(57)【要約】【課題】本発明は、流体集束プロペラに係り、特に、流体をプロペラの回転半径内の略円錐状直流に集束させて、放流させる流体集束プロペラを提供することを目的としている。【解決手段】プロペラ翼３の先端部を、背面方向へ湾曲されて円弧部３dが形成され、回転時に流体が、円弧部３dにより背後の軸心Ｌ方へ押動されるように構成された、流体集束プロペラ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ翼の先端部を、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転時に流体が、円弧部により背後の軸心方へ押動されるように構成されたこと、を特徴とする流体集束プロペラ。
【請求項２】
プロペラ翼の先端部を、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転後側端は、回転前側端部から次第に背後へせり出して、変向面が形成されていること、を特徴とする流体集束プロペラ。
【請求項３】
前記円弧部の前端から後端までの長さは、プロペラ回転半径の２０％〜３５％の範囲であること、を特徴とする請求項１．２のいずれかに記載された、流体集束プロペラ。
【請求項４】
前記円弧部の長さは、プロペラ回転半径の２０％〜６５％の範囲であること、を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された、流体集束プロペラ。  
【請求項５】
前記円弧部の背後円弧面は、プロペラの回転により背後円弧面に当たる流体を、軸心方へ集束させる円弧面に構成されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された、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、プロペラ翼の先端部が背後方に湾曲され、流体をプロペラの回転半径内の略円柱状直流に集束させて、流出させる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、スクリュウ、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、スクリュウは、回転によって後方へ流体を流動させる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に流動させ、涼を得るもの。換気扇は、回転によって室内の空気を換気している。風車用は、風を受けて風の力を動力として回転している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらのプロペラは、プロペラ翼の構造から、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ある。
この発明は、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、流体を前方外部から後方の回転軸心方へ集束させて、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】
この発明の流体集束プロペラは、プロペラ翼端部から、流体が拡散しないように、プロペラの構造を変化させた。発明の具体的な内容は次の通りである。
【０００５】
(1) プロペラ翼の先端部を、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転時に流体が、円弧部により背後の軸心方へ押動されるように構成された、流体集束プロペラ。
【０００６】
(2)  プロペラ翼の先端部を、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転後側端は、回転前側端部から次第に背後へせり出して、変向面が形成されている流体集束プロペラ。
【０００７】
(3)  前記円弧部の前端から後端までの長さは、プロペラ回転半径の２０％〜３５％の範囲である、前記(1)(2)のいずれかに記載された流体集束プロペラ。
【０００８】
(4)  前記円弧部の長さは、プロペラ回転半径の２０％〜６５％の範囲であることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれかに記載された流体集束プロペラ。  
【０００９】
(5)  前記円弧部の背後円弧面は、プロペラの回転により背後円弧面に当たる流体を、軸心方へ集束させる円弧形に構成されている、前記(1)〜(4)のいずれかに記載された流体集束プロペラ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると次のような効果がある。
【００１１】
(1)  請求項１に記載された発明の流体集束プロペラは、プロペラ翼の先端部に、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転時に遠心方向へ拡散しようとする流体が、円弧部によって軸心方へ押動されるので、遠心方向への拡散が生じない上に、軸心方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、スクリュウ用と、空気推進用の両方に使用することができる。
【００１２】
(2)  請求項２に記載された発明の流体集束プロペラは、プロペラ翼の先端部に、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成され、回転後側端は、回転前側端部から次第に背後へせり出して、変向面が形成されているので、回転すると、流体が背後方の軸心方へ集束されて、略円錐状に押し出されるため、流体圧が高くなり、強い推進力を得ることができる。その結果、動力を小型化することができる。
