(57)【要約】クリーニングの応用事例向けの低流量の小型噴霧ヘッド設計は、単一方向噴霧ノズルの場合は直径約５ｍｍ以下、複数の噴霧を有するノズルの場合は直径約８ｍｍ以下の、小型噴霧ノズルヘッドを含む。ウォッシャー液は、ノズルの底から流動軸に沿って供給され、２つのパワーノズル又は入口を介して２つの流れに分かれる。このとき、流れは９０°回転され、相互作用領域内で互いに衝突する対向するジェットになる。２つの真っ直ぐに向かい合うジェットによって、均一なストリームラインが生成され、ノズルスロートで合流し、均一な噴霧ファンになる。噴霧ファンは、円筒形ノズルヘッドの軸に対して垂直な平面上にある。この流体回路設計によれば、低温時に５０％エタノールを用いて、小型サイズの低流速ノズルを一貫して低流速で動作させることが可能となる。このノズル設計によれば、単一ノズルから２以上の異なる向きの噴霧ファンを生成することが可能である。【選択図】図３
2021511953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低流量の流体節約せん断ノズルアセンブリであって、
相互作用領域を形成する横向きスロートと連通する２つの対向するパワーノズルを有するインサート部材であって、前記横向きスロートが、前記２つの対向するパワーノズルが前記横向きスロートと交わる端部とは反対側の端部に配置された少なくとも１つの出口オリフィス又は出口スロートを有する、インサート部材と、
前記インサート部材を受け入れる内部容積を取り囲むノズルハウジングと
を含み、
前記少なくとも２つの対向するパワーノズルは、前記インサート部材及び前記ノズルハウジングによって画定されており、少なくとも２つの対向するパワーノズルは、加圧流体を受け取り、前記加圧流体が前記第１及び第２のパワーノズルに流れ込み、それによって、第１の流体流及び第２の流体流が生成され、前記第１及び第２のパワーノズルによって、前記インサート部材により少なくとも部分的に画定された相互作用領域に照準を定められ、
横向きの側壁開口部が、前記インサート部材の前記相互作用領域と連通しており、かつ、横向きスロートを画定しており、前記横向きスロートが、前記ノズルハウジングの側壁に画定された横向き開口部と整列されており、前記ノズルハウジングの軸に対してほぼ垂直な平面上に均一な噴霧ファンを生成し、噴出し、又は可能にし、前記相互作用領域から放射する、せん断ノズルアセンブリ。
【請求項２】
前記インサート部材の前記横向きの側壁開口部の断面形状が、ノズル出口オリフィスの一部を形成している、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項３】
前記ノズル出口オリフィスは、実質的に矩形であり、前記インサート部材内の側壁によって前記横向きスロートに画定され、前記側壁が、平坦な床面から上方に突出している、請求項２に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項４】
前記横向きの側壁開口部は、前記インサート部材内に形成され、噴霧軸に沿って前記ハウジングの前記横向き開口部と整列されており、前記噴霧軸は、前記ノズルハウジングの入口軸に対して概ね垂直であり、前記インサート部材及び前記ノズルハウジングが、前記入口軸に沿って延びている。請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項５】
加圧流体は、前記インサート部材の遠位端に隣接する少なくとも１つの流体通路に導入され、前記第１及び第２のパワーノズル及び前記相互作用領域は、前記インサート部材の近位端に隣接して配置され、前記遠位端及び前記近位端は、前記入口軸に沿って整列するように構成されている、請求項４に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項６】
前記インサート部材は、前記ハウジングの前記内部容積に流入し、前記内部容積を通過して前記第１及び第２のパワーノズルに流入する加圧流体をフィルタリングするためのフィルタポストアレイを画定する側壁特徴を含む、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項７】
前記インサート部材は、前記ノズルハウジングの底部開口部内に受入れられ、前記インサート部材の周りで流体が前記ノズルハウジングの前記内部容積に流入することを可能にする、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項８】
前記相互作用領域に対する前記パワーノズルの位置は、上部クリアランス寸法及び下部クリアランス寸法を含み、前記上部クリアランス寸法は、前記下部クリアランス寸法よりも大きい、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項９】
