(57)【要約】  入口側の入口面（１２）と、出口側の出口面（１２）と、入口面と出口面との間の厚さと、その厚さ内に位置する渦流室（２０）であって、底面（２２）と、出口面に渦流室の出口開口部（２４）の外周部を形成するように底面から出口側に向かって延びる外側側壁（２８）とを含む渦流室と、少なくとも１つのフィーダ貫通孔（３０）であって、入口面の入口開口部（３２）と、渦流室内に開口する出口開口部とを有し、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体を、外側側壁に沿ってかつ渦流室内で、渦流室の中心軸線（１１）の周りを回って流れるように方向付けるフィーダ貫通孔と、を含む、ノズル（１００）。
2021507175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側の入口面、出口側の出口面、前記入口面と前記出口面との間の厚さ、及び少なくとも１つの流体供給口を備える燃料噴射器ノズル構造体であって、前記流体供給口が、
前記厚さ内に位置する渦流室であって、底面と、前記出口面に前記渦流室の出口開口部の外周部を形成するように前記底面から前記出口側に向かって延びる外側側壁と、を備える、渦流室と、
少なくとも１つのフィーダ貫通孔であって、前記入口面の入口開口部と、前記渦流室内に開口する出口開口部と、を有し、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体を、前記外側側壁に沿ってかつ前記渦流室内で、前記渦流室の中心軸線の周りを回って流れるように方向付ける、フィーダ貫通孔と、を備え、
（ａ）前記渦流室が、前記底面と、前記外側側壁と、前記外側側壁と向かい合う内側側壁とによって画定される少なくとも１つの溝であり、前記内側側壁が、前記出口面に前記渦流室の少なくとも１つの前記出口開口部の内周部を形成するように、前記底面から前記出口側に向かって延びる、
（ｂ）前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔が貫通孔中心軸線を有し、前記貫通孔中心軸線は、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔を流出する流体が、前記渦流室の前記出口開口部を出る前に、前記渦流室の前記出口開口部に向かう傾斜方向で前記渦流室内に方向付けられ、かつ前記渦流室の前記外側側壁の周りを回って流れるように、向きが付けられている、又は、
（ｃ）（ａ）及び（ｂ）の両方である、のいずれかである、ノズル構造体。
【請求項２】
前記ノズル構造体が、前記渦流室を１つだけ有する、請求項１に記載のノズル構造体。
【請求項３】
前記ノズル構造体がモノリシック単一片構造体であり、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔の前記出口開口部が、前記渦流室の前記外側側壁に開口する、請求項１又は２に記載のノズル構造体。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔が、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔に流入する前記流体の速度が、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔から流出して前記渦流室に流入する前記流体の速度よりも遅くなるように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項５】
前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔の前記入口開口部が、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔の前記出口開口部よりも面積が小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項６】
前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔の前記出口開口部が主要寸法を有し、
前記渦流室が、前記フィーダ貫通孔出口開口部の前記主要寸法よりも高く、前記フィーダ貫通孔出口開口部の前記主要寸法の約３倍以下の範囲の高さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項７】
前記渦流室が、前記底面及び前記外側側壁によって画定された止まり穴であり、
前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔が貫通孔中心軸線を有し、前記貫通孔中心軸線は、前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔を流出する流体が、前記渦流室の前記出口開口部を出る前に、前記渦流室の前記出口開口部に向かって傾斜方向で前記渦流室内に方向付けられ、かつ前記渦流室の前記外側側壁の周りを回って流れるように、向きが付けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項８】
前記止まり穴の前記底面が、中心点と、前記外側側壁に隣接する縁部と、を有し、前記底面が、前記縁部から前記中心点へと、前記出口面に向かって上向きに又は前記出口面から離れるように下向きに傾斜する、請求項７に記載のノズル構造体。
【請求項９】
前記渦流室が、前記厚さ内に位置し、前記底面と、前記外側側壁と、前記外側側壁と向かい合う内側側壁とによって画定される少なくとも１つの溝であり、前記内側側壁は、前記出口面に前記渦流室の前記少なくとも１つの出口開口部の内周部を形成するように、前記底面から前記出口側に向かって延びる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの溝が、連続した環状溝である、請求項９に記載のノズル構造体。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの溝の幅が前記底面から前記出口面までで変化する、請求項９又は１０に記載のノズル構造体。
【請求項１２】
前記出口面と前記外側側壁との間に前記渦流室の前記出口開口部に沿ったカウンタボアを更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項１３】
前記出口面と、前記内側側壁及び前記外側側壁のうちの少なくとも１つとの間に前記少なくとも１つの溝の前記出口開口部に沿ったカウンタボアを更に備える、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのフィーダ貫通孔から前記渦流室に流入する流体が、前記渦流室内に少なくとも部分的に位置する初期円筒形状部分と、前記渦流室の外側に位置し、前記初期円筒形状部分から延びる円錐形状部分と、を有する漏斗形状の流体プルームの形態で前記渦流室を出る、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項１５】
前記ノズルの前記出口面が、各前記渦流室の前記中心軸線に平行ではない法線軸を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のノズル構造体。
【請求項１６】
初期管形状そうでなければ円筒形状の部分と、前記初期管形状そうでなければ円筒形状の部分から延びる円錐形状部分と、を含む漏斗形状を有する、燃料噴射器噴霧パターン。
【請求項１７】
漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンを作製する方法であって、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の燃料噴射器ノズルを使用して、前記漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンを形成することを含み、
前記漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンが、初期管形状そうでなければ円筒形状の部分と、前記初期管形状そうでなければ円筒形状の部分から延びる円錐形状部分と、を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のノズル構造体を備える、燃料噴射器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の燃料噴射器を備える、燃料システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の燃料システムを備える、内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体（例えば、液体又は気体燃料）噴射器であって、具体的には流体（例えば、液体又は気体燃料）噴射器ノズルを備える、より具体的には、渦流室と、渦流室内への流体連通をもたらす少なくとも１つのフィーダ貫通孔とを含む流体噴射供給口を有する流体噴射器ノズル構造体又は構成要素（例えば、ノズルプレート、モノリシックノズルプレートとバルブガイド、又は組立済みのノズルプレートとバルブガイド）を備える、流体噴射器、その作製方法、及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で提供される背景技術の記載は、全体的に本開示の背景状況を示すことを目的とする。この背景技術セクションに記載される範囲で名前を挙げた発明者の仕事、並びに申請時点で従来技術として的確でない記載の態様は、本開示に対する従来技術とは、明確にも含意的にも認められない。
【０００３】
燃料噴射は、内燃（ＩＣ）機関の燃焼室内での燃料送達の好ましい方法となっており、したがって、キャブレター式システムに対する需要又は必要性を最小限に抑えるものである。燃料噴射システムでは、燃料噴射器ノズルは、最適なエンジン性能及びエンジン寿命のために、燃焼プロセスにおいて適切な空気／燃料混合物を提供する噴霧パターン又は液滴のプルームの形態で燃焼室に燃料を送達するように意図されている。しかしながら、従来の燃料噴射器ノズル設計は、このような燃料噴霧パターン又はプルームをもたらすための汎用性を示さないことがある。例えば、燃料を、燃焼室の範囲内で、ノズルから最適な距離で、最適な液滴サイズ及び分布パターン又はプルームに分解することができない場合がある。加えて、ノズルは、全ての噴射事象中に、最適な液滴サイズ及び分布パターン又はプルームを安定的に生成しないことがある。不十分に形成された燃料噴霧パターン若しくはプルーム、又はそのむらのある形成は、不完全な燃焼につながる可能性があり、これは、排出量が増加すること、燃費が低下すること、及びエンジンの燃焼室内に燃焼副産物が蓄積すること（コークス生成）につながる。
【発明の概要】
【０００４】
円錐形状の燃料噴霧プルーム又はパターンを生成することができる燃料噴射器（例えば、圧電作動型燃料噴射器）が存在する（例えば、米国特許第６，４２０，８１７号）。このような燃料噴霧形状が望ましい場合があるが、このようなプルームを作製するために使用される噴射器は、非常に複雑で高価であり得る。そのような燃料噴射器は、それらのノズルが全燃焼サイクルの間、開いたままとなる（すなわち、閉じない）ような故障をすることもある。本発明の望ましい目的は、以下の属性のうちの１つ又は任意の組み合わせを呈することができる燃料噴射器ノズル設計を提供することであり、それらの属性とは、円錐形状の燃料プルームを生成するコストを低減すること、同一の円錐形状燃料プルームを安定的に生成すること、開位置で故障しないこと、及び多種多様な円錐形状の燃料噴霧プルームを生成するように変更可能であることである。
【０００５】
本発明は、少なくとも１つの流体噴射供給口又は貫通孔を有する新しい流体供給又は噴射ノズル構造体（例えば、モノリシックノズルプレート、モノリシックノズルプレートとバルブガイド、又は組立済みのノズルプレートとバルブガイド、の形態）を提供する。流体噴射供給口は、ノズル構造体の出口側の出口面に少なくとも１つの出口開口部を有する渦流室と、ノズル構造体の入口側の入口面から渦流室内への流体連通をもたらす１つ以上のフィーダ貫通孔とを含む。
【０００６】
１つ以上の実施形態において、渦流室内に開口した各フィーダ貫通孔は、フィーダ貫通孔を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室の外側側壁に沿って流れるように方向付けるように構成されており、外側側壁は、渦流室の軸線（例えば、法線軸であり得る中心軸線）の周りに位置している。フィーダ貫通孔の出口開口部は渦流室内に開口しており、少なくとも流体が渦流室内にある間、フィーダ貫通孔を通って渦流室の出口開口部から流出する流体が、渦流室軸線の周りを回って流れるように方向付けられる。
【０００７】
１つ以上の実施形態において、渦流室を出る流体（例えば、液体燃料）は、渦流室の出口開口部から所望の距離で安定的に液滴に分裂され得、液滴は、所望の平均液滴サイズ、液滴分布、及び液滴パターン又はプルームへと分裂され得る。本発明の１つ以上の実施形態によって提供される噴霧パターン及び分裂距離は、燃焼機関の燃料噴射システムで使用される場合、送達される燃料の燃焼特性を改善することができ、これは、排出量の低下、燃費改善、及び内燃（「ＩＣ」）機関内の副産物蓄積の低減、のうちの１つ又は任意の組み合わせにつながり得る。
【０００８】
特定の最適な液滴サイズ及び分布を、１つの噴射事象から次の噴射事象まで維持することに加えて、反復可能な噴霧パターン又はプルームを有することが有利であり得る。内燃機関では、例えば、液滴サイズを小さくすることによって、液滴表面積全体を増加させることができるため、液滴を小さくすることが望ましい場合があり、これにより、燃料の燃焼を急冷するために利用可能な燃料が減少し、内燃機関の燃焼室内で、液滴をより速く蒸発させ、より完全に燃焼させることができる。より完全な燃焼により、エンジンを、より低い当量比又はリーンで運転することが可能になり、これは、各燃料噴射及び燃焼事象又はサイクルに必要とされる燃料が少なくて済むことを意味するため、ＩＣ機関の燃料効率が向上する。
【０００９】
液滴サイズはまた、所与の燃焼サイクル又は事象について、ノズルから燃焼室内への燃料の侵入深さ、又はノズル出口面若しくは表面からの燃料の侵入距離に影響を及ぼし得る。燃料液滴サイズは、供給される燃料の圧力とは無関係に、貫通孔空洞の形状によって影響され得る。侵入距離は、ノズル貫通孔を出るときの燃料の流量によって影響され得る。流出する燃料の流量は、供給される燃料の圧力とは無関係に、貫通孔空洞の形状によって影響され得る。各燃料流の侵入距離、各燃料流における燃料液滴のサイズ、又はその両方を調整するように貫通孔の空洞形状を調整することを利用して、燃料噴射器ノズルを出る個々の貫通孔燃料流によって形成される全体的な燃料パターンの形状（例えば、広がり）を変えることができる。この技術により、燃料と、新鮮な空気の充填（すなわち、燃焼事象ごとに燃焼室内に供給される新鮮な空気の量）とのより効率的な混合を可能にすることができる。
【００１０】
