特開 2024-126804 飛行、走行装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024126804

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】飛行、走行装置

(51)【国際特許分類】

   B64U 10/13 20230101AFI20240912BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

B64U10/13

B64U50/19

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035455

(22)【出願日】2023-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】519406809

【氏名又は名称】株式会社堤水素研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100151046

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿嶌 宗

(74)【代理人】

【識別番号】100166899

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥巣 慶太

(72)【発明者】

【氏名】堤 香津雄

(57)【要約】

【課題】飛行機やヘリコプターにおいて、プロペラや回転翼は揚力や引力を作るが空気に運動エネルギーを与えるために大きなエネルギーを必要とされるが、空気に与えられた運動エネルギーは回生されることなく無駄に散逸する。
【解決手段】２つの空間を区分する移動板を収納した筐体を有し、前記移動板が短い時間で上下動することにより、前記移動板の上下間に生じた圧力差により前記移動板の下方から上方に向かう推進力が生じさせる。このとき前記移動板の上下面の空気の有する機械的エネルギーや圧力エネルギーを回生電力として回収する。

【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの空間を区分する可動部を収納した筐体を有し、前記可動部が移動することにより、前記２つの空間の間に生じた圧力差により前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じる飛行・走行装置。

【請求項2】

前記可動部が、移動板と、前記移動板を駆動するリニアモーターと、前記移動板の移動に抗するばねとを有し、前記ばねの抗する方向に前記リニアモーターを駆動して前記可動部が移動して前記２つの空間の間に生じる圧力差により前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じ、その後に前記ばねの復元力により前記可動部が元の位置に戻るときに前記リニアモーターに回生電力が発生する請求項１に記載の飛行・走行装置。

【請求項3】

前記リニアモーターによる前記移動板の駆動時間が１０μｓ～５０μｓであって、前記ばねの復元時間が１０ｍｓ～５０ｍｓである請求項２に記載の飛行・走行装置。

【請求項4】

互いに直交する２軸の回りに回転可能に固定された取付台に前記筐体が取り付けられている請求項３に記載の飛行・走行装置。

【請求項5】

前記可動部がプロペラと、前記プロペラを駆動するモーターとを有し、前記プロペラが回転することにより前記２つの空間間に生じる差圧により、前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じ、その後に前記モーターの駆動を停止して前記２つの空間間の圧力差により前記プロペラが逆回転して前記モーターに回生電力が発生する請求項１に記載の飛行・走行装置。

【請求項6】

前記モーターによる前記プロペラの駆動時間が１０μｓ～５０μｓであって、前記プロペラの逆方向による前記モーターの回生が１０ｍｓ～５０ｍｓである請求項５に記載の飛行・走行装置。

【請求項7】

互いに直交する２軸の回りに回転可能に固定された取付台に前記筐体が取り付けられている請求項６に記載の飛行・走行装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気中を移動する装置に関し、詳しくは空気の流れによる吸引力を利用した飛行装置および走行装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気中を移動する装置として飛行機やヘリコプターが知られている。最近の傾向としてドローンが注目を浴びている。これらの装置は空気の流れにより生じた浮力を利用して浮上・走行している。

【0003】

飛行機はジェットエンジンもしくはプロペラの回転により生じる空気の流れを利用して、ベルヌーイの法則に基づく主翼の上面と下面とに生じる空気力の差を利用して浮力を得ている。また、ヘリコプターは主回転翼の回転により生じる上方空間から下方空間に向かう空気の流れを利用してその圧力差を利用して浮上する。

【0004】

特許文献１には、プロペラを有する飛行体本体と、真空吸着装置と被吸着物との間に隙間を設けつつ、被吸着物に吸着する吸着部を有し、被吸着物に吸着固定する際に、所定の作業を行う作業部を有する吸着ドローン飛行体であって、吸引ファンによって発生した負圧による流速と隙間の作用により、さらに強い負圧を発生させて被吸着物に吸着するドローン飛行体の発明が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１９３３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

飛行機やヘリコプターなどの飛行装置は、空気の流れを利用して発生する揚力を利用して浮揚する。このような揚力を得るために空気に運動エネルギーを与えるが、それには大きなエネルギーが必要になる。

【0007】

これらのエネルギーは飛行装置の浮上に利用されるが、空気に与えられた運動エネルギーは回生されることなく無駄に散逸する。あるいは周囲の空気の温度の上昇をもたらし、それに用いたエネルギーは回収されない。飛行装置の浮上のために空気に与えられた運動エネルギーの大半は無駄となる。

