(57)【要約】【課題】  外部環境に依存せず、エネルギー増幅可能な反動推進力エンジンを提供する。【解決手段】  回転軸（４）を回転させ、タービン（５）により流体を遠心力で加速し、流体を外側円錐状フード（３）の内側に当てることで反動推進力を発生させる。遠心力中和機構（１１）により流体の遠心力を中和し、流体を吸引口（６）に回転しながら集めることで、タービン（５）の回転数を増加させ、エネルギーを増幅させる。反動推進力を利用し一定の方向に推進力を得ると反動推進力エンジンとなり、増幅されたエネルギーにより発電すれば発電機となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（５）を回し、流体を回転軸（４）に直交する方向に遠心力によって加速させ、排出口（２）から放出し、外側円錐状フード（３）の内側に沿って流し、吸引口（６）を通って循環することでタービン（５）の回転数を増幅させ、モータ兼発電機（１）で発電するエネルギー増幅装置。
【請求項２】
タービン（５）を回し、流体を回転軸（４）に直交する方向に遠心力によって加速させ、排出口（２）から放出し、４５度程度傾斜した外側円錐状フード（３）の内側に当てることで底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側に向けて反動推進力を得た後、半径が教会の鐘のように末広がりに大きくなる形状の遠心力中和機構（１１）の内側に沿って流し、回転軸（４）に直交し放射状に反動推進力が働くようにすることで遠心力を相殺し、全体の合力を底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側の方向に反動推進力を得る推進エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は流体の回転運動により反動推進力を産み出すもので、推進エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  円盤の中心に回転軸を設け、レコード盤のように回転させると回転軸から遠いほど速度が速く、回転軸に近いほど速度が遅くなる。回転軸からの距離が遠い点をｒ１、近い点をｒ２とすれば、その速度の比はｒ１／ｒ２であり、回転軸からの半径ｒに比例する。ここで言う速度とは単位時間当たりの移動距離のことで回転数ではない。円盤を流体の中で回転させれば、粘性により、円盤の回転に応じて周囲の流体も運動する。このとき回転軸から遠いｒ１付近の流体を回転軸に近いｒ２付近に誘導すれば、元からあったｒ２付近の流体を加速させることができる。ｒ２付近の流体が加速すると粘性により円盤にも力が働き、円盤の回転数を増幅させることができる。
このようなことは保存力場の位置エネルギーと運動エネルギーの関係に矛盾すると思うかも知れない。地球上にドーナツ状の誘導路を設け、最高点をＡ地点、最下点をＣ地点とし、Ａ地点から鉄球を落とせば、Ｃ地点で最大速度になり、再びＡ地点に戻るときには速度はゼロになる。もし、図１のように左半分には地球の重力加速度が働き、右半分には重力加速度が働かない場があるとすれば、Ｃ地点で最大速度になった鉄球の速度はそのままの速度を保ちＤ地点を通過し、Ａ地点を過ぎると再び加速し、鉄球の速度は無限に増加していく。このような場は地球上には存在しないが、遠心力を用いることで似たような場を作ることができる。タービンを用い、回転軸に直交する方向に流体を加速させれば、流体には遠心力が働き加速される。その加速された流体をタービンの遠心力が働かない誘導路を用い回転軸付近に誘導すれば、流体のエネルギーを増幅させることができる。遠心力を発生させ続けるのにエネルギーを必要としないことはよく知られている。均等な質量分布の円盤を回転させれば、空気などの抵抗がなければ永久に回っているが、円盤の各所には遠心力が働き続けている。
均等な質量分布を持つ円盤をレコード盤のように回転させると円盤の各所には外向きの力である遠心力が働く。遠心力の方向は回転軸に直交し、放射状であるから相互に打ち消され円盤全体には上下左右の力は働かないため、回転数を変化させたり、円盤全体が移動することはない。ここで遠心力は働いているのであるが、打ち消されているため円盤はその場所で回っているのであり、遠心力が存在していないのではない。同じ力で綱引きすれば綱は動かないが力は働いていることと同じである。もし、遠心力の方向を回転方向に傾けることができれば、打ち消し合うバランスが崩れるため、回転数を増幅させることができる。このようなことはとても困難に感じるかも知れないが、実はたやすくできる。寺のマークの卍のような物体の中心を回転軸とし、この文字の場合は時計回りに回転させると遠心力によって曲がり十字になろうする。その曲がろうとする方向は回転方向に一致しているため、回転数を増幅させる方向に押す力のトルクが働く。反時計回りに回しても回転数を増幅させる方向に引く力のトルクが働くのである。