前記インサート部材の前記横向きスロートが、第１の側壁、第２の側壁、及び床面によって部分的に画定されている、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の側壁及び第２の側壁が、互いに対向しており、かつ、実質的に平坦である、請求項９に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１１】
前記ノズルハウジングは、約５．６ｍｍの直径サイズを有するドーム型の先端を含む、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１２】
前記ノズルアセンブリは、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の低流速で、前記噴霧軸から約マイナス１０度から約プラス１０度までの間の照準角を有する均一な噴霧ファンを含む噴霧パターンを噴出し、かつ、約１ＣＰから約２５ＣＰまでの粘度の液体の噴霧を、確実に開始することができる、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１３】
流体通路を画定する前記特徴は、前記インサート部材の外面及び前記ノズルハウジングの内面に沿って画定されている、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１４】
前記インサート部材は、前記インサート部材の外面に沿って形成された第１の横向きの入口及び第２の横向きの入口をさらに含み、前記第１の横向きの入口及び前記第２の横向きの入口が、前記インサート部材の前記第１のパワーノズル及び前記第２のパワーノズルと連通している、請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１５】
低流量の小型せん断ノズルアセンブリを組み立てる方法であって、
内部容積を取り囲むノズルハウジング、及び、側壁に沿った横向き開口部を設けるステップと、
相互作用領域を形成する横向きスロートと連通する２つの対向するパワーノズルを有する細長いインサート部材であって、前記横向きスロートが、前記２つの対向するパワーノズルが前記横向きスロートと交わる端部とは反対側の端部に配置された少なくとも１つの出口オリフィス又は出口スロートを有する、インサート部材を形成するステップと、
前記ノズルハウジングの前記内部容積内に前記インサート部材を受入れるステップと、前記流体通路が、前記インサート部材及び前記ノズルハウジングによって画定され、
前記インサート部材の前記横向きスロートを前記ノズルハウジングの前記横向き開口部と整列させるステップと
を含み、
前記流体通路が、相互作用領域と連通する第１のパワーノズル及び第２のパワーノズルと連通しており、前記ノズルハウジングの軸に対してほぼ垂直な平面上に均一な噴霧ファンを噴出し、前記相互作用領域から放射する、低流量の小型せん断ノズルアセンブリを組み立てる方法。
【請求項１６】
前記インサート部材を形成するステップは、前記部材の前記横向きスロート内で、前記第１のパワーノズル及び前記第２のパワーノズルを整列させることをさらに含む、請求項１６に記載の低流量の小型せん断噴霧ノズルアセンブリを組み立てる方法。
【請求項１７】
小型で低流量の流体節約せん断ノズルアセンブリであって、
相互作用領域を形成する横向きスロートと連通する２つの対向する入口管腔を有するインサート部材であって、第１の出口及び第２の出口を有する前記横向きスロートが、前記横向きスロートと交わる前記２つの対向する入口管腔を横切って配置されている、インサート部材と、
前記インサート部材を受け入れる内部容積を取り囲むノズルハウジングと、
前記インサート部材の前記第１及び第２の入口管腔と連通する、前記インサート部材内に形成された内部管腔と、
前記ノズルハウジングの側壁を貫通して画定され、前記ノズルハウジングの軸に対してほぼ垂直な平面上に均一な噴霧ファンを噴出し、前記相互作用領域から放射する、第１の出口開口部及び第２の出口開口部と
を含み、
加圧流体が、前記第１及び第２の入口管腔に流れ込み、第１の流体流及び第２の流体流が、前記インサート部材によって画定された前記相互作用領域を横切り、前記第１の出口及び反対側の第２の出口から出て、前記第１の出口開口部及び第２の出口開口部から噴霧し、
