(57)【要約】【課題】  ダクトの表面及び／又は形状は実質的に対数曲線形状に概ね一致し、あるいは大部分が黄金分割比に一致する流体路を提供すること。【解決手段】  少なくともその長さの一部に流量制御（３７）が設けられた流体路（３６）であって、流量制御装置（３７）が前記流体路（３６）を通る流体流（３４）に影響を与えることができる有効表面を備え、前記有効表面の形状が黄金分割に一致する少なくとも一つの対数曲線に一致することを特徴とする流体路。
2005525510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともその長さの一部に流量制御が設けられた流体路であって、流量制御装置が前記流体路を通る流体流に影響を与えることができる有効表面を備え、前記有効表面の形状が黄金分割に一致する少なくとも一つの対数曲線に一致することを特徴とする流体路。
【請求項２】
前記有効表面が一次元的に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流体路。
【請求項３】
前記有効表面が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致する三次元表面を定めるように二次元的に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の流体路。
【請求項４】
前記有効表面が黄金分割に従って変化可能な深さを有することを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項５】
前記有効表面が流体路の中心軸に対して横方向に湾曲していることを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項６】
前記有効表面が前記中心軸に平行な方向に湾曲していることを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項７】
前記有効表面が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致する三次元表面を定めるように前記中心軸に対して横方向と平行の両方に湾曲していることを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項８】
前記流体路が対数螺旋又は巻貝又は渦巻の形を呈する螺旋形状を有することを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項９】
ダクトの断面積が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致して対数的に変化することを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項１０】
前記有効表面が軟体動物、腹足類又は頭足類の貝殻の外部形状に一致する形状を有することを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項１１】
前記有効表面が巻貝類、アオイ貝、オウム貝、Conidea又はサザエから選択された貝殻の外部形状に一致することを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の流体路。
【請求項１２】
前記有効表面が軟体動物、腹足類又は頭足類の貝殻の内部形状に一致する形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１乃至９項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項１３】
前記有効表面が巻貝類、アオイ貝、オウム貝、Conidea又はサザエから選択された貝殻の内部形状に一致することを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の流体路。
【請求項１４】
前記流体路の断面の変化が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致して変化するように前記流体路の断面が入口と出口の間で増減することを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の流体路。
【請求項１５】
前記有効表面が流体流の軸の回りで流体路内の流体の回転運動を生じるようになっていることを特徴とする前記請求項の何れか一つに記載の流体路。
【請求項１６】
流体路に配置されるようになっている流量制御装置であって、流量制御装置が前記流体路に影響を与えるようになっている有効表面を有し、前記有効表面の形状が黄金分割に一致する少なくとも一つの対数曲線に一致することを特徴とする流量制御装置。
【請求項１７】
前記有効表面が一次元的に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の流量制御装置。
