JP2015083830A - 電動ポンプ、及び車載光学センサ洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる電動ポンプを提供すること。
【解決手段】エアポンプＰは、筒状のシリンダ２１と、シリンダ２１内で往復動可能に設けられるピストン２２と、ピストン２２を往復駆動するためのモータ２３と、シリンダ２１の内外を連通するテーパ孔２８ｃを開閉するように開閉動作する排気弁２５とを備え、ピストン２２がシリンダ２１内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ２１内の空気が圧縮され、排気弁２５が開動作されてテーパ孔２８ｃから圧縮された空気が排気され、該テーパ孔２８ｃと連通した排気口２４から空気が排出される。そして、排気弁２５は、往動するピストン２２に操作されて開動作される。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動ポンプ、及び車載光学センサ洗浄装置に関するものである。

近年、車両の前部や後部に車載光学センサを設け、該車載光学センサにて撮像された画像を利用することが広く行われている。そして、このような車載光学センサの外部撮像面（レンズや保護ガラス）は、泥などの異物が付着する虞があるため、外部撮像面に向けてノズルの噴射口から空気を噴射して異物を除去する車載光学センサ洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又、空気を噴射するためのノズルに接続されるエアポンプ（電動ポンプ）としては、筒状のシリンダと、シリンダ内で往復動可能に設けられるピストンと、ピストンを往復駆動する電動駆動装置と、シリンダの内外を連通する排気口を開閉するように開閉動作する排気弁とを備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。このエアポンプにおける排気弁は、閉動作する側に付勢されたボールであって、シリンダ内で空気が圧縮されると、その圧縮された空気の圧力によって開動作する。即ち、このエアポンプでは、電動駆動装置の駆動力によってピストンがシリンダ内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ内の空気が圧縮され、その圧縮された空気の圧力によって排気弁が開動作されて排気口から圧縮された空気が排気される。

特開２０１２−３５６５４号公報 特開２００１−４１１５９号公報

しかしながら、上記のようなエアポンプでは、排気弁が圧縮された空気の圧力によって開動作するため、圧縮途中の空気が漏れてしまう虞があった。これにより、設定された（想定していた）量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）できない虞があった。又、このことは、車載光学センサ洗浄装置においては、外部撮像面の洗浄不良を起こす原因となる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる電動ポンプ及び車載光学センサ洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決する電動ポンプは、筒状のシリンダと、前記シリンダ内で往復動可能に設けられるピストンと、前記ピストンを往復駆動するためのモータと、前記シリンダの内外を連通する弁口を開閉するように開閉動作する排気弁とを備え、前記ピストンが前記シリンダ内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ内の空気が圧縮され、前記排気弁が開動作されて前記弁口から圧縮された空気が排気され、該弁口と連通した排出口から空気を含む流体が排出される電動ポンプであって、前記排気弁は、往動する前記ピストンに操作されて開動作される。

同構成によれば、排気弁は、往動するピストンに操作されて開動作されるため、ピストンに操作されるまで排気弁が開動作しないようにすることが可能となる。よって、圧縮途中の空気が漏れてしまうことを防止することができ、ピストンが排気弁を操作した際に、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる。

上記電動ポンプにおいて、前記排気弁は、前記シリンダ内部に突出する操作突部を有し、該操作突部が前記ピストンに押圧されて操作されることが好ましい。
同構成によれば、排気弁は、シリンダ内部に突出する操作突部を有し、該操作突部がピストンに押圧されて操作されるため、例えば、ピストンの広い面で排気弁の操作突部を容易に操作することができる。即ち、排気弁が操作突部を有さない場合では、逆にピストン側に突部を設けるといった必要が生じ、その突部が（シリンダ内部に突出していない）排気弁を押圧する構成では、突部と排気弁とが正確に位置決めされるような部品精度や組み付け精度が必要となるが、これを回避することができる。

上記電動ポンプにおいて、前記弁口と前記排出口との間にウォッシャ液を導入可能な液導入口が形成されることが好ましい。
同構成によれば、弁口と排出口との間に、ウォッシャ液を導入可能な液導入口が形成されるため、ウォッシャ液と空気を混合させた流体を排出口から排出（噴射）することができる。

上記電動ポンプにおいて、前記液導入口には、前記弁口と前記排出口との間へのウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の逆流を阻止する流体逆止弁が設けられることが好ましい。

同構成によれば、液導入口には、弁口と排出口との間へのウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の逆流を阻止する流体逆止弁が設けられるため、液導入口から流体（ウォッシャ液及び空気）が逆流してしまうことが規制され、例えば逆流することによるロスを抑えることができる。

上記電動ポンプにおいて、前記弁口と前記排出口との間には、前記液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられることが好ましい。
同構成によれば、弁口と排出口との間には、液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられるため、排気弁を開動作する前に液貯留部に予めウォッシャ液を溜めておくことで、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

上記電動ポンプにおいて、前記液貯留部の前記排出口側には、前記排気弁が閉状態における前記排出口からのウォッシャ液の流出を阻止するとともに、前記排気弁の開動作に応じて開動作する保持弁が設けられることが好ましい。

同構成によれば、液貯留部の排出口側には、排気弁が閉状態における排出口からのウォッシャ液の流出を阻止するとともに、排気弁の開動作に応じて開動作する保持弁が設けられるため、排気弁の開動作前に排出口からウォッシャ液が流出することが阻止され、確実に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

上記電動ポンプにおいて、前記弁口と前記液貯留部と前記排出口とは直線状に配置されることが好ましい。
同構成によれば、前記弁口と前記液貯留部と前記排出口とは直線状に配置されるため、例えば、屈曲した形状に配置された場合に比べて、圧力損失を小さく抑えることができる。

上記電動ポンプにおいて、前記モータの駆動力を減速して前記ピストンに伝達する減速機構を備えることが好ましい。
同構成によれば、モータの駆動力を減速してピストンに伝達する減速機構を備えるため、モータの小型化（小出力化）を図ることができる。

