| 【発明の名称】 |
竜巻発生方法及びその装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】米堂 一征
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| 【要約】 |
【課題】吸引口の対向面が遮蔽されていなくても、負圧コア部を有する竜巻を発生させ、その竜巻の特性を利用出来る竜巻発生方法及びその装置を提供する。
【解決手段】空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設した複数のエアー吹出孔２から空気を吹き出し、その空気流４の伴流作用によって旋回気流５を形成させ、旋回気流５の軸方向の一方を遮蔽しその遮蔽部６に設けた遮蔽側吸引口７から空気を吸引すると共に、旋回気流５の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に設けた小さな邪魔板８側から空気を吸引し、その際、遮蔽側吸引口７からの空気の吸引圧力Ｐ１及び吸引量Ｖ１は、邪魔板８側からの空気の吸引圧力Ｐ２及び 吸引量Ｖ２よりも高く及び多くすることにより、空気流４内に遮蔽側吸引口７に専ら向かう竜巻ｔを発生させ、竜巻ｔの特性を利用する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設した複数のエアー吹出孔から空気を吹き出し、その空気流の伴流作用によって旋回気流を形成させ、該旋回気流の軸方向の一方を遮蔽しその遮蔽部に設けた遮蔽側吸引口から空気を吸引すると共に、前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に設けた小さな邪魔板側から空気を吸引し、その際、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記邪魔板側からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする竜巻発生方法。
【請求項２】エアー吹出孔を設けた複数のエアー吹出パイプを、空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、前記各エアー吹出孔から空気が吹き出た際生ずる空気流の伴流作用によって形成した旋回気流の軸方向の一方に、遮蔽部を設けると共に該遮蔽部に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記各エアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする竜巻発生装置。
【請求項３】筒体に１以上のエアー吹出孔を、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように設け、前記筒体の軸方向の一方に遮蔽板を設けると共に該遮蔽板に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記筒体の他方を開放状態にし、その筒体の軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記１以上のエアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記筒体内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする竜巻発生装置。
【請求項４】複数のエアー吹出孔を、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、前記複数のエアー吹出孔から空気が吹き出た際生ずる空気流の伴流作用によって形成した旋回気流の軸方向の一方に、遮蔽部を設けると共に該遮蔽部に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記複数のエアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする竜巻発生装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、竜巻の有する特性を多方面にわたり利用できるように、竜巻発生のメカニズムを制御して適切に竜巻を発生させ得るようにした竜巻発生方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の竜巻発生方法及びその装置は、図９に示すように、エアー吹出孔ａを設けた複数のエアー吹出パイプｂを空気の吹出方向が同一回転方向となるように、相互に垂直に床面ｃに配設し、複数のエアー吹出パイプｂの上端側を天井遮蔽板ｄにて遮り、複数のエアー吹出パイプｂのエアー吹出孔ａから空気を吹き出し、複数のエアー吹出パイプｂ間の空間を囲うようにエアーカーテン（空気流）ｅを形成し、且つエアーカーテンｅの伴流作用によって旋回気流ｓを形成させ、この旋回気流ｓの略中心軸線上に位置させて吸引口ｆを天井遮蔽板ｄに設けてなる。