(57)【要約】表面を洗浄するための粉塵軽減および洗浄のシステムは、洗浄される表面を含む部分の少なくとも一部分の周りに固定可能であるシステム筐体を含む。システム筐体は、洗浄される表面に向かって、かつ、洗浄される表面と概ね整列して、システム筐体の中で延びている中空部材を含み、システム筐体の出口は、中空部材によって画定される。ダクト部分は、システム筐体の一部分に固定され、かつ、システムが置かれている周囲の環境からガス状の流体（例えば、空気）を受け取る入口と、システム筐体と連絡する出口とを含む。システムはさらに、ダクト部分に配置された圧力生成器を含み、ファンの動作が、システム筐体の内側部分と、周囲の環境との間の圧力差を生成し、それにより、ダクト部分を介してシステム筐体に引き込まれたガス状の流体が、中空部材によって画定された出口を介してシステム筐体の内側部分から除去される。
2009521319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を洗浄するための粉塵軽減および洗浄のシステムであって、該システムは、
洗浄される表面を含む部分の少なくとも一部分の周りに固定可能であるシステム筐体であって、該システム筐体は、洗浄される該表面に向かって、かつ、洗浄される該表面と概ね整列して、該システム筐体の中で延びている中空部材を含み、該システム筐体の出口は、該中空部材によって画定される、システム筐体と、
ダクト部分であって、該ダクト部分は、該システム筐体の一部分に固定され、かつ、選択された環境からガス状の流体を受け取る入口と、該システム筐体と連絡する出口とを含む、ダクト部分と、
該ダクト部分に配置された圧力生成器と
を備え、
該圧力生成器の動作は、該システム筐体の内側部分と、該システムが置かれている該周囲の環境との間の圧力差を生成し、それにより、該ダクト部分を介して該システム筐体に引き込まれたガス状の流体が、該中空部材によって画定された該出口を介して該システム筐体の該内側部分から除去される、システム。
【請求項２】
前記ダクト部分は、周囲の環境から空気を受け取るように構成され、前記圧力生成器は、周囲の環境から該ダクト部分を介して前記システム筐体の前記内側部分の中に空気を引き込む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ダクト部分の前記入口の中に引き込まれた前記ガス状の液体から粒子状の物質を除去するために、該ダクト部分の中に置かれたフィルタ
をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
洗浄される前記表面の上に直接的に流体を注入する流体供給デバイス
をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記流体供給デバイスは、少なくとも１つのスプレーノズルと、該少なくとも１つのスプレーノズルに液体を供給するリザーバとを備えていることにより、該液体を用いて洗浄される前記表面の噴霧を容易にする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記中空部材と前記表面との間の距離が、約５センチメートルを超えないように、該中空部材は、該表面の近くに延びている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、自動車に据え付け可能であり、前記システム筐体は、筐体構造の少なくとも一部分の周りに固定されるように構成され、該筐体構造は、光学センサ器具を含み、洗浄される前記表面は、該筐体構造の壁部分を画定するセンサ窓を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記システム筐体は、光信号が、前記光学センサ器具と前記自動車が支持される地面との間で移動することを可能にするように、前記センサ窓と前記中空部材との間に光路を整列させ画定するために、該自動車の下側表面に固定可能である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
モニタリングシステムであって、
光学センサ器具とセンサ窓とを含む器具筐体であって、該センサ窓を通って光信号が伝送され処理される、器具筐体と、
該センサ窓を清潔に保つための粉塵軽減および洗浄のシステムと
を備え、該粉塵軽減および洗浄のシステムは、
該センサ窓を含む該器具筐体の少なくとも一部分の周りに固定されたシステム筐体であって、該システム筐体は、該センサ窓に向かって、かつ、該センサ窓と概ね整列して、該システム筐体の中で延びている中空部材を含み、該システム筐体の出口は、該中空部材によって画定され、該光学センサ器具から該モニタリングシステムを囲む周囲の環境に該光信号を伝送する光路が、該センサ窓と該中空部材との間に画定されている、システム筐体と、
ダクト部分であって、該ダクト部分は、該システム筐体の一部分に固定され、かつ、選択された環境からガス状の流体を受け取る入口と、該システム筐体と連絡する出口とを含む、ダクト部分と、
該ダクト部分に配置された圧力生成器と
を備え、
該圧力生成器の動作は、該システム筐体の内側部分と、該周囲の環境との間の圧力差を生成し、それにより、該ダクト部分を介して該システム筐体に引き込まれたガス状の流体が、該中空部材によって画定された該出口を介して該システム筐体の該内側部分から除去される、システム。
【請求項１０】
