JP2022157200A - 噴射装置および噴射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルを適切に移動させて流体を効率よく噴射することができる噴射装置および噴射方法を提供する。【解決手段】実施形態の一態様に係る噴射装置においては、ピストンと、ノズルとを備える。ピストンは、シリンダに収容され、シリンダの内部で往復移動可能に構成される。ノズルは、少なくとも一部がシリンダに収容され、シリンダに対して進退移動可能に構成される。また、ノズルは、ピストンと係止する係止部を備え、ピストンが流体を噴射させる噴射方向へ移動するとき、係止部によってピストンと係止された状態でシリンダから進出する。【選択図】図４

Description

本発明は、噴射装置および噴射方法に関する。

従来、例えば車両の周辺を撮像する車載カメラのレンズに向けて気体や液体などの流体を噴射することで、レンズに付着した付着物を除去する装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来技術にあっては、ノズルがシリンダに対して進退移動可能に収容される。そして、ポンプからノズルの基端側へ流体が供給され、その流体の圧力によってノズルを洗浄位置まで進出させて流体を噴射するように構成される。

特開２０１６－２１７２５０号公報

しかしながら、従来技術には、ノズルを適切に移動させて流体を効率よく噴射するという点で、さらなる改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノズルを適切に移動させて流体を効率よく噴射することができる噴射装置および噴射方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、噴射装置において、ピストンと、ノズルとを備える。ピストンは、シリンダに収容され、前記シリンダの内部で往復移動可能に構成される。ノズルは、少なくとも一部が前記シリンダに収容され、前記シリンダに対して進退移動可能に構成される。また、前記ノズルは、前記ピストンと係止する係止部を備え、前記ピストンが流体を噴射させる噴射方向へ移動するとき、前記係止部によって前記ピストンと係止された状態で前記シリンダから進出する。

本発明によれば、ノズルを適切に移動させて流体を効率よく噴射することができる。

図１は、実施形態に係る噴射装置の搭載例を示す図である。 図２は、噴射装置の斜視図である。 図３は、噴射装置の分解斜視図である。 図４は、図２のIV－IV線断面図である。 図５は、ノズルの斜視図である。 図６は、ノズルの拡大断面図である。 図７は、図３のVII－VII線断面図である。 図８は、ピストン等の拡大斜視図である。 図９は、駆動部の構成や駆動部によるピストンの駆動を説明する図である。 図１０Ａは、噴射装置の動作例を説明する図（その１）である。 図１０Ｂは、噴射装置の動作例を説明する図（その２）である。 図１０Ｃは、噴射装置の動作例を説明する図（その３）である。 図１０Ｄは、噴射装置の動作例を説明する図（その４）である。 図１０Ｅは、噴射装置の動作例を説明する図（その５）である。 図１０Ｆは、噴射装置の動作例を説明する図（その６）である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する噴射装置および噴射方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜噴射装置の搭載例について＞
先ず、図１を用いて、実施形態に係る噴射装置の搭載例について説明する。図１は、実施形態に係る噴射装置の搭載例を示す図である。なお、図１および後述する図２～図１０Ｆは、いずれも模式図である。

図１に示すように、噴射装置１は、例えば自動車などの車両２に搭載され、気体などの流体を噴射する。例えば、噴射装置１は、車両２の後部に配置され、車両２の後方を撮像するカメラ（リアカメラ）１００に付着した付着物を、噴射した流体で除去する。一例として、噴射装置１は、車両２後部のライセンスプレート３の上部であり、かつ、車両２の左右方向の略中央である位置に配置される。また、上記した付着物は、水滴や雪、汚れなどである。

なお、上記では、噴射装置１が流体を噴射する対象を車両２の後方撮像用のカメラ１００（センサの一例）としたが、これに限定されるものではない。すなわち、噴射対象は、例えばレンズを介して映像を取得したり、車両周辺の物標の情報などを取得したりするセンサ（詳しくは光学センサ）などであればよい。具体的には、例えば車両前方を撮像するフロントカメラや車両側方を撮像するサイドカメラ、車両周辺の物標を検出するレーダ装置など種々のセンサを噴射対象とすることができる。なお、噴射装置１の噴射対象は、上記したセンサ等に限定されるものではなく、その他の種類のものであってもよい。

また、噴射装置１が噴射する流体は気体である。かかる気体は、例えば空気であるが、これに限られず、その他の種類の気体であってもよい。また、噴射装置１が噴射する流体は、気体に限られず、例えば水やウォッシャ液などの液体であってもよい。

＜噴射装置の構成について＞
以下、噴射装置１の構成などについて図２以降を参照して詳説する。図２は、噴射装置１の斜視図である。図３は、噴射装置１の分解斜視図であり、図４は、図２のIV－IV線断面図である。なお、噴射装置１とカメラ１００との位置関係等を説明するため、図２にカメラ１００を示している。

また、図２以降においては、理解の便宜のために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で規定される３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、直交座標系は、噴射装置１が図示された状態にあるときのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向であり、噴射装置１の取り付け方向を限定するものではない。

