(57)【要約】【要  約】【課  題】     従来、風車や水車を使って仕事量を取り出し、あるいはスクリューやプロペラを使って推力を得るときに翼の周りで先端渦や失速が起き易く効率が悪かった。【解決手段】翼端失速や、翼端渦による騒音や損失を防ぐための回転翼の翼端を連接するように翼端整流板を設けたことにより、翼端失速や翼の周りの渦などを抑えることができ、またフライホイル機能を持たせたことでトルク変動を低減することができる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体車において、回転翼の翼端を連接するように翼端整流板を設けた流体車。
【請求項２】
上記翼端整流板は、流体車がプロペラ型流体車においては、翼の先端を円筒状の翼端整流板を連接して設けたことを特徴とする請求項１記載の流体車。
【請求項３】
上記翼端整流板は、流体車が垂直軸型流体車においては、翼の先端を円盤状または同心円盤状翼端整流板を連接して設けたことを特徴とする請求項１記載の流体車。
【請求項４】
翼端整流板は、該翼端整流板にフライホイル機能を持たせたことを特徴とする、請求項１〜３記載の流体車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、風車や水車あるいはスクリューやプロペラ（以下、これらを総じて「流体車」という。）によって流体からエネルギーを取り出し、あるいは推進軸にエネルギーを与えて推進力を得る効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、風力発電や水力発電（以下、両者を総じて「流体力発電」という。）、粉挽きや揚水などで、あるいはまた船舶や航空機の推進に流体車を使用してきた。
このとき、一定の流速の流体から如何に多くのエネルギーを取り出せるか、あるいは一定のエネルギーから如何に大きな推進力を得られるか、という効率を向上させることに対し多くの努力が払われてきた。
【０００３】
例えば、プロペラ型流体車では、流体からのエネルギーを高効率で取り出すには、同じ強さの流体速度なら、より高いトルクを発生させることが効率を高める最も有効な手段であることはいうまでもない。
【０００４】
トルクは、流体車の回転翼（以下、単に「翼」という。）の回転軸（以下、「公転軸」
という。）からの距離とその点で翼が発生する回転方向に働く揚力の積の総和であるので、翼先端に行くに従って翼弦長を増やし（以下、「逆テーパー翼」という。）、先端部揚力を増やしてトルクの向上を図る翼を用いる工夫などがこの対策である。
【０００５】
ところが一方で、如何なる流体力学力的特長を備える流体車も共通して抱える悩みは、翼端に生じやすい渦による騒音や効率の低下、あるいは流線が翼面から剥がれてしまい、翼の揚力がなくなる現象（以下、「失速」という。）もまた翼端で生じやすい。
翼端で生じた失速（以下、「翼端失速」という。）は、容易に翼全体に波及する。
【０００６】
これらを防ぐため、および翼の強度向上のために翼の先端に向かうに従って細く(翼断面の翼弦長を短く)し（以下、「テーパー翼」という。）、先端を丸めるとかの対策がとられている。
【０００７】
さらには、翼端失速を防止するために、翼の先端では迎角を減らす（以下、「翼端ねじり下げ」という。）方法をとっていた。
【０００８】
トルクを稼ぐための逆テーパー翼と、失速を防止するためのテーパー翼、あるいは先端を丸めた形状や、翼端ねじり下げといった一見逆の措置がなぜとられるのかというと。
【０００９】
逆テーパー翼では翼端失速が起きやすいことから十分な迎角をとることが出来なかったし、翼端渦も発生しやすく騒音問題も、損失も大きな課題であった。
【００１０】
高トルクを生み出すには、逆テーパー翼と、失速に強い特性を両立させるために翼端の空力特性を向上させる、もしくは翼の全長を伸ばしてトルクの向上を図る以外には方法が無かった。
【００１１】
翼が揚力を発生するのは前面と背面では、流速が異なり、面に働く動圧が異なるからであるが、前面の正圧部と背面の負圧部との間に仕切りが無い翼端を通って、前面の正圧部の流体が背面の負圧部分へ廻りこみ、背面に接していた流線が翼面から剥がれてしまうために翼端失速がおきる。
【００１２】
これを阻止するために、翼前面から翼背面に廻り込む流体の動きを妨げる障壁として、プロペラ型流体車については、図１に示すように翼１の面に垂直な薄板２（以下、「翼端整流板」という。）を、翼端に付加する方法がある。
【００１３】
垂直軸型流体車では翼の先端の位置を隣同士変えて、後ろから来る翼が、前の翼端で発生した渦による干渉によってその性能が削がれるのを防止するとか、あるいは図２に示すように翼端整流板を設けるといった工夫がなされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
翼端整流板を備えた翼を用いた流体車においても、翼端整流板そのものがやはりその前縁及び後縁の周辺では、渦や流れの乱れ（以下、「乱流」という。）を生じ、騒音及び損失を完全に除去するには至っていなかった。
【００１５】
また、翼の全長を伸ばしてトルクの向上を図る方法も設備が大型化して高価になる以外に、翼の強度が要求されてくるので大きなトルクを発生させる逆テーパーの翼の採用は困難になるという問題も解決されてはいなかった。
