(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧媒体を移送するための第１金属部品と、
この第１金属部品の一端側に接合されて、前記第１金属部品から高圧媒体が移送される第２金属部品と
を備え、
前記第１金属部品の密着面または前記第２金属部品の密着面に、前記第１金属部品から前記第２金属部品へ高圧媒体を移送するための高圧ポート、およびこの高圧ポートと並列して配置されて、前記第２金属部品から前記第１金属部品へ余剰な高圧媒体を移送するための低圧ポートを設けた金属製品のメタルシール構造において、
前記第１金属部品の密着面または前記第２金属部品の密着面には、前記第１金属部品の密着面と前記第２金属部品の密着面との間に溢れ出た高圧媒体を前記低圧ポートへ導く高圧媒体回収部が、前記高圧ポートを包囲するように設けられており、
前記高圧媒体回収部は、前記高圧ポートの開口端から若干の密着面を残して前記高圧ポートの周囲を取り囲むように作製した環状の低圧細溝、およびこの環状の低圧細溝と前記低圧ポートとを略直線状または略曲線状または略Ｓ字状に結ぶ線状の低圧細溝により構成され、
前記環状の低圧細溝および前記線状の低圧細溝は、溝深さが５０〜１００μｍで、且つ溝幅が５０〜１００μｍであることを特徴とする金属製品のメタルシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載の金属製品のメタルシール構造において、
除去加工またはレーザー加工または電解加工により前記密着面に前記高圧媒体回収部を形成することを特徴とする金属製品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金属製品のメタルシール構造において、
焼結型または鋳型による転写により前記密着面に前記高圧媒体回収部を形成することを特徴とする金属製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に溢れ出した高圧媒体を外部に洩れる前に回収する環状の低圧細溝を作製した金属製品のメタルシール構造に関するもので、内燃機関の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する内燃機関用燃料噴射弁のメタルシール構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばディーゼルエンジンの各気筒毎に取り付けられる燃料噴射弁（以下インジェクタと言う）は、ノズルボデーの密着面とノズルホルダーの密着面とをチップパッキンを介して所定の締結軸力で密着させるリテーニングナットとを備え、各ノズルボデー、チップパッキン、ノズルホルダーの密着面には加工を施さず、リテーニングナットにより所定の締結軸力を加えることでシール性を確保している。
【０００３】
しかるに、近年、燃料噴射圧力の高圧化が進むディーゼルエンジン用のインジェクタにおいては、より高い高圧シール性を確保するために、リテーニングナットの締結軸力を高めてのノズルボデー（第１金属部品）、チップパッキン（第２金属部品）同士の密着面、およびチップパッキン（第１金属部品）、ノズルホルダー（第２金属部品）同士の密着面のシール面圧の向上が要求されている。そこで、一般的に、インジェクタの構成部品である第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間の超高圧部のシール方法としては、メタルシールが採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、使用される高圧媒体が更に高圧になるに従って、例えばコモンレール式燃料噴射装置に使用されるインジェクタのように、常時超高圧部をシールする必要が生じる密着面（メタルシール面）においては、その密着面の表面粗さやバリ等の影響によって、インジェクタの構成部品である第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間の超高圧部のシール部（メタルシール部）に高圧媒体が入り込む可能性がある。
【０００５】
すると、その高圧媒体の圧力が、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間のシール面圧を低減する方向に作用し、徐々に高圧媒体がメタルシール部内で広がっていき、最悪、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間から第１、第２金属部品の外部に高圧媒体が洩れ出す可能性がある。例えば、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に入り込んだ高圧媒体がインジェクタの外部に流出してエンジンのシリンダヘッド内に流出した場合には、エンジンオイルが高圧媒体（燃料）により薄められてエンジンオイル希釈を起こし、エンジンの摺動部の摺動不良が生じてしまう。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に溢れ出た高圧媒体を、第１、第２金属部品の外部に洩れる前に回収することのできる金属製品のメタルシール構造を提供することにある。また、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に高圧媒体が進入した場合の、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間のシール面圧を低下させる作用力を最小限に抑えることのできる金属製品のメタルシール構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１金属部品の密着面またはこの第１金属部品の一端側に接合されて第１金属部品から高圧媒体が移送される第２金属部品の密着面に、高圧ポートを包囲するように高圧媒体回収部を設けたことにより、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に溢れ出た高圧媒体が低圧ポートへ導かれるので、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間に溢れ出た高圧媒体を、第１、第２金属部品の外部に洩れる前に回収することができる。