図２に示すように、噴射装置１は、例えばカメラ１００の上方に設置され、カメラ１００の検知面であるレンズ１０１に向けて流体（空気）を噴射する。なお、噴射装置１にあっては、後述するノズル４０がシリンダ１０から進出し、進出した位置でカメラ１００のレンズ１０１に向けて流体を噴射するが、これについては後に詳説する。また、図２に示す、カメラ１００に対する噴射装置１の設置位置は、あくまでも例示であって限定されるものではない。

図２～図４に示すように、噴射装置１は、シリンダ１０と、駆動部２０（図２で見えず）と、ピストン３０（図２で見えず）と、ノズル４０とを備える。

＜シリンダおよびノズルについて＞
先ず、シリンダ１０およびノズル４０について説明する。シリンダ１０は、内部が中空に形成され、駆動部２０やピストン３０、ノズル４０などを収容する。例えば、シリンダ１０は、図３および図４に示すように、本体部１１と、シリンダ室１２と、ノズル収容部１３と、蓋部１４とを備える。なお、シリンダ１０は、例えば樹脂などの材料を用いて製作されるが、これに限定されるものではない。

本体部１１は、例えば直方体状に形成され、図４に示すように、内部に空間１１ａが形成される。本体部１１の一方側（Ｙ軸負方向側。後端側）の端部１１ｂには、開口１１ｂ１が形成される。本体部１１の開口１１ｂ１には、蓋部１４が取り付けられ、これにより空間１１ａを閉塞する。また、本体部１１の他方側（Ｙ軸正方向側）の端部１１ｃ（図３参照）には、空間１１ａと連通されたシリンダ室１２が形成される。そして、本体部１１には、駆動部２０、および、ピストン３０の一部（後述するピストン３０の接続部３４等）が収容される。

シリンダ室１２は、例えば円筒状に形成され、内部に空間１２ａが形成される。シリンダ室１２の一方側（Ｙ軸負方向側）の端部１２ｂには、上記した本体部１１が形成され、他方側（Ｙ軸正方向側）の端部１２ｃには、空間１２ａと連通されたノズル収容部１３が形成される。

シリンダ室１２には、ピストン３０が収容される。かかるピストン３０は、シリンダ１０の内部（詳しくはシリンダ室１２）で往復移動可能となるように収容される。シリンダ室１２においては、駆動部２０によってピストン３０が移動し、ピストン３０の移動によって空間１２ａの空気が圧縮されて圧縮空気が生成されるが、これについては後述する。

ノズル収容部１３は、例えば円筒状に形成され、内部に空間１３ａが形成される。また、ノズル収容部１３の外径は、シリンダ室１２の外径より小さくなるように設定されるが、これに限定されるものではない。ノズル収容部１３の一方側（Ｙ軸負方向側）の端部１３ｂには、上記したシリンダ室１２が形成され、他方側（Ｙ軸正方向側）の端部１３ｃには、開口１３ｃ１が形成される。

ノズル収容部１３には、ノズル４０が収容される。なお、図４に示すように、ノズル４０は、後述する噴射部４２が開口１３ｃ１から露出するようにしてノズル収容部１３に収容される、すなわち、ノズル４０は、一部がシリンダ１０に収容される。なお、ノズル４０は、上記に限られず、全部がシリンダ１０（詳しくはノズル収容部１３）に収容されてもよい。言い換えると、ノズル４０は、少なくとも一部がシリンダ１０（ノズル収容部１３）に収容されていればよい。

また、ノズル４０は、矢印Ａ１，Ａ２で示すように、シリンダ１０に対して進退移動可能となるように収容される。例えば、ノズル４０は、図４に想像線で示すように、シリンダ１０から進出する進出方向（矢印Ａ１。Ｙ軸正方向）へ移動可能となるように収容される。また、進出したノズル４０は、シリンダ１０へ後退する後退方向（矢印Ａ２。Ｙ軸負方向）へ移動可能となるように収容される。また、以下では、ノズル４０がシリンダ１０から最も進出した位置を進出位置、ノズル４０がシリンダ１０に対して最も後退した位置を後退位置と記載する場合がある。

なお、ノズル収容部１３には、ノズル４０の移動をガイドするガイド部１５が形成されるが、これについては図７を用いて後述する。

ここで、ノズル４０について図５および図６を参照して説明する。図５は、ノズル４０の斜視図である。図６は、ノズル４０の拡大断面図である。図５および図６に示すように、ノズル４０は、ノズル側流路部４１と、噴射部４２と、係止部４３と、突起部４４とを備える。

ノズル側流路部４１は、例えば円筒状に形成され、内部に空気の流路４１ａが形成される。例えば、ノズル側流路部４１の一方側（Ｙ軸負方向側）の端部４１ｂには、開口４１ｂ１が形成されるとともに、ピストン３０（詳しくは後述するピストン側流路部３２（図４参照））が接続される。また、ノズル側流路部４１の他端側（Ｙ軸正方向側）の端部４１ｃには、噴射部４２が形成される。

