气体喷射装置的制作方法

公开的实施方式涉及气体喷射装置。

背景技术：

以往，存在对吸入的气体进行压缩而喷射该气体的气体喷射装置。作为该气体喷射装置，例如存在搭载于车辆并通过朝向车载相机的镜头喷射压缩空气而将附着于镜头的雨滴、雪片、灰尘、泥等附着物去除的气体喷射装置(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-037239号公报

然而，以往的气体喷射装置在如何高效地从对气体进行压缩的气缸将压缩空气送出这一点上存在改善的余地。

技术实现要素：

发明要解决的课题

实施方式的一方案是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种能够更高效地将压缩空气从气缸中送出的气体喷射装置。

用于解决课题的方案

实施方式的一方案的气体喷射装置具备圆筒状的气缸、叶片部及气体的送出口。叶片部将所述气缸的内部分隔而形成多个气缸室，并且通过旋转动作将所述气缸室的气体压缩而向外部送出。气体的送出口靠近所述气缸的外周侧且与多个所述气缸室分别对应地设置。

发明效果

实施方式的一方案的气体喷射装置及气体喷射装置系统能够更高效地将压缩空气从气缸送出。

附图说明

图1a是实施方式的气体喷射系统的立体透视图。

图1b是空气压缩部的立体透视图。

图1c是空气压缩部的动作说明图。

图2a是表示气体喷射装置的内部构造的立体图。

图2b是表示从动齿轮及前级齿轮的结构的平面示意图。

图3是空气压缩部的更具体的动作说明图。

图4是表示实施方式的气缸的设置有流路的一侧的端面的俯视下的说明图。

图5是用图4所示的a-a’线剖切实施方式的气缸得到的剖视下的说明图。

附图标记说明：

1气体喷射系统

1a气体喷射装置

1b软管

1c喷嘴

1d送出部

10空气压缩部

11气缸

11a气缸壁

11b送出口

11c流路

11d吸气口

11e斜面

12旋转体

12a叶片部

12b旋转基座

12c轴部

12d从动齿轮

12e施力弹簧

13驱动部

13a马达

13b第一齿轮

13c第二齿轮

13d第三齿轮

13e前级齿轮

14吸气阀

50相机

50a镜头

cc气缸室

sp空间。

具体实施方式

以下，参照附图，对本申请公开的气体喷射装置及气体喷射系统的实施方式进行详细说明。需要说明的是，本发明并不由以下示出的实施方式限定。

另外，以下，以实施方式的气体喷射系统为搭载于车辆并向对车辆的周边进行拍摄的相机的镜头喷射压缩空气而将附着于镜头的雨滴、雪片、灰尘、泥等附着物去除的系统的情况为例来进行说明。

需要说明的是，实施方式的气体喷射系统的搭载对象并不限定于车辆。另外，在将实施方式的气体喷射系统搭载于车辆的情况下，气体的喷射对象并不限定于车载相机的镜头，例如，也可以是前风窗玻璃、后风窗玻璃、前照灯及侧部后视镜等。另外，气体的喷射对象也可以是检测车辆周边的物体标识的雷达装置等各种光学传感器。

另外，以下，使用图1a～图1c来对本实施方式的气体喷射系统1的结构的概要进行说明，之后，使用图2a及之后的附图来对本实施方式的气体喷射系统1的更具体的结构进行说明。

图1a是本实施方式的气体喷射系统1的立体透视图。另外，图1b是表示空气压缩部10的结构的立体透视图。另外，图1c是空气压缩部10的动作说明图。

如图1a所示，气体喷射系统1具备气体喷射装置1a、软管1b、喷嘴1c及相机50。气体喷射装置1a是具备空气压缩部10并将由空气压缩部10压缩后的压缩空气送出的装置。需要说明的是，在图1a中图示了由彼此正交x轴、y轴及z轴构成的正交坐标系。有时也在用于以下的说明的其他附图中示出该正交坐标系。

