JP2024501968A - 中実フレッチを具備し、ベンチュリ効果を利用して真空を生成するための装置 - Google Patents

Abstract

ベンチュリ効果を使用して真空を生成するための装置が開示されている。この装置は、ハウジングであって、吸引チャンバと、動力通路であって、吸引チャンバに最も近接して、動力入口から動力出口に向かって吸引チャンバ内へと収束するようにテーパ形状とされているテーパ部を含み、動力出口は吸引チャンバと流体連通している、動力通路と、吸引チャンバと流体連通し、吸引チャンバから遠ざかって延在するにつれて分岐してテーパしている排出入口を有する排出通路と、を規定している、ハウジングと、テーパ部内で中心に位置決めされた中実フレッチとを備えている。この装置は、動力通路内に配置され、動力通路を仕切りの対向する側に沿って２つの流路に分割するフレッチ仕切りを含むことができる。中実フレッチは、仕切りから延在するにつれて吸引チャンバに向かって分岐してテーパし、それによって、フレッチの周りに流体の円周方向に連続した流れを提供している。

Description

［関連出願］
本出願は、２０２０年１２月２４日に出願された米国仮出願第６３／１３０４５８号の利益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る。

本出願は、真空を生成するためのベンチュリ装置（Venturi device）に関し、より詳細には、その動力通路（motive passageway）内にフレッチインサート（fletch insert）を使用するベンチュリ装置に関する。

排出器（evacuator）は、装置に直接作用するか、または真空リザーバを介して別の装置に間接的に作用する、真空引きのための低圧を生成する装置である。このようなベンチュリ装置は、例えば、ブレーキシステム、ターボチャージャ付きエンジン、並びに暖房及び換気システムのための真空を作り出すために車両内で使用することができる。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、出願人自身の特許文献１によれば、フレッチインサートを含まない排出器と比較した場合、排出器によって必要とされる動力流（motive flow）の量を低減し、特定の量の真空を供給するために、フレッチインサートを使用することが知られている。

既知のフレッチインサートは、フレッチインサートの一方の側または他方の側における圧力のわずかな差によって生じる振動の影響を受けやすい。これにより、フレッチインサートの先端が振動し、望ましくない可聴騒音（audible noise）が生じる。

米国特許出願公開第２０１６／００６１１６０号明細書 米国特許出願公開第２０１７／００１６４１４号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０３５４６００号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０１７６５４２号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０３２３６１８号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０２４５２３６号明細書 米国特許第９８２７９６３号明細書 米国特許第１０４４３６２７号明細書

本発明の目的は、既知のフレッチインサートの騒音を除去する改良されたフレッチインサートを提供することである。本発明の更なる目的は、騒音を最小限に抑えるだけでなく、動力流との干渉を最小限に抑え、それによって排出器の吸引力を高めるフレッチインサートを提供することである。

上記及び他の目的は、本発明によって達成され、一実施形態では、真空を生成するための装置が提供され、該装置は、
ハウジングであって、
－ 吸引チャンバ（suction chamber）と、
－ 流体源に接続されるように適合された入口と、吸引チャンバと流体連通している出口と、を有する動力通路であって、動力通路は、動力通路の出口に向かってテーパになる断面を有するテーパ部を含む、動力通路と、
－ 吸引チャンバと流体連通している入口及び吸引チャンバから離れる方向に拡張する断面を有する排出通路（discharge passageway）と、
を規定している、ハウジングと、
動力通路に配置され、動力通路の長手方向に延在しているフレッチインサートであって、
－ 動力通路の出口に近接する第１の部分と、
－ 動力通路の入口に近接する第２の部分と、
－ 第１の部分及び第２の部分の間で、第１の部分及び第２の部分と一体である第３の部分と、
を含む、フレッチインサートと、
を備えており、
第１の部分は、動力通路の出口に向かって断面で拡張し、フレッチインサートの第１の部分と動力通路を規定しているハウジングの内面との間で動力通路の出口に円周方向の開口部を形成している領域を含み、
フレッチインサートの第２の部分は、動力通路の長手方向に延在している長さ、及び動力通路の全直径に亘って延在している動力通路の長手方向に垂直な方向に延在している高さを有すると共に、動力通路の内面に接続された仕切り壁端部を有する仕切り壁を含み、
第３の部分は、動力通路の長手方向に延在していると共に、第２の部分から第１の部分へと長手方向にテーパしており、第３の部分は、第２の部分と第３の部分とが出会う第２の部分の断面と同じであり、第３の部分が第１の部分と出会う第１の部分の断面に移行する第１の断面を有している。

一実施形態によると、フレッチインサートの第２の部分は第１の幅を有し、第３の部分は第１の幅と同じ方向に第１の幅に等しい第２の幅を有している。

別の実施形態によれば、動力通路の出口における開口は、円周方向に連続した開口である。

別の実施形態では、フレッチインサートの第１の部分は、動力通路のテーパ部に配置されている。

更なる実施形態では、動力通路のテーパ部は、円錐形状である。

更に別の実施形態では、排出器は、ベンチュリ効果を利用するように構成され、動力通路は、排出通路の入口と位置合わせされ、且つ排出通路の入口から離間されて、吸引チャンバ内にベンチュリギャップを規定している。

