(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図り、耐久性向上と流体の微粒化促進を図ること。【解決手段】噴射ノズル１は、カップ状のノズルボディ２の先端部に一つのオリフィス３を含む。この噴射ノズル１は、ノズルボディ２が金属ガラスを素材として構成され、ノズルボディ２及びオリフィス３が精密鋳造により同時に一体成形される。この噴射ノズル１は、型締めされた金型のキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯することによりノズルボディ２を成形すると共に、金型の型面から突出したピンによりオリフィス３を成形するようにしている。【選択図】        図１
2004190563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含む噴射ノズルであって、
前記ノズルボディが金属ガラスを素材として構成され、前記ノズルボディ及び前記オリフィスが精密鋳造により一体成形されたことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含むオリフィスプレートを組み付けてなる噴射ノズルであって、
前記オリフィスプレートが金属ガラスを素材として構成され、前記オリフィスプレート及び前記オリフィスが精密鋳造により一体成形されたことを特徴とする噴射ノズル。
【請求項３】
ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含む噴射ノズルの製造方法であって、
型締めされた金型のキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯することにより前記ノズルボディを成形すると共に、前記金型の型面から突出したピンにより前記オリフィスを成形することを特徴とする噴射ノズルの製造方法。
【請求項４】
ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含むオリフィスプレートを組み付けてなる噴射ノズルの製造方法であって、
型締めされた金型のキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯することにより前記オリフィスプレートを成形すると共に、前記金型の型面から突出したピンにより前記オリフィスを成形することを特徴とする噴射ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体を噴射する噴射弁（インジェクタ）に使用される噴射ノズル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の噴射ノズルとして、例えば、エンジンに燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）に設けられるものがある。この噴射ノズルは、カップ状のノズルボディを備え、そのノズルボディ先端部に一つ又は複数のオリフィスを有する。この噴射ノズルは、インジェクタの先端部に設けられる。ノズルボディ先端部では、弁座から弁体が引き上げられることにより、オリフィスを通じて燃料が噴射される。この噴射燃料が、オリフィスにより方向付けら、霧化・微粒化される。
【０００３】
噴射ノズルとして、オリフィスがノズルボディに直接形成されるタイプ（以下「直接タイプ」と言う。）と、オリフィスを含むプレート（オリフィスプレート）がノズルボディに装着されるタイプ（以下「プレートタイプ」と言う。）とがある。
【０００４】
直接タイプの噴射ノズルは、例えば、下記の特許文献１及び特許文献２に記載される。プレートタイプの噴射ノズルは、例えば、下記の特許文献３〜特許文献８に記載される。
【０００５】
直接タイプにつき、特許文献１には、ステンレス鋼により構成されたカップ状をなすインジェクタノズル（噴射ノズル）に、微細孔（オリフィス）がレーザビームにより加工されることが記載される。特許文献２には、カップ状をなすノズル（噴射ノズル）に、オリフィスがパンチにより打抜き加工されることが記載される。
【０００６】
