スイッチがなければ、液体または炎は一方向に流れます。テスラバルブの原理は何ですか？

ガスや液体などの流体物質を、逆流を避け、流量を制御しながら特定の場所まで輸送したい場合はどうすればよいでしょうか。

とても簡単です。バルブを取り付けて、スイッチを使って制御および調整するだけです。ではスイッチを使わなくても大丈夫ですか？はい、100年以上前に、偉大な科学者が、切り替えなしで流体の一方向の流れを確保できる特別なバルブを設計しました。この人物はテスラであり、彼が発明したバルブは「テスラバルブ」と呼ばれています。私たちはテスラについてよく知っているはずです。彼は間違いなく伝説的な科学者だ。彼は生涯で1,000件以上の発明特許を取得した。その中でも最もよく知られている科学的成果としては、交流電流の発明、無線エネルギー伝送、ラジオの開発と応用などが挙げられます。

現代でもテスラを崇拝する人はたくさんいます。起業家の中には、テスラへの尊敬の念から自社の電気自動車にテスラの名を冠し、その名を広く知らしめる者もいる。

しかし残念なことに、多くの検索ソフトを開いて「テスラ」という3つの単語を入力しても、最初のページにこの科学者の姿は見えず、車だけが表示されます。ニコラ・テスラに関しては、彼の発明のほとんどは長い間よく知られています。こうしたよく知られた発明のほかにも、実は古典とも言える、あまり注目されていない発明もいくつかあり、将来的には新たな用途で発見される可能性もあります。例えば、先ほど触れた「テスラバルブ」もそのような発明です。テスラバルブとは何ですか?切り替えを必要とせず、液体や気体などの流体の一方向の流れを確保できるバルブです。

テスラバルブはどのようにして液体の一方向の流れを確保するのでしょうか?

テスラバルブの断面をよく見ると、その理由がわかります。テスラバルブは特殊な回路設計を採用しています。流体がテスラバルブを順方向に通過すると、流体は各回路ポートで 2 つの経路に分割されます。 2 つの流体の経路は次の交差点で収束し、加速されます。逆に、流体が逆方向にテスラバルブに流入すると、流体は最初の交差点で 2 つの経路に分割され、2 番目の交差点で再び合流します。違いは、今回は 2 つの流体の流れの方向が反対であるため、大きな抵抗が形成されることです。そのため、テスラバルブは前方にしか通過できず、逆方向に流すことは困難です。テスラバルブの設計は独創的ですが、バルブを設置するだけで問題が解決できるのに、これほど複雑なものを作る必要があるのでしょうか?

テスラバルブは実用価値がほとんどなく、真剣に受け止められていないと人々はずっと信じてきましたが、この状況は現在静かに変化しつつあります。実際、流体輸送分野におけるテスラバルブの応用可能性は非常に大きいです。

たとえば、川には回遊魚と呼ばれる種類の魚が生息しています。彼らは川の下流に住んでいますが、毎年洪水の季節になると、卵を産むために上流に泳ぎ戻ります。卵が孵化すると、下流に泳ぎ、下流に戻って生活します。このプロセス自体には何の問題もないのですが、人間がダムを建設したために、回遊魚の帰還ルートが遮断されてしまいました。それで私たちは何をすべきでしょうか?人類は魚道を建設するという解決策を思いつきました。簡単に言えば、魚が登るための階段を作ることです。

魚道の建設により回遊魚が帰ってくる道が開かれたが、魚道には水の流れの大きさという問題が長く存在していた。

川には大きさの異なる多くの種類の回遊魚が生息しています。水の流れが強いと、一部の魚は梯子を上って上流に向かうという課題を完了することが困難になります。一方、水の流れが弱いと、より大きな魚を引き上げるには浮力が不十分になります。そこで誰かが、魚道の建設にテスラバルブを使うことを考えました。スイスのピシュー渓谷の魚道は現在、テスラバルブの原理に基づいて建設されています。川の水は上流から逆流し、「テスラバルブ魚道」に流れ込みます。大きな抵抗に遭遇するため、水の流速は非常に遅くなります。流量が大きいほど、圧力が高くなり、流量は遅くなります。そのため、水量が保証され、流量が制限されます。

魚道建設におけるテスラバルブの応用は、テスラバルブの小規模なテストとしか考えられません。科学者たちは、テスラバルブの構造はガスや液体などの流体だけでなく、炎にも作用することを発見しました。

テスラバルブの特徴は、逆方向に流れる場合、圧力が高くなるほど抵抗が大きくなり、速度が遅くなり、完全に停止することもあります。テスラバルブを順方向に通過する際、圧力が大きければ大きいほど速度が速くなります。炎がテスラバルブを前方に通過すると、大きな加速効果が生じます。加速炎の用途は何ですか?とても便利です。ロケットはどうやって空に飛ぶのでしょうか?これは炎の噴出に依存しており、噴出速度を上げると燃料を節約できます。ロケットにも使えるので、ジェット機にも使えるはずです。現在では応用分野は航空宇宙工学にまで達しており、テスラバルブの応用可能性は実に大きいと言えます。

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