JP3737543B2 - 燃焼装置の噴射ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ディーゼルエンジン，ガソリンエンジン等の燃焼装置において、その燃料噴射部に装着される噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２５は、エンジンに装着される従来の燃料噴射ノズルを示す縦断面図である。
ノズル本体１の先端部には中空状のノズルサック２が形成してあり、このノズルサック２から外部にかけて噴口３が貫通している。ノズルサック２は基端側が燃料供給口２ａとなっている。この燃料供給口２ａは、ニードル弁４の軸方向の移動によって開閉する。図示しない燃料供給装置から供給路５を経由して送られてきた液体燃料は、ニードル弁４の開放動作に伴い、燃料供給口２ａからノズルサック２へと充填され、さらに噴口３から霧状に噴射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の燃焼装置においては、燃焼室内へ霧状に噴射する液体燃料をなるべく微粒子化した方が、燃焼効率を向上させることができ好ましい。このような噴射燃料の微粒子化を実現するためには、噴射ノズルの噴口３をより細径にすることが望まれる。
【０００４】
しかしながら、従来の燃料噴射ノズルにおける噴口３は、ドリルなどの工具を用いた機械加工により、ノズル本体１に直接形成していたので、直径０．１７〜０．２８ｍｍ程度が限界であり、それより小さく形成することは困難であった。この発明は、上述したような事情に鑑みてなされたもので、燃料をより細かな粒子にして霧状に噴射することのできる燃焼装置の噴射ノズルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明の第一の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する取付孔と、この取付孔に装着される噴口部材とを備えている。そして、噴口部材の外周または取付孔の内周に、一端から他端にかけて延在するスリットを形成し、このスリットによって噴口を形成した構成となっている。
【０００６】
また、この発明の第二の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、上記中空部に開口した燃料供給口と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する噴口とを備えた燃焼装置の噴射ノズルにおいて、外周の一端から他端にかけて延在するスリットを有した隔壁部材により、上記ノズル本体の中空部内を上記燃料供給口と噴口との間で仕切った構成としてある。
【０００７】
さらに、この発明の第三の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する取付孔と、この取付孔に装着される噴口部材とを備え、上記噴口部材が、一端から他端にかけて貫通する透孔を有した部材本体と、その透孔内に隙間なく埋設された細孔を有する管状部材とを含む構成となっている。
【０００８】
そして、この発明の第四の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、上記中空部に開口した燃料供給口と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する噴口とを備えた燃焼装置の噴射ノズルにおいて、ノズル本体の中空部内を上記燃料供給口と噴口との間で隔壁部材により仕切った構成としてある。ここで、隔壁部材は、一端から他端にかけて貫通する透孔を有した部材本体と、上記透孔内に隙間なく埋設された細孔を有する管状部材とで形成してある。
【０００９】
また、この発明の第五の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する取付孔と、この取付孔に装着される噴口部材とを備えている。そして、噴口部材が、筒状の部材本体と、この部材本体の中空部内に嵌着される柱状部材とを含み、かつ部材本体の内周または柱状部材の外周に、一端から他端にかけて延在するスリットを形成した構成となっている。
【００１０】
さらに、この発明の第六の噴射ノズルは、中空部を有するノズル本体と、該ノズル本体に形成され上記中空部から外部にかけて貫通する取付孔と、この取付孔に装着される噴口部材とを備えるとともに、噴口部材が、基端部側に形成され上記取付孔に装着される装着部と、先端部側に形成され上記取付孔の内壁との間に所定の間隙を形成する噴口形成部と、基端から前記噴口形成部に至る燃料導入通路とを有した構成となっている。
