(57)【要約】【課題】  チャンバーに複数の圧電／電歪素子を配設するとともに、これらの圧電／電歪素子を異なるタイミングにて駆動することにより、圧電／電歪素子の耐久性を低下させることなく多量の微小液滴を噴射することができる液体噴射装置を提供すること。【解決手段】  液体噴射装置１０は、チャンバー１０−３と、チャンバー１０−３に配設された二つの圧電／電歪素子１１，１２を備えている。液体はチャンバー１０−３に導入され、液体噴射孔１０−３ａから噴射される。圧電／電歪素子１１，１２には、それぞれ周期Ｔ１の駆動電圧信号が付与される。それらの駆動電圧信号はＴ１／２だけ位相がずらされている。圧電／電歪素子１１，１２の作動により、液体は微粒子化されながら噴射される。チャンバー内の圧力変動の周期はＴ１／２となる。【選択図】  図３
2005058933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液体噴射用ノズルを有するとともに複数の壁により構成されるチャンバーと、
前記チャンバーに接続されるとともに液体を通流させて同チャンバーに同液体を導入するための液体導入通路部と、
前記チャンバーを構成する複数の壁の少なくとも一つの壁に設置されるとともに、前記液体導入通路部を介して同チャンバー内に導入された液体に対し圧力波の付与及び／又は同チャンバーの容積の減増を行う圧電／電歪素子とを具備し、
前記チャンバー内の液体を前記圧電／電歪素子の作動により微粒子化しながら前記液体噴射用ノズルを介して外部空間に噴射する液体噴射装置であって、
前記圧電／電歪素子を複数個備えるとともに、同複数の圧電／電歪素子は互いに異なるタイミングにて前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の減増を行うように駆動されることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記チャンバーは、前記複数の液体噴射用ノズルが形成された壁である液体噴射用ノズル形成壁と、前記液体噴射用ノズル形成壁に対向する壁である液体噴射用ノズル対向壁と、を含んで構成され、
前記複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも二つは、前記液体噴射用ノズル対向壁に配設された液体噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射装置において、
前記液体噴射用ノズル形成壁と前記液体噴射用ノズル対向壁とが互いに平行であり、同液体噴射用ノズル対向壁に直交する方向から見た場合に同液体噴射用ノズル形成壁の外形と同液体噴射用ノズル対向壁の外形が一致し、同液体噴射用ノズル対向壁は所定の直線に対して線対称の外形を有するように構成され、
互いに同一形状を備える二つの圧電／電歪素子が前記液体噴射用ノズル対向壁に前記所定の直線に対して線対称となるように配置された液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記チャンバーは、前記複数の液体噴射用ノズルが形成された壁である液体噴射用ノズル形成壁と、前記液体噴射用ノズル形成壁に対向する壁である液体噴射用ノズル対向壁と、を含み、
前記複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも一つは前記液体噴射用ノズル対向壁に配設され、同複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも他の一つは前記液体噴射用ノズル形成壁に配設された液体噴射装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置において、
前記複数の圧電／電歪素子のそれぞれは、互いに同一の周期Ｔをもって前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の変更を行うように駆動されるとともに、同圧電／電歪素子の個数をＮ個とすると、周期Ｔを個数Ｎで除した時間（Ｔ／Ｎ）だけ互いに位相が異なるように駆動される液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を微粒子化しながら噴射する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られるこの種の液体噴射装置は、図２８に記載したように、圧電／電歪素子３０１により容積が変更せしめられるとともに液体噴射用ノズル３０２を備えたチャンバー３０３と、中空円筒状の液体導入孔３０４と、液体供給通路３０５とを備えている。液体は、液体供給通路３０５内に供給され、次いで、液体導入孔３０４を介してチャンバー３０３内に導入される。そして、液体は、チャンバー３０３内において圧電／電歪素子３０１の作動により加圧され、液体噴射用ノズル３０４から噴射される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−３１７４００号公報（段落番号０００３−０００４、図５）
【０００３】
このような装置において、より大量の液滴を微粒子化するためには、チャンバーに液体噴射用ノズルを多数設け、噴射される液体流量を増大するとともに圧電／電歪素子３０１の駆動周波数を上昇させなければならない。しかしながら、圧電／電歪素子３０１の駆動周波数を上昇しすぎると、圧電／電歪素子３０１の耐久性が低下してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的の一つは、チャンバーに複数の圧電／電歪素子を配設するとともに、これらの圧電／電歪素子を異なるタイミングにて駆動することにより、圧電／電歪素子の耐久性を低下させることなく多量の微小液滴を噴射することができる液体噴射装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の液体噴射装置は、複数の液体噴射用ノズルを有するとともに複数の壁により構成されるチャンバーと、前記チャンバーに接続されるとともに液体を通流させて同チャンバーに同液体を導入するための液体導入通路部と、前記チャンバーを構成する複数の壁の少なくとも一つの壁に設置されるとともに、前記液体導入通路部を介して同チャンバー内に導入された液体に対し圧力波の付与及び／又は同チャンバーの容積の減増を行う圧電／電歪素子とを具備し、前記チャンバー内の液体を前記圧電／電歪素子の作動により微粒子化しながら前記液体噴射用ノズルを介して外部空間に噴射する液体噴射装置であって、前記圧電／電歪素子を複数個備えるとともに、同複数の圧電／電歪素子は互いに異なるタイミングにて、前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の減増を行うように駆動されることを特徴としている。圧電／電歪素子とは、圧電体のみならず電歪体を含む概念である。
【０００６】
これによれば、複数の圧電／電歪素子がチャンバー内の液体に対し圧力波を付与し、及び／又は、複数の圧電／電歪素子がチャンバーの容積の減増を行うことにより、チャンバー内の液体が微粒子化されながら噴射される。また、複数の圧電／電歪素子は互いに異なるタイミングにて、前記圧力波の付与及び／又はチャンバーの容積の増減を行うように駆動されるから、一つの圧電／電歪素子の駆動周波数が小さくても、チャンバー内の液体の圧力変動の周波数を大きくすることができる。従って、圧電／電歪素子の耐久性低下を回避することができる。
【０００７】