【請求項１８】
前記有効表面が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致する三次元表面を定めるように二次元的に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１６項又は第１７項に記載の流量制御装置。
【請求項１９】
前記有効表面が黄金分割に従って変化可能な深さを有することを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第１８項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２０】
前記有効表面が流体路の中心軸に対して横方向に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第１９項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２１】
前記有効表面が前記中心軸に平行な方向に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２０項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２２】
前記有効表面が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致する三次元表面を定めるように前記中心軸に対して横方向と平行の両方に湾曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２１項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２３】
前記流体路が対数螺旋又は巻貝又は渦巻の形を呈する螺旋形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２２項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２４】
ダクトの断面積が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致して対数的に変化することを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２３項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２５】
前記有効表面が軟体動物、腹足類又は頭足類の貝殻の外部形状に一致する形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２４項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２６】
前記有効表面が巻貝類、アオイ貝、オウム貝、Conidea又はサザエから選択された貝殻の外部形状に一致することを特徴とする特許請求の範囲第２５項に記載の流量制御装置。
【請求項２７】
前記有効表面が軟体動物、腹足類又は頭足類の貝殻の内部形状に一致する形状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１６項乃至第２６項の何れか一つに記載の流量制御装置。
【請求項２８】
前記有効表面が巻貝類、アオイ貝、オウム貝、Conidea又はサザエから選択された貝殻の内部形状に一致することを特徴とする特許請求の範囲第２５項に記載の流量制御装置。
【請求項２９】
前記ダクトの断面の変化が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致して対数的に変化するように前記流体路の断面が入口と出口の間で増減することを特徴とする特許請求の範囲第２7項に記載の流量制御装置。
【請求項３０】
少なくともその長さの一部に流量制御が設けられた流体路であって、流量制御装置が流体流の軸の回りで流体路内の流体の回転運動を生じるようになっている有効表面を備え、前記有効表面の形状が少なくとも一つの対数曲線に一致することを特徴とする流体路。
【請求項３１】
前記流体路が循環器ステントの形式のダクトを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１５項又は第３０項に記載の流体路。
【請求項３２】
前記流体路がフレームチューブの形式のダクトを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１５項又は第３０項に記載の流体路。
【請求項３３】
ガス流に伝播するノイズの量を減らすようになっている、膨張チャンバの形式の流体路を備えるマフラーであって、前記膨張チャンバがガス流内に渦巻を誘導するように形作られ、前記渦巻が対数螺旋を有することを特徴とするマフラー。
【請求項３４】
