JP2022553915A - 均一低温性能逆マッシュルーム - Google Patents

Abstract

コンパクトサイズの低流量流体ノズルインサートが提供され、これはフラットトップ相互作用領域を有する前面に流体発振器チップ、および前面の反対側に位置する背面に流体を収容するためのマニホールドを含み得る。流体ノズルインサートは、マニホールドから流体を輸送するための少なくとも１つの供給口、少なくとも１つの供給口から流体発振器チップの相互作用領域に流体を向けるための前面に向けられた少なくとも１つのパワーノズル、および相互作用領域の下部にあるＶ字型の出口をさらに含み得る。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１９年１１月７日に出願された「Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｃｏｌｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｍｕｓｈｒｏｏｍ」と題された米国仮特許出願第６２／９３１，８３５号の利益と優先権を主張し、これは、共同所有の２０１１年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／４５１，４９２号および２０１４年４月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／９７８，７７５号；２０１２年３月１０日に出願されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ１２／２８８２８；２０１３年１１月２１日に出願された米国特許出願第１４／０８６，７４６号；米国特許第６，２５３，７８２号；２０１７年６月５日に出願された米国仮特許出願第６２／５１５，３５８号；および２０１８年６月５日に出願されたＰＣＴ／ＵＳ１８／３５９８３に関連し、それらの開示全体は、背景および実施可能性のために参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、広範囲のスプレーおよび洗浄用途に有用な逆マッシュルーム形のマッシュルームインサート形状を有する様々な低流量流体ノズルインサートに関する。一実施形態では、本開示は、幾何学的および寸法的制限を伴う低流量で実行することができる流体ノズルインサートに関する。別の実施形態では、本開示は、低流量での小規模用途向けの流体ノズルアセンブリにおいて所望のレベルの性能を達成する手段を提供するコンパクトな流体ノズルインサートに関する。

現代の多くの用途では、幾何学的および寸法上の制限での低流量で動作できる流体ノズルを必要としている。たとえば、自動車のセンサーおよびカメラ洗浄用途は、目的の仕様で実行しながら流体ノズルの形状を制限するさまざまな要因を考慮しなければならない。流体ノズルの大部分は、より小規模な動作で実行するように設計されていない。より小規模な設計では、スプレープロファイルの不安定性、スプレーファンの崩壊、および高粘度条件での乏しい性能を含む、機能しない程度まで流体ノズルの性能が低下することがある。低流量で小規模な用途で所望の性能仕様を達成するように機能するコンパクトなノズルを提供する必要がある。

低温が発生すると、高粘度の流体を使用した既知の流体発振器ノズルを介した流体のスプレーパターンには、標的表面を効率的に洗浄せず、過剰な流体の浪費をもたらす望ましくない結果が含まれることが確認されている。

以前の実施形態では、出願人のコンパクトな流体ノズルインサートは、スプレー分布および高粘度条件の両方で性能を改善する特定の特徴を備えて設計されていた。流体ノズルインサートの相互作用領域（「Ｉ_Ｒ」）は、コンパクトな流体ノズルアセンブリのサイズが小さいためにスプレープロファイルに見られる不要なヨー角とロールの量を最小限に抑えるために重要である。出願人の以前の研究では、相互作用領域はドーム型である。さらに、出願人による以前の実施形態は、マニホールドが相互作用領域と壁を共有し、出口の上の底壁が湾曲した形状を有し、そしてパワーノズルへの供給ラインがチップの側壁に向けられる設計を含む。これらの実施形態は、高粘度の流体を使用する低温での使用には理想的ではない。

したがって、本開示の目的は、これらに限定されるものではないが、幾何学的および寸法上の制限を伴う低流量で流体ノズルが機能することが望まれる場合、および高粘度の流体が低温で使用される場合を含む、外部対物レンズや広角センサーの外面などの表面を清掃して、低温で堆積した破片（堆積した汚れ、ほこり、泥、道路の塩、その他の堆積した破片など）を除去するための、効果的で視覚的に目立たない装置、システム、および方法を提供することである。

本開示は、広範囲のスプレーおよび洗浄用途に有用な逆マッシュルーム形のインサート形状を有する様々な低流量流体ノズルインサートに関する。一実施形態では、本開示は、高粘度を有する流体を用いて低温で機能することができる流体ノズルインサートに関する。

