JP2019536609A - 低流量小型流体スプレーノズルアセンブリ及びその方法 - Google Patents

Abstract

小型、低流量で流体低消費の洗浄ノズルは、入口軸に沿って位置合わせされ、第一及び第二のパワーノズルを画定する内部流体流路を備えた細長いインサート部材を受け入れる内部容積を取り囲む細長いハウジングを有し、加速する第一及び第二の流体流はスプレーをノズルハウジングの位置合わせされた横壁孔を通ってスプレー軸に沿って横に向けるインサートスロートを備えたインサート内で画定される相互反応領域内で第一及び第二のパワーノズルによってお互いに向けられる。ノズルは、通常２５ｐｓｉにおいて毎分約１５０〜３００ミリリットルである低流量で流体素子振動により平面状の振動する広い扇型スプレーを発生させ得る。発生する扇型スプレーは２０°〜７０°で変化し得る。スプレーヘッドの外寸は３．５ミリメートルという小型であり得る。流体素子による構造は２５ＣＰまでの高粘度流体をスプレー可能である。

Description

関連出願の相互参照

本願は、その開示内容全てが本願に参照され援用される「低流量小型流体スプレーノズルアセンブリ及びその方法」と題された、２０１６年１１月１６日付けで出願された米国特許仮出願第６２／４２３０１６号公報に基づき優先権を主張するものである。

本開示は、概して流体スプレーノズル、特に画像センサ又はカメラのレンズ外部面用の流体スプレーノズルに関する。

本出願は、自動車パネル又はその類似物に組み入れられる洗浄器ノズルに関し、その内容全体が参照され援用される下記の特許出願の権利者が権利を所有する。（ａ）「広角イメージセンサ外面清掃用、統合的自動車システムとしてのコンパクト薄型ノズルアセンブリとコンパクト流体回路、及び遠隔制御方法」（ＰＣＴ／ＵＳ１５／２５４８９）、及び（ｂ）「流体発振器洗浄ノズルの微小サイズ構造体及び構築方法」（ＰＣＴ／ＵＳ１６／５７７６２）。

流体タイプ洗浄ノズルは、その高い効率（低流量で広範囲に高速の液滴）の性能が周知されている。流体スプレーノズルはまた、広範囲の外気温度（例えばゼロ度以上）でスプレー性能を維持する。しかし、流体ノズルアセンブリの大きな弱点はノズルアセンブリのパッケージサイズが十分大きい必要があるということである（例えば、大部分の流体回路において流体入口又は供給口から出口オリフィスまでの直線的長さ、又は前後厚みは従来最低６ミリメートル必要である）。

スプレーを自動車用に適用するためには、使用可能なスペースに限りがあるためノズルアセンブリのパッケージサイズがしばしば設計課題となる。そのようにスペースに限りがある場合にはジェットスプレーノズルが通常使用される。スプレーパターンが狭いため、ガラス又は外部レンズ面などの洗浄効果を得るためにジェットスプレーノズルは通常大きな流体流量が供給されなければならない、又は長時間スプレーされなければならない上、その場合でさえ機械的ワイパのようなものが通常必要となる。ジェットスプレーノズルは流体ノズルよりも小さいパッケージサイズを有するが、望ましくは機械的なワイパ又はその他のメカニズムで流体を広げたり拭き取ったりする必要なく表面を非常にきれいにしなければならないカメラレンズ又はヘッドライトの洗浄など多くの自動車用の洗浄目的において効果的なスプレーパターンを有さない。

出願人が共有する先行発明は、「一体型フィルタ構造を備えたカップ型ノズルアセンブリ」（ＵＳ２０１４２９１４２３）、「カップ型流体回路、ノズルアセンブリ及び方法」（ＵＳ２０１４１４５００９）、及び広角イメージセンサ外面清掃用、統合的自動車システムとしてのコンパクト薄型ノズルアセンブリとコンパクト流体回路、及び遠隔制御方法」（ＰＣＴ／ＵＳ１５／２５４８９）を含み、それらの内容は用語法参照の目的で参照され援用されるが、これらのノズルアセンブリは、特に画像センサ又はカメラを自動車の外形デザインに組み入れるときに近年の自動車設計者のニーズ全ては充たさない。

米国国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）は２０１８年までに全ての車両が後視カメラを有することを義務付けた。加えて、自動車製造会社（ＯＥＭ）は、車両周囲（後方、側方、もしくは前方）の全てを見るためにカメラを追加し続け、それらはいずれ洗浄される必要がある。外観とスタイルの観点から、車両のＯＥＭ各社は機能部品を可能な限り隠したい。目立たず、他の設計スペースに侵入することなく望まれる機能および性能を提供できる技能が多くの工業デザイナに要求される。自動車デザイナは自動車用洗浄ノズルに非常にコンパクトなノズルアセンブリを望むが、同時に均一なスプレー分配も望む。自動車ＯＥＭは、安価で多目的なノズルを望む。例えば、外部トリムアセンブリはしばしば多くの機能を組み合わせ、例えば中央上部設置ブレーキランプ（ＣＨＭＳＬ、Ｃｅｎｔｅｒ Ｈｉｇｈ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｓｔｏｐ Ｌｉｇｈｔ）のアセンブリは米国運輸省（ＤＯＴ）の規定により義務付けられるがノズルアセンブリを含むことができる。ＣＨＭＳＬアセンブリは外部カメラなどのその他の機能を含んでもよいが、それらのカメラのレンズ洗浄を自動車デザイナによる外部トリムデザインを損なわずに行うことは困難である。

