JP5543608B2 - 流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法 - Google Patents

流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、流体供給源から供給された流体を複数の流路に選択的に供給する流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法に関し、特に、自動車におけるウインドウ等の洗浄に用いられるウォッシャポンプでの使用に好適な流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法に関する。
従来、自動車に搭載され、ウォッシャタンク内のウォッシャ液をフロントウインドウ及びリアウインドウのいずれかに選択的に供給するウォッシャポンプシステムが存在する。
この種のウォッシャポンプシステムとして、例えば、インペラの回転方向に応じて大小関係が逆転する吐出圧力をもってウォッシャ液を吐出する２つの吐出口を有したポンプ装置と、これら各吐出口にそれぞれ連通する２つの導出流路を有し、吐出圧力の圧力差によって作動することにより、２つの導出流路のうち、圧力の低い方の導出流路を閉鎖すると共に圧力の高い方の導出流路を開放するバルブ機構とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２２４２１４号公報
上記従来技術では、ポンプ（インペラ）の回転方向を変更するだけで、ウォッシャ液の供給経路（フロントウインドウ向けまたはリアウインドウ向け）を容易に変更することができる。しかしながら、上記従来技術において、更に別の供給先（例えば、ヘッドランプ）にウォッシャ液を供給しようとした場合（すなわち、３つ以上の流体供給経路に対するウォッシャ液の供給が必要な場合）、ポンプの１つの吐出口を通して複数の流体供給経路にウォッシャ液を供給することができないため、新たに別のウォッシャポンプを準備する必要があった。
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ポンプ装置等の流体供給源を複数必要とすることなく、簡易な構成により少なくとも２つ以上の流体供給経路に対して流体を選択的に供給可能とした流体分配バルブ並びにこれを備えた流体供給システム及びその制御方法を提供することを主目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の第１の側面によれば、流体供給源（５，１２２，１３２）から供給された流体を複数の流路に選択的に分配する流体分配バルブ（１０）であって、前記流体供給源に連通する第１および第２の分岐管（７３，８３）と、前記２つの分岐管のいずれか一方を選択的に閉鎖すると共に、前記第１の分岐管が閉鎖された場合に前記流体供給源から前記第２の分岐管への流体の流通を許容する貫通孔（９７）を有する弁体（６３）とを備え、前記弁体は、その初期状態において、前記第１の分岐管を閉鎖する一方、前記流体供給源から流体が供給された際に、前記第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて変位または変形することにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖することを特徴とする。
また、本発明の第２の側面によれば、前記第１の分岐管を閉鎖する向きに前記本体部を付勢する付勢手段（１０１）を更に備えたことを特徴とする。
また、本発明の第３の側面によれば、前記第１の分岐管が閉鎖状態にある場合に、前記流体供給源に前記貫通孔を介して連通する貯留スペース（Ｖ１）を有するアキュムレータ（１５５）を更に備え、前記貯留スペースは、前記流体供給源から流体が供給された際に、当該流体の圧力によって拡大されることを特徴とする。
また、本発明の第４の側面によれば、前記アキュムレータは、前記貯留スペースの一部を画成するカップ状の弾性部材（１４１）を有し、前記弾性部材は、先丸円錐形状の底部（１５１）と、当該底部に連なる環状の開口縁部（１５２）とを有し、前記弾性部材の初期状態において、前記底部が前記開口縁部の内側に折り返された状態にある一方、当該流体の圧力によって前記折り返された状態が解消されることを特徴とする。
また、本発明の第５の側面によれば、複数の流体供給経路に流体を選択的に供給する流体供給システム（１）であって、前記流体を吐出するポンプ装置（５）と、前記ポンプ装置に接続された流体分配バルブ（１０）と、前記ポンプ装置の吐出圧力を制御するポンプ制御装置（１１）とを備え、前記流体分配バルブは、前記ポンプ装置の１つの流路に連通する第１および第２の分岐管（７３，８３）と、当該第１の分岐管側と当該第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて作動することにより、前記２つの分岐管のいずれか一方を選択的に閉鎖する弁体（６３）とを有することを特徴とする。
また、本発明の第６の側面によれば、上記第５の側面に関し、前記弁体は、前記第１の分岐管が閉鎖された場合に前記流体供給源から前記第２の分岐管への流体の流通を許容する貫通孔（９７）を有し、その初期状態において、前記第１の分岐管を閉鎖する一方、前記流体供給源から流体が供給された際に、前記第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて変位または変形することにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖することを特徴とする。
また、本発明の第７の側面によれば、上記第６の側面に関し、前記ポンプ装置は、インペラの回転方向に応じて大小関係が逆転する吐出圧力をもってそれぞれ流体を吐出する２つの吐出口（３，４）を有し、前記各吐出口にそれぞれ連通する第１および第２の導出流路（６，７）を有すると共に、前記各吐出口から吐出される流体の圧力差に応じて、当該２つの導出流路のうち低圧側の導出流路を閉鎖すると共に高圧側の導出流路を開放するバルブ機構（８）を更に備え、前記流体分配バルブは、前記バルブ機構に接続され、前記第１および第２の分岐管は、前記第１の導出流路に連通することを特徴とする。
