JP2023122889A - 流路切替装置、及び車両用清掃装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構成の簡略化を可能とした流路切替装置を提供すること。【解決手段】流路切替装置である車両用清掃装置20は、駆動ポンプPから供給される流体を第1ノズルN1と第2ノズルN2とから切り替えて出力可能である。車両用清掃装置20は、第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか一方からの流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで流体の流れを第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか他方側に切り替える切替弁21を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、流路切替装置、及び車両用清掃装置に関するものである。
近年、車両には、周囲の状況を把握するための複数のセンサが設けられることがある。センサは、そのセンシング面(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。よって、センシング面には、雨滴等の異物が付着する虞がある。センサを含むシステムは、センシング面に異物が付着した状態では、正常に機能しなくなる虞がある。よって、センサのセンシング面はそれぞれ清掃する必要がある。このように、車両は複数の清掃対象を有することがある。そこで、例えば、車両に備えられる車両用清掃装置としては、スイッチ操作によって流路を切り替える電磁弁を有するものがある(例えば、特許文献1参照)。このような車両用清掃装置では、単一の駆動ポンプから供給される流体を2つの清掃対象に対してそれぞれ吹き付けることが可能となる。
しかしながら、上記した車両用清掃装置等の流路切替装置では、電磁弁やその電磁弁に接続される電線や電磁弁を制御するための制御部等が必要となってしまう。よって、装置が複雑化してしまうという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成の簡略化を可能とした流路切替装置、及び車両用清掃装置を提供することにある。
上記課題を解決する流路切替装置(20)は、駆動ポンプ(P)から供給される流体(CA1)を第1出力部(N1)と第2出力部(N2)とから切り替えて出力可能な流路切替装置であって、前記第1出力部及び前記第2出力部のいずれか一方からの前記流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで前記流体の流れを前記第1出力部及び前記第2出力部のいずれか他方側に切り替える切替弁(21)を備える。
同構成によれば、第1出力部及び第2出力部のいずれか一方からの流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで流体の流れが第1出力部及び第2出力部のいずれか他方側に切り替えられる。よって、単一の駆動ポンプから供給される流体を機械的に第1出力部と第2出力部とから切り替えて出力することができる。よって、電磁弁等を備えた流路切替装置に比べて、構成を簡略化できる。
上記課題を解決する車両用清掃装置は、上記流路切替装置よりなり、前記第1出力部は、第1清掃対象(11a)に前記流体を噴射するための第1ノズルであり、前記第2出力部は、第2清掃対象(12a)に前記流体を噴射するための第2ノズルである。
同構成によれば、第1ノズル及び第2ノズルのいずれか一方からの流体の噴射によって対応した流路内の圧力が低下することで流体の流れが第1ノズル及び第2ノズルのいずれか他方側に切り替えられる。よって、単一の駆動ポンプから供給される流体を第1ノズルと第2ノズルとから切り替えて噴射することができる。よって、電磁弁等を備えた車両用清掃装置に比べて、構成を簡略化できる。
以下、車両用清掃装置の一実施形態について図1~図9に従って説明する。
(車両10の構成)
図1に示すように、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測距センサ11及び第2測距センサ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測距センサ11及び第2測距センサ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測距システム(LIDAR等)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。
(車両10の構成)