前記対数螺旋が黄金分割比に一致することを特徴する特許請求の範囲第３３項に記載のマフラー。
【請求項３５】
前記チャンバが対数曲線形状に形成されることを特徴する特許請求の範囲第３３項又は第３４項に記載のマフラー。
【請求項３６】
前記対数曲線形状が黄金比に一致することを特徴する特許請求の範囲第３３項乃至第３５項の何れか一つに記載のマフラー。
【請求項３７】
前記膨張チャンバがガス流減速するようになっている入口部分と、ガス流を加速するようになっている出口部分とを備え、両部分が黄金比に一致する対数曲線に従って形作られることを特徴する特許請求の範囲第３３項乃至第３６項の何れか一つに記載のマフラー。
【請求項３８】
実質的に本願において説明した流路。
【請求項３９】
実質的に本願において説明した流量制御装置。
【請求項４０】
実質的に本願において説明した循環器ステント。
【請求項４１】
実質的に本願において説明したマフラー。
【請求項４２】
実質的に本願において説明したフレームチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体を搬送するように作られたダクトに関する。この発明の具体的な用途の例には配管システム、空調ダクト、循環器ステント、集塵器、消音器、マフラーとチャンバ、排気管、又は最適化された断熱膨張又は収縮が望まれるダクトを含む。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、流体流を向け、影響を与え、あるいは搬送する装置は、送水管のような、長さを有しかつ断面が丸くなったダクト、あるいは多くの空調システムのような断面が平坦な両辺を有するダクトを用いる。しかしながら従来の配置での主な困難は効率を低下する流体流内に生じる乱流であった。極端な状況では、液体の場合、乱流はキャビテーションをもたらし、これはダクトの動作効率を低下するだけでなく、非効率、雑音、加熱、浮遊固体の堆積、流体の酸素処理による電気分解又は腐食の加速、及びダクト構造に対する破壊的影響をもたらす。両側が真っ直ぐのステントのような循環器装置において、有害なキャビテーション及び／又は垢の付着が生じ得る。蒸気又はジェットタービンのような断熱膨張装置において、断熱膨張又は収縮の速度はチャンバ形状の非最適化により遅くなる。これは著しい非効率をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は流体がダクトを通過する際に受ける異質な乱流の程度を減少することにより流体の流れを容易にできるダクトを提供することである。この目的は、流体流を、流体流に対する抵抗と、流体流が受ける乱流が低下されることを特徴とする運動パターンに誘導することを意図したダクトを提供することにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を実行するために、ダクトの表面及び／又は形状は、実質的に、あるいは大部分、黄金分割比に一致する対数曲線形状に概ね一致する流体路を提供することを意図している。
【０００５】
全ての流体は自然の力の下に運動するときは螺旋又は渦巻状に運動する傾向にある。これらの螺旋又は渦巻は概ね黄金分割又はフィボナッチ状数列として知られる三次元的数学的対数数列に概ね一致する。発明は流体が求心性渦巻回転でそれらの本来好ましい方法でダクトの表面上を運動するようにし、それにより流体流の搬送に広く使用される装置において通常見られる乱流及び摩擦により生じる非効率を低減する。
【０００６】
流体路が黄金分割により近く一致するように形作られるほど、ダクトの効率はよくなることが分かる。しかしながら、黄金分割に部分的にかなりの一致がありさえすれば現状のダクトに勝る改良をもたらすであろう。
【０００７】
従って、発明は、その長さの少なくとも一部に流量制御装置が設けられた流体路であって、流量制御装置が通路を通る流体流に影響を与えることが出来る有効表面から成り、有効表面の形状が黄金分割に一致する少なくとも一つの対数曲線に一致することを特徴とする流体路に存する。
【０００８】
もう一つの態様によれば、発明は、流体路に配置されるように作られた、流体流に影響を与えるように作られた有効表面を有する流量制御装置であって、有効表面の形状が黄金分割に一致する少なくとも一つの対数曲線に一致するような流量制御装置に存する。
【０００９】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は一次元的に湾曲している。
【００１０】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は二次元的に湾曲している。
【００１１】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は黄金分割に従って変化する深さを有する。
【００１２】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は流体路の中心軸に対して横方向に湾曲している。