自動車トリムの美的外観を保全するように不自然に組み入れられたもののウィンドウその他の面を十分に洗浄するスプレーが得られない自動車外部トリムアセンブリの例は多い。先行の例は、米国特許第６０７４０７８号に示され、洗浄液噴流をノズルフード４４の下から孔７７を通してスプレーするよう構成されたスプレー先端７０を備えたレンズ２４を有するＣＨＭＳＬトリムアセンブリ１０を含む外面パネル又は表面１２を備えた車両１４を有する（先行技術の図面１Ａ−１Ｄに複製されるとおり）。さらに、図１Ｅ及び１Ｆは広いエリア、特に８ミリメートル四方（表面積６４平方ミリメートル）のスペースを必要とするノズルアセンブリを示す。

このノズル構成は洗浄液の噴射を下向きに、概して車両の後方ウィンドウ又は後方ランプのガラスの上に確実に放射するが、特定の表面を洗浄するためのスプレー能力に関してそれ以上特筆することはない。

図１Ａ−１Ｄに示されるようなノズル構成は、ワイパも使用される場合、後方ウィンドウを洗浄するために十分機能するが、このノズルからのスプレー単独ではウィンドウをほとんど洗浄できない。小さいパッケージサイズにおける適用においては通常せん断ノズルが使用され、せん断ノズルはスプレーの扇型パターンが流体供給入口と同軸である場合にうまく機能するが、スプレーの扇型パターンが流体入口又は供給孔と直角に向く場合はうまく機能しない。また、せん断ノズルはスプレーの方向が安定せず、製造が複雑で高価（例えば金型の複雑さ）であり、狭い環境温度幅内でのみ正常に機能する（流体が低温で高粘度のときスプレー又は洗浄ができない）。

したがって、先行技術の短所を克服できる、洗浄用の低流量、小型で流体を節約できるスプレーヘッドのデザインへの需要がある。

本願開示は、第一及び第二のパワーノズルと連通した流体流路を画定する構造を有する細長いインサート部材を含む、小型、低流量で流体低消費の流体オシレータノズルアセンブリについて説明する。ノズルハウジングは細長いインサート部材を受け入れる内部容積を取り囲む。流体流路は細長いインサート部材及びノズルハウジングによって画定されてもよく、流体流路は圧縮流体を受けてもよい。圧縮流体は第一及び第二のパワーノズルに流入してもよい。第一の流体流及び第二の流体流は少なくとも部分的に細長いインサート部材によって画定される相互反応領域に第一及び第二のパワーノズルによって向けられてもよい。側方横壁孔が細長いインサート部材内に細長いインサート部材の相互反応領域と連通して形成され、横向きスロートを画定してもよい。横向きスロートは、相互反応領域からの流体の振動噴流を排出するためにノズルハウジングの横壁を通って画定される横孔と位置合わせされてもよい。

細長いインサート部材の側方横壁孔の断面形状はノズル出口オリフィスの一部を形成してもよい。ノズル出口オリフィスは実質的に長方形でもよく横向きスロート内に細長いインサート部材内の横壁によって画定され、横壁は実質的に平面状の床面から上に突き出る。側方横壁孔は細長いインサート部材内に形成されてもよく、ハウジングの横孔とスプレー軸に沿って位置合わせされてもよい。スプレー軸はノズルハウジングの入口軸と概ね直角でもよく、細長いインサート部材及びノズルハウジングは入口軸に沿って延びる。圧縮流体は細長いインサート部材の遠位端に隣接する流体流路に導かれてもよく、第一及び第二のパワーノズル及び相互反応領域は細長いインサート部材の近位端に隣接して配置されてもよく、遠位端及び近位端は入口軸に沿って位置合わせされる。細長いインサート部材は、ハウジングの内部容積に流入し通過して第一及び第二のパワーノズルに流入する圧縮液をフィルタするためのフィルタポストアレイを画定する横壁形状を含んでもよい。

細長いインサート部材は、ノズルハウジングの底の開口部内に受け入れられてもよく、細長いインサート部材周りのノズルハウジングの内部容積に流体が流入できるようにしてもよい。細長いインサート部材は、ノズルハウジング内で上に押されノズルハウジングの上壁近くで内部面に当接してもよい。細長いインサート部材の横向きスロートは、少なくとも部分的に第一の横壁、第二の横壁、及び空洞の床によって画定されてもよい。第一の横壁及び第二の横壁は互いに対向してもよく側方横壁孔によって分けられる。床面は実質的に平面でもよい。

ノズルハウジングは直径約３．５ミリメートルのドーム型の先端を含む。ノズルアセンブリは流体の振動噴流を、スプレー軸から約マイナス３°から約プラス３°の照準角度を有し、低流量（２５ｐｓｉ［ポンド／平方インチ］で毎分１５０〜３００ミリリットル）の均一な扇型スプレー（約２０°〜７０°又は約１５°〜６０°）を含むスプレーパターンで排出し、振動を確実に開始可能であり２５ＣＰまでの、又は１５ＣＰまでの粘度を有する流体をスプレー可能である。さらに、流体流路を画定する構造は細長いインサート部材の外面及びノズルハウジングの内面に沿って画定されてもよい。細長いインサート部材はさらに細長いインサート部材の外面に沿って形成される第一の側方入口及び第二の側方入口を含み、第一の側方入口及び第二の側方入口は細長いインサート部材の第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと連通する。

一実施形態によれば、低流量小型流体スプレーノズルアセンブリを組み立てる方法が提供される。方法は、内部容積及び横壁に沿う横孔を取り囲むノズルハウジングを提供するステップを含む。細長いインサート部材が横向きスロート及び少なくとも部分的に第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと連通する流路を画定する構造を有して形成されてもよい。