上記課題を解決する車載光学センサ洗浄装置は、筒状のシリンダと、前記シリンダ内で往復動可能に設けられるピストンと、前記ピストンを往復駆動するためのモータと、前記シリンダの内外を連通する弁口を開閉するように開閉動作する排気弁とを備え、前記ピストンが前記シリンダ内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ内の空気が圧縮され、前記排気弁が開動作されて前記弁口を介して排気口から圧縮された空気が排気され、前記排気弁は、往動する前記ピストンに操作されて開動作される電動ポンプと、前記排気口に接続されたノズルとを備え、車両に搭載される車載光学センサの外部撮像面に向けて前記ノズルの噴射口から空気を含む流体を噴射して、前記外部撮像面に付着した異物を除去する車載光学センサ洗浄装置であって、前記排気口と前記ノズルとは、ウォッシャ液を導入可能な液導入口を有する混合用部材を介して接続される。

同構成によれば、排気弁は、往動するピストンに操作されて開動作されるため、ピストンに操作されるまで排気弁が開動作しないようにすることが可能となる。よって、圧縮途中の空気が漏れてしまうことを防止することができ、ピストンが排気弁を操作した際に、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる。そして、排気口とノズルとは、ウォッシャ液を導入可能な液導入口を有する混合用部材を介して接続されるため、ウォッシャ液と空気を混合させた流体をノズルの噴射口から噴射することができる。よって、外部撮像面を良好に洗浄することができる。

上記車載光学センサ洗浄装置において、前記混合用部材における前記排気口と前記ノズルとの間には、前記液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられることが好ましい。

同構成によれば、混合用部材における排気口とノズルとの間には、前記液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられるため、排気弁を開動作する前に液貯留部に予めウォッシャ液を溜めておくことで、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

上記車載光学センサ洗浄装置において、前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、前記ウォッシャポンプは、前記モータの駆動と同時に駆動されて前記排気弁の開動作までに前記液貯留部内にウォッシャ液を給送することが好ましい。

同構成によれば、ウォッシャポンプは、モータの駆動と同時に駆動されて排気弁の開動作までに液貯留部内にウォッシャ液を給送するため、速やかにモータを駆動させつつも、排気弁が開動作される前に液貯留部にウォッシャ液が溜められて、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。即ち、このようにすると、ピストンがシリンダ内の空気を圧縮している時間にウォッシャ液の給送が行われ、例えば、スイッチが操作されてから噴射までの時間を短くしながら、良好に空気とウォッシャ液を混合させた流体を噴射することができる。

上記車載光学センサ洗浄装置において、前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、前記ウォッシャポンプは、前記モータの駆動に先立って予め設定された時間駆動されることが好ましい。

同構成によれば、ウォッシャポンプは、モータの駆動に先立って予め設定された時間駆動されて液貯留部内にウォッシャ液を給送するため、モータが駆動され排気弁が開動作される前に液貯留部にウォッシャ液が溜められて、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

上記車載光学センサ洗浄装置において、前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、前記ウォッシャポンプは、前記排気弁の開動作後に予め設定された時間駆動されることが好ましい。

同構成によれば、ウォッシャポンプは、排気弁の開動作後に予め設定された時間駆動されるため、流体をノズルの噴射口から噴射した後、液貯留部にウォッシャ液を溜めておくことができる。よって、次に流体をノズルの噴射口から噴射する際には、速やかにモータを駆動させても、空気にウォッシャ液を混合させることができる。

上記車載光学センサ洗浄装置において、前記ノズルは、前記電動ポンプから排気される空気を含む流体の送給圧によって、前記噴射口が前記車載光学センサの撮像範囲中心に近づく洗浄位置に移動するように可動可能に設けられたことが好ましい。

同構成によれば、車載光学センサ洗浄装置において、ノズルは、前記電動ポンプから排気される空気を含む流体の送給圧によって、噴射口が車載光学センサの撮像範囲中心に近づく洗浄位置に移動するように可動可能に設けられるため、洗浄時のみ洗浄位置に可動させることで、撮像の邪魔にならずに外部撮像面を良好に洗浄することができる。又、ノズルは、電動ポンプから排気される空気を含む流体の送給圧によって可動するため、ノズルを可動させるための電動駆動装置等が不要となり、構成を簡素化することができる。そして、電動ポンプは、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができるため、ノズルをより正確に設定された洗浄位置に可動させることができるとともに、より良好に外部撮像面を洗浄することができる。

本発明の電動ポンプ及び車載光学センサ洗浄装置では、設定された量の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる。

（ａ）は、一実施形態の車載光学センサ洗浄装置を備えた車両の概略構成図。（ｂ）は、一実施形態のディスプレイの模式図。 一実施形態の車載光学センサ洗浄装置を備えた車両の一部概略斜視図。 （ａ）は、一実施形態の非洗浄位置における車載カメラと洗浄ユニットの斜視図。（ｂ）は、洗浄位置における車載カメラと洗浄ユニットの斜視図。 一実施形態における車載カメラと洗浄ユニットの分解斜視図。 一実施形態におけるノズルユニットの断面図。 一実施形態におけるエアポンプの断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、一実施形態におけるエアポンプの動作を説明するための断面図。 実験結果である時間−圧力・流速の特性図。 別例におけるエアポンプの断面図。 （ａ）〜（ｃ）は別例におけるエアポンプの動作を説明するための断面図。 別例における電動ポンプの断面図。 別例における電動ポンプの一部分拡大断面図。 別例における電動ポンプの動作を説明するための一部分拡大断面図。 別例における電動ポンプの動作を説明するための一部分拡大断面図。 別例における電動ポンプの一部分拡大断面図。 別例における車載光学センサ洗浄装置の模式構成図。 別例におけるウォッシャポンプとエアポンプの動作タイムチャート。 別例におけるウォッシャポンプとエアポンプの動作タイムチャート。 別例におけるウォッシャポンプとエアポンプの動作タイムチャート。 別例におけるエアポンプの断面図。

