(57)【要約】      （修正有）【課題】プロペラの形成加工や強度、小型化、折りたたみなどに、利便性と機能性の高いプロペラを提供する。【解決手段】最小１枚のプロペラの翼となる、薄い、可撓性と弾性を備えた材料か、剛性があっても、プロペラを形成するための翼に、ヒンジなどの手段で折れ曲がるような構造の翼部材と、最小２枚のプロペラハブを備え、プロペラハブの距離と回転角位相と、プロペラハブに取り付ける翼を、その両翼端で回転するようにして、やはり回転角位相とを変化できるように構成した。【選択図】図４
2011079509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）プロペラとして必要な長さの翼板を、可撓弾性体か、プロペラ形成に必要な部分にヒンジ機構を持たせて、１枚以上の翼板とします。
２）プロペラが形成される過程で、その翼板の両端はプロペラハブ回転面の接線面や法線面、あるいは、その中間角度面上に設けた任意の軸上で回転できます。
３）プロペラハブは２個以上で、各プロペラハブは、任意の相互の距離と回転角位相の調整ができます。
４）最初、翼板はプロペラ軸線と平行か、平行に近い状態で、ハブ板に取り付けられて、直線的な、プロペラハブ外形の寸法の最長部の寸法範囲の、１種の円柱形状をなし、折りたたまれた状態です。
５）プロペラハブ間の相互距離とプロペラハブ回転角位相を変化させ、また、翼板の回転角位相も変化させます。
６）このプロペラハブ相互の距離と回転角位相の変化が、翼板を変形させて、プロペラ形状を形成します。
以上の構成によって、プロペラ軸線の方向に流体を出力するだけでなく、流体の入力時は、プロペラ軸線の方向とプロペラ軸線に直角、あるいはその中間の斜め方向、も兼用使用できるプロペラ。
【請求項２】
プロペラハブ間の距離と相互の回転角位相と、翼板のプロペラ形成時にプロペラ翼根となる部分の回転角度位相を制限制御する機構を設けた、請求項１のプロペラ。
【請求項３】
１）プロペラ軸を２段２重以上の、伸縮摺動する円形のパイプ２本以上の軸、あるいは円形のパイプ１本以上、と丸棒の軸１本で構成します。
２）それぞれの軸に、プロペラハブ板を取り付けて、２枚以上のハブ板の相互の距離と回転角位相を、その２本以上の軸を介して、変化させて、プロペラ機能を形成し、そのうえに、軸の、いずれかを回転軸専用軸、あるいは、ハブ板駆動兼用の回転軸とし、対して動力を入力すること、と、風力などの流体力を出力させます。
以上の軸構成による、請求項１のプロペラ。
【請求項４】
請求項１の手順原理で形成されていて、ハブ間の相互の距離、回転角位相と翼板の回転位相などの調整機構をすべて固定して製作した、請求項１のプロペラ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この考案は、プロペラの形成方法とその形態の機能に関します。
飛行機の推進器であるプロペラ（以下、飛行機の推進器であるプロペラを、飛行機プロペラという）や玩具の「かざぐるま」や、実用風車動力用の羽根（風車の翼、以下風車プロペラ、という）や、あるいは船舶用のプロペラ（以下、舶用プロペラ、という）、各種タービン機器、各種攪拌機、電化製品のミキサ、フードプロセサなどの攪拌、カッタ羽根にも適用応用可能な、プロペラ的形態の形成方法と機能に関します。たとえば、飛行機プロペラは風を出力する側であり、風車プロペラは風を受ける側ではありますが、その原理や実際の作りの形態はきわめて類似しており、たとえば、飛行機の飛行の条件、環境や、風車の使用条件、環境によって、使用するプロペラの細部では作りの形態が異なっていますが、たとえば、一般的な実際に飛行する模型飛行機用プロペラの回転面の風の出力面に、風を送ると、性能のいい風車として機能するぐらいです。そこで、ここでは、大枠、ほぼ同一のものと扱います。
【背景技術】
【０００２】  風車プロペラや飛行機プロペラ、舶用プロペラなどは、一般的には、プロペラ取り付け部のハブ付近のプロペラ翼根では、プロペラの回転平面に対する羽根角（ピッチ）は、かなり強い角度ではじまり、翼端方向に行く従って、その羽根角はゆるやかに変化しています。つまり「ひねり」が付けられています。たとえば、いま私の手元にある小型の実際に飛行可能な競技用の模型飛行機プロペラでは、目視ですが、翼根４５度くらい、翼端で２０度くらいであります。風車発電機の風車用のプロペラは、一例として、ある風車発電機の書籍（「マイクロ発電機の設計と製作」久保大次郎著ＣＱ出版社）では、翼根で２５度、翼端で３．１度になるように、ひねりを付けて製作する例が記載されています。また、両プロペラとも、その翼弦には、それなりのキャンバーがあるか、キャンバーのない対称翼型などの、翼の断面形（以後、翼型）を与えられてもいます。