航空機などで使われているプロペラは羽根を４５度程度傾け回転させることにより、空気を回転軸と平行に一定の方向に放出し、その反動推進力により、空気の放出方向と反対方向に推進力を得ている。風により推進力を得るためには異なる方法もある。プロペラの羽根を傾けず平板のようなものを回転させ、回転軸に直交する方向に風を送り、その風を４５度程度傾けた板に当てると板には反動推進力が働く。平板のプロペラの周りを円錐状のフードで覆えば、円錐状フードには頂点側へ反動推進力が働く。
空気は、円錐状フードの内側に沿って回転しながら、より半径の大きい方へ移動していく。円錐状フードの半径の大きい方の底に蓋をつけると、空気は底に衝突し、頂点側から底側に向けて反動推進力が生ずる。この力を打ち消すには円錐状のフードの形状を教会の鐘のように末広がりし、ほぼ回転軸と直交するように空気の流れを誘導すれば回転軸と直交し放射状に力が働くため、回転する均等な質量分布の円盤にかかる遠心力と同様に、相互に打ち消される。全体としての合力は底側から頂点側に向けて働くため、推進力を得ることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  反動推進力を得る従来の技術として、プロペラやスクリューを用いるものやジェットエンジン、ロケットエンジン等がある。これらの推進装置が反動推進力を得るために放出する流体の運動エネルギーはほとんどすべて捨てられており、エネルギー効率が悪い。
プロペラ機は空気がなければ推進力を得ることができない。船舶のスクリューには水が必要である。ジェットエンジンは燃料を燃焼させるために外部から大量の空気を取り込む必要がある。これらは推進力を得るために外部環境に依存している。
ロケットエンジンは宇宙空間のような真空中でも使用でき、外部環境に依存していないが、そのために自前で燃焼に必要な膨大な燃料や酸素を携帯しており、コストや航続距離に問題がある。構造上巨大な火薬庫のようであり、安全性に問題があるため、一般人が利用するような交通手段の一つには成り得ない。恒星間飛行が可能なような飛翔体を人類は保有していない。
石油や石炭などの化石燃料はやがて枯渇する。化石燃料を燃やしてエネルギーを得ようとすると大気汚染を発生させる。エネルギーと環境問題は人類存続を懸けた人類共通の課題である。持続可能な世界を目指すとは今が持続可能ではないということである。今までは有効な解決策がなかったために目を背けることしかできなかったが本発明は解決策になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】    竜巻という自然現象があるが偶然空気の渦が生じたことからあのような巨大なエネルギー源に成長するためには何か連鎖的、自己増幅的な機構が存在しているに違いない。竜巻発生のメカニズムの詳細は謎とされているが、本発明は閉鎖的な空間中に人工的に竜巻を起こしているようなものである。
竜巻は空気の渦を作るので遠心力が生じ、空気は中心から外側に運ばれ、渦の中心付近の気圧は下がる。地面には空気はなく地表付近の空気は渦の遠心力の外側への力が働きにくいため、地表付近の空気が気圧の小さい渦の中心に引きつけられる。渦によって回転させられた空気流が中心付近に集められると回転数が増す。渦の回転数が増加するとより大きな遠心力が生ずることになり、遠心力によって流速は増し、竜巻は自己増幅し巨大化していく。
本発明において、タービン（５）の回転に伴い機械抵抗、流体（気体や液体）抵抗などの抵抗が存在し、抵抗に打ち勝って回転させ続けるためには連鎖的な仕組みが必要になる。
タービン（５）を回転させると遠心力によって流体は排出口（２）から外側円錐状フード（３）の内側に沿って流れ、底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側に向けて、反動推進力を生ずる。流体はより半径が大きい遠心力中和機構（１１）に送られ、流体の運動方向を回転軸（４）に直交する方向に誘導し、遠心力を回転軸の対極にあるものと相互に打ち消し合わせることでモータ兼発電機（１）側から底面（１０）側に向けての反動推進力が生じないようにする。
これにより全体の合力は底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側が残り、一定の方向への反動推進力による推進エンジンとなる。内側円錐状漏斗（９）を設ければ、流体の流れの方向が衝突することなく、整流させる効果がある。内側円錐状漏斗（９）とタービン（５）を同調して回転させれば、内側円錐状漏斗（９）のタービン（５）側の外側表面には遠心力により流体を放出させるため圧力が下がり、翼の揚力と同じような力が底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側に働き、全体の推進力を増加させる。遠心力中和機構（１１）付近にある流体は圧力の低い吸引口（６）に回転しながら引き寄せられる。内側円錐状漏斗（９）とタービン（５）を同調して回転させても、吸引口（６）に吸い寄せられる流体の流速はタービン（５）の回転数より速くなるため、内側円錐状漏斗（９）の回転による遠心力で吸引口（６）に吸い寄せられなくなることはない。内側円錐状漏斗（９）が回転することにより流体の抵抗を減らすことができ、流体が吸引口（６）へ向かう際に内側円錐状漏斗（９）を押し上げるため、底面（１０）側からモータ兼発電機（１）側に力が働き、全体の反動推進力を増加させる。