以下、車載光学センサ洗浄装置が搭載された車両の実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、車両１の後方には、バックドア２が設けられている。

図２に示すように、バックドア２は、金属製の車両パネル３とその一部を覆う樹脂製のガーニッシュ４とを備えている。ガーニッシュ４は、下方に開口した開口部４ａを有し、バックドア２には、開口部４ａから一部が露出するように車載光学センサとしての車載カメラ５と洗浄ユニット６とが設けられている。

図３及び図４に示すように、車載カメラ５は、図示しない撮像素子が内部に収容された略立方体形状の本体部５ａと該本体部５ａの一つの面から延びた筒状部５ｂの先端を覆うように設けられた外部撮像面としてのレンズ５ｃとを有し、前記車両パネル３に固定されている。

そして、図１（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、変速装置のシフトレバーＳＬをリバース位置に操作すると車載カメラ５は車両１の後方の撮像画像を車内のディスプレイＤＳＰに送信して表示させる。

図３及び図４に示すように、洗浄ユニット６は、車載カメラ５に対して固定される連結固定部材７と、該連結固定部材７に固定されるノズルユニット８とを有する。連結固定部材７は、一対の把持爪７ａを有し、該把持爪７ａが車載カメラ５の本体部５ａを把持するようにして車載カメラ５に対して固定されている。又、連結固定部材７は、相対向する側に溝が形成された一対の被固定片７ｂを有し、該被固定片７ｂにノズルユニット８が固定されている。

図３〜図５に示すように、ノズルユニット８は、略筒状の第１ケース９と第１ケース９の基端側に外嵌固定される第２ケース１０とを有する。そして、ノズルユニット８は、第１ケース９の外周に形成された一対の固定突部９ａ（図３及び図４中、１つのみ図示）が前記被固定片７ｂの溝に嵌ることで該被固定片７ｂ（連結固定部材７）に固定されている。第２ケース１０の底部には筒状の導入筒部１０ａが突出形成され、該導入筒部１０ａの内側が前記第１ケース９の内部と連通する導入口１０ｂ（図５参照）とされている。又、第１ケース９と第２ケース１０との間にはシールリングＳ１が介在されている。

又、図４及び図５に示すように、ノズルユニット８は、第１ケース９の先端開口部から出没するように前後進可能に設けられるノズル１１と、該ノズル１１を後進方向（第１ケース９の基端方向）に付勢する圧縮コイルばね１２とを有する。

詳しくは、図５に示すように、ノズル１１は、第１ケース９よりも小径の筒状に形成され、その先端部に側方（長手方向の直交方向）に向かう噴射口１１ａが形成されている。又、ノズル１１の基端部には、基端部材１３が外嵌固定されている。尚、ノズル１１と基端部材１３との間にはシールリングＳ２が介在されている。そして、基端部材１３は、径方向外側に延びるフランジ部１３ａを有し、一端側が第１ケース９の先端側に支持された圧縮コイルばね１２によってフランジ部１３ａが付勢されることで、ノズル１１は後進方向（図５中、右方向）に付勢されている。又、基端部材１３の基端部には、第１ケース９の内周面に密着しつつ摺接する環状のシール部材１４が嵌着されている。

又、前記第２ケース１０の底部には、前記導入筒部１０ａと反対側に延びる規制柱１０ｃが形成されている。尚、この例では規制柱１０ｃは、周方向に３つ（図５中、２つのみ図示）等角度間隔で形成されている。この規制柱１０ｃは、圧縮コイルばね１２にて付勢された基端部材１３の基端面と当接し、当接した位置よりも基端部材１３（ノズル１１）が後進することを規制する。

そして、図１（ａ）に示すように、導入筒部１０ａ（導入口１０ｂ）には、エアポンプＰがホースＨを介して接続される。本実施形態のエアポンプＰは、圧縮された高圧の空気を瞬間的に排気可能なものであって、エアポンプＰの駆動によって導入口１０ｂからノズルユニット８に空気が供給されることになる。尚、エアポンプＰは、例えば、車内に設けられたスイッチが操作された際や、車載カメラ５が撮像を開始する直前等に駆動される。

そして、上記のように設けられたノズル１１は、導入口１０ｂから内部に圧縮された空気が供給されると、該空気の送給圧によって基端部材１３の基端面が付勢され、圧縮コイルばね１２の付勢力に抗して前進する。

上記のように構成された車載光学センサ洗浄装置におけるノズル１１の噴射口１１ａは、ノズル１１が前後進することで、車載カメラ５の撮像範囲中心Ｘ（図１（ｂ）参照）に近づく洗浄位置と該洗浄位置よりも前記撮像範囲中心Ｘから遠のく非洗浄位置とに移動可能とされている。尚、本実施形態の撮像範囲とは、レンズ５ｃを介して車載カメラ５（その撮像素子）が撮像する範囲であって、ディスプレイＤＳＰに表示される範囲である。

詳しくは、本実施形態では、前記非洗浄位置は、噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲外にある位置（図１（ｂ）中、２点鎖線参照）に設定され、前記洗浄位置は、噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲内にある位置（図１（ｂ）中、実線参照）に設定されている。即ち、ノズル１１が後進した後進状態（基端部材１３の基端面が規制柱１０ｃに当接した状態）では、噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲外に配置された非洗浄位置となり、ノズル１１が前進した前進状態では噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲内に配置された洗浄位置となる。尚、図１（ｂ）では、ディスプレイＤＳＰに表示された風景と、その撮像範囲内に配置された噴射口１１ａ（ノズル１１の先端部）とを図示しつつ、撮像範囲外に配置された噴射口１１ａ（ノズル１１の先端部）を模式的に２点鎖線で図示している。