このように用途や、プロペラ回転数によってプロペラのピッチは、変化しています。これは、その模型飛行機プロペラが、風を送り出し、気体の推進に効率的に使うために設計されたから、でありますし、その風車のプロペラでは、風を受ける側として、風車の回転数、回転力量などが効率的になるよう設計されるためであります。しかしながら、その原理的なところは類似ですし、その機能形態様式としては同じものです。また、プロペラの「ひねり」は、必ずしも、必須のものでなく、プロペラの効率は低下するでしょうが、ある用途では、プロペラのピッチ角は翼根も、翼端も一定でも、その効用を果たします。実際に飛行する模型飛行機分野の室内機では、プロペラのピッチは翼根、翼端とも同じで、翼型はキャンバーのない薄い平板で、充分満足な飛行結果を得ているということも、追記しておきます。【０００３】  プロペラは上記のように一般的には、翼根から、翼端まで徐変するひねりや、一般的には、薄板の平板翼などでなく、それなりの飛行機に使用されるような翼型と、翼端までのピッチ変化などのためや、また、効率をもとめて、通常は、高速で回転させるため、そして翼体も片持ちであるため、充分な強度も必要で、剛性の高い、固い材料を使用しなければなりませんでした。材料選定、製作加工は容易、安価なものでなく、困難さと、精度の高さを要求されるものでした。また、何故、と思うのは、飛行機用のプロペラなどは、ライト兄弟の１００年あまり前のプロペラから、原理的、構造的には、そう変わってはいないのです。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明では、プロペラの新たな形成方法と、それにより、その形態が各種用途目的のプロペラの運用に容易に、合致変化し、利点となるような手段を提供します。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記の課題を達成するため、まず、原理的な、簡単化した概念を、図１、図２とし、その説明をします。図１と、その組立図である図２をご覧になれば、以下の長々しくも、くどくどしい説明の内容は、その全体をおおよそ、ご理解いただけるでしょう。図１のいくつかの部材が基本的なこのプロペラの必要最小限の構成要素です。【０００６】  いずれ形成される結果としての、このプロペラは、説明のわかりやすさから、図１の２個の翼板１，２で、２翅となるようにしています。プロペラ形成時は一種の４翅とも言えるものになります。また翼板１，２の平面形状も、説明やその図をわかりやすくするため、長辺の長い矩形としています。ここでは、やはり説明のわかりやすさのため、翼キャンバーのない平板翼とし、プロペラになることができる必要な長さで、ふたつのハブ板３、４の最大距離と同一か少し長めに設定します。この翼板１、２の両端部分の適当な位置に、穴８を設定します。翼板１，２をハブ板３、４の、翼板回転軸穴５の回転面で、自由に回転させるためです。ここでは、ハブ板の回転面の接線状方向で、翼板１、２の矩形の短辺の中心線上としています。また１枚の翼板１か２でも成立しますが、プロペラ形成後は２翅となります。それは１種の片プロペラで、回転バランスのために、プロペラ翼の反対側に錘を必要とします。このプロペラは、もちろん通常のプロペラのように、多翅もありえます。このプロペラが２翼板のときは、形成されるプロペラは４翅となります。図１の翼板１、２が翼で、最終的にはプロペラ翼へと形成されます。【０００７】  プロペラとなる翼板１、２を取り付けて、プロペラとなる翼板１，２を回転するようにするハブ板３、４は各１枚、計２枚、最低、必要になります。ここではハブ板３、と４の２枚としています。この２枚のハブ板３、４は、ハブ板３，４のプロペラ軸６上で、ある距離をもってプロペラ軸６上を片方だけか、相互に摺動して移動が可能であって、プロペラ軸６まわりに回転可能なようにも、設置されます。また、ある軸上の、ハブ板３、４の相互の適当な相互の位置と回転角位相で、ハブ板３、４を固定可能なように、プロペラ軸６上の摺動と回転を固定できるような機構も、実用上は必要になります。説明をわかりやすくするため、ハブ板３、４は、長辺と短辺のある矩形としています。実際は、プロペラを多翅とするなら、設計便宜上、ハブ板３，４は正方形でも、多角形でも、円形でもかまいません。【０００８】  この両ハブ板３、４の厚み方向では、長辺上のハブ板３，４の適当な部分に、翼板１、２を取り付け、その長辺上の面に沿って回転させるようにするために翼板回転軸穴５を設定します。図１では厚み方向の矩形の長辺側の中心としていますが、全体の設計上は、要求目的に適当な位置となります。