(57)【要約】【課題】乱れのない整然とした渦流をえることのできる気体の渦流発生装置を提供する。【解決手段】気体流路の流路中心線Ｏ−Ｏ方向に流れる気体の流れを流路中心線Ｏ−Ｏを略中心とした渦流Ｖ１に変換する渦流生成室１５を有し、渦流生成室１５は、渦流Ｖ１を発生させるための流入口１８と、流入口１８から流入して渦流Ｖ１となった気体を下流側に流出させる流出口２１とを備え、流入口１８は、渦流生成室１５と気体流路を構成する流路構成部材１４の内面との間に形成された空隙１９を挟んで流路構成部材１４の内面を臨むように配置されている。このような構成により、空隙１９に流入した気体が流入口１８から渦流生成室１５内に流入して、渦流生成室１５内に強い渦流Ｖ１を生成し、その後、渦流生成室１５の下流側へ螺旋状の渦流Ｖ２となって流下し、ガス混合等が有効に果たされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流路の流路中心線方向に流れる気体の流れを上記流路中心線を略中心とした渦流に変換する気体の渦流発生装置であって、上記気体流路内に配置された渦流生成室を有し、上記渦流生成室は、渦流を発生させるための流入口と、上記流入口から流入して渦流となった気体を下流側に流出させる流出口とを備え、上記流入口は、上記渦流生成室と上記気体流路を構成する流路構成部材の内面との間に形成された空隙に対して開口していることを特徴とする気体の渦流発生装置。
【請求項２】
上記流入口は、上記流路中心線に略沿った細長い空隙状であり、上記流出口は、上記流路中心線を略中心とするように開口している請求項１記載の気体の渦流発生装置。
【請求項３】
上記流入口は、上記流路中心線の周囲に複数配置されている請求項１または２記載の気体の渦流発生装置。
【請求項４】
上記渦流生成室は、その外周部を板状部材に囲われて形成され、上記流入口は、ひとつの板状部材の端縁と上記端縁に対向している他の板状部材の内面との間に形成されている請求項３記載の気体の渦流発生装置。
【請求項５】
上記渦流生成室の上流側に閉塞板が取り付けられ、上記閉塞板に、上記流出口の開口面積よりも小さい開口面積とされ上記流路中心線を略中心とするように開口した補助開口が形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の気体の渦流発生装置。
【請求項６】
上記流出口にディフューザーを接続した請求項１〜５のいずれか一項に記載の気体の渦流発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体流路を流れている気体に渦流を発生させる気体の渦流発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、気体流路内に渦流発生用の傾斜部材を配置したり、あるいはプロペラ状の固定翼を配置したりして、流路管等を流下する気体に螺旋状の渦流を形成することが行われている。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８８００５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような傾斜部材や固定翼を気体流路内に配置したものにおいては、気体流が傾斜部材や固定翼によって渦流に変換されるので、層流状態の気体流は螺旋状の渦流となって流下する。しかしながら、気体流が傾斜部材や固定翼に直接受け止められるので、その下流側に乱流が発生し、この乱流によって上記渦流が乱される現象が発生する。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、乱れのない整然とした渦流をえることのできる気体の渦流発生装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の気体の渦流発生装置は、気体流路の流路中心線方向に流れる気体の流れを上記流路中心線を略中心とした渦流に変換する気体の渦流発生装置であって、上記気体流路内に配置された渦流生成室を有し、上記渦流生成室は、渦流を発生させるための流入口と、上記流入口から流入して渦流となった気体を下流側に流出させる流出口とを備え、上記流入口は、上記渦流生成室と上記気体流路を構成する流路構成部材の内面との間に形成された空隙に対して開口していることを要旨とする。
