(57)【要約】【課題】燃料噴射ノズルの微小孔などを研磨用流体によって的確に研磨でき、また、研磨装置の部材の摩耗防止や、研磨砥粒の変更を容易にする。【解決手段】低粘性液体６と研磨砥粒５とを用いた微小孔の流体研磨装置において、加圧された前記低粘性液体６を微小孔２に送給する低粘性液体圧力流路１１と、低粘性液体圧力流路１１内の低粘性液体６に研磨砥粒５を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段（シリンダ１３、研磨砥粒供給路１４、チェック弁１５）とを備える。分散剤などの添加剤を用いずに低粘性液体中に研磨砥粒を均一に分散でき、研磨用流体の粘度を適正に管理して正確な研磨を容易に行える。研磨砥粒の混入が一部の区間に限られ、磨耗部位を極力少なくできる。また、任意の研磨砥粒、量を確実かつ簡単に供給できる。【選択図】図２
2008137092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低粘性液体と研磨砥粒とを用いた微小孔の流体研磨装置において、
加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えることを特徴とする流体研磨装置。
【請求項２】
前記研磨砥粒加圧合流手段は、低粘性液体に沈積した研磨砥粒を低粘性液体への加圧により圧送する圧送装置であることを特徴とする請求項１記載の流体研磨装置。
【請求項３】
前記研磨砥粒加圧合流手段はモーノポンプである、またはモーノポンプを含むものであることを特徴とする請求項１または２に記載の流体研磨装置。
【請求項４】
前記低粘性液流体は、微小孔で実際に使用する液状流体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体研磨装置。
【請求項５】
前記合流点の上流側で、前記低粘性液体圧力流路と、前記研磨砥粒加圧合流手段の合流流路とにそれぞれチェック弁が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの燃料噴射用インジェクタなどの微小孔の研磨に用いられる流体研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃料噴射ノズルの噴口などには、排気ガス性能向上のための噴霧を微細化させるため、径０．２ｍｍ以下の微細穴でありながら、流体の抵抗を削減することで大きな流量を得ることが求められる。また、精密油圧制御弁などにも、正確に制御された微細穴（オリフィス）が用いられる。
そこで、流体に研磨砥粒を混合し、ノズル内部より圧送することで、微細穴角部のＲ面取りを行い、穴径を変化させずに流量を増大（流量係数を増加）させる方法が採られている。そして、使用流体（燃料あるいは作動油）の微細穴からの流量特性のバラツキは、エンジン性能や油圧特性に大きな影響を与えるため、正確に狙った流量に調整する必要がある。
以前は、粘土状の高い粘度の流体に混合していたが、効率化のために使用流体の粘度に近い低粘度流体を用い、その流量を監視しながら加工を行うことで、求められる流量に迅速に到達させることが可能になっている（例えば特許文献１、２参照）。
また、加圧エアーにブラスト材を混合してノズルの憤口を研磨する方法も提案されているが（特許文献３参照）、乾式の研磨では摩擦力が大きすぎて微小孔にブラスト材が詰まりやすいという問題がある。また、加圧エアーを用いた研磨では、流量を正確に管理しつつ微小孔の研磨を調整することが難しい。
【０００３】
特許文献１、２で示される方法では、低粘度流体に研磨砥粒を混合したスラリーを微小孔に加圧しながら流量や流速を管理しつつ供給して研磨を行っている。その一例を図４に基づいて説明する。
この例は、油圧による加圧をシリンダ２本を採用して行うものである。
研磨媒体として低粘度の流体（水、シリコンオイル、植物油、鉱物油、合成油など）に、研磨砥粒（アルミナ、炭化珪素、ＣＢＮ、ダイヤモンドなど）を均一に混入（以下スラリ）し、スラリタンク２０に貯蔵される。なお、研磨砥粒は、流体より重いため、分散剤などを混入し、沈殿しないような処理が行われる。スラリタンク２０内のスラリは、スラリ温調器２１で温度調整がなされる。
【０００４】
ポンプでスラリを直接加圧すると研磨砥粒の摩擦により摩耗するため、油圧ユニット３０では、シリンダ動作用バルブ３１…３１で方向制御、サーボバルブ３２で一定の圧力に制御して油圧シリンダ３３、３３を加圧し、スラリシリンダ２２、２２に圧力を伝える。シリンダの変位量はシリンダ変位計３４で検知される。サーボバルブ３２の圧力制御は、スラリ圧力センサ２８の信号をフィードバックし行われる。なお、油圧シリンダの代わりに電動シリンダを採用することも可能である。