また、本発明の第８の側面によれば、上記第７の側面に関する流体供給システムの制御方法であって、前記ポンプ制御装置が、前記インペラの回転方向と、少なくとも一方の回転方向における当該インペラの回転動作とを制御することにより、前記第２の導出流路、前記第１の分岐管、及び前記第２の分岐管のいずれかに流体を選択的に供給するステップを有することを特徴とする。
また、本発明の第９の側面によれば、上記第８の側面に関し、前記ポンプ装置は、前記インペラを回転駆動する電動モータを有し、前記ポンプ制御装置は、前記電動モータの駆動電圧を調節することにより、前記インペラの回転速度を制御する流体圧力調整ステップを更に有することを特徴とする。
また、本発明の第１０の側面によれば、上記第９の側面に関し、前記ポンプ制御装置は、ＰＷＭ制御により前記電動モータの駆動電圧を調整することを特徴とする。
また、本発明の第１１の側面によれば、上記第６の側面に関する流体供給システムの制御方法であって、前記ポンプ制御装置は、前記ポンプを駆動する電動モータを有すると共に、当該電動モータに印加する電圧をＰＷＭ制御し、前記流体の供給を開始する際に、当該流体の供給圧力を第１の時間（Ｔ１）内に所定値まで増大させることにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖する一方、前記供給圧力を前記第１の時間よりも大きな第２の時間（Ｔ２）で所定値まで漸増させることにより、前記第１の分岐管の閉鎖状態を維持するステップを有することを特徴とする。
また、本発明の第１２の側面によれば、上記第１の側面に関する流体分配バルブを備えた流体供給システムの制御方法であって、前記流体供給システム（１２１，１３１）は、前記流体供給源（１２２，１３２）と前記流体分配バルブ（１０）とを結ぶ流路において、分岐流路として設けられた第１及び第２の配管（１２３，１３４）と、前記第１の配管に設けられた絞り弁（１２５）と、前記第１及び第２の配管の上流側に設けられ、前記流体供給源からの流体を前記第１または第２の配管に選択的に流通させる流路切替弁（８）とを備え、前記流路切替弁によって前記第２の配管に流体を流通させる場合には、前記第１の分岐管を開放すると共に、前記貫通孔を閉鎖する一方、前記流路切替弁によって前記第１の配管に流体を流通させる場合には、当該絞り弁によって前記流体分配バルブに供給される流体の圧力を漸増させることで、前記第１の分岐管の閉鎖状態を維持するステップを有することを特徴とする。
上記本発明の第１の側面によれば、ポンプ装置等の流体供給源を複数必要とすることなく、流体供給源から供給される流体の圧力（すなわち、第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける流体の圧力差）を増減させるだけで、２つの流路に対して流体を選択的に供給することが可能となるという優れた作用効果を奏する。
上記本発明の第２の側面によれば、弁体が初期状態にある場合に第１の分岐管を確実に閉鎖することが可能となる。
上記本発明の第３の側面によれば、第１の分岐管が開放される際に、第２の分岐管への意図しない流体の流入を防止することができる。
上記本発明の第４の側面によれば、第１の分岐管が開放される際に、流体の圧力によって貯留スペースを拡大する構成を簡易に実現することができる。
上記本発明の第５の側面によれば、１つのポンプ装置を用いた簡易な構成において、流体供給源から供給される流体の圧力（すなわち、第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける流体の圧力差）を増減させるだけで、２つの流路に対して流体を選択的に供給することが可能となる。
上記本発明の第６の側面によれば、第１および第２の分岐管のいずれか一方を選択的に閉鎖する弁体を簡易な構成により実現することができる。
上記本発明の第７の側面および第８の側面によれば、１つのポンプ装置を用いた簡易な構成において、インペラの回転方向と、一方の回転方向におけるインペラの回転動作（すなわち、第１の導出流路に導かれる流体の圧力の大小）とを制御することにより、３つの流体供給経路（第２の導出流路、第１の分岐管、及び第２の分岐管）に対して流体を選択的に供給することが可能となる。
上記本発明の第９の側面によれば、第１の導出流路に導かれる流体の圧力を容易に調節する（すなわち、第１および第２の分岐管の閉鎖または開放を選択する）ことができる。
上記本発明の第１０の側面によれば、電源から一定の電源電圧が供給される場合においても、電動モータに印加する電圧を容易に調節することができる。
上記本発明の第１１の側面によれば、ポンプ装置による流体の供給圧力を必要な範囲で増減できない場合であっても、流体の供給圧力の上昇を適正に制御することにより、簡易な構成により２つの流体供給経路（第１および第２の分岐管）に対して流体を選択的に供給することが可能となる
上記本発明の第１２の側面によれば、蛇口やコンプレッサー等の流体供給源を複数必要とすることなく、流路切替弁によって流体を流通させる配管を切り替えるだけで、流体分配バルブの下流側に接続された２つの流路に対して流体を選択的に供給することが可能となる。
