(57)【要約】【課題】燃料と磁歪素子が直接接触する形態の燃料噴射装置において、磁歪素子の腐食による変位量低下を防止することを目的とする。【解決手段】一端に流体導入口が１ａ、他端に弁６が設けられ、内部に流体通路が形成される筒状のケーシング１と、ケーシング１内部に配設され、弁６側の端部が自由端、流体導入口１ａ側の端部が固定端である円柱状の磁歪素子３と、磁歪素子３に磁界を印加する電磁コイル１０と、電磁コイル１０からの磁界の印加による磁歪素子３の伸縮に応じて開閉動作を行う弁６と、を備える燃料噴射装置において、磁歪素子３は、その表面がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）及び熱硬化性樹脂から構成される保護膜３２で被覆されていることを特徴とする。【選択図】図１
2007294535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）及び熱硬化性樹脂から構成される保護膜で被覆されていることを特徴とする磁歪素子。
【請求項２】
一端に流体導入口が、他端に噴射ノズルが設けられ、内部に流体通路が形成される筒状のケーシングと、
前記ケーシング内部に配設され、前記噴射ノズル側の端部が自由端、前記流体導入口側の端部が固定端である筒状の磁歪素子と、
前記磁歪素子に磁界を印加する電磁コイルと、
前記電磁コイルからの磁界の印加による前記磁歪素子の伸縮に応じて、前記噴射ノズルの開閉動作を行う弁体と、を備える流体噴射装置に用いられる請求項１に記載の磁歪素子。
【請求項３】
前記保護膜の厚さが５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁歪素子。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂がポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれに記載の磁歪素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば腐食性の環境下における使用に適した磁歪素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁歪素子をアクチュエータの駆動源として用いられることはよく知られている（例えば、特許文献１）。これらのアクチュエータは、振動制御装置、精密位置決め装置、流体供給装置、荷重センサ、加振機、高出力音源・高出力超音波発振源等さまざまな用途に用いられている。これらの用途の中には、腐食環境下で使用される場合がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６６８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、腐食性の流体である例えば水、燃料液体、酸性液体（ｐＨ＜７）を供給する装置に用いられる場合、磁歪素子が流体と接触することによる腐食が懸念される。磁歪素子が腐食することにより所望の磁歪特性（変位）が得られなくなると、流体供給機能に悪影響を及ぼす。
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、腐食性環境下で使用される磁歪素子の腐食による変位量低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明の磁歪素子は、その表面がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）及び熱硬化性樹脂から構成される保護膜で被覆されていることを特徴としている。本発明の磁歪素子は、一端に流体導入口が、他端に噴射ノズルが設けられ、内部に流体通路が形成される筒状のケーシングと、ケーシング内部に配設され、噴射ノズル側の端部が自由端、流体導入口側の端部が固定端である筒状の磁歪素子と、磁歪素子に磁界を印加する電磁コイルと、電磁コイルからの磁界の印加による磁歪素子の伸縮に応じて、噴射ノズルの開閉動作を行う弁体と、を備える流体供給装置に用いることができる。