図1に示すように、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測距センサ11及び第2測距センサ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測距センサ11及び第2測距センサ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測距システム(LIDAR等)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測距センサ11及び第2測距センサ12は、それぞれ自身のセンシング面(例えばレンズやカバーガラス等の外表面)11a,12aが車両10の外側に露出している。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装置20が搭載されている。なお、本実施形態では、第1測距センサ11のセンシング面11aが第1清掃対象とされ、第2測距センサ12のセンシング面12aが第2清掃対象とされている。
(車両用清掃装置20の構成)
図2及び図3に示すように、車両用清掃装置20は、駆動ポンプPから供給される流体を第1出力部としての第1ノズルN1と第2出力部としての第2ノズルN2とから切り替えて出力することが可能に構成されている。車両用清掃装置20は、第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか一方からの流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで流体の流れを第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか他方側に切り替える切替弁21を備える。詳しくは、車両用清掃装置20は、駆動ポンプPと、第1ノズルN1と、第2ノズルN2と、切替弁21と、分岐部22と、第1チェック弁23と、第2チェック弁24と、第1貯留部25と、第2貯留部26と、第1蓄圧弁27と、第2蓄圧弁28とを備える。
図2及び図3に示すように、車両用清掃装置20は、駆動ポンプPから供給される流体を第1出力部としての第1ノズルN1と第2出力部としての第2ノズルN2とから切り替えて出力することが可能に構成されている。車両用清掃装置20は、第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか一方からの流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで流体の流れを第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか他方側に切り替える切替弁21を備える。詳しくは、車両用清掃装置20は、駆動ポンプPと、第1ノズルN1と、第2ノズルN2と、切替弁21と、分岐部22と、第1チェック弁23と、第2チェック弁24と、第1貯留部25と、第2貯留部26と、第1蓄圧弁27と、第2蓄圧弁28とを備える。
(駆動ポンプPの構成)
駆動ポンプPは、流体としての圧縮エアCA1を生成可能な例えば容積型ポンプとしてギヤポンプなどの電動のエアポンプにて構成される。
駆動ポンプPは、流体としての圧縮エアCA1を生成可能な例えば容積型ポンプとしてギヤポンプなどの電動のエアポンプにて構成される。
(分岐部22の構成)
分岐部22は、互いに連通した源流開口22a、第1流路開口22b、及び第2流路開口22cを有する。分岐部22は、源流開口22aが駆動ポンプPに接続ホース29aを介して接続されている。分岐部22は、駆動ポンプPから供給される圧縮エアCA1の源流路R0を第1流路R1側と第2流路R2側とに分岐する。
分岐部22は、互いに連通した源流開口22a、第1流路開口22b、及び第2流路開口22cを有する。分岐部22は、源流開口22aが駆動ポンプPに接続ホース29aを介して接続されている。分岐部22は、駆動ポンプPから供給される圧縮エアCA1の源流路R0を第1流路R1側と第2流路R2側とに分岐する。
(第1チェック弁23及び第2チェック弁24の構成)
第1チェック弁23及び第2チェック弁24は、例えば、内部に球体とばねとを有し、分岐部22側への圧縮エアCA1の逆流を防ぐものである。第1チェック弁23は、分岐部22の第1流路開口22bに接続ホース29bを介して接続されている。第2チェック弁24は、分岐部22の第2流路開口22cに接続ホース29cを介して接続されている。
第1チェック弁23及び第2チェック弁24は、例えば、内部に球体とばねとを有し、分岐部22側への圧縮エアCA1の逆流を防ぐものである。第1チェック弁23は、分岐部22の第1流路開口22bに接続ホース29bを介して接続されている。第2チェック弁24は、分岐部22の第2流路開口22cに接続ホース29cを介して接続されている。
(第1貯留部25及び第2貯留部26の構成)
第1貯留部25及び第2貯留部26は、例えば、有底円筒状に形成され、圧縮エアCA1を所定の容積だけ貯留可能とされている。第1貯留部25及び第2貯留部26は、例えば、第1チェック弁23及び第2チェック弁24のそれぞれと切替弁21とを直接接続ホースで接続した場合の各ホース内の容積よりも大きな容積とされている。第1貯留部25は、第1チェック弁23に接続ホース29dを介して接続されている。第2貯留部26は、第2チェック弁24に接続ホース29eを介して接続されている。
