(57)【要約】【課題】従来から航空機、各種船舶、高速鉄道車両等の移動体とプロペラや風力発電ブレードなどの回転体は高速域の流体抵抗を抑える為に流線型となり、表面は可能な限り滑らかに仕上げられています。しかし、いかに外形を流線型にして流体抵抗を削減しても、表面が平滑過ぎては剥離現象が発生し、削減には自ずと限界があります。重要なのは臨界レイノルズ数の低減であり流体の剥離対策です。これは、表層部にどのような粗さをもたせ攪拌するかにかかります。又、高速域の流体剥離で発生する剥離騒音対策も大変重要です。【解決手段】解決にあたり、凹凸のある自然の河や逆に平らなコンクリート水路より小さな玉砂利水路の方が早く流れるのがヒントとなりました。自然界で飛ぶ鳥や泳ぎの早い魚の表皮は適当な粗さを持ちます。高速で飛ぶゴルフボールやテニスボールも粗に加工されています。そこで、小さく滑らかな円形突起物を設けた炭素繊維系シート等で移動体表面を覆えば流体抵抗が攪拌され剥離も防止できます。臨界レイノルズ数も低下し、省エネルギーを高める手段となります。また、流体輸送の場合は配管内面に同様シートを貼れば、整流効果により乱流が防止され速やかな流れが確保できる事がわかります。【選択図】　　図４
2004052547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水や空気など流体が接する面に小さな円形突起を規則的に配し、流体抵抗を細分化してエネルギーロスを削減。
【請求項２】
移動体を定型円形突起付き炭素繊維シートなどで覆い流体抵抗の削減により推進力を向上させ騒音も抑制。
【請求項３】
風力発電のブレードに定型円形突起付き炭素繊維シートを巻き付け、ひび割れや欠損を防止する。
【請求項４】
風力発電のブレードに定型円形突起付き炭素繊維シートを活用して分割制作し、製造・輸送コストを削減する。
【請求項５】
既存風力発電ブレードに定型円形突起付き炭素繊維シートを巻き付け発電エネルギーを効率的に回収する。
【請求項６】
風力発電装置の発電塔と基礎の接合部にガラス繊維ボルト付きの積層ラバーで絶縁対策を行う。
【請求項７】
風力発電の発電塔を挟む形で２系列の風力ブレードを設け余剰風力を効果的に活用する。
【請求項８】
メンテナンスフリーの彩色済み定型円形突起付き炭素繊維シートを航空機、船舶、新幹線の外壁に貼り省エネルギー化をはかる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の移動や回転時に発生する流体抵抗力を、物体の接触面に設けた規則的な円形突起物により、発生時に解消しエネルギーロスを大幅に削減する。具体的には炭素繊維シートやグラス繊維シートに小さな成型円形突起物を設け風力ブレードや航空機、船舶、新幹線、車両等の外壁面に貼ることで可能にする。
【０００２】
【従来の技術】
従来は流体との接触面をいかに滑らかにして抵抗を削減するかが常識とされ、それに伴う後方の抵抗渦は発生してから解消するものとされてきました。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の航空機、高速船舶、新幹線、高速車両等は流体抵抗を抑えるために、機能を犠牲にしても先端を細く、長く、丸くせざるを得ませんでした。
空気や水の後方に発生する渦によるエネルギーロス対策が必要ですが、推進力増大には騒音対策等も大きな課題となっています。
その他、速度を追求すればするほど自由な形状やデザインが限られてしまう等の問題もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明は、まず高い剛性、強靱性、高強度、超軽量、極薄で耐久性を持つ炭素繊維シートやガラス繊維シートの性能に注目した。そこで、規則的な円形突起を成型した炭素繊維シートを風力発電のブレードや航空機、船舶、新幹線、高速車両などの外壁面に接着し、空気抵抗を削減する事で騒音やエネルギーロスも抑える事が可能になる。
また、彩色済み成型炭素繊維シートを活用すれば耐久性のある外装材となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は新規物件は無論のこと、既存物件にも採用できるので、本来の機能を損なわずに様々な動体の省エネルギーを可能にします。
成型炭素繊維シートは耐久性があり、高強度で重量や厚みを無視できるので施工方法を考慮すれば風力発電ブレードの分割製造や輸送も可能となる。
【０００６】
【本発明の実施例】
▲１▼風力発電ブレードへの活用
ブレード表面に成型円形突起付き炭素繊維シート等を巻き付ける。
風受け面に直角方向は平滑面より風力を受け止め易く、逆に回転方向では空気抵抗が減少しエネルギー回収率が向上します。
ひび割れや欠損が生じやすい従来のブレードの欠点が確実に解決します。
