JP6125763B2

JP6125763B2 - バルブ及びウォッシャ装置

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Publication number: JP6125763B2
Application number: JP2012120616A
Authority: JP
Inventors: 孝太大塚; 多田　健太郎; 健太郎多田
Original assignee: TADA JAPAN CO., LTD.; Mitsuba Corp
Current assignee: TADA JAPAN CO., LTD.; Mitsuba Corp
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: JP2013244874A

Description

本発明は、ウォッシャ液を噴射ノズルに供給する経路に設けられるバルブ及びウォッシャ装置に関する。

従来、車両のウィンドシールド（洗浄対象物)にウォッシャ液を噴射して、ウィンドシールドを洗浄するウォッシャ装置が設けられており、そのウォッシャ装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたウォッシャ装置は、ウォッシャタンク及びウォッシャポンプを備えており、ウォッシャ装置は車両のエンジンルーム内に設けられている。また、ウォッシャ装置は、ウィンドシールドを洗浄するべく操作スイッチがオン操作されると、ウォッシャポンプが駆動されて、ウォッシャタンク内のウォッシャ液がウォッシャポンプ内に吸い込まれるようになっている。ウォッシャ装置は、ウォッシャポンプから吐出されたウォッシャ液を、フロントウォッシャノズルに供給する第１吐出管と、リヤウォッシャノズルに供給する第２吐出管とを有している。

さらに、ウォッシャ装置は、ウォッシャポンプから吐出されたウォッシャ液を、第１吐出管と第２吐出管とに切り替えて供給する切替バルブ（バルブ）を有している。切替バルブは、第１吐出管に設けられた第１弁座と、第２吐出管に設けられた第２弁座と、圧力差により弾性変形して第１弁座または第２弁座に接触するバルブ本体（弁体)とを有している。バルブ本体は、ゴムなどの弾性材料により構成されている。ウォッシャ装置は、フロントウィンドシールドまたはリヤウィンドシールドを洗浄するように、ウォッシャスイッチの操作が行われると、切替バルブのバルブ本体が弾性変形して第１弁座または第２弁座に接触して、ウォッシャポンプから第１吐出管に至る第１ポート、またはウォッシャポンプから第２吐出管に至る第２ポートのうち、いずれか一方のポートが開かれ、他方のポートが閉じられる。そして、ポンプから吐出されたウォッシャ液は、開かれているポートを経由して、フロントウィンドシールドまたはリヤウィンドシールドに噴射される。

一方、特許文献２、３には、バルブのバルブ本体等に用いられる弾性材料の一例が記載されている。特許文献２、３に記載された弾性材料は、ゴムやエラストマーであり、その弾性材料の表面にフッ素を含有するコーティング層が被覆されている。特許文献２、３に記載された弾性材料によれば、機械的強度、耐摩耗性等が優れているとされている。

特開２０１０−１０６７２５号公報特開平１１−３４８１８３号公報特開２０００−２５１６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された弁体の機械的強度を高めるために、弾性材料の表面に、特許文献２、３に記載されたフッ素コーティング層を形成すると、経年劣化によりフッ素コーティング層の特性が変化し、ポートのシール性が低下する可能性があった。

本発明の目的は、ポートが閉じられているときのシール性が低下することを抑制できるバルブ及びウォッシャ装置を提供することにある。

本発明は、車両に搭載され、ウォッシャ液を噴射ノズルに供給する経路に設けられるバルブであって、収容室を備えたケースと、前記収容室に配置され、かつ、前記ウォッシャ液が通るポートを形成する弁座と、前記収容室に配置され、前記弁座側の表面に環状の凹部が形成された円板形状の受圧部と、前記受圧部の外周端に連続して形成された第１円筒部と、前記第１円筒部における前記受圧部とは反対側の端部に連続して形成された爪部とを有し、かつ、前記ポートを開閉する弁体と、前記ウォッシャ液が通る方向で前記ポートの上流に接続される第１流路と、前記ウォッシャ液が通る方向で前記ポートの下流に接続される第２流路と、前記収容室に配置され、かつ、前記第１流路の中心線方向に伸縮可能な弾性部材と、前記収容室に前記中心線方向に動作可能に配置され、かつ、前記弁体に係合されることにより前記弁体を支持するガイドと、が設けられ、前記弁体は、シリコーン系の材料で形成され、かつ、前記中心線方向に動作可能であり、前記ガイドは、筒形状の本体部と、前記本体部の外周面に形成した環状の保持溝及び外向きフランジと、前記外向きフランジの外周端に形成され、かつ、前記中心線を中心とする半径方向で前記本体部の外側に配置された第２円筒部と、を有し、前記第１円筒部は、前記本体部の外周に取り付けられ、前記爪部は、前記保持溝に挿入され、前記第２円筒部の外径は、前記収容室の内径未満であり、前記第２流路は、前記中心線を中心とする半径方向で前記第１流路よりも外側に配置され、かつ、前記第２円筒部の外周面と前記収容室の内面との間に形成され、前記第１流路及び前記第２流路は、前記中心線を中心として同軸に配置され、前記弾性部材は、前記本体部と前記第２円筒部との間に配置され、かつ、伸縮方向の一端が前記ケースに接触され、かつ、伸縮方向の他端が前記外向きフランジに接触され、前記弾性部材は、前記ガイドを経由して前記弁体に前記中心線方向の押圧力を加え、前記弁体は、前記弾性部材の押圧力により前記弁座に押し付けられ前記ポートを閉じるとともに、前記第１流路における前記ウォッシャ液の圧力を受けることにより前記弾性部材の押圧力に抗して動作すると、前記弁座から離れて前記ポートを開き、前記第２流路は、前記弁体が前記弁座に押し付けられている状態及び前記弁体が前記弁座から離れている状態の何れにおいても前記第２円筒部の外周面と前記収容室の内面との間に形成されている、ことを特徴とする。

