JP2019171987A - 気体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダの内部におけるピストンの位置を容易に検出することができる気体噴射装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る気体噴射装置は、シリンダ部と、駆動部と、ピストン部と、検出部と、推定部とを備える。シリンダ部は、気体の噴射口を有し、外壁面に被検出部が形成される。駆動部は、シリンダ部を回転駆動する。ピストン部は、シリンダ部の回転に連動してシリンダ部の内部で往復移動する。検出部は、被検出部を検出する。推定部は、検出部による被検出部の検出結果に基づいてピストン部の往復移動位置を推定する。【選択図】図２

Description

開示の実施形態は、気体噴射装置に関する。

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）。

空気を圧縮する機構としては、例えば、シリンダの内部へピストンを押し込むことによってシリンダ内の空気を圧縮するピストン型の加圧機構が一般的である。

特開２００９−２２０７１９号公報

しかしながら、ピストン型の加圧機構を備える気体噴射装置は、シリンダの内部におけるピストンの位置を検出することが容易ではない。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、シリンダの内部におけるピストンの位置を容易に検出することができる気体噴射装置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、シリンダ部と、駆動部と、ピストン部と、検出部と、推定部とを備える。シリンダ部は、気体の噴射口を有し、外壁面に被検出部が形成される。駆動部は、前記シリンダ部を回転駆動する。ピストン部は、前記シリンダ部の回転に連動して前記シリンダ部の内部で往復移動する。検出部は、前記被検出部を検出する。推定部は、前記検出部による前記被検出部の検出結果に基づいて前記ピストン部の往復移動位置を推定する。

実施形態の一態様に係る気体噴射装置は、シリンダの内部におけるピストンの位置を容易に検出することができる。これによりシリンダ内におけるピストンの位置が推定できるのでピストンの位置を所定位置で待機させたり、噴射量や噴射回数を制御することが可能となる。

図１は、実施形態に係る気体噴射装置の外観を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る気体噴射装置の分解斜視図である。 図３は、実施形態に係る気体噴射装置の内部を示す平面視による説明図である。 図４Ａは、実施形態に係る気体噴射装置の動作説明図である。 図４Ｂは、実施形態に係る気体噴射装置の動作説明図である。 図４Ｃは、実施形態に係る気体噴射装置の動作説明図である。 図５Ａは、実施形態に係る気体噴射装置の動作説明図である。 図５Ｂは、実施形態に係る気体噴射装置の動作説明図である。 図６Ａは、実施形態の変形例１に係るシリンダ部の内部を示す説明図である。 図６Ｂは、実施形態の変形例１に係るシリンダ部の外部を示す説明図である。 図６Ｃは、実施形態の変形例２に係るシリンダ部の内部を示す説明図である。 図６Ｄは、実施形態の変形例２に係るシリンダ部の外部を示す説明図である。 図７Ａは、実施形態に係るシリンダ部の内部を示す説明図である。 図７Ｂは、実施形態に係るベースシャーシ軸の形状を示す説明図である。 図７Ｃは、実施形態に係るベースシャーシ軸の形状を示す説明図である。 図８は、実施形態に係る気体噴射装置の断面説明図である。 図９は、図８に示すＡ部の拡大図である。 図１０は、図８に示すＢ部の拡大図である。 図１１は、実施形態に係るモータホルダの説明図である。 図１２は、実施形態の変形例に係る気体噴射装置の断面説明図である。

以下、添付図面を参照して、気体噴射装置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。図１は、実施形態に係る気体噴射装置１の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、気体噴射装置１は、ベースシャーシ１１とカバーシャーシ１２とによって形成される筐体の内部に空気を圧縮して噴射する機構を備える。なお、筐体内部の構成については、図２以降を参照して後述する。また、以下の説明では、便宜上、気体噴射装置１のベースシャーシ１１側を下、カバーシャーシ１２側を上として説明する。

気体噴射装置１は、車両の外部に設けられる車載装置へ向けて圧縮空気を噴射することにより、車載装置に付着した雨滴や雪片、埃、泥などの付着物を除去する装置である。例えば、気体噴射装置１は、車両の後方を撮像するバックモニタ用のリアカメラのレンズ、車両の前方を広角に撮像するマルチアングルビジョン用のフロントカメラのレンズ、車両のサイドミラー等へ向けて噴射する圧縮空気の風圧によって付着物を除去する。

カバーシャーシ１２は、圧縮空気を出力する出力部１３が上面に設けられる。出力部１３には、送気管（図示略）の基端が連結される。送気管の先端には、付着物の除去対象へ向けられた噴射ノズルが設けられる。

かかる気体噴射装置１は、車両の制御装置から所定の制御信号が入力される場合に、圧縮空気を噴射する。車両の制御装置は、例えば、運転者によって車両のシフトレバーがＲ（リバース）の位置へ操作される場合に、リアカメラ用の気体噴射装置１へ制御信号を出力して圧縮空気を噴射させる。

また、車両の制御装置は、例えば、運転者によって車両の方向指示器が操作される場合や、フロントカメラの洗浄スイッチが操作される場合に、フロントカメラ用の気体噴射装置１へ制御信号を出力して圧縮空気を噴射させる。

