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公開番号2025119057
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025091071,2022516089
出願日2025-05-30,2020-10-19
発明の名称強化された低温性能のためのノズルアセンブリ用の流体発振器
出願人ディエルエイチ・ボウルズ・インコーポレイテッド,dlhBOWLES Inc.
代理人個人,個人,個人
主分類F15C 1/22 20060101AFI20250805BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】ノズルアセンブリの出口120から流体の振動スプレーを生成し、低温または高粘度を有する流体のスプレー性能を改善するように構成されたノズルアセンブリ用の流体発振器回路100が提供される。
【解決手段】相互作用領域130内で渦160を生成するのを助けるように形作られた頂点突起150を含む流体発振器回路100のための相互作用領域130が提供される。あるいは、流体発振器回路の低温性能を改善するため、拡散が少ない相互作用領域での流体のジェットを生成するパワーノズルを長くする少なくとも1つの指状突起を含むパワーノズルを有する流体発振器用の相互作用領域が提供される。
【選択図】図8A-8B
特許請求の範囲【請求項１】
ノズルアセンブリ用の流体回路であって、
平面を画定し、上流端部、下流端部、及び２つの側端部を有する回路部材と、
前記回路部材を介した流体連絡を可能にするように前記回路部材を通る少なくとも１つの入口と、
単一の出口へ供給する、妨げの無い相互作用チャンバを画定するように、前記平面上に形成された相互作用領域と、を含み、
前記相互作用領域は、前記上流端部に向き合った上流周囲壁、前記下流端部に向き合った２つの下流周囲壁部分、並びに第１の側端部に配置された第１のパワーノズル及び第２の側端部に配置された第２のパワーノズルで向き合って対向するパワーノズルによって囲まれており、
指状突起の第１及び第２の対が、前記相互作用チャンバの対向する側端部に形成され、前記指状突起の各対は、前記相互作用チャンバの中央部分に向かって内方へ延びており、それにより各パワーノズルの流路を引き延ばし、前記上流周囲壁に、及び前記２つの下流周囲壁部分のそれぞれにＣ字形状をもたらし、鏡像Ｃ字形状が前記単一の出口の両側で直線端部壁部分に接続され、
前記指状突起の第１の対は、前記第１のパワーノズルを画定し、前記指状突起の第２の対は、前記第２のパワーノズルを画定し、前記第１及び第２のパワーノズルのそれぞれは、前記少なくとも１つの入口に流体接続され、ジェットを前記中央部分の方へ噴出するように構成され、
前記単一の出口は、ｉ）前記２つの下流周囲壁部分のそれぞれの対向する末端部により画定され、ii）前記下流端部に沿って配置され、
前記流体回路に供給される流体は、前記入口、前記相互作用チャンバ及び前記出口のみと接触し、それにより前記平面と一致する平面に前記単一の出口から振動ファンスプレーを分配する、流体回路。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記単一の出口は、非対称の構成を有し、又は前記下流端部に対してヨー角で配置されている、請求項１に記載の流体回路。
【請求項３】
前記振動ファンスプレーは、平面において少なくとも３５度の幅および６０度までの幅の角度を有する、請求項１に記載の流体回路。
【請求項４】
前記パワーノズルの全てが、前記入口として機能する共通のプレナムから供給される、請求項１に記載の流体回路。
【請求項５】
第１および第２の入口が設けられ、前記第１の入口が前記第１のパワーノズルのみに供給し、前記第２の入口が前記第２のパワーノズルのみに供給する、請求項４に記載の流体回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１９年１０月１８日に出願され、「強化された低温性能のためのノズルアセンブリ用の流体発振器」と題された米国仮特許出願第６２／９１６，８６９号の優先権および利益を主張し、これは参照によりその全体が組み込まれる。
続きを表示（約 3,900 文字）【０００２】