噴射部４２は、流体（空気）を噴射する部位である。例えば、噴射部４２は、下方（Ｚ軸負方向）側に向けて開口し、ノズル側流路部４１の流路４１ａと連通する噴射口４２ａを備える。これにより、ノズル４０においては、ノズル側流路部４１の流路４１ａに、ピストン３０の移動によって生成された圧縮空気が供給され、かかる圧縮空気が噴射部４２の噴射口４２ａから噴射することとなる。

なお、上記の例では、カメラ１００が噴射装置１の下方に配置されるため（図２参照）、噴射口４２ａの向きが下方となるようにしたが、噴射口４２ａの向きは、これに限定されるものではなく、例えばカメラ１００との位置等に応じて適宜に変更されてもよい。

係止部４３は、ピストン３０と係止する部位である。詳しくは、係止部４３は、後述するピストン３０の被係止部３３（図４参照）と係止する部位であり、具体的にはスナップフィットである。例えば、係止部４３は、ノズル側流路部４１において一方の端部４１ｂ側に設けられた切欠き４５（図５参照）に形成される。係止部４３は、円筒状のノズル側流路部４１において、周方向に略等間隔に複数個（たとえば２個）形成される。

なお、上記では、係止部４３は２個形成されるようにしたが、これに限られず、１個または３個以上形成されてもよい。また、係止部４３が形成される位置も、図示に限定されるものではなく、任意に設定可能である。

係止部４３は、支柱部４３ａと、係止爪４３ｂとを備える。支柱部４３ａは、係止爪４３ｂを支持する。例えば、支柱部４３ａは、ノズル側流路部４１の切欠き４５において、一方の端部４１ｂ側（別言すればピストン３０が接続される側（Ｙ軸負方向））へ向けて延在するように形成される（立設される）。そして、支柱部４３ａの先端には、係止爪４３ｂが形成される。

係止爪４３ｂは、径方向内側へ向けて突出するように形成され、かかる係止部４３がピストン３０の被係止部３３（図４参照）と係止する。なお、２個の係止爪４３ｂは、互いに対向する位置に形成されるが、これに限定されるものではない。

係止部４３を含むノズル４０は、可撓性を有する材料（例えば樹脂など）を用いて製作される。これにより、係止部４３は可撓性を有し、よって係止部４３は、図６に矢印Ｂで示すように、径方向に向けて弾性変形可能とされる。

なお、ノズル４０は、ピストン３０の位置に応じて係止部４３が被係止部３３と係止してピストン３０と係止したり、ピストン３０の位置に応じて係止部４３が被係止部３３から外れてピストン３０との係止が解除されたりするが、これについては後述する。

突起部４４は、係止部４３に形成される。詳しくは、突起部４４は、係止部４３の支柱部４３ａの基端付近に形成され、支柱部４３ａから径方向の外方に向けて突出するように形成される。

上記した突起部４４は、シリンダ１０のガイド部１５内を移動する。ここで、シリンダ１０のガイド部１５について図４および図７を参照して説明する。図７は、図３のVII－VII線断面図である。

図４および図７に示すように、シリンダ１０のガイド部１５は、ガイド溝１５ａを含む。例えば、ガイド溝１５ａは、ノズル４０がノズル収容部１３に収容されるときに、ノズル４０の突起部４４に対応する位置に形成される。具体的には、ガイド溝１５ａは、シリンダ１０のノズル収容部１３の内周面１３ｄにおいて、円筒状のノズル収容部１３の軸方向（長手方向。Ｙ軸方向）に沿って延在するように複数（例えば２つ）形成される。なお、ガイド部１５の位置や数は、ノズル４０の突起部４４の位置や数に応じて変更可能である。

また、ガイド溝１５ａの一方側（Ｙ軸負方向側）には、壁部１５ｂ１が形成され、他方側（Ｙ軸正方向側）には、壁部１５ｂ２（図４のみ図示）が形成される。そして、ピストン３０は、突起部４４が上記のように構成されたガイド部１５内（正確にはガイド溝１５ａ内）に位置するようにして、ノズル収容部１３に収容される。従って、ガイド部１５内（正確にはガイド溝１５ａ内）をノズル４０の突起部４４が移動することで、詳しくは摺動することで、ガイド部１５は、ノズル４０の軸方向（長手方向。Ｙ軸方向）の移動をガイドすることができる。

また、ガイド部１５の他方側の壁部１５ｂ２は、突起部４４が当接することで、ノズル４０の進出方向（Ｙ軸正方向）への移動を規制するストッパとして機能する。従って、以下では、壁部１５ｂ２を規制部１５ｂ２と記載する場合がある。

上記したノズル４０の突起部４４とシリンダ１０の規制部１５ｂ２とは、ノズル４０が進出方向へ移動して所定位置に到達したときに、突起部４４と規制部１５ｂ２とが当接するような位置関係となるように形成される。

