JPS6131188A - Optical motor decorative toy - Google Patents

Optical motor decorative toy

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JPS6131188A
JPS6131188A JP15425684A JP15425684A JPS6131188A JP S6131188 A JPS6131188 A JP S6131188A JP 15425684 A JP15425684 A JP 15425684A JP 15425684 A JP15425684 A JP 15425684A JP S6131188 A JPS6131188 A JP S6131188A
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JP
Japan
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impeller
plate
light
reflective
present
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JP15425684A
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Japanese (ja)
Inventor
孝志 青木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目的〕 産業上の利用分野 この発明は、大気中をこおいて光エネルギーにより回転
する羽根車、飾り羽根車あるいは任意形の飾り回転体を
もつ飾りおもちゃに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object] Industrial Application Field This invention relates to a decorative toy having an impeller, a decorative impeller, or an arbitrary decorative rotating body that rotates in the atmosphere using light energy.

従来の技術 光を羽根車をこ照射することにより、光のエネルギーを
直接機械的回転のエネルギーに変換する装置としては、
1873年にCrooke sが発明したラジオメータ
という装置がある(例えば、眞島正市、磯部孝[計測学
通論J (1983,3)東京大学出版会、p198)
。これは第19図に示したように透明な高真空球の中に
垂直軸型羽根車を入れたものである。
Conventional technology A device that directly converts light energy into mechanical rotational energy by irradiating an impeller with light is as follows:
There is a device called a radiometer invented by John Crooke in 1873 (for example, Masaichi Majima, Takashi Isobe [Measurement Theory J (1983, 3) University of Tokyo Press, p. 198)
. As shown in Fig. 19, this is a transparent high-vacuum bulb with a vertical shaft type impeller placed inside it.

各羽根はうすい平板であり、その板面は鉛直面内Gこあ
る。そして羽根の一面のみ黒い煤を塗り、他面は白いか
ピカピカの反射面をこしである。光が羽根に当たると黒
い面の温度が他面より上昇し、黒い面に当たる分子は温
められ、運動量が増加する。
Each blade is a thin flat plate, and the plate surface is G in the vertical plane. Then, one side of the feather is coated with black soot, and the other side is coated with a white or shiny reflective surface. When light hits the feather, the temperature of the black side rises compared to the other side, and the molecules that hit the black side are warmed and their momentum increases.

この運動量の増加は分子が羽根に衝突し反発するさいを
こ起るから、羽根をこ圧力が生じ黒い面が押されるよう
な形で羽根車の回転が起る。ラジオメータは現在飾り的
おもちゃとして用いられている。
This increase in momentum causes the molecules to collide with and repel the blades, creating pressure on the blades and causing the impeller to rotate in such a way that the black surface is pushed. Radiometers are currently used as decorative toys.

発明が解決しようとする問題点 上述のラジオメータは極めて軽い羽根車しか回転せず得
られる回転のパワーも小さいという欠点がある。また回
転のエネルギーは真空球の中に発生しているので、その
エネルギーを真空をやぶることなく外部をことり出すの
には、余分の仕組およびエネルギー損失を伴なう。また
羽根車が回転し続けるためをこは、球内が高い真空に保
たれている必要があり、大気圧にすると回転しないとい
う欠点がある。そして真空中の気体分子の平均自由行程
が球の寸法と同程度でないといけないので、大きな羽根
車(例えば寸法数m)を作ることは困難である。
Problems to be Solved by the Invention The above-mentioned radiometer has the disadvantage that only an extremely light impeller rotates and the rotational power obtained is small. Also, since rotational energy is generated inside the vacuum sphere, extracting that energy from the outside without breaking the vacuum requires extra mechanisms and energy loss. In addition, in order for the impeller to continue rotating, it is necessary to maintain a high vacuum inside the bulb, which has the disadvantage that it will not rotate if it is at atmospheric pressure. Since the mean free path of gas molecules in vacuum must be comparable to the size of a sphere, it is difficult to make a large impeller (for example, several meters in size).

ラジオメータの羽根は真空度を劣化させるものは使えな
いため、自ずと使える材料上の制約がある。従って飾り
羽根を作る場合、その分の制約はまぬがれない。また羽
根の片面の光吸収を大きくし、他面のそれを小さくしな
いと回転しないという点からも、飾り羽根車を作る上で
の制約が起ってくる。な◆こよりも真空の中蛋こ羽根車
を組込まなければならない点がやっかいである。
Radiometer blades cannot be made of materials that degrade the degree of vacuum, so there are natural limitations regarding the materials that can be used. Therefore, when making decorative feathers, such restrictions cannot be avoided. Another constraint on making decorative impellers is that they cannot rotate unless the light absorption on one side of the blade is increased and the light absorption on the other side is decreased. What is more troublesome is that an impeller must be installed inside the vacuum.

