JP2003294397A - 流体中自由運動体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化・軽量化出来る自由運動制御機構及び
それを用いた流体中自由運動体を提供する。 【解決手段】 被運動流体中を自由運動するボディ９
と、ボディ９の内部に設けられ、複数の流体経路２ａ，
２ｂのうちの１の流体経路を、流体の性質を利用して選
択し、多値の出力を得る流体論理回路５と、流体論理回
路５の複数の流体経路にそれぞれ接続され、主噴流１８
を多値の出力の一に対応して、選択的にボディ９の外部
に噴出する、ボディ９の表面の異なる位置に配置された
複数の噴出１４ａ，１４ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自由運動制御機構
に係り、特に、自由運動制御機構により制御される流体
中自由運動体の制御技術及び小型化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、飛翔体等の流体中自由運動体の
操舵（制御）方式の一つとして、操舵翼を駆動し翼にか
かる空気力を横方向の外力として利用して操舵を行う方
式がある。例えば、この操舵方式を用いた流体中自由運
動体は、図１４に示すように、流体中自由運動体のボデ
ィ２００の内部に設けられた駆動手段２０４ａ，２０４
ｂと、駆動手段２０４ａ，２０４ｂにそれぞれ接続され
た回転軸２０２ａ，２０２ｂと、回転軸２０２ａ，２０
２ｂをそれぞれ支持する軸受け２０３ａ，２０３ｂと、
回転軸２０２ａ，２０２ｂにそれぞれ接続された操舵翼
２０１とを有している。この操舵方式は、駆動手段２０
４ａ，２０４ｂにより、回転軸２０３ａ，２０３ｂを介
して操舵翼２０１ａ，２０１ｂを回転駆動し、流体中自
由運動体２００を操舵（制御）する。駆動手段２０４
ａ，２０４ｂとしては、一般的に電磁アクチュエータを
用いる。

【０００３】また、他の操舵方式として、流体中自由運
動体から流体を噴出させ、その反力を旋回力として利用
するサイドスラスタ方式がある。例えば、この方式を用
いた流体中自由運動体は、図１５に示すように、流体中
自由運動体のボディ２１０の内部に設けられた流体源２
１３と、流体源２１３に接続されたバルブ２１４ａ，２
１４ｂと、２１４ａ，２１４ｂにそれぞれ接続された駆
動手段２１５ａ，２１５ｂと、バルブ２１４ａ，２１４
ｂにそれぞれ接続された噴出口２１１ａ，２１１ｂとを
具備している。サイドスラスタ方式は、流体源２１３か
ら導いた流体が、バルブ２１４ａ，２１４ｂを介して、
噴出口２１１ａ，２１１ｂから噴流２１２ａ，２１２ｂ
として、流体中自由運動体２１０の外部に噴出される。
噴流２１２ａ，２１２ｂの流量は、駆動手段２１５ａ，
２１５ｂによって駆動されるバルブ２１４ａ，２１４ｂ
により制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような操
舵機構では、操舵翼２０１ａ，２０１ｂを駆動させるア
クチュエータ、軸受け２０３ａ，２０３ｂに代表される
可動する部分の支持構造、噴流２１２ａ，２１２ｂをそ
れぞれ制御するバルブ２１４ａ，２１４ｂ及びバルブ２
１４ａ，２１４ｂの駆動手段２１５ａ，２１５ｂが重要
な構成要素であるが、流体中自由運動体を小型化した
際、十分な応答性及び操舵力を得るためのこれらの機構
が流体中自由運動体全体に占める寸法や重量の割合は増
大することが予想される。従って、搭載機器の配置等を
決定する際の設計自由度が低下することが予想される。
特に、電磁アクチュエータは、出力重量比の悪さから、
小型化には適さない制御手段である。

【０００５】また、操舵翼の面積は、必要な空気力を得
るために相対的に増大することが予想され、この操舵翼
を駆動する機構も相対的に、小型化・軽量化が困難にな
ることが予想される。

【０００６】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、小型
化、軽量化出来る自由運動制御機構及び流体中自由運動
体を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、被運動
流体中を自由運動するボディと、ボディの内部に設けら
れ、複数の流体経路のうちの１の流体経路を、流体の性
質を利用して選択し、多値の出力を得る流体論理回路
と、流体論理回路の複数の流体経路にそれぞれ接続さ
れ、主噴流を多値の出力の一に対応して、選択的にボデ
ィの外部に噴出する、ボディの表面の異なる位置に配置
された複数の噴出口とを備える流体中自由運動体である
ことを要旨とする。

【０００８】本発明の特徴において、流体論理回路は、
流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴
流の経路を複数の流体経路のうちから選択し、多値の出
力の１とする噴流経路選択素子と、噴流経路選択素子に
多値の出力の一を選択するに必要な信号を与える制御器
とを備える。即ち、流体論理回路は、流体論理回路を具
備する流体中自由運動体のボディの自由運動を制御する
自由運動制御機構である。