プレートタイプにつき、特許文献３には、バルブボディの先端部に筒状をなすプロテクタが嵌合固定され、そのプロテクタとバルブボディ先端面との間に、板状のプレートオリフィス（オリフィスプレート）が挟持固定されることが記載される。又、同文献３には、プレートオリフィス（オリフィスプレート）が、ＳＵＳ３０４等のステンレススチール板からなり、噴孔（オリフィス）がプレスにより打ち抜かれ、その噴孔の開口面が研磨又は研削により一定厚さで除去されることが記載される。特許文献４には、カップ状に絞られたオリフィスプレートが、ステンレス鋼を打ち抜きプレスや抜き絞りプレスにより形成されることが記載される。特許文献５には、パンチで噴孔（オリフィス）が穿設されるプレートオリフィス（オリフィスプレート）が記載される。特許文献６には、パンチによる打ち抜きにより噴口（オリフィス）が形成され、プレス機によるプレスにより噴口を含む部分が凸型に形成される金属製のオリフィスプレートが記載される。特許文献７には、パンチで噴射孔（オリフィス）が打ち抜き形成されるステンレス薄板材等からなるオリフィスプレートが記載される。特許文献８には、パンチでオリフィスが打ち抜き形成されるＳＵＳ等の金属材料よりなるオリフィスプレートが記載される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２０２６６６号公報（第３頁，図１）
【特許文献２】
特開２００１−９６１９６号公報（第３頁，図１〜図３）
【特許文献３】
特開平３−１９４１６３号公報（第１−３頁，図１〜図３）
【特許文献４】
特開平５−２２３０３６号公報（第３頁，図１，図９〜図１２）
【特許文献５】
特開平８−３０３３２０号公報（第３−４頁，図１〜図６）
【特許文献６】
特開平１１−８２２４６号公報（第３頁，図１〜図８）
【特許文献７】
特開２０００−５２１５７号公報（第４−６頁，図１〜図７）
【特許文献８】
特開２００２−１０２９７７号公報（第４−５頁，図１〜図５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の特許文献１に記載された噴射ノズルでは、オリフィスがレーザビームにより加工されることから、精密な加工が要求され、高コストになる傾向があった。
【０００９】
又、前記の特許文献２乃至８に記載の噴射ノズルでは、オリフィスがパンチやプレスなどにより打抜き加工されることから、オリフィスの面粗度が悪くなるおそれがあった。このため、製品が噴射弁に使用された場合に、流体の微粒化を阻む原因となった。
【００１０】
更に、前記の特許文献１，３，４，７，８に記載の噴射ノズルでは、オリフィスプレートがステンレス鋼などにより形成されることから、加工が難しく、レーザビーム加工や打ち抜き加工によりバリ発生のおそれがあり、製品が噴射弁に使用された場合に、異物噛み込みのおそれがあった。
【００１１】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、製造コストの低減を図り、耐久性向上と流体の微粒化促進を図ることを可能とした噴射ノズル及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含む噴射ノズルであって、ノズルボディが金属ガラスを素材として構成され、ノズルボディ及びオリフィスが精密鋳造により一体成形されたことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、噴射ノズルは、噴射弁に設けられて使用される。そして、噴射弁に供給される流体は、ノズルボディのオリフィスから噴射される。
ここで、ノズルボディを構成する金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）で、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。変形特性については、金属ガラスは、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。材料特性については、金属ガラスは、引張強度が相対的に高く、ヤング率が相対的に低い。耐食性については、金属ガラスは、構造・組成が均質であるために表面に形成される不働態被膜も均質となり、粒界が無いため、耐食性に優れる。酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成され、耐摩耗性が向上する。高密度性については、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。
従って、オリフィスを含むノズルボディの成形品は、寸法精度が高く、面粗度が良く、バリの発生もなく、後加工の必要がない。又、ノズルボディの成形品は、機械的強度が大きく、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含むオリフィスプレートを組み付けてなる噴射ノズルであって、オリフィスプレートが金属ガラスを素材として構成され、オリフィスプレート及びオリフィスが精密鋳造により一体成形されたことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、噴射ノズルは、噴射弁に設けられて使用される。そして、噴射弁に供給される流体は、ノズルボディに組み付けられたオリフィスプレートのオリフィスから噴射される。