第１実施形態に係る流体分配バルブを備えたウォッシャポンプシステムの構成図である。 第１実施形態に係るバルブ機構を備えたポンプ装置の側面図である。 第１実施形態に係る流体分配バルブの断面斜視図である。 第１実施形態に係る流体分配バルブの弁体の上面側から見た斜視図である。 第１実施形態に係る流体分配バルブの動作を示す断面図である。 第１実施形態に係るウォッシャポンプシステムの動作手順を示すフロー図である。 第１実施形態に係るウォッシャポンプシステムの動作の変形例に関するポンプ装置の吐出圧力の時間特性の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る流体分配バルブを別の流体供給システムに適用した例を示す構成図である。 第１実施形態に係る流体分配バルブを更に別の流体供給システムに適用した例を示す構成図である。 第２実施形態に係る流体分配バルブの断面図である。 第２実施形態に係る流体分配バルブのカップ状部材の斜視図である。 第２実施形態に係る流体分配バルブの要部断面斜視図である。 第２実施形態に係る流体分配バルブにおけるアキュムレータの動作を示す断面図である。 第２実施形態に係るアキュムレータの変形例を示す要部断面図である。 第２実施形態に係る弾性部材の変形例を示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）一部破断斜視図である。 第３実施形態に係る流体分配バルブを備えたウォッシャポンプシステムの斜視断面図である。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る流体分配バルブを備えた流体供給システムとしてのウォッシャポンプシステムについて図面を参照しながら説明する。説明にあたり、方向を示す用語については、参照する図面の表示に従って定めるが、実用上の各構成要素の配置はこれらに限定されないものとする。なお、図１に示すウォッシャポンプ５およびバルブ機構８の断面は、図２中のI−I断面に相当する。
図１に示すように、ウォッシャポンプシステム１は、図示しない自動車に搭載され、フロントウインドウ、リアウインドウ、及びヘッドランプに対応する３方向の供給経路に対してウォッシャ液（流体）の供給を可能とするものである。ウォッシャポンプシステム１は、回転駆動されるインペラ２の回転方向に応じて大小関係が逆転する吐出圧力をもってそれぞれウォッシャ液を吐出する第１および第２の吐出管（吐出口）３，４を有するウォッシャポンプ（ポンプ装置）５と、各吐出管３，４にそれぞれ連通する第１および第２の導出流路６，７を有し、各吐出管３，４から吐出されたウォッシャ液の圧力差に応じて、当該２つの導出流路６，７のうち低圧側の導出流路を閉鎖すると共に高圧側の導出流路を開放するバルブ機構８と、このバルブ機構８に配管９を介して接続された流体分配バルブ１０と、インペラ２の回転動作を制御するポンプ制御装置１１とを主として備える。
ウォッシャポンプ５は、図２に示すように、電動モータ２１が収容された本体ケース２２を有している。本体ケース２２内には、電動モータ２１の回転軸２１ａ（図１参照）に取り付けられたインペラ２が収容されたポンプ室２４（図１参照）が形成されている。ポンプ室２４には、図示しないウォッシャ液タンクからウォッシャ液供給管２５を介してウォッシャ液が供給される。また、ポンプ室２４に連通する第１および第２の吐出管３，４は、インペラ２の軸に垂直な方向に略左右対称に突設されている。
このウォッシャポンプ５では、インペラ２（すなわち、電動モータ２１）が正転（図１中に矢印Ａで示す反時計回り方向に回転）する場合には、第２の吐出管４の吐出圧が第１の吐出管３の吐出圧よりも高くなる。一方、インペラ２が逆転（図１中に矢印Ｂで示す時計回り方向に回転）する場合には、第１の吐出管３の吐出圧が第２の吐出管４の圧力よりも高くなる。
バルブ機構８は、図１に示すように、略左右対称な形状を有する第１および第２の分割ハウジング３１，３２から構成されると共に、左右両端が閉じられた略筒状を呈するハウジング本体３３を有している。ハウジング本体３３には、その軸方向（図１中の左右方向）に垂直な方向に周壁から第１および第２の流入管３５，３６が突設されており、これら２つの流入管３５，３６はウォッシャポンプ５の２つの吐出管３，４にそれぞれ接続されている。また、ハウジング本体３３には、その内側から左右壁をそれぞれ貫くようにして軸方向外側に延設された第１および第２の流出管３７，３８が突設されている。
２つの分割ハウジング３１，３２は、ゴム製のダイヤフラムからなる膜状弁体４１が介装された状態で互いに嵌合されている。膜状弁体４１は、分割ハウジング３１，３２の嵌合部の間に挟持される環状の外周部４１ａと、略中心に設けられた肉厚で比較的硬質の円板部４１ｂと、それら外周部４１ａと円板部４１ｂとを繋ぐ可撓性を有する環状の可撓部４１ｃとを有する。円板部４１ｂは、ウォッシャ液の圧力（より厳密には、吐出管３，４から吐出されるウォッシャ液の圧力差）によって可撓部４１ｃが撓み変形することにより、軸方向（図１中の左右方向）に変位可能となっている。
ここで、第１，第２の流出管３７，３８の内側に位置する環状の端縁３７ａ，３８ａは、それぞれ膜状弁体４１に対する弁座として機能する。すなわち、膜状弁体４１の円板部４１ｂは、ウォッシャ液の圧力によって右方向に変位することにより、その右側面が端縁３７ａに密接して第１の流出管３７を閉鎖する。一方、膜状弁体４１は、円板部４１ｂが左方向に変位することにより、その左側面が端縁３８ａに密接して第２の流出管３８を閉鎖する。
バルブ機構８では、ハウジング本体３３の周壁（嵌合部を除く）と第１，第２の流出管３７，３８との間に環状の連通路５１，５２が形成されている。これら連通路５１，５２と、第１，第２の流入管３５，３６と、第１，第２の流出管３７，３８とによって、ウォッシャ液を輸送する第１および第２の導出流路６，７が画成され、図１中の実線の矢印Ｃおよび１点鎖線矢印Ｄのでそれぞれ示すような流れが生じる。ここで、第１および第２の導出流路６，７は、連通路５１，５２および第１，第２の流出管３７，３８によって画成される部位が膜状弁体４１によって左右に分離されており、これにより、互いに独立した流路として形成されている。なお、ここでは、バルブ機構８をウォッシャポンプ５と別体に設けて互いに連結した例を示したが、バルブ機構８の構成要素の一部またはその全てをウォッシャポンプ５と一体に設けた構成も可能である。
流体分配バルブ１０は、図３に示すように、第１の分割ハウジング６１と、この第１の分割ハウジング６１の一端側（ここでは、下側）に連結された第２の分割ハウジング６２と、これら２つの分割ハウジング６１，２２の間に介装されたゴム製のダイヤフラムからなる膜状弁体６３とを有する。