【０００９】  また、プロペラ軸６とは独立して自由に回転できる、ふたつのハブ板３、４から直接、回転力を入出力することもできます。このふたつのハブ板３、４の軸線は、ごく自然には、同軸の１本の軸線となります。その場合はプロペラ翼の形成上、プロペラ軸６は在来のプロペラ軸より長いことを要求されます。【００１０】  図１では、説明を簡単にするために、プロペラ軸６は同一軸とし１本の長い軸として、ハブ板３、４を貫通しています。【００１１】  このプロペラとなる翼の翼板１、２の穴８を、上記のハブ板３、４の厚み方向の回転穴５と合致させて、翼板１，２を回転させ、またその回転軸からの脱落を防ぎ、また、翼板１，２の端部（プロペラとして形成された場合はプロペラ翼根になります）を、ハブ板の厚み方向の矩形面に平行に保持するための、傘付の、翼板押さえピン７を設定します。形成するプロペラの構造、用途、機能によって、その矩形面に平行でないこともありえます。【００１２】  上記、部材を組み立てたものが、図２です。そして、この形は、これから形成するプロペラを折りたたんだ状態のもの、でもあります。各部材の図２での番号は、図１と同一としています。この組立状態では、このプロペラ形成をこれから行う形となっていて、プロペラとしての機能はありません。プロペラとしては、実際に飛行する模型飛行機のある競技クラスでは、プロペラへの動力供給が停止した場合、その在来型のプロペラは、プロペラ翼根でしばしば折りたたまれ、空気抵抗を少なくして、滑空状態にはいります。それと同様な、折りたたみ状態です。【００１３】  プロペラとしての機能を成立させるために、プロペラ形状の形成のために、一連の動作を行います。まず、片方のハブ板３と、もう一方のハブ板４の間の相互距離を、プロペラ軸６の軸上で相互に、か、片方だけ、摺動移動させ、お互いのハブ板を近づけます。その時、プロペラとなる翼である翼板１，２は、プロペラ軸６の軸線に内側方向へ近づくか、プロペラ軸６から外側へ撓みはじめます。このとき、たとえば、手を添えて、外側に撓ませます。この場合たとえば、両ハブ板の翼板取付け面を、軸線から遠ざかる方向への傾斜を与えておくと、軸線から遠ざかる外側への自然変形がしやすくなります。【００１４】  図３をご覧ください。両ハブ板３、４が、近接するにつれて、翼板１、２は撓んで、山型の円弧状の形態に変化していきます。【００１５】  そして円弧状の山型の山裾から始まった、ゆるやかな曲線の、山の中腹部分が、適当な角度、たとえば、プロペラ軸線に対して、４５度くらいになった時、片方のハブ板３に対して、もう片方のハブ板４を、たとえば、９０度くらい、プロペラ軸６を回転軸として回転させます。この動作のハブ板の近接と回転は、実際には、同時にできます。実際には、どちらか片方のハブ板、たとえばハブ板３をプロペラ軸６上で、軸方向の移動と回転をしないように固定して、もう片方のハブ板を軸上で移動させながら、軸まわりに回転させることになります。つまり、「ひねり」を与えるわけです。この動作は、手動での場合で説明していますが、何らかの動力を使用して自動で行うことも可能です。ここでの、図２での組立状態の場合、回転可能に設定した、ハブ板３、４の回転につれて、同じく、回転可能に設定された翼板１，２の、回転角は、つまり、回転角位相も、自然に、変化します。このハブ板３，４の回転角の変化、つまり位相の変化や、翼板の回転角は、たとえば、多翅の場合や、翼板１，２の長さ、翼板１、２の材質やその可撓性の度合い、弾性の度合いによります。必ずしもいつも、ハブ板３とハブ板４のなす角度は９０度くらいではありません。【００１６��  その結果形成された形態が図４です。山型になった、その傾斜部分が、プロペラの形状になっています。この形態では、両ハブ部分は、片方のハブ板４のプロペラ軸線上の回転にともなって、翼板１、２はハブ板３、４の厚み面の翼板１，２の取付け回転部で、翼板押さえピン７を軸とし、ある角度、回転しています。図２の条件下では、両ハブ板を約９０度回転させましたので、これに回転取付けした翼板は約４５度あるいはそれ以上、ハブ板に対して、自然に、傾いているようです。可撓性の弾性材料のためでしょう。これらの動作の結果、ハブ板３、４に取り付けた翼板１、２には、いわゆる、プロペラ形状が生成します。ハブ板３を、仮に前方としますと、その翼根ではピッチが大きく、円弧状の山型での位置で言えば、中腹部はピッチが徐変減少し、円弧状の頂上部付近ではピッチが小さく、０度になり、もう一方のハブ板４に近い、翼板１、２の半分部分の以後を後方として、後方へ移行して、再びピッチが徐々に大きくなります。そしてもう一方のハブ部分の翼根は、先述のハブ部分と同様の形状となっています。ピッチ角の方向は同じとなります。