第1貯留部25及び第2貯留部26は、例えば、有底円筒状に形成され、圧縮エアCA1を所定の容積だけ貯留可能とされている。第1貯留部25及び第2貯留部26は、例えば、第1チェック弁23及び第2チェック弁24のそれぞれと切替弁21とを直接接続ホースで接続した場合の各ホース内の容積よりも大きな容積とされている。第1貯留部25は、第1チェック弁23に接続ホース29dを介して接続されている。第2貯留部26は、第2チェック弁24に接続ホース29eを介して接続されている。
(切替弁21の構成)
図4に示すように、切替弁21は、第1分割体41と第2分割体42と切替弁体としての切替ダイヤフラム43とを有する。
図4に示すように、切替弁21は、第1分割体41と第2分割体42と切替弁体としての切替ダイヤフラム43とを有する。
第1分割体41は、第1導入口44と第1吐出口45と第1バルブ室46とを形成するためのものである。第2分割体42は、第2導入口47と第2吐出口48と第2バルブ室49とを形成するためのものである。切替ダイヤフラム43は、第1バルブ室46と第2バルブ室49とを区画するように介在され、第1バルブ室46内と第2バルブ室49内との圧力差に応じて第1吐出口45または第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを遮断するためのものである。言い換えると、切替ダイヤフラム43は、第1バルブ室46内と第2バルブ室49内との圧力差に応じて第1吐出口45または第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを許容するためのものである。
詳述すると、第1分割体41は、樹脂製であり、本体部41aと、外延部41bと、第1流入筒部41cと、第1内延筒部41dと、第1外延筒部41eとを有する。本体部41aは、略有底筒形状に形成されている。外延部41bは、本体部41aの開口部から径方向外側に延設されている。第1流入筒部41cは、本体部41aの外周の一部から筒状に突出して形成され、本体部41aの外側と内側を連通するように形成されている。第1内延筒部41dは、本体部41aの底部中央から本体部41aの内側方向に筒状に突出、すなわち第1バルブ室46の内側に筒状に突出して形成されている。第1外延筒部41eは、本体部41aの底部中央から本体部41aの外側方向に筒状に突出して形成されている。そして、第1内延筒部41dと第1外延筒部41eは、同一直線上で連通されている。本実施形態では、第1流入筒部41cの先端に形成された開口が第1導入口44とされている。本実施形態では、第1外延筒部41eの先端に形成された開口が第1吐出口45とされている。
また、第2分割体42は、樹脂製であり、第1分割体41と同形状であって、本体部42aと、外延部42bと、第2流入筒部42cと、第2内延筒部42dと、第2外延筒部42eとを有する。本体部42aは、略有底筒形状に形成されている。外延部42bは、本体部42aの開口部から径方向外側に延設されている。第2流入筒部42cは、本体部42aの外周の一部から筒状に突出して形成され、本体部42aの外側と内側を連通するように形成されている。第2内延筒部42dは、本体部42aの底部中央から本体部42aの内側方向に筒状に突出、すなわち第2バルブ室49の内側に筒状に突出して形成されている。第2外延筒部42eは、本体部42aの底部中央から本体部42aの外側方向に筒状に突出して形成されている。そして、第2内延筒部42dと第2外延筒部42eは、同一直線上で連通されている。本実施形態では、第2流入筒部42cの先端に形成された開口が第2導入口47とされている。本実施形態では、第2外延筒部42eの先端に形成された開口が第2吐出口48とされている。
切替ダイヤフラム43は、ゴム等の可撓性材料にて略円板状に形成されている。切替ダイヤフラム43は、肉厚の厚い外周縁部43aと、外周縁部43aの内側に形成された環状で薄肉の薄肉部43bと、薄肉部43bの内側であって中央に形成された円盤形状で肉厚の中央弁体43cとが連続して一体成形されてなる。
そして、第1分割体41と第2分割体42と切替ダイヤフラム43とは、切替ダイヤフラム43が間に介在されるように外延部41b,42b同士が嵌合固定されることで組み付けられる。すなわち、切替ダイヤフラム43は、その外周縁部43aが外延部41b,42bにて挟持されている。また、第1分割体41及び第2分割体42の各々の本体部41a,42aの内部が切替ダイヤフラム43にてそれぞれ区画されることで、第1バルブ室46と第2バルブ室49とが区画形成されて両室間の流体の流通が不能となっている。中央弁体43cは、切替弁21の内部で位置が変位することにより第1内延筒部41dの先端の開口、または第2内延筒部42dの先端の開口を閉塞して、第1吐出口45または第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを遮断することが可能とされている。すなわち、中央弁体43cは、第1内延筒部41dの先端の開口と第2内延筒部42dの先端の開口の一方を閉塞状態とするとともに他方を開口状態として、第1吐出口45と第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを択一的に遮断することが可能とされている。