一実施形態では、相互作用領域を有する流体発振器形状を含む第１の表面を含む流体ノズルインサートが提供される。流体源から流体を受け取るためのマニホールドを有する第１の表面の反対側の第２の表面。流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するために第１の表面と第２の表面を連絡する少なくとも１つの供給口。流体を少なくとも１つの供給口から相互作用領域に向けるための、第１の表面に沿って配置された少なくとも１つのパワーノズル。相互作用領域から流体を通過させて振動流体ファンスプレーを分配するための、相互作用領域と連絡している第１のエッジに沿った出口。パワーノズルは、約０．４ｍｍの幅を有し得、相互作用領域は、約３ｍｍの幅を有し得、そして相互作用領域は、約２．２ｍｍの長さを有し得る。流体ノズルインサートは、第１の供給口から直接受け取られた流体を方向付けるための第１のパワーノズルと、第２の供給口から直接受け取られた流体を方向付けるための第２のパワーノズルとをさらに含み得る。バリアは、第１の供給口と第２の供給口との間に第２の表面に沿って配置することができる。マニホールドは、相互作用領域の反対側にあり得、相互作用領域といかなる周囲壁も共有しない。流体発振器の形状は、中心軸に沿ってほぼ対称であり得る。供給口は、前記第１のエッジから第１の距離に配置され得、そしてここでスロートは、第２の距離が第１の距離よりも大きくなるように、第１のエッジから第２の距離に配置され得る。第１の供給口および第２の供給口は、流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するために使用され得、第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルは、第１の表面に沿って配置され得、第１のパワーノズルは、第１の供給口と直接連絡し、第２のパワーノズルは第２の供給口と直接連絡する。第１の変曲点および第２の変曲点は、それぞれ、第１および第２のパワーノズルに沿って存在し得、ここで第１および第２の変曲点は、相互作用領域の周囲に対して中心軸に向かって内側に突出している。さらに、第１の点は、第１のパワーノズルの第１の変曲点の反対側に沿って配置され得、そして第２の点は、第２のパワーノズルの第２の変曲点の反対側に沿って配置され得、ここで第１の点および第２の点は、第１および第２の変曲点よりも中心軸からさらに離れた位置に配置される。それぞれが第１の表面に沿った直接経路を画定するように、第１の供給口は、開口部から第１のパワーノズルへのわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定され得、第２の供給口は、開口部から第２のパワーノズルまでわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定される。

別の実施形態では、相互作用領域を備えた流体発振器形状を有する第１の表面を含む流体ノズルインサートが提供される。流体源から流体を受け取るための反対側の第２の表面に沿って設けられたマニホールド領域。第１の表面と反対側の第２の表面との間の流体の連絡のための少なくとも１つの供給口、および少なくとも１つの供給口から流体発振器形状の相互作用領域に流体を向けるための少なくとも１つのパワーノズル、ここで少なくとも１つの供給口は、マニホールドから流体を輸送するために、第１の表面上の少なくとも１つのパワーノズルと直接連絡している垂直供給口である。相互作用領域から振動流体ファンスプレーを分配するための相互作用領域と連絡しているＶ字型の出口。流体ノズルインサートは、流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するための第１の供給口および第２の供給口、ならびに第１の表面に沿って配置された第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズル、ここで第１の供給口と直接連絡する第１のパワーノズル、第２の供給口と直接連絡する第２のパワーノズルをさらに含み得る。第１の変曲点および第２の変曲点は、それぞれ、第１および第２のパワーノズルに沿って配置することができ、ここで第１および第２の変曲点は、相互作用領域の周囲に対して中心軸に向かって内側に突出している。さらに、第１の点は、第１のパワーノズルの第１の変曲点の反対側に沿って配置され得、そして第２の点は、第２のパワーノズルの第２の変曲点の反対側に沿って配置され得、ここで第１の点および第２の点は、第１および第２の変曲点よりも中心軸からさらに離れて配置されている。それぞれが第１の表面に沿った直接経路を画定するように、第１の供給口は、開口部から第１のパワーノズルまでわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定され得、そして第２の供給口は、開口部から第２のパワーノズルまでわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定され得る。第１の供給口および第２の供給口は、前記第１のエッジから第１の距離に配置され得、ここで第２の距離が第１の距離よりも大きくなるように、スロートは、第１のエッジから第２の距離に配置される。

