(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-04
(54)【発明の名称】強制インダクション付きベンチュリ装置
(51)【国際特許分類】
F04F 5/18 20060101AFI20240528BHJP
F02B 37/00 20060101ALI20240528BHJP
【FI】
F04F5/18
F02B37/00 302B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023566502
(86)(22)【出願日】2022-04-26
(85)【翻訳文提出日】2023-12-19
(86)【国際出願番号】 US2022026399
(87)【国際公開番号】W WO2022232182
(87)【国際公開日】2022-11-03
(31)【優先権主張番号】PCT/IB2021/000237
(32)【優先日】2021-04-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523406004
【氏名又は名称】ゼロ ノックス, インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カートン マシュー ジェイムズ
【テーマコード(参考)】
3G005
3H079
【Fターム(参考)】
3G005EA16
3G005EA20
3H079AA18
3H079AA23
3H079BB10
3H079CC03
3H079DD02
3H079DD23
(57)【要約】
1次流路と、2次流路に導入された2次流路とを有するベンチュリ装置であって、1次流路および2次流路における1つまたは複数の流動媒体の流れが、ベンチュリ装置の注入口に吸引を発生させる渦を形成する、ベンチュリ装置。ベンチュリ装置を組み込んだシステムであって、1次流路が、流れによって誘発される渦の形成を通じて、周囲環境からの熱エネルギーの形でエネルギーを充電されるシステム。ベンチュリ装置を組み込んだ過給機システムであって、エンジンへの空気の1次流れが、2次流路を通して再循環される排気ガスで圧縮されるシステム。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
周囲の熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムであって、
前記システムは、
流体の1次流れを循環させるように構成された流体ループと、
前記流体ループに配置され、前記流体ループを介した前記1次流れの循環を駆動するように構成されたポンプと、
前記流体ループに配置され、前記ポンプの上流にある第1のベンチュリ装置および前記流体ループに配置され、前記ポンプの下流にある第2のベンチュリ装置と、
前記流体ループに配置され、前記第1のベンチュリ装置の上流および前記第2のベンチュリ装置の下流で前記1次流れによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記周囲環境の前記熱エネルギーから前記ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するために、前記タービンによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記第1および前記第2のベンチュリ装置の各々は、
前記1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口の間に配置された本体と、を備え、
前記本体は、
前記1次流れの速度を増加させ、前記1次流れの圧力を減少させるように構成された収束部と、
前記1次流れの速度を減少させ、前記1次流れの圧力を増加させるように構成された分岐部と、
前記収束部と前記分岐部との間に配置され、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を有し、前記収束部、前記スロート、および前記分岐部を介した前記1次流れの動きが、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせるスロートと、
前記流体の2次流れを受けるように構成された環状チャンバと、
前記スロートの下流に配置され、前記1次流れを取り囲み、前記環状チャンバからの前記2次流れを前記1次流れの流れ方向に対してある角度で前記1次流れに導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせるための渦を形成し、前記1次流れを前記注入口を介して前記本体内に吸引し、前記本体外の前記周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させ、前記排出口を介して排出される前に、前記1次流の前記温度と前記圧力を前記スロートの下流で上昇させる環状通路と、を備える、ことを特徴とするシステム。
【請求項2】
前記2次流れは、前記タービンから前記第1のベンチュリ装置の前記環状チャンバおよび前記第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに流れる、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記第1のベンチュリ装置の前記タービンおよび前記環状チャンバと、前記第2のベンチュリ装置の環状チャンバとに流体接続された導管をさらに備え、前記導管は、前記1次流れから前記2次流れを前記第1および第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに再循環させるように構成されている、ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記2次流れは、前記ポンプから前記第1のベンチュリ装置の前記環状チャンバおよび前記第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに流れる、ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記第1のベンチュリ装置の前記ポンプおよび前記環状チャンバと、前記第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバとに流体接続された導管をさらに備え、前記導管は、前記1次流れから前記2次流れを前記第1および第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに再循環させるように構成されている、ことを特徴とする請求項4に記載のシステム。
【請求項6】
前記流体ループに流体接続された導管をさらに備え、前記導管は、前記1次流れから前記2次流れを前記第1および第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに再循環させるように構成されている、ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のシステム。
【請求項7】
前記環状通路の断面流路面積は、前記導管から前記環状チャンバへの入力の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項3、5、および6のいずれかに記載のシステム。
【請求項8】
前記ポンプは、前記発電機が前記モータに電力を供給するのに十分な電気エネルギーを生成するまで外部電源から電力を供給されるように構成されたモータを備える、ことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のシステム。
【請求項9】
前記収束部は、前記1次流れの流れ方向において連続的に小さくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のシステム。
【請求項10】
前記収束部の前記断面流路面積は円形である、ことを特徴とする請求項9に記載のシステム。
【請求項11】
前記収束部は、円錐形状を有する流れ領域を画定する、ことを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載のシステム。
【請求項12】
前記分岐部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載のシステム。
【請求項13】
前記分岐部の前記断面流路面積は円形である、ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項14】
前記収束部の断面流路面積の大きさは、単位長さ当たり、前記分岐部の前記断面流路面積の大きさよりも急速に変化する、ことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項15】
前記分岐部は、円錐形状を有する流れ領域を有する、ことを特徴とする請求項1~14のいずれかに記載のシステム。
【請求項16】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項1~15のいずれかに記載のシステム。
【請求項17】
前記流体ループはチューブからなる、ことを特徴とする請求項1~16のいずれかに記載のシステム。
【請求項18】
前記収束部は第1の収束部であり、前記分岐部と前記環状通路との間に配置された第2の収束部をさらに備える、ことを特徴とする請求項1~17のいずれかに記載のシステム。
【請求項19】
前記第2の収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
【請求項20】
前記スロートは、前記収束部と前記分岐部との接合部である、ことを特徴とする請求項1~19のいずれかに記載のシステム。
【請求項21】
前記スロートは円形の断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項1~20のいずれかに記載のシステム。
【請求項22】
前記環状通路は、前記1次流れへの前記2次流れの入力を調節するように調節可能である、ことを特徴とする請求項1~21のいずれかに記載のシステム。
【請求項23】
前記環状通路は環状隙間である、ことを特徴とする請求項1~22のいずれかに記載のシステム。
【請求項24】
前記環状通路はリングギャップである、ことを特徴とする請求項1~23のいずれかに記載のシステム。
【請求項25】
前記環状チャンバは、前記2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されている、ことを特徴とする請求項1~24のいずれかに記載のシステム。
【請求項26】
前記環状チャンバは、流入する前記2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項1~25のいずれかに記載のシステム。
【請求項27】
前記環状通路はコアンダ表面を備える、ことを特徴とする請求項1~26のいずれか1項に記載のシステム。
【請求項28】
前記流体ループに流体接続された1つまたは複数の導管をさらに備え、前記1つまたは複数の導管は、前記環状チャンバの各々の周囲の複数の接続部において、前記1次流れから前記2次流れを前記第1および第2のベンチュリ装置の前記環状チャンバに再循環させるように構成されている、ことを特徴とする請求項1~27のいずれかに記載のシステム。
【請求項29】
前記複数の接続部は、前記環状チャンバの各々について周方向に分布している、ことを特徴とする請求項28に記載のシステム。
【請求項30】
前記複数の接続部の各々は、前記複数の入力位置の隣接する入力位置から22.5°離れて分布している、ことを特徴とする請求項29に記載のシステム。
【請求項31】
前記システムは、前記周囲環境の前記熱エネルギーによって自己増幅される、ことを特徴とする請求項1~30のいずれかに記載のシステム。
【請求項32】
前記タービンは、前記周囲環境の熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるにつれて加速される、ことを特徴とする請求項1~31のいずれかに記載のシステム。
【請求項33】
前記環状チャンバは、前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項1~32のいずれかに記載のシステム。
【請求項34】
前記環状通路は、前記分岐部の下流に配置されている、ことを特徴とする請求項1~33のいずれかに記載のシステム。
【請求項35】
前記第1のベンチュリ装置は、前記ポンプと前記タービンとの間にある前記流体ループの第1の位置に配置され、前記タービンは、前記第1のベンチュリ装置と前記第2のベンチュリ装置との間にある前記流体ループの第2の位置に配置され、前記ポンプは、前記第1のベンチュリ装置と前記第2のベンチュリ装置との間にある前記流体ループの前記第3の位置に配置されている、ことを特徴とする請求項1~34のいずれかに記載のシステム。
【請求項36】
前記環状通路は、前記分岐部と前記排出口との間に配置されている、ことを特徴とする請求項1~35のいずれかに記載のシステム。
【請求項37】
周囲の熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムであって、
前記システムは、
流体の1次流れを循環させるように構成された流体ループと、
前記流体ループに配置され、前記流体ループを介した前記1次流れの循環を駆動するように構成されたポンプと、
前記流体ループに配置され、前記ポンプの上流にある第1のベンチュリ装置および前記流体ループに配置され、前記ポンプの下流にある第2のベンチュリ装置と、
前記流体ループに配置され、前記第1のベンチュリ装置の上流および前記第2のベンチュリ装置の下流で、前記1次流れによって駆動されるように構成されているタービンと、
前記周囲環境の熱エネルギーから前記ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するために、前記タービンによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記第1および第2のベンチュリ装置の各々は、
前記1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口との間に配置された本体と、を備え、
前記本体は、
前記1次流の速度を増加させ、前記1次流の圧力を減少させるように構成された収束部と、
前記1次流れの速度を減少させ、前記1次流れの圧力を増加させるように構成された分岐部であって、前記収束部および前記分岐部を介した前記1次流れの動きが、前記本体外の前記周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせる、分岐部と、
前記流体の前記2次流れを受けるように構成された環状チャンバと、
前記収束部の下流に配置され、前記1次流れを取り囲み、前記環状チャンバからの前記2次流れを前記1次流れの流れ方向に対してある角度で前記1次流れに導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせるための渦を形成し、前記1次流れを前記注入口を介して前記本体内に吸引し、前記本体外の前記周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させ、前記環状通路と前記排出口とから排出される前に、前記1次流れの温度と圧力とを前記収束部の下流で上昇させる環状通路と、を備える、ことを特徴とするシステム。
【請求項38】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記スロートは、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を備える、ことを特徴とする請求項37に記載のシステム。
【請求項39】
請求項1~31のいずれかの特徴をさらに備える、ことを特徴とする請求項37または38に記載システム。
【請求項40】
熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムであって、
前記システムは、
流体の1次流れを循環させるように構成された流体ループと、
前記流体ループに配置され、前記流体ループを介した前記1次流れの循環を駆動するように構成されたポンプと、
前記流体ループに配置されたベンチュリ装置と、
前記流体ループに配置され、前記1次流れによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するために、前記タービンによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記ベンチュリ装置は、
前記流体の前記1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口の間に配置された本体と、を備え、
前記本体は、
収束部および前記収束部の下流に配置された分岐部と、
前記収束部の下流に配置された2次入力と、を備え、
前記収束部および前記分岐部を介した前記1次流れの動きが、前記本体外の前記周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせ、
前記2次入力は、前記1次流れの流れ方向に対してある角度で前記1次流れに流体の前記2次流れを導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせるための渦を形成し、前記1次流れを前記注入口を通して前記本体内に吸引し、前記本体外の前記周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させ、前記排出口を通して排出される前に前記収束部の下流で前記1次流れの温度と圧力を上昇させるように構成されている、ことを特徴とするシステム。
【請求項41】
前記2次入力は環状通路である、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
【請求項42】
前記2次入力は、1つ以上の開口部を備える、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
【請求項43】
前記2次入力は、複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
【請求項44】
2次入力は、環状ギャップを備える、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
【請求項45】
前記2次入力は、リングギャップを備える、ことを特徴とする請求項40に記載のシステム。
【請求項46】
前記2次入力は、前記本体を介した前記1次流れを包囲するように構成されている、ことを特徴とする請求項40~45のいずれかに記載のシステム。
【請求項47】
前記2次入力は、前記本体を介した前記1次流れを周方向に取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項40~45のいずれかに記載のシステム。
【請求項48】
前記2次入力は、前記1次流れの流路に対して周方向に分布する1つ以上の開口部を備え、前記2次入力は、前記2次流れを前記1次流れに向かって半径方向内側に向けるように構成されている、ことを特徴とする請求項40~45のいずれかに記載のシステム。
【請求項49】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記スロートは、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を有する、ことを特徴とする請求項40~48のいずれかに記載のシステム。
【請求項50】
前記2次流れを受け入れて前記2次入力に導くように構成された環状チャンバをさらに備える、ことを特徴とする請求項40~49のいずれかに記載のシステム。
【請求項51】
前記環状チャンバは、前記本体を介した前記1次流れを包囲するように構成されている、ことを特徴とする請求項40~50のいずれかに記載のシステム。
【請求項52】
前記流体ループに流体接続された導管をさらに備え、前記導管は、前記1次流れから前記ベンチュリ装置に前記2次流れを再循環させるように構成されている、ことを特徴とする請求項40~51のいずれかに記載のシステム。
【請求項53】
複数の2次入力をさらに備える、ことを特徴とする請求項40~52のいずれかに記載のシステム。
【請求項54】
前記2次流れは、前記タービンから前記ベンチュリ装置に流れる、ことを特徴とする請求項40~53のいずれかに記載のシステム。
【請求項55】
前記2次流れは、前記ポンプから前記ベンチュリ装置に流れる、ことを特徴とする請求項40~54のいずれかに記載のシステム。
【請求項56】
前記ポンプは、前記発電機がモータに電力を供給するのに十分な電気エネルギーを生成するまで、外部電源から電力を供給されるように構成されたモータを備える、ことを特徴とする請求項40~55のいずれかに記載のシステム。
【請求項57】