つまり、同一ピッチのプロペラ２枚少し回転角、ないし回転角位相をずらせて翼端で結合したプロペラの形態になります。飛行機プロペラや、風車プロペラや、玩具の「かざぐるま」になります。回転させると、風を、つまり、プロペラ軸線方向に生成しますし、風力をプロペラ軸線方向に受けると回転します。ハブ板３、４のプロペラ軸線上での回転を上記とは逆に回転すると、上記プロペラとは逆のピッチのプロペラにもなります。【００１７】  また、このプロペラでは、プロペラ翼端が、円弧状、あるいはＶ字状の形に曲がって構成されるため、通常プロペラのような、片持ちで翼端がない形態になり、プロペラ強度上も有利となります。稼動時の翼端の誘導抵抗も、理論上は排除できます。プロペラ機能の効率の向上になります。【００１８】  また、プロペラ形成の形成前の形態については、上記段落までの例では、ハブ板３、４は、説明を簡単にするために、プロペラ軸線の同一の１本の棒材であるプロペラ軸６で回転、摺動移動する、としていますが、ハブ板３、４の回転軸を、それぞれの軸として、ふたつに分けることもできます。そして、２個の軸受けを設定します。その場合は、通常は、プロペラとして回転する翼板３，４間の部分は、回転するプロペラのために、プロペラ軸受けを存在させることができませんから、ただの空間となります。プロペラ軸と軸受けは、ハブ板３、４の翼板１、２の反対側のプロペラ翼がない部分に位置します。この場合、たとえば風車発電機などでは、片方のハブ軸にはハブに発電機などの装置を取り付けます。片方の軸受け部には、風力によって、ハブ板間隔を調整してピッチや、プロペラ外径を変化させるような、手動、自動の機構などを取り付けることができます。また、このように軸をふたつに分離すると、翼板が上記例のように、可撓弾性体の場合や、翼体自体には剛性がありながら、一部を可撓弾性とした場合、ふたつの軸心を一本の直線上だけでなく、平行にすこしずらした軸構成や、ふたつの軸心に少なくない角度を与えることもできます。その角度は、たぶん、ある場合は、軸心はある円弧��平面上で、その円の接線方向となるのが自然です。それぞれのハブ板軸心をずらしたり、軸心に角度を持たせたりすることは、プロペラ性能上は、まだ、未知のことです。これからの検討課題です。また、軸心に角度を持たせて、ふたつのハブ板といくつかの翼板を配置する構造はプロペラが、一種のユニバーサルジョイントの機能を備えてしまうということになります。このことも、プロペラ応用機器の開発に有用でありましょう。また、軸心をずらした両ハブ板間を、ユニバーサルジョイントで結合して、片方のハブ板の回転を、もう片方へ伝達するということも可能です。この場合のユニバーサルジョイントは、その長さが２枚のハブ板間の距離を変動させるなら、その変動に追随するような、機構を備える必要があります。また、コイルバネ利用のジョイントでも有効です。【００１９】  さらに、プロペラ軸は、プロペラが形成されたとき、ハブ板とプロペラ部の間の長さとなります。そのため長いプロペラ軸は、ほかに何かの機能を持たせない限り、その空白部は、たぶん無用のものともなります。プロペラ軸６の軸線が直線で、両ハブ板１、２その同一軸上の場合は、プロペラ軸６を、カメラ用の伸縮３脚や伸縮する釣りざおのような、自在な伸縮ができる機構のある、２重または多重のパイプ軸構造として、それぞれの伸縮ユニットにハブ板３、４を設定し、軸受け部分のハブのプロペラ側と反対側に、手動、あるいは自動のハブ板１、２間の距離とハブ板１、２の回転角位相を調節できる機構を設定することもできます。【００２０】図５、６、７をご覧ください。翼板１，２は、上記のまでの段落例では、プロペラ軸６の中心線を中心とする任意の回転円の法線上に直角に、法線上において、つまり円の接線方向で構成しています。しかし、翼板１，２の回転面の選定は、プロペラ回転軸を中心とする円弧の法線上のどの方向でも、同じく、以上のようなプロペラとして形成されます。プロペラ軸の中心を、円弧の中心とする任意の回転円の法線上に沿って配置することも、法線と接線のなす両側の直角の間に斜めに設定しても、つまり、回転面の接線と法線のなす角度の、任意の方向でもかまいません。また、ハブ板の取付け位置も任意とできます。ハブ板回転円の法線や接線、その間の任意の角度に平行な位置でも、プロペラを形成します。プロペラの構造的な条件や用途要求などでその任意の位置を選択すればいいのです。また、上記までの段落例では、翼板１，２は、プロペラ軸と平行とし、ハブ板１，２を同じ形としていますが、ハブ板の一方を変更して、「ハ」の字の形にすることや、ハブ板３、４での翼板配置を変更して「Ｘ」字形としても、プロペラとして成立します。以上の内容の一部を図としたものが、図５、図６、図７です。