(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ翼の背面を、前縁から後縁へかけて放流面とし、側面視において、前縁の正面が、プロペラ軸と直交する基準正面線に沿い、中間から先端へかけて、翼根における背面を超えて背後方向へ大きく湾曲する円弧部とし、前縁端面の厚さは、翼根部から円弧部の始点まで背面から正面方向へ次第に薄くし、円弧部は全体に同厚とし、放流面の後縁は、前縁側からの側面視で、翼根の背後端面から翼端へかけて次第に背後方向へ次第に傾斜させ、円弧部における翼端背後の円弧面を、プロペラ翼の背後軸心方向へ向けて斜めに形成したことを特徴とする流体集束プロペラ。
【請求項２】
前記放流面が、後縁部分は、回転方向にほぼ平行な前縁から次第に背後方向へせり出す変向面とされていることを特徴とする請求項１に記載の流体集束プロペラ。
【請求項３】
前記放流面における変向面は、放流面の翼根部分における後縁よりも、背面視で回転後方向へ湾曲して突出していることを特徴とする請求項２に記載の流体集束プロペラ。
【請求項４】
前記円弧部の翼端背後の円弧面は、ここに当る流体を、プロペラの回転により、軸心方向へ斜めに集束させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流体集束プロペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体集束プロペラに係り、特に、プロペラ翼の前縁の翼端部を背後方向に湾曲させ、流体をプロペラの回転半径内の略円錐状に集束させて、流出させるようにした流体集束プロペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロペラとして飛行機用、スクリュー、扇風機、換気扇、風車用等が知られている。この中で飛行機用やスクリューは、回転によって後方へ流体を押し出すことによって推進力を得ている。扇風機は、回転によって流体を前方向に押し出し涼を得るものであり、換気扇は、回転によって室内の空気を換気する。風車用は、風を受けて風力を動力として回転する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の横軸プロペラでは、プロペラ翼の構造上、回転に伴い、流体がプロペラの遠心方向へ拡散するロスが生じる。
本発明は、プロペラの回転時に、流体が遠心方向へ拡散するロスを抑止して、流体を前方向外部から背後方向の軸心方向へ集束させて、流体圧を高めて流出させることのできる、流体集束プロペラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の流体集束プロペラは、プロペラ翼の翼端部分から、流体が拡散しないように、プロペラ翼の構造を変化させたものであり、その発明の具体的な内容は、次の通りである。
【０００５】
（１）  プロペラ翼の背面を、前縁から後縁へかけて放流面とし、側面視において、前縁の正面が、プロペラ軸と直交する基準正面線に沿い、中間から先端へかけて、翼根における背面を超えて背後方向へ大きく湾曲する円弧部とし、前縁端面の厚さは、翼根部から円弧部の始点まで背面から正面方向へ次第に薄くし、円弧部は全体に同厚とし、放流面の後縁は、前縁側からの側面視で、翼根の背後端面から翼端へかけて次第に背後方向へ次第に傾斜させ、円弧部における翼端背後の円弧面を、プロペラ翼の背後軸心方向へ向けて斜めに形成した流体集束プロペラ。
【０００６】
（２）
前記放流面が、後縁部分は、回転方向にほぼ平行な前縁から次第に背後方向へせり出す変向面とされている前記（1）に記載の流体集束プロペラ。
【０００７】
（３）  前記放流面における変向面は、放流面の翼根部分における後縁よりも、背面視で回転後方向へ湾曲して突出している前記（2）に記載の流体集束プロペラ。
【０００８】
（４）  前記円弧部の翼端背後の円弧面は、ここに当る流体を、プロペラの回転により軸心方向へ斜めに集束させる前記（1）〜（3）のいずれかに記載の流体集束プロペラ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、次のような効果が奏せられる。
