置１０の内部の尿素水に作用する。そのため、仮に流体噴射装置１０の環状流路Ｗ１１から気体供給流路Ｗ１２に向かって空気が流れることが可能な構成である場合には、液面差に基づき流体噴射装置１０の内部の尿素水に作用する圧力により、環状流路Ｗ１１内の空気が気体供給流路Ｗ１２に押し戻されると、液体タンク１２内の尿素水が次第に流体噴射装置１０に流れ込む可能性がある。この点、本実施形態の流体噴射装置１０では、弁ボディ２０に、環状流路Ｗ１１から気体供給流路Ｗ１２に向かう方向の空気の流れを規制する規制部材としての逆止弁５０が設けられている。これにより、液面差に基づき流体噴射装置１０の内部の尿素水に圧力が作用する場合であっても、環状流路Ｗ１１の内部の空気が気体供給流路Ｗ１２に流れ込むことを抑制できる。結果として、液体タンク１２から流体噴射装置１０への尿素水の流れ込みを抑制できる。
【００４５】
（６）圧力制御部１５０は、弁体３０が閉弁状態であるとき、第２設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されるように気体ポンプ１１を制御することにより、環状流路Ｗ１１を流れる空気を弁体３０の連通孔３３及び内部流路３１に供給して、連通孔３３及び内部流路３１に存在する尿素水を液体タンク１２に排出する液体排出制御を実行する。第２設定圧力は、弁体３０が開弁する所定圧力未満の圧力に設定されている。このような構成によれば、流体噴射装置１０の停止時に、流体噴射装置１０から尿素水を排出することができるため、例えば流体噴射装置１０の内部で尿素水が凍結することにより、流体噴射装置１０が破損することを未然に防止できる。また、流体排出制御の実行により、仮に流体噴射装置１０の内部に存在する尿素水の全てが排出されなかったとしても、流体噴射装置１０の内部に残存する尿素水の量を少なくとも減少させることは可能である。そのため、仮に流体噴射装置１０の内部で尿素水が凍結した場合であっても、それを解凍するまでに要する時間を短縮することができる。よって、流体噴射装置１０の始動性を向上させることができる。また、排気通路を流れる排気から流体噴射装置１０に伝わる熱により、流体噴射装置１０の内部の尿素水が劣化することを防止できる。
【００４６】
（７）圧力制御部１５０は、液体排出制御の実行中に、流量検出部１５２により検出される空気の流量が増加したことを検知したとき、空気が液体タンク１２に達したと判断して、液体排出制御を停止する。このような構成によれば、流体噴射装置１０内の尿素水の排出が完了するまで液体排出制御が実行されることとなるため、より確実に流体噴射装置１０内の尿素水を排出することができる。また、流体噴射装置１０内の尿素水が排出された時点で液体排出制御が停止されるため、流体噴射装置１０に対する無駄な空気の供給を回避することができる。
【００４７】
（８）圧力制御部１５０は、流体噴射装置１０の始動時に弁体３０の内部流路３１及び連通孔３３に尿素水が充填されていないとき、第１設定圧力の空気が流体噴射装置１０に供給されるように気体ポンプ１１を制御することにより環状溝３４に負圧を発生させて、液体タンク１２から環状溝３４まで尿素水を吸入する液体吸入制御を実行する。このような構成によれば、液体タンク１２から流体噴射装置１０に尿素水を供給するための圧送ポンプを用いることなく、液体タンク１２から流体噴射装置１０に尿素水を供給することができるため、圧送ポンプが不要となる分だけ流体噴射システム１の構造を簡素化することができる。
【００４８】
（９）圧力制御部１５０は、液体吸入制御の実行中に、流量検出部１５２により検出される空気の流量が減少したことを検知したとき、環状溝３４まで尿素水が到達したと判断して、液体吸入制御を停止するとともに、流体噴射装置１０において尿素水及び空気の噴射準備が完了したと判定する。このような構成によれば、流体噴射装置１０の内部に尿素水が充填されていない場合に、より的確に流体噴射装置１０の噴射準備が完了したか否かを判定することができる。
【００４９】
（第１変形例）
次に、第１実施形態の流体噴射システム１の第１変形例について説明する。
