JP7037335B2 - 気体噴射装置および気体噴射システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、気体噴射装置および気体噴射システムに関する。

従来、吸気した気体を圧縮して噴射する気体噴射装置がある。かかる気体噴射装置として、例えば、車両に搭載され、車載カメラのレンズへ向けて圧縮空気を噴射することでレンズに付着した雨滴や雪片、埃、泥などの付着物を除去するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－０３７２３９号公報

しかしながら、従来の気体噴射装置は、気体の圧縮動作中に気体漏れが発生して圧縮する気体の気圧を高めることが困難であった。実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、圧縮する気体の気圧を高めることができる気体噴射装置および気体噴射システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る気体噴射装置は、シリンダと、回転体と、スペーサとを備える。回転体は、前記シリンダの内部で回転動作を行うことにより、前記シリンダの内部へ気体を吸気して圧縮し、前記シリンダの外部へ送出させる。スペーサは、前記シリンダの内面に設けられ、回転する前記回転体との隙間を埋める。

実施形態の一態様に係る気体噴射装置および気体噴射システムによれば、圧縮する気体の気圧を高めることができる。

図１Ａは、実施形態に係る気体噴射システムの斜視透視図である。 図１Ｂは、空気圧縮部の斜視透視図である。 図１Ｃは、空気圧縮部の動作説明図である。 図２Ａは、気体噴射装置の内部構造を示す斜視図である。 図２Ｂは、従動ギアおよび前段ギアの構成を示す平面模式図である。 図３は、空気圧縮部のより具体的な動作説明図である。 図４Ａは、実施形態に係るシリンダに設けられるスペーサ配設位置を示す説明図である。 図４Ｂは、実施形態に係るシリンダに設けられるスペーサ配設位置を示す説明図である。 図４Ｃは、実施形態に係るシリンダに設けられるスペーサの断面を示す説明図である。 図５Ａは、実施形態に係る回転体に設けられるスペーサの断面を示す説明図である。 図５Ｂは、実施形態に係る回転体に設けられるスペーサの断面を示す説明図である。 図６は、実施形態に係る回転体側に設けられるシール部材の説明図である。 図７は、実施形態に係るシリンダ側に設けられるシール部材の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する気体噴射装置および気体噴射システム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。

また、以下では、実施形態に係る気体噴射システムが、車両に搭載され、車両の周辺を撮像するカメラのレンズに圧縮空気を噴射してレンズに付着した雨滴や雪片、埃、泥などの付着物を除去するシステムである場合を例に挙げて説明する。

なお、実施形態に係る気体噴射システムの搭載対象は、車両に限定されるものではない。また、実施形態に係る気体噴射システムが車両に搭載される場合、気体の噴射対象は、車載カメラのレンズに限定されるものではなく、例えば、フロントガラス、リアガラス、ヘッドライト、およびサイドミラーなどであってもよい。また、気体の噴射対象は、車両周辺の物標を検出するレーダ装置など種々の光学センサであってもよい。

また、以下では、本実施形態に係る気体噴射システム１の構成の概要について図１Ａ～図１Ｃを用いて説明した後に、本実施形態に係る気体噴射システム１のより具体的な構成について、図２Ａ以降を用いて説明する。

図１Ａは、本実施形態に係る気体噴射システム１の斜視透視図である。また、図１Ｂは、空気圧縮部１０の構成を示す斜視透視図である。また、図１Ｃは、空気圧縮部１０の動作説明図である。

図１Ａに示すように、気体噴射システム１は、気体噴射装置１ａと、ホース１ｂと、噴射ノズル１ｃと、カメラ５０とを備える。気体噴射装置１ａは、空気圧縮部１０を備え、空気圧縮部１０によって圧縮した圧縮空気を送出する装置である。なお、図１Ａには、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸による直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

ホース１ｂは、一端が気体噴射装置１ａにおける圧縮空気の送出部１ｄに連結され、他端が噴射ノズル１ｃに連結される。噴射ノズル１ｃは、気体の噴射口が噴射対象であるカメラ５０のレンズ５０ａへ向けてカメラ５０に取り付けられる。カメラ５０は、車両の周辺を撮像する。

噴射ノズル１ｃは、ホース１ｂを介して気体噴射装置１ａから送出される圧縮空気を噴射口から噴射することで、カメラ５０のレンズ５０ａに付着した雨滴等の付着物を除去する。これにより、気体噴射システム１は、運転者の視界補助や接近物のセンシングなどの精度を確保することができる。