また、車両の制御装置は、例えば、運転者によって車両の方向指示器が操作される場合や、サイドミラーの洗浄スイッチが操作される場合に、サイドミラー用の気体噴射装置１へ制御信号を出力して圧縮空気を噴射させる。

次に、図２を参照し、ベースシャーシ１１とカバーシャーシ１２とによって形成される筐体の内部に収納される機構について説明する。図２は、実施形態に係る気体噴射装置１の分解斜視図である。

図２に示すように、ベースシャーシ１１の内部には、片側の内壁に寄せて第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３が、それぞれ噛合された状態で回転可能に配置される。

また、ベースシャーシ１１の第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３が寄せて配置される内壁と隣接する壁面には、車両の制御装置から制御信号が入力されるコネクタの接続部１４が取り付けられる。

また、ベースシャーシ１１は、底面における第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３の配置領域と、接続部１４の配置領域とを除く領域の略中央位置に、ベースシャーシ軸１６が設けられる。

ベースシャーシ軸１６は、ベースシャーシ１１の底面から上方へ向けて立設され、ベースシャーシ１１と一体に形成される。かかるベースシャーシ軸１６は、筒状に形成され、ピストンバネ３０と、ピストン部３１と、シリンダ部４１とが順次嵌装される。ピストンバネ３０は、ピストン部３１をシリンダ部４１の上側の端面（以下、「上面」と記載する）へ向けて付勢する付勢部として機能する。

ピストン部３１は、内部にピストンバネ３０を収納可能なスペースを有しており、円筒状の外壁面における下端の１箇所に突起３２を備え、上側の端面（以下、「上面」と記載する）の２箇所に通気孔３３を備える。

一方の通気孔３３には、逆止弁３４が設けられ、他方の通気孔３３には、打突音吸収ゴム３５が設けられる。なお、ピストン部３１の外壁面に設けられる突起３２、通気孔３３に設けられる逆止弁３４、および打突音吸収ゴム３５の機能については、図４Ａ〜図５Ｂを参照して後述する。

かかるピストン部３１は、シリンダ部４１に挿嵌され、シリンダ部４１の内部で上下方向へ往復移動可能に設けられる。ただし、ピストン部３１は、ベースシャーシ軸１６に対しては、回転不可能に設けられる。ピストン部３１の回転を禁止する構造の一例については、図７Ａ〜図７Ｃを参照して後述する。

シリンダ部４１は、上面に気体の噴射口４３が設けられる。かかる噴射口４３は、カバーシャーシ１２における気体の出力部１３と対向する位置に設けられる。また、シリンダ部４１は、外壁面における上端の１箇所に突起４２を備える。なお、かかる突起４２は、後述するスイッチ５２によって検知される被検知部として機能する。

また、シリンダ部４１は、下側の端面が開放されており、下端の外周に第３減速ギア２３と噛合するギア４４が形成されている。かかるシリンダ部４１は、内部にピストン部３１が挿嵌され、ベースシャーシ軸１６に対して回転可能に設けられる。

また、第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３上には、モータ２４が設けられる。モータ２４は、シリンダ部４１を回転駆動する駆動部として機能する。かかるモータ２４は、モータホルダ２５に取り付けられ、モータホルダ２５がビス２６によってベースシャーシ１１に固定されることでベースシャーシ１１内に設置される。なお、モータ２４の回転軸にはウォームギア２７が圧入される。

また、モータ２４上には、制御基板５１が設けられる。制御基板５１には、車両の制御装置から入力される制御信号に基づいてモータ２４の動作を制御する制御回路等が設けられる。また、制御基板５１には、シリンダ部４１の突起４２を検知するスイッチ５２が設けられる。なお、スイッチ５２の用途については、図４Ａ〜図５Ｂを参照して後述する。

カバーシャーシ１２は、上述した各構成要素がベースシャーシ１１内に配置された後、ベースシャーシ１１に被せられ、ビス１５によってベースシャーシ１１に対して圧着固定される。

これにより、ベースシャーシ１１とカバーシャーシ１２とによって形成される筐体の内部では、ピストンバネ３０の付勢力によってピストン部３１およびシリンダ部４１が上方向へ付勢され、シリンダ部４１の上面がカバーシャーシ１２の下面に圧接される。

次に、図３を参照し、モータ２４の駆動力の伝達経路、およびシリンダ部４１の上面に設けられる噴射口４３の形状等について説明する。図３は、実施形態に係る気体噴射装置１の内部を示す平面視による説明図である。

図３には、カバーシャーシ１２および制御基板５１を取り外した状態の気体噴射装置１を示している。また、図３では、第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３の配置が分かるように、モータホルダ２５の図示を省略すると共に、モータ２４を透視図で示している。

なお、図３以降の図面に記載している各構成要素のうち、図２に示す構成要素と同一の構成要素については、図２に示す符号と同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。

図３に示すように、第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、および第３減速ギア２３は、ぞれぞれ、ベースシャーシ１１の底面に立設される軸に挿入され、軸周りに回転する。なお、図３では、ウォームギア２７の斜歯、およびウォームギア２７と噛合する第１減速ギア２１の斜歯の図示を省略している。