本変形例の制御装置１５には、図１に破線で示されるように、流量検出部１５２に代えて、圧送負荷検出部１５３が設けられている。圧送負荷検出部１５３は、気体ポンプ１１の駆動電流に基づいて、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の圧送負荷を検出する。具体的には、圧送負荷検出部１５３は、気体ポンプ１１の駆動電流を検出するとともに、検出された駆動電流が大きいほど空気の圧送負荷が高いと判断するとともに、検出された駆動電流が小さいほど空気の圧送負荷が小さいと判断する。気体ポンプ１１の駆動電流と空気の圧送負荷との関係は予め実験等により求められており、制御装置１５のメモリに記憶されている。空気の圧送負荷は数値化されており、その値が大きいほど空気の圧送負荷が高いことを示す。
【００５０】
液体排出制御の実行時には、上述の通り、気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２に達すると、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一時的に減少して、その圧送負荷が急激に減少する。この際、気体ポンプ１１では、空気の吐出圧を一定の第２設定圧力とする等圧制御が実行されているため、減少した空気の吐出圧を第２設定圧力まで増加させるために、空気の吐出量を増加させる制御が行われる。結果として、気体ポンプ１１の圧送負荷が増加する。そこで、本変形例の圧力制御部１５０は、液体排出制御の実行中に、圧送負荷検出部１５３により検出される空気の圧送負荷が増加したことを検出したとき、空気が液体タンク１２に達したと判断して、流体噴射装置１０への空気の供給を停止する。
【００５１】
なお、気体ポンプ１１から圧送される空気が液体タンク１２に達した直後は、過渡的に気体ポンプ１１の圧送負荷が減少するため、圧力制御部１５０は、これを検出することにより空気が液体タンク１２に達したと判断して、流体噴射装置１０への空気の供給を停止してもよい。
【００５２】
一方、液体吸入制御の実行時には、上述の通り、液体タンク１２に貯留されている尿素水が環状溝３４に到達すると、気体ポンプ１１の空気の吐出圧が一時的に増加して、その圧送負荷が急激に増加する。この際、気体ポンプ１１では、空気の吐出圧を第１設定圧力とする等圧制御が行われているため、減少した空気の吐出圧を一定の第１設定圧力に低下させるために、吐出量を減少させる制御が行われる。結果として、気体ポンプ１１の圧送負荷が減少する。そこで、圧力制御部１５０は、液体吸入制御の実行中に、圧送負荷検出部１５３により検出される空気の圧送負荷が低下したことを検出したとき、環状溝３４まで尿素水が到達したと判断して、液体吸入制御を停止するとともに、流体噴射装置１０において尿素水噴射準備が完了したと判断する。
【００５３】
なお、液体タンク１２に貯留されている尿素水が環状溝３４に到達した直後は、過渡的に気体ポンプ１１の圧送負荷が増加するため、圧力制御部１５０は、これを検出することにより環状溝３４まで尿素水が到達したと判断して、液体吸入制御を停止するとともに、流体噴射装置１０において尿素水噴射準備が完了したと判断してもよい。
【００５４】
以上説明した本変形例の流体噴射システム１によれば、第１実施形態の流体噴射システム１と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。また、流量センサ１４が不要であるため、構造を簡素化することができる。
（第２変形例）
次に、第１実施形態の流体噴射システム１の第２変形例について説明する。
【００５５】
本変形例の流体噴射システム１は、図６に示されるように、気体ポンプ１１と流体噴射装置１０との間に気体タンク１５と調圧弁１６とが設けられている。気体タンク１５には、気体ポンプ１１から供給される空気が貯留されている。気体タンク１５の内部には、気体ポンプ１１から供給される一定圧力の空気が貯留されている。調圧弁１６は、気体タンク１５に貯留されている空気の圧力を調整して流体噴射装置１０に供給する。調圧弁１６は、制御装置１５の圧力制御部１５０により制御されている。本変形例では、調圧弁１６が調圧部に相当する。
【００５６】
