(57)【要約】  ボールＢは、球状の表面を有するボール本体１と、ボール本体１の表面から隆起した、少なくとも１の凸部２と、を備える。凸部２は、ボール本体１の表面に形成される層流境界層を強制的に剥離させて乱流境界層に遷移させるように隆起している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の表面を有するボール本体と、
前記ボール本体の表面から隆起した、少なくとも１の凸部と、
を備えたボール。
【請求項２】
請求項１に記載のボールにおいて、
前記凸部は、前記ボール本体の表面に形成される層流境界層を強制的に剥離させて乱流境界層に遷移させるように隆起しているボール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボールにおいて、
前記凸部は、前記ボール本体を一様流中においたときに層流境界層が剥離する位置よりも流れ方向の前方位置に配置されているボール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記凸部は、前記ボール本体の中心を通る所定の仮想軸に対して軸対称に配置されているボール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記凸部は、前記ボール本体の飛行時の軌道を所定の軌道に安定化させるよう隆起しているボール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記凸部は、前記ボール本体が実質的に無回転で飛行しているときに、当該ボール本体に作用する流体力を低減させることによって前記ボール本体の軌道を安定化させるよう隆起しているボール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記凸部は、格子状に配置されているボール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記凸部は、互いに異なる２方向それぞれに対して格子状に配置されているボール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のボールにおいて、
前記ボール本体の表面は、複数のパネルによって形成されているボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の競技や、トレーニング、遊戯、レクリエーション等に用いられる、人が直接的又は間接的に、投げたり、蹴ったり、打ったりするボールに関する。
【背景技術】
【０００２】
中実状と中空状とに大別されるボールの内、中空状のボールの構造の１つとして、圧縮空気が封入されるチューブと、そのチューブ上にナイロンフィラメント等をあらゆる円周方向に巻くことで形成された補強層と、その補強層上に形成されたカバーゴム層と、そのカバーゴム層上に接着された複数枚の皮革パネルよりなる表皮層と、を備えた構造が知られている（例えば特許文献１参照）。この構造のボールは、貼りボールと呼ばれている。【０００３】
また、これとは異なるボール構造として、例えば特許文献２に開示されているように、複数枚の皮革パネルの端縁同士を縫い合わせて球状にすることで表皮層を形成すると共に、その表皮層内にチューブを収納した構造が知られている。この構造のボールは、縫いボールと呼ばれている。【０００４】
さらに別のボール構造として、例えば特許文献３には、複数の織布片を互いに縫い合わせて球状とした織布層内にチューブを収納すると共に、その織布層の表面に複数枚の皮革パネルを接着して表皮層を形成した構造のボールが開示されている。
【特許文献１】米国特許第４３３３６４８号明細書
【特許文献２】特開平９−１９５１６号公報
【特許文献３】国際公開第２００４／５６４２４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のボールは、回転しながら飛ぶときには、ボールの軌道が比較的安定している。このため、競技者は、ボールをねらい通りにコントロールすることができる。【０００６】
しかしながら、ボールが無回転又は少ない回転（以下、これらを総称して無回転とし、それ以外の状態を回転と呼ぶ）で飛ぶときには、その軌道が上下や左右にぶれる現象が見られる。それによって、ボールが、競技者がねらった位置からずれた位置に飛んでいってしまう場合がある。つまり、従来のボールは、無回転時におけるボールコントロール性の点で問題がある。【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無回転時における軌道のぶれを抑制して、ボールコントロール性を高めたボールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決すべく本件発明者らが鋭意検討を重ねたところ、無回転時におけるボールの軌道のぶれはボールの空力特性に起因するという結論に至った。【０００９】