软管1b的一端与气体喷射装置1a中的压缩空气的送出部1d连结，另一端与喷嘴1c连结。喷嘴1c以使气体的喷射口朝向作为喷射对象的相机50的镜头50a的方式安装于相机50。相机50对车辆的周边进行拍摄。

喷嘴1c通过从喷射口喷射经由软管1b而从气体喷射装置1a送出的压缩空气，由此去除附着于相机50的镜头50a的雨滴等附着物。由此，气体喷射系统1能够确保驾驶员的视野辅助、接近物的感知等的精度。

在将该喷嘴1c设置于室外的情况下，如果雨滴附着在空气的喷射口周边，则有时会由于毛细管现象而从喷射口向内部汲取水。如果气体喷射装置1a在水被汲取到喷嘴1c的内部的状态下向相机50的镜头50a喷射空气，则会使水滴附着于镜头50a。

因此，对于喷嘴1c，对喷射口的周边及空气的流路表面施加疏水加工，以便与水的接触角为90度以上。由此，即使水滴附着于喷射口周边，喷嘴1c也能够防止水从喷射口向内部的浸入。

空气压缩部10为旋转式的空气压缩机构。具体而言，如图1b所示，空气压缩部10具备气缸11和旋转体12。气缸11具备气缸壁11a、送出口11b、流路11c及吸气口11d。需要说明的是，在搭载于车辆的情况下，由于要求小型、轻量且廉价，所以优选的是，气缸11及旋转体12由树脂等形成。

气缸11例如形成为圆筒状，且在内部形成有气缸室cc。气缸壁11a例如形成为平板状，在以旋转轴axr为中心而成为点对称的位置，气缸壁11a以沿着大致径向分隔圆筒状的气缸室cc的方式设置。因此，气缸室cc被气缸壁11a划分为两个。

送出口11b靠近气缸11的外周侧地以与多个气缸室cc分别对应的方式设置。期待的是，送出口11b与气缸11中的呈圆形状的端面的外周密接地设置，但只要是靠近端面的外周的位置即可，也可以未必使送出口11b与外周密接。该送出口11b为排气口的一例，且在两个气缸壁11a附近的气缸室cc的顶板部的以旋转轴axr为中心而成为点对称的位置开口，以使被划分为两个的气缸室cc分别与气缸11的外部连通。基于后述的旋转体12的旋转而生成的压缩空气经由该送出口11b而从气缸室cc的各划分区间进行排气。

流路11c与送出口11b分别连接，并形成为以旋转轴axr为中心而成为点对称那样的形状。另外，流路11c在旋转轴axr的轴线上与送出部1d连接。经由送出口11b从气缸室cc送出的压缩空气通过该流路11c而被向送出部1d引导(参照图中的箭头101)，并通过软管1b而从喷嘴1c的喷射口被向相机50的镜头50a喷射。

吸气口11d在两个送出口11b的大致下方的气缸11的外壁开口，以便将气缸11的外部与气缸室cc连通。基于后述的旋转体12的旋转而吸入的空气经由该吸气口11d被向气缸室cc吸入。

旋转体12具备叶片部12a、旋转基座12b及轴部12c。旋转基座12b形成为圆形的平板状，并被设置成能够绕旋转轴axr进行旋转(参照图中的箭头102)。

具体而言，旋转基座12b在与气缸11侧相反的一侧的面具有从动齿轮12d，该从动齿轮12d例如通过与连结于马达的驱动侧齿轮啮合而接受马达的驱动力，并绕旋转轴axr沿着规定方向旋转。

另外，在未接受马达的驱动力的自由状态下，旋转基座12b被弹簧构件向与由马达引起的旋转的规定方向相反的方向施力。叶片部12a将气缸11的内部分隔而形成多个气缸室cc，并且通过旋转动作将气缸室cc内的气体压缩而向气缸室cc的外部送出。该叶片部12a形成为平板状，并以在与设置有从动齿轮12d的面相反的一侧的面沿着径向分隔旋转基座12b的方式立起设置。另外，叶片部12a在其壁面具有吸气阀14。