本開示は、概して、流体発振器およびノズルアセンブリ、ならびにそこから流体の振動流を生成するそれらの製造するための方法に関する。より具体的には、本開示は、通常、より高い粘度の流体に関連するより低い温度で動作することができる流体発振器に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体発振器は、液体ジェットを周期的に偏向させることによって広範囲の液体スプレーパターンを提供するそれらの能力につき、従来技術でよく知られている。ほとんどの流体発振器の動作は、機械的な可動部品を使用しない流体ジェットの周期的な偏向を特徴としている。したがって、流体発振器の利点は、それらが他のスプレー装置の信頼性および動作に悪影響を与える摩耗および引裂きの影響を受けないことである。
【０００４】
流体発振器の例は、多くの特許に記載されており、例えば、米国特許第３，１８５，１６６号（ＨｏｒｔｏｎおよびＢｏｗｌｅｓ）、米国特許第３，５６３，４６２号（Ｂａｕｅｒ）、米国特許第４，０５２，００２号（ＳｔｏｕｆｆｅｒおよびＢｒａｙ）、米国特許第４，１５１，９５５号（Ｓｔｏｕｆｆｅｒ）、米国特許第４，１５７，１６１号（Ｂａｕｅｒ）、ＲＥ３３，１５８として再発行された米国特許第４，２３１，５１９号（Ｓｔｏｕｆｆｅｒ）、米国特許第４，５０８，２６７号（Ｓｔｏｕｆｆｅｒ）、米国特許第５，０３５，３６１号（Ｓｔｏｕｆｆｅｒ）、米国特許第５，２１３，２６９号（Ｓｒｉｎａｔｈ）、米国特許第５，９７１，３０１号（Ｓｔｏｕｆｆｅｒ）、米国特許第６，１８６，４０９号（Ｓｒｉｎａｔｈ）および米国特許第６，２５３，７８２号（Ｒａｇｈｕ）が含まれる。これらの参考文献のそれぞれ、ならびに以下の本出願を通して論じられる参考文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
一部の高粘度液体（つまり、１５－２０センチポアズ）のスプレーの場合、図２に示されている米国特許第６，２５３，７８２号（Ｒａｇｈｕ）に開示の「マッシュルーム発振器」は、特に有用であることが見出されている。Ｒａｇｈｕは、動作理論とその寸法特性を詳細に説明しており、長年にわたって主要な製造選択肢であり、０°Ｆのメタノールベースの流体で許容可能な低温性能を備えた重い端となる（heavy ended）スプレー分布を生成する。しかしながら、ノズルアセンブリが機能することが期待される温度が低下し、さらなる流体ベースが導入されているため、長年にわたって、スプレー分配と低温性能の要件が高まってきている。メタノールベースの液体は、エタノールベースまたはイソプロピルベースの液体に徐々に置き換えられている。これらの流体は、低温で、過去のメタノールベースの流体よりも大幅に高い粘度を有している。米国特許第７，２６７，２９０号および米国特許第７，４７２，８４８号に記載されているように、流体発振器回路の基本的な形状に対する小規模な改良が提案され、採用されている。どちらも、粘度の高い流体のジェットにさらなる不安定性を生じさせることを企図し、回路が強力な振動を確立するのを助ける。
【０００６】
図１は、米国特許第７，２６７，２９０号の実施形態を示しており、これは、パワーノズルの供給に追加の不安定性、渦を作成するために、ドームまたはマッシュルーム構造の後ろに指状構造を組み込むことを教示している。図２は、米国特許第７，４７２，８４８号の実施形態を示しており、これはパワーノズルの出口にステップを導入し、ジェットの経路に追加の再循環または渦を導入して不安定性を生じさせる。
【０００７】
これらの改善は両方とも、わずかに優れた低温性能回路を生成したが、いくつかの欠点を有している。たとえば、米国特許第７，２６７，２９０号では、回路を少し長くする必要があり、多くの場合、これは利用可能なパッケージスペース内では許容できない。また、この構成は、低流量回路の調整が難しいことがあり得る。米国特許第７，４７２，８４８号は、２つの中で最も広く採用されており、低温性能はわずかに改善されているが、分配は改善されていない。留意されるように、これらの特許は両方とも、相互作用領域の外側の回路への変更を説明している。
【０００８】
しかしながら、このような液体の温度が低下し続けて粘度の上昇を引き起こすと（たとえば、２５センチポアズ）、このタイプの発振器の性能は、そのスプレーが適用可能ファン角度に分散されるように本質的に十分に振動するジェットを提供しなくなるまで低下し得ることも見出されている。この状況は、そのような流体発振器を利用するフロントガラスウォッシャー用途において特に問題となる。
【０００９】
