JP2023024067A - 車両用清掃システム - Google Patents

Abstract

【課題】弁装置に備えられるダイヤフラムの無用な振動を抑制し、異音の発生を抑制することができる車両用清掃システムを提供する。【解決手段】弁装置２４は、駆動ポンプ２３から供給される圧縮エアＣＡ１に基づいて清掃対象への吹付けに適した出力エアを生成する。出力エアの生成過程において、弁装置２４では、ダイヤフラム３３を変位させて弁体３３ａ，３３ｂを開弁状態とする前に、弁室３６内の圧力Ｐ２を上昇させることが行われる。その際、弁室３６内の圧力Ｐ２の過剰上昇により弁室３６の一部を構成するダイヤフラム３３に振動が生じ得るが、弁室３６内に充填される圧縮エアＣＡ１の一部を吐出流路３９に漏れＣＡｙとして生じさせて圧力Ｐ２を意図的に逃がすように圧力逃がし溝３９ｂが機能する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の清掃対象に流体を吹付けて異物を除去清掃する車両用清掃システムに関する。

近年、車両の高度運転支援や自動運転の技術が進みつつあり、車両の周囲状況を把握するためのセンサが増えつつある。その一つとして例えば、光学センサを用いる測距システムであるＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、又はLaser Imaging Detection and Ranging）が知られ、自車と対象物との間での投受光による距離測定が行われている。

車両の周囲状況を把握するセンサは、そのセンシング面として例えばレンズやカバーガラス等の外表面が車両の外側に露出する態様となっている。そのため、センサのセンシング面に雨滴等の異物が付着すると、光学センサの光路上に異物が位置することになり、上記測距システム等において測距精度が低下する懸念があった。

そこで、センサのセンシング面にエアや洗浄液、これらの混合流体等を吹付けて、センシング面に付着した異物を除去清掃する技術の開発検討が行われている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２０－８３３０５号公報

上記特許文献１に開示の技術では、ダイヤフラムを含む弁装置が用いられている。弁装置は、駆動ポンプから供給される圧縮エアを駆動ポンプの吐出圧力よりも高い圧力まで蓄圧し、蓄圧した高圧のエアを噴射ノズルに吐出することを繰り返して、高圧でパルス状とした出力エアを生成している。このような出力エアを弁装置にて生成することにより、センサのセンシング面の清掃力が高められている。

しかしながら、ダイヤフラムを用いる弁装置では、エアの蓄圧時にそのダイヤフラムが振動することが懸念事項としてある。ダイヤフラムの振動は異音の発生に繋がるため、ダイヤフラムの無用な振動の抑制を図ることが検討課題としてあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、弁装置に備えられるダイヤフラムの無用な振動を抑制し、異音の発生を抑制することができる車両用清掃システムを提供することにある。

上記課題を解決する車両用清掃システムは、圧縮流体（ＣＡ１）を生成する駆動ポンプ（２３）と、前記圧縮流体に基づいて出力流体（ＣＡ２）を生成する弁装置（２４）と、前記出力流体を清掃対象（１１，１２等）に吹付けるための噴射ノズル（２５）とを備え、前記出力流体の吹付けにより前記清掃対象に付着した異物の除去清掃を行う車両用清掃システム（２０）であって、前記弁装置は、前記駆動ポンプから前記圧縮流体を導入する導入流路（３８）の開閉を行う第１弁体（３３ａ）と、前記噴射ノズルに向けて前記出力流体を吐出する吐出流路（３９）の開閉を行う第２弁体（３３ｂ）とを有するとともに、前記導入流路及び前記吐出流路と連通する弁室（３６）の一部を構成するダイヤフラム（３３）と、前記導入流路及び前記吐出流路の閉弁方向に前記第１及び第２弁体を押付ける付勢部材（３４，３５）とを備え、前記導入流路及び前記吐出流路の閉弁状態にて前記圧縮流体の一部を前記弁室への漏れ（ＣＡｘ）として生じさせて前記弁室内に前記圧縮流体の充填を行い、前記導入流路側の第１圧力（Ｐ１）と前記弁室内の第２圧力（Ｐ２）とで協働して前記ダイヤフラムを変位させて前記第１及び第２弁体を開弁として前記駆動ポンプの吐出圧力（Ｐ０）よりも高い圧力まで蓄圧した前記出力流体を生成するように構成されるものであり、更に、前記弁室内に充填される前記圧縮流体の一部を前記吐出流路への漏れ（ＣＡｙ）として生じさせて前記吐出流路側に前記第２圧力を意図的に逃がす圧力逃がし部（３９ｂ，３１ｇ）を備えている。

上記車両用清掃システムによれば、弁装置において、駆動ポンプから供給される圧縮流体に基づいて清掃対象への吹付けに適した出力流体を生成する過程で、ダイヤフラムを変位させて第１及び第２弁体を開弁状態とする前に、弁室内の圧力である第２圧力を上昇させることが行われる。その際、弁室内の第２圧力の過剰上昇により弁室の一部を構成するダイヤフラムに振動が生じ得るが、弁室内に充填される圧縮流体の一部を吐出流路に漏れとして生じさせて第２圧力を意図的に逃がすように圧力逃がし部が機能する。これにより、ダイヤフラムの振動が抑制され、異音の発生を抑制することが可能となる。

