WO2021038912A1 - クロスフローファン、これを備えた揚力発生装置およびこれを備えた航空機 - Google Patents

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flow fan
vane
rotating cylinder
rotating
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PCT/JP2020/004616
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雄貴 森崎
和宏 今井
雅之 小田
康寛 齋木
沙織 丹羽
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三菱重工業株式会社
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C21/00—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow
    • B64C21/02—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like
    • B64C21/025—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow by use of slot, ducts, porous areas or the like for simultaneous blowing and sucking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/04—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal of transverse-flow type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C2230/00—Boundary layer controls
    • B64C2230/04—Boundary layer controls by actively generating fluid flow

Definitions

  • the present disclosure relates to a cross-flow fan, a lift generator equipped with the cross-flow fan, and an aircraft equipped with the cross-flow fan.
  • Patent Document 1 discloses a cross-flow fan that improves lift by sucking in the boundary layer on the upstream side of the airframe surface of an aircraft.
  • the cross-flow fan has a problem that it is difficult to secure the wind pressure and the air volume as compared with other fans such as a propeller fan. In order to solve this problem, it is conceivable to increase the fan diameter or increase the rotation speed. However, if the fan diameter is increased, the space for arranging the cross flow fan may be restricted, and if the rotation speed is increased, the power consumption will be increased.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and is a cross-flow fan capable of increasing wind pressure and air volume without increasing the diameter, a lift generator equipped with the cross flow fan, and an aircraft equipped with the cross flow fan.
  • the purpose is to provide.
  • the cross-flow fan of the present disclosure includes a plurality of vanes arranged around the rotation axis at predetermined intervals in the circumferential direction, and a tongue portion arranged on the outer peripheral side of the vanes.
  • a rotating cylinder provided on the inner peripheral side of the vane and on the tongue side of the rotating axis and rotating around a central axis parallel to the rotating axis, and the rotating cylinder on the rotating axis side. It is provided with a rotating cylindrical body drive unit that rotates in a direction along the flow.
  • FIG. 1 shows an aircraft 1 equipped with a cross-flow fan 3 used as a lift generator.
  • Aircraft 1 is equipped with main wings 7 on both sides of the fuselage 5.
  • a horizontal stabilizer 8 and a vertical stabilizer 9 are provided behind the fuselage 5.
  • Each main wing 7 is provided with a turbojet engine 10 as a propulsion device.
  • a front edge flap 7a is provided on the front edge side of each main wing 7, and a trailing edge flap 7b is provided on the trailing edge side of each main wing 7.
  • a slot-shaped suction port 12 is provided in front of the cross-flow fan 3, and a slot-shaped discharge port 13 is provided behind the cross-flow fan 3.
  • the cross-flow fan 3 sucks air from the suction port 12 and discharges air from the discharge port 13. By sucking air from the suction port 12, the separation of the boundary layer flow flowing on the upper surface (outer surface) of the main wing 7 is suppressed, and the lift is increased.
  • FIG. 2 shows a cross section of the cross flow fan 3.
  • the broken line indicates the air flow.
  • the cross flow fan 3 is arranged in the air passage formed by the wall portion 14.
  • the cross flow fan 3 includes a plurality of vanes 15 arranged around the rotation axis C1 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • Each vane 15 has the same cross section in the vertical direction of the paper surface of FIG. 2 and extends.
  • the vanes 15 are connected to each other by a ring-shaped frame 19.
  • Each vane 15 rotates in the rotation direction R1 (counterclockwise in FIG. 2) about the rotation axis C1.
  • each vane 15 is rotationally driven by a vane drive motor (vane drive unit) 21.
  • the vane drive motor 21 is provided, for example, on one end side of the cross flow fan 3 (on the right end side of the right main wing 7 in FIG. 1).
  • a tongue portion 17 is arranged on the outer peripheral side of each vane 15.
  • the tongue portion 17 is fixed to the main body side of the main wing 7.
  • a cylindrical body (rotating cylindrical body) 23 is provided on the inner peripheral side of each vane 15 and on the tongue portion 17 side of the rotating axis C1.
  • the central axis C2 of the cylindrical body 23 is provided parallel to the rotation axis C1.
