(57)【要約】【課題】デバイス（１９２）を提供する。【解決手段】本デバイス（１９２）は、該デバイス（１９２）内部に排気ガス流（２０２）を導くように構成された入口マニホルド（２００）と、該デバイス（１９２）内部に空気流（２０６）を導入するように構成された空気入口（２０４）と、排気ガス流（２０２）によって流入空気（２０６）を同伴して高速空気流（２０８）を生成するように構成されたコアンダプロファイル（５４）を有する該デバイス（１９２）の少なくとも１つの表面とを含む。【選択図】      図９
2008069777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス（１９２）であって、
該デバイス（１９２）内部に排気ガス流（２０２）を導くように構成された入口マニホルド（２００）と、
該デバイス（１９２）内部に空気流（２０６）を導入するように構成された空気入口（２０４）と、
前記排気ガス流（２０２）によって流入空気（２０６）を同伴して高速空気流（２０８）を生成するように構成されたコアンダプロファイル（５４）を有する該デバイス（１９２）の少なくとも１つの表面と、
を含むデバイス（１９２）。
【請求項２】
前記コアンダプロファイル（５４）が、該プロファイル（５４）に対する前記排気ガス流（２０２）の付着を可能にして、前記流入空気（２０６）を同伴して前記高速空気流（２０８）を生成するように構成された境界層（１７６）を形成する、請求項１記載のデバイス（１９２）。
【請求項３】
前記空気入口（２０４）を通して供給された空気が、前記境界層（１７６）と共に剪断層（１８０）を形成して、該デバイス（１９２）の収束セクションにおいて該空気を加速しかつ前記境界層（１７６）と前記流入空気とを混合するのを可能にする、請求項１記載のデバイス（１９２）。
【請求項４】
該デバイス（１９２）によって同伴された前記空気の質量と前記排気ガス流の質量との比が、５〜２２である、請求項１記載のデバイス（１９２）。
【請求項５】
前記コアンダプロファイルが、対数プロファイルを含む、請求項１記載のデバイス（１９２）。
【請求項６】
車両（１９０）用のターボチャージャ（１９６）であって、
吸入空気流を加圧するように構成された圧縮機と、
内燃エンジン（１９４）からの排気ガスを膨張させてシャフトを回転させるように構成されたタービン（１９８）と、
前記タービン（１９８）に結合されかつ前記排気ガスによって流入空気を同伴して高速空気流により機械的仕事を生成するように構成されたデバイス（１９２）と、を含み、
前記デバイス（１９２）が、コアンダプロファイル（５４）を有する該デバイス（１９２）の少なくとも１つの表面を含み、
前記コアンダプロファイル（５４）が、該プロファイルに対する前記排気ガスの付着を可能にして、境界層（１７６）を形成しかつ前記流入空気を同伴して前記高速空気流を生成するように構成される、
ターボチャージャ（１９６）。
【請求項７】
ハイブリッド車両（１９０）であって、
内燃エンジン（１９４）と、
前記内燃エンジン（１９４）に結合されたターボチャージャ（１９６）と、
を含み、前記ターボチャージャ（１９６）が、
前記内燃エンジン（１９４）からの排気ガスを膨張させて機械的仕事を生成するように構成されたタービン（１９８）と、
前記タービン（１９８）に結合されかつ流入空気を同伴するようにコアンダプロファイルに沿って排気ガスを導入して高速空気流により機械的仕事を生成するように構成されたデバイス（１９２）と、
を含み、該ハイブリッド車両が、
前記機械的仕事から電力を生成するように構成された発電機（２１２）と、
前記電力を貯蔵するための再充電式エネルギー貯蔵システム（２１４）と、をさらに含む、
ハイブリッド車両（１９０）。
【請求項８】
前記再充電式エネルギー貯蔵システム（２１４）が、電池を含む、請求項７記載のハイブリッド車両（１９０）。
【請求項９】
前記電力を利用して水素を生成するように構成された車載電解装置をさらに含む、請求項７記載のハイブリッド車両（１９０）。
【請求項１０】
ハイブリッド車両を運転する方法であって、
内燃エンジンを作動させて第１の運転モードで該車両を駆動する段階と、
付加的空気流を同伴するように前記内燃エンジンからコアンダプロファイル上に排気ガスを導入して、高速空気流により機械的仕事を生成する段階と、