一実施形態における車両用清掃システムを示す構成図である。 同実施形態の車両用清掃システムの清掃装置を示す断面図である。 同実施形態の清掃装置の弁装置を示す斜視断面図である。 同実施形態の弁装置の一部を拡大した斜視図である。 同実施形態の動作説明に用いる断面図であり、（ａ）は全体、（ｂ）は拡大した一部を示す図である。 同実施形態の動作説明に用いる断面図である。 同実施形態の動作説明に用いる波形図である。 同実施形態の動作説明に用いる波形図である。 比較例の動作説明に用いる波形図である。 同実施形態の弁装置の動作特性を示す遷移図である。 同実施形態の弁装置の動作説明に用いる波形図である。 変更例における車両用清掃システムの清掃装置を示す断面図である。 同変更例の清掃装置の弁装置に用いるダイヤフラムの断面図である。 別の変更例における車両用清掃システムの清掃装置を示す断面図である。

以下、車両用清掃システムの一実施形態について説明する。
［車両用清掃システムの全体構成］
図１に示す車両１０には、前端中央部に第１測距センサ１１が設置され、後端中央部に第２測距センサ１２が設置されている。第１及び第２測距センサ１１，１２は、車両１０のそれぞれ前方及び後方に向けた所定波長の光の投受光を行う光学センサを用いて構成されるものである。第１及び第２測距センサ１１，１２は、それぞれ自車と前方対象物及び後方対象物との距離を測定するＬＩＤＡＲ等の測距システムに用いられ、車両１０の高度運転支援や自動運転等を実施するシステムに用いられる。

第１及び第２測距センサ１１，１２は、それぞれ自身の例えばレンズやカバーガラス等の外表面であるセンシング面１１ａ，１２ａが車両１０の外側に露出する態様となっている。すなわち、測距精度の低下懸念のある雨滴等の異物が各センシング面１１ａ，１２ａに付着し得るため、車両１０には各センシング面１１ａ，１２ａに付着した異物の除去清掃を行う車両用清掃システム２０が搭載されている。車両用清掃システム２０は、第１及び第２清掃装置２１，２２を備える。第１清掃装置２１は、車両１０の前端中央部に設置の第１測距センサ１１を清掃対象とし、第２清掃装置２２は、車両１０の後端中央部に設置の第２測距センサ１２を清掃対象としている。

第１及び第２清掃装置２１，２２は、それぞれ駆動ポンプ２３、弁装置２４及び噴射ノズル２５を備える。駆動ポンプ２３は、圧縮エアＣＡ１を連続的に弁装置２４に供給可能である。弁装置２４は、駆動ポンプ２３から供給される圧縮エアＣＡ１を更に高圧かつパルス状に変換した出力エアＣＡ２を生成し、噴射ノズル２５に供給する。噴射ノズル２５は、弁装置２４にて生成した高圧でパルス状の出力エアＣＡ２を各測距センサ１１，１２のセンシング面１１ａ，１２ａに向けて吹付けて、各センシング面１１ａ，１２ａに付着した異物の除去清掃が行われる。

第１及び第２清掃装置２１，２２の各駆動ポンプ２３は、車両１０に搭載の各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、すなわち上位ＥＣＵ５０、前側ＥＣＵ５１及び後側ＥＣＵ５２により制御される。前側ＥＣＵ５１は、第１清掃装置２１の駆動ポンプ２３を制御する機能を含み、後側ＥＣＵ５２は、第２清掃装置２２の駆動ポンプ２３を制御する機能を含む。上位ＥＣＵ５０は、前側ＥＣＵ５１及び後側ＥＣＵ５２の統括制御を行う。

［第１及び第２清掃装置、弁装置の詳細構成］
図２に示すように、第１及び第２清掃装置２１，２２は、駆動ポンプ２３、弁装置２４及び噴射ノズル２５をそれぞれ用いた同一構成となっている。なお、第１及び第２清掃装置２１，２２は同一構成であるため、図２を用いた共通の説明とする。

第１及び第２清掃装置２１，２２において、駆動ポンプ２３と弁装置２４とは接続ホース２６にて互いに接続されており、弁装置２４と噴射ノズル２５とは接続ホース２７にて互いに接続される。接続ホース２６，２７は、ゴムホース等、可撓性材料にて構成される。駆動ポンプ２３は、圧縮エアＣＡ１を連続的に生成可能な電動エアポンプにて構成される。弁装置２４は、駆動ポンプ２３から連続的に供給される圧縮エアＣＡ１を更に高圧かつパルス状に変換した出力エアＣＡ２を生成する。弁装置２４は、弁装置２４にて生成した出力エアＣＡ２を噴射ノズル２５に供給する。噴射ノズル２５は、自身の噴射口２５ａが図１に示す第１及び第２測距センサ１１，１２のセンシング面１１ａ，１２ａに向けられて配置される。噴射ノズル２５は、弁装置２４にて生成した高圧でパルス状の出力エアＣＡ２を各センシング面１１ａ，１２ａの好適範囲に向けて吹付ける。

図２及び図３に示すように、弁装置２４は、ベース部材３１、カバー部材３２、ダイヤフラム３３及び付勢バネ３４，３５を備える。これら構成部品のうち、ベース部材３１の一部、カバー部材３２、ダイヤフラム３３及び付勢バネ３４，３５にて弁本体部３０が構成される。本実施形態の弁装置２４は、換言すれば、列挙したベース部材３１、カバー部材３２、ダイヤフラム３３及び付勢バネ３４，３５のみの構成部品にて簡素に構成されたものである。なお、以降の説明では、ベース部材３１が下側、カバー部材３２が上側とするが、弁装置２４の使用時の向きはこれに限定されない。