ここで、上記第六の噴射ノズルにおける噴口部材には、噴口形成部の先端から前方へ延出する突出部を形成してもよい。この突出部は、先端に向かって径が細くなるテーパ状に形成してもよく、また、突出部の周面に螺旋状の溝を形成してもよい。
【００１１】
【作用】
上述したように、この発明の第一の噴射ノズルは、噴口部材の外周、またはノズル本体における取付孔の内周に形成したスリットによって、噴口を形成するようになっている。ここで、スリットは、周知の加工手段によってもきわめて幅狭に形成することができる。例えば、ワイヤカット放電加工によれば、幅０．０２ｍｍ程度のスリットを容易かつ高精度に形成することができる。したがって、このような幅狭なスリットを噴口として、そこから燃料を噴射させれば、きわめて微細な粒子となってその燃料を霧状に放散することができる。
【００１２】
この発明の第二の噴射ノズルでは、ノズル本体の中空部内で、隔壁部材に形成したスリットが燃料を微細な霧状に分散し、噴口から放出する。この場合にも、スリットはきわめて幅狭に形成することができるので、そのスリットから噴射した燃料は微細な粒子となって噴口から放散する。
【００１３】
一方、この発明の第三の噴射ノズルでは、噴口部材の部材本体内に埋設された管状部材の細孔により噴口を形成するようになっている。複雑形状のノズル本体に細径の噴口を形成するには自ずとその直径に限界があるが、直線的な管状部材であれば、比較的容易に直径０．０２５ｍｍ程度の細孔を形成することが可能である。
【００１４】
しかしながら、管状部材を直接ノズル本体に装着するのは、管状部材自体が微細部品のため、加工中に作用する外力等によって管状部材が潰れて細孔が閉塞するおそれがあるなど、加工に困難性を伴う。
そこで、この発明では、細径を有する管状部材を部材本体内に埋設して比較的大形部品である噴口部材を形成し、その噴口部材をノズル本体の取付孔に装着することによって、細径の噴口をノズル本体に形成し、燃料を微細な霧状に噴射することを可能とした。
【００１５】
この発明の第四の噴射ノズルでも同様に細孔を有する管状部材を利用して隔壁部材を形成し、ノズル本体の中空部内でこの隔壁部材に埋設した管状部材の細孔から燃料を噴射し、噴口から放出するようにしている。
【００１６】
この発明の第五の噴射ノズルでは、部材本体の中空部内に柱状部材を嵌着することにより、該部材本体の内周または柱状部材の外周に形成したスリットが微小な開口面積の噴口を形成する。このようにして噴口が形成された噴口部材を、ノズル本体の取付孔に装着することで、ノズル本体の中空部内に供給された燃料を該噴口から微細な霧状にして噴射することができる。
【００１７】
なお、これらの発明において、燃料を噴射するスリットまたは細孔の断面積は必然的に小さくなる。そこで、従来と同程度の燃料供給圧力で同じ燃料噴射量を確保するため、スリットまたは細孔（管状部材）は複数本設けることが好ましい。
【００１８】
さて、上記のようにスリットまたは細孔（管状部材）の本数により燃料の噴射量を調節する場合、加工に手間がかかることは否めない。
そこで、この発明の第六の噴射ノズルでは、取付孔に装着する噴口部材の噴口形成部と取付孔の内壁との間に間隙を形成し、この間隙をもって噴口とするようになっている。この間隙の段面積は、噴口部材における噴口形成部の寸法を変えることによって容易且つ高精度に調整することができる。噴口を形成する間隙には、燃料導入通路を介して燃料が導かれ、該間隙から外部に噴射する。
【００１９】
上記間隙により形成した噴口は、ノズル本体の外面へ環状に開口することになるが、このような環状の噴口から燃料を噴射した場合、噴射燃料に囲まれる部分にエアポケットが生じ、噴射燃料が内側へと引き込まれてしまうおそれがある。燃焼装置によっては、燃料を放射状に広い範囲にわたって噴射することを必要とするものもある。そのような燃焼装置にこの発明の噴射ノズルを適用する場合には、噴口形成部の先端から前方へ突出部を延出し、上記のようなエアポケットの形成を阻止する構成とすることが好ましい。該突出部をテーパ状に形成したり、突出部の周面に螺旋状の溝を形成することで、一層広い角度で放射状に燃料を噴射することが可能となる。
【００２０】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、この発明の第一実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルを説明するためのもので、図１は図２５に示した噴射ノズルの先端部に相当する部分を拡大して示す縦断面図である。
【００２１】