かかる噴射ノズル１ｃは、屋外に設置された場合、空気の噴射口周辺に雨滴が付着すると、毛細管現象によって噴射口から内部へ水を吸い上げることがある。気体噴射装置１ａは、噴射ノズル１ｃの内部に水が吸い上げられた状態でカメラ５０のレンズ５０ａへ空気を噴射すると、レンズ５０ａに水滴を付着させてしまう。

このため、噴射ノズル１ｃは、噴射口の周辺および空気の流路表面を水との接触角が９０度以上となるような撥水加工が施される。これにより、噴射ノズル１ｃは、噴射口周辺に水滴が付着しても、噴射口から内部へ水が浸入することを防止することができる。

空気圧縮部１０は、回転式の空気圧縮機構である。具体的には、空気圧縮部１０は、図１Ｂに示すように、シリンダ１１と、回転体１２とを備える。シリンダ１１は、シリンダ壁１１ａと、送出口１１ｂと、流路１１ｃと、吸気口１１ｄとを備える。なお、車両に搭載される場合、小型、軽量かつ安価であることが求められることから、シリンダ１１および回転体１２は、樹脂等で形成されることが好ましい。

シリンダ１１は、例えば円筒状に形成され、内部にシリンダ室ＣＣが形成されている。シリンダ壁１１ａは、例えば平板状に形成され、回転軸ａｘＲを中心に点対称となる位置で、円筒状のシリンダ室ＣＣをほぼ径方向に沿って仕切るように設けられる。したがって、シリンダ室ＣＣは、シリンダ壁１１ａによって２つに区画されることとなる。

送出口１１ｂは、排気口の一例であって、２つのシリンダ壁１１ａ付近のシリンダ室ＣＣの天井部に、２つに区画されたシリンダ室ＣＣのそれぞれとシリンダ１１の外部とが連通するように、回転軸ａｘＲを中心に点対称となる位置に開口されている。後述する回転体１２の回転に基づいて生成された圧縮空気は、かかる送出口１１ｂを介してシリンダ室ＣＣの各区画から排気される。

流路１１ｃは、送出口１１ｂのそれぞれに接続され、回転軸ａｘＲを中心に点対称となるような形状に形成されている。また、流路１１ｃは、回転軸ａｘＲの軸線上において送出部１ｄに接続されている。送出口１１ｂを介してシリンダ室ＣＣから送出される圧縮空気は、かかる流路１１ｃを通過して送出部１ｄへ誘導され（図中の矢印１０１参照）、ホース１ｂを通って噴射ノズル１ｃの噴射口からカメラ５０のレンズ５０ａへ噴射されることとなる。

吸気口１１ｄは、２つの送出口１１ｂのほぼ下方のシリンダ１１の外壁に、シリンダ１１の外部とシリンダ室ＣＣとが連通するように開口されている。後述する回転体１２の回転に基づいて吸気される空気は、かかる吸気口１１ｄを介してシリンダ室ＣＣへ吸気される。

回転体１２は、羽根部１２ａと、回転ベース１２ｂと、シャフト部１２ｃとを備える。回転ベース１２ｂは、円形の平板状に形成され、回転軸ａｘＲまわりに回転可能に設けられている（図中の矢印１０２参照）。

具体的には、回転ベース１２ｂは、シリンダ１１側とは反対側の面に、従動ギア１２ｄを有しており、かかる従動ギア１２ｄが、例えば、モータに連結された駆動側ギアに噛み合うことによってモータの駆動力を受け、回転軸ａｘＲまわりに所定方向に回転する。

また、回転ベース１２ｂは、モータの駆動力を受けない自由状態においては、モータによる回転の所定方向とは逆方向にばね部材によって付勢されている。羽根部１２ａは、平板状に形成され、従動ギア１２ｄが設けられている面とは反対側の面で、回転ベース１２ｂを径方向に沿って仕切るように立設される。また、羽根部１２ａは、その壁面に、吸気弁１４を有する。

シャフト部１２ｃは、回転軸ａｘＲまわりの回転におけるシャフト部分であり、２つの羽根部１２ａの間に設けられ、２つの羽根部１２ａを連接する。このように構成された回転体１２の回転ベース１２ｂが回転可能にシリンダ１１に嵌合されて、シリンダ室ＣＣ内で回転することによって、吸気および排気を含む一連のサイクルが実行され、圧縮空気が生成される。

具体的には、図１Ｃに示すように、空気圧縮部１０では、まず「吸気前」の状態においては、回転体１２は前述のモータによって駆動されない自由状態であり、羽根部１２ａがばね部材の「ばね力」によって付勢されて、シリンダ壁１１ａに押し付けられた状態となっている。