図１は、ＰＣＴ／ＵＳ１８／３５９８３の流体ノズル用のインサートの上面図である。

図２Ａは、本開示の一実施形態による流体ノズルの上面図である。

図２Ｂは、本開示の一実施形態による流体ノズルの底面平面図である。

図２Ｃは、本開示の一実施形態による流体ノズルの平面図である。

図３は、本開示の一実施形態による流体ノズルの上面図である。

図４は、本開示による流体ノズルインサートの斜視図である。

図５は、本開示による流体ノズルインサートの側面断面図である。

図６は、本開示による流体ノズルインサートの側面断面図である。

図７は、本開示による流体ノズルインサートの側面図である。

図８は、本開示による流体ノズルインサートの側面断面図である。

図９Ａは、図１の先行する実施形態の流体の分布である。

図９Ｂは、本開示の流体の分布である。

図１０は、異なる温度での５０％メタノールと５０％メタノールの粘度を比較するグラフ表示である。

図１１Ａは、その中に配置された流体ノズルインサートがないノズルハウジングの斜視図である。

図１１Ｂは、その中に配置された流体ノズルインサートを有するノズルハウジングの斜視図である。

本開示は、広範囲のスプレーおよび洗浄用途に有用である逆マッシュルーム形のマッシュルームインサート形状を有する様々な低流量流体ノズルインサートに関する。

本明細書で使用されるように、近似言語は、それが関連する基本的な機能に変化をもたらすことなく変化し得る任意の量的表現を修飾するために適用され得る。したがって、「約」および「実質的に」などの１つまたは複数の用語によって修飾された値は、場合によっては、特定された正確な値に限定されないことがあり得る。

コンパクトサイズの低流量流体ノズル回路またはインサートが提供される。流体ノズル回路またはインサートは、フラットトップ相互作用領域を有する第１の面または前面に流体発振器チップ、および流体がその中に流れることを可能にするための前面の反対側に位置する第２の面または背面にマニホールドを含む。流体ノズル回路は、マニホールドから流体を輸送するために前面と背面を連絡する少なくとも１つの供給口、少なくとも１つの供給口から流体発振器の前面に画定された相互作用領域に流体を向けるための少なくとも１つのパワーノズル、および相互作用領域から流体ノズルインサートの環境外側への流体の通過のための２つの平らな壁によって画定される相互作用領域に沿ったＶ字形の出口をさらに含み得る。生成されたスプレーファンのパターンは均一であり得、そして流体ノズルは高粘度の流体でうまく機能し得る。

図面に向けると、図１は、広範囲のスプレーおよび洗浄用途に有用な逆マッシュルーム形のインサートの先行実施形態の断面図である。図１は、出願人の以前の実施形態と本開示の実施形態との間の形状の違いを説明するために含まれている。この実施形態では、マニホールド部分２１８は、インサート２００の共通の側面に沿って壁を共有する相互作用領域２０２に隣接して配置されている。流体は、相互作用領域２０２上のマニホールド２１８から、ノズルハウジングの壁と相互作用領域２１８の周囲壁との間に画定された経路を通って、パワーノズル２０４および２０６を通って相互作用領域２０２に流れる。これらの流体経路はそれぞれ、インサート２００の共通の側面に沿って配置されている。さらに、相互作用領域２０２の底壁は、曲面（Ｗ_Ｃ）を含み、これは、インサートの機能的動作において役割を果たし、そこから結果として生じるファンスプレーを生成する。この実施形態は、流体が出口２０８で相互作用領域２０２を出るときに作成されるファンスプレーパターンの形状を操作するエッジブロック特徴２２０をさらに含む。

図２－８は、流体発振器インサート３００の本実施形態の図解である。図２Ａ－２Ｃは、流体インサート３００の正面図および背面図を示す。流体発振器回路３００は、流体を調整してそこから所望の流体ファンスプレーパターンを形成するために、第１および第２の表面内に規定されたパターン化形状を含む。インサート３００は、ノズルアセンブリ４００、４１０内の管腔を通して供給源から流体を導入するノズルアセンブリと共に使用されるように構成される。図１１Ａおよび１１Ｂを参照のこと。インサート３００は、相互作用領域３０２の周囲壁の周りで交差する第１のパワーノズル３１０および第２のパワーノズル３１２を備えた相互作用領域３０２を有する第１の表面を含む。出口３０８は、相互作用領域３０２から延在し、第１および第２のパワーノズル３１０、３１２の間に配置され得る。第１の供給口３０４は、インサート３００内に画定され、相互作用領域３０２の周囲に沿って第１のパワーノズル３１０と流体連絡している。第２の供給口３０６は、インサート３００内に画定され、相互作用領域３０２の周囲に沿って第２のパワーノズル３１２と流体連絡している。第１の供給口３０４は、第１の分岐３６２と第１のパワーノズル３１０との間の垂直供給口として説明され得、一方、第２の供給口３０６は、第２の分岐３６４と第２のパワーノズル３１２との間の垂直供給口として説明され得る。