ノズル本体１は、先端部以外は図２５に示した従来の噴射ノズルとほぼ同様の構成となっている。ノズル本体１の先端部内には、燃料溜りとなるノズルサック（中空部）２が形成してある。そして、ノズル本体１の先端部壁面には、ノズルサック２から外部にかけて貫通する取付孔１０が形成してある。後述するように、この取付孔１０の部分に燃料噴射用の噴口が形成される。噴口の数および噴口角度（噴射角度）は、その噴射ノズルが装着される燃焼装置の設計内容に応じて適宜設定すべきものであり、そのように設定された噴口の数および噴口角度に対応して、取付孔１０の数および形成箇所を設定することが望ましい。
【００２２】
取付孔１０の内周面は平滑面に形成してあり、しかもノズルサック２側の端縁が広く、外端縁に向かって徐々に内径が小さくなっている。
図２は噴口部材を示す縦断面図、図３は同部材の左側面図である。この噴口部材１１は、上述した取付孔１０内に嵌め込み固定される。すなわち、噴口部材１１の本体１１ａ部分は取付孔１０の全長とほぼ同じ長さとなっており、外周面は取付孔１０の内周面に対応して基端から先端にかけてテーパ状に直径が小さくなっている。
【００２３】
噴口部材１１の外周には、複数箇所（図３では４箇所）に基端から先端にかけて延びるスリット１２が形成してある。このスリット１２は、例えば、ワイヤカット放電加工によれば、最小０．０２５ｍｍ程度というきわめて狭い幅で形成することができる。
この噴口部材１１の取付孔１０への嵌入は、ノズル本体１のノズルサック２側から行なう。取付孔１０内に嵌入した噴口部材１１は、外周面が取付孔１０の内周面と密着する。
【００２４】
そして、噴口部材１１に形成したスリット１２が、ノズル本体１のノズルサック２から外部へと貫通する噴口を形成する。このようにスリット１２によって形成した噴口の開口面積は、スリット１２の先端部における幅と深さによって決まる。したがって、スリット１２の幅および深さを適宜調整することによって、所望の開口面積をした噴口を形成することができる。
【００２５】
上述したように、スリット１２は現在知られている加工技術によっても０．０２５ｍｍ程度の最小幅に形成でき、深さについても該最小幅と同程度の（もしくは、それよりも小さな）寸法に加工することができるため、該スリット１２によってきわめて小さな開口面積の噴口を形成することができる。
【００２６】
図２５に示したニードル弁４を開放すると、ノズルサック２の基端側に開口する燃料供給口２ａから液体燃料がノズルサック２内に供給される。そして、ノズルサック２内に充填された液体燃料は、供給圧力によって図１に示すスリット１２から外部（燃焼室）へと霧状に噴射される。この霧状となった液体燃料の粒子径は、スリット１２の開口面積が小さいほど小径となる。上述のように、この実施例では、スリット１２をきわめて小さな開口面積とすることができるので、液体燃料を微細な粒子にして霧状に噴射でき、その結果、燃焼装置の燃焼効率を向上させることができる。
【００２７】
また、取付孔１０と噴口部材１１の嵌合面はノズルサック２側が広くなったテーパ状に形成してあるので、燃料の供給圧力により噴口部材１１がさらに強固に嵌合する。したがって、噴口部材１１がノズル本体１から脱落するおそれがない。
図１に示すこの実施例の噴射ノズルでは、さらに安全を期するために、抜け止め部材１３によって噴口部材１１の抜けを規制している。すなわち、抜け止め部材１３は、ノズルサック２内に嵌め込み式（ねじ込み式でもよい）に装着され、先端で噴口部材１１の基端面を押圧して同部材１１の抜けを防止する。この抜け止め部材１３は、筒状に形成してあり、燃料供給口から供給される燃料は、その中空部を通って、スリット１２へと導かれる。
【００２８】
なお、上述した第一実施例では、噴口部材１１の外周にスリット１２を形成したが、取付孔１０の内周に一端から他端にかけて延在するスリットを形成し、その取付孔１０内に噴口部材１１（スリットは有しない）を装着しても、上記実施例と同様の噴口を形成することができる。
【００２９】
図４および図５は、この発明の第二実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルを説明するためのもので、図４は図２５に示した噴射ノズルの先端部に相当する部分を拡大して示す縦断面図である。
この実施例でも、ノズル本体１の全体構成は、図２５に示した従来の噴射ノズルとほぼ同様の構成となっている。また、ノズル本体１の先端部についても、図２５に示した従来の噴射ノズルと同程度か若しくはそれよりも大きな直径の噴口３が形成してある点でほぼ同様の構成となっている。したがって、この実施例の噴射ノズルは、従来の噴射ノズル（図２５の構造のものに限らず、一般の燃料噴射ノズルを含めて）を大きく設計変更することなく利用できるという特徴を有している。
【００３０】
この実施例では、ノズル本体１の先端部に形成したノズルサック（中空部）２内を、隔壁部材２０によって仕切った構造が付加されている。すなわち、ノズルサック２内には、燃料供給口２ａと噴口３との間で、噴口３に近い内壁部分にテーパ面１ａが形成してある。このテーパ面１ａは、燃料供給口２ａ側（ノズルサック２の基端部側）が広く、噴口３を形成した側（先端側）へいくにしたがって狭くなっている。