また、ブレード本体の強化や軽量化と運転音の削減だけでなく分割製造や輸送も可能になり、大幅なコスト削減が達成できます。
▲２▼航空機や飛行体への活用
外装に成型円形突起付き彩色済み炭素繊維シートを巻き付ける。
炭素繊維は高い剛性、強靱性、高強度、超軽量、極薄が特長なので航空機の機能を損なわずに燃費効率を向上させます。
また、メンテナンスも容易でシートを貼り替えるだけで簡潔に済みます。
▲３▼船舶への活用
船舶の外壁面に成型円形突起付き炭素繊維シートを貼りつけます。
推進効率が向上し水流や波によるエネルギーロスも低減しますが、大型船舶による高波も抑え、小型船舶への影響を軽減します。
また、メンテナンス時や外装劣化時の補修も彩色済みシートの貼り替えで容易に対応できます。
▲４▼新幹線車両や高速車両への活用
外装面に成型円形突起付き炭素繊維シートを貼りつけます。
空気抵抗が減少する為、エネルギー効率が向上し推進力向上ばかりでなく風きり音も軽減されます。
既存車両への採用が容易に出来ますし、外装劣化時にはシート貼り替えで迅速に対応できます。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は物体の移動や回転時に発生する流体抵抗力を、移動体の接触面に設けた小さく規則的な円形突起物により発生時に解消する為、移動抵抗を減らしエネルギーロスを大幅に削減するものです。
具体的には、風力発電ブレード等の回転体や航空機や船舶、新幹線その他車両等の移動体で発生するエネルギーロスを解消します。
また、省エネルギーと騒音防止やメンテナンスの容易さ等のメリットもあるが、運用中の移動体外壁面の補強や劣化防止の面でも大きな効果が見込まれます。
【図面の簡単な説明】
【図　１】風力発電装置の立面図である。
【図　２】風力発電装置の側面図である。
【図　３】発電ブレードの全体図である。
【図　４】発電ブレードの断面図とブレード継手部詳細図である。
【図　５】発電ブレードの表面仕上げ詳細図である。
【図　６】成型円形突起付き炭素繊維シート貼り付け詳細図である。
【符号の説明】
１　発電塔本体
２　発電塔基礎
３　避雷用積層ラバー
４　積層ラバーストッパー
５　ナセル
６　ローター
７　ブレード
８　ブレード継手位置
９　外壁用成型円形突起付き炭素繊維シート
１０　プライマー下地
１１　躯体外壁
【図１】
2004052547.tif 000003
【図２】
2004052547.tif 000004
【図３】
2004052547.tif 000005
【図４】
2004052547.tif 000006
【図５】
2004052547.tif 000007
【図６】
2004052547.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年2月18日(2002.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】流体が接する面に成型した小さな円形突起物を配置して、発生源で抵抗を細分化し、エネルギーロスを削減。
【請求項２】風力発電ブレードに成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼り発電効率をあげ、ひび割れや欠損も防止。
【請求項３】既存の風力発電ブレードに成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼り発電効率をあげ、風力エネルギーを効率的に回収。
【請求項４】風力発電装置のローター部及び発電塔と基礎との接合部をガラス繊維ボルト付き積層ラバーで絶縁。
【請求項５】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を航空機等の外面に貼り、空気抵抗を抑え省燃費化する。
【請求項６】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を船舶の船体外面に貼り、流体抵抗を抑え省燃費化する。
【請求項７】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を高速鉄道車両や高速自動車等の外面に貼り、空気抵抗を抑え省エネルギーと騒音の削減をはかる。
【請求項８】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を、プラント配管や暗渠及び大口径輸送管等の内壁に貼り漏れを防ぐと共に流体抵抗（乱流・偏流）を抑え輸送力を向上させる。
【請求項　９】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を上・下水道配管や排水溝及び用水路等の内壁に貼り、漏水防止と流体抵抗（乱流・偏流）を抑え輸送力を向上させる。
