JP2010044032A - 風力タ−ビンとしての回転力増強のための風洞 - Google Patents

Abstract

【課題】 化石燃料の枯渇が叫ばれて久しく、その弊害は山積している。そのような中で回転用に変形した翼で回転体を構築して、これに換気扇の吸い込み風力を作用させて入出力差の拡大に力点を置いたところの回転エネルギ−取り出し装置の作成に挑戦した。
【解決手段】 回転用に変形した翼の２０枚前後で回転体を構築して、これに換気扇による吸い込み風力を取り入れる構造となし、尚且つ該換気扇の排出空気を該回転体に即応した風洞で風圧を高めた後再活用を図り、構成各翼にフラップを付加することで、現行の，１２〜２４倍の揚力（回転力）を得ることができる。この高められた風圧で更に弾み車、或いは動輪をも押してまわすことで余裕ある回転をえることが出来る風力タ−ビンを得た。
早急な具現化に向けて多大の援助を期待して止まない。
【選択図】図１

Description

道程が長い密閉、巡回回路の中でファンを回して、該巡回回路の断面を拡大或いは縮小させて所定の風速（風圧）を得て空気力学研究に資するのが風洞であるが、本願では風洞で高められた風速（風圧）を回転体本体に取り込んで回転力の増強を図る。

滑らかな定常平行流を得るために流線形にするとか、道程を長くするなどしているが、長い膨張帰還路を試験体の直前で風路を狭めて、測定部を流れる空気の毎秒の運動エネルギ−がファンが供給するエネルギ−の６〜１０倍に設定しているのが一般の低速風洞である。（１０４ｍ／ｓｅｃ）講談社・科学の辞典

本願の回転体はシロッコ・ファンの反動羽根を変形した翼型に置き変えて翼の揚力を回転力として利用せんとするものであるが、そのためには翼の前面から相当強力な風圧を当てなければならない。前願出特願２００８−１５５９７１では換気扇のみの吸い込みの風圧で終始していたのであるが、これでは風圧が足りない。故にここにこの換気扇による排出風圧を再利用することとした。
該回転体の回転力を強めるには構成各翼にフラップを付加することで２〜３倍の揚力（回転力）が得られるが、更に排出空気を該風洞に取り入れて、圧力を上げることが出来れば、それを該回転体内に取り入れることで、風洞能力にもよるが、６〜１０倍ファンの風圧を上げられる。
よって該回転体に即応した効率的、経済的な風洞を付加することとした。

和傘を垂直にして半開きとし、一本足の芯軸で立って、換気扇の吸い込み風圧で回転しているのが該回転体である。従って回転体と換気扇は円筒の中に収まっている。
従って吸い込む空気で回転させた該換気扇の排気を風圧を高めて再利用することは可能であり、該換気扇のファンを動力源とするので風圧を１０倍位に出来れば大変な効果を期待することが出来る。

講談社・科学の辞典によれば、回転機で発生する損失には巻線、接続部分、ブラシの中での銅損、巻線、金属構造部分、フレ−ムでの漂遊負荷損、磁気材料や構造部品中での鉄損、さらに風損と摩擦損、加減抵抗器の損失等が掲げられている。
この中で本願では風損と摩擦損は風の循環や乱流に加え軸受け、シ−ル、ブラシの摩擦によって発生するとされる損失を手始めに金属構造部分、フレ−ムでの漂遊負荷損、更には直結発電器の鉄損、銅損などを軽視できない。その上空冷の高速機では風損がかなり大きいとされている。
これらの個々の損失に加えて、有用回転機とするためには慣性を付けることが大切となってくる。

低速飛行用の翼には長めで、丸みがあるものが推奨されている。即ち縦横比が大きいものである。
又ここで飛行翼を使用する利点は翼後縁にフラップを付加することが出来、それによっ揚力を（回転力を）２〜３倍アップさせることが出来ることにある。
であるから、縦横比が大きい各翼の後縁にフラップを付加することで回転力を２〜３倍アップすることが出来ることとなる。

きいほど速度が大きくなるとされているが、ここでの回転力の場合は揚力が重量と等しくつり合って水平飛行を続ける前の式が即ち揚力が回転の力のモ−メントにおけるＦとなり、このＦに半径をかけた値が力のモ−メントというところの所謂トルクである。（Ｌ＝ＦＲ）従ってこの値（トルク）に毎分回転数を乗じたものが回転の運動エネルギ−Ｗ＝Ｌθとなり、この値が入力換気扇の運動エネルギ−５４Ｗｈ試作ではを凌駕すれば一応本願の目的は達成されることになる。Ｐは空気密度（Ｋｇ・秒^２．／ｍ^４）、Ｃ_Ｌは揚力係数．Ｓは翼面積．