前記ベンチュリ装置は、第1のベンチュリ装置であり、前記流体ループに配置された第2のベンチュリ装置をさらに備える、ことを特徴とする請求項40~56のいずれかに記載のシステム。
【請求項58】
前記第1のベンチュリ装置は、前記ポンプの上流および前記タービンの下流に配置され、前記第2のベンチュリ装置は、前記ポンプの下流および前記タービンの上流に配置されている、ことを特徴とする請求項57に記載のシステム。
【請求項59】
前記2次流れは、前記第1および第2のベンチュリ装置に流れる、ことを特徴とする請求項57に記載のシステム。
【請求項60】
前記2次流れは、前記タービンから前記第1および第2のベンチュリ装置に流れる、ことを特徴とする請求項57に記載のシステム。
【請求項61】
前記2次流れは、前記ポンプから前記第1および第2のベンチュリ装置に流れる、ことを特徴とする請求項57に記載のシステム。
【請求項62】
前記2次入力は、前記分岐部の下流に配置されている、ことを特徴とする請求項40~61のいずれか1項に記載システム。
【請求項63】
前記収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項40~62のいずれか1項に記載のシステム。
【請求項64】
前記分岐部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項40~63のいずれかに記載のシステム。
【請求項65】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項40~64のいずれかに記載のシステム。
【請求項66】
前記収束部は、第1の収束部であり、前記分岐部と前記2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに備える、ことを特徴とする請求項40~65のいずれかに記載のシステム。
【請求項67】
前記第2の収束部は、前記1次流れの流れ方向において連続的に小さくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項66に記載のシステム。
【請求項68】
前記第2の収束部の断面流路面積は、前記第1の収束部の断面流路面積および前記分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束する、ことを特徴とする請求項66に記載のシステム。
【請求項69】
前記角度は90度である、ことを特徴とする請求項40~68のいずれかに記載のシステム。
【請求項70】
前記角度は60度から120度の間である、ことを特徴とする請求項1~69のいずれかに記載のシステム。
【請求項71】
前記排出口の断面流路面積は、前記注入口の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項40~70のいずれかに記載のシステム。
【請求項72】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記排出口の前記断面流路面積は、前記スロートの前記断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項40~71のいずれかに記載のシステム。
【請求項73】
前記収束部は、前記1次流れの速度を増加させ、前記1次流れの圧力を減少させるように構成され、前記分岐部は、前記1次流れの速度を減少させ、前記1次流れの圧力を増加させるように構成されている、ことを特徴とする請求項40~72のいずれかに記載のシステム。
【請求項74】
前記環状チャンバは、流入する前記2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ表面を備える、ことを特徴とする請求項40~73のいずれかに記載のシステム。
【請求項75】
前記2次入力はコアンダ表面を備える、ことを特徴とする請求項40~74のいずれかに記載のシステム。
【請求項76】
熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムであって、
前記システムは、
流体の1次流れを循環させるように構成された流体ループと、
前記流体ループに配置され、前記流体ループを介した前記1次流れの循環を駆動するように構成されたポンプと、
前記流体ループに配置されたベンチュリ装置と、
前記流体ループに配置され、前記1次流れによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するために、前記タービンによって駆動されるように構成された発電機と、を備え、
前記ベンチュリ装置は、
前記流体の前記1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口との間に配置された本体と、
前記本体は、
収束部および分岐部と、
前記収束部と前記分岐部との間に配置された2次入力と、を備え、
前記収束部および前記分岐部を介した前記1次流れの動きは、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるよう、前記収束部を介した前記1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせ、
前記2次入力は、前記1次流れの流れ方向に対してある角度で前記1次流れに流体の前記2次流れを導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせるための渦を形成し、前記1次流れを前記注入口を介して前記本体内に吸引し、前記収束部を介した前記1次流れの温度を低下させ、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるようにし、前記排出口を介して排出される前に、前記1次流れの温度および圧力が前記分岐部を介して上昇するようにする、ことを特徴とするシステム。
【請求項77】
請求項1~75に記載の特徴のいずれかをさらに備える、ことを特徴とする請求項76に記載のシステム。
【請求項78】
熱エネルギーを取り入れるためのベンチュリ装置であって、
前記ベンチュリ装置は、
流体の1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口との間に配置された本体と、を備え、
前記本体は、
収束部および前記収束部の下流に配置された分岐部と、
前記収束部の下流に配置された2次入力部と、を備え、
前記収束部および前記分岐部を通る前記1次流れの動きは、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせ、
前記2次入力は、前記1次流れの流れ方向に対してある角度で前記1次流れに流体の前記2次流れを導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせるための渦を形成し、前記1次流れを注入口を通して本体内に吸引し、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達されるように、前記分岐部の上流で前記1次流れの温度を低下させ、前記排出口を通して排出される前に前記収束部の下流で1次流れの温度と圧力を上昇させるように構成されている、ことを特徴とするベンチュリ装置。
【請求項79】
前記2次入力は環状通路である、ことを特徴とする請求項78に記載のベンチュリ装置。
【請求項80】
前記2次入力は、1つ以上の開口部を備える、ことを特徴とする請求項78に記載ベンチュリ装置。
【請求項81】
前記2次入力は、複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項78に記載のベンチュリ装置。
【請求項82】
前記2次入力は、環状ギャップを備える、ことを特徴とする請求項78記載のベンチュリ装置。
【請求項83】
前記2次入力は、リングギャップを備える、ことを特徴とする請求項78に記載ベンチュリ装置。
【請求項84】
前記2次入力は、前記本体を介した前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項78~83のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項85】
前記2次入力は、前記本体を介した前記1次流れを円周方向に取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項78~84のいずれかに記載ベンチュリ装置。
【請求項86】
前記2次入力は、前記1次流れの流路に対して周方向に分布する1つ以上の開口部を備え、前記2次入力は、前記2次流れを前記1次流れに向かって半径方向内側に向けるように構成されている、ことを特徴とする請求項78~85のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項87】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記スロートは、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を備える、ことを特徴とする請求項78~86のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項88】
前記2次流れを受け入れて前記2次入力に導くように構成された環状チャンバをさらに備える、ことを特徴とする請求項78~87のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項89】
前記環状チャンバは、前記本体の前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項78~88のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項90】
前記環状チャンバは、流入する2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項78~89のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項91】
前記2次入力はコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項78~90のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項92】
前記複数の2次入力をさらに備える、ことを特徴とする請求項78~91のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項93】
前記2次入力は、前記分岐部の下流に配置されている、ことを特徴とする請求項78~92のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項94】
前記収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項78~93のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項95】
前記分岐部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を有する、ことを特徴とする請求項78~94のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項96】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする78~95のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項97】
前記収束部は、第1の収束部であり、前記分岐部と前記2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに備える、ことを特徴とする請求項78~96のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項98】
前記第2の収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項97に記載のベンチュリ装置。
【請求項99】
前記第2の収束部の断面流路面積は、前記第1の収束部の断面流路面積および前記分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束する、ことを特徴とする請求項97または98に記載のベンチュリ装置。
【請求項100】
前記角度は90度である、ことを特徴とする請求項99に記載のベンチュリ装置。
【請求項101】
前記角度は60度から120度の間である、ことを特徴とする請求項99に記載のベンチュリ装置。
【請求項102】
前記排出口の断面流路面積は、前記注入口の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項78~101のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項103】
前記収束部は、前記1次流れの速度を増加させ、前記1次流れの圧力を減少させるように構成され、前記分岐部は、前記1次流れの速度を減少させ、前記1次流れの圧力を増加させるように構成されている、ことを特徴とする請求項78~102のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項104】
前記収束部の断面流路面積は円形である、ことを特徴とする請求項78~103のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項105】
前記収束部は、円錐形状を有する流れ領域を画定する、ことを特徴とする請求項78~104のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項106】
前記分岐部の断面流路面積は円形である、ことを特徴とする請求項78~105のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項107】
前記分岐部は、円錐形状を有する流れ領域を画定する、ことを特徴とする請求項78~106のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項108】
前記収束部の断面流路面積の大きさは、単位長さ当たり、前記分岐部の断面流路面積の大きさよりも急速に変化する、ことを特徴とする請求項78~107のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項109】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項78~108のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項110】
ベンチュリ装置であって、
前記ベンチュリ装置は、
流体の1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
前記1次流れを排出するように構成された排出口と、
前記注入口と前記排出口との間に配置された本体と、を備え、
前記本体は、
前記収束部および分岐部と、
前記収束部と前記排出口との間に配置された2次入力と、を備え、
前記収束部および前記分岐部を介した前記1次流れの動きは、ベンチュリ効果を生じさせ、前記1次流れを注入口を通して吸い込み、
前記2次入力は、前記流体の前記2次流れを前記1次流れに導き、渦を形成し、前記1次流れを前記注入口から前記本体に吸い込むように構成されている、ことを特徴とするベンチュリ装置。
【請求項111】
請求項78~109に記載の特徴のいずれかをさらに備える、ことを特徴とする請求項110に記載のベンチュリ装置。
【請求項112】
前記流体はガスからなる、ことを特徴とする請求項1~111のいずれかに記載のシステムまたはベンチュリ装置。
【請求項113】
内燃機関用の過給機システムであって、
前記過給機システムは、ベンチュリ装置を備え、
前記ベンチュリ装置は、
ガスの1次流れを受け入れるように構成された注入口と、
排出口と、
前記注入口と前記排出口との間に配置された本体と、
前記内燃機関からの排気ガスの2次流れを受け入れるように構成された環状チャンバと、
2次入力と、を備え、
前記本体は、収束部と分岐部とを備え、前記収束部は、前記ガスの前記1次流れの速度を増加させ、前記ガスの前記1次流れの圧力を減少させるように構成され、前記分岐部は、前記ガスの前記1次流れの速度を減少させ、前記ガスの前記1次流れの圧力を増加させるように構成され、
前記2次入力は、前記1次流れを取り囲むように構成され、前記収束部の下流で前記環状チャンバから前記2次流れを半径方向内向きにガスの前記1次流れに導き、前記注入口で吸引を発生させて前記1次流れを前記注入口から前記本体内に吸い込み、前記排出口から前記内燃機関に流れる前に前記1次流れと前記2次流れとを一緒に混合するように構成された渦を形成する、ことを特徴とする過給機システム。
【請求項114】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記スロートは、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を有する、ことを特徴とする請求項113に記載の過給機システム。
【請求項115】
前記2次流れを前記ベンチュリ装置に一貫した作動圧力範囲で供給するように構成されたバッファ要素をさらに備える、ことを特徴とする請求項113または114に記載の過給機システム。
【請求項116】
前記バッファ要素は、排気マニホールドと、前記排気マニホールドから前記環状チャンバへの導管と、前記導管に沿って配置された逆止弁と、排気ガスを周囲環境に導くように構成された排気排出口導管と、前記排気排出口導管に沿って配置されたバタフライ弁とを備える、ことを特徴とする請求項115に記載の過給機システム。
【請求項117】
前記バタフライ弁は、前記管路内の前記2次流れの圧力が閾値を超えると開放し、前記管路内の前記2次流れの圧力が前記閾値を下回ると閉鎖ように構成されており、前記バタフライ弁が開放している状態では前記排気ガスが前記排気排出口管路から前記周囲環境に流れ出し、前記バタフライ弁が閉鎖している状態では前記排気管路からの前記排気ガスの流れが妨げられて前記管路内の前記2次流れの圧力が上昇する、ことを特徴とする請求項116に記載の過給機システム。
【請求項118】
前記排気マニホールドと、前記排気マニホールドから前記環状チャンバへの導管と、前記導管に沿って配置された逆止弁と、前記排気マニホールドから前記周囲環境に排気ガスを導くように構成された排気排出口導管と、前記排気排出口導管に沿って配置されたバタフライ弁とをさらに備える、ことを特徴とする請求項113に記載の過給機システム。
【請求項119】
前記バタフライ弁は、前記管路内の前記2次流れの圧力が閾値を超えると開放し、前記管路内の前記2次流れの圧力が前記閾値を下回ると閉鎖するように構成されており、前記バタフライバルブが開放していている状態では前記排気ガスが前記排気管路から前記周囲環境に流れ出し、前記バタフライバルブが閉鎖している状態では前記排気ガスが前記管路から流れ出すのを妨げて前記管路内の前記2次流れの圧力を上昇させる、ことを特徴とする請求項118に記載の過給機システム。
【請求項120】
前記逆止弁は、テスラ一方向逆止弁である、ことを特徴とする請求項116~119のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項121】
前記逆止弁は弁状導管である、ことを特徴とする請求項116~119のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項122】
前記逆止弁は固定ジオメトリ受動逆止弁である、ことを特徴とする請求項116~119のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項123】
前記逆止弁は、前記ベンチュリ装置に向かう前記2次流れの流れを促進し、前記ベンチュリ装置から離れる流れに抵抗するように方向付けられたメインチャネルおよび一連のループを備える、ことを特徴とする請求項116~119のいずれかに記載過給機システム。
【請求項124】
前記2次入力の断面流路面積は、前記導管から前記環状チャンバへの入力の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項113~123のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項125】
前記2次入力は環状通路である、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項126】
前記2次入力は、1つまたは複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項127】
前記2次入力は、複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項128】