このような部品の構成もありえます。図１と同様、プロペラ形態と機能を持たせることができます。【００２１】  また、翼板の平面形は、上記までは、説明の簡便さのために矩形としましたが、プロペラの用途要求や効率、機能に適応する平面形状、たとえば円弧型、樽型、糸巻き型などの自由な形状を選択できます。【００２２】  この翼板１、２は、上記までは、張りがある可撓性の材料、弾性があって曲げることができる材料での説明です。しかしながら��翼板１，２の構成材料が主として剛性のあるものでも、プロペラ形成時に、必要な部分に、ヒンジなどの、曲がる、あるいは、折れる構造の装置を設けて構成してもかまいません。また、この両翼板端と翼板中央部分の一部が、そのような張りがある可撓性の材料であるか、ヒンジ状の動きをするものなどで構成され、その翼板部分が曲がるように構成されていて、他の部分は剛性のある固い材料を混成した構成してもかまいません。そのうえ、飛行機の翼型やプロペラ翼型などに類似した翼形を採用すると、より効率的なプロペラとなります。そのときは、翼板１，２は可撓弾性の材料の必要があるので、可撓が必要な部分については、この翼板で言えば、その両端部分と、中央部分は可撓しやすくて、弾性があり、薄くて、翼上面、下面とも平行な平板翼や、他の方法手段の機構とすることも実用設計上は必要になります。また、この翼板の翼型状の一端を可撓弾性平面翼形状で始めて、可撓性がそう必要でない部分は、たとえば、キャンバーのある翼型や、キャンバーのない対称翼型、そして中央部ではカンバーのない平面形状へ、そしてまた、後半部は、キャンバーのある翼型や対称翼へと徐変するような成型をした翼を使用することもできます。また、キャンバーのある、非対称翼型は、上記前半部と後半部では、翼型を反転させる必要も出てきます。また、その翼型部分を、翼板１、２の中央部分を境に、プロペラ効率やそのほかの条件のために、同じでない翼型とすることもありえます。また、それらの翼型部分では可撓性、弾性は、必ずしも、必要ではなく、剛性のあるリジッドな材料を使用するような成型の翼板を製作使用しても性能のいいプロペラが実現できます。【００２３】  図８をご覧ください。上記までの記述や図では、説明が簡単となるように、ハブ板はハブ板３とハブ板４の２枚だけです。しかし、ハブ板は２枚以上でも、このプロペラを形成できます。ハブ板を３枚、４枚、あるいはそれ以上に多くして、それぞれ適当なハブ間距離を与え、ハブ板間で、それぞれのハブ板に、最低１枚の長い翼板を貫通させます。あるいは、向き合うハブ間で各１枚の翼板とし、連続的な、たとえば円弧状の、長崎の蛇踊りのような、サイン曲線のような形態の多重プロペラも形成可能です。【００２４】  このように形成されたプロペラは、また、まだ、面白いことも、あります。（特許文書で、面白い、などという主観的言葉が不適切でしたら、指摘いただければ、この文は削除します。）いままでは、飛行機プロペラや、舶用プロペラ、風車のプロペラ、での、プロペラ軸方向の流体での、プロペラ形成を説明しました。そして、風車プロペラとしての応用としては、風車分野では、水平軸型の風車プロペラとして応用可能なように記述しました。しかし、実は、このままの形態でも、効率はともかく、上記の例のプロペラに、そのプロペラ軸に直角の方向から風力を与えると、回転します。効率はともかく、垂直軸風車として、回転するのです。以上に記述してきたプロペラ形式の、全部か、一部かもしれませんが、ハブ板３，４に、あるハブ板の相互の間隔と回転の位相と、翼板１、２の両端にある取付けの回転角を与えると、垂直軸風車となります。欠点として、たとえば、水平軸風車では、回転数���効率が良いが、垂直軸風車プロペラでは、水平軸風車より回転数や効率が低下のかもしれません。この逆もあります。しかし、たとえば、同じ風車で、弱風では、水平軸風車として使用し、強風になると、垂直軸風車となるという、風力発電機なども実現可能となります。また、垂直、水平間の斜め方向の角度でも回転します。【００２５】  たとえば、図９をご覧ください。一例です。たとえば、上記では、ハブ板３、４を回転させていますが、この図９では、ハブ板３、４を回転させないで、ハブ板の距離を近づけて、翼板１、２が適当な山型になった時に、ハブ板３、４の翼板１、２の取付け面を上から見て翼板１、２を、同じ方向へ回転移動させ、ハブ板３，４と、翼板のなす角度が、それぞれ、たとえば、４５度くらいの角度になるようにします。図６がそうした状態を示しています。この状態では、山型になった部分のピッチ角は、山型の頂上を境にして、プロペラとなる、山型の中腹部分では、ハブ板３側を、正とすれば、ハブ板４側は負となり、ピッチが、ハブ板３を前方側、ハブ板４を後方側とすれば、逆になります。