【0008】

事実、ヘリコプターは回転翼により周囲の空気を下方に圧縮して、その反力として浮揚する。下方に空気を送るがそれに費やしたエネルギーか回収されず、そのエネルギーは戻ってこない。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記した課題を達成するために、本発明に係る飛行、走行装置は、２つの空間を区分する可動部を収納した筐体を有し、前記可動部が移動することにより、前記２つの空間の間に生じた圧力差により前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じる。

【0010】

この構成において、２つの空間を区分する可動部の両面に働く空気の圧力差により、可動部と連結された筐体に推力を発生せしめる。

【0011】

本発明に係る飛行、走行装置は、前記可動部が、移動板と、前記移動板を駆動するリニアモーターと、前記移動板の移動に抗するばねとを有し、前記ばねの抗する方向に前記リニアモーターを駆動して前記可動部が移動して前記２つの空間の間に生じる圧力差により前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じ、リニアモーターの停止後に前記ばねの復元力により前記可動部が元の位置に戻るときに前記リニアモーターに回生電力が発生する。

【0012】

本発明に係る飛行、走行装置は、前記リニアモーターによる前記移動板の駆動時間が１０μｓ～５０μｓであって、前記ばねの復元時間が１０ｍｓ～５０ｍｓである。

【0013】

本発明に係る飛行、走行装置は、互いに直交する２軸の回りに回転可能に固定された取付台に前記筐体が取り付けられている。

【0014】

本発明に係る飛行、走行装置は、前記可動部がプロペラと、前記プロペラを駆動するモーターとを有し、前記プロペラが回転することにより前記２つの空間間に生じる差圧により、前記一方の空間から他方の空間に向かう推進力が生じ、その後に前記モーターの駆動を停止して前記２つの空間間の圧力差により前記プロペラが逆回転して前記モーターに回生電力が発生する。

【0015】

本発明に係る飛行、走行装置は、前記モーターによる前記プロペラの駆動時間が１０μｓ～５０μｓであって、前記プロペラの逆方向による前記モーターの回生が１０ｍｓ～５０ｍｓである。

【0016】

本発明に係る飛行、走行装置は、互いに直交する２軸の回りに回転可能に固定された取付台に前記筐体が取り付けられている。

【発明の効果】

【0017】

飛行や走行に必要なエネルギーが大幅に少なくなる。飛行や走行に用いたエネルギーの一部が回収される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施例１の基本的構成を示す図である。

【図2】実施例１の動作を説明するためのグラフである。

【図3】本発明の実施例２の基本的構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。以下、飛行装置ないしは走行装置を移動体と称して説明する。

【実施例0020】

本発明の実施例１の基本的構成例を図１に示す。浮揚装置１１が移動体１０に取り付けられているか、もしくは、その内部に組み込まれている。浮揚装置１１は移動体１０を浮上させるための装置であり、浮揚装置１１の上方に向かう力は移動体１０に伝わる。浮揚装置１１の運転強度を調節することにより、移動体１０は重力に抗して上下方向に移動する速度を変えることが可能となっている。

【0021】

浮揚装置１０は、筐体１３の内部に移動板１２と移動板１２を駆動するリニアモーター１４を備えている。リニアモーター１４を駆動することにより移動板１２は下方に移動可能となっている。移動板１２の下面には複数のばね１５が配置されていて、移動板１２の下方向への移動に対して反力として作用する（図１（ａ）参照）。

【0022】

リニアモーター１４を急速に動作させて移動板１２を急激に下方向に駆動する。移動板１２の急激な下降により、移動板１２の上面の空気は希薄となり移動板１２の上面は瞬間的に負圧となる。この結果、移動板１２を配した筐体１３には浮揚力が働き、筐体１３を取り付けた移動体１０には上方向に浮揚する力が作用する（図１（ｂ）参照）。

【0023】

移動板１２が下方向に移動するとき、移動板１２を支えるばね１５も圧縮されて移動板１２の下方向の移動の反力となる。リニアモーター１４への給電を止めると、移動板１２はばね１５の反力により上方向に駆動される。移動板１２に連結されているリニアモーター１４は移動板１４の上昇に伴って上方向に動く。このときリニアモーター１４には回生電力が発生する（図１（ｃ）参照）。

【0024】

回生電力は二次電池（図示せず）を充電する。本実施例では、電源に急速充放電可能な二次電池を用いる。二次電池はその内部抵抗が小さいので急速な充電および放電が可能であり、移動板１２の急激な上昇と下降を可能にしている。