  • the columnar body 23 extends in the vertical direction of the paper surface of FIG. 2, and is equivalent to the length of the vane 15 in the vertical direction of the paper surface.
  • the diameter of the cylindrical body 23 is set to be equal to or less than the distance between the vanes 15 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the cylindrical body 23 rotates in the rotation direction R2 (counterclockwise in FIG. 2) about the central axis C2.
  • the rotation direction R2 of the cylindrical body 23 is rotated in a direction along the flow flowing on the rotation axis C1 side when viewed from the cylindrical body 23.
  • the cylindrical body 23 is rotationally driven by a cylindrical body drive motor (rotary cylindrical body drive unit) 25.
  • the cylindrical drive motor 25 is provided, for example, on one end side of the cross flow fan 3 (on the left end side of the right main wing 7 in FIG. 1).
  • a vane drive motor 21 is driven by a command of a control unit (not shown), and each vane 15 is rotated around the rotation axis C1.
  • the cylinder drive motor 25 is driven by a command from the control unit, and the cylinder 23 is rotated around the central axis C2.
  • a circulation vortex V1 is formed on the tongue portion 17 side of the cylinder 23 by the action of the tongue portion 17 and the cylinder 23.
  • the circulating vortex V1 rotates counterclockwise in FIG.
  • the mainstream flow F1 is formed from the suction port 12 side to the discharge port 13 across the cross flow fan 3.
  • a columnar body 23 that rotates around the central axis C2 is provided on the inner peripheral side of each vane 15 and on the tongue portion 17 side of the rotation axis C1.
  • the cylindrical body 23 can be positioned near the position of the circulation vortex V1.
  • the cylinder drive motor 25 is used to rotate the cylinder 23 in the direction along the mainstream flow F1 flowing on the rotation axis C1 side.
  • the cylindrical body 23 can perform the same action as the circulation vortex V1.
  • the region of the circulating vortex V1 becomes smaller, and the air volume can be further obtained.
  • the cylindrical body 23 is rotated in the direction along the mainstream flow F1 flowing on the rotation axis C1 side, the mainstream flow F1 flowing on the rotation axis C1 side can be strengthened to increase the wind pressure. As described above, the wind pressure and the air volume can be increased without increasing the diameter of the cross flow fan 3.
  • the cross section of the cylinder 23 was made as small as possible. As a result, the region of the circulating vortex V1 can be limited to a small size, and the air volume can be further increased.
  • the vane drive motor 21 and the cylindrical drive motor 25 are provided separately, the vane 15 and the cylindrical body 23 can be individually rotated and controlled.
  • the aircraft 1 is equipped with a lift generator using a cross flow fan 3, it is possible to realize a high lift by omitting a lift generator such as a conventional flap.
  • the vane drive motor 21 and the cylindrical drive motor 25 are provided separately, but they may be combined as one common drive motor (common drive unit) 27.
  • a common drive motor 27 is provided on the right end side of the cross flow fan 3 of the main wing 7 on the left side.
  • the rotational driving force output from the common drive motor 27 is distributed to each vane 15 and the cylindrical body 23 by the gear 28.
  • cylindrical body 23 is used, but it may be a rotating cylindrical body shape.
  • unevenness may be formed on the outer peripheral surface of the cylinder.
  • concave portions 30a and convex portions 30b are alternately provided at predetermined intervals in the circumferential direction to form a gear shape.
  • FIGS. 4A and 4B it may be a cylindrical body 23 "with a plurality of vanes 32. Specifically, as shown in FIG. 4A, it extends outward in the radial direction from the central axis C2.
  • a plurality of existing vanes 32 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. For example, as shown in the figure, four vanes 32 may be provided at equal intervals of 90 °. However, the number of vanes 32 is the number of vanes 32. It is not limited to four.
  • two discs 34 are provided at both ends of each vane 32 in the axial direction so as to sandwich each vane 32. Each vane 32 is integrally fixed by these discs 34.
  • the fluid existing on the outer peripheral side is further increased by each vane 32 swirling around the central axis C2, as compared with the case where the outer circumference of the cylindrical body 23 is a cylindrical surface. A lot can be scraped off, and the strength of the circulation right figure can be increased.