そして、複数のエアー吹出パイプｂに空気を送り、エアー吹出孔ａから空気を吹き出すと共に吸引口ｆから空気を吸引して、エアーカーテンｅ内に旋回気流ｓを形成させると共に、この旋回気流ｓの中心軸線に沿ったコアｇと吸引口ｆに向かう気流とを形成させ、これら旋回気流ｓ、コアｇ及び吸引口ｆに向かう気流の合成作用により、吸引口ｆに向かう竜巻ｔが発生している。すなわち、吸引口ｆの反対側に床面ｃがあることにより、床面ｃを起点としたコアｇを有する安定した竜巻ｔが発生しているのである。
【０００３】また、図１０に示すようような竜巻発生方法及びその装置もある。これらの方法及び装置は、筒体であるパイプｈを軸方向に半割りにして、スリットｉを開けてエアー吹出孔ａとし、パイプｈの両端面を遮蔽板ｊ、ｋで塞ぎ、いずれか一方の、例えば、遮蔽板ｊに吸引口ｆを設けてなる。そして、吸引口ｆから空気を吸引すると、スリットｉであるエアー吹出孔ａから空気が入り、あたかもエアー吹出孔ａから空気が吹き出していることになり、パイプｈ内に旋回気流ｓを形成させると共に、この旋回気流ｓの中心軸線に沿ったコアｇと吸引口ｆに向かう気流とを形成させ、これら旋回気流ｓ、コアｇ及び吸引口ｆに向かう気流の合成作用により、吸引口ｆに向かう竜巻ｔ１が発生している。すなわち、吸引口ｆの反対側に遮蔽板ｋがあることにより、遮蔽板ｋを起点としたコアｇを有する安定した竜巻ｔ１が発生しているのである。
【０００４】また、図１１、１２に示すようような竜巻発生方法及びその装置もある。これらの方法及び装置は、複数のエアー吹出孔ｍを、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、複数のエアー吹出孔ｍから空気が吹き出た際生ずるエアーカーテン（空気流）ｅの伴流作用によって形成した旋回気流ｓの軸方向の両側を、遮蔽板ｎ、ｏで塞ぎ、いずれか一方の、例えば、遮蔽板ｎに吸引口ｆを設けてなる。そして、複数のエアー吹出孔ｍから空気を吹き出すと共に吸引口ｆから空気を吸引することにより、エアーカーテンｅ内に旋回気流ｓを形成させると共に、この旋回気流ｓの中心軸線に沿ったコアｇと吸引口ｆに向かう気流とを形成させ、これら旋回気流ｓ、コアｇ及び吸引口ｆに向かう気流の合成作用により、吸引口ｆに向かう竜巻ｔ２が発生している。すなわち、吸引口ｆの反対側に遮蔽板ｏがあることにより、遮蔽板ｏを起点としたコアｇを有する安定した竜巻ｔ２が発生しているのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に示す従来の竜巻発生方法及びその装置では、吸引口ｆを有する天井遮蔽板ｄの対向面である床面ｃを起点として、吸引口ｆに向かう竜巻ｔが発生しているから、この床面ｃを設けることが出来ない場合には単なる旋回気流のままで、コアｇを有する竜巻ｔを発生させることができない。したがって、竜巻ｔの有する特性を利用することもできない。
【０００６】また、図１０に示す従来の竜巻発生方法及びその装置でも、吸引口ｆを有する遮蔽板ｊの対向面である遮蔽板ｋを起点として、吸引口ｆに向かう竜巻ｔ１が発生しているから、この遮蔽板ｋを設けることが出来ない場合には単なる旋回気流ｓのままで、コアｇを有する竜巻ｔ１を発生させることができない。したがって、竜巻ｔ１の有する特性を利用することができない。
【０００７】更に、図１１、１２に示す従来の竜巻発生方法及びその装置でも、吸引口ｆを有する遮蔽板ｎの対向面である遮蔽板ｏを起点として、吸引口ｆに向かう竜巻ｔ２が発生しているから、この遮蔽板ｏを設けることが出来ない場合には単なる旋回気流ｓのままで、コアｇを有する竜巻ｔ２を発生させることができない。したがって、竜巻ｔ２の有する特性を利用することができない。