轴部12c是绕旋转轴axr旋转时的轴部分，设置于两个叶片部12a之间，并将两个叶片部12a连接。通过使像这样构成的旋转体12的旋转基座12b能够旋转地嵌合于气缸11并使该旋转体12在气缸室cc内旋转，由此执行包括吸气及排气在内的一系列的循环，并生成压缩空气。

具体而言，如图1c所示，在空气压缩部10中，首先，在“吸气前”的状态下，旋转体12为未被前述的马达驱动的自由状态，叶片部12a被弹簧构件的“弹簧力”施力，成为被压靠于气缸壁11a的状态。

当从该状态起，利用“由马达产生的驱动力”使叶片部12a向从气缸壁11a离开的方向旋转时，叶片部12a与气缸壁11a之间的空间sp膨胀而在空间sp中产生负压，对空气进行“吸气”。

然后，在叶片部12a旋转到规定位置时，解除马达的驱动力。于是，从马达的驱动力中解脱的叶片部12a通过弹簧构件的“弹簧力”而猛烈地向与气缸壁11a抵接的状态返回。此时，空间sp被压缩，即，由之前进行“吸气”而到达空间sp中的空气生成压缩空气，并从送出口11b以高压状态进行“排气”。

以下，使用图2a及之后的附图，依次对包括该旋转机构在内的本实施方式的气体喷射装置1a的更具体的结构进行说明。图2a是表示气体喷射装置1a的内部构造的立体图。

首先，虽然已经进行了叙述，但在此进行重述，如图2a所示，气体喷射装置1a具备空气压缩部10，空气压缩部10具备气缸11和旋转体12。旋转体12具有从动齿轮12d。从动齿轮12d与旋转轴axr同轴配置。像这样，由于空气压缩部10为旋转式，所以与活塞式相比，能够设为不占用空间的紧凑的结构。

另外，旋转体12具有与前述的“弹簧构件”对应的施力弹簧12e。施力弹簧12e被设置成向与旋转体12通过马达而旋转的规定方向相反的方向对旋转体12进行施力。另外，空气压缩部10还具备驱动部13。驱动部13具有马达13a、第一齿轮13b、第二齿轮13c、第三齿轮13d及前级齿轮13e。

马达13a为旋转驱动源的一例，例如为电动马达。需要说明的是，也可以是液压马达等。在本实施方式中，马达13a基本上向同一方向进行旋转。另外，在马达13a的输出轴例如形成有省略图示的蜗轮，马达13a的输出轴经由该蜗轮而与第一齿轮13b连结。

另外，第一齿轮13b与第二齿轮13c连结。第二齿轮13c与第三齿轮13d连结。前级齿轮13e同轴配置于第三齿轮13d，并被设置成与旋转体12的从动齿轮12d啮合。

来自马达13a的旋转驱动力经由像这样连结的第一齿轮13b、第二齿轮13c、第三齿轮13d而被传递到前级齿轮13e。需要说明的是，从马达13a到前级齿轮13e的齿轮的个数、啮合方式并不限于图示的情况。

接着，图2b是表示从动齿轮12d及前级齿轮13e的结构的平面示意图。需要说明的是，在图2b中，示意性地示出了从z轴的正向仅观察从动齿轮12d及前级齿轮13e的情况。

如图2b所示，从动齿轮12d形成为将连续的齿的一部分切除而成的缺齿齿轮，至少具有第一齿12da、第二齿12db、最终齿12dc及缺齿部12dd。

第一齿12da是在吸气排气的一个循环中最先与前级齿轮13e啮合的齿，最终齿12dc是最后啮合的齿。需要说明的是，以下，将从动齿轮12d设为在从z轴的正向观察的情况下，该从动齿轮12d利用从前级齿轮13e传递的马达13a的旋转驱动力而绕旋转轴axr进行左旋(逆时针)。因此，与此相伴，施力弹簧12e沿着右旋方向(顺时针)对从动齿轮12d进行施力。