この場合において、前記チャンバーは、前記複数の液体噴射用ノズルが形成された壁である液体噴射用ノズル形成壁と、前記液体噴射用ノズル形成壁に対向する壁である液体噴射用ノズル対向壁と、を含んで構成され、前記複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも二つは、前記液体噴射用ノズル対向壁に配設されることが好適である。
【０００８】
複数の液体噴射用ノズルの各々には、液体噴射用ノズル対向壁において互いに異なる位置に配設された各圧電／電歪素子によりもたらされた圧力変動が伝播される。この圧力変動の波の進行方向は、液体噴射用ノズル対向壁に配設された一つの圧電／電歪素子からの圧力変動と他の圧電／電歪素子からの圧力変動とで異なる方向となる。これにより、一つの圧電／電歪素子の駆動による液滴の噴射方向は、他の圧電／電歪素子の駆動による液滴の噴射方向と僅かながらではあるが異なる方向となる。この結果、ある液体噴射用ノズルを介して時間的に前後して噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合する頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【０００９】
また、前記液体噴射用ノズル形成壁と前記液体噴射用ノズル対向壁とが互いに平行であり、同液体噴射用ノズル対向壁に直交する方向から見た場合に同液体噴射用ノズル形成壁の外形と同液体噴射用ノズル対向壁の外形が一致し、同液体噴射用ノズル対向壁は所定の直線に対して線対称の外形を有するように構成され、互いに同一形状を備える二つの圧電／電歪素子が前記液体噴射用ノズル対向壁に前記所定の直線に対して線対称となるように配置されることが好適である。
【００１０】
これによれば、圧電／電歪素子の発熱によって液体噴射用ノズル対向壁が変形した場合であっても、液体噴射用ノズル対向壁の変形は線対称となる。従って、液体噴射用ノズル形成壁に対する前記二つの圧電／電歪素子の角度は、互いに略同一となる。換言すると、液体噴射用ノズル対向壁が変形した場合であっても、液体噴射用ノズル形成壁に対する前記二つの圧電／電歪素子の角度は大きく変化しない。従って、複数の液体噴射用ノズルの各々には、液体噴射用ノズル対向壁の変形前後において、略等しい圧力変動を有する液体が到達するから、噴射される液滴の粒径ばらつきを小さくすることができる。更に、前記二つの圧電／電歪素子の角度が大きく変化しないので、噴射方向がばらつかない。
【００１１】
前記チャンバーは、前記複数の液体噴射用ノズルが形成された壁である液体噴射用ノズル形成壁と、前記液体噴射用ノズル形成壁に対向する壁である液体噴射用ノズル対向壁と、を含み、前記複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも一つは前記液体噴射用ノズル対向壁に配設され、同複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも他の一つは前記液体噴射用ノズル形成壁に配設されることも好適である。
【００１２】
これによれば、液体噴射用ノズル形成壁に配設された圧電／電歪素子が駆動されることにより、液体噴射用ノズル形成壁の角度（従って、液体噴射用ノズルの角度）が変更される。従って、液体噴射用ノズル対向壁に配設された圧電／電歪素子の駆動に伴う液滴の噴射方向と、液体噴射用ノズル形成壁に配設された圧電／電歪素子の駆動に伴う液滴の噴射方向とは異なる方向となる。この結果、ある液体噴射用ノズルを介して時間的に前後して噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合する頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【００１３】
また、上記何れかの液体噴射装置において、前記複数の圧電／電歪素子のそれぞれは、互いに同一の周期Ｔをもって前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の変更を行うように駆動されるとともに、同圧電／電歪素子の個数をＮ個とすると、周期Ｔを個数Ｎで除した時間（Ｔ／Ｎ）だけ互いに位相が異なるように駆動されることが好適である。
【００１４】
これによれば、チャンバー内の液体の圧力の最大値が周期（Ｔ／Ｎ）をもって周期的に現れるので、同一の液体噴射用ノズルから時間的に前後して噴射される液滴間の距離が均一となる。この結果、ある液体噴射用ノズルを介して時間的に前後して噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合する頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による液体噴射装置（液体噴霧装置、液体供給装置、液滴吐出装置）の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１０は、図１の概略構成図に示したように、例えば、微粒子化された液体（燃料）を必要とする機械装置としての内燃機関に適用される電子式燃料噴射制御装置として使用される。
【００１７】
電子式燃料噴射制御装置は、内燃機関の吸気管（又は吸気ポート）３０等により形成される燃料噴射空間（液体噴射空間）３１に、内燃機関の吸気弁３２の背面に向けて、微粒子化された液体（液体燃料、例えばガソリン、以下、単に「燃料」と云うこともある。）を噴射するようになっている。電子式燃料噴射制御装置は、アクチュエータとして機能する圧電／電歪素子を備えた液体噴射装置１０、加圧手段としての加圧ポンプ（燃料ポンプ）２１、燃料供給管（液体供給管、燃料配管）２２、プレッシャレギュレータ２３、電磁開閉式吐出弁（吐出弁、開閉弁）２４、燃料タンク（液体貯蔵タンク）２５及び電気制御装置４０を含んでいる。加圧ポンプ２１及びプレッシャレギュレータ２３は燃料供給管２２に介装されている。
【００１８】
加圧ポンプ２１は、燃料供給管２２を介して燃料タンク２５の底部に連通された導入部２１ａと、同燃料供給管２２を介してプレッシャレギュレータ２３に接続された吐出部２１ｂとを備えている。加圧ポンプ２１は、燃料タンク２５内の燃料を導入部２１ａから導入して加圧するとともに、同加圧した燃料を吐出部２１ｂから吐出するようになっている。加圧ポンプ２１は、仮に液体噴射装置１０の圧電／電歪素子が作動されていない場合であっても、燃料がプレッシャレギュレータ２３と電磁開閉式吐出弁２４と液体噴射装置１０とを介して液体噴射空間３１に対し噴射され得る圧力（この圧力を「加圧ポンプ吐出圧」と云う。）以上にまで燃料を加圧するようになっている。
【００１９】
プレッシャレギュレータ２３は、図示しない配管により吸気管３０内の圧力が与えられている。プレッシャレギュレータ２３は、この吸気管３０内の圧力に基づいて加圧ポンプ２１により加圧された燃料の圧力を減圧（又は、調圧）するようになっている。この結果、プレッシャレギュレータ２３と電磁開閉式吐出弁２４との間の液体供給管２２内の燃料の圧力は、吸気管３０内の圧力よりも所定（一定）圧力だけ高い圧力（この圧力を「調整圧」と云う。）となるように調整される。従って、電磁開閉式吐出弁２４が所定時間だけ開弁されると、同所定時間に略比例した燃料量の燃料が吸気管３０内の圧力に拘らず同吸気管３０内に噴射される。
【００２０】
電磁開閉式吐出弁２４は、従来から内燃機関の電子式燃料噴射制御装置に広く採用されている周知のフューエルインジェクタ（電磁噴射弁）である。図２は、この電磁開閉式吐出弁２４の正面図であって、その先端側部位を同電磁開閉式吐出弁２４の中心線を含む平面にて切断した断面により示している。
【００２１】