【０００８】上記の図９乃至１２において、床面ｃ、遮蔽板ｋ、ｏを設けることが出来ない場合に、竜巻ｔ、ｔ１、ｔ２（以下、「竜巻ｔ等」と言う）が発生しない理由は、次のように考えられる。竜巻ｔ等は中心部のコアｇとそのコアｇ外部を回る気流とで構成される。竜巻ｔ等が安定状態にあるときは、コアｇ内部の気流とコアｇ外部の気流との間には、その構造上空気の出入りはほとんど無い。すなわち、床面ｃ、遮蔽板ｋ、ｏが有ると、竜巻ｔ等の軸方向が蓋をされると共に、コアｇ内部の気流とコアｇ外部の気流との間に空気の出入りが制限される。したがって、竜巻ｔ等のコアｇ内部の圧力は、軸方向に多少の圧力勾配があるものの、各吸引口ｆ近辺の低い圧力に保持でき、コアｇの境界がはっきりして細くなり、竜巻ｔ等が安定状態となるのである。そして、竜巻ｔ等におけるコアｇ周辺には、図２に示すように、その径方向の圧力降下に伴い軸心に向かう径方向の力Ｆｘと、その軸方向の圧力勾配に伴い各吸引口ｆに向かう軸方向の力Ｆｙとが掛かり、このＦｙと竜巻ｔ等の安定度との間は互いに連動しており逆比例的関係にある。
【０００９】したがって、床面ｃ、遮蔽板ｋ、ｏが無いと言うことは、竜巻ｔ等の軸方向から空気が竜巻ｔ等内に自在に入ることであるから、コアｇ内の軸方向の圧力勾配が大きくなるに連れて上記のＦｙが大きくなり、対照的に竜巻ｔ等が弱くなる。すなわち、コアｇ内部の気流とコアｇ外部の気流との間における空気の出入りの制限以前に、コアｇ内部に直接空気が入って、竜巻ｔ等のコアｇ内部の圧力は軸方向に大きな圧力勾配となり、各吸引口ｆより離れた位置では各吸引口ｆ近辺の低い圧力を保持できず大気圧に近くなる。よって、Ｆｘが限りなく小さくなり、コアｇの境界が不明確となって、竜巻ｔ等が不安定状態となり、一時的に弱くなったり、更に竜巻ｔ等が消滅したりする。
【００１０】そして、Ｆｙが大きくなる場合は、上記した床面ｃ、遮蔽板ｋ、ｏが無いこと以外に、これらが有っても各吸引口ｆから離れ過ぎている場合や、障害物がある場合などが考えられる。このような場合にも、図９乃至１２の竜巻発生方法及びその装置では、Ｆｙが大きいため竜巻ｔ等を安定して発生させることができない。従って、一つの解決方法としては、各吸引口ｆの逆方向に各吸引口を設け、両吸い込みとしてほぼ同量の吸引量とすることで、Ｆｙ−Ｆｙ≒０として小さくして竜巻ｔ等を２次元的にし、コアｇ内部の軸方向の圧力を緩い圧力勾配とし、コアｇ内部を各吸引口ｆ近辺の低い圧力を保持することでＦｘを大きくし、各吸引口ｆ及び逆方向の各吸引口に向かう双方向の竜巻ｔ等とし、安定して発生させている。しかし、これでは、竜巻ｔ等を安定して発生させるための吸引動力が２倍近くとなり、更に大きな障害物がある場合では対応できない。
【００１１】そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、遮蔽側吸引口の対向面が遮蔽されていなかったり大きな障害物があっても、少ない吸引動力で一の遮蔽側吸引口に向かうコアを有する竜巻を安定して発生させ、その竜巻の特性を利用することが出来る竜巻発生方法及びその装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、請求項１記載の竜巻発生方法は、空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設した複数のエアー吹出孔から空気を吹き出し、その空気流の伴流作用によって旋回気流を形成させ、該旋回気流の軸方向の一方を遮蔽しその遮蔽部に設けた遮蔽側吸引口から空気を吸引すると共に、前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に設けた小さな邪魔板側から空気を吸引し、その際、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記邪魔板側からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、竜巻の自由渦領域内の静圧は竜巻の軸中心に向かうにしたがい２乗に反比例して下がるから、邪魔板側からのわずかな空気の吸引により、本来そこに生じる筈の軸方向の圧力勾配に伴い遮蔽側吸引口に向かう軸方向の力に、十分対向出来る逆方向の力が生じて、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、旋回気流の軸中心部にある小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。
【００１３】そして、上記の竜巻発生方法は、以下に示す竜巻発生装置により実現される。請求項２記載の竜巻発生装置は、エアー吹出孔を設けた複数のエアー吹出パイプを、空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、前記各エアー吹出孔から空気が吹き出た際生ずる空気流の伴流作用によって形成した旋回気流の軸方向の一方に、遮蔽部を設けると共に該遮蔽部に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記各エアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。
