特許 6235044 回転翼、回転飛行体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235044

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】回転翼、回転飛行体

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/00 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   B64C39/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-553285(P2015-553285)

(86)(22)【出願日】2013年12月19日

(86)【国際出願番号】JP2013084036

(87)【国際公開番号】WO2015092897

(87)【国際公開日】20150625

【審査請求日】2016年5月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】512113504

【氏名又は名称】株式会社発明デザイン研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100166051

【弁理士】

【氏名又は名称】駒津 啓佑

(72)【発明者】

【氏名】今井 雄仁

【審査官】 前原 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４６２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第００７１９６４４（ＦＲ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ ３９／００

Ｂ６４Ｃ ２３／０８

Ｂ６４Ｃ ２３／０２

Ｆ０３Ｄ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

翼面とその翼面を支持するための支持手段とからなる回転翼軸を中心に回転する回転翼において、
前記翼面が、
前記回転翼を備えた本体部の進行方向からの流体の抵抗を前記回転翼軸の上部で受けて回転させるための第一抵抗部を有する第一翼面と、
前記第一翼面が回転することで共に回転し、前記回転翼軸の上部で前記流体の抵抗を受けて回転させるための第二抵抗部を有する第二翼面と、
前記回転翼軸の下部で前記本体部の進行方向からの流体の抵抗を前記本体部の後方側に巻き込むことを防止するため巻き込み防止手段と、
を備えることを特徴とする回転翼。

【請求項2】

前記巻き込み防止手段は、
前記翼面の先端部を前記翼面の回転方向に折り返すように形成されていること、
を特徴とする請求項１記載の回転翼。

【請求項3】

第一抵抗部および第二抵抗部は、
回転力を増加させるための凹部を有することを特徴とする請求項１記載の回転翼。

【請求項4】

前記巻き込み防止手段の大きさ又は形状は、
前記第一抵抗部が、前記回転翼軸の上部で前記本体部の進行方向から受ける流体の抵抗を受ける第一抵抗と、
前記第二抵抗部が、前記回転翼軸の下部で前記本体部の進行方向から受ける流体の抵抗を受ける第二抵抗と、
前記回転翼軸の摩擦抵抗と、に基づいて特定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転翼。

【請求項5】

前記巻き込み防止手段は、前記巻き込み防止手段の先端部の形状に沿って流れる流体を前記巻き込み防止手段の先端部から剥離するための剥離手段を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の回転翼。

【請求項6】

機体と、翼面とその翼面を支持するための支持手段とからなる回転翼軸を中心に回転する回転翼と、を備える回転飛行体において、
前記翼面が、
前記回転翼を備えた前記機体の進行方向からの流体の抵抗を前記回転翼軸の上部で受けて回転させるための第一抵抗部を有する第一翼面と、
前記第一翼面が回転することで共に回転し、前記回転翼軸の上部で前記流体の抵抗を受けて回転させるための第二抵抗部を有する第二翼面と、
前記回転翼軸の下部で前記機体の進行方向からの流体の抵抗を前記機体の後方側に巻き込むことを防止するため巻き込み防止手段と、
を備えることを特徴とする回転飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体に十分な揚力を与えることができる回転翼、及びその回転翼を備えた回転飛行体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

機体の水平維持及び滑空等を同時に実現できる回転翼飛行体がある（例えば、特許文献１）。これは機体の左右に回転翼を備え、飛行に伴う空気抵抗により回転翼が回転して飛行する飛行体である。即ち、回転翼が回転して空気を下方に押し下げ、これにより揚力を得て安定した飛行を実現する飛行体である。以下、図によりこの回転飛行体（回転翼）について詳しく説明する。

【0003】

図８（ａ）は回転翼飛行体６１の正面全体図であり、図９（ｂ）は回転飛行体６１の側面全体図である。この回転飛行体６１は機体６２（本体部としての機体６２）とその左右に取り付けられる２つの回転翼６３とからなる。

【0004】

機体６２は、駆動モータ７１とプロペラ７２とを備える。駆動モータ７１が作動することによりプロペラ７２が回転し、これにより機体６２は推進力を得る。

【0005】

図９は、回転翼６３を表した斜視図である。
回転翼６３は、回転翼軸８１（支持手段としての回転翼軸８１）と２つの翼面８２（翼面８２ａと翼面８２ｂ）とを備え、２つの翼面８２は回転翼軸８１を中心に対象となるように設けられている。

