(57)【要約】【課題】  従来の竜巻発生技術は、装置の側面あるいは底部に吹出口、上部に吸引口を設けるため構造が複雑で、竜巻の変化も乏しく、また、容器が円筒形のものも単純な竜巻状の渦しか得られず、いずれの技術も旋風、竜巻、ダウンバーストなど多彩な渦現象を自動的かつサイクル的に発生できず、特に観察鑑賞用に最適と思われる長方形の容器や部屋における竜巻の発生においては発生困難などの問題点があり、その解決が本発明の目的。【解決手段】  本発明は、上記目的を達成するために容器の上層中央に設置したプロペラからの噴射流をプレート及び分流板を使って左右二つの流れに偏向し、この二つの変形扇状の噴射流をつくりだすことで容器内に竜巻発生に不可欠な回転流を得ることができ、長方形の容器において竜巻現象の発生を可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器（横断面が長方形又は長方形状の水槽又は部屋等）の上層に設置した竜巻現象発生装置より左右二つの方向へ噴射する流れの平面形が変形扇状（図３で示すような、プロペラの回転方向へなびいた扇状に噴射する流れの平面形）を特徴とする竜巻現象発生装置の噴射流形状。
【請求項２】
容器（横断面が長方形又は長方形状の水槽又は部屋等）の上層においてプロペラ（遠心式又は軸流式）を水平に回転させて下方の流体を吸い上げてプロペラ噴射流を発生させ、そのプロペラ噴射流を前記プロペラの上方に設けたプレートで整流して遠心方向へ流し、その流れの途中に前記プロペラ回転中心へ面を向けた分流板を二箇所に設けて前記プロペラ噴射流を偏向させて左右二つの方向へ噴射流を発生させる構成でなり、このとき前記分流板の設置位置は図３で示すように、前記プロペラが左回転の場合は長方形容器８の平面図の中心を前記プロペラの回転中心として四等分したときの右上の０度〜９０度の第一象限及び左下の１８０度〜２７０度の第三象限の領域、又は前記プロペラが右回転の場合は第二象限及び第四象限の領域にそれぞれ一枚以上の前記分流板を設置することを特徴とする竜巻現象発生装置の偏向システム。
【請求項３】
基盤（２）の上面に駆動装置（１）を倒立状態で取り付け、前記基盤（２）の裏面に設けた支柱（３）の先端にプレート（４）を取り付け、該プレート（４）の周縁部に分流板（５ａ、５ｂ）を取り付け、前記基盤（２）及び前記プレート（４）の軸穴を通って下方へ突き出た前記駆動装置（１）の回転軸（６）の先端部にプロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を取り付けてなり、このとき前記分流板（５ａ、５ｂ）の取り付け位置は図３で示すように前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）が左回転の場合は、長方形容器８の平面図の中心を前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）の回転中心として四等分したときの右上の０度〜９０度の第一象限及び左下の１８０度〜２７０度の第三象限の領域、又は前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）が右回転の場合は第二象限及び第四象限の領域にそれぞれ一枚以上の前記分流板（５ａ、５ｂ）を設置することを特徴とする竜巻現象発生装置。
【請求項４】
基盤（２）の裏面に駆動装置（１）を回転軸を下に向けて取り付け、該駆動装置（１）の先端にプレート（４）を取り付け、該プレート（４）の周縁部に分流板（５ａ、５ｂ）を取り付け、前記プレート（４）の軸穴を通って下方へ突き出た前記駆動装置（１）の回転軸（６）の先端部にプロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）を取り付けてなり、このとき前記分流板（５ａ、５ｂ）の取り付け位置は図３で示すように前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）が左回転の場合は、長方形容器（８）の平面図の中心を前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）の回転中心として四等分したときの右上の０度〜９０度の第一象限及び左下の１８０度〜２７０度の第三象限の領域、又は前記プロペラ（７ａ、７ｂ、７ｃ）が右回転の場合は第二象限及び第四象限の領域にそれぞれ一枚以上の前記分流板（５ａ、５ｂ）を設置することを特徴とする竜巻現象発生装置。
【請求項５】
請求項３、４記載の竜巻現象発生装置を容器（横断面形が長方形又は長方形状の水槽又は部屋等）の蓋部分又は天井部分に設置したことを特徴とする竜巻現象発生装置。
【請求項６】