具体的には、ボールが無回転で飛んでいるときには、回転時とは異なり、ボールの表面に層流境界層が形成される。層流境界層は、ボールの表面に沿って下流に向かうにつれて次第に発達し、所定の位置でボール表面から剥離する。その層流境界層が剥離したときに、条件によっては、ボールの後方位置にカルマン渦が発生する。発生したカルマン渦はボールに対し上下又は左右等の、ボールの飛び方向に直交する方向の力を及ぼす（以下、このボールに作用する力を横力とも言う）。つまり、無回転時のボールの軌道のぶれは、カルマン渦が原因であると考えられるのである。【００１０】
従って、無回転時におけるボールの軌道のぶれを抑制するためには、カルマン渦の発生を抑制すればよいことになる。【００１１】
本件発明者らは、カルマン渦は、層流境界層がボール表面から剥離するときに発生し、乱流境界層が剥離するときには発生しないことに着目して、本発明では、無回転時にボール表面に形成される層流境界層が乱流境界層に遷移するように構成し、それによって乱流境界層がボール表面から剥離するようにした。【００１２】
本発明の一側面によると、ボールは、球状の表面を有するボール本体と、前記ボール本体の表面から隆起した、少なくとも１の凸部と、を備える。【００１３】
前記凸部は、前記ボール本体の表面に形成される層流境界層を強制的に剥離させて乱流境界層に遷移させるように隆起している、ことが好ましい。【００１４】
前述したように、無回転で飛んでいるボール本体の表面には層流境界層が形成されるが、ボール本体の表面から隆起する凸部によって、その層流境界層が強制的に剥離されると共に、ボール本体の表面に乱流境界層が再付着される。【００１５】
再付着した乱流境界層は、ボール本体における流れ方向の比較的後方位置においてボール本体の表面から剥離する。このように、前記構成の球技用ボールでは、ボール本体の表面からは、層流境界層ではなく乱流境界層が剥離するから、カルマン渦の発生が抑制される。その結果、無回転時におけるボールの軌道は安定する。【００１６】
また、乱流境界層は層流境界層に比べて剥離し難い性質があり、乱流境界層が剥離する位置は、層流境界層が剥離する位置に比べて、流れ方向の後方に位置する。そのため、乱流境界層が剥離するときは、ボール本体の後流の乱れ幅は相対的に狭くなり、ボールに作用する抗力が小さくなる。つまり、前記構成のボールは、従来のボールに比べて抗力が小さくなることから、飛距離が長くなるという付随的な効果も得られる。【００１７】
前記凸部は、前記ボール本体を一様流中においたときに層流境界層が剥離する位置よりも流れ方向の前方位置に配置されている、ことが好ましい。【００１８】
つまり前記凸部は、層流境界層を強制的に剥離させるため、その層流境界層が自然に剥離する位置よりも流れ方向の前方位置に配置する必要がある。そうすることによって、ボール本体の表面に形成された層流境界層を強制的に剥離させて乱流境界層に遷移させることが可能になる。【００１９】
前記凸部は、前記ボール本体の中心を通る所定の仮想軸に対して軸対称に配置されている、ことが好ましい。【００２０】
つまり、球状の表面を有するボール本体は、軸対称という形状特性を備えているため、その表面に設ける凸部は軸対称に配置することが好ましい。そうすることによって、仮想軸が流れ方向に一致するようにした状態では、ボール本体の表面に、層流境界層が仮想軸に対し軸対称に形成されるが、その軸対称の層流境界層が、軸対称の凸部によって強制的に剥離されて乱流境界層に遷移する。【００２１】
前記凸部は、前記ボール本体の飛行時の軌道を所定の軌道に安定化させるよう隆起している、ことが好ましい。【００２２】
前記凸部は、前記ボール本体が実質的に無回転で飛行しているときに、当該ボール本体に作用する流体力を低減させることによって前記ボール本体の軌道を安定化させるよう隆起している、としてもよい。【００２３】
前記凸部は、格子状に配置してもよい。また、前記凸部は、互いに異なる２方向それぞれに対して格子状に配置してもよい。ここで、その格子は一定間隔としてもよい。【００２４】
前記ボール本体の表面は、複数のパネルによって形成されている、としてもよい。【００２５】
