特許 7550074 流体噴霧プレートの製造方法および流体噴霧プレート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】流体噴霧プレートの製造方法および流体噴霧プレート

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/18 20060101AFI20240905BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F02M61/18 360D

B23K1/00 330Z

F02M61/18 360A

F02M61/18 360B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021022120

(22)【出願日】2021-02-15

(65)【公開番号】P2022124381

(43)【公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】乙部 鉄太郎

【審査官】稲本 遥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０２９８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３６１４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９５１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４０７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２４０１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９３３７００（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３９／００－７１／０４

Ｂ２３Ｋ １／００－ ３／０８

３１／０２

３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、
少なくとも片面に不働態膜形成処理により形成された不働態膜を有する第２シートを取得する第２シート取得工程と、
流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、
前記第１シートの前記ろう材が形成された面と前記第２シートの前記不働態膜が形成された面とを当接させて接合する接合工程と、
流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程とを有し、
前記機能溝の底面に前記不働態膜が残ることを特徴とする、流体噴霧プレートの製造方法。

【請求項2】

前記不働態膜形成処理は、金属膜を形成する処理であり、
前記不働態膜は、前記金属膜の表面に形成されたものである
ことを特徴とする、請求項１に記載の流体噴霧プレートの製造方法。

【請求項3】

前記金属膜を構成する金属は、クロムまたはチタンを含む金属であることを特徴とする、請求項２に記載の流体噴霧プレートの製造方法。

【請求項4】

前記接合工程は、
前記ろう材が形成された面とは反対の面から前記第１シートを押圧する第１の電極と、
前記第１シートと接触する面とは反対の面から前記第２シートを押圧する第２の電極とに電圧を印加し、前記第１シートと前記第２シートとを接合することを特徴とする、請求項１に記載の流体噴霧プレートの製造方法。

【請求項5】

前記接合工程は、前記ろう材の融解と前記不働態膜の破壊とにより接合することを特徴とする、請求項４に記載の流体噴霧プレートの製造方法。

【請求項6】

燃料流体の流体移動を調整する機能溝を有する第１シートと、
前記第１シートの前記機能溝により流体移動が調整された燃料流体を噴霧させるための噴霧孔を有する第２シートと、
前記第１シートと前記第２シートとをろう材により溶接する接合部と、
前記第２シートの前記第１シート側に設けられ、前記第１シートおよび前記第２シートとは異なる金属で構成された金属膜とを有し、
前記機能溝の底面に前記金属膜が残ることを特徴とする、流体噴霧プレート。

【請求項7】

前記接合部は、前記金属膜の少なくとも一部が前記ろう材とともに合金化することを特徴とする、請求項６に記載の流体噴霧プレート。

【請求項8】

前記ろう材は、ニッケルとリンとの合金であり、
前記金属膜は、クロムを含む金属である
ことを特徴とする、請求項７に記載の流体噴霧プレート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体噴霧プレートの製造方法および流体噴霧プレートに関する。

【背景技術】

【0002】

帯状の原材料である帯状体に対し、長手方向に沿って各種加工を施すことにより、部品等を製造することが知られている。
例えば特許文献１には、金属製の薄膜を準備し、薄膜に同一の開口幾何学形状を設け、センタリング装置を用いて個々の薄膜を重ね合わせ、ろう接などの接合法を使用して薄膜を結合して、多数の円形プレートを備えた孔付きディスクバンドを形成し、孔付きディスクバンドから孔付きディスクもしくは円形プレートを個別化する方法ステップを行うことを特徴とする噴射弁用の孔付きディスクの製法が開示されている。
また、例えば特許文献２には、シートＡとシートＢとに、各種の孔を形成する抜き工程と、打ち抜きがなされたシートＡとシートＢとを、ろう材を挟んで重ねる重ね工程と、重ねられたシートＡとシートＢとを電極ヘッドを用いて接合する接合工程と、接合されたシートに対して噴霧孔を形成する噴霧孔形成工程と、噴霧孔が形成されたシートから外形を打ち抜く打ち抜き工程と、打ち抜かれた燃料噴霧オリフィスプレートを取り出す取り出し工程と、を有する流体噴霧プレートの製造方法について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０００－５１７０２５号公報

【文献】特表２０２０－０２９８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

２枚のシートを重ねて最終的にオリフィスプレートなどの流体噴霧プレートを製造すると、溝を有する流体噴霧プレートの製造が、シートを切削して製造する場合に比べて簡易に行える。
ここで、溝や孔を有するシートをろう材により接合する場合、溶融したろう材が溝や孔の内部に染み出し、残ることがある。この溝や孔の内部に残ったろう材は、流体の流れや体積の制御を不安定にする恐れがある。