ノズル４０における所定位置とは、例えばノズル４０と噴射対象とが適切な位置関係となるようなノズル４０の位置であり、言い換えると、ノズル４０から流体（空気）を噴射対象に対して適切に噴射可能な位置である（後述する図１０Ｃ，図１０Ｅ参照）。詳しくは、所定位置とは、例えばノズル４０の噴射口４２ａが噴射対象であるカメラ１００のレンズ１０１へ向くような位置（言い換えると、レンズ１０１を臨むような位置）であるが、これは例示であって限定されるものではない。また、所定位置は、ノズル４０がシリンダ１０から最も進出した進出位置と対応するが、これに限定されるものではない。

＜ピストンについて＞
次に、ピストン３０について図４を参照しつつ説明する。ピストン３０は、上記したように、シリンダ１０の内部（シリンダ室１２）において往復移動可能に収容される。なお、図４に示すピストン３０の位置は、移動前の位置、別言すれば初期位置である。また、ピストン３０が初期位置にあるとき、ノズル４０はシリンダ１０に対して最も後退した後退位置となるが、これに限定されるものではない。

ピストン３０は、後述する駆動部２０によって初期位置からＹ軸正方向へ移動すると、かかる移動によってシリンダ室１２の空気を圧縮して圧縮空気を生成する。そして、生成された圧縮空気がノズル４０から噴射される。

以下では、ピストン３０が流体（空気）を噴射させるときの移動方向（Ｙ軸正方向）を「噴射方向」と記載する場合がある。なお、かかるピストン３０が噴射方向へ移動するとき、空気を圧縮することから、噴射方向は「圧縮方向」であるともいえる。また、噴射方向は、シリンダ１０の進出方向（矢印Ａ１）と同一の方向である。

以下、ピストン３０の詳細な構成について図８も参照して説明する。図８は、ピストン３０等の拡大斜視図である。図４および図８に示すように、ピストン３０は、ヘッド部３１と、ピストン側流路部３２と、被係止部３３と、接続部３４とを備える。なお、ピストン３０は、例えば樹脂などの材料を用いて製作されるが、これに限定されるものではない。

ヘッド部３１は、例えば円柱状に形成され、シリンダ１０のシリンダ室１２に摺動可能に収容される。なお、ヘッド部３１の外周縁であって、シリンダ１０のシリンダ室１２と当接する部位には、パッキンなど空気漏れを抑制するためのシール部材が取り付けられてもよい。

ピストン側流路部３２は、例えば円筒状に形成され、ヘッド部３１から噴射方向（Ｙ軸正方向）へ突出するように形成される。言い換えると、ピストン側流路部３２は、ヘッド部３１の中心部から、ノズル４０（図４参照）が位置する方向（噴射方向）へ向けて延在するように形成される（立設される）。

また、ピストン側流路部３２は、内部に空気の流路３２ａが形成される。詳しくは、ピストン側流路部３２には、スリット３２ｂが形成される。なお、図４および図８の例では、スリット３２ｂが複数（例えば４つ）形成されるが、これに限定されるものではなく、スリット３２ｂの数や位置は、任意に設定可能である。

また、ピストン側流路部３２の噴射方向（Ｙ軸正方向）側の端部３２ｃには、流路３２ａとノズル側流路部４１の流路４１ａ（図４参照）とを連通する開口３２ａ１が形成される。

ピストン側流路部３２においては、上記のように構成されることで、ピストン３０の移動によって生成された圧縮空気はスリット３２ｂを通って流路３２ａに流入する。そして、流路３２ａに流入した圧縮空気は、開口３２ａ１を介してノズル側流路部４１の流路４１ａへ流れることとなる。なお、ピストン側流路部３２は、流路部の一例である。

被係止部３３は、係止部４３（図４参照）が係止される部位である。例えば、被係止部３３は、ピストン側流路部３２の端部３２ｃ外周縁において周方向に沿って形成される溝である。なお、被係止部３３の形状は、上記した溝に限定されるものではなく、係止部４３と対応する位置に、例えば穴部など係止部４３が係止可能な形状のものが形成されていればよい。

なお、図４に示すように、ピストン３０が初期位置にある場合、被係止部３３には、係止部４３（正確には係止爪４３ｂ）が係止される、すなわち、ピストン３０とノズル４０とが係止部４３によって係止される。

また、ノズル４０とピストン３０とが組付けられるとき、ピストン３０のピストン側流路部３２がノズル４０のノズル側流路部４１の内側となるように配置される。言い換えると、ピストン３０は、ピストン側流路部３２の端部３２ｃがノズル側流路部４１の内側になるように配置されて、ノズル４０と組付けられる。

接続部３４は、駆動部２０と接続される部位である。例えば、接続部３４は、ヘッド部３１から、噴射方向とは反対方向（Ｙ軸負方向。後端方向）へ向けて延在するように形成される。また、接続部３４は、図８に示すように、例えば板状に形成され、複数のラック歯３４ａが形成される。なお、かかるラック歯３４ａは、後述するモータ２１に接続された小歯車２１ａの歯２１ａ１（後述する図９参照）が噛合可能に構成されるが、これについては後に詳説する。