【0006】

翼面８２は、その断面が湾曲しており、その湾曲による凹みが回転翼６３の根元側から回転翼６３の先端側に延びるように形成された凹部８３（凹部８３ａと凹部８３ｂ）を有している。なお、翼面８２には、凹部８３（凹部８３ａと凹部８３ｂ）と表裏一体に凸部８４（凸部８４ａと凸部８４ｂ）も形成される。
翼面８２には軽量の板状部材が使用されるが、これに限るものではない。例えば、所定のフレームで翼面８２の枠を作成し、それに軽量なフィルム素材を貼り付け、それにより翼面８２を形成しても良い。

【0007】

以上のような機体６２と回転翼６３を備えた回転飛行体６１は、機体６２により推進力を得ると共に、回転翼６３が回転することより得られる揚力によって安定した飛行を実現する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１-４６２１８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１０は回転翼６３のＡ−Ａ断面図である。
この回転翼６３は、図１０のように、翼面８２ａの凹部８３ａが回転飛行体１の前方（進行方向）を向いている際は、翼面８２ｂの凸部８４ｂも前方（進行方向）を向いている状態になる。
回転飛行体１が前進すると、翼面８２の進行方向側の面（凹部８３ａと凸部８４ｂ）では、図１０に示す矢印のような空気（流体）の流れが生じる。即ち、凹部８３ａの部分には矢印Ａのような空気の流れが生じ、凹部８３ａは空気抵抗を受けて回転翼６３を回転方向（図１０においては反時計回り）に回転させる。また、それと共に凸部８４ｂの先端付近では矢印Ｂのような空気の流れが生じて空気を押し下げる。これにより回転飛行体６１に揚力が生じ、安定した飛行が実現できる。
しかしこの場合、一定の揚力は得られるものの、図１０の矢印Ｃのように多くの空気が回転飛行体の後方（回転飛行体の進行方向とは逆方向）に巻き込まれてしまい、十分な揚力が得られない場合がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、飛行体に十分な揚力を与えることができる回転翼、及びその回転翼を備えた回転飛行体を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明は、翼面とその翼面を支持するための支持手段とからなる回転翼であり、前記翼面は、前記回転翼を備える本体部の前方からの流体の抵抗を受けて前記翼面を回転させるための抵抗面と、前記翼面の先端部を形成するものであって、前記本体部の前方からの流体を前記本体部の後方側に巻き込むことを防止するための巻き込み防止手段と、を有し、前記巻き込み防止手段は、前記翼面の先端部を前記翼面の回転方向に折り返すように形成されている回転翼（回転翼の構造）である。
（２）前記抵抗面は、前記翼面の回転力を増加させるための凹部を有する。
（３）前記支持手段には前記翼面を支持するための回転翼軸が含まれ、前記巻き込み防止手段の大きさ又は形状は、前記抵抗面の表面が、前記本体部の進行方向から受ける流体の抵抗を示す第一抵抗と、前記抵抗面の裏面が、前記本体部の進行方向から受ける流体の抵抗を示す第二抵抗と、前記回転翼軸の摩擦抵抗と、に基づいて特定される。
（４）前記巻き込み防止手段は、前記巻き込み防止手段の先端部の形状に沿って流れる流体を前記巻き込み防止手段の先端部から剥離するための剥離手段を有する。
（５）本発明は、機体と、翼面とその翼面を支持するための支持手段とからなる回転翼と、を備える回転飛行体であり、前記翼面は、前記機体の前方からの空気抵抗を受けて前記翼面を回転させるための抵抗面と、前記翼面の先端部を形成するものであって、前記機体の前方から流れてくる空気を前記機体の後方側に巻き込むことを防止するための巻き込み防止手段と、を有し、前記巻き込み防止手段は、前記翼面の先端部を前記翼面の回転方向に折り返すように形成されている回転飛行体である。

【発明の効果】

【0011】

（１）本発明では、空気を機体の後方側に巻き込むことを防止するための巻き込み防止手段を翼面（抵抗面）の先端に設けたので、回転飛行体は揚力を十分に得ることができ、安定した飛行を実現できる。特に、抵抗面に凹部が形成されている場合は、空気が後方に巻き込まれ易くなってしまうので、巻き込み防止手段を設けることは有用である。
（２）本発明では、各部が受ける空気抵抗により巻き込み防止手段の大きさや形状を特定するので、巻き込み防止手段の大きさや形状を最適なもとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る回転飛行体の全体図である。

【図2】翼面の斜視図である。

【図3】翼面のＡ−Ａ断面図である。

【図4】回転飛行体が飛行する際の空気の流れを表す図である。

【図5】翼面にかかる空気抵抗等を表した図である。

【図6】剥離手段を表した図である。

【図7】形状の異なる別の翼面の形状等を表した図である。

【図8】従来の回転飛行体の全体を表した図である。

【図9】従来の翼面の斜視図である。

【図10】従来の回転飛行体が飛行する際の空気の流れを表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、十分な揚力を得ることができる回転翼（回転翼の構造）、及び回転翼飛行体を提供するものである。以下、図面に基づいて説明する。