【0005】

本発明に記載の製造方法は、２枚のシートを重ね合わせて形成される流体噴霧プレートについて、溶融しシートを接合するろう材だけをシートの表面に形成した場合と比較して、溝や孔へのろう材の染み出しを抑制する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載された発明は、片面にろう材が形成された第１シートを取得する第１シート取得工程と、少なくとも片面に不働態膜形成処理により形成された不働態膜を有する第２シートを取得する第２シート取得工程と、流体移動を調整する機能溝を前記第１シートに形成する機能溝形成工程と、前記第１シートの前記ろう材が形成された面と前記第２シートの前記不働態膜が形成された面とを当接させて接合する接合工程と、流体を噴霧させる噴霧孔を前記第２シートに形成する噴霧孔形成工程と、を有し、前記機能溝の底面に前記不働態膜が残ることを特徴とする、流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項２に記載された発明は、前記不働態膜形成処理は、金属膜を形成する処理であり、前記不働態膜は、前記金属膜の表面に形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項３に記載された発明は、前記金属膜を構成する金属は、クロムまたはチタンを含む金属であることを特徴とする、請求項２に記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項４に記載された発明は、前記接合工程は、前記ろう材が形成された面とは反対の面から前記第１シートを押圧する第１の電極と、前記第１シートと接触する面とは反対の面から前記第２シートを押圧する第２の電極と、に電圧を印加し、前記第１シートと前記第２シートとを接合することを特徴とする、請求項１に記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項５に記載された発明は、前記接合工程は、前記ろう材の融解と前記不働態膜の破壊とにより接合することを特徴とする、請求項４に記載の流体噴霧プレートの製造方法である。
請求項６に記載された発明は、燃料流体の流体移動を調整する機能溝を有する第１シートと、前記第１シートの前記機能溝により流体移動が調整された燃料流体を噴霧させるための噴霧孔を有する第２シートと、前記第１シートと前記第２シートとをろう材により溶接する接合部と、前記第２シートの前記第１シート側に設けられ、前記第１シートおよび前記第２シートとは異なる金属で構成された金属膜と、を有し、前記機能溝の底面に前記金属膜が残ることを特徴とする、流体噴霧プレートである。
請求項７に記載された発明は、前記接合部は、前記金属膜の少なくとも一部が前記ろう材とともに合金化することを特徴とする、請求項６に記載の流体噴霧プレートである。
請求項８に記載された発明は、前記ろう材は、ニッケルとリンとの合金であり、前記金属膜は、クロムを含む金属であることを特徴とする、請求項７に記載の流体噴霧プレートである。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、２枚のシートを重ね合わせて形成される流体噴霧プレートについて、溶融しシートを接合するろう材だけをシートの表面に形成した場合と比較して、溝や孔へのろう材の染み出しを抑制する。
請求項２記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、シートの表面に直接不働態膜を形成する場合と比較して、好適な不働態膜が形成されたシートを容易に取得できる。
請求項３記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、他の金属により金属膜を構成した場合と比較して、溝や孔へのろう材の染み出しを抑制する。
請求項４記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、電極によりシートが押圧されない場合と比較して、２枚のシートの接合強度が向上する。
請求項５記載の流体噴霧プレートの製造方法によれば、不働態膜の破壊が起こらない場合と比較して、２枚のシートの接合強度が向上する。
請求項６記載の流体噴霧プレートによれば、溝や孔の内部に残ったろう材による流体の制御への影響を軽減することができる。
請求項７記載の流体噴霧プレートによれば、金属膜がろう材とともに合金化していない場合と比較して、２枚のシートの接合強度が向上する。
請求項８記載の流体噴霧プレートによれば、異なる種類のろう材および金属膜を用いた場合と比較して、２枚のシートの接合強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（ａ）、（ｂ）は、第１シートおよび第２シートの製造方法を示した図である。

【図2】燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法を示した図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）は、抜き工程による加工後のシートを示した図である。

【図4】重ね工程にて、第１シートと第２シートとが重ね合わされた状態を示した図である。

【図5】第１シートと第２シートとを接合する接合工程について説明するための図である。

【図6】（ａ）は本実施の形態が適用されない比較例、（ｂ）は本実施の形態が適用される例における接合状態を示した図である。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態では、図示しない内燃機関のシリンダ内に、渦状に燃料を噴霧するために用いられる燃料噴霧オリフィスプレート１００（後述する図７（ａ）、（ｂ）参照）を例とし、その製造方法および構成に関する説明を行う。なお、燃料噴霧オリフィスプレートは、流体噴霧プレートの一例である。

【0010】

〔燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法〕
図１～図６を用いて、本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの製造方法について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、燃料噴霧オリフィスプレートの製造に用いられる第１シートおよび第２シートの製造方法を示す図である。ここで図１（ａ）は、片面にろう材の層が形成された第１シート２０を準備する第１シート形成工程２１０を示した図である。また、図１（ｂ）は、表面に金属膜が形成された第２シート３０を取得する第２シート形成工程３１０を示した図である。