理論に束縛されることは望まないが、本明細書に記載されるように、渦流室及び１つ以上のフィーダ貫通孔を有する１つ以上の燃料噴射供給口を組み込んだ例示的なノズル構造体は、既存の噴射システムによって費用効果的な方法では提供されない液滴サイズ分布及び噴霧パターンの両方において特定の利点をもたらすことができる。例えば、本明細書に記載されるように、このノズル構造体の渦流室とフィーダ貫通孔との組み合わせによって流体（すなわち、液体又は気体燃料）にもたらされる角運動量が、流体が渦流室から出る際に、流体が選択された円錐形状噴霧パターンを形成するようにできることが理論化されている。加えて、流体における横方向剪断力は、流体が渦流室を出た後に、液滴を都合の良いサイズ分布に形成することができる。
【００１１】
本明細書に記載されるようなノズル構造体の渦流室の出口におけるカウンタボア（counterbore）の追加は、１つ以上の実施形態において、本明細書に記載されるようなノズル構造体内の渦流室及び／又はフィーダ貫通孔の高さの更なる制御をもたらし得、したがって、流体（例えば、燃料）液滴サイズ分布及び噴霧パターンの更なる制御をもたらし得る。
【００１２】
本発明のこれらの及び他の態様、特徴、及び／又は利点は、本明細書において図面及び詳細な説明で更に示されかつ説明され得、同様の参照番号は類似の部品を表わすために用いられる。ただし、図面及び説明は例示のみを目的としたものであって、本発明の範囲を不要に限定するものとして読まれるべきものではない点は理解されたい。
【００１３】
上記の本発明の概要は、本発明について開示される各実施形態又は全ての実施の記載を意図したものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示する。本出願にわたるいくつかの箇所では、例を列挙することによって指針が示されるが、それらの例は様々な組み合わせにおいて使用することができる。いずれの場合にも、記載された列挙項目は、代表的な群としての役割のみを果たすものであり、排他的な列挙として解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付の図面において、
【図１Ａ】本明細書に記載される渦流室及び１つ以上のフィーダ貫通孔を有するノズルプレートを含むノズルの、模式的円錐形状の噴霧プルーム又はパターンを有する１つの例示的実施形態の断面図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載される渦流室及び１つ以上のフィーダ貫通孔を含む供給口を有するノズルプレートを含む、異なるバルブ及びバルブガイドと共に使用するように設計された、ノズルの別の例示的実施形態の断面図である。
【図１Ｃ】本明細書に記載される渦流室２０及びフィーダ貫通孔３０を含む供給口を含むノズルプレート１０の一部の拡大断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃの線１Ｄ−１Ｄに沿って取られたノズルプレート１０の一部の拡大断面図である。
【図２Ａ】任意のノズル構造体で使用することができ、渦流室内につながる複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む例示的な供給口のネガティブ像の斜視図である。
【図２Ｂ】任意のノズル構造体についてのフィーダ貫通孔３０から渦流室２０内への流れ方向の間の例示的な関係を説明するために示された軸線３１を有する、軸線１１に沿って取られた平面図である。
【図２Ｃ】中心軸線１１及び貫通孔軸線３１のうちの１つに関してフィーダ貫通孔３０から渦流室２０内への流れの方向の間の例示的な関係を説明するために提供される概略図である。
【図３Ａ】本明細書に記載される渦流室の１つの例示的実施形態の内側側壁及び外側側壁の両方に方向付けられた貫通孔軸線の１つの例示的実施形態を示す概略図である。
【図３Ｂ】本明細書に記載される渦流室の１つの例示的実施形態の外側側壁に方向付けられた貫通孔軸線の１つの例示的実施形態を示す概略図である。
【図４Ａ】本明細書に記載される任意のノズル構造体内に設けられ得る渦流室の例示的な代替的実施形態を含む、出口面の平面図である。
【図４Ｂ】本明細書に記載される任意のノズル構造体内に設けられ得る渦流室の例示的な代替的実施形態を含む、出口面の平面図である。
【図４Ｃ】本明細書に記載される任意のノズル構造体内に設けられ得る渦流室の例示的な代替的実施形態を含む、出口面の平面図である。
【図４Ｄ】本明細書に記載される任意のノズル構造体内に設けられ得る渦流室の例示的な代替的実施形態を含む、出口面の平面図である。
【図５Ａ】単一のノズルプレートに複数の渦流室を含む出口面の平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って取られた、図５Ａのノズルプレートの断面図である。
【図６】本明細書に記載される、その出口にカウンタボアを有する渦流室を含むノズルプレートの別の例示的実施形態の拡大断面図である。
【図７】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図８】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図９】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１０】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１１】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１２】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１３】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１４】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１５】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１６】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１７】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１８】本明細書に記載される任意のノズル構造体に使用され得る複数のフィーダ貫通孔を含む渦流室を含む供給口の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。
【図１９】本明細書に記載されるノズル構造体内の渦流室を使用して形成され得る漏斗形状のプルームの１つの例示的実施形態の模式的表現の斜視図である。
【図２０】プルームの向かい合う側同士又は縁同士の間の角度θを示す、図１９の漏斗形状のプルームの側面図である。
【図２１】本明細書に記載される渦流室及び少なくとも１つのフィーダ貫通孔を含む供給口を有するノズルプレートの１つの代替的な例示的実施形態の上面図、底面図、側面図、及び断面図を示す。
【図２２】本明細書に記載される渦流室及び少なくとも１つのフィーダ貫通孔を含む供給口を有するノズルプレートの１つの代替的な例示的実施形態の上面図、底面図、側面図、及び断面図を示す。
【図２３】本明細書に記載される渦流室及び少なくとも１つのフィーダ貫通孔を含む供給口を有するノズルプレートの１つの代替的な例示的実施形態の上面図、底面図、側面図、及び断面図を示す。
【図２４】本明細書に記載される渦流室及び少なくとも１つのフィーダ貫通孔を含む供給口を有するノズルプレートの１つの代替的な例示的実施形態の上面図、底面図、側面図、及び断面図を示す。
【図２５】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図２６】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図２７】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図２８】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図２９】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の他の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図３０】本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の他の代替的な例示的実施形態の断面図である。
【図３１】本明細書に記載されるノズルプレートの別の代替的実施形態の平面図である。
【図３２】図３１の線３２−３２に沿って取られた、図３１のノズルプレートの一部の断面図である。
【図３３】図３１の線３３−３３に沿って取られた、図３１のノズルプレートの一部の断面図である。
【図３４Ａ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３４Ｂ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３４Ｃ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３４Ｄ】図３４Ａ〜図３４Ｃの供給口の渦流室のみの拡大断面図である。
【図３４Ｅ】図３４Ａ〜図３４Ｃに示されるフィーダ貫通孔のうちの１つの拡大側面図である。
【図３５Ａ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３５Ｂ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３５Ｃ】それぞれ、渦流室及び複数のフィーダ貫通孔を有する、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３５Ｄ】図３５Ａ〜図３５Ｃに示されるフィーダ貫通孔のうちの１つの拡大側面図である。
【図３６Ａ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３６Ｂ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３６Ｃ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３７Ａ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３７Ｂ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３７Ｃ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３８Ａ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３８Ｂ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３８Ｃ】それぞれ、本発明の異なる実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３８Ｄ】図３８Ａ〜図３８Ｃの供給口の渦流室のみの拡大断面図である。
【図３９Ａ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３９Ｂ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３９Ｃ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図３９Ｄ】図３９Ａ〜図３９Ｃの供給口の渦流室のみの拡大断面図である。
【図４０Ａ】それぞれ、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図４０Ｂ】それぞれ、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図４０Ｃ】それぞれ、本発明の一実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図４０Ｄ】図４０Ａ〜図４０Ｃの供給口の渦流室のみの拡大断面図である。
【図４１Ａ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図４１Ｂ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【図４１Ｃ】それぞれ、本発明の別の実施形態によるネガティブ像供給口の側面図、上面図、及び底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の例示的実施形態を説明する際に、明確にするために特定の用語が使用される。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されることを意図するものではなく、そのように選択された各用語は、同様に動作する全ての技術的等価物を含む。
【００１６】
別途断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。
【００１７】
用語「含む（comprises）」及びその変化形は、これらの用語が本明細書及び特許請求の範囲に現れる場合、限定的な意味を有するものではない。
【００１８】
「好ましい（preferred）」及び「好ましくは（preferably）」という語は、ある特定の状況下である特定の利益をもたらし得る本発明の実施形態を指す。ただし、他の実施形態もまた、同じ又は他の状況において好ましい場合がある。更にまた、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用でないことを含意するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から排除することを意図するものでもない。
【００１９】
本明細書で用いる場合、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの（at least one）」、及び「１つ以上の（one or more）」は、互換的に用いられる。したがって、例えば、「１つの」貫通孔を含むノズル構造体は、「１つ以上の」貫通孔を含むノズル構造体と解釈され得る。
【００２０】
用語「及び／又は（and／or）」は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。
【００２１】
本明細書で用いる場合、用語「又は」は、内容において別途明示されていない限り、概して「及び／又は」を含む意味で用いられている。
【００２２】
また、本明細書において、端点による数値範囲の列挙は、特に明記しない限り、０．００１の増分で（例えば、１〜５の範囲には、１．０００、１．００１、１．００２など、１．１００、１．１０１、１．１０２など、２．０００、２．００１、２．００２など、２．１００、２．１０１、２．１０２など、３．０００、３．００１、３．００２など、３．１００、３．１０１、３．１０２など、４．０００、４．００１、４．００２など、４．１００、４．１０１、４．１０２など、５．０００、５．００１、５．００２など）その範囲内に包含される全ての数及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００２３】
