(57)【要約】  本発明は、流れのある流体用の弁、特に調量弁または噴射弁であって、弁室を閉鎖する、中心の弁開口を備えた弁座体と、該弁座体に流体の流れ方向で後置された、少なくとも１つの噴射孔（１９）を備えた噴射孔付きディスク（１８）とを有する、流れのある流体用の弁に関する。流体の効果的な渦流形成処理を廉価に構成スペースを節約して達成するためには、噴射孔付きディスク（１８）が、噴射孔（１９）に対応して、該噴射孔（１９）に対して同心的な１つの渦流形成室（２０）と、該渦流形成室（２０）から弁開口（１４）の下方にまで延びる少なくとも１つの渦流形成通路（２１）とを有しており、渦流形成室（２０）と渦流形成通路（２１）とが、噴射孔付きディスク（１８）の、弁座体（１２）に向けられたディスク面に凹部として成形加工されている。渦流形成通路（２１）の通路横断面積と噴射孔（１９）の孔横断面積との比が１．５以上であるように、渦流形成通路（２１）の通路横断面積と噴射孔（１９）の孔横断面積とが寸法設定されている。
2014526013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れのある流体用の弁、特に内燃機関用の調量弁または噴射弁であって、
弁室（１３）を閉鎖する、弁開口（１４）が形成された弁座体（１２）と、
該弁座体（１２）に前記流体の流れ方向で後置された噴射孔付きディスク（１８）と、
を備え、
該噴射孔付きディスク（１８）は、少なくとも１つの噴射孔（１９）と、該噴射孔（１９）に対して同心的な１つの渦流形成室（２０）と、該渦流形成室（２０）から弁開口（１４）の下方にまで延びる少なくとも１つの渦流形成通路（２１）とを有し、
渦流形成室（２０）と渦流形成通路（２１）とは、噴射孔付きディスク（１８）の、弁座体（１２）に向けられたディスク面に凹部として成形加工されている、流れのある流体用の弁において、
渦流形成通路（２１）の通路横断面積と噴射孔（１９）の孔横断面積との比が１．５以上であるように、渦流形成通路（２１）の前記通路横断面積と噴射孔（１９）の前記孔横断面積とが寸法設定されていることを特徴とする、流れのある流体用の弁。
【請求項２】
渦流形成室（２０）の軸方向の室深さと室直径との比が、下限値０．２〜上限値０．６の数値範囲によって規定されているように、渦流形成室（２０）の前記室直径と前記軸方向の室深さとが寸法設定されている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
噴射孔（１９）の孔長さと孔直径との比が、下限値０．２〜上限値０．６の数値範囲をカバーしているように、噴射孔（１９）の前記孔長さと前記孔直径とが寸法設定されている、請求項１または２記載の弁。
【請求項４】
弁座体（１２）は、弁室（１３）と反対の側の平らな外面（１２１）を有し、噴射孔付きディスク（１８）は、弁座体（１２）の外面（１２１）に直接接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項５】
噴射孔付きディスク（１８）は、縁側で全周にわたって延びる、一体に成形された環状ウェブ（１８１）で弁座体（２０）に被さっている、請求項４記載の弁。
【請求項６】
弁座体（１２）は、弁室（１３）と反対の側の外面（１２１）を有し、噴射孔付きディスク（１８）と外面（１２１）との間に補償ディスク（２２）が配置されており、該補償ディスク（２２）は、噴射孔付きディスク（１８）に面接触する平らなディスク面と、弁開口（１４）と同軸の中心孔（２３）とを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
噴射孔付きディスク（１８）は、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内にあるディスク厚さを有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項８】
噴射孔付きディスク（１８）への渦流形成室（２０）と渦流形成通路（２１）との成形加工は、型押し加工によって行われているかまたは放電加工、エッチングまたはＵＫＰレーザによる材料除去加工によって行われている、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
【請求項９】