前記第１の噴霧及び第２の噴霧は、前記ノズルハウジングの軸に対してほぼ垂直な平面上に均一な噴霧ファンである、せん断ノズルアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１の入口管腔及び第２の入口管腔は、前記相互作用領域よりも大きい面積を有する、請求項１７に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１の入口管腔、第２の入口管腔、及び相互作用領域は、前記インサート部材内に形成される、請求項１７に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１の噴霧は、前記第２の噴霧とは異なる角度を有する、請求項１７に記載のせん断ノズルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年１月２３日に出願された「COLD WEATHER LOW FLOW MINIATURESPRAY NOZZLE ASSEMBLY AND METHOD」と題する米国仮出願第６２／６２０，８２６号の優先権と利益を主張するものであり、この米国仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。この出願は、２０１８年３月１２日に出願された「LOW-FLOW MINIATURE FLUIDICSPRAY NOZZLE ASSEMBLY AND METHO」と題する米国実用特許出願第１５／７５９，２４２号の一部継続出願でもあり、この米国実用特許出願は、２０１６年１１月１６日に出願された米国仮出願第６２／４２３，０１６号に対する優先権を主張して２０１７年１１月１６日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／６２０４４号の国内段階移行出願である。
【０００２】
この出願は、出願人が共通に所有する次の特許出願にも関連している。すなわち、「Micro-sized Structure andConstruction Method for Fluidic Oscillator Wash Nozzle」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１６／５７７６２号（現在、国際公開第ＷＯ２０１７／０７０２４６号）、「Compact Split-lip Shear WasherNozzle」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ１５／４５４２９号（現在、国際公開第ＷＯ２０１６／０２５９３０号）、及び「"Integrated automotivesystem, compact, low profile nozzle assembly, compact fluidic circuit andremote control method for cleaning wide-angle image sensor's exterior surface」と題する米国特許出願第１５／３０３，３２９号（現在、米国出願公開第ＵＳ２０１７／００３６６５０号）である。これらの開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
開示の分野
本開示は、非常に小さい、すなわち小型の噴霧ノズルアセンブリに関し、特に、外部カメラレンズ表面のような外部表面をクリーニングするための小型の自動車用ウォッシャーノズルに関する。
【背景技術】
【０００４】
フルイディック型ウォッシャーノズルは、高効率（広い有効到達範囲、高速で低流量）の噴霧性能でよく知られている。ただし、フルイディックノズルの主な制限は、パッケージサイズを十分に大きくしなければならない点である（例えば、ほとんどの流体回路では、供給口から出口まで少なくとも６ｍｍが必要である）。
【０００５】
一部の応用事例では、使用可能な空間が非常に限られていることから、パッケージサイズが、大きな問題になる。ジェット噴霧ノズルは、そのような応用事例で一般的に使用された。噴霧パターンが狭いことから、ジェット噴霧ノズルは、ガラス又は外部レンズの表面をクリーンアップするために、比較的高い流速又は比較的長い持続時間を必要とする。ジェットノズル式噴霧ノズルは、フルイディックノズルよりも小さいパッケージサイズを有するが、効果的な噴霧パターンを有していない。
【０００６】
一部のせん断ノズルは、洗浄に有用な噴霧を生成するように作られ、ノズルハウジング内のボールインサートを使用して調整可能に作られる場合があるが、サイズの制約が、問題として残っている。自動車の設計者は、自動車のウォッシャーノズル用の非常に小型のノズルアセンブリを望んでいるが、同時に、均一な噴霧分布も望んでいる。自動車のＯＥＭ事業者は、非常に経済的で多用途のノズルも、望んでいる。例えば、外部トリムアセンブリは、ＣＨＭＳＬライトアセンブリのような多くの機能を組み合わせることが多い。ＣＨＭＳＬライトアセンブリは、外部カメラのような他の機能を含むことがあるが、外部トリムに関する設計者のビジョンを維持する場合、こうしたカメラのレンズのクリーニングは、問題となる。