一方、隔壁部材２０は、図４，図５に示すように、外周面がテーパ面となった円柱台形に形成してあり、その外周面がノズルサック２内のテーパ面１ａに密着して嵌合する。
【００３１】
さらに、隔壁部材２０の外周には、基端から先端にかけて延びるスリット２１が複数箇所（図５では４箇所）に形成してある。これらのスリット２１は、前述した第一実施例における噴射ノズルのスリット１２と同様の機能を有し、その加工精度も、例えば、ワイヤカット放電加工によって、最小０．０２５ｍｍ程度というきわめて狭い幅で形成することができる。
【００３２】
図２５に示したニードル弁４を開放すると、ノズルサック２の基端側に開口する燃料供給口２ａから液体燃料がノズルサック２内に供給される。その液体燃料は、供給圧力によって図４に示す隔壁部材２０のスリット２１内に圧入され、先端開口部から霧状の微粒子になって噴射される。ここで、前記第一実施例と同様、スリット２１の先端側の開口面積はきわめて小さく形成することができるので、噴射される燃料は、充分に小さな粒子径となる。このようにして隔壁部材２０のスリット２１から噴射した霧状の燃料は、ノズル本体１に形成した噴口３から外部（燃焼室）へと放出される。
【００３３】
図６乃至図１２は、この発明の第三実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルを説明するためのもので、図６は図２５に示した噴射ノズルの先端部に相当する部分を拡大して示す縦断面図である。
この実施例の噴射ノズルは、前述した第一実施例における噴口部材１１の構成を変えたものであり、それ以外の構成は第一実施例の噴射ノズルと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３４】
この実施例の噴口部材３０は、図６および図７に示すように、部材本体３１に管状部材３２を埋設した構成となっている。部材本体３１は、外周面がノズル本体１の取付孔１０に嵌合するテーパ面となっており、さらに軸方向の一端から他端にかけて貫通する透孔３１ａが複数箇所に形成してある。
管状部材３２は、内径０．０２５ｍｍ程度のきわめて小さな細孔３２ａを有している。この管状部材３２は、例えば、引抜き加工や金属粉末射出成形の技術を応用することによって製作することができる。
【００３５】
ここで、引抜き加工とは、比較的大きな内径（例えば、φ０．５ｍｍ以上）の管状部材３２を軸方向に引き延ばすことによって、外径とともにその内径を細くしていく加工法である。この引抜き加工を応用することによって、内径０．０２５ｍｍ程度といった極めて小さな細孔３２ａを有する管状部材３２を成形することができる。なお、用途に応じて細孔３２ａの内径を大きくすることもできる。
【００３６】
また、金属粉末射出成形とは、金属粉とバインダーとを均一に混ぜ合わせ（混練）、それをペレット化（造粒）した後、金型内に射出成形して成形体を製造し、さらに成形体内のバインダーを除去（脱脂）して焼結するという工程を経て製品を製造する方法であり、現在、各種複雑形状の精密小形部品の製造に利用されている。
この金属粉末射出成形の技術を応用し、すなわち金型内の軸方向に細線（金属線，炭素線等）を配置し、射出成形後、この細線を除去することによって上述したようなきわめて小さな細孔３２ａを有する管状部材３２を成形することができる。
【００３７】
図８および図９は、引抜き加工を応用して管状部材３２を製作する手段を示している。
まず、外径および内径がともに大きな線材４０を用意し、この線材４０を図８に示すようにダイス４１の加工孔４１ａに通して引き抜いていく。太径の線材４０は、通常の押出し加工等によって容易に製作することができる。ダイス４１の加工孔４１ａは、一端開口部から他端開口部にかけてテーパ状に径が細くなっており、径が太い側の開口部から線材４０を通し、径の細い他方の開口部から引き抜くことによって、該線材４０を軸方向に引き延ばして外径，内径ともに細い線材とすることができる。
【００３８】
太径の線材４０から本実施例で使用できる細径（例えば、内径０．０２５〜０．５０ｍｍ）の線材まで、単一のダイス４１によって加工するには無理があるため、段階的に加工孔４１ａの径を小さくした複数のダイス４１を使用し、順次加工孔４１ａの小さなダイス４１に移行して引抜き加工を実施することにより、細径の線材を形成する。このようにして形成した細径の線材を適宜の長さに切断すれば、細孔３２ａを有する管状部材３２が製作できる。
【００３９】
