(57)【要約】【課題】大なる推力を得る回転推進翼を供すること【解決手段】ダクト１内で回転するロータ３の円周面３ａ上に取り付けられる翼を翼面に孔９を設ける有孔翼５と孔９を設けない無孔翼７とし、有孔翼５Ａ、５Ｂ、５Ｃと上記無孔翼７Ａ、７Ｂ、７Ｃとは回転方向に沿って交互に並べる。一の有孔翼５とその両側に隣接する無孔翼７とにより組Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を各形成し各組の流入側に領域Ａを、噴出側に領域Ｂを各形成する。ダクト１内に流入する気流Ｓは領域Ａでは有孔翼５の狭い孔９から流出するためジェット気流Ｊ１として孔９の外に噴出する。他方領域Ｂでは無孔翼が障壁として作用するため気流Ｓがこれに当たり一時的に滞るので大容量流Ｋとなっている。孔９から出たジェット気流Ｊ１は、領域Ｂを通過する際ここにある大容量流Ｋを巻き込むから全体として大きなジェット気流Ｊ２が生成されこれがダクト１の外に噴出する。よって大なる推力Ｐを得ることができる。【選択図】図２
2006249985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクト内で回転するロータの円周面上に取り付けられる複数の翼であって、上記翼は翼面に孔を設ける有孔翼と孔を設けない無孔翼とからなり、一の有孔翼と該有孔翼の両側に隣接する無孔翼とにより組を形成し、上記組の流入側の領域Ａから上記孔を通って噴出されるジェット気流が噴出側の領域Ｂの気流を巻き込んでダクトの外に噴出することを特徴とする回転推進翼。
【請求項２】
請求項１記載の回転推進翼において、上記組が複数設けられることを特徴とする回転推進翼。
【請求項３】
請求項２記載の回転推進翼において、上記有孔翼と上記無孔翼とを交互に並べることにより上記組を形成することを特徴とする回転推進翼。
【請求項４】
請求項２記載の回転推進翼において、無孔翼が他の組の無孔翼を兼ねずに上記組を形成することを特徴とする回転推進翼。
【請求項５】
請求項１記載の回転推進翼において、上記孔がロータの回転方向に対し斜向して設けられることを特徴とする回転推進翼。
【請求項６】
請求項１記載の回転推進翼において、上記翼は翼の回転方向上面に形成される受風面の取付角度をロータの中心軸に対し鋭角とすることを特徴とする回転推進翼。
【請求項７】
請求項１記載の回転推進翼において、上記翼は根元部から先端部に向かって末広がりの形状に形成されることを特徴とする回転推進翼。
【請求項８】
請求項７記載の回転推進翼において、上記根元部が面状に形成され、上記先端部が該根元部とは異形の面状に形成されることを特徴とする回転推進翼。
【請求項９】
請求項７記載の回転推進翼において、上記翼は各部の水平方向の断面形状の重心を一致させてねじり状態として末広がりに形成することを特徴とする回転推進翼。
【請求項１０】
請求項７記載の回転推進翼において、上記根元部の水平方向の断面形状が三角形であることを特徴とする回転推進翼。
【請求項１１】
請求項７記載の回転推進翼において、上記先端部の水平方向の断面形状が三角形であることを特徴とする回転推進翼。
【請求項１２】
請求項９記載の回転推進翼において、上記ねじり状態が直線状に形成されることを特徴とする回転推進翼。  
【請求項１３】
請求項９記載の回転推進翼において、上記ねじり状態が曲線状に形成されることを特徴とする回転推進翼。  
【請求項１４】
請求項６記載の回転推進翼において、上記受風面の取付角度が３０度であることを特徴とする回転推進翼。
【請求項１５】
請求項１記載の回転推進翼において、上記有孔翼の孔の数が複数であることを特徴とする回転推進翼。
【請求項１６】