又、本実施形態では、ノズル１１の前後進可能な方向は、車載カメラ５のレンズ５ｃの向いた方向（レンズ５ｃの中心軸線）に対して傾斜して配置されている。即ち、ノズル１１が前進した前進状態では噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲内のより中心に近い位置に配置され、噴射口１１ａから洗浄液がレンズ５ｃの中心位置に噴射されるように傾斜して配置されている。

ここで、図６に示すように、本実施形態のエアポンプＰは、略有底筒状のシリンダ２１と、該シリンダ２１内で往復動可能に設けられるピストン２２と、該ピストン２２を往復駆動するための電動駆動装置としてのモータ２３とを備える。又、エアポンプＰは、シリンダ２１の内外を連通する排出口としての排気口２４、詳しくは排気口２４とシリンダ２１内とを連通する弁口としてのテーパ孔２８ｃを開閉するように開閉動作する排気弁２５と、シリンダ２１の内外を連通する吸気口２６を開閉するように開閉動作する吸気弁２７とを備える。

詳しくは、シリンダ２１は、その底部（図６中、左側端部）に排気側取付孔２１ａと吸気側取付孔２１ｂが形成され、排気側取付孔２１ａには前記排気口２４が形成された排気部材２８が固定され、吸気側取付孔２１ｂには前記吸気口２６が形成された吸気部材２９が固定されている。

排気部材２８は、ピストン２２の往復動方向に沿って延びる基端側筒部２８ａと、該基端側筒部２８ａと連通しながら基端側筒部２８ａの先端側から側方に延びて前記ホースＨが接続される排気筒部２８ｂとを有する。基端側筒部２８ａの基端部には、シリンダ２１の内部側に向かうほど径が小さくなる弁口としてのテーパ孔２８ｃが形成されている。

そして、排気弁２５は、テーパ孔２８ｃと面接触可能な断面台形の本体部２５ａと、本体部２５ａからシリンダ２１内部に突出する操作突部２５ｂとを有し、ピストン２２の往復動方向に沿って移動可能とされ、本体部２５ａがテーパ孔２８ｃと面接触する方向の閉動作と、本体部２５ａがテーパ孔２８ｃから離間する方向の開動作が可能とされている。そして、基端側筒部２８ａには排気弁２５を閉動作する側（図６中、右側）に付勢する付勢部材としてのコイルばね３０が収容保持されている。このコイルばね３０は、後述する圧縮された空気によって排気弁２５が開動作しないように（ばね定数等が）設定されている。

吸気部材２９は、ピストン２２の往復動方向に沿って延びる筒状に形成され、その基端部には、シリンダ２１の内部と連通する連通孔２９ａが形成されている。
そして、吸気弁２７は、前記連通孔２９ａをシリンダ２１の内部側から塞ぎつつシリンダ２１の内部側が外部に比べて負圧となったときのみ開状態となる逆止弁が採用されている。

ピストン２２は、図示しないシール部材を介してシリンダ２１の内面と摺接して往復動可能に設けられている。又、ピストン２２には、往復動方向に貫通する雌ねじ２２ａが形成されている。

モータ２３は、モータケース３１内に収容保持され、該モータケース３１は前記シリンダ２１の開口端（図６中、右側端部）に固定されている。モータ２３の回転軸２３ａには、雄ねじ３２が一体回転可能に連結され、該雄ねじ３２が前記ピストン２２の雌ねじ２２ａに螺合されている。これにより、モータ２３は、回転軸２３ａを正逆回転駆動することで雄ねじ３２と雌ねじ２２ａのねじ作用によりピストン２２を往復駆動する。そして、ピストン２２は、シリンダ２１内の空間（ポンプ室）を狭くするように往動していくと、内部側の端面が排気弁２５の操作突部２５ｂに到達し、さらに内部側の端面が操作突部２５ｂを押圧することで排気弁２５を開動作させる。

次に、本実施形態の車載光学センサ洗浄装置の動作とその作用について説明する。
まず、エアポンプＰが駆動されていない状態では、圧縮コイルばね１２の付勢力によってノズル１１が非洗浄位置に後進した状態（図３（ａ）参照）となるため、噴射口１１ａ（ノズル１１の先端部）は車載カメラ５の撮像範囲外に配置される。よって、洗浄しないときであって撮像するときは、噴射口１１ａ（ノズル１１の先端部）が撮像の邪魔になることがない。

そして、例えば、車内に設けられたスイッチが操作された際や、車載カメラ５が撮像を開始する直前等には、エアポンプＰが駆動される。
詳しくは、図６に示す待機状態からモータ２３が駆動されると、回転軸２３ａと共に雄ねじ３２が回転することでピストン２２が図７（ａ）に示すようにシリンダ２１内の空間（ポンプ室）を狭くするように往動され、該空間（ポンプ室）の空気が圧縮されていく。

そして、図７（ｂ）に示すように、ピストン２２の端面が排気弁２５の操作突部２５ｂに到達すると、空気の圧縮が完了し、図７（ｃ）に示すように、さらにピストン２２の端面が操作突部２５ｂを押圧することで排気弁２５が開動作され、高圧の空気が瞬間的に排気（噴射）される。

これにより、ノズルユニット８に導入口１０ｂから高圧の空気が供給されると、該空気の送給圧によってノズル１１（噴射口１１ａ）が洗浄位置に前進した状態（図３（ｂ）参照）となり、噴射口１１ａが車載カメラ５の撮像範囲内に配置されるとともに、該噴射口１１ａからレンズ５ｃに空気が噴射される。これによりレンズ５ｃに付着した異物等が除去され、洗浄が行われる。