引抜き加工を応用して製作した管状部材３２の細孔３２ａの内壁は、軸方向に多数の突条が形成され平滑性に劣ることは否めない。用途によって、細孔３２ａの内壁に平滑性が求められる場合には、図９に示すように、ダイヤモンドペースト４２を周面に塗布したワイヤ４３を管状部材３２の細孔３２ａに通し、該細孔３２ａの内周面を研磨する工程を挿入する。
【００４０】
一方、図１０は、金属粉末射出成形の技術を応用して管状部材３２を製作する手段を示している。
この製作手段では、まず、管状部材３２の素材となる金属粉と、この金属粉を固めるためのバインダーとを混ぜ合わせ（混練）、かつペレット化して成形機５０への供給を容易にする（造粒）。
【００４１】
成形機５０は、例えば図１０に示すように、管状部材３２の外形に対応した形状の内面を有する成形型５１、この成形型５１に一端から材料を供給する射出ノズル５２、及び成形型５１の他端で細線５３を挾持するクランプ部材５４を備えている。射出ノズル５２には、細線５３の供給管５２ａが設けてあり、この供給管５２ａを通して成形型５１内に細線５３を自動供給できるようになっている。
【００４２】
射出ノズル５２から自動供給された細線５３の先端は、成形型５１の内部を通って他端から導き出されてクランプ部材５４に挾持され、さらに射出ノズル５２とクランプ部材５４との間で引っ張られて弛みのない状態で成形型５１の中心軸部に配置される。
続いて、ペレット化した金属粉とバインダーの混練物を射出ノズル５２から成形型５１内に供給し、管状部材３２を形作る。この管状部材３２の内部には中心軸部分に細線５３が埋設されている。この管状部材３２を成形型５１から取り出し、添加してあるバインダーを除去する（脱脂）とともに、管状部材３２内に埋設した細線５３を引き抜く。
【００４３】
細線５３が引き抜かれた管状部材３２の中心軸部には、細孔３２ａが形成される。この細孔３２ａの内径は使用した細線５３の直径に相当する。したがって、この細線５３の選択によっては、例えば、内径０．０２５ｍｍ程度という微小な細孔３２ａを形成することができる。
ここで、細線５３としては、各種金属線や炭素線等を使用できるが、好ましくは引張強度の大きなタングステン線やステンレス線等を使用する方が、管状部材３２からの引き抜き時の破断が少なく、歩留りが向上する。
【００４４】
バインダーの除去及び細線５３の引き抜きを終了した後、管状部材３２を焼結して細孔３２ａを有する管状部材３２の製作が完了する。なお、この焼結によって管状部材３２は僅かながら収縮するので、この線収縮率を考慮して寸法及び細線５３の直径を設定することが好ましい。
【００４５】
上記のようにして製作した管状部材３２を部材本体３１に埋設して噴口部材３０を製作する。
例えば、図１１に示すように、部材本体３１の透孔３１ａに、それぞれ管状部材３２を嵌め込み、透孔３１ａの内壁と管状部材３２との隙間にろう材５５を供給して、該隙間を閉塞するとともに、管状部材３２を部材本体３１に固着する。隙間へのろう材５５の供給は、同図に示すように、透孔３１ａの開口端部にろう材５５を配置し、加熱によってそのろう材５５を溶解し、毛細管現象を利用して隙間内に浸透させて行なうことができる。
【００４６】
また、図１２に示すように、溶融したろう材５５が充填してある恒温容器５６の中へ部材本体３１を嵌入してもよい。すると、嵌入により生じた圧力又は毛細管現象によって、透孔３１ａの内壁と管状部材３２との隙間にろう材５５が吸いあげられてその隙間内に充填され、該隙間を閉塞するとともに管状部材３２を部材本体３１に固着することができる。
透孔３１ａの内壁と管状部材３２との隙間に満遍なくろう材５５が行き渡ったら、恒温容器５６内を大気に開放して、部材本体３１を引き出す。その後、管状部材３２および部材本体３１を切削または研削して、図６に示したノズル本体１の取付孔１０に嵌装できる形状に加工する。
【００４７】
この実施例の噴射ノズルによっても、ノズルサック２内に充填された液体燃料は、供給圧力によって管状部材３２の細孔３２ａから外部（燃焼室）へと霧状に噴射される。この霧状となった液体燃料の粒子径は、細孔３２ａの開口面積が小さいほど小径となる。この実施例では、上述したとおり管状部材３２の細孔３２ａをきわめて小さな開口面積とすることができるので、液体燃料を微細な粒子にして霧状に噴射でき、その結果、燃焼装置の燃焼効率を向上させることができる。
【００４８】
図１３はこの発明の第四実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルを説明するためのもので、図２５に示した噴射ノズルの先端部に相当する部分を拡大して示す縦断面図である。
この実施例の噴射ノズルは、前述した第二実施例における隔壁部材２０の構成を変えたものであり、それ以外の構成は第二実施例の噴射ノズルと同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