【０００５】
スラリ温調器２１で温度制御されたスラリは、スラリバルブ２３、２４で方向制御され、スラリシリンダ２２から押し出されてスラリフィルタ２６を介して被削物であるノズル２９に供給される。この際に、スラリ流量が流量計２５で測定され、温調器用センサ２７でスラリの温度が測定される。
上記スラリを高圧でノズル２９の内側から通過させることで、研磨砥粒がノズル噴口のエッジ部および内径を少しずつ除去する。
スラリの流体としての特性を、実際に使用する流体（燃料や作動油）と比較することで把握し、スラリ流量の増加を、スラリ流量計２５あるいはシリンダ変位計３４を用いてリアルタイムで監視し、任意の設定流量で加工を完了させる。
なお、被削材エッジ部の研磨品質、完成後の流量ばらつきと加工時間は、砥粒およびメディアの粘度の均一性に大きく影響される。
【特許文献１】特表平１１−５１０４３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７７９１６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のように流体に研磨砥粒を混入しただけでは、砥粒は短時間に沈殿する。スラリ内に研磨砥粒を均一に分散させるためには、分散剤などの分散性を向上させる添加剤を流体に混入させる必要がある。しかし添加剤による粘度変化や粘度のばらつきは、加工特性に大きな影響を与えるため、これを正確に制御することが必要であり、作業負担が増大する。また、スラリは、シリンダにより圧送されるが、硬い研磨砥粒はシリンダやバルブ、流量計等の構成部品を磨耗させるため、その寿命が短くなる。
さらに、微細穴形状（径、長さ）によって、スラリ内の研磨砥粒の充填密度および大きさには適正値が存在する。しかしスラリ全体に研磨砥粒が分散しているため、その変更にはスラリ全体を交換する必要があるが、小さな砥粒を完全に除去することは難しく、交換後に異なる研磨砥粒が混入するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、分散剤を要することなく研磨砥粒の分散性を向上させるとともに、構成部品摩耗の減少と、砥粒交換の確実さと簡便さを向上をさせる流体研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の流体研磨装置のうち、請求項１記載の発明は、低粘性液体と研磨砥粒とを用いた微小孔の流体研磨装置において、加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の流体研磨装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記研磨砥粒加圧合流手段は、低粘性液体に沈積した研磨砥粒を低粘性液体への加圧により圧送する圧送装置であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の流体研磨装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記研磨砥粒加圧合流手段はモーノポンプである、またはモーノポンプを含むものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の流体研磨装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記低粘性液流体は、微小孔で実際に使用する液状流体であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の流体研磨装置の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記合流点の上流側で、前記低粘性液体圧力流路と、前記研磨砥粒加圧合流手段の合流流路とにそれぞれチェック弁が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、低粘性液体圧力流路において、加圧された低粘性液体に研磨砥粒が加圧されつつ合流されることで、合流地点以降で研磨砥粒が良好に分散した研磨用流体が得られる。該研磨用流体は、加圧された状態で微小孔に送給されて研磨に用いられる。主となる低粘性液体と、研磨砥粒とは、合流地点で混合されるため、それぞれの上流側では、液体の種別や研磨砥粒の種別を容易に変更することができる。また、研磨砥粒の流動も、主に上記合流地点以降となるので、各種部材の摩耗を避けて部材の損傷を極力小さくすることができる。低粘性流体の加圧は、研磨砥粒を含まないため、摩耗を招くことなく油圧、電動シリンダ等を用いて行うことができる。