かかる状態から「モータによる駆動力」によって羽根部１２ａがシリンダ壁１１ａから離間する方向へ回転すると、羽根部１２ａとシリンダ壁１１ａとの間の空間ＳＰが膨張して空間ＳＰには負圧が生じ、空気が「吸気」される。

そして、羽根部１２ａが所定位置まで回転すると、モータの駆動力は解除される。すると、モータの駆動力から解放された羽根部１２ａは、ばね部材の「ばね力」によってシリンダ壁１１ａと当接した状態へ勢いよく戻る。このとき、空間ＳＰが圧縮され、すなわち空間ＳＰに「吸気」されていた空気から圧縮空気が生成され、送出口１１ｂから高圧状態で「排気」される。

以下、かかる回転機構を含む、本実施形態に係る気体噴射装置１ａのさらなる具体的な構成について、図２Ａ以降を用いて順次説明する。図２Ａは、気体噴射装置１ａの内部構造を示す斜視図である。

まず、既に述べたが、図２Ａに示すように、気体噴射装置１ａは、空気圧縮部１０を備え、空気圧縮部１０は、シリンダ１１と、回転体１２とを備える。回転体１２は、従動ギア１２ｄを有する。従動ギア１２ｄは、回転軸ａｘＲに同軸配置される。このように空気圧縮部１０は、回転式であるので、ピストン式に比べてスペースをとらないコンパクトな構成とすることができる。

また、回転体１２は、前述の「ばね部材」に対応する付勢ばね１２ｅを有する。付勢ばね１２ｅは、回転体１２がモータによって回転する所定方向とは逆方向に回転体１２を付勢するように設けられている。また、空気圧縮部１０は、駆動部１３をさらに備える。駆動部１３は、モータ１３ａと、第１ギア１３ｂと、第２ギア１３ｃと、第３ギア１３ｄと、前段ギア１３ｅとを有する。

モータ１３ａは、回転駆動源の一例であって、例えば電動モータである。なお、油圧モータなどであってもよい。本実施形態では、モータ１３ａは、基本的に同一方向へ回転する。また、モータ１３ａの出力軸には、例えば図示略のウォームギアが形成され、かかるウォームギアを介してモータ１３ａの出力軸は第１ギア１３ｂに連結される。

また、第１ギア１３ｂは、第２ギア１３ｃに連結される。第２ギア１３ｃは、第３ギア１３ｄに連結される。第３ギア１３ｄには、前段ギア１３ｅが同軸配置され、回転体１２の従動ギア１２ｄと噛み合うように設けられる。

モータ１３ａからの回転駆動力は、このように連結された第１ギア１３ｂ、第２ギア１３ｃ、第３ギア１３ｄを介して前段ギア１３ｅまで伝達される。なお、モータ１３ａから前段ギア１３ｅまでのギアの個数や噛み合わせ方は図示した場合に限られるものではない。

次に、図２Ｂは、従動ギア１２ｄおよび前段ギア１３ｅの構成を示す平面模式図である。なお、図２Ｂでは、従動ギア１２ｄおよび前段ギア１３ｅのみをＺ軸の正方向から視た場合を模式的に示している。

図２Ｂに示すように、従動ギア１２ｄは、連続した歯の一部が切り欠かれた欠歯ギアとして形成されており、少なくとも、第１歯１２ｄａと、第２歯１２ｄｂと、最終歯１２ｄｃと、欠歯部１２ｄｄとを有する。

第１歯１２ｄａは、吸排気の１サイクルにおいて前段ギア１３ｅと最初に噛み合う歯であり、最終歯１２ｄｃは最後に噛み合う歯である。なお、以下では、従動ギア１２ｄは、Ｚ軸の正方向から視た場合に、前段ギア１３ｅから伝達されるモータ１３ａの回転駆動力によって回転軸ａｘＲまわりに左回り（反時計回り）するものとする。したがって、これに伴い、付勢ばね１２ｅは、従動ギア１２ｄを右回り（時計回り）に付勢しているものとする。

前段ギア１３ｅもまた、連続した歯の一部が切り欠かれた欠歯ギアとして形成されており、少なくとも、第１歯１３ｅａと、最終歯１３ｅｂと、欠歯部１３ｅｃとを有する。

第１歯１３ｅａは、吸排気の１サイクルにおいて従動ギア１２ｄと最初に噛み合う歯であり、最終歯１３ｅｂは最後に噛み合う歯である。なお、以下では、前段ギア１３ｅは、Ｚ軸の正方向から視た場合に、モータ１３ａの回転駆動力によって回転軸ａｘＲまわりに右回り（時計回り）するものとする。