ベース部材３１は、樹脂製であり、上側部分に基台部３１ａ、下側部分に接続部３１ｂを有する。基台部３１ａは、弁本体部３０の筐体の下側部分を構成するものであり、円形状の底壁部３１ｃと、底壁部３１ｃの周縁部分から上方に立設される円環状の側壁部３１ｄとを有する。これに対し、カバー部材３２は、弁本体部３０の筐体の上側部分を構成するものであり、円形状の上壁部３２ａと、上壁部３２ａの周縁部分から下方に延出される円環状の側壁部３２ｂとを有する。ベース部材３１とカバー部材３２とは、側壁部３１ｄの上端面と側壁部３２ｂの下端面とが互いに当接するようにして組付けられ、各端面間でダイヤフラム３３の周縁部３３ｘを挟持し、この周縁部３３ｘの挟持によりシールが図られている。ダイヤフラム３３は、自身と基台部３１ａの底壁部３１ｃと側壁部３１ｄとで形成される空間を弁室３６とし、カバー部材３２の上壁部３２ａと側壁部３２ｂとで形成される空間を背圧室３７として区画する。

接続部３１ｂは、基台部３１ａの下面側に設けられ、基台部３１ａの底壁部３１ｃから一旦下方に延びそこから二股に延びる逆Ｔ字状をなしている。接続部３１ｂは、二股に分かれた一方側を駆動ポンプ２３側の接続ホース２６と接続するためのポンプ側接続部３１ｅ、二股に分かれた他方側を噴射ノズル２５側の接続ホース２７と接続するためのノズル側接続部３１ｆとしている。ポンプ側接続部３１ｅの内側に形成される導入流路３８と、ノズル側接続部３１ｆの内側に形成される吐出流路３９とはそれぞれ独立している。基台部３１ａの底壁部３１ｃの略中央部には、導入流路３８及び吐出流路３９の各開口部３８ａ，３９ａがそれぞれ独立して形成される。各開口部３８ａ，３９ａは、底壁部３１ｃの底面上から若干円筒状に突出する形状をなしている。

ダイヤフラム３３は、可撓性材料にて略円板状に形成され、略中央部において、導入流路３８及び吐出流路３９の各開口部３８ａ，３９ａと対向する位置のそれぞれに略円柱状の弁体３３ａ，３３ｂを有する。ダイヤフラム３３は、各弁体３３ａ，３３ｂと周縁部３３ｘとがともに所定の厚みを有している。一方、ダイヤフラム３３のそれ以外の部位、すなわち弁体３３ａと弁体３３ｂとの間や各弁体３３ａ，３３ｂと周縁部３３ｘとの間は、各弁体３３ａ，３３ｂ及び周縁部３３ｘよりも薄い薄肉部３３ｃとして構成される。つまり、ダイヤフラム３３は、固定される周縁部３３ｘに対し薄肉部３３ｃを介して繋がる各弁体３３ａ，３３ｂが変位可能に、しかも各弁体３３ａ，３３ｂ同士もそれぞれ独立して変位可能に構成される。このような各弁体３３ａ，３３ｂの変位動作により、弁体３３ａは、導入流路３８の開口部３８ａと当接又は離間して駆動ポンプ２３側と弁室３６との間の流路の開閉を行う。弁体３３ｂは、吐出流路３９の開口部３９ａと当接又は離間して噴射ノズル２５側と弁室３６との間の流路の開閉を行う。

カバー部材３２は、樹脂製であり、上壁部３２ａにおける各弁体３３ａ，３３ｂと対向する位置のそれぞれに突状部３２ｃ，３２ｄを有する。各突状部３２ｃ，３２ｄは、圧縮コイルバネよりなる付勢バネ３４，３５の位置規制用の突部であり、各突状部３２ｃ，３２ｄにそれぞれ付勢バネ３４，３５の上部側が挿入される。各付勢バネ３４，３５の上端部は上壁部３２ａに当接する。これに対し、各付勢バネ３４，３５の下端部は各弁体３３ａ，３３ｂに当接する。つまり、各付勢バネ３４，３５は、上壁部３２ａを起点として自身の付勢力により各弁体３３ａ，３３ｂを下方に、すなわち各弁体３３ａ，３３ｂを導入流路３８及び吐出流路３９の各開口部３８ａ，３９ａへの押付力を生じさせる。なお、付勢バネ３５の付勢力は、付勢バネ３４の付勢力よりも相対的に小さい設定である。

ここで、各弁体３３ａ，３３ｂの上面においても突部３３ｄ，３３ｅが設けられ、各付勢バネ３４，３５の下部側が各突部３３ｄ，３３ｅに挿入されている。すなわち、各付勢バネ３４，３５と各弁体３３ａ，３３ｂとの相対的な位置規制が行われ、相互間の位置ずれが抑えられている。特に本実施形態のようにダイヤフラム３３の中心から偏倚した位置に設けられる各弁体３３ａ，３３ｂに対し、常に適切な押付力を各付勢バネ３４，３５から付与するのに好適である。なお、各突部３３ｄ，３３ｅや各突状部３２ｃ，３２ｄを特に設けなくてもよい。

カバー部材３２の上壁部３２ａには、各突状部３２ｃ，３２ｄよりも外側位置において、各弁体３３ａ，３３ｂの変位動作が背圧室３７内の圧力の影響を受けないように背圧室３７とカバー部材３２の外部と連通する２つの連通孔３２ｅが設けられている。背圧室３７が各連通孔３２ｅを介して大気開放とされることで、弁装置２４におけるダイヤフラム３３の弁体３３ａ，３３ｂの速やかな動作が損なわれないようになっている。

また、弁装置２４は、ダイヤフラム３３の無用な振動を抑制する構造が採られている。図４に示すように、吐出流路３９の開口部３９ａには、ダイヤフラム３３の弁体３３ｂが当接して座面となる筒状に突出する部分の先端面に、周方向一部を凹ませた形状をなす内圧逃がし溝３９ｂが設けられている。内圧逃がし溝３９ｂは、断面半円状の溝形状をなしており、径方向に直線状に延びて内外を連通する。また、内圧逃がし溝３９ｂは、開口部３９ａの周方向のうち、導入流路３８の開口部３８ａに最も近い位置に１つ設けられている。内圧逃がし溝３９ｂは、弁室３６内の圧縮エアＣＡ１の一部を下流側の吐出流路３９に適度に逃がして弁室３６内の圧力Ｐ２（図５参照）を調整し、ダイヤフラム３３の無用な振動の抑制に寄与する。