另外，前级齿轮13e也形成为将连续的齿的一部分切除而成的缺齿齿轮，至少具有第一齿13ea、最终齿13eb及缺齿部13ec。

第一齿13ea是在吸气排气的一个循环中最先与从动齿轮12d啮合的齿，最终齿13eb是最后啮合的齿。需要说明的是，以下，将前级齿轮13e设为在从z轴的正向观察的情况下，该前级齿轮13e利用马达13a的旋转驱动力而绕旋转轴axr进行右旋(顺时针)。

接着，使用图3，对由这样的从动齿轮12d与前级齿轮13e的啮合所引起的空气压缩部10的更具体的动作进行说明。图3是空气压缩部10的更具体的动作说明图。

需要说明的是，由于从动齿轮12d及前级齿轮13e如前述那样形成为缺齿齿轮，所以为存在由于缺齿而彼此未啮合的状态的结构。本实施方式却是要利用这样的彼此未啮合的状态。

如图3的(a)所示，马达13a被驱动，前级齿轮13e如图中的箭头301所示那样进行旋转，但仍为未与从动齿轮12d啮合的状态。该状态如图中所示的那样，与空气压缩部10的“吸气前”的状态对应。

在这样的“吸气前”的状态下，空气压缩部10的叶片部12a为通过施力弹簧12e的弹簧力而向气缸壁11a压靠的状态。

然后，从该状态起，如图3的(b)所示，在前级齿轮13e进一步向同一方向旋转时(参照图中的箭头302)，从动齿轮12d与前级齿轮13e开始啮合(参照图中的m1部)。该状态在空气压缩部10中与开始吸气的状态对应。

然后，如图3的(c)所示，前级齿轮13e的向同一方向的进一步的旋转(参照图中的箭头303)使啮合的从动齿轮12d克服施力弹簧12e的作用力而以左旋的方式旋转(参照图中的箭头304)。该状态在空气压缩部10中与吸气中的状态对应。

即，在从动齿轮12d与前级齿轮13e啮合的情况下，由于利用与前级齿轮13e连结的马达13a的驱动而使从动齿轮12d向规定方向(左旋)旋转的力比利用由施力弹簧12e产生的施力而使从动齿轮12d向相反的方向(右旋)旋转的力强，所以以左旋的方式旋转。

换言之，利用由施力弹簧12e产生的施力而使从动齿轮12d向相反的方向(右旋)旋转的力比利用马达13a的驱动而使从动齿轮12d向规定方向(左旋)旋转的力弱。

另一方面，在从动齿轮12d与前级齿轮13e未啮合的情况下，即，在利用前述的缺齿使从动齿轮12d与前级齿轮13e的啮合脱离而从动齿轮12d成为自由状态的情况下，仅使由施力弹簧12e产生的作用力作用于从动齿轮12d，因此，从动齿轮12d向相反的方向(右旋)旋转。

即，施力弹簧12e具有如下的作用力，通过该作用力的施力而使从动齿轮12d向相反的方向(右旋)旋转的力比利用马达13a使从动齿轮12d向规定方向(左旋)旋转的力弱。

具体而言，如图3的(d)所示，通过前级齿轮13e及从动齿轮12d的从图3的(c)起的进一步的旋转(参照图中的箭头305、306)，从而到达从动齿轮12d与前级齿轮13e的啮合脱离的瞬间(参照图中的m2部)。如图中所示那样，该瞬间的状态与空气压缩部10的“排气开始”的状态对应。