そして、切替弁21は、第1流入筒部41c、すなわち第1導入口44が第1貯留部25に接続ホース29fを介して接続されている。また、切替弁21は、第2流入筒部42cすなわち第2導入口47が第2貯留部26に接続ホース29gを介して接続されている。
(第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の構成)
第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は、駆動ポンプPの吐出圧力よりも高い圧力で開弁するように構成されている。なお、第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は同一構成であるため、第1蓄圧弁27について詳述し、第2蓄圧弁28についての詳述を省略する。
第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は、駆動ポンプPの吐出圧力よりも高い圧力で開弁するように構成されている。なお、第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は同一構成であるため、第1蓄圧弁27について詳述し、第2蓄圧弁28についての詳述を省略する。
図6及び図7に示すように、第1蓄圧弁27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。以降、ベース部材31が下側、カバー部材32が上側として説明するが、第1蓄圧弁27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ポンプ側接続部31e、二股に分かれた他方側をノズル側接続部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す。
ダイヤフラム33は、ゴム等の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とを除く部位、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との間が各弁体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その流路の開閉を行い、弁体33bは吐出流路39の開口部39aと当接又は離間してそ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の上部側が外嵌される。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を起点として各弁体33a,33bを下方に付勢、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側に向けて付勢する。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。また、上壁部32a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(大気開放された)例えば2つの連通孔32eを有する。
このようにして第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は構成されている。さらに、第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の弁本体部30は、導入流路38側であり弁体33a側を第1弁部30aとし、吐出流路39側であり弁体33b側を第2弁部30bとして構成される。第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の詳細動作については後述する。
そして、第1蓄圧弁27は、ポンプ側接続部31eが切替弁21の第1外延筒部41eに接続ホース29hを介して接続されている。また、第1蓄圧弁27は、ノズル側接続部31fが第1ノズルN1に接続ホース29jを介して接続されている。
また、第2蓄圧弁28は、ポンプ側接続部31eが切替弁21の第2外延筒部42eに接続ホース29kを介して接続されている。また、第2蓄圧弁28は、ノズル側接続部31fが第2ノズルN2に接続ホース29lを介して接続されている。
(第1ノズルN1及び第2ノズルN2の構成)
第1ノズルN1は、自身の噴射口N1aが第1測距センサ11のセンシング面11a(図1参照)に向けられて配置されている。第1ノズルN1は、第1蓄圧弁27から供給される高圧でパルス状の出力エアCA2をセンシング面11aに向けて噴射可能とされている。
第1ノズルN1は、自身の噴射口N1aが第1測距センサ11のセンシング面11a(図1参照)に向けられて配置されている。第1ノズルN1は、第1蓄圧弁27から供給される高圧でパルス状の出力エアCA2をセンシング面11aに向けて噴射可能とされている。
第2ノズルN2は、自身の噴射口N2aが第2測距センサ12のセンシング面12a(図1参照)に向けられて配置されている。第2ノズルN2は、第2蓄圧弁28から供給される高圧でパルス状の出力エアCA2をセンシング面12aに向けて噴射可能とされている。