上記したように、導入流路３８の開口部３８ａを開閉する弁体３３ａ側が第１弁部３０ａ、吐出流路３９の開口部３９ａを開閉する弁体３３ｂ側が第２弁部３０ｂであり、弁装置２４の弁本体部３０は第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂを有する。第１及び第２清掃装置２１，２２は、上記した弁装置２４をそれぞれ備えて構成される。このような車両用清掃システム２０の第１及び第２清掃装置２１，２２の各弁装置２４を含む動作、及び各弁装置２４のダイヤフラム３３の振動抑制については後に詳述する。

［本実施形態の車両用清掃システムの動作及び作用］
本実施形態の車両用清掃システム２０の動作及び作用について説明する。
車両用清掃システム２０において、例えば清掃対象の第１及び第２測距センサ１１，１２の各センシング面１１ａ，１２ａに雨滴等の異物が付着したことに基づき、若しくは異物の有無にかかわらず所定時間毎に、上位ＥＣＵ５０に清掃指令が生じる。上位ＥＣＵ５０に第１及び第２清掃装置２１，２２に対する清掃指令が生じると、前側及び後側ＥＣＵ５１，５２を通じて各清掃装置２１，２２の駆動ポンプ２３の駆動が行われる。

駆動ポンプ２３が駆動されていない非駆動状態では、各清掃装置２１，２２の弁装置２４の非作動状態であり、図２に示すように、第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂが閉弁状態となっている。すなわち、ダイヤフラム３３の各弁体３３ａ，３３ｂが導入流路３８及び吐出流路３９の各開口部３８ａ，３９ａに当接している。導入流路３８の開口部３８ａは密閉状態であり、吐出流路３９の開口部３９ａについては内圧逃がし溝３９ｂ分だけエア漏れを許容する略密閉状態となっている。

そして、駆動ポンプ２３の駆動にて圧縮エアＣＡ１が連続的に供給されると、付勢バネ３４の付勢による弁体３３ａの閉弁状態の維持作用にて、弁装置２４の導入流路３８及び接続ホース２６を含む導入側の圧力Ｐ１が図７の矢印ａにて示すように上昇する。導入側の圧力Ｐ１は、図３に示すように、弁体３３ａに作用する面積Ｓ１分の部位３３ａ１、すなわち開口部３８ａの内側の比較的狭い部位に作用する。弁体３３ａに作用する押上力Ｆ１は、導入側の圧力Ｐ１と面積Ｓ１との積、Ｆ１＝Ｐ１×Ｓ１である。そして、導入側の閉弁状態の圧力Ｐ１は、図７に示すように、駆動ポンプ２３の吐出圧力Ｐ０よりも十分に高い圧力まで高められる。なお、本実施形態で用いる駆動ポンプ２３の吐出圧力Ｐ０は、駆動ポンプ２３と噴射ノズル２５とを接続ホース２６で直接接続（すなわち、弁装置２４などを介さないで接続）した場合に駆動ポンプ２３を駆動したときの接続ホース２６内の圧力である。そのため、駆動ポンプ２３自体の吐出口を締め切った場合の吐出圧力ではなく、駆動ポンプ２３からの吐出流量がゼロの場合の吐出圧力でもない。

また、導入側の圧力Ｐ１の上昇に伴い、第１弁部３０ａにおいては、図５に示すように、弁体３３ａと開口部３８ａとの間に僅かな隙間が生じて、上昇した圧力Ｐ１に基づく圧縮エアＣＡ１の一部が漏れＣＡｘとして弁室３６に僅かに漏出する構成となっている。図８に示すように、導入側の圧力Ｐ１が圧力Ｐ１ａまで上昇すると、上記した弁室３６への漏れＣＡｘが生じるようになっている。そのため、弁室３６内の圧力Ｐ２についても徐々に上昇する。弁室３６内の圧力Ｐ２は、図３に示すように、ダイヤフラム３３の薄肉部３３ｃに作用する面積Ｓ２分の部位３３ｃ１、すなわち開口部３８ａ，３９ａの外側の薄肉部３３ｃ全体（厳密には弁体３３ａの上記面積Ｓ１等を除く弁体３３ａ，３３ｂの周縁部を含む）の比較的広い部位に作用する。この場合、薄肉部３３ｃに作用する押上力Ｆ２は、弁室３６内の圧力Ｐ２と面積Ｓ２との積、Ｆ２＝Ｐ２×Ｓ２である。圧力Ｐ２が作用する薄肉部３３ｃの面積Ｓ２は圧力Ｐ１が作用する弁体３３ａの面積Ｓ１よりも広いため、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１より低くても押上力Ｆ２としての影響力は大である。

