JP2013144295A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なスクリーン洗浄システムを生成する噴射ノズルを提供する。
【解決手段】少なくとも２つの流体噴流１０、１１を生成するための噴流噴霧１３手段を含む装置によって流体の噴射を行い、流体の噴流は、少なくとも部分的に交差し、それによって、予め定められた噴射パターン、好ましくは扇形の流体を形成し、ノズルからの流体の噴流１０、１１は、車両のフロントガラス、または前照灯に向かうように方向付けることができる。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、車両のスクリーン洗浄システム用噴射装置に関する。特に、本発明は、フロントガラス洗浄器、および前照灯洗浄器用の「扇」形流体噴射を生成することのできる噴射装置に関するが、それだけに限定されるものではない。

車両の前照灯および前面ガラスを清掃するためのシステムは多数存在する。これらのシステムの１つは、相互に遠ざかる方向に向けられた２つのアパーチャを有するノズルを利用している。これは、清掃を必要とするスクリーンに向けることのできる洗浄液の２つの柱を生成する。このようなシステムでは、ノズルから噴射される流体の多くが浪費されるか、あるいはスクリーンを通しての可視性を過度に低減する傾向があるので、清掃上あまり効率的ではない。

改善されたシステムとして、車両のスクリーンに噴射される扇形噴流を使用するものがある。このシステムでは、扇形噴射が生成され、流体の大半は、実質的に単一平面内にあるが、ノズル自体から外方へ扇形に広がる。このような扇形噴射を生成するためには、ノズル内に、流体論理素子を設ける必要がある。このノズルは、単列の流体を生成するが、左右に急速に振動して、噴射を扇型に拡散する。このような装置は、米国特許第４５０８２６７号に記載されている。

しかし、このようなノズルは、製造が複雑であり、かつ高価である。さらに、ソリッドステート流体論理素子を使用することは、ノズルが誤動作を生じやすいことも意味する。

本発明の目的は、少なくとも部分的に、上述の問題を緩和することである。

本発明の実施形態のさらなる目的は、効率的なスクリーン洗浄システムを生成する噴射ノズルを提供することである。

本発明の一態様では、流体の少なくとも２つの噴流を生成するための噴流噴射手段を備えており、前記流体の噴流が、少なくとも部分的に交差し、それによって、予め定められた流体の噴射パターンが得られるようにした、流体噴射をもたらすための装置を提供する。

噴流噴射手段は、各オリフィスから流体の柱として出る流体の噴流が、他方のオリフィスから出る流体の柱に向かって方向付けられるように、それぞれ配設された少なくとも２つのオリフィスを備えていることが好ましい。

オリフィスは、流体の柱の断面積の一部分だけが交差するように、相互に偏位して配設することが好ましい。

予め定められた噴射パターンは、扇形噴射パターンであることが有利である。

本発明の装置は、流体噴射ノズルであることが好ましい。

本発明の第２態様では、流体の少なくとも２つの噴流を生成するステップと、前記噴流をそれらが少なくとも部分的に交差するように方向付けるステップとを含む、予め定められた噴射パターンをもたらす方法を提供する。

ノズルオリフィスの配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第２配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第２配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第３配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第３配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第４配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第４配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第５配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第５配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第６配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第６配置構成を示す図である。 ノズルオリフィスの第６配置構成を示す図である。 異なるノズルおよびオリフィスの配置構成を示す。 異なるノズルおよびオリフィスの配置構成を示す。 異なるノズルおよびオリフィスの配置構成を示す。 異なるノズルおよびオリフィスの配置構成を示す。

次に、これから本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

図１ａおよび図１ｂは、本発明の第１実施形態に係る噴射ノズルなどの噴射装置１２のオリフィス１０、１１をいかに配設するかを示す。オリフィスは方形であるが、円形アパーチャを使用することもできる。オリフィスは、自動車などの車両に配置することができるノズル（図示せず）に形成される。

ノズルは、ノズルから噴射される流体が、清掃のために車両のスクリーンに噴射されるように向けることができる。そのようなスクリーンは、前面ガラスまたは前照灯とすることができる。