【実施例】

【0014】

図１（ａ）は回転翼飛行体１の正面全体図であり、図１（ｂ）は回転飛行体１の側面全体図である。
本発明の回転飛行体１の構成は、従来の回転飛行体６１の構成とほぼ同様であり、機体２とその左右に取り付けられる２つの回転翼３とからなる。また、回転翼３の基本構造も従来例と共通点が多いが、回転翼３が抵抗面３７と巻き込み防止部材３８とにより構成されている点で従来例とは異なる。以下、この点について詳しく説明する。

【0015】

図２は、本発明の翼面３４（翼面３４ａと翼面３４ｂ）を表した斜視図である。
この翼面３４は、抵抗面３７（抵抗面３７ａと抵抗面３７ｂ）と巻き込み防止部材３８（巻き込み防止部材３８ａと巻き込み防止部材３８ｂ）とからなる。
抵抗面３７は、従来例の翼面８２に相当するものであり、その断面が湾曲しており、その湾曲による凹みが回転翼３の根元側から回転翼３の先端側に延びることにより形成される凹部３９（凹部３９ａと凹部３９ｂ）を有している。また、これと表裏一体に形成される凸部４０（凸部４０ａと凸部４０ｂ）を有している。

【0016】

巻き込み防止部材３８は、翼面３４の先端部を形成するものであり、抵抗面３７の先端部（抵抗面３７の外周側の辺）に形成されているものである。なお、巻き込み防止部材３８には軽量の板状部材が使用されるが、これに限るものではない。例えば、所定のフレームで巻き込み防止部材３８の枠を作成し、それに軽量なフィルム素材を貼り付け、それにより巻き込み防止部材３８を形成しても良い。

【0017】

図３は、従来例の図１０に相当する回転翼の断面を表した図であり、翼面３４ｂが回転により回転軸のほぼ真下に位置した場合の抵抗面３７ｂ先端部の向きと、巻き込み防止部材３８ｂの向きとの関係を表した図である。
ここで抵抗面３７ｂの先端は、図３の左斜下方向（機体２の後方寄りの下方向であり、回転翼３の回転方向とは逆の方向）を向いている。一方、巻き込み防止部材３８ｂは、翼面３４ｂ（抵抗面３７ｂ）の先端を回転翼３の回転方向（凹部の凹み方向に）に折り返すように形成されている。即ち、巻き込み防止部材３８は、抵抗面３７ｂの先端が向いている方向よりも下向きになるよう形成されている。なお、巻き込み防止部材３８は、抵抗面３７の先端が向いている方向よりも、機体２の進行方向に向くように形成してもよい。

【0018】

図４は、飛行の際の空気の流れを表した図である。
図４のように、翼面３４ａの凹部３９ａが回転飛行体１の前方（進行方向）を向いている際は、翼面３４ｂの凸部４０ａも前方（進行方向）を向いている状態になる。
回転飛行体１が前進すると、翼面３４（凹部３９ａと凸部４０ｂ）において図４に示す矢印のような空気の流れが生じる。即ち、抵抗面３７ａ（凹部３９ａ）の部分には矢印ｄのような空気の流れが生じて回転翼３を回転方向（図４においては反時計回り）に回転させる。また、それと共に凸部４０ｂでは矢印ｅのような空気を押し下げる流れが生じて、回転飛行体１に揚力を与える。
そして、更にその後、巻き込み防止部材３８ｂが矢印ｆのように空気を押し下げ（空気が向かってくる方向に対して垂直方向に空気を押し出し）、回転飛行体１に更なる揚力を与える。
これにより回転飛行体１は、従来より多くの揚力を得ることができるので、回転飛行体１は安定した飛行が実現できる。

【0019】

なお、ここで巻き込み防止手段の意義について説明する。前述の通り、この巻き込み防止手段は回転方向に折り返されるように形成されているが、これを他の回転体（例えば、風力発電の翼など）に設けることは好ましくない。なぜなら、この巻き込み防止手段を風力発電の翼に設けると回転力が低下してしまい十分な発電力を得ることができないからである。即ち、回転力を犠牲にしてでも揚力を必要とする飛行体に、この巻き込み防止手段を設けることに大きな意義があり、この部分が他の回転体（風力発電等の翼）などとは異なるのである。