前記機械的仕事から電力を生成する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはエネルギー抽出システムに関し、より具体的には、エネルギー抽出システムの効率を高めるためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプのエネルギー抽出システムが知られており、また使用されている。例えば、ガスタービンは、燃焼ガス流からエネルギーを抽出し、発電、舶用推進、ガス圧縮、コジェネレーション、海上作業台発電などのような用途に使用される。同様に、風力タービンは、発電のような用途のために風の運動エネルギーを機械的仕事に変換する。さらに、車両で使用する内燃エンジンは、車両を駆動するための動力を生成する。
【０００３】
一部のエネルギー抽出システムは、圧縮機によって空気を加圧しかつ加圧空気を燃料と共に燃焼チャンバ内で燃焼させるブレイトンサイクルを利用する。さらに、燃焼チャンバからの高温ガスをタービン又は一連のタービンを通して膨張させて、機械的仕事を生成する。一般的に、ブレイトンサイクルベースのシステムは、タービンを通して高温ガスを膨張させ、あらゆる残留熱は、利用されずに環境に喪失される。一部のシステムでは、大型のかつ高価な復熱装置を使用して、残留熱を回収するようにする。しかしながら、より小型のシステムにおいてこの熱を回収するためにそのような復熱装置を利用することは、比較的高価なものになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、実質的に熱廃棄損失が低い状態の高い効率を有するエネルギー抽出システムに対する必要性が存在する。さらに、熱損失を最小にしかつそのようなシステムの効率を高めるために現存のエネルギー抽出システムと一体化することができるデバイスを提供することは、望ましいことと言える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に言うと、１つの実施形態によると、デバイスを提供する。本デバイスは、該デバイス内部に排気ガス流を導くように構成された入口マニホルドと、該デバイス内部に空気流を導入するように構成された空気入口と、排気ガス流によって流入空気を同伴して高速空気流を生成するように構成されたコアンダプロファイルを有する該デバイスの少なくとも１つの表面とを含む。
【０００６】
別の実施形態では、車両用のターボチャージャを提供する。本ターボチャージャは、吸入空気流を加圧するように構成された圧縮機と、内燃エンジンからの排気ガスを膨張させてシャフトを回転させるように構成されたタービンとを含む。本ターボチャージャはまた、タービンに結合されかつ排気ガスによって流入空気を同伴して高速空気流により機械的仕事を生成するように構成されたデバイスを含む。デバイスは、コアンダプロファイルを有する該デバイスの少なくとも１つの表面を含み、コアンダプロファイルは、該プロファイルに対する排気ガスの付着を可能にして、境界層を形成しかつ流入空気を同伴して高速空気流を生成するように構成される。
【０００７】
別の実施形態では、ハイブリッド車両を提供する。本ハイブリッド車両は、内燃エンジンと、該内燃エンジンに結合されたターボチャージャとを含む。ターボチャージャは、内燃エンジンからの排気ガスを膨張させて機械的仕事を生成するように構成されたタービンと、該タービンに結合されかつ流入空気を同伴するようにコアンダプロファイルに沿って排気ガスを導入して高速空気流により機械的仕事を生成するように構成されたデバイスとを含む。本ハイブリッド車両はまた、
機械的仕事から電力を生成するように構成された発電機と、車両の電気モータを駆動するために電力を貯蔵するための再充電式エネルギー貯蔵システムとを含む。
【０００８】
別の実施形態では、ハイブリッド車両を運転する方法を提供する。本方法は、内燃エンジンを作動させて第１の運転モードで該車両を駆動する段階と、付加的空気流を同伴するように内燃エンジンからコアンダプロファイル上に排気ガスを導入して、高速空気流により機械的仕事を生成する段階とを含む。本方法はまた、第２の運転モードで車両を駆動するために機械的仕事から電力を生成する段階を含む。
【０００９】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細説明を読むことにより一層よく理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に詳細に説明するように、本発明の実施形態は、ガスタービンシステム及び風力タービンシステムのような特定のエネルギー抽出システムの効率を、そのようなシステムからの熱損失を最小にすることによって高めるように機能する。具体的には、本発明は、作動流体と周囲空気との組合せを利用して機械的仕事及び出力を生成する。ここで図面に戻り最初に図１を参照すると、そのシステム１０から熱を回収するためのデバイス１２を有するエネルギー抽出システム１０を示している。この図示した実施形態では、デバイス１２は、エネルギー抽出システム１０から加圧流１４を受け、かつ該デバイス１２のコアンダプロファイルに沿って加圧流を導入するように構成される。本明細書で使用する場合、「コアンダプロファイル」という用語は、近隣表面に対する流体ストリームの付着を可能にしかつ該表面が流体運動の最初の方向から離れる方向に湾曲した場合であっても付着した状態を維持するように構成されたプロファイル（輪郭）を意味する。