【０００８】
さらに、上記の高圧媒体回収部を、高圧ポートの開口端から若干の密着面を残して高圧ポートの周囲を取り囲むように作製した環状の低圧細溝、およびこの環状の低圧細溝と低圧ポートとを略直線状または略曲線状または略Ｓ字状に結ぶ線状の低圧細溝により構成している。そして、それらの環状の低圧細溝および線状の低圧細溝の溝深さを５０〜１００μｍとし、且つ溝幅を５０〜１００μｍとしたことにより、高圧ポートを取り囲む環状の低圧細溝の面積を最小に抑えることができるので、高圧媒体がシール面に侵入した場合の高圧媒体の圧力による、第１金属部品の密着面と第２金属部品の密着面との間のシール面圧を低下させる作用力を最小限に抑えることができる。また、密着面に高圧ポートが２個以上形成されている場合には、個々の高圧ポートの各々の回りを環状の低圧細溝で取り囲むことにより、２つの高圧ポート間の高圧媒体の流入および高圧媒体の流出を抑えることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、除去加工またはレーザー加工または電解加工によって、第１金属部品の密着面またはこの第１金属部品の一端側に接合されて第１金属部品から高圧媒体が移送される第２金属部品の密着面に上記の高圧媒体回収部を形成するようにしているので、密着面の加工作業が容易となり、密着面の表面粗さを抑えることができ、且つバリ等の発生を抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、焼結型または鋳型による転写によって、第１金属部品の密着面またはこの第１金属部品の一端側に接合されて第１金属部品から高圧媒体が移送される第２金属部品の密着面に上記の高圧媒体回収部を形成するようにしているので、第１金属部品または第２金属部品の外径切削（および内径切削）や溝加工が不要となり、第１金属部品または第２金属部品の製造価格を抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
［第１実施例の構成］
図１および図２は本発明の第１実施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用のインジェクタの全体構造を示した図で、図２はそのインジェクタの主要構造を示した図である。
【００１５】
本実施例のディーゼルエンジン用のインジェクタ１は、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けられて、高圧に加圧された高圧燃料（高圧媒体）をより良い着火、燃焼が得られるように燃焼室内に噴射供給するための内燃機関用燃料噴射弁である。このインジェクタ１は、アクチュエータとしての圧電素子体２の歪み（変位）を油圧力に変換してノズルニードル３を昇降（開閉）させることで、ディーゼルエンジンの各気筒毎の燃焼室内への高圧燃料の噴射制御を行うタイプのものである。
【００１６】
インジェクタ１は、内部にノズルニードル３を収容するノズルボデー４と、内部に圧電素子体２を収容するノズルホルダー５と、第１金属部品としての第１オリフィスプレート６と、第２金属部品としての第２オリフィスプレート７と、ノズルボデー４の先端側の密着面とノズルホルダー５の後端側の密着面とを第１、第２オリフィスプレート６、７を介して所定の締結軸力で密着させるリテーニングナット８とを備えている。
【００１７】
圧電素子体２は、例えば水晶、ニオチブ酸リチウム等の単結晶や、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックスに与えられた電界に比例した歪みを生じる圧電現象（圧電効果）、またはチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体に与えられた電界の２乗に比例する歪みを生じる電歪現象を利用した圧電振動子を図示上下方向に積層した積層型圧電アクチュエータ（ピエゾアクチュエータ）である。
【００１８】
この圧電素子体２は、電界が与えられる（通電される）と伸長することで、外周部にＯリング１１を装着した駆動ロッド１２、外径の大きい円管状の大径ピストン１３、皿バネ（図示せず）、略コの字状の断面を有するブッシュ１４、皿バネ（図示せず）、外径の小さい丸棒状の小径ピストン１５を図示下方に変位させて三方弁を構成するボール型のバルブ９を弁座より図示下方に移動させて弁孔１６を開弁させる。このとき、第１オリフィスプレート６のオリフィス（弁孔）５２（後述する）が閉弁される。
【００１９】