本発明は従来のものがもつ上述の欠点を一掃するもので
あり、大気中で作動可能で、回転のパワーが大きく、外
部からの太陽光による自然光はもちろん人工光によって
も回転し、羽根車や回転体に対しいかなる位置をこ光源
があってもよく、そして直径数mにも及ぶ大きな羽根車
をも可能とならしめた、光エネルギーにより直接機械的
回転運動を起こす羽根車、飾り羽根車あるいは任意形状
の飾り回転体を有する飾りおもちゃを提供することを目
的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the conventional ones. It can operate in the atmosphere, has a large rotational power, can be rotated not only by natural sunlight from the outside, but also by artificial light, and uses an impeller and The light source can be located at any position relative to the rotating body, and impellers, decorative impellers, or decorative impellers that generate mechanical rotation directly by light energy have made it possible to create large impellers with a diameter of several meters. An object of the present invention is to provide a decorative toy having a decorative rotating body of arbitrary shape.

〔構成〕〔composition〕

問題点を解決するための手段 第1図は、本発明第1実施例を示す斜視図であり、第2
図はその分解斜視図である。第3図は第1図の平面図で
ある。数枚の反射整流板1が渦状に配置しである。図で
は渦状をなす反射整流板は8枚で示したが、8枚に限定
するものではない。
Means for Solving the Problems FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, and a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
The figure is an exploded perspective view. FIG. 3 is a plan view of FIG. 1. Several reflection straightening plates 1 are arranged in a spiral shape. In the figure, eight spiral-shaped reflective rectifying plates are shown, but the number is not limited to eight.

この渦状反射整流板の渦の中心部に羽根車2が、底板4
の中心から垂直にたてた回転軸5に回動自在壷こ軸支し
である。両端開放型の筒3は第1図のように反射整流板
の上方にとりつける。第1〜3図では筒3の直径は、羽
根車2の直径より少し大きい場合を例示したが、この大
きさに限定するものではなく、もっと大きくて(例えば
底板4と同じ直径蚤ニし)てちよろしい。その場合は反
射整流板1の上部を3円環状の板のふたをする。
The impeller 2 is located at the center of the vortex of this spiral reflection straightening plate, and the bottom plate 4
The pot is rotatably supported on a rotating shaft 5 which is perpendicular to the center of the pot. The cylinder 3, which is open at both ends, is attached above the reflective rectifier plate as shown in FIG. In Figs. 1 to 3, the diameter of the cylinder 3 is illustrated as being slightly larger than the diameter of the impeller 2, but it is not limited to this size, and may be larger (for example, the diameter of the cylinder 3 is the same as that of the bottom plate 4). That's great. In that case, the upper part of the reflective rectifying plate 1 is covered with a three-circular plate.

以上の手段により、羽根車は光エネルギーを受けて大気
中で従来よりもずっと大きなパワーで力強く回転する。
By using the above method, the impeller receives light energy and rotates powerfully in the atmosphere with much more power than before.

この渦状をなす反射整流板1を使うかわり警こ、第11
図に示したような底板4の中心から放射状に伸びるよう
にとりつけた反射整流板8を使う方法も上述の問題を十
分解決してくれる手段である。
Instead of using this spiral-shaped reflective rectifying plate 1, the 11th
A method of using a reflective rectifying plate 8 attached to extend radially from the center of the bottom plate 4 as shown in the figure is also a means to sufficiently solve the above-mentioned problem.

この場合は、底板の外周にそって筒3を設け、筒の中に
羽根車または回転体を垂直に軸支する。
In this case, a tube 3 is provided along the outer periphery of the bottom plate, and the impeller or rotating body is vertically supported in the tube.

あるいは、渦状をなす反射整流板1と放射状をなす反射
整流板8の両方を併用する方法もよい手段であり、併用
法の例を第12図に示した。併用法の場合は円筒はあっ
てもなくても回転するが、あった方が回転のパワーが大
きくなる。
Alternatively, it is also a good method to use both the spiral-shaped reflective rectifier plate 1 and the radial-shaped reflective rectifier plate 8, and an example of the combined method is shown in FIG. In the case of the combination method, the cylinder will rotate with or without the cylinder, but the rotational power will be greater if it is present.

作用 !ず、第1図に示した装置から羽根車2を取り出し、こ
れを垂直軸に回動自在【こ軸支した場合、即ち裸の状態
の羽根車を垂直軸にて回動自在に軸支した場合の作用に
ついて先に述べる。
Action! First, take out the impeller 2 from the device shown in Fig. 1, and place it rotatably around a vertical axis. The effect in this case will be described first.

この裸の羽根車に光を照射すると大気中で羽根車の回転
が比較的弱いながら起ることが判った。
When this naked impeller was irradiated with light, it was found that the impeller rotated in the atmosphere, albeit relatively weakly.