【0011】

〔第１シート形成工程〕
図１（ａ）に示す第１シート形成工程２１０では、ロール状に巻かれた処理前の部材であるシート１０ａを準備する準備工程２１１と、シート１０ａの一方の面に保護膜２１６を付ける保護膜形成工程２１２と、シート１０ａにろう材２１の層を形成するメッキ処理工程２１３と、保護膜２１６を剥離する保護膜剥離工程２１４と、片面にろう材２１が形成されたシート１０ａをロール状に巻いて第１シート２０として巻き取る巻き工程２１５とを有している。

【0012】

準備工程２１１にて準備されるシート１０ａは、導電材である金属の板材であり、腐食が無く、加工し易く、世の中に広く普及されていて廉価であるもの、といった観点から、ステンレス鋼を採用することができる。例えばＳＵＳ３０４がロール状に巻かれた状態で準備される。シート１０ａとしては、燃料噴霧オリフィスプレート１００に形成されるスワール溝の深さを決定するものとして、好ましい厚さのものが選定される（後述）。なお、メッキ処理工程２１３に入る前にて、良好なメッキ面を得るために脱脂を兼ねた洗浄や活性化処理が行われる。

【0013】

保護膜形成工程２１２では、準備工程２１１にて準備されたシート１０ａの一方の面に、保護膜２１６が付加される。この保護膜２１６としては、例えばポリエステルを基材とするフィルムであって貼り付け面に粘着剤が付与されているもの等が用いられる。

【0014】

メッキ処理工程２１３では、保護膜２１６が一方の面に付けられたシート１０ａを、ニッケルメッキ浴２１７に通し、保護膜２１６が形成されていない他方の面にろう材２１を形成する。無電解ニッケルに求められるパラメータとしては、その後の抵抗接合を考慮して、
・ 抵抗値が高いことで溶解が優先的に起こること、
・ 融点が低いこと、
・ 数μｍの膜厚でよいこと、
などが求められる。この抵抗と融点とに関して、ニッケル・リンのメッキを用いることが好ましい。なお、リンのパーセンテージが高く、純度が低下するほど、抵抗値が高くなり、融点が低くなる。一般の無電解ニッケルメッキ液は、リンの濃度により幾つかのランクに分類されているが、本実施形態では、例えばリン濃度の高い、１０～１３％の高リンタイプが用いられる。
このように、ニッケルメッキ浴２１７では、例えば次亜リン酸塩を還元剤としたメッキ浴が用いられ、形成されるろう材２１としては、Ｎｉ-Ｐ合金のメッキ膜で構成される。なお、以下では、無電解Ｎｉ-Ｐメッキを、単に「無電解ニッケルメッキ」と呼ぶ場合がある。

【0015】

保護膜剥離工程２１４では、メッキ処理工程２１３を経由し、ろう材２１が形成されたシート１０ａの一方の面から、保護膜２１６を剥離する。

【0016】

その後、巻き工程２１５では、片面にろう材２１が形成されたシート１０ａを巻き取り、第１シート２０が形成され、取得される。なお、このように形成して取得される第１シート２０の無電解ニッケルメッキ層の厚さは、例えば１～５μｍである（後述）。

【0017】

〔第２シート形成工程〕
図１（ｂ）に示す第２シート形成工程３１０では、ロール状に巻かれた処理前の部材であるシート１０ｂを準備する準備工程３１１と、シート１０ｂの表面に金属膜３１を形成するメッキ処理工程３１３と、シート１０ｂに形成された金属膜３１の表面に不働態膜３２を形成する不働態膜形成工程３１４と、ロール状に巻いて第２シート３０として巻き取る巻き工程３１５とを有している。

【0018】

準備工程３１１にて準備されるシート１０ｂは、シート１０ａと同様の観点から、ステンレス鋼を採用することができる。例えばＳＵＳ３０４がロール状に巻かれた状態で準備される。シート１０ｂとしては、燃料噴霧オリフィスプレート１００における噴霧孔を形成するものとして、また、基材としての剛性を考慮して、好ましい厚さのものが選定される（後述）。なお、メッキ処理工程３１３に入る前にて、良好なメッキ面を得るために脱脂を兼ねた洗浄や活性化処理が行われる。

【0019】

メッキ処理工程３１３では、シート１０ｂをクロムメッキ浴３１７に通し、シート１０ｂの両面に金属膜３１を形成する。このクロムメッキ浴３１７は、例えば、六価クロム（ＣｒＯ３）のメッキ浴であり、この場合、金属膜３１はクロムのメッキ膜で構成される。

【0020】

この金属膜３１は、他の種類の金属により構成されても良い。金属膜３１に対し求められるパラメータとしては、
・ 適宜処理することで表面に不働態膜を形成すること、
・ 形成する不働態膜の濡れ性が低いこと
などが挙げられる。

【0021】

不働態膜の形成および濡れ性を考慮すると、クロムまたはチタンを含む金属により金属膜３１を構成することが好ましい。
クロムまたはチタンを含む金属は、空気や酸処理により表面が酸化し、不働態膜を形成することが知られている。クロムまたはチタンの表面での密度が高いほど緻密な不働態膜が形成され、濡れ性が低下するため、金属膜３１におけるクロムまたはチタンの濃度は高い方が好ましく、クロムまたはチタン単独の金属膜３１を形成することがより好ましい。