本発明の磁歪素子において、保護膜の厚さは５〜３０μｍであることが好ましい。また、熱硬化性樹脂はポリアミドイミド樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、磁歪素子の表面をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）及び熱硬化性樹脂とから構成される保護膜で被覆することにより、磁歪素子が水、燃料液体、酸性液体（ｐＨ＜７）等の腐食性流体に接触しても腐食による磁歪特性の低下を防止することができる。また、この保護膜は、磁歪素子の繰り返し動作によっても、剥離が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明による流体供給装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による流体供給装置の断面図である。
図１において、円筒形のケーシング１内部に円筒形の磁歪素子３が配置されている。磁歪素子３の材質については後述する。磁歪素子３の一方端（図中、上方端）は円筒形のケーシング１内部に固定された永久磁石２にヨーク８を介して固定されている。このように、磁歪素子３の上方端は、ケーシング１に固定されており、磁歪素子３が伸びる時の固定端として作用する。
磁歪素子３の他方端（下方端）は、ケーシング１内に、その軸線方向に往復動可能に配置されたフランジ４にヨーク８を介して固定されている。フランジ４の外周面とケーシング１の内周面との間には所定の間隙が設けてある。従って、磁歪素子３の下方端は、磁歪素子３が伸縮する時の自由端として作用する。また、以上の構成により、磁歪素子３の軸芯はケーシング１の軸芯とずれがないようにガイドされている。
また、磁歪素子３の外周には、磁歪素子３に磁界を印加するための電磁コイル１０が配置されている。
【０００８】
フランジ４の下面には、伝達ノブ５が固定されている。伝達ノブ５はその一部が、流体を噴射するためのオリフィス７内に位置し、その先端には弁６が固定されている。弁６とケーシング１が接触した状態では弁６は閉じられており、弁６とケーシング１とが離れると弁６が開いて流体が噴射される。
【０００９】
ケーシング１とフランジ４との間には、コイルばね９が配設されており、このコイルばね９によってフランジ４は、図中、上方向に付勢されている。したがって、磁歪素子３はこの付勢力により、永久磁石２に押し付けられており、磁歪素子３に対して圧縮力が付与されている。
【００１０】
ケーシング１の上部には流体導入口１ａが設けてあり、この流体導入口１ａには図示しない流体パイプが接続される。この流体パイプからオリフィス７に至る流体通路は、次のように構成されている。即ち、流体パイプから流入した流体は、ケーシング１の上部の流体導入口１ａに流入する。流体導入口１ａを通った流体は、磁歪素子３の外周部と電磁コイル１０の内周部との間の間隙を経て、フランジ４の上面に到達する。この流体は、フランジ４に形成される貫通孔４１を通ってフランジ４の下側に流入し、弁６が開いているときにオリフィス７から噴射される。
【００１１】
次に、以上の構成を有する流体供給装置の動作について説明する。
磁歪素子３に磁界を与える磁路は、電磁コイル１０外周に位置するケーシング１の円筒部、永久磁石２、ヨーク８、磁歪素子３、ヨーク８、フランジ４より構成される。これらはいずれも磁性体で構成される。
図１において、電磁コイル１０に通電され、磁歪素子３に磁場が印加されると、磁歪素子３は、永久磁石２にヨーク８を介して固定されているので、下方に伸び、磁歪素子３の下側端面が、フランジ４を押し下げて、フランジ４を下に変位させる。そうすると、フランジ４の下面に固定された伝達ノブ５、弁６が図中下方に変位することにより、開弁する。
【００１２】
フランジ４は、弁６を閉じる方向にコイルばね９によって付勢されており、十分な閉弁スピードと閉弁力が得られるようになっている。また、フランジ４の下面には、コイルばね９からの付勢力がかけられており、常時、磁歪素子３に対して圧縮力を付与すると共に、閉弁の際、フランジ４と磁歪素子３が速やかに初期状態に戻るようにしている。
【００１３】
磁歪素子３は、図１に示すように、円柱形を有している。磁歪素子３に磁場を印加しない時の全長をＬとする。磁歪素子３の下端面を固定しておき、磁歪素子３の上端面を自由端とすると、この磁歪素子３に磁場を印加することにより、ΔＬだけ伸長する。磁歪素子３の歪率ΔＬ／Ｌは、磁界の強さＨに比例する。
【００１４】