【請求項１０】成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を衛生設備や器具、各種ホース等の内面に貼り、または躯体に突起を設け漏水を防止し流体抵抗を抑え、速やかな送水をはかる。
【請求項１１】流体抵抗を受けるスポーツウエア表面に小さな円形突起を設ける加工を行い、空気や水等の流体抵抗を削減する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の移動や回転時の流体抵抗を、接触面に設けた円形突起物により細分化し、発生時に抵抗をなくしエネルギーロスを大幅に削減する。
具体的には、成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を抵抗を受ける面に貼る事により抵抗力を減少させる。
なお、流体を輸送するものについては抵抗を受ける内面に貼り、漏水防止と共に乱流や偏流等の流体抵抗を削減し輸送力を向上させる。
【０００２】
【従来の技術】
従来は流体との接触面をいかに滑らかにして抵抗を削減するかが当然とされ、それに伴い発生する後方の抵抗渦は発生後に消去するものとされる。
その為に抵抗渦を発生源で処理するような技術開発はされてこなかった。
しかし、抵抗渦は一旦拡大してしまうと消去は難しく、余り合理的ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の航空機、高速船舶、高速鉄道車両、高速自動車等は流体抵抗を抑える為に、機能を犠牲にして先端を細く、長く、丸くせざるを得なかった。
しかし、空気や水の後方に発生する渦によるエネルギーロス対策は非常に重要であるが、推進力増加をはかる際には騒音対策等の課題もある。
また、流体を輸送する場合は内壁との間に乱流や偏流が発生し、流速低下による効率低下により、口径を大きくせざるを得なかった。
また、速度は追求するほどに形状やデザインが限られる等の問題もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決する為、本発明は、まず高い剛性、強靱性、高強度、超軽量、極薄で耐久性を持つ炭素繊維系シート等の基本性能に注目した。
そこで，成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を風力発電ブレードや航空機、各種船舶、高速鉄道車両、高速自動車等の外面に接着すれば空気抵抗が低減され騒音防止とエネルギーロスの削減が可能となる。
また、流体を輸送する各種配管やコンクリート溝の場合は流体の接する内面に貼り、乱流や偏流を削減し流速の向上をはかる。
【０００５】
【発明の実施形態】
本発明は新規物件は無論のこと、既存物件にも採用できるので本来の機能を損なう事なく、様々な移動体や輸送設備の省エネルギーを可能にします。
また、施工方法を工夫すれば省エネルギー以外にも活用範囲が広がる。
【０００６】
【本発明の実施例】
▲１▼風力発電ブレードへの活用
ブレード表面に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
風受け面に直角方向は平滑面より風力を受け止め易く、逆に回転方向では空気抵抗が減少しエネルギー回収率が向上する。
また、ひび割れや欠損が生じやすい従来のブレードの弱点を解決します。
▲２▼航空機や飛行体等への活用
外面に成型した円形突起付きの彩色済み炭素繊維系シート等を貼る。
炭素繊維は高い剛性、強靱性、高強度、超軽量、極薄が特長なので航空機の機能を損なわずに燃費効率改善を実現できます。
また、メンテナンスは容易で、シートの貼り替えだけで済みます。
▲３▼各種船舶への活用
船舶の船体外面に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
水流や波によるエネルギーロスを低減させると共に、大型船舶の高波による小型船舶への影響も軽減します。
また、メンテナンスや補修時にもシートの貼り替えで対応できる。
▲４▼高速鉄道車両や高速自動車等への活用
外装面に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
空気抵抗が減少するため、エネルギー効率が向上し推進力向上ばかりでなく風きり音も軽減されます。
既存高速鉄道車両や高速自動車等への施工が容易である。
▲５▼配管・暗渠・大口径輸送管等への活用
流送路の内壁に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
内壁面との流体抵抗による乱流や偏流を抑えられ、輸送量が増大する。
また、配管等のサイズダウンが可能になる。
なお、躯体破損やひび割れ・配管継手からの漏れも防止できる。