【0025】

移動板１２の大きさは１ｍ四方とした。移動板１２の下降によりその上面に０．０５Ｍｐａの負圧が生じるとき、移動板１２には５トンの揚力が発生する。移動板１２の下降時間を１０μｓとして、移動距離を３０ｍｍのとき３００ＭＷの電力を必要とし、上昇時間１０ｍｓのとき３００ｋＷの電力の回生がある。電力量としては、上昇下降ともに３００Ｗ・ｓとなりエネルギー的にバランスする。

【0026】

図２のグラフは、実施例１について各変数の時間的変化を示したものである。すなわち、リニアモーター１４の電力（Ｐ）と、移動板１２の位置（l）と、ばね１５の作用力（Ｆ）の時間的推移が時間軸を横軸に取り示されている。リニアモーター１４はパルス的に駆動電力を出力し（Ｐ）、その後、駆動電力とは反対側に回生電力が発生し漸次時間と共に減少する。

【0027】

移動体１０に対して浮揚装置１１を垂直の方向に設置すれば、浮揚装置１１の作動により移動体１０が浮上する。このとき移動体１０は飛行装置となる。移動体１０に対して浮揚装置１１を水平の方向に設置すれば、浮揚装置１１の作動により移動体１０は前後進する。このとき移動体１０は走行装置となる。船舶に浮揚装置を取り付ければ船舶の運航が可能となる。

【0028】

リニアモーター１４には、二次電池からの電力を供給してもよい。二次電池の出力を大きくすれば移動板１２を高速で降下させることが可能となる。移動板１２を急激に降下させれば、移動板１２の上面にはより大きな負圧が発生する。二次電池の出力を調節することにより浮揚装置１１の出力を調節することが可能となる。

【0029】

移動板１１，リニアモーター１４、および、ばね１５を収納した筐体１３は、互いに直交する２軸に回転可能に取り付けられている。すなわち、互いに直交する２軸は独立に３６０度回転可能ととなっているので、筐体１３の方向は自在に調節することが可能となる。

【0030】

このため、筐体１３の取り付け方向を調節すことにより、浮揚装置１１の発生する推進力の方向を変更することができ、この結果、移動体１０は前後左右上下方向に移動することが可能となる。

【実施例0031】

本発明の実施例２の基本的構成例を図３（ｂ）に示す。浮揚装置２１が移動体２０には取り付けられているか、もしくは、その内部に組み込まれている。浮揚装置２１は移動体２０を浮上させるための装置であり、浮揚装置２１の上方に向かう力は移動体２０に伝わる。浮揚装置２１の運転強度を調節することにより、移動体２０は重力に抗して上下方向に移動可能となっている。

【0032】

浮揚装置２０は、筐体２３の内部にプロペラ２２とプロペラ２２を駆動するモーター２４が備えられている。モーター２４を駆動するとその回転は回転軸を介してプロペラ２２に伝わり、プロペラ２２には下向きの空気の流れが生じる。すなわちプロペラ２２の回転によりプロペラ２２の上方空間の空気は下方に流れ、プロペラ２２の上方空間に負圧が発生する。この結果、プロペラ２２には上方向の力が発生してこの力はモーター２４と一体になっている筐体２３に浮揚力として作用する。筐体２３を取り付けた移動体２０には上方向に浮揚する力が作用する。なお、図３（ａ）はプロペラを上方から見た図である。

【0033】

プロペラ２２の上方空間が負圧であるに対して、下方空間の空気はプロペラ２２の回転により押下げられて圧縮されており、モーター２４の回転を止めると、プロペラ２２の上下方の圧力差により、プロペラ２２は逆方向に回転してモーター２４に回生電力が発生する。

【0034】

モーター２４を駆動する電力を大きくするとプロペラ２２の回転速度が上昇してプロペラ２２の上方空間の負圧の大きさも大きくなるので、浮揚装置２１の浮揚能力は大きくなる。すなわちモーター２４に供給する電力を調節することにより浮揚装置２１の能力を調節することができる。

【0035】

移動体２０に対して浮揚装置２１を垂直の方向に設置すれば、浮揚装置２１の作動により移動体２０が浮上する。このとき飛行装置となる。移動体２０に対して浮揚装置２１を水平の方向に設置すれば、浮揚装置２１の作動により移動体２０は前後進する。このとき移動体２０は走行装置となる。船舶に浮揚装置を取り付ければ船舶の運航が可能となる。

【0036】

プロペラ２２と駆動モーター２を収納した筐体２３は、直交する２軸の回りに回転可能に取り付けられている。筐体２３の方向は自在に調節することが可能となる。このため、筐体２３の取り付け方向を調節すことにより、浮揚装置２１の発生する推進力の方向を変更することができ、移動体２０は前後左右上下方向に移動することが可能となる。