(57)【要約】本発明は、翼（１２）の回転速度の変化に応じて、翼の仰角α及び翼の曲率半径ｒを自動的に変えることができ、翼（１２）は、好ましくはポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン及び耐衝撃性ポリスチレンの群から選択される弾性のある合成樹脂フィルムにより形成され、材料は、約０．９ｇ／ｃｍ３から約１．６０ｇ／ｃｍ３の比重量であり、約０．１ｍｍから約１ｍｍの厚さとなり、後部溝の深さと翼の幅の比率は、約１／７から約６／７であり、前部溝の深さと翼の幅の比率は、約０から約３／７であり、仰角α０は、約１０°から約４０°であり、翼の初期の曲率半径ｒ０は、リング（１３）の半径Ｒの１／５以上であり、翼の全体の面積とリング（１３）により規定される円の面積の比率は、約１２．５％から約３８％であることを特徴とするブーメランに関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手で持って操作できる発射装置（２）により発射されるブーメラン（１）であって、
円形の周辺部を有し、底面には、前記ブーメランが前記手で持って操作できる発射装置（２）によって作り出された回転モーメントを受けることができるように、手で持って操作できる発射装置（２）の上部に取り付けるための手段を有する中央部（１１）と、
弾性のある合成樹脂フィルムにより形成され、周りに均等に割り当てられ、前記中央部（１１）から放射状に延びており、約１０°から約４５°の仰角α０であり、後部溝（１２２１）及び前部溝（１２１１）を有する最内端部（１２４）を有する翼（１２）と、
前記翼（１２）の最外端部（１２３）に取り付けられた内側周辺部を有し、前記最外端部（１２３）は、後部溝（１２２２）及び前部溝（１２１２）を有するリング（１３）と、を備え、
前記翼（１２）は、前記リング（１３）の半径の１／５以上である曲率半径であり、後部溝の深さと翼の幅の比率が約１／７から約６／７であり、前部溝の深さと翼の幅の比率が約０から約６／７であり、前記翼（１２）の全体の面積が前記リング（１３）によって規定された円の面積の約１０から約４０％であることを特徴とするブーメラン（１）。
【請求項２】
前記翼（１２）は、弾性のある合成樹脂フィルムにより形成され、好ましくは、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン及び耐衝撃性ポリスチレンの群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のブーメラン。
【請求項３】
前記弾性のある合成樹脂フィルムの比重量は、約０．９ｇ／ｃｍ３から約１．６０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項２に記載のブーメラン。
【請求項４】
前記弾性のある合成樹脂フィルムの厚さは、約０．１ｍｍから約１ｍｍであることを特徴とする請求項２または３に記載のブーメラン。
【請求項５】
後部溝の深さと翼の幅の比率は、約１／７から約６／７であり、前部溝の深さと翼の幅の比率は、約０から約３／７であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項６】
前記翼（１２）は、前記リング（１３）の半径Ｒの１／５以上である曲率半径ｒ０であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項７】
前記翼の全体の面積と前記リング（１３）により規定される円の面積の比率は、約１２％から約４０％であり、好ましくは、約１２．５％から約３８％であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項８】
仰角α０は、約１０°から約４５°であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項９】