前記2次入力は環状ギャップを備える、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項129】
前記2次入力は、リングギャップからなる、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項130】
前記2次入力は、前記本体を通る前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項131】
前記2次入力は、前記本体を通る前記1次流れを円周方向に取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項132】
前記2次入力は、前記1次流れの流路の周方向に分布する1つまたは複数の開口部を備え、前記2次入力は、前記2次流れを前記1次流れに向かって半径方向内側に向けるように構成されている、ことを特徴とする請求項113~124のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項133】
前記環状チャンバは、前記本体を通る前記1次流れを包囲するように構成されている、ことを特徴とする請求項113~132のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項134】
複数の2次入力をさらに備える、ことを特徴とする請求項113~133のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項135】
前記収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項113~134のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項136】
前記分岐部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項113~135のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項137】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項113~136のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項138】
前記収束部は、第1の収束部であり、前記分岐部と前記2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに備える、ことを特徴とする請求項113~137のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項139】
前記第2の収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項138に記載の過給機システム。
【請求項140】
前記第2の収束部の断面流路面積は、前記第1の収束部の断面流路面積および前記分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束する、ことを特徴とする請求項138または139に記載の過給機システム。
【請求項141】
前記2次入力は、前記2次流れを前記1次流れの流れ方向に対して角度をなして前記1次流れに導くように構成されている、ことを特徴とする請求項113~140のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項142】
前記角度は90度である、ことを特徴とする請求項141に記載の過給機システム。
【請求項143】
前記角度は60度から120度の間である、ことを特徴とする請求項141に記載の過給機システム。
【請求項144】
前記排出口の断面流路面積は前記注入口の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項113~143のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項145】
前記環状チャンバは、流入する前記2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項113~144のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項146】
前記2次入力はコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項113~145のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項147】
内燃機関用の過給機システムであって、
前記過給機システムは、ベンチュリ装置を備え、
前記ベンチュリ装置は、
ガスの一次流を受け入れるように構成された注入口と、
排出口と、
本体と、
前記内燃機関からの排気ガスの2次流れを受け入れるように構成された環状チャンバと、
2次入力と、を備え、
前記本体は、前記注入口と前記排出口との間に配置され、収束部と分岐部とを備え、前記収束部は、ガスの前記1次流の速度を増加させ、ガスの前記1次流の圧力を減少させるように構成され、前記分岐部は、ガスの前記1次流の速度を減少させ、ガスの前記1次流の圧力を増加させるように構成され、
前記2次入力は、前記1次流れを取り囲み、前記2次流れを環状チャンバから半径方向内向きに、前記収束部と前記排出口との間のガスの前記1次流れの中に導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせ、前記1次流れを前記注入口を通って前記本体内に吸い込み、前記排出口を通って前記内燃機関に流れる前に前記1次流れと前記2次流れとを一緒に混合するように構成されている、ことを特徴とする過給機システム。
【請求項148】
請求項111~144のいずれかの特徴をさらに備える、ことを特徴とする請求項147に記載の過給機システム。
【請求項149】
前記1次流れは、周囲環境からの空気からなる、ことを特徴とする請求項113~148のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項150】
前記1次流れは、前記内燃機関からの排気ガスからなる、ことを特徴とする請求項113~148のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項151】
前記排出口は、前記内燃機関の吸気口と流体連通している、ことを特徴とする請求項113~150のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項152】
前記排出口は、前記内燃機関の燃焼室と流体連通している、ことを特徴とする請求項113~150のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項153】
前記注入口は、排気と流体連通している、ことを特徴とする請求項113~152のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項154】
前記1次流れのガスと前記2次流れの排気ガスとは、前記本体内で融合されている、ことを特徴とする請求項113~153のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項155】
前記1次流れのガスと前記2次流れの排気ガスとは、前記収束部と前記排出口との間で圧縮される、ことを特徴とする請求項113~154のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項156】
前記注入口のサイズは調整可能である、ことを特徴とする請求項113~155のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項157】
前記注入口の大きさは、前記過給機システムを組み込んだ車両の走行速度に基づいて調整されるように構成されている、ことを特徴とする請求項156に記載の過給機システム。
【請求項158】
前記注入口は、前記過給機システムを組み込んだ車両の前面方向に開口するように構成されている、ことを特徴とする請求項113~157のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項159】
前記注入口は、速度スタックを備える、ことを特徴とする請求項113~158のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項160】
前記注入口はトランペット形状からなる、ことを特徴とする請求項113~158のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項161】
前記注入口はエアホーン形状からなる、ことを特徴とする請求項113~158のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項162】
前記注入口は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる内周部を備える、ことを特徴とする請求項113~158のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項163】
内燃機関用過給機用のベンチュリ装置であって、
前記ベンチュリ装置は、
ガスの1次流を受け入れるように構成された注入口と、
排出口と、
本体と、
前記内燃機関からの排気ガスの2次流れを受けるように構成された環状チャンバと、
2次入力と、を備え、
前記本体は、収束部と分岐部とを備え、前記収束部は、前記1次流れの流速を増加させ、前記1次流れの圧力を減少させるように構成され、前記分岐部は、前記1次流れの流速を減少させ、前記1次流れの圧力を増加させるように構成され、
前記2次入力は、前記1次流れを取り囲み、前記2次流れを前記環状チャンバから前記1次流れの中へ、前記収束部と前記排出口との間で、前記1次流れの流れ方向に対して相対的な角度で導くように構成され、前記注入口で吸引を生じさせ、前記1次流れを前記注入口を通して本体内へ吸い込み、前記内燃機関へ流れる前に前記1次流れと前記2次流れとを一緒に混合するように構成された渦を生じさせるように構成されている、ことを特徴とするベンチュリ装置。
【請求項164】
ガスの前記1次流れは周囲空気である、ことを特徴とする請求項163に記載のベンチュリ装置。
【請求項165】
ガスの前記1次流れは、内燃機関からの排気ガスからなる、ことを特徴とする請求項163に記載のベンチュリ装置。
【請求項166】
前記収束部と前記分岐部との間に配置されたスロートをさらに備え、前記スロートは、前記収束部の直径および前記分岐部の直径よりも小さい直径を備える、ことを特徴とする請求項163~165のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項167】
前記2次入力は環状通路である、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項168】
前記2次入力は、1つまたは複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項169】
前記2次入力は複数の開口部を備える、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項170】
前記2次入力は環状ギャップを備える、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項171】
前記2次入力はリングギャップからなる、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項172】
前記2次入力は、前記本体を通る前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項163~171のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項173】
前記2次入力は、前記本体を通る前記1次流れを円周方向に取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項163~171のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項174】
前記2次入力は、前記1次流れの流路に対して円周方向に分布する1つ以上の開口部を備え、前記2次入力は、前記2次流れを前記1次流れに向かって半径方向内側に向けるように構成されている、ことを特徴とする請求項163~166のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項175】
前記環状チャンバは、前記本体を通る前記1次流れを取り囲むように構成されている、ことを特徴とする請求項163~174のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項176】
複数の2次入力をさらに備える、ことを特徴とする163~175のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項177】
前記収束部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に小さくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項163~176のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項178】
前記分岐部は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項163~177のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項179】
前記分岐部の長さは、前記収束部の長さよりも大きい、ことを特徴とする請求項163~178のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項180】
前記収束部は、第1の収束部であり、前記分岐部と前記2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに備える、ことを特徴とする請求項163~179のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項181】
前記第2の収束部は、前記1次流れの流れ方向において連続的に小さくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項180に記載のベンチュリ装置。
【請求項182】
前記第2の収束部の断面流路面積は、前記第1の収束部の断面流路面積および前記分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束する、ことを特徴とする請求項180または181に記載のベンチュリ装置。
【請求項183】
前記角度は90度である、ことを特徴とする請求項163~182のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項184】
前記角度は60~120度である、ことを特徴とする請求項163~183のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項185】
前記排出口の断面流路面積は、前記注入口の断面流路面積よりも小さい、ことを特徴とする請求項163~184のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項186】
前記環状チャンバは、流入する前記2次流れを前記環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項163~185のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項187】
前記2次入力はコアンダ面を備える、ことを特徴とする請求項163~186のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項188】
前記第2の収束部の縮小角度は、35度から55度の間である、ことを特徴とする請求項1~187のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項189】
前記排出口は、前記1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を備える、ことを特徴とする請求項1~188のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項190】
前記排出口の縮小角度は、55度から65度の間である、ことを特徴とする請求項1~189のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項191】
前記分岐部の縮小角度は、30~53度である、ことを特徴とする請求項1~190のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項192】
前記収束部の縮小角度は、33度から41度の間である、ことを特徴とする請求項1~191のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項193】
前記環状通路は、40~70度のコアンダプロファイルを備える、ことを特徴とする請求項1~192のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項194】
前記2次入力は、40~70度のコアンダプロファイルを備える、ことを特徴とする請求項1~193のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項195】
前記バタフライ弁は、圧力作動式ヒートライザーバタフライ弁である、ことを特徴とする請求項116~146のいずれかに記載の過給機システム。
【請求項196】
前記注入口は、前記1次流れの吸入圧力に基づいて前記注入口の開度を調整するように構成された弾性ポリマーを備える、ことを特徴とする請求項1~195のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項197】
前記注入口は、前記1次流れの吸入圧力に基づいて前記注入口の開度を調整するように構成されたプログラム可能な金属ポリマーを備える、ことを特徴とする請求項1~196のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項198】
前記環状チャンバは凸面を備える、ことを特徴とする請求項1~197のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項199】
前記凸面は、前記環状チャンバ全体にわたる前記2次流れの分配を容易にするように構成されている、ことを特徴とする請求項199に記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項200】
前記2次入力は凸面を備える、ことを特徴とする請求項1~199のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項201】
前記環状通路は凸面を備える、ことを特徴とする請求項1~200のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項202】
前記凸面は、前記環状チャンバ全体に前記2次流れの分配を容易にするように構成されている、ことを特徴とする請求項200または201に記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項203】
前記収束部を通る前記1次流れの動きは、前記収束部を通る前記1次流れの温度を低下させ、前記本体外の周囲環境からの熱エネルギーが前記1次流れに伝達され、前記排出口を通って排出される前に、前記分岐部を通る前記1次流れの温度および圧力を上昇させる、ことを特徴とする請求項110~112のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項204】
前記2次入力は、前記渦を形成するために、前記1次流れの流れ方向に対して相対的な角度で、前記2次流れの流体を前記1次流れに向けるように構成されている、ことを特徴とする請求項110~112および203のいずれかに記載のベンチュリ装置。
【請求項205】
前記本体は逆止弁を備える、ことを特徴とする請求項1~204のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項206】