表面が複数のパネルによって形成されたボール本体は、そのパネルとパネルと間に窪みが形成される。そのため、ボール本体の表面に凹凸が形成されることになる。予め凹凸が形成された表面を有するボール本体に対し、前述した凸部を設けることにより、無回転時におけるボールの軌道のぶれを抑制するという作用効果が、より一層、顕著になる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によると、無回転時にボール本体の表面に形成される層流境界層を、その表面で隆起する凸部によって乱流境界層に遷移させることで、ボールの軌道のぶれの原因であるカルマン渦の発生が抑制されるから、無回転時のボールの軌道を安定にすることができる。その結果、ボールのコントロール性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るバレーボールを示す斜視図である。
【図２】図２は、バレーボールの一部断面図（図１のII−II断面図）である。
【図３】図３は、図２とは異なる構造のバレーボールの一部断面図である。
【図４】図４は、図２及び図３とは異なる構造のバレーボールの一部断面図である。
【図５】図５の上図は、ボールの表面から層流境界層が剥離する様子を示す説明図であり、図５の下図は、凸部によって層流境界層から遷移した乱流境界層がボールの表面から剥離する様子を示す説明図である。
【図６】図６は、ボール本体に対する凸部の位置を説明するための説明図である。
【図７】図７は、凸部の別構成を示す正面図である。
【図８】図８は、凸部のさらに別の構成を示す正面図である。
【図９】図９は、凸部のさらに別の構成を示す正面図である。
【図１０】図１０は、凸部のさらに別の構成を示す拡大斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、格子状に配置する凸部のさらに別の構成を示す概念図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、格子状に配置する凸部のさらに別の構成を示す概念図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、格子状に配置する凸部のさらに別の構成を示す概念図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、格子状に配置する凸部のさらに別の構成を示す概念図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、格子状に配置する凸部のさらに別の構成を示す概念図である。
【図１２】図１２は、実施例に係る、各ボールの空力特性の実験結果を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、従来例のボールに作用する横力を測定した実験結果を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、実施例４のボールに作用する横力を測定した実験結果を示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、格子状の凸部を有するボールに作用する横力を測定した実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ボール本体
１４  皮革パネル
２  凸部
Ｂ  バレーボール
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。【００３０】
図１は、本実施形態に係るボールを示している。ここでは、バレーボールを例に、ボールについて説明する。尚、ボールはバレーボールに限らない。例えば、サッカーボール、ハンドボール、及び、バスケットボール等の他の競技に用いられるボールであってもよい。【００３１】
前記バレーボールＢは、ボール本体１と、ボール本体１の表面から隆起した凸部２と、を備えている。【００３２】
ボール本体１は、図２、図３又は図４に示すように、本実施形態では、いわゆる貼りボールの構造を有している。すなわち、ボール本体１は、球形中空のチューブ１１、チューブ１１の表面を被覆する補強層１２、補強層１２上に被覆された、例えば天然ゴムからなるカバーゴム層１３、及び、カバーゴム層１３の表面に接着剤を介して接着された複数枚（このバレーボールＢでは１８枚）の皮革パネル１４からなり、ボール本体１の球面状の表面を形成する表皮層１５、を含んで構成される。【００３３】
前記チューブ１１は、例えばブチルゴム等の、空気非透過性弾性体からなる。チューブ１１には、図示省略のバルブを介して圧縮空気が封入される。【００３４】