なお、第1蓄圧弁27は、第1蓄圧弁27で生成された出力エアCA2の第1ノズルN1までの配管ロスを極力少なくするためにも第1ノズルN1の近傍位置に配置することが好ましい。また、第1蓄圧弁27と第1ノズルN1とを接続する接続ホース29jを省略し、第1蓄圧弁27と第1ノズルN1とを一体的に構成してもよい。
また、第2蓄圧弁28は、第2蓄圧弁28で生成された出力エアCA2の第2ノズルN2までの配管ロスを極力少なくするためにも第2ノズルN2の近傍位置に配置することが好ましい。また、第2蓄圧弁28と第2ノズルN2とを接続する接続ホース29lを省略し、第2蓄圧弁28と第2ノズルN2とを一体的に構成してもよい。
図1に示すように、駆動ポンプPは、ECU(Electronic Control Unit)50に接続され、ECU50により制御される。
本実施形態の動作及び作用について説明する。
本実施形態の動作及び作用について説明する。
例えば、センシング面11a,12aに対する雨滴等の異物の付着が検出された場合や、予め定めた時間が経過した場合や、スイッチ操作された場合等、ECU50を通じて駆動ポンプPが駆動されると、駆動ポンプPから圧縮エアCA1が出力される。
圧縮エアCA1は、分岐部22、第1チェック弁23、第2チェック弁24、第1貯留部25及び第2貯留部26を介して切替弁21に連続的に供給される。すると、切替弁21において、第1バルブ室46内と第2バルブ室49内との圧力差に応じて中央弁体43cが移動して第1吐出口45または第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れが遮断される。なお、中央弁体43cは、初期状態において中立位置に配置されており、経路の違い等によって第1バルブ室46内と第2バルブ室49内との圧力差が生じることで、どちらかに移動して第1吐出口45または第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを遮断する。
例えば、図5に示すように、第1バルブ室46内の圧力が高くなった場合、中央弁体43cは第2内延筒部42dの先端の開口を塞いで第2吐出口48への圧縮エアCA1の流れを遮断するとともに、第1吐出口45への圧縮エアCA1の流れを許容する。なお、このように、中央弁体43cが第2内延筒部42dを塞ぐと、第2内延筒部42d内の圧力は増加しなくなるため、第1バルブ室46内と第2バルブ室49内との圧力差が無くなっても、中央弁体43cは中立位置に戻ることはなく、位置が維持される。すなわち、中央弁体43cは、一度、第2内延筒部42dを塞ぐと、第2バルブ室49内において切替ダイヤフラム43が圧力を受ける面積が小さくなるため、室内同士の圧力差が無くなっても、「面積と圧力との積」の差が逆転するまで、位置が維持される。そして、中央弁体43cは、第2内延筒部42dを塞いだ状態で、第2バルブ室49内の圧力が第1バルブ室46内の圧力より大幅に高くなることで、前述した「面積と圧力との積」の差が逆転すると、第1内延筒部41dの先端の開口を塞ぐように移動する。
第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28は、初期状態の非作動状態では、図6に示すように、第1弁部30a及び第2弁部30bが完全な閉弁状態、すなわち各弁体33a,33bが導入流路38及び吐出流路39の各開口部38a,39aを密閉状態としている。
そして、例えば、図5に示すように、第1バルブ室46内の圧力が高くなった場合、第1吐出口45への圧縮エアCA1の流れが許容されることで、圧縮エアCA1は、第1蓄圧弁27に供給される。
そして、駆動ポンプP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、第1貯留部25内には蓄圧状態で圧縮エアCA1が貯留される。そして、第1蓄圧弁27の導入流路38及び接続ホース29hを含む導入側の圧力P1は上昇する。また、このとき、第2貯留部26内にも蓄圧状態で圧縮エアCA1が貯留されるが、圧縮エアCA1は第2蓄圧弁28には供給されない。図7に示すように、第1蓄圧弁27において、導入側の圧力P1は、弁体33aに作用する面積S1分の部位、すなわち開口部38aの面積分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、駆動ポンプPの吐出圧力よりも十分に高い圧力まで高められる。なお、上記駆動ポンプPの吐出圧力は、駆動ポンプPと第1ノズルN1とを接続ホースで直接接続した場合に駆動ポンプPを駆動したときのその流路内の圧力である(以下、単に「駆動ポンプPの吐出圧力」と称する)。
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8に示すように、弁体33aと開口部38aとの間に僅かな隙間を生じさせて、弁室36に圧縮エアCA1の一部を漏れCAxとして僅かに漏出させる構成となっている。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7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(面積S1<面積S2)、すなわち開口部38a,39aの面積を除く薄肉部33c全体の面積分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。