前記逆止弁は、前記注入口から前記排出口への前記1次流れの流れを促進し、前記1次流れが前記注入口を通って前記本体から流出するのを妨げる、ことを特徴とする請求項205に記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項207】
前記逆止弁は、前記注入口から前記排出口への前記1次流れの流れを促進し、前記1次流れが前記注入口を通って本体から流出することに抵抗する、ことを特徴とする請求項205に記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項208】
前記逆止弁は一方向逆止弁である、ことを特徴とする請求項205~207のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項209】
前記逆止弁は弁状導管である、ことを特徴とする請求項205~208のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項210】
前記逆止弁は固定ジオメトリ受動逆止弁である、ことを特徴とする請求項205~208のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項211】
前記逆止弁は、前記ベンチュリ装置に向かう前記2次流れの流れを促進し、前記ベンチュリ装置から離れる流れに抵抗するように方向付けられたメインチャネルおよび一連のループを備える、ことを特徴とする請求項205~208のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項212】
前記逆止弁は前記収束部に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項213】
前記逆止弁は、前記収束部と前記分岐部との間に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項214】
前記逆止弁は前記分岐部に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項215】
前記逆止弁は前記スロートにある、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項216】
前記逆止弁は、前記分岐部と前記第2の収束部との間に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項217】
前記逆止弁は、前記第2の収束部と前記排出口との間に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項218】
前記逆止弁は、前記排出口に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項219】
前記逆止弁は、前記注入口に配置されている、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【請求項220】
前記逆止弁は、テスラバルブである、ことを特徴とする請求項205~211のいずれかに記載のシステム、過給機システム、および/またはベンチュリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2021年4月27日に出願された国際特許出願第PCT/IB2021/000237号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、本開示の一部となる。関連するドイツ出願番号DE102019003025.7、2019年4月26日出願、およびDE102019006055.5、2019年9月4日出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、本開示の一部とされる。本出願とともに出願された出願データシートにおいて外国または国内の優先権主張が特定されているすべての出願は、37CFR1.57に基づき、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、ベンチュリ装置およびその応用に関する。
【背景技術】
【0003】
様々な用途におけるエネルギーの需要は、過去100年の間に劇的に増加した。それに伴い、様々なエネルギー源からエネルギーを収穫することが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
先の要約および以下の詳細な説明は、保護範囲を限定または定義することを意図していない。保護範囲は特許請求の範囲によって定義される。
【0005】
エネルギーに対する需要が増加するにつれて、未開発または未開発のソース、特に容易に入手可能なソースからエネルギーを収穫する需要も増加している。したがって、本明細書では、これらの問題の1つ以上に対処する様々な装置およびシステムが開示されている。例えば、本明細書には、消費用のエネルギーを採取または再循環させるために、強制誘導を有するベンチュリ装置を組み込んだ装置およびシステムが開示されている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
いくつかの構成において、本明細書に開示されるのは、周囲の熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムである。システムは、流体の1次流れを循環させることができる流体ループを含むことができる。システムは、流体ループ上に配置され得るポンプを含み得る。ポンプは、流体ループを通る1次流れの循環を駆動することができる。システムは、流体ループ上に配置され、ポンプの上流にある第1のベンチュリ装置と、流体ループ上に配置され、ポンプの下流にある第2のベンチュリ装置とを含むことができる。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、1次流れを排出することができる排出口を含むことができる。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、注入口と排出口との間に配置された本体を含み得る。本体は、1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させることができる収束部を含むことができる。本体は、1次流れの速度を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる分岐部を含むことができる。本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができ、収束部、スロート、および分岐部を通る1次流れの運動は、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流の1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせることができる。本体は、流体の2次流れを受けることができる環状チャンバを含むことができる。本体は、スロートの下流に配置された環状通路を含むことができる。環状通路は、1次流れを取り囲み、環状チャンバから1次流れの流れ方向に対してある角度で1次流れに2次流れを誘導して、注入口で吸引を生じさせるための渦を形成して、1次流れを注入口を通して本体内に吸い込み、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流で1次流れの温度を低下させ、排出口を通して排出される前に、1次流れの温度および圧力をスロートの下流で上昇させることができる。システムは、第1のベンチュリ装置の上流および第2のベンチュリ装置の下流の流体ループ内に配置されたタービンを含むことができる。タービンは、1次流れによって駆動することができる。システムは、周囲環境の熱エネルギーからポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するためにタービンを駆動することができる発電機を含むことができる。
【0007】
いくつかの構成では、2次流れはタービンから第1のベンチュリ装置の環状チャンバおよび第2のベンチュリ装置の環状チャンバに流れることができる。
【0008】
いくつかの構成では、システムは、タービン、第1のベンチュリ装置の環状チャンバおよび第2のベンチュリ装置の環状チャンバに流体的に接続され得る導管を含み得る。導管は、1次流から2次流を第1ベンチュリ装置の環状チャンバおよび第2ベンチュリ装置の環状チャンバに再循環させることができる。
【0009】
いくつかの構成では、2次流れはポンプから第1のベンチュリ装置の環状チャンバおよび第2のベンチュリ装置の環状チャンバに流れることができる。
【0010】
いくつかの構成では、システムは、ポンプと、第1のベンチュリ装置の環状チャンバと、第2のベンチュリ装置の環状チャンバとに流体的に接続され得る導管を含み得る。導管は、1次流から2次流を第1ベンチュリ装置の環状チャンバおよび第2ベンチュリ装置の環状チャンバに再循環させることができる。
【0011】
いくつかの構成では、システムは、流体ループに流体的に接続され得る導管を含み得る。導管は、1次流から2次流を第1および第2のベンチュリ装置の環状チャンバに再循環させることができる。
【0012】
いくつかの構成では、環状通路の断面流路面積は、導管から環状チャンバへの入力の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0013】
いくつかの構成では、ポンプは、発電機がモータに電力を供給するのに十分な電気エネルギーを生成するまで、外部電源によって電力を供給することができるモータを含むことができる。
【0014】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの流れ方向に大きさが減少する断面流路面積を含むことができる。収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0015】
いくつかの構成では、収束部の断面流路面積は円形であり得る。
【0016】
いくつかの構成では、収束部は、円錐形状を有する流れ領域を規定することができる。
【0017】
いくつかの構成では、分岐部は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。分岐部は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を含むことができる。
【0018】
いくつかの構成では、分岐部の断面流路面積は円形であり得る。
【0019】
いくつかの構成では、収束部の断面流路面積の大きさは、単位長さ当たりの分岐部の断面流路面積の大きさよりも急速に変化し得る。
【0020】
いくつかの構成では、分岐部は、円錐形状を有する流れ領域を含むことができる。
【0021】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。
【0022】
いくつかの構成では、流体ループはチューブを含むことができる。
【0023】
いくつかの構成では、収束部は第1の収束部とすることができ、第1および第2のベンチュリ装置のそれぞれの本体は、分岐部と環状通路との間に配置された第2の収束部を含むことができる。
【0024】
いくつかの構成では、第2の収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。第2の収束部は、1次流れの流れ方向に大きさが連続的に減少する断面流路面積を含むことができる。
【0025】
一部の構成では、スロートは収束部と分岐部の接合部とすることができる。いくつかの構成では、スロートは、収束部と分岐部との間の狭窄部とすることができる。
【0026】
いくつかの構成では、スロートは円形の断面流域を含むことができる。
【0027】
いくつかの構成では、環状通路は、1次流れへの2次流れの入力を調節するように調節可能であり得る。
【0028】
いくつかの構成では、環状通路は環状隙間とすることができる。
【0029】
いくつかの構成では、環状通路はリングギャップとすることができる。
【0030】
いくつかの構成では、環状チャンバは2次流れを環状チャンバ全体に分配することができる。
【0031】
いくつかの構成では、環状チャンバは、流入する2次流れを環状チャンバ全体に分配するように構成されたコアンダ表面を含むことができる。
【0032】
いくつかの構成では、環状通路はコアンダ表面を含むことができる。
【0033】
いくつかの構成では、システムは、流体ループに流体的に接続された1つ以上の導管を含むことができる。1つまたは複数の導管は、1次流れから2次流れを、環状チャンバの各々の周りの複数の接続部において、第1および第2のベンチュリ装置の環状チャンバに再循環させることができる。
【0034】
いくつかの構成では、複数の接続部は、環状チャンバの各々について円周方向に分散され得る。
【0035】
いくつかの構成では、複数の接続の各接続は、複数の入力位置の隣接する入力位置から22.5度分散され得る。
【0036】
いくつかの構成では、システムは周囲環境の熱エネルギーによって自己増幅することができる。
【0037】
1部の構成では、周囲環境の熱エネルギーが1次流れに伝達されるにつれて、タービンを加速させることができる。
【0038】
いくつかの構成では、環状チャンバは1次流れを取り囲むことができる。
【0039】
いくつかの構成では、環状通路は、分岐部の下流に配置され得る。
【0040】
いくつかの構成では、第1のベンチュリ装置は、ポンプとタービンとの間である流体ループ上の第1の位置に配置され得る。タービンは、第1ベンチュリ装置と第2ベンチュリ装置との間である流体ループ上の第2の位置に配置することができる。ポンプは、第1ベンチュリ装置と第2ベンチュリ装置との間である流体ループ上の第3の位置に配置することができる。
【0041】
いくつかの構成では、環状通路は、分岐部と排出口との間に配置され得る。
【0042】
いくつかの構成では、本明細書に開示されるのは、周囲の熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムである。システムは、流体の1次流れを循環させることができる流体ループを含むことができる。システムは、流体ループ上に配置されたポンプを含むことができる。ポンプは、流体ループを通る1次流れの循環を駆動することができる。システムは、流体ループ上に配置され、ポンプの上流にある第1のベンチュリ装置と、流体ループ上に配置され、ポンプの下流にある第2のベンチュリ装置とを含むことができる。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、1次流れを受け取るように構成された注入口を含み得る。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、1次流れを排出するように構成された排出口を含み得る。第1および第2のベンチュリ装置の各々は、注入口と排出口との間に配置された本体を含み得る。本体は、1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させることができる収束部を含むことができる。本体は、1次流れの速度を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる分岐部を含むことができる。収束部および分岐部を通る1次流れの移動は、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流で1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせることができる。本体は、流体の2次流れを受けることができる環状チャンバを含むことができる。本体は、収束部の下流に配置され得る環状通路を含み得る。環状通路は、1次流れを包囲し、環状チャンバから1次流れの流れ方向に対してある角度で1次流れに2次流れを導くことができ、注入口で吸引を生じさせるための渦を形成して、1次流れを注入口を通して本体内に吸い込み、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように分岐部の上流で1次流れの温度を低下させ、排出口を通して排出される前に収束部の下流で1次流れの温度および圧力を上昇させる。システムは、第1のベンチュリ装置の上流側で第2のベンチュリ装置の下流側の流体ループ内に配置されたタービンを含むことができる。タービンは、1次流れによって駆動され得る。システムは、周囲環境の熱エネルギーからポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するために、タービンによって駆動され得る発電機を含み得る。
【0043】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができる。
【0044】
いくつかの構成において、本明細書に開示されるのは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムである。システムは、流体の1次流れを循環させることができる流体ループを含むことができる。システムは、流体ループ上に配置されたポンプを含むことができる。ポンプは、流体ループを通る1次流れの循環を駆動することができる。システムは、流体ループ上に配置されたベンチュリ装置を含み得る。ベンチュリ装置は、流体の1次流れを受け入れることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、1次流れを排出することができる排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含み得る。本体は、収束部と、収束部の下流に配置された分岐部とを含むことができる。収束部および分岐部を通る1次流れの移動は、本体の外側の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流の1次流れの温度を低下させることができるベンチュリ効果を生じさせることができる。少年は、収束部の下流に配置された二次入力を含むことができる。2次入力は、流体の2次流れを、1次流れの流れ方向に対してある角度で1次流れに導き、注入口で吸引を生じさせるための渦を形成して、1次流れを注入口を通って体内に吸い込み、体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流で1次流れの温度を低下させ、排出口を通って排出される前に、1次流れの温度および圧力を収束部の下流で上昇させることができる。システムは、流体ループ内に配置され得るタービンを含み得る。タービンは、1次流れによって駆動され得る。システムは、ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するためにタービンによって駆動され得る発電機を含み得る。
【0045】
いくつかの構成では、2次入力は環状通路であり得る。
【0046】
いくつかの構成では、2次入力は1つ以上の開口部を含むことができる。
【0047】
いくつかの構成では、2次入力は複数の開口部を含むことができる。
【0048】
いくつかの構成では、2次入力は環状ギャップを含むことができる。
【0049】
いくつかの構成では、2次入力はリングギャップを含むことができる。
【0050】
いくつかの構成では、2次入力は本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0051】
いくつかの構成では、2次入力は、本体を通る1次流れを円周方向に取り囲むことができる。
【0052】
いくつかの構成では、2次入力は、1次流れの流路に対して円周方向に分布することができる1つ以上の開口部を含むことができる。2次入力は、2次流れを1次流れに向かって半径方向内側に向けることができる。
【0053】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができる。
【0054】
いくつかの構成では、本体は、2次流れを受け入れて2次入力に導くことができる環状チャンバを含むことができる。
【0055】
いくつかの構成では、環状チャンバは、本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0056】
いくつかの構成では、システムは、流体ループに流体的に接続された導管を含むことができる。導管は、1次流からベンチュリ装置に2次流を再循環させることができる。
【0057】
いくつかの構成では、システムは複数の2次入力を含むことができる。
【0058】
いくつかの構成では、2次流れはタービンからベンチュリ装置に流れることができる。
【0059】
いくつかの構成では、2次流れはポンプからベンチュリ装置に流れることができる。
【0060】
いくつかの構成では、ポンプは、発電機がモータに電力を供給するのに十分な電気エネルギーを生成するまで、外部電源によって電力を供給することができるモータを含むことができる。
【0061】
いくつかの構成では、ベンチュリ装置は第1のベンチュリ装置とすることができ、システムは、流体ループ上に配置された第2のベンチュリ装置をさらに含むことができる。