【0020】

次に、巻き込み防止部材３８の形状や大きさをどのように特定するかにつき説明する。
図５は、翼面３４にかかる空気抵抗や摩擦抵抗を表した図である。
矢印ｇは凹部３９ａ（抵抗面３７の表面）が進行方向から受ける空気抵抗を表している（これを抵抗ｇとする）。
矢印ｈは凸部４０ｂ（抵抗面３７の裏面）が進行方向から受ける空気抵抗を表している（これを抵抗ｈとする）。
矢印ｉは回転翼軸が回転により受ける摩擦抵抗を表している（これを抵抗ｉとする）。
矢印ｊは巻き込み防止部材３８が進行方向から受ける空気抵抗を表している（これを抵抗ｊとする）。

【0021】

ここで、「抵抗ｇー抵抗ｈー抵抗ｉ＝抵抗ｊ」とすると、抵抗のバランスがとれて回転翼は回転しない。よって、巻き込み防止部材３８の大きさや形状を「抵抗ｇー抵抗ｈー抵抗ｉ＞抵抗ｊ」となるようにする必要がある。即ち、巻き込み防止部材３８の大きさや形状は、抵抗ｇと抵抗ｈと抵抗ｉとに基づいて特定されるのである。これにより回転翼が回転し、回転飛行体１は揚力を得ることができる。

【0022】

次に、剥離手段について説明する。
図６（ａ）は、通常の巻き込み防止部材３８の先端（剥離手段を備えない先端部）であり、丸みを帯びた形状となっている。空気は物の形状に沿って流れていく性質があるため、図４（ａ）では空気を機体２の後方（図４の左方向）に巻き込んでしまい、揚力を低下させてしまう。
一方、図６（ｂ）は巻き込み防止部材３８の先端に尖り５０（剥離手段としての尖り５０）を回転翼の回転方向に折り返すよう設けたものである。この尖り５０を設けたことにより、抵抗面３７から巻き込み防止部材３８の先端部にかけて流れてくる空気を、巻き込み防止部材３８の先端部から剥離することができ、揚力の低下を最小限にすることができる。即ち、回転飛行体１は巻き込み防止手段と剥離手段とにより十分な揚力を確保することができる。

【0023】

なお、剥離手段は図６（ｂ）の尖り５０に限るものではない。例えば、巻き込み防止部材３８の先端にブラシ状の部材（剥離手段としてのブラシ状部材）を形成してもよいし、網状の部材（剥離手段としての網状部材）を形成してもよい。また、翼面にプラズマなどを発生させることにより空気を剥離させることもできるので、プラズマ発生手段を剥離手段としてもよい。

【0024】

次に、この剥離手段の意義について説明する。前述の通り、この剥離手段は巻き込み防止手段の先端部に設けられるものであるが、この剥離手段を他の翼（例えば、一般的な飛行機の翼や風力発電の翼）に設けることは好ましくない。なぜなら、一般的な飛行機の翼は極力空気抵抗を減らして揚力を確保するものであり、また風力発電の翼も極力抵抗を減らしてより多くの電力を生み出すものだからである。
一方、本発明の場合は、空気抵抗を大きくすることにより揚力を得るものである。よって、その為にこの剥離手段が必要なのであり、ここに剥離手段を設けた意義があるのである。

【0025】

上記実施例おいては特定の実施例について説明したが、本発明はこれら特定の実施例に限るものではない。例えば、以下のような例であってもよい。
（１）上記実施例では、飛行体を例に説明したが、本発明は飛行体に限るものではない。例えば、本発明は、自動車や船など他の移動体にも利用できるものである。また、飛行機や自動車などの移動体に限らず、一定の位置に固定された物体を浮揚させたり、下方向へ抑制したい場合にも利用できるものである。なお、飛行機の場合は「流体の抵抗」として空気抵抗を受けて揚力を得るが、海中を進む潜水艇のようなものの場合は水の抵抗を受けて揚力を得ることとなる。
（２）上記実施例では、飛行体を浮揚させることを例に説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、本発明は、浮揚しようとする自動車の車体を下方向に押し下げる場合などにも利用できるものである。
（３）上記実施例では、流体を「空気」に限定して説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、海中を進む潜水艇のようなものであれば「水」が流体となる。
（４）上記実施例では、回転翼軸に２つの翼面３４を形成しているが、翼面３４の数は３つ以上であっても良い。
（５）上記実施例では、凹部３９の形状を１つの形状に限定して説明したが、凹部３９の形状は他のどのような形状であっても構わない。また、上記実施例では、巻き込み防止部材３８の形状を特定の形状に限定して説明したが、巻き込み防止手段の形状は他のどのような形状であっても構わない。例えば、凹部３９や巻き込み防止部材３８の形状等を、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）のようにしてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】