本発明は、ウォッシャポンプから吐出されたウォッシャ液を、バルブを経由させて噴射ノズルに供給し、前記噴射ノズルから前記ウォッシャ液を噴射させて洗浄対象物を洗浄するウォッシャ装置であって、前記バルブは上記に記載された構成を有することを特徴とする。

本発明は、前記バルブは、前記ウォッシャポンプは前記第１流路と接続され、前記噴射ノズルは前記第２流路と接続されていることを特徴とする。

本発明（請求項１）によれば、弁体がシリコーン系の材料で形成されているため、経年変化により弁体の表面の形状が変化することを抑制できる。したがって、弁体の特性が変化することを抑制でき、ポートが閉じられているときのシール性を確保できる。

本発明によれば、弾性部材の押圧力が弁体に加えられて弁座に押し付けられ、ポートが閉じられる一方、第１流路におけるウォッシャ液の圧力で弁体が動作すると、ポートが開いて、第１流路のウォッシャ液がポートを経由して第２流路へ流れ込む。したがって、弁体と弁座との接触状態を良好に維持でき、ポートが閉じられているときのシール性を確保できる。

本発明によれば、第１流路のウォッシャ液が、中心線を中心とする半径方向で外側に向けて流れて第２流路に至るときに、弁体が半径方向で外側に向けて撓み、第２流路は半径方向の幅が狭くなる可能性があるが、弁体を構成するシリコーン系の材料の撥水性により、ウォッシャ液の流れが阻害されることを抑制できる。

本発明によれば、ウォッシャ液を噴射ノズルから噴射して洗浄対象物を洗浄できる。また、バルブの弁体がシリコーン系の材料で形成されているため、弁体の表面の形状変化を抑制できる。したがって、弁体の特性が変化することを抑制でき、ポートが閉じられているときのシール性を確保できる。

本発明によれば、第１流路のウォッシャ液が、中心線を中心とする半径方向で外側に向けて流れて第２流路に至るときに、弁体が半径方向で外側に向けて撓み、第２流路は半径方向の幅が狭くなる可能性があるが、弁体を構成するシリコーン系の材料の撥水性により、ウォッシャ液の流れが阻害されることを抑制できる。したがって、ウォッシャ液の噴射性能が低下することを抑制できる。

本発明のウォッシャ装置を有する車両の模式図である。本発明のウォッシャ装置の制御系統を示すブロック図である。本発明のバルブを示す断面図である。本発明のバルブに接続した噴射ノズルを示す断面図である。（Ａ）は、本発明のバルブの弁体を示す模式図、（Ｂ）は、比較例の弁体を示す模式図である。（Ａ）は、本発明の弁体、及び比較例の弁体を包括して示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示された弁体の平面図である。（Ａ）は、本発明の弁体の表面形状を示す線図、（Ｂ）は、比較例の弁体の表面形状を示す線図である。（Ａ）は、本発明の弁体の表面に形成された凹部の形状を示す図表、（Ｂ）は、比較例の弁体の表面に形成された凹部の形状を示す図表である。（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の弁体の特性を示す図表である。

本発明のバルブ及びウォッシャ装置の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１に示されたウォッシャ装置１０は、車両１１のフロントウィンド１２に向けてウォッシャ液を噴射して、フロントウィンド１２を清浄する装置である。ウォッシャ装置１０は、図２のように、操作者により操作されるウォッシャスイッチ１３を有する。ウォッシャスイッチ１３は、車両１１の室内に設けられており、ウォッシャスイッチ１３は、レバー、押しボタン等のうち、何れの構造であってもよい。ウォッシャスイッチ１３の操作信号は電子制御装置３６に入力される。電子制御装置３６は、入力信号を処理し、予め記憶されているプログラムに基づいて制御信号を出力するコントローラである。ウォッシャ装置１０は、ウォッシャポンプ１４を有しており、ウォッシャポンプ１４はエンジンルーム１５内に設けられている。エンジンルーム１５の上側はボンネット１６により覆われている。