【００１４】請求項３記載の竜巻発生装置は、筒体に１以上のエアー吹出孔を、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように設け、前記筒体の軸方向の一方に遮蔽板を設けると共に該遮蔽板に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記筒体の他方を開放状態にし、その筒体の軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記１以上のエアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記筒体内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。
【００１５】請求項４記載の竜巻発生装置は、複数のエアー吹出孔を、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、前記複数のエアー吹出孔から空気が吹き出た際生ずる空気流の伴流作用によって形成した旋回気流の軸方向の一方に、遮蔽部を設けると共に該遮蔽部に遮蔽側吸引口を設け、且つ前記旋回気流の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に小さな邪魔板及び開放側吸引口を順次離して設けてなり、前記遮蔽側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、前記開放側吸引口からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、前記複数のエアー吹出孔から空気を吹き出すと共に前記遮蔽側吸引口及び前記開放側吸引口から空気を吸引することにより、前記空気流内に前記遮蔽側吸引口に専ら向かう竜巻を発生させるようにしたことを特徴とする。したがって、この特徴によれば、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１〜８に基づいて詳述する。図１は本発明の方法を適用した実施の形態である竜巻発生装置を示す斜視図である。図面において、１は竜巻発生装置を示し、この竜巻発生装置１は、エアー吹出孔２を設けた複数のエアー吹出パイプ３を、空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、各エアー吹出孔２から空気が吹き出た際生ずる空気流４の伴流作用によって形成した旋回気流５の軸方向の一方に、遮蔽部６を設けると共に遮蔽部６に遮蔽側吸引口７を設け、且つ旋回気流５の軸方向の他方を開放状態にし、その軸中心部に小さな邪魔板８及び開放側吸引口９を順次離して設けてなり、遮蔽側吸引口７からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）は、開放側吸引口９からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く（Ｐ１＞Ｐ２、Ｖ１＞Ｖ２）設定して、各エアー吹出孔２から空気を吹き出すと共に遮蔽側吸引口７及び開放側吸引口９から空気を吸引することにより、空気流４内に遮蔽側吸引口７に専ら向かう竜巻ｔを発生させるようにしたものである。
【００１７】前記エアー吹出孔２は、この実施形態では単なる丸孔が所定の間隔で複数あるが、幅ぜまのスリットでも、方向転換出来るノズルであっても良く、首尾よくエアーカーテン状の空気流を生じさせ得るものであれば、特に限定がない。そして、このエアー吹出孔２を設けた複数のエアー吹出パイプ３は、この実施形態では４本あるが、最低限２本あれば良い。いずれにしても、複数のエアー吹出パイプ３は、エアー吹出孔２からの空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設されていれば足りる。なお、複数のエアー吹出パイプ３は、送風機等の送風装置（不図示）のデリバリー側に接続されている。
【００１８】前記遮蔽部６は、板状であり空気流４の伴流作用によって形成した旋回気流５の軸方向の一方、すなわち、各エアー吹出パイプ３の上端部に渡されて設けられている。この遮蔽部６の略中心部、すなわち、前記旋回気流５の軸方向の略中心部にあたる遮蔽部６に遮蔽側吸引口７が設けられている。そして、この遮蔽側吸引口７は送風機等の吸引装置のサクション側に接続されている。