磁歪素子３は、磁歪素子本体３１とその周囲に被覆されている保護膜３２とから構成される。この保護膜３２は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）及び熱硬化性樹脂とから構成されている。この保護膜３２において、ＰＴＦＥは専ら磁歪素子本体３１の腐食を防止することを目的として含まれる。ＰＴＦＥのみで保護膜３２を構成することもできるが、磁歪素子本体３１への密着性を十分に確保することができない。また、磁歪素子３は、磁界印加により伸縮するが、保護膜３２がこの伸縮に追従する必要があるが、ＰＴＦＥのみからなる保護膜３２は伸縮への追従性が不十分である。そこで、本発明では熱硬化性樹脂を含むことにとした。つまり、本発明の保護膜３２は、熱硬化性樹脂を含むことにより、保護膜３２の磁歪素子本体３１への密着性を十分に確保するとともに、磁歪素子３の伸縮への追従性を保護膜３２に付与する。
【００１５】
ＰＴＦＥ及び熱硬化性樹脂の各々の含有量（重量比）は、ＰＴＦＥ：熱硬化性樹脂＝１：２〜２：１とすることが好ましい。なお、この量は保護膜３２を構成するための原料段階のものである。ＰＴＦＥが少ないと、磁歪素子本体３１の腐食防止効果が不十分となる。一方、ＰＴＦＥが多くなって熱硬化性樹脂の量が少なくなると、保護膜３２の磁歪素子本体３１への密着性が不足することにより、流体に含まれる腐食成分が保護膜３２を通過して磁歪素子本体３１に到達する。そうすると、やはり磁歪素子本体３１の腐食防止効果が不十分となる。また、ＰＴＦＥが多くなって熱硬化性樹脂の量が少なくなると、磁歪素子３の伸縮に対する保護膜３２の追従性が不足する。
本発明において、熱硬化性樹脂としては、公知のものを広く適用できる。例えば、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂を用いることができる。この中では、ポリアミドイミド樹脂を用いることが好ましい。
【００１６】
保護膜３２は、ＰＴＦＥ及び熱硬化性樹脂を混合した塗料剤を用いて、スプレーコーティング、ディップコーティング、ディップスピンコーティング等の各種コーティング法で塗布した後に、焼付けすることにより形成することができる。例えば、ディップコーティングにより下塗りを行った後に、スプレーコーティングにより上塗りを行って、２層又はそれ以上の複層の保護膜３２とすることもできる。特に、本実施の形態の磁歪素子３は、円筒形をなしており、その内周面にも保護膜３２を緻密に形成するためには、保護膜３２を複層とすることが好ましい。
【００１７】
塗料剤は、ＰＴＦＥ及び熱硬化性樹脂の他に、Ｎ−メチルピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等の有機溶剤を加えて作製される。また、他の物質、例えば顔料としてのカーボンブラックを添加することもできる。
【００１８】
保護膜３２の厚さが薄いと、保護膜３２にピンホール等の欠陥の発生が危惧される。一方、保護膜３２の厚さが厚すぎると、磁歪素子３の伸縮動作を拘束する度合いが大きくなる。そこで、保護膜３２の厚さは、５〜３０μｍとすることが好ましく、５〜２０μｍとすることがより好ましい。
【００１９】
磁歪素子本体３１の材料としては、ＲＴｙ（ここで、Ｒは１種類以上の希土類金属、Ｔは１種類以上の遷移金属であり、ｙは１＜ｙ＜４を表す。）で示す組成の焼結体を用いることが望ましい。
ここで、Ｒは、Ｙを含むランタノイド系列、アクチノイド系列の希土類金属から選択される１種以上を表している。これらの中で、Ｒとしては、特に、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの希土類金属が望ましく、Ｔｂ、Ｄｙがより一層望ましく、これらを複合して用いることができる。Ｔは、１種以上の遷移金属を表している。これらの中で、Ｔとしては、特に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ等の遷移金属が望ましく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉが一層望ましく、これらを複合して用いることができる。
【００２０】
組成式ＲＴｙにおいて、ｙ＝２のときにＲとＴとが形成するＲＴ２ラーベス型金属間化合物は、キュリー温度が高く、かつ磁歪値が大きいため、磁歪素子として最も適する。ここで、ｙが１以下では、焼結後の熱処理でＲＴ相が析出して磁歪値が低下する。また、ｙが４以上では、ＲＴ３相又はＲＴ５相が多くなり、磁歪値が低下する。このため、ＲＴ２相を多くするために、１＜ｙ＜４の範囲が望ましい。Ｒとして複数種の希土類金属を用いてもよく、特に、ＴｂとＤｙを用いることが望ましい。