【０００７】
すなわち、上記気体流路内に配置された渦流生成室を有し、上記渦流生成室は、渦流を発生させるための流入口と、上記流入口から流入して渦流となった気体を下流側に流出させる流出口とを備え、上記流入口は、上記渦流生成室と上記気体流路を構成する流路構成部材の内面との間に形成された空隙に対して開口している。
【０００８】
このため、上記空隙に流入してきた気体は、上記空隙側の部位から上記流入口を経て上記渦流生成室に流入し、整然とした渦流が生成される。上記流路中心線方向の気体の流れ方向が、上記空隙と流入口において渦流生成室の方向に変向されて、渦流生成室内に強い渦流が形成され、その後、流出口から下流側の気体流路に螺旋状の渦流を呈しながら流下して行く。換言すると、上記流路中心線方向の気体の運動エネルギーが、上記空隙と流入口を経てできるだけ損失の少ない状態で渦流生成室内に投入されるので、上記のように強い渦流が形成される。流路中心線方向の気体流が空隙に流入して、空隙部分の気圧が高くなるので、それに伴って運動エネルギーの大きな気流が流入口から渦流生成室内に向って形成される。さらに、渦流生成室は上記気体流路から独立した状態で存在し、しかもその内部は渦流生成室としての所要空間とされているので、生成された渦流を減衰させたり乱したりする構造要素が渦流生成室内にはなく、下流側への良好な渦流形成がなされる。また、渦流生成室が一種の拡張室のような機能を果たすので、渦流生成室に流入した気体はそこで膨張し、それによって消音効果がえられる。
【０００９】
したがって、乱流を伴うことのない整然とした螺旋状の渦流が形成されるので、この渦流中に異種ガスを注入することにより、より均一に混合され、あるいは、良好な化合がえられる。また、種々な機能を行わせる室空間に渦流状態の気体を流入させ、上記室空間において継続している気体の渦流により、すぐれた機能、例えば、混合，化学反応，燃焼等がえられる。
【００１０】
本発明の気体の渦流発生装置において、上記流入口は、上記流路中心線に略沿った細長い空隙状であり、上記流出口は、上記流路中心線を略中心とするように開口している場合には、上記細長い空隙状の流入口が流路中心線に略沿った状態で開口しているので、上記空隙からの気体は流路中心線方向に広い幅をもった状態で渦流生成室内に流入し、渦流生成室内においては流路中心線方向の長い領域において渦流が形成される。つまり、渦流生成室で生成される渦流は、細長い空隙状とされた流路面積の大きな流入口から気体流量の多い状態で形成されるので、渦流生成室においては局部的に渦流が生成されるのではなく、渦流生成室のできるだけ広い領域において渦流が生成され、渦流生成室内には大きな運動エネルギーを有する渦流が形成される。そして、上記のようにして生成された渦流は、上記流路中心線を略中心とするように開口している流出口から下流側へ流下して行くので、流出口を渦流が通過する過渡期には、整然とした渦流が略乱されることがない。
【００１１】
本発明の気体の渦流発生装置において、上記流入口は、上記流路中心線の周囲に複数配置されている場合には、上記流入口からの気体は、流路中心線方向に広い幅をもった状態で複数箇所から渦流生成室内に流入するので、複数箇所からの流入エネルギーにより旋回方向で見た渦流の流速が緩慢になることなく、減衰性の低い良好な渦流が下流側に形成される。
【００１２】
本発明の気体の渦流発生装置において、上記渦流生成室は、その外周部を板状部材に囲われて形成され、上記流入口は、ひとつの板状部材の端縁と上記端縁に対向している他の板状部材の内面との間に形成されている場合には、ひとつの板状部材の端縁と他の板状部材の内面との組み合わせによって、細長い空隙状の流入口が簡単に形成できる。さらに、渦流生成室の形成と流入口の形成が、板状部材を共用した状態によってなされているので、構造の簡素化や部品点数の削減等にとって有利である。
【００１３】