電磁開閉式吐出弁２４は、液体供給管２２が接続されてプレッシャレギュレータ２３に連通した液体導入口２４ａと、同液体導入口２４ａに連通した液体通路２４ｂを形成する外筒部２４ｃと、電磁式開閉弁として作動する開閉弁（ニードル弁）２４ｄと、外筒部２４ｃの先端に形成されるとともに開閉弁２４ｄの先端により開閉される吐出孔２４ｅと、開閉弁２４ｄを駆動する図示しない電磁機構とを備えている。電磁開閉式吐出弁２４の液体通路２４ｂは吐出孔２４ｅを介して液体噴射装置１０に接続されている。これにより、電磁開閉式吐出弁２４は、液体通路２４ｂ（吐出孔２４ｅ）が開閉弁２４ｄにより開放されたとき、プレッシャレギュレータ２３を介して加圧ポンプ２１から供給される加圧された燃料を同液体通路２４ｂ及び吐出孔２４ｅを介して液体噴射装置１０に供給するようになっている。
【００２２】
液体噴射装置１０は、燃料噴射空間３１に噴射する液体（吸気弁３２の背面に向けて噴射する燃料）を微粒子化するために少なくともその壁面に圧電／電歪素子を形成したチャンバーと、その圧電／電歪素子が形成された壁と異なる壁に形成された液体噴射孔（液体噴射用ノズル）とを備えた噴射デバイスであり、図３〜図５に詳細に示されている。
【００２３】
液体噴射装置１０は、各辺が互いに直交するＸ，Ｙ及びＺ軸に対して平行に延びる略直方体形状を有している。液体噴射装置１０は、図４及び図５に示したように、順に積層された複数の金属の薄板（以下、「金属板」と云う。）１０ａ〜１０ｃと、金属板１０ｃの外側面（Ｚ軸正方向のＸ−Ｙ平面に沿った平面）に固着された二つの圧電／電歪素子１１，１２とからなっている。
【００２４】
金属板１０ａ〜１０ｃの材質は、この例においてはステンレス（ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６）である。金属板１０ｃは極めて薄く、容易に変形及び復元する（変形可能な）ダイヤフラムを構成している。なお、後述する他の実施形態に係る金属板の材質も金属板１０ａ〜１０ｃと同様である。
【００２５】
液体噴射装置１０は、液体導入口１０−１と、液体供給通路１０−２と、チャンバー１０−３と、液体供給通路１０−２とチャンバー１０−３とを連通する液体導入通路部１０−４とを備えている。
【００２６】
液体導入口１０−１は、金属板１０ｃに形成された円形の貫通穴である。液体導入口１０−１は、金属板１０ｃのＹ軸方向中央であってＸ軸負方向端部近傍に設けられている。液体導入口１０−１には、図４に示したように、電磁開閉式吐出弁２４の吐出孔２４ｅがスリーブ２５により液密に接続されている。
【００２７】
液体供給通路１０−２は、金属板１０ａの上面と、金属板１０ｂに設けられた貫通穴を形成する側壁面と、金属板１０ｃの下面とにより画定された空間である。液体供給通路１０−２の平面形状（Ｚ軸正方向から見た形状）は、図３に示したように、液体導入口１０−１の円弧と一致する頂部Ｐと、同頂部ＰからＸ軸正方向に所定距離だけ隔てた位置においてＹ軸に沿って延びる底辺Ｔを有する略二等辺三角形である。
【００２８】
チャンバー１０−３は、金属板１０ａの上面と、液体供給通路１０−２に対してＸ軸正方向に所定距離隔てた位置において金属板１０ｂに設けられた貫通穴を形成する側壁面と、金属板１０ｃの下面とにより画定された空間である。チャンバー１０−３の平面形状は、図３に示したように、Ｙ軸及びＸ軸にそれぞれ沿う長辺ＬＨ及び短辺ＳＨを有する略長方形である。長辺ＬＨの長さは、液体供給通路１０−２の底辺Ｔの長さより僅かだけ長くなっている。一対の短辺ＳＨの位置は、底辺Ｔの両端部よりＹ軸方向の外側（Ｙ軸正方向外側及びＹ軸負方向外側）に位置している。
【００２９】
チャンバー１０−３を構成している一つの壁（下壁）である金属板１０ａには、複数（この例では、全部で１５×６＝９０個）の貫通孔が液体噴射孔（液体噴射用ノズル）１０−３ａとして形成されている。各液体噴射孔１０−３ａは、Ｚ軸方向に軸を有する底面の直径がｄである円筒状の空間である。従って、金属板１０ａの下面には、直径ｄの円形の噴射口が複数個形成されている。
【００３０】
複数の液体噴射孔１０−３ａは正方格子状に配列されている。即ち、複数の液体噴射孔１０−３ａの各中心点は、一定の距離を隔てて配列された複数のＸ軸に平行な線と、同じ一定の距離を隔てて配列された複数のＹ軸に平行な線との交点に一致している。なお、本明細書においては、「液体噴射ノズル」は「流体のもつ圧力や熱のエネルギーを運動エネルギーに変換して流れを増速させる目的で、流れの方向に断面積を変化させた液体噴射用の流路」のみでなく、「液体噴射孔１０−３ａのようにチャンバー１０−３を構成する壁に設けられた中空円筒状の液体噴射用貫通孔（即ち、流れの方向に断面積を変化させていない流路）」をも含む用語として使用される。
【００３１】
液体導入通路部１０−４は、金属板１０ｂのＸ軸方向略中央部の上面及びこの上面のＹ軸方向両端部から立設した側壁面と、金属板１０ｃの下面とにより画定され、薄板状の中空空間（即ち、スリット）を構成する空間である。このスリットは、液体導入通路とも呼ばれる。
【００３２】
液体導入通路部１０−４のスリットの平面形状は、図３に示したように、Ｙ軸及びＸ軸にそれぞれ沿う長辺ＬＩと短辺ＳＩを有する略長方形である。Ｘ軸負方向側の長辺ＬＩは液体供給通路１０−２の底辺Ｔと一致している。従って、一対の短辺ＳＩの始点は、底辺Ｔの両端部と一致している。
【００３３】
アクチュエータとしての圧電／電歪素子１１は、金属板１０ｃの上面に固着されている。圧電／電歪素子１１の平面形状は、図３に示したように、略正方形状である。この正方形の一辺は、チャンバー１０−３の短辺ＳＨより短い。圧電／電歪素子１１は、平面視でチャンバー１０−３の内側であって、チャンバー１０−３のＹ軸方向中央よりもＹ軸負方向側に配置されている。圧電／電歪素子１１の外形をなす前記正方形の各辺は、チャンバー１０−３の短辺ＳＨ及び長辺ＬＨの何れかと平行となっている。
【００３４】
圧電／電歪素子１１は、層状の圧電／電歪膜と層状の電極とを交互に多層にわたり積層することで形成された「横効果タイプの積層ピエゾアクチュエータ」である。圧電／電歪素子１１は、一対の櫛歯状電極１１ａ，１１ｂ間に所定の電位差が付与されると（駆動電圧が付与されると）、同圧電／電歪素子１１の直下部において金属板１０ｃをＺ軸負方向に湾曲・変形させ、チャンバー１０−３内の液体に対して圧力波を付与し、及び／又は、同チャンバー１０−３の容積の減増を行うようになっている。なお、電極１１ｂは接地されている。
【００３５】
圧電／電歪素子１２は、圧電／電歪素子１１と同一の構成を備えている。圧電／電歪素子１２も、図４及び図５に示したように、金属板１０ｃの上面に固着されている。圧電／電歪素子１２は、平面視でチャンバー１０−３の内側であって、チャンバー１０−３のＹ軸方向中央よりもＹ軸正方向側に配置されている。圧電／電歪素子１２の外形をなす正方形の各辺は、チャンバー１０−３の短辺ＳＨ及び長辺ＬＨの何れかと平行となっている。
【００３６】
圧電／電歪素子１１と圧電／電歪素子１２は、平面視においてチャンバー１０−３のＹ軸方向中央を通りＸ軸方向に延びる同チャンバー１０−３の中心線ＣＬに対して、線対称となるように配置されている。
【００３７】
圧電／電歪素子１２は、一対の櫛歯状電極１２ａ，１２ｂ間に所定の電位差が付与されると（駆動電圧が付与されると）、同圧電／電歪素子１２の直下部において金属板１０ｃをＺ軸負方向に湾曲・変形させ、チャンバー１０−３内の液体に対して圧力波を付与し、及び／又は、同チャンバー１０−３の容積の減増を行うようになっている。なお、電極１２ｂは接地されている。
【００３８】
このように、チャンバー１０−３は、圧電／電歪素子１１，１２の作動によりその上壁が変形されるようになっている。チャンバー１０−３の容積が減少されると、チャンバー１０−３内の液体は、この容積減少により加圧される。
【００３９】