また、円弧部があるために、回転により遠心方へ流体が拡散されず、そのため、後進流と拡散流の衝撃音が生じない。
【００１３】
(3)  請求項３に記載された発明の流体集束プロペラは、前記円弧部の前端から後端までの長さは、プロペラ回転半径の２０％〜３５％の範囲であるので、これによって流体が遠心方向へ拡散されにくくなっている。
【００１４】
(4)  請求項４に記載された発明の流体集束プロペラは、前記円弧部の長さは、プロペラ回転半径の２０％〜６５％の範囲であるので、流体を後方の軸心方へ集束させることができる。  
【００１５】
(5)  請求項５に記載された発明の流体集束プロペラは、前記円弧部の背後円弧面は、プロペラの回転により背後円弧面に当たる流体を、背後の軸心方へ集束させる円弧形に構成されているので、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最良の形態】
【００１６】
プロペラ翼の先端部に、背面方向へ湾曲されて円弧部が形成される。
【実施例１】
【００１７】
本願発明の実施例を、図面を参照して説明する。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、左方が背後である。
プロペラ(1)は、軸部(2)の周囲にプロペラ翼(3)が複数、定間隔でかつ、放射方向に向いて配設されている。符号(4)はプロペラ軸である。
【００１８】
小型のプロペラ(1)は、軸部(2)とプロペラ翼(3)が一体成形であるが、必要に応じて軸部(2)とプロペラ翼(3)とは、別体で成形して一体に組立てることができる。
プロペラ(1)の材質は、金属のほか、プラスチック成形をすることができる。プラスチック成形の場合、軸部(2)を金属とし、プロペラ翼(3)をプラスチックとして一体成形をすることができる。
【００１９】
図１において、符号(S)は基準放射線である。プロペラ翼(3)は、基部においては、回転前側端(3a)と回転後側端(3b)とは、基準放射線(S)の左右にほぼ同じ幅に設定されている。  プロペラ翼(3)の先端部は、基準放射線(S)の右方に回転前側端(3a)がほとんどなく、回転後側端(3b)が基準放射線(S)の左方に大きく広がり、幅の広い放流面(3c)が形成されている。
【００２０】
該放流面(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)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以下にすることが望ましい。
【００２１】
プロペラ翼(3)の回転前側端(3a)は、図２に示すように、基部から半径の約半分までは前端線(F)に沿っており、その先端方は背後方を向く円弧状の円弧部(3d)に形成されている。
図２において、軸心線(L)と前端線(F)とは直角で、半径線(T)は軸心線(L)と平行で、点ＰーＯと半径である点ＯーＱの距離は等しい。
【００２２】
点ＶーＱはプロペラ翼の前後幅で、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、点Ｖを通る前端線(F)と平行な線の交点であり、点Ｕを通る半径線(Ｔ)と平行な線の交点に設定されている。
【００２３】
前記円弧部(3d)は、点(Ｒ)を中心とした円弧状に沿うように設定されている。従って、プロペラ翼(3)の回転半径、或いはプロペラ翼(3)の前後幅の差違に準じて、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)の背後円弧面が変化する。この円弧は楕円も含むものである。
【００２４】
この円弧部(3d)は、回転によって流体を遠心方へ拡散させないためのものである。従って、円弧部(3d)の背後円弧面は正円でも楕円でもよいが、翼端部の長さ１０％における翼端背後円弧面線(G)は半径線(T)に対して近接した角度であることが望ましい。
【００２５】
例えば図３に示すように、点Ｑーｇの長さは、回転半径に当たる点ＯーＱの１０％である。この１０％部分の翼端背後円弧面線(G)は、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、半径線(T)にほぼ平行に形成されているので、遠心方へ出ようとする流体が円弧部(3d)で押さえられて軸心方へ押される。
【００２６】
図４は、円弧部(3d)の前後幅が短い形のものである。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)背円弧面は正円の方が、半径線(T)に対する、翼端背後円弧面線(G)の傾斜角度を、小さくすることができる。
【００２７】
図７は、図１におけるＡーＡ断面図、図８は図１におけるＢーＢ断面図、図９は図１におけるＣーＣ断面図である。
ＣーＣ断面図で判るように、回転前側端(3a)の後面は、前端線(F)から板厚だけ背後に下がっているが、回転後側端(3b)後面は、湾曲して大きく後退している。
【００２８】
図７において、回転前側端(3a)は前端線(F)にほぼ平行で、かっ近い位置にあるが、回転後側端(3b)は、前端線(F)から遠ざかるように後退して、その後面は回転前側端(3a)から回転後側端(3b)へかけて、次第に円弧状に湾曲して、変向面(3e)が形成されている。
【００２９】
該変向面(3e)は、流体の向きを変える作用があり、図７において軸心線(L)に対して３０〜５０度の対面角度に設定されている。
従って、プロペラ(1)が図１における右方に回転するとき、回転前側端(3a)後面に掻かれた流体は、図７における変向面(3e)によって軸心方向へ変向される。