そして、導入側の圧力P1と弁室36内の圧力P2とがともに高まると、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」が所定押付力(付勢バネ34,35の両付勢力)を上回る。これにより、図9に示すように、ダイヤフラム33全体が大きく変位し、第1弁部30a及び第2弁部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Pの吐出圧力よりも十分に高められており、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。よって、吐出側の圧力P3は、急増する。つまり、第1ノズルN1に高圧のエアが出力エアCA2として供給される。
一方で、第1蓄圧弁27における導入側の圧力P1は、急減し、やがて、吐出側の圧力P3が導入側の圧力P1と一致する以降は、両圧力P3,P1がともに低下していき、ダイヤフラム33が開弁から閉弁に切替わる。つまり、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の付勢力が勝り、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。これら弁体33a,33bの開弁と閉弁との動作に基づき、高圧でパルス状の出力エアCA2が生成される。これにより、高圧でパルス状の出力エアCA2は、第1ノズルN1から第1測距センサ11のセンシング面11aに対して噴射される。よって、センシング面11a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る。
また、上記のように第1蓄圧弁27における導入側の圧力P1が急減することで、第1流路R1側の第1貯留部25及び第1バルブ室46内の圧力も急減する。なお、このとき、第2チェック弁24によって、第2バルブ室49及び第2貯留部26内の圧縮エアCA1の分岐部22側への逆流は防止される。すると、第2バルブ室49内の圧力が第1バルブ室46内の圧力より相対的に大幅に高くなることで、前述した「面積と圧力との積」の差が逆転して、中央弁体43cは第1内延筒部41dの先端の開口を塞ぐように移動する。なお、中央弁体43cが移動するタイミングは、接続ホース29hの長さ等の種々の条件により微妙に異なることが考えられ、例えば、前述した弁体33a,33bの閉弁後になるとは限らず、閉弁前になることも考えられる。このようにして、圧縮エアCA1の流れは、切替弁21によって第2蓄圧弁28側に切り替えられる。
すると、第2流路R2側で、第1蓄圧弁27の動作と同様に第2蓄圧弁28が動作することで、高圧でパルス状の出力エアCA2が第2ノズルN2から第2測距センサ12のセンシング面12aに対して噴射される。よって、センシング面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る。すると、圧縮エアCA1の流れは、切替弁21によって第1蓄圧弁27側に再び切り替えられて上記動作が繰り返される。このように、駆動ポンプPの駆動にて圧縮エアCA1が連続的に供給されると、第1ノズルN1と第2ノズルN2とから出力エアCA2が交互に噴射され、両センシング面11a,12aが良好に清掃される。
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
(1)第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか一方からの出力エアCA2の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで、切替弁21の作用により、圧縮エアCA1の流れが第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか他方側に切り替えられる。よって、単一の駆動ポンプPから供給される圧縮エアCA1を機械的に第1ノズルN1と第2ノズルN2とから切り替えて出力エアCA2として噴射することができる。よって、電磁弁等を備えた車両用清掃装置に比べて、構成を簡略化できる。詳しくは、本実施形態では、電磁弁やその電磁弁に接続される電線や電磁弁を制御するための制御部等が不要となる。
(1)第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか一方からの出力エアCA2の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで、切替弁21の作用により、圧縮エアCA1の流れが第1ノズルN1及び第2ノズルN2のいずれか他方側に切り替えられる。よって、単一の駆動ポンプPから供給される圧縮エアCA1を機械的に第1ノズルN1と第2ノズルN2とから切り替えて出力エアCA2として噴射することができる。よって、電磁弁等を備えた車両用清掃装置に比べて、構成を簡略化できる。詳しくは、本実施形態では、電磁弁やその電磁弁に接続される電線や電磁弁を制御するための制御部等が不要となる。