【0062】
いくつかの構成では、第1のベンチュリ装置は、ポンプの上流およびタービンの下流に配置することができる。第2のベンチュリ装置は、ポンプの下流であってタービンの上流に配置することができる。
【0063】
いくつかの構成では、2次流れは第1および第2のベンチュリ装置に流れることができる。
【0064】
いくつかの構成では、2次流れはタービンから第1および第2のベンチュリ装置に流れることができる。
【0065】
いくつかの構成では、2次流れはポンプから第1および第2のベンチュリ装置に流れることができる。
【0066】
いくつかの構成では、2次入力は分岐部の下流に配置することができる。
【0067】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0068】
いくつかの構成では、分岐部は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。分岐部は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を含むことができる。
【0069】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。
【0070】
いくつかの構成では、収束部は第1の収束部であり得、システムは、分岐部と2次入力との間に配置され得る第2の収束部をさらに含み得る。
【0071】
いくつかの構成では、第2の収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。第2の収束部は、1次流れの流れ方向に大きさが連続的に減少する断面流路面積を含むことができる。
【0072】
いくつかの構成では、第2の収束部の断面流路面積は、第1の収束部の断面流路面積および分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束し得る。
【0073】
いくつかの構成では、角度は90度とすることができる。
【0074】
いくつかの構成では、角度は60度から120度の間であり得る。
【0075】
いくつかの構成では、排出口の断面流路面積は注入口の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0076】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。流排出口の断面流路面積は、スロートの断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0077】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させるように構成され得る。分岐部は、1次流れの速度を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる。
【0078】
いくつかの構成では、環状チャンバは、流入する2次流れを環状チャンバ全体に分配することができるコアンダ面を含むことができる。
【0079】
いくつかの構成では、2次入力はコアンダ面を含むことができる。
【0080】
いくつかの構成では、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステムが本明細書に開示される。システムは、流体の1次流れを循環させるように構成された流体ループを含むことができる。システムは、流体ループ上に配置されたポンプを含むことができる。ポンプは、流体ループを通る1次流れの循環を駆動することができる。システムは、流体ループ上に配置されたベンチュリ装置を含み得る。ベンチュリ装置は、流体の1次流れを受け入れることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、1次流れを排出することができる排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含み得る。本体は、収束部と分岐部とを含むことができる。収束部および分岐部を通る1次流れの移動は、収束部を通る1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせ、本体外部の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるようにすることができる。本体は、収束部と排出口との間に配置され得る2次入力を含み得る。2次入力は、流体の2次流れを、1次流れの流れ方向に対して相対的な角度で1次流れに導き、注入口で吸引を生じさせるための渦を形成して、1次流れを注入口を通って本体内に吸い込み、収束部を通る1次流れの温度を低下させて、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるようにし、排出口を通って排出される前に、分岐部を通る1次流れの温度および圧力を上昇させることができる。システムは、流体ループ内に配置されたタービンを含むことができる。タービンは、1次流れによって駆動することができる。システムは、ポンプに電力を供給するための電気エネルギーを生成するためにタービンによって駆動され得る発電機を含み得る。
【0081】
いくつかの構成において、熱エネルギーを収穫するためのベンチュリ装置が本明細書に開示される。ベンチュリ装置は、流体の1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、1次流れを排出することができる排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含むことができる。本体は、収束部と、収束部の下流に配置された分岐部とを含むことができる。収束部および分岐部を通る1次流れの移動は、本体の外側の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流で1次流れの温度を低下させるベンチュリ効果を生じさせることができる。本体は、収束部の下流に配置された2次入力を含むことができる。2次入力は、流体の2次流れを、1次流れの流れ方向に対してある角度で1次流れに導き、注入口で吸引を生じさせるための渦を形成して、1次流れを注入口を通って本体内に吸い込み、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、分岐部の上流で1次流れの温度を低下させ、排出口を通って排出される前に、1次流れの温度および圧力を収束部の下流で上昇させることができる。
【0082】
いくつかの構成では、2次入力は環状通路であり得る。
【0083】
いくつかの構成では、2次入力は1つ以上の開口部を含むことができる。
【0084】
いくつかの構成では、2次入力は複数の開口部を含むことができる。
【0085】
いくつかの構成では、2次入力は環状ギャップを含むことができる。
【0086】
いくつかの構成では、2次入力はリングギャップを含むことができる。
【0087】
いくつかの構成では、2次入力は本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0088】
いくつかの構成では、2次入力は、本体を通る1次流れを円周方向に取り囲むことができる。
【0089】
いくつかの構成では、2次入力は、1次流れの流路に対して円周方向に分布する1つ以上の開口部を含むことができる。2次入力は、2次流れを1次流れに向かって半径方向内側に向けることができる。
【0090】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができる。
【0091】
いくつかの構成では、本体は、2次流れを受け入れて2次入力に導くことができる環状チャンバを含むことができる。
【0092】
いくつかの構成では、環状チャンバは本体内の1次流れを取り囲むことができる。
【0093】
いくつかの構成では、環状チャンバは、流入する2次流れを環状チャンバ全体に分配することができるコアンダ面を含むことができる。
【0094】
いくつかの構成では、2次入力はコアンダ面を含むことができる。
【0095】
いくつかの構成では、本体は複数の2次入力を含むことができる。
【0096】
いくつかの構成では、2次入力は分岐部の下流に配置することができる。
【0097】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0098】
いくつかの構成では、分岐部は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。分岐部は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を含むことができる。
【0099】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。
【0100】
いくつかの構成では、収束部は第1の収束部とすることができる。本体は、分岐部と2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに含むことができる。
【0101】
いくつかの構成では、第2の収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。第2の収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0102】
いくつかの構成では、第2の収束部の断面流路面積は、第1の収束部の断面流路面積および分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束することができる。
【0103】
いくつかの構成では、角度は90度とすることができる。
【0104】
いくつかの構成では、角度は60度から120度の間であり得る。
【0105】
いくつかの構成では、排出口の断面流路面積は注入口の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0106】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させることができる。分岐部は、1次流れの速度を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる。
【0107】
いくつかの構成では、収束部の断面流路面積は円形であり得る。
【0108】
いくつかの構成では、収束部は、円錐形状を有する流れ領域を規定することができる。
【0109】
いくつかの構成では、分岐部の断面流路面積は円形であり得る。
【0110】
いくつかの構成では、分岐部は、円錐形状を含む流れ領域を規定することができる。
【0111】
いくつかの構成では、収束部の断面流路面積の大きさは、単位長さ当たり、分岐部の断面流路面積の大きさよりも急速に変化し得る。
【0112】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。分岐部の長さは、第2の収束部の長さよりも大きくすることができる。分岐部の長さは、排出口の長さよりも大きくすることができる。
【0113】
いくつかの構成において、ベンチュリ装置が本明細書に開示される。ベンチュリ装置は、流体の1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、1次流れを排出することができる排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置され得る本体を含み得る。本体は、収束部と分岐部とを含むことができる。収束部および分岐部を通る1次流れの動きは、ベンチュリ効果を生じさせ、1次流れを注入口を通して吸い込むことができる。本体は、収束部と排出口との間に配置された2次入力を含むことができる。2次入力は、流体の2次流れを1次流れに導き、渦を発生させ、1次流れを注入口を通して本体内に吸い込むことができる。
【0114】
いくつかの構成では、流体は気体であることができ、これは空気を含むことができる。
【0115】
いくつかの構成では、内燃機関用の過給機システムが本明細書に開示されている。過給機システムはベンチュリ装置を含むことができる。ベンチュリ装置は、ガスの1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含むことができる。本体は、収束部と分岐部とを含むことができる。収束部は、ガスの1次流の速度を増加させ、ガスの1次流の圧力を減少させることができる。分岐部は、ガスの1次流の速度を減少させ、ガスの1次流の圧力を増加させることができる。本体は、内燃機関からの排気ガスの2次流れを受けることができる環状チャンバを含むことができる。本体は、1次流れを包囲し、環状チャンバからの2次流れを収束部の下流の位置でガスの1次流れの中に半径方向内向きに導くことができる2次入力を含むことができ、注入口で吸引を生じさせて1次流れを注入口を通って本体内に吸い込み、排出口を通って内燃機関に流れる前に1次流れと2次流れとを一緒に混合するように構成された渦を生じさせることができる。
【0116】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができる。
【0117】
いくつかの構成では、過給機システムは、一貫した動作圧力範囲でベンチュリ装置に2次流れを提供することができるバッファ要素を含むことができる。過給機システムは、2次流れをベンチュリ装置に一貫した圧力で提供することができるバッファ要素を含むことができる。
【0118】
いくつかの構成では、緩衝要素は、排気マニホールドと、排気マニホールドから環状チャンバへの導管と、導管に沿って配置された逆止弁と、排気ガスを周囲環境に導くように構成された排気排出口導管と、排気排出口導管に沿って配置されたバタフライ弁とを含むことができる。
【0119】
いくつかの構成では、バタフライ弁は、導管内の2次流れの圧力が閾値を超えると開くことができ、導管内の2次流れの圧力が閾値を下回ると閉じることができる。排気ガスは、バタフライバルブが開いた状態で排気排出口導管から周囲環境に流れ出すことができ、バタフライバルブが閉じた状態で排気導管からの排気ガスの流れを妨げて、導管内の2次流れの圧力を上昇させることができる。
【0120】
いくつかの構成では、過給機システムは、排気マニホールドと、排気マニホールドから環状チャンバへの導管と、導管に沿って配置された逆止弁と、排気マニホールドから周囲環境に排気ガスを導くことができる排気排出口導管と、排気排出口導管に沿って配置されたバタフライ弁とを含むことができる。
【0121】
いくつかの構成では、バタフライバルブは、導管内の2次流れの圧力が閾値を超えると開くことができ、導管内の2次流れの圧力が閾値を下回ると閉じることができる。排気ガスは、バタフライバルブが開いた状態で排気導管から周囲環境に流れ出し、バタフライバルブが閉じた状態で排気導管からの排気ガスの流れを妨げて、導管内の2次流れの圧力を高めることができる。
【0122】
いくつかの構成では、逆止弁はテスラ一方向逆止弁とすることができる。
【0123】
いくつかの構成では、逆止弁は弁状導管であり得る。
【0124】
いくつかの構成では、逆止弁は固定ジオメトリ受動逆止弁とすることができる。
【0125】
いくつかの構成では、逆止弁は、ベンチュリ装置に向かう2次流れの流れを促進し、ベンチュリ装置から遠ざかる流れに抵抗するように配向されたメインチャネルおよび一連のループを含むことができる。
【0126】
いくつかの構成では、2次入力の断面流路面積は、導管から環状チャンバへの入力の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0127】
いくつかの構成では、2次入力は環状通路であり得る。
【0128】
いくつかの構成では、2次入力は1つ以上の開口部を含むことができる。
【0129】
いくつかの構成では、2次入力は複数の開口部を含むことができる。
【0130】
いくつかの構成では、2次入力は環状ギャップを含むことができる。
【0131】
いくつかの構成では、2次入力はリングギャップを含むことができる。
【0132】
いくつかの構成では、2次入力は、本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0133】
いくつかの構成では、2次入力は、本体を通る1次流れを円周方向に取り囲むことができる。
【0134】
いくつかの構成では、2次入力は、1次流れの流路に対して円周方向に分布する1つ以上の開口部を含むことができる。2次入力は、2次流れを1次流れに向かって半径方向内側に向けることができる。
【0135】
いくつかの構成では、環状チャンバは、本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0136】
いくつかの構成では、本体は複数の2次入力を含むことができる。
【0137】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0138】
いくつかの構成では、分岐部は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。分岐部は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を含むことができる。
【0139】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。
【0140】
いくつかの構成では、収束部は第1の収束部とすることができ、本体は、分岐部と2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに含むことができる。
【0141】
いくつかの構成では、第2の収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。第2の収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0142】
いくつかの構成では、第2の収束部の断面流路面積は、第1の収束部の断面流路面積および分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束し得る。
【0143】
いくつかの構成では、2次入力は、1次流れの流れ方向に対して角度をなして2次流れを1次流れに導くことができる。
【0144】
いくつかの構成では、角度は90度とすることができる。
【0145】
いくつかの構成では、角度は60度から120度の間であり得る。
【0146】
いくつかの構成では、排出口の断面流路面積は注入口の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0147】
いくつかの構成では、環状チャンバは、流入する2次流れを環状チャンバ全体に分配することができるコアンダ表面を含むことができる。
【0148】
いくつかの構成では、2次入力はコアンダ面を含むことができる。
【0149】
いくつかの構成では、内燃機関用の過給機システムが本明細書に開示されている。過給機システムはベンチュリ装置を含むことができる。ベンチュリ装置は、ガスの1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含むことができる。本体は、収束部と分岐部とを含むことができる。収束部は、ガスの1次流の速度を増加させ、ガスの1次流の圧力を減少させることができる。分岐部は、ガスの1次流の速度を減少させ、ガスの1次流の圧力を増加させることができる。本体は、内燃機関からの排気ガスの2次流れを受けることができる環状チャンバを含むことができる。本体は、1次流れを包囲し、環状チャンバからの2次流れを、収束部と排出口との間の気体の1次流れの中に半径方向内向きに導くことができる2次入力を含むことができ、注入口で吸引を生じさせ、1次流れを注入口を通って本体内に吸い込み、排出口を通って内燃機関に流れる前に1次流れと2次流れとを一緒に混合することができる渦を生じさせることができる。
【0150】
いくつかの構成では、1次流れは周囲環境からの空気を含むことができる。
【0151】
いくつかの構成では、1次流れは内燃機関からの排気ガスを含むことができる。
【0152】
いくつかの構成では、排出口は内燃機関の吸気口と流体的に接続することができる。
【0153】
いくつかの構成では、排出口は、内燃機関の燃焼室と流体的に接続することができる。
【0154】
いくつかの構成では、注入口は排気に流体的に接続することができる。
【0155】
いくつかの構成では、1次流れのガスと2次流れの排気ガスは、本体内で融合させることができる。
【0156】
いくつかの構成では、1次流れのガスと2次流れの排気ガスは、収束部と排出口との間で圧縮することができる。
【0157】
いくつかの構成では、注入口のサイズは調整可能である。
【0158】
いくつかの構成では、吸注入口の大きさは、過給機システムを組み込んだ車両の走行速度または吸注入口の吸気圧に基づいて調整することができる。
【0159】
いくつかの構成では、インレットは、過給機システムを組み込んだ車両の前面方向に開くことができる。
【0160】