なお、大径ピストン１３の図示下方側部分、ブッシュ１４および小径ピストン１５の図示上方側部分は、円管形状のシリンダー１７内に摺動自在に収容されている。また、シリンダー１７の図示上端部と駆動ロッド１２の図示下端側の鍔状部との間には、圧電素子体２にプリセット荷重を加えるためのスプリング１８が装着されている。また、シリンダー１７の図示下端部と小径ピストン１５の鍔状部との間には、小径ピストン１５の軸方向の先端側（図示下端側）の突起部とバルブ９とを常に密着させて小径ピストン１５とバルブ９とを一体的に動作させるためのコイルスプリング１９が装着されている。また、バルブ９を収容するバルブ室２８（後述する）内に、小径ピストン１５の円柱形状のピン部にバルブ９を押し付けるための皿バネやスプリングを設置しても良い。
【００２０】
ノズルニードル３は、例えばＳＫ１〜７等の炭素鋼、ＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼製で、段付き丸棒形状に形成されている。このノズルニードル３の先端部は、略円錐台形状に形成されており、ノズルホルダー５の弁座に離座および着座することで、ノズルホルダー５に形成された複数の噴射孔を開閉する。なお、ノズルニードル３の胴体部（ノズルホルダー５との摺動部）には、高圧燃料の流れを阻害しないように、しかもノズルニードル３の往復方向（図示上下方向）の変位が軸心よりずれないようにするための略三角形状の断面を有する補助ガイド部２１が形成されている。また、ノズルニードル３の後端部（図示上端部）には、ノズルホルダー５との摺動部よりも外径の小さい段付きのピン部２２が形成されている。なお、ノズルニードル３のピン部２２の付け根側の外周に設けた鍔状の保持部材２３と第２オリフィスプレート７との間には、ノズルニードル３を閉弁方向に付勢するリターンスプリング１０が装着されている。
【００２１】
そして、ノズルニードル３のピン部２２の外周とノズルボデー４の内周（後端側開口部）との間には、圧電素子体２の変位により油圧（高圧燃料）が給排される略円筒状の油圧制御室２４が設けられている。この油圧制御室２４から油圧が抜かれると、ノズルニードル３がリターンスプリング１０の付勢力に抗して図示上方に移動（リフト）する。つまり、ノズルニードル３がノズルボデー４の弁座より離脱して噴射孔を開弁する。また、油圧制御室２４から油圧が導入されると、ノズルニードル３がリターンスプリング１０の付勢力によって図示下方に移動して、ノズルボデー４の弁座に着座して噴射孔を閉弁する。
【００２２】
ノズルボデー４は、例えばＳＫ１〜７等の炭素鋼、ＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼製で、ノズルニードル３の摺動部を摺動自在に収容することができるように略円管形状に形成されている。このノズルボデー４の先端側には、エンジンの燃焼室内へ高圧燃料を噴射するための複数個の噴射孔（図示せず）が設けられている。そして、ノズルボデー４の内部には、ノズルニードル３の摺動部を摺動自在に保持するための摺動孔２５が形成されている。この摺動孔２５の中間部位には、孔径が拡げられた油溜まり（燃料溜まり）３５が設けられている。
【００２３】
また、ノズルボデー４の図示上端面（第２オリフィスプレート７との密着面）には、第１、第２オリフィスプレート６、７のピン孔２６（後述する）と連通し、ノズルボデー４と第１、第２オリフィスプレート６、７の組み付けの際の位置決めおよび締結時の回転を防止するための図示しないノックピン（位置決めピン）が嵌まり込むピン孔（図示せず）が形成されている。さらに、ノズルボデー４には、このノズルボデー４の密着面から油溜まり３５へ延びる燃料送出路３４が設けられている。なお、この燃料送出路３４は、ノズルホルダー５の燃料供給路３１（後述する）と連通し、且つ第１、第２オリフィスプレート６、７の燃料中継路３２、３３（後述する）と連通することで、例えば燃料噴射装置に装備される燃料供給ポンプ（図示せず）の加圧室または蓄圧式燃料噴射装置に装備されるコモンレール（図示せず）の蓄圧室から油溜まり３５へ高圧燃料を送り込むための高圧燃料通路を構成する。
【００２４】
ノズルホルダー５は、例えばＳＫ１〜７等の炭素鋼、ＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼製で、内部に圧電素子体２、シリンダー１７およびバルブ９等の各部品を収容するバルブ駆動室２７を設けることができるように略円管形状に形成されている。このバルブ駆動室２７の図示下端側のバルブ９の弁孔１６より上流側（図示下端側）には、バルブ９を変位自在に収容するためのバルブ室２８が設けられ、また、バルブ９の弁孔１６より下流側には、油圧制御室２９が設けられている。なお、ノズルホルダー５の図示上端部には、圧電素子体２の電極（図示せず）に導通するリード線３６、このリード線３６に導通する外部接続端子（ターミナル）３７、およびこの外部接続端子３７を保持する樹脂製のコネクタ３８が装着されている。
【００２５】
そして、ノズルホルダー５には、例えば燃料供給ポンプの噴射配管またはコモンレールの分岐管等の高圧配管に接続される配管継手３９との継手部４０が設けられており、燃料供給ポンプまたはコモンレールから供給された高圧燃料を受ける。なお、配管継手３９内には、高圧燃料中に含まれる不純物を濾過するバーフィルタ４１が挿入されている。また、ノズルホルダー５の図示下端面（第１オリフィスプレート６との密着面）には、第１、第２オリフィスプレート６、７のピン孔２６と連通し、ノズルボデー４と第１、第２オリフィスプレート６、７の組み付けの際の位置決めおよび締結時の回転を防止するための図示しないノックピン（位置決めピン）が嵌まり込むピン孔（図示せず）が形成されている。また、ノズルホルダー５には、供給された高圧燃料を、第１、第２オリフィスプレート６、７の燃料中継路３２、３３、ノズルボデー４の燃料送出路３４を介してノズルボデー４の油溜まり３５へ送るための燃料供給路３１が設けられている。なお、上述した油圧制御室２９には、バルブ室２８内の高圧燃料を、燃料タンク等の低圧配管系内へ戻すための図示しない燃料逃がし通路（リターン通路）が接続されている。