【００１３】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は中心軸に対して平行な方向に湾曲してもよい。
【００１４】
発明の更なる好ましい特徴によれば、有効表面は、実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致する三次元表面を定めるように中心軸の方向に対して横方向と平行の両方に湾曲している。
【００１５】
発明の更なる好ましい特徴によれば、流体路は螺旋形状を有する。好ましい実施例によれば、形状は対数螺旋又は巻貝又は渦巻の形を呈する。
【００１６】
発明の更なる好ましい特徴によればダクトの断面積は実質的に、あるいは大部分、黄金分割に一致して対数的に変化する。
【００１７】
発明の更なる好ましい特徴によれば、有効表面は軟体動物、腹足類又は頭足類の貝殻の外部形状に一致した形状を有する。発明の特定の形式によれば、有効表面は巻貝類、アオイ貝、オウム貝、Conidea又はサザエから選択された貝殻の外部形状に一致する。
【００１８】
好ましい実施例によれば、有効表面は軟体動物、即ち腹足類又は頭足類の貝殻の内部形状を有する。実施例の特定の例において、有効表面は巻貝類、Conidea、サザエ、アオイ貝又はオウム貝から選択された貝殻の内部形状に一致する。
【００１９】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面は流体流の軸の回りで流体路内の流体の回転運動を生じるようになっている。
【００２０】
更なる態様によれば、発明は少なくともその長さの一部に流量制御装置が設けられた流体路であって、流量制御装置が流体流の軸の回りで流体路内の流体の回転運動を生じるようになっている有効表面から成ることを特徴とする流体路に存する。
【００２１】
発明の好ましい特徴によれば、有効表面の形状は少なくとも一つの対数曲線に一致する。
【００２２】
発明の好ましい特徴によれば、形状は黄金分割に一致する。
【００２３】
好ましい実施例によれば、流体路は循環器ステントの形式のダクトから成る。
【００２４】
更なる態様によれば、発明は、ガス流におけるノイズ伝播の量を減らすようになっている、膨張チャンバの形式の流体路から成るマフラーであって、膨張チャンバがガス流内に、対数螺旋を有する渦巻を誘導するように形作られることを特徴とするマフラーに存する。
【００２５】
発明の好ましい特徴によれば、対数螺旋は黄金分割比と一致する。
【００２６】
好ましい実施例によれば、チャンバは対数曲線形状に形成される。
【００２７】
発明の好ましい特徴によれば、対数曲線形状は黄金比に一致する。
【００２８】
好ましい実施例によれば、膨張チャンバはガス流を減速するようになっている入口部分と、ガス流を加速するようになっている出口部分とから成り、両部分が黄金比に一致する対数曲線に従って形作られる。
【００２９】
発明はいくつかの具体的な実施例の以下の説明に照らせばもっと完全に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
説明は添付図を参照して行われる。
【００３１】
各実施例は流体を搬送するために利用可能な流体路を提供するダクトに向けられる。
【００３２】
前述のように、自然の自然力の影響の下に運動するときに全ての流体は螺旋又は渦巻状に運動する傾向にあることが分った。これらの螺旋又は渦巻は黄金比又はフィボナッチ状数列として知られる数列に概ね一致する。
【００３３】
各実施例は大部分、流体がそれらの自然的に好ましい方法で運動させ、それにより流体流の伝播に広く使用される装置に通常見られる乱流及び摩擦により生じる非効率を減らすのに役立つ。以前に開発された技術は一般的に自然流体流の傾向にあまり従って来なかった。
【００３４】
ここに述べられる各実施例のダクトの表面の大部分は、一般的に黄金分割又は黄金比に従って大部分が設計され、従って、ダクトが螺旋形状を有しかつ少なくとも大部分が黄金分割又は黄金比の特性に一致する流体路を提供することが各実施例の特性である。黄金分割の特性は黄金分割又は黄金比による螺旋曲線の展開を図解する図１に図解される。螺旋が展開しながら、等角半径（例えばＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪ）で計った曲線の半径の増大次数は一定である。これは近似的に１：０．６１８の比に一致しかつ曲線全体に渡って変わらない公式ａ：ｂ＝ｂ：ａ＋ｂに対応する各数列間の各半径の三角形表現から図解される。
【００３５】
ダクトを形成する表面の湾曲が、自然に生じる渦巻に見られ、かつ実質的に、あるいは大部分が黄金分割又は黄金比の特性に一致する渦度の線又は流脈線に等価な二次元又は三次元形状を呈すること、また流体路の断面積の変化がまた実質的に、あるいは大部分、黄金分割又は黄金比の特性に一致することが各実施例の特性である。更に、黄金分割又は黄金比の特性が軟体動物、腹足類及び頭足類の貝殻の外部及び内部の形状に一致した形状として自然に見られることが見出されたが、ダクトにより定められる流体路が軟体動物、腹足類及び頭足類の部類の内の一つ以上の貝殻の外部又は内部形状に概ね対応することが少なくともいくつかの実施例の共通の特性である。