【0022】

不働態膜形成工程３１４では、シート１０ｂに形成された金属膜３１が空気に接触して酸化し、表面に不働態膜３２が形成される。なお、金属膜３１の表面に不働態膜３２を形成する方法は、空気による酸化に限られるものではなく、酸処理による酸化等、他の手法を用いても良い。

【0023】

本実施の形態では、不働態膜形成処理の一例として、シート１０ｂの上に金属膜３１を形成し、この金属膜３１の表面を酸化させることにより不働態膜３２を形成した。しかしながら、不働態膜形成処理は、これに限られるものではない。金属膜３１を設けず、シート１０ｂの表面を酸処理等によって処理し、不働態膜３２を形成してもよい。この場合、シート１０ｂを好適な不働態膜を形成する金属、例えば、さらにクロム濃度の高い合金等により形成することで、濡れ性の低い不働態膜３２が形成される。

【0024】

また、図１（ｂ）に示す例では、第２シート３０の両面に金属膜３１および不働態膜３２が形成される構成としたが、第２シート３０の少なくとも片面に不働態膜３２が形成されていてもよい。すなわち、重ね工程２４０において２枚のシートを重ね合わせた際に、第１シート２０のろう材２１が形成された面と、第２シート３０の不働態膜３２が形成された面とが向かい合う構成であればよく、第２シート３０の、第１シート２０のろう材２１が形成された面と向かい合う少なくとも片面に、不働態膜３２が形成されていればよい。
第２シート３０の片面にのみ不働態膜３２を形成する場合は、第１シート形成工程と同様に、メッキ処理工程３１３の前に保護膜形成工程を設けてシート１０ｂの片面に保護膜を形成し、メッキ処理工程３１３の後に保護膜剥離工程を設ければよい。
ただし、この図１（ｂ）に示す例のように、両面に金属膜３１および不働態膜３２が形成された構成とすることで、第２シート形成工程において保護膜形成工程および保護膜剥離工程を除くことができ、片面のみに金属膜３１および不働態膜３２が形成された構成と比べ、第２シート３０の形成が容易になる。

【0025】

その後、巻き工程３１５では、両面に金属膜３１および不働態膜３２が形成されたシート１０ｂを巻き取り、第２シート３０が形成され、取得される。

【0026】

〔燃料噴霧オリフィスプレートの製造工程〕
図２は、ロール状の第１シート２０とロール状の第２シート３０とから、燃料噴霧オリフィスプレート１００を製造する製造工程を示した図である。
図２に示す製造工程では、加工を施す板材であるシートを準備する準備工程２２０と、第１シート２０と第２シート３０とに、抜き型である金型２３１，２３５を用いて各種の孔を形成する抜き工程２３０とを有する。また、抜き工程２３０による打ち抜きがなされた第１シート２０と第２シート３０とを重ねる重ね工程２４０と、重ねられた第１シート２０と第２シート３０とを電極ヘッド２５１を用いて接合する接合工程２５０とを有する。さらに、接合工程２５０により接合されたシートに対して金型２６１によって噴霧孔を形成する噴霧孔形成工程２６０と、噴霧孔が形成されたシートから金型２７１を用いて外形を打ち抜く打ち抜き工程２７０と、打ち抜かれた燃料噴霧オリフィスプレート１００を取り出す取り出し工程２８０と、を有する。打ち抜き工程２７０と取り出し工程２８０とを一つとして「取り出し工程」とすることもできる。本実施の形態が適用される燃料噴霧オリフィスプレートの製造工程では、ロール状に巻かれた金属シートを送り出し、巻き取る過程で加工を施す、所謂ロールｔｏロールを用いて、金属フープ材を面接合している。

【0027】

〔準備工程２２０〕
準備工程２２０は、第１シート取得工程と、第２シート取得工程とを含んで構成される。第１シート取得工程は、例えば図１（ａ）に示すような第１シート形成工程２１０にて片面にろう材２１が形成された第１シート２０を取得する。また、第２シート取得工程は、例えば図１（ｂ）に示すような第２シート形成工程３１０にて不働態膜３２が形成された第２シート３０を取得する。なお、第２シート取得工程により取得される第２シート３０は、前述のように、少なくとも第１シート２０のろう材２１が形成された面と対峙する片面に不働態膜３２が形成されていればよい。

【0028】

〔抜き工程２３０〕
抜き工程２３０では、第１シート２０と第２シート３０とに各種の孔を形成する。第１シート２０には金型２３１を用いて加工を施し、第２シート３０には金型２３５を用いて加工を施している。