細長いインサート部材は、ノズルハウジングの内部容積で受けられてもよく、流体流路は細長いインサート部材及びノズルハウジングによって画定されてもよい。細長いインサート部材の横向きスロートはノズルハウジングの横孔と位置合わせされてもよく、流体流路は振動する流体噴流を相互反応領域から排出するために相互反応領域と流体連通する第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと流体連通してもよい。

別の実施形態によれば、小型、低流量で流体低消費の流体オシレータノズルアセンブリが提供される。流体オシレータノズルアセンブリは第一及び第二のパワーノズルと連通する流体流路を画定する構造を有する細長いインサート部材を含む。ノズルハウジングは細長いインサート部材を受け入れる内部容積を取り囲む。流体流路は細長いインサート部材及びノズルハウジングによって画定され、圧縮流体を受けてもよく、圧縮流体は第一及び第二のパワーノズルに流入し、第一の流体流及び第二の流体流は少なくとも部分的に細長いインサート部材によって画定される相互反応領域内へ第一及び第二のパワーノズルによって向けられてもよい。側方横壁孔が細長いインサート部材内に形成され、細長いインサート部材の相互反応領域と連通してもよく、スプレー軸に沿って位置合わせされる横向きスロートを画定する。横孔はノズルハウジングの横壁を通って画定されてもよく、相互反応領域から流体の振動噴流を排出し、スプレー軸は、ノズルハウジングの入口軸と概ね直角でもよく、圧縮流体は細長いインサート部材の遠位端に隣接する流体流路に導かれてもよく、第一及び第二のパワーノズル及び相互反応領域は細長いインサート部材の近位端に隣接して配置されてもよく、遠位端及び近位端は入口軸に沿って位置合わせされる。流体流路を画定する構造は、細長いインサート部材の外面に沿って形成される第一の側方入口及び第二の側方入口を含み、第一の側方入口及び第二の側方入口は細長いインサート部材の第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと連通する。流体流路を画定する構造は細長いインサート部材の外面及びノズルハウジングの内面に沿って画定されてもよい。ノズルハウジングの上部は、５０平方ミリメートル、２５平方ミリメートル、及び１０平方ミリメートルの内の少なくとも１つより小さい表面積を有する形状を含む。カメラ又はセンサ面はノズルアセンブリに隣接して配置されてもよく、ノズルアセンブリは流体の振動噴流をカメラ又はセンサ面に排出するように配置されてもよく、ノズルアセンブリとカメラ又はセンサ面との距離は約１０〜２０ミリメートルである。流体の振動噴流の幅は、約２０°〜７０°又は約１５°〜６０°であり、流量は、流体供給圧力約２５ｐｓｉにおいて毎分１５０〜３００ミリリットルである。

それら全てが本願発明及び本出願の譲受人に譲渡されたここに認証番号が記載されている特許、特許文献、及び特許出願の要素を開示する添付の請求項、図面、及び下記の詳細説明において、特定の参照がされる。特定の実施形態について説明されているが、ある態様において説明される要素と、別の態様における要素との組み合わせが可能であるのは明らかである。同様に、工程、部品、及び方法に関する通常の知識を当業者が有していると想定しており、それらの通常の態様が明白に記載されていなくても本願の説明および開示においてそれらが含まれることが意図されている。

本願開示の動作は下記の図と関連づけて詳細な説明を参照することにより理解され易くなり得る。添付の図面はこの明細書の一部を形成し、図中の全ての情報は本願開示の一部として取り扱われるべきである。同様にこれらの図に示される部品の相対的な位置及び部品同士の関係、さらにそれらの機能、形状、寸法、及び見栄えの全ては本願開示の特定の態様を、書き直されているかのように追加説明し得る。

図１Ａは、車両の後方ウィンドウに洗浄液噴流を放射するよう構成されたノズルを含む従来の中央上部設置ブレーキランプ（「ＣＨＭＳＬ」）トリムアセンブリを備えた車両の先行技術実施形態の斜視図である。 図１Ｂは、ＣＨＭＳＬトリムアセンブリを車両から切り離した図１Ａの部分図である。 図１Ｃは、図１Ａのノズルを含む先行技術ＣＨＭＳＬトリムアセンブリの斜視図である。 図１Ｄは、図１ＣのＣＨＭＳＬトリムアセンブリの先行技術ノズルの断面図である。 図１Ｅは、自動車カメラレンズ洗浄用ノズルアセンブリの先行技術実施形態の模式平面図である。 図１Ｆは、図１Ｅのノズルアセンブリの模式斜視図である。 図２Ａは、本願開示に係るノズルアセンブリ実施形態の模式平面図である。 図２Ｂは、本願開示に係る図２Ａのノズルアセンブリ実施形態の模式斜視図である。 図３は、本願開示に係るノズルアセンブリ実施形態の透視図である。 図４は、本願開示に係るノズルアセンブリ実施形態の模式透視図である。 図５は、本願開示に係るノズルアセンブリ実施形態の模式断面図である。 図６Ａは、本願開示に係るノズルアセンブリの細長いインサート部材の後方斜視図である。 図６Ｂは、本願開示に係る図６Ａのノズルアセンブリの細長いインサート部材の前方斜視図である。 図７は、本願開示に係るノズルアセンブリ実施形態の拡大透視図である。 図８は、ノズルアセンブリ実施形態の平面画像であり、本願開示に係る振動洗浄又はスプレーパターンを示す。 図９は、ノズルアセンブリ実施形態の側面画像であり、本願開示に係る振動洗浄又はスプレーパターンを示す。 図１０Ａは、本願開示に係るノズルアセンブリの側面断面図である。 図１０Ｂは、本願開示に係るノズルアセンブリの平面断面図である。 図１１は、低流量小型流体スプレーノズルアセンブリの組立方法を説明したフローチャートである。