第１減速ギア２１および第２減速ギア２２は、下段ギア上に下段ギアよりも大径の上段ギアが重畳されて供回りする構造の２段ギアである。第３減速ギア２３は、下段ギア上に下段ギアよりも小径の上段ギアが重畳されて供回りする構造の２段ギアである。

ウォームギア２７は、第１減速ギア２１の上段ギアと噛合する。第１減速ギア２１の下段ギアは、第２減速ギア２２の上段ギアと噛合する。第２減速ギア２２の下段ギアは、第３減速ギア２３の下段ギアと噛合する。

第３減速ギア２３の上段ギアは、シリンダ部４１の下端に形成されたギア４４と噛合する。これにより、モータ２４の駆動力は、第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、第３減速ギア２３、シリンダ部４１の下端に形成されるギア４４の順に伝達されてシリンダ部４１を回転させる。

ピストン部３１とシリンダ部４１とは、カム構造を介して連係している。そして、ピストン部３１は、シリンダ部４１の回転に連動してピストンバネ３０を圧縮しながらシリンダ部４１の内部で下方向へ移動することによって、シリンダ部４１内へ空気を取り込む。

その後、ピストン部３１は、シリンダ部４１との連係が解除されると、ピストンバネ３０の伸張力によってシリンダ部４１で上方向へ勢いよく移動することにより、空気を圧縮してシリンダ部４１の上面に設けられた噴射口４３から噴射する。

このとき、気体噴射装置１は、ピストン部３１が空気を押圧する場合に空気の押圧面となる上面と対向するシリンダ部４１の上面に圧縮空気の噴射口４３が設けられているため、空気を効率よく圧縮して噴射させることができる。

また、シリンダ部４１の上面には、平面視においてベースシャーシ軸１６を囲んで等間隔に配置された同一形状の複数個（ここでは、３個）の噴射口４３が設けられる。これにより、気体噴射装置１は、各噴射口４３から均一な風速および風量の圧縮空気を噴射させることができる。

また、各噴射口４３は、平面視において角がない円弧状の長穴形状となっている。これにより、各噴射口４３は、平面視矩形状の角がある噴射口に比べて噴射する気流に乱れが発生することを抑制することができる。

なお、ここでは、噴射口４３の平面視形状を円弧状の長穴形状としたが、噴射口４３の平面視形状は、角がない円形や楕円形であってもよい。また、ここでは、噴射口４３の個数を３個としたが、ベースシャーシ軸１６を囲んで等間隔に配置されるのであれば、２個であってもよく、４個以上であってもよい。

次に、図４Ａ〜図５Ｂを参照し、シリンダ部４１およびピストン部３１の形状、動作、およびスイッチ５２の機能について説明する。図４Ａ〜図５Ｂは、実施形態に係る気体噴射装置１の動作説明図である。

図４Ａ〜図４Ｃでは、ベースシャーシ１１およびカバーシャーシ１２の図示を省略している。また、図５Ａ、図５Ｂでは、カバーシャーシ１２の図示を省略している。図５Ａには、図４Ｂに示す気体噴射装置１をＡ−Ａ´線で切断した場合の内部構造を示している。図５Ｂには、図４Ｃに示す気体噴射装置１をＢ−Ｂ´線で切断した場合の内部構造を示している。

また、図４Ａ〜図４Ｃでは、シリンダ部４１の内部形状と、ピストンの上下位置および回転位置が分かるように、シリンダ部４１を透視図によって示している。図４Ａに示すように、シリンダ部４１の内壁面には、ピストン部３１の外壁面の回りを下りながら周回するカム斜面４５が形成された螺旋カム構造が設けられる。

カム斜面４５は、シリンダ部４１の最下点に到達する箇所から鉛直上方へ延伸して所定の最上点となる箇所に接続される。かかるシリンダ部４１に挿嵌されるピストン部３１は、ピストンバネ３０によって上方向へ付勢される。このため、ピストン部３１の外壁面に設けられる突起３２の上面は、カム斜面４５の下面に圧接される。

この状態でモータ２４が回転し、モータ２４の駆動力が第３減速ギア２３からシリンダ部４１の下端に形成されたギア４４へ伝達されると、シリンダ部４１が反時計回りに回転する。このとき、前述したように、ピストン部３１は、シリンダ部４１の内部を上下方向に移動可能であるが、回転が禁止されている。

このため、ピストン部３１は、シリンダ部４１が反時計方向へ回転すると、ピストン部３１の外壁面に設けられた突起３２がカム斜面４５によって押し下げられ、シリンダ部４１の内部をピストンバネ３０の付勢力に抗しながら下方向へ移動する。このように、ピストン部３１の外壁面に設けられた突起３２は、シリンダ部４１が回転する場合に、カム斜面４５と当接して連係しながら下降する連係部として機能する。

そして、図４Ｂに示すように、ピストン部３１の突起３２がカム斜面４５の最下点の箇所に到達すると、図５Ａに示すように、ピストンバネ３０が圧縮され、シリンダ部４１の内部には、シリンダ部４１の上面とピストン部３１の上面との間に空間が形成される。