この実施例の隔壁部材６０は、図１３に示すように、部材本体６１に管状部材６２を埋設した構成となっている。部材本体６１は、外周面がノズルサック２の内壁に形成したテーパ面１ａに嵌合するテーパ面となっており、さらに軸方向の一端から他端にかけて貫通する透孔６１ａが複数箇所に形成してある。
管状部材６２は、内径０．２５ｍｍ程度というきわめて小さな細孔６２ａを有している。この管状部材６２は、上述した第三実施例と同様の手段をもって製作することができる（図８乃至図１０参照）。
【００５０】
そして、管状部材６２を部材本体６１の透孔６１ａに埋設して隔壁部材６０を製作する。この管状部材６２の埋設も前述した第三実施例と同様に、ろう材５５を使用して容易に行なうことができる（図１１，図１２参照）。
この実施例の噴射ノズルによっても、ノズルサック２内に供給された液体燃料が、隔壁部材６０を形成する管状部材６２の細孔６２ａ内に圧入され、先端開口部から霧状の微粒子となって噴射される。ここで、管状部材６２の細孔６２ａは、前記第三実施例と同様、きわめて小径にできるので、そこから噴射される燃料を充分に小さな粒子径とすることができる。このようにして管状部材６２の細孔６２ａから噴射した霧状の燃料は、ノズル本体１に形成した噴口３から外部（燃焼室）へと放出される。
【００５１】
図１４および図１５は、この発明の第五実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルに使用する噴口部材を示している。
この発明の第五実施例では、先に説明した第一実施例における噴口部材１１（図１参照）を、筒状の部材本体７０と、この部材本体７０の中空部７０ａに嵌着される柱状部材７１とによって形成してある。部材本体７０の外周は、第一実施例におけるノズル本体１の取付孔１０に嵌合するようにテーパ状となっている。さらに、部材本体７０の内周面もテーパ面となっており、筒状部材の外周はこれに対応してテーパ状に形成してある。
【００５２】
そして、柱状部材７１の外周には、一端から他端にかけて延在する幅狭のスリット７２が複数本（図１５では４本）形成してあり、この柱状部材７１を部材本体７０の中空部７０ａに嵌め込むことによって、スリット７２が噴口を形成するようになっている。ここでも、スリット７２はきわめて幅狭に形成できるので、このスリット７２によって微小な噴口を構成することができる。
このように部材本体７０と柱状部材７１とによって構成した噴口部材７３を、第一実施例で示したノズル本体１の取付孔１０に装着することによって、ノズルサック２内に供給された燃料を、スリット７２で形成した噴口から微細な粒子の霧状にして噴射することができる。
【００５３】
この第五実施例の変形例として、スリット７２を部材本体７０の内周面に一端から他端にかけて延在して形成してもよい。このような構成によっても、部材本体７０と柱状部材７１（スリットは形成せず）との嵌合によって、上記実施例と同様に噴口を形成することができる。
【００５４】
図１６乃至図１９は、この発明の第六実施例に係る燃焼装置の噴射ノズルを説明するためのもので、図１６は図２５に示した噴射ノズルの先端部に相当する部分を拡大して示す縦断面図である。
この実施例の噴射ノズルは、前述した第一実施例（図１参照）における噴口部材１１の構成を変えたものであり、それ以外の構成は第一実施例の噴射ノズルと同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、この実施例では、取付孔１０を、先に示した第一実施例のようなテーパ形状ではなく、基端から先端にかけて直径の等しい透孔としてある。
【００５５】
この実施例の噴口部材８０は、図１７および図１８に示すように、段付きの円柱状に加工してあり、中間部に形成した加工時の逃げ溝８１より基端部側が装着部８２、先端部側が噴口形成部８３となっている。装着部８２は、ノズル本体１に形成した取付孔１０の内径とほぼ等しい外径となっており、該取付孔１０に密接して嵌合する。
噴口形成部８３は、取付孔１０の内径より短い任意の外径に加工してあり、図１６に示すように取付孔１０の内壁との間に、隙間８４を形成するようになっている。この隙間８４が噴口としての機能を有する。
【００５６】
また、噴口部材８０の基端には、装着部より大きな外形の鍔部８５が形成してあり、この鍔部８５がノズル本体１における取付孔１０周囲の内面と係合し、噴口部材８０の外部への飛び出しを規制している。
さらに、噴口部材８０には、基端から逃げ溝８１に至る縦溝８６が形成してあり、この縦溝８６および逃げ溝８１によって燃料を隙間８４に導く燃料導入通路を形成している。図１８では、縦溝８６を２本形成してあるが、これに限らず燃料の供給量に応じて任意本数の縦溝８６を形成することができる。
【００５７】