いま水平面に対する羽根の傾きの角度を第4図に示すよ
うをこθとすると、羽根車の角速度は第5rI!Jの曲
線(、−)に示したようになり、θに依存する。
Now, if the angle of inclination of the blade with respect to the horizontal plane is θ as shown in FIG. 4, the angular velocity of the impeller is 5rI! It becomes as shown in the curve (, -) of J, and depends on θ.

またトルクおよび軸出力(=トルクX角速度)のθ依存
性は、それぞれ第6図の曲線(α)および第7図の曲線
(d)に示した。θ−90’およびその近傍の角度にお
いては回転は起らず、単に微小角度の左右への振れとな
る。ラジオメータノ羽根ハθ−90°iこ作られている
ので、その羽根車を大気中に置けば左右にかすかにふれ
るのみで回転は起らないということになる。それでは、
ラジオメータの羽根(第19図)を傾ければ、大気中で
回転するかというと、やはり左右のふれが起るのみで殆
んど駄目である。第2図、第15図、第16図、第17
図(こ示したように羽根を傾けると同時にもつと長くし
、そして羽根の枚数を多くしてやらないと回転は困難で
ある。
The θ dependence of torque and shaft output (=torque x angular velocity) is shown in the curve (α) in FIG. 6 and the curve (d) in FIG. 7, respectively. At angles of θ-90' and the vicinity thereof, no rotation occurs, and only a slight left-right deflection occurs. Since the radiometric impeller is made to have an angle of θ-90°, if the impeller is placed in the atmosphere, it will only slightly touch left and right and will not rotate. Well then,
If you tilt the radiometer blade (Fig. 19), it will rotate in the atmosphere, but it will only vibrate from side to side, which is almost useless. Figure 2, Figure 15, Figure 16, Figure 17
If the blades are both tilted and held as shown in the figure, rotation will be difficult unless the blades are lengthened and the number of blades is increased.

第5図の曲線(α)、第6図の曲線(cL)、および第
7図の曲線(tZ) fこ示したように、θが3o°付
近と150°付近において最大の角速度、トルクおよび
軸出力が得られる。この場合、羽根の片面の光反射率を
大きくし、他面の光吸収率を大きくしてもよく、あるい
は両面とも同一状態の面にしてもよろしい。θ〈90°
では時計方向、θ〉9o°では反時計方向の回転となる
。従って、第1図および第2図(こ示した羽根車は時計
方向に回転する。
The curve (α) in Figure 5, the curve (cL) in Figure 6, and the curve (tZ) in Figure 7. As shown, the maximum angular velocity, torque, and Axial output can be obtained. In this case, the light reflectance of one side of the blade may be increased and the light absorption rate of the other side may be increased, or both surfaces may be in the same state. θ〈90°
In this case, the rotation is clockwise, and when θ>9o°, the rotation is counterclockwise. Therefore, the impeller shown in FIGS. 1 and 2 rotates clockwise.

真空中の気体分子の平均自由行程は、真空度によるが実
際のラジオメータの場合、数1程度である。これを二対
し大気中での平均自由行程は、1o−4日程度である。
The mean free path of gas molecules in a vacuum depends on the degree of vacuum, but in the case of an actual radiometer, it is approximately several 1. In comparison to this, the mean free path in the atmosphere is about 10-4 days.

従りて光照射したとき、羽根の表面から10  ■程度
の距離内に運動量の大きい分子からなる沿面層が発生す
る。そして羽根の傾き角0が90°でないときに羽根の
両面での圧力差が起り回転運動が起るものと考えられる
Therefore, when irradiated with light, a creeping layer consisting of molecules with large momentum is generated within a distance of about 10 cm from the surface of the blade. It is thought that when the inclination angle 0 of the blade is not 90°, a pressure difference occurs on both sides of the blade, causing rotational movement.

この回転のトルクと軸出力は、第6図の曲線(α)およ
び第7図の曲線(cL) Gこ示すようをこ、θが30
’付近および1506付近のところで最大になることが
実験により得られたわけである。以I−は裸の羽根車で
あって、このままでは回転のトルクや軸出力は小さい。
The torque and shaft output of this rotation are shown by the curve (α) in Figure 6 and the curve (cL) in Figure 7.
It was experimentally found that the maximum value is reached near '' and 1506. Hereinafter, I- is a bare impeller, and as it is, the rotational torque and shaft output are small.