本願発明の例示的実施形態がここで詳細に説明され、その例が添付の図面に示される。他の実施形態が利用可能であり、本願開示の各スコープから逸脱することなく構造的及び機能的な変更が可能であることは明らかである。さらに、本願開示のスコープから逸脱することなく様々な実施形態の特徴の組み合わせ又は変更が可能である。したがって、下記の説明は例示のみの目的で示されており、本願開示の構想及びスコープから逸脱することなく可能な例示の実施形態からの様々な代替案及び変更案を制限するものではない。

ここで使用されるにあたり、「例」及び「例示」の単語は例又は図示を意味する。「例」及び「例示」の単語は、態様又は実施形態が重要や最善であることを意味しない。「又は」の単語は文脈から否定されない限り排他的ではなく包括的な意味である。例えば、「ＡがＢ又はＣを採用する」という表現は全ての組み合わせを含む（例えば、ＡがＢを採用する、ＡがＣを採用する、又は、ＡがＢとＣとの両方を採用する）。付け加えると、不定冠詞は、文脈から否定されない限り概して「１つ又はそれ以上」の意味を意図する。

類似した部品符号が図面にわたって使用される。したがって、全ての図でアセンブリの部品は同じであったとしても特定の図においては選択された部品のみが示される。同様に発明の特定の態様がこれらの図で示されるが、下記に説明されるとおり他の態様及び配置が可能である。

本願発明のノズルアセンブリ及び小型スプレーノズル部材の詳細な説明に移ると、図２Ａ−１０Ｂは、低流量小型流体スプレーノズルアセンブリ、及びノズルアセンブリの組立方法、ノズルスプレーを画像センサ又はカメラレンズの外部面に向ける方法、及び望ましいスプレーを提供するためにノズルを向ける方法に関する特定の例示的実施形態を示す。図示される全ての実施形態は、洗浄液（例えば水）を選択された角度範囲（例えば２０°〜７０°又は１５°〜６０°）の扇型スプレーで均一に分配する扇型スプレー又はパターンを安定して生成する非常に小さい小型スプレーヘッドのデザインを提供する。本願発明の自動車トリムに取り付けられたスプレーノズルアセンブリ及び小型せん断スプレーノズル部材の全ては、図１Ａに示されるように車両１４で使用される中央上部設置ブレーキランプ（ＣＨＭＳＬ）アセンブリ１０などの自動車の外装トリム部品への組み入れに良く適している。下記に説明される低流量で流体を節約できる洗浄ノズル部材（例えば１００）はまた、車両の外装パネル１２又は外装部品（例えばサイドミラーアセンブリ）に外観カメラ（図示なし）とともに容易に目立たず組み入れることが可能であり、非常に小型のカメラ洗浄ノズルを提供する。

図２Ａ−５Ｂに移り、低流量で流体を節約できる洗浄ノズルアセンブリ１００は、こぶ状の小さいパッケージサイズにより自動車への適用に適合している。組み立てられると、ノズルアセンブリ１００は直径約３．５ミリメートル、車両の外装パネル面又は外部部品からの高さ約３ミリメートルのドーム型の先端を有してもよい。ノズルアセンブリは、上から見たとき（図２Ａを参照）５０平方ミリメートル以下の表面積を占めるような大きさでもよい。さらに、ノズルアセンブリ２００は、２５平方ミリメートル以下の表面積を含んでもよい。一実施形態によれば、ノズルアセンブリは１０平方ミリメートル以下の表面積を含んでもよい。

ノズルアセンブリ１００によって生成されるスプレーパターン３００は低流量（２５ｐｓｉにおいて毎分１５０〜３００ミリリットル）、均一な扇型スプレー（２０°〜７０°又は１５°〜６０°）であり、扇型スプレーは約６°〜２５°又は３°〜１０°（すなわち小型ノズル１００は横の幅軸に沿って２０〜７０又は１５〜６０度の幅、及び横の垂直高さ軸に沿って６〜２５又は３〜１０度の厚みを有する扇型スプレー３００を生成する）の選択される厚みを有してもよく、あるスプレー照準角度（横の幅軸の平面の上又は下）でスプレーするように向けることができてもよい。一実施形態によれば、スプレー照準角度はカメラレンズ又はセンサが設置される面に概して平行である基準平面から約マイナス３度から約プラス３度でもよい。

ノズルアセンブリ１００は、ノズルハウジング１１０を含み、ハウジング１１０は細長い筒型を有してもよい。ノズルハウジング１１０は、細長いインサート部材２００を受ける内部容積を取り囲み、その中の流体の流れを可能にしてもよい。細長いインサート部材２００は、第一のパワーノズル２１０及び第二のパワーノズル２２０を含む内部流路を画定する様々な構造的特徴を含んでもよい。これらの様々な構造的特徴は、その場でモールド成形され、中に画定される様々な流路と概して連続的な部材を形成してもよい。これらの流路は細長いインサート部材２００の外面内に画定されてもよく、細長いインサート部材２００の近位端（底部）の近隣から遠位端（上部）まで延びてもよい。使用中は、洗浄液（例えば、メチルもしくはエチルアルコール又はその他の洗浄剤を含み得る水）がハウジング底部の開口部１２０に上向きにノズルハウジング２００内部の遠位又は端部の壁面に向かって、第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０と連通している対向する横入口２４５、２５５（図１０Ｂ）へ流入する。第一の流体流は横入口２４５及び第一のパワーノズル２１０に流入してもよく、第二の流体流は横入口２５５及び第二のパワーノズル２２０に流入してもよい。横入口２４５、２５５は、細長いインサート部材２００の外面及びノズルハウジング１１０の内面によって画定されてもよい。