(2)第1貯留部25及び第2貯留部26によって、第1チェック弁23と切替弁21との間及び第2チェック弁24と切替弁21との間での圧縮エアCA1の量と圧力が安定する。よって、切替弁21による圧縮エアCA1の流れの切り替えを安定させることが可能となるとともに、出力エアCA2を第1ノズルN1と第2ノズルN2とから安定して出力可能となる。
(3)第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の第1弁部30aは、圧縮エアCA1の導入流路38を弁体33aにより閉弁し、駆動ポンプPから供給される圧縮エアCA1を駆動ポンプPの吐出圧力よりも高い圧力まで蓄圧する。また、第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の補助機構としても機能する第1弁部30aの他、第2弁部30b等々は、上述の蓄圧時に導入流路38側から圧縮エアCA1の漏れCAxを生じさせて漏れ側(弁室36等)にて蓄圧を行う。次いで、導入流路38側及び漏れ側(弁室36等)にて蓄圧した両圧力P1,P2に基づいて弁体33aを開弁させて、導入流路38側にて蓄圧した圧縮エアCA1を吐出流路39に出力する。そして、その後再び導入流路38側にて蓄圧可能に弁体33aを閉弁復帰させ、これら弁体33aの開弁と閉弁との動作に基づき、高圧でパルス状の出力エアCA2が生成される。つまり、このような第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28等の構成及び動作にて、高圧でパルス状の出力エアCA2を生成することができる。
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。
・上記実施形態の第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の構成は一例であり、駆動ポンプPの吐出圧力よりも高い圧力で開弁する構成であれば、適宜変更してもよい。
・上記実施形態の第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28の構成は一例であり、駆動ポンプPの吐出圧力よりも高い圧力で開弁する構成であれば、適宜変更してもよい。
例えば、上記第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28において、第2弁部30bを第1弁部30aと略同一の弁構造にて構成したが、第2弁部30bに第1弁部30aとは異なる弁構造のものを用いてもよい。
また、上記第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28が第1弁部30aと第2弁部30bとの2個の弁部を備える1つの構成体としたが、例えば単一の弁部を有する弁装置を直列に2個接続した構成としてもよい。この場合、下流側にはチェック弁を用いてもよい。
また、上記第1蓄圧弁27及び第2蓄圧弁28において、弁体33aと開口部38aとの間から圧縮エアCA1の漏れCAxを生じさせて弁室36にて蓄圧させたが、漏れCAxを弁室36に漏出させる流路を別途設ける態様としてもよい。例えば、導入流路38と弁室36とが連通する極微小な穴やスリット、若しくは開口部38aの弁体33aが当接する当接面を粗面とする態様等としてもよい。
・上記実施形態の切替弁21の構成は一例であり、同様の機能を有する構成であれば、適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、車両用清掃装置20は、第1貯留部25及び第2貯留部26を備えるとしたが、これに限定されず、例えば、第1貯留部25や第2貯留部26を備えていない構成としてもよい。なお、接続ホースが長い場合等では、接続ホースが第1貯留部25や第2貯留部26と同様の機能を果たすことが考えられる。
・上記実施形態では、車両用清掃装置20は、第1貯留部25及び第2貯留部26を備えるとしたが、これに限定されず、例えば、第1貯留部25や第2貯留部26を備えていない構成としてもよい。なお、接続ホースが長い場合等では、接続ホースが第1貯留部25や第2貯留部26と同様の機能を果たすことが考えられる。
・上記実施形態では、車両用清掃装置20は、流体として圧縮エアを第1清掃対象及び第2清掃対象に噴射するものであったが、気液混合流体や液体を噴射する態様としてもよい。なお、液体を用いる場合、その液体自身も確実に清掃対象から飛散させることが好ましい。
・上記実施形態では、第1測距センサ11及び第2測距センサ12は、車両10の前端中央部と車両10の後端中央部とにそれぞれ配置されているものであったが、これに限定されず、例えば、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。