マニホールド部分３１８は、相互作用領域３０２から反対側の第２の側に沿って設けられる。マニホールド３１８は、インサート３００の第２の表面内に規定されたパターン化形状を含み、供給源から流体を受け取るように構成される。マニホールド部分３１８は、流体を第１の供給口３０４に向けるための第１の分岐３６２と連絡している受容部分と、流体を第２の供給口３０６に向けるための第２の分岐３６４とを有する周囲を含む。マニホールド部分３１８は、第１の分岐３６２と第２の分岐３６４との間に配置されたマニホールドブロック３８０を含み得る。マニホールドブロック３８０は、略矩形の形状であり得、マニホールドブロック３８０のいずれかの側に沿った分岐３６２、３６４として規定される流体通路を画定するのを助けることができる。しかしながら、マニホールドブロック３８０は、概して任意の形状を有することができる。マニホールドブロック３８０は、流体の量を最小限に抑え、流れの循環の可能性を減らすことができる。インサート３００は、ノズルハウジング内に配置され、ノズルハウジング内の管腔（図示せず）を介して供給源から流体を受け取るように構成される。流体は、最初に、マニホールド３１８から第１および第２の供給口３０４、３０６を通って、第１および第２のパワーノズル３１０、３１２を通って相互作用領域３０２に流れ、次に、相互作用領域３０２を出口３０８を通って結果として生じるファンスプレーパターンにて出る。特に、流体は、流れが供給口３０４、３０６に向けられることができる限り、マニホールドブロック３８０なしで、またはマニホールド部分３１８の代替の形状で、依然としてマニホールド部分３１８を通って流れることができる。上記の特徴は、以下に説明するように図２－８に示されている。

図２Ａは、約５．０ｍｍまたはそれ未満の幅（Ｗ）、および約５．５０ｍｍまたはそれ未満の長さ（Ｌ）を有する逆マッシュルームデザインを有する相互作用領域３０２を示している。この実施形態は、マニホールド３１８（図２Ｂを参照）から流体を連絡し、それを流体ノズルインサート３００の相互作用領域３０２に向けるように構成された、第１および第２の供給口３０４および３０６のそれぞれを含む。一実施形態では、流体インサート３００のマニホールド３１８はまた、バリア３９０を含むことができる（図２Ｂおよび２Ｃを参照）。マニホールド３１８の位置は、流体ノズルインサート３００の相互作用領域３０２とは反対側に沿って配置され、これらの特徴の間に配置された床以外の相互作用領域３０２と周囲壁を共有しない。流体は、供給口３０４および３０６を介してマニホールド３１８から相互作用領域３０２に送られ得、ここで流体は、供給口３０４および３０６に入り、そしてパワーノズル３１０および３１２を通って流れるように構成される。流体は、パワーノズルおよび供給口に隣接する壁である第１および第２のデフレクタ３１４および３１６によって方向付けられ得る。デフレクタ３１４、３１６は、供給口３０４、３０６に対してある角度で延びることができ、ならびにパワーノズル３１０、３１２は、相互作用領域３０２に対してある角度で延びることができる。相互作用領域および出口に対する供給口、デフレクタ、およびパワーノズルの構成は、非常にコンパクトな空間で所望の流体の流れを提供するようなものである。幾何学的構成により、インサート３００の製造性が改善され、粘性のある冷流体の性能が改善される。

一実施形態では、図２Ａおよび３に示されるように、供給口３０４は、第１および第２の対向する壁３３２Ａ、３３２Ｂによって画定される経路である。同様に、供給口３０６は、第１および第２の対向する壁３３４Ａ、３３４Ｂによって画定される経路である。第１の壁３３２Ａ、第２の壁は、供給口３０４、３０６からそれぞれのパワーノズル３１０、３１２まで延在し、それぞれが、供給口３０４、３０６からそれぞれのパワーノズルへのわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１の表面に沿った経路を画定する。

相互作用領域３０２は、出口３０８の反対側にあるほぼ平坦な上壁３４０を有する周囲壁によって画定され得、ここで上壁３４０のエッジは、概して丸みを帯び、それぞれのパワーノズル３１０、３１２まで延びる。第１のパワーノズル３１０の第１のデフレクタ３１４は、変曲点３５２Ａで相互作用領域３０２の周囲壁と交差する。第２のパワーノズル３１２の第２のデフレクタ３１６は、第２の変曲点３５４Ａで相互作用領域３０２の周囲壁と交差する。第１の内壁３２０は、壁３３２Ｂが点３５２Ｂで相互作用領域３０２と交差するように、出口３０８と第１のパワーノズル３１０との間に配置され得る。第２の内壁３２２は、壁３３４Ｂが点３５４Ｂで相互作用領域３０２と交差するように、出口３０８と第２のパワーノズル３１２との間に配置され得る。第１の内壁３２０および第２の内壁３２２は、互いにほぼ真っ直ぐで角度のある関係を有し得、その結果、角度のある壁は、中心軸３４２に沿って整列され得る出口３０８に向かってつながる。