別の実施形態によれば、フレッチインサートの第１の部分は、多角形の断面を有し、具体的には長方形の断面を有し、より具体的には正方形の断面を有している。

別の実施形態では、フレッチインサートは、ハウジングの対称の中心軸に沿って延在している。

別の実施形態によれば、フレッチインサートは、フレッチインサートの第２の部分の仕切り壁を介して動力通路を形成するハウジングの内面にのみ連結され、それによって、流体は、動力出口（motive exit）を出るときに、第１の部分の少なくとも全周囲の周りを流れる。

従来技術の吸引器（aspirator）の側部斜視図である。 図１の吸引器の側部縦断面平面図である。 動力通路のテーパ部に中実フレッチを有する改良されたベンチュリ装置の第１の実施形態の側部縦断面平面図である。 矩形形状の中実フレッチを通る横断面を示さない図３の下部本体の変形例の側部縦断面斜視図である。 楕円形の中実フレッチを有するベンチュリ装置の下部本体の側部斜視図である。 動力通路のテーパ部内に中実フレッチを有するベンチュリ装置の別の実施形態の側部縦断面斜視図である。 図６のベンチュリ装置の横断面斜視図である。 図６のベンチュリ装置のフレッチインサートの側部斜視図である。

本発明の更なる詳細、利点及び利点は、添付の図面に関連して考察すると、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

以下の詳細な説明は、本発明の一般的な原理を示すものであり、その例は添付の図面に追加的に示されている。図面において、同様の参照番号は、同一または機能的に類似した要素を示す。

本明細書中で使用される場合、「流体」は、任意の液体、懸濁液、コロイド、ガス、プラズマ、またはそれらの組み合わせを意味する。

図１は、エンジン、例えば車両のエンジンで使用するための、参照番号１００で一般に識別される逆止弁組立体を組み込んだベンチュリ装置の外観図である。エンジンは内燃機関であっても良く、車両及び／またはエンジンは、真空を必要とする装置を含んでも良い。逆止弁及び／または吸引器は、エンジンスロットルの前及びエンジンスロットルの後で内燃機関に接続されることが多い。エンジン及びその全ての構成要素及び／またはサブシステムは、本明細書で特定されるようなエンジンの特定の構成要素を表すために含まれるいくつかのボックスを除いて、図に示されておらず、エンジン構成要素及び／またはサブシステムは、車両エンジンに一般的に見られる任意のものを含み得ることが理解される。図中の実施形態は、動力ポート（motive port）１０８が大気圧に接続されているように示されているので、「吸引器」と呼ばれるが、実施形態はこれに限定されない。他の実施形態では、動力ポート１０８は、ブーストされた圧力、例えばターボチャージャまたはスーパーチャージャによって生成されるブーストされた空気に起因する圧力等、に接続することができ、従って、ベンチュリ装置は、ここでは、好ましくは「エジェクタ（ejector）」と呼ばれる。

真空を必要とする装置１０２は、車両用ブレーキブースト装置、燃料蒸気パージシステム、クランクケース強制換気システム、油圧及び／または空気圧バルブ、自動変速装置、空調機、または真空を必要とする任意の他のエンジンシステムまたは構成部品とすることができる。

ベンチュリ装置１００は、図示されているように、互いに密閉して接続された上部ハウジング１０４と下部ハウジング１０６とから形成されたハウジング１０１を含む。上部及び下部の名称は、説明の目的のために、ページ上で方向付けされた図面に関連しており、エンジンシステムで使用される場合、図示された方向に限定されない。上部ハウジング部分１０４は、音波溶接、加熱、またはそれらの間に気密シールを形成する他の従来の方法によって、下部ハウジング部分１０６に接合されることが好ましい。ベンチュリ装置は、第１の逆止弁１１１及び第２の逆止弁１２０を含み、補助ポートを閉鎖するキャップ１７４を有している。

図２に代表的に示されるように、ベンチュリ装置１００は、吸引ポート１１０において真空を必要とする装置１０２に接続可能であり、ベンチュリ効果を生成するように設計されたベンチュリ装置の下部ハウジング１０６の長さ全体に延在している通路１４４を通る空気の流れによって、前記装置１０２に真空を生成している。下部ハウジング部分１０６は、複数のポートを含み、そのいくつかは、エンジンの構成要素またはサブシステムに接続可能である。下部ハウジング１０６のポートは、以下を含む：
（１）動力ポート１０８であって、一実施形態では、典型的にはエンジンのスロットルの上流で得られる、エンジン吸気クリーナ１７０から清浄な空気を供給する動力ポート；
（２）ベンチュリギャップ１６０（動力出口１８４と排出入口１８６との間の直線距離）；
（３）排出ポート１１２であって、図示された実施形態では、エンジンのスロットルの下流でエンジン吸気マニホールド１７２に接続された、排出ポート１１２；及び任意選択で、
（４）バイパスポート１１４。
逆止弁１１１は、流体が下部ハウジング１０６から真空１０２を必要とする装置に流れるのを防止するように構成されることが好ましい。バイパスポート１１４は、真空を必要とする装置１０２に接続することができ、任意に、それらの間の流体流路に逆止弁１２０を含むことができる。逆止弁１２０は、流体がバイパスポート１１４から適用の装置１０２に流れるのを防止するように構成されることが好ましい。