電気制御装置４０は、マイクロコンピュータを含む回路であり、図１に示したように、エンジン回転速度センサ４１、及び吸気管圧力センサ４２等のセンサと接続されている。電気制御装置４０は、これらのセンサからエンジン回転速度や吸気管圧力を入力して内燃機関に必要な燃料量及び噴射開始タイミングを決定するとともに、同決定した燃料量及び噴射開始タイミングに応じて電磁開閉式吐出弁２４の電磁機構に吐出弁駆動信号ＩＮＪを供給するようになっている。また、電気制御装置４０は、圧電／電歪素子１１の電極１１ａ及び圧電／電歪素子１２の電極１２ａに、後述する圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及び圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２をそれぞれ送出するようになっている。
【００４０】
次に、上記のように構成された液体噴射装置１０の作動の概略について説明する。電気制御装置４０が所定のタイミングにて吐出弁駆動信号ＩＮＪを出力すると、燃料が電磁開閉式吐出弁２４の吐出孔２４ｅから液体噴射装置１０の液体注入口１０−１を介して液体供給通路１０−２に供給される。燃料は、その後、液体導入通路部１０−４のスリットを介して（スリット内をＸ軸方向に通流して）チャンバー１０−３内に導入される。そして、チャンバー１０−３内に導入された液体は、液体噴射孔１０−３ａ（液体噴射孔の噴射口）を介し吸気管３０内に押し出される（噴射される）。
【００４１】
このとき、噴射される燃料には圧電／電歪素子１１又は圧電／電歪素子１２の作動による振動エネルギー（圧力変動）がチャンバ−１０−３内において加えられている。従って、図６に示したように、噴射された燃料にくびれ部が発生し、同燃料はその先端部において同くびれ部からちぎれるように離脱する。この結果、均一で精細に微粒子化された燃料が吸気管３０の燃料噴射空間３１内に噴射される。以上が、液体噴射装置１０の作動の概略である。
【００４２】
次に、図７及び図８を参照しながら、液体噴射装置１０の詳細な作動について説明する。電気制御装置４０は、所定のタイミングにて吐出弁駆動信号ＩＮＪを出力するとともに、図７に示した圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及びＤＶ２を、圧電／電歪素子１１の電極１１ａ及び圧電／電歪素子１２の電極１２ａにそれぞれ印加する。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及びＤＶ２のそれぞれは、周期Ｔ１（秒）で繰り返し台形状に変化する信号である。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１の位相と圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２の位相は、互いに１／２周期分だけ相違している。
【００４３】
図７に示したように、圧電／電歪素子１１に付与される圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１が時刻ｔ１にて０（Ｖ）からＶＡ（Ｖ）に向けて増大を開始すると、図８に示したように、圧電／電歪素子１１はチャンバー１０−３の上壁である金属板１０ｃのＹ軸負方向側をＺ軸負方向に変形させる。その後、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１は、一定の時間ＶＡ（Ｖ）を維持した後に０（Ｖ）に戻る。以上により、チャンバー１０−３内の液体（燃料）の圧力は増大した後に減少する。この結果、液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体は微粒子化される。
【００４４】
このとき、圧電／電歪素子１１の直下に位置する液体噴射孔１０−３ａ（チャンバー１０−３のＹ軸負方向側にある液体噴射孔１０−３ａ）から噴射される液滴の噴射方向は、、液体噴射孔１０−３ａの軸線方向（Ｚ軸方向）となる。これは、圧電／電歪素子１１の作動によりもたらされる圧力波或いは圧力振動の進行方向が、チャンバー１０−３のＹ軸負方向側にある液体噴射孔１０−３ａの軸線の方向と略一致しているからであると考えられる。
【００４５】
これに対し、圧電／電歪素子１１の直下に位置しない液体噴射孔１０−３ａから噴射される液滴の噴射方向は、Ｚ軸負方向とＹ軸正方向の成分を有する方向（図９において右斜め下方）となる。換言すると、チャンバー１０−３のＹ軸正方向側にある液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体の噴射方向は、その位置に存在する液体噴射孔１０−３ａと圧電／電歪素子１１とを結ぶ直線と略平行な方向となる。これは、圧電／電歪素子１１の作動によりもたらされる圧力波或いは圧力振動の進行方向が、チャンバー１０−３のＹ軸正方向側にある液体噴射孔１０−３ａの軸線と交差する方向になるためであると考えられる。
【００４６】
次いで、時刻ｔ１からＴ１／２（秒）が経過した時刻ｔ２になると、圧電／電歪素子１２に付与される圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２が０（Ｖ）からＶＡ（Ｖ）に向けて増大を開始する。これにより、図９に示したように、圧電／電歪素子１２はチャンバー１０−３の上壁である金属板１０ｃのＹ軸正方向側をＺ軸負方向に変形させる。その後、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２は、一定の時間ＶＡ（Ｖ）を維持した後に０（Ｖ）に戻る。以上により、チャンバー１０−３内の液体（燃料）の圧力は増大した後に減少する。この結果、液体は液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体は微粒子化される。
【００４７】
このとき、圧電／電歪素子１２の直下に位置する液体噴射孔１０−３ａ（チャンバー１０−３のＹ軸正方向側にある液体噴射孔１０−３ａ）から噴射される液滴の噴射方向は、、液体噴射孔１０−３ａの軸線方向（Ｚ軸方向）となる。これは、圧電／電歪素子１２の作動によりもたらされる圧力波或いは圧力振動の進行方向が、チャンバー１０−３のＹ軸正方向側にある液体噴射孔１０−３ａの軸線の方向と略一致しているからであると考えられる。
【００４８】
これに対し、圧電／電歪素子１２の直下に位置しない液体噴射孔１０−３ａから噴射される液滴の噴射方向は、Ｚ軸負方向とＹ軸負方向の成分を有する方向（図９において左斜め下方）となる。換言すると、チャンバー１０−３のＹ軸負方向側にある液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体の噴射方向は、その位置に存在する液体噴射孔１０−３ａと圧電／電歪素子１２とを結ぶ直線と略平行な方向となる。これは、圧電／電歪素子１２の作動によりもたらされる圧力波或いは圧力振動の進行方向が、チャンバー１０−３のＹ軸負方向側にある液体噴射孔１０−３ａの軸線と交差する方向になるためであると考えられる。
【００４９】
この結果、図９に示したように、ある液体噴射孔１０−３ａを介して時間的に前後して噴射された液滴の噴射方向は異なることになるので、圧電／電歪素子１１，１２を同時に（周期Ｔ１／２で）駆動して噴射方向が常に同一となる装置（図１０を参照）のように、時間的に前後して同じ液体噴射孔から噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合し、これにより液滴径が大きくなってしまう頻度を低減することができる。従って、液体噴射装置１０は、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【００５０】