図１ａは、上から見た図を示し、図１ｂは、図１ａにおける矢印Ｚの方向からの図を示す。

洗浄液１３は、ポンプ（図示せず）によってオリフィスから噴出される。圧力下で流体を噴出することのできる他の装置を使用することもできる。

オリフィスは、流体が各オリフィスから、１柱の流体として出るような角度および形状に形成されている。２柱の流体は、噴射ノズルに近接する領域で、相互に６０°の角度で交差する。他の交差角度とすることもできる。

噴流オリフィスは、図１ｂに示した想像中心線１４上で重複する。重複１５の度合いを選択し、かつ流体噴流が交差する角度を選択することによって、結果的に得られる流体噴射の形状を、所望の形状および／またはパターンに従って調整することができる。

噴射のパターンは、結果として実質的に一平面上の噴射が得られ、水などの洗浄液を無駄にすることなく、車両スクリーンの最大限の面積をカバーすることができることから、扇形とすることが好ましい。

また、交差する流体噴流の表面積と交差しない表面積との間の比を変えることによって、「扇形」噴射パターン特性が変化する。扇形噴射パターンは、自動車のスクリーン洗浄、および前照灯洗浄システムに適したサイズの噴流によって生成することができる。試験した典型的な噴流のサイズは、公称直径が０．８ｍｍで、０．８ｍｍ平方のオリフィスである。

例えば、両方とも０．８ｍｍ平方の寸法であり、流体出口から約３〜４ｍｍの距離で、６０°の開先角度Ｘで部分的に交差するように位置調整された２つの噴流では、約６０°の扇形噴射パターンが生成される。この場合、寸法ｂは、約５〜６ｍｍとなる。

図２ａおよび図２ｂは、オリフィス２０、２１の重複を小さくした、本発明の第２実施形態を示す。これによると、各オリフィスから出る流体の柱の交差部分が小となる。その結果、ノズルから放散される噴射パターンは、それに従って変化する。特にこの構成では、結果として得られる扇形噴射２２は、扇形パターンの外縁２３領域の流体の密度が濃くなる一方、扇形パターンの中間部２４間では、軽い噴射が行われる。

交差面積が約０．１ｍｍ×０．８ｍｍである場合、生成される扇形パターンは、２つの外縁で流体の密度が濃くなり、これらの２つの縁の間では、軽い噴霧となる。これは、寸法ｃを０．８ｍｍ、寸法ｄを０．７５ｍｍ、寸法ｅを０．５ｍｍとする方形の流体出口を使用することによって生成させることができる。

図３ａおよび図３ｂは、中心線からのオリフィス３０、３１の偏位を、図２ａおよび図２ｂのそれよりも小とした、本発明の第３実施形態を示す。

交差面積が約０．２ｍｍ×０．８ｍｍである場合、生成される扇形噴射パターン３２は、図２ａおよび図２ｂに示した密度と比較して、２つの外縁の流体の密度が低くなり、これらの２つの縁間の噴射は、より濃くなる。その結果、外縁３４における濃い密度の領域３３の間で、依然として軽い噴射が得られる。これは、寸法ｆを０．８ｍｍ、寸法ｇを０．７ｍｍ、寸法ｈを０．１ｍｍとして達成することができる。

図４ａおよび図４ｂは、中心線１４からのオリフィス４１、４２の偏位を、さらに小とした、本発明の第４実施形態の図を示す。

このようにすることにより、洗浄剤の柱４３、４４は、より間近に接近する状態で、ノズルから出るようになり、したがって、交差する流体の柱の断面積は増加する。それにより、得られる扇型噴射４５の、縁および中間部の流体の密度は、おおよそ同等になる。その結果、縁の密度が低いほぼ一様の噴射が得られる。

交差面積が約０．４ｍｍ×０．８ｍｍである場合、扇形噴射は、ほぼ一様であり、２つの外縁で密度がより軽く、２つの縁の間では、より濃い噴射となる。これを生成するためには、例えば、寸法ｊを０．８ｍｍ、寸法ｋを０．６ｍｍ、寸法ｉを０．２ｍｍとする方形のオリフィスを使用すればよい。

図５ａおよび図５ｂは、想像中心線１４をまたぐオリフィス５１、５２の重複の無い、本発明の第５実施形態を示す。各オリフィスから放射される噴流噴射の柱５３、５４の縁だけが重複する。これにより、扇の縁の流体の密度が大きく／高く、噴射の中心／中間部の密度が軽い扇形の噴射５５が、ノズルから生じる。これは、寸法ｍを０．８ｍｍとする方形のオリフィスにより達成することができる。