また、エンジンルーム１５内には、ウォッシャ液を貯留したウォッシャタンク１７が設けられている。ウォッシャ液は、水を主成分とし、常温で液体となる界面活性剤を含有している。ウォッシャポンプ１４は、吸入口１４ａ及び吐出口１４ｂを有する。吸入口１４ａはウォッシャタンク１７に接続されており、吐出口１４ｂにはホース１８が接続されている。ホース１８は、ウォッシャ液が流通する配管部材であり、本実施形態のホース１８は、可撓性を有する軟質樹脂等により構成されている。

また、エンジンルーム１５には、ウォッシャポンプ１４を駆動する電動モータ１９が設けられている。電動モータ１９は、電子制御装置３６の制御信号により駆動及び停止が制御される。ウォッシャ装置１０は、ウォッシャポンプ１４から吐出されたウォッシャ液をフロントウィンド１２に向けて噴射する噴射ノズル２０を有している。噴射ノズル２０はボンネット１６に取り付けられており、噴射ノズル２０の噴射口はフロントウィンド１２に向けられている。図１の例では、噴射ノズル２０はボンネット１６に２個取り付けられている。

さらに、ウォッシャ装置１０はバルブ２１を有している。このバルブ２１は、ウォッシャポンプ１４から吐出されたウォッシャ液を、噴射ノズル２０に供給する経路に設けられている。本実施形態においては、バルブ２１はボンネット１６の裏側に設けられている。バルブ２１は、図３のようにジョイント２２及びケース２３を有している。ジョイント２２は、金属材料または樹脂材料により、一体成形されている。ジョイント２２は、環状のボス部２２ｄと、ボス部２２ｄに連続して設けられた挿入部２２ｅとを有している。ボス部２２ｄ及び挿入部２２ｅに亘って直線状の流路２２ａを有する。流路２２ａは中心線Ｘに沿って配置されている。ホース１８はパイプ形状に構成されており、ホース１８は流路１８ａを有する。

そして、ホース１８内に挿入部２２ｅが嵌め込まれて、流路１８ａと流路２２ａとが接続されている。ボス部２２ｄにおける挿入部２２ｅとは反対側の箇所には、中心線Ｘに沿った方向に突出された弁座２２ｂが形成されている。弁座２２ｂは、中心線Ｘを取り囲むように環状に構成されている。すなわち、弁座２２ｂは、流路２２ａであってホース１８とは反対側の開口部であるポート２２ｃを形成している。中心線Ｘは、流路２２ａの中心である。ウォッシャ液の流れる方向で、ポート２２ｃの上流に流路２２ａが配置されている。

一方、ケース２３は、金属材料または樹脂材料により一体成形されている。ケース２３は、筒形状の本体部２３ａと、本体部２３ａと同軸の嵌込部２３ｂとを有している。本体部２３ａ及び嵌込部２３ｂは筒形状を有しており、嵌込部２３ｂには流路２３ｃが形成されている。嵌込部２３ｂは噴射ノズル２０に固定されており、噴射ノズル２０の流路２０ａと流路２３ｃとが接続されている。本体部２３ａにおける嵌込部２３ｂとは反対側の端部に、ボス部２２ｄが固定されている。また、本体部２３ａの内部には収容室２３ｄが設けられており、収容室２３ｄは流路２３ｃとつながっている。収容室２３ｄには、ポート２２ｃを開閉するための弁体２４が設けられている。ウォッシャ液の流れ方向でポート２２ｃの下流に流路２３ｃが配置されている。弁体２４は円板形状の受圧部２４ａと、受圧部２４ａの外周端に連続して形成された円筒部２４ｂと、円筒部２４ｂにおける受圧部２４ａとは反対側の端部に連続して形成された爪部２４ｃとを有する。このように、弁体２４は、中心線Ｘを含む平面内における断面形状がコ字形となっている。また、弁体２４は、シリコーン系の材料により一体成形されている。シリコーン系の材料には、シリコーンゴム、より詳しくは液状シリコーンゴムが含まれる。

本実施形態の弁体２４を構成するシリコーン系の材料は、無機と有機の両方の特性を併せ持つ高機能素材である。シリコーン系の材料は、無機質のシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）が主鎖で、側鎖に有機基がつながった構造を有している。シロキサン結合は、ガラスや石英等の無機物と同じ構造で、有機ポリマーの主鎖であるＣ−Ｃ結合や、Ｃ−Ｏ結合よりも結合エネルギが大きい。このため、シロキサン結合は、高温、例えば２００℃になってもその結合が壊れることがなく、化学的に安定しており、シリコーン系の材料は、耐熱性に優れ、耐侯性に優れている。シリコーン系材料のうち、特に、ジメチルシリコーンの分子構造は、Ｓｉ−Ｏ結合が６個で１回転する螺旋構造となっており、柔軟性に富む。さらに、シロキサン結合からなる直鎖状のシリコンポリマーの表面は、水になじみにくいメチル基（有機質)で覆われており、表面エネルギが低い。この構造に由来して、シリコーン系の材料は、撥水性に優れ、温度依存性が小さい等の特性を有する。