【００１９】前記空気流４の伴流作用によって形成した旋回気流５の軸方向の他方、すなわち、各エアー吹出パイプ３の中間部よりやや下部にグレーチング１０が渡されて設けられている。そして、このグレーチング１０上のほぼ中央部には前記小さな邪魔板８が設けられ、グレーチング１０より下の各エアー吹出パイプ３には側板１１が張られ、更に、各エアー吹出パイプ３の下端には底板１２が張られて、グレーチング１０より下部はボックス１３が形成されている。このボックス１３の底板１２には前記開放側吸引口９が設けられている。したがって、グレーチング１０は大きく開口しているから開放状態と同様であり、各エアー吹出パイプ３のグレーチング１０より下方にはエアー吹出孔２が設けられていないから、旋回気流５の軸方向の他方は、グレーチング１０より上方に位置するようになって、開放されている状態である。更に、ボックス１３の底板１２には開放側吸引口９が設けられているが、この開放側吸引口９はグレーチング１０よりはるか下方に設けられているのであって、旋回気流５の軸方向の他方は開放されている状態であることに、変わりはない。
【００２０】そして、前記小さな邪魔板８は、円形板であるがその形状に限定されていない。この小さな邪魔板８がグレーチング１０上のほぼ中央部に設けられている理由は、次の通りである。竜巻ｔは、図２に示すように、中心部のコア１４とそのコア１４外部を回る気流１５とで構成され、コア１４と気流１５との間には空気の出入りが事実上若干あるから、それに起因してコア１４内で遮蔽側吸引口７に向かう気流が生じている。したがって、コア１４内には、遮蔽側吸引口７側の圧力が低く、邪魔板８側の圧力が高くなっている圧力勾配が軸方向に生じている。このコア１４周辺の気流には、軸心に向かう径方向の力Ｆｘと、遮蔽側吸引口７に向かう軸方向の力Ｆｙとが掛かっている。Ｆｘはそのコア１４に向かって径方向の軸心に行くのに従う圧力降下に伴って発生するものであり、Ｆｙはそのコア１４周辺軸内の軸方向の圧力勾配に伴って発生するものである。これらのコア１４の軸方向の圧力勾配の大きさと、竜巻ｔとの間は逆比例的関係にあり、すなわち、コアの軸方向の圧力勾配が大きいことはＦｙが大きいことを示して、Ｆｙが大きいことはコア１４内に空気が多く入ってくることを示し、その結果、コア１４内の圧力が上昇してＦｘが小さくなり、竜巻ｔが弱り逐には破壊されることである。逆に、Ｆｙが小さいことは、上記と逆に作用するから、竜巻ｔが強くなる。
【００２１】そして、竜巻ｔは、その自由渦領域内において、その静圧が竜巻ｔのコア１４の外郭に向かうにしたがい２乗に反比例して下がるから、その竜巻ｔを径方向にスライスした場合の静圧分布は、図３に示すように、圧力勾配１６が生じている。仮に、この圧力勾配１６に対して、小さな板１７を置いた場合、静圧差Ｓがあるから竜巻ｔの旋回面に対し直角の成分を有する気流が旋回気流中の侵入し、Ｆｙが大きくなり竜巻ｔが弱まり、遂には消滅してしまう。ここで、ダウンフローを生じさせてやると、図２の−Ｆｙが生じ静圧差Ｓが減少して、小さな板１７が図３の二点鎖線の位置にあるのと同じ状態となる。
【００２２】したがって、この圧力勾配１６を有する竜巻ｔの場合を、図１を模式化した図４で更に説明すると、グレーチング１０上に実線で示す邪魔板８を設置し、この邪魔板８と圧力勾配１６との関係から、グレーチング１０を通って竜巻ｔの軸方向の気流が竜巻ｔ内に侵入し、Ｆｙを上昇させ竜巻ｔを弱くし逐には破壊させてしまう。ところが、−Ｆｙを生じさせるため、開放側吸引口９から静圧差Ｓに相当する少量の空気を吸引すること（ダウンフローを生じさせてやること）により、邪魔板８はあたかも二点鎖線で示す大きさの邪魔板８となり、グレーチング１０を通って気流が竜巻ｔ内に侵入することが無くなる。このため、コア１４内部全体を遮蔽側吸引口７近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コア１４の境界がはっきりしてきてコア１４が細くなり、小さな邪魔板８を起点として、遮蔽側吸引口７に専ら向かうコア１４を有する竜巻ｔを安定して発生させることが出来るのである。