請求項１記載の回転推進翼において、上記孔が三次元状に開口されることを特徴とする回転推進翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ダクト内で回転するロータに取り付けられる翼の改良に関し、大なる推力を得る回転推進翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば空中自動車を製造する場合、空中を飛行するため、車体の大きさと重量に制約が生ずる。例えば、乗用車サイズとする場合、必要とされる最大限の大きさを考慮すると、ダクトファンの直径８００ｍｍ、翼の回転数４０００Ｒ．Ｐ．Ｍ程度となり、これにより得られる推力は、必要とする推力の３分の１程度でしかない。ダクトファンの直径を倍とすれば、推力の向上を図ることができるが、車体の大きさがバスの如く巨大化してしまい、現実的でない。空中自動車が実現しない主たる原因はこのためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は、上記背景より、大なる推力を得る回転推進翼を供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的達成のため、本願発明による回転推進翼は、ダクト内で回転するロータの円周面上に取り付けられる複数の翼であって、上記翼は翼面に孔を設ける有孔翼と孔を設けない無孔翼とからなり、一の有孔翼と該有孔翼の両側に隣接する無孔翼とにより組を形成し、上記組の流入側の領域Ａから上記孔を通って噴出されるジェット気流が噴出側の領域Ｂの気流を巻き込んでダクトの外に噴出することを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記組が複数設けられることを特徴とする。
また、請求項２記載の回転推進翼において、上記有孔翼と上記無孔翼とを交互に並べることにより上記組を形成することを特徴とする。
また、請求項２記載の回転推進翼において、無孔翼が他の組の無孔翼を兼ねずに上記組を形成することを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記孔がロータの回転方向に対し斜向して設けられることを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記翼は翼の回転方向上面に形成される受風面の取付角度をロータの中心軸に対し鋭角とすることを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記翼は根元部から先端部に向かって末広がりの形状に形成されることを特徴とする。
また、請求項７記載の回転推進翼において、上記根元部が面状に形成され、上記先端部が該根元部とは異形の面状に形成されることを特徴とする。
また、請求項７記載の回転推進翼において、上記翼は各部の水平方向の断面形状の重心を一致させてねじり状態として末広がりに形成することを特徴とする。
また、請求項７記載の回転推進翼において、上記根元部の水平方向の断面形状が三角形であることを特徴とする。
また、請求項７記載の回転推進翼において、上記先端部の水平方向の断面形状が三角形であることを特徴とする。
また、請求項９記載の回転推進翼において、上記ねじり状態が直線状に形成されることを特徴とする。
また、請求項９記載の回転推進翼において、上記ねじり状態が曲線状に形成されることを特徴とする。
また、請求項６記載の回転推進翼において、上記受風面の取付角度が３０度であることを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記有孔翼の孔の数が複数であることを特徴とする。
また、請求項１記載の回転推進翼において、上記孔が三次元状に開口されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
ロータが回転しているダクト内に流入する気流Ｓは、有孔翼の受風面及び該受風面に隣接する側の無孔翼の領域Ａでは、有孔翼の狭い孔から流出するため、ジェット気流Ｊ１として孔の外に噴出する。これにより領域Ａは負圧となる。他方有孔翼の噴出側の面及び該面に隣接する側の無孔翼の領域Ｂでは、無孔翼が障壁として作用するため、気流Ｓがこれに当たり一時的に滞るので大容量流Ｋとなっている。このように空気の流れに大小の速度差ができるため、ベルヌーイの定理により圧力差が生ずる。よって負圧となった領域Ａには増々気流Ｓが流れ込んでくる。
【０００６】