▲６▼上・下水道本管及び排水溝・用水路等への活用
水路の内壁に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
内壁での流体抵抗による乱流や偏流を抑え流速が向上するので輸送量が拡大する。
また、配管継手やコンクリート躯体のひび割れによる漏水も防止できる。
▲７▼衛生設備器具・各種ホース等の接水面への活用
水路の内壁に成型した円形突起付きの炭素繊維系シート等を貼る。
また、柔軟な躯体には同様の突起を設けて流体抵抗を削減する。
流水路の継目やひび割れからの漏止防止ばかりでなく、管内に発生する乱流や偏流が抑えられるので輸送量が拡大する。
▲８▼流体抵抗を受けるスポーツウエア等への活用
空気や水の抵抗を受ける競技のスポーツウエア表面に小さな円形突起を設ける加工を行う事で流体抵抗を削減し競技速度の向上をはかる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明は物体の移動や回転時に発生する流体抵抗を、移動体の接触面に設けた小さな円形突起により発生時に解消するため、エネルギーロスを大幅に削減する。風力発電ブレード等の回転体そして航空機や各種船舶、高速鉄道車両や高速自動車等の移動体で発生する流体抵抗エネルギーロスを削減する。そして流体輸送では乱流や偏流などの抵抗が削減されるので、特に配管分岐点やコーナー部での輸送効率が高まる。
また、省エネルギーと騒音防止やメンテナンスの容易さ等の面でも利点が多く、既存物件への採用では性能向上や劣化防止面でも大きな効果が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図　１】風力発電装置全体の立面図である。
【図　２】風力発電装置全体の側面図である。
【図　３】風力発電ブレードの全体図である。
【図　４】発電ブレードの表面仕上げ詳細図である。
【図　５】成型した円形突起付きシート等の詳細図である。
【図　６】各種配管及び大口径輸送管等への貼りつけ断面図である。
【図　７】上・下水道及び排水溝・用水路等への貼りつけ断面図である。
【図　８】スポーツウエア表面の成型した円形突起形状基準図面である。
【符号の説明】
▲１▼　　発電塔本体
▲２▼　　発電塔基礎
▲３▼　　避雷用積層ラバー
▲４▼　　積層ラバーストッパー
▲５▼　　ナセル
▲６▼　　ローター
▲７▼　　ブレード
▲８▼　　ブレード継手位置
▲９▼　　成型した円形突起付きシート
▲１０▼　　プライマー下地処理
▲１１▼　　躯体
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004052547.tif 000009
【図２】
2004052547.tif 000010
【図３】
2004052547.tif 000011
【図４】
2004052547.tif 000012
【図５】
2004052547.tif 000013
【図６】
2004052547.tif 000014
【図７】
2004052547.tif 000015
【図８】
2004052547.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成14年5月17日(2002.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】様々な動体の表層面に流体抵抗攪拌用突起を設ける事で臨界レイノルズ数を下げ流体抵抗を限りなく削減します。外形形状だけでは成し得ない水準まで流体抵抗を削減。
【請求項２】風力発電ブレードに空気抵抗攪拌突起を設け、又は貼って臨界レイノルズ数を低下させ、空気剥離現象をなくす事で、運転時の風切り騒音を解消します。
又、シート貼りによりブレードひび割れや欠損も防止する。
【請求項３】既存風力発電ブレードに流体抵抗攪拌突起シートを貼り、ブレードの耐久性向上と運転時の風切り騒音を解消する。
【請求項４】航空機等の表層面に空気抵抗攪拌突起を設け、又は貼って空気剥離抵抗をなくし臨界レイノルズ数を低下させ、運航時の燃費効率を改善します。
【請求項５】船舶の流体接触面に流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
水際部攪拌により水流剥離が防止され、推進力が増大する。又、スクリューに突起を設け高回転域での気泡発生を防ぐ。
【請求項６】高速鉄道車両や自動車の表層面に空気抵抗攪拌突起を設け、又は貼って、高速域のエネルギー効率を大幅に改善します。また、表層部の空気剥離解消により風切り騒音が解消する。
【請求項７】流体抵抗攪拌突起付きシート等をプラント配管や暗渠及び大口径輸送管内壁に貼ることにより漏水を防止すると共に水際境界層の攪拌効果により流送を速やかにします。