図２に示すように、下部ハウジング１０６は、第１の逆止弁１１１及び第２の逆止弁１２０に対してそれぞれ１つずつの下部弁座１２４、１２６を含む。各下部弁座１２４、１２６は、連続する外壁１２８、１２９と、任意に、下部弁座１２４の壁１３０のような底壁とによって規定されている。ボア１３２、１３３は、空気通路１４４との空気の流れの連通を可能にするために、各下部弁座１２４、１２６にそれぞれ形成されている。各下部弁座１２４、１２６は、その上面から上方に延在している複数の半径方向に間隔を置いたフィンガ１３４、１３５を含む。半径方向に間隔を置いて配置されたフィンガ１３４、１３５は、圧力差のみに基づいて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能なシール部材１３６、１３７を支持するのに役立つ。

再び図１～図２を参照すると、上部ハウジング１０４は、下部ハウジング部分１０６と嵌合するように構成され、両方が存在する場合、逆止弁１１１、１２０を形成している。上部ハウジング１０４は、その長さに亘って延在している吸引通路１４６を規定していると共に、複数のポートを規定しており、これらのポートのいくつかは、エンジンの構成要素またはサブシステムに接続可能である。複数のポートには次のものが含まれる：
（１）キャップ１７４で覆われるか、或いはエンジンの構成要素またはサブシステムに接続され得る第１のポート１４８；
（２）下部ハウジング部分１０６内のボア１３２と流体連通し、ベンチュリギャップ１６０と流体連通し、その間にシール部材１３６が配置される第２のポート１５０（チャンバ／キャビティ１６６のための入口ポートの一部）；
（３）下部ハウジング部分１０６内のバイパスポート１１４と流体連通し、その間にシール部材１３７が配置される第３のポート１５２（チャンバ／キャビティ１６７のための入口ポートの一部）；及び
（４）ベンチュリ装置を、真空を必要とする装置１０２に接続する入口として機能する吸引ポート１１０。

上部ハウジング１０４は、上部弁座１２５、１２７を含む。各上部弁座１２５、１２７は、連続する外壁１６０、１６１及び底壁１６２、１６３によって規定されている。両方の上部弁座１２５、１２７は、それぞれ底壁１６２、１６３から下部ハウジング１０６に向かって下方に延在しているピン１６４、１６５を含むことができる。ピン１６４、１６５は、上部弁座１２５と下部弁座１２４との嵌合によって規定され、上部弁座１２７と下部弁座１２６との嵌合によって規定されるキャビティ１６６、１６７内でシール部材１３６、１３７を移動させるためのガイドである。従って、各シール部材１３６、１３７は、そのそれぞれのキャビティ１６６、１６７内にピン１６４、１６５を受け入れるような大きさにされ、その中に位置決めされたボアを含む。

下部ハウジング部分１０６内の通路１４４は、下部ハウジング１０６の排出部１８１内の第２のテーパ部１８３（本明細書では排出コーン（discharge cone）とも呼ばれる）に連結された下部ハウジング１０６の動力部（motive section）１８０内の第１のテーパ部１８２（本明細書では動力コーン（motive cone）とも呼ばれる）を含む中心縦軸に沿った内部寸法を有している。ここで、第１のテーパ部１８２と第２のテーパ部１８３とは、端から端まで（動力部１８０の出口端部１８４から排出部１８１の入口端部１８６まで）並んでいる。入口端部１８８、１８６及び出口端部１８４、１８９は、任意の円形形状、楕円形形状、またはいくつかの他の多角形形状とすることができ、そこから延在している徐々に連続してテーパになる内部寸法は、双曲面または円錐を規定することができるが、これらに限定されない。動力部１８０の出口端部１８４及び排出部１８１の入口端部１８６のためのいくつかの例示的な構成は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている同時係属中の特許文献７に提示されている。

図２に見られるように、第１のテーパ部１８２は、ベンチュリギャップ１６０と流体連通するボア１３２との流体接合部で終端し、この接合部で、第２のテーパ部１８３が開始しており、第１のテーパ部１８２から離れて延在している。第２のテーパ部１８３はまた、ベンチュリギャップ１６０及びボア１３２と流体連通している。次に、第２のテーパ部１８３は、第２のテーパ部の出口端部１８９に近接してバイパスポート１１４との接合部を形成し、それと流体連通している。第１のテーパ部１８２及び第２のテーパ部１８３は、通常、下部ハウジング部分１０６の長手方向中心軸を共有している。第２のテーパ部１８３は、より小さい寸法の入口端部１８６からより大きい寸法の出口端部１８９まで連続的に徐々にテーパとなっている。任意選択のバイパスポート１１４は、上述のように排出部１９０と交差して、第２のテーパ部１８３と流体連通している。バイパスポート１１４は、出口端部１８９に隣接しているが下流にある第２のテーパ部１８３と交差することができる。下部ハウジング１０６は、その後、すなわち、バイパスポートのこの交差部の下流で、排出ポート１１２で終端するまで、円筒状に均一な内部通路を継続することができる。ポート１０８及び１１２の各々は、通路１４４をエンジン内のホースまたは他の機構に接続するためのコネクタ機構をその外面に含むことができる。