つぎに羽根車を第1図に示す如き構造にて実験してみる
と、回転の角速度、トルクおよび軸出力はそれぞれ第5
rl!Jの曲線(b)、第6図の曲線(b)および第7
図の曲線Cb) jこ示したよう1こなり、裸の羽根車
に較べて著るしく大ぎくなる。本発明における反射整流
板1は、渦状(こ配置しであるので、周囲からくる光を
集光して羽根を照射する作用をしている。また底板4は
上方および斜め上方からの光を反射して羽根車に当てる
作用をしている。
Next, when we experimented with an impeller with the structure shown in Figure 1, we found that the angular velocity of rotation, torque, and shaft output were
rl! Curve (b) of J, curve (b) of Fig. 6 and Fig. 7
As shown in the curve Cb in the figure, the curve becomes significantly larger than that of a bare impeller. The reflective rectifier plate 1 in the present invention is arranged in a spiral shape, so it has the function of concentrating light coming from the surroundings and irradiating the blades.Furthermore, the bottom plate 4 reflects light from above and diagonally above. It has the effect of applying it to the impeller.

もちろん直接羽根に当たる光線もある。光照射により羽
根で発生した熱エイ・ルギーは気体分子の熱エネルギー
となり、上昇気流となる。筒3は気流の上昇を助ける作
用をしているし、この上昇気流に伴ない渦状反射整流板
の各間隙から吸い込まれる気流は、渦流の形に整流され
て中へ入り羽根の片面に当たるので羽根車の回転を促す
Of course, there are also rays of light that hit the blades directly. The heat energy generated in the blades by light irradiation becomes thermal energy of gas molecules and becomes an updraft. The cylinder 3 has the function of helping the airflow rise, and the airflow that is sucked in from each gap of the spiral reflection straightening plate along with this rising airflow is rectified in the form of a vortex, enters the inside, and hits one side of the blade, so that the airflow Encourage the car to rotate.

この方法によれば、第5図の曲線(b)、第6図の曲線
Cb)および第7図の曲線(b) Gこ示したように、
θ−90″′およびその近傍において、角速度、トルク
、軸出力はOとならず、かなり大きな値を示し、またい
かなるθに対しても回転運動が起る。
According to this method, as shown in the curve (b) of FIG. 5, the curve Cb) of FIG. 6, and the curve (b) G of FIG.
At and around θ-90'', the angular velocity, torque, and shaft output do not become O, but show considerably large values, and rotational motion occurs for any θ.

実験してみると、羽根車の形状をこ関係なく回転が起こ
る。最も極端な例として、羽根を全然有しない円筒形あ
るいは円板形のものでも軸支すれば回転する。また動物
の形、人形、植物の形等々も軸支すれば回転する。しか
しながら、θ中30°〜60°の傾きの羽根をもつ羽根
車の形状のものの方が回転のトルクおよび軸出力は断然
大きい。
Experiments show that rotation occurs regardless of the shape of the impeller. In the most extreme example, a cylindrical or disk-shaped object with no blades can rotate if supported on its axis. Animal shapes, dolls, plant shapes, etc. can also rotate if they are supported on their axis. However, the rotation torque and shaft output of an impeller having blades inclined at 30° to 60° in θ are far greater.

第8図は本発明第2実施例の平面図であワて、反射整流
板1を第3図の平板のかわりをこ、第8図に示したよう
な形の曲面板を用いることを示している。この反射整流
板も平面板と同様の作用をもつ。ここ(こ図示した形の
曲面板の代りに折曲げ板を用いたり、その他の変形も考
えられる。
FIG. 8 is a plan view of a second embodiment of the present invention, showing that a curved plate having the shape shown in FIG. 8 is used as the reflection rectifying plate 1 instead of the flat plate shown in FIG. 3. ing. This reflective rectifier plate also has the same effect as a flat plate. It is also possible to use a bent plate instead of the curved plate shown here, or to use other modifications.

第9図は本発明第3実施例であり、筒の」1方をすぼめ
た形の筒を用いる方法である。このようにすると上方へ
の気流のすい」二げが強くなる。従ってその分だけ筒の
長さを短かくできる。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, which uses a tube in which one side of the tube is constricted. By doing this, the upward airflow will become stronger. Therefore, the length of the cylinder can be shortened by that much.

第10図は本発明第4実施例であり、外筒7の中をこ内
筒6を設けた構造のものである。このよう昏こすると上
方への気流のすい」−げが強くなる。従ってその分だけ
筒の長さを短かくできる。
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention, which has a structure in which an inner cylinder 6 is provided inside an outer cylinder 7. When this happens, the upward air flow becomes stronger. Therefore, the length of the cylinder can be shortened by that much.