ここで、オリフィスプレートを構成する金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）で、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。変形特性については、金属ガラスは、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。材料特性については、金属ガラスは、引張強度が相対的に高く、ヤング率が相対的に低い。耐食性については、金属ガラスは、構造・組成が均質であるために表面に形成される不働態被膜も均質となり、粒界が無いため、耐食性に優れる。
酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成され、耐摩耗性が向上する。高密度性については、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。
従って、オリフィスプレートの成形品は、寸法精度が高く、面粗度が良く、バリの発生もなく、後加工の必要がない。又、オリフィスプレートの成形品は、機械的強度が大きく、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含む噴射ノズルの製造方法であって、型締めされた金型のキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯することによりノズルボディを成形すると共に、金型の型面から突出したピンによりオリフィスを成形することを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の噴射ノズルが得られる。
【００１８】
上記目的を達するために、請求項４に記載の発明は、ノズルボディの先端部に一つ又は複数のオリフィスを含むオリフィスプレートを組み付けてなる噴射ノズルの製造方法であって、型締めされた金型のキャビティの中に金属ガラスを素材として注湯することによりオリフィスプレートを成形すると共に、金型の型面から突出したピンによりオリフィスを成形することを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の噴射ノズルが得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の噴射ノズル及びその製造方法を具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
この実施の形態では、直噴用の電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）に使用され、オリフィスがノズルボディに直接形成される「直接タイプ」の噴射ノズルについて説明する。
【００２２】
図１に、本実施の形態における噴射ノズル１を断面図に示す。図２に、同噴射ノズル１の先端を正面から見た図を示す。この噴射ノズル１は、カップ状のノズルボディ２の先端部に一つのオリフィス３を含む。図１に示すように、オリフィス３は、中心軸線Ｏに対して所定角度θだけ傾いて形成される。このオリフィス３の傾きにより、燃料の噴射方向に傾きが与えられる。図２に示すように、オリフィス３は、扁平状に形成される。このオリフィス３の形状により、噴射燃料の形状を扁平にしている。
【００２３】
この実施の形態で、ノズルボディ２は金属ガラスを素材として構成され、ノズルボディ２及びオリフィス３は、精密鋳造により同時に一体成形される。この実施の形態では、金属ガラスとして、比較的容易に合金が作りやすい「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金」が素材として使用される。
【００２４】
図３に、噴射ノズル１を含む直噴用のインジェクタ４を断面図に示す。このインジェクタ４は、ハウジング５の中に設けられたコア６と、コア６の中に設けられた調整パイプ７と、ハウジング５とコア６との間に設けられたソレノイド８と、ハウジング５の先端側に設けられたロワボディ９とを備える。噴射ノズル１は、ハウジング５の先端部にロワボディ９及びキャップ１０を介して組み付けられる。ロワボディ９及び噴射ノズル１の中には、ストッパ１１及び弁体であるニードルバルブ１２が組み付けられる。ニードルバルブ１２の基端部には、アーマチュア１３が一体的に設けられる。アーマチュア１３と調整パイプ７との間には、スプリング１４が設けられる。