このような構成によれば、気体ポンプ１１から流体噴射装置１０に供給される空気の脈動を気体タンク１５において低減することができるため、より安定した空気を流体噴射装置１０に供給することができる。よって、より均一な尿素水を流体噴射装置１０から噴射することが可能となる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、流体噴射システム１及び流体噴射装置１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０との相違点を中心に説明する。
【００５８】
図７に示されるように、本実施形態の流体噴射装置１０では、弁体３０において軸線ｍ１を中心に円筒状に形成されている部分を円筒部３６とするとき、円筒部３６の外周面に流路縮小部３７が形成されている点で、第１実施形態の流体噴射装置１０と異なる。
具体的には、流路縮小部３７は、円筒部３６の外周面の一部が弁ボディ２０の弁体収容孔２１の内周面に向かって突出した部分として形成されている。流路縮小部３７の先端面は、弁ボディ２０の弁体収容孔２１の内周面に平行な平坦面となっている。流路縮小部３７の先端面には、環状溝３４が形成されている。環状溝３４は、複数の連通孔３３を通じて弁体３０の内部流路３１に連通されている。
【００５９】
以下では、円筒部３６のうち、流路縮小部３７よりも上方に配置されている部分を「上流側円筒部３６ａ」と称し、流路縮小部３７よりも下方に配置されている部分を「下流側円筒部３６ｂ」と称する。また、環状流路Ｗ１１のうち、上流側円筒部３６ａの外周面と弁ボディ２０の弁体収容孔２１の内周面との間に形成される流路を「上流側環状流路Ｗ１１ａ」と称し、下流側円筒部３６ｂの外周面と弁ボディ２０の弁体収容孔２１の内周面との間に形成される流路を「下流側環状流路Ｗ１１ｂ」と称する。
【００６０】
上流側円筒部３６ａの外径は下流側円筒部３６ｂの外径よりも大きい。これにより、上流側環状流路Ｗ１１ａの流路面積は下流側環状流路Ｗ１１ｂの流路面積よりも狭くなっている。
弁ボディ２０の弁体収容孔２２の下端部の内周面には、内側に突出するように円環状の突出部２５が形成されている。この突出部２５には、弁体３０の上流側円筒部３６ａの外周面が摺動可能に接している。この摺動構造により、弁体３０は弁ボディ２０に対して軸線ｍ１に沿った方向に相対移動可能に支持されるとともに、環状流路Ｗ１１と液体供給流路Ｗ１３との間の気密性が確保されている。弁体３０の外周面における突出部３７と上流側円筒部３６ａとの間には上流側テーパ面３８ａが形成されている。同様に、弁体３０の外周面における突出部３７と下流側円筒部３６ｂとの間には下流側テーパ面３８ｂが形成されている。下流側テーパ面３８ｂの面積は上流側テーパ面３８ａの面積よりも広くなっている。
【００６１】
次に、本実施形態の流体噴射装置１０の動作例について説明する。
本実施形態の流体噴射装置１０では、第１実施形態の流体噴射装置１０と同様に、圧力制御部１５０が通常噴射制御を実行しているとき、スプリング４０の付勢力により弁体３０が下方に付勢されることにより、図８に示されるように弁体３０が閉弁状態となっている。
【００６２】
圧力制御部１５０が、図８に示される閉弁状態から弁体３０を開弁させるために気体ポンプ１１から第１設定圧力の空気を流体噴射装置１０に供給すると、上流側環状流路Ｗ１１ａに存在する空気の圧力が弁体３０の上流側テーパ面３８ａに加わるとともに、下流側環状流路Ｗ１１ｂに存在する空気の圧力が弁体３０の下流側テーパ面３８ｂに加わる。このとき、下流側テーパ面３８ｂの面積の方が上流側テーパ面３８ａの面積よりも広いことから、下流側テーパ面３８ｂに加わる空気の力の方が大きくなる。よって、下流側テーパ面３８ｂに加わる空気の力と、上流側テーパ面３８ａに加わる力との差に基づく力が、弁体３０に対して開弁方向の力として加わる。この開弁方向の力により、図７に示されるように弁体３０がスプリング４０の付勢力に抗して上方に変位することで弁体３０が開弁するとともに、弁体３０の弁部３５ａが弁ボディ２０の弁座２３ａから離座した開弁状態に維持される。
【００６３】
図７に示されるように、弁体３０が開弁状態である場合、環状流路Ｗ１１において環状溝３４が接続される部分である接続部Ｃ１０の流路面積は、その上流側部分Ｃ２０の流路面積よりも狭くなっている。よって、環状流路Ｗ１１の接続部Ｃ１０を流れる空気の流速を速くすることができるため、第１実施形態の流体噴射装置１０と同様に、環状溝３４に存在する尿素水を吸い出すことができるとともに、吸い出した尿素水を微粒化させて噴射することが可能である。