  • the cross-flow fan 3 has been described as being used for the aircraft 1, but other than the aircraft 1, it can also be applied to the wings of an aerodynamic machine such as the wings of a wind turbine, and the hydrofoil It can also be applied to the wings of hydraulic machines such as wings.
  • the loss flow fan described in the above-described embodiment, the lift generator equipped with the loss flow fan, and the aircraft equipped with the lift fan are grasped as follows, for example.
  • the cross flow fan (3) includes a plurality of vanes (15) arranged around a rotation axis (C1) at predetermined intervals in the circumferential direction, and an outer peripheral side of the vanes (15).
  • the tongue portion (17) arranged in the vane (15) is provided on the inner peripheral side of the vane (15) and on the tongue portion (17) side of the rotation axis (C1) and is parallel to the rotation axis (C1).
  • a rotating cylinder (23) that rotates around the central axis (C2) and a rotating cylinder driving unit (25) that rotates the rotating cylinder (23) in a direction along a flow flowing on the rotation axis (C1) side. ) And.
  • the cross-flow fan blows air so as to intersect a plurality of vanes provided in the circumferential direction by forming a circulating vortex on the inner peripheral side of the vanes and on the tongue side of the rotation axis.
  • a rotating cylinder that rotates around the central axis is provided on the inner peripheral side of the vane and on the tongue side of the rotating axis.
  • the rotating cylinder driving unit is used to rotate the rotating cylinder in the direction along the flow flowing on the rotation axis side.
  • the rotating cylinder can be made to perform the same action as the circulating vortex.
  • the Magnus effect obtained by the rotating cylinder reduces the area of the circulating vortex, and the air volume can be further obtained. Further, since the rotating cylinder is rotated in the direction along the flow flowing on the rotation axis side, the mainstream flow flowing on the rotation axis side can be strengthened to increase the wind pressure. As described above, the wind pressure and the air volume can be increased without increasing the diameter of the cross flow fan.
  • the diameter of the rotating cylinder (23) is set to be equal to or less than the distance between the vanes (15) adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the diameter of the rotating cylinder was set to be less than or equal to the distance between the vanes.
  • the cross flow fan (3) includes a vane drive unit (21) for rotating the vane in the circumferential direction, in addition to the rotating cylindrical body drive unit (25).
  • the rotation of the rotating cylinder and the vane can be controlled individually.
  • the cross-flow fan (3) includes a common drive unit (27) for rotating the vane (15) in the circumferential direction together with the rotating cylinder (23).
  • the rotating cylinder and vane may be rotated using a common drive unit.
  • the drive units can be integrated into one.
  • unevenness is formed on the outer peripheral surface of the rotating cylinder (23').
  • the fluid on the outer peripheral surface can be scraped off. This makes it possible to increase the strength of the circulating vortex.
  • the uneven shape include a gear shape in which irregularities are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the rotating cylinder includes a vane (32) that swivels around the central axis of the rotating cylinder.
  • the lift generator according to one aspect of the present disclosure includes the cross flow fan (3) according to any one of the above, which is provided at a position where the flow flowing on the outer surface of the main body is sucked.
  • the aircraft (1) according to one aspect of the present disclosure is equipped with the above lift generator.
  • the lift generator can be provided, for example, on the trailing edge portion of the main wing or the rear portion of the fuselage.
  • the lift generator can be applied to the wings of an aerodynamic machine such as the wings of a windmill, and can also be applied to the wings of a hydraulic machine such as the wings of a hydrofoil.