【００１０】
前記(1)に記載の流体集束プロペラは、プロペラ翼の前縁先端部に、背面方向へ湾曲した円弧部を形成し、円弧部の後縁が翼根部分の背後面よりも背後方向に突出しているために、回転時に遠心方向へ拡散しようとする流体が、円弧部によって背後方向の軸心方向へ押動されるので、遠心方向への拡散が生じず、軸心方向へ押動される流体は、流体圧が高められて強い推進力を得ることができる。この流体集束プロペラは、水中推進用と、気中推進用の両方に使用することができる。
【００１１】
前記(2)に記載の流体集束プロペラは、プロペラ翼の放流面の後縁が、前縁部分から次第に背後方向へせり出して、変向面が形成されているので、回転すると、流体が背後方向の軸心方向へ、略円錐状に押出され集束されるため、流体圧が高まり、強い推進力を得ることができ、小型化することができる。
また、円弧部があるために、回転により遠心方向へ流体が拡散されず、後進流と拡散流との衝撃音が生じない。
【００１２】
前記(3)に記載の流体集束プロペラは、プロペラ翼の変向面が、放流面の翼根部分の後縁よりも、回転後方向へ湾曲して突出しているので、ここで押出される流体は、大きな円錐形状に押出され、流体圧を高める。
【００１３】
前記(4)に記載の流体集束プロペラは、円弧部の翼端背後の円弧面が、プロペラの回転により、ここに当る流体を、背後の軸心方向へ斜めに集束させるので、軸心部に大きな流体圧が生じて、強い推進力を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明に係る流体集束プロペラ(以下単にプロペラという)の背面図、図２は側面図で、左方が背面である。
プロペラ(1)において、プロペラ軸(4)に固定するハブ(2)の周囲に、３枚のプロペラ翼(3)を複数、定間隔でかつ、放射方向を向いて配設している。
【００１６】
プロペラ(1)は、小型であればハブ(2)とプロペラ翼(3)が１体成形されるが、大型の場合には、ハブ(2)とプロペラ翼(3)とを、別体で成形して一体に組立てられる。プロペラ(1)の材質は、例えばハブ(2)を金属とし、プロペラ翼(3)をプラスチックとすることができる。
【００１７】
図１において、プロペラ翼(3)は、翼根よりも翼端の弦長を大とした逆テーパ状をなし、翼根部分においては、回転方向の前縁(3a)と後縁(3b)とは、基準放射線(S)の左右にほぼ同じ幅としている。プロペラ翼(3)の先端部では、前縁(3a)の先端が基準放射線(S)と接している交点Ｘから、後縁(3b)にかけて弦長を大とし、広い放流面(3c)を形成し、交点Ｘより先端にかけて円弧状としてある。
【００１８】
放流面(3c)の最大弦長は、プロペラ翼(3)の回転半径の約50％に設定されているが、これに限定されるものではない。
ただし、プロペラ翼(3)の背面の総面積は、プロペラ翼(3)の回転半径を半径とする円の面積の２分の１以下とすることが望ましい。
【００１９】
プロペラ翼(3)の前縁(3a)は、図２に示すように、翼根から半径の約半分までは基準正面線(F)に沿っており、その先端方向は背後方向を向く翼端背後の円弧面を持つ円弧部(3d)とされている。
図２に示すように、軸心線(L)と基準正面線(F)とは直交し、回転半径線(T)は軸心線(L)と平行であり、点ＰーＯと、プロペラ翼（3）の半径である点ＯーＱの距離は等しい。
【００２０】
点ＶーＱは、プロペラ翼(3)の厚さであり、点ＵーＱは点ＶーＱと同じに設定されている。従って点ＰーＱを結ぶ対角線(W)上の点(R)は、プロペラ翼（3）の先端、点Ｖを通る基準正面線(F)と平行な線の交点であり、中心点Ｕを通る回転半径線(T)と平行な線の交点に設定している。
【００２１】
前記円弧部(3d)は、中心点(Ｒ)を中心とする円弧面をなしている。従って、プロペラ翼(3)の回転半径、或いはプロペラ翼(3)の厚さの差違に準じて、この円弧部(3d)の大きさは、大小に変化する。
また点ＰーＯを点ＯーＱより長くすることによって、円弧部(3d)の翼端背後の円弧面が変化する。この円弧は、楕円をも含むものである。
【００２２】