前記翼（１２）は、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン及び耐衝撃性ポリスチレンの群から好ましくは選択される弾性のある合成樹脂フィルムにより形成され、約０．９から約１．６０ｇ／ｃｍ３の比重量であり、約０．１ｍｍから約１ｍｍの厚さであり、約１／７から約６／７の後部溝と翼の幅の比率であり、約０から約３／７の前部溝と翼の幅の比率であり、約１０°から約４５°の仰角α０であり、前記リング（１３）の半径Ｒの１／５以上である翼の曲率半径ｒ０であり、約１２．５％から約３８％の前記翼の全体の面積と前記リング（１３）により規定される円の面積の比率であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項１０】
翼（１２）の枚数は、１枚以上、好ましくは３枚であることを特徴とする請求項１に記載のブーメラン。
【請求項１１】
前記中央部（１１）の上端面は、空気力学的な形状に形作られた円形の角錐であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のブーメラン。
【請求項１２】
前記リング（１３）は、中空であり、透明、あるいは、半透明の合成樹脂フィルムにより形成され、遠心力を利用した力によってオン／オフに切り替えられるスイッチと、ＬＥＤ（１３２）とを搭載した電源（１３１）を備えた発光機構を搭載していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のブーメラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発射力によって飛ぶことができ、そして、その後発射位置に戻ることができる内側に翼を有する円形のリングのブーメランに関する。さらに、具体的には、この発明は、翼が作られる材料と同様に、翼の形状の特別な構造により、翼の回転速度の変化に応じて、翼の仰角及び翼の曲線半径の両方を自動的に変えることができるブーメランに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転翼の中心周りに回転翼を回転させて回転モーメントを受けることにより飛ぶことができる回転翼を有する多くの飛行玩具がある。このような飛行玩具は、米国特許出願番号ＵＳ２００２０９８７６８  Ａ１において開示されている（２００２年７月２５日公開、発明者：ＫＵＯ  ＹＩＮ  ＪＹＨ（ＴＷ）；ＹＡＮＧ  ＨＳＩＮ−ＨＡＯ（ＴＷ））。その玩具の回転翼は、一定の仰角となっている翼を有しているため、一般的に発射装置によって引き起こされる最初のとても速い角速度となる回転モーメントを受けたときに、回転翼は、当該回転翼の高度を急激に増加させるような非常に大きい揚力を生じさせることができる。このような高い揚力と同時に、回転翼の翼での空気抵抗力の影響も大きく、その結果、回転翼の回転速度が減少する。その結果、揚力は、急速に減少して、翼を徐々に降下させる。それは、一定の仰角である翼を有する飛行している回転翼の飛行時間を比較的短くし、プレーヤのアミューズメント効果を減らすことを意味する。また、このような飛行している回転翼の飛行時間はとても短いので、回転翼は、発射位置へ戻ってくる、いわゆる、“ブーメラン効果”のための十分な時間がない。それは、さらにプレーヤのアミューズメント効果を減少させる。
【０００３】
上述した課題を解決するために、いくつかの飛行玩具では、翼の回転速度に応じて翼の仰角を変えることについての開発が近年行われている。すなわち、飛行高度を上げることなく、十分な飛行時間を保つように、回転速度が速いときには、回転翼の仰角を減少させ、回転速度が遅いときには、回転翼の仰角を増加させる。このような飛行玩具の例は、日本特許出願番号ＪＰ２００５１５２０９０（２００５年６月１６日公開、発明者：マスイ  ヒカリ（ＪＰ））において開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらの玩具は、比較的複雑なようである。つまり、それらは、翼の回転速度に応じて仰角を変えるための仰角のコントロール手段が必要である。
【０００５】
そのために、翼の回転速度の変化に応じて、仰角が可変する翼を有しているが、非常に単純な構造であり、特に、仰角がいずれのコントロール手段も用いないで翼の回転速度に応じて自動的に変わるような、飛ぶ回転翼の開発のニーズがまだある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の主な目的は、翼の形状の特別な構造と翼が形成される材料の種類により、翼の回転速度に応じて仰角及び曲率半径を自動的に変えることができるような翼を有するブーメランを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、手で持って操作できる発射装置により発射される本発明のブーメランであって、