上述した構成の噴口部材８０は、例えば精密旋盤を用いた旋削によって容易に製作することができる。ここで、噴口形成部８３は、１／１００mmの単位で高精度に加工することも容易であり、したがって、きわめて微細な隙間８４を形成することができる。また、噴口となる隙間８４の段面積は、噴口形成部８３の外径を変えることによって容易且つ高精度に所望の値とすることができる。
上述した噴口部材８０は、図１６に示すようにノズル本体１の内部側から取付孔１０内に嵌合して装着する。このとき、鍔部８５をノズル本体１の内面に接着または溶着してもよい。
【００５８】
図２５に示したニードル弁４を開放すると、ノズルサック２の基端側に開口する燃料供給口２ａから液体燃料がノズルサック２内に供給される。そして、ノズルサック２内に充填された液体燃料は、供給圧力によって図１６に示す隙間（噴口）８４から外部（燃焼室）へと霧状に噴射される。この霧状となった液体燃料の粒子径は、隙間８４の開口面積が小さいほど小径となる。上述のように、この実施例では、隙間８４をきわめて小さな開口面積とすることができるので、液体燃料を微細な粒子にして霧状に噴射でき、その結果、燃焼装置の燃焼効率を向上させることができる。
【００５９】
さて、噴口形成部８３と取付孔１０の内壁との間に形成した隙間（噴口）８４は、図１９に示すように環状を呈している。このような環状の隙間（噴口）８４から燃料を噴射した場合、図２０に示すように、隙間８４から噴射した燃料Ｆに囲まれる部分がエアポケットＡとなり、該エアポケットＡの真空圧によって噴射燃料Ｆが内側へ引き込まれてしまうおそれがある。
エンジン等の燃焼装置では、燃料Ｆの噴射角度θをなるべく広くすることが要請されるため、上記のようなエアポケットＡの発生による燃料の引込み現象を防止する手段を講じることが燃焼効率の向上につながる。
【００６０】
そこで、この発明者らは種々の実験を試み、噴口部材８０を図２１乃至図２４に示すような構造とすることにより、上記エアポケットＡの発生を抑止できることを確認した。
図２１に示す噴口部材８０では、噴口部材８０の中心軸部に基端から先端に貫通する細孔８７を形成してある。この細孔８７は、例えば、噴口部材を縦割りに分割し、その分割面８０ａにワイヤカット放電加工などの加工技術をもって加工し、その後分割面を接着することにより形成することができる。また、先に示した第三実施例の手法を用いても細孔８７を形成することができる。
ノズルサック２内に充填された液体燃料は、この中心軸部に形成した細孔８７からも噴射するので、該噴射燃料が図２０に示したようなエアポケットＡの発生を阻止する。
【００６１】
また、図２２に示す噴口部材８０では、噴口形成部８３の先端からさらに前方へ突出部８８を延出してある。この突出部８８は任意の形状とすることができ、単なる円柱状であってもエアポケットＡの発生を阻止できたが、同図に示すように先端に向かって細くなるテーパ形状としたとき、隙間（噴口）８４からの燃料の噴射角度θを一層広げることができた。
【００６２】
図２３に示す噴口部材８０では、テーパ形状の突出部８８の周面に螺旋状の溝８９を形成してある。このような構造にすると、隙間（噴口）８４から噴射した燃料が、螺旋状の溝８９に沿って流れながら飛散し、さらに広い範囲に燃料を放散することができた。このような螺旋状の溝８９を形成した場合、図２４に示すように突出部８８を円柱状に形成しても、同様の効果が認められた。
【００６３】
なお、この発明は上述した実施例に限定されるものではない。
例えば、第三実施例において、ノズル本体１に対する噴口部材３０の装着は、取付孔１０の内周面と噴口部材３０の外周面とに螺子を形成し、これら相互の螺子の螺合によって行なってもよい。第四実施例においても同様に、ノズルサック２内の内壁と隔壁部材６０の外周面とに螺子を形成し、これら相互の螺子の螺合によってノズル本体１内への隔壁部材６０の装着を行なってもよい。
【００６４】
また、第一，第二実施例で噴口部材１１および隔壁部材２０に形成したスリット１２，２１の断面形状は、任意に設定することができる。さらに、該スリット１２，２１の数、および第三，第四実施例で噴口部材３０，隔壁部材６０の部材本体３１，６１に埋設した管状部材３２，６２の本数も、燃料の噴射量を考慮して任意に設定することができる。
【００６５】
第一実施例で噴口部材１１の脱落を防止するために装着した抜け止め部材１３は、第三，第五実施例における噴口部材３０，７３の脱落防止にも同様に利用することができる。
【００６６】
第六実施例の噴口部材８０では、装着部８２を取付孔１０に嵌合する構造としたが、取付孔１０の内壁と噴口部材８０の装着部８２とに雌雄のねじを形成し、それらねじの螺合によって噴口部材を装着する構造とすることもできる。
【００６７】