【0029】

図３（ａ）、（ｂ）は、抜き工程２３０による加工後のシートを示した図であり、図３（ａ）は第１シート２０に施される加工を示し、図３（ｂ）は第２シート３０に施される加工を示している。
図３（ａ）に示すように、第１シート２０には、第２シート３０や第１シート２０に施される加工箇所を決定する基準位置となる基準孔２７と、流体移動の調整、すなわち燃料流体に旋回を与えるための機能溝であるスワール溝２３と、が、第１シート２０への打ち抜きにより形成される。この基準孔２７は、連続した帯材である第１シート２０の、加工場所へのピッチ送りの基準になる。

【0030】

また、第１シート２０には、第１シート２０と第２シート３０との接合領域の外端に沿って設けられる複数の溝部２４と、隣接する溝部２４の間にある接続部２５とが、打ち抜きにより形成される。
この溝部２４は、溝の内縁２４１と外縁２４２とを有している。
そして、接続部２５は、複数の溝部２４によって仕切られる内側のチップ形状が、ロール状の帯材である第１シート２０から分離しないように設けられた「ブリッジ」である。このブリッジとなる接続部２５は、分離を抑制するために数カ所、設けられ、図３（ａ）に示す例では、４箇所、形成されている。

【0031】

図３（ｂ）に示すように、第２シート３０には第１シート２０と第２シート３０との接合領域の外端に沿って設けられる複数の溝部３４と、隣接する溝部３４の間にある接続部３５とが、打ち抜きにより形成される。
この溝部３４の有する内縁３４１および外縁３４２の位置は、第１シート２０と第２シート３０とが重ね合わされた際、第１シート２０の溝部２４の有する内縁２４１および外縁２４２の位置とほぼ一致するよう設けられる。
そして、接続部３５は、複数の溝部３４によって仕切られる内側のチップ形状が、ロール状の帯材である第２シート３０から分離しないように設けられた「ブリッジ」である。このブリッジとなる接続部３５は、分離を抑制するために数カ所、設けられ、図３（ｂ）に示す例では、４箇所、形成されている。また、接続部３５は、第１シート２０の接続部２５とは重ならないように配置されている。

【0032】

また、第２シート３０には、孔３７が打ち抜きにより形成される。孔３７は、第２シート３０が第１シート２０と重ね合わされた際に、第１シート２０の基準孔２７による孔を第２シート３０にも連続させて貫通させ、その孔を塞がないように、重ね合わされた際の基準孔２７の位置に合わせてその位置が決定されている。そして、孔３７は、基準孔２７よりも若干、大きい孔径で形成される。すなわち、基準孔２７の外形は、孔３７の外形に比べて小さい。

【0033】

〔重ね工程２４０〕
重ね工程２４０では、抜き工程２３０にて各種の孔が形成された第１シート２０と第２シート３０とが重ね合わされる。
図４は、重ね工程２４０にて、第１シート２０と第２シート３０とが重ね合わされた状態を示した図である。
なお、図４には、打ち抜き工程２７０にて打ち抜かれる燃料噴霧オリフィスプレート１００の切断面１０１の位置が破線で示されている。

【0034】

図４では、紙面の表面側が第１シート２０となり、裏面側が第２シート３０となるように、重ね合わされている様子が示されている。この際、第１シート２０と第２シート３０とは、第１シート２０のろう材２１が形成された側の面と、第２シート３０の金属膜３１および不働態膜３２が形成された側の面とが向かい合うように重ね合わせられる。
また、第１シート２０の基準孔２７と、第２シート３０の孔３７とは中心位置がほぼ一致するように配置されているが、基準孔２７の外形は孔３７の外形よりも小さく、すなわち径が小さく構成され、孔３７が基準孔２７を塞がない。その結果、次の接合工程２５０にて第１シート２０と第２シート３０とが接合された後には、基準孔２７を基準として、後の工程である各種の抜き処理などが行なわれる。また、溝部２４と溝部３４とは重ね合わせによってほぼ位置が一致しているが、ブリッジとなる接続部２５と接続部３５との互いの位置は、ずれるように配置されている。本実施の形態では、互いに約４５度、ずれている。

【0035】

〔接合工程２５０〕
接合工程２５０では、重ね工程２４０にて重ね合わされた第１シート２０と第２シート３０とが、第１の電極である電極ヘッド２５１ａと第２の電極である電極ヘッド２５１ｂとによって上下から挟み込まれ、ろう材２１により接合される。

【0036】

第１シート２０の片面には、図１（ａ）に示す第１シート形成工程２１０等にて形成された無電解ニッケルメッキ層からなるろう材２１が設けられている。また、第２シート３０には、図１（ｂ）に示す第２シート形成工程３１０等にて形成されたクロムメッキによる金属膜３１が設けられ、その表面には不働態膜３２が形成されている。図２および図４に示す重ね工程２４０にて、ろう材２１、金属膜３１および不働態膜３２を介して重ね合わされた導電材である第１シート２０と第２シート３０とは、図５に示す電極ヘッド２５１ａ，２５１ｂ（後述）によって上下から挟み込まれ、押圧される。この状態で高電流を流すことで、シート１０ａ、シート１０ｂよりも導通抵抗の高いろう材２１に優先的に抵抗熱が加わって融解し、冷却による固化にて接合が完了する。