【０００９】噴流経路選択素子は、主噴流となる流体を
噴流経路選択素子の内部に入力する主噴流入力経路と、
複数の流体経路をそれぞれ規定する複数の主噴流出力経
路と、主噴流を主噴流入力経路から複数の主噴流出力経
路のいずれかへ出力するノズルと、ノズルの近傍に、制
御噴流を導入する制御噴流導入経路とを備える。

【００１０】本発明の特徴によれば、流体論理回路を有
することにより、従来の自由運動制御機構と同様に、被
運動流体中を自由運動するボディの表面にかかる被運動
流体を制御出来、流体中自由運動体のボディの自由運動
を制御出来る。更に、複数の流体経路のうちの１の流体
経路を、流体の性質を利用して選択し、多値の出力を得
る流体論理回路を具備することにより、可動部分を必要
としないので、従来よりも自由運動制御機構を小型化・
軽量化出来る。更に、流体中自由運動体全体を小型化・
軽量化出来る。また、設計段階の設計自由度を向上出
来、低消費電力化出来る。流体論理回路は、流体の慣
性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴流の経路
を複数の流体経路のうちから選択し、複数の出力を出力
する第１の噴流経路選択素子と、第１の複数の流体経路
の複数の出力のうちの一を入力し、流体の慣性、粘性及
び表面張力のいずれかにより、主噴流の経路を複数の流
体経路のうちから選択し、流体論理回路の出力の１とす
る第２の噴流経路選択素子とを備えても良い。

【００１１】更に、第１及び第２の噴流経路選択素子の
それぞれは、主噴流となる流体を噴流経路選択素子の内
部に入力する主噴流入力経路と、複数の流体経路をそれ
ぞれ規定する複数の主噴流出力経路と、主噴流を主噴流
入力経路から複数の主噴流出力経路のいずれかへ出力す
るノズルと、ノズルの近傍に、制御噴流を信号として導
入する制御噴流導入経路とを備えていても良い。

【００１２】また、ボディの表面に設けられ、ボディの
運動によりボディの表面にかかる被運動流体の圧力を検
出する圧力検出部を更に備えていても良い。

【００１３】また、ボディの内部に設けられ、噴流経路
選択素子に主噴流となる流体を発生し、主噴流入力経路
に導くする流体源を更に備えていても良い。

【００１４】また、ボディの内部に設けられ、流体論理
回路を制御するに必要な信号を生成する信号源を更に備
えていても良い。

【００１５】また、ボディの前端部に設けられ、主噴流
を生成するために、被運動流体をボディの内部に取り入
れる流体取り入れ口を更に備えていても良い。

【００１６】また、ボディの内部に設けられ、流体論理
回路に接続されたベンチュリ管と、ボディの表面に設け
られた、前期ベンチュリ管が生成した負圧を吸引する吸
引口とを更に備えていても良い。ベンチュリ管で負圧を
発生させ、境界層を吸引口から吸引することにより、ボ
ディの運動を制御出来る。

【００１７】また、主噴流出力経路を流れる主噴流の一
部を制御噴流としてフィードバックするようにしても良
い。このことにより、主噴流に自励振動を発生させ、境
界層に脈動を発生出来、同じ流量を噴出する場合よりも
大きな剥離防止効果が得ることが出来、流体中自由運動
体を制御出来る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。た
だし、図面は模式的なものであり、構成要素の厚みと幅
との関係、各構成要素の厚みの比率などは現実のものと
は異なることに留意すべきである。また、図面の相互間
においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含ま
れていることは勿論である。

【００１９】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る流体中自由運動体１１は、図１に示すよう
に、被運動流体１９ａ，１９ｂ中を自由運動するボディ
９と、ボディ９の内部に設けられ、複数の流体経路２
ａ，２ｂのうちの１の流体経路を、流体の性質を利用し
て選択し、多値の出力を得る流体論理回路５と、流体論
理回路５の複数の流体経路２ａ，２ｂにそれぞれ接続さ
れ、主噴流１８を多値の出力の一に対応して、選択的に
ボディ９の外部に噴出する、ボディ９の表面の異なる位
置に配置された複数の噴出口１４ａ，１４ｂとを備え
る。また、ボディ９の表面に設けられ、ボディ９の運動
によりボディ９の表面にかかる被運動流体の圧力を検出
する圧力検出部１５ａ〜１５ｄを有する。更に、ボディ
９の内部に設けられ、主噴流１８となる流体を発生し、
流体経路１を介して主噴流入力経路２１に導く流体源１
６を更に有する。更には、ボディ９の内部に設けられ、
流体論理回路５を制御するに必要な信号を生成する信号
源１７を更に有する。この他にも、ボディの内部に設け
られ、流体論理回路５を制御するに必要な信号を信号源
１７に出力する搭載機器１０等を有している。

【００２０】本発明の実施の形態において、流体論理回
路５は、流体の慣性、粘性及び表面張力等のいずれかに
より、主噴流１８の経路を複数の流体経路２ａ，２ｂの
うちから選択し、多値の出力の一とする噴流経路選択素
子１２と、噴流経路選択素子１２に多値の出力の一を選
択するに必要な信号を与える制御器１３とを備える。即
ち、流体論理回路５は、流体論理回路５を有する流体中
自由運動体１１のボディ９の自由運動を制御する自由運
動制御機構である。