＜駆動部について＞
次に、駆動部２０について図４および図９を参照しつつ説明する。図９は、駆動部２０の構成を説明する図であり、また、駆動部２０によるピストン３０の駆動を説明する図である。なお、図９は、ピストン３０の駆動（移動）の推移を模式的に示している。具体的には、図９において上段は、ピストン３０が初期位置であるときの状態を示し、駆動部２０によってピストン３０等の状態が中段、下段の順で推移するものとする。

図４および図９に示すように、駆動部２０は、モータ２１と、付勢部２２とを備え、ピストン３０を駆動させる。

モータ２１は、ピストン３０を初期位置の状態に維持させるとともに、圧縮空気を生成した後のピストン３０を初期位置に戻す動力を供給する。例えば、モータ２１は、小歯車２１ａを備える。

具体的には、図９の上段に示すように、モータ２１の図示しない出力軸には、小歯車２１ａが接続される。小歯車２１ａは、モータ２１の出力軸の回転に伴って回転する。なお、モータ２１と小歯車２１ａとの間に減速機などが接続されてもよい。

小歯車２１ａは、例えば欠歯歯車である。従って、小歯車２１ａには、外周において歯２１ａ１が形成される部分と、歯２１ａ１が形成されない部分（以下、「欠歯部分２１ｂ」と記載する場合がある）とがある。

また、ピストン３０が初期位置にあるとき、すなわちピストン３０の移動前の状態では、小歯車２１ａの歯２１ａ１と、上記したピストン３０の接続部３４のラック歯３４ａとが噛合されるものする。

上記のように構成されたモータ２１は、例えば図示しない制御装置に接続され、制御装置からの制御信号に応じて作動し、ピストン３０を駆動させるが、これについては後述する。

付勢部２２は、図４および図９の上段に示すように、ピストン３０に対して噴射方向（Ｙ軸正方向）への付勢力を作用させる。なお、付勢部２２としては、例えばコイルばねを用いることができる。また、図９では、理解の便宜のため、付勢部２２を簡略化し、図４等とは異なる位置に示している。

付勢部２２は、シリンダ１０内において、一端がピストン３０に接続される一方、他端がシリンダ１０（例えば蓋部１４）に接続されるとともに、ピストン３０の移動方向に沿って配置される。そして、ピストン３０が初期位置にあるとき、すなわちピストン３０の移動前の状態では、圧縮された状態でシリンダ１０内に配置される。このとき、モータ２１の小歯車２１ａの歯２１ａ１と、ピストン３０の接続部３４のラック歯３４ａとが噛合されているため、モータ２１からピストン３０に対し、付勢部２２の付勢力に抗する方向（Ｙ軸負方向）の力が作用し、よってピストン３０の初期位置の状態が維持される。

次に、初期位置にあるピストン３０の駆動部２０による駆動について説明する。具体的には、本実施形態にあっては、上記したように、ピストン３０の移動によって圧縮空気を生成して噴射するように構成される。ピストン３０は、かかる圧縮空気を生成するように駆動部２０によって駆動される。

例えば、噴射装置１が空気を噴射する場合、モータ２１に対して制御装置から制御信号が入力される。なお、かかる制御信号は、例えば車両２（図１参照）の乗員の要求による入力であってもよいし、定期的あるいは不定期な入力であってもよい。

モータ２１は、図９の中段に示すように、制御信号に応じて作動する。例えば、モータ２１は、小歯車２１ａを矢印Ｃ１方向（図９で反時計回り）に回転させるように作動する。この小歯車２１ａの回転により、歯２１ａ１がラック歯３４ａと噛合されなくなる、言い換えると、欠歯部分２１ｂがラック歯３４ａと対応する位置となり、よってモータ２１からピストン３０に対し、付勢部２２の付勢力に抗する方向（Ｙ軸負方向）の力が作用しなくなる。

これにより、ピストン３０は、付勢部２２からの付勢力を受けて、噴射方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｄ１参照）。このピストン３０の移動によってシリンダ室１２の空間１２ａの空気が圧縮されて圧縮空気が生成され、生成された圧縮空気は、ピストン側流路部３２からノズル４０（図４参照）へ供給されて噴射される。

図９の下段は、圧縮空気を生成した後のピストン３０の状態を示し、モータ２１は、かかるピストン３０を初期位置に戻す動力を供給する。具体的には、モータ２１は、小歯車２１ａを矢印Ｃ２方向（図９で反時計回り）に回転させるように作動する。この小歯車２１ａの回転により、歯２１ａ１がラック歯３４ａに噛合され、モータ２１からピストン３０に対し、付勢部２２の付勢力に抗する方向（Ｙ軸負方向）の力が作用する。これにより、ピストン３０は、噴射方向とは反対方向（Ｙ軸負方向）へ移動し（矢印Ｄ２参照）、その後、図９の上段に示すような初期位置に戻って、次回の噴射に備える。

なお、上記では、付勢部２２が、コイルばねである例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば板ばねや皿ばねなどピストン３０に対して付勢力を作用させるものであれば、その他の種類のものを用いてもよい。