本明細書に記載されるノズル構造体及びノズル構造体を組み込んだノズルは、１つ以上の実施形態において、任意の適した積層造形技術（すなわち、プロセス及び機器）を使用して作製することができる。このような積層造形技術としては、例えば、単一光子、多光子、又は他のネットシェイプ技術の使用が挙げられ得る。使用することができるこのような積層造形技術としては、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第９，３３３，５９８（Ｂ２）号及び米国特許出願公開第２０１３／０３１３３３９号（両方とも名称「Ｎｏｚｚｌｅａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ」）に記載される多光子（例えば、２光子）技術、機器、及び材料が挙げられる。本明細書に記載されるノズル構造体及びノズル構造体を組み込んだノズルの製造方法は、以下の同時係属出願、すなわち、参照によりその全体が本明細書にそれぞれ組み込まれる、２０１６年１２月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／４３８，５６７号に基づく国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０５８２９９号「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＯＦＯＲＭＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ  ＡＲＴＩＣＬＥＳ」、２０１６年１２月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／４３８，５５８号に基づく国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０５８１６８号「ＮＯＺＺＬＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＷＩＴＨ  ＴＨＩＮ  ＷＥＬＤＩＮＧ  ＲＩＮＧＳ  ＡＮＤ  ＦＵＥＬ  ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ」、及び２０１６年１２月２３日に提出された米国仮特許出願第６２／４３８，５６１号に基づく国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１７／０５８３１５号「ＭＡＫＩＮＧ  ＮＯＺＺＬＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＯＮ  Ａ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ  ＳＵＲＦＡＣＥ」にも記載され得る。
【００２４】
一実施形態では、多光子積層造形プロセス、機器、及び他の技術を使用して、様々な微細構造化特徴部を作製することができ、この特徴部は、例えば燃料噴射器で使用されるものなど、ノズルの少なくとも一部を形成するために組み込まれた１つ以上のノズル構造体で使用され得る１つ以上の孔形成特徴部を含むことができる。このような特徴部を使用してノズル構造体（又は他の物品）自体を形成することができ、特徴部を使用してノズル構造体（又は他の物品）を作製するのに有用な中間成形型を形成することができ、又は特徴部を使用してそれらの両方を形成することができる。他の適した積層造形プロセス（例えば、電気めっき、金属粒子焼結、及び他の金属積層造形プロセス）を微細構造化特徴部と共に使用して、ノズル構造体（又は他の物品）及び中間成形型を形成することができる。本明細書に記載されるノズル構造体（例えば、ノズルプレート）及び本発明による任意の他のノズル構造体（例えば、ノズルプレート、ノズルプレートと一体的に形成されたバルブガイドなど）は、１つ以上の金属、金属合金、セラミックスなど、ノズル用途（例えば、燃料噴射器用ノズル）で使用するのに適した任意の材料で構築され得る。具体的には、電気めっき可能な金属及び金属合金（例えば、ニッケル、ニッケル−コバルト、ニッケル−マンガン、又は他のニッケル系合金）が望ましい場合がある。
【００２５】
図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃは、本明細書に記載されるノズル構造体であるプレート１０の１つの例示的実施形態を組み込んだノズル１００の１つの例示的実施形態を示す。ノズル１００は、ノズルプレートと一体的に形成されたバルブガイド内に配置されたバルブ１０２を含む（両者とも図１Ａにおいて参照番号１０で特定される）。あるいは、図１Ｂに示すように、ノズルプレート及びバルブガイドは、互いに対して（例えば、溶接により）固定された２つの別個の構成要素（それぞれ参照番号１０及び１０３）とすることができる。ノズルプレート１０の入口表面又は面１２に向かう及びそこから離れる、バルブガイドによって形成された空洞内でのバルブ１０２の移動が、ノズルプレート１０のフィーダ貫通孔３０及び渦流室２０を通過する液体又は気体流体（例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、燃料油、アルコール、メタン、ブタン、天然ガスなどの燃料）の送達をもたらす。
【００２６】
フィーダ貫通孔３０を通過して渦流室２０に入る流体は、流体流の所望の噴霧パターンで渦流室２０を出て、流体プルームを形成する。その１つの例示的な例が、図１Ａにおいて噴霧パターン又はプルーム１５０として示されている。噴霧パターン又はプルーム１５０は、好ましくは、中心軸線１１の周りに形成される。１つ以上の実施形態では、噴霧パターン又はプルームは中心軸線を画定してもよく、この中心軸線は、１つ以上の実施形態では、本明細書に記載されるノズルプレート内の渦流室を出る複数の流体流によって形成される噴霧パターン又はプルームの中心内に形成されるものとして説明され得る。噴霧パターン又はプルームの中心は、流体が移動する方向に噴霧パターン又はプルームを形成する液滴が占める体積の中心によって画定され得る。中心軸線１１が渦流室の中心を通り、かつ外側側壁、内側側壁（ある場合）、又は内側及び外側側壁の両方（両方ある場合）に平行に延びるように渦流室が形成されることが望ましい場合がある。
【００２７】
ノズルプレート１０は、バルブ１０２に面する入口側の入口表面又は面１２と、ノズルプレートの入口面１２とは反対側にあるノズルプレート１０の出口側の出口表面又は面１４とを有している。ノズルプレート１０は、渦流室２０及びフィーダ貫通孔３０によって占有される領域において入口面１２と出口面１４との間の厚さを画定する。例えば、図１Ｃを参照すると、渦流室２０が、その厚さ内に位置しており、縁部を有する底面２２と、底面２２の縁部に沿って位置し、底面２２から出口面１４に向かって延びる外側側壁２８とによって少なくとも部分的に画定される。その結果、外側側壁２８は、出口面１４に渦流室２０の出口開口部２４の外周部を形成する。渦流室２０から出る流体は、出口面１４の渦流室２０の出口開口部２４を通過する。
【００２８】
渦流室２０の図示された例示的実施形態では、渦流室は円環状溝の形態で設けられており、したがって、外側側壁２８に面する内側側壁２６を含む。内側側壁２６は、渦流室２０の底面２２から出口面１４に向かって延びており、また、出口面１４で渦流室２０の出口開口部２４の内周部を形成している。渦流室２０の内側側壁２６を少なくとも部分的に画定するノズル構造体の部分を、中央ランド部又は島部２９と呼ぶことがある。この中央ランド部又は島部２９は、図５、図６、及び図２５〜図２８にそれぞれ示される渦流室３２０、４２０、及び１９２０などの止まり穴渦流室を部分的に充填するものとして見ることができる。
【００２９】
図１Ａ及び図１Ｃに示されるノズルプレート１０の例示的実施形態はまた、渦流室２０に流体を供給するために使用される複数のフィーダ貫通孔３０も含む。図１Ｄは、図１Ｃの線１Ｄ−１Ｄに沿って取られたものであり、底面２２から出口面１４まで延びる渦流室２０の外側側壁２８を示しており、出口面１４は、示された図において、渦流室２０の出口開口部２４も形成している。複数のフィーダ貫通孔３０の複数の出口開口部３４が、それぞれの貫通孔軸線３１と共に外側側壁２８内に見られる。
【００３０】
図２Ａは、図１Ａ及び図１Ｃ〜図１Ｄ又は任意の他のノズル構造体のノズルプレート１０内に形成され得る渦流室２０及びフィーダ貫通孔３０の一実施形態のネガティブ像の斜視図である。換言すれば、図２Ａに固体として示される特徴部は、実際には、ノズル構造体（例えば、プレート１０）内に形成された空隙に相当し、流体（液体又はガス）が噴射事象中にそこを通って流れる。図２Ａに見られるネガティブ像の使用は、本発明のノズル構造体（例えば、プレート１０）内に形成されたフィーダ貫通孔及び渦流室を可視化するのに役立つ。
【００３１】
具体的には、フィーダ貫通孔３０のそれぞれは、ノズル構造体（例えば、プレート１０）の入口面１２の入口開口部３２と、渦流室２０内に開口する出口開口部３４とを含む。結果として、フィーダ貫通孔３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔３２を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔３０は、渦流室２０の外側側壁２８に沿うように流体を方向付けるように配置することができる。１つ以上の実施形態では、フィーダ貫通孔３０から渦流室２０に流入する流体の方向は、流体が渦流室２０内にある間、中心軸線１１の周りを回って流れるものとして説明され得る。中心軸線１１が渦流室２０の中心を通り、かつ側壁２６及び２８に平行に延びるように任意の渦流室２０を形成することが望ましい場合がある。内側側壁２６は、中央ランド部又は島部２９の最外周を画定する。
【００３２】
フィーダ貫通孔３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔の出口開口部３４を通って延びており、渦流室２０内に流入する流体が沿って流れる方向である貫通孔軸線３１を画定することを特徴とし得る。１つ以上の実施形態では、中心軸線１１と、フィーダ貫通孔３０によって画定される貫通孔軸線３１との間の関係は、接線方向として説明することができる。換言すれば、貫通孔軸線３１は、中心軸線１１に対して接線方向に向けられたものとして説明することができる。
【００３３】
この配置は、図２Ｂを参照してより簡便に説明することができ、この図では、渦流室２０の外側側壁２８内のフィーダ貫通孔３０によって形成された出口開口部３４が点線として示されており、フィーダ貫通孔３０のそれぞれの貫通孔軸線３１が、出口開口部３４のそれぞれに通じるように描かれている。図２Ｂに示されるように、貫通孔軸線３１は中心軸線１１と交差せず、むしろ、渦流室２０によって画定される中心軸線１１に対して接線方向に向けられることを特徴とし得る。
【００３４】
図２Ｂに示される図は中心軸線１１に沿って取られているが、図２Ｃは、中心軸線１１に直交して取られた図を示しており、１つ以上の実施形態では、貫通孔軸線３１が、軸方向成分を含む傾斜方向として説明することができる方向において、渦流室２０内に流体を方向付けるように配置され又は向けられ得ることを示しており、軸方向成分とは、すなわち、流体が、中心軸線１１に対して接線方向に方向付けられることに加えて、ノズル構造体（例えば、プレート１０）の出口面１４及び渦流室２０の開口部２４にも向かって方向付けられるように、中心軸線１１と一直線になった成分である。図２Ｃに見られるように、中心軸線１１上への貫通孔軸線３１の投影は、９０°未満の夾角α（アルファ）を形成する。結果として、出口開口部２４渦流室２０からの流体の流出を促進するために、傾斜した貫通孔軸線３１に沿って渦流室２０内に流入する流体は、中心軸線１１を中心とした接線方向及び出口面１４に向かう軸方向の両方に方向付けられる。
【００３５】
図３Ａは、貫通孔軸線１３１を画定するフィーダ貫通孔１３０の１つの例示的実施形態を示す概略図であり、貫通孔軸線１３１は、中心軸線１１１を有する渦流室１２０の１つの例示的実施形態の内側側壁１２６及び外側側壁１２８の両方に方向付けられる。渦流室１２０は、図示された例示的実施形態では、ノズル構造体１１０の出口面１１４に開口する。渦流室１２０に入る流体は、渦流室１２０内で中心軸線１１１の周りを通過する前に内側側壁１２６及び外側側壁１２８の両方に当たる。中心軸線１１１が渦流室１２０の中心を通り、かつ側壁１２６及び１２８に平行に延びるように、任意の渦流室１２０を形成することが望ましい場合がある。内側側壁１２６は、中央ランド部又は島部１２９の最外周を画定する。
【００３６】
図３Ｂは、中心軸線１１１’を有する渦流室１２０’の外側側壁１２８’のみに方向付けられた貫通孔軸線１３１’を画定するフィーダ貫通孔１３０’の別の例示的実施形態を示す概略図である。渦流室１２０’は、図示された例示的実施形態では、ノズル構造体１１０’の出口面１１４’に開口する。渦流室１２０’に入る流体は、渦流室１２０’内で中心軸線１１１’の周りを通過する前に外側側壁１２８’に当たる。
【００３７】
図４Ａ〜図４Ｄは、本明細書に記載されるノズル構造体に設けられ得る渦流室の更なる例示的実施形態を含むノズル構造体２１４の出口面の平面図である。例えば、図４Ａは、中心軸線２１１を中心として配置された円環状溝の形態の、外側側壁２２８、内側側壁２２６、及び底面２２２を有する渦流室２２０を示す。中心軸線２１１が渦流室２２０の中心を通り、かつ側壁２２６及び２２８に平行に延びるように、任意の渦流室２２０を形成することが望ましい場合がある。内側側壁２２６は、中央ランド部又は島部２２９の最外周を画定する。しかしながら、本明細書に記載されるノズル構造体内の渦流室は、必ずしも形状が円形である必要はない。例えば、図４Ｂは、中心軸線２１１’を中心として配置された六角形環状溝の形態の、外側側壁２２８’、内側側壁２２６’、及び底面２２２’を有する渦流室２２０’を示す。内側側壁２２６’は、中央ランド部又は島部２２９’の最外周を画定する。
【００３８】
本明細書に記載されるノズル構造体に設けられる渦流室の別の変形例が図４Ｃに示されており、渦流室２２０”が示され、渦流室２２０”は、中心軸線２１１”を中心として配置された、外側側壁２２８”、内側側壁２２６”、及び底面２２２”を含む。内側側壁２２６”は、中央ランド部又は島部２２９”の最外周を画定する。しかしながら、図４Ａの渦流室２２０の連続した円形環状溝とは対照的に、渦流室２２０”は、渦流室２２０”を４つの別個の弓状溝又は副渦流室に分離する障壁２２３”を含む。任意の渦流室の副渦流室は、直線状（真っ直ぐ）であってもよい（例えば、図４Ｄを参照）、又は（図４Ｃに示すような）弓状ではなく任意の他の形状を有してもよいことが理解される。
【００３９】