【００２１】
本実施の形態において、上記のような磁歪素子は、特開２００２−１２９２７４号公報に示すような、３種類の異なる組成の原料粉末（以下、原料Ａ、Ｂ、Ｃと適宜称する）を混合して作製するのが好ましい。また、原料粉末となる合金粉の一部には、水素吸蔵処理される原料を含んでいることが好ましい。合金粉に水素を吸蔵させることにより、歪みが生じ、その内部応力によって割れが生ずる。このために、混合される合金粉は、成形体を形成する時に圧力を受け、混合した状態の内部で粉砕されて細かくなり、焼結したときに緻密な高密度焼結体を得ることができるからである。
【００２２】
原料Ａは、式（１）：（ＴｂｘＤｙ１−ｘ）Ｔｙで表されるものを用いる。ここで、原料ＡのＴは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択される少なくとも１種類の金属で、特に、元素ＴはＦｅ単独でもよい。Ｆｅは、Ｔｂ、Ｄｙと磁歪特性の高い（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｆｅ２金属間化合物を形成するからである。このときに、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉで置換するものであってもよいが、Ｃｏは磁気異方性を大きくするが透磁率を低くし、また、Ｎｉはキュリー温度を下げ、結果として常温・高磁場での磁歪値を低下させるために、Ｆｅは７０ｗｔ％以上、一層好ましくは８０ｗｔ％以上である。
原料Ａは、その他に、Ｔｂ、Ｄｙの希土類金属と合金を形成する遷移金属を含んでいてもよい。遷移金属としては、具体的にはＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗを挙げることができる。原料ＡのＴｂの一部は、Ｄｙを除く希土類（Ｒ’）と置換してもよい。Ｒ’として、例えば、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｙ等を挙げることができる。
【００２３】
式（１）において、ｘ、ｙは、０．３５＜ｘ≦０．５、１．７≦ｙ≦２．０の範囲とする。ｘが０．３５以下の小さい値になると、磁歪値が大きくなる［１１１］軸方向への配向が困難になり、ｘが、０．５を超えると、磁歪材料全体に対する原料Ａの比率が低下するために焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなる。ｙが１．７未満では、磁歪材料全体に占める原料Ａの比率が小さくなり、焼結後の［１１１］軸方向の配向度が低くなってしまう。ｙが大きいと（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ３等のＦｅリッチの相が多くなり、このため、磁場中成形による配向度が低くなり、それにつれて焼結後の磁歪材料の配向度も低くなる。したがって、ｙは２．０とする。
好ましいｘは０．３≦ｘ≦０．４５、より好ましいｘは０．３４≦ｘ≦０．４である。また、好ましいｙは１．８≦ｙ≦２．０、より好ましいｙは１．８７≦ｘ≦１．９２である。
【００２４】
原料Ｂとして、式（２）：ＤｙｔＴ１−ｔ（Ｄｙは、ＴｂとＨｏの双方又はいずれか一方を含むことがあり、ｔは０．３７≦ｔ≦１．０の範囲）で表される組成を有するものを用いる。ｔがこの範囲内においてＤｙとＴは共晶点を有するので、ｔがこの範囲以外の組成では、原料Ａと原料Ｃとの混合において、共晶組成であるＲ２Ｔが少なくなり、焼結密度を高くすることが難しくなる。
【００２５】
また、原料Ｂは、水素吸蔵処理を施すことにより、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの水素を含むことが好ましい。原料Ｂは水素を吸蔵することにより脆化し、これを原料Ａと原料Ｃと混合し、成形体を形成する時の圧力により混合した状態の内部で粉砕されて微細化する。したがって、主相形成を担う原料Ａの間に入り込みやすくなり、焼結したときに緻密で密度の高い焼結体を形成する。
【００２６】
原料Ｂに、吸蔵させる水素の量としては、７０００ｐｐｍ≦水素量≦２２０００ｐｐｍの範囲がよい。水素の量が７０００ｐｐｍ未満では、水素の量が少なくて原料Ｂの内部歪みが小さく、成形時の割れが少なく、密度が低く、さらに開気孔も多くなる。さらに、長期間の使用により磁歪特性が低下する。また、水素量が２２０００ｐｐｍを超えると、原料Ｂの微細化が飽和し、これ以上吸蔵する効果がない。