このとき、ピストン部３１が下方向へ移動する期間に逆止弁３４が開状態になり、シリンダ部４１の内部に空気が取り込まれ、ピストン部３１の下方向への移動が停止すると、逆止弁３４が閉状態になる。

このように、気体噴射装置１では、シリンダ部４１のカム斜面４５とピストン部３１の突起３２とが連係して螺旋カム機構として機能することにより、簡易な構造でシリンダ部４１の回転運動をピストン部３１の下降運動に変換して吸気することができる。

このため、気体噴射装置１は、ピストンに連結されたロッドをシリンダから引き出す動作によって吸気する一般的なピストン型の構造では必要不可欠なロッドの可動領域を確保する必要がない。したがって、気体噴射装置１は、一般的なピストン型の構造よりも小型化が可能になる。

その後、さらにシリンダ部４１が反時計回りに回転すると、ピストン部３１の突起３２がカム斜面４５の最下点の箇所を通過し、ピストン部３１とシリンダ部４１との連係が解除される。

したがって、図４Ｃに示すように、ピストン部３１の突起３２が、ピストンバネ３０の伸張力により、カム斜面４５の鉛直上方へ延伸する部分に沿ってカム斜面４５の最高点まで上方向へ一気に移動する。

これにより、図５Ｂに示すように、ピストン部３１は、下死点からシリンダ部４１の上面に衝突する上死点まで一気に上昇し、シリンダ部４１の内部の空気を圧縮して噴射口４３から外部へ噴射させる。

このとき、ピストン部３１は、上面がシリンダ部４１の上面に衝突するが、上面にある２つの通気孔３３のうち、片方の通気孔３３には、打突音吸収ゴム３５が設けられているため、打突音を低減することができる。

このように、気体噴射装置１は、一般的なピストン型の機構と同様に、空気を圧縮する方向に圧縮空気を噴射させるので、効率よく空気の圧縮および噴射を行うことができる。また、気体噴射装置１は、シリンダの内部で羽根部材を揺動させて空気を圧縮する羽型の機構に比べて空気の漏れが少ないピストン型の機構であるため、羽型の機構に比べて空気の圧縮能力を向上させることができる。

また、気体噴射装置１は、シリンダ部４１の外壁に設けられる突起４２を制御基板５１に設けられるスイッチ５２により検出することによって、シリンダ部４１の内部におけるピストン部３１の位置を容易に検出することができる。

スイッチ５２は、例えば、シリンダ部４１に対して進出後退可能な可動部を備える。そして、スイッチ５２は、可動部がシリンダ部４１の突起４２と接触しない状態では進出してオフとなり、可動部が突起４２と接触して後退する場合にオンとなる。かかるスイッチ５２は、オンおよびオフの状態を示す信号を制御基板５１に設けられる制御回路へ出力する。

このため、シリンダ部４１の内部におけるピストン部３１の上下位置で検出したい位置が予め決まっている場合には、ピストン部３１がその位置まで移動した時点でスイッチ５２がオンになる位置、またはオンからオフになる位置に突起４２を設けておく。

これにより、例えば、制御回路は、スイッチ５２がオンになった場合、または、スイッチ５２がオンからオフになった場合に、ピストン部３１が所望の位置まで移動したと推定することができる。

このように、シリンダ部４１の外壁に設けられる突起４２は、スイッチ５２によって検知される被検知部として機能する。スイッチ５２は、突起４２を検知する検知部として機能する。そして、制御基板５１に設けられる制御回路は、スイッチ５２による突起４２の検知結果に基づいてピストン部３１の往復移動位置を推定する推定部として機能する。

これにより、気体噴射装置１は、例えば、用途やユーザの要望に応じて、シリンダ部４１における突起４２の配設位置を変更したり、突起４２の配設位置が異なるシリンダ部４１と交換したりすることで、動作や制御のバリエーションの幅を広げることができる。

例えば、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、空気を噴射する直前に突起４２がスイッチ５２の可動部を後退させてスイッチ５２がオフになる位置に突起４２を設けておくことができる。かかる場合、気体噴射装置１では、空気の噴射直後に突起４２がスイッチ５２を通過してスイッチ５２がオンからオフになる。

制御基板５１に設けられる制御回路は、このように、スイッチ５２がオンからオフになった直後、すなわち、空気が噴射された直後に、シリンダ部４１の回転駆動を停止させる。これにより、制御回路は、ピストン部３１を空気噴射直後の位置となる上死点で停止させておくことができる。

また、気体噴射装置１では、これとは逆に、空気を噴射する直前にスイッチ５２がオンからオフとなる位置に突起４２を設けておくこともできる。これにより、制御回路は、ピストン部３１を空気噴射直前の位置となる下死点で停止させておくことができる。

気体噴射装置１は、ピストン部３１を下死点で停止させておく構成の場合、最短時間で初回の空気噴射を行うことができる。ただし、かかる構成の気体噴射装置１は、空気噴射を行った場合、空気の噴射音、空気噴射後に次回の空気噴射を行う直前の位置までシリンダ部４１を回転させるモータ音、空気噴射直前の位置でシリンダ部４１を停止させるブレーキ音という三種類の音が発生する。