本発明の気体の渦流発生装置において、上記渦流生成室の上流側に閉塞板が取り付けられ、上記閉塞板に、上記流出口の開口面積よりも小さい開口面積とされ上記流路中心線を略中心とするように開口した補助開口が形成されている場合には、上記閉塞板に設けた補助開口から渦流生成室に流入した気体は、流路中心線の方向に沿って渦流生成室の中央部を貫通するようにして、補助開口よりも大きな開口面積の流出口から渦流生成室の下流側へ真直ぐな補助層流となって出て行く。上記の真直ぐな補助層流の外側には、補助層流を取り巻くような状態で渦流が形成されていて、この渦流は補助層流と組合わさって、流出口から渦流生成室の下流側へ出て行く。このような渦流と補助層流によって形成された複合流によって、補助層流が渦流の流下速度を高めている。したがって、上記複合流中に異種ガスを注入することにより、異種ガスは渦流と補助層流の両方に干渉し、より一層均一に混合されたり、十分な化学反応等がえられる。また、種々な機能を行わせる室空間に複合流状態の気体を流入させ、上記室空間において発生する気体の乱流により、すぐれた機能、例えば、混合，化学反応，燃焼等がえられる。
【００１４】
本発明の気体の渦流発生装置において、上記流出口にディフューザーを接続した場合には、気体流は流路面積が絞られた流出口からディフューザーを経て徐々に膨張するので、渦流生成室で形成された渦流は上記膨張とともに渦流の形状がほとんど崩れることなく、下流側へ円滑に流下する。このようにディフューザーを介在させることにより、渦流生成室の下流側の流路面積が流出口よりも大きくなる場合においても、良好な渦流が維持できる。また、上記複合流においても、その複合流形状がほとんど崩れることなく流下させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。本発明は、整然とした渦流の形成によって、化学反応，混合，燃焼等の促進を図ることのできる応用範囲の広い性格のものであるが、以下に掲げる実施の形態は、内燃機関の吸気流路に適用した場合である。
【００１６】
図１〜図３は、本発明の気体の渦流発生装置の一実施の形態を示す。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１は一般的に実用化されているガソリン噴射式の４サイクル機関である。シリンダ２内を往復するピストン３の頂面とシリンダヘッド４の下面により燃焼室５が形成されている。上記燃焼室５にはシリンダヘッド４に形成した吸気ポート６と排気ポート７が開口し、両ポート６，７はそれぞれ吸気弁８と排気弁９で開閉するようになっている。また、１０は燃焼室５内に臨んでいる点火プラグ、１１は上記吸気ポート６内に向ってガソリンを噴射する燃料噴射ノズルである。
【００１８】
上記吸気ポート６には、気体流路である吸気管１２が接続されている。上記吸気管１２は、通常の流路面積を有する断面円形の小径管１３と、上記小径管１３の途中に接続されている断面円形の大径管１４からなっている。そして、図２に示すように、吸気は流路中心線である吸気中心線Ｏ−Ｏの方向に沿って流れるようになっている。上記大径管１４の内部に渦流生成室１５が配置され、上記渦流生成室１５は、吸気中心線Ｏ−Ｏに沿って配置された４枚の平坦な板状部材１６と、その上流側において吸気中心線Ｏ−Ｏを横切る方向に配置されている閉塞板１７とによって囲われた空間の状態で形成されている。上記板状部材１６は長方形であり、その長手方向が吸気中心線Ｏ−Ｏと同方向とされている。なお、大径管１４の上流側に吸気流量を制御する空気弁１３Ｖが配置されている。
【００１９】