・上記実施形態では、センシング面11a,12aを第1清掃対象及び第2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、これら光学センサ以外のセンサ、センサ以外で、例えばヘッドライト、テールランプ、電子サイドミラーカメラ、車両周囲確認用カメラ等を第1清掃対象や第2清掃対象としてもよい。
・上記実施形態では、車両用清掃装置20に具体化したが、流体を第1出力部と第2出力部とから切り替えて出力可能な他の流路切替装置に具体化してもよい。すなわち、上記実施形態では、第1出力部は第1ノズルN1であり、第2出力部は第2ノズルN2であるとしたが、これに限定されず、例えば、第1出力部や第2出力部が他の素子であってもよく、他の機器等に接続されている構成としてもよい。
11a…センシング面(第1清掃対象)、12a…センシング面(第2清掃対象)、20…車両用清掃装置(流路切替装置)、21…切替弁、22…分岐部、23…第1チェック弁、24…第2チェック弁、25…第1貯留部、26…第2貯留部、27…第1蓄圧弁、28…第2蓄圧弁、30a…第1弁部(弁部、補助機構)、30b…第2弁部(補助機構)、33…ダイヤフラム(補助機構)、33a…弁体、36…弁室(補助機構)、38…導入流路、39…吐出流路、43…切替ダイヤフラム(切替弁体)、44…第1導入口、45…第1吐出口、46…第1バルブ室、47…第2導入口、48…第2吐出口、49…第2バルブ室、CA1…圧縮エア、CAx…漏れ、N1…第1ノズル(第1出力部)、N2…第2ノズル(第2出力部)、P…駆動ポンプ、P1…圧力、P2…圧力、R0…源流路、R1…第1流路、R2…第2流路。
Claims (6)
- 駆動ポンプ(P)から供給される流体(CA1)を第1出力部(N1)と第2出力部(N2)とから切り替えて出力可能な流路切替装置(20)であって、
前記第1出力部及び前記第2出力部のいずれか一方からの前記流体の出力によって対応した流路内の圧力が低下することで前記流体の流れを前記第1出力部及び前記第2出力部のいずれか他方側に切り替える切替弁(21)を備えた、流路切替装置。 - 前記駆動ポンプに接続され、該駆動ポンプから供給される前記流体の源流路(R0)を第1流路(R1)側と第2流路(R2)側とに分岐する分岐部(22)と、
前記第1流路において前記分岐部と前記切替弁との間に接続され、前記分岐部側への前記流体の逆流を防ぐ第1チェック弁(23)と、
前記第2流路において前記分岐部と前記切替弁との間に接続され、前記分岐部側への前記流体の逆流を防ぐ第2チェック弁(24)と、
前記第1流路において前記切替弁と前記第1出力部との間に接続され、前記駆動ポンプの吐出圧力よりも高い圧力で開弁する第1蓄圧弁(27)と、
前記第2流路において前記切替弁と前記第2出力部との間に接続され、前記駆動ポンプの吐出圧力よりも高い圧力で開弁する第2蓄圧弁(28)と、
を備えた、請求項1に記載の流路切替装置。 - 前記第1流路において前記第1チェック弁と前記切替弁との間に接続され、前記流体を貯留可能な第1貯留部(25)と、
前記第2流路において前記第2チェック弁と前記切替弁との間に接続され、前記流体を貯留可能な第2貯留部(26)と、
を備えた、請求項2に記載の流路切替装置。 - 前記第1蓄圧弁及び前記第2蓄圧弁は、
前記流体の導入流路(38)を弁体(33a)により閉弁し、前記駆動ポンプから供給される前記流体を前記駆動ポンプの吐出圧力よりも高い圧力まで蓄圧する弁部(30a)と、
前記弁部による蓄圧時に前記導入流路側から前記流体の漏れ(CAx)を生じさせその漏れによる漏れ側での蓄圧と、前記導入流路側及び前記漏れ側にて蓄圧した両圧力(P1,P2)に基づく前記弁体の開弁と、前記弁体の開弁に基づき前記導入流路側にて蓄圧した前記流体の吐出流路(39)への出力と、前記吐出流路への前記流体の出力に基づき前記導入流路側にて蓄圧可能に前記弁体の閉弁復帰とを行うように構成された補助機構(30a,30b,33,36)と、
を備えた、請求項2または請求項3に記載の流路切替装置。 - 前記切替弁は、
第1導入口(44)と、
前記第1導入口と第1バルブ室(46)を介して連通する第1吐出口(45)と、
第2導入口(47)と、
前記第2導入口と第2バルブ室(49)を介して連通する第2吐出口(48)と、
前記第1バルブ室と前記第2バルブ室との間に介在され、前記第1バルブ室内と前記第2バルブ室内との圧力差に応じて、前記第1吐出口または前記第2吐出口への前記流体の流れを遮断する切替弁体(43)と、
を備えた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の流路切替装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の流路切替装置は車両用清掃装置であって、
前記第1出力部は、第1清掃対象(11a)に前記流体を噴射するための第1ノズルであり、
前記第2出力部は、第2清掃対象(12a)に前記流体を噴射するための第2ノズルである、車両用清掃装置。
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