ベンチュリ装置１００がエンジンシステムに接続されると、逆止弁１１１及び１２０は次のように機能する。エンジンが作動すると、吸気マニホールド１７２は、通路１４４を通って空気を動力ポート１８０内に吸引し、排出ポート１１２から排出する。これにより、逆止弁１１１及び通路１４６内に部分的な真空が形成され、シール１３６が複数のフィンガ１３４、１３５に対して下方に引き込まれる。フィンガ１３４、１３５の間隔により、通路１４４から通路１４６への流体の流れが可能になる。エンジンの動作によって生成される部分的な真空は、少なくとも真空を必要とする装置１０２の動作の真空補助に役立つ。次に、圧力差が変化すると、第１の逆止弁１１１が閉じ、第２の逆止弁１２０が開いて、流体の流れがベンチュリギャップ１６０をバイパスすることを可能にする。

次に図３を参照すると、動力通路２０９内に中実フレッチ２２０を含むベンチュリ効果を使用して真空を生成するためのベンチュリ装置２００が、異なる速度の空気の流れを表す異なる影（varying shades）の球を有する長手方向の断面で示されている。球の色が濃いほど、速度が速くなっている。装置２００は、エンジン、例えば、車両のエンジン（内燃機関）に使用されて、上述のように真空を必要とする装置に真空を提供することができる。ベンチュリ装置２００は、互いに密閉して連結された上部ハウジング２０４及び下部ハウジング２０６を有するハウジング２０１を含み、通路２４４と流体連通する吸引チャンバ２０７を形成し、吸引チャンバは、動力ポート２０８の動力入口２３２から排出ポート２１２の排出出口２５６まで延在している。装置２００は、エンジンまたはエンジンに接続されたコンポーネントに接続可能な少なくとも３つのポートを有している。ポートには次のものが含まれる：
（１）動力ポート２０８、
（２）図２に示すような真空を必要とする装置に接続可能な吸引ポート２１０、及び
（３）排出ポート２１２。
これらのポート２０８、２１０、及び２１２の各々は、吸引ポート２１０に示されるように、それぞれのポートをエンジン内のホースまたは他の構成要素に接続するために、外面上にコネクタフィーチャ（connector feature）２１７を含んでも良い。

ハウジング２０１は、吸引チャンバ２０７を規定している。吸引チャンバは異なる構成を有しても良いが、図示されたものは、キャップ２１８によって閉じられた、包囲された底部を有する円筒形の壁２２２を有している。別の実施形態では、吸引チャンバは、横断断面で見たときに、通路２４４の中心縦軸に対して横断方向に向けられた対向する端部壁を有し、本願出願人が保有している米国特許第１０４４３６２７号（特許文献８）に開示されているように、略洋梨形であっても良い。

更に図３を参照すると、動力ポート２０８は、吸引チャンバ２０７に向かって収束し、吸引チャンバ２０７と流体連通する動力通路２０９を規定し、排出ポート２１２は、吸引チャンバ２０７から離れて分岐し、吸引チャンバと流体連通する排出通路２１３を規定し、吸引ポート２１０は、第１のポート２５０を介して吸引チャンバと流体連通する吸引通路２４６を規定している。吸引通路２４６は、通常、一定の寸法の円筒形通路である。これらの収束部分及び分岐部分は、内部通路２０９及び２１３の少なくとも一部の長さに沿って徐々に、連続的にテーパしている。動力ポート２０８は、動力入口２３２を規定し、吸引チャンバ２０７に近接したまたは吸引チャンバ内の収束する動力通路２０９の終端である対向端に動力出口２３６を有している。同様に、排出ポート２１２は、吸引チャンバ２０７に近接して、または吸引チャンバ内に排出入口２５２を規定し、反対側の端部に排出出口２５６を規定している。動力出口２３６は、ベンチュリギャップ１６０を規定するために、排出入口２５２と整列され、そこから間隔を置いて配置されている。ここで使用されるベンチュリギャップ１６０は、動力出口２３６と排出入口２５２との間の直線距離Ｖ_Ｄを意味している。動力出口２３６及び／または排出入口２５２は、本願出願人が保有している米国特許第１０４４３６２７号（特許文献８）に開示されているように、動力通路２０９の内側に第１のコーナー半径を有しても良い。

図３～図５を参照すると、動力通路２０９は、吸引チャンバ２０７内に突出するスパウト２７０で終端している。スパウト２７０は、吸引チャンバ２０７の全ての１つ以上の側壁２２２から間隔を置いて配置され、それによって、スパウト２７０の外面２７２の全体の周りに吸引流を提供している。外面２７２は、排出入口２５２に向かって収束し、徐々に連続的にテーパ状になっている。同様に、排出通路２１３は、スパウト２７０の反対側の吸引チャンバ内に突出するスパウト２７４で終端している。スパウト２７４は、吸引チャンバ２０７の全ての１つ以上の側壁２２２から間隔を置いて配置され、それによって、スパウト２７４の外面の全体の周りに吸引流を提供している。