これに対して、気体噴射装置１は、ピストン部３１を上死点で停止させておく構成の場合、気体噴射直後にシリンダ部４１を停止させることになるが、この時、ブレーキ音が鳴っても、ブレーキ音が直前に発生する空気の噴射音によって聴感上マスキングされる。

これにより、かかる構成の気体噴射装置１は、空気を噴射させる位置までシリンダ部４１を回転させるためのモータ音と、その後の空気の噴射音という二種類の音しか発生しない。

ただし、かかる構成の気体噴射装置１は、空気を噴射させる場合に、ピストン部３１を上死点から下死点まで降下させる時間が必要となるため、ピストン部３１を下死点で停止させておく構成に比べて、初回の空気噴射までに時間を要する。

このため、気体噴射装置１は、静寂性よりも最短時間での初回噴射が要求される場合には、ピストン部３１を下死点で停止させておく構成が望ましい。かかる構成の気体噴射装置１は、例えば、サイドミラー用として設置することにより、運転者が即座に後方を確認したい場合に、最短時間でサイドミラーの付着物を除去することができる。

また、かかる構成の気体噴射装置１は、例えば、車両のフロントカメラ用、セダンタイプの中型車、トラック等の大型車のリアカメラ用として、乗員から比較的遠い位置に設置されることで、作動音が問題にならなくなる。

また、気体噴射装置１は、最短時間での初回噴射よりも静寂性が要求される場合には、ピストン部３１を下死点で停止させておく構成が望ましい。例えば、小型車のように、リアカメラ用の気体噴射装置１が設けられるバックドアと後部座席との距離が近い車両では、気体噴射装置１の動作音が後部座席の乗員にとって耳障りになることがある。

このため、気体噴射装置１は、小型車のリアカメラ用として設けられる場合、ピストン部３１を下死点で停止させておく構成とすることにより、動作音が乗員に及ぼす悪影響を低減することができる。

なお、ここでは、シリンダ部４１の内壁面の同一周回上に一つのカム斜面４５が形成される場合について説明したが、これは一例である。次に、図６Ａ〜図６Ｄを参照し、実施形態に係るシリンダ部４１の変形例について説明する。

図６Ａは、実施形態の変形例１に係るシリンダ部４１ａの内部を示す説明図である。図６Ｂは、実施形態の変形例１に係るシリンダ部４１ｂの外部を示す説明図である。図６Ｃは、実施形態の変形例２に係るシリンダ部４１ｂの内部を示す説明図である。図６Ｄは、実施形態の変形例２に係るシリンダ部４１ｂの外部を示す説明図である。

図６Ａに示すように、シリンダ部４１ａは、内壁面の同一周回上に同一形状をした第１カム斜面４５ａ―１と第２カム斜面４５ａ―２という２つのカム斜面が設けられる。また、図６Ｂに示すように、シリンダ部４１ａは、外壁面の上端に、第１突起４２ａ―１と第２突起４２ａ―２という２つの突起が設けられる。第１突起４２ａ―１および第２突起４２ａ―２は、第１カム斜面４５ａ―１および第２カム斜面４５ａ―２とそれぞれ対応する位置に設けられる。

例えば、第１突起４２ａ―１は、シリンダ部４１ａが気体噴射装置１に取り付けられ、第１カム斜面４５ａ―１がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

第２突起４２ａ―２は、シリンダ部４１ａが気体噴射装置１に取り付けられ、第２カム斜面４５ａ―２がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

また、図６Ｃに示すように、シリンダ部４１ｂは、内壁面の同一周回上に同一形状をした第１カム斜面４５ｂ―１、第２カム斜面４５ｂ―２、第３カム斜面４５ｂ−３、および第４カム斜面４５ｂ−４という４つのカム斜面が設けられる。

また、図６Ｄに示すように、シリンダ部４１ｂは、外壁面の上端に、第１突起４２ｂ―１、第２突起４２ｂ―２、第３突起４２ｂ−３、および第４突起４２ｂ−４という４つの突起が設けられる。

第１突起４２ｂ―１、第２突起４２ｂ―２、第３突起４２ｂ−３、および第４突起４２ｂ−４は、第１カム斜面４５ｂ―１、第２カム斜面４５ｂ―２、第３カム斜面４５ｂ−３、および第４カム斜面４５ｂ−４とそれぞれ対応する位置に設けられる。

例えば、第１突起４２ｂ―１は、シリンダ部４１ｂが気体噴射装置１に取り付けられ、第１カム斜面４５ｂ―１がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

第２突起４２ｂ―２は、シリンダ部４１ｂが気体噴射装置１に取り付けられ、第２カム斜面４５ｂ―２がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

第３突起４３ｂ―１は、シリンダ部４１ｂが気体噴射装置１に取り付けられ、第３カム斜面４５ｂ―３がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

第４突起４２ｂ―４は、シリンダ部４１ｂが気体噴射装置１に取り付けられ、第４カム斜面４５ｂ―４がピストン部３１を上死点または下死点の位置まで移動させた場合に、スイッチ５２によって検知される箇所に設けられる。