次に、かかる従動ギア１２ｄおよび前段ギア１３ｅの噛み合いによる空気圧縮部１０のより具体的な動作について図３を用いて説明する。図３は、空気圧縮部１０のより具体的な動作説明図である。

なお、従動ギア１２ｄおよび前段ギア１３ｅは、前述のように欠歯ギアとして形成されているので、欠歯により互いに噛み合わない状態が存在する構成となっている。本実施形態は、かかる互いに噛み合わない状態をあえて利用するものである。

図３の（ａ）に示すように、モータ１３ａが駆動され、前段ギア１３ｅが図中の矢印３０１に示すように回転するものの、まだ従動ギア１２ｄと噛み合っていない状態であるものとする。かかる状態は、図中に示すように、空気圧縮部１０の「吸気前」の状態に対応する。

かかる「吸気前」の状態では、空気圧縮部１０の羽根部１２ａは、付勢ばね１２ｅのばね力によってシリンダ壁１１ａへ押し付けられた状態となっている。

そして、かかる状態から、図３の（ｂ）に示すように、前段ギア１３ｅがさらに同一方向へ回転すると（図中の矢印３０２参照）、従動ギア１２ｄと前段ギア１３ｅとが噛み合い始める（図中のＭ１部参照）。かかる状態は、空気圧縮部１０において吸気が開始された状態に対応する。

そして、図３の（ｃ）に示すように、前段ギア１３ｅの同一方向へのさらなる回転は（図中の矢印３０３参照）、噛み合った従動ギア１２ｄを付勢ばね１２ｅの付勢力に抗して左回りに回転させる（図中の矢印３０４参照）。かかる状態は、空気圧縮部１０において吸気中の状態に対応する。

すなわち、従動ギア１２ｄは、前段ギア１３ｅと噛み合った場合に、前段ギア１３ｅに連結されたモータ１３ａの駆動によって所定方向（左回り）へ回転する力が、付勢ばね１２ｅによる付勢で逆方向（右回り）へ回転する力よりも強いため、左回りに回転する。

言い換えれば、付勢ばね１２ｅによる付勢で逆方向（右回り）へ従動ギア１２ｄを回転させる力は、モータ１３ａの駆動によって従動ギア１２ｄが所定方向（左回り）へ回転する力よりも弱い。

一方で、従動ギア１２ｄと前段ギア１３ｅとが噛み合っていない場合、つまり、前述の欠歯により従動ギア１２ｄと前段ギア１３ｅとの噛み合いが外れ、従動ギア１２ｄが自由状態となる場合、従動ギア１２ｄには、付勢ばね１２ｅによる付勢力のみが作用するため、従動ギア１２ｄは逆方向（右回り）へ回転することとなる。

すなわち、付勢ばね１２ｅは、付勢によって従動ギア１２ｄを逆方向（右回り）へ回転させる力が、モータ１３ａにより従動ギア１２ｄを所定方向（左回り）へ回転させる力よりも弱い付勢力を有する。

具体的には、図３の（ｄ）に示すように、前段ギア１３ｅおよび従動ギア１２ｄの図３の（ｃ）からのさらなる回転により（図中の矢印３０５，３０６参照）、従動ギア１２ｄと前段ギア１３ｅとの噛み合いが外れる瞬間が到来する（図中のＭ２部参照）。かかる瞬間の状態は、図中に示すように、空気圧縮部１０の「排気開始」の状態に対応する。

そして、図３の（ｅ）に示すように、前段ギア１３ｅとの噛み合いから外れた従動ギア１２ｄは、付勢ばね１２ｅのばね力によって右回りに勢いよく戻り（図中の矢印３０７参照）、空間ＳＰに吸気された空気を圧縮しつつ排気することとなる。また、前段ギア１３ｅは、同一方向へ回転し（図中の矢印３０８参照）、次なる吸排気の１サイクルを実行するに際しては図３の（ａ）からの工程が繰り返される。

このように、本実施形態では、前段ギア１３ｅおよび従動ギア１２ｄが噛み合わないタイミングを欠歯部分により発生させ、かかるタイミングにおいて従動ギア１２ｄを付勢ばね１２ｅにより逆方向へ戻す構成としたので、モータ１３ａの回転を同一方向のみで済ますことができる。したがって、シンプルな構成で圧縮空気を生成することができる。

また、本実施形態では、空気圧縮部１０を、回転式の空気圧縮機構として構成することとしたので、例えばシリンダ内をピストンが往復するピストン構造の空気圧縮機構などに比してスペースをとらないコンパクトな構成とすることができる。すなわち、本実施形態によれば、シンプルかつコンパクトな構成で圧縮空気を生成することができる。