渦流形成通路（２１）は、弁開口（１４）から離れる方向に延びる流入領域（２１１）と、渦流形成室（２０）に開口する導入領域（２１２）とを有し、該導入領域（２１２）は、渦流形成室（２０）に対応して、前記流体が渦流形成室（２０）内に接線方向で流入するように配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１０】
渦流形成通路（２１）の通路幅が、流入領域（２１１）では、前記流体の前記流れ方向に先細りにされていて、特に導入領域（２１２）では、少なくともほぼ一定である、請求項９記載の弁。
【請求項１１】
渦流形成通路（２１）は、少なくとも導入領域（２１２）に、渦流形成室（２０）の壁に接線方向で案内された外側の通路側壁と、該外側の通路側壁に向かい合って位置する内側の通路側壁とを有し、該内側の通路側壁は前記外側の通路側壁から、前記内側の通路側壁の仮想直線が噴射孔（１９）を通って延びるような間隔を有する、請求項９または１０記載の弁。
【請求項１２】
弁開口（１４）に対して同心的な１つの円上に互いに等しい間隔を置いて複数の噴射孔（１９）が配置されており、該噴射孔（１９）の個数に対応する個数の渦流形成通路（２１）が存在しており、該渦流形成通路（２１）は、弁開口（１４）の下方に位置する始端点を備えて弁開口（１４）に対して放射状に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１３】
各渦流形成通路（２１）は、導入領域（２１２）において流入領域（２１１）に対して屈曲されている、請求項１２記載の弁。
【請求項１４】
弁開口（１４）に対して半径方向間隔を置いて配置された単一の噴射孔（１９）が存在しており、該単一の噴射孔（１９）の渦流形成室（２０）に、互いに鏡像対称的に配置された円弧状の２つの渦流形成通路（２１）が案内されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１５】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は円筒形状を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１６】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は、前記流れ方向に増加する横断面を備えた円錐台形状を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１７】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は、噴射孔付きディスク（１８）の前記ディスク面に対して直角にまたは鋭角を成して延びる噴射孔軸線を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１８】
弁座体（１２）は、該弁座体（１２）に固定された噴射孔付きディスク（１８）と共に、スリーブ状の弁座支持体（１１）の開いた端部内に挿入されていて、該端部に固く結合、たとえば溶接されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の流れのある流体用の弁、特に内燃機関用の調量弁または噴射弁に係る。
【０００２】
背景技術
内燃機関に用いられる公知の燃料噴射弁（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５２７０４９号明細書）では、弁開口と弁座とを有する弁座体が、管状の弁座支持体内にその自由端部に対して引っ込められて配置されていて、管状の弁座支持体と共に燃料噴射弁の弁室を画定している。弁座支持体内に挿入された、弁開口に流体の流れ方向で後置された噴霧装置は、シェル底部とシェル縁部とを備えたシェル状の噴射孔付きディスクを有している。シェル底部は、自由な弁座体の平らな自由端面に面状に載置されており、シェル縁部は弁座支持体に支持されている。シェル縁部に全周にわたって延びる溶接シームと、シェル底部に設けられた環状の溶接シームとによって、噴射孔付きディスクは、弁座支持体にも弁座体にも固く結合されている。シェル底部の、弁開口に合致する中央の範囲内には、４つの噴射孔が配置されている。これらの噴射孔は、弁開口に対して同軸的な円中心点を備えた１つの孔円上に配置されている。噴射孔は、放電加工または打抜き加工によって製作されていて、鉛直にまたは斜めにシェル底部を貫いて案内されていてよい。
【０００３】