【００２５】
コア６の基端部は、デリバリパイプ（図示略）に接続される配管コネクタ１５となっている。配管コネクタ１５の周囲には、Ｏリング１６が装着される。配管コネクタ１５の内側には、ストレーナ１７が設けられる。ハウジング５には、配線コネクタ１８設けられる。配線コネクタ１８には、ターミナル１９が設けられる。
【００２６】
ソレノイド８は、ターミナル１９に電気的に接続される。ニードルバルブ１２のアーマチュア１３は、ソレノイド８に隣接して配置される。アーマチュア１３は、磁性材料より形成されることから、ソレノイド８の磁力に吸引される。ニードルバルブ１２の先端部は、噴射ノズル１の内側に一体成形された弁座２０に整合して配置される。
【００２７】
従って、この実施の形態のインジェクタ４では、アーマチュア１３にソレノイド８の磁力による吸引力が作用することにより、スプリング１４に抗してニードルバルブ１２がアーマチュア１３と一体的に移動し、同バルブ１２が弁座２０から離れて開弁する。これにより、配管コネクタ１５からコア６の内部に供給される燃料が、噴射ノズル１のオリフィス３を通じて噴射される。一方、アーマチュア１３に対するソレノイド８の吸引力が消失することにより、スプリング１４により押圧されてニードルバルブ１２が移動し、同バルブ１２の先端部が弁座２０に密着して閉弁する。これにより、オリフィス２０からの燃料噴射が停止する。
【００２８】
次に、噴射ノズル１の製造方法について説明する。図４〜図１０に、噴射ノズル１のための一連の製造手順を簡略化した工程図に示す。図４に示すように、噴射ノズル１の製造には、互いに型締め及び型割り可能に設けられた第１金型３１、第２金型３２及び第３金型３３と、第１及び第２の金型３１，３２に形成されるボア３４に対して往復動可能に設けられたプランジャ３５とが使用される。第１及び第２の金型３１，３２の内部には、水通路３１ａ，３２ａが形成される。
第１金型３１、第３金型３３及びプランジャ３５は、図４に矢印で示す方向へ往復動可能に設けられる。図４に示すように、三つの金型３１〜３３が型締めされた状態では、噴射ノズル１を成形するためのキャビティ３６と、上記したボア３４とが構成される。第３金型３３の型面３７には、オリフィス３を成形するためのピン３７ａが設けられる。
【００２９】
ここで、ノズルボディ２の素材として使用される金属ガラスは、全く収縮しない訳ではないので、三つの金型３１〜３３により構成されるキャビティ３６の寸法は、わずかな収縮量（１％程度）を見込んだ精度で設定する必要がある。キャビティ３６の抜き勾配は、ネットシェイプ（正確な転写）の点からは、できるだけ小さくすることが望ましい。
【００３０】
噴射ノズル１を製造するには、図４に示すように、三つの金型３１〜３３を互いに型締めした状態から、図５に示す第１工程で、キャビティ３６に対して金属ガラスを素材４０として注湯すると共に、プランジャ３５をボア３４に挿入する。素材４０は、第１及び第２の金型３１，３２に設けられた所定のランナ（図示略）からキャビティ３６に投入される。ここで、金属ガラスの溶湯温度は、例えば「１１００℃」に設定される。各金型３１〜３３及びプランジャ３５の温度は、例えば「１００〜２００℃」が適切である。
【００３１】
次に、図６に示す第２工程では、ノズルボディ２とオリフィス３を一体成形するために、プランジャ３５を更に往動させることにより、注湯された素材４０に圧力を加える。このときの鋳造圧力は、例えば「数十ＭＰａ」である。このとき、プランジャ３５の先端は、第３金型３３のピン３７ａに接した状態で止められる。
【００３２】
次に、図７に示す第３工程では、プランジャ３５を上方へ復動させてキャビティ３６から引き抜く。
【００３３】
次に、図８に示す第４工程で、第３金型３３を矢印の方向へ斜めに移動させて型開きすると共に、プランジャ３５を更に復動させる。第３金型３３の移動方向は、ピン３７ａの傾き角度に整合する。
【００３４】
そして、図９に示す第５工程で、第１金型３１を矢印方向へ水平に移動させて型開きすると共に、プランジャ３５をボア３４から引き抜く。これにより、図１０に示すように、成形品を取り出すことができ、噴射ノズル１の完成品が得られる。
【００３５】
つまり、この実施の形態の製造方法では、互いに型締めされた三つの金型３１〜３３のキャビティ３６の中に金属ガラスを素材４０として注湯することによりノズルボディ２を成形すると共に、第３金型３３の型面３７から突出したピン３７ａによりオリフィス３を成形するようにしている。このような製造方法により、金属ガラスを素材４０として構成され、ノズルボディ２とオリフィス３とが精密鋳造により一体成形された噴射ノズル１が得られる。