【００６４】
なお、本実施形態の圧力制御部１５０も、第１実施形態の圧力制御部１５０と同様に、液体排出制御、停止制御、及び液体吸入制御を実行する。それらの制御の実行に応じた流体噴射装置１０の動作原理は、基本的には、第１実施形態の流体噴射装置１０と同様であるため、それらの詳細な説明は割愛する。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０によれば、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができるとともに、以下の（１０）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
【００６６】
（１０）複数の連通孔３３は、弁体３０の円筒部３６の外周面に開口するように形成されている。このような構成によれば、第１実施形態の流体噴射装置１０と比較すると、弁体３０の内部に形成される内部流路３１の長さを短くすることが可能であるため、弁体３０の加工が容易となる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０について説明する。以下、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０との相違点を中心に説明する。
【００６８】
図９に示されるように、本実施形態の流体噴射装置１０では、弁体３０の円筒部３６の外周面に複数の螺旋溝３９が形成されている。螺旋溝３９は、軸線ｍ１を中心とする螺旋方向に延びるように形成されている。
以上説明した本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０によれば、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができるとともに、以下の（１１）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
【００６９】
（１１）環状流路Ｗ１１を流れる空気が螺旋溝３９に沿って流れることにより、環状流路Ｗ１１を流れる空気に旋回流を発生させることができる。旋回流となった空気により環状溝３４の尿素水が吸い込まれることにより、尿素水が更に微粒化されるようになるため、微粒化された尿素水を噴射し易くなる。
【００７０】
＜第４実施形態＞
次に、流体噴射システム１及び流体噴射装置１０の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０との相違点を中心に説明する。
【００７１】
図１０に示されるように、本実施形態の流体噴射装置１０では、弁体３０に環状溝３４が形成されていない点で、第１実施形態の流体噴射装置１０と異なる。また、弁体３０の内部流路３１において連通孔３３が開口する部分を第１開口部３３１とし、弁体３０の外周面において連通孔３３が開口する部分を第２開口部３３２とするとき、連通孔３３は、第１開口部３３１から第２開口部３３２に向かうほど軸線ｍ１に近づくように、軸線ｍ１に対して傾斜するように形成されている。
【００７２】
また、弁体３０の円錐面３５は、弁体３０の先端部に近い部分ほど、弁ボディ２０の円錐面２３に近づくように形成されている。これにより、弁体３０の円錐面３５と弁ボディ２０の円錐面２３との間に形成される第１噴射流路Ｗ２１及び第２噴射流路Ｗ２２のそれぞれの流路面積は、噴孔２４に近づくほど狭くなっている。
【００７３】
以上説明した本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０によれば、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができるとともに、以下の（１２）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（１２）第１開口部３３１から第２開口部３３２に向かうほど軸線ｍ１に近づくように連通孔３３が形成されることにより、第２噴射流路Ｗ２２を流れる空気の流れに沿うように、連通孔３３を流れる尿素水が合流するようになる。よって、連通孔３３に存在する尿素水を吸い出す効果を高めることができる。なお、連通孔３３が軸線ｍ１に平行に形成されている場合にも、類似の作用及び効果を得ることは可能である。