内燃機関の燃料噴射装置に用いられる、特に燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射するための公知の燃料噴射弁（ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４８９３５号明細書）は、アクチュエータにより操作される弁部材を有している。この弁部材は、燃料噴射弁の開閉のために、弁座体に形成された、弁開口を取り囲む弁座と協働する。この弁座の下流側には、噴射孔付きディスクとも呼ばれるディスク状の渦流形成エレメントが配置されている。この渦流形成エレメントは、弁開口に連通した１つの流入領域と、噴射孔とも呼ばれる複数の流出開口とを有している。噴射孔は、それぞれ１つの渦流形成室の中心に配置されている。流入領域から、それぞれ１つの渦流形成通路が、それぞれ１つの渦流形成室に延びていて、この渦流形成室に接線方向で開口しており、これによって、流入領域から渦流形成室に流れる燃料が、この渦流形成室を非対称的に流過するようになっている。渦流形成エレメントは金属薄板から製造されている。この場合、流入領域の開口構造、渦流形成通路および渦流形成室は、打抜き加工、型押し加工、放電加工またはレーザ穿孔によって形成されている。渦流形成エレメントによって、高圧で噴射される燃料の良好な噴霧が達成される。
【０００４】
発明の開示
請求項１の特徴を備えた本発明に係る弁は、噴射孔付きディスクに設けられた渦流形成室と渦流形成通路とによって、微細に噴霧されるスプレーとしての流体の噴射を保証する流体の渦流形成処理が達成されるという利点を有している。渦流形成通路の横断面積と孔横断面積との比および孔の幾何学形状を変えることによって、スプレー内に狭幅のかつ広幅の複数の個別噴流（スプレー液膜とも呼ばれる）が形成されるように、渦流を調整することができる。付加的には、噴流角と噴流形状とに影響が与えられてもよい。オット機関における吸気管噴射、尿素水溶液を内燃機関の排ガス内に調量して噴射するための、いわゆる「ＤＮＯＸシステム」または加熱オイルバーナにおいて発生させられるような平均的な流体圧の場合、請求項１に記載した通路横断面積と孔横断面積との比の大きさによって、調量されて噴射される際の流体処理が、所望の小さな噴流角と高質の噴霧とに関して最適化される。渦流形成通路の横断面積寸法と噴射孔の横断面積寸法との前述した相互の調整によって、渦流形成室と噴射孔とを通過する場合に流体に付与される渦流強さが、小さな噴流角を得るために可能な限り小さくなると同時に高質の噴霧を達成するために必要な限り大きくなることが達成される。
【０００５】
処理の質において大幅に改善された噴射孔付きディスクは、弁コンセプトにおける変更なしに、すでに生産されている弁に使用することができ、慣用の結合方法、たとえば溶接によって弁に取り付けることができる。噴射孔付きディスクの種々異なる変更によって、弁に対して、所望の流体噴射の噴流角、静的な通流量、噴流幅および噴流形状に関するバリエーション範囲を提供することができる。本発明に係る弁によって、弁座の下流側のむだ容積を最少にした、スペースを節約した効果的な渦流噴霧の構成が実現される。この構成は、単一の噴射孔付きディスクに廉価に組み込まれている。噴射孔付きディスクは、マルチホールディスクまたはシングルホールディスクとして形成されてよい。
【０００６】
別の請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した弁の有利な改良および改善が可能となる。
【０００７】
本発明の好適な態様では、渦流形成室の軸方向の室深さと室直径との比が、０．２の下限値と０．６の上限値とを有していて、その間にある数値をとることができるように、渦流形成室の軸方向の室深さと室直径とが寸法設定されている。択一的または付加的には、噴射孔の孔長さと孔直径との比が、下限値０．２〜上限値０．６の数値範囲をカバーしているように、噴射孔の孔長さと孔直径とが寸法設定されている。両手段によって、噴霧の質をさらに改善するために、渦流強さに付加的にかつ目的に向けて影響を与えることができる。
【０００８】
本発明の好適な態様では、弁座体の、弁室と反対の側の外面が、平らにもしくは平坦に形成されており、噴射孔付きディスクが、弁座体の外面に直接接触している。したがって、平らな弁座体外面が、有利には、噴射孔付きディスクに設けられた渦流形成室および渦流形成通路を成す凹部に対するカバーを形成している。
【０００９】