第１および第２の変曲点３５２Ａ、３５４Ａは、軸３４２に向かって内側に突出し、一方、第１および第２のパワーノズルの反対側に沿った点４５２Ｂおよび３５４Ｂは、中心軸３４２からさらに離れた位置に配置される。ここで、変曲点３５２Ｂ、３５４Ｂは、相互作用領域３０２の周囲から引き下げられ、一方、変曲点３５２Ａ、３５４Ａは、相互作用領域の周囲に突き出ている。

流体ノズルは、図２Ａに示されるこの中心軸３４２に沿って対称であり得、またはパワーノズル、流体の流れ、壁などが互いの鏡像であるように、少なくとも１つの軸に沿って対称であり得ることに留意されたい。一実施形態では、第１のパワーノズル３１０、第１の供給口３０４、第１のデフレクタ３１４、および第１の内壁３２０は、第２のパワーノズル３１２、第２の供給口３０６、第２のデフレクタ３１６、および第２の内壁３２２に対してほぼ対称な構成を有し得る。

出口３０８は、２つの対向する角度のある壁３２４、３２６によって画定され得る。第１の角度のある壁３２４は、出口３０８のスロート３４６で第１の内壁３１０と交差し得、一方、第２の角度のある壁３２６は、出口３０８のスロート３４６で第２の内壁３２２と交差し、そしてそこから延在し得る。第１および第２の角度のある壁３２４、３２６は長くされており、一般に第１および第２の内壁３２０、３２２よりも長く、これによりインサート３００のコンパクトな構成が可能になる。より具体的には、第１の供給口３０４および第２の供給口３０６は、概して対称であり得るインサート３００の第１のエッジ３５０から第１の距離（Ｆｄ）に配置され得る。スロート３４６は、第２の距離（Ｓｄ）が第１の距離よりも大きくなるように、インサート３００の第１のエッジ３５０から第２の距離（Ｓｄ）に配置され得る。

この形状は、コンパクトな構造、効率的な製造可能性、および所望の流体圧力および温度で結果として生じるファンスプレーパターンにおける流体の改善された均一な分布を可能にする。ファンスプレーのそのような改善は、以前の実施形態の図９Ａと比較して、図９Ｂに示されている。

図２Ｃに示されるように、流体インサート３００はまた、２つの供給口３０４、３０６の間にバリア３９０を含み得る。バリア３９０は、２つの供給口３０４、３０６が互いに影響を及ぼすこと、および一方の側方スプレーが他方よりも重いファンバイアスを引き起こすことを防ぐことができる。バリア３９０は、例えば、フィルタポスト３９２を含み得る。バリア３９０は、供給スロットでの循環渦を低減することができ、そして不安定な低温スプレーファンを防止することができる。

図３は、流体ノズルインサートの上記の特徴の様々な寸法を示す、インサート３００の前面の平面図である。本実施形態の寸法は、この規模の流体ノズルインサートで低温で高粘度の流体を使用するときに所望のファンパターンを得るのに理想的であり得るが、本開示は、均一なファンスプレー結果を得るためにこれらの寸法に限定されない。流体は、最初にマニホールド３１８（図２Ｂ）から第１および第２の供給口３０４、３０６を通って流れ、次に第１および第２のパワーノズル３１０および３１２を通って相互作用領域３０２に流れ、次に相互作用領域３０２からスロート３４６および出口３０８を通ってファンスプレーパターンにて出る。当業者は、この流体形状が、コンパクトな構成を含む特徴の驚くべき組み合わせから強化された性能を提供することを認めるであろう。ここで「コンパクト」とは、約４．５－５．５ｍｍ、理想的には約５．００ｍｍまたはそれ未満（一部の実施形態では幅は以下に示すように大きくてもよい）の幅（Ｗ）、および約４－７ｍｍ、それは約５．５０ｍｍまたはそれ未満であり得る（ただしいくつかの実施形態では、長さは以下に記載されるように、より長くまたはより短くなることがあり得る）の長さ（Ｌ）を有することを意味する。相互作用領域の幅（Ｉ_Ｗ）は、パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の７－８倍の間であり得、そしてパワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の約７．８倍であり得、これは、約０．４ｍｍであり得る。相互作用領域の高さ（相互作用の高さ－Ｉ_Ｈ）は、パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の５－６倍であり、これはパワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の約５．７倍であり得、そしてスロートオフセット（Ｔ_Ｏ）は、パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の１－１．５倍の間であり得、これは、パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の約１．２倍であり得る。