前記補強層１２は、数千ｍ分の長さのナイロンフィラメント等をチューブ１１上にあらゆる円周方向に巻回した糸巻き層、又は、複数枚の織布片を球形に縫い合わせた布層よりなる。この補強層１２によって、ボールとしての品質が安定化する。つまり、この補強層１２によって、ボール本体１の真球性、耐久性、球状維持性、及び、経時変化に対する強度、がそれぞれ向上する。【００３５】
前記皮革パネル１４は、天然皮革又は人工皮革からなり、それぞれ所定の短冊形状を有している。皮革パネル１４は、ボール本体１の表面を、上下、左右、及び前後の、ボール本体の中心を通りかつ互いに直交する６軸（以下、各軸を中心軸と呼ぶこともある）それぞれの方向に６分割したときに略四角形状に形成される各領域内に３枚、その周縁部同士を互いに接した状態で配置される。そうしてボール本体１の表面が皮革パネル１４によって覆われることで、前記表皮層１５が形成される。【００３６】
尚、図示は省略するが、各皮革パネル１４は、その裏面の周縁部が厚み方向に斜めに削がれている。このことによって、ボール本体１の表面において皮革パネル１４の周縁部同士が接合する箇所には、横断面略Ｖ字状の窪みが形成されることになる。すなわち、前記バレーボールＢの表面には、予め所定の凹凸が形成されている。【００３７】
尚、図２〜図４は、理解容易のために、ボール本体１の断面を模式的に描いている。図例では各層の厚みを互いに略同じに描いているが、各層の厚みは、実際は互いに異なるものである。【００３８】
前記凸部２は、本実施形態のバレーボールＢには、図１及び図６（尚、図６では皮革パネル１４の図示を省略している）に示すように、上下、左右、及び前後の互いに直交する６軸それぞれの方向に対応して６つ、形成されている。尚、図例では、５つの凸部２が図示され、図においてボール本体１の裏側に配置される１つの凸部は図示していない。各凸部２は、それに対応する軸を中心とした円形状に、連続して形成されている。【００３９】
各凸部２は、例えば以下のようにして、ボール本体１の表面に形成すればよい。すなわち、例えば図２に示すように、カバーゴム層１３に対し一体的に、径方向の外方に突出する突条部１３ａを形成する。この突条部１３ａによって、そのカバーゴム層１３上に接着した皮革パネル１４がボール本体１の径方向外方に隆起するため、ボール本体１の表面から隆起する凸部２が形成されることになる。【００４０】
尚、前記の突条部１３ａは、カバーゴム層１３と一体成形により形成してもよいが、突条部１３ａの形成は一体成形に限るものではない。例えば図示は省略するが、カバーゴム層１３の表面に、所定の高さを有する突条部材を接着等によって取り付けることによっても、前記の突条部１３ａを形成することができる。【００４１】
これとは異なり、例えば図３に示すように、皮革パネル１４に対し一体的に、その表面から突出する突条部１４ａを形成することによって、ボール本体１の表面から隆起する凸部２を形成してもよい。【００４２】
また、前記の突条部１４ａを皮革パネル１４と一体成形するのではなく、例えば図４に示すように、皮革パネル１４の表面に、突条部材１４ｂを例えば接着によって取り付けることによって、ボール本体１の表面から隆起する凸部２を形成するようにしてもよい。【００４３】
ボール本体１の表面から隆起する各凸部２は、図５に示すように、ボール本体１の表面に形成される層流境界層を強制的に剥離させると共に、そのボール本体１の表面に乱流境界層を再付着させる機能を有する。【００４４】
すなわち、バレーボールＢが無回転で飛んでいるときには、図５の上図に示すように、そのボール本体１の表面に層流境界層が形成される。その層流境界層はボール本体１の表面に沿って下流に向かうにつれて発達する。そうして、流れ方向の所定の位置において、層流境界層はボール本体１の表面から剥離することになる。この層流境界層が剥離したときに、条件によっては、ボール本体１の後方にカルマン渦が発生する。発生したカルマン渦は、ボール本体１に対して、上下や左右の、流れ方向に直交する方向の力を作用させるため、ボールの軌道にぶれが生じることになる。【００４５】
これに対し、図５の下図に示すように、前記凸部２を備えたバレーボールＢは、その凸部２がボール本体１の表面に形成された層流境界層を強制的に剥離させると共に、ボール本体１の表面に乱流境界層を再付着させる。これによって、ボール本体１の表面からは乱流境界層が剥離することになるため、カルマン渦の発生は抑制される。従って、ボールが無回転であっても、ボールの軌道のぶれが抑制されてその軌道は安定になる。【００４６】