第11図は、本発明第5実施例の底板等の斜視因である
。反射整流板8が底板4に傾けて中心より放射状に取付
けであるので、下からの気流がらせん状に」−昇し、羽
根の回転を促す作用をもつ。この放射状に配置した反射
整流板8は、第1図に示した渦状の反射整流板1と両方
同時に併用してもよく、あるいはどちらか一方だけでも
よい。即ち、渦状反射整流板1がなくても、この放射状
反射整流板8の上を3館3をのせた構造を用いると、筒
の中で羽根車および回転体の回転は起る。第11図には
、この底板4を支える支持具9の下(二反射板10をお
く方法を示している。この反射板は羽根車(こ光を集め
る作用をする。
FIG. 11 is a perspective view of the bottom plate, etc. of the fifth embodiment of the present invention. Since the reflective rectifier plate 8 is mounted on the bottom plate 4 at an angle and radially from the center, the airflow from below rises in a spiral shape, which has the effect of promoting the rotation of the blades. The radially arranged reflective rectifying plates 8 and the spiral reflective rectifying plate 1 shown in FIG. 1 may be used together at the same time, or only one of them may be used. That is, even without the spiral reflection rectification plate 1, if a structure in which the three shafts 3 are mounted on the radial reflection rectification plate 8 is used, the rotation of the impeller and the rotating body will occur within the tube. FIG. 11 shows a method of placing two reflecting plates 10 under the support 9 that supports the bottom plate 4. This reflecting plate functions to collect light from the impeller.

第12図は本発明第6実施例の説明図であり、反射板1
1.12を設けることにより、上方および斜め」1方か
らくる光線が、これらによって反射し羽根車に集まるよ
うにした構造である。反射板11は渦状の反射整流板1
の間隙に設け、反射板12は底板4の外周(こ沿って設
けである。この場合、底板4と反射板12が一体となっ
て凹面鏡の形をなすようにしてもよい。このほか、さら
に公知の集光法(例えば、日本太陽エネルギー学会「太
陽エネルギー読本」(昭52.5)オーム社、I)21
0 )を併用して集光すればなお軸出力は向上する。な
お第12図は渦状の反射整流板1と放射状の反射整流板
8の両方を併用している構造である。この場合、筒3は
なくても羽根車は回転するが、あった方が回転のパワー
が大きくなる。
FIG. 12 is an explanatory diagram of the sixth embodiment of the present invention, in which the reflector 1
1.12, the structure allows light rays coming from above and diagonally to be reflected and concentrated on the impeller. The reflection plate 11 is a spiral reflection straightening plate 1
The reflecting plate 12 is provided in the gap, and the reflecting plate 12 is provided along the outer periphery of the bottom plate 4. In this case, the bottom plate 4 and the reflecting plate 12 may be integrated into a concave mirror shape. Known light concentration methods (for example, Japan Solar Energy Society "Solar Energy Reader" (Showa 52.5) Ohmsha, I) 21
0) can be used in combination to condense the light, further improving the axial output. Note that FIG. 12 shows a structure in which both the spiral reflection rectifier plate 1 and the radial reflection rectifier plate 8 are used. In this case, the impeller rotates even without the cylinder 3, but the rotational power is greater if it is present.

第13図は本発明第7実施例の説明図であり、1個ある
いは複数個の豆ランプ、照明ランプ、その他の人工的な
光源14〜18を、さらをこ装飾的な美りさを増加させ
ると同時に回転トルクおよびパワーを一トげる目的で、
本装置の内部や外部にとりつけたものである。光源はど
こにあってもよろしい。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the seventh embodiment of the present invention, in which one or more small lamps, lighting lamps, and other artificial light sources 14 to 18 are further arranged to increase the decorative beauty. At the same time, for the purpose of increasing rotational torque and power,
It is attached to the inside or outside of this device. The light source can be anywhere.

羽根車や飾り回転体の動きを外部から観察するとき、透
明な筒3の中にある光源15は筒3の表面を光らせない
のでとてもみやすくなる。光源17.18の場合は光源
から発生する熱気流も回転(3利用できるという利点が
ある。光源18を用いるときは底板4と反射整流板8を
透明にするとよい。
When observing the movement of the impeller or the decorative rotating body from the outside, the light source 15 inside the transparent tube 3 does not illuminate the surface of the tube 3, making it very easy to see. In the case of light sources 17 and 18, there is an advantage that the hot air current generated from the light source can also be used in rotation. When using the light source 18, it is preferable to make the bottom plate 4 and the reflective rectifier plate 8 transparent.

第14図は本発明第8実施例でその斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of the eighth embodiment of the present invention.