【０００７】
せん断ノズルは、小さなパッケージサイズの応用事例でときどき使用されることがあり、噴霧ファン（噴霧の扇風）が供給穴の軸と整列された幾何配置である場合は、良好な性能を発揮するが、噴霧ファンが供給穴の軸に対して垂直な幾何配置である場合は、十分な性能を発揮しない。他の課題としては、せん断ノズルを含む設計案に対する主要な制約となる噴霧の照準や金型の複雑化が挙げられ、高粘度の冷たい液体を噴霧する場合のウォッシャー液噴霧性能も、同様に課題となる。図１Ａ〜図１Ｇは、車両の窓洗浄システムやカメラ洗浄システムの分野における従来技術と、出願人の従来の小型ウォッシャーノズル部材１００のうちの１つを示している（上で組み込まれた参考文献から）。
【０００８】
低温時の噴霧性能が、もう一つの難しい課題であるが、小型ノズルアセンブリにおける低温時のウォッシャー液噴霧生成の問題を解決することは、特に車載カメラ用ウォッシャーノズルの応用事例にとって、非常に望ましい目的である。低温条件下では、カメラのレンズや同様のセンサーの表面から汚れ、氷、塩の汚れを取り除くために、車両のカメラレンズ上での良好な噴霧到達範囲が、非常に重要である。
【０００９】
したがって、実用的で、経済的で、容易に製造でき、非常に小型の自動車カメラ用レンズウォッシャーノズル構成及びクリーニング方法が、必要とされている。
【００１０】
概要
したがって、本開示の一つの目的は、低温下で低流量高粘度の望ましい噴霧配向機能を、非常に小型（例えば、直径５ｍｍ）のノズルアセンブリ噴霧ヘッドに組み込む新しい方法を提供することにより、上記の困難を克服することである。
【００１１】
本開示によれば、新しい小さな（例えば、直径５ｍｍの）せん断ノズルは、小さな噴霧ヘッドの側面から所望の噴霧を提供するように最適化される。本開示のせん断ノズルの幾何形状は、優れた低温性能と容易な製造可能性を実現しながら、ウォッシャー液が低流速であるときに供給穴の軸に対して垂直な均一な噴霧ファンを生成する。さらに、このノズル設計は、１つの単一ノズルから２つの異なる向きのファンを噴霧することができる。
【００１２】
クリーニングの応用事例向けの低流量の小型噴霧ヘッド設計は、カメラレンズの自動洗浄の応用事例に特に適しており、単一方向の噴霧ノズルの場合は直径約５ｍｍ以下、複数の噴霧を有するノズルの場合は直径約８ｍｍ以下の、小型噴霧ノズルヘッドを含む。ウォッシャー液は、ノズルハウジングの底から、垂直内部管腔の流動軸に沿って供給され、その後、加圧された液は、２つの流れに分かれる。これらの２つの流れは、２つのパワーノズル入口に供給され、そこで流れは９０°回転され、相互作用領域内で互いに向かい合う２つのジェットになる。２つの真っ直ぐに向かい合うジェットによって、均一なストリームラインが生成され、それらがノズルスロートで合流し、円筒形ノズルヘッドの軸に対して垂直な平面上の均一な噴霧ファンになる。この流体回路設計によれば、低温（すなわち、約−４°Ｆ以下）を含むさまざまな温度時に５０％エタノールを用いて、小型サイズの低流速ノズルを一貫して低流速（例えば、約２５ＣＰの粘度の場合、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の流速、又は、２５ｐｓｉ以上のときに約２５０ｍＬ／分の流速）で動作させることが可能となる。このノズル設計によれば、１つの単一ノズルから２以上の異なる向きの噴霧ファンを生成（例えば、反対方向にファンを噴霧）することが可能である。
【００１３】
本開示のノズルアセンブリ方法は、二部品からなるノズルアセンブリにおいて、可変噴霧ファンを有する直径５ｍｍの噴霧ノズルを組み立てるための新しい方法を提供する。噴霧ファン角度は、約１５°〜約７０°の範囲内になるように選択される場合がある。噴霧照準角は、約−１５°〜約＋１５°の範囲内になるように選択される場合がある。このシステムは、２５ｐｓｉのときに、約２００ｍＬ／分〜約６００ｍＬ／分のウォッシャー液流速で、良好に動作する。本開示のノズルアセンブリ及び方法は、低流速（例えば、約２５ＣＰの粘度の場合、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の流速、又は、２５ｐｓｉ以上のときに約２５０ｍＬ／分の流速）で有効に動作することが可能なレンズ洗浄システムを提供する。噴霧ノズルは、低温（すなわち、約−４°Ｆ以下）を含むさまざまな温度で、高粘度のウォッシャー液（例えば、５０％エタノール）を用いて非常に良好に機能する。
【００１４】