該回転体に即応した風洞を半解放とするも、完全閉鎖とするにせよ動力源は該換気扇による排出空気を再活用しようとするものであり、該排出空気を該風洞内で膨らませた後、反転させながら空気の流量を漸次狭い所に追い込んで風圧を上げて行きこれを再度該回転体内に取り入れて各翼の前縁に当てる措置は即ち飛行翼の場合はエンジン出力が増し揚力が上げ易くなるということとなる。このことは即ち該回転体の回転がより上がるということである。
この風圧を上げる措置には長い道程で少しづつ上げなければならないことは首肯できる。
また該回転体の構成各翼が２０枚前後と密集しているので翼間隔が狭くなり、果たして所定の揚力が出ているか否かの判断はつきかねるが、風洞とフラップの製作付加が巧く行けばすくなくとも風洞で６〜８倍、フラップで２〜３倍の回転力が得られるのであるが、小生の実験では６ｋｇの木製翼の回転体でｒｐｍ２８０〜３００を得ている。（発電器の回転は除外しているが。）
該風洞は丈の高い逆円錐台の形になるが、（図面参照）回転体と換気扇が共に収まる円筒と該風洞との間の間隙は漸次狭まり、回転体の芯軸が通る孔と芯軸との間隙は僅かに開 かくして該風洞は滑らかな定常平行流を得ることは難しいが、それなりの風流（風圧）を得ることができるので、該回転体に即応した回転力アップのための所謂風力タ−ビンとしての機能を果たす機構となる。
前記の抵抗損失を回転促進要素が凌駕して力強い回転を続けて自動車のエンジンに匹敵する回転を得るには、回転の底力つまり力強い電池との共同作業で得られるものと思われる。

小生は昭和４５年頃、石油燃料が枯渇するという警鐘がならされる頃からエネルギ−は回転で得られるという認識をして水車等への興味を持ち、図書館で関係する書物の部署を抜き書きメモとしていた。電気学会からはこのようなエネルギ−を専門用語ではキネティック・エネルギ−という教示を頂いた。和訳すると力学上の、とか運動上のということである。当初は扇風機で回すところの風車であったが、常に何かまわらないかということは念頭にあった。又中学時代から発明家を志していたし、百葉箱の記録を取ったりもした。
一つの形を造り出してみると、其処から種々発展、伸展してゆく。その底流には常に回転に対する強い執着心が必要である。
又空気で自動車は走るとひょんな方向に口にしたので、今日の情報化社会ではその情報が先行して随分追いつめられたこともある。そのような訳で回転には負荷を凌駕してそれを維持できれば動力源としての応用の巾は広い。
慣性が大きな回転の初動には相応の力を必要とするが、性能のいい電池との協同でその利用範囲は巾広いものとなる。成せば成るである。
こういう言い方は願出には好ましくないが、発電、動力源としての効用は多大なものがあるであろう。そしてこの回転に有用性をもたせるには唯単に回るだけでは用をなさないのであって、その回転が相当大きなフライ・ホィ−ルとか動輪とかを付加させて、その後の回転に大きな慣性を持たせることが肝要となる。本願の構成各翼には該風洞を付加することで各種の損失を補い、大きな慣性負荷をも凌駕し、もって動力源、エネルギ−源としての効果を期待できる。
早急な具現化に向けての多大の援助を期待して止まない。

全体図（横透視図） 各翼に付加するフラップ

符号の説明

１．換気扇 ４．遮蔽板 ２．回転体本体 ３．芯軸 ５．円筒
６．風洞 １０．圧力調整孔 １１ フラップ １２ 弾み車
風洞内矢印は風流、下の矢印は回転方向。

Claims (1)

1. ２０枚前後の変形翼で構成した円錐台回転体とその動力源であるところの換気扇を収めた円筒を覆う風洞として逆円錐台の天板の中央部分を凹ませてせり上がった周囲も又流線形に膨らませて外周を立ち下げて該円筒の下位部分で又流線形で内側に曲げ、回転体の芯軸の回転を妨げないような孔を開けその周囲を流線形でせり上げることを特徴とする解放風洞。

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