図３の実施形態に示される寸法は、本実施形態では約０．４ｍｍである、パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）；約５ｍｍである、流体ノズルインサート構造の幅（Ｗ）；パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の約７．８倍であり得る、相互作用領域の幅（Ｉ_Ｗ）；０．４４０ｍｍに等しいまたは約０．４４０ｍｍである、スロート幅（Ｔ_Ｗ）；パワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の約５．７倍の相互作用領域の高さ（Ｉ_Ｈ）；およびパワーノズル幅（Ｐ_Ｗ）の高さの約１．２倍であり得るスロートオフセット（Ｔ_Ｏ）を含む。

図４は、上記の図２Ａ、２Ｂ、および３に記載されているような流体ノズルインサート３００の斜視図を示している。この図は、相互作用領域３０２と供給口３０４および３０６との間の関係を示している。相互作用領域３０２の上部領域の形状は、ほぼ平坦であり得、インサートは、ノズルハウジング（図示せず）内にインサート３００を配置するのを支援するために面取り３６０内のリードを含み得る。図４はさらに、マニホールド３１８によるインサート３００の第１の表面と第２の表面との間の流体をパワーノズル３１０および３１２に伝達する供給口３０４および３０６の配向を示している。パワーノズル３１０、３１２は、互いに対して対称的に配置され得、出口３０８の狭い部分よりもインサートの前面により近い一般的な位置を有し得る。パワーノズルは、流体を方向付けて、相互作用領域３０２内に対向する渦流を生成してから、ほぼ均一なスプレーを有する振動ファンスプレーパターンで出口３０８を介して出る。出口３０８は、真っ直ぐで角度のある対称構成を有する内壁３２０および３２２によって画定され得、これらは、渦流体を出口３０８に送り、流体が従うファンパターンを規定するファンまたはＶ字形につながる。

図５は、図２Ａおよび２Ｂの断面上面図であり、インサート３００の相互作用幅（Ｉ_Ｗ）および相互作用高さ（Ｉ_Ｈ）を示している。図５は、相互作用領域３０２とマニホールド３１８との間の空間的関係をさらに示しており、ここで供給口３０４および３０６は、流体を相互作用領域３０２にもたらすために、マニホールド３１８にて第１の表面と第２の表面との間にまたがる。

図６は、図２Ａおよび２Ｂの異なる断面側面図であり、インサート３００のスロートオフセット（Ｔ_Ｏ）、ならびに図３に示されるような出口３０８と第１の供給口３０４との間の関係を示す。この実施形態では、インサート３００の外側エッジは、先細のエッジ３６０または斜角を含み、ただし、本開示のすべての実施形態に斜角が存在するわけではない。

図７は、インサートの一実施形態の長さ（Ｌ）および厚さ（Ｔｈ）の寸法を示すインサート３００の側面図である。この実施形態では、長さ（Ｌ）は、約４．６５ｍｍまたはそれ未満である。寸法は変動し得るが、この特定の実施形態では理想的であることが理解される。

図８は、出口３０８、供給口３０４および３０６、ならびに内壁３２０および３２２を含む相互作用領域３０２内の様々な構成要素の関係を示す、インサート３００の一実施形態の断面図である。この実施形態では、流体ノズルインサート構造の幅は５．０２ｍｍである。寸法は変動し得るが、この特定の実施形態では理想的であることが理解される。

図９Ａおよび９Ｂは、インサート３００を備えたノズルヘッドの新規の逆マッシュルーム設計（右）と比較した、図１のインサートを備えたノズルヘッドの元の逆マッシュルーム設計（左）におけるスプレーの分布の比較図である。図９Ａは、重い端のスプレーパターンを示し、一方で図９Ｂは、図２－８に示される形状による、より均一で均等な分布である。