円形の周辺部を有し、底面において、前記ブーメランが前記手で持って操作できる発射装置によって作り出される回転モーメントを受けることができるように前記手で持って操作できる発射装置の上部に取り付けられる手段を有する中央部と、
中心から均等に配置され、中央部から放射状に延びる、弾性のある合成樹脂フィルムにより形成され、約１０°から約４５°の仰角α０であり、後部溝と前部溝を有する最外端部を有する翼と、
前記翼の最外端部に取り付けられるその内側周辺部を有し、前記最外端部は、後部溝及び前部溝を有するリングと、を備え、
前記翼は、前記リングの半径の１／５以上である曲率半径を有し、後部溝の深さと翼の幅の比率は、約１／７から約６／７であり、前部溝の深さと翼の幅の比率は、約０から約６／７であり、前記翼の全体の面積は、前記リングによって規定される円の面積の約１０から約４０％であることを特徴とするブーメランである。
【０００８】
飛行原理では、空気のような媒体の中を動いている仰角αとなる翼のシステムは、図５ａに示すように、外力のシステムによって影響が及ぼされるであろう。動いている翼に影響を及ぼす力のシステムの性質は、図５ｂに示すように、例えば、（翼の動きと反対の方向の）抵抗力Ｆｄ及び（重力の方向とは反対の方向の）揚力Ｆ１として、２つの可変の力から構成されるような、力学的なシステムに相当する。これら２つの力の和は、翼の平面に垂直な力Ｆであり、モーメントＭ＝Ｆ．ｄの要因となっている。そこで、力Ｆは、抵抗力Ｆｄと揚力Ｆ１の和であり、ｄは、回転中心Ｏと力Ｆの位置との間の距離である。翼の速度が変わらないときは、２つの可変の力ＦｄとＦ１は、仰角αに対して正比例の関係となる。仰角αが変化しないときは、２つの可変の力ＦｄとＦ１は、このとき、必ず翼の速度に対して正比例の関係となるだろう。これらの変化は、図７に示されている。
【０００９】
翼が弾性のある材料で形成されている場合には、このとき、上述した力の他に、動いている翼は、翼の平面に垂直であると共に、弾性モーメントＭｅ＝ｋ．βの要因となるような下降方向の弾性力Ｆｅの影響をさらに受ける。そこで、ｋは、翼を形成する材料、並びに、翼に対する２つの翼の端部の大きさ及び相対的な位置に応じた弾性係数であり、βは、モーメントＭにより引き起こされる仰角の変化である。
【００１０】
その結果、ブーメランは、軽量で弾性のある材料で形成されており、初期の仰角α０、翼の弾性係数ｋ、並びに、２つの端部の相対位置及び大きさの所定のパラメータの組み合わせとなり、翼の速度に応じて、翼の仰角αを自動調節することができ、これは、揚力Ｆ１と抵抗力Ｆｄが翼の速度の変化に応じて自動的に調節することができることを意味する。
【００１１】
したがって、初期の仰角α０、翼の弾性係数ｋそして翼の初期の曲率半径ｒ０は、２つの次のモデルで示すような異なる作用が得られる方法で選択することができる。
モデル１としては、（翼の速度）ｖが増加すると、αが減少し、曲率半径ｒが増加し、Ｆ１とＦｄが減少する。逆に、ｖが減少すると、αが増加し、ｒが減少し、Ｆ１とＦｄが増加する。これは、揚力と翼の速度が反比例して、ブーメランをとても高く上昇させ過ぎず、さらにブーメランの長期間に渡る飛行時間の両方を持つという予想外の望ましい効果をもたらす。
モデル２としては、これらのパラメータα０、ｋそしてｒ０は、速度が速くなったときに、初期の揚力がブーメランを徐々に落下させる重力よりも小さくなることができ、逆に、速度が徐々に遅くなるときに、揚力が徐々に増えて重力よりも大きくなり、ブーメランを上昇させ、これにより、異なる飛行している軌道は、達成されることができるような方法で選択することができる。
【００１２】
上述したパラメータは、ブーメランが空気力学の原理及び（ブーメランが戻ってくるような）運動量保存の原理に準じて、出発場所へ戻ってくることができるように設定し、本発明のブーメランの飛行時間が最大になるように調整することもできる。
【００１３】
したがって、本発明のブーメランは、とても単純な構造であり、安価な材料で形成されているにも関わらず、上述したような飛行挙動の魅力的な美しさにより驚きと興奮がある。