図３に示すように、動力通路２０９及び排出通路２１３は、互いに平行である動力出口２３６での流線を規定する双曲線または放物線関数として、吸引チャンバ２０７に向かって断面積が共に収束している。すなわち、両方の関数の勾配は、ベンチュリギャップでゼロである。動力入口２３２及び排出出口２５６は、同じ形状であっても異なっていても良く、一般に矩形、楕円形、または円形とすることができる。図３では、動力入口２３２及び排出出口２５６は円形として示されているが、動力出口２３６及び排出入口２５２、すなわち、各開口部の内部形状は楕円形である。動力通路２０９及び／または排出通路２１３の内部は、同じ全体形状を有するように構成することができる。

図３に最も良く示されているように、動力出口２３６の断面積は、排出入口２５２の断面積よりも小さく、この差は、オフセットと呼ばれる。断面積のオフセットは、装置１００が組み込まれるシステムのパラメータに依存して変化し得る。一実施形態では、オフセットは、約０．１ｍｍから約２．５ｍｍの範囲、またはより好ましくは約０．３ｍｍから約１．５ｍｍの範囲であって良い。別の実施形態では、オフセットは、約０．５ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、またはより好ましくは約０．７ｍｍから約１．０ｍｍの範囲内とすることができる。

フレッチ２２０は、この位置での流れが吸引を提供しないので、動力通路の中心で動力通路２０９内の動力流を遮断するのに役立つ。この流れはベンチュリギャップを通って排出通路に入るときに吸引を生じるので、動力通路を形成する内壁に沿って全ての流れを集中させることがより効果的である。フレッチ２２０は、図３及び図５に示すように、動力通路２０９内の中央に配置され、動力出口２３６において（それと同一平面にある）、または図４に示すように、動力通路２０９内で動力出口２３６から１～５ｍｍ内側に離れた第１の端部２８２を規定する第１の中実本体部分２８０を有し、これは、本明細書では、陥凹深さ（recess depth）Ｄ_Ｒと呼ばれる。フレッチ２２０は、第１の中実本体部分２８０から動力ポート２０８または動力通路２０９の壁２９０を通って延在し、上部ハウジング２０４から延在する突出部２９１と結合可能（mateable）であるか、または上部ハウジング２０４の壁のレセプタクル２９２内で載置可能（seatable）な第２の端部２８６で終端する第２の中実本体部分２８４を有している。第２の中実本体部分２８４は、図に示すように、第１の中実本体部分２８０に対して垂直であっても良いが、これに限定されない。エルボ２８８は、第１及び第２の中実本体部分２８０、２８４を互いに連結するために存在することができ、この２つは、１つの連続したほぼＬ字型の中実本体を形成することができる。

図４及び図５に示されるように、動力出口２３６及び排出入口２５２は、共有の米国特許第９８２７９６３号（特許文献７）に説明されているように、非円形である。なぜなら、円形断面を有する通路と同じ面積を有する非円形形状は、面積に対する周囲の比率の増加を提供するからである。所定の円周と所定の断面積を持つ円形以外の形状は無数にある。これには、ポリゴン、または互いに接続された直線セグメント、非円形曲線、更にはフラクタル曲線（fractal curve）も含まれる。コストを最小限に抑えるために、曲線はより単純で、製造及び検査が容易であり、望ましい周囲長を有している。特に、動力通路及び排出通路の内部断面のための楕円形または多角形の実施形態は、費用効果が高い。

図４の実施形態では、動力出口２３６及び動力通路２０９は、矩形形状（矩形の１つのタイプとして正方形が含まれる）、特に、内部矩形プロファイルを有している。同様に、フレッチ２２０は、動力通路２０９の外形と適合するが、動力通路の中央の流れ領域を満たすために、より小さい寸法の外形矩形形状を有している。フレッチ２２０を囲む動力通路を規定するオリフィスのサイズに依存して、流れ面積は、フレッチの周囲の０．５倍から４倍の範囲である。従って、フレッチ２２０の第１の中実本体部分２８０は、その分岐部分内の動力通路の内部プロファイルの形状に適合する矩形形状を有している。中実フレッチ２２０の第１の端部２８２は、動力出口２３６から離れて動力通路内に引っ込んでいる。凹部Ｄ_Ｒの深さは、１ｍｍ～５ｍｍである。ここでも、排出入口２５２を形成するスパウト２７４は、その内部及び外部プロファイルのために長方形の形状を有している。

図５の実施形態では、動力出口２３６及び動力通路２０９は、楕円形状（楕円の１つのタイプとして円が含まれる）、特に内部楕円プロファイルを有している。同様に、フレッチ２２０は、動力通路２０９の外形と適合するが、動力通路の中央の流れ領域を満たすために、より小さい寸法の外形楕円形状を有している。従って、フレッチ２２０の第１の中実本体部分２８０は、その分岐部分内の動力通路の内部プロファイルの形状に適合する楕円形状を有している。ここで、中実フレッチ２２０の第１の端部２８２は、動力出口２３６と同一平面にあり、排出入口２５２を規定するスパウト２７４は、その内部及び外部プロファイルに対して楕円形状を有している。