【００２１】本発明の実施の形態において、噴流経路選
択素子１２は、図２に示すように、主噴流１８となる流
体を噴流経路選択素子１２の内部に入力する主噴流入力
経路２１と、複数の流体経路をそれぞれ規定する複数の
主噴流出力経路２５ａ，２５ｂと、主噴流１８を主噴流
入力経路２１から複数の主噴流出力経路２５ａ，２５ｂ
のいずれかへ出力するノズル２２と、ノズル２２の近傍
に、制御噴流を導入する制御噴流導入経路２３ａ，２３
ｂとを備える。

【００２２】噴流経路選択素子１２は、流体源１６で発
生させる等した主噴流１８となる流体を主噴流入力経路
２１から噴流経路選択素子１２の内部へ入力し、ノズル
２２により、この流体を主噴流１８として主噴流出力経
路２５ａ，２５ｂのいずれかへ出力する。この時、図１
に示す制御器１３から与えられた制御噴流を、制御噴流
導入経路２３ａ，２３ｂから導入することにより、主噴
流１８の出力を主噴流出力経路２５ａ，２５ｂのいずれ
かを選択する。例えば、図２に示すように、主噴流１８
の出力として主噴流出力経路２５ａを選択している場
合、制御噴流導入経路２３ａから制御噴流を導入するこ
とで、出力として主噴流出力経路２５ｂを選択し、主噴
流１８を偏向出来る。噴流経路選択素子１２としては、
「フルイディクス素子」と呼ばれる噴流経路選択素子が
ある。この出力の偏向（切り替え）に要する時間は、例
えばフルイディクス素子の場合、ノズルの直径が１ｍ
ｍ、流体が空気、入力圧力が３０ｋＰａの条件下では、
１０ｍｓｅｃ程度である。

【００２３】フルイディクス素子（噴流経路選択素子１
２）は、可動部が実質的に無く、動作のためのエネルギ
ーが実質的にいらないか微小である流体制御手段であ
り、バルブ作用、流体エネルギーの増幅、論理回路の構
成や情報の処理等を行う。フルイディクス素子には、一
般的に、デジタル（２値的）動作型と、アナログ（比例
的）動作型がある。具体的に、デジタル動作型として
は、コアンダ効果を応用した壁付着型素子等がある。ま
た、アナログ動作型としては、主噴流に対して直角方向
から微量の噴流をあてることにより主噴流に運動量変化
を生じさせ、流れ方向を変化させる素子等がある。本発
明の実施の形態において、フルイディクス素子とは、流
体の慣性、粘性や表面張力等の性質を主な動作原理とし
て用いる素子である。

【００２４】なお、一般に、フルイディクス素子は、そ
の内部の機構には可動部はないと考えられているが、本
発明の実施の形態では、可動部のないものには特に限定
しない。近年のマイクロマシン技術の発達により、微小
な可動要素を組み込むと、その性能を向上させることが
可能となる場合も考えられる。

【００２５】なお、図２に示すように、主噴流１８は、
主噴流出力経路２５ａ，２５ｂのそれぞれの近傍の壁面
２４ａ、２４ｂに沿い、主噴流出力経路２５ａ，２５ｂ
へ出力する。この主噴流１８が壁面２４ａ，２４ｂに沿
う現象は、流体の性質のひとつであるコアンダ効果に起
因する。また、初期にノズル２２から出力された主噴流
１８の出力は選択されておらず、ランダムである。初期
に図１に示す制御器１３の信号を制御噴流導入経路２３
ａ，２３ｂから導入することにより、初期の主噴流１８
の出力を選択出来る。

【００２６】図１に示す制御器１３は、圧力検出器１５
ａ〜１５ｄからの圧力信号及び信号源１７からの目標値
に基づき流体経路３ａ，３ｂを介して噴流経路選択素子
１２、詳しくは制御噴流導入経路２３ａ，２３ｂへ制御
噴流を導く信号を出力する。制御器１３としては、噴流
経路選択素子１２等のように、可動部分のない、或いは
少ない素子からなることが好ましい。主噴流１８の向き
を何らかの可動部のある要素で制御する場合、何らかの
電気―圧力変換手段（アクチュエータ）の必要であり、
寸法、重量、消費電力及び信頼性の観点で、自由運動制
御機構の小型化を困難にする要因になりかねない。制御
器１３として噴流経路選択素子１２等のような可動部分
の少ない素子を用いることにより、制御器１３は流体の
圧力と流れの相互作用により演算処理出来、電気―圧力
信号変換手段等を必要としないので、従来の制御器より
も小型化・軽量化出来る。従って、自由運動制御機構及
び流体中自由運動体１１全体を更に小型化・軽量化出来
る。