さらに、パワーノズル２１０、２２０もまた、細長いインサート部材２００の外面及びノズルハウジング１１０の内面３１０によって部分的に画定されてもよい（図１０Ｂを参照）。パワーノズルは、中の第一及び第二の流体流を加速させ、第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０によって、ハウジング内部の細長いインサート部材２００の最上部又は遠位端壁面２６５と細長いインサート２００によって画定される床面２８０の間に画定される相互反応領域ＩＲ内でお互いに向かわせるように働く（図６Ａ及び１０Ａ）。

ノズルアセンブリのスロート又はスプレー出口オリフィス１４０は、組み立てられるとノズルハウジング１１０の横壁１５０を通って横向きに延びる孔１５２又は内腔と位置合わせされる細長いインサート部材２００内に画定される横向きスロート２５０を含んでもよい。出口オリフィス１４０の断面形状は全体が細長いインサート２００内に画定されてもよい。ノズルスプレー出口オリフィス１４０は実質的に長方形であって、細長いインサート部材２００内の横向きスロート領域２５０内の横壁２６０、２７０によって画定されてもよい。さらに、第一のパワーノズル２１０はノズルハウジング１１０の第一の横壁２６０及び内面３１０によって画定されてもよく、第二のパワーノズルはノズルハウジング１１０の第二の横壁２７０及び内面３１０によって画定されてもよい。

ノズル１００の組立の際、インサート２００はハウジングの底部開口部１２０を介して挿入又は設置され、上向きに押されてハウジング内部の上部又は端部壁２９０の内面と当接してもよい。低流量小型スプレーヘッド１００は、通常２５ｐｓｉにおいて毎分１５０〜３００ミリリットルの望ましい低流量で流体オシレータによって生成される平らな振動して広がる噴流（又はシート）による洗浄用途に効果的であり得る。振動するスプレーは確実に開始され、たとえ低温又は高粘度の液（例えば２５ＣＰまで、又は１５ＣＰまで）をスプレーするときでさえも均一の扇型スプレーが確実に生成される。ノズルアセンブリの構成は圧縮液の粘度を高める低温において特に効果的であり得る。

図２Ａ−１０Ｂで示される例示的実施形態によれば、低流量で流体低消費の洗浄ノズル１００が提供され、スプレー軸ＳＡに沿って排出又は放出する活発な扇型スプレー３００を発生させる非常に小型のプロフィールを含む。スプレー軸ＳＡは、ハウジングの流体入口又は供給孔の入口軸ＩＡに対して概ね直角である。低流量で流体低消費の洗浄ノズル１００は、低流量で安定して機能し、製造が容易であり望ましくは細長いインサート部材２００の外面の対向する横壁セグメントにフィルタポスト２２０Ｆ、２２０Ｒを備えて構成できる。しかし、フィルタポストアレイ２２０Ｒ、２２０Ｆはまた、ノズルハウジングの内面に沿って完全に又は部分的に形成されてもよく、この適用はいずれかの実施形態に限定されない。フィルタを通った洗浄液の流れはスプレーノズルの機能的な寿命を延長させ、信頼性が大きく向上する。

出願者による最適化されたノズルデザインによれば、ノズルをカメラの対物レンズ面８０周囲近くに配置可能にし、及びカメラ本体又は周りの車両トリム部品内への組み入れがさらに容易になる可能性がある非常に小型のパッケージが提供される。カメラ及びセンサ洗浄への適用において、低流量で流体低消費の洗浄ノズル１００とカメラレンズ面８０との距離は１０〜２０ミリメートルであることが望ましく、扇型スプレー３００の望ましい幅は２０°〜５０°であり、望ましい流量は毎分約１５０〜３００ミリリットルである（流体供給圧２５ｐｓｉにおいて）。カメラレンズ８０により近く配置されると、通常のノズルデザインでは、与えられた洗浄液をカメラレンズに均一に分配してうまく洗浄することができない可能性があり性能問題が発生する。これは、先行技術のノズルデザインの欠点、すなわちスプレー速度のプロフィールが悪くスプレー角度が狭いことに起因しており、これらの欠点を本願発明のノズルは解消する。この新しいデザインの目的はノズルサイズを大きくすることなくノズル流量を最大化することである。スプレーの照準角度の変更又はスプレー厚み増大のために細長いインサート部材の流体出口テーパ及びサイズ、及び横孔が利用されてもよい。上部及び底部両方の出口面が同じテーパプロフィールを有する場合、スプレーの方向は０°においてスプレー軸と一致してもよいがスプレー厚みは増大し得る。

本ノズルアセンブリ１００は、より小型であるが、そのサイズにおける最適なスプレーを有する。その小さいサイズは工業デザイナの要求を充たすが、広視界角度カメラの視界を遮ることもない。ノズルアセンブリ１００のサイズ及び高さが小さいため、様々なセンサ及びカメラの視野外であり得る。これらのカメラは、駐車援助又はその他の運転援助、又は走行車線離脱警報、標識認識、及び自動ブレーキ等を非限定的に含む自動運転機能に使われるカメラを非限定的に含む。これらのカメラは車両のラジエータカバー、車両の後部ハッチ、車両のトランクの蓋、バックミラーに配置され得る、又はルーフ取り付けである。さらに、これらのカメラは、レンズ面が膨らんだ広角型カメラであってもよい。