弁座体外面の平坦性が十分でない場合、本発明の有利な態様では、噴射孔付きディスクと弁座体との間に補償ディスクが配置されており、この補償ディスクが、噴射孔付きディスクに接触する平らなまたは平坦なディスク面と、弁開口と同軸的な中心孔とを有していて、噴射孔付きディスクに設けられた渦流形成通路および渦流形成室のための凹部をカバーしている。この態様では、両ディスクは、互いに載着され合うディスク面に関して外的に校正されて接合されており、これによって、渦流形成室および渦流形成通路のための凹部のカバーにおけるギャップに基づいた渦流形成通路および渦流形成室の誤った流過が回避される。
【００１０】
本発明の有利な態様では、噴射孔付きディスクが、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内にあるディスク厚さを有している。この少ないディスク厚さは、少なくとも１つの噴射孔の長さが短く寸法設定されているという利点を有しており、これによって、噴射孔内でほんの僅かな摩擦損失しか生じず、ひいては、噴射孔内での流体の渦流強さの損失が少なく保たれるようになっている。特殊鋼から製造された噴射孔付きディスクはその少ない厚さに基づき貫通溶接することができ、ひいては、弁座体に良好に固定することができる。なお、その際には、弁座体にさほどの歪みも生じない。したがって、溶接による噴射孔付きディスクの固定によって、弁のシール性が損なわれないようになっている。噴射孔付きディスクは、その構造長さを増加させることなしに、従来の弁に良好に組み込むことができる。一体に成形された環状ウェブによって、噴射孔付きディスクのカップ形状またはシェル形状が得られる。この形状によって、十分な安定性が保証され、肉薄のシェル縁部または肉薄のシェル底部の貫通溶接による弁座支持体への択一的な固定が可能となる。補償ディスクとの接合によっても、肉薄の噴射孔付きディスクの同じく良好な安定性が得られる。
【００１１】
本発明の有利な態様では、ディスク面への渦流形成室と渦流形成通路との成形加工が、型押し加工によって行われているかまたは放電加工、エッチングまたはＵＫＰ（超短パルス）レーザによる材料除去加工によって行われている。あらゆる種類の製作法において、通路横断面積と孔横断面積との比および孔の幾何学形状を変えることよって、流体スプレー内に狭幅のかつ広幅の複数の個別噴流もしくは流体膜が形成されるように、渦流を調整することができる。また、少なくとも１つの噴射孔は、円筒状に形成されてもよいし、流れ方向に増加する横断面を備えて円錐形に形成されてもよいし、ディスク面に対して直角にまたは傾けられて延びる孔軸線を備えて形成されてもよい。
【００１２】
本発明の有利な態様では、渦流形成通路が、弁開口から離れる方向に延びる流入領域と、渦流形成室に開口する導入領域とを有しており、この導入領域は、渦流形成室に対応して、流体が渦流形成室内に接線方向で流入するように配置されている。こうして、渦流形成通路を介して側方から噴射孔が流過され、渦流形成室内に渦流が形成され、この渦流により、少なくとも１つの噴射孔を介して、１つ以上の流体膜によるスプレーが極微細に噴霧される。
【００１３】
本発明の有利な態様では、渦流形成通路の通路幅が、流入領域では、流れ方向に先細りにされていて、好適には導入領域では、一定である。これによって、渦流形成通路内での流体の絞り作用が最小限に抑えられるかもしくは絞り作用をかなり正確に調整することができる。
【００１４】
本発明の有利な態様では、渦流形成通路が、少なくとも導入領域に、渦流形成室の壁に接線方向で案内された外側の通路側壁と、この外側の通路側壁に向かい合って位置する内側の通路側壁とを有しており、この内側の通路側壁は外側の通路側壁から、内側の通路側壁の仮想直線が噴射孔を通って延びるような間隔を有している。この構造的な手段によって、渦流強さが最大限に低下する。これによって、特に渦流形成通路内の流体圧がより高い場合に、渦流強さの最適化が容易になる。
【００１５】
本発明の有利な態様では、弁開口に対して同心的な１つの円上に互いに等しい間隔を置いて複数の噴射孔が配置されており、これらの噴射孔の個数に対応する個数の渦流形成通路が存在しており、これらの渦流形成通路が、弁開口の下方に位置する始端点を備えて弁開口に対して放射状に配置されている。これによって、有利には、良質の噴霧を有するマルチホールディスクを実現することができる。好適には、噴射孔付きディスクは、使用目的に応じて、２〜６つの噴射孔を備える。
【００１６】