図５で示すように、羽根にパイプを用いてプロペラの付け根近傍の上下前後のいずれかに吸引口（１０）を設け、羽根先端部に噴射口（１１）を設けて羽根内部を遠心方向へ流体が流れるようにし、前記噴射口（１１）の形状は前半分をカットして半円形の翼型としたことを特徴とする竜巻現象発生装置の遠心式プロペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、渦発生の困難な長方形の容器（水槽又は部屋等）において竜巻現象を発生させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の竜巻発生技術で、まず、気体中における竜巻発生法として、例えば四角い部屋の下方の四隅に設けた吹出口から空気を吹き出して回転気流を形成させ、この回転気流を天井中央に設けた穴から吸引して竜巻を発生させる方法（例えば、特許公開２００１−１０８２６６）、あるいは、パイプの側面に多数の空気吹出穴を直線状に設け、このパイプを正方形の四隅に直立させパイプの側面から空気を吹き出させて回転気流を形成させ、この回転気流を装置の天井中央に設けた吸引口から吸引して竜巻を発生させる方法（例えば、特許公開平８−２８５３４０）などがあり、また、液体中における渦発生法としては、透明な円筒形の容器の底部から液体を噴出させて回転水流を形成させ、その回転水流が容器の中心を上昇するようにして竜巻状の渦を発生させる方法（例えば、特許公開平９−１３１９９９）、あるいは、円筒形の透明な容器の底部にプロペラを設け、その回転によって竜巻状の渦を発生させる方法（例えば、実用新案公開平６−３６６９３）などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以上に述べた従来の竜巻発生技術において、気体中の竜巻発生技術は局所排気技術としては優れているものの、構造が複雑で竜巻も直立的で単純なものとなり、また、液体中の竜巻状の渦発生技術は容器が円筒形で単純な竜巻状の渦しか得られず、いずれの技術も竜巻現象の観察鑑賞用としては不十分である。【０００４】  竜巻現象の観察鑑賞用には容器の横方向の空間が広いほうが理想的であり、したがって、長方形の容器において自然的で多彩な竜巻現象を発生できる竜巻現象発生装置の提供を本発明は目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、容器上層中央から左右へ二つの変形扇状の噴射流をつくることで容器下層に回転流を発生させて竜巻現象を発生させる仕組みにして上記課題の解決を図った。【０００６】  まず、上記課題の解決を図る竜巻現象発生装置の基本構造は、周縁部に分流板を下向きに取り付けたプレートの上面中央に駆動装置を倒立状態で取り付け、前記プレートの軸穴を通って下方へ突き出た前記駆動装置の回転軸の先端部にプロペラを取り付けてなる。【０００７】  次に、上記構造による竜巻現象発生の仕組みは、上記構造体を容器の上層中央にプロペラを下にして据え付けてプロペラを回転させると下方の流体が吸引されプレートによって整流されて遠心方向へ流れるが、その流れは分流板によって左右二つの方向へ偏向されて変形扇状の噴射流が生じて容器下層に回転流が生じて竜巻が発生する【０００８】  次に各構成についてであるが、まず、駆動装置の役割はプロペラを回転させることにあり、したがって、モーターの回転を直接又は減速してプロペラを回転させる機構とする。【０００９】  プレートの役割は、プロペラ噴射流を水平方向へ整流することにあり、その形状は円形又は楕円形又は多角形を用い、材質は容器内の照明と景観の点で透明なものがよい。【００１０】  プレートの使用状態については、液体中で竜巻を発生させる場合はプレートが液面に接する状態又は水没状態で使用し、軸穴にはＯリングのよなシール部材を装着する。【００１１】  プレートと分流板の構成部分はプロペラを収納する構造にしてもよく、この場合は中央に吸引口を設けたドーナツ盤状のカバーを分流板の下端等を利用して取り付ける。【００１２】  分流板の役割はプロペラで発生した噴射流を左右二つの方向へ偏向して変形扇状の噴射流をつくることで容器下層に回転流を発生させることにあり、その設置場所はプレート裏面の二箇所以上に対向状態で設け、材質は景観の点で透明なものがよい。【００１３】  分流板の設置位置は図３で示すようにプロペラが左回転（第一象限、第二象限、第三象限、第四象限の順で回転する）の場合は、長方形容器８の平面図の中心をプロペラ回転中心として横方向にＸ軸線、縦方向にＹ軸線を描いて四等分したときにできる第一象限（四等分のうちの右上の０度〜９０度）及び第３象限（四等分のうちの左下の１８０度〜２７０度）の領域にそれぞれ一枚以上の分流板を設置し、プロペラが右回転の場合は第二象限及び第四象限の領域にそれぞれ一枚以上の分流板を設置する。