【請求項８】流体抵抗攪拌突起付きシート等を上水・下水道管や排水溝及び用水路等の内壁に貼り漏水を防止すると共に水際境界層の攪拌効果により流送を速やかにします。
【請求項９】流体抵抗攪拌突起付きシート等を衛生設備・器具あるいは各種ホースの内面に貼り、又は同様の突起を躯体接水部に設け流体剥離を防止することで流送を速やかにします。
【請求項１０】水や空気等の流体抵抗を受けるスポーツウエア表層部に、小さな流体抵抗攪拌突起を加工し、臨界レイノルズ数を下げることで流体抵抗を削減し、競技速度を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動体の外形形状を流線型にして流体抵抗を削減するばかりでなく、更に抵抗を限りなく削減するため、流体抵抗攪拌突起を設け臨界レイノルズ数を引き下げようとするものです。
具体的には、小さく滑らかに成型した円形突起形状付き炭素繊維シート等を表層部に貼ったり、または同様突起を設ける事で高速域での流体抵抗を削減する効果により臨界レイノルズ数を低下させます。
流体抵抗削減技術により幅広い分野で省エネルギーを実現する効果がある。
なお、輸送管や流送溝等の場合は流体抵抗を受ける内壁に貼り、漏水防止と流体抵抗の大幅削減を可能にします。
【０００２】
【従来の技術】
従来から流体抵抗を削減する為には、外形形状を流線型にしたり接触面をいかに滑らかに仕上げるかに注力されてきました。
理論上も低速域では表面積が少なければ抵抗も少なく、なるべく滑らかな表面仕上げが有利となるが、実用速度や高速域においては逆に滑らかさ故流体剥離が発生しやすくなり、臨界レイノルズ数の拡大を許す事となる。
また、分子運動論上も表面に適当な粗さを設ける方が流れの中の乱れ成分を強め臨界レイノルズ数を低下させるむね物理科学誌に発表されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の航空機、高速船舶、高速鉄道車両、自動車等は流体抵抗を抑えるため、流線型とする反面、表層面は可能な限り滑らかに仕上げられてきました。
しかし、たとえ流線型にしたとしても表面が平滑過ぎれば流体剥離を招くため、空気や水等の後方に発生する抵抗渦の解消はできません。
それは高速運転域の風切り騒音増大にもつながる大変重要な問題です。
また、高速で飛ぶゴルフボールやテニスボール等の表皮が平滑でなく粗い表面なのは臨界レイノルズ数を下げる効果がある為だと言われます。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
問題点を解決するため、本発明は流体剥離を防ぐにはどの方向に対しても対処可能な円形突起で境界層を攪拌するのが有効であると考えました。
又、恒久的な攪拌機能を維持するには、高い剛性、軽量で耐久性を持つ炭素繊維系の材料性能等を活用することが不可欠と思われます。
これらを組み合わせる事で流体抵抗による問題を根本的に解決したい。
そこで、流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シートを動体表層面に接着します。
その結果、境界部での流体攪拌に伴い流体剥離が解消し高速域で発生する騒音やエネルギーロスが改善されるわけです。
また、流体を輸送する各種配管やコンクリート溝の場合は流体の接触面に同様シートを貼れば、水際攪拌効果により速やかな流送が確保できます。
【０００５】
【発明の実施形態】
本発明は新規物件はもちろんのこと、既存物件には突起形状を組み込んだ炭素繊維シート等を貼り付ければ良く、強く薄く軽い材料特性により動体そのものの機能を損なわずに性能や効率が改善できるのです。
また、動体表層部に突起形状を成型する案も有効だが経年変化への対応やメンテナンス時の容易さも考慮して攪拌用突起シート貼りを提案したい。
【０００６】
【本発明の実施例】
▲１▼風力発電ブレードへの活用
発電ブレード表面に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
低速回転時や風受け面に直角方向は、表面が粗であるほうが平滑面より風力を受け止め易く、逆に高速域では空気剥離が防止されるため風切り騒音が解消します。
その為、微弱な風力でも稼働可能になりエネルギー回収率が向上します。
併せて、ひび割れや欠損が生じやすい従来ブレードの弱点も解決します。
▲２▼航空機や飛行体等への活用
翼や胴体の表層面に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
高速域の空気抵抗臨界レイノルズ数が低下する為、炭素繊維シートの特性により、運航機能を損なわずに燃費効率を改善できます。
なお、飛行時の空気抵抗が減少しても飛行揚力は翼の外形形状により変化するものだから揚力への影響も全くないのが特長です。