本発明の有利な態様では、噴射孔付きディスクに、弁開口に対して半径方向間隔を置いて配置された単一の噴射孔が存在している。この噴射孔を取り囲む渦流形成室には、弁開口から円弧状の２つの渦流形成通路が案内されている。両渦流形成通路は、噴射孔付きディスクに互いに鏡像対称的に配置されている。噴射孔付きディスクのこのような単一孔の変化例によって、流体の極めて良好な噴霧と同時に特に小さな静的な通流量を形成することができる。同じく好適には、流入領域で流れ方向に先細りにされていて、好適には導入領域で少なくともほぼ一定である通路幅を備えた円弧状の両渦流形成通路を介した渦流形成室の流過によって、均一な渦流を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】弁座体と、この弁座体に流れ方向で後置された噴射孔付きディスクとを備えた、流体用の弁の部分的な縦断面図である。
【図２】噴射孔付きディスクの斜視的な平面図である。
【図３】図１に示した矢印ＩＩＩの方向で見た噴射孔付きディスクの斜視的な下面図である。
【図４】噴射孔付きディスクと補償ディスクとを備えた変更された弁座体の縦断面図である。
【図５】図４に示した補償ディスクの斜視的な平面図である。
【図６】図４に示した噴射孔付きディスクの斜視的な平面図である。
【図７】別の実施の形態における、流れ方向で後置された噴射孔付きディスクを備えた弁座体の縦断面図である。
【図８】図７に示した噴射孔付きディスクの斜視的な平面図である。
【図９】図７に示した矢印ＩＸの方向で見た噴射孔付きディスクの斜視的な下面図である。
【００１８】
本発明を、図面に示した複数の実施の形態に基づき以下に詳しく説明する。
【００１９】
図１に部分的に流体出口側の端部で示した、流れのある流体のための弁は、たとえば燃料を内燃機関の燃料噴射装置内に噴射するための噴射弁または液体、たとえば尿素水溶液を内燃機関の排気系統内に排ガスの後処理の目的で調量して噴射するための噴射弁として使用されるものの、加熱装置における加熱オイルバーナでも有利に使用される。弁は、弁ハウジングの一部を成すスリーブ状の弁座支持体１１を有している。この弁座支持体１１は弁座体１２によって閉鎖されている。弁座支持体１１と一緒に弁室１３を画定する弁座体１２には、弁開口１４と、この弁開口１４を取り囲む弁座１５とが形成されている。この弁座１５は、弁開口１４の開閉のために、弁部材１６の球形の閉鎖ヘッド１６１と協働する。この閉鎖ヘッド１６１は、中空の弁ニードル１６２の、弁座体１２に近い方の端部に固定されていて、たとえば溶接されている。弁部材１６の中空の弁ニードル１６２を介して、弁室１３への流体供給が行われる。このためには、弁ニードル１６２に少なくとも１つの通流孔１７が設けられている。弁座１５は閉鎖ヘッド１６１と共にシール座を形成している。このシール座は、弁室１３内でシステム圧下にある流体体積によって加圧されている。弁開口１４を閉鎖するためには、閉鎖ヘッド１６１が、弁ニードル１６２に作用する弁閉鎖ばね（図示せず）によって弁座１５に押し付けられている。弁開口１４の開放は、閉鎖ヘッド１６１を弁座１５から弁閉鎖ばねの戻し力に抗して持ち上げることによって行われ、弁ニードル１６２に作用する電磁式、圧電セラミックス式または磁歪式のアクチュエータによって公知の形式で行われる。
【００２０】
流体の流れ方向で見て、弁開口１４に噴霧孔付きディスクまたは噴射孔付きディスク１８が後置されている。この噴射孔付きディスク１８は少なくとも１つの噴射孔１９を有している。図１〜図３に示した噴射孔付きディスク１８の実施の形態では、複数の噴射孔１９、本実施の形態では３つの噴射孔１９が、弁開口１４に対して同心的な１つの円上に互いに等しい間隔を置いて配置されている。噴射孔付きディスク１８は、各噴射孔１９に対応して、この噴射孔１９に対して同心的な１つの渦流形成室２０と、この渦流形成室２０から弁開口１４の下方にまで延びる１つの渦流形成通路２１とを有しており、これによって、図１〜図３に示した噴射孔付きディスク１８の実施の形態では、渦流形成室２０および渦流形成通路２１の個数が、噴射孔１９の個数に対応している。渦流形成通路２１は放射状に配置されている。この場合、放射状の配置の始端点は弁開口１４の下方に位置している。渦流形成室２０と渦流形成通路２１とは、噴射孔付きディスク１８の、弁座体１２に向けられたディスク面に凹部として成形加工されている。この成形加工は型押し加工によって行われるかまたは放電加工、エッチングまたはＵＫＰ（超短パルス）レーザによる材料除去加工によって行われる。また、これと同じ方法または打抜き加工によって、噴射孔付きディスク１８を貫く噴射孔１９も加工される。この場合、この噴射孔１９から流出する流体に与えられる所望の影響に応じて、噴射孔１９は、円筒形状または流れ方向で増加する直径もしくは横断面を備えた円錐台形状を有しており、噴射孔軸線は、噴射孔付きディスク１８の軸線に対して平行に延びているかまたは噴射孔付きディスク１８の軸線に対して傾けられて延びているかもしくはディスク面に対して直角にまたは鋭角を成して延びている。