【００３０】
図１０は、プロペラ(1)を、モーターボートの舟外スクリュウ(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。
プロペラ(1)が回転すると、水流は、軸心の方へ集束される。すなわち、従来は回転遠心部方へ水流が拡散されたが、このプロペラ(1)は、遠心部が円弧部(3d)として形成されているので、水流が円弧部(3d)で囲いこまれ、円弧面によって軸心方へと変向される。
【００３１】
更に前記回転前側端(3a)で掻かれた水流が、変向面(3e)によって軸心方へと水流を変向させるので、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し出される。
このことは、略円錐状水流の先端に行くほど水圧が高くなることを意味して、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も小さく小型にしても、高性能とすることができる。
【００３２】
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、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、従来のスクリュウのように、遠心方向へ水が拡散されて後方へ通過する水流と衝突しないためである。従って音が小さいので潜水艦には特に適している。
【００３３】
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。従来のスクリュウでは、エアーをかんでしまうが、このプロペラ(1)にはそれがない。
【実施例２】
【００３４】
図１１は、実施例２を示すプロペラの背面図、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枚にしたものである。スクリュウ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。これは水中では水の抵抗がかかるためである。エンジンにトルクがあれば４枚翼の方がよい。
【００３５】
この実施例２は、図に示すように、変向面(3e)の前後幅が広く設定されている。従って、軸心部への強い変向流を作る。また円弧部(3d)の前後幅が図１のものより狭く設定されているので、変向面(3e)は、それだけなだらかに設定されている。
【００３６】
図１３は実施例２のプロペラ(1)を、空気用推進機として使用したものである。図中の符号(5)は舟、(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、風流は拡散せず、略円錐形になって、ジェット気流のように、後方へ強く送り出されて、強い推進力を得ることができる。
【００３７】
図１３に示す舟(5)の方向舵(8)は、水空両用に設定されている。プロペラ(1)から送り出される風流は、集束された強い風流なので、方向舵(8)の操縦性に優れている。
舟(5)が走り出すと、水中翼(6)によって舟(5)は浮上がり、また揚翼(7)によって浮上するため、舟底の水の抵抗が小さくなり速度があがる。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。
【００３８】
図１４は、プロペラ(1)を飛行艇(9)に使用した正面図である。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。
【００３９】
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】
【００４０】
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、スクリュウ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】
【００４１】
【図１】本発明に係るプロペラの背面図である。
【図２】本発明に係る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断面図である。
【図８】図１におけるＢーＢ断面図である。
【図９】図１におけるＣーＣ断面図である。
【図１０】スクリュウに使用したプロペラの側面図である。
【図１１】本発明に係るプロペラの実施例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】舟用プロペラ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】
【００４２】
(1)プロペラ
(2)軸部
(3)プロペラ翼
(3a)回転前側端
(3b)回転後側端
(3c)放流面
(3d)円弧部
(3e)変向面
(4)プロペラ軸
(5)舟
(5a)船外スクリュウ
(5b)支持体
(5c)エンジン部
(5d)ハンドル
(6)水中翼
(7)揚翼
(8)方向舵
(9)飛行艇
【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】
2007125914.tif 000009
【図８】
2007125914.tif 000010
【図９】
2007125914.tif 000011
【図１０】
2007125914.tif 000012
【図１１】
2007125914.tif 000013
【図１２】
2007125914.tif 000014
【図１３】
2007125914.tif 000015
【図１４】
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