【００７４】
＜第５実施形態＞
次に、流体噴射システム１及び流体噴射装置１０の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０との相違点を中心に説明する。
【００７５】
本実施形態の流体噴射システム１は、流体噴射装置１０から尿素水に代えて燃料を排気通路に噴射する点で、第１実施形態の流体噴射システム１と異なる。図１０に示される本実施形態の流体噴射システムは、排気中に燃料を噴射することにより、車両の排気通路に設けられる排気浄化触媒の浄化能力の低下を抑制するものである。
【００７６】
具体的には、排気浄化触媒の一つとして、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒がある。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、そのＮＯｘ吸蔵能力に限界があるため、ＮＯｘの吸蔵量が増加して飽和状態に近づくとＮＯｘを吸蔵する能力が低下する。本実施形態の流体噴射システム１は、流体噴射装置１０から燃料を噴射して、車両の排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒の近傍の雰囲気を一時的にリッチ状態にすることにより、触媒が吸蔵しているＮＯｘを還元して、ＮＯｘ吸蔵能力の低下を抑制するものである。このように、本実施形態の流体噴射装置１０は、排気通路を流れる排気に燃料を添加する燃料添加弁として用いられている。
【００７７】
図１１に示されるように、流体噴射システム１は、車両の燃料が蓄えられる燃料サブタンク１７を備えている。燃料サブタンク１７には、車両のコモンレールのリーク燃料が配管Ｗ４０を通じて流入するとともに、流入したリーク燃料が一時的に貯留される。燃料サブタンク１７に貯留されている燃料は配管Ｗ４１を通じて車両の燃料タンクに戻される。本実施形態では、燃料サブタンク１７が液体タンクに相当する。
【００７８】
流体噴射装置１０には、燃料サブタンク１７に貯留されている燃料が供給されている。流体噴射装置１０は、燃料サブタンク１７から供給される燃料を、気体ポンプ１１から供給される空気により微粒化して噴射する。流体噴射装置１０から噴射された燃料が、車両の排気通路のＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給される。
【００７９】
圧力制御部１５０は、予め定められた周期で、流体噴射装置１０から燃料を噴射する。圧力制御部１５０は、通常噴射制御を実行することで所定量の燃料を流体噴射装置１０から噴射した後、液体排出制御を実行することで流体噴射装置１０の内部の燃料を燃料サブタンク１７に戻す。その後、圧力制御部１５０は、次の噴射時期を迎えた場合には、液体吸入制御を実行した後、通常噴射制御の実行により流体噴射装置１０から排気通路に燃料を噴射する。
【００８０】
なお、本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０の動作は、第１実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０の動作と同一又は類似であるため、その詳細な説明は割愛する。
以上説明した本実施形態の流体噴射システム１及び流体噴射装置１０によれば、以下の（１３）及び（１４）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
【００８１】
（１３）流体噴射装置１０の内部に燃料が残っている場合、排気通路を流れる排気から流体噴射装置１０に伝わる熱により、流体噴射装置１０の内部の燃料が劣化する可能性がある。この点、本実施形態の流体噴射装置１０では、圧力制御部１５０が液体排出制御を実行することにより、流体噴射装置１０の内部の燃料が燃料サブタンク１７に戻されるため、流体噴射装置１０の内部で燃料が劣化し難くなる。結果として、燃料のデポジット化を抑制することができる。また、流体噴射装置１０から排気通路への燃料漏れを防止することもできる。