【００３６】
ここで、上記製造方法は、真空雰囲気中で行われる。その理由は、金属ガラスの溶湯の酸化を防止し、Ｚｒの活性を高め、鋳物に気泡が入るのを防止するためである。
【００３７】
以上説明したこの実施の形態の噴射ノズル１によれば、インジェクタ４に設けられて使用される。そして、インジェクタ４に供給される燃料は、ニードルバルブ１２の動作に伴い、ノズルボディ２のオリフィス３から噴射される。
【００３８】
ここで、ノズルボディ２に使用される金属ガラスとは、金属でありながら、酸化物ガラスのように安定な非晶質（アモルファス）であり、高温で容易に変形（粘性流動）するものである。
【００３９】
変形特性としては、図１１（ａ），（ｂ）に示す原子配列モデルから分かるように、金属ガラスは、結晶合金に比べ、原子配列がランダムであるため、結晶合金に存在する特定の滑り面が無く、機械的強度に優れる。このため、この金属ガラスを使用したノズルボディ２を含む噴射ノズル１では、その耐久性を向上させることができる。
【００４０】
耐食性としては、図１２（ａ）（ｂ）の断面モデル図からも分かるように、金属ガラスは、結晶合金に比べ、構造・組成が均質であるため表面に形成される不働態被膜も均質となる。又、金属ガラスは、結晶粒界が無いため、耐食性に優れる。更に、金属ガラスは、酸化処理することにより、表面にジルコニア膜が形成されるので、耐摩耗性が向上する。この意味でも、金属ガラスを使用したノズルボディ２を含む噴射ノズル１では、燃料等による腐食を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００４１】
材料特性としては、図１３の表からも分かるように、金属ガラス（Ｚｒ系）は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）に比べ、密度が低く、引張強度が高く、ヤング率が低く、硬質である。このため、金属ガラスを使用したノズルボディ２を含む噴射ノズル１では、ニードルバルブ１２との間で油密性を向上させることができ、弁座２０とニードルバルブ１２との接触騒音を低減させることができる。
【００４２】
高密度性としては、金属ガラスの鋳造では、金型の寸法に応じて、金型の形状が鋳物に高精度に転写（再現）される。金属ガラスでは、過冷却液体領域があるため、凝固収縮を考慮する必要がなく、アモルファスのため、表面が滑らかになり、金型の表面状態が高精度に再現される。この意味でも、噴射ノズル１として、仕上加工等の後工程の必要がなく、製造工数を減らすことができ、製造コストを低減させることができる。
【００４３】
ここで、従来の噴射ノズルでは、オリフィスがレーザビームにより加工されることから、精密な加工が要求され、高コストになる傾向があった。これに対して、本実施の形態の噴射ノズル１では、各金型３１〜３３及びプランジャ３５を使用して精密鋳造を行うだけなので、表面処理等の後工程を不要にできる分だけ製造工数を減らすことができ、製造を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。又、レーザビーム加工や切削加工に比べてオリフィス３の表面が滑らかになることから、本実施の形態の噴射ノズル１では、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
【００４４】
このように、ノズルボディ２とオリフィス３を含む噴射ノズル１の成形品は、寸法精度が高く、面粗度が良く、バリの発生もなく、後加工の必要がない。このため、噴射ノズル１として製造工数を減らすことができ、製造コストを低減させることができる。又、オリフィス３の表面を精密に成形できることから、オリフィス３から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。更に、噴射ノズル１の成形品は、機械的強度が大きくなり、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。このため、噴射ノズル１として耐久性と信頼性を向上させることができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の噴射ノズル及びその製造方法を具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。尚、この実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成部材については、同一の符号を付して説明を省略する。以下には、異なった点を中心に説明する。
【００４６】