前記ダクト部分は、前記周囲の環境から空気を受け取るように構成され、前記圧力生成器は、該周囲の環境から該ダクト部分を通って前記システム筐体の前記内側部分の中に空気を引き込む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光センサ器具は、前記光路を介してレーザー信号を前記周囲の環境に伝送する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ダクト部分の前記入口の中に引き込まれた前記ガス状の流体から粒子状の物質を除去するために、該ダクト部分の中に置かれたフィルタ
をさらに備えている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサ窓の上に直接的に流体を注入する流体供給デバイス
をさらに備えている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記流体供給デバイスは、少なくとも１つのスプレーノズルと、該少なくとも１つのスプレーノズルに液体を供給するリザーバとを備えていることにより、該液体を用いた前記センサ窓の噴霧を容易にする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記中空部材と前記表面との間の距離が、約５センチメートルを超えないように、該中空部材は、前記センサ窓の近くに延びている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
自動車
をさらに備えており、
前記システム筐体は、該自動車の下側表面に固定され、前記器具筐体の第１の部分は、該自動車の中に固定され、該システム筐体の第２の部分は、該自動車を通って、該システム筐体の中に延びており、前記中空部材と前記センサ窓とは、該自動車と整列され、それにより光信号が、該光路を通って、該自動車が支持されている地面に向かって伝送される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
粉塵軽減および表面洗浄のシステムを用いて表面を清潔に維持する方法であって、該方法は、
システム筐体を提供することであって、該システム筐体は、洗浄される該表面を含む部分の少なくとも一部分の周りに固定される、ことと、
圧力生成器を介して、選択された環境からダクト部分中にガス状の流体を引き込むことと、
該ダクト部分から該システム筐体の内側部分へのガス状の流体の流れを容易にすることと、
洗浄される該表面に向かって延びており、かつ、洗浄される該表面と概ね整列している中空部材を該システム筐体の中に提供することであって、該中空部材は、該システム筐体の出口を画定し、該システム筐体は、該ダクト部分を介した該システム筐体の該内側部分から該システムを囲む周囲の環境への、該システム筐体の中に引き込まれたガス状の流体の除去を容易にする、ことと
を包含し、
該中空部材は、洗浄される該表面近くに置かれ、それにより該システム筐体の該内側部分の中を流れるガス状の流体は、該システム筐体からの該ガス状の流体の除去に先立ち、該表面と接触し洗浄する、方法。
【請求項１８】
前記圧力生成器は、前記システムを囲む前記周囲の環境から前記ダクト部分を通って前記システム筐体の前記内側部分の中に空気を引き込む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス状の流体が、前記システム筐体に提供される前に、フィルタを介して、前記ダクト部分内の該ガス状の流体をフィルタリングすること
をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面の上に直接的に流体供給デバイスから流体を注入すること
をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記流体供給デバイスは、少なくとも１つのスプレーノズルと、該少なくとも１つのスプレーノズルに液体を供給するリザーバとを備え、該少なくとも１つのスプレーノズルは、前記表面に直接的に液体を噴霧する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記中空部材と前記表面との間の距離が、約５センチメートルを超えないように、該中空部材は、該表面の近くに延びている、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
洗浄される前記表面は、器具筐体に固定されたセンサ窓を備え、該器具筐体は、センサ器具を含み、該器具筐体の少なくとも一部分は、前記システム筐体の中に固定されており、前記方法は、
該センサ器具から、該センサ窓と、該センサ窓と整列される前記中空部材とを通って、前記システムを囲む前記周囲の環境に光信号を伝送すること
をさらに包含する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記光信号は、レーザー信号を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記システム筐体と前記器具筐体とは、前記自動車に固定され、前記光信号は、該自動車から、該自動車を囲む前記周囲の環境にさらに伝送される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記システム筐体と前記器具筐体とは、前記自動車に対して整列され、それにより前記光信号は、該自動車が支持されている地面に向かって伝送される、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（政府の利益）