かかる空気圧縮部１０は、部品の形状にバラツキがあると、例えば、シリンダ１１と回転体１２との間に僅かな隙間が生じ、かかる隙間から気体の圧縮動作中に気体漏れが発生して圧縮する気体の気圧を高めることが困難になる。そして、気体噴射装置１ａは、空気圧縮部１０による圧縮空気の気圧が低下すると、気体の噴射対象に付着した水滴などの付着物の除去能力が劣化する。

そこで、空気圧縮部１０は、シリンダ１１の内面に、回転体１２との隙間を埋めるスペーサを備える。これにより、気体噴射装置１ａは、気体の圧縮動作中に気体漏れの発生を抑制することで圧縮する気体の気圧を高めることができる。

ここで、図４Ａ～図４Ｃを参照し、シリンダ１１の内面に設けられるスペーサ２０について具体的に説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、実施形態に係るシリンダ１１に設けられるスペーサ２０配設位置を示す説明図である。図４Ｃは、実施形態に係るシリンダ１１に設けられるスペーサ２０の断面を示す説明図である。

図４Ａには、羽根部１２ａの厚さが２分の１になるように空気圧縮部１０を切断した場合の模式的な断面を示しており、図４Ａの左図には、スペーサ２０が設けられていない場合を示し、図４Ａの右図には、スペーサ２０が設けられている場合を示している。

なお、ここでは、従動ギア１２ｄおよび付勢ばね１２ｅの図示を省略している。また、図４Ｂには、図４Ａの右図に示すＡ－Ａ’線による空気圧縮部１０の模式的な断面を示している。

図４Ａおよび図４Ｂに示すように、シリンダ１１は、一方の端面（下面）が開放され他方の端面（上面）が空気の送出口１１ｂを除き閉塞された略円筒状に形成されている。また、回転体１２は、シリンダ１１の開放された一方の端面に回転自在に嵌合される回転ベース１２ｂと、回転ベース１２ｂからシリンダ１１の内部へ向けて立設され、シリンダ１１の内部を径方向に分割可能な平板状の羽根部１２ａとを備える。

かかる空気圧縮部１０では、図４Ａの左図に示すように、羽根部１２ａの縁部（上端部および側端部）および回転ベース１２ｂの周面と、シリンダ１１の内周面との間に隙間が生じる場合がある。なお、図４Ａの左図では、隙間の生じる箇所が分かりやすいように、実際よりも大きな隙間を図示している。かかる隙間は、前述したように、空気圧縮部１０による気体の圧縮動作中に気体漏れの原因となる。

そこで、空気圧縮部１０は、図４Ａの右図に示すように、シリンダ１１の内面のうち回転する羽根部１２ａの縁部および回転ベース１２ｂの周面に面する領域に隙間を埋めるスペーサ２０が設けられる。これにより、空気圧縮部１０は、気体の圧縮動作中に気体漏れの発生を抑制することができるので、圧縮する気体の気圧を高めることができる。

また、空気圧縮部１０は、図４Ｂに示すように、シリンダ１１の内周面全体ではなく、気体の圧縮動作中に羽根部１２ａの縁部がなぞるように通過する領域にスペーサ２０が設けられる。これにより、空気圧縮部１０は、シリンダ１１の内周面全体にスペーサ２０が設けられる場合に比べて、スペーサ２０の材料費を削減することができるため、製造コストを低減することができる。

かかるスペーサ２０は、図４Ｃに示すように、シリンダ１１側から順にクッション層２０ａ、表面層２０ｂ、および潤滑剤２０ｃが積層された３層構造である。クッション層２０ａは、例えば、スポンジ、ゴム、シリコン等の弾力性を有する層である。

表面層２０ｂは、クッション層２０ａを被覆しクッション層２０ａよりも摩擦係数が小さな、例えば、可撓性を有する樹脂製のフィルムなどの層である。潤滑剤２０ｃは、表面層２０ｂの表面に塗布されるグリス等の層である。

スペーサ２０は、これらクッション層２０ａ、表面層２０ｂ、および潤滑剤２０ｃの厚さの総和が、予め想定された隙間の幅よりも若干厚く形成され、回転体１２との接触部分に圧接する。このように、スペーサ２０は、回転体１２における接触部分に圧接することで、シリンダ１１と回転体１２との隙間をより確実に埋めることができる。