ここで、ボール本体１に設ける凸部２の数については、特に限定されるものではなく、凸部２は、少なくとも１つあればよい。但し、凸部２によって、ボール本体１の重心位置が偏心しないことが望ましい。このバレーボールＢでは、ボール本体１に対して、上下、左右及び前後の６軸を設定することによって、６個の凸部２を設けているが、ボール本体１に対して適宜の数の軸を均等に設定し、それぞれの軸に対応して凸部２を設けてもよい。【００４７】
次に、前記各凸部２の配置位置や形状につき、好ましい位置及び形状を、図６等を参照しながら説明する。【００４８】
各凸部２は、前述したように、ボール本体１の中心を通る６軸のそれぞれに対して、その中心軸を中心とした円形状に配置されている（図６参照）。従って、各凸部２は、当該中心軸に対して軸対称にされている。これは、球状表面を有するボール本体１が、軸対称性を有しているためである。【００４９】
ここで、円形状の各凸部２は、その一周に亘って連続している必要はない。例えば図７に示すように、各凸部２は適宜の数に分割されていてもよい。図７では、各凸部２を、凸部２同士が互いに交差する位置において分けることによって、各凸部２は、長短合わせて８つの部分２−１〜２−８に分割されている。【００５０】
また例えば、図８に示すように、点状の多数の突起２ａ，２ａ，…を円形状に並べて配置することによって、前記の凸部２を形成するようにしてもよい。【００５１】
さらに、各凸部２は円形状に配置するに限らず、例えば図９に示すように紙面に直交する中心軸方向に見て、中心軸周りの角度θによって径Ｄが周期的に変化するような形状に配置してもよい。尚、図９では、理解容易のために、１つの凸部２のみを図示しているが、前述したように、凸部２の数に制限はない。また、図示は省略するが、各凸部２は、中心軸周りに、円形状ではなく波形状となるように配置してもよい。尚、図７、図８、図９に示す凸部の特徴を互いに組み合わせることも可能である。【００５２】
例えばボール本体１の中心を通る中心軸を多数設定すると共に、その各中心軸に対応して、図８に示す点状の多数の突起２ａ，２ａ，…を、円形状や波形状に並べて配置することによって、前記の凸部２を多数形成してもよい。その結果として、多数の突起２ａが、ボール本体１の球状表面の全体に亘って配置されるようにしてもよい。さらに、例えば図１０に、バレーボール（ボール本体１）の表面を拡大して示すように、凸部２を、各皮革パネル１４において、互いに直交する２方向それぞれに対して格子状となるように配置してもよい。これは、線状の凸部２を多数配置したことと等価である。凸部２の格子は、一定間隔としてもよい。こうしたボールは、前述したように乱流境界層の再付着によってカルマン渦の発生を抑制するという効果が得られることは勿論のこと、詳しくは後述するが、ボールの表面粗さ（ラフネス）が増大することによって、球速の広い範囲に亘ってボールの軌道が安定になるという効果が得られる。【００５３】
凸部２の格子状配置の別の例として、図１１Ａ〜１１Ｅを挙げることができる。具体的に図１１Ａでは、凸部２を＃形状に配置すると共に、それを互いに直交する２方向それぞれに対し並べて配置している。また、図１１Ｂでは、比較的短い線分状の凸部２を、互いに直交する２方向それぞれに対し並べて配置している。さらに、図１１Ｃでは、凸部２をバツ状に配置すると共に、それを互いに直交する２方向それぞれに対し並べて配置している。加えて、図１１Ｄでは、比較的長い線分状の凸部２を、１方向に並べて配置している。ここで凸部２の間隔は、同図に示すように周期的に変化させてもよいし、等間隔であってもよい。さらに、図１１Ｅでは、凸部２をＶ字状に配置すると共に、それを互いに直交する２方向それぞれに対し並べて配置している。【００５４】
また、前記各凸部２の、流れ方向（図６の白抜きの矢印参照）に対する位置（Ｌ）は、ボール本体１を一様流中においたときに層流境界層が自然に剥離する位置（つまり、図５の上図において、層流境界層が剥離する位置に対応する）よりも、上流側の位置となるように設定すればよい。これは、前記凸部２によって、ボール本体１の表面に形成される層流境界層を強制的に剥離させて、乱流境界層に遷移させる必要があるためである。【００５５】
以上説明したように、前記のバレーボールＢは、ボール本体１の表面から隆起する凸部２によって、無回転で飛んでいるときのカルマン渦の発生が抑制される。このため、ボールの軌道が安定し、競技者のねらい通りにボールが飛ぶようになる。つまり、前記のバレーボールＢは、無回転時におけるボールコントロール性が高い。【００５６】