【００２１】
各渦流形成通路２１は、弁開口１４から離れる方向に延びる流入領域２１１と、渦流形成室２０に開口する導入領域２１２とを有している。この導入領域２１２は、各渦流形成室２０に対応して、流体が渦流形成室２０内に接線方向で流入するように配置されている。渦流形成通路２１内での流体の絞り作用を最小限に抑えるかもしくはかなり正確に調整することができるようにするためには、流入領域２１１で通路幅が先細りにされているのに対して、導入領域２１２では通路幅がほぼ一定に形成されている。図１〜図３に示した噴射孔付きディスク１８の実施の形態では、渦流形成通路２１の放射状の配置に際して渦流形成室２０内への流体の接線方向の流入を実現するために、渦流形成通路２１の導入領域２１２が流入領域２１１に対して屈曲されている。図１に示したように、噴射孔付きディスク１８は、弁座体１２の、平らに平坦に形成された自由な外面１２１に当て付けられており、これによって、弁座体１２の平らな外面１２１が、渦流形成室２０と渦流形成通路２１とを成す凹部をカバーしている。弁座体１２の外面１２１に十分に平坦性が付与されていない場合には、図４〜図６の実施の形態に示したように、弁座体１２と噴射孔付きディスク１８との間にさらに補償ディスク２２が配置されている。この補償ディスク２２は、弁開口１４と同軸的な中心孔２３を有していて、弁座体１２の外面１２１の代わりに、渦流形成室２０と渦流形成通路２１との凹部のカバーを引き受けている。補償ディスク２２と噴射孔付きディスク１８とは外的に校正され、その後、弁座体１２に付設されて、この弁座体１２に固定される。このことは、全周にわたって延びる溶接シーム２４によって図４に示してある。図１〜図３に示した噴射孔付きディスク１８の実施の形態では、この噴射孔付きディスク１８が、縁側で全周にわたって延びる、一体に成形された環状ウェブ１８１を備えており、これによって、噴射孔付きディスク１８が、カップ形状またはシェル形状を有している。環状ウェブ１８１またはカップ縁部またはシェル縁部は弁座体１２に形状接続的に被さっていて、弁座体１２に貫通溶接下で固定されている。このことは、図１に示した溶接シーム２５によって示してある。しかし、択一的には、噴射孔付きディスク１８がカップ底部またはシェル底部において貫通溶接されて、弁座体１２に結合されてもよい。図１〜図３および図４〜図６に示した噴射孔付きディスク１８の両実施の形態では、噴射孔付きディスク１８が極端に肉薄であり、特殊鋼から製造されている。この噴射孔付きディスク１８のディスク厚さは、ほんの０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍでしかない。
【００２２】
図７〜図９に示した噴射孔付きディスク１８によって、流体の特に少ない静的な通流量に対する噴射孔付きディスク１８の、いわゆる「シングルホール変化形態」が示してある。噴射孔付きディスク１８に設けられた単一の噴射孔１９は、弁座体１２に形成された弁開口１４に対して半径方向間隔を置いて配置されており、噴射孔１９を取り囲む渦流形成室２０には、互いに同一に形成された円弧状の２つの渦流形成通路２１が案内されている。両渦流形成通路２１は、噴射孔付きディスク１８に互いに鏡像対称的に配置されている。この実施の形態でも、両渦流形成通路２１の各々が、流体の流れ方向に先細りにされた通路幅を備えた、弁開口１４から離れる方向に延びる流入領域２１１と、ほぼ一定の通路幅を備えた、渦流形成室２０に接線方向で達する導入領域２１２とを有している。流入領域２１１の端部はやはり弁開口１４に重なっている。噴射孔付きディスク１８は、図１〜図３に示した噴射孔付きディスク１８同様、一体に成形された環状ウェブ１８１を備えている。この環状ウェブ１８１を介して、噴射孔付きディスク１８は弁座体１２に、たとえば溶接シーム２５によって位置固定されている。
【００２３】