遠心力中和機構（１１）付近にある流体は圧力の低い吸引口（６）に回転しながら引き寄せられると回転数が増し、タービン（５）の回転数を増幅させる。このようにしてタービン（５）の回転数は連鎖的に自己増幅する。回転数が上がることで遠心力は増加し、遠心力の増加は回転数を上げるという連鎖的自己増幅が起こる。
このような装置が発電機となりうるためには、以下の関係が必要である。
回転速度を増す力（加速力）＞回転速度を減らす力（抵抗力）
回転速度の増加に対する加速力の増加の傾きが、回転速度の増加に対する抵抗力の増加の傾きより大きい場合、臨界的な特定の回転速度以上で加速力は抵抗力を超え回転速度の自己増幅に至る。回転速度が自己増幅し発散すると装置が破壊される恐れがあるので、外部から抵抗を加え回転速度が発散しないようにする。外部から抵抗を加えるには、今まで動力減として外部からエネルギーを注入していたモータへの電力供給をやめ、モータの回転抵抗を利用する。モータに加えられた回転力により、モータはそのまま発電機となり、遠心力によるエネルギーを電力という形で、外部に取り出すことができる。
【発明の効果】
【０００５】  本発明の反動推進力を生じさせるために外部から何も吸引しないし何も排出しない。装置の外部環境に空気や水は必要としない。反動推進力を得続けるために燃料すら必要としない。ロケットは背後で起こる連続した爆発の衝撃波による反動で推進力を得ているが、衝撃波の速度より速く飛行していれば衝撃波がロケット本体に届くことはなく、ロケットの最高速度は衝撃波の速度に依存している。本発明の推進力を生じさせる流体は本体と共に動いているのであり、どのような速度になろうとも加速させる効果が届かないということはない。理論的には、本発明の推進力による最高速度は無限である。本発明を推進エンジンとすれば宇宙空間を無補給で加速し続ける高速の飛行物体を製造することができる。エネルギー効率が大変悪いロケットエンジンの後継の次世代のエンジンとして、人類が遠い宇宙へ進出するための基礎技術となる。
本発明はエネルギーを無尽蔵に発生させることもできる。エネルギー枯渇問題と大気汚染の環境問題は本発明により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  請求項で述べたこの発明の本質的な構造はシンプルであり、タービンによる遠心力で流体を加速し、流体の圧力差により循環させ、外周の流体を内周に誘導することによる回転数増加分による力でタービンの回転数を増幅させる構造を持つ。
モータを発電機としても利用する発電機の一種という形態は１つの実施例であり、本質的に重要なことは、本発明は回転数を自己増幅可能とする燃料を必要としない新しい動力機関であり、装置全体を加速させることができる反動推進力エンジンだということである。
次にこの発明の具体的な１つの構造例について説明する。
モータ兼発電機（１）の回転軸（４）に遠心力を発生させるタービン（５）を設け、外側円錐状フード（３）で囲う。外側円錐状フード（３）と回転軸（４）の接合部は密封し、流体が外側円錐状フード（３）の外部に漏れ出さないようにする。
タービンブレード（８）は平板状とし２枚の円盤で挟み込むように固定する。回転軸（４）側の円盤は回転軸（４）と固定する。底面（１０）側の円盤の中央付近には円形の吸引口（６）を設け、タービンブレード（８）により放射状に放出された流体を吸引させる。タービンブレード（８）は円形の吸引口（６）の接線付近に一端を設置し、その一端が先頭になる方向にタービン（５）を回転させることで吸引口（６）付近の流体はタービンブレード（８）により排出口（２）から放射状に放出される。タービンブレード（８）の数は４枚としているが、２枚以上の任意の枚数でもよい。円滑に回転させるためにタービンブレード（８）は回転軸（４）に対して対称になるように設置する。タービンブレード（８）を重くすると遠心力の方向をタービン（５）の回転方向に斜向させる効果が大きくなり回転数の増幅効果が増すが、その場に留まって回転しようとする回転慣性が増すため、装置全体を推進させる反動推進力エンジンの敏捷性を低下させる。
内側円錐状漏斗（９）をタービン（５）に直結させれば、反対方向に流れる流体により生ずる渦を防ぐ整流と揚力による推進力向上に効果がある。
遠心力中和機構（１１）は流体が底面（１０）を押すことを避け、全体の合力による推進力を一定方向にするために設けられるもので発電機として利用するなら特に必要ない。