第１の分割ハウジング６１は、有底の（ここでは、上端が閉鎖された）円筒状を呈する本体部７１と、この本体部７１の周面から水平方向（軸方向と垂直な方向）に延設された流入管７２と、本体部７１の内側からその上壁の中心を貫くようにして軸方向に延設された第１の分岐管７３と、本体部７１の一端（ここでは、下端）から周方向外側に張り出すように、その外周面の全周に渡って形成された鍔状部７４とを有する。流入管７２は、配管９（図１参照）を介してバルブ機構８の第１の流出管３７に連通する。
第２の分割ハウジング６２は、有底の（ここでは、下端が閉鎖された）円筒状を呈する本体部８１と、この本体部８１の内側からその下壁の中心を貫くようにして垂直方向に延設された第２の分岐管８３と、本体部８１の一端（ここでは、上端）から周方向外側に張り出すように、その外周面の全周に渡って形成された鍔状部８４とを有する。本体部８１は、第１の分割ハウジング６１の本体部７１よりも小さい径を有すると共に、この本体部７１と同軸上に配置されている。また、第２の分岐管８３は、第１の分岐管７３よりも小さい径を有すると共に、第１の分岐管７３と同軸上に配置されている。
鍔状部７４において下方に突設された外周縁をなす嵌合部９１は、鍔状部８４において上方に突設された外周縁をなす嵌合部９２の内側に嵌合している。膜状弁体６３は、図４にも示すように、互いに連結された鍔状部７４，８４の間に挟持される環状の外周部６３ａと、略中心に設けられた肉厚で比較的硬質の円板部６３ｂと、それら外周部６３ａと円板部６３ｂとを繋ぐ可撓性を有する環状の可撓部６３ｃとを有する。膜状弁体６３は、第１の分岐管７３と第２の分岐管８３との間を仕切るように配置されているため、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差に応じて変位または変形する。
円板部６３ｂは、流入管７２に流入するウォッシャ液の圧力によって可撓部６３ｃが撓み変形することにより、軸方向（図３中の略上下方向）に変位可能となっている。また、可撓部６３ｃは、内周側の平板部９５と、この平板部９５の外周側に連なる凸状断面を有する湾曲部９６とを有している。平板部９５には、複数（ここでは、３つ）の貫通孔９７が、互いに周方向に均等な間隔をおいて形成されており、さらに、これら貫通孔９７の周縁には、円形断面を有して可撓部６３ｃの上下に突出する肉厚部９７ａが形成されている。
第２の分岐管８３の外周には、軸方向に延在する圧縮ばね１０１が取り付けられている。この圧縮ばね１０１は、その下端部が本体部８１の下壁の上面に当接すると共に、その上端部が膜状弁体６３の円板部６３ｂの下部に嵌着されている。ここで、円板部６３ｂの下部は、圧縮ばね１０１のコイル径と略同一の径となるように縮径されている。
ここで、第１および第２の分岐管７３，８３の内側に位置する環状の端縁７３ａ，８３ａは、それぞれ膜状弁体６３に対応する弁座として機能する。膜状弁体６３は、図５（Ａ）に示すように、その初期状態において、円板部６３ｂの上面が端縁７３ａに密接して第１の分岐管７３を閉鎖する。このとき、円板部６３ｂは、圧縮ばね１０１によって上方（端縁７３ａ側）に付勢されているため、第１の分岐管７３を確実に閉鎖することが可能となっている。一方、膜状弁体６３は、流入管７２に流入するウォッシャ液の圧力（より厳密には、高圧側となる第１の分岐管７３側と低圧側となる第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差）が所定値を越えると、この圧力（圧力差）によって円板部６３ｂが圧縮ばね１０１に抗して下方に変位する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、円板部６３ｂの下面が端縁８３ａに密接して第２の分岐管８３を閉鎖する。このとき、膜状弁体６３の全ての貫通孔９７は、その周縁の肉厚部９７ａが鍔状部８４の上面８４ａ（閉鎖部）に密接することにより閉鎖される。
流体分配バルブ１０では、第１の分割ハウジング６１における本体部７１の周壁と第１の分岐管７３との間に環状の連通路１１１が形成されている。そして、第１の分岐管７３が閉鎖された場合には、この連通路１１１と、第２の分岐管８３とによって画成される第２の分配流路１１４には、図５（Ａ）中の矢印Ｅで示すようなウォッシャ液の流れが生じる。このとき、第１の分割ハウジング６１側から流入したウォッシャ液は、開放状態にある各貫通孔９７を通って第２の分割ハウジング６２側に流れる。このように、貫通孔９７の孔径と数とを適切に設定するにより、ウォッシャ液の圧力の大きさに応じて第１の分岐管７３を閉鎖すると共に第２の分岐管８３を開放する機構をより簡易な流路構成により実現することができる。
また、流体分配バルブ１０では、第２の分岐管８３と全ての貫通孔９７とが閉鎖された場合には、連通路１１１と、第１の分岐管７３とによって画成される第１の分配流路１１２には、図５（Ｂ）中の矢印Ｆで示すようなウォッシャ液の流れが生じる。このとき、上述の第２の分配流路１１４は、第２の分岐管８３の閉鎖のみならず、全ての貫通孔９７の閉鎖によって二重に遮断された状態となっている。なお、第２の分割ハウジング６２における本体部８１の周壁と第２の分岐管８３との間に形成された環状路１１３には圧縮ばね１０１が収容されている。
このような構成により、流体分配バルブ１０では、バルブ機構８から供給されるウォッシャ液の圧力の大きさ（すなわち、ウォッシャポンプ５の供給圧力の増減）に応じて２つの分配流路１１２，１１４のいずれか一方を閉鎖すると共にいずれか他方の分配流路を開放する機構を容易に実現することができる。なお、ここでは、流体分配バルブ１０が配管９を介してバルブ機構８と接続された例を示したが、流体分配バルブ１０の構成要素の少なくとも一部（例えば、流入管７２）を、バルブ機構８（例えば、流出管３７）と一体に設ける構成も可能である。