弁開口１４から圧力下で調量されて流出した流体には、渦流形成通路２１と、渦流形成室２０と、噴射孔１９とを通過する際に渦流が付与される。この渦流によって、少なくとも１つの噴射孔１９から流出する流体が噴霧されて、スプレーが形成される。このスプレーは、多数のスプレー液膜または多数の個別噴流を備えた棍棒形スプレーまたは円錐形スプレーを成している。この種のスプレーは、棍棒軸線または円錐軸線に対して多少なりとも大きな噴流角を有している。本発明に係る弁の好適な使用分野のために、つまり、燃料を吸気管システム内にまたは尿素水溶液を内燃機関の排気系統内にまたは加熱オイルを加熱装置の燃焼器内に調量して噴射するために、１つには、極めて良好な噴霧が所望されており、もう１つには、スプレー液膜の小さな噴流角、すなわち、円錐形スプレーの小さな円錐角が要求されている。大きな渦流強さは良好な噴霧を発生させるものの、比較的大きな噴流角をも招いてしまう。渦流強さを小さな噴流角の形成の目的で可能な限り小さくすると同時に高質の噴霧を得る目的で必要な限り大きくするように、渦流強さを最適化するためには、噴射孔付きディスク１８に設けられる渦流形成通路２１と、渦流形成室２０と、噴射孔１９との構成が互いに調整されている。まず、渦流形成通路２１の通路横断面積と噴射孔１９の孔横断面積との比が１．５以上であるように、渦流形成通路２１の通路横断面積と噴射孔１９の孔横断面積とが寸法設定されている。すなわち、通路横断面積が比較的大きく形成されている。さらに、渦流形成室２０の室深さと室直径との比が０．２以上０．６以下であるように、渦流形成室２０の室深さと室直径とが寸法設定されている。すなわち、渦流形成室２０が比較的浅く形成されている。これに対して付加的または択一的には、噴射孔１９の孔長さと孔直径との比が０．２以上０．６以下であるように、噴射孔１９の孔長さと孔直径とが寸法設定されている。すなわち、噴射孔１９が比較的短く形成されている。さらに、好適には、渦流形成室２０の室壁に接線方向で案内された外側の通路壁と、この外側の通路壁に向かい合って位置する内側の通路壁とを少なくとも導入領域２１２に有する渦流形成通路２１では、内側の通路壁が外側の通路壁から、内側の通路壁に対する仮想直線が噴射孔１９を通って延びるような間隔を置いて配置されている。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月18日(2014.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れのある流体用の弁であって、
弁室（１３）を閉鎖する、弁開口（１４）が形成された弁座体（１２）と、
該弁座体（１２）に前記流体の流れ方向で後置された噴射孔付きディスク（１８）と、
を備え、
該噴射孔付きディスク（１８）は、少なくとも１つの噴射孔（１９）と、該噴射孔（１９）に対して同心的な１つの渦流形成室（２０）と、該渦流形成室（２０）から弁開口（１４）の下方にまで延びる少なくとも１つの渦流形成通路（２１）とを有し、
渦流形成室（２０）と渦流形成通路（２１）とは、噴射孔付きディスク（１８）の、弁座体（１２）に向けられたディスク面に凹部として成形加工されている、流れのある流体用の弁において、
渦流形成通路（２１）の通路横断面積と噴射孔（１９）の孔横断面積との比が１．５以上であるように、渦流形成通路（２１）の前記通路横断面積と噴射孔（１９）の前記孔横断面積とが寸法設定されていることを特徴とする、流れのある流体用の弁。
【請求項２】
渦流形成室（２０）の軸方向の室深さと室直径との比が、下限値０．２〜上限値０．６の数値範囲によって規定されているように、渦流形成室（２０）の前記室直径と前記軸方向の室深さとが寸法設定されている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
噴射孔（１９）の孔長さと孔直径との比が、下限値０．２〜上限値０．６の数値範囲をカバーしているように、噴射孔（１９）の前記孔長さと前記孔直径とが寸法設定されている、請求項１または２記載の弁。
【請求項４】
弁座体（１２）は、弁室（１３）と反対の側の平らな外面（１２１）を有し、噴射孔付きディスク（１８）は、弁座体（１２）の外面（１２１）に直接接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項５】
噴射孔付きディスク（１８）は、縁側で全周にわたって延びる、一体に成形された環状ウェブ（１８１）で弁座体（１２）に被さっている、請求項４記載の弁。
【請求項６】