本発明は、米国政府の支援により行われたものであり、米国政府は、契約第Ｗ９１１ＳＲ−０５−Ｃ−００１５号の条件によって提供されたものとして、本発明に関して、一定の権利を有し得る。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、粉塵を軽減し、かつ、窓および他の表面を清潔に維持するシステムおよび対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
空気品質のモニタリング、特に、一定の周囲（例えば、屋外）の環境の中の有毒かつ有害な組成物のモニタリングが、一定の用途において重要であり、特に、戦闘もしくは他の軍事作戦、または大規模な工業コンビナート（例えば、化学物質生成施設）において重要である。分光法（例えば、赤外線分光法またはラマン分光法）は、成分を識別し、１つ以上の指定位置における空気中の成分の組成物を決定することによって、空気品質をモニタリングする非常に有用な技術である。
【０００４】
例えば、１つ以上の光学センサ（例えば、レーザー）および／または検知器を含む一定の分光器具が自動車の中に提供されることにより、車両が戦場または他の地域を移動するときの、周囲の環境の選択された範囲における空気品質のモニタリングを促進し得る。器具が車両内の固定された筐体の中に維持されることにより、粉塵および他の物質が、器具と接触し、器具を損傷する可能性を防ぐ。さらに、器具の筐体および車両に対して適切な位置にポータルまたは窓が提供されることにより、筐体内のセンサと、車両の外側の、モニタリングされる地面またはその他なんらかの表面との間の光信号の伝送および／または検知を促進する。
【０００５】
かかる器具を使用するときに、センサ窓をできるだけ清潔に維持することが重要である。しかしながら、これは、一定の環境においては非常に困難であり、例えば、粉塵がたくさんあり得る環境（例えば、砂漠）、および／または泥だらけであり得る環境（例えば、沼）においては非常に困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記を踏まえると、そして、本発明が記述されたときに明らかになる他の理由のために、本発明の目的は、窓を清潔に維持し、かつ、窓が露出され得る粉塵、泥または他の物質がないように維持するシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、屋外環境における空気品質のモニタリングシステムのセンサ窓を粉塵または他の材料がないように維持するシステムを提供することである。
【０００８】
上記の目的は、個々におよび組み合わせて達成され、本発明は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって明確に要求されている場合でなければ、２つ以上の目的が組み合わされることを必要とすると解釈されることを意図していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従って、表面を洗浄するための粉塵軽減および洗浄のシステムは、洗浄される表面を含む部分の少なくとも一部分の周りに固定されたシステム筐体を含む。システム筐体は、中空部材を含み、該中空部材は、システム筐体の中で、洗浄される表面に向かって、かつ、洗浄される表面と概ね整列して延びており、システム筐体の出口が中空部材によって画定されている。ダクト部分がシステム筐体の一部分に固定され、選択された環境（例えば、システムが配置される周囲の環境）からガス状の流体（例えば、空気）を受け取る入口と、システム筐体と連絡する出口とを含む。システムは、さらに、ダクト部分内に配置された差圧生成器（例えば、ファン、ポンプまたはコンプレッサなど）を含み、圧力生成器の動作は、システム筐体の内側部と周囲の環境との間の圧力差を生成し、それによりダクト部分を介してシステム筐体の中に引き込まれるガス状の流体が、中空部材によって画定される出口を介してシステム筐体の内側部から除去される。
【００１０】
好適には、システムは、自動車に固定されるか、または据え付けられ、システム筐体は、光学センサ器具を含む筐体構造の少なくとも一部分の周りに固定されるように構成され、そして、洗浄される表面は、筐体構造の壁部を画定するセンサ窓を備えている。
【００１１】
本発明の上記の目的、特徴および利点、ならびにまたさらなる目的、特徴および利点が、添付の図面と共に列挙されたときの、本発明の特定の実施形態に関する以下の詳細な記述の考慮により明らかになる。図面においては、様々な図面における同様な参照番号は、同様なコンポーネントを示すために利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に従って、粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、窓などの表面に対する強制空気（ｆｏｒｃｅｄ  ａｉｒ）または他の流体（例えば、窒素）の供給を提供するように構成されることにより、表面に対する粉塵、泥および他の物質の接触を除去および／または最小化する。あるいは、または強制流体の供給と組み合わせて、システムは、別の流体供給源と、１つ以上のスプレーノズルとを含み得、該１つ以上のスプレーノズルは、表面から物質を除去するために１つ以上の選択されたスプレーパターンで表面に向けて流体の流れを導く。