然后，如图3的(e)所示，从与前级齿轮13e的啮合中脱离的从动齿轮12d利用施力弹簧12e的弹簧力而以右旋的方式猛烈地返回(参照图中的箭头307)，将之前进行吸气而到达空间sp中的空气压缩并同时进行排气。另外，前级齿轮13e向同一方向旋转(参照图中的箭头308)，在执行下一次的吸气排气的一个循环时，反复进行从图3的(a)起的工序。

像这样，在本实施方式中，由于设为了利用缺齿部分来产生使前级齿轮13e与从动齿轮12d不啮合的时机，并在该时机利用施力弹簧12e使从动齿轮12d向相反的方向返回的结构，因此，能够使马达13a仅向同一方向旋转即可。因此，能够以简单的结构来生成压缩空气。

另外，在本实施方式中，由于将空气压缩部10构成为旋转式的空气压缩机构，因此，例如与活塞在气缸内往复运动的活塞构造的空气压缩机构等相比，能够设为不占用空间的紧凑的结构。即，根据本实施方式，能够以简单且紧凑的结构来生成压缩空气。

对于该气体喷射装置1a而言，重要的是，如何从气缸11高效地送出压缩空气。因而，在本实施方式中，通过下工夫设计气缸11的构造，从而能够从气缸11高效地送出压缩空气。

以下，参照图4及图5，对实施方式的气缸11的构造及从气缸11送出的压缩空气的流动进行具体说明。图4是表示实施方式的气缸11的设置有流路11c的一侧的端面的俯视下的说明图。图5是用图4所示的a-a’线剖切实施方式的气缸11的剖视下的说明图。

需要说明的是，在图4中，用虚线来表示设置于气缸11内部的气缸壁11a和吸气状态下的叶片部12a，用涂黑的箭头来表示对空气进行压缩并将该空气送出的情况下的叶片部12a的旋转方向。另外，在图4及图5中用空心箭头来表示压缩空气的流动。

如前述那样，如图4所示，气缸11形成为圆筒状，并具备利用气缸壁11a沿着径向将内部分隔而形成的多个(在此为两个)气缸室cc。叶片部12a通过以气缸11的圆筒轴为旋转轴而进行往复旋转动作，从而向各气缸室cc的内部对气体进行吸气，并将气体压缩而向外部送出。

像这样，由于叶片部12a进行往复旋转动作，所以与气缸11的外周靠近的部位的可动范围比与气缸11的圆筒轴靠近的部位的可动范围大，能够利用更大的力来压缩空气。

因而，在实施方式的气缸11中，靠近端面的外周侧地针对每个气缸室cc分别设置气体的送出口11b。由此，与在气缸11的端面的内周侧设置送出口的情况相比，气体喷射装置1a能够高效地将压缩空气从送出口11b送出。

另外，如图5所示，送出口11b具有斜面11e，所述斜面11e从气缸11的端面的内部朝向外部沿着端面的外周形成上升梯度。因此，从气缸室cc向送出口11b送出的空气以沿着斜面11e通过斜坡的方式通过平滑的路径，从而向流路11c引导该空气。

由此，在气体喷射装置1a中，例如与设置将气缸11的端面的表里贯穿的送出口的情况相比，能够抑制送出的压缩空气的流速下降。具体而言，在设置将气缸11的端面的表里贯穿的送出口的情况下，通过叶片部12a的旋转动作而向送出口送出的空气的行进方向从叶片部12a的旋转方向朝向送出口变更90度，流速会下降。

与此相对，在气体喷射装置1a中，如图5所示，由于通过叶片部12a的旋转动作而向送出口11b送出的空气的行进方向的变更角度为比90度大的钝角，所以能够抑制流速的下降。

另外，如图4所示，气缸11具备气体的流路11c，所述气体的流路11c从送出口11b的斜面11e向气缸11的端面的中央汇集气体。需要说明的是，该流路11c的上表面被罩密闭，且在气缸11的端面的中央部与送出部1d连通。由此，气体喷射装置1a通过使从各送出口11b送出的压缩空气在气缸11的端面的中央汇合，从而能够效率良好地将压缩空气送出。