【００２７】圧力検出器１５ａ〜１５ｄは、ボディ９に
かかる流体の圧力を検出し、これらの和から流体中自由
運動体１１の速度或いは角加速度を検出し、制御器１３
に接続体１４ａ〜１４ｄを介して信号を出力する。被運
動流体中を運動している流体中自由運動体１１の周りに
は、流体の流れ１９ａ，１９ｂが生じて、ボディ９に空
気力等の圧力がかかる。圧力検出部１５ａ〜１５ｄは、
この圧力を検出するのである。圧力検出部１５ａ〜１５
ｄとしては、例えば、圧力信号を制御器１３に出力する
素子であっても良い。或いは、圧力―電気変換手段であ
る圧力センサー等であっても良い。なお、例えば圧力検
出器１５ａ〜１５ｄが圧力センサー等の圧力―電気変換
手段等である場合、制御器１３は電気―圧力変換手段等
の電気的処理回路（コンピュータ）等を有していても構
わない。このような場合、制御器１３は、圧力検出器１
５ａ〜１５ｂから接続体４ａ〜４ｄを介して入力された
電気信号を圧力信号に変換して、流体経路３ａ，３ｂに
出力しても良い。このように、制御器１３の種類は、流
体中自由運動体１１の種類に応じて適宜選択出来る。

【００２８】噴出口１４ａ，１４ｂは、出力を規定され
た主噴流１８を、主噴流出力経路２５ａ，２５ｂから流
体経路２ａ，２ｂを介して導き、ボディ９の外部へ噴出
する。

【００２９】流体源１６としては、圧縮した流体が内蔵
されているガスボンベ等がある。

【００３０】信号源１７は、搭載機器１０からの信号
と、流体中自由運動体１１の目標軌道等の情報を加味し
た電気信号等を圧力に変換し、目標値を圧力信号として
制御器１３に出力する。

【００３１】搭載機器１０は、流体中自由運動体１１の
動力源等を有し、ボディ９を制御するための電気信号を
信号源１０に出力する他にも、種々の要素・機能を有す
る。

【００３２】以下において、図１及び図３（ａ）〜
（ｄ）を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る流
体中自由運動体１１のボディ９の運動制御の様子を説明
する。本発明の第１の実施の形態では、図１に示すよう
に、流体源１６で発生した流体が、流体経路１を介して
流体論理回路５、詳しくは噴流経路選択素子１２の主噴
流入力経路２１に入力される。そして、噴流経路選択素
子１２の内部で主噴流１８の経路が複数の流体経路２
ａ，２ｂのうちから選択され、流体論理回路５、詳しく
は主噴流出力経路２ａ，２ｂのいずれかから主噴流１８
が出力される。出力を規定された主噴流１８は、主噴流
出力経路２ａ，２ｂを介して噴出口１４ａ，１４ｂのい
ずれかに導かれ、ボディ９の外部に噴出される。

【００３３】（イ）例えば、噴出口１４ａがボディ９の
前方に設けられた場合、図３（ａ）に示すように、噴出
口１４ａからの主噴流１８により、ボディ９に付着する
流れ３４ａ，３５ａのうち、流れ３４ａが剥離して流れ
３６ａとなる。このことにより、ボディ９の表面にかか
る圧力のバランスが変化し、合力として力３７ａが発生
する。

【００３４】（ロ）また、噴出口１４ａがボディ９の後
方に設けられた場合、図３（ｂ）に示すように、噴出口
１４ａからの主噴流１８により、ボディ９の後方で剥離
直前の境界層である流体の流れ３４ｂ，３５ａのうち、
流体３４ｂにエネルギーが供給されて、剥離が防止され
流れ３６ｂとなる。このことにより、圧力分布が変化
し、主流に対して垂直方向の力３７ｂが外力として発生
する。例えば、流体中自由運動体１１が翼を有する飛翔
体等であり、噴出口１４ａがその翼に設けられている場
合、通常では後縁で剥離が生じる高迎角においても翼が
使用可能となり、流体中自由運動体１１の翼を小型化出
来る。

【００３５】（ハ）また、噴出口１４ａがボディ９の後
縁に設けられた場合、図３（ｃ）に示すように、噴出口
１４ａからの主噴流１８により、流体の流れ３４ｃ，３
５ｃは進行方向に対して下方に曲げられる。この現象
は、飛翔体等の翼の一部を折り曲げることにより得られ
るいわゆるジェットフラップ効果と同様であり、揚力３
７を得ることが出来る。

【００３６】（ニ）また、図３（ｄ）に示すように、ボ
ディ９の表面に設けられた噴出口１４ａからの主噴流１
８により、反力３７ｄが発生する。この場合、噴出口３
２ｄの設置位置は、ボディ９の表面であれば、特に限定
されない。この反力３７ｄを、ボディ９の制御に利用す
ることが可能である。例えば、その反力３７ｄと気体に
かかる圧力との合力が、ボディ９の進行方向に対して垂
直方向の外力となることで、ボディ９は旋回出来る。

【００３７】なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示したような
主噴流１８による境界層の制御等の効果は、それぞれ単
独で生じるものとは限定されない。主噴流１８による効
果は、主噴流１８の噴出量や噴出方向等により変化し、
互いに相互作用する。このことを考慮した上で、ボディ
９の被運動流体中の運動を制御する。