【００１１】
運転中に、コアンダプロファイル（Coanda profile）は、該プロファイルに対する加圧流１４の付着を可能にし、付加的流体流１６を同伴して高速流体流１８を生成するように構成される境界層の形成をもたらす。１つの例示的な実施形態では、加圧流は、排気ガスを含み、また付加的流体流は、空気流を含む。さらに、高速流体流１８は、デバイス１２と流体連通状態になった流路を通して最終用途システム２０に導くことができる。１つの例示的な実施形態では、デバイス１２は、ガスタービンシステムに結合されかつ高速流体流１８によって機械的仕事を生成するように構成される。
【００１２】
別の実施形態では、デバイス１２は、ターボチャージャに結合されかつ車両の内燃エンジンの効率を高めるように構成される。別の例示的な実施形態では、デバイス１２は、風力タービンシステムに結合されかつ高速流体流１８によって電気的出力（電力）を生成するように構成される。さらに、別の例示的な実施形態では、高速流体流１８を導いて、遊園地用の乗り物を駆動することができる。上記のように、デバイス１２は、コアンダプロファイルを使用し、かつ空気流のような付加的流体流６を同伴するようにエネルギー抽出システム１０からの排気ガスのような加圧流体流１４を利用して高速流体流１８を生成する。さらに、高速流体流１８は、エネルギー抽出システム１０から付加的な機械的仕事又は電気的出力（電力）を生成するために利用することができ、或いは図２〜図１０を参照して以下に説明するようにさらに使用するために別の最終用途システム２０に導くことができる。
【００１３】
図２は、本発明の態様による、図１のデバイス１２の例示的な構成５０の概略図である。図示するように、デバイス５０は、システムからの排気ガスのような一次流体を受けるスタック５２を含む。この実施形態では、スタック５２の少なくとも１つの表面は、そのプロファイル５４に対する排気ガスの付着を可能にするように構成されたコアンダプロファイル５４を含む。１つの実施形態では、コアンダプロファイル５４は、対数プロファイルを含む。運転中に、プレナム５６からの排気ガスのような一次流体の加圧流が、参照符号５８で示すようにコアンダプロファイル５４に沿って導入される。この図示した実施形態では、一次流体は、導管６０によってプレナム５６に供給することができる。例えば、ガスタービンからの排気ガスは、導管６０を通してプレナム５６に供給することができる。さらに、スタック５２は、空気流のような二次流体流をスタック内に導入するための入口６２を含む。特定の実施形態では、入口６２は、スタック５２内に導入する前に流入空気流を濾過するためのフィルタ６４を含む。
【００１４】
運転時に、加圧排気ガス５８は、空気流６６を同伴して高速空気流６８を生成する。具体的には、コアンダプロファイル５４は、加圧排気ガス５８の同伴空気流６６との比較的急速な混合を可能にし、加圧排気ガス５８から空気流６８に運動量を移動させることによって高速空気流６８を生成する。スタック５２の幾何学的形状は所望の空気流６８の速度を達成するように設計することができることに注目されたい。さらに、高速空気流６８は、機械的仕事を生成するように利用することができる。この図示した実施形態では、スタック５２は、複数のファン７０を使用して高速空気流６８から仕事を抽出するようにする。特定の他の実施形態では、高速空気流６８を導いて、機械的仕事又は電力を生成することによって別のシステムの効率を高めるようにすることができる。
【００１５】
図３は、本発明の態様による、図２のデバイス５０を有する風力タービンシステム８０の例示的な構成の概略図である。この図示した実施形態では、デバイス５０は、そのプロファイル５４に対する排気ガス５８の付着を可能にして境界層を形成し、流入空気流６６を同伴して高速空気流６８を生成するようにするコアンダプロファイル５４を含み、デバイス５０からの高速空気流６８はさらに風力タービン８２に導かれる。この例示的な実施形態では、排気ガス５８は、ガスタービン（図示せず）により生成された排気ガスを含む。