而且，流路11c形成为朝向气缸11的端面的中央的曲线状。由此，在气体喷射装置1a中，例如与在气缸11的端面设置直线状的流路的情况相比，能够抑制送出的压缩空气的流速下降。

具体而言，在将直线状的流路设置于气缸11的端面的情况下，由于向送出口送出的空气的行进方向会变更成锐角地向气缸11的端面的中央引导该空气，所以流速会下降。

与此相对，在气体喷射装置1a中，通过使流路11c为曲线状，从而能够通过平滑地弯曲的路径而向气缸11的端面的中央引导空气，因此，能够抑制压缩空气的流速下降。

另外，如图4所示，流路11c的横向宽度与送出口11b的横向宽度相同，但如图5所示，流路11c的深度d1比送出口11b的纵向的长度(与气缸11的圆筒轴平行的方向上的长度)d2短。

即，流路11c的截面比送出口11b的开口面积小。因此，在气体喷射装置1a中，从气缸室cc经由送出口11b而到达流路11c的路径逐渐地变细。

由此，在空气从气缸室cc内通过送出口11b及流路11c而到达气缸11的端面的中央部为止的期间，气体喷射装置1a能够提高压缩空气的流速，因此，能够效率良好地将压缩空气送出。

另外，如图4所示，多个气缸室cc全部都为相同的形状，叶片部12a设置于各气缸室cc的内部，且全部都为相同的形状。并且，各叶片部12a以气缸11的圆筒轴为旋转轴而以相同的旋转速度并向相同的旋转方向(例如为顺时针)进行旋转。由此，气体喷射装置1a通过从各送出口11b以相同的流速同时输出相同量的压缩空气，从而能够效率良好地将压缩空气送出。

另外，在气体喷射装置1a中，由于使以旋转轴为中心呈点对称地设置的两个叶片部12a同时向同一方向旋转而生成压缩空气，所以与由一个叶片部生成相同量的压缩空气的情况相比，能够提高安静性。

具体而言，在由一个叶片部生成与气体喷射装置1a相同的量的压缩空气的情况下，需要比气体喷射装置1a的叶片部12a大的叶片部，伴随于此，叶片部与气缸壁碰撞时的冲击声音变大。

与此相对，由于气体喷射装置1a使较小的两个叶片部12a旋转而生成压缩空气，所以能够减小叶片部12a与气缸壁11a碰撞时的冲击声音，由此能够提高安静性。

另外，在使一个叶片部绕旋转轴进行往复运动的情况下，由于会对旋转轴施加不均的力，所以耐久性及空气的压缩动作的稳定性会下降。与此相对，由于气体喷射装置1a利用两个叶片部12a而对旋转轴施加均等的力，所以能够提高耐久性，也能够使空气的压缩动作稳定，因此，能够效率良好地将压缩空气送出。

需要说明的是，在上述的实施方式中，对在气缸11内分别各设置有两个气缸室cc及叶片部12a的情况进行了说明，但气体喷射装置1a也可以是在气缸11内设置有三个以上的气缸室及叶片部的结构。

在该结构的情况下，多个气缸室以将叶片部的旋转轴作为中心而成为点对称的方式全部都形成为相同的形状。另外，对于多个叶片部，也是以将叶片部的旋转轴作为中心而成为点对称的方式全部都形成为相同的形状。

由此，由于气体喷射装置1a能够使从多个叶片部施加于旋转轴的力进一步均等，所以能够提高耐久性及空气的压缩动作的稳定性，能够更进一步效率良好地将压缩空气送出。

进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易地导出。因此，本发明的更广泛的形态并不限定于如以上那样表示并表述的特定的详细内容及代表性的实施方式。因此，能够不脱离由技术方案及其等同物定义的概括性的发明的概念的思想或范围地进行各种变更。