本明細書に記載されるノズル構造体に設けられる渦流室の更に別の変形例が図４Ｄに示されており、渦流室２２０’’’は、複数の副渦流室を有する不連続な溝又は連続した溝（副渦流室同士を接続している仮想線で示される）のいずれかとして示される。連続溝渦流室２２０’’’又は副渦流室のそれぞれは、中心軸線２１１’’’を中心として距離を空けて配置された、外側側壁２２８’’’、内側側壁２２６’’’、及び底面２２２’’’を含む。内側側壁２２６’’’は、中央ランド部又は島部２２９’’’の最外周を画定する。不連続溝である場合、渦流室２２０’’’は、渦流室２２０’’’を複数の副渦流室に分離する複数の障壁２２３’’’を含む。複数の副渦流室が使用される場合、任意の渦流室の実施形態について、少なくとも１つのフィーダ貫通孔が流体を副渦流室のそれぞれに方向付ける。この実施形態では、各副渦流室は直線溝である。
【００４０】
渦流室２２０’’’の代替的実施形態では、図示された仮想線は、障壁２２３’’’をノズル構造体の出口表面２１４’’’に近接しているものとして示すことができるが、渦流室２２０’’’の副渦流室のそれぞれは、開口しており、底面２２２’’’に近接して互いに流体連通している状態である（すなわち、渦流室２２０’’’の底面２２２’’’と側壁２２６’’’及び２２８’’’の下部とは連続している）。結果として、このような渦流室２２０’’’内に導入された流体は、底面２２２’’’に近接して中心軸線２１１’’’を中心に循環することができるが、その循環は、流体が出口面２１４’’’に向かって移動するときに、障壁２２３’’’によって遮られる。
【００４１】
図５Ａは、本明細書に記載されるノズル構造体の更に別の変形例を示すために提供される。具体的には、ノズル構造体（例えば、プレート３１０）は、単一のノズル構造体（例えば、プレート３１０）の出口面３１４に開口する２つの異なる渦流室３２０及び３２０’を含む出口面３１４を含むことができる。代替的実施形態では、本明細書に記載されるノズル構造体の１つ以上の実施形態において、任意の数の渦流室が単一のノズル構造体に設けられてもよく、更に、複数の渦流室が同じノズル構造体に設けられる場合、それらは同一であっても異なっていてもよいことが理解されるであろう。図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って取られた、ノズルプレート３１０の断面図である。ノズルプレート３１０は、入口面３１２及び出口面３１４を含む。渦流室３２０は、底面３２２と、底面３２２の最外周からノズルプレート３１０の出口面３１４の出口開口部３２４まで延びる外側側壁３２８とを含む。
【００４２】
渦流室３２０の例示的実施形態は、渦流室３２０の中心を通り、かつ側壁３２８に平行に延びる中心軸線３１１を画定する。図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｃに示される渦流室２０の中心軸線１１は、ノズルプレート１０の出口面１４に対して垂直である。その結果、円形渦流室２０の出口開口部２４から出る流体のプルームは、ノズルプレート１０の出口面１４に対して垂直になる。対照的に、渦流室３２０の中心軸線３１１は、ノズルプレート３１０の出口面３１４に対して垂直ではない角度で傾斜する。その結果、円形渦流室３２０の出口開口部３２４から出る流体の任意のプルームもまた、ノズルプレート３１０の出口面３１４に対して垂直ではない角度で傾斜することになる。
【００４３】
同様に、ノズルプレート３１０内に位置する渦流室３２０’の例示的実施形態もまた、底面３２２’と、底面３２２’の最外周からノズルプレート３１０の出口面３１４上の出口開口部３２４’まで延びる外側側壁３２８’とを含む。渦流室３２０’はまた、これもノズルプレート３１０の出口面３１４に、底面３２２’から出口開口部３２４’まで延びる内側側壁３２６’を含む。内側側壁３２６’は、中央ランド部又は島部３２９’の最外周を画定する。
【００４４】
結果的に得られた渦流室３２０’は、渦流室３２０’の中心を通り、かつ側壁３２６’及び３２８’に平行に延びる中心軸線３１１’を有する円環状溝又はチャネルの形態である。渦流室３２０’の中心軸線３１１’は、ノズルプレート３１０の出口面３１４に対して垂直でない角度で傾斜するため、円形渦流室３２０’の出口開口部３２４’から出る流体の任意のプルームもまた、ノズルプレート３１０の出口面３１４に対して垂直ではない角度で傾斜することになる。
【００４５】
図５Ａ〜図５Ｂに示されるノズルプレート３１０は、ノズル構造体内に設けられた渦流室の中心軸線に対して平行ではない法線軸（すなわち、出口面３１４に対して垂直な軸線）を画定する出口面３１４を有するノズルプレート３１０の１つの例示的実施形態である。本明細書に記載されるノズル構造体で使用され得る渦流室の別の例示的実施形態が、図６の断面図に示されている。図示されたノズルプレート４１０は、入口面４１２及び出口面４１４を含む。渦流室４２０は、ノズルプレート４１０内で中心軸線４１１の周りに形成され、外側側壁４２８及び底面４２２を含む。外側側壁４２８は、底面４２２から出口面４１４に向かって延びる。中心軸線４１１が渦流室４２０の中心を通り、かつ側壁４２８に平行に延びるように渦流室４２０を形成することが望ましい場合がある。１つ以上の実施形態において、渦流室４２０などの渦流室は、「止まり穴」として特徴付けられ得、これは、この渦流室が、底面４２２及び外側側壁４２８によってのみ画定され、本明細書に記載される渦流室の他の例示的実施形態に見られるような溝又はチャネルを形成する内側側壁がないためである。
【００４６】
示された渦流室４２０は、渦流室４２０の側壁４２８が出口面４１４より下で終端するようにノズル構造体（例えば、ノズルプレート４１０）の出口面４１４に形成されたカウンタボア４４０を含むことができる。結果として、渦流室４２０は、ノズルプレート４１０の出口面４１４からインセットされた出口開口部４２４を有し、出口開口部４２４がカウンタボア４４０の底縁部と一致した状態であるとして説明することができる。カウンタボア４４０は、出口面４１４において、中心軸線４１１から外へ（例えば、半径方向に）出口開口部４２４よりも広く延びる外縁部４４４を有するとして更に説明され得る。
【００４７】
本明細書に記載されるノズル構造体の渦流室へのカウンタボアの追加は、１つ以上の実施形態において、ノズル構造体内の渦流室の高さの更なる制御をもたらし得る。具体的には、上述したように渦流室の出口開口部と一致するカウンタボアの底縁部が、内部に渦流室が配置されるノズル構造体の、入口面と出口面との間の任意の所望の中間位置に位置し得る。渦流室の高さ（すなわち、渦流室の底面とカウンタボアの底縁部との間の距離）は、本明細書に記載されているものなどのネットシェイプ積層造形プロセスのうちの１つ以上を使用して（例えば、単一光子又は多光子プロセスによって作製された微細構造体を使用して）制御することができる。これに対して、本明細書に記載されるノズル構造体は、多くの場合、電気めっき又は他の積層造形技術を用いて構築され、この技術は、形成後研削、放電加工（ＥＤＭ）、若しくは他の材料除去処理を必要とすることがあり、その結果、ノズル構造体の入口面と出口面との間の厚さに多少のばらつきをもたらす。しかしながら、これらの形成後研削又は他の材料除去プロセスは、渦流室のカウンタボアの底縁部又は出口開口部の位置に影響を与えない。それは、それらの特徴部がノズル構造体の出口面からインセットされているためである。このように、カウンタボアの使用により、ノズル構造体の入口面と出口面との間の距離が渦流室の底部とノズル構造体の入口面との間の距離よりも大きいことに配慮せずに、所望に応じて、渦流室の高さ及びフィーダ貫通孔の長さを選択することが可能になる。
【００４８】
１つ以上の実施形態において、本明細書に記載されるノズル構造体の渦流室に関連して設けられるカウンタボアは、渦流室の出口開口部を出る流体が、カウンタボアの底面及び側壁面の任意の部分、大部分、又は有意の部分に接触しないような大きさとすることができる。流出する流体流の物理的特性が著しく影響を受ける場合（例えば、流体流の所望の形状及び分裂が得られない場合）、又は噴射サイクル後にカウンタボアの表面上に十分な流体が残っている場合、カウンタボアの表面は、貫通孔出口開口部を流出する流体と有意に接触していると考えられ、結果的に、カウンタボア面にコークスが蓄積し、燃焼事象の性能に悪影響を与える（例えば、過剰な量又はサイズの炭素系粒子が燃焼室から排出され、コークスの蓄積が貫通孔から出る燃料噴霧によって直接影響を受けることになる、又はコークスの蓄積が貫通孔などから出る燃料噴霧の形状に間接的に影響を与えることになる、又はそれらの任意の組み合わせをもたらす）。結果として、１つ以上の実施形態では、カウンタボアは、ノズル構造体の厚さを薄くする必要なく、又は渦流室の底面をノズル構造体の出口面のより近くに移動させる必要なく、渦流室の高さを低くすることを可能にすることを特徴とする。渦流室の底面を出口面に向かって上方に移動させると、フィーダ貫通孔の長さを長くする必要があることもある。ノズル構造体を全体的に薄くする必要なく、渦流室の高さをこのように低くすることを達成することは、１つ以上の実施形態において、カウンタボアが存在しない場合に薄い全体厚を有するノズル構造体と比較して、ノズル構造体の構造的完全性を維持するのに有益であり得る。
【００４９】
更に、流体が渦流室を出る前に移動する必要がある距離を低減するために（すなわち、流体が渦流室に留まる時間を短縮するために）、渦流室が比較的浅い深さ（すなわち、短い高さ）を有することが望ましい場合がある。流体が渦流室内で移動しなければならない距離を低減することにより、フィーダ貫通孔を出て渦流室を去る間に流体によって失われる運動エネルギーの量を最小限に抑えることができる。流体が保持する運動エネルギーを最大化又は最適化することで、フィーダ貫通孔を出る流体が、渦流室から離れて所望の距離を移動するのに十分な運動エネルギーを確実に有するようにするのに役立ち得る。ノズルが燃料噴射器ノズルである場合、燃料噴射器供給バルブが閉じた後に、閉じたバルブの反対側でノズル構造体内（例えば、ノズルプレートのフィーダ貫通孔及び渦流室に）に残っている後続量（trailing amount）の燃料が、燃焼室での燃焼に間に合うように（すなわち、燃焼事象に加わるために）渦流室から出てノズルから分離するのに十分な運動エネルギーを確実に有することが特に重要であり得る。ノズルから分離しない（すなわち、依然として接触している）いかなる残存燃料も、コークス堆積物の形成に寄与する可能性があり、潜在的には、フィーダ貫通孔、渦流室、又はその両方を通る燃料の流れを妨げる点まで蓄積されることになる可能性がある。したがって、そのような残留燃料の後続量をノズルからそのように分離するのに十分な運動エネルギーを維持するのを促進することが、コークス生成の問題を回避するのにも役立つ。
【００５０】
本明細書に記載されるノズル構造体内の渦流室によって画定される中心軸線に沿ったカウンタボアの高さ（例えば、図６のｈｃを参照）は、好ましくは、渦流室の高さ（例えば、図６のｈｓを参照）に対して制限され得、ここで、渦流室の高さは、その底面からその出口開口部までが測定される。例えば、１つ以上の実施形態では、渦流室の中心軸線に沿ったカウンタボアの高さｈｃが、渦流室の底面からカウンタボアの底部の渦流室出口開口部までを測定した渦流室の高さｈｓ以下であることが望ましい場合がある。１つ以上の代替的実施形態では、渦流室の中心軸線に沿ったカウンタボアの高さｈｃは、渦流室の高さｈｓの２分の１以下であってもよい。更に他の代替的実施形態では、渦流室の中心軸線に沿ったカウンタボアの高さｈｃは、渦流室の高さｈｓの最大で約２倍又は３倍まで高くてもよい。また、渦流室の高さは、フィーダ貫通孔出口開口部の主要寸法又は幅よりも大きく、フィーダ貫通孔出口開口部の主要寸法の約２倍、３倍、又は４倍以下の範囲であることが望ましい場合がある。
【００５１】
図７は、中心軸線５１１を有し、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔５３０と共にカウンタボア５４０を含む渦流室５２０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔５３０のそれぞれは、渦流室５２０を含むノズル構造体の入口面に開口することになる入口開口部５３２と、渦流室５２０内に開口する出口開口部５３４とを含む。結果として、フィーダ貫通孔５３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔５３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室５２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔５３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室５２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。
【００５２】
図６に見られるカウンタボア４４０の変形例において、図７に示されるカウンタボア５４０が、（渦流室４２０に関連して示されるカウンタボア４４０の丸みを帯びた形状と比較して）比較的鋭い下部周縁部５４２を含み、カウンタボア５４０の外縁部５４４へ上向きに延びる真っ直ぐな側壁を有する。残留燃料の後続量が、ノズル構造体から分離するのに十分な運動エネルギーを維持するのを助けるために、カウンタボア５４０のこのような鋭い下部周縁部５４２を取り除き、カウンタボア（例えば、図６のカウンタボア４４０を参照）の底面と外側側壁との間で、急な（例えば、直角の）遷移部ではなく、漸進的（例えば、丸みを帯びている）遷移部を設けることが望ましいことが分かった。一実施形態では、この漸進的遷移部は、燃料が減速し、停滞して堰き止められる可能性がある、カウンタボア内の低圧体積（すなわち、低流体速度体積）の形成を防止又は大幅に低減するのに十分な大きさの半径によって画定される。この漸進的遷移部は、約５０μｍ〜約２００μｍ以下の範囲の（又は約２００μｍを超える）半径を有することが望ましい場合がある。この半径は、カウンタボア外側壁の最上縁部及びカウンタボア底面（例えば、図６を参照）の最内縁部（すなわち、貫通孔出口開口部に隣接している）と接するように選択することができる。
【００５３】
図８は、中心軸線６１１を有し、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔６３０と共にカウンタボア６４０を含む渦流室６２０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔６３０のそれぞれは、渦流室６２０を含むノズル構造体の入口面に開口することになる入口開口部６３２と、渦流室６２０内に開口する出口開口部６３４とを含む。結果として、フィーダ貫通孔６３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔６３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室６２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔６３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室６２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。図７に見られるカウンタボア５４０の変形例において、図８に示されるカウンタボア６４０が、図６に示されるカウンタボア４４０と同様の丸みを帯びた下縁部６４２を含む。