開示される本出願の回路形状は、結果として生じる低温ファンスプレーの以下の特徴を含む。この設計は、低温で使用するための高粘度の流体のニーズを満たすように調整されており、図１の回路よりも向上した機能を示す。たとえば、５０％メタノールベースの流体混合物が図１の流体発振器インサートを備えたノズルアセンブリに導入された場合、結果として生じる低温ファンスプレーは特定の圧力範囲で安定しない。たとえば、０°Ｆの温度で、結果として生じる低温ファンスプレーは、約４－６ｐｓｉの流体圧力で出口から約２５°のファン角度を持ち、７－９ｐｓｉで厚い揺れるジェットになる。次に、結果として生じる低温ファンスプレーは、約１０ｐｓｉを超える圧力で、出口から約２５－３０°のファン角度で安定させることができる。反対に、５０％メタノールベースの流体混合物が、約０°Ｆの温度で本出願の図２－８の流体発振器インサート３００を備えたノズルアセンブリに導入される場合、結果として生成される低温ファンスプレーは、そのようなすべての圧力範囲にわたって安定して均一である。

５０％エタノールベースの流体混合物が、図１の流体発振器インサートを備えたノズルアセンブリに導入されると、結果として生じる低温ファンスプレーもまた、望ましくない特徴の影響を受ける。たとえば、温度が０°Ｆの場合、結果として生じる低温ファンスプレーは、出口から約３０°のファン角度の重い端の構成（図９Ａを参照）を有する。反対に、５０％エタノールベースの流体混合物が、約０°Ｆの温度で、本出願の図２－８の流体発振器インサート３００を備えたノズルアセンブリに導入されると、結果として生じる低温ファンスプレーは、出口から約２０－２５°のファン角度を有し、実質的に安定で均一な構成を有する（図９Ｂを参照）。

図１の設計と本願の設計の両方の流量は、２５ｐｓｉで２８０ｍｌ／分であるため、比較を行うことができることに留意されたい。さらに、図１０に示されるように、０°Ｆでの５０％メタノールの粘度は約１０ｃＰであり、０°Ｆでの５０％エタノールの粘度は約２５ｃＰであることに留意されたい。

図１１Ａは、その中に配置された流体ノズルインサート２００がないノズルハウジング４００の斜視図である。図１１Ｂは、付加的な製造技術で製造されたノズルハウジング４１０の斜視図であり、ここで流体ノズルインサート２００の第１および第２の表面の流体形状は、ノズルハウジング内に配置されているが、連続構造で製造されている。したがって、本開示は、インサート２００とは別の手段によって形成されたノズルハウジング４００に流体チップを挿入することによって形成されたノズルアセンブリを提供することを企図し、ノズルアセンブリ全体（ハウジングおよびインサート）を連続材料によって形成することを可能にする３Ｄ印刷または積層造形プロセスも企図する。図１１Ａおよび１１Ｂは、流体源（図示せず）から流体を受け取るための入口を備えたハウジングを示している。本明細書に開示される流体形状からのマニホールドは、本明細書に記載されるように、供給口およびパワーノズルを通して分配されるノズルハウジングの入口から流体を受け取るように構成される。

新規なコンパクトな流体ノズルアセンブリ、流体インサートの形状、および改良された方法の好ましい実施形態を説明してきたが、本明細書に記載の教示を考慮して、他の修正、変形、および変更が当業者に示唆されると考えられる。したがって、そのようなすべての変形、修正、および変更は、本開示の範囲内にあると考えられることが理解されるべきである。

本開示は、本明細書に詳述される特定の実施形態を参照して説明されてきたが、他の実施形態は、同じまたは同様の結果を達成することができる。本開示の変形および修正は、当業者には明らかであり、本開示は、そのようなすべての修正および均等物を網羅することを意図している。

Claims (20)