【００３８】本発明の第１の実施の形態によれば、流体
論理回路５を有することにより、従来の自由運動制御機
構と同様に、被運動流体中を自由運動するボディ９の表
面にかかる被運動流体を制御出来、流体中自由運動体１
１のボディ９の自由運動を制御出来る。更に、複数の流
体経路２ａ，２ｂのうちの１の流体経路を、流体の性質
を利用して選択し、多値の出力を得る流体論理回路５を
具備することにより、可動部分を必要としないので、従
来よりも自由運動制御機構を小型化・軽量化出来る。更
に、流体中自由運動体１１全体を小型化・軽量化出来
る。また、設計段階の設計自由度を向上出来、低消費電
力化出来る。

【００３９】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る流体中自由運動体４１は、図４に示すよう
に、被運動流体１９ａ，１９ｂ中を自由運動するボディ
４３と、ボディ４３の内部に設けられ、複数の流体経路
２ａ，２ｂのうちの１の流体経路を、流体の性質を利用
して選択し、多値の出力を得る流体論理回路５と、流体
論理回路５の複数の流体経路２ａ、２ｂにそれぞれ接続
され、主噴流１８を多値の出力の一に対応して、選択的
にボディ４３の外部に噴出する、ボディ４３の表面の異
なる位置に配置された複数の噴出１４ａ，１４ｂとを備
える。

【００４０】流体論理回路５は、第１の実施の形態と同
様に、流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかによ
り、主噴流１８の経路を複数の流体経路２ａ，２ｂのう
ちから選択し、多値の出力の１とする噴流経路選択素子
１２と、噴流経路選択素子１２に多値の出力の一を選択
するに必要な信号を与える制御器１３とを備える。

【００４１】また、ボディ４３の前端部に設けられ、主
噴流１８を生成するために、被運動流体をボディ４３の
内部に取り入れる流体取り入れ口４２を更に備えてい
る。更には、ボディ４３の内部に設けられ、流体論理回
路５を制御するに必要な信号を生成する信号源１７を更
に有する。この他にも、ボディの内部に設けられ、流体
論理回路５を制御するに必要な信号を信号源１７に出力
する搭載機器１０等を有している。また、ボディ４３の
表面に設けられ、制御器１３に接続体４ａ〜４ｄを介し
て接続された、ボディ４３の運動によりボディ４３の表
面にかかる被運動流体の圧力を検出する圧力検出部１５
ａ〜１５ｄを有する。

【００４２】即ち、本発明の第２の実施の形態に係る流
体中自由運動体４１は、本発明の第１の実施の形態で使
用した流体源１６の代わりに、流体取り入れ口４２を備
えている構造が異なる。この流体取り入れ口４２から、
発生させた主噴流１８となる流体を噴流経路選択素子１
２、詳しくは主噴流入力経路２１に流体経路１を介して
入力する。流体取り入れ口４２としては、可動部分がな
く、外部の被運動流体をそのまま取り入れる構造であっ
ても良い。また、主噴流１８として適切な流量に調節出
来る可動する流量調節器等を有していても良い。その他
の構造は、本発明の第１の実施の形態と実質的に同様で
あるので、重複した説明は省略する。

【００４３】本発明の第２の実施の形態によれば、流体
論理回路５を有することにより、発明の第１の実施の形
態で示された流体源１６の代わりに、流体取り入れ口４
２を用いても、従来の自由運動制御機構と同様に、被運
動流体中を自由運動するボディ４３の表面にかかる被運
動流体を制御出来、流体中自由運動体４１のボディ４３
の自由運動を制御出来る。更に、複数の流体経路のうち
の１の流体経路を、流体の性質を利用して選択し、多値
の出力を得る流体論理回路５を具備することにより、可
動部分を必要としないので、従来よりも自由運動制御機
構を小型化・軽量化出来る。更に、流体中自由運動体４
１全体を小型化・軽量化出来る。また、設計段階の設計
自由度を向上出来、低消費電力化出来る。

【００４４】（第３の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る流体中自由運動体は、図５（ａ）に示すよ
うに、被運動流体中を自由運動するボディ５１と、ボデ
ィ５１の内部に設けられ、複数の流体経路５７ｂ，５７
ｄ，５７ｅのうちの１の流体経路を、流体の性質を利用
して選択し、多値の出力を得る流体論理回路５と、流体
論理回路５の複数の流体経路５７ｂ，５７ｄ，５７ｅに
それぞれ接続され、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すような
主噴流１８を多値の出力の一に対応して、選択的にボデ
ィ５１の外部に噴出する、ボディ５１の表面の異なる位
置に配置された複数の噴出５４ａ〜５４ｃとを備える。
更に、流体論理回路５、詳しくは噴流経路選択素子５２
ａに流体経路５７ａを介して接続された流体源１６等を
有する。

【００４５】即ち、本発明の第３の実施の形態は、第１
の実施の形態とは、流体論理回路５の構造が異なる。即
ち、流体論理回路５は、流体の慣性、粘性及び表面張力
のいずれかにより、主噴流の経路を複数の流体経路５７
ｂ，５７ｃのうちから選択し、複数の出力を出力する第
１の噴流経路選択素子５２ａと、第１の主噴流出力経路
５ｂに流体経路５７ｃを介して接続された、第１の噴流
経路選択素子５２ａの複数の出力のうちの一を入力し、
流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴
流の経路を複数の流体経路５７ｄ，５７ｅのうちから選
択し、流体論理回路５の出力の１とする第２の噴流経路
選択素子５２ｂとを備える。