低流量で流体低消費の洗浄ノズル１００は、細長いインサート部材２００の上部に沿って配置され、スプレー軸ＳＡに沿って概ね位置合わせされる平面状の床面２８０を有する横に向けられた内部空洞（すなわちスロート２５０）を備えたインサート部材２００を含む。床面２８０及びスプレー軸ＳＡは、入口軸ＩＡに直角に位置合わせされてもよく、床面２８０及び横壁が流体オシレータの相互反応領域ＩＲを画定する。使用中は、流入する圧縮流体はインサート２００の横壁セグメントとハウジング１１０の内部横壁面との間で画定される内腔内を流れ、上向き又は遠位方向にフィルタポスト２２０Ｆ、２２０Ｒを通って流れ、パワーノズル２１０、２２０に入る。パワーノズルは渦流（ｖｏｒｔｅｘ）が相互反応し振動する扇型スプレー３００を出口オリフィス又はスプレー出口で生成するＩＲ（図４及び５を参照）に入る噴流を生成する。渦流は対向するストリーム又は噴流のうちの片方が、その他方と衝突して偏向されるとき生成される。対向する噴流（噴流Ａ及び噴流Ｂ）は渦流Ａ及び渦流Ｂが互いに反応するとき周期的にその方向を変える。動く渦流及び動く噴流の相互反応が流体液滴の振動する平面状扇型スプレーを発生させ、それはスプレー軸ＳＡに沿って横向きに放出される。上述のとおり、第一及び第二のパワーノズルはインサート２００の横壁とハウジング１１０の間で画定される、又はそれらの間の隙間で形成される。このデザインはインサート２００を射出モールド成形しやすいという有利な点を有する。

出願人によるプロトタイプの成功事例（例えば、図３−７に示される）によれば、パワーノズルの幅は通常０．３〜０．４ミリメートルであり、回路部品の深さは通常０．４〜０．６ミリメートルである。しかし、パワーノズルは様々な幅及び深さが考えられ、本願適用はそれらに限定されない。有利なことにインサート部材２００のデザインは横向きに突き出るフィルタポスト部材２２０Ｆ、２２０Ｒを含むことに適している。ここで説明され図示される低流量で流体低消費の洗浄ノズルのデザインは、製造、組み立て、保持力、及び密封性の面で頑丈である。

図示された実施形態は他のスプレーを生成するようにも適合可能である。本願発明のノズル構成及び方法を使って、扇型スプレー３００の形状を制御する特徴は、スロート面積（スロート幅ｘスロート深さ）及びパワーノズル面積（パワーノズル幅ｘパワーノズル深さｘ２）の比率を調節することによって変更可能であり、スプレー照準角度はスロートウィンドウでオフセットステップを変更することで偏向可能である。図７で図示された実施形態によれば、オフセットステップの高さはステップ高さ０．０２５ミリメートルから０．０７５ミリメートルである垂直壁セグメントを画定する。予備研究及び実験によれば、より大きいステップが特定の種類のスプレーが望ましいとき有効であり得る。

低流量で流体低消費の洗浄ノズルアセンブリ１００は、インサート２００を受ける内部容積１１２を取り囲み、第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０を画定する内部流路を備えるノズルハウジング１１０を含む。インサートの第一及び第二のパワーノズルは、ハウジングの内部容積１１２から圧縮流体を受け入れ、流体はハウジング１１０の底の開口部１２０に流入し、第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０と連通する対向する側方入口２４５、２５５に流れ、加速する第一及び第二の流体流は第一及び第二のパワーノズルによってインサートの内部空洞内で画定される相互反応領域ＩＲ内でお互いに向けられる。この実施形態において、ノズルアセンブリのスロート又はスプレー出口オリフィス１４０は、ノズルハウジングの横壁孔１５２を通って画定される横向き内腔でもよく、そのスロート又は出口オリフィス１４０の断面形状はインサート部材のスロート孔２５０によってまず画定される（図６及び７に最もよく示される）。

使用中、第一及び第二の流体流又は噴流は第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０を通る流れによって画定され、ハウジングの相互反応領域ＩＲ内で衝突し振動する流れの渦流を相互反応領域ＩＲ内で発生及び維持するように（図３及び４に示されるとおり）向けられ、それらの流れの渦流は次にスプレー軸ＳＡに沿って強制的に横向きに平面状扇型スプレー３００（図２、８、及び９に示されるとおり）としてスロートウィンドウ又は出口オリフィス１４０から排出させられる。

図示された例によれば、インサート部材のスロート孔２５０は、実質的に長方形であって、実質的に平面状の床面２８０から上に突き出し、対向するインサートのオリフィスを画定させる横壁２６０、２７０により画定される。横壁２６０、２７０及びノズルハウジング１１０の内面は、図５に示されるように第一及び第二のパワーノズル２１０、２２０を形成してもよい。ノズルアセンブリ１００の製造及び金型製作をより効果的にするため、インサート部材のスロート孔２５０はインサートの遠位空洞内で最も外側エッジの近くで、スプレー軸ＳＡに関して対称形に構成されてもよくスロート壁２６６と位置合わせされた対向し遠位に突き出るオリフィスを画定させるコラム部材又は横壁２６０、２７０によって形成される。

出願者による最適化されたノズルデザインによれば、ノズルをカメラの対物レンズ面８０周囲近くに配置可能にし、及びカメラ本体又は周りの車両トリム部品内への組み入れがさらに容易になる可能性がある非常に小型パッケージが提供される。カメラレンズにより近く配置されることにより、通常のノズルデザインでは与えられた洗浄液をカメラレンズに均一に分配してうまく洗浄することができない可能性があり性能問題、すなわちスプレー速度のプロフィールが悪くスプレー角度が狭いことが発生し、これらの欠点をノズルアセンブリ１００は解消する。出願者のノズル１００は、より小型であるが驚くほど効果的なスプレー３００を発生させる。その小さいサイズは工業デザイナの要求を充たすが、広視界角度カメラの視界を遮ることもない。これらのカメラは、駐車援助又はその他の運転援助、又は走行車線離脱警報、標識認識、及び自動ブレーキ等を非限定的に含む自動運転機能に使われるカメラを非限定的に含む。これらのカメラは車両のラジエータカバー、車両の後部ハッチ、車両のトランクの蓋、バックミラーに配置され得る、又はルーフ取り付けである。