【００２６】
第１オリフィスプレート６は、例えばＳＫ１〜７等の炭素鋼、ＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼製で、第２オリフィスプレート７の図示上端側の密着面（接触面、メタルシール面）とノズルホルダー５の図示下端側の密着面（接触面、メタルシール面）との間に配置された円状板であり、ノズルボデー４の燃料送出路３４とノズルホルダー５の燃料供給路３１とを連通するための燃料中継路３２が設けられている。なお、その燃料中継路３２は、第１オリフィスプレート６の図示上端面および図示下端面で開口しておりそれぞれ高圧ポートを形成している。そして、第１オリフィスプレート６には、ノズルホルダー５のピン孔と連通し、ノックピンが嵌まり込む複数個のピン孔２６が形成されている。
【００２７】
そして、第１オリフィスプレート６には、ノズルホルダー５の図示下端面に形成されたバルブ室２８と燃料中継路３２に連通するための略丸穴形状の高圧側燃料通路（連通路）５１が形成されている。なお、連通路５１の図示下端側の開口端は、図３に示したように、第１オリフィスプレート６の図示下端面（第２オリフィスプレート７との密着面）で開口して高圧ポートを構成している。また、連通路５１の図示上端側の開口端には、通路幅を他の通路よりも絞ったオリフィス（絞り孔）５２が設けられている。そのオリフィス５２は、第１オリフィスプレート６の図示上端面（ノズルホルダー５との密着面）で開口しており高圧ポートを構成している。また、オリフィス５２は、バルブ室２８に開口されバルブ室２８においてバルブ９の弁孔１６と対向した位置に設けられており、圧電素子体２が伸長した際にバルブ９によって塞がれるため、バルブ９の弁孔を兼ねている。
【００２８】
そして、第１オリフィスプレート６には、ノズルホルダー５の図示下端面に形成されたバルブ室２８に連通するための丸穴形状の高圧側燃料通路（連通路）５３が形成されている。なお、連通路５３の図示下端側の開口端は、図３に示したように、第１オリフィスプレート６の図示下端面で開口して高圧ポートを構成している。また、連通路５３の図示上端側の開口端には、通路幅を他の通路よりも絞ったオリフィス（絞り孔）５４が設けられている。そのオリフィス５４は、バルブ室２８に開口されバルブ室２８においてバルブ９の弁孔１６に対してずれた位置に設けられており、第１オリフィスプレート６の図示上端面で開口して高圧ポートを構成している。
【００２９】
そして、第１オリフィスプレート６には、図３に示したように、インジェクタ１の各部でリークした高圧燃料を燃料タンク等の低圧配管系内へ戻すための丸穴形状の燃料逃がし通路（リターン通路）５５が形成されている。このリターン通路５５は、他の連通路５１、５３とは並列して設けられ、図２においては図示断面部よりも紙面の奥側に設けられている。リターン通路５５は、具体的には、図３に示したように、燃料中継路３２および連通路５１の図示上側に所定のメタルシール面を挟んで設けられ、リターン通路５５の穴径は、燃料中継路３２と略同径である。そして、リターン通路５５の図示下端側の開口端は、第１オリフィスプレート６の図示下端面で開口して低圧ポートを構成し、また、リターン通路５５の図示上端側の開口端は、第１オリフィスプレート６の図示上端面で開口して低圧ポートを構成している。
【００３０】
第２オリフィスプレート７は、例えばＳＫ１〜７等の炭素鋼、ＳＣＭ４１５等のクロムモリブデン鋼製で、ノズルボデー４の図示上端側の密着面（接触面、メタルシール面）と第１オリフィスプレート６の図示下端側の密着面（接触面、メタルシール面）との間に配置された円状板であり、ノズルボデー４の燃料送出路３４とノズルホルダー５の燃料供給路３１とを連通するための燃料中継路３３が設けられている。なお、その燃料中継路３３は、第２オリフィスプレート７の図示上端面および図示下端面で開口しておりそれぞれ高圧ポートを形成している。そして、第２オリフィスプレート７には、ノズルホルダー５のピン孔と連通し、ノックピンが嵌まり込む複数個のピン孔（図示せず）が形成されている。なお、第２オリフィスプレート７の中央部の図示下端面は、ノズルニードル３の開弁時にノズルニードル３の移動量（リフト量）が最大リフト量に達した際にノズルニードル３の移動量を規制する規制面とされている。
【００３１】
そして、第２オリフィスプレート７には、第１オリフィスプレート６の連通路５１の図示下端側の開口端（高圧ポート）とノズルボデー４の油圧制御室２４とを連通するための高圧側燃料通路（連通路）５６が形成されている。なお、連通路５６の図示下端側の開口端は、第２オリフィスプレート７の図示下端面（ノズルボデー４との密着面）で油圧制御室２４と連通するように開口して高圧ポートを構成している。また、連通路５６の図示上端側の開口端には、通路幅を他の通路よりも絞ったオリフィス（絞り孔）５７が設けられている。そのオリフィス５７は、第２オリフィスプレート７の図示上端面（第１オリフィスプレート６との密着面）で開口しており高圧ポートを構成している。