【００１３】
粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、本明細書においては、自動車内に据え付けられる、屋外の空気品質のモニタリングおよび検知システムと共に使用して記述され、システムは、車両を囲む周囲の空気の環境の中の一定の成分の適切な検知および濃度測定を促進するために、センサ窓を充分清潔に維持する。しかしながら、粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、屋内または屋外の用途に対して清潔な表面を維持する際に使用するために実装され、特に、粉塵および／または他の材料が実質的に存在しないように表面を維持することが望ましい場合に使用するために実装され得るということに留意されたい。
【００１４】
図１を参照すると、粉塵軽減および表面洗浄のシステム２が、自動車４（例えば、高機動多目的車両またはハンビー）における使用のために実装されている。車両４は、コンパートメント６を含み、該コンパートメント６は、粉塵軽減および表面洗浄のシステムとシステムのオペレータとに対するシェルタとして働く。粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、センサ器具を含み、該センサ器具は、空気品質をモニタリングし、空気中の一定の成分の組成を識別し決定するために使用される。例示的な実施形態において、センサ器具は、ラマン散乱またはその他一部の適切な技術を使用して、周囲の環境の分光測定を促進するために、地面に向けてレーザー信号を伝送するレーザーと、地面からの反射された信号を測定する検知器とを含む。光信号は、コンポーネント６内のセンサ器具から、光路に沿って導かれており、該光路は、以下で記述されるように車両を通って、車両の下の地面に向かって画定される。センサ器具は、任意の適切な速度（例えば、約毎秒２５スキャン以上）で光信号を用いてスキャニングすることによって空気品質の測定を行うように設計され得る。
【００１５】
図１から見られ得るように、粉塵軽減および表面洗浄のシステム２は、車両の一方側に沿って、後輪のうちの１つの前の手前の位置および後輪のうちの１つのちょうど前の位置に据え付けられる。システムはダクト部分１０を含み、該ダクト部分１０は、車両の外側側壁に沿って、また、ドッグハウスと呼ばれる、システム２の保護筐体２０と接続するために車両の側壁部を貫通して延びている。粉塵軽減および表面洗浄のシステムのドッグハウスおよび他のコンポーネントは、任意の適切な材料で構成され、例えば、金属（例えば、金属および／またはアルミニウム）および／またはプラスチック（例えば、ポリエチレンなどのポリオレフィン）で構成され得る。
【００１６】
図２から最良に見られ得るように、ドッグハウス２０は下側に接続し、車両のフレームまたはシャシーの下側表面部５によって支持されており、該下側表面部５はまた、車両コンパートメント４の下側支持表面または床を画定する。ドッグハウスは、好適には、車両のシャシー本体が他の下側表面部に対して持ち上げられた場所（例えば、車両のシャシーの脚室付近）において、下側表面部５に固定される。これが、車両が移動する地面からドッグハウスが出来る限り持ち上げられることを可能にする。
【００１７】
ダクト部分１０の下端は、出口１８を含み、該出口１８は、車両の側壁の切抜き部分を通って、ドッグハウス２０の側壁部分の中に延びる。ダクト部分の上端は、開口部１２を含み、該開口部１２は、以下で記述されるように、空気をダクト部分の中に引き込み、そしてドッグハウスの中に引き込むための、ダクト部分に対する入口として働く。ファン１４がダクト部分の中に据え付けられることにより、入口の開口部１２からドッグハウスの中に空気を引き込み、フィルタ１４がまた、ダクト部分の中で、ファンから上流の適切な位置に据え付けられることにより、ドッグハウスに送達される前に、入ってくる空気から、選択されたサイズの特定の物質（例えば、粉塵の粒子、砂など）をフィルタリングする。フィルタは、特定の用途（例えば、ドッグハウスへの空気の送達の前に、特定の直径または特定のサイズの特定の粒子状物質が、入ってくる空気から除去されなければならない用途）の仕様に適合するような任意の適切なタイプ、任意の適切なメッシュのサイズまたは任意の適切なスクリーンのサイズ、および／または任意の適切な構成であり得る。
【００１８】
ファンは、任意の適切なサイズ、および／または任意の適切なタイプ（例えば、一定の速度または可変速度）であることにより、特定の用途に対する選択された流量および速度で、空気の流れを制御し得る。例えば、適切なファンが、約１０ｍｐｈ（約４．４７メートル／秒）でダクト部分の中に空気を引き込むように選択され得る。ファンは、システム２における任意の適切な位置および／または車両４内の任意の適切な位置、例えば、車両の運転席または運転室、あるいはコンパートメント６の中に配置された電源スイッチを介して作動されることにより、センサ器具の動作の間に、運転手またはオペレータが、ファンの動作を選択的に制御することを可能にし得る。さらに、ファンは任意の適切な電力供給源（例えば、車両のメインバッテリ、システムに対する固有のバッテリ、または他の供給源）によって電力を供給され得る。