【００８２】
（１４）流体噴射装置１０に燃料を供給するための燃料タンクとして、コモンレールのリーク燃料を貯留する燃料サブタンク１７が用いられている。このような構成によれば、一定量の燃料を流体噴射装置１０の近くに常時蓄えることができる。一方、このような燃料サブタンク１７を用いずに、車両の燃料タンクから流体噴射装置１０に燃料を供給するようにした場合、流体噴射装置１０と燃料タンクとの間の距離が長くなる懸念がある。流体噴射装置１０と燃料タンクとの間の距離が長くなると、配置の自由度が低下するだけでなく、流体噴射装置１０から燃料タンクへの燃料の排出時間が長くなったり、燃料タンクから流体噴射装置１０への燃料の導入時間が長くなったりする恐れがある。流体噴射装置１０の近くに燃料タンクが配置されていれば、配置の自由度を向上させることが可能なだけでなく、流体噴射装置１０の燃料の吸入時間や排出時間を短くすることが可能である。
【００８３】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１〜第４実施形態の流体噴射装置１０では、その外部に逆止弁５０が配置されていてもよい。また、気体ポンプ１１として、その内部の圧送部が逆流を規制する構造を有するポンプを用いている場合には、逆止弁５０を排除することも可能である。この場合には、気体ポンプ１１が、空気の逆流を規制する規制部材となる。
【００８４】
・流体噴射装置１０に空気を供給する構成としては、気体ポンプ１１を用いるという構成に限らず、高圧の空気が蓄えられる高圧気体タンクに配管を通じて流体噴射装置１０を接続した上で、その配管の途中に開閉バルブを配置するといった構成を採用してもよい。この構成の場合、高圧気体タンクと流体噴射装置１０とを接続する配管の途中に減圧装置を設ければ、この減圧装置の開閉制御を通じて、流体噴射装置１０に供給される空気の圧力を調整することが可能である。このような構成によれば、気体ポンプ１１が不要となるため、構造を簡素化することができる。
【００８５】
・流体噴射システム１は、液体タンク１２に貯留されている尿素水、又は燃料サブタンク１７に貯留されている燃料を流体噴射装置１０に圧送する液体ポンプを更に備えるものであってもよい。この場合、液体ポンプが逆流機能を有するものであれば、液体ポンプにより流体噴射装置１０から液体タンク１２に尿素水を戻すことができる。この構成によれば、液体吸入制御及び液体排出制御を液体ポンプにより実行することが可能であるため、気体ポンプ１１の調圧が不要となる。一方、液体ポンプが逆流機能を有していない場合には、気体ポンプ１１の駆動により流体噴射装置１０から液体タンク１２に尿素水を戻せばよい。この構成によれば、液体タンク１２の尿素水を流体噴射装置１０に供給する制御を液体ポンプにより実行することが可能となる。
【００８６】
・本開示に記載の制御装置１５及びその制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置１５及びその制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置１５及びその制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。
【００８７】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
ｍ１：軸線
Ｃ１０：接続部
Ｃ２０：上流側部分
１：流体噴射システム
１０：流体噴射装置
１１：気体ポンプ（調圧部）
１２：液体タンク
１６：調圧弁（調圧部）
１７：液体タンク（燃料サブタンク）
２０：弁ボディ
２３ａ：弁座
３５ａ：弁部
３０：弁体
３１：内部流路
３３：連通孔
３４：環状溝
３５ｂ：流路縮小部（受圧面）
３６：円筒部
３８ｂ：下流側テーパ面（受圧面）
３９：螺旋溝
４０：スプリング（付勢部材）
５０：逆止弁（規制部材）
１５０：圧力制御部
１５２：流量検出部
１５３：圧送負荷検出部
３２０：底面（受圧面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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