【００４６】第１及び第２の噴流経路選択素子５２ａ，
５２ｂのそれぞれは、本発明の第１の実施の形態で示し
た噴流経路選択素子１２と同様に、主噴流１８となる流
体を噴流経路選択素子５２ａ，５２ｂの内部に入力する
主噴流入力経路５６ａ，５６ｂと、複数の流体経路５７
ｂ〜５７ｅをそれぞれ規定する複数の主噴流出力経路５
８ａ〜５８ｄと、主噴流１８を主噴流入力経路５６ａ，
５６ｂから複数の主噴流出力経路５８ａ〜５８ｄのいず
れかへ出力するノズル５０ａ，５０ｂと、ノズル５０
ａ，５０ｂの近傍に、制御噴流を信号として導入する制
御噴流導入経路５９ａ〜５９ｄとを備える。

【００４７】第１の噴流経路選択素子５６ａと第２の噴
流経路選択素子５６ｂとは流体経路５７ｃを介して、詳
しくは噴流経路選択素子５２ａの主噴流出力経路５８ｂ
と噴流経路選択素子５２ｂの主噴流入力経路５６ｂとで
接続されている。更に、噴流経路選択素子５２ａ，５２
ｂに流体経路５５ａ〜５５ｄを介して信号を出力する制
御器（図示省略）が接続されている。

【００４８】本発明の第３の実施の形態において、第１
の噴流経路選択素子５２の主噴流出力経路５８ａから選
択的に主噴流１８を出力した場合、図５（ｂ）に示すよ
うに、主噴流１８は流体経路５７ｂを介して、ボディ５
１の上部に設けられた噴出口５４ａからボディ５１の外
部へ噴出され、境界層が制御出来る。

【００４９】ここで、第１の噴流経路選択素子５２ａの
主噴流出力経路５８ａから選択的に主噴流１８を出力し
た場合、図５（ｃ）に示すように、主噴流１８は、流体
経路５７を介して第２の噴流経路選択素子５２ｂ、詳し
くは主噴流入力経路５６ｂに入力される。そして、主噴
流１８は、第２の噴流経路選択素子５２ｂの主噴流出力
経路５８ｃ，５８ｄのいずれかから選択的に出力され
る。主噴流１８は例えば、図５（ｃ）に示すように流体
経路５７ｅを介して、下部に設けられた噴出口５４ｃか
ら噴出され、ボディ５１は揚力を得られる。

【００５０】本発明の第３の実施の形態によれば、流体
論理回路５を有することにより、従来の自由運動制御機
構と同様に、被運動流体中を自由運動するボディ５１の
表面にかかる被運動流体のを制御出来、流体中自由運動
体のボディ５１の自由運動を制御出来る。更に、複数の
流体経路５７ｂ，５７ｄ，５７ｅのうちの１の流体経路
を流体の性質を利用して選択し、多値の出力を得る流体
論理回路５を具備することにより、可動部分を必要とし
ないので、従来よりも自由運動制御機構を小型化・軽量
化出来る。更に、流体中自由運動体全体を小型化・軽量
化出来る。また、設計段階の設計自由度を向上出来、低
消費電力化出来る。

【００５１】更に、流体論理回路５が、流体の慣性、粘
性及び表面張力のいずれかにより、主噴流の経路を複数
の流体経路のうちから選択し、複数の出力を出力する第
１の噴流経路選択素子５６ａと、第１の噴流経路選択素
子５６ａの複数の出力のうちの一を入力し、流体の慣
性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴流の経路
を複数の流体経路のうちから選択し、流体論理回路５の
出力の１とする第２の噴流経路選択素子５６ｂとを備え
ることにより、より選択的に主噴流１８を出力出来、被
運動流体中を自由運動するボディ５１を精密に制御出来
る。

【００５２】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態に係る流体中自由運動体は、図６に示されたよう
に、第３の実施の形態と実質的に同様に、被運動流体中
を自由運動するボディ６１と、ボディ６１の内部に設け
られ、複数の流体経路５７ｂ，５７ｄ，５７ｅのうちの
１の流体経路を、流体の性質を利用して選択し、多値の
出力を得る流体論理回路５と、流体論理回路５の複数の
流体経路５７ｂ，５７ｄ，５７ｅにそれぞれ接続され、
主噴流を多値の出力の一に対応して、選択的にボディ６
１の外部に噴出する、ボディ６１の表面の異なる位置に
配置された複数の噴出５４ａ〜５４ｃとを備える。更
に、ボディ６１の前端部に設けられ、第１の噴流経路選
択素子５２ａに流体経路６３介して接続された、主噴流
を生成するために、被運動流体をボディ６１の内部に取
り入れる流体取り入れ口６２を更に有する。