いくつかの構成では、注入口は速度スタックを含むことができる。
【0161】
いくつかの構成では、注入口はトランペット形状を含むことができる。
【0162】
いくつかの構成では、注入口はエアホーン形状を含むことができる。
【0163】
いくつかの構成では、注入口は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する内周部を含むことができる。注入口は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する内周部を含むことができる。
【0164】
いくつかの構成では、ベンチュリ装置が、内燃機関用の過給器のために本明細書に開示される。ベンチュリ装置は、ガスの1次流れを受け取ることができる注入口を含むことができる。ベンチュリ装置は、排出口を含むことができる。ベンチュリ装置は、注入口と排出口との間に配置された本体を含むことができる。本体は、収束部と分岐部とを含むことができる。収束部は、1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させることができる。分岐部は、1次流れの速度を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる。本体は、内燃機関からの排気ガスの2次流れを受けることができる環状チャンバを含むことができる。本体は、1次流れを包囲し、環状チャンバからの2次流れを、収束部と排出口との間で、1次流れの流れ方向に対して相対的な角度で、1次流れに導くことができる2次入力を含むことができ、注入口で吸引を生じさせ、1次流れを注入口を通して本体内に吸い込み、内燃機関に流れる前に1次流れと2次流れとを一緒に混合するように構成された渦を生じさせることができる。
【0165】
いくつかの構成では、ガスの1次流は周囲空気を含むことができる。
【0166】
いくつかの構成では、ガスの1次流は、内燃機関からの排気ガスを含むことができる。ガスの1次流は排気燃料を含むことができる。
【0167】
いくつかの構成では、本体は、収束部と分岐部との間に配置されたスロートを含むことができる。スロートは、収束部の直径および分岐部の直径よりも小さい直径を含むことができる。
【0168】
いくつかの構成では、2次入力は環状通路であり得る。
【0169】
いくつかの構成では、2次入力は1つ以上の開口部を含むことができる。
【0170】
いくつかの構成では、2次入力は複数の開口部を含むことができる。
【0171】
いくつかの構成では、2次入力は環状ギャップを含むことができる。
【0172】
いくつかの構成では、2次入力はリングギャップを含むことができる。
【0173】
いくつかの構成では、2次入力は本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0174】
いくつかの構成では、3次入力は、本体を通る1次流れを円周方向に取り囲むことができる。
【0175】
いくつかの構成では、2次入力は、1次流れの流路に対して円周方向に分布し得る1つ以上の開口部を含み得る。2次入力は、2次流れを1次流れに向かって半径方向内側に向けることができる。
【0176】
いくつかの構成では、環状チャンバは、本体を通る1次流れを取り囲むことができる。
【0177】
いくつかの構成では、本体は複数の2次入力を含むことができる。
【0178】
いくつかの構成では、収束部は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0179】
いくつかの構成では、分岐部は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。分岐部は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなる断面流路面積を含むことができる。
【0180】
いくつかの構成では、分岐部の長さは収束部の長さよりも大きくすることができる。
【0181】
いくつかの構成では、収束部は第1の収束部とすることができ、本体は、分岐部と2次入力との間に配置された第2の収束部をさらに含むことができる。
【0182】
いくつかの構成では、第2の収束部は、1次流れの流れ方向に大きさが減少する断面流路面積を含む。第2の収束部は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する断面流路面積を含むことができる。
【0183】
いくつかの構成では、第2の収束部の断面流路面積は、第1の収束部の断面流路面積および分岐部の断面流路面積よりも小さいサイズに収束する。
【0184】
いくつかの構成では、角度は90度とすることができる。
【0185】
いくつかの構成では、角度は60度から120度の間であり得る。
【0186】
いくつかの構成では、排出口の断面流路面積は注入口の断面流路面積よりも小さくすることができる。
【0187】
いくつかの構成では、環状チャンバは、流入する2次流れを環状チャンバ全体に分配することができるコアンダ面を含むことができる。
【0188】
いくつかの構成では、2次入力はコアンダ面を含むことができる。
【0189】
いくつかの構成では、第2の収束部の縮小角度は、35度から55度の間であり得る。
【0190】
いくつかの構成では、排出口は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流路面積を含むことができる。排出口は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが増加する断面流路面積を含むことができる。
【0191】
いくつかの構成では、排出口の縮小角度は55度から65度の間であり得る。
【0192】
いくつかの構成では、分岐部の縮小角度は30~53度とすることができる。
【0193】
いくつかの構成では、収束部の縮小角度は33度から41度の間であり得る。
【0194】
いくつかの構成では、環状通路は、40~70度のコアンダプロファイルを含むことができる。
【0195】
いくつかの構成では、2次入力は、40度から70度の間のコアンダプロファイルを含むことができる。
【0196】
いくつかの構成では、バタフライ弁は圧力作動型ヒートライザーバタフライ弁とすることができる。
【0197】
いくつかの構成では、注入口は、1次流れの吸入圧力に基づいて注入口の開口部を調整することができる弾性ポリマーを含むことができる。
【0198】
いくつかの構成では、吸注入口は、1次流れの吸入圧力に基づいて吸注入口の開口部を調整することができるプログラム可能な金属ポリマーを含むことができる。
【0199】
いくつかの構成では、環状チャンバは凸面を含むことができる。
【0200】
いくつかの構成では、凸面は、環状チャンバ全体に2次流れを分配することを容易にすることができる。
【0201】
いくつかの構成では、2次入力は凸面を含むことができる。
【0202】
いくつかの構成では、環状通路は凸面を含むことができる。
【0203】
いくつかの構成では、凸面は、環状チャンバ全体に2次流れを分配することを容易にすることができる。
【0204】
いくつかの構成では、収束部を通る1次流れの移動は、本体外の周囲環境からの熱エネルギーが1次流れに伝達されるように、収束部を通る1次流れの温度を低下させ、排出口を通って排出される前に、分岐部を通る1次流れの温度および圧力を上昇させる。
【0205】
いくつかの構成では、2次入力は、渦を形成するために、1次流れの流れ方向に対して相対的な角度で、流体の2次流れを1次流れに向けるように構成され得る。
【0206】
いくつかの構成では、本体は逆止弁を含むことができる。
【0207】
いくつかの構成では、逆止弁は、注入口から排出口への1次流れの流れを促進することができ、1次流れが注入口を通って本体から流出するのを妨げる。
【0208】
いくつかの構成では、逆止弁は、注入口から排出口への1次流れの流れを促進し、1次流れが注入口を通って本体から流出するのを阻止することができる。
【0209】
いくつかの構成では、逆止弁は一方向逆止弁であり得る。
【0210】
いくつかの構成では、逆止弁は弁状導管であり得る。
【0211】
いくつかの構成では、逆止弁は固定ジオメトリ受動逆止弁とすることができる。
【0212】
いくつかの構成では、逆止弁は、ベンチュリ装置に向かう2次流れの流れを促進し、ベンチュリ装置から遠ざかる流れに抵抗するように配向されたメインチャネルおよび一連のループを含むことができる。
【0213】
いくつかの構成では、逆止弁は収束部に配置することができる。
【0214】
いくつかの構成では、逆止弁は、収束部と分岐部との間に配置され得る。
【0215】
いくつかの構成では、逆止弁は分岐部に配置することができる。
【0216】
いくつかの構成では、逆止弁はスロートに配置することができる。
【0217】
いくつかの構成では、逆止弁は、分岐部と第2の収束部との間に配置され得る。
【0218】
いくつかの構成では、逆止弁は、第2の収束部と排出口との間に配置され得る。
【0219】
いくつかの構成では、逆止弁は排出口に配置することができる。
【0220】
いくつかの構成では、逆止弁は注入口に配置することができる。
【0221】
いくつかの構成では、逆止弁はテスラ弁であり得る。
【0222】
前述のシステム(複数可)(デバイス(複数可)、装置(複数可)、アセンブリ(複数可)、構造(複数可)などを含む)を使用する方法が含まれる;使用する方法は、本開示において議論されるようなシステム(複数可)の機能および/または特徴を達成するために、本明細書において開示される特徴のいずれか1つ以上を使用または組み立てることを含み得る。前述のシステム(単数または複数)の製造方法が含まれ;製造方法は、本開示において議論されるようなシステム(単数または複数)の機能および/または特徴を達成するために、本明細書において開示されるシステム(単数または複数)の特徴のいずれか1つまたは複数を提供、作製、接続、組立、および/または設置することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0223】
本明細書に開示された実施形態の上述した特徴および他の特徴を、実施形態の図面を参照して以下に説明する。図示された実施形態は、保護範囲を説明することを意図しているが、限定することを意図していない。異なる開示された実施形態の様々な特徴を組み合わせて、本開示の一部である更なる実施形態を形成することができる。図面において、同様の要素には、同じ下2桁の参照数字が付されている場合がある。
【0224】
【
図1】
図1は、ベンチュリ装置の一例の断面図である。
【
図2】
図2は、
図1に示されたベンチュリ装置の簡略化された概略図である。
【
図3】
図3は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムを示している。このシステムは、
図1および
図2のベンチュリ装置を1つ以上組み込むことができる。
【
図4】
図4は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステムを示す。このシステムは、
図1および
図2のベンチュリ装置を1つ以上組み込むことができる。
【
図5】
図5は、排気ガスからのエネルギーでエンジンを充電するための過給機を示している。過給機は、
図1のベンチュリ装置を1つ以上組み込むことができる。
【
図7】
図7は、
図5および
図6に示された過給機の詳細な概略図である。図示されているように、過給機は、
図1のベンチュリ装置を組み込んでいる。
【発明を実施するための形態】
【0225】
特定の実施形態および例が以下に記載されるが、本開示は、具体的に開示された実施形態および/または使用、ならびにそれらの明らかな変更および等価物を超えて拡張される。したがって、本開示の範囲は、以下に説明する特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。さらに、本開示は、発電または内燃機関の過給に関連して多くの実施形態を説明するが、任意の実施形態およびその修正または等価物は、上記に限定されるべきではない。
【0226】
熱力学の第1定理によれば、エネルギーは生成も消費もできない。エネルギーは、あるエネルギー形態から別の形態に変換されるだけである。このため、閉鎖系におけるエネルギーの総量は一定である。
【0227】
エネルギーの形には価数の違いがある。つまり、熱という形で身体に蓄えられたエネルギーの総量は等しくても、温度の低い身体から温度の高い身体へと熱は流れることはない。逆に、温度の高い体から低い体への熱の移動は、自発的かつ自動的に起こる(熱力学の第2定理)。そのため、より温かい身体の熱は、より冷たい身体の熱よりも高い価値を持つ。この熱は、暖かい体から寒い体への熱の自動的な流れを利用する熱機関において、少なくとも部分的に機械エネルギーに変換することができる。得られる機械エネルギーの割合は、以下の式にしたがって、2つの温度の比率で示すことができる。
【数1】
【0228】
この割合は、カルノープロセスの効率と呼ぶことができる。
【0229】
本明細書で開示するように、熱エネルギーは、吸引機構によって機械的エネルギーに変換することができる。本明細書には、低品位の熱エネルギー(例えば、周囲温度)を高品質のエネルギー(電気)に変換するためのシステムおよび装置が記載されている。例えば、ベンチュリ装置を通って流れる流体(例えば、空気、水、ガスなど)内に1つ以上の流れ誘発渦を形成するベンチュリ装置が本明細書に記載される。1つ以上の渦は、ベンチュリ装置内の、ベンチュリ装置を通る1次流体の流れに2次流体の流れが合流(例えば、混合、融合)する位置で発生し得る。1つ以上の渦は吸引を形成し、1次流を注入口を通してベンチュリ装置内に吸い込むことができる。いくつかの構成では、ベンチュリ装置を通る流体の流れによって生じる吸引とベンチュリ効果は、ベンチュリ装置の少なくとも一部を通る1次流れの温度を下げることができ、ベンチュリ装置の外側の周囲環境の熱エネルギーを1次流れに伝達させる(例えば、1次流れを充電する)。一部の構成では、2次流体流は、内燃機関からの排気ガスを含むことができ、これは、1次流に混合(例えば、融合)されて1次流を充電することができる。したがって、本明細書で説明するベンチュリ装置は、「渦融合充電器」と呼ぶことができる。
【0230】
強制インダクション付きベンチュリ装置
図1は、渦融合チャージャまたはVFCとも呼ばれ得る例示的なベンチュリ装置(Z)の断面図を示す。ベンチュリ装置(Z)は、いくつかの構成では、中心軸CAに関する回転対称性を含むことができる回転対称な内周部を含むことができる。ベンチュリ装置(Z)は、管状構造とすることができる。ベンチュリ装置(Z)の内周部は、流体(例えば、水、ガス、空気、排気ガスなど)の1次流れを受容する内部領域、空洞、内腔などであり得る1次流路を規定し得る。いくつかの構成では、ベンチュリ装置(Z)の内周部は、円形状であり得る。いくつかの変形例では、内周部は、楕円形、多角形、不規則な形状、および/または他の形状などの他の形状とすることができる。内周部は、
図1の矢印の方向への流体の1次流れのための流路を規定することができる。ベンチュリ装置(Z)の内周部は、流体の1次流れのための断面流域を規定することができ、これは円形であり得る。内周部は、ベンチュリ装置(Z)の長さに沿って断面流域のサイズおよび/または形状が変化するように変化することができる。例えば、ベンチュリ装置(Z)の内周部は、その長さまたは中心軸CAに沿って異なるサイズを想定する内径を含むことができる。
【0231】
流体の1次流れは、注入口(Y)を介してベンチュリ装置(Z)に入ることができる。注入口(Y)は、1次流れを循環させることができる導管(例えば、管)に接続することができる。いくつかの変形例では、注入口(Y)は周囲空気に対して開放することができる。注入口(Y)の内周面は円形であり得る。いくつかの変形例では、注入口(Y)の内周面は、楕円形、多角形、不規則、および/またはその他とすることができる。注入口(Y)は、詳細Bに示すように、速度スタック、トランペット形状、および/またはエアホーン形状を含むことができる。注入口(Y)は、収束する内周部を含むことができる。注入口(Y)は、収束する断面流域を含むことができる。注入口(Y)は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する内周部を含むことができる。注入口(Y)は、1次流れの流れ方向にサイズが連続的に減少する内周部を含み得る。注入口(Y)は、1次流れの流れ方向に大きさが減少する断面流域を含むことができる。注入口(Y)は、1次流れの流れ方向においてサイズが連続的に減少する断面流域を含むことができる。注入口(Y)は、詳細Bに示されるように、湾曲した周壁を含むことができる。注入口(Y)は、注入口(Y)を通る1次流れの速度を増加させ、1次流れの圧力を減少させることができる。
【0232】
流体の1次流れは、排出口(H)を通ってベンチュリ装置(Z)から出ることができる。排出口(H)は、注入口(Y)としてベンチュリ装置(Z)の反対側に配置され得る。排出口(H)は、1次流れを循環させることができる導管(例えば、管)に接続することができる。いくつかの変形例では、排出口(H)は、本明細書に記載されるように、エンジンに接続することができ、圧縮ガスによるエンジンの過給を容易にする。排出口(H)の内周面は、円形とすることができる。いくつかの変形例では、排出口(H)の内周は、楕円形、多角形、不規則、および/またはその他とすることができる。排出口(H)の内周は、発散することができる。排出口(H)の断面流路面積は、1次流れの流れ方向に発散することができる。排出口(H)の内周面は、1次流れの流れ方向に大きくなり得る。排出口(H)の内周面は、1次流れの流れ方向に連続的に大きくなることができる。排出口(H)は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流域を含むことができる。排出口(H)は、1次流れの流れ方向に連続的に大きさが増加する断面流域を含むことができる。排出口(H)の内周面は、発散することができる。排出口(H)は、排出口(H)を通る1次流れの流速を減少させ、1次流れの圧力を増加させることができる。
【0233】
ベンチュリ装置(Z)は、注入口(Y)と排出口(H)との間に本体(例えば、管状体)を含むことができる。1次流路は、注入口(Y)と排出口(H)との間の本体を通って流れることができる。本体は、収束部(I)を含み得る。収束部(I)は、収束部(I)を流れる1次流体の速度を増加させることができる。収束部(I)は、収束部(I)を流れる1次流体の圧力を低下させることができる。収束部(I)の内周面は、円形であり得る。いくつかの変形例では、収束部(I)の内周部は、楕円形、多角形、不規則、および/またはその他であり得る。収束部(I)は、収束する内周部を含むことができる。収束部(I)は、収束する断面流域を含むことができる。収束部(I)は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する内周部を含むことができる。収束部(I)は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する内周部を含み得る。収束部(I)は、1次流れの流れ方向に大きさが減少する断面流れ領域を含むことができる。収束部(I)は、1次流れの流れ方向においてサイズが連続的に減少する断面流れ領域を含むことができる。収束部(I)は、円錐の形状を有する流れ領域を含むことができる。収束部(I)の断面流路面積は、一定の速度で減少し得る。収束部(I)を流れる1次流れの温度は、増加した流速および減少した圧力の結果として減少し得る。
【0234】
ベンチュリ装置本体(Z)は、狭窄部とも呼ばれるスロート(X)を含むことができる。スロート(X)は、収束部(I)と分岐部(J)との間に配置することができる。スロート(X)は、収束部(I)および分岐部(J)の内周よりも小さい内周を含むことができる。例えば、スロート(X)は、収束部(I)および分岐部(J)の直径よりも小さい直径を含むことができる。スロート(X)は、収束部(I)および分岐部(J)よりも小さい断面流路面積を含むことができる。いくつかの構成では、スロート(X)は、収束部(I)と分岐部(J)との接合部とすることができる。いくつかの構成では、スロート(X)は長さを含む。いくつかの構成では、スロート(X)の内周は、収束部(I)と分岐部(J)との間の変曲点である。いくつかの変形例では、収束部(I)はスロート(X)に収束し、すぐに分岐部(J)に発散する。
【0235】