そして、図７（ｄ）に示すように、モータ２３が逆方向に駆動されると、回転軸２３ａと共に雄ねじ３２が回転することでピストン２２がシリンダ２１内の空間（ポンプ室）を広くするように復動され、シリンダ２１の内部側が外部に比べて負圧となることで、吸気弁２７が開状態となり、シリンダ２１内に空気が取り込まれていき前記待機状態に戻る。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）排気弁２５は、往動するピストン２２に操作されて開動作されるため、ピストン２２に操作されるまで排気弁２５が開動作しないようにすることが可能となる。具体的には、本実施形態では、排気弁２５を閉動作する側に付勢するコイルばね３０を備え、コイルばね３０は、圧縮された空気によって排気弁２５が開動作しないように設定されるため、ピストン２２に操作されるまで排気弁２５が開動作しないようにすることができる。よって、圧縮途中の空気が漏れてしまうことを防止することができ、ピストン２２が排気弁を操作した際に、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができる。

具体的には、図８に実験結果を示すように、本実施形態におけるシリンダ２１内の空間（ポンプ室）の圧力Ｐ１は開動作（開弁）のタイミングＴ１まで高まり続け、タイミングＴ１から一気に低下することになる。そして、本実施形態における排気口２４から噴射される空気の流速（速度）Ｖ１は前記タイミングＴ１（開動作）まで０で、タイミングＴ１から瞬間的に増大することになる。尚、比較対象となる従来のものでは、圧力Ｐ０は圧縮していく途中で空気が漏れるためにあまり高まらず、流速Ｖ０も瞬間的に増大しない。

（２）排気弁２５は、シリンダ２１内部に突出する操作突部２５ｂを有し、該操作突部２５ｂがピストン２２に押圧されて操作されるため、ピストン２２の広い面で排気弁２５の操作突部２５ｂを容易に操作することができる。即ち、排気弁２５が操作突部２５ｂを有さない場合では、逆にピストン２２側に突部を設けるといった必要が生じ、その突部が（シリンダ内部に突出していない）排気弁を押圧する構成では、突部と排気弁とが正確に位置決めされるような部品精度や組み付け精度が必要となるが、これを回避することができる。

（３）車載光学センサ洗浄装置において、ノズル１１は、エアポンプＰから排気される空気の送給圧によって、噴射口１１ａが車載光学センサの撮像範囲中心Ｘに近づく洗浄位置に移動するように可動（前進）可能に設けられるため、洗浄時のみ洗浄位置に可動させることで、撮像の邪魔にならずにレンズ５ｃを良好に洗浄することができる。又、ノズル１１は、エアポンプＰから排気される空気の送給圧によって可動（前進）するため、ノズル１１を可動（前進）させるための電動駆動装置等が不要となり、構成を簡素化することができる。そして、エアポンプＰは、設定された量及び圧力の高圧の空気を瞬間的に排気（噴射）することができるため、ノズル１１をより正確に設定された洗浄位置に可動させることができるとともに、より良好にレンズ５ｃを洗浄することができる。

（４）ピストン２２を往復駆動するためのモータ２３を備えるため、例えば、制御信号等に基づいて正確に駆動させることが可能となる。
（５）回転軸２３ａを正逆回転駆動することで雄ねじ３２と雌ねじ２２ａのねじ作用によりピストン２２を往復駆動する構成であるため、ピストン２２の往復方向に直列にモータ２３（回転軸２３ａ）を配置することができ、ピストン２２の往復方向と直交する方向の大型化を容易に抑えることができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、排気弁２５は、シリンダ２１内部に突出する操作突部２５ｂを有するとしたが、往動するピストンに操作されて開動作される構成であれば、他の構成に変更してもよい。

例えば、図９に示すように、排気弁２５が上記実施形態の操作突部２５ｂを有さず、ピストン２２に（テーパ孔２８ｃ内に入り込む大きさで）突出して排気弁２５を操作する突部２２ｂを設けた構成としてもよい。

・上記実施形態では、ピストン２２を雄ねじ３２と雌ねじ２２ａのねじ作用により往復動させる構成としたが、ピストン２２は他の構成で往復動させてもよい。
例えば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、電動駆動装置としてのモータ４１の回転軸４１ａにクランク板４２を固定し、該クランク板４２の外周側とピストン４３とをロッド４４で連結し、クランク板４２が回転することで図１０（ａ）〜（ｃ）の順でピストン４３が往動する構成としてもよい。このようにしても、上記実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、前後進可能なノズル１１としたが、回動可能等、前後進以外に可動可能に設けられたものとして、該ノズルを空気を含む流体の送給圧によって可動する構成としてもよい。

・上記実施形態の車載光学センサ洗浄装置では、エアポンプＰから送給される空気のみをレンズ５ｃに噴射してレンズ５ｃの洗浄を行うものとしたが、例えば、エアポンプＰから送給される空気と、ウォッシャポンプから送給される洗浄液とを混ぜ合わせてノズル１１からレンズ５ｃに噴射する構成としてもよい。又、エアポンプＰを、弁口と排出口との間にウォッシャポンプからのウォッシャ液を導入可能な液導入口が形成されて、ウォッシャ液と空気を混合させた流体を排出口から排出（噴射）可能な電動ポンプとしてもよい。

例えば、図１１〜図１４に示す電動ポンプＺとしてもよい。この例の排気側取付孔２１ａには上記実施形態の排気部材２８に換えて排出部材５１が固定されている。
排出部材５１は、基端側が排気側取付孔２１ａに固定され、ピストン２２の往復動方向に沿って延びる筒状の液貯留筒部５１ａと、該液貯留筒部５１ａと連通しながら液貯留筒部５１ａの先端から径が小さくされて更にピストン２２の往復動方向に沿って延びて前記ホースＨが接続される排出筒部５１ｂとを有する。尚、液貯留筒部５１ａの内部は液貯留部５２とされ、排出筒部５１ｂの開口は排出口５３とされる。

そして、液貯留筒部５１ａの基端部には、シリンダ２１の内部側に向かうほど径が小さくなる弁口としてのテーパ孔５１ｃが形成されている。そして、液貯留筒部５１ａ（液貯留部５２）には、上記実施形態と同様に、排気弁２５及びコイルばね３０が収容保持されている。