本発明は以上のような構造の遠心力を利用した反動推進力エンジンである。
利用する流体は容易に入手可能という理由で空気が候補であるが、圧力差が生ずる流体であれば利用可能であり、気体および液体であれば、特にその材質を限定するものではない。液体は気体より格段に重く、より大きな反動推進力が得られるため反動推進力エンジンとして高出力を得るには液体を使うのは有効である。
モータは電気モータを利用するのが最もシンプルな構造になると考えられるが、エネルギーを回転力に変換し、回転力からエネルギーを抽出できるものであれば、必ずしも電気モータである必要はない。またモータからの電力を得ずとも回転軸（４）から直接回転力を得る動力機関として利用してもよい。本発明は地球重力場を利用するものではないので宇宙空間などの無重力状態でも稼働可能である。
反動推進力は底面（１０）からモータ兼発電機（１）の方向に主に働くが、流体の回転による粘性で外側円錐状フード（３）も回転させる。本発明を飛行物体の推進エンジンとして利用する場合は、外側円錐状フード（３）の回転を抑えるためにヘリコプターのテールローターのように姿勢制御用に本発明の小型のものを底面（１０）等に３つ程度設置し、小型のものの方向を制御できるようにすればよい。
【実施例】
【０００７】  以下、本発明の実施の形態について説明する。
（イ）入出力電源（７）から初期エネルギーを外部のバッテリーなどから注入し、モータ兼発電機（１）を始動させ、回転軸（４）を回転させる。
（ロ）回転軸（４）を回転させることによりタービン（５）から遠心力を発生させ、吸引口（６）から吸入された流体は遠心力により加速し排出口（２）から放出される。
（ハ）排出口（２）から回転軸（４）に直交する方向に放出された流体は外側円錐状フード（３）の内側に当たり反動推進力を底面（１０）からモータ兼発電機（１）への方向に発生させる。
この反動推進力により、装置全体を推進させる反動推進力エンジンとなる。
（ニ）外側円錐状フード（３）の内側に当てられた流体は回転しながら外側円錐状フード（３）の内側に沿って半径の大きい方へ流れ、遠心力中和機構（１１）に向かう。
（ホ）遠心力中和機構（１１）の流体は回転軸（４）とほぼ直交する方向に誘導され、遠心力による反動推進力は回転軸の対極にある流体の反動推進力と相互に打ち消し合いモータ兼発電機（１）から底面（１０）への方向の反動推進力が生じないようにする。
（ヘ）遠心力中和機構（１１）の流体は吸引口（６）に回転しながら吸い寄せられ回転数を増していき、タービン（５）の回転数より速くなり、タービン（５）の回転数を増幅させる。
（ト）タービン（５）の回転数が増幅するとより大きな遠心力を発生させ、循環する流体により、エネルギーは自己増幅していく。
（チ）エネルギーが自己増幅するとモータへの外部からの電力供給を止めても、発電機となったモータからの電力を消費すること（回生ブレーキ）で回転抵抗を適切に変化させることができ、回転軸（４）の回転数を一定に保つことができる。以降、モータ兼発電機（１）を発電機とし外部へ電力を取り出し続けることができる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】  電力業界においては、燃料費を出費することなく電力を生産できる。二酸化炭素、核廃棄物などの環境悪化の廃棄物を生じず、安全であるため、都市部においても発電設備を設置することができ、大規模な送電線は不要になる。
大型家電の冷蔵庫やエアコンに本発明を内蔵すれば、家庭用発電機ともなり電化されていない発展途上国の人々も先進国並みの文化的な生活ができるようになる。
乗り物に設置し動力源として利用すれば、無公害で燃料費がかからない理想的な乗り物となる。自動車、船舶、鉄道、航空機などに有効である。鉄道では、架線が不要になるため、設備費の低減と騒音低下に有効である。潜水艦においては長時間の潜行が可能になる。
宇宙船の推進エンジンとすれば遠い宇宙との間の交通手段になる。燃料費が不要で宇宙船は再利用可能であるため運航するためにほとんどコストがかからない。地球外の惑星への移住も現実的なことになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エネルギー増幅方法の概念図である。
【図２】本発明の一部を切り欠いた側面図である。
【図３】本発明の外側円錐状フードの底面を切り欠いた下方から見た平面図である。
【符号の説明】  １  モータ兼発電機  ２  排出口  ３  外側円錐状フード
４  回転軸  ５  タービン  ６  吸引口  ７  入出力電源
８  タービンブレード  ９  内側円錐状漏斗  １０  底面  １１  遠心力中和機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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