再び図３を参照すると、吸引チャンバ２０７は、ベンチュリ装置が流体連通状態にあるシステム内の圧力差のみに基づいて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能なシールディスク６１１を収容する逆止弁を規定している。開放位置は、図２に関して上述したように、動力通路及び排出通路に近接した位置から吸引通路に向かって突出するフィンガによって、またはシールディスク６１１のための第１のシートを形成する図３に示す逆止弁インサート５０５によって規定することができる。逆止弁インサート５０５は、吸引チャンバ２０７内で載置可能な外側支持体５７０と、上面５７１と、下面５７２と、内側環状リング５７４とを有し、内側環状リングは、内側環状リング５７４の上面５７５を外側支持体の上面５７１を超えて軸方向Ｄ_１の距離だけ軸方向に位置決めするために、長手方向中心軸Ｃに向かって軸方向に角度をなすリブ５７６によって外側支持体５７０から半径方向内方に離間されている。逆止弁インサート５０５は、２０１９年４月２３日に出願された本願出願人が保有している米国特許出願公開第２０１９／０３２３６１８号（特許文献５）に示されているように、内側環状リング５７４を外側支持体５７０に接続する２つのリブ、３つのリブ、４つのリブ、または１０個のリブとすることができる。これらは単なる例示的な実施形態であり、単一のリブを含む任意の数のリブとすることができる。

外側支持体５７０は、円形の環状リングであっても良いが、外側支持体は、楕円形であっても良いし、多角形リングであっても良いし、吸引チャンバ内の所望の位置で載置可能であるために必要な他の任意の形状であっても良い。内側環状リング５７４は、典型的には、形状が円形または楕円形である。一実施形態では、上面５７５は、長手方向中心軸Ｃに垂直な一平面内の連続面である。別の実施形態では、上面５７５は、２つの対向するトラフ５７９と共に起伏している。更に別の実施形態では、上面５７５は、内側環状リング５７４に沿って２０°から１７０°まで延在している小さな円弧に亘って、外側支持体５７０に向かって下方及び半径方向外側に傾斜し、それによって、上面の傾斜面部分を規定している。

動作時には、装置２００、特に吸引ポート２１０は、真空を必要とする装置に接続され（図２参照）、装置２００は、流体、典型的には空気の流れによって、通路２４４を通り、装置の全長に亘って延在し、吸引チャンバ２０７内に形成されたベンチュリギャップ１６０を通って、前記装置に真空を生成している。動力ポート２０８から排出ポート２１２への流体の流れは、流体を、上記のように、直線円錐、双曲線プロファイル、または放物線プロファイルとすることができる動力通路を下って引き込み、面積の減少によって、空気の速度を増加する。これは囲まれた空間であるため、流体力学の法則では、流体速度が増加すると静圧が減少する必要があることが理解される。空気が排出ポートに移動し続けると、空気は排出入口２５２及び排出通路２１３を通って移動する。排出通路は、直線円錐、双曲線プロファイル、または放物線プロファイルのいずれかである。この流体の流れは、吸引ポート２１０を通って、吸引通路２４６に沿って、第１のポート２５０を通って吸引チャンバ２０７内に吸引引き込み流体（suction drawing fluid）を生成している。

次に、図６～図８を参照すると、下部ハウジング２０６’の動力通路２０９内の中実フレッチ３２０の第２の実施形態が開示されている。下部ハウジング２０６’は、図３～図７のものと同一または同様の特徴を有し、通路２４４と流体連通する吸引チャンバ２０７を含み、吸引チャンバは、動力ポート２０８の動力入口２３２から排出ポート２１２の排出出口２５６まで延在している。動力ポート２０８は、内部に通路２４４の第１の部分２１１を規定し、第１の部分２１１の下流に、動力通路２０９を規定している。第１の部分２１１は、円形であり、一定の直径を有することができる。動力通路２０９は、上述したように、動力出口２３６に向かって収束するようにテーパ形状とされている。

フレッチ３２０は、本願優先日と同日に出願された米国特許出願第１７／６４５８２７号（米国特許出願公開第２０２２／０２０５４１６号）の中空フレッチとは対照的に、中実フレッチであり、この位置での流れは吸引を提供しないので、動力通路の中心で動力通路２０９内の動力流を遮断するのに役立つ。フレッチ３２０は、上述したように、動力出口２３６に近接してまたはそこで終端する第１の端部３２２を有している。第１の端部３２２は、先に説明したように、動力通路２０９の内部形状と適合するが、より小さい寸法の外部形状を有している。図６～図８において、フレッチの第１の端部３２２の外形は、断面が長方形（正方形を含む）である。フレッチ３２０は、第１の端部３２２に対向する第２の端部３２４を有し、動力通路２０９の開始部に近接して配置されている。図８にラベルを付けたように、フレッチ３２０は、幅Ｗ１と高さＨ１を有し、幅Ｗ１は、以下に説明する仕切り３４０の最小寸法に対して、そこに示されるｘ、ｙ、ｚ軸に従って配向されている。長さはｘ方向、Ｈ１はＹ方向、Ｗ１はｚ方向である。高さＨ１は、第１の端部３２２と第２の端部３２４との間の長さに沿って一定であるが、幅Ｗ１は、線形関数に従って、第２の端部３２４から第１の端部３２２まで徐々に連続的に増加し、それによって四辺形の円錐台（quadrilateral frustum）を規定している。幅Ｗ１は、第１の端部におけるその幅の約１．５倍から１０倍の範囲内にあり、第２の端部３２４における幅と比較して３２２倍である。