＜噴射装置の動作について＞
次に、上記のように構成された噴射装置１の動作例について、図１０Ａ～図１０Ｆを参照して説明する。図１０Ａ～図１０Ｆは、噴射装置１の動作例を説明する図である。

図１０Ａは、ピストン３０が初期位置にある状態を示している。このとき、ノズル４０は、後退位置にあり、また、ピストン３０に係止されている。具体的には、図１０Ａに破線の閉曲線で囲んで示すように、ノズル４０の係止部４３の係止爪４３ｂがピストン３０の被係止部３３に係止される。ここで、ノズル４０の係止爪４３ｂは、背面側がノズル収容部１３の内周面１３ｄに当接しているため、被係止部３３から外れないようにすることができる、言い換えると、ノズル４０をピストン３０に確実に係止することができる。

次に、噴射装置１による空気の噴射動作が開始される。具体的には、図１０Ｂに示すように、駆動部２０によってピストン３０が駆動される。詳しくは、上記したように、駆動部２０のモータ２１が作動し、小歯車２１ａの歯２１ａ１がラック歯３４ａと噛合されなくなり（図９参照）、ピストン３０が噴射方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｅ１参照）。

ここで、図１０Ｂに破線の閉曲線で囲んで示すように、ノズル４０は、ピストン３０に係止されたまま、すなわちノズル４０の係止爪４３ｂがピストン３０の被係止部３３に係止されたままであることから、ノズル４０は、ピストン３０の移動に伴ってシリンダ１０から進出する方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｅ２参照）。

このように、本実施形態において、ノズル４０は、ピストン３０が空気を噴射させる噴射方向へ移動するとき、係止部４３によってピストン３０と係止された状態でシリンダ１０から進出する。

これにより、本実施形態にあっては、ノズル４０を適切に移動させることができ、結果として空気（流体）を効率よく噴射することができる。

すなわち、例えば仮に、ノズルの基端側へ空気を供給して、その空気圧でノズルを進出させるように構成した場合、ノズルを進出させることのできる空気圧や空気量を確保する必要があるため、空気を供給する装置（ピストンやシリンダ）の大型化を招くおそれがある。また、例えば仮に、空気を供給する装置を小型にすると、ノズルを所定位置まで進出させることができなかったり、ノズルを空気圧で所定位置まで進出させたとしても、ノズルから噴射させる空気圧や空気量が不足して付着物を除去できなかったりするおそれがある。

そこで、本実施形態に係るノズル４０は、ピストン３０が移動するとき、係止部４３によってピストン３０と係止された状態でシリンダ１０から進出するようにした。すなわち、本実施形態に係るノズル４０は、係止部４３を備えることで、ピストン３０のストローク動作と連動してシリンダ１０から進出するようにしたので、ノズル４０を適切に移動させることができる。また、適切に移動させたノズル４０に空気を供給することで、空気（流体）を効率よく噴射することができる。

また、図１０Ｂに示すノズル４０にあっては、ガイド部１５によってガイドされつつ進出方向へ移動する。具体的には、ノズル４０は、突起部４４がシリンダ１０のガイド部１５（正確にはガイド溝１５ａ）を摺動することで、ガイドされてスムーズに進出方向へ移動することができる。

次に、図１０Ｃに示すように、ピストン３０は、付勢部２２の付勢力によってさらに噴射方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｅ３参照）。そして、ノズル４０が所定位置まで進出したとき、シリンダ１０の規制部１５ｂ２によってノズル４０の進出方向への移動を規制する。具体的には、ノズル４０が所定位置まで進出し、突起部４４が規制部１５ｂ２と当接することで、ノズル４０の進出方向への移動を規制する。

これにより、ノズル４０をより適切に移動させることができる、すなわち、ノズル４０を所定位置（例えば、噴射口４２ａが噴射対象であるカメラ１００のレンズ１０１へ向くような位置）まで確実に進出させることができる。

なお、ノズル４０が所定位置にあって、突起部４４が規制部１５ｂ２に当接するとき、図１０Ｃに破線の閉曲線で囲んで示すように、係止部４３の係止爪４３ｂがガイド部１５のガイド溝１５ａに対応するように位置される。すなわち、係止部４３は、係止爪４３ｂを含めた背面側がガイド溝１５ａとなるため、ガイド溝１５ａ側へ向けて弾性変形可能な位置となる。

次に、図１０Ｄに示すように、ピストン３０は、付勢部２２の付勢力によってさらに噴射方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｅ４参照）。上記したように、ピストン３０のピストン側流路部３２がノズル４０のノズル側流路部４１の内側となるように配置されることから、ピストン３０は、ノズル側流路部４１内を移動し、係止部４３を径方向外側へ押し広げることとなる。

すなわち、ノズル４０は、所定位置まで進出した状態でピストン３０が噴射方向へさらに移動すると、ピストン３０から係止部４３に対して径方向外側への押圧力が作用する。図１０Ｄに破線の閉曲線で囲んで示すように、かかる押圧力によって、係止部４３の少なくとも一部（例えば支柱部４３ａ）が弾性変形して係止部４３（ここでは係止爪４３ｂ）が被係止部３３から外れ、よってノズル４０は、係止部４３によるピストン３０との係止が解除される。