一方、前記受圧部２４ａの外径は弁座２２ｂの外径よりも大きい。また、爪部２４ｃは、円筒部２４ｂから内側に向けて延ばされている。円筒部２４ｂ及び受圧部２４ａの外径は、収容室２３ｄの内径未満に設定されており、弁体２４は収容室２３ｄ内で中心線Ｘに沿った方向に移動可能である。

収容室２３ｄには弁体２４を支持するガイド２５が設けられている。ガイド２５は、金属材料または樹脂材料により一体成形されている。ガイド２５は筒形状の本体部２５ａを有している。また、本体部２５ａの外周面には環状の保持溝２５ｂが形成されている。さらに、弁体２４の円筒部２４ｂが本体部２５ａの外周に取り付けられ、爪部２４ｃが保持溝２５ｂに挿入されている。そして、爪部２４ｃと本体部２５ａとの係合力により、弁体２４がガイド２５から外れないようになっている。

さらに、本体部２５ａの外周面には、環状の外向きフランジ２５ｃが形成されている。また、外向きフランジ２５ｃの外周端には、中心線Ｘに沿った方向に延ばされた円筒部２５ｄが連続して形成されている。円筒部２５ｄは、中心線Ｘに沿った方向で、弁体２４から離れる向きで延ばされている。円筒部２５ｄの外径は収容室２３ｄの内径未満であり、ガイド２５は中心線Ｘに沿った方向に収容室２３ｄ内で動作可能である。そして、円筒部２４ｂの外周面と収容室２３ｄの内面との間、円筒部２５ｄの外周面と収容室２３ｄの内面との間に、環状の流路２６が形成されている。すなわち、流路２２ａ及び流路２６は、中心線Ｘを中心として同軸に配置されている。具体的には、流路２６は、中心線Ｘを中心とする半径方向で、流路２２ａよりも外側に位置している。この流路２６の一端はポート２２ｃに接続され、流路２６の他端は嵌込部２３ｂの流路２３ｃに接続されている。

さらに、収容室２３ｄにはスプリング２７が設けられている。スプリング２７は、弁体２４を弁座２２ｂに押し付ける力を加える弾性部材である。スプリング２７は、金属製の圧縮コイルスプリングである。本体部２３ａにおける流路２３ｃと収容室２３ｄとの境界部分には、環状の端面２３ｅが形成されている。端面２３ｅは中心線Ｘに対して垂直である。そして、スプリング２７の伸縮方向の一端は端面２３ｅに接触され、スプリング２７の伸縮方向の他端は外向きフランジ２５ｃに接触されている。即ち、スプリング２７は、端面２３ｅ及び外向きフランジ２５ｃに挟まれて圧縮荷重を受けている。このため、スプリング２７の押圧力は、ガイド２５を経由して弁体２４に伝達されており、弁体２４の受圧部２４ａは、弁座２２ｂに押し付けられる。

つぎに、バルブ２１に接続される噴射ノズル２０の構成例を、図４に基づいて説明する。噴射ノズル２０は、筒形状のボディ２８と、ボディ２８に連続して設けられたノズルホルダ２９と、ノズルホルダ２９に取り付けられたノズルチップ３０とを有している。噴射ノズル２０を構成する各要素は、いずれも樹脂材料により構成されている。ボディ２８は、バルブ２１のケースが固定される取り付け孔（図示せず)を有している。また、ボディ２８及びノズルホルダ２９に亘って、前述の流路２０ａが設けられている。ノズルチップ３０には流路３０ａが設けられており、流路２０ａは流路３０ａと接続されている。また、ノズルチップ３０には噴射口３０ｂが設けられている。

さらに、ボディ２８の外周面には、係止爪２８ｂが設けられている。係止爪２８ｂは、ボディ２８の外表面に近づく向きで弾性変形可能である。そして、ボディ２８がボンネット１６の取り付け孔１６ａに挿入されており、係止爪２８ｂが弾性変形して取り付け孔１６ａの内周面に押し付けられている。係止爪２８ｂと、ボンネット１６との摩擦力で、噴射ノズル２０がボンネット１６に固定されている。噴射ノズル２０がボンネット１６に固定された状態で、ノズルホルダ２９はボンネット１６の上面に接触している。

さらに、車両１１はワイパ装置３１を有する。ワイパ装置３１は、フロントウィンド１２を払拭するワイパブレード３２と、ワイパブレード３２を支持し、かつ、ピボット軸を中心として揺動するワイパアーム３３と、ワイパアーム３３を揺動させる動力を発生するワイパモータ３４とを有する。図１の例では、ワイパブレード３２が２本設けられており、２本のワイパブレード３２を別々のワイパアーム３３により動作させる構造となっている。さらに、ワイパスイッチ３５の操作信号が電子制御装置３６に入力されると、電子制御装置３６からは、ワイパモータ３４を駆動及び停止する制御信号が出力される。また、ワイパモータ３４は、ワイパスイッチ３５が操作されていなくても、ウォッシャスイッチ１３の操作信号が電子制御装置３６に入力されると、一時的に駆動して停止される。