【００２７】
本実施の形態においては、Ｔを含む原料Ｃを用いる。Ｔは、上述したように、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの群から選択させる少なくとも１種類の金属であり、この中ではＦｅが最も好ましい。
【００２８】
以上説明した原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃを混合、磁場中成形、焼結して、式（３）：（ＴｂｖＤｙ１−ｖ）Ｔｗで表される磁歪材料を製造する。ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。ｖが０．２７未満では、常温より低い温度域で十分な磁歪値を示さず、ｖが０．５以上では常温域で十分な磁歪値を示さない。ｗが１．７未満では希土類リッチな相が多くなり、ｗが２．０を超えると、（Ｔｂ、Ｄｙ）Ｔ３相等の異相が生じ磁歪値が低下する。
好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．４、より好ましいｖは０．２７≦ｖ≦０．３４である。また、好ましいｗは１．８≦ｗ≦１．９５、より好ましいｗは１．８７≦ｗ≦１．９２である。
【００２９】
原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃとの混合の割合は、式（３）で表される磁歪材料になるように適宜決定することができるが、以下に従うことが好ましい。
原料Ａの重量百分率をａ、原料Ｂの重量百分率をｂ、原料Ｃの重量百分率をｃとしたとき、原料Ａは、好ましくは５０≦ａ＜１００、より好ましくは６０≦ａ≦９５とする。ａが小さすぎる場合、すなわち、磁場中成形において配向する原料Ａの比率が低い場合、焼結後の結晶の配向度が低くなる。一方、ａが大きすぎる場合、原料Ａの組成が最終組成に近いということであり、磁場配向を容易にするために原料Ａを用いる意味がなくなる。
原料Ｂは、好ましくは０＜ｂ≦４０、より好ましくは５≦ｂ≦３０とする。原料Ｂは焼結の際に融剤として働くため、ｂが小さすぎると焼結が進みにくくなって緻密な磁歪材が得にくくなる。一方、ｂが大きすぎると、ａが小さくなりすぎて、上記弊害が生ずる。
【００３０】
以上の原料Ａ、Ｂ、Ｃは、以下に示すような工程を経て、焼結体からなる磁歪材料を構成する。
原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを上記式（１）に該当するように秤量して、例えばＡｒガスの不活性雰囲気中で溶融して合金を作製する。この合金を、１１５０〜１２３０℃程度の温度でアニール処理を行い、合金作製時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させることができる。次に、この原料Ａを、平均粒径で５〜２００μｍ程度まで粉砕処理する。
【００３１】
原料ＢとしてＤｙ又はＤｙ及びＴからなる合金を用意し、原料Ａと同様に粉砕処理する。次いで、粉砕された原料Ｂを水素雰囲気中又は水素と不活性ガスの混合雰囲気中に保持して、原料Ｂの結晶格子中に水素原子を侵入させ又は水素化物とする水素吸蔵処理を施す。原料Ｂに含まれる水素量は前述したように、７０００〜２２０００ｐｐｍとするのが好ましい。原料Ｂは、水素吸蔵処理が施されることで割れが発生する。原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、割れによって５〜２００μｍ程度まで微粉化される。原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、水素吸蔵処理後の割れによってＤｙ及びＴからなる合金のように微粉化することが困難であるため、水素吸蔵処理後に粉砕処理を行うことが好ましい。この粉砕は、平均粒径で５〜２００μｍ程度とすればよい。なお、水素吸蔵処理を行う温度は、原料ＢがＤｙ及びＴからなる合金から構成される場合は、１００〜２００℃、原料ＢがＤｙ単体で構成される場合は、２５０〜４５０℃とすることが好ましく、この温度であれば、保持時間を１〜２０時間とすれば、原料Ｂに上記量の水素を含有させることができる。なお、保持時間による水素含有量は、原料Ｂ合金の大きさにも依存する。
【００３２】