【００３２】
そして、第２オリフィスプレート７には、ノズルボデー４の油圧制御室２４と第１オリフィスプレート６の連通路５３とを連通するための丸穴形状の高圧側燃料通路（連通路）５８が形成されている。なお、連通路５８の図示下端側の開口端は、第２オリフィスプレート７の図示下端面で開口して高圧ポートを構成し、また、連通路５８の図示上端側の開口端は、第２オリフィスプレート７の図示上端面で開口して高圧ポートを構成している。そして、第２オリフィスプレート７には、第１オリフィスプレート６と同様にして、インジェクタ１のノズルボデー４内でリークした高圧燃料を燃料タンク等の低圧配管系内へ戻すための丸穴形状の燃料逃がし通路（リターン通路）が形成されている。このリターン通路は、他の連通路５６、５８とは並列して設けられ、リターン通路の図示下端側の開口端は、第２オリフィスプレート７の図示下端面で開口して低圧ポートを構成し、また、リターン通路の図示上端側の開口端は、第２オリフィスプレート７の図示上端面で開口して低圧ポートを構成している。
【００３３】
ここで、本実施例のインジェクタ１は、ノズルホルダー５の燃料供給路３１から第１オリフィスプレート６の燃料中継路３２へ高圧燃料が移送され、また、第１オリフィスプレート６の燃料中継路３２から第２オリフィスプレート７の燃料中継路３３へ高圧燃料が移送され、また、第２オリフィスプレート７の燃料中継路３３からノズルボデー４の燃料送出路３４へ高圧燃料が移送されるように構成されているため、各超高圧部のシールにメタルシールが使用されている。
【００３４】
そして、第１オリフィスプレート６の図示上端面（メタルシール面、ノズルホルダー５との密着面）には、ノズルホルダー５の図示下端面（メタルシール面）と第１オリフィスプレート６の図示上端側のメタルシール面との間のメタルシール部より溢れ出した高圧燃料を低圧ポートに導くための高圧燃料回収溝（本発明の高圧媒体回収部に相当する）が形成されている。この高圧燃料回収溝は、ノズルホルダー５の燃料供給路３１の図示下端側の開口端（高圧ポート）と第１オリフィスプレート６の燃料中継路３２の図示上端側の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残して各高圧ポートの周囲を取り囲むように作製した円形状の第１環状低圧細溝６１と、ノズルホルダー５のバルブ室２８の図示下端側の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残してバルブ室２８および第１オリフィスプレート６のオリフィス５４の図示上端側の開口端（高圧ポート）の周囲を取り囲むように作製した円形状の第２環状低圧細溝６２と、第１オリフィスプレート６のオリフィス５２の図示上端側の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残してオリフィス５２の周囲を取り囲むように作製した円形状の第３環状低圧細溝６３と、これらの第１〜第３環状低圧細溝６１〜６３とリターン通路５５の図示上端側の開口端（低圧ポート）およびノズルホルダー５のリターン通路（図示せず）の図示下端側の開口端（低圧ポート）とを略直線状または略曲線状または略Ｓ字状に結ぶ線状低圧細溝（図示せず）とにより構成された溝形状を有している。これらの第１〜第３環状低圧細溝６１〜６３および線状低圧細溝の溝深さは１００μｍ以下で、且つ溝幅は１００μｍ以下とされている。なお、第１〜第３環状低圧細溝６１〜６３および線状低圧細溝は、ノズルホルダー５の図示下端側のメタルシール面に設けられていても良い。
【００３５】
また、第１オリフィスプレート６の図示下端面（メタルシール面、第２オリフィスプレート７との密着面）には、第１オリフィスプレート６の図示下端側のメタルシール面と第２オリフィスプレート７の図示上端面（メタルシール面、第１オリフィスプレート６との密着面）との間のメタルシール部より溢れ出した高圧燃料を低圧ポートに導くための高圧燃料回収溝（本発明の高圧媒体回収部に相当する）が形成されている。この高圧燃料回収溝は、図３に示したように、第１オリフィスプレート６の燃料中継路３２の図示下端側の開口端（高圧ポート）と連通路５１の図示下端側の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残して、それらの各高圧ポートおよび第２オリフィスプレート７の燃料中継路３３の図示上端側の開口端（高圧ポート）とオリフィス５７の図示上端側の開口端（高圧ポート）の周囲を取り囲むように作製した長円形状の第１環状低圧細溝６４と、円形状の第２環状低圧細溝６５と、第１環状低圧細溝６４とリターン通路５５の図示下端側の開口端（低圧ポート）および第２オリフィスプレート７のリターン通路の図示上端側の開口端（低圧ポート）とを略直線状に結ぶ第１線状低圧細溝６６と、第２環状低圧細溝６５とリターン通路５５の低圧ポートおよび第２オリフィスプレート７のリターン通路の低圧ポートとを略直線状に結ぶ第２線状低圧細溝６７とにより構成された溝形状を有している。これらの第１、第２環状低圧細溝６４、６５および第１、第２線状低圧細溝６６、６７の溝深さは１００μｍ以下で、且つ溝幅は１００μｍ以下とされている。なお、第１、第２環状低圧細溝６４、６５および第１、第２線状低圧細溝６６、６７は、第２オリフィスプレート７の図示上端側のメタルシール面に設けられていても良い。
【００３６】