ところで、孔から出たジェット気流Ｊ１は、領域Ｂを通過する際、ここにある大容量流Ｋを巻き込む。即ち、領域Ｂにおいては、ジェット気流Ｊ１の通過により負圧となり、また大容量流Ｋがこのジェット気流Ｊ１に吸い込まれ、全体として大きなジェット気流Ｊ２が生成され、これがダクトの外に噴出する。よって、大なる推力Ｐを得ることができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による回転推進翼をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０００８】
１は上下面が開放されたダクトであり、内部にロータリーエンジン２により駆動されるロータ３が回転可能に取り付けられる。上記ロータ３の回転方向は任意であるが、図示例は矢印Ｒで示す反時計回りに回転する。該ロータ３の円周面３ａ上には有孔翼５と無孔翼７とからなる翼が各３枚ずつ計６枚取り付けられる。該有孔翼５にはロータ３の回転方向に対し斜向する方向に３個の孔９を設けてなる。上記孔９は三次元状に開口される。無孔翼７には該孔９を設けない。
【０００９】
上記各翼５、７は、根元部１１が三角形に形成され、該根元部１１から先端部１３に向かって末広がりの形状に形成される。該先端部１３は上記根元部１１とは異形の三角形に形成される。上記各翼５、７の末広がり形状は、図５（Ｃ）に示すように、各部の水平方向の断面形状の重心を一致させてねじり状態に形成する。即ち、各翼５、７はＣ１部乃至Ｃ１０部の各部の半径を除々に長大化し、上記各部の水平方向の断面形状が、図５（Ｃ）に示すように、除々に扁平に変形される三角形に形成され、翼全体として直線状のねじり状態に形成する。なお、先端部１３も若干ではあるが、大きな突弧状のアールを付してある。
【００１０】
上記各翼５、７のロータ３への取付けは、図５（Ｂ）に示すように、翼の回転方向上面に形成する受風面１５をロータ３の中心軸に対し鋭角とする。この取付角度Ｔは例えば３０度とし、傾斜角度を従来より一層立ち上がらせた状態にする。
【００１１】
上記有孔翼５Ａ、５Ｂ、５Ｃと上記無孔翼７Ａ、７Ｂ、７Ｃとは回転方向に沿って交互に並べる。そして、有孔翼５Ａと該有孔翼５Ａの両側に隣接する無孔翼７Ａ、７Ｂとにより組Ｇ１を形成する。同様に、有孔翼５Ｂと無孔翼７Ｂ、７Ｃとにより組Ｇ２を、有孔翼５Ｃと無孔翼７Ｃ、７Ａとにより組Ｇ３を形成する。また、組Ｇ１において、有孔翼５Ａの受風面１５及び該受風面１５に隣接する側の無孔翼７Ａに領域Ａを形成し、他方有孔翼５Ａの噴出側の面１６及び該面１６に隣接する側の無孔翼７Ｂに領域Ｂを形成する。同様に、有孔翼５Ｂと無孔翼７Ｂの間に領域Ａを形成し、有孔翼５Ｂと無孔翼７Ｃの間に領域Ｂを形成する。また、有孔翼５Ｃと無孔翼７Ｃの間に領域Ａを形成し、有孔翼５Ｃと無孔翼７Ａの間に領域Ｂを形成する。
【００１２】
１７はロータ３に取り付けらえる翼の台座であり、ロータ３の周面形状に対応するようにわん曲されて形成される。図中、２１はロータリーエンジン２の主軸であり、ロータリーエンジン２の駆動力をロータ３のギヤ１９に伝動する。２３はダクト１の下部に設けられるスタビライザである。矢印Ｓは気流、矢印Ｊ１、Ｊ２はジェット気流、矢印Ｐは推力、矢印Ｒはロータ３の回転方向を各示す。
【００１３】
図６及び図７に基づき、ダクト１内に流入される気流がジェット気流となるメカニズムを説明する。なお、便宜上図７に示す有孔翼５の孔９は１個としてある。ロータリーエンジン２を駆動してロータ３を回転させると、翼が回転し、気流Ｓがダクト１内に流入してくる。
【００１４】
この気流Ｓは、有孔翼５の受風面１５及び該受風面１５に隣接する側の無孔翼７の領域Ａでは、有孔翼５の狭い孔９から流出するため、ジェット気流Ｊ１として孔９の外に噴出する。これにより領域Ａは負圧となる。他方有孔翼５の噴出側の面１６及び該面１６に隣接する側の無孔翼７の領域Ｂでは、無孔翼７が障壁として作用するため、気流Ｓがこれに当たり一時的に滞るので大容量流Ｋとなっている。
【００１５】
このように空気の流れに大小の速度差ができるため、ベルヌーイの定理により圧力差が生ずる。よって負圧となった領域Ａには増々気流Ｓが流れ込んでくる。
【００１６】
ところで、孔９から出たジェット気流Ｊ１は、領域Ｂを通過する際、ここにある大容量流Ｋを巻き込む。即ち、領域Ｂにおいては、ジェット気流Ｊ１の通過により負圧となり、気流Ｓが増々流れ込むとともに、大容量流Ｋがこのジェット気流Ｊ１に吸い込まれ、全体として大きなジェット気流Ｊ２が生成され、これがダクト１の外に噴出する。よって、大なる推力Ｐを得ることができる。