この実施の形態では、電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）に使用され、オリフィスを含むプレート（オリフィスプレート）がノズルボディに装着される「プレートタイプ」の噴射ノズルについて説明する。
【００４７】
図１４に、本実施の形態の噴射ノズル２１を断面図に示す。図１５に、噴射ノズル２１の先端部を更に拡大して示す。図１６に、オリフィスプレート２２の断面図を示す。図１７に、オリフィスプレート２２の平面図を示す。
【００４８】
図１４に示すように、噴射ノズル２１は、カップ状のノズルボディ２３の先端部に複数のオリフィス２４を含むオリフィスプレート２２が組み付けられて構成される。ノズルボディ２３は、チューブ２５とシートボディ２６によりカップ状に構成される。シートボディ２６は、弁座２６ａを含む。オリフィスプレート２２は、シートボディ２６の先端面に装着され、プレートホルダ２７によりチューブ２５に固定される。プレートホルダ２７の先端は、チューブ２５に対して溶接される。図１５，１６に示すように、オリフィスプレート２２において、複数のオリフィス２４は、中心軸線Ｏに対して所定角度傾いて形成される。このオリフィス２４の傾きにより、燃料の噴射方向に傾きが与えられる。図１７に示すように、複数のオリフィス２４が、分散配置されることにより、噴射燃料の霧化及び微粒化が図られる。
【００４９】
この実施の形態で、ノズルボディ２３及びプレートホルダ２７は、ステンレス等の結晶合金より形成される。それに対して、オリフィスプレート２２は、金属ガラスを素材として構成され、オリフィスプレート２２及び各オリフィス２４は、精密鋳造により同時に一体成形される。この実施の形態では、金属ガラスとして、比較的容易に合金が作りやすい「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ合金」が素材として使用される。この金属ガラスが有する各種特性は、第１の実施の形態で、図１１〜１３を参照して説明したものと同じである。
【００５０】
図１８に、噴射ノズル２１を含むインジェクタ２８を断面図に示す。このインジェクタ２８は、噴射ノズル２１に関連する構成を除き、基本構成については、第１の実施の形態のインジェクタ４のそれと同じである。このインジェクタ２８のニードルバルブ１２は、先端に球状の弁部１２ａを有するニードル１２ｂを含む。シートボディ２６の弁座２６ａは、この弁部１２ａに整合する。
【００５１】
従って、この実施の形態のインジェクタ２８では、アーマチュア１３にソレノイド８の磁力による吸引力が作用することにより、スプリング１４に抗してニードルバルブ１２がアーマチュア１３と一体的に移動し、弁部１２ａが弁座２６ａから離れて開弁する。これにより、コア６の内部に供給された燃料が、オリフィスプレート２２の各オリフィス２４を通じて噴射される。一方、アーマチュア１３に対するソレノイド８の吸引力が消失することにより、ニードルバルブ１２がスプリング１４により押圧され、弁部１２ａが弁座２６ａに密着して閉弁する。
これにより、各オリフィス２４からの燃料噴射が停止する。
【００５２】
次に、噴射ノズル２１のオリフィスプレート２２の製造方法について説明する。図１９〜図２５に、オリフィスプレート２２のための一連の製造手順を簡略化した工程図に示す。図１９に示すように、オリフィスプレート２２の製造には、互いに型締め及び型割り可能に設けられた第１金型５１及び第２金型５２と、両金型５１，５２により構成されるキャビティ５３に対して往復動可能に設けられたプランジャ５４とが使用される。第２金型５２及びプランジャ５４は、図１９に矢印で示すように垂直方向へ往復動可能に設けられる。第１金型５１の底壁には、複数のピン５５が出没可能に設けられる。各ピン５５は、第１金型５１の下側に設けられた対応するアクチュエータ５６によって往復駆動される。第２金型５２の底面には、各ピン５４の先端を受け入れる凹部５２ａが形成される。各ピン５５は、オリフィスプレート２２の各オリフィス２４を成形するためのものであり、各オリフィス２４の傾斜角度に合わせて傾いて配置される。又、第１金型５１の底壁には、プッシュピン５７が、垂直方向へ往復動可能に設けられる。このプッシュピン５７は、オリフィスプレート２２の成形品をキャビティ５３から押し出すためのものである。
【００５３】
ここで、オリフィスプレート２２の素材として使用される金属ガラスは、全く収縮しない訳ではないので、両金型５１，５２により構成されるキャビティ５３の寸法は、わずかな収縮量（１％程度）を見込んだ精度で設定する必要がある。
キャビティ５３の抜き勾配は、ネットシェイプ（正確な転写）の点からは、できるだけ小さくすることが望ましい。