【００５４】
図９は、中心軸線７１１を有し、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔７３０と共に、カウンタボアの代わりに膨張室７４０を含む渦流室７２０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔７３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔７３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室７２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔７３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室７２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。上述の実施形態の変形例において、図９に示される膨張室７４０が、傾斜外面の形態であり、この外面は、軸線７１１に沿って軸方向上向きに、かつ軸線７１１から半径方向外向きに離れるように膨張室７４０の上縁部７４４まで延びる。カウンタボアとは異なり、渦流室７２０から流れる流体は、膨張室７４０の外側壁に接触し、この外側壁によってガイドされることが意図される。このようにして、渦流室７２０を出る噴霧プルーム又はパターンによって形成される角度θ（例えば、図１９及び図２０参照）は、膨張室外面の傾斜を変化させることによって、少なくとも部分的に制御することができる。
【００５５】
図１０は、中心軸線８１１を有し、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔８３０と共にカウンタボア８４０を含む渦流室８２０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔８３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔８３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室８２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔８３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室８２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。上記のカウンタボアの変形例において、図１０に示されるカウンタボア８４０が、傾斜外側壁又は外面を含み、この傾斜外側壁又は外面は、下縁部８４２から軸線８１１に沿って軸方向上向きに、かつ膨張室７４０と同様に、軸線８１１から半径方向外向きに離れるようにカウンタボア８４０の上縁部８４４まで延びる。カウンタボア８４０と膨張室７４０との１つの違いは、図９に見られるように、膨張室７４０の下縁部７４２は渦流室７２０の上縁部と一致している一方、カウンタボア８４０の下縁部８４２は、渦流室８２０の上縁部から外向きに間隔が空いていることである。このように外向きに間隔が空いた下縁部８４２を有することにより、流体噴霧プルーム又はパターンがカウンタボア８４０の外側壁と接触することを制限又は排除することができる。上記のように、下縁部８４２が丸みを帯びていることが望ましい場合がある。
【００５６】
図１１は、中心軸線９１１を有し、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔９３０と共にカウンタボア９４０を含む渦流室９２０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔９３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔９３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室９２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔９３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室９２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。上記のカウンタボアの変形例において、図１２に示されるカウンタボア９４０が、中心軸線９１１に沿って上方にいくとカウンタボア９４０によって形成された開口部が狭くなるように内側に傾斜した上縁部９４４を含む。カウンタボア出口のこのような狭まりは、噴射プルーム又はパターンとカウンタボア９４０の外側壁との間に位置する空気に影響を及ぼすことによって、流出する流体噴霧プルーム又はパターンの外面に影響を及ぼすことができる。例えば、このような狭まりは、この空間内での空気圧の増加を引き起こし、噴霧プルーム又はパターンがカウンタボア９４０の外側壁に実際に接触することなく、プルーム角度θを低下させることができる。
【００５７】
図１２は、共通の中心軸線１０１１を中心として配置された一対の渦流室の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。渦流室１０２０及び１０２０’のそれぞれは、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔１０３０と流体連通している。フィーダ貫通孔１０３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１０３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１０２０及び１０２０’の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１０３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１０２０及び１０２０’を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。
【００５８】
図１３は、一対の中心軸線１１１１及び１１１１’を中心として配置された一対の渦流室の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。渦流室１１２０及び１１２０’のそれぞれは、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔１１３０と流体連通している。フィーダ貫通孔１１３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１１３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１１２０及び１１２０’の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１１３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１１２０及び１１２０’を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。図１３に示される渦流室１１２０及び１１２０’と図１２に示される渦流室１０２０及び１０２０’との１つの違いは、図１２の渦流室１０２０及び１０２０’が共通の中心軸線１０１１を中心として配置されている一方、渦流室１１２０及び１１２０’が互いにオフセットされた一対の中心軸線１１１１及び１１１１’を中心として配置されることである。
【００５９】
図１４は、共通の中心軸線１２１１を中心として配置された一対の渦流室の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。渦流室１２２０及び１２２０’のそれぞれは、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得るフィーダ貫通孔１２３０と流体連通している。フィーダ貫通孔１２３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１２３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１２２０及び１２２０’の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１２３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１２２０及び１２２０’を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。渦流室１２２０と１２２０’と渦流室１０２０と１０２０’との１つの違いは、渦流室１２２０’が傾斜端面１２２５’を含む一方で、渦流室１２２０が傾斜端面１２２５を含むことである。傾斜端面１２２５及び１２２５’は、図１２に示される渦流室１０２０及び１０２０’の端部の形状と比較して、渦流室１２２０及び１２２０’から出る流体の流れを促進することができる。
【００６０】
上述の渦流室の形状及び／又は構成における変形例及び代替例は渦流室に焦点を当てているが、図１５〜図１８は、本明細書に記載されるノズル構造体内の渦流室に流体を供給するために使用されるフィーダ貫通孔に見出され得る変形例を示す。
【００６１】
図１５は、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得る渦流室１３２０及びフィーダ貫通孔１３３０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔１３３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１３３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１３２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１３３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１３２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。フィーダ貫通孔１３３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、内部に渦流室１３２０が配置されるノズル構造体の入口面に開口する入口開口部１３３２と、渦流室１３２０内に開口する出口開口部１３３４とを含む。しかしながら、図１５に示されるフィーダ貫通孔１３３０における１つの違いは、フィーダ貫通孔１３３０の断面積が入口開口部１３３２と出口開口部１３３４との間で変化することである。具体的には、図１５のフィーダ貫通孔１３３０の示された例示的実施形態は、出口開口部１３３４よりも大きい入口開口部１３３２を含んでいるため、入口開口部１３３２から出口開口部１３３４へいくときにフィーダ貫通孔１３３０の断面積が減少する。このようなフィーダ貫通孔構成は、流体がフィーダ貫通孔を通って出るときに流体の速度を増加させることができる。このような速度の増加は、フィーダ貫通孔を出る流体が渦流室から出て移動するのに十分な運動エネルギーを確実に得るのに役立ち得る。このことは、ノズルが燃料噴射器ノズルである場合に、燃料噴射器供給バルブが閉じた後に、後続量の燃料が、燃焼室での燃焼に間に合うように（すなわち、燃焼事象に加わるために）渦流室から出るのに十分な運動エネルギーを確実に有するために、特に重要であり得る。他の代替的実施形態では、逆の配置が生じることが可能であり得る。すなわち、フィーダ貫通孔の断面積は、それぞれの入口開口部から対応するそれぞれの出口開口部へといくときに増加してもよい。
【００６２】
図１６は、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得る渦流室１４２０及びフィーダ貫通孔１４３０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔１４３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１４３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１４２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１４３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１４２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。フィーダ貫通孔１４３０は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、内部に渦流室１４２０が配置されるノズル構造体の入口面に開口する入口開口部１４３２と、渦流室１４２０内に開口する出口開口部１４３４とを含む。しかしながら、図１６に示されるフィーダ貫通孔１４３０における１つの違いは、本明細書に記載されるフィーダ貫通孔の他の例示的実施形態に関連して見られるフィーダ貫通孔１４３０の（貫通孔の長さに対して横断する面で取られた）断面形状が円形でも楕円形でもないことである。むしろ、図１６に示されるフィーダ貫通孔１４３０は、概ね三角形の断面形状を有する。
【００６３】
他の代替的実施形態では、更に他の断面形状を有するフィーダ貫通孔も可能である。本明細書に記載される渦流室で使用されるフィーダ貫通孔の代替的な形状の数は本質的に無限であるが、本明細書に記載されるように流体を渦流室に送達するために使用され得るフィーダ貫通孔の代替的な断面形状の他の例としては、楕円形、卵形、星形、五角形、六角形などが挙げられる。
【００６４】