フレッチ３２０の第２の端部３２４から上流方向に延在しているのは、仕切り３４０である。仕切り３４０は、仕切り３４０の幅Ｗ２を規定する対向する第１の側部３４２、３４４を第１の部分２１１の内面に対して、またはその一部として一体的に成形して、動力ポート２０８の第１の部分２１１内に載置され、それによって、第１の部分２１１を、対向する第１の側部３４２、３４４の間に延在している対向する第２の側部３４６、３４８に沿った２つの流路に分割している。対向する第２の側部３４６、３４８は、仕切り３４０の高さＨ２を規定している。仕切り３４０の高さＨ２は、フレッチ３２０に近接するにつれてテーパ形状とされており、幅を維持しながらＨ２からＨ１に減少させ、すなわち、仕切り３４０からフレッチ３２０への移行時にＷ２＝Ｗ１とされている。

下部ハウジング３０６及びフレッチ仕切りユニット（fletch-partition unit）３１０は、共にプラスチック製であっても良い。これらの部品は、フレッチ仕切りユニット３１０の仕切り３４０が、対向する第１の側部３４２、３４４と通路２４４の第１の部分２１１の内面との連結によってハウジングと一体化されるように、射出成形プロセスまたは注入成形プロセスによって製造されても良い。あるいは、対向する第１の側部３４２、３４４は、接着剤によって第１の部分２１１の内面に固定されても良い。下部ハウジング３０６及びフレッチ仕切りユニット３１０は、金属のような他の材料で作られても良く、取り付けは、当業者によって理解されるように、他の方法によって達成されても良い。重要なことに、フレッチ仕切りユニット３１０は硬い材料で作られており、その形状及び仕切り３４０を介した取り付けは、流体が動力通路２０９を通って流れるときにフレッチ３２０の両側の圧力のわずかな差によって引き起こされ得るフレッチ仕切りユニット３１０の振動及び／または振動を排除し、それによって静粛なフレッチ３２０を形成している。換言すれば、流体が通路２４４を通って流れる間、フレッチ仕切ユニット３１０の存在の結果として、可聴騒音は放射されない。

仕切り３４０の、好ましくは断面が正方形または長方形であるテーパの四辺形の円錐台形状のフレッチ３２０への移行は、上述のように通路２４４に設置されたときに、フレッチ仕切りユニット３１０に堅固な構造を与える。下部本体３０６内での仕切り３４０の堅固な連結、並びにフレッチ仕切りユニット３１０の軽くて堅い構造のために、フレッチ３２０は、式（Ｋ／Ｍ）^０．２（式中、Ｋは部品の剛性であり、Ｍは質量である）によって測定される比較的高い固有振動数を有している。その結果、比較的低い、騒音を発生する周波数は、本明細書に記載されているようなフレッチインサートを使用する排出器の動作中に除去される。更に、フレッチ仕切りユニット３１０の存在は、吸引流を増加させながら、通路２４４を通る動力流との干渉を最小にしている。

動作中、動力入口３３２に入る流体は、仕切り３４０の両側で部分的な経路に分割されている。流体は、通路２４４の長手方向に流れ、２つの部分的な流れは、フレッチ３２０がベンチュリギャップ２６０に向かって分岐してテーパし始める動力通路２０９の始点で合流している。動力通路２０９内のフレッチ３２０の外面全体の周りには隙間があるので、その中のフレッチ３２０の周りには円周方向に連続した流体の流れがある。その結果、動力通路に出入りする流体の流れ、特にベンチュリギャップ２６０に入る流体の流れとの干渉が最小限に抑えられる。

排出通路３１２は、吸引チャンバ３０７内に排出入口３５２を有し、ベンチュリギャップ２６０から離れて動力出口３３６に向かって分岐してテーパしている。動力出口３３６及び排出入口３５２の各々は、内部プロファイル及び外部プロファイルの矩形形状とすることができ、吸引チャンバ３０７から離れる方向に延在している円形断面にそれぞれ移行することができる。

本発明の上記の説明は、様々な修正、変更、及び適応の影響を受けやすく、同じことが、添付の特許請求の範囲の意味及び均等物の範囲内で理解されることが意図されることが理解されるであろう。

Claims (22)