【００１９】
ファンがシステム２内に示されているが、その他の適切な差圧デバイスが提供されることにより、空気（またはその他の流体）をドッグハウスの中に引き込み得るということに留意されたい。例えば、ポンプまたはコンプレッサが提供されることにより、ドッグハウスの中への空気の流れおよびドッグハウスを通る空気の流れを促進する所望の差圧を生成し得る。
【００２０】
器具筐体３０が、車両コンパートメント６の中に固定され、車両の下側表面部５における切り抜き部分または開口部を通って延びており、それにより器具筐体の一部分が、ドッグハウス２０の中で、ドッグハウスの下側壁部から選択された距離（例えば、約４〜５インチ、すなわち１０〜１３センチメートル）で延びている。ドッグハウス２０内のギャップ３４は、ドッグハウスと、ドッグハウスの中に延びている器具筐体の一部分との間の空間として画定される。ダクト部分１０の出口１８は、器具筐体３０の下側表面または下部表面の近くまたは下で概ね整列されるように、ドッグハウス２０の中で延びており、それによりダクト部分から流れる空気がドッグハウスの中のギャップに入る。さらに、ダクト部分の出口は、概して、ドッグハウスの下側表面または下部表面に向かって空気を導くように向けられる。
【００２１】
器具筐体は、筐体内に配置されたセンサ器具（例えば、レーザー、検知器、および関連器具）を囲み保護する。さらに、器具筐体３０の下側壁部は、切り抜き部分を含み、該切り抜き部に、透明なセンサ窓３２が提供される。センサ窓は、窓を通る光信号の伝送を促進するガラス、プレキシガラス、またはその他の適切な透明な充分に硬い材料で構成され得る。さらに、センサ窓は、任意の適切な寸法および任意の幾何形状（例えば、方形、円形、楕円形など）であり得る。例えば、センサ窓は、（図１および図２に描かれているように）約６インチの直径（約１５センチメートル）を有する円形構成を有し得る。しかしながら、特定の用途に応じて、センサ窓はより大きな寸法またはより小さな寸法であり得る。センサ窓は器具筐体の切り抜き部分に対してしっかりと密閉されることにより、粉塵、空気またはその他の物質が、システムの動作中にセンサ窓から器具筐体に入ることを防止する。
【００２２】
ドッグハウス２０の下側壁部分は、概略円筒形の中空かつ管状の部材２２を含み、該概略円筒形の中空かつ管状の部材２２は、センサ窓３２と整列して器具筐体３０に向かって上方に延びている。管状部材は、ドッグハウスの下側壁を貫通してさらに延びることにより、ドッグハウスから周囲の環境への開口部を提供する。管状部材２２は、選択された距離を器具筐体３０に向かって延びることにより、部材２２の端部とセンサ窓３２との間にわずかなギャップを残す。例えば、管状部材と窓表面との間の距離が、約２インチ（約５センチメートル）を上回らないように、システムは設計され得る。管状部材は、センサ窓の寸法と概ね対応する寸法を有する。センサ窓が約６インチ（約１５センチメートル）の直径を有する例示的な実施形態において、管状部材の内径は、ほぼ同じ寸法であることが好ましい。図２に描かれた管状部材は円筒形であるが、管状部材は、任意の断面形状（例えば、長方形、楕円など）の構成を有し得る。その結果、ドックハウスは、車両の下で周囲の環境に対して開き、センサ窓と管状部材とが互いに対して整列されることにより、スキャニング動作の間に車両を支持し、車両によって移動される地面に向けて筐体３０から伝送される光信号（例えば、レーザーからのレーザービーム）に対する直線状の光路を画定する。
【００２３】
動作において、器具３０内のセンサ器具が、センサ窓３２とドッグハウス２０の管状部材２２によって提供される開口部とによって画定される光路に沿って、車両の下の地面に向かって光信号（例えば、レーザーからのレーザービーム）を伝送することによって選択的に地域をスキャニングする間に、車両４は、選択された地域に沿って運転される。地面によって反射された信号はまた、光路を介してセンサ器具によって受信される。次に、反射された信号が分析されることにより、空気中の物質および／または地面の物質の存在および濃度を決定する。
【００２４】
車両が移動している特定の環境に従って、周囲の環境からの粉塵、泥、および／または他の物質が管状部材２２を通ってドッグハウスの中のギャップ３４に入り、センサ窓３２に収集または集積する可能性があり得る。システム２は、ギャップ３４からのかかる物質、ならびに入口開口部１２を介してダクト部分１０の中に空気を引き込み、そしてドッグハウス２０のギャップの中に空気を引き込むファン１４の作動によってセンサ窓に収集し得るあらゆる材料を効果的に最小化または除去する。ダクト部分の中に引き込まれた空気がフィルタ１６によって処理されることにより、ドッグハウスに入る前に、空気の流れから粒状物質（例えば、粉塵）を除去する。空気の流れは、ダクト部分の出口１８によって、ドッグハウスの下側表面または下部表面に向かって導かれ、空気の流れは、ギャップ３４全体で、センサ窓３２に向かって循環させられる。
【００２５】
ファンは、基本的には、ドッグハウスと、ドッグハウスを囲む周囲の環境との間の差圧を生成し、空気は、ドッグハウスのギャップの中に流れ、最終的には、管状部材２２を通って出て行き、（ギャップ３４の中の圧力よりも圧力が低い）周囲の環境に戻る。ギャップ３４の中の空気の流れは、ドックハウスのギャップの中に入り得る粉塵および／または