【００５３】即ち、本発明の第４の実施の形態におい
て、流体論理回路５は、本発明の実施の形態３に示され
たものと同様のものである。流体の慣性、粘性及び表面
張力のいずれかにより、主噴流の経路を複数の流体経路
５７ｂ，５７ｃのうちから選択し、複数の出力を出力す
る第１の噴流経路選択素子５２ａと、第１の主噴流出力
経路５ｂに流体経路５７ｃを介して接続された、第１の
噴流経路選択素子５２ａの複数の出力のうちの一を入力
し、流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、
主噴流の経路を複数の流体経路５７ｄ，５７ｅのうちか
ら選択し、流体論理回路５の出力の１とする第２の噴流
経路選択素子５２ｂとを備える。第１及び第２噴流経路
選択素子５２ａ，５２ｂには、流体経路５５ａ〜５５ｄ
を介して制御噴流が導入される。

【００５４】本発明の第４の実施の形態は、即ち、本発
明の第３の実施の形態で示された流体源１６の代わり
に、流体取り入れ口６２を有している点が異なる。流体
取り入れ口６２は、第２の実施の形態で示された流体取
り入れ口４２と同様に、ボディ６１の外部から、主噴流
となる被運動流体を取り入れ、流体論理回路５、詳しく
は第１の噴流経路選択素子５２ａに入力する。その他の
構造は、本発明の第３の実施の形態と同様なので、重複
した説明を省略する。

【００５５】本発明の第４の実施の形態によれば、流体
取り入れ口６２を用いても、本発明の第３の実施の形態
と同様に、流体論理回路５を有することにより、従来の
自由運動制御機構と同様に、被運動流体中を自由運動す
るボディ６１の表面にかかる被運動流体を制御出来、流
体中自由運動体のボディ６１の自由運動を制御出来る。
更に、複数の流体経路５７ｂ，５７ｄ，５７ｅのうちの
１の流体経路を、流体の性質を利用して選択し、多値の
出力を得る流体論理回路５を具備することにより、可動
部分を必要としないので、従来よりも自由運動制御機構
を小型化・軽量化出来る。更に、流体中自由運動体全体
を小型化・軽量化出来る。また、設計段階の設計自由度
を向上出来、低消費電力化出来る。

【００５６】更に、流体論理回路５が、流体の慣性、粘
性及び表面張力のいずれかにより、主噴流の経路を複数
の流体経路５７ｂ，５７ｃのうちから選択し、複数の出
力を出力する第１の噴流経路選択素子５２ａと、第１の
噴流経路選択素子５２ａの複数の出力のうちの一を入力
し、流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、
主噴流の経路を複数の流体経路５７ｄ，５７ｅのうちか
ら選択し、流体論理回路５の出力の１とする第２の噴流
経路選択素子５２ｂとを備えることにより、より選択的
に主噴流を出力出来、被運動流体中のボディ６１の自由
運動を精密に制御出来る。

【００５７】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態に係る流体中自由運動体は、図７に示されたよう
に、運動流体中を自由運動するボディ７１と、ボディ７
１の内部に設けられ、複数の流体経路５７ｄ，５７ｅの
うちの１の流体経路を、流体の性質を利用して選択し、
多値の出力を得る流体論理回路５と、流体論理回路５の
複数の流体経路５７ｄ，５７ｅにそれぞれ接続され、主
噴流を多値の出力の一に対応して、選択的にボディ７１
の外部に噴出する、ボディ７１の表面の異なる位置に配
置された複数の噴出口５４ｂ，５４ｃとを備える。更
に、ボディ７１の内部に設けられ流体論理回路５に流体
経路７３を介して接続されたベンチュリ管７２と、ボデ
ィ７１の表面に設けられベンチュリ管７２が生成した負
圧を吸引する吸引口７４とを更に有する。

【００５８】本発明の第５の実施の形態において、流体
論理回路５は、制御器（図示省略）に流体経路５５ｃ，
５５ｄを介して接続された（第２の）噴流経路選択素子
５２ａ等を備える。また、ボディの表面に設けられ、
（第２の）噴流経路選択素子５２ｂに接続された噴出口
５４ｂ，５４ｃを備える。また、ボディ７１の内部に設
けられた、ベンチュリ管７２に流体経路６３を介して接
続された流体源５３等を備える。本発明の第５の実施の
形態に係る流体中自由運動体は、本発明の第３の実施の
形態とは、（第１の）噴流経路選択素子５２ａの代わり
に、ベンチュリ管７２を使用している点が異なる。ベン
チュリ管７２により負圧を発生させ、吸引口７４から流
体経路７３ｂを介して剥離直前の境界層を吸入出来る。
その他の構造は、第３の実施の形態と実質的に同様であ
るので、重複した説明を省略する。