1. 相互作用領域を有する流体発振器形状を含む第１の表面；
   流体源から流体を受け取るように構成されたマニホールドを有する第１の表面の反対側の第２の表面；
   流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するための、第１の表面と第２の表面との間の流体連絡における少なくとも１つの供給口；
   流体を少なくとも１つの供給口から相互作用領域に向けるための、第１の表面に沿って配置された少なくとも１つのパワーノズル；および
   相互作用領域から流体を通過させて振動流体ファンスプレーを分配するための、相互作用領域と連絡している第１のエッジに沿った出口、
   を含む流体ノズルインサート。
2. 流体ノズルインサートが、約４．６５ｍｍまたはそれ未満の長さ、および約５．０２ｍｍまたはそれ未満の流体ノズルインサート構造の幅を有する、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
3. 第１の供給口から直接受け取られた流体を伝えるための第１のパワーノズル、および第２の供給口から直接受け取られた流体を伝えるための第２のパワーノズルをさらに含む、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
4. 第２の表面上のマニホールドに沿って配置されたバリアをさらに含み、ここでバリアは、第１の供給口と第２の供給口との間に配置されている、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
5. マニホールドが相互作用領域の反対側にあり、そして相互作用領域と周囲壁を共有しない、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
6. 流体発振器形状が中心軸に沿って対称である、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
7. 供給口が第１のエッジから第１の距離に配置され、そして第２の距離が第１の距離よりも大きくなるようにスロートが第１のエッジから第２の距離に配置される、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
8. 流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するための第１の供給口および第２の供給口；および
   第１の表面に沿って配置された第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズル、ここで第１のパワーノズルは第１の供給口と直接連絡し、第２のパワーノズルは第２の供給口と直接連絡する、
   をさらに含む、請求項１に記載の流体ノズルインサート。
9. 第１および第２のパワーノズルに沿ってそれぞれ第１の変曲点および第２の変曲点をさらに含み、ここで第１および第２の変曲点は、相互作用領域の周囲に対して中心軸に向かって内側に突き出ている、請求項８に記載の流体ノズルインサート。
10. 第１のパワーノズルの第１の変曲点の反対側に沿った第１の点、および第２のパワーノズルの第２の変曲点の反対側に沿った第２の点をさらに含み、ここで第１の点および第２の点は、第１および第２の変曲点よりも中心軸からさらに離れた位置に配置されている、請求項９に記載の流体ノズルインサート。
11. それぞれが第１の表面に沿った直接経路を画定するように、第１の供給口は、開口部から第１のパワーノズルまでわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定され、そして第２の供給口は、開口部から第２のパワーノズルまでわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定される、請求項８に記載の流体ノズルインサート。
12. 相互作用領域を有する流体発振器形状を有する第１の表面；
    流体源から流体を受け取るための反対側の第２の表面に沿って設けられたマニホールド領域；
    第１の表面と反対側の第２の表面との間の流体の連絡のための少なくとも１つの供給口；
    流体を少なくとも１つの供給口から流体発振器形状の相互作用領域に向けるための少なくとも１つのパワーノズル、ここで少なくとも１つの供給口は、マニホールドから流体を輸送するため第１の表面上の少なくとも１つのパワーノズルと直接連絡している垂直供給口である；および
    相互作用領域から振動流体ファンスプレーを分配するため２つの対向する平坦な壁によって画定される相互作用領域と連絡しているＶ字型の出口、
    を含む流体ノズルインサート。
13. パワーノズルが約０．４ｍｍの幅を有し、相互作用領域が約３ｍｍの幅を有し、そして相互作用領域が約２ｍｍの高さを有する、請求項１２に記載の流体ノズルインサート。
14. 第２の表面に沿って第１の供給口および第２の供給口との間に配置されたバリアをさらに含む、請求項１２に記載の流体ノズルインサート。
15. 流体形状が中心軸に沿って対称である、請求項１２に記載の流体ノズルインサート。
16. 流体をマニホールドから相互作用領域に輸送するための第１の供給口および第２の供給口；および
    第１の表面に沿って配置された第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズル、ここで第１のパワーノズルは第１の供給口と直接連絡し、第２のパワーノズルは第２の供給口と直接連絡している、
    をさらに含む請求項１２に記載の流体ノズルインサート。
17. 第１および第２のパワーノズルに沿ってそれぞれ第１の変曲点および第２の変曲点をさらに含み、ここで第１および第２の変曲点は、相互作用領域の周囲に対して中心軸に向かって内側に突き出ている、請求項１６に記載の流体ノズルインサート。
18. 第１のパワーノズルの第１の変曲点の反対側に沿った第１の点、および第２のパワーノズルの第２の変曲点の反対側に沿った第２の点をさらに含み、ここで第１の点および第２の点は、第１および第２の変曲点よりも中心軸からさらに離れて配置されている、請求項１７に記載の流体ノズルインサート。
19. それぞれが第１の表面に沿った直接経路を画定するように、第１の供給口は、開口部から第１のパワーノズルまでのわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定され、そして第２の供給口は、開口部から第２のパワーノズルまでのわずかに先細りまたは狭くなる経路を有する第１および第２の対向する壁によって画定される、請求項１６に記載の流体ノズルインサート。
20. 第１の供給口および第２の供給口は、第１のエッジから第１の距離に配置され、ここで第２の距離が第１の距離よりも大きくなるように、スロートは、第１のエッジから第２の距離に配置される、請求項１６に記載の流体ノズルインサート。
    
    
    

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