その他の物質を浮遊させて運び、それによりこれらの物質は、空気と共に、管状部材２２を通って流れ、ドッグハウスから出て周囲の環境に戻る。管状部材への入口は、センサ窓３２の近くにあるので、管状部材に向かって動いている渦巻く空気の流動は、管状部材２２を通ってドッグハウスを離れる前に、センサの窓に収集され得るあらゆる物質と接触し除去する傾向にある。渦巻く空気の流動はまた、センサ窓を継続的に拭くことによって、センサ窓と、ドッグハウス内にあり得る粉塵および／またはその他の物質との間の接触を最小化するか、または防止する。ファンの継続的な動作と、結果として生じる、ドッグハウスからの強制空気の流れとが、周囲の環境におけるその他の粉塵および／または他の異質な粒子もしくは物質がドッグハウスに入ることを実質的にさらに制限または防止する。
【００２６】
ダクト部分のファン１４は、あらゆる粉塵または他の物質がドッグハウス２０の中に入ることさえも最小化または防止するように、センサ器具の動作中に継続的に使用され得る。あるいは、センサ器具の動作中、およびドッグハウスの中に異質な物質が入る可能性が増加する期間の間（例えば、砂漠のような環境における砂嵐またはダストストームの間、ぬかるんだ地域に沿った車両の動きの間など）に、ファン１４は、（例えば、上に記述されたような制御スイッチを介して）オペレータによって選択的に作動され得る。
【００２７】
粉塵軽減および表面洗浄のシステムの代替の実施形態が、図３〜図５に描かれている。図３および図４を参照すると、システム１０２は、上に記述されたシステム、ならびに図１および図２に記述されたシステムと同様な設計であり、システム１０２は、同様な位置（すなわち、車両の後輪の前の手前の位置）に車両６に沿って据え付けられる。システムは、ドッグハウス１２０を含み、該ドッグハウス１２０は、車両のシャシーまたは車両の本体の下側表面部５の下側に接続し、車両のシャシーまたは車両の本体の下側表面部５によって支持されており、該下側表面部５はまた、車両コンパートメント４の下側支持表面または床を画定する。上に記述されたタイプのセンサ器具を含む器具筐体３０は、車両コンパートメントの中に据え付けられ、下側表面部５の切り抜き部分を通ってドッグハウス１２０の中に延びている。先の実施形態におけるように、ギャップ１３４は、ドッグハウスと、ドッグハウスの中に延びている器具筐体の一部分との間の空間として画定され、管状部材１２２が、センサ器具と車両によって移動される地面との間の光信号の伝送のための光路を画定するように、ドッグハウスの下側壁表面または下部壁表面の切り抜き部分から延び、器具筐体３０の下側表面または下部表面に形成されるセンサ窓３２と整列され、かつ、該センサ窓３２の近くにある。
【００２８】
図５を参照すると、システム１０２は、さらに、ダクト部分１１０を含み、該ダクト部分１１０は、ドッグハウスの側壁と接続し、車両４の外側側面壁を貫通して延びている。特に、ダクト部分１１０は、パネル１１２に接続され（ガスケット１１７がダクト部分とパネルとの間に配置されることにより気密密閉を提供する）、パネルは、車両本体の側壁部の切り抜き部分に固定する。概略円筒形のフィルタ筐体１１６は、ダクト部分の入口に固定される。フィルタ筐体は、グリルを含み、ダクト部分の中に引き込まれる空気から粒子状の物質（例えば、粉塵）を除去するために、適切なフィルタを含む。任意の適切な空気フィルタ（例えば、従来の自動空気フィルタ）が、特定の用途、ならびにフィルタリングされる必要がある特定の材料のサイズおよびタイプに応じて提供される。システム１０２におけるフィルタ筐体１１６の位置は、フィルタの容易な除去および交換を促進する。
【００２９】
ファン１１４は、ダクト部分１１０の一部分に固定されており、ファンは、任意に、電源スイッチを含み得、該電源スイッチは、任意の適切な位置（例えば、センサ器具のオペレータによって利用可能であるように、運転手が座っている車両の運転席またはコンパートメント６）に据え付けられ得る。ファンは任意の適切な電力供給源（例えば、車両のメインバッテリ、またはシステムに対する固有のバッテリ）によって電力を供給され得る。ダクト部分の出口は、ドッグハウスのギャップ１３４の中の適切な位置に提供される。取り外し可能なアクセスパネル１１５がまた、メインパネル１１２に固定されている。
【００３０】
粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、上に描かれ、かつ、図１および図２に描かれた先の実施形態と実質的に同様な方法で動作する。特に、ダクト部分１１０を通って引き込まれた空気は、空気がフィルタ筐体１１６を通過すると、最初にフィルタリングされる。空気の流れは、ドッグハウスのギャップ１３４に入り、ギャップの中で渦を巻き、次に、管状部材１２２を通過する。空気の流れの経路が、（管状部材とセンサ窓との間の近い間隔のために）センサ窓３２の非常に近くに、および／またはセンサ窓３２と接触してもたらされ、ドッグハウスのギャップの中、またはセンサ窓の上のあらゆる粉塵および／または他の材料が、空気によって浮遊させて運ばれ、管状部材を通って除去される。
【００３１】