つまり、流線型による空気抵抗削減に加え、表層部に貼る小さな空気抵抗攪拌突起付きシートにより究極の空気抵抗削減が可能な訳です。
▲３▼各種船舶への活用
船体の水流接触面に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
水際境界層における攪拌効果により水流剥離が防止されるばかりでなく、接水面が粗であれば消波効果があり高波の影響も軽減できます。
又、経年変化による貼り替えや定期補修メンテナンス等も容易であり、スクリューに突起を設ければ高回転域での気泡発生を防止します。
▲４▼高速鉄道車両や自動車等への活用
車体表層面に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
高速域における境界層の空気剥離がなくなりレイノルズ数が低下する。
抵抗力減少で推進力が向上するが高速域での風切り騒音も解消します。
▲５▼配管・暗渠・大口径輸送管等への活用
流送路内壁に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
シート貼りで壁面が粗になる為、消波効果をもたらし臨界レイノルズ数を低下させ速やかな流れを確保します。
特に継手や分岐部への採用が効果的で、破損やひび割れ漏水も防止します。
▲６▼上水・下水道管及び排水溝・用水路への活用
流送路に流体抵抗攪拌突起付き炭素繊維シート等を貼る。
壁面での消波効果があり、整流により流体抵抗が削減され、配管継手部やコンクリート躯体の破損やひび割れによる漏水も防止します。
▲７▼衛生設備器具・各種ホース等の接水面への活用
水路に小さく滑らかに成型した円形突起付き炭素繊維シート等を貼る。
柔軟な躯体には同様突起を設けることで流体抵抗を削減できます。
特に流水路継目のひび割れやそれに伴う漏水防止効果も見込まれます。
▲８▼流体抵抗を受けるスポーツウエア等への活用
空気や水の抵抗を受ける競技のスポーツウエア表面に小さな円形突起を設ける加工により、流体接触部後方に発生する流体剥離が解消するため、臨界レイノルズ数が低下し、競技速度が向上します。
【０００７】
【発明の効果】
分子運動論的にみれば、高速域において表面が滑らか過ぎることは、逆に境界層からの流体剥離につながり、臨界レイノルズ数は低減しません。
本発明は動体後方に発生する流体剥離抵抗が、表層部に設けた流体抵抗攪拌用突起により攪拌され、剥離に伴う抵抗渦の発生が防止できます。
すなわち、この形状は流体抵抗を限りなく削減する効果があるのです。
又、この表面形状は既存物件への採用にあたっても本来の機能を損なう事なく動体の推進機能を改善し、耐久性向上にも大きく寄与します。
【図面の簡単な説明】
【図　１】風力発電装置全体の立面図である。
【図　２】風力発電ブレードの全体図である。
【図　３】発電ブレードの表面仕上げ詳細図である。
【図　４】攪拌用突起付きシート等の標準詳細図である。
【図　５】各種配管及び大口径輸送管等への施工要領図である。
【図　６】上水・下水道及び排水溝・用水路等への施工要領図である。
【図　７】スポーツウエア表面に設けた攪拌用突起の詳細図である。
【符号の説明】
▲１▼　　風力発電塔本体
▲２▼　　風力発電塔基礎
▲３▼　　ナセル
▲４▼　　ローター
▲５▼　　風力発電ブレード
▲６▼　　攪拌用突起付きシート
▲７▼　　シート貼り下地処理
▲８▼　　様々な動体や回転体等の躯体
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004052547.tif 000017
【図２】
2004052547.tif 000018
【図３】
2004052547.tif 000019
【図４】
2004052547.tif 000020
【図５】
2004052547.tif 000021
【図６】
2004052547.tif 000022
【図７】
2004052547.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月17日(2002.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【特許請求の範囲】
【請求項１】様々な動体の表層面に流体抵抗攪拌突起を設けることで、臨界レイノルズ数を下げ流体抵抗を限りなく削減します。
流体抵抗削減は様々な分野に省エネルギー効果をもたらす。
【請求項２】風力発電ブレードに流体抵抗攪拌突起を設けたり、又はシートを貼りつけ、臨界レイノルズ数を低下させる。
空気剥離現象をなくし、運転時の風切り騒音を解消する。
又、炭素繊維系シート貼りでひび割れや欠損も防止します。
【請求項３】既存風力発電ブレードに流体抵抗攪拌突起シートを貼り、ブレードの耐久性向上と運転時の風切り騒音を解消する。