その後、時刻ｔ１からＴ１（秒）が経過すると、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１が再び台形状に変化する。更に、時刻ｔ２からＴ１（秒）が経過すると、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２が再び台形状に変化する。以降、同じ作動が繰り返される。これにより、チャンバー１０−３内の液体の圧力は、周期Ｔ１／２（秒）をもって変化することになる。即ち、チャンバー１０−３内の液体の圧力は、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１，ＤＶ２の各駆動周波数ｆの２倍の周波数２・ｆで変化する。この結果、噴射する液体の流量が大きくなっても、噴射される液体が確実に微粒子化される。
【００５１】
以上、説明したように、第１実施形態に係る液体噴射装置１０は、複数の液体噴射用ノズル１０−３ａを有するとともに複数の壁により構成されるチャンバー１０−３と、前記チャンバーに接続されるとともに液体を通流させて同チャンバーに同液体を導入するための液体導入通路部１０−４と、前記チャンバーを構成する複数の壁の少なくとも一つの壁（金属板１０ｃにより構成されるチャンバー１０−３の上壁）に設置されるとともに、前記液体導入通路部を介して同チャンバー内に導入された液体に対する圧力波の付与及び／又は同チャンバーの容積の減増を行う圧電／電歪素子１１，１２とを具備し、前記チャンバー内の液体を前記圧電／電歪素子の作動により微粒子化しながら前記液体噴射用ノズルを介して外部空間に噴射する液体噴射装置１０であって、前記圧電／電歪素子１１，１２のように圧電／電歪素子を複数個備えるとともに、同複数の圧電／電歪素子は互いに異なるタイミングにて前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の減増を行うように駆動される装置である。
【００５２】
これによれば、複数の圧電／電歪素子である圧電／電歪素子１１，１２がチャンバー１０−３内の液体に対し圧力波を付与し、及び／又は、複数の圧電／電歪素子１１，１２がチャンバーの容積の減増を行う。これにより、チャンバー１０−３内の液体が微粒子化されながら噴射される。また、複数の圧電／電歪素子１１，１２は、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及びＤＶ２により互いに異なるタイミングにて、前記圧力波の付与及び／又はチャンバーの容積の増減を行うように駆動される。従って、一つの圧電／電歪素子の駆動周波数が小さくても（即ち、駆動周期がＴ１であっても）、チャンバー内の液体の圧力変動の周波数を大きくする（即ち、圧力変動周期をＴ１／２とする）ことができる。この結果、圧電／電歪素子１１，１２の耐久性低下を回避しながら、大量の液体を微粒子化して噴射することができる。
【００５３】
また、チャンバー１０−３が、複数の液体噴射用ノズル（液体噴射孔）１０−３ａが形成された壁である液体噴射用ノズル形成壁（金属板１０ａ）と、前記液体噴射用ノズル形成壁に対向する壁である液体噴射用ノズル対向壁（金属板１０ｃ）と、を含んで構成され、複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも二つである圧電／電歪素子１１及び圧電／電歪素子１２は、前記液体噴射用ノズル対向壁（金属板１０ｃ）に配設されている。
【００５４】
従って、複数の液体噴射孔１０−３ａの各々には、互いに異なる位置に配設された圧電／電歪素子１１，１２によりもたらされた圧力変動が伝播される。この圧力変動の波の進行方向は、圧電／電歪素子１１からの圧力変動と圧電／電歪素子１２からの圧力変動とで異なる方向となる。これにより、一つの圧電／電歪素子１１の駆動による液滴の噴射方向は、他の圧電／電歪素子１２の駆動による液滴の噴射方向と僅かながらではあるが異なる方向となる。この結果、ある液体噴射用ノズルを介して時間的に前後して噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合する頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【００５５】
また、前記液体噴射用ノズル形成壁（金属板１０ａ）と前記液体噴射用ノズル対向壁（金属板１０ｃ）とが互いに平行（Ｘ−Ｙ平面と平行）であり、同液体噴射用ノズル対向壁に直交する方向（Ｚ軸方向）から見た場合に同液体噴射用ノズル形成壁の外形と同液体噴射用ノズル対向壁の外形が一致し、同液体噴射用ノズル対向壁は所定の直線（中心線ＣＬ）に対して線対称の外形を有するように構成され、互いに同一形状を備える二つの圧電／電歪素子１１，１２が前記液体噴射用ノズル対向壁に前記所定の直線（中心線ＣＬ）に対して線対称となるように配置されている。
【００５６】
これによれば、圧電／電歪素子１１，１２の発熱によって液体噴射用ノズル対向壁（金属板１０ｃ）が変形した場合であっても、液体噴射用ノズル対向壁の変形は線対称となる。従って、液体噴射用ノズル形成壁（金属板１０ａ）に対する前記二つの圧電／電歪素子１１，１２の角度は、互いに略同一となる。換言すると、液体噴射用ノズル対向壁が変形した場合であっても、液体噴射用ノズル形成壁に対する前記二つの圧電／電歪素子１１，１２の角度は大きく変化しない。従って、複数の液体噴射用ノズル（液体噴射孔１０−３ａ）の各々には、液体噴射用ノズル対向壁の変形前後において、略等しい圧力変動を有する液体が到達するから、噴射される液滴の粒径ばらつきを小さくすることができる。更に、前記二つの圧電／電歪素子１１，１２の角度が大きく変化しないので、液滴の噴射方向がばらつかない。
【００５７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置５０について図１１〜図１３を参照しながら説明する。液体噴射装置５０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０の圧電／電歪素子１１，１２を、圧電／電歪素子１３，１４に置換した点のみにおいて同液体噴射装置１０と異なっている。従って、以下、係る相違点を中心として説明する。
【００５８】
圧電／電歪素子１３は、圧電／電歪素子１１，１２と同様に、金属板１０ｃの上面に固着されている。圧電／電歪素子１３の平面形状は、図１１に示したように、略長方形状であり、チャンバー１０−３の平面形状よりも僅かだけ小さい。圧電／電歪素子１３は、平面視でチャンバー１０−３の内側に配置されている。圧電／電歪素子１３の外形をなす前記長方形の長辺及び短辺は、チャンバー１０−３の長辺及び短辺とそれぞれ平行となっている。
【００５９】
圧電／電歪素子１３は、圧電／電歪素子１１と同様の「横効果タイプの積層ピエゾアクチュエータ」である。圧電／電歪素子１３は、一対の櫛歯状電極１３ａ，１３ｂ間に所定の電位差が付与されると（駆動電圧が付与されると）、同圧電／電歪素子１３の直下部において金属板１０ｃをＺ軸負方向に湾曲・変形させ、チャンバー１０−３内の液体に対して圧力波を付与し、及び／又は、同チャンバー１０−３の容積の減増を行うようになっている。なお、電極１３ｂは接地されている。
【００６０】
圧電／電歪素子１４は、図１２及び図１３に示したように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。圧電／電歪素子１４のＸ軸方向長さは、圧電／電歪素子１３のＸ軸方向長さの１／３程度である。圧電／電歪素子１４のＹ軸方向長さは、圧電／電歪素子１３のＹ軸方向長さの１／２程度である。圧電／電歪素子１４は、チャンバー１０−３と液体導入通路部１０−４との間の位置（チャンバー１０−３のＸ軸負方向端部）でチャンバー１０−３のＹ軸方向中央部からＹ軸負方向端部の位置の下方において、金属板１０ａの下面に固着されている。