原料Ｂに水素吸蔵処理を施すことにより、原料Ｂの耐酸化性を向上することができる。希土類元素であるＤｙは酸化されやすいために、わずかな酸素があっても表面に融点の高い酸化膜が形成される。この酸化膜は焼結の進行を抑制する。そのために、得られる焼結体の密度は低く、さらに開気孔も多くなる。この開気孔が多くなると、長期間使用している間に、さらにＤｙの酸化が進み、それに伴い磁歪特性が低下する。したがって、原料Ｂに水素吸蔵処理をして焼結体を製造することで高い焼結密度を獲得し、かつ、磁歪特性の経時的な劣化を抑えることができる。
【００３３】
原料Ｃは、原料Ａ及び原料Ｂと同様に粉砕した後に、表面に付着している酸素を除去するための還元処理を行うことが好ましい。この還元処理は、例えば、３００〜６００℃の水素雰囲気中に１〜３時間程度保持すればよい。
【００３４】
以上のようにして得られた原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、最終的に得たい組成となるように秤量、混合してから、粉砕処理される。粉砕処理では、湿式ボールミル、アトライタ、アトマイザー等の粉砕機から適宜選択することができる。特に、アトマイザーが好ましい。衝撃と剪断を同時にかけることができ、粉体の凝集を防ぎ、かつ生産性が高いからである。この粉砕後の平均粒径は、１〜１００μｍ、好ましくは５〜２０μｍとする。粒径が小さすぎると製造工程中で酸化が進行しやすく、磁歪特性を劣化させる。平均粒径が大きすぎると焼結が進みにくく、焼結密度が高くならず、開気孔が多くなる。
【００３５】
混合された原料Ａ、原料Ｂ及び原料Ｃは、焼結前に所望の形状に成形する。この成形は磁場中で行うことで、主に原料Ａを一定方向に揃えて、焼結後の磁歪材料を［１１１］軸方向に配向させる。印加する磁場は、２．４×１０４Ａ／ｍ以上、好ましくは４．８×１０４Ａ／ｍ以上がよい。磁場の方向は、圧力の方向に垂直でも、平行でもよい。成形圧力は、４．９×１０４Ｐａ以上、好ましくは２．９×１０５Ｐａ以上がよい。ここで得られる成形体は、円柱状とする。
【００３６】
磁場中成形で得られた円柱状の成形体は、ボール盤等の加工装置を用いて穿孔して円筒形に加工される。ついで、円筒形の成形体は焼結して磁歪素子本体３１が得られ。焼結条件は、１１００℃以上で、好ましくは１１５０〜１２５０℃で、１〜１０時間行うことがよい。焼結の雰囲気は、非酸化性雰囲気が良く、Ａｒガス等の不活性ガス又は真空中がよい。
【００３７】
このようにして製造された磁歪素子本体３１は、式（３）：（ＴｂｖＤｙ（１−ｖ））Ｔｗ（ここで、ｖ、ｗは、０．２７≦ｖ＜０．５、１．７≦ｗ≦２．０の範囲にある。）で表される多結晶体からなる磁歪材料であり、磁歪が最も大きくなる［１１１］軸方向に配向している。この磁歪材料の結晶粒の平均粒径は１０μｍ以上である。結晶粒の平均粒径が小さいと結晶粒界が多くなり外部磁場による磁化率が低くなる。結晶粒の平均粒径の上限は特にないが、２００μｍ以上になると磁歪値はほとんど飽和するためにこれ以上大きくする必要がなく、また、焼結等の時間がかかりすぎ実用的ではない。
【００３８】
焼結後、磁歪素子本体３１は外周面、内周面及び両端面を加工することにより、所定の寸法精度に仕上る。その後、超音波洗浄、その他のエッチング手段により、表面を清浄化した後に、内部応力除去のために不活性ガス雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。この熱処理は、７５０〜９００℃の温度で１〜１０時間保持すればよい。その後上述した保護膜３２を形成することにより、磁歪素子３を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
磁歪素子本体３１となる焼結体を、以下のようにして製造した。
まず、原料Ａとして、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融して、Ｔｂ０．４Ｄｙ０．６Ｆｅ１．９５の組成を有する合金を製造した。そして、この原料Ａを、１１７０℃（安定時間２０ｈｒ）でアニールする熱処理を行い、合金製造時の各金属元素の濃度分布を一様にし、また、析出した異相を消滅させてから、例えばブラウンミルで粉砕し、粗粉を得た。得られた粗粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｂとして、Ｄｙ、Ｆｅを秤量して、Ａｒガスの不活性雰囲気中で溶融し、Ｄｙ２．０Ｆｅの組成を有する合金を製造した。そしてこの合金に、水素雰囲気(濃度８０％)中、１５０℃（安定時間１ｈｒ）で熱処理し、約１８０００ｐｐｍの水素を吸蔵させることで、合金を粉砕し、粉砕粉を得た。この粉砕粉を、目開き２ｍｍの篩に通し、２ｍｍ以上の粒径の粗粉を除去した。