上記渦流生成室１５へ吸気流を導く流入口１８は、図３に示すように、ひとつの板状部材１６の端縁１６Ａと、この板状部材１６の隣に位置している他の板状部材１６の内面１６Ｂとの間の間隙として形成されている。上記流入口１８は、吸気中心線Ｏ−Ｏに沿った状態の端縁１６Ａと他の板状部材１６の上記内面１６Ｂとの間に形成されているので、細長い空隙状とされている。この例では、流入口１８は、上記のような２つの板状部材１６を組合わせて吸気中心線Ｏ−Ｏの周囲の４箇所に配置されている。渦流生成室１５と大径管１４の内面との間には、上流側に開放された空隙１９が配置されている。上記空隙１９の下流側は、大径管１４に結合された端板２０によって閉塞されている。したがって、流入口１８の開口位置は、空隙１９に流入してきた吸気が、空隙１９の側から渦流生成室１５内に流入できるように設定されている。すなわち、流入口１８は、上記空隙１９に対して開口しており、渦流生成室１５と上記吸気管１２の一部を構成する大径管１４の内面との間に形成された空隙１９を挟んで大径管１４の内面を臨むように配置されている。ここで、上記大径管１４は流路構成部材のひとつとして位置付けられている。
【００２０】
上記端板２０に板状部材１６の端部が溶接され、その溶接位置は、渦流生成室１５の略中心部を吸気中心線Ｏ−Ｏが貫通するように位置決めされている。端板２０の中央部に吸気中心線Ｏ−Ｏを略中心とする円形の流出口２１があけられ、端板２０に結合された下流側の小径管１３に連続している。
【００２１】
各板状部材１６は、上記端縁１６Ａが対向している箇所すなわち流入口１８の箇所よりも大径管１４の内面側に向って延長してあり、この延長された部分がガイド部１６Ｃとされている。
【００２２】
上記の吸気管１２，板状部材１６，閉塞板１７，端板２０等は、耐熱性，耐蝕性にすぐれた防錆鋼板やステンレス鋼板等で製作されている。そして、上記の板状部材１６と閉塞板１７との結合、板状部材１６と端板２０との結合等は溶接またはボルト結合によって行われている。例えば、大径管１４の端部にフランジ１４Ａ，１４Ｂを形成し、端板２０の周囲に設けたフランジ２０Ａと小径管１３のテーパ管１３Ａの端部に設けたフランジ１３Ｂをそれぞれ上記フランジ１４Ａおよび１４Ｂに衝合して、各フランジ２０Ａ，１４Ａおよび１３Ｂ，１４Ｂの間にガスケットを介してボルトで結合してある。なお、上記ガスケットおよびボルトの図示はしていない。
【００２３】
図１は、単気筒エンジンの状態で図示してあるが、多気筒エンジンの場合には、吸気系の構造が吸気多岐管になるので、吸気中心線Ｏ−Ｏは湾曲したものとなる。また、この例では、渦流生成室１５が大径管１４内に収容された形式になっているが、このような大径部分を形成しないで渦流生成室１５を吸気管１２内に配置することもできる。さらに、ここでは、ガソリン噴射式の４サイクル機関を例示しているが、ディーゼル機関，ロータリーエンジン等他の形式のエンジンであってもよい。また、図３（Ａ）のように平板状の板状部材１６を組み合わせて渦流生成室１５が形成されるときには、大径管１４を四角い断面形状にしてもよい。
【００２４】
図３（Ｂ）は、上記実施の形態において渦流が生成される状態を示している。すなわち、ひとつの流入口１８から流入した吸気流Ｆ１が、他の流入口１８から流入した吸気流Ｆ２の直流部分に干渉して、矢印線ｆ１が湾曲しているように、湾曲した流れに変向される。このような変向が４箇所において連続的に持続されるので、吸気中心線Ｏ−Ｏを略中心とする渦流Ｖ１が生成される。このような渦流Ｖ１が連続的に形成されて、渦流Ｖ１となった吸気が内燃機関１の吸気動作により、流出口２１から下流側の小径管１３内に流下して行く。この小径管１３を流下するときには、吸気流は螺旋状の渦流Ｖ２の形態を呈している。
【００２５】
上記のような渦流Ｖ２を保ったまま吸気が吸気ポート６から燃焼室５内に吸入されると、燃料噴射ノズル１１から噴射されたガソリンが渦流Ｖ２の流れにのって吸気とよく混合され、しかも良好な気化が行われる。さらに、燃焼室５においては吸気行程の際に渦流Ｖ２によるスワールがシリンダ２内に維持され、ガソリンの気化がより促進される。さらに、圧縮行程の末期には上記スワールが残留するとともに、渦流Ｖ２に伴う乱流が燃焼室５の広い範囲にわたって形成されるので、点火プラグ１０の着火による火焔は急速に燃焼室５全域に伝播し、完全な燃焼とともに高い出力がえられ、不完全燃焼による一酸化炭素の排出量も低減される。
【００２６】
さらに、排気ガスの一部を吸気通路に還流（ＥＧＲシステム）させるものにおいては、上記渦流Ｖ２により排気ガスが吸気中に十分に混合されるので、燃焼による窒素酸化物の排出を許容値以下に低減させることができる。