【００５４】
オリフィスプレート２２を製造するには、図１９に示すように、第１及び第２の金型５１，５２を互いに型締めする。各ピン５５を第１金型５１の底壁に貫通させ、それらの先端を第２金型５２の底面の凹部５２ａに整合させる。又、プッシュピン５７の先端を第１金型５１の底壁に没入させる。プランジャ５４を上方位置に待機させる。この初期状態から、図２０に示す第１工程で、キャビティ５３に対して金属ガラスを素材４０として注湯する。素材４０は、第１金型５１に設けられる所定のランナ（図示略）からキャビティ５３に投入される。ここで、金属ガラスの溶湯温度は、例えば「１１００℃」に設定される。両金型５１，５２及びプランジャ５４の温度は、水冷却装置で金型を、例えば「１００〜２００℃」に維持するのが適切である。
【００５５】
次に、図２１に示す第２工程では、オリフィスプレート２２と各オリフィス２４を同時に一体成形するために、プランジャ５４をキャビティ５３へ向けて往動させることにより、注湯された素材４０に圧力を加える。このときの鋳造圧力は、例えば「数十ＭＰａ」である。このとき、プランジャ５４の先端は、キャビティ５３の深さの中間位置当たりで止められる。
【００５６】
次に、図２２に示す第３工程では、プランジャ５４を上方へ復動させてキャビティ５３から引き抜く。
【００５７】
次に、図２３に示す第４工程で、各アクチュエータ５６により各ピン５５を矢印の方向へ斜めに復動させてキャビティ５３から各ピン５５を引き抜く。
【００５８】
次に、図２４に示す第５工程で、第２金型５２を上方へ往動させて型割りすると共に、プランジャ５４を更に上方へ復動させる。
【００５９】
そして、図２５に示す第６工程で、プッシュピン５７を上方へ往動させて成形品を押し上げ、その成形品を第１金型５１から取り出すことにより、複数のオリフィス２４を含むオリフィスプレート２２の完成品が得られる。
【００６０】
つまり、この実施の形態の製造方法では、互いに型締めされた第１及び第２の金型５１，５２のキャビティ５３の中に金属ガラスを素材４０として注湯することによりオリフィスプレート２２を成形すると共に、第１金型５１の型面５１ａから突出した複数のピン５５により各オリフィス２４を成形するようにしている。このような製造方法により、金属ガラスを素材４０として、複数のオリフィス２４を含むオリフィスプレート２２が精密鋳造により同時に一体成形されて得られる。このオリフィスプレート２２を、カップ状のノズルボディ２３の先端部に組み付けることにより、プレートタイプの噴射ノズル２１が得られる。
【００６１】
この製造方法も、金属ガラスの溶湯の酸化を防止し、Ｚｒの活性を高め、鋳物に気泡が入らないようにするために、真空雰囲気中で行われる。
【００６２】
従って、この実施の形態の噴射ノズル２１では、オリフィスプレート２２の成形品が、寸法精度が高く、面粗度が良く、バリの発生もなく、後加工の必要がない。このため、オリフィスプレート２２を組み付けてなる噴射ノズル２１としては、製造工数を減らすことができ、製造コストを低減させることができる。又、各オリフィス２４の表面を精密に成形できることから、各オリフィス２４から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。更に、オリフィスプレート２２の成形品は、機械的強度が大きく、表面が均質な不働態膜により耐食性が大となる。このため、このオリフィスプレート２２を組み付けてなる噴射ノズル２１としては、耐久性と信頼性を向上させることができる。
【００６３】
即ち、従来例の噴射ノズルでは、オリフィスプレートのオリフィスがパンチやプレスなどにより打抜き加工されていた。このことから、オリフィスの面粗度が悪くなるおそれがあり、製品が噴射弁に使用された場合に、流体の微粒化を阻む原因となっていた。これに対し、本実施の形態の噴射ノズル２１では、上記のような問題を解消することができる。
【００６４】
更に、従来例の噴射ノズルでは、オリフィスプレートがステンレス鋼などにより形成された。このことから、加工がし難く、レーザビーム加工や打ち抜き加工によりバリ発生のおそれがあり、製品が噴射弁に使用された場合に、異物噛み込みのおそれがあった。これに対し、本実施の形態の噴射ノズル２１では、上記のような問題を解消することができる。
【００６５】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００６６】