【0037】

この接合工程２５０にて行われる接合は「抵抗溶接」を前提としているが、一般の抵抗溶接に加えて、その溶融を加速させ、短時間で溶解と接合とを完了させるために、同材質シートの中間層として、接合溶融層としてのニッケル層を設け、それをろう材として機能するように構成している。より詳しくは、第１シート２０に形成される無電解ニッケル層のろう材２１を用いて抵抗接合を行なうことで、ＳＵＳより抵抗の高いニッケルを優先的にろう材として溶解接合させて接合を行っている。なお、ＳＵＳの融点は１４００℃以上、無電解ニッケルの融点は８９０℃程度である。

【0038】

次に、図５および図６（ａ）、（ｂ）を用いて、この接合工程２５０をより詳細に説明する。
図５は、本実施の形態における接合工程２５０を説明するための図であり、図２と同様に、側方から第１シート２０と第２シート３０、および電極ヘッド２５１ａ，２５１ｂを眺めている。
また、図６（ａ）、（ｂ）は、電極ヘッド２５１ａ，２５１ｂが第１シート２０および第２シート３０に対し圧力と電流とをかけている状態を示した図である。図６（ａ）は、本実施の形態が適用されない比較例を示し、この第２シート３０に不働態膜３２が形成されていない場合の接合状態を示している。また、図６（ｂ）は、本実施の形態が適用される例を示し、この第２シート３０に不働態膜３２が形成されている場合の接合状態を示している。図６（ａ）に示す比較例では、第１シート２０に対し、シート１０ｂが直接、重ね合わされている。

【0039】

まず、図５に示すように、重ね工程２４０にて重ね合わされた第１シート２０と第２シート３０との積層体に対し、第１シート２０のろう材２１が形成された面とは反対の面に電極ヘッド２５１ａが接触する。同様に、第２シート３０の第１シート２０と接触する面とは反対の面に電極ヘッド２５１ｂが接触する。
この状態において、電極ヘッド２５１ａ先端の外縁と、電極ヘッド２５１ｂ先端の外縁とを結んだ内側が、電極ヘッド間に挟まれた領域である電極領域６１である。

【0040】

電極ヘッド２５１ａと電極ヘッド２５１ｂとは、第１シート２０および第２シート３０へ夫々接触した後、さらに互いが接近する方向に移動し、積層体を予め定められた圧力で押圧した状態で、この移動を停止する。その後、電極ヘッド２５１ａおよび電極ヘッド２５１ｂに対して予め定められた電圧を印加することで、電圧に対応する電流が積層体に流れる。
そして、この通電に伴い、電極領域６１では、ろう材２１の温度が上昇して融解し、少なくとも一部が液状になる。

【0041】

このとき、図６（ａ）に示す比較例のように、第２シート３０の表面に不働態膜３２が形成されていない場合には、融解したろう材２１の一部がシート１０ｂの構成するスワール溝２３の底面を伝い、染み出し５１を生じることがある。そして、この染み出し５１が溝や孔の内部に残っていると、最終的に流体噴霧プレートとして用いる際に、流体の流れや体積の制御を不安定にする恐れがある。

【0042】

一方で、図６（ｂ）に示すような本実施の形態が適用される例では、不働態膜形成処理により不働態膜３２が形成されている。この不働態膜３２の表面は、シート１０ｂの表面に比べて濡れ性が低いため、融解したろう材２１のような高極性の液体をはじく。
したがって、本実施の形態のように、第２シート３０に不働態膜形成処理を行うことで、第２シート３０の構成するスワール溝２３の底面にて融解したろう材２１がはじかれ、染み出し５１の発生が抑制される。

【0043】

ところで、第１シート２０におけるろう材２１は、予め定められた厚さで形成される。例えば、ろう材２１の厚さが１μｍを下回ると、通電した際に融解するろう材２１の量が少なくなり、確実な接合が行われない恐れがある。また、ろう材２１の厚さが５μｍを超えて例えば１０μｍ程度まで大きくなると、融解するろう材２１の量が多すぎ、不働態膜３２による効果が不足して染み出し５１が生じる恐れがある。したがって、ろう材２１の厚さは、好ましくは１μｍ以上１０μｍ未満、さらに好ましくは１～５μｍの範囲で形成される。

【0044】

また、図６（ｂ）の状態において、電極ヘッド間に挟まれた領域における第１シート２０と第２シート３０とが接触する接触部６１ａでは、電極ヘッド２５１ａ，２５１ｂからの圧力および電流により、不働態膜３２が破壊され、金属膜３１が露出してろう材２１と接触する。そして、金属膜３１の少なくとも一部がろう材２１とともに合金化し、合金化領域５２（後述の図７（ｂ）参照）を形成することで、第１シート２０と第２シート３０との間の接合強度が向上する。
本実施の形態においては、ろう材２１をニッケルとリンとの合金、金属膜３１をクロムによって夫々構成している。そのために、これら２つの材料は固溶性が良く、合金化し易い。その結果、他の材料の組み合わせに比べ、第１シート２０と第２シート３０との間の接合強度がより向上する。