本開示のノズルアセンブリ及び方法は、ハウジング部材とインサート部材との両方が、荒っぽい大量生産向けに経済的に製造可能な二部品からなる噴霧ノズルアセンブリを含む。本開示のノズルアセンブリ及び方法は、１つのノズル噴霧を有するように実施されてもよいし、２以上の様々な向きの噴霧ファンを有するように実施されてもよい。マルチ噴霧の実施形態では、１つのノズルアセンブリが、発散する、すなわち、反対方向を向いた噴霧軸に沿って照準を定められた２つの別々の噴霧ファンを生成することにより、別々の異なる向きの（例えばカメラレンズ）表面をクリーニングするように構成される場合がある。
【００１５】
本開示の上記及びさらなる目的、特徴及び利点は、特に添付の図面と併せて、その特定の実施形態に関する以下の詳細な説明を検討したときに、明らかになるであろう。添付の図面において、様々な図における類似の参照符号は、類似の構成要素を指し示すために使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】米国特許第７，９６５，３３６号に開示されているような支援カメラシステムを備えた車両を示す図である。
【図１Ｂ】米国特許第７，９６５，３３６号に開示されているような支援カメラシステムを備えた車両を示す図である。
【図１Ｃ】従来技術による、撮像システムの外部対物レンズの表面をクリーニングするように構成されたノズルアセンブリを備えた自動車の撮像システムを示す概略図である。
【図１Ｄ】従来技術による、自動車の応用事例で使用するための小型スプリットリップせん断ウォッシャーノズルを示す図である。
【図１Ｅ】従来技術による、自動車の応用事例で使用するための小型スプリットリップせん断ウォッシャーノズルを示す図である。
【図１Ｆ】従来技術による、自動車の応用事例で使用するための小型スプリットリップせん断ウォッシャーノズルを示す図である。
【図１Ｇ】従来技術による、自動車の応用事例で使用するための小型スプリットリップせん断ウォッシャーノズルを示す図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による噴霧ノズル、及び図２ＡのＡ−Ａ線に沿った側断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ線に沿った平断面図であり、本開示の一実施形態による、噴霧ノズルの相互作用領域、及びハウジングから分離されたインサート部材を示している。
【図３】図３（Ａ）は、本開示の一実施形態による図２ＡのＢ−Ｂ線に沿った拡大平断面図である。図３（Ｂ）は、本開示の一実施形態による図２ＡのＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図４Ａ】室温で動作し、２５ｐｓｉのときに約２５０ｍｌ／分のノズル流速を有する、本開示の一実施形態による噴霧ノズルの平面図を示す写真である。
【図４Ｂ】室温で動作し、２５ｐｓｉのときに約２５０ｍｌ／分のノズル流速を有する、本開示の一実施形態による噴霧ノズルの側面図を示す写真である。
【図４Ｃ】約−４度Ｆで動作し、２５ｐｓｉのときに約２５０ｍｌ／分のノズル流速を有し、５０％エタノール液を噴霧する、本開示の一実施形態による噴霧ノズルの平面図を示す写真である。
【図５Ａ】図５Ａのノズルが２以上の噴霧ファンを生み出す能力を有する場合の、本開示の他の実施形態による噴霧ノズルの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのノズルアセンブリの正面図である。
【図５Ｃ】図５Ａのノズルアセンブリの背面図である。
【図６Ａ】本開示の他の実施形態による、噴霧ノズル用インサートの断面斜視図である。
【図６Ｂ】本開示の他の実施形態による、噴霧ノズル用インサートの反対側の断面図である。
【図６Ｃ】噴霧ノズル用のインサートの上面斜視図である。
【図７】本開示による噴霧ノズルの一実施形態を示す断面図である。
【図８Ａ】動作中の本開示の一実施形態によるマルチ噴霧ノズルアセンブリを示す図である。
【図８Ｂ】動作中の本開示の一実施形態によるマルチ噴霧ノズルアセンブリを示す図である。
【図８Ｃ】動作中の本開示の一実施形態によるマルチ噴霧ノズルアセンブリを示す図である。
【図９】本開示の一実施形態によるノズルアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
開示の詳細な説明