  • Aircraft 3 Cross-flow fan 5 Body 7 Main wing 7a Front edge flap 7b Rear edge flap 8 Horizontal stabilizer 9 Vertical stabilizer 10
  • Turbojet engine 12 Suction port 13
  • Outlet port 14 Wall 15 vane 17 Tongue 19 Frame 21 Vane drive motor ( Vane drive unit) 23, 23', 23 "Cylinder (rotary cylinder) 25 Cylindrical drive motor (rotary cylindrical drive unit) 27 Common drive motor (common drive unit) 28
  • Gear 30a Concave 30b Convex 32 Vane 34 (for cylinder) Disk C1 (for cylinder) Rotating axis C2 (Rotating cylinder) Central axis F1 Mainstream flow R1 (for vane) Rotation direction R2 Rotational direction (of cylinder) V1 Circulating vortex

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

直径を大きくすることなく風圧や風量を増大することができるクロスフローファンを提供する。クロスフローファン（３）は、回転軸線Ｃ１の回りに周方向に所定間隔を空けて配置された複数のベーン（１５）と、ベーン（１５）の外周側に配置された舌部（１７）と、ベーン（１５）の内周側でかつ回転軸線Ｃ１よりも舌部（１７）側に設けられ、回転軸線Ｃ１と平行な中心軸線Ｃ２の周りに回転する円柱体（２３）と、円柱体（２３）を、回転軸線Ｃ１側を流れる流れに沿う方向に回転させる円柱体駆動モータと、を備えている。

Description

クロスフローファン、これを備えた揚力発生装置およびこれを備えた航空機
　本開示は、クロスフローファン、これを備えた揚力発生装置およびこれを備えた航空機に関するものである。
　特許文献１には、航空機の機体表面の上流側の境界層を吸い込むことによって揚力を向上させるクロスフローファンが開示されている。
米国特許出願公開第２０１７／０２６７３４２号明細書
　クロスフローファンは、プロペラファンなど他のファンに比べて風圧および風量を確保するのが困難であるという課題を有する。この課題を解決するために、ファン直径を大きくしたり、回転数を上昇させたりすることが考えられる。
　しかし、ファン直径を大きくするとクロスフローファンを配置するスペースの制約を受けることがあり、回転数を上昇させると消費動力の増大を招くことになる。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、直径を大きくすることなく風圧や風量を増大することができるクロスフローファン、これを備えた揚力発生装置およびこれを備えた航空機を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示のクロスフローファンは、回転軸線の回りに周方向に所定間隔を空けて配置された複数のベーンと、前記ベーンの外周側に配置された舌部と、前記ベーンの内周側でかつ前記回転軸線よりも前記舌部側に設けられ、前記回転軸線と平行な中心軸線の周りに回転する回転円筒体と、前記回転円筒体を、前記回転軸線側を流れる流れに沿う方向に回転させる回転円筒体駆動部と、を備えている。
　ベーンの内周側に回転円筒体を設けることとしたので、直径を大きくすることなく風圧や風量を増大することができる。
本開示のクロスフローファンを備えた航空機を示した平面図である。 本開示のクロスフローファンを示した横断面図である。 本開示の回転円筒体の変形例を示した横断面図である。 本開示の回転円筒体の他の変形例を示した平面図である。 図４Ａの回転円筒体の側面図である。
　以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１には、揚力発生装置として用いられるクロスフローファン３を備えた航空機１が示されている。