弁座体（１２）は、弁室（１３）と反対の側の外面（１２１）を有し、噴射孔付きディスク（１８）と外面（１２１）との間に補償ディスク（２２）が配置されており、該補償ディスク（２２）は、噴射孔付きディスク（１８）に面接触する平らなディスク面と、弁開口（１４）と同軸の中心孔（２３）とを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
噴射孔付きディスク（１８）は、０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内にあるディスク厚さを有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項８】
噴射孔付きディスク（１８）への渦流形成室（２０）と渦流形成通路（２１）との成形加工は、型押し加工によって行われているかまたは放電加工、エッチングまたはＵＫＰレーザによる材料除去加工によって行われている、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
【請求項９】
渦流形成通路（２１）は、弁開口（１４）から離れる方向に延びる流入領域（２１１）と、渦流形成室（２０）に開口する導入領域（２１２）とを有し、該導入領域（２１２）は、渦流形成室（２０）に対応して、前記流体が渦流形成室（２０）内に接線方向で流入するように配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１０】
渦流形成通路（２１）の通路幅が、流入領域（２１１）では、前記流体の前記流れ方向に先細りにされていて、導入領域（２１２）では、少なくとも一定である、請求項９記載の弁。
【請求項１１】
渦流形成通路（２１）は、少なくとも導入領域（２１２）に、渦流形成室（２０）の壁に接線方向で案内された外側の通路側壁と、該外側の通路側壁に向かい合って位置する内側の通路側壁とを有し、該内側の通路側壁は前記外側の通路側壁から、前記内側の通路側壁の仮想直線が噴射孔（１９）を通って延びるような間隔を有する、請求項９または１０記載の弁。
【請求項１２】
弁開口（１４）に対して同心的な１つの円上に互いに等しい間隔を置いて複数の噴射孔（１９）が配置されており、該噴射孔（１９）の個数に対応する個数の渦流形成通路（２１）が存在しており、該渦流形成通路（２１）は、弁開口（１４）の下方に位置する始端点を備えて弁開口（１４）に対して放射状に配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１３】
各渦流形成通路（２１）は、導入領域（２１２）において流入領域（２１１）に対して屈曲されている、請求項１１を引用する１２記載の弁。
【請求項１４】
弁開口（１４）に対して半径方向間隔を置いて配置された単一の噴射孔（１９）が存在しており、該単一の噴射孔（１９）の渦流形成室（２０）に、互いに鏡像対称的に配置された円弧状の２つの渦流形成通路（２１）が案内されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１５】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は円筒形状を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１６】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は、前記流れ方向に増加する横断面を備えた円錐台形状を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１７】
少なくとも１つの噴射孔（１９）は、噴射孔付きディスク（１８）の前記ディスク面に対して直角にまたは鋭角を成して延びる噴射孔軸線を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１８】
弁座体（１２）は、該弁座体（１２）に固定された噴射孔付きディスク（１８）と共に、スリーブ状の弁座支持体（１１）の開いた端部内に挿入されていて、該端部に固く結合されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の弁。
【請求項１９】
前記結合は溶接である、請求項１８記載の弁。
【請求項２０】
前記弁は、内燃機関用の調量弁または噴射弁である、請求項１から１９までのいずれか１項記載の弁。
【国際調査報告】
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