【００１６】
次に、流体力発電などでは、特に問題となるのが流体の速度の強弱によるトルクの変動である。
【００１７】
これは、出力としての電力や周波数の変動となり大変扱いにくい変動として全体の効率に及ぼす影響も大きい。
【００１８】
この対策として図５に示すように翼の先端に回転慣性を増やすための重量物（以下、「フライホイル」という。）を付加する方法も考えられているが、このフライホイル自体が翼端の流体の乱れを生じさせる原因ともなる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願第１の発明は、流体車において、回転翼の翼端を連接するように翼端整流板を設けた流体車である。
【００２０】
本願第２の発明は、上記翼端整流板は、流体車がプロペラ型流体車においては、翼の先端を円筒状の翼端整流板を連接して設けたことを特徴とする請求項１記載の流体車である。
【００２１】
本願第３の発明は、上記翼端整流板は、流体車が垂直軸型流体車においては、翼の先端を円盤状または同心円盤状翼端整流板を連接して設けたことを特徴とする請求項１記載の流体車である。
【００２２】
本願第４の発明は、上記翼端整流板は、該翼端整流板にフライホイル機能を持たせたことを特徴とする、請求項１〜３記載の流体車である
【００２３】
本願発明の流体車とは、風車や水車のように流体の流れから回転翼を利用してエネルギーを取り出し、あるいはプロペラやスクリューのように回転軸にエネルギーを与えて回転翼を利用して推進力を発生させる装置の総称である。
【００２４】
風車や水車と、プロペラやスクリューは、回転翼に発生する揚力、抗力によってトルクを得るか、推力を得るかの相違だけであるので、以下トルクを得る作用について述べる。
【００２５】
上記の諸問題を解決する方法はないかと研究を重ねた結果、以下の発明に及んだ。
【００２６】
翼端整流板の前縁・後縁の周りでも渦や乱流が発生するので、図３に示すとおりプロペラ型流体車では翼端整流板を翼の先端に接する該流体車の回転軸を中心軸に持つ円筒状の翼端整流板を連接して設けることで翼端整流板3自身に前縁・後縁をなくすることができる。（請求項２）
【００２７】
同じ理由で、図４に示すとおり垂直軸型流体車で、翼端整流板を翼の先端に接する該流体車の回転中心を中心軸とする円盤状４Ａ若しくは同心円盤状４Ｂにすることで前縁・後縁がなくすることができる。（請求項3）
【００２８】
また、図6にしめす連接した翼端整流板６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの重量を増やしてやることによって、フライホイル機能を持ち、かつその前縁、後縁をなくすることができる。（請求項４）
【発明の効果】
【００２９】
プロペラ型流体車で、翼端整流板を、翼先端を結ぶ円筒形にすることにより、整流板の前縁、後縁がなくなるので、整流板に周辺の渦による騒音や損失を軽減することが出来、より確実に翼端失速が防止できるので高トルクを生み出す逆テーパー翼の採用も可能である。（請求項２）
【００３０】
垂直軸型流体車で、翼端整流板を、翼の先端を結ぶ形の円盤状若しくは同心円盤状にすることにより、整流板の前縁、後縁がなくなるので、整流板による渦や乱流による騒音や損失を軽減することが出来、より確実に翼端失速が防止できる。また後方で回転してくる翼を乱流に巻き込む予防も出来る。（請求項３）
【００３１】
流体車で、連接した翼端整流板にフライホイル機能を持たせたことにより、流体車全体の流体抵抗をさほど増やさずに回転慣性を増加することが出来、乱流の発生や損失も抑制できる。（請求項４）
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】翼端整流板を備えたプロペラ型流体車の正面図、斜視図、側面図。
【図２】翼端整流板を備えた垂直軸型流体車の斜視図。
【図３】円筒状翼端整流板を備えたプロペラ型流体車の正面図、斜視図、側面図。
【図４】円盤状および同心円盤状翼端整流板を備えた垂直軸型流体車の斜視図。
【図５】フライホイルを備えた、プロペラ型流体車の正面図、斜視図および垂直軸型流体車の斜視図。
【図６】円筒状翼端整流板にフライホイル機能を持たせたプロペラ型流体車の正面図、斜視図、側面図
【図７】円盤状、同心円盤状翼端整流板にフライホイル機能を持たせた垂直軸型流体車の斜視図。比較図。
【符号の説明】
【００３３】
1    翼
２    翼端整流板
３    円筒状翼端整流板
４Ａ  円盤状翼端整流板
４Ｂ  同心円盤状翼端整流板
５    フライホイル
６Ａ  円筒形翼端整流板フライホイル
６Ｂ  円盤状翼端整流板フライホイル
６Ｃ  同心円盤状整流板フライホイル
【図１】
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【図２】
2009299650.tif 000004
【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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