　航空機１は、胴体５の両側部にそれぞれ主翼７を備えている。胴体５の後方には、水平尾翼８と垂直尾翼９を備えている。各主翼７には、それぞれ推進器としてターボジェットエンジン１０が設けられている。各主翼７の前縁側には前縁フラップ７ａが設けられ、各主翼７の後縁側には後縁フラップ７ｂが設けられている。
　クロスフローファン３の前方には、スロット状に形成された吸込口１２が設けられ、クロスフローファン３の後方には、スロット状に形成された排出口１３が設けられている。クロスフローファン３は、吸込口１２から空気を吸い込み、排出口１３から空気を排出する。吸込口１２から空気を吸い込むことによって、主翼７の上面（外表面）を流れる境界層流れのはく離を抑制し、揚力の増大を図る。
　図２には、クロスフローファン３の横断面が示されている。なお、図２において破線は空気流れを示している。
　クロスフローファン３は、壁部１４によって形成された風路中に配置されている。
　クロスフローファン３は、回転軸線Ｃ１の回りに周方向に所定間隔を空けて配置された複数のベーン１５を備えている。各ベーン１５は、図２の紙面垂直方向に同一断面を有して延在しており。各ベーン１５は、リング形状とされた枠体１９によって互いに接続されている。各ベーン１５は、回転軸線Ｃ１を中心として回転方向Ｒ１（図２において反時計回り）に回転する。各ベーン１５は、図１に示すように、ベーン駆動モータ（ベーン駆動部）２１によって回転駆動される。ベーン駆動モータ２１は、例えばクロスフローファン３の一端側（図１において右側の主翼７の右端側）に設けられる。
　図２に示すように、各ベーン１５の外周側には、舌部１７が配置されている。舌部１７は、主翼７の本体側に固定されている。
　各ベーン１５の内周側でかつ回転軸線Ｃ１よりも舌部１７側には、円柱体（回転円筒体）２３が設けられている。円柱体２３の中心軸線Ｃ２は、回転軸線Ｃ１と平行に設けられている。円柱体２３は、図２の紙面垂直方向に延在しており、ベーン１５の紙面垂直方向の長さと同等とされている。
　円柱体２３の直径は、周方向に隣り合うベーン１５間の距離以下とされている。
　円柱体２３は、中心軸線Ｃ２を中心として回転方向Ｒ２（図２において反時計回り）に回転する。円柱体２３の回転方向Ｒ２は、円柱体２３から見て回転軸線Ｃ１側を流れる流れに沿う方向に回転させられる。円柱体２３は、図１に示すように、円柱体駆動モータ（回転円筒体駆動部）２５によって回転駆動される。円柱体駆動モータ２５は、例えばクロスフローファン３の一端側（図１において右側の主翼７の左端側）に設けられる。
　次に、クロスフローファン３の動作について説明する。
　図示しない制御部の指令によって、ベーン駆動モータ２１が駆動され、各ベーン１５が回転軸線Ｃ１回りに回転させられる。同様に制御部の指令によって、円柱体駆動モータ２５が駆動され、円柱体２３が中心軸線Ｃ２回りに回転させられる。
　舌部１７と円柱体２３の作用によって、円柱体２３の舌部１７側に循環渦Ｖ１が形成される。循環渦Ｖ１は、図２において反時計回りに回転する。循環渦Ｖ１が形成されることによって、吸込口１２側からクロスフローファン３を横切って排出口１３へと向かう主流流れＦ１が形成される。
　以上説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
　中心軸線Ｃ２の周りに回転する円柱体２３を、各ベーン１５の内周側でかつ回転軸線Ｃ１よりも舌部１７側に設けることとした。これにより、循環渦Ｖ１の位置近傍に円柱体２３を位置させることができる。そして、円柱体駆動モータ２５によって、回転軸線Ｃ１側を流れる主流流れＦ１に沿う方向に円柱体２３を回転させることとした。
　これにより、循環渦Ｖ１と同様な作用を円柱体２３に行わせることができる。また、円柱体２３によって得られるマグナス効果によって、循環渦Ｖ１の領域が小さくなり、さらに風量を得ることができる。また、円柱体２３を、回転軸線Ｃ１側を流れる主流流れＦ１に沿う方向に回転させるので、回転軸線Ｃ１側を流れる主流流れＦ１を強めて風圧を増加させることができる。
　以上により、クロスフローファン３の直径を増大することなく風圧や風量を増大することができる。
　円柱体２３の直径をベーン１５間の距離以下とすることによって、円柱体２３の横断面を可及的に小さくした。これにより、循環渦Ｖ１の領域を小さく限定することができ、さらに風量を増加させることができる。
　ベーン駆動モータ２１と円柱体駆動モータ２５とを別々に設けることとしたので、ベーン１５と円柱体２３とを個別に回転制御することができる。
　航空機１は、クロスフローファン３を用いた揚力発生装置を備えているので、従来のフラップのような揚力発生装置を省略して高揚力を実現することができる。