これは筒に渦状をなす反射整流板を設けた形状のもので
ある。このようをこしても上述のものと同じ作用で筒の
中の羽根車は回転する。第14図の場合、一枚の透明板
(こいくつかの反射整流板状の切り込みを入れてから、
板を丸めて筒状となし、その透明板の両端を一箇所で接
合すればできるので簡易製造法に向いている。但しこの
ままでは反射整流作用が弱いので回転のトルクおよび軸
出力が小さくなることはまぬがれない。そこで軸出力の
必要な大きさに応じて、反射整流板をつぎだして外の方
へ伸ばしてやればよい。あるいは放射状の反射整流板8
をもつ底板を併用してもよい。
This has a shape in which a spiral reflection straightening plate is provided on a cylinder. Even if this happens, the impeller inside the cylinder will still rotate due to the same effect as described above. In the case of Fig. 14, one transparent plate (after making several reflection rectifier plate-like incisions,
It is suitable for a simple manufacturing method because it can be made by rolling a plate into a cylindrical shape and joining both ends of the transparent plate at one place. However, if it continues as it is, the reflection rectification effect will be weak, so it is inevitable that the rotational torque and shaft output will become small. Therefore, depending on the required magnitude of the shaft output, a reflective rectifier plate can be added and extended outward. Or radial reflection rectifier plate 8
You may also use a bottom plate with

第15図は本発明第9実施例であり、その斜視図である
。これは子供の背たけはどの大きな羽根車も可能である
ことを示した。もちろんこれより大きなものも可能であ
る。図で羽根20と回転軸5以外のものは透明にすると
、内部の回転が観察しやすい。羽根20は円錐で台形の
透明バイブにらせん巻きをこしである。羽根車のどこに
でも飾りもの(人形、その他)をつけることができる。
FIG. 15 is a perspective view of a ninth embodiment of the present invention. This showed that any large impeller is possible for the child's back height. Of course, larger sizes are also possible. By making everything other than the blades 20 and rotating shaft 5 transparent in the figure, it is easier to observe the internal rotation. The blade 20 is a conical trapezoid that is spirally wound around a transparent vibrator. Decorations (dolls, etc.) can be attached anywhere on the impeller.

第16図は本発明第10実施例の斜視図である。動物の
形、家の形、植物の形、人形の形等々の任意形状の飾り
を同転させる方法を示している。図のように飾りものの
下方に何枚かの羽根をつければ回転しやすくなる。羽根
には回転の方向にあわせた角度の傾き角をもたせて、回
転トルクとパワーを最大にした方がよい。またこの羽根
は透明(こすれば飾り物だけを目立たせ、羽根を目立た
ないようにする効果がある。なお羽根はなくても、もち
ろん回転する。しかし回転のトルクとパワーは弱くなる
FIG. 16 is a perspective view of a tenth embodiment of the present invention. It shows how to rotate decorations of arbitrary shapes such as animal shapes, house shapes, plant shapes, doll shapes, etc. If you attach some feathers to the bottom of the decoration as shown in the picture, it will rotate more easily. It is better to maximize rotational torque and power by giving the blades an angle of inclination that matches the direction of rotation. Also, these blades are transparent (if you rub them, you can make only the decorations stand out and make the blades less noticeable. Of course, even without the blades, it will rotate, but the rotational torque and power will be weaker.

第17図は本発明第11実施例の斜視図である。羽根1
の形を図示したような形にして羽根をつくると、とても
よく回転する。この場合の羽根の傾き角θは、いろんな
傾き角0をあわせもった形になっている。第18図をこ
いろんな形状の羽根の縦断面図を示したが、第16図の
羽根は第18図(a)(こ相当する。第17図の羽根の
縦断面は第18図の(C)に似ている(完全をこ同じで
はない)。第18図に示した(a、)〜(f)以外にも
いろんな羽根の形が考えられるが、全体としてみて傾斜
をもつよう(こしてやればよく回転する。
FIG. 17 is a perspective view of the eleventh embodiment of the present invention. Feather 1
If you make a blade with the shape shown in the diagram, it will rotate very well. In this case, the blade inclination angle θ is a combination of various inclination angles 0. Figure 18 shows longitudinal cross-sectional views of blades of various shapes, and the blade in Figure 16 corresponds to Figure 18(a).The vertical cross-section of the blade in Figure 17 corresponds to (C ) (but not exactly the same). Various shapes of blades other than (a,) to (f) shown in Fig. It rotates well.

つぎに風の影響について述べると、第12図で反射板1
1.12.13と底板4は上方または斜め上方からくる
風を反射整流板1の内部へと導びき羽根車に渦状の風と
なって当てる作用をもつ。風向は一般には水平成分が主
なので、反射整流板1.8の間隙から渦状やらせん状を
こ整流されて内部を二人り、羽根車の回転をいっそう助
ける働らきをする。従って本発明の光モーター装飾玩具
は光エネルギーのみならず風力エイ・ルギーも併用可能
である。
Next, to discuss the influence of wind, in Figure 12, the reflector 1
1.12.13 and the bottom plate 4 have the function of guiding the wind coming from above or diagonally upward into the reflection rectifying plate 1 and hitting the impeller as a spiral wind. Since the wind direction generally has a horizontal component, the current is rectified in a spiral or spiral form through the gap between the reflective rectifier plates 1.8, which acts to further assist the rotation of the impeller. Therefore, the optical motor decorative toy of the present invention can use not only light energy but also wind energy.