ここで、導入側の圧力Ｐ１が最大圧力Ｐ１ｍａｘとなるまでの上昇過程において、第１弁部３０ａでは圧縮エアＣＡ１の一部を漏れＣＡｘとして生じさせて弁室３６内の圧力Ｐ２を上昇させることが行われる。図９に示す比較例では、圧力Ｐ２が最大圧力Ｐ２ｍａｘに到達した後に大きく上下に変動する事象が生じ得る。比較例の弁装置（図示略）は、本実施形態でいう弁室３６内の圧力Ｐ２を適度に逃がす内圧逃がし溝３９ｂ（図４及び図５参照）を有していない構造である。そのため、比較例の弁装置の動作としては、弁室３６内の圧力Ｐ２が比較的速く上昇し、最大圧力Ｐ２ｍａｘの到達後においても圧力Ｐ２の過剰上昇が生じ易い。この圧力Ｐ２の過剰上昇は、ダイヤフラム３３を変位させようとする力になるが、一方で導入側の圧力Ｐ１が最大圧力Ｐ１ｍａｘの到達前であると、ダイヤフラム３３の大きな変位は生じない。結果、ダイヤフラム３３には第２弁部３０ｂの弁体３３ｂを僅かに押上げるような小さな変位が生じ、圧力Ｐ２の過剰上昇分が下流側の吐出流路３９に逃げる。またこのとき、弁体３３ｂを押上げての圧力Ｐ２の逃げとなるため、圧力Ｐ２の低下が比較的大きく生じ易い。以降、弁室３６内の圧力Ｐ２の上下動は比較的大きく繰り返し生じて、しかもこの圧力Ｐ２の変動は意図せず成り行きで生じ得る。このような圧力Ｐ２の大きな上下動は、ダイヤフラム３３の弁体３３ｂを小刻みに小さく変位させてダイヤフラム３３を振動させることに繋がるものである。

これに対し、本実施形態の弁装置２４は、図４及び図５に示すように、第２弁部３０ｂにおいて弁室３６内に充填される圧縮エアＣＡ１の一部を漏れＣＡｙとして下流側の吐出流路３９に適度に逃がす内圧逃がし溝３９ｂが設けられている。内圧逃がし溝３９ｂは、弁室３６内の圧力Ｐ２を適度に逃がす機能を有する。そのため、図８に示すように、弁室３６内の圧力Ｐ２が比較例よりも比較的緩やかな上昇となり、最大圧力Ｐ２ｍａｘの到達後においても圧力Ｐ２の過剰上昇分は内圧逃がし溝３９ｂを通じて下流側の吐出流路３９に逃げる。このようなダイヤフラム３３の変位を極力生じさせないような内圧逃がし溝３９ｂを通じての圧力Ｐ２の逃がしは意図したものであり、弁室３６内の圧力Ｐ２を適度に上昇させつつ安定的に推移させることが可能である。このように本実施形態の弁装置２４では、ダイヤフラム３３の弁体３３ｂを小刻みに小さく変位させるようなダイヤフラム３３の動作、すなわちダイヤフラム３３の振動は抑制されるものとなっている。

ちなみに、第１弁部３０ａにおける漏れＣＡｘ発生時の流路断面積Ａ１は、この場合第１弁体３３ａと導入流路３８の開口部３８ａとの間の流路断面積であり、導入側の圧力Ｐ１と漏れＣＡｘの流量とで算出可能である。また、第２弁部３０ｂにおける漏れＣＡｙ発生時の流路断面積Ａ２は、この場合内圧逃がし溝３９ｂの流路断面積である。そして、噴射ノズル２５における噴射口２５ａの流路断面積Ａ３とすると、本実施形態の弁装置２４の上記動作を好適に行わせるには各流路断面積Ａ１，Ａ２，Ａ３の関係が「Ａ２＜Ａ１＜Ａ３」を満たすように設定とすることが好ましい。「Ａ２＜Ａ１」と設定することは、弁室３６内の圧力Ｐ２の適度な蓄圧が生じることを意味する。「Ａ１＜Ａ３」と設定することは、弁室３６内の圧力Ｐ２の適度な逃げが生じることを意味する。

そして、弁室３６内の圧力Ｐ２が最大圧力Ｐ２ｍａｘとなった後に導入側の圧力Ｐ１も最大圧力Ｐ１ｍａｘとなる図７に示す点ｂになると、両圧力Ｐ１，Ｐ２が第１及び第２圧力として協働してダイヤフラム３３を大きく変位させる。すなわち、図３及び図６に示すように、弁体３３ａ側の押上力Ｆ１と薄肉部３３ｃ側の押上力Ｆ２とを合算したダイヤフラム３３の押上力「Ｆ１＋Ｆ２」が付勢バネ３４，３５による押付力を上回る。これにより、ダイヤフラム３３全体が押上げられて大きく変位し、第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂがともに開弁状態になる。つまり、各弁体３３ａ，３３ｂがともに開口部３８ａ，３９ａから離間し、導入流路３８、弁室３６及び吐出流路３９が導通状態となる。

開弁直前の導入側の圧力Ｐ１は、駆動ポンプ２３の吐出圧力Ｐ０よりも十分に高い図７に示す点ｂまで高められており、開弁により導入流路３８側の高圧の圧縮エアＣＡ１が一気に弁室３６を経て吐出流路３９に流れる。吐出側の圧力Ｐ３は、図７の矢印ｃにて示すように急増する。つまり、噴射ノズル２５には、高圧のエアが出力エアＣＡ２として供給される。

また、吐出側の圧力Ｐ３の急増の一方で、導入側の圧力Ｐ１は、図７の矢印ｄにて示すように急減する。やがて、吐出側の圧力Ｐ３が導入側の圧力Ｐ１と一致する図７に示す点ｅ以降は、両圧力Ｐ３，Ｐ１がともに低下していき、図７に示す点ｆになると、ダイヤフラム３３が開弁から閉弁に切替わる。つまり、図３に示す弁室３６内の圧力Ｐ２も低下していき、両圧力Ｐ１，Ｐ２に基づくダイヤフラム３３の押上力「Ｆ１＋Ｆ２」よりも付勢バネ３４，３５による押付力が勝る。これにより、第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂの各弁体３３ａ，３３ｂが導入流路３８及び吐出流路３９の各開口部３８ａ，３９ａを閉塞する。吐出側の圧力Ｐ３はゼロとなり、導入側の圧力Ｐ１は再び上昇に転じ、ダイヤフラム３３が開弁するまで再び高められる。このような繰り返しの動作により、高圧でパルス状の出力エアＣＡ２が次々に生成される。