この円弧部(3d)は、回転によって流体を遠心方向へ拡散させないためのものである。従って、円弧部(3d)の翼端背後の円弧面は正円でも楕円でもよいが、翼端部分の翼長の約10％に当る部位の翼端背後の円弧面線(G)は、プロペラ（1）の回転半径線(T)に対して近接した角度であることが望ましい。
【００２３】
例えば図３に示すように、点Ｑーｇの長さは、回転半径である点ＯーＱの10％である。この10％の部分の翼端背後の円弧面線(G)は、回転半径線(T)に対して約22度の傾斜角度であるが、最先端部は、回転半径線(T)にほぼ平行に形成されているので、遠心方向へ出ようとする流体は、円弧部(3d)で押さえられて軸心線（L）方向へ押される。
【００２４】
図４は、円弧部(3d)の前後厚が小のものである。図５、図６のものは、いずれも点ＶーＱ＜点ＱーＵの形のものである。これらを見ると、円弧部(3d)の翼端背後の円弧面は正円の方が、プロペラ翼（3）の半径線(T)に対する、翼端背後の円弧面線(G)の傾斜角度を、小とすることができる。
【００２５】
図７は、図１におけるＡーＡ線断面図、図８は図１におけるＢーＢ線断面図、図９は図１におけるＣーＣ線断面図である。
図９におけるＣーＣ線断面図で判るように、前縁(3a)の後面は、基準正面線(F)から板厚だけ後方に下っているが、後縁(3b)の後面は、湾曲して大きく後退している。
【００２６】
図７において、前縁(3a)は基準正面線(F)にほぼ平行で、かっ近い位置にあるが、後縁(3b)は、基準正面線(F)から遠ざかるように後退し、その後面は、前縁(3a)から後縁(3b)へかけて、次第に円弧状に湾曲して、変向面(3e)となっている。
【００２７】
変向面(3e)は、流体の流動方向を変えるもので、図７においては、軸心線(L)に対して30〜50度の角度としてある。
従って、プロペラ(1)が図１における右方向に回転するとき、前縁(3a)の背後面に掻かれた流体は、図７における変向面(3e)によって軸心線（L）方向へ変向される。
【００２８】
図１０は、プロペラ(1)を、モーターボートの船外スクリュー(5a)として実施した側面図である。図中の符号(5b)は支持体、(5c)はエンジン部、(5d)はハンドルである。
【００２９】
プロペラ(1)が回転すると、水流は、軸心（L）の方へ集束される。すなわち、従来は回転遠心方向へ水流が拡散されたが、このプロペラ(1)は、遠心部を円弧部(3d)としてあるので、水流は円弧部(3d)で囲いこまれ、その円弧面によって背後の軸心線（L）方向へ変向される。
【００３０】
更に前縁(3a)で掻かれた水流が、変向面(3e)によって軸心線（L）方向へと変向するので、プロペラ(1)の後方には、水流が略円錐状に集束されて強く押出される。
このことは、略円錐状の水流の先端に近づくほど、水圧が高くなることを意味し、拡散される水流の水圧よりも、強い推進力を得ることができる。従ってエンジンの排気量を小とし小型にしても、推進力を高性能とすることができる。
【００３１】
このプロペラ(1)の特徴は、回転に伴う水掻音がしないことである。これは円弧部(3d)によって囲われた水が、略円錐状に送り出されるため、従来のスクリューのように、遠心方向へ水が拡散されて、後方向へ通過する水流と衝突しないためである。従って小音なので潜水艦には特に適している。
【００３２】
このプロペラ(1)は、プロペラ翼(3)の半分を水面に出して回転させても、かえって回転数があがり、ボートの速度があがる。従来のスクリューでは、エアーをかんでしまうが、このプロペラ(1)にはそのようなことは生じない。
【実施例２】
【００３３】
図１１は、プロペラの実施例２を示す背面図、図１２は側面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。
この実施例２は、プロペラ翼(3)を４枚としたものである。スクリューとして試験をすると、４枚翼よりも３枚翼の方が効率がよいが、エンジンにトルクが大きい場合は、４枚翼の方がよい。
【００３４】
この実施例２は、図示のように、変向面(3e)の弦長が大とされている。従って、軸心部への強い変向流を作る。また円弧部(3d)の前後厚みが、図１のものより小しされているので、変向面(3e)は、それだけなだらかに設定されている。