1. ハウジングであって、
   － 吸引チャンバと、
   － 動力通路であって、前記吸引チャンバに最も近接して、動力入口から動力出口に向かって前記吸引チャンバ内へと収束するようにテーパ形状とされているテーパ部を含み、前記動力出口は前記吸引チャンバと流体連通している、動力通路と、
   － 前記吸引チャンバと流体連通し、前記吸引チャンバから遠ざかって延在するにつれて分岐してテーパしている排出入口を有する排出通路と、
   を規定している、ハウジングと、
   前記動力通路に配置されたフレッチ仕切りユニットであって、前記テーパ部の上流側の前記動力通路を対向する第２の側部に沿って２つの流路に分割する仕切りと、前記テーパ部に配置されたフレッチとを有する、フレッチ仕切りユニットと、
   を備え、
   前記フレッチは、前記テーパ部内の中心にあり、前記仕切りから延在するにつれて、前記吸引チャンバに向かって分岐してテーパし、それによって、前記フレッチの周りに流体の円周方向に連続した流れを提供している、ベンチュリ効果を利用して真空を発生させる装置。
2. 前記フレッチは、前記テーパ部の内部形状と適合する外部形状を有し、前記動力出口に近接するかまたは前記動力出口において第１の端部を有している、請求項１に記載の装置。
3. 前記テーパ部の内部形状は、断面が長方形である、請求項２に記載の装置。
4. 前記フレッチは、四辺形の円錐台である、請求項１に記載の装置。
5. 前記フレッチは、前記仕切りにおいて第１の幅を規定し、前記動力出口に近接するかまたは前記動力出口において第２の幅を規定し、前記第２の幅は、前記第１の幅の１．５倍から２０倍大きい、請求項４に記載の装置。
6. 前記フレッチは、その長さに沿って一定の高さを有している、請求項５に記載の装置。
7. 端部視で、前記仕切りが、前記動力通路を２つの垂直流路または２つの水平流路に分割するように配向されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記動力通路及び前記排出通路は、それぞれ、前記吸引チャンバ内にスパウトとして突出している、請求項１に記載の装置。
9. 前記動力通路の前記スパウトの外面は、前記動力出口に向かって収束している、請求項８に記載の装置。
10. 前記吸引チャンバが、圧力差のみに基づいて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能なシールディスクを収容する逆止弁を規定している、請求項１に記載の装置。
11. 前記開放位置は、前記動力通路及び前記排出通路に近接する位置から吸引通路に向かって突出するフィンガによって規定されるか、または前記吸引チャンバ内で載置可能な外側支持体と、前記吸引チャンバの長手方向中心軸に向かって軸方向に角度をなすリブによって前記外側支持体から半径方向内方に離間された内側環状リングとを備え、前記内側環状リングの上面を、前記外側支持体の上面を軸方向に超えた距離に位置決めするインサートによって規定される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記吸引通路に対向する前記吸引チャンバの底部を規定するために、前記吸引チャンバに密閉的に嵌合されたキャップを更に備えている、請求項１１に記載の装置。
13. 前記フレッチ仕切りユニットが前記ハウジングの一部として一体成形されている、請求項１に記載の装置。
14. ハウジングであって、
    － 吸引チャンバと、
    － 動力通路であって、前記吸引チャンバに最も近接して、動力入口から動力出口に向かって前記吸引チャンバ内へと収束するようにテーパ形状とされているテーパ部を含み、前記動力出口は前記吸引チャンバと流体連通している、動力通路と、
    － 前記吸引チャンバと流体連通し、前記吸引チャンバから遠ざかって延在するにつれて分岐してテーパしている排出入口を有する排出通路と、
    を規定している、ハウジングと、
    前記動力通路内の中央に位置決めされた第１の中実本体部分を有しているフレッチであって、それによって、前記フレッチの周りに流体の円周方向に連続した流れを提供し、前記動力出口にあるかまたは前記動力出口に近接した第１の端部と、前記テーパ部の上流で動力通路の壁を通って延在している第２の中実本体部分とを規定しているフレッチと、
    を備えている、ベンチュリ効果を利用して真空を発生させる装置。
15. 前記動力通路及び前記排出通路は、それぞれ、前記吸引チャンバ内にスパウトとして突出している、請求項１４に記載の装置。
16. 前記動力通路の前記スパウトの外面は、前記動力出口に向かって収束している、請求項１５に記載の装置。
17. 前記吸引チャンバが、圧力差のみに基づいて開放位置と閉鎖位置との間で移動可能なシールディスクを収容する逆止弁を規定している、請求項１４に記載の装置。
18. 前記開放位置は、前記動力通路及び前記排出通路に近接する位置から吸引通路に向かって突出するフィンガによって規定されるか、または前記吸引チャンバ内で載置可能な外側支持体と、前記吸引チャンバの長手方向中心軸に向かって軸方向に角度をなすリブによって前記外側支持体から半径方向内方に離間された内側環状リングとを備え、前記内側環状リングの上面を、前記外側支持体の上面を軸方向に超えた距離に位置決めするインサートによって規定される、請求項１７に記載の装置。
19. 前記吸引通路に対向する前記吸引チャンバの底部を規定するために、前記吸引チャンバに密閉的に嵌合されたキャップを更に備えている、請求項１８に記載の装置。
20. 前記第１の中実本体部分の外形は、前記動力通路の前記テーパ部の内部プロファイルの形状と適合する、請求項１４に記載の装置。
21. 前記第１の中実本体部分が、長方形の断面または楕円形の断面を有している、請求項１４に記載の装置。
22. 前記フレッチは、前記ハウジングの一部として一体成形されている、請求項１４に記載の装置。

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