このようにして生成される高圧でパルス状の出力エアＣＡ２は、噴射ノズル２５から第１及び第２測距センサ１１，１２の各センシング面１１ａ，１２ａに対して吹付けられる。これにより、各センシング面１１ａ，１２ａに付着し得る雨滴等の異物の効果的な除去清掃が行われ、測距精度を良好に維持することが可能である。しかも、駆動ポンプ２３の吐出圧力Ｐ０よりも十分に高圧の出力エアＣＡ２が生成可能なため、駆動ポンプ２３に小型のものを使用することもできる。

なお、図１に示すように、車両１０に一般に搭載されるウォッシャ装置１３と第１及び第２清掃装置２１，２２とを前側ＥＣＵ５１を通じて協働させる構成としてもよい。ウォッシャ装置１３は、タンク１３ａに貯留された洗浄液をウォッシャポンプ１３ｂの駆動にてウインドシールド等に供給するものである。そして、洗浄液を各センシング面１１ａ，１２ａに供給した後に出力エアＣＡ２を吹付けるようにすれば、エアの吹付けだけでは落ちにくい汚れ等の異物除去清掃の効果向上も期待できる。

［本実施形態の弁装置の動作特性］
本実施形態の弁装置２４の動作特性について追記する。
図１０に示すように、本実施形態の弁装置２４は、第１及び第２特性Ｘ１，Ｘ２の２つの動作特性上を都度切り替わる構成となっている。第１特性Ｘ１は、噴射口の口径の大きい第１の口径のノズルと直接ホースで駆動ポンプ２３とを接続した場合の特性である。第１特性Ｘ１は、圧力に対する流量が大である。第２特性Ｘ２は、噴射口の口径が第１の口径のノズルに比べて極めて小さい第２の口径のノズルと直接ホースで駆動ポンプ２３とを接続した場合の特性である。第２特性Ｘ２は、圧力に対する流量が極めて小さい。つまり、第１の口径のノズルと直接ホースで駆動ポンプ２３とを接続した場合が弁体３３ａの開弁状態と等価であり、第２の口径のノズルと直接ホースで駆動ポンプ２３とを接続した場合が弁体３３ａの閉弁状態で漏れＣＡｘが生じている状態に等価である。

弁装置２４において、ダイヤフラム３３の弁体３３ａが導入流路３８の開口部３８ａを閉弁している状態では、動作が第２特性Ｘ２上で遷移し（図１０中、矢印α１）、導入側の圧力Ｐ１が短時間で高まり蓄圧されていく。このとき、圧力Ｐ１の上昇に伴いエアの流量が僅かに増加しているのは、本実施形態の弁装置２４では、弁体３３ａが閉弁状態であっても開口部３８ａとの間に僅かな隙間を生じさせて漏れＣＡｘを生じさせているためである。漏れＣＡｘは、極めて小さな口径の第２の口径のノズルから吐出させているかのようである。

そして、導入側の圧力Ｐ１が最大圧力Ｐ１ｍａｘに到達すると、弁体３３ａが開状態となるように変位し、その最大圧力Ｐ１ｍａｘに基づく出力エアＣＡ２が弁体３３ａより下流側に吐出される。このときの弁装置２４は、動作が第１特性Ｘ１側に移行する（図１０中、矢印α２）。弁装置２４は、あたかも大きな口径の第１の口径のノズルから吐出させているかのように第１特性Ｘ１上に沿って（図１０中、矢印α３）、高圧で漏れＣＡｘよりも十分に流量の大きい出力エアＣＡ２を瞬間的に吐出する。

やがて、導入側の圧力Ｐ１が最小圧力Ｐ１ｍｉｎに到達すると、弁体３３ａが閉状態となるように変位し、動作が第２特性Ｘ２側に戻る。以降、矢印α１にて示す蓄圧、漏れの過程、矢印α２にて示す開変位の過程、矢印α３にて示す出力エアＣＡ２の吐出の過程から矢印α１の過程への戻りが繰り返される。すなわち、図１１に示すような圧力変化が繰り返されることで、高圧でパルス状の出力エアＣＡ２の生成及び吐出が行われる。

なお、本実施形態では、駆動ポンプ２３自体の吐出口を締め切ったその締切圧を「Ｐｓ」とすると、最大圧力Ｐ１ｍａｘは、締切圧Ｐｓの１／３より大きくなるように設定される（Ｐｓ／３＜Ｐ１ｍａｘ）。一方、最小圧力Ｐ１ｍｉｎは、締切圧Ｐｓの２／３より小さくなるように設定される（Ｐ１ｍｉｎ＜２Ｐｓ／３）。勿論、Ｐ１ｍｉｎ＜Ｐ１ｍａｘである。また、ダイヤフラム３３の弁体３３ａが開動作する圧力Ｐ１ｍａｘから閉動作する圧力Ｐ１ｍｉｎまで変化するが、圧力Ｐ１ｍｉｎは、圧力Ｐ１ｍａｘの８０％より小さくなるように設定される（Ｐ１ｍｉｎ＜０．８Ｐ１ｍａｘ）。