又、液貯留筒部５１ａの側方には、該液貯留筒部５１ａと連通しながら液貯留筒部５１ａの側方に延びる液導入筒部５１ｄが形成され、該液貯留筒部５１ａにおける液貯留部５２への開口端が液導入口５１ｅとされている。この液導入筒部５１ｄ（液導入口５１ｅ）には、ウォッシャタンクＴ内に貯留されたウォッシャ液を、液導入口５１ｅを介して液貯留部５２内に給送するウォッシャポンプＷＰが（ウォッシャホースＷＨを介して）接続される。

又、前記液導入口５１ｅには、液貯留部５２（テーパ孔５１ｃと排出口５３との間）へのウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の（液貯留部５２からの）逆流を阻止する流体逆止弁５４が設けられている。流体逆止弁５４は、液導入口５１ｅを液貯留部５２の内部側から塞ぎつつウォッシャポンプＷＰから給送されたウォッシャ液の圧力が液貯留部５２の内部の圧力より高くなると開状態となる。

又、液貯留部５２の排出口５３側には、排気弁２５が閉状態における排出口５３からのウォッシャ液の流出を阻止するとともに、排気弁２５の開動作に応じて開動作する保持弁５５が設けられている。詳しくは、液貯留部５２の排出口５３側には、内径を小さくするように突出する環状突部５２ａが形成され、保持弁５５は、排出口５３側からコイルばね５６によって環状突部５２ａ側に付勢され、排気弁２５が閉状態でウォッシャ液の流出を阻止し、排気弁２５の開動作に応じて液貯留部５２内の圧力が急増することで開動作する。

又、図１１に示すように、この例では、上記実施形態の吸気側取付孔２１ｂ及び吸気部材２９が設けられておらず、ピストン２２にシリンダ２１（ポンプ室）の内外を連通する吸気通路２２ｃが形成され、該吸気通路２２ｃに対して上記実施形態と同様に作用する吸気弁２７が設けられている。

このように構成された電動ポンプＺでは、図１２に示すように、液貯留部５２に予めウォッシャ液が溜められた状態で、モータ２３（図１１参照）が駆動されると、ピストン２２がシリンダ２１内の空間（ポンプ室）を狭くするように往動される。

そして、図１３に示すように、ピストン２２の端面が排気弁２５の操作突部２５ｂを押圧することで排気弁２５が開動作され、テーパ孔５１ｃから高圧の空気が瞬間的に排気（噴射）されるとともに、保持弁５５が開動作され、排出口５３から液貯留部５２内のウォッシャ液と空気とが混合された流体が排出（噴射）される。これにより、ノズル１１の噴射口１１ａからレンズ５ｃにウォッシャ液と空気が混合された流体が噴射され、レンズ５ｃに付着した異物等が除去され、洗浄が行われる。

そして、図１４に示すように、モータ２３（図１１参照）が逆方向に駆動されると、ピストン２２がシリンダ２１内の空間（ポンプ室）を広くするように復動され、シリンダ２１の内部側が外部に比べて負圧となることで、吸気弁２７が開状態となり、シリンダ２１内に空気が取り込まれていき待機状態に戻る。また、このとき、図１４に示すように、ピストン２２が排気弁２５を開状態としている状態で前記ウォッシャポンプＷＰが駆動されることで、ウォッシャタンクＴ内に貯留されたウォッシャ液が液貯留部５２内に給送され、液貯留部５２にウォッシャ液が溜められる。

このように構成された電動ポンプＺ（車載光学センサ洗浄装置）では、テーパ孔５１ｃ（弁口）と排出口５３との間に、ウォッシャ液を導入可能な液導入口５１ｅが形成されるため、ウォッシャ液と空気を混合させた流体を排出口５３から排出（噴射）することができる。

又、液導入口５１ｅには、テーパ孔５１ｃと排出口５３との間へのウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の逆流を阻止する流体逆止弁５４が設けられるため、液導入口５１ｅから流体（ウォッシャ液及び空気）が逆流してしまうことが規制され、例えば逆流することによるロスを抑えることができる。

又、テーパ孔５１ｃと排出口５３との間には、液導入口５１ｅから導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部５２が設けられるため、排気弁２５を開動作する前に液貯留部に予めウォッシャ液を溜めておくことで、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

又、液貯留部５２の排出口５３側には、排気弁２５が閉状態における排出口５３からのウォッシャ液の流出を阻止するとともに、排気弁２５の開動作に応じて開動作する保持弁５５が設けられるため、排気弁２５の開動作前に排出口５３からウォッシャ液が流出することが阻止され、確実に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

又、テーパ孔５１ｃと液貯留部５２と排出口５３とは直線状に配置されるため、例えば、屈曲した形状に配置された場合に比べて、圧力損失を小さく抑えることができる。
尚、この例（図１１〜図１４参照）では、流体逆止弁５４が設けられるとしたが、これに限定されず、流体逆止弁５４を設けなくてもよい。又、この例では、液貯留部５２が設けられるとしたが、これに限定されず、液貯留部５２を設けなくてもよい。又、この例では、保持弁５５が設けられるとしたが、これに限定されず、保持弁５５を設けなくてもよい。例えば、排気弁２５が開動作されるタイミングでウォッシャポンプＷＰを駆動することでウォッシャ液と空気を混合させた流体を排出口５３から排出（噴射）する構成としてもよい。

又、この例では、テーパ孔５１ｃ（弁口）と液貯留部５２と排出口５３とが直線状に配置されるとしたが、これに限定されず、例えば、屈曲した形状となるように配置してもよい。

又、この例では、保持弁５５は、排気弁２５の開動作に応じて液貯留部５２内の圧力が急増することで開動作する構成としたが、これに限定されず、例えば、図１５に示すように、排気弁２５に自身の開動作に応じて保持弁５５を操作（押圧）する操作棒２５ｃを設けることで、保持弁５５を開動作する構成としてもよい。