この発明の噴射ノズルは、ノズル本体において噴口が形成される先端部分に特有の構成を備えている。そこで、ノズル本体を先端部分（ノズル先端部品）と他の部分（ノズル本体部品）とに分けて製作し、噴口部材や隔壁部材をノズル先端部品に組み込んだ後、該ノズル先端部品をノズル本体部品に装着（例えば、ねじ込み式に装着）してもよい。
このようにすれば、微小部品である噴口部材または隔壁部材の装着作業や、取付孔内周へのスリットの形成作業を容易に行なうことが可能となる。
【００６８】
この発明は、ディーゼルエンジン，ガソリンエンジンの噴射ノズルとして好適なものであるが、その他にもクリーンヒータのバーナ部分に装着する燃料噴射ノズルなど、燃料を微細な霧状にして噴射する必要のある各種燃焼装置の噴射ノズルとして適用できることは勿論である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の燃焼装置の噴射ノズルによれば、燃料をより細かな粒子にして霧状に噴射することができ、燃焼装置の燃焼効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例に係る噴射ノズルの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
【図２】同実施例で使用する噴口部材の縦断面図である。
【図３】同じく左側面図である。
【図４】この発明の第二実施例に係る噴射ノズルの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
【図５】同実施例で使用する隔壁部材の正面図である。
【図６】この発明の第三実施例に係る噴射ノズルの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
【図７】同実施例で使用する噴口部材の図３に対応した左側面図である。
【図８】同実施例で使用する管状部材を引抜き加工を応用して製作する手段を示す縦断面図である。
【図９】引抜き加工によって製作した管状部材の細孔研磨手段を示す縦断面図である。
【図１０】同実施例で使用する管状部材を金属粉末射出成形を応用して製作する手段を示す縦断面図である。
【図１１】同実施例において部材本体に管状部材を埋設して噴口部材を製作する手段を示す縦断面図である。
【図１２】同実施例において部材本体に管状部材を埋設して噴口部材を製作する他の手段を示す縦断面図である。
【図１３】この発明の第四実施例に係る噴射ノズルの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
【図１４】この発明の第五実施例で使用する噴口部材を示す縦断面図である。
【図１５】同噴口部材の構成部品である柱状部材を示す左側面図である。
【図１６】この発明の第六実施例に係る噴射ノズルの先端部分を拡大して示す縦断面図である。
【図１７】同実施例で使用する噴口部材の正面図である。
【図１８】同噴口部材を先端面側からみた底面図である。
【図１９】同実施例の噴射ノズルに形成した噴口の横断面図である。
【図２０】同実施例の噴射ノズルに形成した噴口からの燃料の噴射状況を模式的に示す縦断面図である。
【図２１】この発明の第六実施例に示した噴口部材の変形例を図１８に対応して示す底面図である。
【図２２】同じく他の変形例を示す縦断面図である。
【図２３】同じく図２２とは別の変形例を示す縦断面図である。
【図２４】同じく図２２，図２３とは別の変形例を示す縦断面図である。
【図２５】従来の燃焼装置の噴射ノズルを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：ノズル本体 ３：噴口
１０：取付孔 １１，３０，７３，８０：噴口部材
１２，２１：スリット ２０，６０：隔壁部材
３１，６１：部材本体 ３２，６２：管状部材
３２ａ，６２ａ：細孔 ８２：装着部
８３：噴口形成部 ８４：隙間（噴口）
８５：鍔部 ８６：縦溝
８７：細孔 ８８：突出部
８９：溝

Claims (1)

1. 先端にノズルサックを有するノズル本体と、前記ノズルサックに開口した燃料供給口と、前記ノズル本体に形成され前記ノズルサックから外部にかけて貫通する噴口とを備えた燃焼装置の噴射ノズルにおいて、
   前記ノズル本体のノズルサック内には、前記燃料供給口と噴口との間の内壁部分に、前記燃料供給口側が広く前記噴口を形成した側へいくにしたがって狭くなるテーパ面が形成してあり、
   且つ、外周の一端から他端にかけて延在するスリットを有するとともに、外周面が円柱台形に形成してありその外周面が前記ノズルサック内のテーパ面に密着して嵌合する隔壁部材を備え、
   前記隔壁部材により、前記ノズル本体の中空部内を前記燃料供給口と噴口との間が仕切られていることを特徴とする燃焼装置の噴射ノズル。

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