つぎに、ウォッシャ装置１０の制御、動作、作用を説明する。ウォッシャスイッチ１３が操作されていないときには、電動モータ１９は停止している。また、ウォッシャポンプ１４からウォッシャ液は吐出されず、流路２２ａから受圧部２４ａに加わる液圧は低い。このため、弁体２４は、スプリング２７の押圧力で弁座２２ｂに押し付けられてシール面を形成している。すなわち、バルブ２１のポート２２ｃは閉じられている。したがって、ウォッシャ液は噴射ノズル２０から噴射されない。

これに対して、ウォッシャスイッチ１３が操作されて、ウォッシャポンプ１４が駆動されると、ウォッシャタンク１７のウォッシャ液がウォッシャポンプ１４により吸い込まれ、ウォッシャポンプ１４からウォッシャ液が吐出される。ウォッシャポンプ１４からウォッシャ液が吐出されると、流路２２ａの液圧が上昇する。流路２２ａの液圧により弁体２４に加わる押圧力が、スプリング２７により弁体２４に加わる押圧力以下であるときは、弁体２４は停止しており、ポート２２ｃは閉じられている。流路２２ａの液圧がさらに上昇して、流路２２ａの液圧により弁体２４に加わる押圧力が、スプリング２７により弁体２４に加わる押圧力を越えると、弁体２４はスプリング２７の押圧力に抗して、図３において左側に向けて動作する。すると、弁体２４が弁座２２ｂから離れて、ポート２２ｃが開く。その結果、ウォッシャポンプ１４からホース１８の流路１８ａに吐出されたウォッシャ液は、ジョイント２２の流路２２ａ、ケース２３の流路２６，２３ｃを経由して、噴射ノズル２０の流路２０ａに至る。ついで、ウォッシャ液は、噴射ノズル２０の噴射口３０ｂからフロントウィンド１２に向けて噴射される。図１においては、２個の噴射ノズル２０から、二点鎖線で表す噴射領域Ｄにウォッシャ液が噴射される。

また、ウォッシャスイッチ１３が操作されるとともに、ウォッシャ液がフロントウィンド１２に向けて噴射されたと同時、または噴射された後にワイパモータ３４が駆動され、ワイパアーム３３が一時的に揺動して、ワイパブレード３２によりフロントウィンド１２が払拭される。図１においては、ワイパブレード３２により二点鎖線で示す払拭領域Ｅが払拭される。払拭領域Ｅと噴射領域Ｄとは一部が重なっている。なお、ウォッシャスイッチ１３の操作が解除されて、電動モータ１９が停止すると、ウォッシャポンプ１４も停止する。すると、流路２２ａの液圧が低下して、流路２２ａの液圧により弁体２４に加わる押圧力が、スプリング２７から弁体２４に加わる押圧力未満になると、弁体２４は図３で右方向に移動し、受圧部２４ａが弁座２２ｂに接触して停止する。すなわち、ポート２２ｃは弁体２４により閉じられ、ウォッシャ液は噴射ノズル２０から噴射されなくなる。

つぎに、本実施形態の効果を説明する。なお、適宜上、本実施形態の弁体２４と、比較例の弁体とを比較することがある。比較例の弁体とは、ゴム等の弾性部材の表面にフッ素コーティング層等の表面処理を施したものである。

本実施形態の弁体２４はシリコーン系の材料で一体成形されており、前述した特性を有する。このため、ウォッシャ液に弁体２４が接触していること、弁体２４と弁座２２ｂとの接触及び離間が繰り返されること、エンジンルームの熱が弁体２４に伝達されること等の条件のうち、少なくとも１つの条件を原因として、経年変化により弁体２４の表面が劣化することを抑制できる。本実施形態の弁体２４は、エンジンの熱がこもるエンジンルーム内という苛酷な環境で使用される。そして、本実施形態の弁体２４はシリコーン系の材料により一体成形されており、弾性部材の表面にコーティング層等の表面処理を施したものではないため、表面処理の剥がれ等による表面形状の変化、特性の変化等が発生することがない。したがって、弁体２４の持つ特性の低下を抑制でき、バルブ２１の信頼性が向上する。

具体的に説明すると、弁体２４と弁座２２ｂとが接触して形成されるシール面の接触面圧が低下することを抑制でき、ポート２２ｃが閉じられているときのシール性を確保することができる。また、本実施形態の弁体２４によれば、「ウォッシャ液が浸漬して弁体２４の硬度が上昇すること」を抑制できる。したがって、本実施形態のウォッシャ装置１０において、ポート２２ｃが閉じられているときには、弁座２２ｂに対する弁体２４の密着性を良好に維持でき、シール面のシール性が低下することを抑制できる。