図１７は、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得る渦流室１５２０及びフィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’のそれぞれは、フィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ中心軸線１５１１の周りを回って流れ、渦流室１５２０から出るように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、渦流室１５２０を形成している外側側壁に沿って流体を方向付けるように配置することができる。フィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’は、他の例示的実施形態に関連して本明細書に記載されるように、内部に渦流室１５２０が配置されるノズル構造体の入口面に開口する入口開口部１５３２及び１５３２’（それぞれ）と、渦流室１５２０内に開口する出口開口部１５３４及び１５３４’（それぞれ）とを含む。図１７に示される変形例の中に、渦流室１５２０を形成する内側側壁１５２６の形状がある。図示されるように、内側側壁１５２６は、渦流室１５２０の外側壁１５２８に向かっては外側壁１５２８から離れる、波状又はひだ付き表面の形態である。図１７に示す別の変形例として、フィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’の出口開口部１５３４及び１５３４’の位置がある。図示されるように、フィーダ貫通孔１５３０の出口開口部１５３４は、渦流室１５２０の底面１５２２よりも渦流室１５２０の出口開口部１５２４の近くで渦流室１５２０に入っている。反対に、フィーダ貫通孔１５３０’の出口開口部１５３４’は、渦流室１５２０の底面１５２２よりも渦流室１５２０の出口開口部１５２４からより遠くで、渦流室１５２０に入る。渦流室の高さに沿って別々の位置に配設されたフィーダ貫通孔の出口開口部を有するこの特徴は、本発明の任意の実施形態に用いることができる。本明細書に記載される渦流室に関連して使用されるフィーダ貫通孔の出口開口部の配置における多くの他の変形例が可能であり得、例えば、中心軸線１５１１と鋭角を形成する線に沿って整列した３つ以上のこのような出口開口部の１つ以上の組を有することを含む。図１７に示す更に別の変形例として、同じ渦流室１５２０が、異なる断面形状を有するフィーダ貫通孔１５３０及び１５３０’によって供給が行われることがある。換言すれば、本明細書に記載されるノズル構造体の渦流室は、様々に異なる形状、渦流室内への異なる入口位置、及び本明細書に記載される他の変形例を有するフィーダ貫通孔によって供給が行われてもよい。
【００６５】
図１８は、本明細書に記載されるノズル構造体に形成され得る渦流室１６２０及びフィーダ貫通孔１６３０の別の例示的実施形態のネガティブ像の斜視図である。フィーダ貫通孔１６３０のそれぞれは、フィーダ貫通孔１６３０を通って流れる流体を、渦を巻くように、そうでなければ渦流室１６２０の周りを回って流れるように方向付けするために使用される。具体的には、フィーダ貫通孔１６３０は、それらの入口開口部同士が渦流室の外周部の範囲内で互いにごく近接して配置されてよく、各フィーダ貫通孔は最初に外向きに湾曲し、次いで内側に戻るように湾曲して、流体を渦流室１６２０の周りに入るように方向付ける。このようなフィーダ貫通孔構成は、フィーダ貫通孔の全てに供給を行う１つの入口開口部を有することを可能にする、又は少なくとも容易にすることができる。このようなフィーダ貫通孔構成はまた、貫通孔入口開口部３２が配置される入口表面又は入口面の面積（例えば、図３４Ｃの参照ＡＩＯを参照）が、渦流室の外周部によって画定されることを可能にすることもできる。入口開口部面積ＡＩＯを低減することにより、例えば、ノズルプレートを作製するために使用される材料の強度及び／又は厚さを低減するなどの利益をもたらすことができる。渦流室１６２０は、内側側壁１６２６及び外側側壁１６２８を含み、外側側壁１６２８は、渦流室１６２０を含むノズル構造体の出口面に開口し、出口開口部１６２４を形成するように、軸線１６１１に沿って軸方向上向きに、かつ軸線１６１１から半径方向外向きに離れるように渦流室１６２０の上縁部まで延びる傾斜表面を形成している。外側側壁１６２６がそのように傾斜するため、渦流室１６２０は膨張室（例えば、図９の膨張室７４０など）のように機能し、渦流室１６２０を通って流れる流体が外側側壁１６２６に接触してガイドされるので、渦流室１６２０を出る噴霧プルーム又はパターンによって形成される角度θ（例えば、図１９及び図２０を参照）は、外側側壁１６２６の傾斜を変更することによって少なくとも部分的に制御することができる。
【００６６】
１つ以上の実施形態では、本明細書に記載される渦流室及び関連するフィーダ貫通孔を有するノズル構造体は、例えば内燃機関の燃焼室内に燃料を送達するのに有用であり得る漏斗形状の流体プルームを形成することができる。本明細書で使用する場合、「漏斗形状の流体プルーム」という用語は、流体が渦流室内にある間及び流体が渦流室を出た後の流体の形状を指す。流体は、渦流室内にある間は、管形状を有するものとして説明することができ、渦流室の外側にある間は、円錐形状を有するものとして見ることが可能である。合わせて、２つの形状は、概して漏斗形状を形成するものとして見ることができる。連続した環状溝の渦流室の実施形態の内部にある間、プルームの管状部分は概ね中空である。渦流室の内部にある間、その管状部分は、プルームの管形状部分の左右を横切る流体液滴分布を有する、より中実の管状形状を有することもある。プルームの管状部分は、概ね中空であってもよい。この流体液滴分布は、プルームの管形状部分の中心よりも外周部の周りで液滴の濃度が高いと考えられる。
【００６７】
漏斗形状のプルームは、中空であってもよく、又は流体液滴及び／又は流体流で満たされていてもよい。漏斗形状の流体プルームの中心長手方向軸線を通過する、ノズル構造体の出口面に概ね垂直な平面に沿って、断面で見ると、漏斗形状の向かい合う側同士の間に少なくとも約２５°〜約１３５°以下の範囲の幅を有する角度θを形成することが望ましい場合がある。プルームの円錐形状部分は、概ね中空である（すなわち、円錐形状部分の壁内の空間の２５％未満が流体を含有している）、又は円錐形状部分の壁内の空間は、少なくとも２５％〜５０％未満、５０％以上、又は少なくとも７５％の流体含有量を有し得る。同様に、管形状部分は、円錐形状部分と同程度に概ね中空であり得る。図１９〜図２０は、ノズル構造体１７１０の出口面１７１４に開口する渦流室１７２０を有するノズル構造体１７１０を使用して形成され得る、その向かい合う側同士又は縁同士の間に角度θを形成する１つの例示的な漏斗形状の噴霧パターン又はプルーム１７５０を示し、図示した漏斗形状のプルーム１７５０は、中心軸線１７１１の周りに配置されている。
【００６８】
漏斗形状が中空の漏斗形状の壁である場合、壁が連続又は不連続であることが望ましい場合がある。任意の流体液滴又は流体流の全て又は大部分（すなわち、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％超）が少なくとも１つの他の流体液滴又は流体流と接触する、又はごく近接しているとき、漏斗形状の壁は連続的であると考えられる。所与の液滴又は流れは、別の流体液滴又は流体流との間の間隙が所与の液滴又は流れの直径よりも小さい場合、別の流体液滴又は流体流にごく近接している。任意の流体液滴又は流体流の全て、大部分（すなわち、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％超、かつ１００％未満）、又は相当な量（すなわち、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、又は４５％超、かつ５０％以下）が別の液滴又は流れにごく近接していないとき、漏斗形状の壁は不連続であると考えられる。流体が内燃機関用の燃料である場合、「漏斗形状のプルーム」という用語は、燃料が渦流室内にある間の、渦流室から出た後の、及びエンジンの燃焼室で燃焼される前の、燃料の形状を指す。漏斗形状のプルームは、渦流室内に、少なくとも部分的に、大部分が、又は完全に位置している初期円筒形状部分と、渦流室の外側に位置し初期円筒形状部分から延びる円錐形状部分とを有する。内燃機関は、例えば、ガソリン直接噴射（ＧＤＩ）エンジン又は別のタイプの直接噴射（ＤＩ）エンジンであることが望ましい場合がある。
【００６９】
本明細書に記載されるノズル構造体は、平坦プレート、湾曲プレート、複合湾曲プレートとすることができ、そうでなければ入口面の表面と出口面の表面とが異なる三次元構造を有することができる。ノズル構造体の出口面は、平坦、半球形、湾曲、そうでなければ立体形状を有することが望ましい場合がある。また、ノズル構造体の入口面及び出口面の表面積のうちの全て、大部分（すなわち、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％超）、又は実質的に皆無（すなわち、０％〜５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、又は５％未満の範囲）が、互いに厳密に平行（すなわち、従来の製造公差内）、又は概ね平行（すなわち、平行から最大で約１度以内）であることが望ましい場合がある。
【００７０】
平坦な入口面及び出口面を有するノズルプレートの様々な例示的実施形態を、上述し、図示した。図２１〜図２４は、立体形状を有する入口面及び出口面を有するノズルプレートの１つの代替的な例示的実施形態の上面図、底面図、側面図、及び断面図を示す。具体的には、ノズルプレート１８１０は、入口面１８１２及び出口面１８１４を含む。ノズルプレート１８１０はまた、中央ランド部又は島部１８２９によって部分的に画定された渦流室１８２０と、フィーダ貫通孔１８３０と、フィーダ貫通孔１８３０の入口開口部１８３２とを含む。フィーダ貫通孔１８３０は、渦流室１８２０内に通じており、中心軸線１８１１に対して接線方向成分及び軸方向成分の両方を有する方向に沿って渦流室に流体を送達する。図２４に見られるように、入口面１８１２の一部分及び出口面１８１４の一部が、三次元湾曲を有する。入口面１８１２及び出口面１８１４の図示された三次元湾曲は一致しているが、他の代替的実施形態は、互いに一致しない三次元湾曲を有する入口面及び／又は出口面を含んでもよい。
【００７１】
図２５〜図２８は、本明細書に記載されるノズルプレート内に設けられ得る渦流室の代替的な例示的実施形態の断面図である。具体的には、図２５〜図２８は、ノズルプレート１９１０の例示的実施形態を示し、これらのノズルプレート１９１０のそれぞれは、入口面１９１２と、内部に渦流室１９２０が形成された出口面１９１４とを含む。渦流室１９２０のそれぞれは、底面１９２２及び外側側壁１９２８を含み、これらは共に中心軸線１９１１を画定する。図２５及び図２６はまた、渦流室１９２０内の出口開口部１９３４に通じているフィーダ貫通孔１９３０を示す。
【００７２】
図２５〜図２８に示される渦流室のそれぞれは、軸線１９１１と底面１９２２との交点と一致する中心点を有する底面１９２２を有する止まり穴の形態であると説明することができ、底面１９２２は縁部を有し、この縁部から外側側壁１９２８が延びる。１つ以上の実施形態において、底面１９２２の縁部は、例えば、図２５及び図２８に見られるように、渦流室１９２０の内表面の方向の変化によってかなり明確に画定され得る。
【００７３】
他の実施形態では、底面１９２２の縁部は、例えば、図２６〜図２７に見られるように、あまり明確に画定されないこともある。渦流室の底面の縁部が特に明確に画定されないそれらの実施形態では、底面の縁部は、底面の中心点から最も遠い位置として説明されてもよく、底面に対して垂直に延びる軸線が、この中心点を通って、渦流室の反対側の外側側壁と交差している。
【００７４】
本明細書に記載されるノズル構造体に見られる渦流室の１つ以上の実施形態では、渦流室の底面の中心点を、底面の中心点が底面の縁部又は最外周よりも出口面に近くなるように、高くしてもよい。このような配置の例は、図２５及び図２８に示される渦流室１９２０に見出すことができる。本明細書に記載されるノズル構造体に見られる渦流室の１つ以上の代替的実施形態では、渦流室の底面の中心点は、底面の縁部又は最外周よりもノズル構造体の出口面から遠くに位置してもよい。このような配置の例は、図２６及び図２７に示される渦流室１９２０に見出すことができる。このような実施形態では、渦流室の底面は、底面の中心点からその縁部又は最外周に向かっていくときに、ノズル構造体の出口面に向かって上向きに傾斜する底面、又はノズル構造体の出口面から離れるように下向きに傾斜する底面を有するものとして説明され得る。
【００７５】
図２９及び図３０は、本明細書に記載される渦流室の側壁の形状又は向きの変形例を説明するために使用され得る、本明細書に記載されるノズル構造体内に設けられ得る渦流室の他の代替的な例示的実施形態の断面図である。図２９及び図３０の両方において、ノズルプレート２０１０は、入口面２０１２及び出口面２０１４を含むように図示されている。渦流室２０２０は、図２９及び図３０に示される両方のノズルプレート２０１０内に見られ、底面２０２２、内側側壁２０２６、及び外側側壁２０２８を含む。内側側壁２０２６は、中央ランド部又は島部２０２９の最外周を画定する。渦流室２０２０はまた、入口面２０１２及び出口面２０１４を通って延びる中心軸線２０１１を画定する。
【００７６】
図２９及び図３０に示される渦流室２０２０はいずれも、中心軸線２０１１から半径方向に測定される可変幅を有する渦流室を画定する側壁を含む。図２９では、内側側壁２０２６及び外側側壁２０２８が、底面２０２２から出口面２０１４に向かっていくときに幅が狭くなる渦流室２０２０を形成している。図３０では、内側側壁２０２６及び外側側壁２０２８が、底面２０２２から出口面２０１４に向かって幅が広くなる渦流室２０２０を形成している。１つ以上の実施形態において、各渦流室２０２０の内側側壁２０２６及び外側側壁２０２８のそれぞれは、少なくとも約３０°〜約１５０°、又は少なくとも約４５°〜約１３５°の範囲の角度を出口面との間に形成し得る。側壁２０２６及び側壁２０２８によって形成される角度は、同一であっても異なっていてもよく、側壁２０２６及び側壁２０２８は両方が同一方向に、別々の方向に、若しくは反対の方向に傾斜していてもよく、又は一方のみが傾斜していてもよい。
【００７７】
本明細書に記載されるノズル構造体に見られる渦流室の代替的な例示的実施形態は、任意の選択された様式で変化する幅を含んでもよく、例えば、渦流室は、両方とも、渦流室内で底面から出口面に向かっていくときに幅が広くなってから狭くなってもよく、又は逆もまた同様である。
【００７８】
図３１〜図３３は、本明細書に記載されるノズル構造体の別の代替的な例示的実施形態を示す。図示されたノズルプレート２１１０は、入口面２１１２と、出口面２１１４と、ノズルプレートの内部に形成され、中央ランド部又は島部２１２９によって部分的に画定された渦流室２１２０とを含む。単一のフィーダ貫通孔２１３０が、流体を渦流室２１２０に供給するために使用され、かつノズルプレート２１１０の入口面２１１２上に入口開口部２１３２と、渦流室２１２０内に開口した出口開口部２１３４とを含む。出口開口部２１３４は、図３１に示されるように、渦流室２１２０の底面２１２２内に少なくとも部分的に開口することができる、又は出口開口部２１３４は、渦流室２１２０の対応する端壁（例えば、参照番号２１３４が位置する端壁）を通って渦流室２１２０内に開口することができる。渦流室２１２０に関連して示される１つの任意選択の特徴は、渦流室の深さがその長さに沿って変化することである。具体的には、例えば、渦流室２１２０の深さは、出口開口部２１３４から中心軸線２１１１を中心として渦流室２１２０の反対側の端部に向かっていくときに低減することができる。底面２１２２と出口面２１１４との間の距離によって測定される渦流室２１２０の深さの変化は、図３２及び図３３の断面図に見られる。出口面２１３４により近い図３２では、底面２１２２と出口面２１１４との間の距離は、図３３で見られる底面２１２２と出口面２１１４との間の距離よりも大きい。１つ以上の実施形態において、底面と出口面との間で変化する深さを有する渦流室は、１つ以上の実施形態において、本明細書に記載されるノズル構造体の渦流室から出口面に向かって流体が出ることを促進するように、渦流室を通っていく流体を上向きにガイドする又は方向付ける軸方向成分をもたらし得る傾斜底面を有するものとして説明され得る。