【００１７】
なお、図中矢印Ｌで示すのは孔９に入らないでダクト１の外へ流出してしまう一部の気流である。
【００１８】
上記において、有孔翼５と無孔翼７とは交互配列となっているから、無孔翼７は受風面１５の側が各組Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の領域Ａを、反対側の面１６が組Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の領域Ｂを形成する。よって、大きなジェット気流Ｊ２の生成を一層効率良く行なうことができる。
【００１９】
翼５、７のロータ３への取付角度Ｔを小とする程、翼５、７はロータ３に対しいわば立ち上がったような状態となる。こうなると、無孔翼７の障壁作用がジェット気流Ｊ１に巻き込まれるべき大容量流Ｋの生成というプラスの作用として働くとともに、他方、翼の空気抵抗によるマイナス作用としても働くのであるが、有孔翼５に孔９を穿設してあるため、上記マイナス作用が軽減され、大なる推力Ｐを得ることができるのである。
【００２０】
また、上記のような効果があることにより、翼５、７のロータ３への取付角度Ｔの設計自由度を大とすることができる。
【００２１】
本願発明は上記した実施の形態に制限されない。例えば、有孔翼５とその両側に隣接する２個の無孔翼７とにより形成される組を並べ、無孔翼７が他の組の無孔翼を兼ねないように組を形成することもできる。この場合、翼の総数が奇数となることを妨げない。
【００２２】
また、有孔翼５に設ける孔９の数は任意である。
【００２３】
また、翼のねじり状態を曲線状にして形成することもできる。
【００２４】
また、翼の根元部１１及び先端部１３の面の形状は任意である。
【００２５】
また、ロータの駆動源は任意であり、例えばジェットエンジン、レシプロエンジン等であってもよい。
【００２６】
また本願発明の適用はロータによる推力を得るものであれば、空中自動車に限られず、例えばジェットエンジンのタービン翼あるいは扇風機等の送風機の翼にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本願発明は回転翼による推力の提供に活用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明による回転推進翼の実施の形態を示す正面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩよりみた底面図である。
【図３】図２のＧ１部分の概略拡大斜視図である。
【図４】図１の有孔翼５を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）は有孔翼５をロータ３に取り付けたときの一部省略正面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は（Ａ）の各部Ｃ１乃至Ｃ１０の切断面を示す端面図である。
【図６】翼と気流Ｓの関係を示す図である。
【図７】ロータ３の展開図であり、組及び領域の関係を示すとともに、空気の流入と推力の関係を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１    ダクト
２    ロータリーエンジン
３    ロータ
３ａ  円周面
５    有孔翼
５Ａ  有孔翼
５Ｂ  有孔翼
５Ｃ  有孔翼
７    無孔翼
７Ａ  無孔翼
７Ｂ  無孔翼
７Ｃ  無孔翼
９    孔
１１  根元部
１３  先端部
１５  受風面
１６  噴出側の面
１７  台座
１９  ギヤ
２１  主軸
２３  スタビライザ
Ｓ  気流
Ｋ  大容量流
Ｊ１  ジェット気流
Ｊ２  ジェット気流
Ｐ  推力
Ｔ    取付角度
【図１】
2006249985.tif 000003
【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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