【００６１】
圧電／電歪素子１４は、圧電／電歪素子１１と同様の「横効果タイプの積層ピエゾアクチュエータ」である。圧電／電歪素子１４は、一対の櫛歯状電極１４ａ，１４ｂ間に所定の電位差が付与されると（駆動電圧が付与されると）、同圧電／電歪素子１４の直上部において金属板１０ａをＺ軸正方向に湾曲・変形させ、チャンバー１０−３内の液体に対して圧力波を付与し、及び／又は、同チャンバー１０−３の容積の減増を行うようになっている。なお、電極１４ｂは接地されている。
【００６２】
次に、液体噴射装置５０の作動について、図１４乃至図１６を参照しながら説明する。電気制御装置４０は、所定のタイミングにて吐出弁駆動信号ＩＮＪを出力するとともに、図１４に示した圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及びＤＶ２を、圧電／電歪素子１３の電極１３ａ及び圧電／電歪素子１４の電極１４ａにそれぞれ印加する。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１及びＤＶ２のそれぞれは、周期Ｔ１（秒）で繰り返し台形状に変化する信号である。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１の位相と圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２の位相は、互いに１／２周期分だけ相違している。
【００６３】
図１４に示したように、圧電／電歪素子１４に付与される圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１が時刻ｔ１にて０（Ｖ）からＶＡ（Ｖ）に向けて増大を開始すると、図１５に示したように、圧電／電歪素子１３はチャンバー１０−３の上壁である金属板１０ｃをＺ軸負方向に変形させる。その後、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１は、一定の時間ＶＡ（Ｖ）を維持した後に０（Ｖ）に戻る。以上により、チャンバー１０−３内の液体（燃料）の圧力は増大した後に減少する。この結果、液体は微粒子化されながら液体噴射孔１０−３ａからＺ軸負方向に噴射される。
【００６４】
次いで、時刻ｔ１からＴ１／２（秒）が経過した時刻ｔ２になると、圧電／電歪素子１４に付与される圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２が０（Ｖ）からＶＡ（Ｖ）に向けて増大を開始する。これにより、図１６に示したように、圧電／電歪素子１４は金属板１０ａの圧電／電歪素子１４固着部近傍をＺ軸正方向に変形させる。その後、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２は、一定の時間ＶＡ（Ｖ）を維持した後に０（Ｖ）に戻る。以上により、チャンバー１０−３内の液体（燃料）の圧力は増大した後に減少する。この結果、液体は液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体は微粒子化される。
【００６５】
このとき、金属板１０ａは波型に変形するため、液体噴射孔１０−３ａの軸線はＺ軸とは平行でなくなる。その結果、液体噴射孔１０−３ａから噴射される液体の噴射方向は、Ｚ軸負方向とは異なる方向となる。
【００６６】
この結果、図１６に示したように、ある液体噴射孔１０−３ａを介して時間的に前後して噴射された液滴の噴射方向が異なることになるので、液滴同士が噴射空間中において再結合して液滴径が大きくなってしまう頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【００６７】
以上、説明したように、第２実施形態に係る液体噴射装置５０においては、複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも一つ（圧電／電歪素子１３）は液体噴射用ノズル対向壁（金属板１０ｃ）に配設され、同複数の圧電／電歪素子のうちの少なくとも他の一つ（圧電／電歪素子１４）は液体噴射用ノズル形成壁（金属板１０ａ）に配設されている。
【００６８】
従って、圧電／電歪素子１４が駆動されることにより、液体噴射用ノズル形成壁（金属板１０ａ）の角度（従って、液体噴射用ノズルの角度、即ち、液体噴射孔１０−３ａの軸線方向）が変更される。これにより、圧電／電歪素子１４の駆動に伴う液滴の噴射方向は、圧電／電歪素子１３の駆動に伴う液滴の噴射方向と異なる方向となる。この結果、ある液体噴射用ノズル（液体噴射孔１０−３ａ）を介して時間的に前後して噴射された液滴同士が噴射空間中において再結合する頻度を低減することができる。従って、噴射された液滴の粒径を微小に維持することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る液体噴射装置６０について説明する。液体噴射装置６０は、第１実施形態に係る液体噴射装置１０に圧電／電歪素子１５を更に備えている点のみにおいて同液体噴射装置１０と異なっている。従って、以下、係る相違点を中心として図１７〜図１９を参照しながら説明する。
【００７０】
圧電／電歪素子１５は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に沿って延びる各辺を有する略直方体形状を有している。圧電／電歪素子１５のＸ軸方向長さは、圧電／電歪素子１１のＸ軸方向長さの１／３程度である。圧電／電歪素子１５のＹ軸方向長さは、圧電／電歪素子１１のＹ軸方向長さの２倍程度である。圧電／電歪素子１５は、チャンバー１０−３と液体導入通路部１０−４との間の位置（チャンバー１０−３のＸ軸負方向端部）でチャンバー１０−３の下方において、金属板１０ａの下面に固着されている。
【００７１】
圧電／電歪素子１５は、電極１５ａ，１５ｂの間に電位差が付与されると（駆動電圧が付与されると）、圧電／電歪素子１４と同様に、同圧電／電歪素子１５の直上部の金属板１０ａをＺ軸正方向に湾曲・変形させ、チャンバー１０−３内の液体に対して圧力波を付与し、及び／又は、同チャンバー１０−３の容積の減増を行うようになっている。また、圧電／電歪素子１５は、金属板１０ａを湾曲・変形させることにより、結果として液体噴射孔１０−３ａの軸線を変更するようになっている。なお、電極１５ｂは接地されている。
【００７２】
次に、図２０を参照しながら、液体噴射装置６０の作動について説明する。電気制御装置４０は、所定のタイミングにて吐出弁駆動信号ＩＮＪを出力するとともに、図２０に示した圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１，ＤＶ２及びＤＶ３を、圧電／電歪素子１１の電極１１ａ，圧電／電歪素子１２の電極１２ａ及び圧電／電歪素子１５の電極１５ａにそれぞれ印加する。
【００７３】
圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１〜ＤＶ３のそれぞれは、周期Ｔ１（秒）で繰り返し台形状に変化する信号である。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２の位相は、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ１の位相よりも１／３周期（Ｔ１／３（秒））だけ遅れている。圧電素子駆動電圧信号ＤＶ３の位相は、圧電素子駆動電圧信号ＤＶ２の位相よりも更に１／３周期（Ｔ１／３（秒））だけ遅れている。これにより、チャンバー１０−３内の液体の圧力はＴ１／３（秒）の周期をもって増減する。
