JP2006242549A - 人工竜巻発生機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の局所排気技術等による竜巻の生成は部屋、容器、誘導管や噴射装置、ファンケース等が必要であり複雑かつ製作も容易でなく、又、竜巻へのエネルギー投入が直接でないため効率が低く、さらに、機械や装置の大きさに対する竜巻の伸長度も小さく、海上などで発生する自然竜巻のような自由空間で丈の高い竜巻の生成を主な目的とする場合にはその構成に問題があり、もっと効率が良く単純で簡易な人工竜巻発生機を実現することが本発明の目的。
【解決手段】 本発明は、上記目的を達成するために駆動用機器（１）の軸受部とブレード（５）の間に整流板（３）を配置することで遠心式ファン機能と軸流式ファン機能の二つを生じるよにしておき、前記ブレード（５）を回転させることで下方からの吸引流（７）と旋回しながら斜め下方へ逆噴射状に吹き出す吹出流（６）の二つの気流を直接同時に作り出し、竜巻発生に必要な気流の形成を可能にして課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレードと整流板を組み合わせて竜巻を発生させる機械に関する。

従来の竜巻発生技術には局所排気技術等があり、竜巻発生に必要な上昇流と旋回流を形成させるために、例えば、上昇流を得るための吸引口を天井部分に一個、旋回流を得るための穴を部屋や容器の底の隅に数個設けて目的達成を図ったり（例えば、特許公開２００１−１０８２６６号参照）、又、上昇流に換気システムの吸引流を用い、旋回流に送気システムの吹出流をパイプを通して下方に誘導して用いたり（例えば、特許公開平８−２８５３４０号参照）、あるいは、前記パイプを省略して吸引口の周囲から吹出流をエアーカーテン状に下方に噴射して旋回流を生成させ、竜巻の発生を図っているものもある（例えば、特許公開２００１−９１００７号、特許公開２００３−３２９２８０号参照）。

以上に述べた従来の竜巻発生の技術では部屋、容器、誘導管や噴射装置、吸排気装置等が必要であり、仮にファンを直接用いても複雑かつ製作も容易でない。

又、竜巻へのエネルギー投入が直接でないため効率も低く、そのぶん機械や装置も大きくなり、吹き出し部におけるエアーカーテン形成直径に対する竜巻の伸長度も小さく、これについて鋭意研究の実験結果では、部屋や容器を用いない場合の従来技術での伸長度は吹き出し部のエアーカーテン形成直径の二〜三倍未満であった。

以上のことから、従来の技術は局所排気技術としては非常に優れているが、海上などで発生する自然竜巻のような自由空間で丈の高い竜巻の発生を主な目的とする場合にはその構成に問題があり、もっと効率が良く伸長度も大きく、単純で簡易な人工竜巻発生機を実現することが本発明の目的。

本発明は、上記目的を達成するためにブレートの後方に整流板を配置することで直接同時に必要気流の生成を行う。

上記のような解決手段で構成した結果、天井扇風機のように露出したブレートを回転させるだけで吸引流と旋回しながら斜め下方へ逆噴射する吹出流の二つの気流を直接同時に得ることができるようになり、製作も容易で人工竜巻発生機と床面や地面との間に伸長度五〜十以上の竜巻を効率的かつ容易に発生できるようになった。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を代表的な実施例の図１〜図３に基づいて説明する。

まず、図１を用いて本発明の基本構成を説明すると、最上部に倒立状態の駆動用機器（１）があり、駆動用機器（１）の軸受部に整流板（３）を取り付け、その整流板（３）の中心部を貫通して回転軸（２）が下方へ伸び、その回転軸（２）にブレート（５）を取り付けた構成となっている。

駆動用機器（１）とは、電動モータ、油圧モータ、空気モータ、各種エンジン、各種変速機等を意味し、整流板（３）の保持とブレード（５）の駆動が主な役割。

整流板（３）の役割は、ブレート（５）の回転によって吸引される空気を下方からの吸引流（７）のみに制限して吸引空気を遠心方向へ案内する遠心式ファン機能、更に吸引空気を逆噴射、つまり、斜め下方へ吹き出し易くする軸流ファン機能の二つ。

したがって、整流板（３）の形状は円形、多角形、四角形、三角形、その他の形でも効果が認められるが、性能と製作の点で円形が最も理想的。

又、整流板（３）の表面の状態には、平面状（図１の整流板３参照）、すり鉢状（図２の整流板３ａ参照）、凹レンズ状などを用いる。

更に、整流板（３）の大きさは、例えば大きな竜巻を発生させる大型機械をできるだけ軽量化する場合は図１で示すようにブレード（５）の先端が描く先端円よりも小さなサイズとしたり、あるいはブレード（５）の回転による危険性を重視する場合は図２で示すように先端円より大きい、又は同等のサイズにして危険防止カバーの役割を持たせる。

次にブレード（５）の役割も二つあり、一つは下方からの空気を吸引して吸引流（７）を発生させ、更に吸引した空気を遠心方向へ加速しながら回転成分を与えて旋回流を生成する遠心式ファン機能。