上に記述されたシステムは、センサ窓の上、またドッグハウス内に画定されるギャップの中の粉塵および／または他の物質の存在を最小化、またはさらには防止することに効果的であるが、システムは、流体スプレーデバイスを提供することによってさらに向上され得、該流体スプレーデバイスは、流体をセンサ窓に向かって導くことにより、窓に引っ付き得る物質（例えば、泥）を除去する。図６を参照すると、粉塵軽減および表面洗浄のシステムに対するドッグハウス２２０の一部分と、また、器具筐体３０の一部分とが描かれており、図６においては、ドッグハウスと器具筐体とは、先の実施形態のうちの任意のものと構造および設計が実質的に同様であるということが理解される。器具筐体は、センサ窓３２を含み、ドッグハウスは、管状部材２２２を含み、該管状部材２２２は、ドッグハウスの下側壁または下部壁から延びることにより、センサ窓の近くに間隔を空け、整列されている。先の実施形態におけるように、粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、適切な流速で空気の流れを提供することにより、センサ窓の上とドッグハウスのギャップの中との両方における粉塵および／または他の物質の存在を除去または防止する。
【００３２】
さらに、２つのスプレーノズル２３０およびスプレーノズル２３２が、調節可能なブラケット２３４を介して管状部材２２２に固定されている。特に、ノズルは、ブラケットの一端に固定され、ブラケットは細長い溝を含み、該細長い溝の中に、ファスナ２３５（例えば、ねじを切られたボルト）が挿入されることにより、ブラケットを管状部材に固定する。ブラケット２３４の位置は、センサ窓３２に対して様々な異なる距離でスプレーノズル２３０およびスプレーノズル２３２を固定するために、ファスナ２３５によって管状部材２２２に対して調節され得る。例えば、スプレーノズルは、センサ窓の表面から約２インチ（約５センチメートル）の範囲内にあるように、管状部材の上側表面とほぼ同一平面上に提供され得る。スプレーノズルがセンサ窓により近く（例えば、２インチ未満）にくるように、ブラッケットも再配置され得る。流体ライン２３６が各スプレーノズルに接続され、流体ラインが組み合うことにより、単一の流体ラインまたはメイン流体ライン２３８を形成し、該単一の流体ラインまたはメイン流体２３８は、リザーバ２４０（例えば、ポリエチレンタンク）に延びている。リザーバは、洗浄流体を格納するための任意の適切なサイズ（例えば、０．５ガロンまたは２リットルの容量のタンク）であり得、さらに、任意の適切な位置（例えば、ドッグハウスの中、車両のコンパートメントの中、または車両のその他の適切な位置）に据え付けられ得る。リザーバは、適切な洗浄流体（例えば、水、アルコール、適切な風防洗浄流体、および／またはそれらの組み合わせ）を含み、該適切な洗浄流体は、流体ライン２３６、流体ライン２３８を介して、選択された圧力および流速でスプレーノズルに分散される。ポンプ２４２は、リザーバとノズルとの間のメイン流体ライン２３８に沿って配置される。ポンプは、流体ライン内の所望の圧力で流体を送達するように、任意の適切なタイプおよび構造（例えば、２４ボルトポンプ）であり得る。ポンプに対する電源スイッチが、動作条件に従った、センサ窓の上への流体の選択的な噴霧を容易にするように、任意の適切な位置（例えば、車両の運転手に近い車両の運転席、センサ器具に近いコンパートメント６など）に提供され得、ポンプは、さらに、任意の適切な電力供給源（例えば、車両のメインバッテリ、またはその他のバッテリ）に接続され得る。
【００３３】
スプレーノズル２３０およびスプレーノズル２３２が、センサ窓３２に対して適切に整列されることにより、様々な噴霧角度で、各ノズルからセンサ窓に向かって流体の噴霧を導く。図７を参照すると、スプレーノズルは、ステンレス鋼のノズルが好ましく、該ステンレス鋼のノズルは、選択された適用範囲の角度（例えば、約６０°）で平坦な噴霧を送達する。窓の中央部分を含み、かつ、窓の中央部分に集中する流体噴霧パターンをセンサ窓３２に向かって、ノズル２３０が送達するように、スプレーノズルはさらに、システム内に設計および配向されており、該窓の中央部分は、光信号経路（例えば、図７に描かれたようなレーザー信号経路４０）の中にあるセンサ窓の一部分を含む。ノズル２３２は、中央部分も含むが、センサ窓全体も洗い、そして、ノズル２３０によって生成される噴霧パターンとは少しずれた流体の噴霧パターンを含む。２つのスプレーノズルが、図６および図７に描かれているが、任意の適切な数（例えば、１つ以上）のスプレーノズルが、センサ窓に向かった任意の適切なサイズの適用範囲の噴霧角度において、１つの任意の適切なパターンまたは複数の任意の適切なパターンで流体を噴霧するように提供され得るということに留意されたい。
【００３４】
動作において、（例えば、泥または他の物質が窓に引っ付いたときには）ポンプ２４２は、ノズルからセンサ窓３２に向かって液体を噴霧するように、（例えば、システムのオペレータによる電源スイッチの操作によって）選択的に作動され得る。液体の噴霧は、効果的にセンサ窓を洗浄し、ドッグハウスのギャップの中の空気の流れから容易には除去されないことがあり得るあらゆる物質を除去する。センサ窓からの物質の除去の際、液体スプレーと物質とは、ドッグハウスのギャップ内に流れる空気中に浮遊されて運ばれ、管状部材２２２を介してドッグハウスから除去される。
【００３５】
代替案として、または流体噴霧デバイスと組み合わせて、ガス噴霧デバイス（例えば、エアナイフ）が、センサ窓に非常に近接して提供されることにより、センサ窓に向かって、圧縮空気または他のガス状の流体の噴射を提供し、センサ器具の動作中に窓に接触し得るか、または引っ付き得る物質の除去をもたらす。