【００２７】
上記実施の形態によれば、上記空隙１９に流入してきた吸気は、空隙１９側の部位から上記流入口１８を経て上記渦流生成室１５に流入し、整然とした渦流Ｖ１が生成される。上記吸気中心線Ｏ−Ｏ方向の吸気の流れ方向が、空隙１９と流入口１８において渦流生成室１５の方向に変向されて、渦流生成室１５内に強い渦流Ｖ１が形成され、その後、流出口２１から下流側の吸気管１２（小径管１３）に螺旋状の渦流Ｖ２を呈しながら流下して行く。換言すると、吸気中心線Ｏ−Ｏ方向の吸気の運動エネルギーが、空隙１９と流入口１８を経てできるだけ損失の少ない状態で渦流生成室１５内に投入されるので、上記のように強い渦流Ｖ１が形成される。吸気中心線Ｏ−Ｏ方向の吸気流が空隙１９に流入して、空隙１９の部分の気圧が高くなるので、それに伴って運動エネルギーの大きな気流が流入口１８から渦流生成室１５内に向って形成される。さらに、渦流生成室１５は上記吸気管１２から独立した状態で存在し、しかもその内部は渦流生成室１５としての所要空間とされているので、生成された渦流Ｖ１を減衰させたり乱したりする構造要素が渦流生成室１５内にはなく、下流側への良好な渦流Ｖ２の形成がなされる。また、渦流生成室１５が一種の拡張室のような機能を果たすので、渦流生成室１５に流入した吸気はそこで膨張し、それによって消音効果がえられる。
【００２８】
また、内燃機関以外の分野で本発明を実施する場合には、乱流を伴うことのない整然とした螺旋状の渦流が形成されるので、この渦流中に異種ガスを注入することにより、より均一に混合され、あるいは、良好な化学反応がえられる。また、種々な機能を行わせる室空間に渦流状態の気体を流入させ、上記室空間において継続している気体の渦流により、すぐれた機能、例えば、混合，化学反応，燃焼等がえられる。
【００２９】
上記の細長い空隙状の流入口１８が吸気中心線Ｏ−Ｏに略沿った状態で開口しているので、上記空隙１９からの吸気は吸気中心線Ｏ−Ｏ方向に広い幅をもった状態で渦流生成室１５内に流入し、渦流生成室１５内においては吸気中心線Ｏ−Ｏ方向の長い領域において渦流Ｖ１が形成される。つまり、渦流生成室１５で生成される渦流Ｖ１は、細長い空隙状とされた流路面積の大きな流入口１８から吸気流量の多い状態で形成されるので、渦流生成室１５においては局部的に渦流が生成されるのではなく、渦流生成室１５のできるだけ広い領域において渦流Ｖ１が生成され、渦流生成室１５内には大きな運動エネルギーを有する渦流Ｖ１が形成される。そして、上記のようにして生成された渦流Ｖ１は、吸気中心線Ｏ−Ｏを略中心とするように開口している流出口２１から下流側へ流下して行くので、流出口２１を渦流Ｖ１が通過する過渡期には、整然とした渦流Ｖ１が略乱されることがない。
【００３０】
上記流入口１８からの吸気は、吸気中心線Ｏ−Ｏ方向に広い幅をもった状態で複数箇所から渦流生成室１５内に流入するので、複数箇所からの流入エネルギーにより旋回方向で見た渦流Ｖ１の流速が緩慢になることなく、減衰性の低い良好な渦流Ｖ２が下流側に形成される。
【００３１】
上記流入口１８は、ひとつの板状部材１６の端縁１６Ａと上記端縁１６Ａに対向している他の板状部材１６の内面１６Ｂとの間に形成されている。したがって、ひとつの板状部材１６の端縁１６Ａと他の板状部材１６の内面１６Ｂとの組み合わせによって、細長い空隙状の流入口１８が簡単に形成できる。さらに、渦流生成室１５の形成と流入口１８の形成が、板状部材１６を共用した状態によってなされているので、構造の簡素化や部品点数の削減等にとって有利である。
【００３２】
上記ガイド部１６Ｃの部分で受け止められた吸気流は、ガイド部１６Ｃの面方向に案内されて、流入口１８に向う流動成分が形成される。このようなガイド部１６Ｃの機能が加算されることにより、渦流生成室１５内に向う吸気流Ｆ１，Ｆ２等の運動エネルギーが分散されることなく、より集中した状態で渦流生成室１５内に流入し、強い渦流Ｖ１が生成される。
【００３３】