また、前記の凸部２は、ボール本体１の表面に形成される層流境界層を乱流境界層に遷移させている。このように乱流境界層が剥離する場合は、層流境界層が剥離する場合に比べて、図５の下図に示すように、ボール後方における流れの乱れ幅が狭くなってボールの抗力が低下する。従って、前記のバレーボールＢでは、ボールの飛距離が伸びるという付随的な効果も得られる。
【実施例】
【００５７】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。先ず、１８枚の皮革パネルが表面に貼られた市販のバレーボール（直径２０６ｍｍ）と、その表面に凹凸がなく平滑な表面を有する、直径が２００ｍｍのボール（以下、スムースボールと呼称する）と、をそれぞれ用意した。【００５８】
そうして、市販のバレーボールそのものを従来例とする一方で、その市販のバレーボールの表面に、直径が０．４５ｍｍの断面円形状を有する線条部材を、所定の中心軸を中心とする、所定の直径（図６のＤ参照）の円形状となるように貼り付けることによって、ボールの表面から隆起する凸部を有するバレーボール（実施例１〜４）を作成した。【００５９】
具体的に実施例１は、直径が１０９ｍｍである凸部が、１つ設けられたボールであり、実施例２は、直径Ｄが１５１ｍｍである凸部が、１つ設けられたボールであり、実施例３は、直径Ｄが１８７ｍｍである凸部が、１つ設けられたボールである。また、実施例４は、直径Ｄが１８７ｍｍである凸部が、６軸それぞれに対応して６つ設けられたボールである。【００６０】
また、前記スムースボールそのものを比較例１とすると共に、実施例と同様に、そのスムースボールの表面における所定の位置に、直径が０．４５ｍｍの断面円形状を有する線条部材を、円形状となるように貼り付けたボールを作成した（比較例２）。具体的に比較例２は、直径Ｄが１５１ｍｍである凸部が、１つ設けられたボールである。各実施例、従来例、及び各比較例の諸元を、表１にまとめて示す。【００６１】
【表１】
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【００６２】
前記の各例に対し風洞実験を行うことによって、各例のボールの空力特性を調べた。具体的には、風速を４m/secから２０m/secまで、２m/sec刻みで変化させ、その各風速において、風洞の吹き出し口近傍に配置したボールの抗力を計測した。ここで、凸部が形成された各例（実施例１〜４及び比較例２）のボールは、図５の下図に示すように、凸部に対応する中心軸が流れ方向に一致すると共に、その凸部が流れ方向に相対するような向きに配置した。そうして、各例についての、レイノルズ数Ｒｅに対する抗力係数Ｃｄの変化を調べた。尚、レイノルズ数Ｒｅは、Ｒｅ＝ρ×ｖ×ｄ／μであり、抗力係数Ｃｄは、Ｃｄ＝Ｄ／（１/２×ρ×ｖ２×（πｄ２／４））である。ρは空気密度〔kg/m３〕、ｖは流速〔m/s〕、ｄはボール直径〔m〕、μは粘性係数〔Pa・s〕、Ｄは発生する抗力〔N〕である。【００６３】
ここで、ボールの表面から層流境界層が剥離しているときには、その剥離位置が比較的上流側の位置になることで、ボール後方における流れの乱れ幅が広くなり、ボールの抗力は相対的に高くなる（図５の上図参照）のに対し、ボールの表面から乱流境界層が剥離しているときには、その剥離位置が比較的下流側の位置になることで、ボール後方における流れの乱れ幅が狭くなって、ボールの抗力が相対的に低くなる（図５の下図参照）。【００６４】
従って、抗力係数Ｃｄが大きく低下するレイノルズ数（臨界レイノルズ数）が小さいボールは、低速域でも表面に乱流境界層が形成されると共に、その乱流境界層がボール表面から剥離していることになるから、カルマン渦の発生が抑制されているボールということができる。【００６５】
前記の各実施例、従来例、及び各比較例について行った風洞実験の結果を、図１２に示す。先ず、同図において、従来例及び比較例１を比較すると、比較例１は、その臨界レイノルズ数が、従来例の臨界レイノルズ数に比べて大幅に高い（従来例の臨界レイノルズ数は１．５×１０５程度、比較例１の臨界レイノルズ数は２．５×１０５程度）。すなわち、表面が平滑な比較例１では、比較的高い流速まで、ボールの表面に層流境界層が形成されてそれが剥離することにより、カルマン渦が発生し易い。従って、比較例１は、無回転時に軌道がぶれやすいボールである。【００６６】
また、比較例１及び比較例２を比較すると、比較例２では、臨界レイノルズ数が１．４×１０５程度になり、比較例１に比べて大幅に小さくなって従来例と同程度になっている。これは、ボールの表面に凸部を設けることによって、その凸部によって比較的低い流速において、ボールの表面に形成された層流境界層が乱流境界層に遷移して、それが剥離するようになったと考えられる。従って、ボールの表面に設けた凸部は、カルマン渦の発生を抑制する機能を有している。【００６７】