また、第２オリフィスプレート７の図示下端側のメタルシール面には、第２オリフィスプレート７の図示下端側のメタルシール面とノズルボデー４の図示上端面（メタルシール面、第２オリフィスプレート７との密着面）との間のメタルシール部より溢れ出した高圧燃料を低圧ポートに導くための高圧燃料回収溝（本発明の高圧媒体回収部に相当する）が形成されている。この高圧燃料回収溝は、第２オリフィスプレート７の燃料中継路３３の図示下端側の開口端（高圧ポート）およびノズルボデー４の燃料送出路３４の図示上端側の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残してそれらの各高圧ポートの周囲を取り囲むように作製した円形状の第１環状低圧細溝６８と、ノズルボデー４の油圧制御室２４の開口端（高圧ポート）および第２オリフィスプレート７の連通路５６、５８の開口端（高圧ポート）から０．５〜２ｍｍ程度または１ｍｍ前後のメタルシール面を残してそれらの各高圧ポートの周囲を取り囲むように作製した円形状の第２環状低圧細溝６９と、これらの略８の字状の第１、第２環状低圧細溝６８、６９と第２オリフィスプレート７のリターン通路の図示下端側の開口端（低圧ポート）およびノズルボデー４のリターン通路（図示せず）の図示上端側の開口端（低圧ポート）とを略直線状または略曲線状または略Ｓ字状に結ぶ線状低圧細溝（図示せず）とにより構成された溝形状を有している。これらの第１、第２環状低圧細溝６８、６９および線状低圧細溝の溝深さは１００μｍ以下で、且つ溝幅は１００μｍ以下とされている。なお、第１、第２環状低圧細溝６８、６９および線状低圧細溝は、ノズルボデー４の図示上端側のメタルシール面に設けられていても良い。
【００３７】
ここで、高圧燃料回収溝を第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に形成する方法としては、例えば第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に除去加工により高圧燃料回収溝の溝形状を形成したり、あるいは第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面にレーザー加工により高圧燃料回収溝の溝形状を形成したり、あるいは第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に放電加工により高圧燃料回収溝の溝形状を形成したり、あるいは第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に電解加工により高圧燃料回収溝の溝形状を形成したり、あるいは第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に電気エッチングにより高圧燃料回収溝の溝形状を形成したり、あるいは第１、第２オリフィスプレート６、７のメタルシール面に焼結型または鋳型による転写により高圧燃料回収溝の溝形状を形成したりすることが可能である。
【００３８】
［第１実施例の作用］
次に、本実施例の圧電素子体２の歪み（変位）を油圧力に変換してノズルニードル３を昇降（開閉）させることで、ディーゼルエンジンの各気筒毎の燃焼室内への高圧燃料の噴射制御を行うタイプのインジェクタ１の作動を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
【００３９】
高圧源である燃料供給ポンプの加圧室または高圧源であるコモンレールの蓄圧室から噴射配管または分岐管等の高圧配管、配管継手３９内のバーフィルタ４１、ノズルホルダー５の燃料供給路３１、第１、第２オリフィスプレート６、７の燃料中継路３２、３３、ノズルボデー４の燃料送出路３４を経て油溜まり３５に高圧燃料が供給されている。また、圧電素子体２へ電気が供給されず圧電素子体２が収縮中の場合には、小径ピストン１５のピン部およびバルブ９が図２に示す位置に止まり、バルブ９が弁座に着座してノズルホルダー５の弁孔１６を閉弁している。
【００４０】
このため、燃料供給路３１より燃料中継路３２内に供給された高圧燃料は、燃料中継路３２から第１オリフィスプレート６の連通路５１、第２オリフィスプレート７の連通路５６を経てノズルボデー４の図示上端で開口した油圧制御室２４内に流入（充満）すると共に、油圧制御室２４から第２オリフィスプレート７の連通路５８、第１オリフィスプレート６の連通路５３を経てノズルホルダー５の図示下端で開口したバルブ室２８内に流入（充満）する。なお、バルブ室２８には、連通路５１からも高圧燃料が流入する。これにより、油圧制御室２４内の油圧力とリターンスプリング１０の付勢力が油溜まり３５内の油圧力よりも上回るので、ノズルニードル３が噴射孔を閉じる方向（図示下方）に押し付けられ、ノズルニードル３のシート部がノズルボデー４の弁座に着座している。このとき、ノズルニードル３によって噴射孔が閉弁されているので、ディーゼルエンジンの各気筒毎の燃焼室内への高圧燃料の噴射供給は成されない。
【００４１】
次に、圧電素子体２へ電気が供給され圧電素子体２が図示下方に伸長した場合には、圧電素子体２の図示下方への変位（歪み）が駆動ロッド１２、大径ピストン１３、ブッシュ１４、小径ピストン１５に伝わり、ボール型のバルブ９が弁座より図示下方に移動する。すなわち、圧電素子体２の図示下方への変位（歪み）すると、小径ピストン１５のピン部およびバルブ９が弁孔１６よりも図示下方に移動して弁孔１６が開かれる。このとき、第１オリフィスプレート６のオリフィス５２がバルブ９によって閉じられる。
【００４２】