【００３６】
実質的に、あるいは大部分、黄金分割又は黄金比の湾曲に一致する湾曲を有する流路に流体を流すときに、表面上の流体流が実質的に非乱流であり、その結果、キャビテーションの傾向が減ることが流体流の特性であることが見出された。その結果、表面上の流体流は、流路が実質的に、あるいは大部分、黄金分割に対応しない以前の例に見られたものより効率的である。そのような流路によりその通路内の流体に誘導される乱流の程度が減少した結果、種々の実施例によるダクトは、同等の寸法特性の従来ダクトで以前に可能であったものよりノイズや磨耗が少なくかつ効率よく流体を導くために使用できる。
【００３７】
図３と４に示す第一の実施例は送水管又は空調システム等の配管又はダクトシステム内の流体又は流体路の方向の変更を容易にするダクト部分に関する。
【００３８】
図２で分かるように、パイプ又はダクトにおける従来の直角曲部（３０）では最適以下の流体流を生じる。流線は低圧領域（３１）と高圧領域（３２）を示す。これは乱流、キャビテーション、堆積及び腐食と同様に流体運動（３４）のエネルギー損失の増加を生じ得る。これにより吸い上げコストの増加と出口での圧力低下を生じる。
【００３９】
図３と４に示す実施例のこの形式はその方向を変えながら自然の法則に従って運動するように流体（３４）を誘導するために特別に設計されたダクト（３６）を提供する。前述のように、ダクトは実質的に、あるいは大部分、黄金分割又は黄金比の湾曲に一致する湾曲（３７）をもつ流路を有するように設計される。それにより流体は、その大部分が黄金分割又は黄金比に一致する渦巻き流（３５）に誘導される。
【００４０】
搬送される流体の流れに不連続性がある第一の実施例は、上で議論した原理に従って設計されたダクトから得られる顕著な利点を示すけれども、流れが実質的に直線である場合にも利点が得られる。
【００４１】
図５と６に示す第二の実施例は、流路が黄金分割又は黄金比に一致する流体用の捩れた流路（４２）を提供するダクト（４１）に関する。流体（４３）がダクトの内側（４４）を流れながら、異質な乱流を最小にする自然流の螺旋特性に強制的に一致させられる。
【００４２】
第二の実施例の改造において、図５と６に示す形式を有する流量制御装置が設けられ、この流量制御装置は流体路内に配置されるようになっている。この形式では、流体流は流量制御装置の外側を囲む。従って、有効であり、黄金分割に一致するように設計されるのは流量制御装置の外側表面である。しかしながら、この改造において流量制御装置が中空になっていて流体がその内部を流れるようにしてもよい。
【００４３】
図７に示す第三の実施例は黄金分割又は黄金比に一致する流体用の捩れた流路（５２）を提供するダクト（５１）を描いている。流体（５３）がダクトの内側又は外側を流れながら、異質な乱流を最小にする自然流の螺旋特性に強制的に一致させられる。更に、図は流体が流れる際の流体に対する流体螺旋流路を示す。
【００４４】
第三の実施例に従って作られたダクトの例は循環器ステントである。従来、ステントは形状が円筒形である。患者内に恒久的に置かれるように意図されるけれども、多くの場合、一定期間に渡り脂肪の沈殿物がステント内に形成され、それらの交換が必要となる。この蓄積はステントにおける乱流の結果として生じると信じられている。第三の実施例に従って作られたステントはこの乱流を回避し、それによりステント内の脂肪の沈殿物の形成を防止する。
【００４５】
図８、９、１０及び１１に示す第四の実施例はそれぞれ図８と９と１０と１１に示すように軟体動物、腹足類、巻貝類の貝殻の形を一般的に呈する流体流量制御装置から成り、その場合、貝殻の内側端部は貝殻の内部への入口（１２１）を提供するように図示のように切り欠かれる。貝殻の口は制御装置（１１８）のための出口（１２５）の役目をする。図１０と１１はツインダクトを示す。第四の実施例による制御装置は自然に一致する流体流を誘導するように流体流路に沿って置かれる。
【００４６】
更なる実施例は内燃機関等の音源に対するマフラー又は消音器に関する。それは燃料／空気燃焼、内燃機関からの排気ガス抽出及び／又は断熱膨張を介する最適エネルギー抽出を最大にするフレームダクト又はチューブの機能を果たす。
【００４７】
発明は又、マフラー、フレームチューブ及び排気システムへの用途を有する。
【００４８】
典型的な排気システムは有効なフレームチューブを提供するようにエンジンから十分な距離伸びる排気管長と、ガスの乱流が最小にされ、高調波が生じる容積とを有する。次いでこれは通常は、入口管と出口管を有するボックス又はチャンバであるマフラーに入る。ボックスの中には隔壁又は障害物があり、ボックスを通過する排気ガスを遅くする。入口管より大きいボックス自身は排気ガスを膨張させ、それによりガスを遅くする。これらのガス速度の低下はノイズの低減をもたらす。