しかも、スペーサ２０は、弾力性を有するクッション層２０ａを備え、表面層２０ｂの表面に潤滑剤２０ｃが塗布されるので、回転体１２と接触する部分のクッション層２０ａが収縮し、潤滑剤２０ｃが回転体１２の回転の滑りを良くする。

これにより、空気圧縮部１０は、スペーサ２０によってシリンダ１１と回転体１２との隙間を埋めつつ、スペーサ２０が回転体１２の回転の妨げになることを防止し、回転体１２の十分な回転速度を確保することで、圧縮空気の気圧を高めることができる。

また、空気圧縮部１０では、部品の形状にバラツキがあると、例えば、シリンダ１１内部のシリンダ壁１１ａと回転体１２との間に僅かな隙間が生じ、かかる隙間から気体の圧縮動作中に気体漏れが発生して圧縮する気体の気圧を高めることが困難になる。

そこで、空気圧縮部１０は、回転体１２側にもシリンダ壁１１ａとの隙間を埋めるスペーサを備える。これにより、気体噴射装置１ａは、気体の圧縮動作中に気体漏れの発生を抑制することで圧縮する気体の気圧を高めることができる。

ここで、図５Ａおよび図５Ｂを参照し、回転体１２側に設けられるスペーサ２１について具体的に説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、実施形態に係る回転体１２に設けられるスペーサ２１配設位置を示す説明図である。

図５Ａには、シリンダ壁１１ａの厚さが２分の１になるように空気圧縮部１０を切断した場合の模式的な断面を示しており、図５Ａの左図には、スペーサ２１が設けられていない場合を示し、図５Ａの右図には、スペーサ２１が設けられている場合を示している。

なお、ここでは、従動ギア１２ｄおよび付勢ばね１２ｅの図示を省略している。また、図５Ｂには、図５Ａの右図に示すＢ－Ｂ’線による空気圧縮部１０の模式的な断面を示している。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、回転体１２は、回転ベース１２ｂの中心からシリンダ１１の内部へ向けて立設される中空状のシャフト部１２ｃを備える。また、略円筒状のシリンダ１１は、内部を径方向に分割すると共に、シャフト部１２ｃが挿入される挿入部が設けられたシリンダ壁１１ａを備える。

かかる空気圧縮部１０では、図５Ａの左図に示すように、シャフト部１２ｃの先端とシリンダ１１との隙間、および回転ベース１２ｂの周面とシリンダ１１との隙間は前述したシリンダ１１側に設けられるスペーサ２０によって埋められる。

しかしながら、空気圧縮部１０では、回転ベース１２ｂにおけるシリンダ１１の内部側の表面およびシャフト部１２ｃの周面と、シリンダ壁１１ａの縁部との間に隙間が生じる場合がある。なお、図５Ａの左図では、隙間の生じる箇所が分かりやすいように、実際よりも大きな隙間を図示している。かかる隙間は、前述したように、空気圧縮部１０による気体の圧縮動作中に気体漏れの原因となる。

そこで、空気圧縮部１０は、図５Ａの右図に示すように、回転ベース１２ｂにおけるシリンダ１１の内部側の表面およびシャフト部１２ｃの周面に、シリンダ壁１１ａの縁部との隙間を埋めるスペーサ２１が設けられる。これにより、空気圧縮部１０は、気体の圧縮動作中に気体漏れの発生を抑制することができるので、圧縮する気体の気圧を高めることができる。

また、空気圧縮部１０は、図５Ｂに示すように、回転ベース１２ｂにおけるシリンダ１１の内部側の表面およびシャフト部１２ｃの周面全体ではなく、気体の圧縮動作中にシリンダ壁１１ａの縁部がなぞるように通過する領域にスペーサ２１が設けられる。

これにより、空気圧縮部１０は、回転ベース１２ｂにおけるシリンダ１１の内部側の表面およびシャフト部１２ｃの周面全体にスペーサ２１が設けられる場合に比べて、スペーサ２１の材料費を削減することができるため、製造コストを低減することができる。

スペーサ２１は、図４Ｃに示すシリンダ１１側に設けられるスペーサ２０と同じく、回転体１２側から順にクッション層２０ａ、表面層２０ｂ、および潤滑剤２０ｃが積層された３層構造である。

そして、スペーサ２１は、シリンダ１１との接触部分に圧接する。これにより、スペーサ２１は、シリンダ１１と回転体１２との隙間を埋めつつ、スペーサ２１が回転体１２の回転の妨げになることを防止し、回転体１２の十分な回転速度を確保することで、圧縮空気の気圧を高めることができる。