このため、連通路５１、５６および油圧制御室２４内に充満している高圧燃料は、バルブ９によって弁孔１６が開かれ、オリフィス５２が閉じられることで、油圧制御室２４から連通路５８、５３、バルブ室２８、弁孔１６を経てノズルホルダー５の油圧制御室２９内に流入する。そして、油圧制御室２９内に流入した高圧燃料は、リターン通路を経て燃料タンク等の低圧配管系内へ戻される。これにより、油圧制御室２４より高圧燃料が抜かれ、油圧制御室２４内の油圧力が低下し、油溜まり３５内の油圧力がリターンスプリング１０の付勢力よりも大きくなり、ノズルニードル３が噴射孔を開く方向（図示上方）へ移動（リフト）する。これにより、ノズルニードル３のシート部がノズルボデー４の弁座から離脱することで、油溜まり３５内の高圧燃料がノズルボデー４の先端部に設けられた１個のまたは複数個の噴射孔よりディーゼルエンジンの各気筒毎の燃焼室内へ噴射される。
【００４３】
なお、燃料供給路３１、燃料中継路３２、３３、燃料送出路３４、油溜まり３５から、ノズルホルダー５のバルブ駆動室２７、バルブ室２８および油圧制御室２９内に漏出（リーク）した高圧燃料は、ノズルホルダー５のリターン通路を通って燃料タンク等の低圧配管系内に戻される。また、燃料供給路３１、燃料中継路３２、３３、燃料送出路３４、油溜まり３５、油圧制御室２４および連通路５１、５３、５６、５８から、ノズルホルダー５の図示下端側のメタルシール面と第１オリフィスプレート６の図示上端側のメタルシール面との間のメタルシール部内にリークした高圧燃料、また、第１オリフィスプレート６の図示下端側のメタルシール面と第２オリフィスプレート７の図示上端側のメタルシール面との間のメタルシール部内にリークした高圧燃料、また、第２オリフィスプレート７の図示下端側のメタルシール面とノズルボデー４の図示上端側のメタルシール面との間のメタルシール部内にリークした高圧燃料は、第１オリフィスプレート６の両メタルシール面に形成された高圧燃料回収溝または第２オリフィスプレート７の図示下端側のメタルシール面に形成された高圧燃料回収溝を通って第１オリフィスプレート６のリターン通路５５、第２オリフィスプレート７のリターン通路内に導かれてノズルホルダー５のリターン通路へ戻され、更に燃料タンク等の低圧配管系内に戻される。
【００４４】
［第１実施例の効果］
ここで、ノズルボデー４、第１、第２オリフィスプレート６、７およびノズルホルダー５の各メタルシール面に入り込んだ高圧燃料がインジェクタ１等の金属製品の外部に流出し、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド内に流出した場合には、エンジンオイルの希釈を起こす等の問題となるため、同一面内で他の部分（低圧ポート）へ高圧燃料を逃がす構造にすれば、インジェクタ１等の金属製品の外部に高圧燃料が洩れる問題は生じないという観点から、本実施例では、第１、第２オリフィスプレート６、７の各メタルシール面の連通路５１、５３、５６、５８の開口端（高圧ポート）の周辺にリターン通路５５の開口端（低圧ポート）と直結する高圧燃料回収溝（各環状低圧細溝や線状細溝）を例えばレーザー加工または放電加工または電解加工等により作製している。
【００４５】
したがって、仮に高圧燃料がノズルボデー４、第１、第２オリフィスプレート６、７およびノズルホルダー５のいずれかのメタルシール面に入り込んでも、上記の高圧燃料回収溝を通じて低圧ポートに戻されるという構造をとることで、インジェクタ１等の金属製品から外部への漏れを確実に防止することができる。これにより、高圧燃料がインジェクタ１の外部に流出してディーゼルエンジンのシリンダヘッド内に流出することはないので、エンジンオイルが高圧燃料により薄められてエンジンオイル希釈を起こすことはなく、ディーゼルエンジンの摺動部の摺動不良が生じることもない。
【００４６】
また、本実施例のインジェクタ１においては、第１、第２オリフィスプレート６、７の各メタルシール面の高圧燃料回収溝（各環状低圧細溝６１〜６５、６８、６９や各線状低圧細溝６６、６７）の溝形状を、図２および図３に示したように、高圧ポートの端から１ｍｍ前後のメタルシール面を残して、その高圧ポートを取り囲むように各環状低圧細溝６１〜６５、６８、６９を形成し、その各環状低圧細溝６１〜６５、６８、６９と各メタルシール面の低圧ポートとを各線状低圧細溝６６、６７で結ぶ形状としている。これにより、各メタルシール面の高圧ポートを取り囲む各環状低圧細溝６１〜６５、６８、６９の面積を最小に抑えることで、高圧燃料がメタルシール面に進入した場合の油圧によるシール面圧を低下させる作用力を最小限に抑えることができる。また、個々の高圧ポートの回りを各環状低圧細溝６１〜６５、６８、６９でそれぞれ取り囲んでいるため、隣設する２つの高圧ポート間の流入および流出を抑えることができる。上記の低圧細溝６１〜６９は、メタルシール面に低圧ポートを有する金属製品に有効で、本実施例のようにディーゼルエンジン用のインジェクタ１のメタルシール構造、あるいはディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルのメタルシール構造に特に有効である。
【００４７】
［第２実施例］
図４は本発明の第２実施例を示したもので、ディーゼルエンジン用のインジェクタに組み込まれた第１オリフィスプレートを示した図である。
【００４８】