（１）前記各実施の形態では、金属ガラスとして、「Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ」からなるＺｒ系の金属ガラスを使用したが、金属ガラスの組成としてはこれに限られるものではない。例えば、「Ｚｒ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｂｅ又はＴｉ系合金」からなる金属ガラスを使用することもできる。
【００６７】
（２）前記各実施の形態では、燃料を噴射するためのインジェクタ４，２８に使用される噴射ノズル１，２１に具体化した。これに対し、燃料以外の流体を噴射するためのインジェクタに使用される噴射ノズルに具体化することもできる。
【００６８】
（３）前記第１の実施の形態では、本発明を、ノズルボディ２に一つのオリフィス３を含む噴射ノズル１に具体化したが、ノズルボディに複数のオリフィスを含む噴射ノズルに具体化することもできる。
【００６９】
（４）前記第２の実施の形態では、本発明を、オリフィスプレート２２に複数のオリフィス２４を含む噴射ノズル２１に具体化したが、オリフィスプレートに一つのオリフィスを含む噴射ノズルに具体化することもできる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、噴射ノズルとして製造工数と製造コストを低減させることがで、耐久性を向上させることができ、流体の微粒化を促進することができる。
【００７１】
請求項２に記載の発明の構成によれば、噴射ノズルとして製造工数と製造コストを低減させることがで、耐久性を向上させることができ、流体の微粒化を促進することができる。
【００７２】
請求項３に記載の発明の構成によれば、耐久性と流体微粒化に優れた噴射ノズルを、従来より少ない製造工数と製造コストで製造することができる。
【００７３】
請求項４に記載の発明の構成によれば、耐久性と流体微粒化に優れた噴射ノズルを、従来より少ない製造工数と製造コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、噴射ノズルを示す断面である。
【図２】噴射ノズルの先端を示す平面図である。
【図３】インジェクタを示す断面図である。
【図４】製造手順の初期状態を示す工程図である。
【図５】製造手順の第１工程を示す工程図である。
【図６】製造手順の第２工程を示す工程図である。
【図７】製造手順の第３工程を示す工程図である。
【図８】製造手順の第４工程を示す工程図である。
【図９】製造手順の第５工程を示す工程図である。
【図１０】成形された噴射ノズルを示す断面図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、原子配列モデルを示す模式図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、  断面モデルを示す模式図である。
【図１３】材料特性を示す表である。
【図１４】第２の実施の形態に係り、噴射ノズルを示す断面図である。
【図１５】噴射ノズルの先端を拡大して示す断面である。
【図１６】オリフィスプレートを示す断面図である。
【図１７】オリフィスプレートを示す平面図である。
【図１８】インジェクタを示す断面図である。
【図１９】製造手順の初期状態を示す工程図である。
【図２０】製造手順の第１工程を示す工程図である。
【図２１】製造手順の第２工程を示す工程図である。
【図２２】製造手順の第３工程を示す工程図である。
【図２３】製造手順の第４工程を示す工程図である。
【図２４】製造手順の第５工程を示す工程図である。
【図２５】製造手順の第６工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１      噴射ノズル
２      ノズルボディ
３      オリフィス
４      インジェクタ
２１    噴射ノズル
２２    オリフィスプレート
２３    ノズルボディ
２４    オリフィス
２８    インジェクタ
３１    第１金型
３２    第２金型
３３    第３金型
３５    プランジャ
３６    キャビティ
３７    型面
３７ａ  ピン
４０    素材
５１    第１金型
５１ａ  型面
５２    第２金型
５３    キャビティ
５４    プランジャ
５５    ピン
【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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【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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