・上記実施形態では、エアポンプＰ（排気口２４）とノズルユニット８（ノズル１１）とを単にホースＨで接続した構成としたが、ウォッシャ液を導入可能な液導入口を有する混合用部材を介して接続してもよい。

例えば、図１６に示すように、変更してもよい。即ち、この例の車載光学センサ洗浄装置は、上記実施形態における電動ポンプとしてのエアポンプＰと、ノズル１１（ノズルユニット８）とを備え、排気口２４（エアポンプＰ）とノズル１１（ノズルユニット８）とは、混合用部材６１を介して接続されている。

そして、混合用部材６１には、排気口２４とノズル１１とを連通する経路において、ウォッシャ液を重力によって貯留可能な液貯留部６１ａが設けられている。そして、混合用部材６１には、液貯留部６１ａと対応した位置にウォッシャ液を導入可能な液導入口６１ｂが形成され、この液導入口６１ｂにはウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の逆流を阻止する流体逆止弁６２を介してウォッシャポンプＷＰに接続されている。

このようにしても、上記別例（図１１〜図１４参照）と同様に、ウォッシャ液と空気を混合させた流体をノズル１１の噴射口１１ａ（図５参照）から噴射することができ、レンズ５ｃ（図１参照）を良好に洗浄することができる。

又、ここで、この例（図１６参照）では、ウォッシャポンプＷＰは、エアポンプＰ（モータ２３）の駆動と同時に駆動されて排気弁２５の開動作までに液貯留部６１ａ内にウォッシャ液を給送するように制御される。

具体的には、例えば、図１７に示すように、車内に設けられたスイッチが操作（オン）されると、ウォッシャポンプＷＰは、エアポンプＰ（モータ２３）の駆動（オン）と同時に駆動（オン）され、排気弁２５の開動作のタイミングＴａ、即ちシリンダ内圧力及び流速がＭＡＸとなる前に液貯留部６１ａ内に予め設定された量のウォッシャ液を給送する。尚、図１７におけるエアポンプＰのオンは、ピストン２２を往動させるべくモータ２３を正回転させるタイミングを示している。

このようにすると、速やかにエアポンプＰ（モータ２３）を駆動させつつも、排気弁２５が開動作される前に液貯留部６１ａにウォッシャ液が溜められて、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。即ち、このようにすると、ピストン２２がシリンダ２１内の空気を圧縮している時間にウォッシャ液の給送が行われ（完了し）、例えば、スイッチが操作されてから噴射までの時間を短くしながら、良好に空気とウォッシャ液を混合させた流体を噴射することができる。

又、ウォッシャポンプＷＰは、エアポンプＰ（モータ２３）の駆動に先立って予め設定された時間駆動されるように制御してもよい。
具体的には、例えば、図１８に示すように、車内に設けられたスイッチが操作（オン）されると、ウォッシャポンプＷＰは、エアポンプＰ（モータ２３）の駆動に先立って予め設定された時間ｔ１駆動（オン）され、ウォッシャポンプＷＰの停止後に、エアポンプＰが駆動（オン）されるように制御してもよい。

このようにすると、エアポンプＰ（モータ２３）が駆動され排気弁２５が開動作される前に（より確実に）液貯留部６１ａにウォッシャ液が溜められて、良好に空気にウォッシャ液を混合させることができる。

又、ウォッシャポンプＷＰは、排気弁２５の開動作後に予め設定された時間駆動されるように制御してもよい。
具体的には、例えば、図１９に示すように、車内に設けられたスイッチが操作（オン）されると、エアポンプＰ（モータ２３）が駆動（オン）され、それによる排気弁２５の開動作後に、ウォッシャポンプＷＰが予め設定された時間ｔ２駆動（オン）されるように制御してもよい。

このようにすると、流体（ウォッシャ液及び空気）をノズル１１の噴射口１１ａから噴射した後、液貯留部６１ａにウォッシャ液を溜めておくことができる。よって、次に流体（ウォッシャ液及び空気）をノズル１１の噴射口１１ａから噴射する際には、速やかにエアポンプＰ（モータ２３）を駆動させても、空気にウォッシャ液を混合させることができる。尚、このような制御（図１７〜図１９参照）は、上記別例（図１１〜図１５参照）の電動ポンプＺにおいても同様に行ってもよい。

・上記実施形態では、モータ２３の回転運動をねじ作用により直線運動に変換する機構を備えただけの構成としたが、更にモータの駆動力を減速してピストンに伝達する減速機構を備えた構成としてもよい。

例えば、図２０に示すように、雄ねじ３２に大径ギヤ７１が外嵌固定され、モータ７２の回転軸７２ａに小径ギヤ７３が外嵌固定され、それら大径ギヤ７１と小径ギヤ７３が噛合された構成としてもよい。尚、この例では、大径ギヤ７１及び小径ギヤ７３が減速機構を構成している。又、この例のピストン７４は、上記実施形態のような貫通した雌ねじ２２ａを有さず、シリンダ２１（ポンプ室）外に延びる筒状部７４ａを有し、その筒状部７４ａの内周面に雌ねじ７４ｂが形成され、該雌ねじ７４ｂに雄ねじ３２が螺合されている。

このようにすると、減速機構（大径ギヤ７１及び小径ギヤ７３）によって、モータ７２の小型化（小出力化）を図ることができる。
・上記実施形態では、モータ２３（回転軸２３ａ）を逆方向に駆動してピストン２２をシリンダ２１内の空間（ポンプ室）を広くするように復動するとしたが、これに限定されず、ピストン２２の復動は、復動用の付勢部材（コイルばね等）の付勢力によって行うようにしてもよい。このようにすると、モータ２３の通電を停止すれば、付勢部材の付勢力によってピストン２２が復動されて待機状態に戻る。