次に、本開示の例示的実施形態を詳細に参照する。本開示の例は、添付の図面に示されている。本開示のそれぞれの範囲から外れることなく、他の実施形態を使用することができ、構造的及び機能的な変更を行うことができることを理解されたい。さらに、本開示の範囲から外れることなく、様々な実施形態の特徴を、組み合わせたり変更したりすることができる。したがって、以下の説明は、例示としてのみ提示されており、例示の実施形態に対して行うことができ、それでもなお本開示の思想及び範囲内にある様々な代替及び修正を、決して限定しようとするものではない。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「例」及び「例示的」という語は、実例又は例示を意味している。「例」又は「例示的」という語は、重要又は好ましい局面又は実施形態を示すものではない。「または」という語は、文脈からそうではないと示唆されない限り、排他的ではなく包括的であることを意図している。例として、「ＡはＢ又はＣを使用する」という句には、任意の包括的順列（例えば、がＢを使用すること、ＡがＣを使用すること、又はＡがＢとＣの両方を使用すること）が含まれる。
【００１９】
全図を通して、類似の参照符号が使用される。したがって、アセンブリの機能がすべての図で同一である場合であっても、図によっては、選択された要素のみが示される。同様に、本開示の特定の態様がそれらの図に示されているが、以下で説明されるように、他の態様及び配置も可能である。次に、本開示のノズルアセンブリ及び小型噴霧ノズル部材の詳細な説明を参照すると、添付の図（図２Ａ〜図１０）は、本開示の様々な具体的実施形態を示している。
【００２０】
一例として、本開示の噴霧ノズルシステム及び方法の具体的な例示的実施形態では、非常に小型のノズルアセンブリ２００が例示され、そこでは、そのようなシステムが、照準を定められた１以上の噴霧ファン又はパターンを生成する。本開示の小型（例えば、直径５ｍｍ）のせん断ノズルアセンブリ２００は、小さな噴霧ヘッドの側面から所望の噴霧を提供するように最適化される。一実施形態において、本開示の噴霧ヘッドは、任意の適当な高さを有し、例えば、非限定的な一実施形態では、約４．６ｍｍの高さ又は約３ｍｍの高さを含む、約５ｍｍ以下の高さを有する。本開示のせん断ノズルの幾何形状は、優れた低温性能と容易な製造可能性を実現しながら、ウォッシャー液の低流速時に、噴霧軸に沿って均一な噴霧ファン（図４Ａ〜図４Ｃを参照）を、流体入口又は供給穴（図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照）の中心管腔軸に対して垂直な噴霧ファン平面内に生成する。代替実施形態では、図５Ａ〜図８Ｃに示されるように、本開示の他の実施形態によるノズル設計は、１つの単一ノズルから２つの異なる向きのファンを噴霧することができるマルチ噴霧ノズルアセンブリ３００として構成できるものとして開示される。クリーニング（特に、カメラレンズの洗浄）の応用事例向けの低流量の小型噴霧ヘッド設計は、一実施形態において、直径約５ｍｍ以下の小型噴霧ノズルヘッド２００を含む。ウォッシャー液（又は何らかの他の流体、液体、さらには空気）は、ノズル２００の底部からノズルアセンブリの管腔中心流動軸２０２に沿って供給され、その後、この液は、２つの流れ２０４ａ、２０４ｂに分かれる。次に、流れ２０４ａ及び２０４ｂは、第１のパワーノズル２２０ａ及び第２のパワーノズル２２０ｂに供給される。これらのパワーノズル、すなわち入口２２０ａ及び２２０ｂは、流れを９０°回転させる管腔又は連通路を画定している。これによって、互いに対向する、すなわち、互いに向かい合う２つのジェットが生成される。これらの流れは、相互作用領域２３０内で互いに合流し、すなわち相手方と衝突する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の２つの図から最もよくわかるように、これら２つの衝突する、すなわち真っ直ぐに向かい合うジェットによって均一なストリームラインが生成され、それらがノズルスロート部又は出口オリフィス２４０で合流し、均一な噴霧ファン２０８になる。噴霧ファン２０８は、中心噴霧軸に沿って、円筒形ノズルヘッドの入口管腔の中心流動軸に対して垂直な平面に投影される。請求項１に記載のせん断ノズルアセンブリでは、相互作用領域に対するパワーノズルの位置が、上部クリアランス寸法及び下部クリアランス寸法を含み、上部クリアランス寸法は、下部クリアランス寸法よりも大きい。インサート部材の横向きスロートは、第１の側壁２１０Ａ、第２の側壁２１０Ｂ、床面２１２Ａ及び屋根面２１２Ｂによって部分的に画定されている。第１の側壁と第２の側壁は、互いに対向しており、かつ実質的に平坦である。また、床面と屋根面は、互いに対向しており、かつ実質的に平坦であってよい。ノズルハウジングは、約５．６ｍｍの直径サイズを有するドーム型の先端を含む場合がある。
【００２１】