プロペラとしては、その機能が、前半と後半の状態で相殺されてしまいます。従って、プロペラ軸方向では、風などの流体の入力も、出力もできません。【００２６】  しかしながら、この状態のプロペラでも、軸の直角方向から風を与えると、回転します。垂直型風車のプロペラになります。実験では、以上に記述した形式のプロペラ形態で、この平板翼の翼型では、弱風では、ハブ板３，４の間隔距離や、翼板１，２の回転角を微妙に調整しないと、なかなか、回転する状態になりません。平板翼では限界がありそうで、何らかの翼型、簡単には、翼板１、２の断面を円形面にした、紙飛行機グライダーや、模型飛行機に使う翼型でも効果があると思われます。今後、最適翼型を検討する必要はあります。また、翼板１、２の回転角や、翼型などに研究検討が必要です。しかし、たとえば５翅から８翅、１６翅などの多翅にすると、段落［００１６］で形成された状態の平板翼でも、軸に直角方向の弱風で自己起動し、安定した回転を持続します。また、もちろん、軸線の方向からの風によっても回転します。ハブ板３，４の相互の回転角位相、その相互距離によって、軸に垂直の方向でも、斜めでも、平行方向の風力でも、回転するプロペラになります。つまり、風車の分野で言えば、水平軸風車プロペラにもなるのです。この風車形態については、私は垂直軸風車について詳知していないので、なんとも断言できないのですが、ダリウス型の系統であるのかもしれません。【００２７】以上の、ここで、上述のように、形成されたプロペラでの水平軸風車が、そのままでも、翼板の調整でも、垂直型風車になるということは、これは実験的に発見した事実ですが、事実証明の空力学的な論証がいまのところできません。そのかわり、その証明のために実験的な、小型の稼動モデルの提示提出なら、できます。私、は物理学や空力理論についての専門家ではない、芸系の人間です。ダリウス型の回転理論さえ、私には、難しくて、充分理解できていません。いまのところ、そのような知見を持ってはいないのです。どうしても、空力理論的説明論証を求められるなら、この最初の出願以後に、それなりの学者や専門家にそれを依頼しなければなりません。あるいは、私が、勉強して、論証するか、です。以上のこと、特許文書には不適切でしたら、後日削除します。そのときは、どう対処すればいいか、ご教示お願いします。【００２８】  以上のような原理的な部品構成では、翼板１、２の回転自由度が大きくて、片方のハブ板をさらに回転させて行くと、さまざまな、メビウスの帯的な形態や、螺旋構造の形態などの曲面連続体になり、時にプロペラとなり、あるときは、プロペラとしては機能できない形態の一種のモダンアート彫刻の造形のようになります。ことに翼板１，２の長辺が長い場合は、そうなります。そのため、実用上は、たとえばプロペラの用途目的でのプロペラ効率を良くするために、その翼板１、２とハブ板３、４の自由な動きを規制する、さまざまな機構、構造が必要になります。言い換えれば、上記のさまざまな自由な形態や、翼板１，２の取付け回転角や、そのほかの翼板１，２の取付け条件と、ハブ板の相互距離を規制することが必要です。翼板１、２に対して、翼板１、２の両方に、あるい、翼板１、２のいずれかに、何らかの回転角規制を可能とする機構や、ハブ板１，２の相互距離と、相互の回転角位相の手動、自動の調整機構を付加して、プロペラとしての様式、種類の変更や機能向上をはかることができます。また、この形式のプロペラ応用機器の実用性、利便性のための機構も必要になります。【００２９】  ついでながら、風車にとっては、強風対策は重要なことです。強風になって風車に、連結された発電機や、その他の風力受動装置などにとって、プロペラが過回転になり、破壊、破損し、また風車架台が破損、倒壊するような恐れの予想される事態になると、強制的に、このプロペラの初期状態の折りたたんだ状態にして、それら事態を回避する、というような付加機能も追加が可能です。たとえば、水平軸風車としてのみの使用時も、このプロペラを自動的に、初期状態である、図２のような、折りたたんだ状態にして、上記のような非常事態に対策するという装置も、たとえば、傘の開閉に使用するのと同類の簡単な係止機構をハブ板１ないしハブ板２、とプロペラ軸６に対して設定して実現できます。【００３０】  この垂直軸風車プロペラの形態では、ハブ板３、４を、プロペラ軸６に固定して、プロペラ軸６をモーターなどで回転させて、風の出力をしても、回転軸まわりの全方向へ風が出力するだけですが、このままでも何らかの用途もあるかもしれません。プロペラ周りに沿った壁を設定して、全方向の風をガイドして、壁の一部に設けたスリットから、その風を出力するような送風機ができるかもしれません。これからの検討課題のひとつです。