【００３５】
図１３は、プロペラ(1)の実施例２を、船（5）の後上部に搭載して、空気用推進機として使用するもので、図中の符号(6)は水中翼、(7)は揚翼、(8)は方向舵である。プロペラ(1)が回転すると、図１２に示すように、気流は拡散せず、略円錐形になって、ジェット気流のように、後方向へ強く送り出されて、強い推進力を得ることができる。
【００３６】
図１３に示す船(5)の方向舵(8)は、水空両用に設定されている。プロペラ(1)から送り出される気流は、集束された強い気流なので、方向舵(8)の操縦性に優れている。船(5)が航行すると、水中翼(6)によって船(5)は浮上し、また主翼(7)によって浮上するため、船底の水の抵抗が小となり速度があがる。プロペラ(1)のエンジンが強ければ、水上に浮上、飛翔することができる。
【００３７】
図１４は、プロペラ(1)を飛行艇(9)の左右の主翼（7）上に搭載した正面図である。小型のものは小型エンジンで水上滑走が可能で、トルクの大きなエンジンでは滑空することが出来る。用途はレジャー用のほか、水産養殖場交通、離島間交通、その他の用途に使用することができる。
【００３８】
なおこの発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って適宜設計変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
このプロペラは、流体を拡散させずに、軸心へ集束して流出させることができるので、スクリュー並びに空気用推進機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のプロペラの実施例１の背面図である。
【図２】本発明のプロペラの側面図である。
【図３】説明用プロペラ翼の側面図である。
【図４】説明用プロペラ翼の側面図である。
【図５】説明用プロペラ翼の側面図である。
【図６】説明用プロペラ翼の側面図である。
【図７】図１におけるＡーＡ線断面図である。
【図８】図１におけるＢーＢ線断面図である。
【図９】図１におけるＣーＣ線断面図である。
【図１０】船用に使用したプロペラの側面図である。
【図１１】本発明のプロペラの実施例２の背面図である。
【図１２】図７におけるプロペラの側面図である。
【図１３】船に使用したプロペラの側面図である。
【図１４】飛行艇に使用したプロペラの正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
(1)流体集束プロペラ
(2)ハブ
(3)プロペラ翼
(3a)前縁
(3b)後縁
(3c)放流面
(3d)円弧部
(3e)変向面
(4)プロペラ軸
(5)船
(5a)船外スクリュー
(5b)支持体
(5c)エンジン部
(5d)ハンドル
(6)水中翼
(7)主翼
(8)方向舵
(9)飛行艇
Ｆ．基準正面線
Ｇ．翼端背後の円弧面線
Ｌ．軸心線
Ｏ．プロペラ翼の前面の中心
Ｐ. 軸心線Ｌと対角線Ｗの交点
Ｑ．基準正面線Ｆと半径線Ｔの交点
Ｒ．円弧部(3d)の中心点
Ｓ．基準放射線
Ｔ．プロペラの回転半径線
Ｕ．プロペラ翼前面の円弧部の湾曲開始点
Ｖ．プロペラ翼の先端
Ｗ．点ＱとＲを結ぶ対角線
Ｘ．プロペラ翼の前縁基準放射線との交点
【図１】
0005161423.tif 000002
【図２】
0005161423.tif 000003
【図３】
0005161423.tif 000004
【図４】
0005161423.tif 000005
【図５】
0005161423.tif 000006
【図６】
0005161423.tif 000007
【図７】
0005161423.tif 000008
【図８】
0005161423.tif 000009
【図９】
0005161423.tif 000010
【図１０】
0005161423.tif 000011
【図１１】
0005161423.tif 000012
【図１２】
0005161423.tif 000013
【図１３】
0005161423.tif 000014
【図１４】
0005161423.tif 000015