【００１６】
風力タービンシステム８０は、参照符号８６で示すような、ハブ８８上に取付けられた複数の風力タービンブレードを有するロータ８４を含む。風力タービンシステム８０はまた、タワー９２の頂上に取付けられたナセル９０を含む。ロータ８４は、ナセル９０内部に収容された駆動トレーン（図示せず）によって発電機９４に駆動結合される。タワー９２は、スタック５２により生成された高速風力流６８にブレード８６を曝し、高速風力流６８は、ブレード８６を軸線９６の周りで回転させる。ブレード８６は、風の運動エネルギーを回転トルクに変換し、この回転トルクがさらに、発電機９４によって電気エネルギーに変換される。１つの例示的な実施形態では、スタック５２により生成された高速風力流６８の速度は、１００ｋｍ／ｈよりも大きく、所定の掃引ロータ面積、排気ガス流量及びエントレインメント（同伴）率において電力抽出効率を最大にするように調整される。特定の実施形態では、風力タービンシステム８０は、風力タービン８２を駆動するのに所望の風力流を生成するために複数のデバイスを含むことができる。
【００１７】
図４は、本発明の態様による、ガスタービン１１０の排気ガスから熱を回収するためのデバイス１１２を有するガスタービン１１０の概略図である。ガスタービン１１０は、周囲空気を加圧するように構成された圧縮機１１４を含む。燃焼器１１６は、圧縮機１１４と流れ連結状態になっており、圧縮機１１４から圧縮空気を受けかつ燃料ストリームを燃焼させて燃焼器出口ガスストリームを生成するように構成される。加えて、ガスタービン１１０は、燃焼器１１６の下流に設置されたタービン１１８を含む。タービン１１８は、燃焼器出口ガスストリームを膨張させて外部負荷を駆動するように構成される。この図示した実施形態では、圧縮機１１４は、タービン１１８によって生成された出力によってシャフト１２０を介して駆動される。
【００１８】
運転中に、燃焼器１１６内で所望の温度及び圧力で燃焼した燃料ストリーム及び空気は、排気ガスを生成する。生成した排気ガスは次に、タービン１１８に結合されたデバイス１１２に向けて導かれる。この図示した実施形態では、デバイス１１２は、境界層を形成しかつ排気ガスにより付加的空気流を同伴して高速風力空気流により機械的仕事を生成するように構成される。具体的には、同伴空気は、境界層と共に剪断層を形成してデバイス１１２の収束セクションにおいて空気を加速しかつデバイス１１２の発散セクションにおいて境界層と流入空気とを混合するのを可能にして高速空気流を生成する。さらに、デバイス１１２の発散セクションは、排気ガスと同伴空気との間の相互作用により生じた圧力による力から推力を生成する。タービン１１８に結合されたデバイス１１２の作動は、図５〜図８を参照して以下に詳細に記述する。
【００１９】
図５は、本発明の態様による、図４のガスタービン１１０で使用するタービンディスク１３２の例示的な構成１３０の概略図である。この図示した実施形態では、複数のデバイス１３４が、タービンディスク１３２の周辺部に配置され、燃焼器１１６（図４を参照）内で生成された排気ガスを利用することによってガスタービン１１０の効率を高めるように構成される。より具体的には、複数のデバイス１３４は、燃焼器１１６からの排気ガスによって流体駆動された空気の同伴によってタービンディスク１３２を加速するように構成される。タービンディスク１３２のコア１３６からの排気ガスは、複数の半径方向チャネル１３８を通して複数のデバイス１３４の各々に対して送られる。具体的には、複数の半径方向チャネル１３８は、コア１３６から複数のデバイス１３４の個別のプレナム（図示せず）内部に排気ガスを導くように構成される。特定の実施形態では、複数のスロット（図示せず）を使用して、個別のプレナムから複数のデバイス１３４内のコアンダプロファイル上に排気ガスを導入する。スロット通してデバイス１３４の内部に向かって高温ガスを導入することにより、デバイス１３４内のコアンダプロファイルに向かって接線方向に導入される高速空気流が促進される利点がある。
【００２０】