これにより、ノズル４０が所定位置に進出したままの状態で、ピストン３０のみが噴射方向へさらに移動することが可能になる。すなわち、ピストン３０は、さらなる噴射方向への移動によってシリンダ室１２で圧縮空気を確実に生成することが可能になる。

また、上記したようにノズル４０とピストン３０との係止が解除されるとき、ガイド溝１５ａには、弾性変形してノズル４０とピストン３０との係止を解除したときの係止部４３（正確には係止爪４３ｂ）が位置するように構成される。

すなわち、ガイド溝１５ａは、上記したノズル４０の移動をガイドする機能、および、弾性変形する係止部４３（正確には係止爪４３ｂ）が逃げるスペースとしての機能の両方を備えることができる。

次に、図１０Ｅに示すように、ピストン３０は、付勢部２２の付勢力によってさらに噴射方向（Ｙ軸正方向）へ移動する（矢印Ｅ５参照）。すなわち、ピストン３０は、係止部４３による係止が解除された状態で噴射方向へさらに移動する。

このように、ピストン３０がさらに移動することによって、シリンダ室１２の空間１２ａの空気をさらに圧縮して圧縮空気を確実に生成することができる。

そして、ピストン３０の移動によって生成された圧縮空気は、矢印Ｆ１で示すように、スリット３２ｂを通ってピストン側流路部３２の流路３２ａに流入する。続いて、ピストン側流路部３２を通過した圧縮空気は、矢印Ｆ２で示すように、ノズル側流路部４１の流路４１ａへ流れて噴射口４２ａから噴射される。

このように、ノズル４０は、ピストン３０のピストン側流路部３２に接続されてピストン側流路部３２から空気（流体）が供給されることから、所定位置に移動させたノズル４０に対して空気を確実に供給でき、空気（流体）を効率よく噴射することができる。

次に、図１０Ｆに示すように、ピストン３０は、付勢部２２の付勢力によってさらに噴射方向へ移動して、ヘッド部３１がシリンダ室１２の端部１２ｃに到達する。これにより、ピストン３０の噴射方向への移動が規制されるため、圧縮空気は生成されず、よって圧縮空気の噴射が完了する。

このように、本実施形態にあっては、ピストン３０の初期位置からのストロークが、ノズル４０とピストン３０とが係止部４３によって係止されて一体で移動する領域（図１０Ａ～図１０Ｃ参照）と、ノズル４０が所定位置まで進出したときに、ノズル４０とピストン３０との係止が解除されてピストン３０のみが移動する領域（図１０Ｄ～図１０Ｆ参照）とを含むようにした。

言い換えると、ピストン３０のストロークのうち、初期の段階ではノズル４０と係止さされてノズル４０を所定位置まで移動させつつ圧縮空気を生成する動作が行われ、ノズル４０を所定位置まで移動させた後の段階では、初期の段階から続けて圧縮空気を生成して噴射する動作が行われるようにした。これにより、本実施形態にあっては、ノズル４０を適切な位置である所定位置に移動させて、空気を効率よく噴射することができる。

また、本実施形態に係るノズル４０は、係止部４３を備えてピストン３０のストローク動作と連動してシリンダ１０から進出するようにしたので、例えばノズル４０を移動させるためだけの駆動源等（ノズル専用のモータなど）を不要にできる、すなわち部品点数の増加を招くことがなく、よって低コスト化を図ることが可能になる。

また、本実施形態にあっては、ピストン３０を噴射方向へ移動させる際、ピストン３０に作用する負荷はシリンダ１０との摩擦力等に限られるため、例えばばねの付勢力に抗してピストンを噴射方向へ移動させるような構成の噴射装置に比べて、ピストン３０を効率よく移動させることができる。

なお、噴射装置１は、空気の噴射が完了すると、モータ２１を作動させて初期状態へ戻る動作を行う。すなわち、噴射が完了すると、モータ２１は、ピストン３０を初期位置に戻す動力を供給する。これにより、ピストン３０は、噴射方向とは反対方向（Ｙ軸負方向）へ移動し、初期位置へ戻って次回の噴射に備えることとなる。

具体的に説明すると、ピストン３０やノズル４０は、上記した噴射時とは逆の動作を行う。すなわち、ピストン３０は、図１０Ｆに示す噴射完了時の状態から、噴射方向とは反対方向（Ｙ軸負方向）へ移動する。詳しくは、モータ２１が作動して小歯車２１ａの歯２１ａ１がラック歯３４ａに噛合され、モータ２１からピストン３０に対し、付勢部２２の付勢力に抗する方向（Ｙ軸負方向）の力が作用し、ピストン３０がＹ軸負方向へ移動する（図９の下段参照）。