上記渦流生成室１５を形成する板状部材１６，閉塞板１７等の構造物と、大径管１４の内面との間に空隙１９が存在させてあるから、流入口１８における吸気通過や渦流生成室１５内部での吸気干渉等で吸気騒音が発生した場合には、空隙１９が遮音機能を果たして、外部への透過騒音を低減することができる。
【００３４】
図４は、本発明の気体の渦流発生装置の第２の実施の形態を示す。
【００３５】
この実施の形態は、板状部材１６の端縁１６Ａ側に断面が略円弧状の湾曲部１６Ｄを設けたものである。上記湾曲部１６Ｄは吸気中心線Ｏ−Ｏに沿って配置されている。そして、湾曲部１６Ｄとガイド部１６Ｃとの間隔は、流入口１８に近づくにしたがって次第に狭くなり、流入口１８においてもっとも絞られている。上記間隔の変化状態を図４（Ｂ）に拡大して図示してある。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３６】
上記構成により、空隙１８に流入してきた吸気は、ガイド部１６Ｃで受け止められながら流入口１８の方へ流れる。このとき、湾曲部１６Ｄとガイド部１６Ｃとの間隔が次第に狭くなっているので、流入口１８に近づくにしたがってその流速が速くなり、流入口１８がもっとも絞られているので、流入口１８において最大流速となる。上記最大流速をもって流入口１８を通過した吸気流Ｆ１は、湾曲部１６Ｄにおいて旋回流方向に変向され、それに伴ってより一層強力な渦流Ｖ１が生成される。また、湾曲部１６Ｄは、対応する他の板状部材１６の内面１６Ｂとの位置関係において流入口１８に向う流路幅を徐々に狭くし、同時に、流入口１８を通過した吸気流の方向を渦流Ｖ１の生成にとって好ましい方向に変向しているので、簡単な形状の部品により多様な機能が果たされて、部品の簡素化にとっても有効である。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
図５は、本発明の気体の渦流発生装置の第３の実施の形態を示す。
【００３８】
この実施の形態は、ガイド部１６Ｃをそれぞれ大径管１４の内面の方に延ばして、その端部を上記内面に溶接または突き当てたものである。２２は溶接部を示している。したがって、空隙１９は、４つの空間１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに区分されている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３９】
上記構成により、吸気は上記４つの空間１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄに流入してから各流入口１８を経て渦流生成室１５において渦流Ｖ１が生成される。各空間１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄを略同容積にしておくことにより、各流入口１８における流速が均一となり、生成された渦流Ｖ１は旋回方向で見てムラのない渦流Ｖ１となる。また、各ガイド部１６Ｃが大径管１４の内面まで延びているので、ガイド部１６Ｃの有効面積が拡大されたこととなり、吸気の捕捉ないしは流入口１８に向う流動エネルギーを増大することができる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４０】
図６は、本発明の気体の渦流発生装置の第４の実施の形態を示す。
【００４１】
この実施の形態は、板状部材１６の湾曲部１６Ｄの湾曲長さを長くして、板状部材１６を２つにしたものである。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４２】
上記構成により、板状部材１６の個数が削減できて、構造の簡素化，製作の簡素化，原価低減等の利点がえられる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４３】
図７は、本発明の気体の渦流発生装置の第５の実施の形態を示す。
【００４４】
この実施の形態は、上記渦流生成室１５の上流側に、流出口２１の開口面積よりも小さい開口面積とされ吸気中心線Ｏ−Ｏを略中心とするように開口した補助開口２３が形成され、渦流Ｖ２に対する補助層流を形成するものである。上記補助開口２３は、閉塞板１７の中央部にあけられた円形の開口である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４５】