【請求項４】航空機等の外装面に流体抵抗攪拌突起を設けたり、又は貼りつけ臨界レイノルズ数を低下させれば、流体抵抗が限りなく低下し、燃費効率の大幅な改善が見込まれます。
【請求項５】船舶の流体接触面に流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
水際の乱流部が攪拌により整流され、推進力が増大します。又、スクリューに流体抵抗攪拌突起を設け気泡抵抗を防ぐ。
【請求項６】高速鉄道車両や自動車の外装面に流体抵抗攪拌突起を設け又は貼りつけ、高速運航時の燃費効率を大幅に改善します。
又、空気剥離現象の解消により風切り騒音も解消する。
【請求項７】流体抵抗攪拌突起シート等をプラント配管や暗渠及び大径輸送管内壁に貼りつければ漏水が防止されると同時に水際乱流部を攪拌し、整流により流送の効率化をはかる。
【請求項８】流体抵抗攪拌突起シート等を上水・下水道管や排水溝及び用水路等の内壁に貼り漏水を防止すると共に水際乱流部を攪拌し、整流する事で流送の効率化をはかる。
【請求項９】流体抵抗攪拌突起シート等を衛生設備や器具あるいは各種ホース等の内面に貼り、又は同様の突起を内面に設け、整流効果により流送を効率化する。
【請求項１０】水や空気等の流体抵抗を受けるスポーツウエアの表層部に、小さな流体抵抗攪拌突起形状を加工することにより乱流の攪拌で流体抵抗が緩和され競技速度が向上する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この流体抵抗削減技術は幅広い分野において省エネルギーを可能にします。
本発明は流体抵抗を極限まで削減する、すなわち臨界レイノルズ数を下げることを目的に、流体力学の原理を応用して開発した技術です。
まず、動体の流体抵抗削減を図るには外形を流線型に変えるだけでは根本的な問題解決にはならないし、剥離現象による流体抵抗は削減できません。
流体抵抗の削減には表層面に流体抵抗削減突起を設けるのが最も効果的です。
具体的には小さく滑らかなに円形突起をもつ成型した炭素繊維系シート等を表面に貼ったり形状を設けることで流体抵抗削減を可能にします。
なお、輸送管や流送溝等の場合は内壁に貼ることで乱流発生を防止できます。
【０００２】
【従来の技術】
従来から流体抵抗を削減する為には、外部形状を流線型にしたり接触面を可能なかぎり滑らかに仕上げることを無条件に受け入れてきました。
しかし、一般的には表面積が少なければ抵抗も少なく滑らかな表面仕上げが有利とされるが、実際は実用速度や高速域において滑らかさが流体剥離を招き、臨界レイノルズ数を増大させてしまいます。
また、分子運動論上も表面に適当な粗さを設ける方が流れの中の乱れ成分を強め臨界レイノルズ数を低下させるとされています。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の航空機、高速船舶、高速鉄道車両、自動車等は流体抵抗を抑えるため、流線型とする反面、表面は可能な限り滑らかに仕上げられてきました。
しかし、たとえ流線型にしても表面が平滑過ぎれば流体剥離を招きます。
つまり、移動体の後方に発生する抵抗渦は平滑さでは解消しないのです。
それは高速運転域の風切り騒音にもつながる重要な問題です。
また、高速で飛ぶゴルフボールやテニスボール等の表皮が平滑でなく粗い表面なのは臨界レイノルズ数を下げる効果があるのは周知の事実です。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
まず、流体剥離を防ぐにはどの方向からの流れについても対処可能にする為、円形の突起で流体境界層を攪拌するのが最も効果的であると考えます。
又、恒久的に攪拌機能を維持するには、高い剛性、軽量で耐久性を持つ炭素繊維系の材料性能等を活用することも必要不可欠となります。
本発明ではこれらを組合わせ、省エネルギーに生かす手段として考えました。
そこで、炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シートを移動体表面に接着します。
その結果、境界部での流体抵抗攪拌に伴い剥離抵抗が解消し、高速域で発生する流体剥離に伴う騒音やエネルギーロスも改善されます。
また、流体を輸送する各種配管やコンクリート溝の場合は流体の接触面に同様シートを貼れば、乱流攪拌効果により速やかな流送が確保されるのです。
【０００５】
【発明の実施形態】
本発明は新規物件はもちろんの事、既存物件についても流体抵抗攪拌シートを貼り付ければ良く、炭素繊維の強く薄く軽い材料特性により、動体自体の機能は損なわずに性能や効率が改善され、省エネルギー効果も拡大します。
また、表層部に突起形状を成型するのも可能であるが、定期メンテナンスや経年変化による補修等を考慮すれば攪拌突起シート貼りが最も有効です。