ピストン３０の移動により、ピストン側流路部３２は、ノズル側流路部４１の内部から徐々に抜ける（図１０Ｅ、図１０Ｄ参照）。そして、ノズル４０の係止爪４３ｂがピストン３０の被係止部３３の位置となるまで、ピストン３０が戻ると、弾性変形していた係止部４３の係止爪４３ｂは被係止部３３に係止する、すなわち、ノズル４０とピストン３０とが係止する。

そして、ピストン３０が、さらにＹ軸負方向へ移動すると、ピストン３０に係止されたノズル４０も、所定位置から後退方向（Ｙ軸負方向）へ移動する（図１０Ｂ参照）。そして、ピストン３０が初期位置まで戻るとき、ピストン３０も後退位置まで戻る（図１０Ａ参照）。

このように、本実施形態に係る噴射装置１にあっては、ノズル４０を進出させるときは付勢部２２の付勢力を利用し、ノズル４０を後退させるときはモータ２１の動力を利用するようにした。従って、本実施形態にあっては、ノズル４０を、進出方向および後退方向の両方向とも強制的に移動させることが可能となり、よってノズル４０を所定位置（進出位置）や後退位置へ確実に移動させることができる。

上述してきたように、実施形態に係る噴射装置１は、ピストン３０と、ノズル４０とを備える。ピストン３０は、シリンダ１０に収容され、シリンダ１０の内部で往復移動可能に構成される。ノズル４０は、少なくとも一部がシリンダ１０に収容され、シリンダ１０に対して進退移動可能に構成される。また、ノズル４０は、ピストン３０と係止する係止部４３を備え、ピストン３０が流体を噴射させる噴射方向へ移動するとき、係止部４３によってピストン３０と係止された状態でシリンダ１０から進出する。これにより、ノズル４０を適切に移動させて流体を効率よく噴射することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 噴射装置
１０ シリンダ
１５ ガイド部
１５ａ ガイド溝
１５ｂ２ 規制部
２０ 駆動部
３０ ピストン
３１ ヘッド部
３２ ピストン側流路部
４０ ノズル
４３ 係止部
４４ 突起部

Claims (9)

1. シリンダに収容され、前記シリンダの内部で往復移動可能なピストンと、
   少なくとも一部が前記シリンダに収容され、前記シリンダに対して進退移動可能なノズルと
   を備え、
   前記ノズルは、
   前記ピストンと係止する係止部
   を備え、前記ピストンが流体を噴射させる噴射方向へ移動するとき、前記係止部によって前記ピストンと係止された状態で前記シリンダから進出すること
   を特徴とする噴射装置。
2. 前記ノズルは、
   所定位置まで進出したとき、前記係止部による前記ピストンとの係止が解除され、
   前記ピストンは、
   前記係止部による係止が解除された状態で前記噴射方向へさらに移動して流体を噴射させること
   を特徴とする請求項１に記載の噴射装置。
3. 前記ピストンは、
   前記係止部が係止される被係止部
   を備え、
   前記ノズルは、
   前記所定位置まで進出した状態で前記ピストンが前記噴射方向へさらに移動したときの押圧力によって、前記係止部の少なくとも一部が弾性変形して前記係止部が前記被係止部から外れることで、前記係止部による前記ピストンとの係止が解除されること
   を特徴とする請求項２に記載の噴射装置。
4. 前記シリンダは、
   前記所定位置まで進出したとき、前記ノズルの進出方向への移動を規制する規制部
   を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の噴射装置。
5. 前記シリンダは、
   前記ノズルの移動をガイドするガイド部を備え、
   前記ノズルは、
   前記ガイド部内を移動する突起部を備え、
   前記規制部は、
   前記ガイド部に形成されるとともに、前記ガイド部内を移動する前記突起部が当接することで前記ノズルの前記進出方向への移動を規制すること
   を特徴とする請求項４に記載の噴射装置。
6. 前記ガイド部は、
   前記突起部が移動するガイド溝を含み、
   前記ガイド溝には、弾性変形して前記ノズルと前記ピストンとの係止を解除したときの前記係止部が位置すること
   を特徴とする請求項５に記載の噴射装置。
7. 前記ピストンは、
   ヘッド部と、
   前記ヘッド部から前記噴射方向へ突出するように形成されるとともに、内部に流体の流路が形成される流路部と
   を備え、
   前記ノズルは、
   前記流路部に接続されて前記流路部から流体が供給されること
   を特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の噴射装置。
8. ピストンと、ノズルとを備えた噴射装置の噴射方法であって、
   シリンダに収容され前記シリンダの内部で往復移動可能なピストンと、少なくとも一部が前記シリンダに収容され前記シリンダに対して進退移動可能なノズルとが係止部によって係止され、前記ノズルは、前記ピストンが流体を噴射させる噴射方向へ移動するとき、前記係止部によって前記ピストンと係止された状態で前記シリンダから進出する工程
   を含むことを特徴とする噴射方法。
9. 前記ノズルは、所定位置まで進出したとき、前記係止部による前記ピストンとの係止が解除され、前記ピストンは、前記係止部による係止が解除された状態で前記噴射方向へさらに移動して流体を噴射させる工程
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の噴射方法。

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