【００７９】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができる。したがって、ノズル構造体の特徴部（例えば、渦流室、貫通孔、カウンタボア、又は他のノズル構造体の設計特徴部）の任意の組み合わせは、本発明の範囲内であることが意図される。以下は、そのような修正及び変更の例である。
【００８０】
図２Ａ及び図７〜図１７のノズル設計はそれぞれ、入口開口部と渦流室との間のほぼ中間に鋭い角の屈曲部を有する横から入るフィーダ貫通孔を有する。図３４〜図４１のノズル設計は、本出願で既に記載されているノズル設計を、恐らく有用であると思われる、もう数個の変形例で補強することを目的としている。図３４〜図４１のノズル設計を含む、本明細書に開示される任意のノズル設計の特徴部の任意の組み合わせは、本発明の範囲内で想定されるものである。
【００８１】
図３４Ａ〜図３４Ｄを参照すると、本発明によるネガティブ像供給口の一実施形態が、渦流室２０及び複数のフィーダ貫通孔３０を有し、各フィーダ貫通孔３０は、概ね円形の断面を有する直線的に屈曲したフィーダ貫通孔（例えば、図７〜図１６を参照）とは対照的に、楕円形断面を有し、またその長さに沿って湾曲している。一実施形態では、フィーダ貫通孔の楕円形状の長軸は、ノズル構造体及びバルブ開口部の中心から半径方向に発出する放射状線３７に沿っている。別の実施形態では、各楕円形のフィーダ貫通孔３０の短軸が、この同じ向きを有するように設計されてもよい。この実施形態（図３４Ｄを参照）では、サック容積を減少させ、無効な下角を除去するために、渦流室２０は、平坦（すなわち、長方形断面）ではなく、丸みを帯びた又は湾曲した底面を有する。一般に、フィーダ貫通孔は、ノズル構造体の構造的完全性のために、十分な量のノズル構造体材料がフィーダ貫通孔の間に留まることを可能にするサイズ及び向きで設計されるべきである。「サック容積」とは、封止を形成する燃料噴射器バルブの入口面と、燃料噴射器バルブの先端面との間に形成される比較的小さい容積の空間を指す周知の用語である。内燃機関の対応する燃焼室の各燃焼サイクル中に、燃料が、このサック容積内に残ることがある。サック容積内に残った燃料は、１つ以上の有害な影響を生じることがあり、この影響には、サック内に炭素質堆積物を形成する「コークス生成」又は燃料の熱分解、噴射事象の開始時及び／又は終了時のサック容積の慣性効果による燃料プルームの歪み、サック容積からの放出により生じる液滴の大きさの不十分な画定（典型的には、大きすぎる）、及び燃料流の不十分な侵入が挙げられるが、これらに限定されない。したがって、サック容積を排除するか、又は少なくとも最小化することが望ましい。
【００８２】
図３４Ａ〜図３４Ｅに示されるフィーダ貫通孔３０は、入口開口部から渦流室２０までずっと比較的一定の断面積を維持している。これに対して、図３５Ａ〜図３５Ｄに示すフィーダ貫通孔３０の断面積は、それらの入口開口部３２からそれらの渦流室２０まで減少している。この面積減少は、流体の速度を増加させることができ、それによって、流体が渦流室２０に入る際に流体の運動エネルギーを増加させることができる。
【００８３】
図３６Ａ〜図３６Ｃを参照すると、フィーダ貫通孔が屈曲部又は湾曲部のいずれもなく真っ直ぐであることを除いて、図３４Ａ〜図３４Ｃに示したものと同様の供給口が示されている。このような真っ直ぐなフィーダ貫通孔３０を使用する場合には、貫通孔入口開口部３２が位置する少なくとも入口表面又は面１２の領域（例えば、図３４Ｃの参照ＡＩＯを参照）でノズルプレート１０の厚さを増加させること、又は入口表面若しくは面１２のこの入口開口部領域ＡＩＯを広げること、又はその両方が望ましい場合がある。入口開口部から出口開口部までの距離が同じである場合、屈曲又は湾曲したフィーダ貫通孔３０は、フィーダ貫通孔３０が真っ直ぐであるときに使用されるほどのノズルプレート１０の厚さを必要とせず、かつ／又はフィーダ貫通孔３０が真っ直ぐであるときに使用されるものほどの大きさの入口開口部領域ＡＩＯを必要としない。図３７Ａ〜図３７Ｃを参照すると、フィーダ貫通孔３０が渦流室２０の底部に向かって湾曲し、それらの経路に沿ってねじれを有することを除いて、図３４Ａ〜図３４Ｅに示されるものと同様の供給口が示されている。このねじれは、楕円形状の出口開口部の長軸を、渦流室２０の外側側壁に対して概ね整列する又は平行になるように、垂直方向に整列させることで、渦流室２０との交点におけるフィーダ貫通孔の幅を最小化する。このより狭いフィーダ貫通孔プロファイルによって渦流室２０の幅もまた狭くすることができ、これにより、より小さいサック容量を可能にすることができる。
【００８４】
図３８Ａ〜図３８Ｃを参照すると、サック容積を最小化し、渦流室２０内での流体速度を最大化するのを促進するために、底部が丸みを帯びた渦流室２０を、湾曲した、テーパ状の、ねじりのあるフィーダ貫通孔と組み合わせた供給口が示されている。この実施形態では、少なくとも入口開口領域ＡＩＯでは、ノズルプレート１０の厚さを低減して、渦流室２０の深さを減少させた。このような深さの減少はまた、渦流室出口開口部上でカウンタボアを使用することによっても達成され得る（例えば、図６〜図１１を参照）。図３９Ａ〜図３９Ｄ及び図４０Ａ〜図４０Ｄを参照すると、渦流室の外側側壁の形状が傾斜していること（図３９Ａ〜図３９Ｄを参照）又は湾曲していること（図４０Ａ〜図４０Ｄ）を除いて、図３８Ａ〜図３８Ｄに示された供給口と同様の２つの供給口が示されている。傾斜した又は湾曲した外側側壁を有する渦流室を使用することにより、噴霧プルームの円錐角（例えば、図２０を参照）を広げ、流体円錐の壁の幅を広げることができる。渦流室２０のこのような拡張されたプロファイルは、コークス生成の影響を最小限に抑えることができると考えられる。理論的には、炭素堆積物は、図３８Ａ〜図３８Ｄの渦流室２０の平行な内側側壁及び外側側壁内に押し込まれることがあるが、このような炭素堆積物は、これら２つの渦流室の広がった開口部ではより容易に除去することができる（図３９Ａ〜図３９Ｄ及び図４０Ａ〜図４０Ｄ）。渦流室２０の内側側壁もまた、同様の輪郭を有することができる。図４１Ａ〜図４１Ｃを参照すると、別の供給口設計は、図３８Ａ〜図３８Ｄの供給口設計よりプロファイルが低く、かつサック容積が小さいバージョンである。
【００８５】
追加的実施形態
１．  入口側の入口面、出口側の出口面、入口面と出口面との間の厚さ、及び少なくとも１つの流体供給口又は貫通孔を有するノズル構造体を備える流体（例えば、液体又は気体燃料）供給ノズルであって、流体供給口又は貫通孔は、厚さ内に位置し、縁部を有する底面と外側側壁とによって少なくとも部分的に画定された渦流室であって、外側側壁が、底面の縁部に沿って位置し、出口面に渦流室の少なくとも１つの出口開口部の外周部を形成するように底面から出口側に向かって延びる、渦流室と、少なくとも１つ又は複数のフィーダ貫通孔であって、各フィーダ貫通孔が、入口面の入口開口部と、渦流室内に開口する出口開口部とを有し、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体を、外側側壁に沿ってかつ渦流室内で、渦を巻くように、そうでなければ渦流室の法線（例えば、中心又は中心外れ）軸の周りを回って流れるように方向付ける、フィーダ貫通孔と、を備える、流体供給ノズル。すなわち、フィーダ貫通孔の出口開口部は、フィーダ貫通孔を通ってその出口開口部から流出する流体が、流体が渦流室内にある間、中心軸線の周りを回って流れるように方向付けられるように、渦流室内に開口する。ノズルは、以下の特徴のうちの少なくとも１つ又は任意の組み合わせを含むことができる：
（ａ）渦流室が、底面と、外側側壁と、外側側壁と向かい合う内側側壁とによって画定される少なくとも１つの溝、好ましくは、環状溝であり、内側側壁は、出口面に渦流室の少なくとも１つの出口開口部の内周部を形成するように、底面から出口側に向かって延びる。いくつかの実施形態では、渦流室の内側側壁を少なくとも部分的に画定するノズル構造体の部分を、中央ランド部又は島部と呼ぶことがある。この中央ランド部又は島部は、止まり穴渦流室を部分的に充填するものとして見ることができる。
（ｂ）ノズルは、渦流室を１つだけ有する。
（ｃ）ノズルはモノリシック単一片（single piece）構造体であり、少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部が、渦流室の外側側壁に開口する。
（ｄ）少なくとも１つのフィーダ貫通孔は、少なくとも１つのフィーダ貫通孔内に流入する流体の速度が、少なくとも１つのフィーダ貫通孔から流出して渦流室に流入する流体の速度よりも遅くなるように構成される（例えば、フィーダ貫通孔の断面積はその入口開口部から出口開口部にいくときに減少し得る、入口開口部の断面積は出口開口部の断面積よりも大きくすることができる、など）。
（ｅ）ノズルは、出口面と外側側壁との間に渦流室の出口開口部に沿ったカウンタボアを更に含む。
（ｆ）少なくとも１つのフィーダ貫通孔の入口開口部が、少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部よりも面積が小さい。
（ｇ）少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部が渦流室の外側側壁に開口しており、少なくとも１つのフィーダ貫通孔が貫通孔中心軸線を有し、貫通孔中心軸線は、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を流出する流体が、渦流室の出口開口部を出る前に、ノズルの出口面における渦流室の出口開口部に向かう傾斜方向で渦流室内に方向付けられ、かつ渦流室の外側側壁の周りを回って流れるように、向きが付けられている。
（ｈ）少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部は、主要寸法（すなわち、最大幅又は直径）を有し、渦流室が、フィーダ貫通孔出口開口部の主要寸法よりも高く、フィーダ貫通孔出口開口部の主要寸法の約２倍、３倍、又は４倍以下の範囲の高さを有する。
（ｉ）特徴（ａ）〜（ｈ）の任意の組み合わせ。
ノズル構造体は、例えば、一体型ノズルプレート、１つの一体構造として形成されたか、若しくは別々に形成され（例えば溶接などによって）一緒に接合されたかのいずれかである、ノズルプレートとバルブガイドとの組み合わせ、又は渦流室及び１つ以上のフィーダ貫通孔が内部に形成された任意の他の構造体であってもよい。このようなノズルを使用して、所与のシステム及び／又はプロセスにおける特定の使用のための任意の流体（すなわち、液体又は気体）を供給することができる。例えば、ノズルは、液体又は気体燃料（例えば、ガソリン、アルコール、メタン、ブタン、プロパン、天然ガスなど）を内燃機関の燃焼室内に供給する際に燃料噴射器ノズルとして使用することができる。
【００８６】
２．  ノズルが燃料噴射器ノズルである、実施形態１に記載のノズル。
【００８７】
３．  ノズルが、内燃機関の燃焼室に液体燃料（例えば、ガソリン、ディーゼル、アルコール、燃料油、ジェット燃料、尿素など）を供給するように作動的に適合される（すなわち、寸法設定される、構成される、又は他のやり方で設計される）、実施形態１又は２に記載のノズル。
【００８８】
４．  ノズルが、内燃機関の燃焼室に気体燃料（例えば、天然ガス、プロパン、ブタンなど）を供給するように作動的に適合される（すなわち、寸法設定される、構成される、又は他のやり方で設計される）、実施形態１又は２に記載のノズル。
【００８９】
５．  ノズルが、入口面及び出口面によって少なくとも部分的に画定された単一片ノズル構造体（例えば、ノズルプレート又はノズルプレートとバルブガイドとの組み合わせ）を含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のノズル。本明細書に記載されるノズル構造体は、例えば、１つ以上の金属、金属合金、セラミックなど、ノズルでの使用に適した任意の材料で構成され得る。１つ以上の実施形態では、本明細書に記載されるノズル構造体は、例えば、電気めっき金属から作製することができるが、他の従来の金属積層造形プロセス（例えば、金属粒子焼結）もまた使用することができる。
【００９０】
６．  ノズルが、バルブガイド（例えば、図１Ｂの参照番号１０３を参照）を更に含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のノズル。バルブガイドは、例えば、多光子積層造形プロセスを使用することによる、ノズルの一体的に形成された部分であってもよい。あるいは、ノズルがノズルプレートを含む場合、バルブガイド及びノズルプレートは、例えば、一緒に溶接することによって接合することができる。
【００９１】
７．  入口面及び出口面は、少なくともそれらの縁部（例えば、そこで溶接され得る）の周りで、プラス又はマイナス約０．５度又は１度以内で互いに平行である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のノズル。
【００９２】
８．  入口面及び出口面は、それらの縁部（例えば、そこで溶接され得る）の周りで、プラス又はマイナス約０．５度又は１度以内で互いに平行である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のノズル。
【００９３】
９．  入口面及び出口面の少なくとも一方又は両方が三次元湾曲（図２５〜図２８参照）を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のノズル。
【００９４】
１０．  少なくとも１つのフィーダ貫通孔が、複数のフィーダ貫通孔である、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のノズル。例えば、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６まで、又は場合によってはより多くのこのようなフィーダ貫通孔が望ましい場合がある。
【００９５】
１１．  少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部が、渦流室内に開口して、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体を貫通孔軸線に沿うように方向付け、貫通孔軸線は、貫通孔軸線が外側側壁と交差する、中心軸線に対する接線方向であり、中心軸線上への貫通孔軸線の投影が、底面が傾斜する場合（例えば、図３１〜図３３参照）には中心軸線と貫通孔軸線との間に０度〜、又は渦流室に流入する流体が流体をノズル構造体の出口面に向かって方向付ける軸方向成分を有するように、０度超９０度未満（例えば、図２Ｃ参照）の範囲の角度アルファを形成する、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のノズル。
【００９６】