これにより、例えば、図４Ａに示すシリンダ部４１の場合、１回転あたり１回の空気噴射を行うが、シリンダ部４１ａであれば、１回転あたり２回、シリンダ部４１ｂであれば、１回転あたり４回の空気噴射を行うことができる。

これにより、気体噴射装置１は、モータ２４の回転速度が一定の場合、図４Ａに示すシリンダ部４１に比べて、シリンダ部４１ａであれば１／２の時間間隔、シリンダ部４１ｂであれば１／４の時間間隔で連続噴射を行うことができる。

なお、気体噴射装置１は、図４Ａに示すシリンダ部４１が取り付けられる場合であっても、モータ２４の回転速度を上げれば、連続噴射の時間間隔を短縮することは可能である。ただし、気体噴射装置１は、モータ２４の回転速度を上げると、動作音や消費電力が増大する。

このため、気体噴射装置１は、短時間での連続噴射が要求される場合には、シリンダ部４１ａ，４１ｂを採用することによって、動作音や消費電力の増大を抑制しつつ連続噴射の時間間隔を短縮することができる。

また、気体噴射装置１は、シリンダ部４１ａ，４１ｂの突起（例えば、４２ａ―１や、４２ｂ−１等）がスイッチ５２によって検出される回数に基づいて、連続噴射の回数を制御することができる。これにより、気体噴射装置１は、例えば、車種や用途、ユーザの要望等に応じて、連続噴射の回数を柔軟に変更することができる。

次に、図７Ａ〜図７Ｃを参照し、ピストン部３１の回転を禁止する構造の一例について説明する。図７Ａは、実施形態に係るシリンダ部４１の内部を示す説明図である。図７Ｂは、実施形態に係るベースシャーシ軸１６の形状を示す説明図である。図７Ｃは、実施形態に係るベースシャーシ軸１６ａの形状を示す説明図である。

図７Ａには、制御基板５１の表面で切断された状態の気体噴射装置１を示している。図７Ａに示すように、ベースシャーシ軸１６は、ピストン部３１の中央を上下に貫通する。このため、例えば、ベースシャーシ軸１６の水平断面形状と、ピストン部３１におけるベースシャーシ軸１６が貫通する穴の平面視形状とが、同一の円形状であると、ピストン部３１がベースシャーシ軸１６に対して回転可能となる。

かかる構成の場合、ピストン部３１は、シリンダ部４１が回転する場合に、シリンダ部４１と供回りしてしまい、シリンダ部４１の内部で上下移動しなくなる。そこで、図７Ｂに水平断面図で示すように、ベースシャーシ軸１６は、例えば、側面にＤカット部１７ａが設けられる。そして、ピストン部３１におけるベースシャーシ軸１６が貫通する穴の平面視形状をベースシャーシ軸１６の水平断面形状と同一形状にする。

これにより、ベースシャーシ軸１６に対するピストン部３１の回転を禁止することができる。ただし、ピストン部３１は、ベースシャーシ軸１６が貫通する穴の平面視形状がベースシャーシ軸１６の水平断面形状と同一形状であるため、上下方向には移動可能である。なお、図７Ｂに示すベースシャーシ軸１６は、Ｄカット部１７ａが複数（２個）形成されているが、Ｄカット部１７ａの数は単数でもよい。

また、例えば、図７Ｃに水平断面図で示すベースシャーシ軸１６ａのように、側面にリブ１８ａを設けてもよい。かかる場合、ピストン部３１ａには、ベースシャーシ軸１６ａが貫通する穴にリブ１８ａが嵌合する溝を設ける。

かかる構成によっても、ベースシャーシ軸１６ａに対するピストン部３１ａの回転を禁止することができる。ただし、ピストン部３１ａは、ベースシャーシ軸１６ａが貫通する穴の平面視形状がベースシャーシ軸１６ａの水平断面形状と同一形状であるため、上下方向には移動可能である。なお、図７Ｃに示すベースシャーシ軸１６ａは、リブ１８ａが複数（２個）形成されているが、リブ１８ａの数は単数でもよい。

このようにピストン部３１，３１ａは、シリンダ部４１の回転に伴う供回りを防止する固定軸として機能するベースシャーシ軸１６，１６ａによって回転動作が禁止され、且つ上下方向に往復移動可能に支持される。

これにより、ピストン部３１，３１ａは、シリンダ部４１の回転に連動して上下動することにより、一般的なピストン型のようなピストンに連結されるロッドがなくても空気の吸気、圧縮、および噴射を行うことができる。

次に、図８を参照し、気体噴射装置１の密閉構造について説明する。図８は、実施形態に係る気体噴射装置１の断面説明図である。図８に示すように、気体噴射装置１では、ピストン部３１がピストンバネ３０の付勢力によって常時上方向へ付勢される。