【００４９】
このタイプのマフラーシステムは操作上の難しさと非効率に悩まされる。即ち、このような排気ガスの減衰と遅延がガスに対する、従ってエンジンの排気において、乱流と背圧を生じ、性能と効率の低下をもたらす。例えば、エンジンからの出力されるパワーを最大にするために、レーシングカーとバイクはそれらの排気システムにマフラーを持たず、その代わり排気ガスの抽出器の役目をする調整されたフレームチューブダクトを使用し、それにより乱流を減らし、その結果エンジンのパワー出力を最大にする。もちろんそれらは非常にやかましい。乱流を通るガス運動の非効率性は多くの異なる理由により生じるが、マフラーを通過するガスの方向又は速度の急激又は突然の変化により悪化する。
【００５０】
この目的のため、フレームチューブ／排気管が、システムの効率を改善するための第二、第三又は第四の実施例の流量制御装置の用途となるかも知れない。
【００５１】
本発明によるマフラーは、それを通過するガス速度の変化の厳しさを低減し、それによりシステムにおけるノイズを低減するために膨張チャンバ構造の役目をするマフラーを提供することによりこれらの問題を克服することを目指す。実施例はまた自然において観察されてきた自然流体の運動傾向の利点を取り入れて対数螺旋を有する渦巻を概ね形成しようとする。発明に使用されるこれらの螺旋の膨張−収縮比はまたガスに対する最大の非乱流断熱膨張の流路を提供し、従って、蒸気膨張ダクト／チャンバの最大効率に備える。
【００５２】
実施例の一つの形式において、チャンバ又は膨張チューブの役目をする渦巻型の膨張チャンバが設けられる。ダクトは対数曲線形状に形成及び拡張される。好ましくは、対数曲線は、ガスの入口が細かい端部にあり、出口がチャンバの粗い、あるいは広い端部にあるように位置される。
【００５３】
対数曲線又は対数数列という用語が用いられた場合、この定義にはいわゆる指数形状を含む、対数数列に従うあらゆる形の曲線が含まれることは言うまでもない。等角対数曲線に近似するあらゆる曲線もこの明細書において使用される「対数曲線」という用語の中に含まれる。
【００５４】
排気ダクトに対する多くの対数曲線形状が用いられ、所望の効果、即ちキャビテーションの低減とガスの効率的な排気と静寂化と最適化された断熱膨張を達成出来るけれども、好ましい対数数列は、それぞれが１：０．６１８の近似的比例でそれらの辺を有する一連の結合した矩形内に対数曲線が当てはまる「黄金比」と呼ばれる曲線であると思われる。
【００５５】
実施例は、自然な形のガス運動と調和するように排気システムにおいてガスを減速する願望から由来する。実施例は主流には異質な逆効果を招く乱流が最小の大きな単一の渦巻を確立する。それはまたガスの最大燃焼に対して固有のフレームチューブ／ダクト特性を最適化するように設計される。性質として、渦巻のその自然渦が概ね対数数列に従う形状を有することが観察された。実施例は、対数曲線に形成された羽根又は膨張チャンバの使用により排気システムのダクト内の気体を運動及び減速し、それによりガスが減速され、あるいは始めの内は徐々に、その後は黄金比の対数数列に近似する連続的な方向変化で速度を次第に増す。このように動作媒体に作用することにより、突然の減速又は急激な方向変化の原因が減り、乱流と、マフラー／フレームチューブダクトの性能劣化の可能性も減る。
【００５６】
実施例による渦巻型の対数的に拡張するダクトを使用するマフラーはガスの膨張及び／又は消音するための適当な用途であれば如何なるものにも使用でき、空気やその他のガスを抽出する用途にさえ使用できるが、典型的には内燃機関の排気システムに用途がある。この用途において、ガスは入口を通ってダクトシステムに誘導され、対数的に湾曲した羽根及び／又はチャンバを用いてガスの自然に生じる応答と調和して円滑に減速され、ガスを減速させかつそのノイズを減らすように低速で排出される。
【００５７】
この目的で、マフラーは添付図に示す例に代表される多数のさまざまな形状として設けることが出来る。
【００５８】
図１２に示す実施例の形式では、それぞれ収束又は発散ダクトの形式の入口部（２２１）と出口部（２２５）を有するマフラー（２１８）／膨張チャンバ（２１１）が示される。マフラーは入口に隣接する領域（２２１）では細かピッチを有し、出口（２２５）に隣接する領域では比較的粗いピッチを有する対数曲線に従うように形成される。入口（２２１）に押し込められたガスは緩やかに減速され、渦巻運動で回転され、ガスに対する自然運動に従う。
【００５９】
図１３、14、及び１５に示す実施例の形式の構成において、膨張チャンバはシュラウド（４１１）内に配置してもよい。チャンバは軸（４２３）に向きかつ端（４２５）を有する螺旋壁を有し、その端から円錐壁が対数数列に従って内側に渦を巻いている。隣接する壁の間の空洞の断面は対数数列で外側に増加して空洞内の流体を減速させる。チャンバ内のガスの回転は（図８関して）時計方向であり、入口（４１５）を通って誘導され、羽根車内の外側に先細りした螺旋管を通され、出口（４２５）を通って押し出される。