上記補助開口２３から渦流生成室１５に流入した吸気は、吸気中心線Ｏ−Ｏの方向に沿って渦流生成室１５の中央部を貫通するようにして、補助開口２３よりも大きな開口面積の流出口２１から渦流生成室１５の下流側へ真直ぐな補助層流２４となって出て行く。上記の真直ぐな補助層流２４の外側には、補助層流２４を取り巻くような状態で渦流Ｖ１が形成されていて、この渦流Ｖ１は補助層流２４と組合わさって、流出口２１から渦流生成室１５の下流側へ出て行く。このような渦流Ｖ２と補助層流２４によって形成された複合流によって、補助層流２４が渦流Ｖ２の流下速度を高めている。したがって、上記複合流中に上記ＥＧＲ用の排気ガスを注入することにより、排気ガスは渦流Ｖ２と補助層流２４の両方に干渉し、より一層均一に混合され、燃焼室５における窒素酸化物の発生が抑制され、その排出を許容値以下に低減させることができる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４６】
図８は、本発明の気体の渦流発生装置の第６の実施の形態を示す。
【００４７】
この実施の形態は、流出口２１にディフューザー２５を接続したものである。上記ディフューザー２５は断面円形のテーパ型とされた通常のもので、ディフューザー２５の上流側の内径は流出口２１の内径と同じである。また、図８（Ａ）では、ディフューザー２５が小径管１３内に収容されている場合であり、（Ｂ）はディフューザー２５の下流側端部が小径管１３に直接接続されている場合である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４８】
上記構成により、吸気流は流路面積が絞られた流出口２１からディフューザー２５を経て徐々に膨張するので、渦流生成室１５で形成された渦流Ｖ１は上記膨張とともに渦流Ｖ１の形状がほとんど崩れることなく、下流側へ円滑に流下する。このようにディフューザー２５を介在させることにより、渦流生成室１５の下流側の流路面積が流出口２１よりも大きくなる場合においても、良好な渦流が維持できる。また、上記渦流Ｖ２と補助層流２４によって形成された複合流においても、その複合流形状がほとんど崩れることなく流下させることができる。また、（Ａ）の例は、ディフューザー２５が小径管１３で包囲されているので、ディフューザー２５で吸気騒音が発生しても、上記吸気騒音が外部へ透過しないよう遮断するのに有効である。
【００４９】
図９は、本発明の気体の渦流発生装置の第７の実施の形態を示す。
【００５０】
この実施の形態は、上記空隙１９の空間幅が、上記吸気中心線Ｏ−Ｏに沿って吸気流の上流側から下流側に向って次第に狭くなっている例である。平たい板状部材１６がそれぞれ台形の形状とされ、図２および図３と同様にして各板状部材１６を組み立てると、その外形が角錐台形となっている。したがって、大径管１４の直径方向で見た空隙１９の空間幅が、上記のように、吸気中心線Ｏ−Ｏに沿って吸気流の上流側から下流側に向って次第に狭くなっている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００５１】
上記構成により、空隙１９に流入した吸気はその慣性により、空隙１９の空間幅が狭くなるに連れてより高圧になるので、流入口１８の流入速度は流出口２１に近い側が大きくなる。したがって、流出口２１に近い領域の渦流生成室１５においてより強い渦流Ｖ１が生成されるので、下流側における渦流Ｖ２の旋回エネルギーを高く維持することができる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