・上記実施形態及び別例では、エアポンプＰ及び電動ポンプＺを車載光学センサ洗浄装置の一部として設けたが、これに限定されず、車載光学センサ洗浄装置以外の装置に用いられるエアポンプＰや電動ポンプＺとして具体化してもよい。又、上記実施形態では、車載光学センサを車両１の後方を撮像する車載カメラ５としたが、これに限定されず、例えば、車両１の他の方向を撮像する車載カメラとしてもよいし、撮像した画像に基づいてＣＰＵ等が雨量を認識するためのレインセンサ等としてもよい。

上記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１又は２に記載の電動ポンプにおいて、前記排気弁を閉動作する側に付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材は、圧縮された空気によって前記排気弁が開動作しないように設定されたことを特徴とする電動ポンプ。

同構成によれば、排気弁を閉動作する側に付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材は、圧縮された空気によって排気弁が開動作しないように設定されるため、ピストンに操作されるまで排気弁が開動作しないようにすることができる。

１…車両、１１…ノズル、５…車載カメラ（車載光学センサ）、５ｃ…レンズ（外部撮像面）、１１ａ…噴射口、２１…シリンダ、２２，４３，７４…ピストン、２３，４１，７２…モータ、２４…排気口（排出口）、２５…排気弁、２５ｂ…操作突部、２８ｃ，５１ｃ…テーパ孔（弁口）、５１ｅ，６１ｂ…液導入口、５２，６１ａ…液貯留部、５３…排出口、５４，６２…流体逆止弁、５５…保持弁、６１…混合用部材、Ｐ…エアポンプ（電動ポンプ）、Ｘ…撮像範囲中心、Ｚ…電動ポンプ、ＷＰ…ウォッシャポンプ。

Claims (14)

1. 筒状のシリンダと、
   前記シリンダ内で往復動可能に設けられるピストンと、
   前記ピストンを往復駆動するためのモータと、
   前記シリンダの内外を連通する弁口を開閉するように開閉動作する排気弁と
   を備え、前記ピストンが前記シリンダ内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ内の空気が圧縮され、前記排気弁が開動作されて前記弁口から圧縮された空気が排気され、該弁口と連通した排出口から空気を含む流体が排出される電動ポンプであって、
   前記排気弁は、往動する前記ピストンに操作されて開動作されることを特徴とする電動ポンプ。
2. 請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
   前記排気弁は、前記シリンダ内部に突出する操作突部を有し、該操作突部が前記ピストンに押圧されて操作されることを特徴とする電動ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の電動ポンプにおいて、
   前記弁口と前記排出口との間にウォッシャ液を導入可能な液導入口が形成されたことを特徴とする電動ポンプ。
4. 請求項３に記載の電動ポンプにおいて、
   前記液導入口には、前記弁口と前記排出口との間へのウォッシャ液の流入を許容するとともに流体の逆流を阻止する流体逆止弁が設けられたことを特徴とする電動ポンプ。
5. 請求項３又は４に記載の電動ポンプにおいて、
   前記弁口と前記排出口との間には、前記液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられたことを特徴とする電動ポンプ。
6. 請求項５に記載の電動ポンプにおいて、
   前記液貯留部の前記排出口側には、前記排気弁が閉状態における前記排出口からのウォッシャ液の流出を阻止するとともに、前記排気弁の開動作に応じて開動作する保持弁が設けられたことを特徴とする電動ポンプ。
7. 請求項５又は６に記載の電動ポンプにおいて、
   前記弁口と前記液貯留部と前記排出口とは直線状に配置されたことを特徴とする電動ポンプ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
   前記モータの駆動力を減速して前記ピストンに伝達する減速機構を備えたことを特徴とする電動ポンプ。
9. 筒状のシリンダと、前記シリンダ内で往復動可能に設けられるピストンと、前記ピストンを往復駆動するためのモータと、前記シリンダの内外を連通する弁口を開閉するように開閉動作する排気弁とを備え、前記ピストンが前記シリンダ内の空間を狭くするように往動されると、該シリンダ内の空気が圧縮され、前記排気弁が開動作されて前記弁口を介して排気口から圧縮された空気が排気され、前記排気弁は、往動する前記ピストンに操作されて開動作される電動ポンプと、
   前記排気口に接続されたノズルと
   を備え、車両に搭載される車載光学センサの外部撮像面に向けて前記ノズルの噴射口から空気を含む流体を噴射して、前記外部撮像面に付着した異物を除去する車載光学センサ洗浄装置であって、
   前記排気口と前記ノズルとは、ウォッシャ液を導入可能な液導入口を有する混合用部材を介して接続されたことを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。
10. 請求項９に記載の車載光学センサ洗浄装置において、
    前記混合用部材における前記排気口と前記ノズルとの間には、前記液導入口から導入されたウォッシャ液を貯留可能な液貯留部が設けられたことを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。
11. 請求項１０に記載の車載光学センサ洗浄装置において、
    前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、
    前記ウォッシャポンプは、前記モータの駆動と同時に駆動されて前記排気弁の開動作までに前記液貯留部内にウォッシャ液を給送することを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。
12. 請求項１０に記載の車載光学センサ洗浄装置において、
    前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、
    前記ウォッシャポンプは、前記モータの駆動に先立って予め設定された時間駆動されることを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。
13. 請求項１０に記載の車載光学センサ洗浄装置において、
    前記液導入口を介して前記液貯留部内にウォッシャ液を給送するウォッシャポンプを備え、
    前記ウォッシャポンプは、前記排気弁の開動作後に予め設定された時間駆動されることを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。
14. 請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の車載光学センサ洗浄装置において、
    前記ノズルは、前記電動ポンプから排気される空気を含む流体の送給圧によって、前記噴射口が前記車載光学センサの撮像範囲中心に近づく洗浄位置に移動するように可動可能に設けられたことを特徴とする車載光学センサ洗浄装置。