こうして、結果的に得られる噴射が実質的に重複しないが、各オリフィスの一辺が、他方のオリフィスの一辺と一致するように、２つのオリフィスが配置されたときにさえも、２つの外縁が最も強い密度であり、２つの縁の中間部の噴射が、最も軽い扇形噴射パターンが生成される。

図６ａ、図６ｂ、および図６ｃは、オリフィスから出る噴流噴射６３、６４が、ノズルから間近の短い距離で、完全に交差するように、オリフィス６１、６２を完全に正対させた、本発明の第６実施形態を示す。これにより、三次元扇のように、実質的に円錐形の噴射パターン６５が得られる。

図６ａは、図６ｂのＹの方向から見た図である。扇形噴射パターンは、寸法ｎを０．８ｍｍ、ｐを０．４ｍｍ、ｑを０．４ｍｍとする方形のオリフィスを使用して達成することができる。

図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、および図７ｄは、噴流噴射を生成するために使用することのできる様々なノズル、およびオリフィスの構成を示す。

図７ａは、アイボール７１の方向を調整することによって、相互に対する偏位と共に噴射噴流がノズルから出る角度を設定して、予め定められた噴射パターンを選択することができる、可調整「アイボール」オリフィスの使用を示す。図７ａは、上部の平面部および下部の平面図を含み、下部の平面図は、流体の入口７２を示してある。

図７ｂは、必要な角度および偏位を達成することのできるパイプまたはチューブを使用する代替構成を示す。図７ｂは、上部の上面図および下部の平面図を含み、かつ下部の図に流体用の入口７２を示してある。

図７ｃは、流体噴射ノズルにオリフィスを生成するためのさらなる代替例を示す。流体は、任意の適切な方法で、入口７２を介して、ノズル筐体７３内に圧送される。

筐体は、平板７５によって出口が閉鎖された本体部７４を有する。平板７５には、オリフィスを設けるための孔明け、孔抜き、または成形がなされる。流体噴射噴流の交差する割合または比率を決定するオフセットと共に、オリフィスのサイズおよび角度を選択することによって、噴射ノズルからの最終噴射パターンを選択することができる。

図７ｃは、本体および平板の下部の側面図、および平板の正面だけの上部を示す。

図７ｄは、流体噴射ノズルにオリフィスを生成するためのさらなる代替例を示す。これは、ノズル本体７７に固定することができるインサート７６を含む。インサートは中央供給口７８を有し、それを通して、流体を揚送するか、他の方法で導入される。

インサートに、２つの流路７９、８０が異なる高さで設けられ、流体が各流路から出るときに、２つの柱の流体が、上述の通り交差するように、おおむね弧状形である。流体がオリフィスから出る垂直方向の距離を選択することによって、相互に対する偏位を選択することができる。

図７ｄは、インサートを上から見た上部の図、インサートを下側から見た中央の図、および本体成形内のインサートを正面から見た下部の図を含んでいる。

交差する噴流の噴射パターン内に生成される流体の液滴サイズは、静的および動的条件下の両方で、自動車のスクリーン洗浄および前照灯洗浄システムの適用に適していることが観察された。

交差するか、または部分的に交差する２つまたはそれ以上の噴流を生成する、上述のような様々な方法を使用することができる。交差流体噴射の比率を注意深く制御することを前提として、流体の２つ以上の噴流を使用できることは理解されると思う。また、複数のノズルを近接して配置することによって、使用される噴流噴射器の数を増やすことができることも、理解されると思う。

本発明の範囲から逸脱することなく、上述した代替例に変形を施すことができることを、当業者は理解されるであろう。

１０、１１ オリフィス・流体噴流
１２ 噴射装置
１３ 洗浄液・噴流噴霧
１４ 想像中心線
１５ 重複
２０、２１ オリフィス
２２ 扇形噴射
２３ 外縁
３０、３１ オリフィス
３２ 扇形噴射パターン
３３ 領域
３４ 外縁
４１、４２ オリフィス
４３ 洗浄剤の柱
４４ 洗浄剤の柱
４５ 扇形噴射
５１、５２ オリフィス
５３ 噴流噴射の柱
５４ 噴流噴射の柱
５５ 噴射
６１、６２ オリフィス
６３、６４ 噴流噴射
６５ 噴射パターン
７１ アイボール
７２ 入口
７３ ノズル筐体
７４ 本体部
７５ 平板
７６ インサート
７７ ノズル本体
７８ 中央供給体
７９ 流路
８０ 流路