　なお、上述した説明では、ベーン駆動モータ２１と円柱体駆動モータ２５とを別々に設けることとしたが、１つの共通駆動モータ（共通駆動部）２７としてまとめても良い。具体的には、図１に示したように、左側の主翼７のクロスフローファン３の右端側に共通駆動モータ２７を設ける。共通駆動モータ２７から出力される回転駆動力は、ギア２８によって各ベーン１５と円柱体２３とに分配される。
　また、上述した説明では、円柱体２３を用いることとしたが、回転する円筒体形状とされていれば良い。
　また、円柱体の外周面に凹凸が形成されていても良い。具体的には、図３に示すように、円柱体２３’の外周面には、周方向に凹部３０ａと凸部３０ｂとが交互に所定間隔で設けて歯車形状のようにすることができる。このように凹凸を設けることで、円柱体２３の外周を円筒面とした場合に比べて、外周面の流体をより多く掻き取ることができ、循環渦の強さを増大させることができる。
　また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、複数のベーン３２を備えた円柱体２３”としても良い。具体的には、図４Ａに示すように、中心軸線Ｃ２から半径方向外側に向かって延在するベーン３２を周方向に所定間隔を空けて複数設ける。例えば、同図に示すように、４つのベーン３２を９０°毎に等角度間隔で設けても良い。ただし、ベーン３２の枚数は４枚に限定されるものではない。
　図４Ｂに示すように、各ベーン３２の軸線方向における両端部には、各ベーン３２を挟み込むように２つの円板３４が設けられている。これら円板３４によって各ベーン３２が一体的に固定されている。
　図４Ａおよび図４Ｂに示した円柱体２３”によれば、円柱体２３の外周を円筒面とした場合に比べて、中心軸線Ｃ２周りに旋回する各ベーン３２によって外周側に存在する流体をより多く掻き取ることができ、循環右図の強さを増大させることができる。
　また、上述した実施形態では、クロスフローファン３を航空機１に用いることとして説明したが、航空機１以外に、風車の翼のような空力機械の翼に適用することもでき、また水中翼船の翼のような水力機械の翼に適用することもできる。
　以上説明した実施形態に記載のロスフローファン、これを備えた揚力発生装置およびこれを備えた航空機は、例えば以下のように把握される。
　本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）は、回転軸線（Ｃ１）の回りに周方向に所定間隔を空けて配置された複数のベーン（１５）と、前記ベーン（１５）の外周側に配置された舌部（１７）と、前記ベーン（１５）の内周側でかつ前記回転軸線（Ｃ１）よりも前記舌部（１７）側に設けられ、前記回転軸線（Ｃ１）と平行な中心軸線（Ｃ２）の周りに回転する回転円筒体（２３）と、前記回転円筒体（２３）を、前記回転軸線（Ｃ１）側を流れる流れに沿う方向に回転させる回転円筒体駆動部（２５）と、を備えている。
　クロスフローファンは、ベーンの内周側でかつ回転軸線の舌部側に循環渦を形成することによって、周方向に設けられた複数のベーンを交差するように送風を行う。中心軸線の周りに回転する回転円筒体を、ベーンの内周側でかつ回転軸線よりも舌部側に設けることとした。これにより、循環渦の位置近傍に回転円筒体を位置させることができる。そして、回転円筒体駆動部によって、回転軸線側を流れる流れに沿う方向に回転円筒体を回転させることとした。
　これにより、循環渦と同様な作用を回転円筒体に行わせることができる。また、回転円筒体によって得られるマグナス効果によって、循環渦の領域が小さくなり、さらに風量を得ることができる。また、回転円筒体を、回転軸線側を流れる流れに沿う方向に回転させるので、回転軸線側を流れる主流の流れを強めて風圧を増加させることができる。
　以上により、クロスフローファンの直径を増大することなく風圧や風量を増大することができる。
　さらに、本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）では、前記回転円筒体（２３）の直径は、前記周方向に隣り合う前記ベーン（１５）間の距離以下とされている。
　回転円筒体の直径を、ベーン間の距離以下とした。このように回転円筒体の横断面を可及的に小さくすることで、循環渦の領域を小さく限定することができ、さらに風量を増加させることができる。
　さらに、本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）では、前記回転円筒体駆動部（２５）とは別に、前記ベーンを前記周方向に回転させるベーン駆動部（２１）を備えている。