本願発明が、内部容積１１２を取り囲み、入口軸ＩＡに沿って位置決められ、組み立てるときハウジング内部１１２内で流れる第一及び第二の流体流の加速が第一及び第二のパワーノズルによってインサート内に画定される相互反応領域ＩＲ内で互いに向かうように第一及び第二のパワーノズル（例えば符号２１０、２２０）を含む流路を画定する構造が固形本体にモールド成形される細長いインサート部材（例えば符号２００）を受け入れる円柱型に形成された細長いノズルハウジング（例えば符号１１０）を備えた小型、低流量で流体低消費の洗浄ノズルアセンブリ（例えば符号１００）を提供することが当業者には明らかである。相互反応領域は、これらの振動する流れを横向きにインサートスロート（例えば符号２５０）を通って放出又は排出し、スプレー軸ＳＡに沿って位置合わせされたノズルハウジングの横壁の孔（例えば符号１５２）を通って横向きにスプレーする。ノズルアセンブリの厚みを最小化するため、ノズルアセンブリ（例えば符号１００）の組立の際、インサート２００はハウジングの底の開口部１２０から挿入されハウジング内部の内面と（上部又は端部壁の近くで）当接し密封するように係合するまで上に押されることが望ましい。小型低流量スプレーヘッド１００は通常２５ｐｓｉにおいて毎分約１５０〜３００ミリリットルである低流量で流体振動により生成される平面状の振動する広い扇型スプレー３００による洗浄用途に効果的である。生成される扇型スプレーは２０°〜７０°又は１５°〜６０°で変化が可能であり、これはスプレーヘッドの外寸が３．５ミリメートルという小型であることを考慮すれば注目されるべきであり、インサート部材２００内に画定される流体の形状は低温で２５ＣＰまでの、又は１５ＣＰまでの粘度の流体をスプレー可能である。

図１１は、低流量小型流体スプレーノズルアセンブリの組立方法を説明するフローチャートである。方法は内部容量及び横壁に沿った横孔を取り囲むノズルハウジングを提供するステップをステップ４０２に含む。ステップ４０４で、横向きスロート、及び第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと流体連通する流体流路を少なくとも部分的に画定する構造を有する細長いインサート部材を形成する。ステップ４０６で、ノズルハウジングの内部容積内で細長いインサート部材を受け、流体流路は細長いインサート部材及びノズルハウジングにより画定される。ステップ４０８で、第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルを細長い部材の横向きスロート内で位置合わせする。ステップ４１０で、細長いインサート部材の横向きスロートをノズルハウジングの横孔と位置合わせし、流体流路は流体の振動する噴流を相互反応領域から放出するために相互反応領域と流体連通する第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと流体連通している。

本願開示の実施形態は添付の図面で示され、上記の詳細な説明により説明されているが、本開示は開示された実施形態のみに限定されるものではなく、ここで説明される本開示は下記の請求項のスコープから逸脱することなく無数の置き換え、修正、交換が可能であることは明らかである。下記の請求項は、請求項又はそれに同等なもののスコープ内であり得る全ての修正及び変更を含むことを意図している。

したがって、本明細書は、添付の請求項の構想及びスコープ内のそのような変更、修正、及び変化全てを含むことを意図している。さらに、詳細な説明又は請求項で使用される範囲において、「含む」という用語は包括的であることを意図している。

Claims (23)