【０００６】
【本発明の実施例】
▲１▼風力発電ブレードへの活用
発電ブレード表面に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
低速回転時や風受け面に直角方向は、表面が粗であるほうが平滑面より風力を受け止め易く、逆に高速域では空気剥離が防止されるため、風切り騒音を解消できます。
その為、微弱な風力でも稼働可能になりエネルギー回収率も向上します。
併せて、ひび割れや欠損が生じやすい従来ブレードの弱点も克服します。
▲２▼航空機や飛行体等への活用
翼や胴体の表層面に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
高速域の流体抵抗臨界レイノルズ数が低下する為、運航機能を損なわずに燃費効率の改善が可能になります。
なお、飛行揚力は翼の外部形状により変化するものだから揚力への影響は全くないことがわかります。
航空機等は、外面に流体抵抗攪拌突起シートを貼ることにより究極の流体抵抗削減が可能になるのです。
▲３▼各種船舶への活用
船体の水流接触面に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
水際境界層に発生する乱流の攪拌効果により水流剥離が防止される事や、接水面が粗である事により消波効果もあり高波の影響も軽減されます。
又、経年変化による貼り替えやメンテナンス等も容易であり、スクリュー表面に突起を設ければ高回転域で発生しやすい気泡抵抗も解消できます。
▲４▼高速鉄道車両や自動車等への活用
鉄道車両や車体表層面に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
高速域における境界層からの空気剥離が解消されレイノルズ数が低下する。
抵抗力の減少で推進力が増加し、高速域での風切り騒音も解消します。
▲５▼配管・暗渠・大口径輸送管等への活用
流送路内壁に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
シート貼りで壁面が粗になる為、消波効果があり、壁面に発生する乱流を攪拌して整流するため、速やかな流送が確保されます。
特に継手や分岐部への採用が効果的で、破損やひび割れ漏水も防止します。
▲６▼上水・下水道管及び排水溝・用水路等への活用
流送路面に炭素繊維系の流体抵抗攪拌突起シート等を貼る。
壁面での消波効果があり、整流により流体抵抗が削減され、配管継手部やコンクリート躯体の破損やひび割れによる漏水も防止できる。
▲７▼衛生設備器具・各種ホース等の接水面への活用
水路に小さく滑らかに成型した円形突起付き炭素繊維シート等を貼る。
やわらかい躯体には同様の突起を設けることで流体抵抗を削減します。
シート貼りは流水路継目のひび割れやそれに伴う漏水防止も見込まれる。
▲８▼流体抵抗を受けるスポーツウエア等への活用
空気や水の抵抗を受ける競技のスポーツウエア表面に小さな円形突起を設ける加工により、乱流時の流体剥離が解消され競技速度が向上します。
【０００７】
【発明の効果】
本発明により移動体後方に発生しやすい流体剥離抵抗が、表層部に設けた流体抵抗攪拌突起により解消され、剥離に伴う抵抗渦の発生が防止される。
すなわち、この表面形状には流体抵抗を限りなく削減する効果があります。
又、この表面形状の既存物件への採用にあたっては、施工が容易である事や炭素繊維系の材料性能と併せ、本来の機能を損なう事なく、省エネルギーや耐久性向上などの面で大きな効果を発揮します。
【図面の簡単な説明】
【図　１】風力発電装置全体の立面図である。
【図　２】風力発電ブレードの全体図である。
【図　３】発電ブレードの表面仕上げ詳細図である。
【図　４】流体抵抗攪拌突起シート等の標準詳細図である。
【図　５】各種配管及び大口径輸送管等への採用要領図である。
【図　６】上水・下水道及び排水溝・用水路等への採用要領図である。
【図　７】スポーツウエア表面に設けた流体攪拌突起の詳細図である。
【符号の説明】
▲１▼　　風力発電塔本体
▲２▼　　風力発電塔基礎
▲３▼　　ナセル
▲４▼　　ローター
▲５▼　　風力発電ブレード
▲６▼　　流体抵抗攪拌突起付きシート
▲７▼　　シート貼り付けの下地処理
▲８▼　　各種移動体や回転体等の躯体
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004052547.tif 000024
【図２】
2004052547.tif 000025
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004052547.tif 000028
【図６】
2004052547.tif 000029
【図７】
2004052547.tif 000030