【００６０】
膨張チャンバ（４１８）を形成する螺旋チューブは、好ましくは出口（４２５）において比較的大きい断面を有し、入口（４２３）において比較的小さい断面を有し、そこからガスが高速で誘導され、出口（４２５）から排出されて膨張した低ノイズガスを生じる。
【００６１】
チャンバの実施例の形式の構造は図１５においてもっと明確に分かるが、この図はそのようなチャンバの典型的な上面図であり、その図から、その形状がその螺旋形状として対数曲線を取り入れていることが分かる。
【００６２】
この曲線に従って形成されたチャンバ、羽根又はダクトに適用される１：０．６１８の近似比の対数曲線又は螺旋はガスの自然運動に調和した方法で動作可能であり、これらの流体は、従来のマフラー、膨張チャンバ及びフレームチューブにおいて達成されたものよりずっと調和的な、従って効率的な方式でチャンバ又はモータを通って減速される。
【００６３】
上記の各実施例の共通の特徴は、それらが、入口と出口の間に非乱流方式で流体流を誘導可能なダクト、あるいは実質的に非乱流で、同等の容量の従来のダクトで可能であったものよりもっと効率的な方式で流体を入口と出口の間で通過可能なダクトとして使用できることである。
【００６４】
更に、発明の特性は、発明のダクトと各実施例が気体、液体及びスラリー形の流体媒体で使用できることである。
【００６５】
発明の更なる特徴は、ダクトの表面上の流体流により表面とダクトに与える摩擦と衝撃が著しく少くなることである。このことと、ダクトにより生じる低減された乱流の結果、ダクト、従って流体に与える作用の結果として発生される熱とノイズが少ない。
【００６６】
発明の更なる特徴は、誘導された流体の渦流がダクトの壁への浮遊物の堆積を減少することである。
【００６７】
発明の更なる特徴は、液体内のキャビテーションの減少が酸素処理の減少をもたらし、従って液体又はダクト構成材料の酸化の減少をもたらす。
【００６８】
発明の更なる特徴は、逆の効果を作り出すために流体が逆の流れでそこを通過できることである。
【００６９】
更に、実施例においては、ダクトに入る流体に対して入口が最小の隙間を与え、その結果、入口を通過可能な如何なる物質もダクトを通過可能であり、これがダクトの詰まる可能性減少する。
【００７０】
発明のダクトは中でも、配管システム、冷蔵、循環配管又はダクトシステム、ホットガス又は冷媒ガス膨張／収縮システム、アフターバーナー、煙突、炎管、燃焼チャンバ、空調ダクト、集塵器、消音器及びマフラーでの用途を有し、そのような提案されたどの用途においても有利に使用できる。なぜなら、少なくとも流体流が増強され、摩擦が減り、熱発生が減少し、堆積が減少し、酸化が減少し、ノイズが減少するからである。
【００７１】
本発明の範囲が上記の特定の範囲に限定される必要がないことは言うまでもない。
【００７２】
明細書を通じて、文脈上そうでない必要がないかぎり、「から成る」又はその変形、例えば「から成った」は記載された完全体又は完全体群の包含を意味し、他の如何なる完全体又は完全体群の排除も意味しないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】黄金分割の形式を示す。
【図２】直角曲部に生じる流体流の性質を図解する直角曲部における従来のダクトの断面図である。
【図３】方向の直角変化を組み入れた第一の実施例によるダクトの平面図である。
【図４】第一の実施例によるダクトの側面図である。
【図５】第二の実施例によるダクトの等角図である。
【図６】第二の実施例によるダクトの端面図である。
【図７】第三の実施例によるダクトまたはステントの模式図である。
【図８】第四の実施例によるダクトの側面図である。
【図９】第四の実施例によるダクトの端面図である。
【図１０】第五の実施例によるダクトの等角図である。
【図１１】第五の実施例によるダクトの端面図である。
【図１２】第六の実施例による膨張チャンバの（部分的に断面図化された）模式的側面図である。
【図１３】第七の実施例の断面図である。
【図１４】第七の実施例による膨張チャンバの模式的等角図である。
【図１５】図１４に示す第七の実施例の端面図である。
【符号の説明】
【００７４】
３５  渦流
３６  ダクト
３７  湾曲
４１  ダクト
４２  流路
４３  流体
５１  ダクト
５２  流路
５３  流体
１２１  入口
１２５  出口
２１１  膨張チャンバ
２１８  マフラー
２２１  入口部分
２２５  出口部分
４１５  入口
４１８  膨張チャンバ
４２３  入口
４２５  出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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