また、シリンダ部４１は、前述したように、カム斜面４５の下面に対してピストン部３１の突起３２の上面が圧接されているため、常時上方向へ付勢される（図４Ａ参照）。また、カバーシャーシ１２は、ビス１５によってベースシャーシ１１に圧着固定される（図２参照）。これにより、シリンダ部４１の上面は、ピストン部３１の上下位置に関わらず、常時カバーシャーシ１２に圧接される。

このように、シリンダ部４１は、上面に噴射口４３を備え、噴射口４３と対向する位置に外部と連通する開口が形成されたカバーシャーシ１２に対して、上面がピストンバネ３０の付勢力によって付勢される。このため、気体噴射装置１は、噴射口４３から噴射する空気がシリンダ部４１の上面とカバーシャーシ１２との隙間から漏れることを抑制することができる。

また、シリンダ部４１は、上面から上方に突出する凸部４６を備え、ベースシャーシ１１は、凸部４６と対向する位置に凸部４６が嵌合される凹部１２ａを備える。凸部４６は、シリンダ部４１の上面における噴射口４３が設けられる領域を囲む平面視環状に形成される。凹部１２ａも同様に、シリンダ部４１の上面における噴射口４３が設けられる領域を囲む平面視環状に形成される。

これにより、気体噴射装置１は、万が一、噴射口４３から噴射する空気がシリンダ部４１の上面とカバーシャーシ１２との隙間から漏れても、隙間における空気の流路が複雑化し、凸部４６が気流の障壁となるので、空気の漏れ量を最小限に抑えることができる。

次に、図９を参照し、図８に示すＡ部について説明し、図１０を参照し、図８に示すＢ部について説明する。図９は、図８に示すＡ部の拡大図である。図１０は、図８に示すＢ部の拡大図である。

図９に示すように、気体噴射装置１は、噴射口４３と対向する位置に設けられるカバーシャーシ１２の外部と連通する開口１２ｂの径ｄ１が、シリンダ部４１に設けられる３つの噴射口４３の外縁をつないだ円の径ｄ２よりも大きい。これにより、気体噴射装置１は、噴射口４３から噴射する空気がカバーシャーシ１２によって反射されることによる気流の方向の反転を防止することで、気体の噴射能力を向上させることができる。

また、気体噴射装置１は、シリンダ部４１に設けられる３つの噴射口４３の内縁をつないだ円の径ｄ３が、ベースシャーシ軸１６の外径ｄ４よりも小さい。これにより、気体噴射装置１は、噴射口４３へ向かう空気がシリンダ部４１の上面中央の領域によって反射されることによる気流の方向の反転を防止することで、気体の噴射能力を向上させることができる。

また、図１０に示すように、ベースシャーシ１１は、ピストン部３１の下端の一部と対向する位置に立設されるシャーシリブ１１ａを備える。シャーシリブ１１ａは、下死点まで下降したピストン部３１の下端までの距離が、第３減速ギア２３の下段ギアの上面から下死点まで下降したピストン部３１の下端までの距離よりも短くなる高さとなるように形成される。

このため、例えば、シリンダ部４１やピストン部３１の形状のバラツキによって、ピストン部３１が規定の下死点よりも下降した場合に、シャーシリブ１１ａが第３減速ギア２３よりも先にピストン部３１と接触する。これにより、気体噴射装置１は、ピストン部３１の下端が第３減速ギア２３に衝突することによる第３減速ギア２３の破損を防止することができる。

次に、図１１を参照し、実施形態に係るモータホルダ２５が備える機能について説明する。図１１は、実施形態に係るモータホルダ２５の説明図である。図１１に示すように、モータホルダ２５は、気体噴射装置１の組み立て工程において、シリンダ部４１を取り付ける際に、シリンダ部４１を仮止めする仮止め部２５ａを備える。

仮止め部２５ａは、モータ２４が取り付けられた状態でベースシャーシ１１に固定される場合に、平面視において一部がシリンダ部４１の一部と重なり合うことで、シリンダ部４１を仮止めする。これにより、仮止め部２５ａは、シリンダ部４１の下端に形成されたギア４４のギア抜けを防止することができる。

具体的には、気体噴射装置１を組み立てる場合には、例えば、ベースシャーシ１１に、第１減速ギア２１、第２減速ギア２２、第３減速ギア２３、および接続部１４を取り付ける。その後、ピストンバネ３０、ピストン部３１、およびシリンダ部４１をベースシャーシ軸１６に嵌装し、モータ２４が取り付けられたモータホルダ２５をベースシャーシ１１に固定する。

そして、制御基板５１を設置した後に、カバーシャーシ１２をベースシャーシ１１に圧着固定する。このとき、シリンダ部４１の下端に形成されたギア４４は、第３減速ギア２３の上段ギアと噛合させておく必要がある。

しかし、モータホルダ２５に仮止め部２５ａがない場合、シリンダ部４１は、ピストンバネ３０によって付勢されているため、カバーシャーシ１２をベースシャーシ１１に圧着固定するときに、例えば、指等で抑えておかなければギア抜けすることがある。

そこで、実施形態に係るモータホルダ２５は、仮止め部２５ａを備える。そして、シリンダ部４１の取り付け時には、まず、シリンダ部４１をベースシャーシ軸１６に取り付けて下端のギア４４と第３減速ギア２３とを噛合させ、シリンダ部４１を指で抑えた状態で、モータホルダ２５をベースシャーシ１１に固定する。