一方、ポート２２ｃが閉じられているとき、弁体２４は弁座２２ｂに張り付かないため、ポート２２ｃを開くときに弁体２４が弁座２２ｂから離れ易くなる。したがって、バルブ２１のポート２２ｃを開くときには、ウォッシャスイッチ１３が操作されてから、弁体２４が弁座２２ｂから離れるまでに要する初期動作時間をなるべく短くすることができる。より具体的には、ウォッシャスイッチ１３が操作されてから、ウォッシャ液が噴射ノズル２０から噴射されるまでの時間をなるべく短くすることができ、ウォッシャ装置１０の作動応答性が向上する。また、弁体２４が弁座２２ｂに張り付かず、ポート２２ｃを開くときに弁体２４が弁座２２ｂから離れ易くなるため、ウォッシャ液の噴射圧をなるべく高く維持することができる。

さらに、流路２２ａを流れるウォッシャ液は、ポート２２ｃが開かれていると、まず、弁体２４の受圧部２４ａに接触し、ついで、ウォッシャ液は受圧部２４ａの表面に沿って、中心線Ｘを中心として半径方向で外側に向けて流れ、流路２６に流れ込む。ここで、受圧部２４ａは、ウォッシャ液の圧力で半径方向で外側に向けて撓み、中心線Ｘを中心とする半径方向で、流路２６の幅が狭められる可能性がある。しかしながら、本実施形態の弁体２４は、シリコーン系の材料により構成されており、弁体２４の撥水性（疎水性)が高い。したがって、流路２６におけるウォッシャ液の流れが阻害されることを抑制でき、ウォッシャ装置１０の作動応答性の低下を抑制できる。

さらに、受圧部２４ａが、ウォッシャ液の圧力で半径方向で外側に向けて撓む可能性があるが、本実施形態の弁体２４は、シリコーン系の材料で一体成形されている。このため、ゴム材料に表面処理を施してコーティング層を形成した弁体のように、コーティング層の剥がれが生じる余地が元々なく、弁体２４のシール性、撥水性（疎水性)、張り付き防止性を確保できる。

つぎに、本実施形態の弁体２４を製造する際の効果を説明する。本実施形態の弁体２４と、比較例の弁体とを比べると、本実施形態の弁体２４の方が表面処理を施す必要がない分、製造コストの上昇を抑制することができる。

さらに、本実施形態においては、弁体２４のシール性、ポート２２ｃを閉じた状態における弁座２２ｂと弁体２４との密着性、弁体２４と弁座２２ｂとの張り付き防止性等を、弁体２４の表面粗さのみで管理することができる。したがって、バルブ２１の管理コストを低減することができる。これに対して、比較例の弁体では、シール面の接触面圧、密着性等が目標値となるように、弁体の表面に形成するコーティング層の厚さ、コーティングするフッ素の分量等を管理しなければならず、管理コストが増加する。

ここで、本実施形態の弁体２４の特性の一つである撥水性について、具体的に説明する。図５（Ａ）は本実施形態の弁体２４を示し、図５（Ｂ）は比較例の弁体１００を示している。そして、各弁体の表面に、１５μｌの水道水を約１０mm上から滴下させ、各弁体の表面に付着している水滴２００の円弧形状部分の半径を測定した。本実施形態の弁体２４の表面に付着している水滴２００の半径は、２０mmであり、比較例の弁体１００の表面に付着している水滴２００の半径は、３０mmであった。この結果から、本実施形態の弁体２４の方が、比較例の弁体１００よりも撥水性が高いことが分かる。

つぎに、本実施形態の弁体の特性の一つである硬度について、具体的に説明する。バルブ２１の弁体２４は、弁座２２ｂに押し付けられるため、弁体２４の表面には、図６のように環状の凹部１０１が形成される。これは、比較例の弁体１００においても同じである。図７（Ａ）は、本実施形態の弁体２４の表面形状の変化を線で表したものである。図７（Ｂ）は、比較例の弁体１００の表面形成を線で表したものである。図７において、横軸には幅が示され、縦軸には高さが示されている。本実施形態の弁体２４に形成された凹部１０１の形状を図７（Ａ）に示し、比較例の弁体１００に形成された凹部１０１の形状を図７（Ｂ）に示す。図８において、「番号」は、凹部１０１の円周方向における所定位置を意味しており、異なる番号は円周方向の異なる位置であることを表している。なお、図８（Ａ）における「番号」の数字と、図８（Ｂ）における「番号」の数字とが同じであっても、凹部１０１の円周方向における位置は異なる。また、図８において、「幅」は、図６（Ａ）のように、環状の凹部１０１の外周端から凹部１０１の内周端までの長さＨを意味する。さらに、図７、図８における「高さ」は、図６（Ａ）に示すように、弁体２４（１００）の端面から凹部１０１の底部までの深さＴを意味する。図８に示すように、凹部１０１の高さは、本実施形態の弁体２４の方が、比較例の弁体１００よりも低い。また、凹部１０１の全体の幅は、本実施形態の弁体２４の方が約３５０μｍであるのに対し、比較例の弁体１００の幅は約６００μｍである。すなわち、表面形状の変化量は、本実施形態の弁体２４の方が、比較例の弁体１００よりも少ないことが分かる。