Claims (28)

1. 少なくとも２つの流体噴流を生成するための噴流噴射手段を備えており、前記流体噴流が、少なくとも部分的に交差し、それによって、予め定められた流体噴射パターンが得られるようにした流体噴射装置。
2. 前記噴流噴射手段が、各オリフィスから流体の柱として出る流体噴流が、他方のオリフィスから出る流体の柱に向かって方向付けられるように、それぞれ配設された少なくとも２つのオリフィスを備えている請求項１に記載の装置。
3. 前記流体の柱の断面積の一部分だけが交差するように、前記オリフィスが相互に偏位して配設された、請求項２に記載の装置。
4. 前記流体噴流が、前記装置に近接する領域で交差するようになっている、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 噴流が噴射される方向を変化させるための噴流方向付け手段をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
6. 前記噴流は、噴流の縁部の方が中心部より大きい流体液滴サイズを有している、請求項１または２に記載の装置。
7. 前記噴流噴射手段が、平円板のいずれかの側に、部分環状流路を備えている、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記予め定められた噴射パターンが、扇形噴射パターンである、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記扇形噴射パターンの外縁部の流体の密度が、縁部間の流体密度よりも高い、請求項８に記載の装置。
10. 前記扇形噴射パターンの外縁部の流体の密度が、縁部間の流体密度より低い、請求項８に記載の装置。
11. 前記流体が洗浄液である、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 流体噴射ノズルを備えている、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記ノズルが、スクリーン洗浄ノズルを含む、請求項１２に記載の装置。
14. 各噴流の断面積の０％と５０％の間が、重複している、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
15. 前記ノズルが、車両用のフロントガラス洗浄器からなっている、請求項１２に記載の装置。
16. 前記ノズルが、車両用の前照灯洗浄器からなっている、請求項１２に記載の装置。
17. 予め定められた噴射パターンを提供する方法であって、
    少なくとも２つの流体噴流を生成するステップと、
    前記噴流を、それらが少なくとも部分的に交差するように方向付けるステップとを含む方法。
18. 前記噴流の方向を変化させ、それによって、前記噴流の流体液滴サイズを変化させるステップを、さらに含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記噴流の方向を変化させ、それによって、噴射パターンの縁部および中心領域の流体の密度を変化させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記予め定められた噴射パターンが、扇形噴射パターンである、請求項１７〜１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記噴流の方向を変化させ、それによって、前記噴流噴射の縁部間の流体の充満度が低減された噴射パターンを生成するステップをさらに含む、請求項１７〜２０のいずれかに記載の方法。
22. 図１〜図３に関連して、本明細書で記述したように、実質的に構成され配設されている流体噴射ノズル。
23. 前記予め定められた噴射パターンは、前記流体噴流の重複の度合いおよびそれらが交差する角度を選択することによって得られる、請求項１に記載の装置。
24. 噴流が噴射される方向を変化させるための噴流方向付け手段をさらに備え、
    前記噴流噴射手段は、各オリフィスから流体の柱として出る流体噴流が、他方のオリフィスから出る流体の柱に向かって方向付けられるように、それぞれ配設された少なくとも２つのオリフィスを備えている、請求項１に記載の装置。
25. 前記流体の柱の断面積の一部分だけが交差するように、前記オリフィスが相互に偏位して配設された、請求項２４に記載の装置。
26. 少なくとも２つの流体噴流を生成するための噴流噴射手段を備えており、前記流体噴流が、少なくとも部分的に交差し、それによって、予め定められた流体噴射パターンが得られ、
    前記予め定められた噴射パターンは、前記流体噴流の重複の度合いおよびそれらが交差する角度を選択することによって得られる、流体噴射装置。
27. 前記噴流噴射手段が、各オリフィスから流体の柱として出る流体噴流が、他方のオリフィスから出る流体の柱に向かって方向付けられるように、それぞれ配設された少なくとも２つのオリフィスを備えている請求項２６に記載の装置。
28. 噴流が噴射される方向を変化させるための噴流方向付け手段をさらに備えている、請求項２６に記載の装置。

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