加えて、タービンディスク１３２は、空気入口１４０を通して空気流を受け、この空気流は、複数のデバイス１３４の各々の入口１４２に導かれる。上記のように、複数のデバイス１３４は、該デバイス１３４のコアンダプロファイルに対する排気ガスの付着を可能にして、境界層を形成しかつ入口１４２からの流入空気を同伴してデバイス１３４の発散セクションにおいて高速空気流を生成し、この空気流は、デバイス１３４の出口１４４を通して吐出される。特定の実施形態では、デバイス１３４によって同伴された空気の質量と排気ガスの質量との比は、約５〜約２２である。デバイス１３４の発散セクションは、高温ガスと空気との間の相互作用により生じた圧力による力から推力を生成することに注目されたい。その結果、デバイス１３４により生成されたトルクは、タービンディスク１３２を回転させ、タービンディスク１３２の回転からシャフトを通して機械的仕事を抽出することができる。さらに、タービンディスク１３２からの排気は、出口１４６を通して外気に吐出される。
【００２１】
特定の実施形態では、ガスタービン１１０に対して発電機（図示せず）を結合して、機械的仕事から電力を生成することできる。さらに、別の特定の実施形態では、パルスデトネーションデバイス（図示せず）を使用して駆動排気ガス流を形成して、コアンダプロファイルによって流入空気のパルスを同伴しかつ加速するようにすることができる。１つの例示的な実施形態では、タービンディスク１３２は、圧縮機１１４（図４を参照）を駆動するタービン１１８（図４を参照）から高温ガスを受け、タービンディスク１３２のコアにおけるプレナム再熱チャンバ内に、燃料を付加することができる。燃焼プロセスによりガスが発生され、このガスは、デバイス１３４を通して外気中に膨張し、それによってタービンディスク１３２を駆動する。ここでも同様に、タービンディスク１３２によって生成された機械的仕事は、シャフトにより抽出することができる。
【００２２】
図６は、本発明の態様による、図５のタービンディスク１３０で使用するデバイス１３４の概略図である。この図示した実施形態では、燃焼器１１６（図４を参照）からの排気ガスは、参照符号１５２で表すようにコアンダプロファイル１５０上に導入される。コアンダプロファイル１５０は、該プロファイルに対する排気ガス１５２の付着を可能にして境界層を形成し、流入空気１５４を同伴して高速空気流１５６を生成する。この例示的な実施形態では、コアンダプロファイル１５０は、対数プロファイルを含む。コアンダプロファイル１５０は、空気１５４の同伴を可能にして、噴流のような連続又は個別の急速混合境界層の高速環状パターン流を形成する。特定の実施形態では、高温ガスは、約９０度の回転を受けかつ高温ガスの質量の約５〜２２倍までの空気を同伴する。加えて、同伴空気１５４は、境界層と共に乱流剪断層を形成して、デバイス１３４の収束セクションにおいて空気１５４を加速しかつ発散セクション１５８において境界層と流入空気１５４との混合を可能にして高速空気流１５６を生成する。その結果、高速空気流１５６は、推力１６０を発生し、デバイス１３４を反対方向に向かって押し進める。高速空気流１５６を生成するための境界及び剪断層の形成については、図７〜図８を参照して以下に詳細に説明する。
【００２３】
図７は、本発明の態様による、図６のデバイス１３４内での空気と排気ガスとの流れプロファイル１７０の概略図である。図示するように、排気ガス１７２は、デバイス１３４（図６を参照）内部及びコアンダプロファイル１７４上に導かれる。この図示した実施形態では、排気ガス１７２は、実質的に高速でデバイス１３４内に導入される。運転中に、コアンダプロファイル１７４は、該プロファイル１７４との排気ガス１７２の付着を可能にして境界層１７６を形成する。この実施形態では、プロファイル１７４の幾何学形状及び寸法は、所望の効率を達成するように最適化される。さらに、流入空気１７８の流れは、境界層１７６と共に剪断層１８０を形成するように該境界層１７６によって同伴されて、該流入空気１７８と排気ガス１７２との混合が促進されるようになる。空気１７８と排気ガス１７２との混合は、その導入場所の下流での適切な圧力勾配による境界層１７６の成長により高められることに注目されたい。従って、境界層１７６の成長及び該境界層１７６の同伴空気１７８との混合によって形成された剪断層１８０は、デバイス１３４内での急速かつ均一な混合の形成を可能にする。デバイス１３４内でのコアンダ効果によるコアンダプロファイル１７４に対する排気ガス１７２の付着については、図８を参照して以下に詳細に説明する。
【００２４】