ポンプ制御装置１１は、マイクロプロセッサやスイッチング素子等から構成されるインバータ回路（図示せず）を内蔵し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式により、電動モータ２１の電源のＯＮ／ＯＦＦに関するデューティ比を変更して電動モータ２１の回転速度を制御する。このポンプ制御装置１１により、ウォッシャポンプシステム１では、第１の導出流路６に導かれるウォッシャ液の圧力を調節する（すなわち、第１および第２の分配流路１１２，１１４の閉鎖または開放を選択する）ことが容易となる。また、電源から一定の電源電圧が供給される場合においても、電動モータ２１に印加する電圧を、デューティ比を変化させることにより容易に調節することができるという利点もある。なお、電動モータ２１に印加する電圧の調整は、上記ＰＷＭ制御に限らず、例えば、電動モータ２１と電源との間に可変抵抗器を設けることにより行ってもよい。また、図２では、ポンプ制御装置１１は、ウォッシャポンプ５に付設されているが、ウォッシャポンプ５と別体として設けてもよい。
次に、図６を参照して、第１実施形態に係るウォッシャポンプシステム１の制御方法について説明する。
まず、オペレータ（ここでは、自動車の運転者）がウォッシャ液を供給するためのスイッチ操作を行うと、ポンプ制御装置１１は、そのスイッチ操作に応じて生成された実行指令がリアウインドウ、フロントウインドウ、及びヘッドランプのいずれに対するものであるかを判定する。その実行指令がリアウインドウに対するものである場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ポンプ制御装置１１は、電動モータ２１を低速で正転（図１中の矢印Ａの方向に回転）させるように制御する（Ｓ１０２）。このとき、図１中の矢印Ｄで示したように、低圧（例えば、圧力150kPa）のウォッシャ液が第２の導出流路７を介してリアウインドウに向けて供給される。
また、実行指令がリアウインドウに対するものではなく（Ｓ１０１：Ｎｏ）、フロントウインドウに対するものである場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ポンプ制御装置１１は、電動モータ２１を低速で逆転（図１中の矢印Ｂの方向に回転）させるように制御する（Ｓ１０５）。このとき、図１中の矢印Ｃで示したように、低圧（例えば、圧力150kPa）のウォッシャ液が第１の導出流路６を介して流体分配バルブ１０に向けて供給される。このとき、流体分配バルブ１０では、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差が所定値（膜状弁体６３を変位または変形させるのに必要な値）を越えないため、第１の分配流路１１２は閉鎖されたままとなり、図５（Ａ）中の矢印Ｅで示したように、低圧のウォッシャ液が第２の分配流路１１４を介してフロントウインドウに向けて供給される。
また、実行指令がリアウインドウに対するものでもフロントウインドウに対するものでもない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ，Ｓ１０４：Ｎｏ）、ポンプ制御装置１１は、電動モータ２１を高速で逆転（図１中の矢印Ｂの方向に回転）させるように制御する（Ｓ１０７）。このとき、図１中の矢印Ｄで示したように、高圧（例えば、圧力200kPa）のウォッシャ液が第１の導出流路６を介して流体分配バルブ１０に向けて供給される。このとき、流体分配バルブ１０では、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差が所定値を越えるため、膜状弁体６３が変位または変形して第２の分配流路１１４が閉鎖され、図５（Ｂ）中の矢印Ｆで示したように、高圧のウォッシャ液が第１の分配流路１１２を介してヘッドランプに向けて供給される。なお、ヘッドランプに対しては、ウォッシャ液の圧力のみで泥等を落とす必要があるため、リアウインドウやフロントウインドウに比べて高圧かつ大流量のウォッシャ液による洗浄が有効である。
ウォッシャ液の供給経路（第１の分配流路１１２、第２の分配流路１１４）を選択するために、上述のようにポンプ制御装置１１が供給するウォッシャ液の供給圧力（150kPaまたは200kPa）を変更する方法の代わりに、図７に示すように、ウォッシャ液の供給圧力を所定の値（ここでは、圧力200kPa）まで上昇させる速度を変更する方法を用いてもよい。
例えば、ウォッシャポンプ５がウォッシャ液の供給を開始する際には、図７中の実線で示すように、ポンプ制御装置１１がウォッシャ液の供給圧力を第１の時間Ｔ１内（瞬時）に所定値（200kPa）まで増大させることにより、膜状弁体６３を変位または変形させて、第１の分配流路１１２を開放すると共に第２の分配流路１１４を閉鎖することが可能である。
その一方で、ウォッシャポンプ５がウォッシャ液の供給を開始する際に、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差が所定値（膜状弁体６３を変位または変形させるのに必要な値）を越えないように、図７中の破線で示すように、ポンプ制御装置１１がＰＷＭ制御によってウォッシャ液の供給圧力を第１の時間Ｔ１よりも大きな第１の時間Ｔ２（ここでは、約1sec）の間に所定値（200kPa）まで漸増させることにより、最終的には高い供給圧力となるにも拘わらず第１の分配流路の閉鎖状態を維持することが可能である。
このように、ウォッシャポンプ５によるウォッシャ液の供給圧力を必要な範囲で増減できない場合であっても、ウォッシャ液の供給圧力の上昇を適正に制御することにより、簡易な構成により２つの流体供給経路（第１の分配流路１１２、第２の分配流路１１４）に対してウォッシャ液を選択的に供給することが可能となる。
このように、第１実施形態に係るウォッシャポンプシステム１では、ウォッシャポンプ５と共に、ウォッシャ液の圧力の大きさに応じて作動する流体分配バルブ１０を設けたため、１つのウォッシャポンプ５を用いた簡易な構成において、インペラ２の回転方向と、一方の回転方向におけるインペラ２の回転動作とを制御することにより、３つの流体供給経路（リアウインドウ、フロントウインドウ、及びヘッドランプ向け）にウォッシャ液を選択的に供給することが可能となる。第１実施形態では、流体分配バルブ１０は、第１の流出管３７側に接続される構成としたが、第２の流出管３８側に接続することも可能である。また、第１，第２の流出管３７，３８の両方にそれぞれ接続される２つの流体分配バルブを設けることにより、４つの流体供給経路にウォッシャ液を選択的に供給することが可能となる。