【００１４】
本発明のブーメランの優れた効果は、構造の単純さに関わらず、翼の速度に対する揚力と抵抗力の自動調節をもたらす仰角αの自動調節の望ましい効果を得るための関連するパラメータ（形成された翼の材料の硬さ、翼の各端部の幅、初期の仰角α０、曲率半径、その他）の調節の容易さにある。この種の効果は、背景技術の部分で述べたように、今までのところ比較的複雑なシステムだけで達成されていただけであった。
【００１５】
本発明のブーメランの慣性重量を増やし、これにより、本発明のブーメランの運動エネルギーを増やすためには、ブーメランは、中心から遠く離して重りを配置するような方法で設計されていてもよく、例えば、電源及び発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光ランプをブーメランのリングの上／内側に配置させてもよい。このような重りの独創的な分配は、本発明のブーメランが通常よりも長い飛行時間を有するようにさせることに、さらに寄与する。
【００１６】
上述の目的及び効果と同様に本発明の他の目的及び効果は、より好ましい実施の形態の次の詳細な記述の中から、そして、以下の添付図面の参照により、より明確に理解され、認められるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のブーメランの斜視図である。
【図２】非取り付け状態での本発明のブーメランの斜視図であり、ブーメランは、手で持って操作できる発射装置から離れて、取り付けられていない。
【図３】本発明によるブーメランの翼の平面図である。
【図４】本発明によるブーメランの翼の底面図である。
【図５】空気中を動いているときに、外力が翼形状の装置に影響を及ぼしていることを示す図（図５ａ）そしてそれぞれの力学的なシステム（図５ｂ）を示す図である。
【図６】空気中を動くときに翼型の装置に影響を及ぼす物理的な力のシステムを示す図である。
【図７】空気中を動くときに翼形状の装置に影響を及ぼす力の変化を示す図である。
【図８】翼の動きに影響を及ぼす弾性力の効果を示す図である。
【図９】本発明の翼の異なる動きの状態における図４のＡ−Ａ線に沿った翼の横断面図である。
【図１０】図４のＢ−Ｂ線に沿ったリングの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、手で持って操作できる発射装置２を有する本発明の好ましい実施形態におけるブーメラン１を示す。前記手で持って操作できる発射装置２は、前記ブーメラン１の中央部において、上部に取り外し可能な取り付け部を有し、前記ブーメラン１に対して回転運動を伝達することができる。手で持って操作できる発射装置２での改良はないので、手で持って操作できる発射装置２の記載については、取り扱われなくてもよい。
【００１９】
前記ブーメラン１は翼１２を備え、２枚またはそれ以上の枚数でよく、好ましくは３枚であり、前記中央部１１から放射状に延び、前記翼１２は初期の仰角
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である。前記初期の仰角α０は、約１０°から約４５°の値であることが最も好ましい。前記中央部１１は、円形の周辺部を有する閉じられた部分であり、その底面は、前記手で持って操作できる発射装置２の上部に取り付けるための手段を備える（図２参照）。前記中央部１１の上部は、例えば、図１に明確に示されるように、円形の角錐のような空気力学的な形状であることが好ましい。前記ブーメラン１は、翼１２の最外端部１２３に取り付けられる内側周辺部を有するリング１３をさらに有する。
【００２０】
翼１２は、軽くて弾性のある材料により形成される。例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、または耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）等の合成樹脂フィルムにより形成することができる。そのフィルムは、約０．１ｍｍから約１ｍｍの厚さであり、約０．９ｇ／ｃｍ３から約１．６０ｇ／ｃｍ３の比重量とすべきである。
【００２１】