図８は、コアンダ効果に基づいた図６のデバイス１３４内のプロファイル１７４に隣接する１つの個別の場所における排気ガスの導入によって生成された境界層１７６の形成の概略図である。この図示した実施形態では、個別の場所において導入された排気ガス１７２は、プロファイル１７４に付着し、該プロファイル１７４の表面が最初の燃料流の方向から離れる方向に湾曲した場合であっても付着した状態を維持する。より具体的には、運動量移動を均衡させるように排気ガス１７２が加速するので、流れにわたって圧力差が生じ、その圧力差は、プロファイル１７４の表面により近接するように排気ガス１７２を偏向させる。当業者には分かるように、排気ガス１７２がプロファイル１７４全体にわたって移動するので、排気ガス１７２とプロファイル１７４との間にある量の表面摩擦が発生する。流れ１７２に対するこの抵抗が、排気ガス１７２をプロファイル１７４に向けて偏向させ、それによって排気ガス１７２をプロファイル１７４に押し付けるようになる。さらに、このメカニズムによって形成された境界層１７６は、該境界層１７６と共に剪断層１８０を形成するように流入空気１７８を同伴して、空気流１７８と排気ガス１７８との混合を促進する。従って、円周方向のスロット又はスロットの組を通しての及びコアンダ効果を可能にするように設計されたプロファイルにわたる排気ガス１７２の注入は、空気のような流体を加速するように押し進める駆動力を生成する。さらに、境界層１７６の成長及び該境界層１７６の同伴空気１７８との混合によって形成された剪断層１８０は、高速空気流１８２を生成し、この高速空気流１８２は、機械的仕事又は電力を生成することによってシステムの効率を高めるために利用される。１つの例示的な実施形態では、そのようなデバイス１３２からの高速空気流１８２を使用して、図９及び図１０を参照して以下に説明するようにハイブリッド車両に動力を供給することができる。
【００２５】
図９は、本発明の態様による、内燃エンジン１９４から高温ガスを回収するためのデバイス１９２を有するハイブリッド車両１９０の概略図である。図示するように、ハイブリッド車両は、燃料を燃焼させることによって車両１９０を駆動するための内燃エンジン１９４を含む。加えて、車両９０は、内燃エンジン１９４に結合されたターボチャージャ１９６を含む。ターボチャージャ１９６は、内燃エンジン１９４から排気ガスを膨張させて、機械的仕事を生成するように構成されたタービン１９８を含む。さらに、ターボチャージャ１９６は、上記のようにタービン１９８に結合されて、コアンダプロファイルを使用することによって機械的仕事を生成するようになったデバイス１９２を含む。デバイス１９２は、内燃エンジン１９４から該デバイス１９２内に排気ガス流２０２を導くように構成された入口マニホルド２００を含む。さらに、デバイス１９２は、該デバイス内に空気流２０６を導入するように構成された空気入口２０４を含む。
【００２６】
さらに、デバイス１９２の少なくとも１つの表面は、上記のように排気ガス２０２によって流入空気２０６を同伴して、高速空気流２０８を生成するように構成されたコアンダプロファイルを含む。高速空気流２０８は、その後に機械的仕事を生成するために利用される。この図示した実施形態では、車両１９０は、機械的仕事から電力を生成するように構成された発電機２１２を含む。さらに、車両１９０はまた、該車両１９０の電気モータ（図示せず）を駆動するために電力を貯蔵するための再充電式エネルギー貯蔵システム２１４を含む。この例示的な実施形態では、再充電式エネルギー貯蔵システム２１４は、電池を含む。特定の実施形態では、高速空気流２０８によって生成した機械的仕事を利用して、ターボチャージャ１９６の圧縮機（図示せず）を駆動することができる。特定の他の実施形態では、車両１９０は、生成した電力を利用して水素を生成するように構成された車載電解装置（図示せず）を含むことができる。従って、コアンダプロファイルを備えたデバイスは、内燃エンジン１９４からの排気ガス２０２による空気流２０６の同伴によって機械的仕事又は電力を生成するのを可能にし、それによって車両１９０の効率を高める。
【００２７】
図１０は、本発明の態様による、図９のハイブリッド車両で使用するデバイス１９２の概略図である。図示するように、デバイス１９２は、該デバイス１９２内に排気ガス流２０２を導くように構成された入口マニホルド２００を含む。さらに、デバイス１９２は、該デバイス１９２内に空気流２０６を導入するように構成された空気入口２０４を含む。デバイス１９２は、駆動流として排気ガス流２０２を使用することによって、コアンダ効果により空気流２０６の同伴を可能にし、排気口２１０を通して吐出される高速空気流２０８を生成する。具体的には、デバイス１９２は、停滞空気の加速によりエネルギーの幾らかを空気流２０６に移動させ、それによって高速空気流２０８を作り出すことによって、作動流体としての排気ガス流２０２と周囲空気２０６との組合せを使用する。続いて、高速空気流２０８は、機械的仕事を生成するために利用することができる。
【００２８】