ベンチュリ装置本体(Z)は、分岐部(J)を含むことができる。分岐部(J)は、注入口(Y)および収束部(I)の下流にあることができる。分岐部(J)は、スロート(X)の下流にあることができる。分岐部(J)は、収束部(I)と、排出口(H)、第2の収束部(K)、および/または二次入力(A1)との間に配置され得る。分岐部(J)は、分岐部(J)を通って流れる1次流体の速度を低下させることができる。分岐部(J)は、分岐部(J)を流れる1次流体の圧力を増加させることができる。分岐部(J)の内周面は、円形であり得る。いくつかの変形例では、分岐部(J)の内周部は、楕円形、多角形、不規則、および/またはその他であり得る。分岐部(J)は、発散する内周部を含むことができる。分岐部(J)は、分岐する断面流路面積を含み得る。分岐部(J)は、1次流れの流れ方向においてサイズが増大する内周部を含み得る。分岐部(J)は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが増加する内周部を含み得る。分岐部(J)は、1次流れの流れ方向に大きさが増加する断面流れ領域を含むことができる。分岐部(J)は、1次流れの流れ方向に連続的に大きさが増加する断面流れ領域を含むことができる。分岐部(J)は、円錐の形状を有する流れ領域を含むことができる。分岐部(J)の断面流路面積は、一定の速度で減少し得る。分岐部(J)は収束部(I)よりも長くすることができる。収束部(I)の断面流路面積の大きさは、単位長さ当たり、分岐部(J)の断面流路面積の大きさよりも急速に変化することができる。中心軸CAおよび/または1次流れの流れ方向に対する収束部(I)の周縁部の角度は、中心軸CAおよび/または1次流れの流れ方向に対する分岐部(J)の周縁部の角度よりも大きくすることができる。
【0236】
収束部(I)、スロート(X)、および/または分岐部(J)を通る1次流れの流れは、ベンチュリ効果を生じさせることができ、これにより注入口(Y)に吸引を生じさせることができる。収束部(I)およびスロート(X)を通る1次流れの流れは、ベンチュリ効果を生じさせ、注入口(Y)に吸引を生じさせることができる。収束部(I)を通る1次流れの流れは、ベンチュリ効果を生じさせ、注入口(Y)に吸引を生じさせることができる。収束部(I)および/またはスロート(X)を通る1次流れの速度の増加および圧力の減少は、ベンチュリ装置の本体(Z)の外側の周囲環境からの熱エネルギー(例えば、熱)が1次流れに伝達されるように、1次流れの温度を低下させることができる。いくつかの変形例では、ベンチュリ装置(Z)の本体、または少なくとも収束部(I)および/もしくはスロート(X)は、本体を通る熱エネルギーの効率的な伝達を促進するために、導電性材料(金属など)を含むことができる。
【0237】
ベンチュリ装置本体(Z)は、第2の収束部(K)を含むことができる。第2の収束部(K)は、注入口(Y)、収束部(I)、スロート(X)、および分岐部(J)の下流にあることができる。第2の収束部(K)は、分岐部(J)と2次入力(A1)と排出口(H)との間に配置され得る。第2の収束部(K)は、第2の収束部(K)を流れる1次流れの速度を増加させることができる。第2の収束部(K)は、第2の収束部(K)を流れる1次流体の圧力を低下させることができる。第2の収束部(K)の内周面は、円形であり得る。いくつかの変形例では、第2の収束部(K)の内周部は、楕円形、多角形、不規則、および/またはその他であり得る。第2の収束部(K)は、収束する内周部を含むことができる。第2の収束部(K)は、収束する断面流域を含み得る。第2の収束部(K)は、1次流れの流れ方向にサイズが減少する内周部を含み得る。第2の収束部(K)は、1次流れの流れ方向に連続的にサイズが減少する内周部を含み得る。第2の収束部(K)は、1次流れの流れ方向に大きさが減少する断面流れ領域を含むことができる。第2の収束部(K)は、1次流れの流れ方向においてサイズが連続的に減少する断面流れ領域を含むことができる。第2の収束部(K)は、円錐の形状を有する流れ領域を含むことができる。第2の収束部(K)、収束部(I)、および/または分岐部(J)の断面流動面積は、単位長さ当たり一貫した速度で変化し得る。1次流れの中心軸CAおよび/または流れ方向に対する収束部(K)の周縁部の角度は、1次流れの中心軸CAおよび/または流れ方向に対する分岐部(J)、収束部(I)、および/または排出口(H)の周縁部の角度よりも大きくすることができる。
【0238】
管、導管、チャンバ、ルーメンなどとも呼ばれ得る導管(G)は、流体(例えば、水、ガス、空気、排気ガスなど)の2次流れをベンチュリ装置(Z)に循環させることができる。本明細書で説明するように、導管(G)は、1次流れの一部を2次流れとして1次流れに再循環させることができる。導管(G)は、ベンチュリ装置(Z)の本体の環状チャンバ(A2)に接続して、2次流れを環状チャンバ(A2)に導くことができる。一部の構成では、複数の導管(G)を複数の位置で環状チャンバ(A2)に接続して、2次流れを環状チャンバ(A2)に導くことができる。
【0239】
ベンチュリ装置(Z)の本体は、環状チャンバ(A2)を含むことができる。環状チャンバ(A2)は、リング形状とすることができる。いくつかの構成では、環状チャンバ(A2)は、トーラス形状とすることができる。環状チャンバ(A2)は、流体の1次流れを包囲することができる。環状チャンバ(A2)は、ベンチュリ装置(Z)の中心軸CAを取り囲むことができる。環状チャンバ(A2)は、流体の1次流れを円周方向に取り囲むことができる。流体の2次流れは、環状チャンバ(A2)全体に広がることができる。環状チャンバ(A2)の表面は、環状チャンバ(A2)全体に広がる流体の2次流れを容易にするコアンダ面またはプロファイルを含むことができる。環状チャンバ(A2)の表面は、環状チャンバ(A2)全体に広がる流体の2次流れを促進するために凸状であり得る。2次流れは、環状チャンバ(A2)全体に広がるように、環状チャンバ(A2)の表面(複数可)に付着(例えば、分子付着)することができる。
【0240】
ベンチュリ装置(Z)の本体は、2次入力部(A1)を含むことができる。2次入力部(A1)は、注入口(Y)、収束部(I)、スロート(X)、分岐部(J)、および/または第2の収束部(K)の下流に配置することができる。2次入力(A1)は、収束部(I)、スロート(X)、分岐部(J)、および/または第2の収束部(K)と、排出口(H)との間に配置され得る。2次入力(A1)は、環状チャンバ(A2)から1次流れおよび/または内部領域および/または1次流れが通るベンチュリ装置(Z)の1次流路への1つまたは複数の流路を含むことができる。2次入力(A1)は、環状通路、1つまたは複数の開口部、複数の開口部、1つまたは複数のスロット、環状隙間、および/または環状隙間とすることができる。2次入力(A1)は、ベンチュリ装置(Z)の本体を通る1次流れを包囲することができる。2次入力(A1)は、本体を通る1次流れを円周方向に取り囲むことができる。2次入力(A1)は、1次流れの流路に対して円周方向に分布する1つ以上の開口部を含むことができる。2次入力(A1)は、ベンチュリ装置(Z)の本体の内周に環状の開口部を画定することができる。2次入力(A1)は、1次流れの流れ方向に対して、および/またはベンチュリ装置(Z)の本体の中心軸CAに対して相対的に、2次流れを1次流れに向けることができる。角度は、いくつかの変形例では、90度とすることができる。角度は、いくつかの構成では、60度から120度の間とすることができる。2次入力(A1)は、2次流れを、少なくとも部分的に、1次流れの流れ方向に対して向けることができる。1次流れへの2次入力(A1)による2次流れの導入は、1次流れに渦、旋回(複数可)、1つ以上の渦、および/またはそのようなものを生じさせることができる。渦の生成は、注入口(Y)において、1次流れを注入口(Y)を通してベンチュリ装置(Z)へ吸い込む吸引を生成することができる。ベンチュリ装置(Z)への1次流れの吸引は、収束部(I)およびスロート(X)を通る1次流れの速度の増加および圧力の減少を引き起こすことができ、これにより、収束部(I)および/またはスロート(X)を通る1次流れの温度が低下して、ベンチュリ装置(Z)の本体の外側の周囲環境からの熱エネルギー(例えば、熱)が本体を通って1次流れに伝達され、1次流れが熱エネルギーで充電される。スロート(X)の下流側(例えば、分岐部(J))の1次流れの温度と圧力は、排出口(H)から出る前に上昇する可能性がある。本体の内部領域(例えば、1次流路)への2次入力(A1)の開口部は、導管(G)から環状チャンバ(A2)への入力の断面流路面積よりも小さくすることができる。2次入力(A1)は、2次流れを、流体の1次流れおよび/または本体の中心軸CAに向かって半径方向内側に向けることができる。
【0241】
いくつかの構成では、本体は逆止弁を含むことができる。逆止弁は、注入口(Y)から排出口(H)への1次流れの流れを促進し、1次流れが注入口(Y)を経由して本体から流出するのを妨げるおよび/または抵抗することができる。いくつかの構成では、逆止弁は一方向逆止弁とすることができる。いくつかの構成では、逆止弁は弁式導管とすることができる。いくつかの構成では、逆止弁は固定形受動逆止弁とすることができる。いくつかの構成では、逆止弁は、ベンチュリ装置に向かう2次流れの流れを促進し、ベンチュリ装置から遠ざかる流れに抵抗するように配向されたメインチャネルおよび一連のループを含むことができる。いくつかの構成では、逆止弁はテスラ弁とすることができる。いくつかの構成では、逆止弁は収束部(I)に配置することができる。いくつかの構成では、逆止弁は、収束部(I)と分岐部(J)との間に配置することができる。いくつかの構成では、逆止弁は分岐部(J)に配置され得る。いくつかの構成では、逆止弁はスロート(X)に配置することができる。いくつかの構成では、逆止弁は、分岐部(J)と第2の収束部(K)との間に配置することができる。いくつかの構成では、逆止弁は、第2の収束部(K)と排出口(H)との間に配置され得る。いくつかの構成では、逆止弁は、排出口(H)に配置され得る。いくつかの構成では、逆止弁は注入口(Y)に配置することができる。
【0242】
本明細書に記載されるように、ベンチュリ装置(Z)は、位置(G)、(H)および(I)に3つの開口部を含むことができる。いくつかの変形例では、これらの3つの開口部は、環境に対して開放され得る。環状チャンバ(A2)は、環状ギャップ(A1)を介してベンチュリ装置(Z)の内部領域(例えば、1次流路)と連通することができる。本体の内側領域は、位置(E)においてテーパを付けることができ、したがって、位置(F)および(D)よりも小さい内径を有する。位置(F)から位置(E)へのテーパー(内径の縮小)と、位置(E)から位置(D)への延長(内径の拡大)は、円錐形のような連続的なものとすることができる。2次流れが開口部(G)に導入されると、2次流れは環状チャンバ(A2)に流入し、環状チャンバの全体を含むことができる環状チャンバ内で半径方向にそこに分配される。環状チャンバ(A2)から、2次流れは2次入力(A1)を介してベンチュリ装置本体(Z)の内部領域に流れ込み、そこで渦を発生させ、注入口(Y)で吸引効果を発生させる。その結果、1次流れは注入口(Y)から吸い込まれ、排出口(H)に向かって排出される。位置(E)(例えば、スロートや狭窄部(X))では、ベンチュリ効果により、吸い込まれた空気の流速が増加します。吸引効果とベンチュリ効果を組み合わせることで、渦の手前の温度を下げることができ、周囲からの熱が1次流れに吸収され、1次流れに周囲環境からのエネルギーが充電されます。
【0243】
いくつかの構成では、ベンチュリ装置(Z)の回転対称設計は使用されず、ベンチュリ効果は生成されない場合がある。一部の構成では、渦の一方の側で吸引を行い、渦の他方の側で渦を取り囲む流動可能な媒体の排出を行う、流れに誘起された渦の形成を生じさせる本体を使用することができる。吸引工程で吸引された流動性媒体は冷却することができる。吸い込まれた冷却された流動性媒体は、例えば、環境からの熱(例えば、熱エネルギー)を吸収することができ、その結果、流動性媒体の内部エネルギーが増加する。熱交換器を介した流動媒体の誘導を用いてもよい。
【0244】
周囲の熱エネルギーを電気エネルギーに変換するシステム
容易にするために、
図2は、
図1のベンチュリ装置(Z)の簡略化された概略図を示す。
図2の(G)、(H)、(I)の文字は、
図1の(G)、(H)、(I)の位置の開口部に対応している。別の言い方をすれば、(I)は注入口(Y)に対応し、導管(G)は(G)に対応し、(H)は排出口(H)に対応する。
【0245】
図3は、周囲環境からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためのシステム100を示す。システム100は、流体の1次流れを循環させる流体ループ(W)を含むことができる。流体ループ(W)は、1次流れの流体を循環させるためのチューブ、導管、パイプなどを含むことができる。システム100は、1つ以上のベンチュリ装置(Z)(例えば、2つ)、ポンプ、タービン、発電機、モータ、および/またはスイッチを含むことができる。1つ以上のベンチュリ装置(Z)(例えば、2つ)、ポンプ、および/またはタービンは、流体ループ(W)上に配置され得る。ポンプは、流体ループ(W)上の第1のベンチュリ装置(VFC1)と第2のベンチュリ装置(VFC2)との間に配置され得る。タービンは、流体ループ(W)上の第1のベンチュリ装置(VFC1)と第2のベンチュリ装置(VFC2)との間に配置され得る。第1のベンチュリ装置(VFC1)は、流体ループ(W)上で、ポンプとタービンとの間に配置され得る。第2のベンチュリ装置(VFC2)は、流体ループ(W)上のポンプとタービンとの間に配置することができる。1次流れは、ポンプから流れ始め、流体ループ(W)上の第1のベンチュリ装置(VFC1)、タービン、および第2のベンチュリ装置(VFC2)を通過してから、再びポンプに到達して再循環することができる。本明細書で説明するように、再循環導管、フローライン、または2次フロー導管(R)は、
図1を参照して説明した導管(G)と同じであることができ、1次フローの一部(例えば、
図1を参照して上述したように、第1のベンチュリ装置(VFC1)および第2のベンチュリ装置(VFC2)の外側の周囲環境からの熱エネルギーの採取を容易にするための吸引を生成するために、流体ループ(W)から、第1のベンチュリ装置(VFC1)および第2のベンチュリ装置(VFC2)に戻る渦を生成する。)いくつかの構成では、再循環導管(R)は、タービンまたはポンプにおける流体ループ(W)から第1のベンチュリ装置(VFC1)および第2のベンチュリ装置(VFC2)に、1次流れから引き出された2次流れを導くことができる。発電機は、1次流がタービンを駆動する際に、タービンの機械的エネルギーから電気エネルギーを生成することができる。発電機は、発電機からの電気エネルギーがモータに電力を供給できるように、スイッチによってモータに電気的に接続することができる。モータはポンプに電力を供給することができる。発電機がモータに電力を供給するには不十分な電気エネルギーを供給している場合、スイッチは、ラインAによって外部の電気エネルギーをモータに供給する位置にあることができる。
【0246】
本明細書に記載されるように、ベンチュリ装置(Z)は、ベンチュリ装置(Z)の外側の周囲環境から熱エネルギーを収穫し、ベンチュリ装置(Z)を通る流体の1次流れをその収穫されたエネルギーで充電することができる。例えば、ベンチュリ装置(Z)を通る流体の1次流れの温度は、熱がベンチュリ装置(Z)の本体(例えば、第1のベンチュリ装置(VFC1)および第2のベンチュリ装置(VFC2))の壁を通って流体の1次流れに伝達されるように低下することができ、それによって、ベンチュリ装置(Z)の外側の周囲環境(例えば、空気)からの熱エネルギーで流体の1次流れを充電し、タービンを駆動し、このタービンが発電機を駆動して電気を生成する。
【0247】
摩擦損失、散逸損失、および個々のエネルギー形態間の変換損失は発生しないと仮定することができる。電気スイッチ(
図3左上)が位置Cに設定されている場合、点Aから出発して、電気エネルギーはモータに向けられ、ポンプを駆動し始める。このポンプは、空気のような気体でもよい流体の1次流れを駆動するものと仮定する。この1次流は、流体ループの(11)、(12)、(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、および(10)の各ポイントを通過する、流体ループ)は、装置ポンプ、VFC1(例えば、第1のベンチュリ装置(K))、タービン、およびVFC2(例えば、第2のベンチュリ装置(K))を連結する。この循環流は、1次流と呼ぶことができる。1次流れは、2つの効果をもたらすことができる。第1に、タービンが駆動され、発電機が駆動され、その結果、電気エネルギーが電気の形で取り出される。第2に、点(13)において、2次流れは、点(14)および(15)を介してVFC1およびVFC2に導かれ、そこで1次流れに再び合流する。その結果、上述の渦がVFC内に形成され、VFCの背面(ポイント(1)と(7))に吸引が発生する。
【0248】
上述したように、VFCでは、一方の側(位置(1)と(7))に吸引を発生させ、他方の側(位置(2)と(8))に圧力上昇を発生させる渦が形成される。吸引側では、1次流れの吸入とベンチュリ効果の組み合わせにより、1次流れが冷却され、熱エネルギーが熱の形で周囲から吸収される。圧力側で吸収されたこのエネルギーは、圧力を上昇させ続け、2次空気流を介してVFCに戻されます。その結果、渦の旋回が増大し、吸引効果が高まり、それに伴う冷却や循環流体への熱の輸送が促進される。したがって、これは環境に存在する熱エネルギーによって駆動される自己増幅ループである。
【0249】
圧力側では、この吸収されたエネルギーは、位置(13)の圧力が増加し続けることを意味し、したがって、2次流れを介してVFCにも戻される。これは、VFCの渦を増加させ、吸引効果を増加させ、関連する冷却または循環流体への熱の輸送を増加させる。したがって、これは環境に存在する熱エネルギーによって駆動される自己強化サイクルである。同時に、ポンプ、VFC1、タービン、VFC2を通って循環する流体(空気でもよい)は、エネルギー的に帯電する(内部エネルギーが増加する)。このエネルギーは、タービンおよび発電機を介して電気エネルギーに変換され、摩擦などによるエネルギー損失を、ポンプを常にフルパワーで駆動できることで補うことができます。ポンプ、VFC1、タービン、VFC2の閉回路における流体の循環、および2次空気の流れを維持することができる。システム100は、「VFG」(「渦融合発電機」)と呼ぶことができる。
【0250】
本明細書で説明するように、システム100の特性は以下を含むことができる。
・熱エネルギー(例えば環境から)は、1つ以上のVFCによって、流れる流体の内部エネルギーを増加させることによって、流れる流体に伝達される(これは「流体の充電」と呼ぶことができる)、
・内部エネルギーは、流れている流体媒体から引き出すことができ(これは「流体媒体の排出」と呼ぶことができる)、そして
・流動性媒体から引き出されたエネルギーの一部は、摩擦、散逸(これはまた、電流が流れる場合の電気抵抗の影響を含むことができる)および/または変換損失によって引き起こされるエネルギー損失を補償することができ、VFGは、流動性媒体の充放電のサイクルが維持されるようなエネルギー(動作エネルギー)を供給することができる。
【0251】
発電機によって生成されたエネルギーが、モータを完全に駆動するのに十分なレベルに達した場合、電気スイッチは、位置Bに設定することができ、それによって、システム100は、外部電源なしで電力を生成することができるが、その代わりに、システム100によって収穫された熱エネルギーは、システム100に電力を供給するのに十分である。
【0252】
VFGは、
図4に見られるように、2次流れがタービンではなくポンプでVFGの位置13から始まるように変更することができる。
【0253】
いくつかの構成では、システム100からの余剰エネルギーは、電気エネルギーの形で電池に貯蔵されるか、または電力網に供給されることができる。
【0254】
システム100はまた、低温レベルで周囲環境からエネルギーを取得することを容易にすることができる。式1によると、Twarm=293K、Tcold=283K(差=10K)のVFGと、Twarm=1273K、Tcold=1229K(差=44K)の通常の熱機関のカルノー効率は同じになる。より低い温度差で、VFGは同じ効率を達成することができる。
【0255】
図3に示すVFGの原理では、使用するVFCの数に制限はない。原理的には1個のVFCを使用すれば十分であるが、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、26個、27個、28個、29個、30個、31個、32個、33個、34個、35個、36個、37個、38個、39個、40個、41個、42個、43個、44個、45個、46個、47個、48個、49個、50個、51個、52個、53個、54個、55個、56個、57個、58個、59個、60個、61個、62個、63個、64個、65個、66個、67個、68個、69個、70個、71個、72個、73個、74個、75個、76個、77個、78個、79個、80個、81個、82個、83個、84個、85個、86個、87個、88個、89個、90個、91個、92個、93個、94個、95個、96個、97個、98個、99個、100個またはそれ以上のVFCを1つのVFGに組み合わせることができる。このように、1つまたは複数のVFCをVFG内で組み合わせることができます。
【0256】