もう一つは、生成した旋回流を羽根の先端部分から逆噴射、つまり、斜め下方へ吹き出す吹出流（６）を生成する軸流式ファン機能。

このように、一つの回転面で遠心式ファン機能と軸流式ファン機能の二つを同時に生じさせるにはブレード（５）の構造と取り付け状態が重要で、ブレート（５）の付根から一定寸法までを空気抵抗の大きな羽根構造にして遠心方向へ風を送る遠心式ファン機能を持たせ、例えば、板を回転軸（２）と平行に設けたような構造と取り付け状態にする。

更に、軸流式ファン機能を生じさせるためにはブレート（５）の先端へゆくにつれピッチをつける、あるいは、羽根の先端部分たけにピッチを与えてリバース状態のプロペラのように吸引流とは逆方向へ風を吹き出すような構造と取り付け状態にする。

次に、図１と図３において整流板（３）の周囲にリバーサー（４，４ａ）を用いた基本的な実施例を示しているが、これを用いる理由は竜巻（８）の伸長度、安定度、容姿は逆噴射状の吹出流（６）の吹き出し角度によって決まることから、リバース角度を簡単に調整できるようにして目的とする竜巻を得るためである。

したがって、理想的な吹き出し角度を得るためには、ブレート（５）の先端部分のピッチを当初より精密な計算を行って設置する方法と、大まかなピッチに固定しておき、後にリバーサー（４、４ａ）を出し入れして理想的角度を得る方法等を用いる。

又、リバーサー（４、４ａ）の形状は、図１で示すような筒状のリバーサー（４）、あるいは図３で示すような遠心方向に傾斜する漏斗状のリバーサー（４ａ）等を用いる。

次に、ブレード（５）の断面形状は、飛行機の翼断面のような流線形、板の切断面のような長方形、Ｌ字形、三日月形、Ｖ字形、円形、その他の形で効果が認められることから特に限定はなく、いずれの形でも良い。

又、ブレード（５）の形状は、飛行機の主翼に例えると矩形翼（図１のブレード５参照）、先細翼、前進翼（図２のブレード５ａ参照）、後退翼、三角翼、その他の形で効果が認められることから特に限定はなく、いずれの形でも良い。

更に、ブレート（５）の羽根数は二枚、三枚、四枚、あるいはそれ以上の羽根数でも効果が認められることから特に限定はなく、いずれの羽根数でも良い。

産業上の利用可能

本発明の実験モデルにおける竜巻の伸長度は十以上を達成できることから、机上の小さな竜巻から数十メートル級の巨大竜巻まで発生可能で、又、一般的な竜巻から神秘的な竜巻まで演出できる。したがって、本発明の産業上の利用可能例としては、気象研究、理科教材、各種ロビーのディスプレイ、科学館や水族館などでの空中や水中における竜巻実演、温泉や銭湯などでの水蒸気竜巻、美しく神秘で不思議な自然現象でもあることからその独特の感動を応用した癒し系の医療等々。

人工竜巻発生機の基本的な実施例の断面図である。 小さな直径のブレードを用いた人工竜巻発生機の断面図である。 整流板に漏斗状のリバーサーを装着した断面図である。

符号の説明

１ 駆動用機器
２ 回転軸
３、３ａ 整流板
４、４ａ リバーサー
５、５ａ ブレード
６ 吹出流
７ 吸引流
８ 竜巻
９ 床面や地面

Claims (4)

1. ブレード（５）の先端が回転によって描く先端円より小さなサイズの整流板（３）を駆動用機器（１）の軸受部に取り付け、前記整流板（３）を貫通して突き出ている回転軸（２）に前記ブレード（５）を取り付ける構成でなり、前記構成を下方から見て前記構成中心から遠心方向へ一定距離の範囲は遠心方向へ風を送る遠心式ファン機能、前記一定距離より外側の範囲は逆噴射状に下方へ風を吹き出す軸流式ファン機能を持たせ、前記ブレート（５）を回転させることで前記構成の下方からの吸引流（７）と前記構成の周縁部から逆噴射状に斜め下方へ旋回しながら吹き出す吹出流（６）を生成し、前記吸引流（７）と前記吹出流（６）の二つの気流の相互作用によって竜巻（８）を発生させることを特徴とする人工竜巻発生機。
2. 前記請求項１において、前記整流板（３）は前記ブレード（５）の先端が回転によって描く先端円以上の大きなサイズとすることを特徴とする人工竜巻発生機。
3. 前記請求項１、２において、前記整流板（３）の周囲に吹出流（６）の吹出角度を調整するため可動式のリバーサー（４、４ａ）や前記整流板（３）と一体化した固定式のリバーサーを設けることを特徴とする人工竜巻発生機。
4. 前記請求項１、２、３において、前記整流板（３）は、その表面をすり鉢状や凹レンズ状にくぼませて遠心方向に傾斜をつけることを特徴とする人工竜巻発生機。

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