また、空気圧縮部１０は、前述したスペーサ２０，２１に加え、シリンダ１１および回転体１２の少なくともいずれかに、シリンダ１１および回転体１２が互いに接触する部位の方向に対し、同時に２方向へ向けて付勢されるシール部材を備えることもできる。

次に、図６および図７を参照し、かかるシール部材２２，２３について説明する。図６は、実施形態に係る回転体１２側に設けられるシール部材２２の説明図である。図７は、実施形態に係るシリンダ１１側に設けられるシール部材２３の説明図である。

図６には、回転体１２の羽根部１２ａにシール部材２２が設けられた空気圧縮部１０を羽根部１２ａの厚さが２分の１になるように切断した場合の模式的な断面を示している。また、図７には、シリンダ１１のシリンダ壁１１ａにシール部材２３が空気圧縮部１０をシリンダ壁１１ａの厚さが２分の１になるように切断した場合の模式的な断面を示している。

図６に示すように、回転体１２は、シール部材２２が設けられる場合、羽根部１２ａに、羽根部１２ａの面方向と平行なスリットが形成される。かかるスリットは、図６に示す羽根部１２ａの上端および側端から羽根部１２ａの内部における所定の中途位置まで形成される。

これにより、羽根部１２ａには、図６に示すような断面視略Ｌ字状のスリットが形成されるとともに、スリットの内部に断面視矩形状の係止部１２ｆが形成される。そして、シール部材２２は、かかるスリットに挿入される。

シール部材２２は、弾力性を有し厚さがスリットの幅よりも若干薄い平板状をした略Ｌ字形状の部材である。かかるシール部材２２には、Ｌ字の内側の角部からＶ字状に延伸する２本の細長な付勢部２２ａが一体形成される。

かかる付勢部２２ａは、シール部材２２が羽根部１２ａのスリットへ挿入された場合に、先端部分がスリット内の係止部１２ｆにそれぞれ当接する。これにより、シール部材２２は、図６に黒塗矢印で示すように、シリンダ１１の内部でシリンダ１１および回転体１２が互いに接触する部位の方向に対し、同時に２方向へ向けて付勢される。

具体的には、シール部材２２は、羽根部１２ａの外部からスリットの内部へ向かう方向へ押圧力が加わると、付勢部２２ａが樹脂ばねとして機能し、付勢部２２ａの弾性力によってスリットの内部から羽根部１２ａの外部へ向かう方向へ反発力が作用する。

その結果、空気圧縮部１０では、スペーサ２０（図４Ａ右図参照）およびシール部材２２が双方に対して互いに圧接されるので、シリンダ１１と羽根部１２ａとの間の隙間をより確実に埋めることにより、圧縮空気の気圧をより一層高めることが可能となる。

また、図７に示すように、シリンダ１１は、シール部材２３が設けられる場合、シリンダ壁１１ａに、シリンダ壁１１ａの面方向と平行なスリットが形成される。かかるスリットは、図７に示すシリンダ壁１１ａの下端および側端からシリンダ壁１１ａの内部における所定の中途位置まで形成される。

これにより、シリンダ壁１１ａには、断面視略Ｌ字状のスリットが形成されるとともに、スリットの内部に断面視矩形状の係止部１１ｅが形成される。そして、シール部材２３は、かかるスリットに挿入される。

シール部材２３は、弾力性を有し厚さがスリットの幅よりも若干薄い平板状をした略Ｌ字形状の部材である。かかるシール部材２３には、Ｌ字の内側の角部からＶ字状に延伸する２本の細長な付勢部２３ａが一体形成される。

かかる付勢部２３ａは、シール部材２３がシリンダ壁１１ａのスリットへ挿入された場合に、先端部分がスリット内の係止部１１ｅにそれぞれ当接する。これにより、シール部材２３は、図７に黒塗矢印で示すように、シリンダ１１の内部でシリンダ１１および回転体１２が互いに接触する部位の方向に対し、同時に２方向へ向けて付勢される。

具体的には、シール部材２３は、シリンダ壁１１ａの外部からスリットの内部へ向かう方向へ押圧力が加わると、付勢部２３ａが樹脂ばねとして機能し、付勢部２３ａの弾性力によってスリットの内部からシリンダ壁１１ａの外部へ向かう方向へ反発力が作用する。

その結果、空気圧縮部１０では、スペーサ２１（図５Ａ右図参照）およびシール部材２３が双方に対して互いに圧接されるので、シリンダ壁１１ａと回転体１２との間の隙間をより確実に埋めることにより、圧縮空気の気圧をより一層高めることが可能となる。