これにより、シリンダ部４１は、モータホルダ２５の仮止め部２５ａによって仮止めされて上方向の移動が禁止されるので、シリンダ部４１から指を離しても、シリンダ部４１の下端に形成されたギア４４がギア抜けすることがない。

仮止め部２５ａは、このとき、シリンダ部４１が正規位置よりも若干上になるように形成されている。これにより、その後、カバーシャーシ１２をベースシャーシ１１に圧着固定することによって、シリンダ部４１が正規位置まで下降して仮止め部２５ａとの間に隙間ができるので、仮止め部２５ａと干渉することなくシリンダ部４１を回転させることができる。

次に、図１２を参照し、気体噴射時の打突音を低減する構成の変形例について説明する。図１２は、実施形態の変形例に係る気体噴射装置１ａの断面説明図である。図１２に示すように、気体噴射装置１ａは、打突音吸収ゴム３５（図２参照）に代えて、ピストン部３１とシリンダ部４１との間に、ドーナツ状の緩衝材３６が設けられる。

緩衝材３６は、ベースシャーシ軸１６に対して回転可能に嵌装される。かかる緩衝材３６は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等の滑りやすい膜と、ウレタン等の弾性体と、ＰＥＴ等の滑りやすい膜とが積層された３層構造となっている。

これにより、気体噴射装置１ａは、緩衝材３６の弾性体によって、気体噴射時の打突音を低減することができる。また、気体噴射装置１ａは、緩衝材３６の弾性体を挟む滑りやすい膜により、気体噴射後の次動作でシリンダ部４１が回転を開始する際に、緩衝材３６とシリンダ部４１およびピストン部３１との摩擦を低減することができる。

また、緩衝材３６は、弾性体にある程度の厚みを持たせることによって、シリンダ部４１の回転に伴うねじれの発生を防止することができる。また、気体噴射装置１ａは、打突音吸収ゴム３５（図２参照）が不要となるため、ピストン部３１の２つの通気孔３３の双方に逆止弁３４を設けることにより、吸気性能を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、シリンダ部４１側にカム斜面４５が設けられ、ピストン部３１側にカム斜面４５と連係する突起３２が設けられる場合を例に挙げて説明したが、これは一例である。

気体噴射装置１は、ピストン部３１側にカム斜面４５が設けられ、シリンダ部４１側にカム斜面４５と連係する突起３２が設けられる構成であってもよい。また、実施形態に係るカム斜面４５は、螺旋状に形成されるカム溝であってもよい。

また、上述した実施形態では、図８に示したように、シリンダ部４１の上面に凸部４６を設け、カバーシャーシ１２側に凹部１２ａを設けることで、空気の漏れ量を低減する場合について説明したが、これは一例である。気体噴射装置１は、ベースシャーシ１１側に凸部４６を設け、シリンダ部４１側に凹部１２ａを設けることによっても、同様に、空気の漏れ量を低減することができる。

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。

１，１ａ 気体噴射装置
１１ ベースシャーシ
１１ａ シャーシリブ
１２ カバーシャーシ
１２ａ 凹部
１２ｂ 開口
１３ 出力部
１４ 接続部
１６，１６ａ ベースシャーシ軸
１８ａ リブ
２１ 第１減速ギア
２２ 第２減速ギア
２３ 第３減速ギア
２４ モータ
２５ モータホルダ
２５ａ 仮止め部
２７ ウォームギア
３０ ピストンバネ
３１，３１ａ ピストン部
３２，４２ 突起
３３ 通気孔
３４ 逆止弁
３５ 打突音吸収ゴム
３６ 緩衝材
４１，４１ａ、４１ｂ シリンダ部
４３ 噴射口
４４ ギア
４５ カム斜面
４６ 凸部

Claims (4)

1. 気体の噴射口を有し、外壁面に被検出部が形成されるシリンダ部と、
   前記シリンダ部を回転駆動する駆動部と、
   前記シリンダ部の回転に連動して前記シリンダ部の内部で往復移動するピストン部と、
   前記被検出部を検出する検出部と、
   前記検出部による前記被検出部の検出結果に基づいて前記ピストン部の往復移動位置を推定する推定部と
   を備えることを特徴とする気体噴射装置。
2. 前記推定部は、
   前記ピストン部の往復移動位置の推定結果に基づき、前記噴射口から気体が噴射される直前の位置で駆動部による前記シリンダ部の回転駆動を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の気体噴射装置。
3. 前記推定部は、
   前記ピストン部の往復移動位置の推定結果に基づき、前記噴射口から気体が噴射された直後の位置で駆動部による前記シリンダ部の回転駆動を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の気体噴射装置。
4. 前記シリンダ部は、
   内壁面の同一周回上に同一形状をした複数のカム斜面が設けられ、外壁面における各前記カム斜面と対応する位置に前記被検出部が設けられ、
   前記ピストン部は、
   外壁面に前記カム斜面と当接して連係する連係部が設けられる
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の気体噴射装置。

Images