【実施例】
【００３１】以下、簡単な実施例のひとつを記述します。図１０をご覧ください。両方のハブ板３、４、に、図１０の９から、１４までの部品を追加します。翼板１，２の回転角をある最大角範囲に、たとえば、仮に、片側４５度、全体としては９０度に、規制する、ストッパー９を設け、ストッパー９の両端には、翼板１、２の回転を最大角で停止させる突起と、翼板の回転軸１０を設けます。また、そのストッパー９に、翼板１，２の回転角を最大の回転角までの途中で、停止固定調整する、翼板角度固定押さえネジ１２と、そのネジ穴１１、とを、設けます。また、両ハブ板３、４のプロペラ軸６に対する、回転方向と軸の長手方向の動きを規制するための部品の、プロペラ軸６に対して滑らかに回転できるような径の中空軸１３をハブ板に固定し取り付けるか、ないし、ハブ板３、４と一体で加工します。中空軸１３の円柱面に、プロペラ軸６と、ハブ板と一体連結した中空軸１３の回転とプロペラ軸の長手方向の動きを、軸を押さえて固定するネジ穴１４と、固定ネジ１５を設定します。【００３２】  以上を組立てたものが、図１１です。図１１においては、ハブ板３は、回転と移動をしないように上記の部品で、固定しています。ハブ板４は、回転、移動できるようにしています。これを、段落［００１３］から［００１６］に記述した動作を、手動、あるいは自動機構で、行います。その動作後が、図１２です。ここでは、部品８、９の片側最大角になるまで、ハブ板を回転し、同時に翼板１、２の両端も同時に回転しています。【００３３】  図１１では、翼板１、２の回転角をある最大角範囲まで回転していますが、１、２の回転を途中で止めることも出来ます。たとえば、段落［００２８］では、翼板１、２の回転角を最大の回転角の途中で、調整のため、停止固定させる、翼板１，２の回転角度固定押さえネジ１２、１３を設けています。これを利用すると途中で翼板１、２の回転角を途中の任意の部分で固定できます。また、ハブ３，４の間隔距離を調整することでも、この途中の状態を作ることができます。【００３４】  これらは、言い換えれば、プロペラピッチを両ハブ板３，４の間隔と回転で、連続的に可変できるということになります。また、図９では、ある方向にハブ３に対してハブ４を回転させていますが、先述したように、これを逆回転すると、図８のプロペラピッチとは逆ピッチになります。そのような可変の機構装置を追加して、プロペラの使用中の環境、運用条件を探知するような、風センサーなどのシステムも追加して、自動的な、プロペラピッチを制御するということも可能です。【００３５】  実用的には、このプロペラは折りたためるわけですから、たとえば、携帯携行できる、水平軸型風車発電機用のプロペラとする場合は、上記のような試作プロペラを作り、風洞実験、野外実験で、最大効率が確保できる翼板１，２の回転角、その平面形や、翼の長さ、翼型をどう与えるか、など、ハブ板３、４の間隔などの風車効率に関する諸条件を可変して、求めて、最終的な、条件を決定し、プロペラの最終型を決定して、商品化設計を行います。【００３６】  こうして設計された風車プロペラと、たとえば、発電機が直結か、加速ギアなどで結合され、たとえば、カメラ用の��脚を架台や地面へのアンカーなどを付して構成されます。プロペラ軸も、段落［００１９］で記述したような、軸伸縮構造となります。野外での活動、たとえば長期にわたる僻地での長期の登山や、キャンプ、ヨットの遠洋での長期航海などにも、携行設置に便利な風車電源となります。風車動力スターリング冷凍冷蔵機なども実現できます。また、地形や風力、風向、風力などの天候状態や、キャンプ設営状態によって、水平軸型の風車としても、垂直軸型の風車としても簡単に使用できる風車ともなります。
【発明の効果】
【００３７】  一般的なプロペラは、その翼面の設計、加工製作や、精度、強度など、むつかしいことが多くありました。ここでの提案のプロペラは、簡単な構造で、プロペラを自然に形成できます。また、在来のプロペラのような、片もち構造でなく、プロペラ形成時は、２枚の在来型のプロペラが位相を変化させて、その両端を連結して存在する形態のため、プロペラ強度上も有利ですし、プロペラ径も、在来の一般的なプロペラより小径にすることができますから、その点でも、強度上は有利であります。プロペラ翼端での誘導抵抗は、このプロペラでは翼端がありませんから、理論上は解消されます。
【００３８】  このプロペラは、その形成のありかたから、プロペラのピッチ角とプロペラ径が連続的に変化します。プロペラピッチは連続的に可変であり、プロペラ径さえ連続的に可変することができます。