図3に示すVFGの原理は、使用するポンプの数に限定されない。ポンプの特性は、自由流動媒体中に流れを発生させることである。エンジンの台数も同様である。
【0257】
図3に示すVFGの原理は、使用するタービンの数に限定されない。タービンの特徴は、自由に流れる媒体から内部エネルギーを取り出すことである。これらのタービンは、任意の数の発電機に自由に接続することができる。
【0258】
VFG内の流体(例えば、空気)の流れは、任意の方法(例えば、カスケードの形)で導くことができる。しかし、流体がある地点でVFGに供給され、別の地点でVFGから排出されて環境に放出されることも可能である。この場合、VFGの運転に必要な運転エネルギーの割合は、排出時に流動媒体が持つエネルギーが取り除かれた分、増加する。タービンおよび発電機の数も限定されない。本明細書に記載されているように、1つまたは複数のVFGまたは渦融合充電器における流動性媒体(例えば、空気)の充電は、環境からの熱エネルギーと、このエネルギーを別の形態のエネルギー、例えば電気エネルギーに変換することによって達成することができる。
【0259】
このようにして、熱エネルギーは、VFC内の吸引作用機構によって機械エネルギーに変換され、最終的には電気エネルギーに変換される。提示されたVFGの利点は、価値の低い熱エネルギー(周囲温度)を価値の高いエネルギー(電気)に変換できることである。VFGは、吸引効果に基づいて前述のことを達成する。
【0260】
VFGおよびVFCは、少なくとも本明細書に記載されているものを含むことができる任意の流動性媒体と共に使用することができる。
【0261】
内燃機関用過給機システム
ターボチャージャーは、エンジン充電の一種です。ターボチャージャーは、エンジン出力または内燃エンジンの効率を向上させる。その動作モードは、排気システム内のタービンによってエンジン排気ガスのエネルギーの一部を使用することであり、このタービンはいわゆるコンプレッサを駆動し、吸気システム内の圧力を上昇させ、それによって特に、過給されていない自然吸気エンジンと比較して、より多くの燃焼空気が供給される。
【0262】
ターボチャージャーは、排出される排気ガスのエネルギー(熱エネルギー、例えば熱エネルギー、一部は運動エネルギー、例えば運動エネルギーも)を利用する少なくとも1つの排気ガスタービンと、このタービンによって駆動されるエンジンの吸気用のコンプレッサとから構成され、これにより空気流量が増大し、ピストンの吸気仕事が減少する。排気ガスタービンからコンプレッサへの運動エネルギーの伝達は、伝動軸を介して行われる。
【0263】
ターボチャージャーは通常、排気ガスの圧力を利用するように設計されています(コンジェクションチャージ)。ほとんどのコンプレッサは、シリンダ内の低温でより良い充填を達成することができるチャージエアクーラに続いている。その目的は通常、シリンダ充填量を増やすことである。
【0264】
最新のターボチャージャーは、毎分290000回転にも達します(例えば、スマート3気筒ター本体ゼル)。このような高速回転では、ターボチャージャーシャフトを流体動圧滑り軸受に収納する必要がある。一部のターボチャージャーには、オイル供給接続に加えて冷却水回路用の接続がある。
【0265】
本明細書に記載されている過給機は、流体力学的機構の使用に基づいている。過給機は、可動部品を必要とすることなく、排気ガスに蓄積されたエネルギーを燃焼空気によるエンジンの負荷への影響に直接変換する。過給機には、渦融合充電器(例えば、ベンチュリ装置(Z))が含まれる。
【0266】
本明細書で説明する過給機は、可動部品がほとんどないため、メンテナンスが容易である。さらに、過給機は燃料利用率を高め、その結果、有効燃料消費量を減少させる。
【0267】
過給機とエンジンとの統合を
図5に示す。排気ガス(
図5の流れ5)からのエネルギーは、燃焼空気と燃料の量を増やしてエンジンにチャージするために使用することができる。この目的のために、排気ガス(
図5の流れ1)の一部は、エンジンの排気ガス(
図5の流れ5)から分岐され、過給機に供給されることができる。排気ガスの残り(
図6の流れ2)は、通常通り環境に排出することができる。電流1によって過給機に伝導されたエネルギーは、流体力学的メカニズムを介して、空気を引き込み(
図5の流れ3)、エンジンに導く(
図5の流れ4)ために使用することができます。エンジンのタイプに応じて、燃料は内燃機関内で異なる方法で導入することができる。ガソリンエンジンの場合、燃料は吸気流(
図5の流れ6)に噴射することができる。ディーゼルエンジンの場合、燃料は燃焼室内に直接噴射することができる(
図5の流れ7)。
【0268】
過給機の作用モードは、3つのサブ機能に細分化することができる(
図6参照)。
【0269】
第1のサブ機能:排ガス流(
図6の流れ1)の一部をバッファエレメント(
図6の区画3)にロードすることができる。
図6では、区画(3)内の入力流(1)が、区画(3)を出る出力流(2)よりも太い矢印で表されていることによって、このメカニズムを視覚化することができる。排ガス流のこの分岐部は、圧力が上昇することがある。この圧力は、1バールと2バールの間、2バールと3バールの間、3バールと4バールの間、4バールと5バールの間、5バールと6バールの間、6バールと7バールの間、7バールと8バールの間、8バールと9バールの間、9バールと10バールの間、および10バール以上とすることができる。排気ガス流のこの分岐した部分は、高温を有することができる。この温度は、20℃と30℃の間、30℃と40℃の間、40℃と50℃の間、50℃と60℃の間、60℃と70℃の間、70℃と80℃の間、90℃と100℃の間、100℃と110℃の間、110℃と120℃の間、120℃と130℃の間、130℃と140℃の間、140℃と150℃の間、150℃と160℃の間、160℃と170℃の間、170℃と180℃の間、190℃と200℃の間、200℃と210℃の間、210℃と220℃の間、220℃と230℃の間、230℃と240℃の間、240℃と250℃の間、250℃と260℃の間、260℃と270℃の間、270℃と280℃の間、290℃と300℃の間、300℃と310℃の間、310℃と320℃の間、320℃と330℃の間、330℃と340℃の間、340℃と350℃の間、350℃と360℃の間、360℃と370℃の間、370℃と380℃の間、390℃と400℃の間、400℃と410℃の間、410℃と420℃の間、420℃と430℃の間、430℃と440℃の間、440℃と450℃の間、450℃と460℃の間、460℃と470℃の間、470℃と480℃の間、490℃と500℃の間、および500℃以上。排気ガスに蓄積されたエネルギー(圧力と温度の上昇)は、他の2つのサブ機能を実現するために使用することができます。バッファエレメント(
図6の区画3)は、増幅器に動作電圧の形でエネルギーを供給し、増幅器に電流を介してこのエネルギーを導入する電気アキュムレータと同様の働きをすることができる。ここで、作動電圧は、バッファエレメントに貯蔵された排気ガスの圧力上昇または温度上昇に対応することができる。電流は、バッファエレメント(
図6の区画3)から出る流れ(
図6の流れ4)に対応し、この流れは、充電エレメント(
図6の区画8)に伝導することができる。
【0270】
第2のサブ機能:このサブ機能は、バッファ要素(
図6の区画3)から帯電要素(
図6の区画8)に伝導され得る流れ(
図6の流れ4)によって誘導される。第2のサブ機能は、この帯電要素で実現することができ、渦(
図6の細部5)の生成を伴う。渦は、本明細書で説明するように発生させることができる。
【0271】
第3のサブ機能:渦のエネルギーは元々排気ガスに由来する(排気ガスタービンを備えた従来のターボチャージャーで実現)。渦自体は、片側で真空を作り出し、周囲の空気(任意で燃料と一緒に)を吸い込み、反対側で圧縮する(コンプレッサを備えた従来のターボチャージャーで実現)。吸引された周囲空気は、
図6に流路6として示されている。圧縮された周囲空気は、渦によって排気流(
図6の流路4)と融合し、
図6では流路7として示されている。流路7は、内燃機関に負荷として供給することができる。過給機が車両に使用される場合、これら3つのサブ機能の効果は、車両前部に背圧を発生させる風の効果によって高めることができる。この背圧は、過給機による周囲の空気の吸入をサポートすることができる。
【0272】
過給機の1つの構成が
図7に概略的に示されている。エンジンからの排気ガスは排気マニホールドに流入する。マニホールドからの可能な経路の1つ(例えば、排気排出口導管)は、バタフライバルブ(例えば、圧力制御修正バタフライバルブ)によって遮断することができる(
図7の区画I)。他の経路(G)(例えば、導管)は、一方向逆止弁(例えば、テスラ一方向逆止弁、弁式導管、固定形状の受動逆止弁、メインチャネル、および一方向の流れを促進し、反対方向の流れに抵抗するように方向付けられた一連のループ)の上を通ることができ、この逆止弁は、通路のために開放されることができる。これにより、硬い移送ライン(
図7の区画または導管(G)を排気ガスで満たすことができる。導管(G)内の圧力は上昇し得る。導管(G)の圧力があるレベルに達したとき、バタフライ弁(I)は連通された圧力ラインを介して開くことができる。排気ガスは、通常通り、排気排出口導管を介して環境中に排出することができる。導管(G)内に緩衝された排気ガスは、
図1に関して本明細書で説明したように、環状チャンバ(
図7の環状チャンバA2)を介してベンチュリ装置(Z)内に、2次入力(
図7のA1)を介してベンチュリ装置(Z)の内部に通すことができる。このドレインにより、(G)内の圧力が低下する。その結果、バタフライバルブ(I)を再び絞ることができる。再び、より多くの排気ガスを導管(G)に導くことができる。導管(G)内の圧力は上昇することができる。区画G、H、Iは、一定の方法で作動圧力を提供する緩衝要素を形成することができる。逆止弁(H)としては、テスラ弁が適している(米国特許US1,329,559に記載されている)。
【0273】
この管の形状を説明するために、軸の特徴的な位置が矢印と文字B、C、D、EおよびFで示されている。上述のように、排気ガスは、管(G)から環状チャンバA2および2次入力(A1)(例えば、リングギャップ)を介してベンチュリ装置(Z)の内部に導入される。充填要素(例えば、ベンチュリ装置(K))の(D)の領域では、
図1を参照して説明したように、渦が形成されることがある。この渦により、注入口(Y)(位置F)に真空が形成される。その結果、周囲の空気が、注入口(Y)およびスロート(E)を介してベンチュリ装置(Z)に吸い込まれ得る(例えば、構造)。この空気は渦の反対側(C方向)で圧縮されるため、(B)と(E)の間のパイプの領域は圧縮室と呼ぶことができる。外気と排気ガスは(B)に対応する位置で融合され、エンジンの燃焼室に押し込まれ、エンジンを過給する。
【0274】
注入口開口部(F)の直径は、(過給機が車両に使用される場合)走行速度に応じて異なる場合がある。走行速度が高い場合、吸注入口(F)は小さくなります。走行速度が低い場合は、吸注入口の開口部を大きくすることができます。吸注入口の大きさは、エンジンの大きさ、馬力、車両の最高速度に関連して調整することもできます。
【0275】
さらに、周囲空気の注入口(
図7のオプションの詳細B)は、高速度での空気のスムーズで均一な進入を可能にする速度スタックのように形成することができる。ここでは、渦の発生を促進する共振効果も観察される。さらに、ベンチュリ装置(Z)の内壁は、半径の注入口および/または「プレナム」を含むことができる。速度スタック、トランペット、またはエアホーンは、注入口(Y)で使用することができる異なる長さを有するトランペット形状の設計である。これらの設計は、層流として知られる壁に付着した流れで、高速でスムーズかつ均一な空気の進入を可能にする。吸気管内の長さに応じて圧力パルスの周波数を調整できる共振パイプとして機能させることで、吸気管のダイナミックチューニングレンジを変更する。現代のエンジンは、吸気管容積とそれに関連する共振周波数を調整することができ、吸気バルブが開いている間、大気圧よりも高い吸気圧が得られるように設計されている。
【0276】
システム、過給機、過給機システム、およびベンチュリ装置(K)は、様々な寸法で作ることができる。
図7による過給機のためのいくつかの非限定的な例示的な寸法を以下に示す:
(D)と(C)の間の長さ=6.00インチから7.00インチの間
リングギャップ(A1)=0.001インチ~0.003インチ
B=1.57~1.68インチにおける内径(さらに「I.D.」と呼ぶ)
(D)と(B)の縮角=35°以上55°未満
(C)と(B)の縮角=55°以上65°未満
(C)での内径=1.63インチから2.05インチの間
内径(D)=3.25インチから4.01インチの間
(D)と(E)の間の長さ=4.50~6.00インチ
(D)と(E)の縮角=30°と53°
(E)の内径=1.25インチから2.35インチの間
(F)と(E)の縮角=33°以上41°未満
(F)と(E)の間の長さ=4.00インチから6.00インチの間
(G)は内径0.75インチから1.00インチの鋼管
(H)はテスラワンウェイバルブで、内径は1.25インチから1.95インチ
(I)は修正圧力作動ヒートライザーバタフライ弁
吸注入口(Y)である(F)は、入力される吸入圧力に対応して開度を調整するために、弾性ポリマーまたはプログラム可能な金属ポリマーで作ることができる。(E)と(F)の間の領域は、加えられる入力圧力(例えば、過給機が車両に取り付けられるべき場合、異なる走行速度で異なる動圧)に応じて開度を調整するために、弾性ポリマーまたはプログラム可能な金属ポリマーで作ることができる。
リングギャップ(A1)には、40°~70°のコアンダプロファイルを適用できる。
【0277】
熱エネルギーを電気エネルギーまたは別の形態のエネルギーに変換する方法であって、熱を電気エネルギーまたは別の形態のエネルギーに変換するために、吸引効果に基づく熱機関が使用されることを特徴とする方法。吸引効果は、流動媒体中の渦によって発生させることができる。渦の発生は、自由流動媒体の流れによって直接引き起こされることもある。吸引効果により、流動性媒体が吸い込まれ、吸い込まれた流動性媒体の温度が低下し、吸い込まれた流動性媒体が熱の形でエネルギーを吸収し、内部エネルギーが増加する。流動媒体に吸収されたエネルギーは、再び流動媒体から引き出すことができる。流動性媒体に蓄積されたエネルギーは、タービンと発電機を組み合わせて引き出すことができる。引き出されたエネルギーは、電気エネルギーの形で引き出すことができる。渦の発生は、管に類似し、その内径が軸に沿って異なる値を取り得る部品(以下、「VFC」と呼ぶ)内で行われる。この部品には開口部を設けることができ、そこに流動性の媒体を導入することができる。部品内部に渦を発生させ、吸引効果をもたらすことができる。流動性媒体は、渦の一方の側で吸い込まれ、渦の他方の側で排出される。流動性のある媒体は、前方から流入し、後方から流出することによって、部品内を流れることができる。熱エネルギーは、1つ以上のVFCによって流れる流体媒体に伝達することができる。流体媒体の内部エネルギーを増加させることにより、このプロセスは「充電」と呼ばれる。内部エネルギーは、流れる流体媒体から引き出すことができ、これは「放電」と呼ばれる。放電によって引き出されたエネルギーの一部は、流動媒体の充電と放電のサイクルが維持されるように、エネルギー損失を補うために装置に供給することができる。
【0278】
内燃機関の排気ガスからのエネルギーを使用して、周囲空気で充電するか、または周囲空気と燃料の混合物で充電する方法(ターボチャージャ)。一部の構成では、機械的に動く部品や機械的に動く装置区画を使用しないこともある。ガス流によって装置内に渦を発生させることができる。この渦により、片側が真空または負圧になることがある。この負圧によって,周囲空気または周囲空気と燃料の混合気が吸い込まれる。この周囲空気または周囲空気と燃料の混合気は,渦の反対側で排出または圧縮され、内燃機関に導かれる。渦は、内燃機関からの排気ガスによって誘導することができる。
【0279】
システム、装置、およびその構成要素は、金属(鋼、アルミニウム、および/またはその他など)、金属合金、ポリマー(プラスチックなど)、セラミック、形状記憶材料、および/またはその他の適切な材料などの様々な材料で作ることができる。システム、装置、およびその構成部品は、亜鉛メッキ、塗装、亜鉛コーティング、粉体塗装、ビニールコーティング、プラスティドリップ、テクスチャ加工、および/または他の材料もしくは方法で仕上げることができる。
【0280】
システムおよび方法は、特定の実施形態および例の文脈で開示されてきたが、当業者には、システムおよび方法が、具体的に開示された実施形態を越えて、他の代替的な実施形態および/または実施形態の使用、ならびにそれらの特定の変更および等価物に及ぶことが理解されるであろう。開示された実施形態の様々な特徴および態様は、コンベヤの様々な態様を形成するために、互いに組み合わせられるか、または互いに置換され得る。本開示の範囲は、本明細書に記載された特定の開示された実施形態によって限定されるべきではない。
【0281】
個別の実施の文脈で本開示において説明される特定の特徴は、単一の実施において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施において別々に、または任意の適切な下位組み合わせで実施することもできる。さらに、特徴を特定の組み合わせで作用するものとして上述したが、場合によっては、クレームされた組み合わせから1つ以上の特徴を除外することができ、組み合わせを任意のサブコンビネーションまたは任意のサブコンビネーションのバリエーションとして請求することができる。
【0282】
さらに、操作は、特定の順序で図面に描かれているか、または明細書に記載されているかもしれないが、そのような操作は、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序で、または連続した順序で実行される必要はなく、すべての操作が実行される必要はない。図示または記載されていない他の操作も、例示の方法および工程に組み込むことができる。例えば、1つ以上の追加の操作を、記載された操作のいずれかの前、後、同時、または間に実行することができる。さらに、他の実施態様において、操作を並べ替えたり、順序を変えたりすることもできる。また、上述した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、全ての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、記載された構成要素およびシステムは、一般に、単一の製品において一緒に統合され得るか、または複数の製品にパッケージされ得ることが理解されるべきである。さらに、他の実施態様も本開示の範囲内である。
【0283】
「可能である」、「可能であろう」、「可能かもしれない」、または「可能性がある」などの条件付き言語は、特に別段の記載がない限り、または使用される文脈内で別段理解されない限り、一般に、特定の実施形態が特定の特徴、要素、および/またはステップを含むか、または含まないことを伝えることを意図している。したがって、このような条件付き表現は、一般に、特徴、要素、および/またはステップが1つまたは複数の実施形態に何らかの形で必要であることを意味することを意図していない。
【0284】
「X、Y、およびZのうちの少なくとも1つ」という語句のような接続語は、特に断りのない限り、アイテム、用語などがX、Y、またはZのいずれかである可能性があることを伝えるために一般的に使用されるものとして文脈とともに理解される。
【0285】
いくつかの実施形態を添付図面に関連して説明してきた。構成要素は、追加、削除、および/または再配置することができる。例えば、「上」および「下」のような方向参照は、議論を容易にするためのものであり、上部の特徴が底部に近接し、底部の特徴が上部に近接するように再配置され得る。さらに、様々な実施形態に関連する任意の特定の特徴、態様、方法、特性、品質、属性、要素などの本明細書における開示は、本明細書に規定される他のすべての実施形態において使用することができる。さらに、本明細書に記載される任意の方法は、言及されたステップを実行するのに適した任意の装置を使用して実施され得ることが認識されるであろう。
【0286】
要約すると、ジューシング装置および方法の様々な実施形態および例が開示されてきた。システムおよび方法は、それらの実施形態および例の文脈で開示されてきたが、本開示は、具体的に開示された実施形態を越えて、他の代替の実施形態および/または実施形態の他の用途、ならびにそれらの特定の改変および等価物に及ぶことが当業者には理解されるであろう。本開示は、開示された実施形態の様々な特徴および態様が、互いに組み合わされ得ること、または互いに置換され得ることを明示的に企図する。したがって、本開示の範囲は、上述の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではなく、後に続く特許請求の範囲の公正な読解によってのみ決定されるべきである。
【国際調査報告】