【００２３】次に、上記構成になる竜巻発生装置１により、竜巻発生方法を説明する。まず、複数のエアー吹出パイプ３に空気を送り、各エアー吹出孔２から空気を吹き出すと、複数のエアー吹出パイプ３間の空間を囲うようにエアーカーテン状の空気流４を形成し、この空気流４の伴流作用により旋回気流５を生じさせる。一方、遮蔽側吸引口７からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）が、開放側吸引口８からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く設定してあり、この設定条件のもとで遮蔽側吸引口７及び小さな邪魔板８を介して開放側吸引口９から空気を吸引する。すなわち、開放側吸引口９から静圧差Ｓに相当する少量の空気を吸引することにより、−Ｆｙを生じさせるから、小さな邪魔板８であっても、あたかも図４の二点鎖線で示す大きさの邪魔板８となり、グレーチング１０を通って気流がコア１４内に侵入せず、コア１４の遮蔽側吸引口７近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コア１４の境界がはっきりしてコア１４が細くなり、小さな邪魔板８を起点として、遮蔽側吸引口７に専ら向かう竜巻ｔを、エアーカーテン状の空気流４内に安定して発生させることが出来る。
【００２４】図５は本発明の方法を適用した他の実施の形態である竜巻発生装置１ａを示すもので、この竜巻発生装置１ａと図１乃至３の竜巻発生装置１との相違点は、複数のエアー吹出パイプ３の代わりに、半割りの筒体２０ａ、２０ａをスリットを開けて組み合わせ筒体２０とし、このスリットを１以上のエアー吹出孔２１として、エアー吹出孔２１からの空気の吹出方向を筒体２０の壁面に沿って同一回転方向となるようにし、筒体２０の軸方向の一方に遮蔽部２２を設けると共にこの遮蔽部２２に遮蔽側吸引口２３を設け、且つ筒体２０の他方を開放状態にし、その筒体２０の軸中心部に小さな邪魔板２４及び筒体２０下端の底板２６に開放側吸引口２５を順次離して設けた点にある。
【００２５】そして、図１乃至３の竜巻発生装置１と同様に、遮蔽側吸引口２３からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）を、開放側吸引口２５からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く設定してあるから、遮蔽側吸引口２３及び小さな邪魔板２４を介して開放側吸引口２５から空気を吸引することにより、１以上のエアー吹出孔２１から筒体２０内に空気を吹き出すことになって旋回気流５が生じ、筒体２０内に遮蔽側吸引口２３に専ら向かう竜巻ｔ１を発生させることができる。
【００２６】すなわち、この竜巻発生装置１ａによっても、コア１４内部全体を遮蔽側吸引口２３近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コア１４の境界がはっきりしてきてコア１４が細くなり、小さな邪魔板２４を起点として、遮蔽側吸引口２３に専ら向かう竜巻ｔ１を、筒体２０内に安定して発生させ、本発明の方法を実現できる。その他の構成、作用は図１乃至３の竜巻発生装置１と同様なので、図面に符号を付してその説明を省略する。
【００２７】図６は本発明の方法を適用した他の実施の形態である竜巻発生装置１ａ’を示すもので、この竜巻発生装置１ａ’と図５の竜巻発生装置１ａとの相違点は、筒体２０ｂ内壁面に９０度間隔で４本のエアー吹出パイプ３ａを設置し、各エアー吹出パイプ３ａのエアー吹出孔２１ａからの空気の吹出方向を筒体２０ｂの内壁面に沿って同一回転方向となるようにし、筒体２０ｂの中間部よりやや下にグレーチング１０ａを張り、そのグレーチング１０ａのほぼ中心部に小さな皿２４ａを設け、その皿２４ａ上の燃焼源２７が燃焼している点にある。この場合、遮蔽側吸引口２３からの吸引量Ｑ、開放側吸引口２５からの吸引量Ｑ’、エアー吹出パイプ３ａの本数、燃焼源２７の燃焼ガス量ｑとすると、筒体２０ａ内が負圧となることにより、エアー吹出パイプ３ａ１本あたりに入る風量ＱＦは、（Ｑ＋Ｑ’−ｑ）／ｎとなる。したがって、燃焼源２７により燃焼ガス量ｑの発生があっても、その分エアー吹出パイプ３ａからの風量ＱＦが減り、吸引量Ｑ＋Ｑ’とエアー吹出パイプ３ａの風量ＱＦとのバランスが自然に保たれる。その他の構成、作用は図５の竜巻発生装置１ａと同様なので、図面に符号を付してその説明を省略する。
【００２８】図７、８は本発明の方法を適用した他の実施の形態である竜巻発生装置１ｂを示すもので、この竜巻発生装置１ｂと図１乃至３の竜巻発生装置１との相違点は、遮蔽板３０に複数のエアー吹出孔３１を、これらからの空気の吹出方向が同一回転方向となるように相互に配設し、複数のエアー吹出孔３１から空気が吹き出た際生ずる空気流４の伴流作用によって形成した旋回気流５の軸方向の一方に、上述の遮蔽板３０が位置すると共に遮蔽板３０に遮蔽側吸引口３２を設け、且つ旋回気流５の軸方向の他方、すなわち、遮蔽板３０の対向面にグレーチング３３を設けて開放状態にし、そのグレーチング３３の中心部に小さな邪魔板３４を設けると共に、グレーチング３３の下面に箱体３５を取り付け、この箱体３５の底板３６に開放側吸引口３７を旋回気流５の軸方向に位置させて設けた点にある。