【００３９】  ここでの提案のプロペラは、飛行機プロペラ、舶用プロペラなどの推進力としての利用や、風車プロペラ、送風機としての利用やタービン機器としての利用、その他、さまざまな利用が考えられます。このプロペラは在来のプロペラと同一の効率を、プロペラ形成時は、２枚のプロペラが位相を変化させて、その両端を連結して存在する形態のため、在来のプロペラと同等の効率を、より小さい直径のプロペラで実現できる可能性があります。
【００４０】  風車発電など、風力利用動力の分野では、水平軸風車プロペラでは、プロペラ径（ローター径）を小型化できます。ローターを小型化すれば、水平軸風車を支持する櫓や塔などの構造物も小型化しコストダウンになります。また、ハブ板間隔を変化させて、プロペラピッチを連続的に可変できる構造のため、風力に応じて、風力センサーシステムのような装置を付加して、自動的にピッチを変化させて、風力に応じた効率での風車の運用も可能です。また強風時には、強風を避けて、折りたたんでしまうということも可能です。また、小型風車、マイクロ風車の分野でも、在来の風車は、かさばった形態で、携行に不便で、しばしば、据え置き設置型となっています。［実施例］で述べたような風車動力装置が実現できます。
【００４１】  プロペラ飛行機では、上記で述べたように、小さい直径のプロペラを使用すれば、その降着装置の脚部を短くでき、耐用時間も延長し、コストダウンになります。また、プロペラ機の着陸時、地上数メートルでこのプロペラを折りたたむか、２枚のハブ板の距離をあけて、巡航時のプロペラ径を小さくして着陸し、着陸後、これは現在のプロペラでもしていますが、逆ピッチとしブレーキングする、という運用も考えられます。たまに軽飛行機などの、着陸角度が適正でなく、滑走路にプロペラを接触させ、破損するという事故も防止できます。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】プロペラ形成のための部品とその組立方法の図。
【図２】図１の組立図。
【図３】プロペラ形成途中の形態の図
【図４】プロペラ形成したときの図
【図５】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図６】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図７】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図８】ハブ軸を３個とした多重のプロペラの図
【図９】ハブ板３、４を回転させないで、翼板１，２のみを回転させた図
【図１０】ハブ板３，４に、他の部品の動きを制限する部品を追加した図
【図１１】ハブ板を３枚にして連続した多重プロペラとした図
【図１２】図１０の制限部品を追加した、プロペラ形成前の組立図
【図１２】図１０の各部品を移動回転して、プロペラとして形成した図
【符号の説明】
【００４０】  １  翼板
２  翼板
３  ハブ板
４  ハブ板
５  翼板回転軸穴
６  プロペラ軸
７  翼板押さえピン
８  穴
９  ストッパー
１０  翼板の回転軸
１１  ネジ穴
１２  翼板角度固定押さえネジ１２
１３  中空軸
１４  ネジ穴
１５  固定ネジ
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
【図１】プロペラ形成のための部品とその組立方法の図。
【図２】図１の組立図。
【図３】プロペラ形成途中の形態の図
【図４】プロペラ形成したときの図
【図５】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図６】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図７】プロペラ形成翼の、ハブ板とプロペラ軸に対する配置別案図
【図８】ハブ軸を３個とした多重のプロペラの図
【図９】ハブ板３、４を回転させないで、翼板１，２のみを回転させた図
【図１０】ハブ板３，４に、他の部品の動きを制限する部品を追加した図
【図１１】図１０の制限部品を追加した、プロペラ形成前の組立図
【図１２】図１０の各部品を移動回転して、プロペラとして形成した図
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】  以上を組立てたものが、図１１です。図１１においては、ハブ板４は、回転と移動をしないように上記の部品で、固定しています。ハブ板３は、回転、移動できるようにしています。これを、段落［００１３］から［００１６］に記述した動作を、手動、あるいは自動機構で、行います。その動作後が、図１２です。ここでは、部品８、９の片側最大角になるまで、ハブ板３を回転し、同時に翼板１、２の両端も同時に回転しています。