なお、上記流体分配バルブ１０の使用は、ウォッシャポンプシステム１に限定されるものではなく、種々の流体供給システムに適用可能である。また、流体分配バルブ１０により、分配する流体は液体に限らず気体でもよく、流体供給源についてもポンプ装置に限らず周知の供給手段を任意に用いることができる。
例えば、図８に示すように、流体分配バルブ１０は散水システム１２１に適用することが可能である。この散水システム１２１は、流体供給源としての蛇口１２２と、その下流側に設けられた流路切替弁（バルブ機構）８と、この流路切替弁８で切り替えられる分岐流路を画成する第１，第２の配管１２３，１２４と、第１の配管１２３に設けられた絞り弁１２５とを備える。第１，第２の配管１２３，１２４の合流部には、流体分配バルブ１０の流入管７２が接続されている。また、流体分配バルブ１０の第１の分岐管７３および第２の分岐管８３の下流端には、それぞれ２つの散水ノズルＮが取り付けられている。
散水システム１２１では、流路切替弁８によって絞り弁１２５が設けられた第１の配管１２３と、第２の配管１２４とを選択することが可能である。この場合、第２の配管１２４を選択することにより、流体分配バルブ１０を介して第１の流体供給経路（第１の分岐管７３側に相当）に選択的に水を供給することができる。一方、第１の配管１２３を選択した場合には、絞り弁１２５の開度を適切に設定しておくことにより、上述の図７（破線参照）の場合と同様に、流体分配バルブ１０に流入する水の圧力を漸増させることが可能となり、流体分配バルブ１０を介して第２の流体供給経路（第２の分岐管８３側に相当）に選択的に水を供給することができる。
また、例えば、図９に示すように、流体分配バルブ１０はエアブローシステム１３１に適用することが可能である。このエアブローシステム１３１は、コンプレッサー１３２を用いて水の代わりに空気を供給する点、また、エアーノズルＮを用いて空気を噴射する点を除けば、図８に示した散水システム１２１と略同様の構成である。このエアブローシステム１３１においても、流路切替弁８によって絞り弁１２５が設けられた第１の配管１２３と、第２の配管１２４とを選択することが可能であり、２つの流体供給経路に対して空気を選択的に供給することが可能である。
＜第２実施形態＞
次に、図１０〜図１５を参照しながら本発明の第２実施形態に係るウォッシャポンプシステムについて説明する。この第２実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて、第１の実施形態のウォッシャポンプシステムと同様の構成を有するものとする。また、図１０〜図１５では、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
流体分配バルブ１０において、第１の分割ハウジング６１の本体部７１の下部から下方に突設された嵌合部９１は、第２の分割ハウジング６２の本体部８１の上部から上方に突設された嵌合部９２の内側に嵌合している。膜状弁体６３の外周部６３ａは、嵌合部９１の内側に位置し、第１の分割ハウジング６１の本体部７１の下面と、第２の分割ハウジング６２の本体部８１の上面との間に挟持されている。第２の分割ハウジング６２の本体部８１の下部は開放されており、その下部開口を閉鎖するように、カップ状の弾性部材１４１及びこれを収容するカップ状の収容部材１４２が取り付けられている。弾性部材１４１の中心は、第１の分岐管７３の中心軸上に位置している。
弾性部材１４１は、変形容易なゴム製の部材からなり、図１１にも示すように、先丸円錐形状或いは回転放物面状を呈する底部１５１と、当該底部１５１に連なる環状の開口縁部１５２とを有し、初期状態では、底部１５１が開口縁部１５２の内側に折り返された状態となっている。
収容部材１４２の開口縁部１４２ａには、図１０に示すように、第２の分割ハウジング６２の本体部８１の下部が嵌入されている。また、収容部材１４２において開口縁部１４２ａの下側に連なる環状の固定部１４２ｂの内周面と、第２の分割ハウジング６２の本体部８１の下部から下方に突設された嵌合部１５３の外周面との間には、弾性部材１４１の開口縁部１５２が挟持されている。
上記構成を有する流体分配バルブ１０には、第２の分割ハウジング６２の本体部８１（環状路１１３）と弾性部材１４１とにより画成される空間を貯留スペースＶ１としたアキュムレータ１５５が形成されている。貯留スペースＶ１は、図１２に示すように、開口１５７を介して圧縮ばね１０１が収容される環状路１１３と連通している。また、貯留スペースＶ１は、第１の分岐管７３が閉鎖状態にある場合には、第２の分岐管８３と連通すると共に、開放状態にある膜状弁体６３の貫通孔９７を介して流入管７２側（すなわち、ウォッシャポンプ５）と連通する。また、収容部材１４２の底部には連通孔１５６が設けられており、これにより、弾性部材１４１と収容部材１４２との間に画成される緩衝スペースＶ２が外部と連通している。
また、図１０に示すように、第２の分岐管８３に連通する下流側の配管１７１には、その下流端に設けられたフロントウィンドウ用ノズル（図示せず）からの不使用時のウォッシャ液の漏れを防止するためのチェックバルブ１７２が設けられている。なお、ここでは、チェックバルブ１７２を用いているが、少なくとも不使用時のウォッシャ液の漏れを防止するために所定以上の流体の圧力で流路（配管１７１）を開放可能な構成を有するものであれば、他の周知の流路開閉手段を用いることもできる。
次に、図１３を参照して、第２実施形態に係る流体分配バルブ１０におけるアキュムレータ１５５の動作について説明する。