【００３６】
ダクト部分が、車両を囲む周囲の環境以外の他のソースから空気（または他のガス状の流体）を引き込むように、上に記述されたシステムはさらに改変され得る。例えば、ダクト部は、車両のコンパートメントまたは筐体の中の作業スペースから空気を引き込むように構成され得る。あるいは、窒素などのガス状の流体が、格納タンクまたは格納コンパートメントから引き込まれ、センサ窓を洗浄するために利用され、ドッグハウスと取り囲んでいる周囲の環境との間の所望の圧力差を生成する。
【００３７】
このように、本発明の粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、上に記述されたようなガス状の流体（例えば、空気、窒素など）の流れ、または液体スプレーノズルおよび／またはガス噴射口と組み合わせたガス状の流体の流れを利用することにより、表面に付着するあらゆる物質を取り除き、かつ除去を行い得、さらには表面に隣接または近接する確定された空間の中の粉塵および／または他の物質の存在を減少または排除し得る。
【００３８】
本発明の粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、野外の環境（例えば、車両内）において光学センサ器具を利用するシステムにおいて、または器具の動作中に、十分に清潔に、かつ、粉塵および他の物質がないように表面（例えば、レンズまたは窓）を維持することが、望ましいか、または必要であるその他の屋内または野外の環境において、光学センサ器具を利用するシステムにおいて非常に有効である。
【００３９】
上に記述された実施形態、および図面に例示された実施形態は、本発明に従った粉塵軽減および表面洗浄のシステムを実装する多くの方法のうちのいくつかを表すだけであるということが理解される。
【００４０】
例えば、ダクト部分は、任意の適切なサイズ、形状および構成を有し得、さらに任意の適切な数およびタイプのフィルタおよび圧力生成デバイス（例えば、ポンプ、コンプレッサ、および／またはファン）を含むことにより、ドッグハウスの中への任意の適切な圧力および流速において、空気のフィルタリングと、フィルタリングされた空気の送達とを容易にし得る。ダクト部分は、システムを囲む周囲の環境から、および／またはシステムの中の一部の筐体または内部の環境からガス状の流体を引き込み得る。
【００４１】
ドッグハウスは、洗浄され、かつ、ギャップを画定する表面を少なくとも部分的に囲むような適切な寸法および構成を有し得、該ギャップは、表面を洗浄するためにダクトセクションから空気を受け取る。ドッグハウスの管状部材は、任意の適切な寸法および構成を有し得、かつ、洗浄される表面から任意の適切な距離で置かれ得る。
【００４２】
液体および／またはガスを噴霧するための、任意の適切な数のノズルおよび／またはスプレー噴射口が、ギャップ内の空気の流れによって洗浄を補うために提供され得る。
【００４３】
粉塵軽減および表面洗浄のシステムは、自動車における使用に限定されない。例えば、システムは、（例えば、砂漠環境における）固定の（可能であれば遠隔の）光学器具モニタリング局に対して、レンズまたはセンサを清潔に維持する際の使用のために実装され得る。さらに、本発明のシステムは、光学デバイスと共に使用することに限定されず、かつ／または野外の用途に限定されない。むしろ、システムは、デバイスの動作中に、デバイスの表面を清潔に維持することが望ましいあらゆるデバイスと共に使用され得る。
【００４４】
粉塵軽減および表面浄化のシステムの好適な実施形態が記述されてきたが、変形および変更が、本明細書において述べられた教示を踏まえて、当業者によって提案される。従って、全てのかかる変形および変更は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲内にあると考えられるということが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明に従った粉塵軽減および表面洗浄のシステムと組み合わせて使用される空気品質のモニタリングシステムを含む車両の斜視図である。
【図２】図２は、図１の空気品質のモニタリングシステムを有する粉塵軽減および表面洗浄のシステムの斜視図および部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の代替の実施形態に従った粉塵軽減および表面洗浄のシステムと組み合わせて使用される空気品質のモニタリングシステムを含む車両の斜視図である。
【図４】図４は、図３の空気品質のモニタリングシステムを有する粉塵軽減および表面洗浄のシステムの斜視図および部分断面図である。
【図５】図５は、図３の粉塵軽減および表面洗浄のシステムに対するファンとフィルタ筐体とを含むダクト部分の分解図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態に従った粉塵軽減および表面洗浄のシステムの一部分の図であり、図６においては、システムは、空気品質のモニタリングシステムのセンサ窓を洗浄するためのスプレーノズルを含む。
【図７】図７は、図６のシステムのスプレーノズルに関するスプレーパターンの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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