この流体回路設計によれば、低温（すなわち、約−４°Ｆ以下）を含むさまざまな温度で、最大で約５０％のエタノールを含む液体系又は水性系を用いて、小型サイズの低流速ノズルを、一貫して低流速（例えば、約１〜２５ＣＰの粘度で、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の流速、又は、２５ｐｓｉ以上のときに約２５０ｍＬ／分の流速）で動作させることが可能となる。ノズルアセンブリ２００の構成に変更を加えることで、同じ原理で動作し、１つの単一ノズルアセンブリ（図５Ａ〜図８Ｃに示されるようなノズル３００を参照）から２以上の異なる向きの噴霧ファン（例えば、反対方向に噴霧されるファン）を生成することが可能な２噴霧の実施形態（例えば、ノズルアセンブリ３００を参照）を得ることができる。
【００２２】
本開示のノズルアセンブリ方法は、二部品からなるノズルアセンブリにおいて、可変噴霧ファンを有する小型（例えば、直径約５ｍｍ）の噴霧ノズルを組み立てるための新規な方法を提供する。噴霧ファン角度は、約１５°〜約７０°の範囲内になるように選択される場合がある。噴霧照準角は、約−１５°〜約＋１５°の範囲内になるように選択される場合がある。一実施形態において、本開示のシステムは、２５ｐｓｉのときに、約２００ｍＬ／分〜約６００ｍＬ／分のウォッシャー液流速で、良好に動作する。本開示のノズルアセンブリ及び方法は、低流速（例えば、約２５ＣＰの粘度で、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の流速、又は、２５ｐｓｉ以上のときに約２５０ｍＬ／分の流速）で有効に動作することが可能なレンズ洗浄システムを提供する。噴霧ノズルは、低温（すなわち、約−４°Ｆ以下）条件下で、高粘度のウォッシャー液（例えば、最大で約５０％のエタノールを含む液体）を用いて非常に良好に機能する。
【００２３】
本開示のノズルアセンブリ及び方法は、ハウジング部材２０６とインサート部材２１６（図２Ａを参照）との両方が、粗っぽい大量生産（例えば、プラスチック材料からの成形、３Ｄ印刷、射出成形など）向けに経済的に製造可能である、二部品からなる噴霧ノズルアセンブリ２００を含む。本開示のノズルアセンブリ及び方法は、１つのノズル噴霧を有するように実施されてもよいし、２以上の様々な向きの噴霧ファンを有するように実施されてもよい。図８Ａ〜図８Ｃに示されるように、ノズルアセンブリ３００は、発散する、すなわち、反対方向を向いた噴霧軸に沿って照準を定められた第１及び第２の別々の噴霧ファンを生成することにより、第１及び第２の個別かつ異なる向きのカメラレンズ表面をクリーニングするように構成される場合がある。
【００２４】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に戻ると、動作時には、第１及び第２の入口、すなわちパワーノズル２２０ａ及び２２０ｂからの２つの流れは、互いに反対方向から相互作用領域２３０に入る。衝突、すなわち激しくぶつかり合う流れは、相互作用領域の中心噴霧軸に沿って、出口オリフィス又はスロート２４０に向かって遠位方向に流れるせん断形ストリームラインを生成することにより、平坦な扇形噴霧２０８を形成する（図４Ａ〜図４Ｃに示されているように）。図３（Ａ）から最もよく分かるように、出口側スロート２４０は、所望の噴霧ファンの形を形成しており、低温周囲条件で動作しているときの、そのような小さなノズルの故障を低減する。噴霧は、出口スロート２４０の動作により生成される流動作用を受けないジェットであることが望ましい。一実施形態において、本開示のノズルアセンブリ２００は、ファン入口供給流体が、低流速（例えば、最大約２５ＣＰの粘度の場合、２５ｐｓｉのときに約１５０ｍＬ／分〜約３００ｍＬ／分の流速、又は、２５ｐｓｉ以上のときに約２５０ｍＬ／分の流速）で供給されたきに、十分な噴霧ファンを確実に生成することができる。さらに、噴霧ノズル２００は、約−４°Ｆ以下の低温（例えば、図３を参照）条件下でも、高粘度の流体／水性液体（例えば、約５０パーセントのエタノールと約５０パーセントの水を含むウォッシャー液）を用いて、非常に良好に機能する。
【００２５】
本開示のノズル及び方法の別の利点は、インサート部材（例えば、２１６）が、射出成形に適しており、さらには三次元印刷にも適していて、製造、組立て、保持、及び密封に強い点である。各パワーノズル２２０ａ及び／又は２２０ｂについて、管腔断面積又は入口サイズは、非限定的な一例では、約１ｍｍ×約０．４ｍｍである。この場合、一般的な相互作用領域の幅は、約０．４ｍｍ〜約０．６ｍｍの範囲内である。出口スロート又は出口オリフィス２４０（図２Ｂ及び図３（Ｂ）に側面が示されている）は、ハウジング部材２０６の側面開口部２４２と軸方向に整列されており、側面開口部２４２を通して噴霧する。
【００２６】