【００７４】
従って、一つの圧電／電歪素子の駆動周波数が小さくても（即ち、駆動周期がＴ１であっても）、チャンバー内の液体の圧力変動の周波数を大きくする（即ち、駆動周期をＴ１／３とする）ことができる。この結果、圧電／電歪素子１１，１２及び１５の耐久性低下を回避することができる。
【００７５】
このように、一つのチャンバーにＮ個の圧電／電歪素子を備える液体噴射装置において、前記複数の圧電／電歪素子のそれぞれは、互いに同一の周期Ｔをもって前記圧力波の付与及び／又は前記チャンバーの容積の変更を行うように駆動されるとともに、周期Ｔを個数Ｎで除した時間（Ｔ／Ｎ）だけ互いに位相が異なるように駆動されることが好適である。これによれば、チャンバー内の液体の圧力を圧電素子駆動電圧信号の周波数のＮ倍の周波数で変化させることができるからである。
【００７６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る液体噴射装置７０について説明する。液体噴射装置７０は、金属板１０ｄ，１０ｅ，１０ｃからなり、チャンバー１０−３と異なるチャンバー１０−５を備える点、及び、圧電／電歪素子１１，１２に代えて圧電／電歪素子１６，１７を備える点のみにおいて液体噴射装置１０と異なっている。従って、以下、係る相違点を中心として図２１〜図２３を参照しながら説明する。
【００７７】
チャンバー１０−５は、チャンバー１０−３と同一の空間の中央に、直方体形状の仕切り部１０−５ｂを備えてなるものである。仕切り部１０−５ｂは、金属板１０ｅにより形成されている。仕切り部１０−５ｂは、チャンバー１０−５の上部において金属板１０ｅに形成された液体導入通路部１０−４からチャンバー１０−５のＸ軸正方向端部にまでＸ軸方向に延びている。この結果、仕切り部１０−５ｂの下方には、仕切り部１０−５ｂが存在しない部分のチャンバー１０−５の高さよりも高さが低い空間が形成されている。
【００７８】
液体噴射孔１０−５ａは、金属板１０ａに代わる金属板１０ｄに形成されている。液体噴射孔１０−５ａは、液体噴射孔１０−３ａと同様に正方格子状に配列されている。但し、液体噴射孔１０−５ａは、仕切り部１０−５ａの直下の領域にのみ形成されている。
【００７９】
圧電／電歪素子１６は、圧電／電歪素子１１よりも僅かに小さい外形を有する点のみにおいて圧電／電歪素子１１と相違している。圧電／電歪素子１６は、チャンバー１０−５の仕切り部１０−５ａよりもＹ軸負方向側に位置するように、金属板１０ｃの上面に固着されている。圧電／電歪素子１６の外形をなす正方形の各辺は、チャンバー１０−５の短辺及び長辺の何れかと平行となっている。
【００８０】
圧電／電歪素子１７は、圧電／電歪素子１６と同一の構成を備えている。圧電／電歪素子１７は、チャンバー１０−５の仕切り部１０−５ａよりもＹ軸正方向側に位置するように、金属板１０ｃの上面に固着されている。圧電／電歪素子１７の外形をなす正方形の各辺は、チャンバー１０−５の短辺及び長辺の何れかと平行となっている。
【００８１】
圧電／電歪素子１６と圧電／電歪素子１７は、平面視においてチャンバー１０−５のＹ軸方向中央を通りＸ軸方向に延びる同チャンバー１０−５の中心線（７−７線）に対して、線対称となるように配置されている。圧電／電歪素子１６には圧電／電歪素子１１と同様に駆動電圧信号ＤＶ１が付与され、圧電／電歪素子１７には圧電／電歪素子１２と同様に駆動電圧信号ＤＶ２が付与されるようになっている。
【００８２】
このように構成された液体噴射装置７０によれば、圧電／電歪素子１６及び圧電／電歪素子１７の作動によってチャンバー１０−５内の液体へ付与される圧力波又はチャンバー１０−５の容積の増減による液体の圧力変動が、各液体噴射孔１０−５ａに同各液体噴射孔１０−５ａの軸線に対して大きな角度を有しながら到達する。その結果、液体噴射孔１０−５ａから噴射される液滴の方向が、圧電／電歪素子１６の作動による噴射（微粒子化）の場合と、圧電／電歪素子１７の作動による噴射（微粒子化）の場合とでより大きく異なることになる。換言すると、噴射される液滴がより拡散するようになるので、液滴同士が噴射空間で再結合する頻度を低減することができる。
【００８３】
ここで、本発明による液体噴射装置について行った実験条件及び結果について述べる。なお、実験対象となった液体噴射装置は、第１実施形態の液体噴射装置１０と同様の構成を備えている。但し、圧電／電歪素子の数及び大きさは以下の通りとした。
【００８４】
（実験条件）
（１）液体噴射孔の径はφ３０μｍとした。
（２）液体噴射孔は２８８個であり、格子状に０．１５ｍｍ間隔で配置した。
（３）チャンバーの大きさは２×６ｍｍで、厚みは０．２ｍｍとした。
（４）振動板（液体噴射孔対向壁、金属板１０ｃ）の厚みは０．０１ｍｍとした。
（５）液体噴射孔形成壁（金属板１０ａ）の厚みは０．０３ｍｍとした。
（６）液体導入通路１０−４のスリットの厚みは０．０３ｍｍ、幅は５．８ｍｍ、長さは２ｍｍとした。
【００８５】
（７）圧電／電歪素子の大きさは、圧電／電歪素子が１個のとき１．８×５．８ｍｍ、２個のとき１．８ｍｍ×２．８ｍｍ、３個のとき１．８ｍｍ×１．９ｍｍ、４個のとき１．８ｍｍ×１．２ｍｍ、１０個のとき１．８ｍｍ×０．４ｍｍとした。
（８）各圧電／電歪素子に付与した圧電素子駆動電圧信号の周波数は７０ｋＨｚ（周期Ｔ）、電圧は１２Ｖ、波形は矩形波とした。なお、比較を行うため、圧電／電歪素子が１個のときに周波数が１４０ｋＨｚ、電圧が１２Ｖ、波形が矩形波である圧電素子駆動電圧信号を付与した。
（９）圧電／電歪素子がｎ個ある場合、各圧電素子駆動電圧信号の位相は互いに（Ｔ／ｎ）周期ずつ相違させた。その結果、圧電／電歪素子が２個のときチャンバーの圧力変動周期は１４０ｋＨｚ、３個のとき２１０ｋＨｚ，４個のとき２８０ｋＨｚ、１０個のとき７００ｋＨｚとなった。なお、比較を行うため、圧電／電歪素子が２個のとき、チャンバーの圧力変動周波数を７０ｋＨｚとする実験も行った。
【００８６】
（１０）チャンバーに導入される液体の圧力は０．３ＭＰａで、流量は１３０ｃｃ／分とした。
（１１）噴射された液滴の径を測定するため、使用した液体をドライソルベルトとした。
【００８７】
（実験結果）
次に、実験結果について述べる。表１は液体噴射装置の耐久性について実験した結果である。表１から理解されるように、チャンバーに複数の圧電／電歪素子を設けて、圧電素子駆動電圧信号の位相をずらすことによりチャンバー内圧力を変動させる本発明の液体噴射装置は、チャンバー内の圧力変動周波数を高周波数（１４０ｋＨｚ）としても破損せず、圧電／電歪素子を一つだけ備えた液体噴射装置よりも耐久性が高かった。また、表１に記載していないが、圧電／電歪素子が３個、４個、及び１０個の各場合において、液体噴射装置は破損しなかった。
【００８８】
【表１】
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【００８９】
図２４は、圧電／電歪素子の個数と噴射された液滴の径の測定値との関係を示したグラフである。このグラフから明らかなように、圧電／電歪素子の個数が２個乃至４個の場合、液滴が微粒子化されていることが確認できた。
【００９０】
なお、圧電／電歪素子が１０個のとき、液滴の径は大きくなった。これは、液体の周波数応答性などに起因するものと考えられる。従って、理由は明確ではないが、圧電／電歪素子の個数は数個（例えば、２〜４個）であることが好ましいと考えられる。
【００９１】