本実施例のディーゼルエンジン用の燃料噴射弁（インジェクタ）１または燃料噴射ノズルにおいては、第１オリフィスプレート６のメタルシール面の高圧燃料回収溝の溝形状を、図４に示したように、メタルシール面の外部開放端から内側０．５〜２ｍｍの部分または内側１ｍｍの部分に、燃料中継路３２、連通路５１、５３の開口端（高圧ポート）を取り囲むように第１実施例よりも大きな円環状の環状低圧細溝６０を作製し、且つその環状低圧細溝６０をリターン通路５５の開口端（低圧ポート）を通るように作製し、環状低圧細溝６０と低圧ポートとを結ぶ溝形状としている。それによって、仮に高圧燃料が第１、第２オリフィスプレート６、７間のメタルシール面に入り込んでも、上記の高圧燃料回収溝（環状低圧細溝６０）を通じて低圧ポートに導かれるので、インジェクタ１等の金属製品から外部への漏れを確実に防止することができる。これにより、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド内に流出することはなく、エンジンオイル希釈を起こすことはない。
【００４９】
［変形例］
本実施例では、本発明を、ディーゼルエンジン用のインジェクタ１のメタルシール構造に適用した例を説明したが、本発明を、ディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズル等の金属製品のメタルシール構造に採用しても良い。また、本発明を、第１、第２オリフィスプレート６、７等の第１、第２金属部品の同一面に、高圧ポートと低圧ポートが設けられた金属製品に採用しても良い。また、第１、第２オリフィスプレート６、７の代わりに、チップパッキンをノズルボデー４の図示上端側の密着面とノズルホルダー５の図示下端側の密着面との間に挟み込んだ燃料噴射弁を採用しても良い。この場合には、ノズルホルダー５を第１金属製品として用い、チップパッキンを第２金属製品として用いても良い。また、チップパッキンを第１金属製品として用い、ノズルボデー４を第２金属製品として用いても良い。
【００５０】
本実施例では、第１金属部品として少なくとも１つのオリフィス（第１絞り孔）５２、５４を有する円板状の第１オリフィスプレート６を採用し、且つ第２金属部品として少なくとも１つのオリフィス（第２絞り孔）５７を有する円板状の第２オリフィスプレート７を採用した例を説明したが、第１金属部品として少なくとも１つのバルブ（弁体）を有する板状のバルブプレートを採用し、且つ第２金属部品として少なくとも１つのオリフィス（絞り孔）を有する板状のオリフィスプレートを採用しても良い。また、ノズルホルダー５を第１金属製品として用い、第１オリフィスプレート６を第２金属製品として用いても良い。また、第２オリフィスプレート７を第１金属製品として用い、ノズルボデー４を第２金属製品として用いても良い。
【００５１】
本実施例では、圧電素子体（ピエゾアクチュエータ）２の変位量に応じて増減する油圧力を作用させるための油圧制御室２４を設け、その油圧制御室２４の油圧力に応じてノズルニードル３を図示上下方向に昇降させるようにした構成を採用しているが、油圧駆動式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ、モータ駆動式アクチュエータ等のアクチュエータの変位量に応じて増減する油圧力を作用させるための油圧制御室を設け、油圧制御室の油圧力に応じてノズルニードル３を昇降させるようにした構成を採用しても良い。
【００５２】
本実施例では、高圧媒体回収部として第１オリフィスプレート６の図示下端側のメタルシール面（密着面）の高圧ポートを円環状または長円環状に取り囲む第１、第２環状低圧細溝６４、６５等を有する溝形状の高圧燃料回収溝を設けたが、高圧媒体回収部として第１オリフィスプレート６の図示下端側のメタルシール面（密着面）の高圧ポートを楕円形状または三角環状または四角環状または五角以上の多角環状に取り囲む環状低圧細溝等を有する溝形状の高圧燃料回収溝を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジン用のインジェクタの全体構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図２】ディーゼルエンジン用のインジェクタの主要構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である（第１実施例）。
【図４】ディーゼルエンジン用のインジェクタの第１オリフィスプレートを示した平面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１  インジェクタ
２  圧電素子体（ピエゾアクチュエータ）
３  ノズルニードル
４  ノズルボデー
５  ノズルホルダー
６  第１オリフィスプレート（第１金属部品）
７  第２オリフィスプレート（第２金属部品）
８  リテーニングナット
２４  油圧制御室
３１  燃料供給路
３２  燃料中継路
３３  燃料中継路
３４  燃料送出路
３５  油溜まり
６０  環状低圧細溝
６１  第１環状低圧細溝（高圧媒体回収部）
６２  第２環状低圧細溝（高圧媒体回収部）
６３  第３環状低圧細溝（高圧媒体回収部）
６４  第１環状低圧細溝
６５  第２環状低圧細溝
６６  第１線状低圧細溝
６７  第２線状低圧細溝
６８  第１環状低圧細溝
６９  第２環状低圧細溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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