【００１４】
また、研磨砥粒加圧合流手段は、低粘性液体圧力流路に研磨砥粒を加圧して供給できるものであればよく、例えば、少量の低粘性液体を加えて研磨砥粒を沈積した状態で油圧、電動シリンダなどの圧送装置によって供給して合流させるものであってもよい。沈積した状態の研磨砥粒は流動が抑制されてシリンダなどの摩耗を小さくする。また、研磨砥粒加圧合流手段としては、一般に知られているモーノポンプを用いることができる。該モーノポンプに研磨砥粒と少量の低粘性液体とを加えて送給することで、低粘性液体圧力流路に、研磨砥粒を加圧した状態で混合することができる。また、前記した圧送装置とモーノポンプとを組み合わせ、例えば圧送装置の下流側にモーノポンプを配置して、研磨砥粒を少量の低粘性液体に分散させた状態で加圧された低粘性液体に合流させても良い。
【００１５】
なお、低粘性液体圧力流路では研磨砥粒が混合された後、直ちに微小孔に研磨砥粒が分散した低粘性液体を供給してもよく、また混合された研磨砥粒が低粘性液体中により均等に分散するように、所定長さの砥粒混合区間を確保してもよい。該区間の距離は、研磨砥粒の分散状態や圧力に基づいて適宜設定することができる。また、該砥粒混合区間に、研磨砥粒の均一分散を促進するために、ファン、スクリュウコンベヤなどの撹拌装置を設けることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の流体研磨装置は、低粘性液体と研磨砥粒とを用いた微小孔の流体研磨装置において、加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えるので、分散剤などの添加剤を用いずに低粘性液体中に研磨砥粒を均一に分散させることができる。この結果、流体の特性は使用流体単体相当となり流体粘度のばらつきが低減され、正確な研磨を容易に行うことができる。さらに、実際に使われる流体（燃料）をそのまま研磨装置用流体として使用でき、流体としての性能が同じになることで、性能の安定化が図られる。
また、油圧供給用シリンダなどには、研磨砥粒が混入されないため、シリンダやバルブの磨耗を防ぐことができる。また、研磨砥粒交換時に洗浄する部位が少なく、異種の研磨砥粒の混入を防ぐことができる、任意の研磨砥粒、量を確実に簡単に供給することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
研磨対象は、図１に示すディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズル１の噴口の微小孔２であり、流体研磨によって微小孔２角部のＲ面取りを行う。
流体研磨装置１０は、図２に示すように、油圧シリンダやポンプ（図示しない）によって加圧された清浄な低粘性液体をノズル１に対し送給する低粘性液体加圧流路１１を備えている。低粘性液体は、好適には燃料噴射ノズル１に実際に使用される軽油を使用するのが望ましい。
低粘性液体加圧流路１１には、チェック弁１２が介設されており、該チェック弁１２の下流側で、研磨砥粒供給路１４が合流している。研磨砥粒供給路１４の上流側は、チェック弁１５を介して圧送装置としてシリンダ（油圧または電動）１３に接続されている。これらシリンダ１３、研磨砥粒供給路１４、チェック弁１５とによって本発明の研磨砥粒加圧合流手段が構成されている。
【００１８】
合流後の低粘性液体加圧流路１１は、コリオリ式流量計１６を介して研磨対象となる燃料噴射ノズル１の燃料導入部１ａに接続されている。コリオリ式流量計１６は、図２（ｂ）に示すように既知のものを用いることができる。
燃料噴射ノズル１の微小孔２の出口側には排液路１７が接続されており、該排液路１７はフィルタあるいは遠心分離器１８に接続され、フィルタあるいは遠心分離器１８の通液側に排液路１７ａが接続され、濾過物側に砥粒還流路１７ｂが接続されている。排液路１７ａは、貯液槽１９に接続され、砥粒還流路１７ｂは、前記シリンダ１３に接続されている。
【００１９】
次に、上記流体研磨装置１０の動作について説明する。  
適宜材料の研磨砥粒５は、シリンダ１３内で低粘性液体６ａ中に沈殿させて保管され、常に重力方向に供給される。シリンダ１３では、上澄みの低粘性液体６ａを介して研磨砥粒５に加圧する。該研磨砥粒５は、該シリンダ１３で加圧されつつ研磨砥粒供給路１４を通して低粘性液体加圧流路１１に供給される。この際に、研磨砥粒供給路１４に設けられたチェック弁１５で逆流が防止される。なお、上記低粘性液体６ａは、後述する加圧された低粘性液体６と同材質のものが望ましい。