［本実施形態の効果］
本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態に用いる弁装置２４は、駆動ポンプ２３から供給される圧縮エアＣＡ１に基づいて清掃対象の各測距センサ１１，１２のセンシング面１１ａ，１２ａへの吹付けに適した出力エアＣＡ２を生成する。出力エアＣＡ２の生成過程において、弁装置２４では、ダイヤフラム３３を変位させて第１及び第２弁体３３ａ，３３ｂを開弁状態とする前に、弁室３６内の圧力Ｐ２を上昇させることが行われる。その際、弁室３６内の圧力Ｐ２の過剰上昇により弁室３６の一部を構成するダイヤフラム３３に振動が生じ得るが、弁室３６内に充填される圧縮エアＣＡ１の一部が圧力逃がし溝３９ｂを通じて吐出流路３９に漏れＣＡｙとして生じる。つまり、弁室３６内の圧力Ｐ２を適度に安定して上昇させつつ圧力変動を意図して逃がすように圧力逃がし溝３９ｂを機能させることができる。これにより、ダイヤフラム３３の振動を抑制でき、異音の発生を抑制することができる。

（２）本実施形態では、弁室３６への漏れＣＡｘ発生時の流路断面積Ａ１と、吐出流路３９への漏れＣＡｙ発生時の流路断面積Ａ２と、噴射ノズル２５の噴射口２５ａの流路断面積Ａ３との関係が「Ａ２＜Ａ１＜Ａ３」に設定されている。「Ａ２＜Ａ１」と設定することで弁室３６内の圧力Ｐ２が適度に蓄圧でき、「Ａ１＜Ａ３」と設定することで弁室３６内の圧力Ｐ２の適度な逃げが生じる。つまり、各流路断面積Ａ１，Ａ２，Ａ３を好ましい関係とすることで、弁装置２４の好適動作が可能である。

（３）本実施形態では、弁室３６内の圧力Ｐ２を逃がす圧力逃がし部が、吐出流路３９の開口部３９ａの筒状に突出する部分の先端面の一部を凹ませた形状の圧力逃がし溝３９ｂとして構成されている。つまり、圧力逃がし溝３９ｂを容易に形成することができる。

（４）圧力逃がし溝３９ｂは、導入流路３８の開口部３８ａに近い側の部位に設けられている。つまり、弁室３６内の圧力Ｐ２を上昇させるための圧縮エアＣＡ１の漏れＣＡｘを直接的に受け易い位置にあるため、圧力逃がし溝３９ｂによる圧力Ｐ２の逃がしを効果的に行うことが期待できる。

［変更例］
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・弁装置２４の構成は一例であり、適宜変更してもよい。
例えば、図１２及び図１３に示すように、弁装置２４に用いるダイヤフラム３３をゴム部品３３αと樹脂部品３３βとの２種の部品で構成してもよい。ゴム部品３３αには、周縁部３３ｘ、薄肉部３３ｃ、第１弁体３３ａにおける導入流路３８の開口部３８ａとの当接部位３３ａｘ、及び第２弁体３３ｂにおける吐出流路３９の開口部３９ａとの当接部位３３ｂｘが連続して一体的に設けられている。また、ゴム部品３３αには、各弁体３３ａ，３３ｂの当接部位３３ａｘ，３３ｂｘの反対側に、樹脂部品３３βを装着するための装着凹部３３ｆが設けられている。樹脂部品３３βは、第１弁体３３ａ側の付勢バネ３４を支持する突部３３ｄを有する部品と、第２弁体３３ｂ側の付勢バネ３５を支持する突部３３ｅを有する部品との２つの部品よりなる。各樹脂部品３３βは、ゴム部品３３αに設けたそれぞれの装着凹部３３ｆに装着させるための嵌合部３３ｇを有している。各樹脂部品３３βには、その装着時の空気抜きとなる貫通孔３３ｈが中央部に貫通するようにして設けられている。また、各樹脂部品３３βには、自身を含む各弁体３３ａ，３３ｂの変位時にカバー部材３２に対して自身の案内を行うための案内片３３ｉが設けられている。このようなダイヤフラム３３を用いてもよい。

また、第２弁部３０ｂにおいて、弁室３６内の圧力Ｐ２を下流側の吐出流路３９に漏れＣＡｙとして適度に逃がす内圧逃がし部として内圧逃がし溝３９ｂは一例であり、適宜変更してもよい。内圧逃がし溝３９ｂは、吐出流路３９の開口部３９ａにおいて導入流路３８の開口部３８ａに最も近い位置に１つ設けたが、設ける位置は周方向のいずれであってもよい。また、周方向に複数設けてもよい。また、断面半円状で径方向に直線状に延びる溝形状以外の形状としてもよい。また、開口部３９ａ以外に設けてもよく、例えば図１４に示すように、ベース部材３１の底壁部３１ｃに形成され弁室３６と吐出流路３９とを連通する内圧逃がし通路３１ｇを設けてもよい。内圧逃がし通路３１ｇは、例えば上下方向に直線状に延びる通路形状をなしている。第２弁部３０ｂにおける漏れＣＡｙ発生時の流路断面積Ａ２は、この内圧逃がし通路３１ｇの流路断面積である。内圧逃がし通路３１ｇは、弁体３３ｂと当接する吐出流路３９の開口部３９ａの形状変更を伴わない態様の一例である。

また、上記以外で弁室３６内の圧力Ｐ２を下流側に逃がすために弁室３６と吐出流路３９とが連通する極微小な孔や溝等としてもよい。
また、ダイヤフラム３３において、圧力Ｐ２の作用する薄肉部３３ｃの面積Ｓ２が圧力Ｐ１の作用する弁体３３ａの面積Ｓ１よりも広い設定（Ｓ２＞Ｓ１）であったが、面積Ｓ１，Ｓ２を同等、若しくは逆の関係としてもよい。

また、ダイヤフラム３３を共用して第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂを略同一の弁構造としたが、第１及び第２弁部３０ａ，３０ｂを互いに大きく異なる弁構造のものを用いて構成してもよい。