　回転円筒体駆動部とは別にベーン駆動部を設けることで、回転円筒体とベーンとを個別に回転制御することができる。
　さらに、本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）では、前記回転円筒体（２３）とともに前記ベーン（１５）を前記周方向に回転させる共通駆動部（２７）を備えている。
　共通駆動部を用いて回転円筒体およびベーンを回転させても良い。これにより、駆動部を１つにまとめることができる。
　さらに、本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）では、前記回転円筒体（２３’）の外周面には、凹凸が形成されている。
　回転円筒体の外周面に凹凸を設けることで、外周面の流体を掻き取ることができる。これにより、循環渦の強さを増大させることができる。
　凹凸形状としては、例えば、周方向に所定間隔で凹凸を形成した歯車形状などが挙げられる。
　さらに、本開示の一態様に係るクロスフローファン（３）では、前記回転円筒体は、該回転円筒体の中心軸線回りに旋回するベーン（３２）を備えている。
　回転円筒体の中心軸線回りに旋回するベーンを設けることで、外周面の流体を掻き取ることができる。これにより、循環渦の強さを増大させることができる。
　本開示の一態様に係る揚力発生装置は、本体外表面を流れる流れを吸い込む位置に設けられた上記のいずれかに記載のクロスフローファン（３）を備えている。
　クロスフローファンによって本体外表面を流れる流れを吸い込むことによって、本体外表面を流れる流体のはく離を抑制し、揚力特性を向上させることができる。
　本開示の一態様に係る航空機（１）は、上記の揚力発生装置を備えている。
　クロスフローファンを用いた揚力発生装置を備えているので、従来のフラップのような揚力発生装置を省略して高揚力を実現することができる。揚力発生装置は、例えば、主翼の後縁部分や、胴体後方部分に設けることができる。
　なお、揚力発生装置は、航空機以外に、風車の翼のような空力機械の翼に適用することもでき、また水中翼船の翼のような水力機械の翼に適用することもできる。
１　航空機
３　クロスフローファン
５　胴体
７　主翼
７ａ　前縁フラップ
７ｂ　後縁フラップ
８　水平尾翼
９　垂直尾翼
１０　ターボジェットエンジン
１２　吸込口
１３　排出口
１４　壁部
１５　ベーン
１７　舌部
１９　枠体
２１　ベーン駆動モータ（ベーン駆動部）
２３，２３’，２３”　円柱体（回転円筒体）
２５　円柱体駆動モータ（回転円筒体駆動部）
２７　共通駆動モータ（共通駆動部）
２８　ギア
３０ａ　凹部
３０ｂ　凸部
３２　（円柱体用の）ベーン
３４　（円柱体用の）円板
Ｃ１　（ベーンの）回転軸線
Ｃ２　（回転円柱の）中心軸線
Ｆ１　主流流れ
Ｒ１　（ベーンの）回転方向
Ｒ２　（円柱体の）回転方向
Ｖ１　循環渦

Claims (8)

  1. 　回転軸線の回りに周方向に所定間隔を空けて配置された複数のベーンと、
    　前記ベーンの外周側に配置された舌部と、
    　前記ベーンの内周側でかつ前記回転軸線よりも前記舌部側に設けられ、前記回転軸線と平行な中心軸線の回りに回転する回転円筒体と、
    　前記回転円筒体を、前記回転軸線側を流れる流れに沿う方向に回転させる回転円筒体駆動部と、
    を備えているクロスフローファン。
  2. 　前記回転円筒体の直径は、前記周方向に隣り合う前記ベーン間の距離以下とされている請求項１に記載のクロスフローファン。
  3. 　前記回転円筒体駆動部とは別に、前記ベーンを前記周方向に回転させるベーン駆動部を備えている請求項１又は２に記載のクロスフローファン。
  4. 　前記回転円筒体とともに前記ベーンを前記周方向に回転させる共通駆動部を備えている請求項１又は２に記載のクロスフローファン。
  5. 　前記回転円筒体の外周面には、凹凸が形成されている請求項１から４のいずれかに記載のクロスフローファン。
  6. 　前記回転円筒体は、該回転円筒体の中心軸線回りに旋回するベーンを備えている請求項１から４のいずれかに記載のクロスフローファン。
  7. 　本体外表面を流れる流れを吸い込む位置に設けられた請求項１から６のいずれかに記載のクロスフローファンを備えた揚力発生装置。
  8. 　請求項７に記載の揚力発生装置を備えた航空機。
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