1. 小型、低流量、流体低消費の流体オシレータノズルアセンブリであって、
   第一及び第二のパワーノズルと連通する流体流路を画定する構造を有する細長いインサート部材と、
   前記細長いインサート部材を受け入れる内部容積を取り囲むノズルハウジングとを含み、
   前記流体流路は前記細長いインサート部材及び前記ノズルハウジングによって画定され、
   前記流体流路は圧縮流体を受け、
   前記圧縮流体は前記第一及び第二のパワーノズルに流入し、
   第一の流体流及び第二の流体流は、前記細長いインサート部材によって少なくとも部分的に画定される相互反応領域内へ前記第一及び第二のパワーノズルによって向けられ、
   流体オシレータノズルアセンブリはさらに、
   前記細長いインサート部材の前記相互反応領域と連通し、横向きスロートを画定する側方横壁孔を含み、
   前記横向きスロートは、前記相互反応領域から流体の振動噴流を排出させるために前記ノズルハウジングの横壁を通って画定される横孔と位置合わせされる、流体オシレータノズルアセンブリ。
2. 前記細長いインサート部材の前記側方横壁孔の断面形状がノズル出口オリフィスの一部を形成する、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
3. 前記ノズル出口オリフィスが実質的に長方形であり、前記横向きスロート内に前記細長いインサート部材内の横壁によって画定され、前記横壁は平面状の床面から上に突き出る、請求項２に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
4. 前記側方横壁孔は前記細長いインサート部材内に形成され、前記ハウジングの前記横孔とスプレー軸に沿って位置合わせされ、前記スプレー軸は前記ノズルハウジングの入口軸と概ね直角であり、前記細長いインサート部材及び前記ノズルハウジングは前記入口軸に沿って延びる、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
5. 前記圧縮流体は前記細長いインサート部材の遠位端に隣接する前記流体流路に導かれ、前記第一及び第二のパワーノズル及び前記相互反応領域は前記細長いインサート部材の近位端に隣接して配置され、前記遠位端及び前記近位端は入口軸に沿って位置合わせされる、請求項４に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
6. 前記細長いインサート部材が、前記ハウジングの前記内部容積に流入し通過して前記第一及び第二のパワーノズルに流入する圧縮液をフィルタするためのフィルタポストアレイを画定する横壁形状を含む、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
7. 前記細長いインサート部材は、前記ノズルハウジングの底の開口部内に受け入れられ、前記細長いインサート部材周りの前記ノズルハウジングの前記内部容積に流体が流入できるようにする、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
8. 前記細長いインサート部材は、前記ノズルハウジング内で上に押され前記ノズルハウジングの上壁近くで内部面に当接させられる、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
9. 前記細長いインサート部材の前記横向きスロートは、部分的に第一の横壁、第二の横壁、及び床面によって画定される、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
10. 前記第一の横壁及び第二の横壁は互いに対向し、前記側方横壁孔によって分けられる、請求項９に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
11. 前記床面は実質的に平面である、請求項９に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
12. 前記ノズルハウジングが直径約３．５ミリメートルのドーム型の先端を含む、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
13. 前記ノズルアセンブリは、流体の振動噴流を、前記スプレー軸から約マイナス３°から約プラス３°の照準角度を有し、低流量（２５ｐｓｉで毎分１５０〜３００ミリリットル）、スプレー厚み約３°〜１０°の均一な扇型スプレー（約１５°〜６０°）を含むスプレーパターンで排出し、確実に振動を開始可能であり約１５ＣＰまでの粘度を有する流体をスプレー可能である、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
14. 前記流体流路を画定する構造は前記細長いインサート部材の外面及び前記ノズルハウジングの内面に沿って画定される、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
15. 前記細長いインサート部材はさらに前記細長いインサート部材の外面に沿って形成される第一の側方入口及び第二の側方入口を含み、前記第一の側方入口及び前記第二の側方入口は前記細長いインサート部材の前記第一のパワーノズル及び前記第二のパワーノズルと連通する、請求項１に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
16. 低流量、小型流体スプレーノズルアセンブリを組み立てる方法であって、
    方法は、
    内部容量及び横壁に沿った横孔を取り囲むノズルハウジングを提供するステップと、
    横向きスロート、及び第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと流体連通する流体流路を少なくとも部分的に画定する構造を有する細長いインサート部材を形成するステップと、
    前記ノズルハウジングの前記内部容積内で前記細長いインサート部材を受けるステップとを含み、
    前記流体流路は前記細長いインサート部材及び前記ノズルハウジングにより画定され、
    方法はさらに、
    前記細長いインサート部材の前記横向きスロートを前記ノズルハウジングの前記横孔と位置合わせるステップを含み、
    前記流体流路は振動する流体噴流を相互反応領域から放出するために前記相互反応領域と流体連通する第一のパワーノズル及び第二のパワーノズルと流体連通する、方法。
17. 前記細長いインサート部材を形成するステップが、前記第一のパワーノズル及び前記第二のパワーノズルを前記細長い部材の前記横向きスロート内で位置合わせするステップをさらに含む、請求項１６に記載の低流量、小型流体スプレーノズルアセンブリを組み立てる方法。
18. 小型、低流量、流体低消費の流体オシレータノズルアセンブリであって、
    第一及び第二のパワーノズルと連通する流体流路を画定する構造を有する細長いインサート部材と、
    前記細長いインサート部材を受け入れる内部容積を取り囲むノズルハウジングと、を含み、
    前記流体流路は前記細長いインサート部材及び前記ノズルハウジングによって画定され、
    前記流体流路は圧縮流体を受け、
    前記圧縮流体は前記第一及び第二のパワーノズルに流入し、
    第一の流体流及び第二の流体流は、前記細長いインサート部材によって少なくとも部分的に画定される相互反応領域内へ前記第一及び第二のパワーノズルによって向けられ、
    流体オシレータノズルアセンブリはさらに、
    前記細長いインサート部材の前記相互反応領域と連通し、スプレー軸に沿って位置合わせされる横向きスロートを画定し、前記細長いインサート部材に形成される側方横壁孔と、
    前記相互反応領域から流体の振動噴流を排出させるために前記ノズルハウジングの横壁を通って画定される横孔と、を含み、
    前記スプレー軸は、前記ノズルハウジングの入口軸と概ね直角でもよく、圧縮流体は前記細長いインサート部材の遠位端に隣接する前記流体流路に導かれてもよく、前記第一及び第二のパワーノズル及び前記相互反応領域は前記細長いインサート部材の近位端に隣接して配置されてもよく、前記遠位端及び近位端は前記入口軸に沿って位置合わせされる、流体オシレータノズルアセンブリ。
19. 前記流体流路を画定する構造は、前記細長いインサート部材の外面に沿って形成される第一の側方入口及び第二の側方入口を含み、前記第一の側方入口及び前記第二の側方入口は前記細長いインサート部材の前記第一のパワーノズル及び前記第二のパワーノズルと連通する、請求項１８に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
20. 前記流体流路を画定する構造は前記細長いインサート部材の外面及び前記ノズルハウジングの内面に沿って画定される、請求項１８に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
21. 前記ノズルハウジングの上部は、５０平方ミリメートル、２５平方ミリメートル、及び１０平方ミリメートルの内の少なくとも１つより小さい表面積を有する形状を含む、請求項１８に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
22. カメラ又はセンサ面をさらに含み、
    前記ノズルアセンブリは前記流体の振動噴流を前記カメラ又はセンサ面に排出するように配置され、
    前記ノズルアセンブリと前記カメラ又はセンサ面との距離は約１０〜２０ミリメートルである、請求項１８に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。
23. 前記流体の振動噴流の幅が１５°〜６０°であり、流体供給圧力約２５ｐｓｉで毎分約１５０〜３００ミリリットルの流量を有する、請求項２２に記載の流体オシレータノズルアセンブリ。