次に、各実施例と従来例とを比較すると、実施例１〜４では、臨界レイノルズ数がそれぞれ、１．２×１０５程度、０．９×１０５程度、０．６×１０５程度、０．６×１０５程度となり、従来例の臨界レイノルズ数（１．５×１０５程度）に比べてそれぞれ小さくなっている。従って、各実施例のボールは、従来例のボールに比べて、より低い流速においてボールの表面に形成された層流境界層が乱流境界層に遷移するようになって、その乱流境界層が剥離している。つまり、各実施例のボールは、従来例によりも低速域で乱流境界層が剥離するため、従来例よりもカルマン渦の発生が抑制される。換言すれば、各実施例のボールは、従来例よりも、無回転時における軌道のぶれが抑制されることになる。【００６８】
特に実施例４のボールは、抗力係数Ｃｄの値が、レイノルズ数の増大に対し単調に減少している。このことは、前述した凸部による層流境界層から乱流境界層への遷移を早める効果に加えて、複数の凸部を設けたことに伴うボールの表面粗さ（ラフネス）の増大によって、レイノルズ数の変化に対して層流境界層から乱流境界層への遷移が穏やかになる効果も得られることを示している。従って、実施例４のような複数の凸部を備えたボールは、低速域のみならず、高速域においてもボール軌道の安定性が向上することで、球速の広い範囲に亘ってボールの軌道が安定することが予想される。【００６９】
また、前記従来例及び実施例４のボールについて風洞実験を行うことによって、ボールに作用する横力の時間変動を計測した。この結果を、図１３Ａ及び１３Ｂに示す。これによると、従来例のボールには、横力が振動的に作用すると共に、その振幅は比較的大きかった（図１３Ａ参照）のに対し、実施例４のボールには横力の振動がほとんど生じないことが確認された（図１３Ｂ参照）。さらに、図１０に示すような、格子状の凸部を形成したボールについても風洞実験を行って横力の時間変動を計測した。この結果を、図１３Ｃに示す。これによると、このボールも、実施例４のボールと同様に、横力の振動がほとんど生じないことが確認された。この結果より、実施例４のボール等は、従来例のボールと比較して、ボール軌道が安定することが実際に確認された。【００７０】
尚、前述したように、本発明が適用可能なボールはバレーボールＢに限らない。本発明は、その他、競技用、トレーニング用、遊戯用、レクリエーション用等の、各種のボールに適用可能である。尚、競技用ボールとしては特に、サッカーボール、ハンドボール、バスケットボール等が具体例として挙げることができる。【００７１】
また、ボールの構造も、貼りボールに限定されるものではない。本発明は、各種の構造のボールに対して適用することが可能である。例えば中空のボールに限らず、中実のボールに対して本発明を適用することも可能である。【００７２】
また、貼りボール以外の中空のボールの構造としては、例えば、複数枚の皮革パネルの端縁同士を縫い合わせて球状とした表皮層と、その表皮層内に収納したチューブとを含む構造の、いわゆる縫いボールを、具体例として挙げることができる。この縫いボールに本発明を適用するときには、皮革パネルに対し一体に突条部を形成することによって凸部を設けてもよいし、皮革パネルの表面に突条部材を接着等によって取り付けることによって凸部を設けてもよい。【００７３】
また、中空のボールの構造としては、例えば、複数の織布片を互いに縫い合わせて球状とした織布層内にチューブを収納すると共に、その織布層の表面に複数枚の皮革パネルを接着した構造も、別の具体例として挙げることができる。この構造のボールに本発明を適用するときには、前記縫いボールと同様に、皮革パネルに突条部を一体に形成するか、皮革パネルに突条部材を接着等によって取り付けるか、すればよい。また、例えば織布層に突条部材を貼り付けると共に、その上に皮革パネルを接着することによって、ボール表面から隆起する凸部を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、無回転時におけるボールの軌道のぶれを抑制して、ボールコントロール性を高めることができるから、各種のボールに有用である。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【国際調査報告】
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