上記した本方法の様々な態様は、ガスタービン、風力タービン、マイクロタービン、ターボチャージャなどのような異なるシステムの効率を高める有用性を有する。上記の本発明技術は、現存のシステムと一体化することができるデバイスを使用し、二次流体流を同伴して高速空気流を生成するようになった該システムからの低温排気ガスのような駆動流体を利用する。具体的には、デバイスは、コアンダ効果を使用して高速空気流を生成し、該高速空気流はさらに、機械的仕事を抽出又は電力を生成し、それによってそのようなシステムの効率を高めるために使用することができる。デバイスは、該デバイスをタービンと結合して実質的に最小の燃料消費量で機械的仕事及び出力を生成することによって、現存するガスタービンの効率を向上させるために使用することができる。さらに、デバイスは、現存のガスタービンプラントに結合して、風力タービンシステムに導くことができる人工風を生成するようにすることができる。加えて、デバイスは、車両の内燃エンジンからの排気ガスによる仕事抽出によって車両のターボチャージャの効率を高めるように結合することができる。本明細書では本発明の特定の特徴のみを図示しかつ説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が想起されるであろう。従って、提出した特許請求の範囲は、そのような修正及び変更を本発明の技術思想の範囲内に属するものとして保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の態様による、そのシステムから熱を回収するためのデバイスを有するエネルギー抽出システムの概略図。
【図２】本発明の態様による、図１のデバイスの例示的な構成の概略図。
【図３】本発明の態様による、図２のデバイスを有する風力タービンシステムの例示的な構成の概略図。
【図４】本発明の態様による、タービンの排気ガスから熱を回収するためのデバイスを有するガスタービンの概略図。
【図５】本発明の態様による、図４のガスタービンで使用するデバイスを有するタービンディスクの概略図。
【図６】本発明の態様による、図５のタービンディスクで使用するデバイスの概略図。
【図７】本発明の態様による、図６のデバイス内部での空気及び排気ガスの流れプロファイルの概略図。
【図８】本発明の態様による、コアンダ効果に基づいた図６のデバイス内でのプロファイルに隣接する境界層の形成の概略図。
【図９】本発明の態様による、内燃エンジンから高温ガスを回収するデバイスを有するハイブリッド車両の概略図。
【図１０】本発明の態様による、図９のハイブリッド車両で使用するデバイスの概略図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エネルギー抽出システム
１２  コアンダデバイス
１４  加圧流
１６  付加的流体流
１８  高速流体流
２０  最終用途システム
５０  コアンダデバイス
５２  スタック
５４  コアンダプロファイル
５６  プレナム
５８  一次流体流
６０  導管
６２  入口
６４  フィルタ
６６  空気流
６８  高速空気流
７０  ファン
８０  風力タービンシステム
８２  風力タービン
８４  ロータ
８６  ブレード
８８  ハブ
９０  ナセル
９２  タワー
９４  発電機
９６  軸線
１１０  ガスタービン
１１２  コアンダデバイス
１１４  圧縮機
１１６  燃焼器
１１８  タービン
１２０  シャフト
１３０  コアンダデバイスを備えたタービンディスク
１３２  タービンディスク
１３４  コアンダデバイス
１３６  プレナム
１３８  チャネル
１４０  空気入口
１４２  コアンダデバイスの入口
１４４  コアンダデバイスの出口
１４６  出口
１５０  コアンダプロファイル
１５２  排気ガス
１５４  空気
１５６  高速空気流
１５８  発散プロファイル
１６０  推力
１７０  流れプロファイル
１７２  排気ガス
１７４  コアンダプロファイル
１７６  境界層
１７８  流入空気
１８０  剪断層
１８２  高速流
１９０  ハイブリッド車両
１９２  コアンダデバイス
１９４  内燃エンジン
１９６  ターボチャージャ
１９８  タービン
２００  入口マニホルド
２０２  排気ガス流
２０４  空気入口
２０６  空気流
２０８  高速流
２１０  排気
２１２  発電機
２１４  エネルギー貯蔵システム
【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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