さらに、本実施形態の弁体２４を構成するシリコーン系の材料の特性、特に硬化特性を、図９（Ａ）を参照して説明する。図９（Ａ）はシリコーン系の材料を試験サンプルとして、浸漬試験を行った結果である。試験サンプルは、シリコーン系の材料を１２０℃で５分のプレスキュア（加圧加硫）を行い、ついで、１５０℃で１時間のオーブンキュア（２次加硫）を行うという硬化条件により形成したものである。プレスキュア時のプレス圧力は１２Ｍｐａである。

このようにして得た試験サンプルを、ウォッシャ液に浸漬する浸漬試験を行った。浸漬時間は、２５℃で５００時間、１０００時間であり、それぞれの浸漬時間が経過した後、試験サンプルの特性を計測した。図９(Ａ)において、「引っ張り強度」は、試験サンプルに対して引張荷重を与えて破断したときの荷重を表す。「切断時伸び」は、試験サンプルに引張荷重を与えていない状態から、引張荷重が与えられて切断するまでの間における試験サンプルの伸び率を表す。「反発弾性」は、試験サンプルの表面に錘を落下させたときの反発程度を表す。図９（Ａ）のように、「硬度」を表す数値は、初期、５００時間、１０００時間の順で大きくなっている。「硬度」を表す数値が大きくなるほど、硬度が上昇していることになる。つまり、試験サンプルは、ウォッシャ液に対する浸漬時間が長くなっても、硬度があまり上昇していないことが分かる。

さらに、本実施形態の弁体を構成するシリコーン系の材料の特性、特に耐熱劣化特性を、図９（Ｂ）を参照して説明する。ここで用いた初期の試験サンプルは、前述のプレスキュアを行っているが、前述のオーブンキュアは行っていない。初期の試験サンプルとは、オーブンキュアを行っていない試験サンプルであり、図９（Ｂ）にInitial(NPC)で示してある。そして、試験サンプルを、２００℃で所定時間、所定日数、所定月数に亘り加熱して、試験サンプルにおける各種の特性を測定した。図９（Ｂ）において、「hours」は加熱時間であり、「days」は加熱日数であり、「months」は加熱月数である。また、図９（Ｂ）において、「Ｈｓ」は硬度であり、「Ｔｓ」は引っ張り強度であり、「Ｅｌ」は引っ張り荷重を与えたときの伸び率である。「５０％mo」は試験サンプルを５０％伸ばしたときの応力であり、「１００％mo」は試験サンプルを１００％伸ばしたときの応力であり、「２００％mo」は試験サンプルを２００％伸ばしたときの応力である。図９（Ｂ）のように、試験サンプルは、加熱時間が長くなっても、密度、硬度があまり変化していないことが分かる。

ここで、本実施形態において説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、流路２２ａが、本発明の第１流路に相当し、流路２６が、本発明の第２流路に相当し、スプリング２７が、本発明の弾性部材に相当し、フロントウィンド１２が、本発明の洗浄対象物に相当する。

本発明のウォッシャ装置及びバルブの構造は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明のウォッシャ装置は、車両のフロントウィンドにウォッシャ液を噴射する装置に限らず、車両のリヤウィンドにウォッシャ液を噴射する装置を含む。車両のリヤウィンドに洗浄液を噴射する場合は、リヤウィンドを有する後部ドアに、噴射ノズルが取り付けられる。さらに、本発明のウォッシャ装置は、ヘッドライトに向けてウォッシャ液を噴射するウォッシャ装置も含む。ヘッドライトをウォッシャ液で洗浄するウォッシャ装置は、バンパに噴射ノズルが取り付けられる。すなわち、本発明の洗浄対象物には、フロントウィンド、リヤウィンド、ヘッドライトが含まれる。また、噴射ノズルの取付対象物には、ボンネット、後部ドア、バンパが含まれるが、これ以外でもよく、洗浄対象物へウォッシャ液を噴射することができる位置であればよい。例えば、フロントウィンドとボンネットとの間のスペースであってもよく、外観を向上させるために外部から見えにくい位置にあってもよい。さらに、本発明のウォッシャ装置には、バルブと噴射ノズルとを、配管部材により間接的に接続する構成も含まれる。このように構成すれば、ボンネットに噴射ノズルを取り付け、エンジンルームにバルブを設け、噴射ノズルとバルブとを配管部材により接続することができる。さらに、ウォッシャ液が流通する配管部材には、軟質樹脂材料により構成されたホース、金属材料により構成されたパイプ等が含まれる。本発明における流路は、ウォッシャ液の通路であり、流路には、孔、開口部（ポート）、溝、凹部、パイプ等が含まれる。本発明の弾性部材は、弁体を弁座に押し付ける力を生じる要素であり、弾性部材には、バネ、ゴム状弾性体等が含まれる。さらに、本発明における電動モータとウォッシャポンプとは、一体に形成されていても別体に形成されていてもどちらでもよい。