【００１４】  次に、プロペラの役割は下方の流体の吸引及びプロペラ噴射流を作り出すことにあり、したがって、プロペラのタイプは遠心式又は軸流式のいずれでもよく、遠心式タイプはブレードタイプ又はインペラタイプとし、ブレードタイプの羽根にはパイプ状、板状、棒状その他の様々な形で有効で、羽根数は二枚以上とし、羽根材質は透明なものがよい。【００１５】  次に容器（水槽又は部屋等）についてであるが、水槽の場合は容器は透明な材質とし、更に竜巻の姿を鮮明にするために容器の底や背景となる壁の色を青色系や黒色系等で着色したり、あるいは竜巻現象の臨場感を高めるために容器の底に航空写真、背景となる壁に風景写真等を用いる。【００１６】  次に、竜巻の可視化は、液体中での竜巻の可視化に固形物を用いる場合は、適度な沈殿性のある、おが屑やプラスチックの粉末や顆粒等を用い、気体中での竜巻の可視化に固形物を用いる場合は、白、青、赤、土や砂の色に着色した紙や発泡スチロールのような軽量な素材の箔、粒、球、あるいはピンポン球のような中空のボール状のものを用いる。【００１７】  次に、液体中又は気体中において竜巻の神秘性を高めるために暗室を用いる場合は、ライトアップやレーザー光線で様々に着色する。
【発明の効果】
【００１８】  上記のような解決手段で構成した結果、従来技術では竜巻の発生が困難だった長方形の容器であっても変化に富んだ多彩な竜巻現象の発生が可能となり、竜巻現象の観察や鑑賞に高い効果が得られるようになった。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１９】  以下、本発明の実施の代表的形態を図１、図２及び図５に基づいて説明する。
【００２０】  図１は、竜巻現象発生装置の実施例の概略斜視図で、その構造は基盤２の上面に減速機構を備えた駆動装置１を倒立状態で取り付け、該基盤２の裏面から下方へ突き出た四本の支柱３の先端にプレート４を取り付け、前記基盤２及び前記プレート４の軸穴を通って下方へ突き出た前記駆動装置１の回転軸６の先端部にプロペラ７ａを取り付け、更に前記プレート４の周縁部には可変式の分流板５ａを下向きに二箇所取り付けた構成でなる。
【００２１】  図２は、一般的な長方形の水槽を容器にして図１の竜巻現象発生装置を設置した実施例の概略正面図で、水を入れた容器８の蓋の部分に基盤２を橋渡して乗せ、プレート４を水面９より少し水没させた状態を示したものである。以下にその構成内容を説明する。
【００２２】  まず、基盤２は竜巻現象発生装置を容器８へ設置するためと駆動装置１及び支柱３を取り付けるためで、その材質は容器内の照明の点から透明なものを用いる。
【００２３】  支柱３は、駆動装置１を水面から離して防水するためとプレート４を水面９又は水中まで下げるためで、この実施例では円柱を四本使用し、材質は透明なものを用いる。
【００２４】  可変式の分流板５ａはプレート４の周縁部の二箇所に対向した状態で取り付けているが、この実施例においては二箇所の分流板を板等で連結していて、取付位置を同時に調整できるようにし、材質は透明なものを用いる。
【００２５】  プレート４は基盤２の裏面から下方へ突き出た四本の支柱３の先端にネジ止めして取り付け、そのプレート４の材質は容器内の照明と景観の点から透明ものを用いる。
【００２６】  プロペラ７ａは図５で示すように、その構造は羽根付根の近傍に吸引口１０と羽根先端部に噴射口１１を設け、更に前記噴射口１１の形状は前半分をカットして半円形の翼型を採用しており、ステンレスパイプを加工したものである。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  理科教育、竜巻研究、鑑賞用等
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  竜巻現象発生装置の実施例の概略斜視図。
【図２】  竜巻現象発生装置を容器に設置した実施例の概略正面図。
【図３】  容器形状及びプロペラ回転方向に対する分流板設置位置の関係図。
【図４】  竜巻現象発生装置の構造の異なる実施例の概略正面図。
【図５】  遠心式のパイプ状プロペラの実施例の概略斜視図。
【図６】  軸流式プロペラの実施例の概略斜視図。
【図７】  遠心式の板状プロペラの実施例の概略斜視図。
【符号の説明】
【００２９】      １  駆動装置
２  基盤
３  支柱
４  プレート
５ａ  分流板（可変式）、  ５ｂ  分流板（固定式）
６  回転軸
７ａ  遠心式プロペラ、  ７ｂ  軸流式プロペラ、  ７ｃ  遠心式プロペラ
８  容器
９  水面
１０  吸引口
１１  噴射口
【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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