流体分配バルブ１０では、流入管７２から低圧（例えば、圧力150kPa）のウォッシャ液が供給されると、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差が所定値（膜状弁体６３を変位または変形させるのに必要な値）を越えないため、図１３（Ａ）に示すように、第１の分岐管７３は図１０に示した初期状態と同様に閉鎖されたままとなる。これにより、流入管７２から流入したウォッシャ液は、開放状態にある各貫通孔９７を通って第２の分割ハウジング６２の第２の分岐管８３内を流れる。このとき、アキュムレータ１５５においては、貫通孔９７を通過した流体により、貯留スペースＶ１には弾性部材１４１の折り返し状態を解消するのに必要な圧力が生じ、図１０に示した初期状態から弾性部材１４１が弾性変形することによりその折り返し状態が解消される。この場合、弾性部材１４１の折り返し状態を解消するのに必要な圧力は、チェックバルブ１７２の開弁圧以下に設定されているとよい。
なお、ウォッシャ液の供給が停止されて貯留スペースＶ１の圧力が再び低下すると、上記弾性部材１４１は、復元力によって再び図１０に示す初期状態（折り返し状態）に戻る。このとき、縮小された貯留スペースＶ１内のウォッシャ液は、逆流するように、各貫通孔９７を通って大気開放されたウォッシャポンプ５（図１参照）側に送られる。
一方、流入管７２から高圧（例えば、圧力200kPa）のウォッシャ液が供給されると、第１の分岐管７３側と第２の分岐管８３側とにおけるウォッシャ液の圧力差が所定値を越えるため、図１３（Ｂ）に示すように、膜状弁体６３が変位または変形して貫通孔９７が閉鎖されると共に第２の分岐管８３が閉鎖される。このとき、アキュムレータ１５５においては、貫通孔９７が閉鎖されるまでの間に当該貫通孔９７を通過した流体により、貯留スペースＶ１には弾性部材１４１の折り返し状態を解消するのに必要な圧力が生じ、図１０に示した初期状態から弾性部材１４１が弾性変形することによりその折り返し状態が解消される。その結果、図１３（Ｂ）に示すように、貯留スペースＶ１が拡大されて第２の分岐管８３への意図しない流体の流入を防止することができる。
この場合、弾性部材１４１の折り返し状態は、必ずしも図１３（Ｂ）に示すように完全に解消される必要はなく、少なくとも第２の分岐管８３へ流体の流入を防止可能な程度に貯留スペースＶ１が拡大されればよい。また、アキュムレータ１５５は、第２の分割ハウジング６２の本体部８１の下部に設けられているため、貯留スペースＶ１の圧力の変化に対して弾性部材１４１の折り返し状態を容易に解消することができるという利点がある。
上記のような弾性部材１４１の初期状態への復元を容易かつ確実とするために、例えば、図１４に示すように、収容部材１４２には、その底部を折り返すようにして弾性部材１４１に向けて突出させた突出部１７１を設けることができる。つまり、この突出部１７１が弾性部材の底部１５１に当接することにより、底部１５１の下方への変位が所定範囲内に制限される（すなわち、弾性部材１４１の折り返し状態が完全に解消されない）ため、弾性部材１４１の復元が容易となる。
また、弾性部材１４１の形状については種々の変更が可能であり、例えば、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、複数（ここでは、３つ）の隆起部１５１ａを底部１５１形成することにより、弾性部材１４１の初期状態への復元力を増大させることができる。
＜第３実施形態＞
次に、図１６を参照して本発明の第３実施形態に係るウォッシャポンプシステム１について説明する。この第３実施形態では、以下で特に言及する事項を除いて、第２実施形態のウォッシャポンプシステムと同様の構成（第２実施形態について説明を省略した第１実施形態の構成を含む）を有するものとする。また、図１６では、第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
流体分配バルブ１０では、フランジ部１６１は、バルブ機構８の第２の分割ハウジング３２にボルト締結されることにより第１実施形態における第１の分割ハウジング３１と同様に機能する。また、流入管７２は、第１の分割ハウジング３１における第１の流出管３７と同様に機能する。これにより、流体分配バルブ１０はバルブ機構８と一体に設けられ、配管９（図１参照）は省略される。
流体分配バルブ１０において、流入管７２の流路７２ａは、水平方向（左右方向）に対してウォッシャポンプ５側がより高くなるように傾斜して設けられている。また、第１の分割ハウジング６１における連通路１１１の上壁１１１ａは、流入管７２における流路７２ａの上縁の下流側に連なり、ウォッシャポンプ５側がより高くなるように傾斜している。このような構成により、流体分配バルブ１０内に空気が混入した場合でも、連通路１１１から流入管７２を介してウォッシャポンプ５側に空気が排出される。さらに、ウォッシャポンプ５側では、第１および第２の導出流路６，７が連通路５１，５２の最上部に開口しているため、流入管７２から排出された空気は、第１および第２の導出流路６，７を介してウォッシャ液の貯留タンク（図示せず）に送られる。
このように、第３実施形態に係るウォッシャポンプシステム１では、ウォッシャ液の流路内に空気を滞留させない構成としたため、ウォッシャ液の圧力の低下や不安定化を防止することができる。
本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係るウォッシャポンプシステム及びその制御方法は、上述のようなリアウインドウ、フロントウインドウ、及びヘッドランプ向けのみならず、３つ又は４つの任意の流体供給経路にウォッシャ液を選択的に供給する用途に使用可能である。
１ ウォッシャポンプシステム（流体供給システム）
２ インペラ
３ 第１の吐出管（吐出口）
４ 第２の吐出管（吐出口）
５ ウォッシャポンプ（ポンプ装置、流体供給源）
６ 第１の導出流路
７ 第２の導出流路
８ バルブ機構
１０ 流体分配バルブ
１１ ポンプ制御装置
２１ 電動モータ
３５ 第１の流入管
３６ 第２の流入管
３７ 第１の流出管
３８ 第２の流出管
６３ 膜状弁体
６３ａ 外周部
６３ｂ 円板部
６３ｃ 可撓部
７２ 流入管
７３ 第１の分岐管
８３ 第２の分岐管
９７ 貫通孔
１０１ 圧縮ばね（付勢手段）
１１２ 第１の分配流路
１１４ 第２の分配流路
１４１ 弾性部材
１５１ 底部
１５２ 開口縁部
１５５ アキュムレータ
Ｖ１ 貯留スペース

Claims (12)

  1. 流体供給源から供給された流体を複数の流路に選択的に分配する流体分配バルブであって、