【００２０】
一方、低粘性液体加圧流路１１では、油圧シリンダやポンプによって加圧された清浄な低粘性液体６が送給され、上記した研磨砥粒供給路１４との合流部において、該低粘性液体６に研磨砥粒５が混合される。この結果、加圧された低粘性液体６中に研磨砥粒５が速やかに分散する。研磨砥粒５を含む低粘性液体６は研磨用流体として、低粘性液体加圧流路１１を通して下流側に送給され、コリオリ式流量計１６で流量が計測されながら、燃料噴射ノズル１に供給される。燃料噴射ノズル１に供給された研磨用流体は、燃料導入部１ａに導入された後、微細穴２角部のＲ面取りを行いながら微細穴２を通過して微細穴２の研磨も行う。
【００２１】
研磨を行った研磨用流体は、排液路１７を通ってフィルタあるいは遠心分離器１８に至り、ここで濾過をされて低粘性液体のみが貯液槽１９に貯液された後、低粘性液体を加圧する油圧シリンダやポンプに還流される。一方、前記フィルタあるいは遠心分離器１８で濾過された濾過物である研磨砥粒５は、砥粒還流路１７ｂを通して再度前記シリンダ１３に供給される。上記のように研磨に用いた研磨用流体をフィルタなどによって低粘性液体と、研磨砥粒とに分離して再利用することができる。
前記コリオリ式流量計１６で測定された流量が設定流量に達すると、上記低粘性液体加圧流路１１による低粘性液体の挿入およびシリンダ１３による研磨砥粒の供給を停止して、研磨を終了する。上記によれば、分散剤を含まない研磨用流体で研磨を行うことができ、研磨用流体の粘度のばらつきなどによる研磨の不均一、不正確さを防止することができる。
【００２２】
また、研磨対象の変更により研磨砥粒の種別を変更する場合は、シリンダ１３に収容された研磨砥粒を交換して、合流地点の下流側で低粘性液体加圧流路１１の洗浄、交換等を行えばよい。合流地点の上流側において低粘性液体加圧流路１１の洗浄、交換等は必要ない。また、研磨砥粒の流動は、合流地点の下流側で大きく生じ流路の摩耗が生じるため、合流地点の下流側の低粘性液体加圧流路１１を適宜取り替えるなどの保守を行えば足り、合流地点の上流側での流路や圧送装置などの摩耗を回避することができる。
【００２３】
さらに、上記実施形態では、低粘性液体加圧流路における合流地点下流側で研磨砥粒の分散状態を良好に保ったままで高圧で圧送する方法の一つとして、上記合流地点の下流側にファンなどの撹拌装置を設けることができる。
また、上記実施形態では、研磨砥粒加圧合流手段として、シリンダなどの圧送装置を用いたが、これに変えて図３に示すモーノポンプ４０などを用いることができる。
モーノポンプ４０は既知のものであり、雌ねじ形状のステータ４３内に、偏心させた雄ねじ形状のロータ４４を配して、該ロータ４４を回転させながらステータ４３内で流体を圧送することができる。
【００２４】
少量の低粘性流体と研磨砥粒とは、供給口４１を通して供給室４２に収容した後、ステータ４３内に導入されて送られる。このモーノポンプ４０で圧送されることで、低粘性液体と研磨砥粒とは、均等に混合された状態で下流側へと送られ、前記合流地点で加圧された低粘性液体に合流される。
また、このモーノポンプは、上記シリンダ１３と組み合わせて用いることもでき、シリンダ１３の下流側の研磨砥粒供給路に設けて少量の低粘性液体と研磨砥粒とを均等に混合しつつ加圧して低粘性液体加圧流路１１に合流させることもできる。
【００２５】
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の流体研磨装置の研磨対象となる燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図２】本発明の流体研磨装置の一実施形態を示す全体図である。
【図３】同じく、流体研磨装置の一実施形態に用いられるモーノポンプの構造を示す断面図である。
【図４】従来の流体研磨装置の構成を示す全体図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    燃料噴射ノズル
２    微小孔
５    研磨砥粒
６    低粘性液体
１０    流体研磨装置
１１    低粘性液体加圧流路
１２    チェック弁
１３    シリンダ
１５    チェック弁
１６    コリオリ式流量計
【図１】
2008137092.tif 000003
【図２】
2008137092.tif 000004
【図３】
2008137092.tif 000005
【図４】
2008137092.tif 000006