【0045】

先述のようにして第１シート２０と第２シート３０との積層体に対する通電が行われた後、電圧の印加が停止される。さらに、電極ヘッド２５１ａ，２５１ｂが互いに遠ざかる方向に移動し、積層体の挟み込みを解除する。通電を停止するとろう材２１の温度が低下し、融解していたろう材２１が固化して接合部５０（図７（ｂ）にて後述）となる。
これにより、第１シート２０と第２シート３０とが、ろう接により接合される。

【0046】

〔噴霧孔形成工程２６０〕
噴霧孔形成工程２６０では、接合工程２５０によってろう付け接合された第１シート２０および第２シート３０のうち、第２シート３０に対し、金型２６１を用いて噴霧孔３６を形成する。
なお、本実施の形態では、噴霧孔３６を４箇所に形成する（図７（ａ）参照）。得られた噴霧孔３６のそれぞれの内周面は、例えば円筒形状を呈している。この４つの噴霧孔３６は、一度にまとめて形成されるが、４つの噴霧孔３６を、複数回に分けて順次形成するように構成してもよい。

【0047】

この噴霧孔形成工程２６０にて貫通孔である噴霧孔３６を開けるのに際し、第１シート２０と第２シート３０とを、金型２６１を有するプレス機械の位置まで搬送する必要がある。搬送では、移動（非プレス加工時）と停止（プレス加工時）とが繰り返される。このとき、第１シート２０と第２シート３０とが接合された帯状体は、複数の基準孔２７の各々に挿入されたパイロットピン（図示せず）を用いて、停止時すなわちプレス加工時の位置決めが行われる。噴霧孔３６の加工位置は、機能溝であるスワール溝２３の位置に合わせて設定される。複数の基準孔２２とスワール溝２３とは、抜き工程２３０にて、第１シート２０上に正確な位置合わせがなされて形成されている。そのため、第１シート２０に設けられた複数の基準孔２７に合わせて、第２シート３０に噴霧孔３６を開けることで、第１シート２０のスワール溝２３に対して位置が定まった状態で、第２シート３０に噴霧孔３６が形成される。

【0048】

〔打ち抜き工程２７０および取り出し工程２８０〕
打ち抜き工程２７０では、第１シート２０および第２シート３０が接合された帯状体について、図２に示すように金型２７１を用いて外形を打ち抜く。打ち抜き工程２７０にて打ち抜かれる領域は、図４の破線で示す切断面１０１である。
この打ち抜き工程２７０では、接合工程２５０により接合され噴霧孔形成工程２６０にて噴霧孔が形成された第１シート２０および第２シート３０の帯状体を引き出すとともに、引き出された部位に対し、金型２７１を用いて順次プレス加工による打ち抜きを行うことで燃料噴霧オリフィスプレート１００を作製する、という手順を繰り返し行う。なお、燃料噴霧オリフィスプレート１００が打ち抜かれた帯状体（切断屑）は、再度ロール状に巻き取られ、その後廃棄される。

【0049】

打ち抜き工程２７０において、帯状体は、噴霧孔形成工程２６０と同じく、移動（非プレス加工時）と停止（プレス加工時）とを繰り返す。このとき、帯状体は、噴霧孔形成工程２６０と同じく、複数の基準孔２７に挿入されたパイロットピン（図示せず）を用いて、停止時すなわちプレス加工時の位置決めが行われる。

【0050】

取り出し工程２８０では、以上のようにして製造された燃料噴霧オリフィスプレート１００が取り出される。図７（ａ），（ｂ）には、取り出し工程２８０にて取り出された燃料噴霧オリフィスプレート１００が示されている。

【0051】

〔燃料噴霧オリフィスプレート１００の構造〕
図７（ａ）、（ｂ）は、上述の製造方法により製造され、本実施の形態が適用される一例としての燃料噴霧オリフィスプレート１００の構成を説明するための図である。図７（ａ）は上面から燃料噴霧オリフィスプレート１００を眺めた上面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す上面図の断面ＢＢを示した図である。

【0052】

図７（ａ）に示すように、燃料噴霧オリフィスプレート１００は、円形状、円板状を呈しており、表面且つ中央部には、第１シート２０に形成されたスワール溝２３が設けられている。そして、スワール溝２３における４枚羽根の各々の羽根の内部には、第２シート３０の表裏面すなわち厚さ方向に貫通する４つの貫通孔である噴霧孔３６が設けられている。この燃料噴霧オリフィスプレート１００の直径はφ１０～φ２０程度である。そして、切断面１０１により形成される外周面は、円筒形状を呈するようになっている。さらに、４つの噴霧孔３６は同一の直径（例えば１ｍｍ程度）に設定されている。そして、噴霧孔３６の内周面は、円筒形状を呈するようになっている。