    前記流体供給源に連通する第１および第２の分岐管と、
    前記２つの分岐管のいずれか一方を選択的に閉鎖すると共に、前記第１の分岐管が閉鎖された場合に前記流体供給源から前記第２の分岐管への流体の流通を許容する貫通孔を有する弁体と
    を備え、
    前記弁体は、その初期状態において、前記第１の分岐管を閉鎖する一方、前記流体供給源から流体が供給された際に、前記第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて変位または変形することにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖することを特徴とする流体分配バルブ。
  2. 前記第１の分岐管を閉鎖する向きに前記本体部を付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体分配バルブ。
  3. 前記第１の分岐管が閉鎖状態にある場合に、前記流体供給源に前記貫通孔を介して連通する貯留スペースを有するアキュムレータを更に備え、
    前記貯留スペースは、前記流体供給源から流体が供給された際に、当該流体の圧力によって拡大されることを特徴とする請求項１に記載の流体分配バルブ。
  4. 前記アキュムレータは、前記貯留スペースの一部を画成するカップ状の弾性部材を有し、
    前記弾性部材は、先丸円錐形状の底部と、当該底部に連なる環状の開口縁部とを有し、
    前記弾性部材の初期状態において、前記底部が前記開口縁部の内側に折り返された状態にある一方、前記流体供給源から流体が供給された際に、当該流体の圧力によって前記折り返された状態が解消されることを特徴とする請求項３に記載の流体分配バルブ。
  5. 複数の流体供給経路に流体を選択的に供給する流体供給システムであって、
    前記流体を吐出するポンプ装置と、
    前記ポンプ装置に接続された流体分配バルブと、
    前記ポンプ装置の吐出圧力を制御するポンプ制御装置と
    を備え、
    前記流体分配バルブは、前記ポンプ装置の１つの流路に連通する第１および第２の分岐管と、当該第１の分岐管側と当該第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて作動することにより、前記２つの分岐管のいずれか一方を選択的に閉鎖する弁体とを有することを特徴とする流体供給システム。
  6. 前記弁体は、前記第１の分岐管が閉鎖された場合に前記流体供給源から前記第２の分岐管への流体の流通を許容する貫通孔を有し、その初期状態において、前記第１の分岐管を閉鎖する一方、前記流体供給源から流体が供給された際に、前記第１の分岐管側と第２の分岐管側とにおける前記流体の圧力差に応じて変位または変形することにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖することを特徴とする請求項５に記載の流体供給システム。
  7. 前記ポンプ装置は、インペラの回転方向に応じて大小関係が逆転する吐出圧力をもってそれぞれ流体を吐出する２つの吐出口を有し、
    前記各吐出口にそれぞれ連通する第１および第２の導出流路を有すると共に、前記各吐出口から吐出される流体の圧力差に応じて、当該２つの導出流路のうち低圧側の導出流路を閉鎖すると共に高圧側の導出流路を開放するバルブ機構を更に備え、
    前記流体分配バルブは、前記バルブ機構に接続され、前記第１および第２の分岐管は、前記第１の導出流路に連通することを特徴とする請求項６に記載の流体供給システム。
  8. 請求項７に記載の流体供給システムの制御方法であって、
    前記ポンプ制御装置が、前記インペラの回転方向と、少なくとも一方の回転方向における当該インペラの回転動作とを制御することにより、前記第２の導出流路、前記第１の分岐管、及び前記第２の分岐管のいずれかに流体を選択的に供給するステップを有することを特徴とする流体供給システムの制御方法。
  9. 前記ポンプ装置は、前記インペラを回転駆動する電動モータを有し、
    前記ポンプ制御装置は、前記電動モータの駆動電圧を調節することにより、前記インペラの回転速度を制御するステップを更に有することを特徴とする請求項８に記載の流体供給システムの制御方法。
  10. 前記ポンプ制御装置は、ＰＷＭ制御により前記電動モータの駆動電圧を調整することを特徴とする請求項９に記載の流体供給システムの制御方法。
  11. 請求項６に記載の流体供給システムの制御方法であって、
    前記ポンプ制御装置は、前記ポンプを駆動する電動モータを有すると共に、当該電動モータに印加する電圧をＰＷＭ制御し、
    前記流体の供給を開始する際に、当該流体の供給圧力を第１の時間内に所定値まで増大させることにより、前記第１の分岐管を開放すると共に前記貫通孔を閉鎖する一方、前記供給圧力を前記第１の時間よりも大きな第２の時間で所定値まで漸増させることにより、前記第１の分岐管の閉鎖状態を維持するステップを有することを特徴とする流体供給システムの制御方法。
  12. 請求項１に記載の流体分配バルブを備えた流体供給システムの制御方法であって、
    前記流体供給システムは、
    前記流体供給源と前記流体分配バルブとを結ぶ流路において、分岐流路として設けられた第１及び第２の配管と、
    前記第１の配管に設けられた絞り弁と、
    前記第１及び第２の配管の上流側に設けられ、前記流体供給源からの流体を前記第１または第２の配管に選択的に流通させる流路切替弁と
    を備え、
    前記流路切替弁によって前記第２の配管に流体を流通させる場合には、前記第１の分岐管を開放すると共に、前記貫通孔を閉鎖する一方、前記流路切替弁によって前記第１の配管に流体を流通させる場合には、当該絞り弁によって前記流体分配バルブに供給される流体の圧力を漸増させることで、前記第１の分岐管の閉鎖状態を維持するステップを有することを特徴とする流体供給システムの制御方法。
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