更に、２個の圧電／電歪素子を設置した第１実施形態の液体噴射装置１０において、この２個の圧電／電歪素子を逆位相で且つ７０ｋＨｚで駆動し、そのときに噴射される液滴の噴射方向を高速度カメラにより確認したところ、一つの圧電／電歪素子を駆動したときの液滴の噴射方向と他の一つの圧電／電歪素子を駆動したときの液滴の噴射方向との角度差は１°であった。また、第２実施形態の液体噴射装置５０において、同様な実験を行ったところ、一つの圧電／電歪素子を駆動したときの液滴の噴射方向と他の一つの圧電／電歪素子を駆動したときの液滴の噴射方向との角度差は０．５°であった。
【００９２】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る液体噴射装置は、一つのチャンバーに対して複数の圧電／電歪素子を備え、その圧電／電歪素子のそれぞれは、互いに同一の周期Ｔをもってチャンバー内の液体に対する圧力波の付与及び／又はチャンバーの容積の変更を行うように駆動されるとともに、同圧電／電歪素子の個数をＮ個とすると、周期Ｔを個数Ｎで除した時間（Ｔ／Ｎ）だけ互いに位相が異なるように（即ち、互いに異なるタイミングにて）駆動されている。これによれば、圧電／電歪素子の耐久性を低下させることなく多量の微小液滴を噴射することができる。
【００９３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図３乃至図５に示した液体噴射装置１０においては、液体噴射用ノズル対向壁に圧電／電歪素子１１を複数個配設していたが、図２５に示したように、液体噴射用ノズル１０−３ａが形成された液体噴射用ノズル形成壁１０ｆに対向していない壁（チャンバー１０−３を構成する壁の一つであって液体噴射用ノズル形成壁１０ｆと平行ではない壁）１０ｇに圧電／電歪素子１１を複数個配設してもよい。
【００９４】
更に、図２６に示したように、液体噴射用ノズル形成壁１０ｆに対向していない壁（チャンバー１０−３を構成する壁の一つであって液体噴射用ノズル形成壁１０ｆと平行ではない壁）１０ｇ，１０ｈにそれぞれ圧電／電歪素子１１を配設してもよい。これによれば、チャンバー１０−３に対して複数の圧電／電歪素子１１を配設することになる。また、壁１０ｇに配設された圧電／電歪１１の作動に伴う各液体噴射孔１０−３ａからの液滴の噴射方向と同各液体噴射孔１０−３ａの軸線とのなす角度と、壁１０ｈに配設された圧電／電歪１１の作動に伴う各液体噴射孔１０−３ａからの液滴の噴射方向と同各液体噴射孔１０−３ａの軸線とのなす角度と、を等しくすることができる。従って、このような液体噴射装置は、広い用途に対して使用することが可能となる。
【００９５】
加えて、図１１乃至図１３に示した第３実施形態に係る液体噴射装置５０においては、液体噴射用ノズル形成壁及び液体噴射用ノズル対向壁に圧電／電歪素子１３及び圧電／電歪素子１４をそれぞれ１個ずつ配設していた。これに対し、要求される仕様（例えば、流量は少ないが、噴射方向をより大きく変化させるとともに液滴の径を微小に維持したいとする要求）に応じ、図２７に示したように、液体噴射用ノズル形成壁１０ｉに複数の圧電／電歪素子１１を配設してもよい。これによれば、液体噴射孔１０−３ａの形成可能領域が小さくなるため、噴射できる液体の流量は若干低下するが、一つの圧電／電歪素子の作動時と他の圧電／電歪素子の作動時とで液体噴射孔１０−３ａの軸線の角度を大きく異ならせることができるので、液滴の噴射方向を大きく変更することができる。
【００９６】
また、上記実施形態の液体噴射装置は、吸気管（吸気ポート）３０内に燃料を噴射する形式のガソリン内燃機関に適用されていたが、本発明による液体噴射装置を、気筒内に燃料を直接噴射する所謂「直噴式ガソリン内燃機関」に適用することもできる。更に、本発明による液体噴射装置を、ディーゼルエンジン用の直噴インジェクタとして用いることも有効である。
【００９７】
更に、本発明による各実施形態の液体噴射孔は、液体のもつ圧力等を運動エネルギーに変換して流れを増速させる目的で、流れの方向（液体噴射方向）に断面積を次第に小さくさせた所謂先細りのノズルであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置を使用した電子式燃料噴射制御装置の概略を示した図である。
【図２】図１に示した電磁開閉式吐出弁の正面図である。
【図３】図１に示した液体噴射装置の平面図である。
【図４】図３の１−１線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図及び図２に示した電磁開閉式吐出弁の拡大正面図である。
【図５】図３の２−２線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図６】図３に示した液体噴射装置から噴射される液体の状態を示した図である。
【図７】図３に示した液体噴射装置の圧電／電歪素子に付与される圧電素子駆動電圧信号とチャンバー内の液体の圧力の変化を示したタイムチャートである。
【図８】図３に示した液体噴射装置の作動を説明するための概略図である。
【図９】図３に示した液体噴射装置の作動を説明するための概略図である。
【図１０】図３に示した液体噴射装置の比較例の作動を説明するための概略図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る液体噴射装置の平面図である。
【図１２】図１１の３−３線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図１３】図１１の４−４線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図１４】図１１に示した液体噴射装置の圧電／電歪素子に付与される圧電素子駆動電圧信号とチャンバー内の液体の圧力の変化を示したタイムチャートである。
【図１５】図１１に示した液体噴射装置の作動を説明するための概略図である。
【図１６】図１１に示した液体噴射装置の作動を説明するための概略図である。
【図１７】本発明の第３施形態に係る液体噴射装置の平面図である。
【図１８】図１７の５−５線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図１９】図１７の６−６線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図２０】図１７に示した液体噴射装置の圧電／電歪素子に付与される圧電素子駆動電圧信号とチャンバー内の液体の圧力の変化を示したタイムチャートである。
【図２１】本発明の第４施形態に係る液体噴射装置の平面図である。
【図２２】図２１の７−７線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図２３】図２１の８−８線に沿った平面にて液体噴射装置を切断した断面図である。
【図２４】本発明による液体噴射装置の実験結果を示したグラフである。
【図２５】本発明による液体噴射装置の変形例を示した概略断面図である。
【図２６】本発明による液体噴射装置の他の変形例を示した概略断面図である。
【図２７】本発明による液体噴射装置の他の変形例を示した概略断面図である。
【図２８】従来の液体噴射装置の断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０…液体噴射装置、１０−３…チャンバー、１０−３ａ…液体噴射孔、１０−２…液体供給通路、１０−１…液体導入口、１０−４…液体導入通路、１０ａ〜１０ｃ…金属板、１１，１２…圧電／電歪素子、２１…加圧ポンプ、２４…同電磁開閉式吐出弁、４０…電気制御装置。
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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