【００２９】そして、図１乃至３の竜巻発生装置１と同様に、遮蔽側吸引口３２からの空気の吸引圧力（Ｐ１）及び吸引量（Ｖ１）を、開放側吸引口３７からの空気の吸引圧力（Ｐ２）及び吸引量（Ｖ２）よりも高く及び多く設定して、複数のエアー吹出孔３１から空気を吹き出すと共に遮蔽側吸引口３２及び小さな邪魔板３４を介して開放側吸引口３７から空気を吸引することにより、遮蔽板３０及びグレーチング３３間の空間を囲うようにエアーカーテン状の空気流４を形成し、この空気流４の伴流作用によって旋回気流５を生じさせ、空気流４内に遮蔽側吸引口３２に専ら向かう竜巻ｔ２を発生させることができる。
【００３０】すなわち、この竜巻発生装置１ｂによっても、コア１４の遮蔽側吸引口３２近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コア１４の境界がはっきりしてきてコア１４が細くなり、グレーチング３３上の小さな邪魔板３４を起点として、遮蔽側吸引口３２に専ら向かう竜巻ｔ２を、エアーカーテン状の空気流４内に安定して発生させ、本発明の方法を実現できる。その他の構成、作用は図１乃至３の竜巻発生装置１と同様なので、図面に符号を付してその説明を省略する。
【００３１】以上、本発明の実施形態を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での変更、追加は本発明の範囲内である。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の竜巻発生方法及びその装置によれば、以下のような効果が期待出来る。請求項１の発明は、竜巻の自由渦領域内の静圧は竜巻の軸中心に向かうにしたがい２乗に反比例して下がるから、邪魔板側からのわずかな空気の吸引により、竜巻内の軸方向の気流をコントロールできて、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、旋回気流の軸中心部にある小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。したがって、この発明方法によれば、遮蔽側吸引口の対向面が遮蔽されていなくても、小さな邪魔板があれば、遮蔽側吸引口に向かうコアを有する竜巻を発生させることが出来て、この竜巻の有する特性を安定して利用できる。
【００３３】請求項２の発明は、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。したがって、この発明装置によれば、複数のエアー吹出パイプからの空気の吹き出しにより空気流を形成し、この空気流内における遮蔽側吸引口の対向面が遮蔽されていなくても、小さな邪魔板があれば、上記と同様の竜巻を発生させ、この竜巻の有する特性を安定して利用できる。
【００３４】請求項３の発明は、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。したがって、この発明装置によれば、筒体内における遮蔽側吸引口の対向面が遮蔽されていなくても、小さな邪魔板があれば、上記と同様の竜巻を発生させ、この竜巻の有する特性を安定して利用できる。
【００３５】請求項４の発明は、小さな邪魔板を介して開放側吸引口からのわずかな空気の吸引により、コア内部の軸方向の圧力勾配が緩くなって、コア内部全体を遮蔽側吸引口近辺における低い圧力に近づけ保持でき、コアの境界がはっきりしてきてコアが細くなり、小さな邪魔板を起点として、遮蔽側吸引口に専ら向かうコアを有する竜巻を発生させ得る。したがって、この発明装置によれば、空気流内における遮蔽側吸引口の対向面が遮蔽されていなくても、小さな邪魔板があれば、上記と同様の竜巻を発生させ、この竜巻の有する特性を安定して利用できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２８０２８
【氏名又は名称】株式会社トルネックス
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６２０７６（Ｐ２００２−１６２０７６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月７日（２００２．６．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４０３０１２（Ｐ２０００−４０３０１２） |
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