従来のマッシュルーム回路の分布を改善するための相互作用領域の変更の試みは、米国特許第７，６５１，０３６号につながり、これは、図６に示す「３ジェットアイランド」回路として分類される。ここでは、さらなるジェットおよびアイランドが相互作用領域に導入され、いくつかの追加の渦と不安定性を生成する。３ジェットアイランド回路は、改善された低温性能と分布の均一性にいくらかの改善をもたらす。この回路は非常にうまく機能するが、製造上の課題がいくつか生じる。たとえば、回路の流量が低下すると、内部の小さい３番目のアイランドのサイズは非常に小さくなり、比較的壊れやすくなる。チップをスロットに押し込むことによる（図５）、流体発振器チップを組み立てるというまさにその行為が、小さなアイランド３４に損傷を与えたり、それを壊したりすることがあり得る。結果として、この３ジェットアイランド回路は、追加のスクラップが意図しない結果のスプレー形状をもたらすことがあり得るため、比較的高流量のノズルにのみ確実に使用できる。さらに、第３のフローチャネルの追加は、全ての３つのフローチャネルまたはパワーノズル２４を小さくして、流量を仕様に維持する必要があり、目詰まりのより高いリスクをもたらす。これは、独自の製造およびパッケージングの課題があるフィルター領域での追加の複雑さを必要とする。
流体発振器に関する多くの先行技術にもかかわらず、より低温の環境で使用するための流体発振器の設計におけるさらなる技術的改善の必要性が依然として存在する。本発明は、上記の欠点のいくつかを除外しながら、回路を改善するために実行されたさらなる研究を説明する。
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、ノズルアセンブリ用の流体発振器回路の実施形態に関する。一実施形態では、流体の流れを受け入れるように構成された少なくとも１つの入口を含む表面に画定された形状を含む流体発振器回路が提供される。相互作用領域は、少なくとも１つの入口および出口との間に配置することができ、前記相互作用領域は、周囲壁によって画定される。少なくとも１つのパワーノズルは、少なくとも１つの入口から受け入れられ、相互作用領域内を循環する流体のジェットを生成するように構成され得る。相互作用領域と連絡している出口であり得、そこから所望のスプレーパターンで流体の振動スプレーを分配するように構成され得る。頂点突起は、相互作用領域の周囲壁に沿って配置され得、周囲壁から内側に突出し得る。少なくとも１つの入口は、形状が画定されている表面の反対側との流体連絡を可能にする形状を含み得る。形状は、少なくとも１つの入口からパワーノズルまでの細長い経路をさらに含み得る。相互作用領域は、周囲壁によって画定されるドームまたはマッシュルーム形の領域を含み得る。形状は、表面に画定された第１の入口および第２の入口を含み得、第１の入口は、第１のパワーノズルと連絡し得、そして第２の入口は、第２のパワーノズルと連絡し得、第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルはそれぞれ、少なくとも１つの入口から受け入れられ、相互作用領域内を循環する流体のジェットを生成するように構成され、ここで頂点突起は、相互作用領域の周囲壁に沿って、第１のパワーノズルと第２のパワーノズルとの間に配置することができる。頂点突起は、第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルのそれぞれから等距離に配置することができる。頂点突起は、ある点で交差する相互作用領域の２つの丸みを帯びたまたは湾曲した周囲壁の交差を含むように形作られている。頂点突起は、ある点で交差する相互作用領域の２つの丸みを帯びたまたは湾曲した周囲表面の交差を含むように形作られ得、前記点は、相互作用領域に沿って配置された第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルから等距離である。頂点突起は、相互作用領域内の少なくとも１つのパワーノズルからの流体ジェットによって形成される複数の渦の位置を、その中の渦の幾何学的配置を制御するため方向付けまたは安定化するように構成することができ、ここで複数の渦は、低温での動作のために粘度の測定値が増加した流体によって形成された左渦および右渦を含む。第１の入口および第２の入口は、第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルに別々に連絡することができ、ここで第１のパワーノズルおよび第２のパワーノズルは、共通のプレナムから供給されない。出口は、非対称またはヨー角構成を含み得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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