【0053】

図７（ｂ）に示すように、第１シート２０と第２シート３０との間には、ろう材２１が溶解した後に固着した接合部５０が存在し、この接合部５０によって、第１シート２０と第２シート３０とが固着接合されている。
また、本実施の形態においては、接合部５０と第２シート３０との間に、金属膜３１と不働態膜３２とが存在する。さらに、金属膜３１の一部がろう材２１とともに合金化している合金化領域５２が存在する。

【0054】

なお、この燃料噴霧オリフィスプレート１００は、表面側すなわちスワール溝２３が設けられている側に燃料噴霧装置が対向し、裏面側に内燃機関のシリンダが対向した状態で使用される。

【0055】

ここで、このスワール溝２３の総凹み容積が、燃料の噴霧量と関わるため、対象とするシリンダの容積に合わせて最適な凹み容積が決定される。加えて、スワール溝２３による「取り得る凹みの形状」が「平面積」となり、
平面積 × 深さ ＝ 容積
である。上記の深さは、設計上、最適値として容積が決定された場合に、平面積の大きな凹みなら浅い溝となり、平面積の小さな凹みなら深い溝が必要となる。但し、燃料流体に旋回を与えるといった流体移動を調整する機能溝としては、ある程度の容積が必要であり、第１シート２０の肉厚ｔ１としては、最小値として０.１５ｍｍ程度、最大値としては２ｍｍ程度である。

【0056】

また、第２シート３０の肉厚ｔ２は、噴霧孔３６の長さに関係する。この噴霧孔３６の長さが長くなると、折角、スワール溝２３で特殊な対流を発生させても、孔を通過している最中に「単なる孔通過液体」になってしまうことから、肉厚ｔ２は、薄い方が良いと言うこととなる。しかしながら、あまりに薄くなると、液圧そのもので変形してしまう問題が生じてしまう。そこで、適度な強度が保てる厚さは必要となる。第２シート３０の肉厚ｔ２としては、最小値として０.１ｍｍ程度、長期耐久性を考慮した場合の最大値としては０.５ｍｍ程度である。

【0057】

このように、スワール溝２３による流体移動の調整と、噴霧孔３６の流体噴霧機能とを考慮すると、第２シート３０の肉厚ｔ２は、第１シート２０の肉厚ｔ１よりも薄くなることが好ましい。例えば、第１シート２０の肉厚ｔ１として０.１５ｍｍが選択された場合には、第２シート３０の肉厚ｔ２として０.１ｍｍ程度が選定される。また、例えば、肉厚ｔ１として２ｍｍ程度が選択された場合には、肉厚ｔ２として０.５ｍｍ程度までが選定される。

【0058】

また、金属膜３１の厚みと不働態膜３２の濡れ性とは無関係であるため、金属膜３１はできる限り薄くなるように構成してよい。本実施の形態のようにメッキ処理で金属膜３１を形成する場合、金属膜３１の厚みは１μｍ程度となる。
金属膜３１をできる限り薄くなるよう構成することで、第２シート３０の肉厚ｔ２への影響が小さくなり、噴霧孔３６の性能への影響を小さくすることができる。

【0059】

なお、本実施の形態では、ガソリンや軽油等の燃料を噴霧する燃料噴霧オリフィスプレート１００を例として説明を行ったが、噴霧するのは燃料に限られるものではなく、各種流体の噴霧に用いることもできる。

【符号の説明】

【0060】

１０ａ，１０ｂ…処理前のシート、２０…第１シート、２１…ろう材、２３…スワール溝、２４…溝部、２５…接続部、２７…基準孔、３０…第２シート、３１…金属膜、３２…不働態膜、３４…溝部、３５…接続部、３６…噴霧孔、３７…孔、５０…接合部、５１…染み出し、５２…合金化領域、６１…電極領域、６１ａ…接触部、１００…燃料噴霧オリフィスプレート、１０１…切断面、２１０…第１シート形成工程、２１１…準備工程、２１２…保護膜形成工程、２１３…メッキ処理工程、２１４…保護膜剥離工程、２１５…巻き工程、２１６…保護膜、２１７…ニッケルメッキ浴、２２０…準備工程、２３０…抜き工程、２３１，２３５…金型、２４０…重ね工程、２４１…内縁、２４２…外縁、２５０…接合工程、２５１ａ，２５１ｂ…電極ヘッド、２６０…噴霧孔形成工程、２６１…金型、２７０…打ち抜き工程、２７１…金型、２８０…取り出し工程、３１０…第２シート形成工程、３１１…準備工程、３１３…メッキ処理工程、３１４…不働態膜形成工程、３１５…巻き工程、３１７…クロムメッキ浴、３４１…内縁、３４２…外縁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】