本発明でのこのような軽くて弾性のあるフィルムの使用は、モーメントＭの反対側の弾性モーメントＭｅを生み出すことを目的としていて、このことにより、翼の仰角αが翼１２の回転速度の変化に応じて変わることができる。
【００２２】
図３に示すように、本発明におけるブーメランの翼１２は、前記最外端部１２３がリング１３の内側周辺部に接する後端１２２に、後部溝１２２１と、前記最内端部１２４が前記中央部１１の円形の周辺部に接する後端１２２に後部溝１２２２とを有する。翼１２は、さらに、図３に示すように前端１２１に前部溝１２１１及び１２１２を有してもよく、あるいは、図４に示すように、前部溝を有さないように構成することができる。前記後部溝１２２１、１２２２及び前記前部溝１２１１、１２１２の深さを変えることは、前記最外端部１２３の幅ｄ１及び前記最内端部１２４の幅ｄ２の変化を生じさせることができ、結果として、前記最外端部１２３と前記最内端部１２４のそれぞれの相対的な位置の変化を生じさせることができる。そして、これにより、翼の回転速度の変化に応じて、翼１２の仰角αと曲率半径ｒの変化を作り出し、そして、それで、前記ブーメランの望ましい飛行効果を生じさせることができる。
【００２３】
有用な推測を加えた非常に多くの実験を行って、発明者は、組み合わせ、つまり、約１／７から約６／７となる後部溝の深さと翼の幅の比率と、約０から約３／７となる前部溝の深さと翼の幅の比率とすることで、本発明のブーメランが発射位置に戻り着くための十分な長い飛行時間を有することとなることを見出した。
【００２４】
図９に示すように、本発明のブーメランの翼１２は、初期の曲率半径ｒ０となっている。本発明のブーメランが長い飛行時間となり、結果として、発射位置に戻り着くような状態とするためには、前記初期の曲率半径ｒ０は、前記リング１３の半径Ｒの１／５以上となる値にしなければならない。また、翼１２もまた、約１２％から約４０％、好ましくは、約１２．５％から約３８％の前記リング１３により規定される前記翼の全体の面積と円の面積の比率にしなければならない。
【００２５】
使用において、前記ブーメラン１は、シャフト２３と、前記シャフト２３が回転しているときに、前記手で持って操作できる発射装置２の上部で、前記シャフト２３と共に同期して回転することができるようにする手段２３１とがブーメラン１の底側に出たソケット１１１のそれぞれに正確に合わされるような方法で、前記手で持って操作できる発射装置２の上部に配置される。プレーヤは、片方の手により本体２１をしっかりと保持することができ、このとき、本体２１の内側に配置されたプル−コード（ｐｕｌｌ−ｃｏｒｄ）式回転モーメント伝達部材であるユニット２２を握って引くために、プレーヤのもう一方の手を使う。このことにより、シャフト２３が回転し、その結果、前記ブーメラン１に対して回転モーメントを伝達する。
【００２６】
前記ブーメラン１の翼の速度は、すぐに増加し、これにより、（揚力Ｆ１及び抵抗力Ｆｄの和としての）力Ｆを増加させて⇒Ｍが増加する⇒βが増加する⇒αが減少し、これと同時に、図９に示すように、Ｍが増加すると、同時に翼の曲率半径ｒが増加する（すなわち、翼の撓みが同時に減る）。このようなαの増加及びｒの減少は、結果として、Ｆの減少となり、⇒Ｍが減少する。
【００２７】
飛行時間中には、抵抗力の影響により、運動エネルギーの一部は熱に変えられ、翼の速度を減少させる⇒Ｆが減少する⇒Ｍが減少する⇒βが減少する⇒αが減少し、そして、Ｆが増加する⇒Ｍが増加するような事実を導き出す。
【００２８】
上述した調整方法は、βが、全ての飛行時間を通じて、常に方程式Ｍ＝Ｍｅ＝ｋ．βの平方根となるように自動的に行われる。これにより、本発明のブーメランは、一定の仰角を有する他の従来の飛行玩具と比較して、長い飛行時間となり、より魅惑的なアミューズメント効果を有する。
【００２９】
特定の本発明の好ましい実施例が詳細に上で開示されると共に、上述した開示された実施例以外のさまざまな修正が本発明の思想、あるいは、範囲から逸脱することなく、採用できることは、当業者によってよく理解されていることである。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【国際調査報告】
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2011500176.tif 000016