本発明の実施例の図においては、全て筒の水平断面が円
の場合を示したが、筒でありさえすれば他の形状でもよ
ろしい。また筒はなくても回転するが、あった方がトル
クおよび軸出力が大きくなる。但し、第11図に示した
放射状反射整流板の構成だけを用いる場合は底板の上に
筒が常に必要である。
In the drawings of the embodiments of the present invention, the horizontal cross sections of the cylinders are all circular, but other shapes may be used as long as they are cylinders. Although it will rotate without the cylinder, the torque and shaft output will be greater if there is one. However, if only the configuration of the radial reflection rectifying plate shown in FIG. 11 is used, a tube is always required on the bottom plate.

羽根車や回転体は反射整流板1または8によって起る光
または気流の渦の中心部に設けても、それよりもっと上
方の簡の中に設けてもよい。但し上方の筒の中では回転
トルクおよび軸出力が小さくなることはさけられない。
The impeller or rotating body may be provided at the center of the vortex of light or airflow caused by the reflective rectifying plate 1 or 8, or may be provided in a cage further above it. However, it is unavoidable that the rotational torque and shaft output become small in the upper cylinder.

ラジオメータは羽根が高熱源、そしてガラス球が低熱源
として働く一種の熱機関であるが、低熱源のガラス球も
放射をこよるかなりな温度上昇があるため効率低下をま
ぬがれない。ところが本発明の光モーター装飾玩具にお
ける低熱源は反射整流板の開口部であり、自由空間と直
接後していることと、さら昏こ気流が流れやすい構造で
あるので、そのような心配はない。
A radiometer is a type of heat engine in which the blades serve as a high heat source and the glass bulb serves as a low heat source, but even the glass bulb, which is a low heat source, suffers from a drop in efficiency due to the considerable temperature rise due to radiation. However, in the optical motor decorative toy of the present invention, the low heat source is the opening of the reflective rectifier plate, which is directly behind the free space, and the structure allows easy air flow, so there is no such concern. .

漸次放射を弱めていくとき、ラジオメークの方が先に止
まるが、本発明の光モーター装飾玩具は依然として回り
続ける。即ち光モーター装飾玩具の方が回転のための光
放射強度の閾値が低い。
When the radiation is gradually weakened, the radio make stops first, but the optical motor decorative toy of the present invention continues to rotate. That is, the optical motor decorative toy has a lower threshold of light radiation intensity for rotation.

〔効果〕〔effect〕

発明の効果 本発明昏こよる、大気中で光エイ・ルギーを直接機械的
エネルギーに変換する光モーター装飾玩具は、以下蚤こ
記す(1)〜(10)の効果を有する。
Effects of the Invention The optical motor decorative toy according to the present invention, which directly converts light energy into mechanical energy in the atmosphere, has the following effects (1) to (10).

(1)大気中で作動するので真空中から機械的エイ・ル
ギーを外に取り出すという余分な仕組と、そのときのエ
ネルギー損失がなくなり、そして羽根車、飾り羽根車お
よび飾り回転体の製造、取扱いも簡便になる。
(1) Since it operates in the atmosphere, there is no need for the extra mechanism of extracting mechanical energy from the vacuum and energy loss at that time, and there is no need for the production and handling of impellers, decorative impellers, and decorative rotating bodies. It also becomes easier.

(2)従来のラジオメータに較べて、本発明の光モータ
ー装飾玩具の方が回転が起る光放射強度を二対する閾値
が低い、つまり回転しやすい、という効果がある。
(2) Compared to conventional radiometers, the optical motor decorative toy of the present invention has a lower threshold value for the light radiation intensity at which rotation occurs, that is, it rotates more easily.

(3)本発明の構造を使えば、大きな装ft(例えば寸
法数m)が可能となる。装置が大きいほどトルクと軸出
力が大きくなるので従来のものより格段をこ大きなトル
クと軸出力のものを作ることができる。従って演出効果
が大きい玩具ができる。
(3) By using the structure of the present invention, a large installation (for example, several meters) is possible. The larger the device, the greater the torque and shaft output, so it is possible to create a device with significantly greater torque and shaft output than conventional devices. Therefore, a toy with a great performance effect can be created.

(4)室内にて窓側の明るいところならば、自然放射に
より十分回転する。また人工光を二対しては、一般に使
われている電気スタンド(40W)や蛍光灯スタンド(
15W)のそばに置いても十分回転するという効果があ
る。
(4) If you are indoors in a bright place near a window, the rotation will be sufficient due to natural radiation. In addition, for artificial light, commonly used desk lamps (40W) and fluorescent lamp stands (
15W), it has the effect of rotating sufficiently even when placed near it.

(5)回転体は羽根車と限らず、任意形状のものでよい
ので、動物、花、人形等々の形の飾りができるという効
果がある。
(5) Since the rotating body is not limited to an impeller and may be of any shape, there is an effect that decorations in the shapes of animals, flowers, dolls, etc. can be made.