原料Ｃとして、Ｆｅの粉末を用い、このＦｅ粉末に対し、水素ガス雰囲気中で酸素を除去する還元処理（３００℃、安定時間１ｈｒ）を行った。
【００４０】
次いで、得られた原料Ａ、Ｂ、Ｃを秤量した後、混合処理し、さらにＡｒガス中でアトマイザーにより微粉砕し、組成をＴｂ０．３４Ｄｙ０．６６Ｆｅ１．８８にした合金粉を得た。
得られた合金粉を型に入れ、１２ｋＯｅの磁場中で、５ｔｏｎ／ｃｍ２の成形圧で成形し、成形体を得た。このとき、合金粉を型に充填するに際しては、合金粉を、Ｎ２ガスを充填した配管内を通して移動させた。また、磁場は、圧力方向に対して垂直方向（いわゆる横磁場）に印加した。成形体の形状および寸法は、φ６×４０ｍｍとした。
【００４１】
得られた成形体にドリルを用いてφ１．５ｍｍの貫通孔を形成した。この円筒状の成形体を、焼結用容器に収めて炉中で昇温し、１１５０〜１２３０℃の安定温度区間で３５ｖｏｌ％水素ガスと６５ｖｏｌ％Ａｒガスの混合雰囲気で焼成を行い、焼結体（磁歪素子本体３１）を得た。
焼結後、磁歪素子本体３１は外周面、内周面及び両端面を加工することにより、所定の寸法精度に仕上る。その後、超音波洗浄、その他のエッチング手段により、表面を清浄化した後に、内部応力除去のために不活性ガス雰囲気中で熱処理を行うことが好ましい。この熱処理は、７５０〜９００℃の温度で１〜１０時間保持すればよい。その後上述した保護膜３２を形成することにより、磁歪素子３を得ることができる。
【００４２】
このようにして製造した焼結体の表面に、以下のようにして保護層を形成した。
保護膜の原料として下記の組成物を用意し、焼結体の表面にスプレーコーティングにより塗布した。なお、保護膜の厚さが１０μｍとなるように塗装を行った。塗装後、２３０℃で２０分保持する焼付けを行って保護膜を形成した。なお、焼付け時に、Ｎ−メチルピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートは揮発する。
また、比較のため、上記と同様にして製造した焼結体の表面に、保護膜としてシリコーン樹脂を形成した試料も作製した。
【００４３】
保護膜原料組成物
ＰＴＦＥ：１５ｗｔ％
ポリアミドイミド樹脂：１５ｗｔ％
カーボンブラック：３ｗｔ％
Ｎ−メチルピロリドン：４２ｗｔ％
プロピレングリコールメチルエーテルアセテート：２５ｗｔ％
【００４４】
上記のようにして得られた、ＰＴＦＥ及びポリアミドイミド樹脂からなる保護膜が形成された磁歪素子、シリコーン樹脂からなる保護膜が形成された磁歪素子、保護膜が形成されていない磁歪素子を酸性水溶液（０．１％ＨＮＯ３水溶液 ｐＨ＜７）に５００時間浸漬した。各磁歪素子の酸性水溶液浸漬前後の磁歪値を測定した。酸性水溶液浸漬前後の磁歪値を図２に、磁歪値の変化率を図３に示す。なお、磁歪値の測定は、磁歪素子に１ｋＯｅの磁界を印加して行った。
【００４５】
図２に示すように、保護膜としてシリコーン樹脂を形成した磁歪素子及び保護膜を形成しない磁歪素子は１００ｐｐｍ程度磁歪値が低下することがわかる。この磁歪値の低下は、図３に示すように、６〜９％程度の低下に相当する。これに対してＰＴＦＥ及びポリアミドイミド樹脂からなる保護膜が形成された磁歪素子は、磁歪値の低下が１％程度と小さい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態における流体供給装置の断面を示す図である。
【図２】酸性水溶液（０．１％ＨＮＯ３水溶液 ｐＨ＜７）浸漬前後の磁歪値を示すグラフである。
【図３】酸性水溶液（０．１％ＨＮＯ３水溶液 ｐＨ＜７）浸漬前後の磁歪値の変化率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１…ケーシング、２…永久磁石、３…磁歪素子、３１…磁歪素子本体、３２…保護膜、４…フランジ、５…伝達ノブ、６…弁、７…オリフィス、８…ヨーク、９…コイルばね、１０…電磁コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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