１２．  渦流室が底面及び外側側壁によってのみ画定された止まり穴であり、出口開口部が、渦流室内に開口して、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体を貫通孔軸線に沿うように方向付け、貫通孔軸線は、貫通孔軸線が外側側壁と交差する、中心軸線に対する接線方向であり、中心軸線上への貫通孔軸線の投影が、底面が傾斜する場合（例えば、図３１〜図３３参照）には中心軸線と貫通孔軸線との間に０度〜、又は渦流室に流入する流体が流体をノズル構造体の出口面に向かって方向付ける軸方向成分を有するように、０度超９０度未満（例えば、図２Ｃ参照）の範囲の角度アルファを形成する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のノズル。
【００９７】
１３．  外側側壁が、止まり穴の中心軸線（つまり、底面の中心に位置し、底面から概ね又は厳密に垂直に、出口面を超えて延びる軸線）の周りで完全に湾曲しているため、出口開口部が、円形、楕円形、そうでなければ環状の形状を有する、実施形態１２に記載のノズル。
【００９８】
１４．  外側側壁が、止まり穴の中心軸線の周りで側縁部と側縁部とが接続された一連の平坦な平面壁セグメントを含む、又は一連の平坦な平面であるため、出口開口部が、少なくとも４辺、好ましくは８辺以上の多角形形状を有する外周部を有する、実施形態１２に記載のノズル。
【００９９】
１５．  止まり穴の底面が、中心点と、外側側壁に隣接する縁部と、を有し、中心点が縁部よりも高い（すなわち、底面の中心点は、その縁部よりも出口面に近い）、実施形態１２〜１４のいずれか１つに記載のノズル。底面の中心点は、その縁部よりも低い（すなわち、その中心点は、出口面からより遠い）ことが望ましい場合がある。
【０１００】
１６．  中心点が縁部よりも高い又は中心点が縁部よりも低いことに応じて、底面が、縁部から中心点へと、出口面に向かって上向きに又は出口面から離れるように下向きに傾斜する、実施形態１５に記載のノズル。
【０１０１】
１７．  渦流室が、厚さ内に位置し、底面と、外側側壁と、外側側壁と向かい合う内側側壁とによって少なくとも部分的に画定された、少なくとも１つの連続した環状溝、又は複数の不連続な弓状若しくは直線状の溝又はトレンチであり、内側側壁が、出口面に渦流室の少なくとも１つの弓状出口開口部の内周部を形成するように、底面から出口側に向かって延び、各フィーダ貫通孔の出口開口部が、溝内に開口し、フィーダ貫通孔を通って流れる流体を、内側側壁及び外側側壁のうちの少なくとも一方又は両方に対して交差する第１のベクトルと、底面との間に、底面が傾斜する場合には０度〜、又は０度超９０度未満の範囲の角度を形成する第２のベクトルと、を有する軸線に沿うように方向付ける、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のノズル。
本明細書で使用するとき、「環状」という用語は、ノズルの出口側を見たときに、円形状、楕円形状、他の曲線形状、又は別の様相で大部分が湾曲した形状（すなわち、その長さの５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％超が湾曲している）として定義される。
【０１０２】
１８．  内側側壁及び外側側壁の少なくとも一方又は両方が、（ａ）少なくとも１つの溝の中心軸線（すなわち、渦流室の幾何学的中心に位置し、出口面から概ね又は厳密に垂直に延びる軸線）の周りで完全に湾曲しているため、内側側壁、外側側壁、又はその両方によって形成された出口開口部の部分が、円形、楕円形、そうでなければ環状形状を有する、（ｂ）少なくとも１つの溝の中心軸線の周りで側縁部と側縁部とが接続された一連の平坦な平面壁セグメントで構成される又は形成されるため、内側側壁、外側側壁、又はその両方によって形成された出口開口部の部分が、少なくとも４辺、好ましくは８辺以上の多角形形状を有する外周部を有する、又は（ｃ）（ａ）と（ｂ）との組み合わせである、実施形態１７のノズル。
【０１０３】
１９．  少なくとも１つの溝又はトレンチが、連続した環状溝又はトレンチである、実施形態１７又は１８に記載のノズル。
【０１０４】
２０．  環状溝又はトレンチが、連続した円形状又は楕円形状を有する、実施形態１９に記載のノズル。
【０１０５】
２１．  少なくとも１つの溝又はトレンチが、連続した多角形形状を有する、実施形態１７又は１８に記載のノズル。
【０１０６】
２２．  少なくとも１つの溝又はトレンチが、間隔を空けて概ね横方向に配置された複数の不連続な弓状又は直線状の溝又はトレンチである、実施形態１７又は１８に記載のノズル。
【０１０７】
２３．  少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部は、少なくとも１つのフィーダ貫通孔を通って流れる流体が、渦を巻くように、そうでなければ不連続な溝又はトレンチの中心軸線の周りを外側側壁に沿って流れるように、溝又はトレンチのそれぞれに開口する、実施形態２２に記載のノズル。
【０１０８】
２４．  不連続な溝又はトレンチが、環状の溝又はトレンチ構造体を少なくとも概して形成するように、概ね、大体、又は厳密に、互いに横方向に間隔を空けて配置された、不連続な弓状の又は湾曲した溝又はトレンチを含む、実施形態２２又は２３に記載のノズル。
【０１０９】
２５．  底面が、燃料が渦流室内を流れる方向において、出口面に向かって上向きに、又は出口面から離れるように下向きに傾斜する、実施形態１７〜２４のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１０】
２６．  各溝又はトレンチの内側側壁及び外側側壁の両方が、少なくとも約３０°〜約１５０°、又は少なくとも約４５°〜約１３５°の範囲の角度を出口面との間に形成する、実施形態１７〜２５のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１１】
２７．  各溝又はトレンチの内側側壁及び外側側壁の両方が、中心軸線から離れるように又は中心軸線に向かうように傾斜する、実施形態１７〜２６のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１２】
２８．  溝又はトレンチのうちの少なくとも１つの内側側壁及び外側側壁のうちの一方が、中心軸線から離れるように傾斜し、内側側壁及び外側側壁のうちの他方が、中心軸線に向かうように傾斜する、実施形態１７〜２６のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１３】
２９．  外側側壁が、中心軸線から離れるように傾斜する、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１４】
３０．  少なくとも１つの溝又はトレンチの幅（すなわち、内側側壁と外側側壁との間の距離）が、少なくとも約５０、６０、７０、８０、９０、又は１００マイクロメートルから約１１０、１２０、１３０、１４０、１５０マイクロメートル（又は１５０マイクロメートルを超える）以下の範囲である、実施形態１７〜２９のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１５】
３１．  少なくとも１つの溝又はトレンチの幅が、底面から出口面まで同じままである、実施形態１７〜３０のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１６】
３２．  少なくとも１つの溝又はトレンチの幅が、底面から出口面までで変化する（例えば、底面から出口面へと幅が広くなる若しくは狭くなる、又は溝に沿って幅が交互に広くなったり狭くなったりする）、実施形態１７〜３０のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１７】
３３．  各フィーダ貫通孔が、その貫通孔を通って流れ、その出口開口部から出る流体を、少なくとも１つの側壁に沿って流れるように方向付けるように作動的に適合される（すなわち、寸法設定される、向けられる、又は他のやり方で構成される）、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１８】
３４．  少なくとも１つ又は複数のフィーダ貫通孔の出口開口部が、内側側壁に開口する、実施形態１７〜２６のいずれか１つに記載のノズル。
【０１１９】
３５．  少なくとも１つ又は複数のフィーダ貫通孔の出口開口部が、外側側壁に開口する、実施形態１〜３４のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２０】
３６．  少なくとも１つ又は複数のフィーダ貫通孔の出口開口部が、底面に開口する、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２１】
３７．  少なくとも１つのフィーダ貫通孔が、複数のフィーダ貫通孔である、実施形態１〜３６のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２２】
３８．  フィーダ貫通孔の出口開口部同士が、渦流室の周りに間隔を空けた位置で（例えば、止まり穴又は環状溝の周囲に沿って）開口する、実施形態３７に記載のノズル。
【０１２３】
３９．  複数のフィーダ貫通孔の出口開口部が、渦流室内に異なる深さで開口する、実施形態３７又は３８に記載のノズル。
【０１２４】
４０．  フィーダ貫通孔の出口開口部同士が、渦流室内の等しく間隔を空けた位置で開口する、実施形態３７〜３９のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２５】
４１．  出口面と外側側壁との間に渦流室の出口開口部に沿ったカウンタボアを更に含む、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２６】
４２．  出口面と内側側壁との間に少なくとも１つの溝又はトレンチの出口開口部に沿ったカウンタボアを更に含む、実施形態１７〜３２及び３４のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２７】
４３．  出口面と外側側壁との間に少なくとも１つの溝又はトレンチの出口開口部に沿ったカウンタボアを更に含む、実施形態４２に記載のノズル。
【０１２８】
４４．  少なくとも１つのフィーダ貫通孔から渦流室に流入する流体が、渦流室内に、完全に、大部分が、又は少なくとも部分的に位置する初期管形状そうでなければ円筒形状の部分と、渦流室の外側に位置し、初期管形状そうでなければ円筒形状の部分から延びる円錐形状部分と、を有する漏斗形状の流体プルームの形態で渦流室を出る、実施形態１〜４３のいずれか１つに記載のノズル。
【０１２９】
４５．  複数の渦流室を含む、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載のノズル。
【０１３０】
４６．  ノズルが、各渦流室の中心軸線に平行ではない法線軸を有する、実施形態１〜４５のいずれか１つに記載のノズル。
【０１３１】
４７．  渦流室が、底面と、外側側壁と、外側側壁と向かい合う内側側壁とによって画定される少なくとも１つの溝であって、内側側壁が、出口面に渦流室の少なくとも１つの出口開口部の内周部を形成するように、底面から出口側に向かって延びる、溝であり、少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部は主要寸法（すなわち、最大幅又は直径）を有し、内側側壁と外側側壁との間の距離が、少なくとも１つのフィーダ貫通孔の出口開口部の主要寸法よりも小さい、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載のノズル。
【０１３２】
４８．  初期管形状そうでなければ円筒形状の部分と、初期管形状そうでなければ円筒形状の部分から延びる円錐形状部分と、を含む漏斗形状を有する、燃料噴射器噴霧パターン。
【０１３３】
４９．  漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンを作製する方法であって、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の燃料噴射器ノズルを使用して、漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンを形成することを含み、漏斗形状の燃料噴射器噴霧パターンが、初期管形状そうでなければ円筒形状の部分と、初期管形状そうでなければ円筒形状の部分から延びる円錐形状部分と、を含む、方法。
【０１３４】
５０．  実施形態１〜４７のいずれか１つに記載のノズルを含む、燃料噴射器。
【０１３５】
５１．  実施形態５０に記載の燃料噴射器を含む、燃料システム。
【０１３６】
５２．  実施形態５０に記載の燃料システムを含む、内燃機関。
【０１３７】
５３．  ガソリン直接噴射エンジンである、実施形態５２に記載の内燃機関。
【０１３８】
本発明は、上記実施形態には限定されず、以下の特許請求の範囲及びその均等物のいずれかに示される限定によって制限されるべきものである。本発明は、本明細書に具体的に開示されていないいずれの要素を欠いても、好適に実施され得る。様々な供給口（例えば、渦流室及びフィーダ貫通孔）構造的特徴が実施形態の間で交換可能であることも本発明の教示及び範囲内である。例えば、同じ供給口設計において異なる種類のフィーダ貫通孔を使用することができる。
【０１３９】
背景技術のセクションにあるものを含む、上記で引用された全ての特許及び特許出願は、参照により全体としてこの文書に組み込まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３４Ｄ】
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【図３４Ｅ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３５Ｄ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３７Ｃ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３８Ｄ】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図３９Ｄ】
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【図４０Ａ】
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【図４０Ｂ】
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【図４０Ｃ】
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【図４０Ｄ】
2021507175.tif 000072
【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
2021507175.tif 000074
【図４１Ｃ】
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【国際調査報告】
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