一実施形態において、一般的な出口スロートサイズは、約０．５ｍｍ×約１ｍｍである。下部開口部又はハウジング入口オリフィスから供給される流れに対する制限やその乱れを低減する（例えば、流れを楽にする）ために、パワーノズルの管腔領域又は入口サイズは、出口スロートに比べて大きくなっている。相互作用領域２３０内の供給流の上向きベクトルのバランスをとるために（図２Ｂの２つの図から最もよく分かるように）、上部クリアランス（Δ１で示されている）は、下部クリアランス（Δ２で示されている）よりも大きくなっている。この入口供給条件は、安定した噴霧を維持するのに役立つ。
【００２７】
一実施形態において、噴霧ファンは、出口スロート領域２４０と出口側スロート２４２との比率を調節することにより、異なる洗浄応用事例に合わせて、調整可能である。入口スロートと出口のスロートとの間の距離も、噴霧ファンに影響を及ぼす。出口側スロート２４２と出口スロートとの間にオフセットを作り、出口上面又は出口底面に下向きの抜き勾配を付与すること（例えば、図７を参照）により、噴霧照準角を変更することもできる。抜き勾配が付与された上側／下側出口面によって、出口スロートが放射状に拡大されると、噴霧厚は、増加する（例えば、図７を参照）。
【００２８】
図５Ａ〜図８Ｃに示されるように（これらの図は、ハウジング３０６及びインサート３１６を有するマルチ噴霧ノズルアセンブリ３００を示している）、本開示の回路設計によれば、異なる向きのレンズや他の表面を洗浄するために、発散する噴霧軸、すなわち、互いに反対方向を向いた噴霧軸を有する２以上の別々の噴霧ファンを生成し、照準を定める１つの単一ノズルアセンブリを作成することができる。この実施形態では、パワーノズルはないが、インサート３１６内に延びる内部管腔３２０がある。内部管腔３２０によれば、流体は、内部管腔３２０を通って流れることができ、中心部材３３０に沿って、第１の入口管腔３２２Ａと第２の入口管腔３２２Ｂに、分かれて流入することができる。第１の入口管腔３２２Ａ及び第２の入口管腔３２２Ｂは、相互作用領域３４０に直接連通している。とりわけ、第１及び第２の入口管腔３２２Ａ、３２２Ｂの面積は、相互作用領域３４０よりも大きくなっている。第１の出口３５０及び第２の出口３６０は、相互作用領域３４０から互いに反対側に延在しており、図７に示されるように、第１の排出口出口３５２及び第２の排出口出口３６２と整列するように構成されている。
【００２９】
図８Ａ〜図８Ｃに示した例示的実施形態の場合、第１の出口３５０及び第１の排出口出口３５２からの第１の噴霧の噴霧方向は、照準＝０°、回転＝０°であるのに対し、第２の出口３６０及び第２の排出口出口３６２からの第２の噴霧の噴霧方向は、照準＝−１０°、回転＝１０°である。１０°の回転角は、相互作用領域のスロット形断面を有する管腔を、第２の出口３６０に沿って回転させることにより達成される（図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照）。−１０°の照準角は、ハウジング３０６における第２の出口３６０と第２の排出口出口３６２との間のオフセットと、底部出口床３７０における下向きの抜き勾配とによって達成される。ハウジング２０６、３０６の設計とインサート２１６、３１６の設計は、どちらも成形に適している。図５Ａ〜図８Ｃに示したノズルの第１の噴霧軸と第２の噴霧軸との間の（２つの噴霧ファン間の）分離角、又は角度は、１８０°である。この分離角は、ノズルのパッケージサイズに応じて、約３０°であっても、約４５°であっても、約９０°であっても、又は他の任意の角度であってもよい。本開示のノズルアセンブリ（例えば、２００、３００）に関する出願人の開発研究から、本開示のノズルは、油、空気又は他の流体でも機能することが分かっている。
【００３０】
本開示の種々の実施形態が、添付の図面に示され、前述の詳細な説明に記載されているが、本開示は、開示された実施形態だけに限定されるべきではなく、本明細書に記載された本開示は、特許請求の範囲から外れることなく、多数の再配置、修正、及び置換が可能である。以下の特許請求の範囲は、特許請求の範囲又はその均等の範囲内にある限り、すべての修正及び変更を含むことを、意図している。
【００３１】
したがって、本明細書は、添付の特許請求の範囲の思想及び範囲内にあるそのようなすべての変更、修正、及び変形を包含することを、意図している。さらに、「含む」という語が、詳細な説明と特許請求の範囲のいずれかで使用されている限り、そのような語は、請求項において「含む」という語が遷移語として使用される場合の「含む」という語の解釈と同様に、包括的であることを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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