上述したように、実施形態に係る気体噴射装置１ａは、シリンダ１１の内面に回転体１２との隙間を埋めるスペーサ２０を備える。これにより、気体噴射装置１ａは、気体の圧縮動作中に気体漏れの発生を抑制することで圧縮する気体の気圧を高めることができる。

なお、上述した実施形態では、スペーサ２０，２１がクッション層２０ａ、表面層２０ｂ、および潤滑剤２０ｃが積層された３層構造である場合を例に挙げて説明したが、スペーサ２０，２１は、クッション層２０ａおよび表面層２０ｂの２層構造であってもよい。

かかる構成であっても、スペーサ２０，２１は、表面層２０ｂの摩擦係数がクッション層２０ａの摩擦係数よりも小さいので、シリンダ１１と回転体１２との隙間を埋めつつ、回転体１２の回転の妨げになることを防止することができる。また、気体噴射装置１ａは、潤滑剤２０ｃを省くことで製造コストの低減が可能となる。

また、上述した実施形態では、スペーサ２０，２１の表面層２０ｂが可撓性を有する樹脂製のフィルムなどの層である場合について説明したが、表面層２０ｂは、上述した表面層２０ｂと同一の形状に成形された樹脂板であってもよい。これにより、表面層２０ｂの強度が増すため、表面層２０ｂの破損を防止することができる。

また、表面層２０ｂは、シリンダ１１内の気密性を十分に確保できるのであれば、表面に微細な凹凸やスリットが形成されてもよい。これにより、表面層２０ｂは、圧接対象との摩擦力を低減することにより回転体１２の回転速度を高めることによって、圧縮空気の気圧をさらに高めることができる。

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 気体噴射システム
１ａ 気体噴射装置
１ｂ ホース
１ｃ 噴射ノズル
１ｄ 送出部
１０ 空気圧縮部
１１ シリンダ
１１ａ シリンダ壁
１１ｂ 送出口
１１ｃ 流路
１１ｄ 吸気口
１１ｅ 係止部
１２ 回転体
１２ａ 羽根部
１２ｂ 回転ベース
１２ｃ シャフト部
１２ｄ 従動ギア
１２ｅ 付勢ばね
１２ｆ 係止部
１３ 駆動部
１３ａ モータ
１３ｂ 第１ギア
１３ｃ 第２ギア
１３ｄ 第３ギア
１３ｅ 前段ギア
１４ 吸気弁
２０，２１ スペーサ
２０ａ クッション層
２０ｂ 表面層
２０ｃ 潤滑剤
２２，２３ シール部材
２２ａ，２３ａ 付勢部
５０ カメラ
５０ａ レンズ
ＣＣ シリンダ室
ＳＰ 空間

Claims (5)

1. シリンダと、
   前記シリンダの内部で回転動作を行うことにより、前記シリンダの内部へ気体を吸気して圧縮し、前記シリンダの外部へ送出させる回転体と、
   気体の圧縮動作中に前記回転体の縁部がなぞるように通過する前記シリンダの内面領域を覆うように設けられ、回転する前記回転体との隙間を埋めるスペーサと
   を備えることを特徴とする気体噴射装置。
2. 前記回転体に設けられ、前記シリンダとの間に生じる隙間を埋めるスペーサを備え、
   前記シリンダに設けられるスペーサは、
   前記回転体における接触部分に圧接し、
   前記回転体に設けられるスペーサは、
   前記シリンダにおける接触部分に圧接する
   ことを特徴とする請求項１に記載の気体噴射装置。
3. 前記シリンダに設けられるスペーサおよび前記回転体に設けられるスペーサは、
   弾力性を有するクッション層と、
   前記クッション層を被覆し、前記クッション層よりも摩擦係数が小さな表面層と
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の気体噴射装置。
4. シリンダと、
   前記シリンダの内部で回転動作を行うことにより、前記シリンダの内部へ気体を吸気して圧縮し、前記シリンダの外部へ送出させる回転体と、
   前記シリンダの内面に設けられ、回転する前記回転体との隙間を埋めるスペーサと、
   前記シリンダおよび前記回転体の少なくともいずれかに設けられ、前記シリンダおよび前記回転体が互いに接触する部位の方向に対し、同時に２方向へ向けて付勢されるシール部材と
   を備えることを特徴とする気体噴射装置。
5. 請求項１～４のいずれか一つに記載の気体噴射装置と、
   前記気体噴射装置における気体の送出部に一端が連結されるホースと、
   前記ホースの他端に連結された気体の噴射ノズルと、
   気体が噴射されるカメラと
   を備えることを特徴とする気体噴射システム。

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