上記の実施の形態は、内燃機関に基づくものであるが、本発明は、管路内での気体混合や化学反応、反応室内の固形物に反応ガスを作用させて固形物に被膜を形成するような場合等において、幅広い分野において実施することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の気体の渦流発生装置によれば、上記空隙に流入してきた気体は、上記空隙側の部位から上記流入口を経て上記渦流生成室に流入し、整然とした渦流が生成される。上記流路中心線方向の気体の流れ方向が、上記空隙と流入口において渦流生成室の方向に変向されて、渦流生成室内に強い渦流が形成され、その後、流出口から下流側の気体流路に螺旋状の渦流を呈しながら流下して行く。換言すると、上記流路中心線方向の気体の運動エネルギーが、上記空隙と流入口を経てできるだけ損失の少ない状態で渦流生成室内に投入されるので、上記のように強い渦流が形成される。流路中心線方向の気体流が空隙に流入して、空隙部分の気圧が高くなるので、それに伴って運動エネルギーの大きな気流が流入口から渦流生成室内に向って形成される。さらに、渦流生成室は上記気体流路から独立した状態で存在し、しかもその内部は渦流生成室としての所要空間とされているので、生成された渦流を減衰させたり乱したりする構造要素が渦流生成室内にはなく、下流側への良好な渦流形成がなされる。また、渦流生成室が一種の拡張室のような機能を果たすので、渦流生成室に流入した気体はそこで膨張し、それによって消音効果がえられる。
【００５４】
したがって、乱流を伴うことのない整然とした螺旋状の渦流が形成されるので、この渦流中に異種ガスを注入することにより、より均一に混合され、あるいは、良好な化合がえられる。また、種々な機能を行わせる室空間に渦流状態の気体を流入させ、上記室空間において継続している気体の渦流により、すぐれた機能、例えば、混合，化学反応，燃焼等がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した内燃機関の断面図である。
【図２】渦流生成室の部分を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は図２の〔３〕−〔３〕断面図、（Ｂ）は渦流が生成される状態を示す部分的な断面図である。
【図４】第２の実施の形態であり、（Ａ）は渦流生成室の部分を示す断面図、（Ｂ）は板状部材の配置関係を示す部分的な断面図である。
【図５】第３の実施の形態であり、渦流生成室の部分を示す断面図である。
【図６】第４の実施の形態であり、渦流生成室の部分を示す断面図である。
【図７】第５の実施の形態であり、渦流生成室の部分を示す断面図である。
【図８】第６の実施の形態であり、（Ａ）（Ｂ）いずれも渦流生成室の部分を示す断面図である。
【図９】第７の実施の形態であり、渦流生成室の部分を示す断面図である。
【符号の説明】
１        内燃機関
２        シリンダ
３        ピストン
４        シリンダヘッド
５        燃焼室
６        吸気ポート
７        排気ポート
８        吸気弁
９        排気弁
１０      点火プラグ
１１      燃料噴射ノズル
１２      吸気管
１３      小径管
１３Ａ    テーパ管
１３Ｂ    フランジ
１３Ｖ    空気弁
１４      大径管
１４Ａ    フランジ
１４Ｂ    フランジ
１５      渦流生成室
１６      板状部材
１６Ａ    端縁
１６Ｂ    内面
１６Ｃ    ガイド部
１６Ｄ    湾曲部
１７      閉塞板
１８      流入口
１９      空隙
１９Ａ    空間
１９Ｂ    空間
１９Ｃ    空間
１９Ｄ    空間
２０      端板
２０Ａ    フランジ
２１      流出口
２２      溶接部
２３      補助開口
２４      補助層流
２５      ディフューザー
Ｏ−Ｏ    吸気中心線，流路中心線
Ｆ１      吸気流
Ｆ２      吸気流
ｆ１      矢印線
Ｖ１      渦流
Ｖ２      渦流
【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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