(6)羽根の片面の光吸収を大きくし、他面の光吸収を
小さくすることなしに羽根をつくることができるという
効果がある。
(6) There is an effect that the blade can be made by increasing the light absorption on one side of the blade without reducing the light absorption on the other side.

(7)光源の位置は、羽根や回転体を二対しどこに設け
てもよいので透過光や反射光による光の演出ができると
いう効果がある。
(7) The light source can be placed anywhere on the blades or rotating bodies, so there is an effect that light can be produced using transmitted light or reflected light.

(8)開口部の開口度を調節することをこより、回転速
度、トルク、軸出力を調節できる。
(8) By adjusting the degree of opening of the opening, the rotational speed, torque, and shaft output can be adjusted.

(9)風も回転に寄与するので、風力エネルギ〜も併用
できる。
(9) Since wind also contributes to rotation, wind energy can also be used in combination.

(10)比較的低い温度で直接メカニカルな回転運動を
起すユニークな一種の熱機関としての教育玩具的効果が
ある。
(10) It has the effect of being an educational toy as a unique type of heat engine that directly causes mechanical rotational motion at a relatively low temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例でその斜視図、第2図は第
1図の分解斜視図、第3図は第1図の平面図、第4図は
羽根車の羽根の水平に対する傾斜角θを示す図、第5図
は角速度のθ依存性を示す図(実験データ)、第6図は
トルクのθ依存性を示す図(実験データ)、第7図は軸
出力(=トルクx角速度)のθ依存性を示す図(実験デ
ータ)、第8図は本発明第2実施例の平面図、第9図は
本発明第3実施例の筒の斜視図、第10図は本発明第4
実施例の筒の斜視図、第11図は本発明第5実施例で底
板等の斜視図、第12図は本発明第6実施例の説明図、
第13図は本発明第7実施例の説明図、第14図は本発
明第8実施例でその斜視図、第15rXJは本発明第9
実施例でその斜視図、第16図は本発門弟10実施例で
その斜視図、第17図は本発明第11実施例でその斜視
図、第18図(α)〜(f)は羽根の縦断面図、第19
図は従来公知のラジオメータ、である。
Fig. 1 is a perspective view of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an exploded perspective view of Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of Fig. 1, and Fig. 4 is a horizontal view of the impeller blades. Figure 5 shows the angle of inclination θ, Figure 5 shows the θ dependence of angular velocity (experimental data), Figure 6 shows the θ dependence of torque (experimental data), and Figure 7 shows the shaft output (= torque). Fig. 8 is a plan view of the second embodiment of the present invention, Fig. 9 is a perspective view of the cylinder of the third embodiment of the present invention, and Fig. 10 is a diagram showing the θ dependence of angular velocity) (experimental data). Invention No. 4
FIG. 11 is a perspective view of the bottom plate etc. of the fifth embodiment of the present invention; FIG. 12 is an explanatory diagram of the sixth embodiment of the present invention;
Figure 13 is an explanatory diagram of the seventh embodiment of the present invention, Figure 14 is a perspective view of the eighth embodiment of the present invention, and No. 15rXJ is the ninth embodiment of the present invention.
Fig. 16 is a perspective view of the 10th embodiment of the present invention, Fig. 17 is a perspective view of the 11th embodiment of the present invention, and Figs. 18 (α) to (f) are the perspective views of the blades. Longitudinal sectional view, No. 19
The figure shows a conventionally known radiometer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 渦状をなす反射整流板1あるいは放射状をなす反射整流
板8の両方またはいずれか一方を底板4に固定し、これ
らの反射整流板によって光あるいは気流が回転するとき
のその回転の中心部もしくは中心部近くの上方に羽根車
、飾り羽根車あるいは任意形の飾り回転体を軸支し、反
射整流板1と8の両方または1の方だけを使うときは上
部に筒3を有し、または有しない、そして反射整流板8
のみを使うときは上部に筒3を有する、光エネルギーを
機械的回転運動に変える装置をもつ装飾玩具。
Either or both of the spiral-shaped reflective rectifier plate 1 and the radial-shaped reflective rectifier plate 8 are fixed to the bottom plate 4, and when light or airflow is rotated by these reflective rectifier plates, the center or center of rotation is fixed. An impeller, a decorative impeller, or an arbitrary decorative rotating body is pivotally supported near the upper part, and when using both reflective rectifying plates 1 and 8 or only 1, the tube 3 may or may not be provided at the upper part. , and a reflective rectifier plate 8
A decorative toy that has a tube 3 at the top when using a chisel and has a device that converts light energy into mechanical rotational movement.
JP15425684A 1984-07-25 1984-07-25 Optical motor decorative toy Pending JPS6131188A (en)

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