・弁装置２４と駆動ポンプ２３との間、弁装置２４と噴射ノズル２５との間のそれぞれに接続ホース２６，２７を用いたが、接続ホース２６，２７のいずれか、若しくは両方を省略してもよい。この場合、弁装置２４と駆動ポンプ２３とを一体的に、弁装置２４と噴射ノズル２５とを一体的に、更に駆動ポンプ２３と弁装置２４と噴射ノズル２５とを一体的に構成してもよい。ちなみに、弁装置２４にて生成した出力エアＣＡ２の噴射ノズル２５までの配管ロスを低減することが好ましく、弁装置２４と噴射ノズル２５とを互いに近づけて配置するのが好ましい。駆動ポンプ２３については、弁装置２４の近くに配置しても遠くに配置しても構わないため、例えば第１及び第２清掃装置２１，２２で共通で１つ用いる構成とすることも可能である。

・エアを清掃対象に吹付けるものであったが、空気以外の気体、水や洗浄液等の液体、これらの混合流体等よりなる各種流体を吹付ける態様としてもよい。
・測距センサ１１，１２は、車両１０の前端中央部と車両１０の後端中央部にそれぞれ配置されているものであったが、車両１０の左右側面に配置されているものであってもよい。

・測距センサ１１，１２を清掃対象としたがこれに限らない。例えば、車両１０の周囲を撮像するカメラ、測距センサやカメラといった光学センサ以外のセンサ、センサ以外で、例えば図１に示すヘッドライト１５、テールランプ１６、ミラー１７等を清掃対象としてもよい。また、反射鏡を用いる従前のミラー１７のみならず、近年そのミラー１７に代わって採用されつつあるデジタルアウターミラー１８のカメラの外表面を清掃対象としてもよい。

１１，１２ 第１及び第２測距センサ（清掃対象）、２０ 車両用清掃システム、２３ 駆動ポンプ、２４ 弁装置、２５ 噴射ノズル、３１ｇ 圧力逃がし通路（圧力逃がし部）、３３ａ 第１弁体、３３ｂ 第２弁体、３４，３５ 付勢バネ（付勢部材）、３６ 弁室、３８ 導入流路、３９ 吐出流路、３９ｂ 圧力逃がし溝（圧力逃がし部）、ＣＡ１ 圧縮エア（圧縮流体）、ＣＡ２ 出力エア（出力流体）、ＣＡｘ，ＣＡｙ 漏れ、Ｐ０ 吐出圧力、Ｐ１ 圧力（第１圧力）、Ｐ２ 圧力（第２圧力）

Claims (6)

1. 圧縮流体（ＣＡ１）を生成する駆動ポンプ（２３）と、
   前記圧縮流体に基づいて出力流体（ＣＡ２）を生成する弁装置（２４）と、
   前記出力流体を清掃対象（１１，１２等）に吹付けるための噴射ノズル（２５）と
   を備え、前記出力流体の吹付けにより前記清掃対象に付着した異物の除去清掃を行う車両用清掃システム（２０）であって、
   前記弁装置は、
   前記駆動ポンプから前記圧縮流体を導入する導入流路（３８）の開閉を行う第１弁体（３３ａ）と、前記噴射ノズルに向けて前記出力流体を吐出する吐出流路（３９）の開閉を行う第２弁体（３３ｂ）とを有するとともに、前記導入流路及び前記吐出流路と連通する弁室（３６）の一部を構成するダイヤフラム（３３）と、
   前記導入流路及び前記吐出流路の閉弁方向に前記第１及び第２弁体を押付ける付勢部材（３４，３５）と
   を備え、前記導入流路及び前記吐出流路の閉弁状態にて前記圧縮流体の一部を前記弁室への漏れ（ＣＡｘ）として生じさせて前記弁室内に前記圧縮流体の充填を行い、前記導入流路側の第１圧力（Ｐ１）と前記弁室内の第２圧力（Ｐ２）とで協働して前記ダイヤフラムを変位させて前記第１及び第２弁体を開弁として前記駆動ポンプの吐出圧力（Ｐ０）よりも高い圧力まで蓄圧した前記出力流体を生成するように構成されるものであり、
   更に、前記弁室内に充填される前記圧縮流体の一部を前記吐出流路への漏れ（ＣＡｙ）として生じさせて前記吐出流路側に前記第２圧力を意図的に逃がす圧力逃がし部（３９ｂ，３１ｇ）を備えている、
   車両用清掃システム。
2. 前記弁室への漏れ発生時の流路断面積Ａ１と、前記吐出流路への漏れ発生時の流路断面積Ａ２と、前記噴射ノズルの噴射口（２５ａ）の流路断面積Ａ３との関係が「Ａ２＜Ａ１＜Ａ３」に設定されている、
   請求項１に記載の車両用清掃システム。
3. 前記吐出流路は、筒状に突出する形状をなす開口部（３９ａ）を有するものであり、
   前記圧力逃がし部は、前記開口部の筒状に突出する部分の先端面の一部を凹ませた形状をなす圧力逃がし溝（３９ｂ）である、
   請求項１又は請求項２に記載の車両用清掃システム。
4. 前記圧力逃がし溝は、前記導入流路の開口部（３８ａ）に近い側の部位に設けられている、
   請求項３に記載の車両用清掃システム。
5. 前記圧力逃がし部は、前記弁装置の一部を構成する壁部（３１ｃ）に形成され前記弁室と前記吐出流路とを連通する圧力逃がし通路（３１ｇ）である、
   請求項１又は請求項２に記載の車両用清掃システム。
6. 前記圧縮流体及び前記出力流体は圧縮エア（ＣＡ１）及び出力エア（ＣＡ２）であり、
   前記駆動ポンプは、前記圧縮エアを生成するエアポンプである、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用清掃システム。

Images