１０ウォッシャ装置
１１車両
１２フロントウィンド
１３ウォッシャスイッチ
１４ウォッシャポンプ
１４ａ吸入口
１４ｂ吐出口
１５エンジンルーム
１６ボンネット
１６ａ取り付け孔
１７ウォッシャタンク
１８ホース
１８ａ，２０ａ，２２ａ，２３ｃ，２６，３０ａ流路
１９電動モータ
２０噴射ノズル
２１バルブ
２２ジョイント
２２ｂ弁座
２２ｃポート
２２ｄボス部
２２ｅ挿入部
２３ケース
２３ａ，２５ａ本体部
２３ｂ嵌込部
２３ｄ収容室
２３ｅ端面
２４，１００弁体
２４ａ受圧部
２４ｂ，２５ｄ円筒部
２４ｃ爪部
２５ガイド
２５ｂ保持溝
２５ｃ外向きフランジ
２７スプリング
２８ボディ
２８ｂ係止爪
２９ノズルホルダ
３０ノズルチップ
３０ｂ噴射口
３１ワイパ装置
３２ワイパブレード
３３ワイパアーム
３４ワイパモータ
３５ワイパスイッチ
３６電子制御装置
１０１凹部
２００水滴
Ｄ噴射領域
Ｅ払拭領域
Ｔ深さ
Ｈ長さ
Ｘ中心線

Claims

車両に搭載され、ウォッシャ液を噴射ノズルに供給する経路に設けられるバルブであって、
収容室を備えたケースと、
前記収容室に配置され、かつ、前記ウォッシャ液が通るポートを形成する弁座と、
前記収容室に配置され、前記弁座側の表面に環状の凹部が形成された円板形状の受圧部と、前記受圧部の外周端に連続して形成された第１円筒部と、前記第１円筒部における前記受圧部とは反対側の端部に連続して形成された爪部とを有し、かつ、前記ポートを開閉する弁体と、
前記ウォッシャ液が通る方向で前記ポートの上流に接続される第１流路と、
前記ウォッシャ液が通る方向で前記ポートの下流に接続される第２流路と、
前記収容室に配置され、かつ、前記第１流路の中心線方向に伸縮可能な弾性部材と、
前記収容室に前記中心線方向に動作可能に配置され、かつ、前記弁体に係合されることにより前記弁体を支持するガイドと、
が設けられ、
前記弁体は、シリコーン系の材料で形成され、かつ、前記中心線方向に動作可能であり、
前記ガイドは、
筒形状の本体部と、
前記本体部の外周面に形成した環状の保持溝及び外向きフランジと、
前記外向きフランジの外周端に形成され、かつ、前記中心線を中心とする半径方向で前記本体部の外側に配置された第２円筒部と、
を有し、
前記第１円筒部は、前記本体部の外周に取り付けられ、
前記爪部は、前記保持溝に挿入され、
前記第２円筒部の外径は、前記収容室の内径未満であり、
前記第２流路は、前記中心線を中心とする半径方向で前記第１流路よりも外側に配置され、かつ、前記第２円筒部の外周面と前記収容室の内面との間に形成され、
前記第１流路及び前記第２流路は、前記中心線を中心として同軸に配置され、
前記弾性部材は、前記本体部と前記第２円筒部との間に配置され、かつ、伸縮方向の一端が前記ケースに接触され、かつ、伸縮方向の他端が前記外向きフランジに接触され、
前記弾性部材は、前記ガイドを経由して前記弁体に前記中心線方向の押圧力を加え、
前記弁体は、前記弾性部材の押圧力により前記弁座に押し付けられ前記ポートを閉じるとともに、前記第１流路における前記ウォッシャ液の圧力を受けることにより前記弾性部材の押圧力に抗して動作すると、前記弁座から離れて前記ポートを開き、
前記第２流路は、前記弁体が前記弁座に押し付けられている状態及び前記弁体が前記弁座から離れている状態の何れにおいても前記第２円筒部の外周面と前記収容室の内面との間に形成されている、ことを特徴とするバルブ。
ウォッシャポンプから吐出されたウォッシャ液を、バルブを経由させて噴射ノズルに供給し、前記噴射ノズルから前記ウォッシャ液を噴射させて洗浄対象物を洗浄するウォッシャ装置であって、
前記バルブは、請求項１に記載された構成を有することを特徴とするウォッシャ装置。
請求項２に記載されたウォッシャ装置であって、
前記バルブは、前記ウォッシャポンプは前記第１流路と接続され、前記噴射ノズルは前記第２流路と接続されていることを特徴とするウォッシャ装置。