【００５９】本発明の第５の実施の形態に係る流体中自
由運動体によれば、（第１の）噴流経路選択素子５２ａ
の代わりに負圧を発生するベンチュリ管７２を用いて
も、本発明の第３の実施の形態と同様に、流体論理回路
５を有することにより、従来の自由運動制御機構と同様
に、被運動流体中を自由運動するボディ７１の表面にか
かる被運動流体を制御出来、流体中自由運動体のボディ
７１の自由運動を制御出来る。更に、複数の流体経路５
７ｄ，５７ｅのうちの１の流体経路を、流体の性質を利
用して選択し、多値の出力を得る流体論理回路５を具備
することにより、可動部分を必要としないので、従来よ
りも自由運動制御機構を小型化・軽量化出来る。更に、
流体中自由運動体全体を小型化・軽量化出来る。また、
設計段階の設計自由度を向上出来、低消費電力化出来
る。更には、ベンチュリ管７２により、剥離直前の境界
層を吸入出来、境界層の剥離を防止出来る。従って、ジ
ェットフラップを使いながら剥離制御が出来るので、流
体中自由運動体の発射直後等の、対気速度が遅い状態
で、迎角を大きくしつつジェットフラップを下向きに使
用出来、大きな揚力を得られる。特に、翼の面積が小さ
い場合に有効である。

【００６０】なお、本発明の第５の実施の形態におい
て、（第２の）噴流経路選択素子５２ｂとベンチュリ管
７２の組み合わせ方は、流体中自由運動体の種類に応じ
て選択可能であり、特に限定されない。

【００６１】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態に係る流体中自由運動体は、図８に示されたよう
に、被運動流体中を自由運動するボディ８１と、ボディ
８１の内部に設けられ、複数の流体経路８６ａ，８６ｂ
のうちの１の流体経路を、流体の性質を利用して選択
し、多値の出力を得る流体論理回路５と、流体論理回路
５の複数の流体経路８６ａ、８６ｂにそれぞれ接続さ
れ、主噴流１８を多値の出力の一に対応して、選択的に
ボディ８１の外部に噴出する、ボディ８１の表面の異な
る位置に配置された複数の噴出口８４ａ，８４ｂとを備
える。

【００６２】本発明の第６の実施の形態に係る流体中自
由運動体は、本発明の第１の実施の形態とは、噴流経路
選択素子８２の主噴流出力経路２５ａ，２５ｂを流れる
主噴流１８の一部を制御噴流８５ａ，８５ｂとしてフィ
ードバックする構造が異なる。例えば、噴流経路選択素
子８２は、噴流経路選択素子８２の内部に設けられた、
主噴流出力経路２５ａ，２５ｂと制御噴流導入経路２３
ａ，２３ｂとをそれぞれ接続する流体経路（フィードバ
ックループ）８３ａ，８３ｂを有する。フィードバック
ループ８３ａ，８３ｂは、信号により主噴流出力経路２
５ａ又は２５ｂを選択された主噴流１８の一部を制御噴
流８５ａ又は８５ｂとして制御噴流導入経路２３ａ，２
３ｂにフィードバックし、主噴流１８の出力を偏向す
る。このフィードバックループ８３ａ，８３ｂにより、
制御噴流導入経路２３ａ，２３ｂから制御噴流８５ａ及
び８５ｂが交互に導入され自励振動が発生する。このこ
とにより、噴流経路選択素子８２の内部の主噴流１８は
２つの主噴流出力経路２５ａ，２５ｂに交互に出力され
る。そして、流体経路８６ａ，８６ｂを介してボディ８
１の表面の異なる位置に配置された噴出口８４ａ，８４
ｄのそれぞれから主噴流１８を交互に噴出することによ
り、境界層に脈動を発生出来る。その他の構造は、本発
明の第１の実施の形態と同様であるので、重複した説明
を省略する。

【００６３】本発明の第６の実施の形態に係る流体中自
由運動体によれば、噴流経路選択素子８２の主噴流出力
経路２５ａ，２５ｂを流れる主噴流１８の一部を制御噴
流８５ａ，８５ｂとしてフィードバックするフィードバ
ックループ８３ａ，８３ｂを設けたことににより、主噴
流１８に自励振動を発生させ、境界層に脈動を発生出
来、同じ流量を噴出する場合よりも大きな剥離防止効果
を得ることが出来、流体中自由運動体８１を制御出来
る。また、流体の慣性、粘性及び表面張力等の性質を動
作原理とする噴流経路選択素子８２などを具備すること
により、従来よりも自由運動制御機構を小型化・軽量化
出来る。更に、流体中自由運動体８１全体を小型化・軽
量化出来る。また、設計段階の設計自由度を向上出来、
低消費電力化出来る。

【００６４】なお、本発明の第６の実施の形態におい
て、制御噴流導入経路２３ａ，２３ｂが噴流経路選択素
子８２の外部に対して閉じられた流体経路であっても良
い。この場合、制御噴流導入経路２３ａ，２３ｂには噴
流経路選択素子８２の外部からの信号は導入されず、フ
ィードバックループ８３ａ、８３ｂにからの、制御噴流
８５ａ、８５ｂ等のフィードバックされた信号のみが導
入されることにより自励振動が発生する。

【００６５】また、制御噴流導入経路２３ａ，２３ｂが
噴流経路選択素子８２の外部に対して開かれた流体経路
であっても良い。この場合、制御器等の噴流経路選択素
子８２の外部からの圧力信号を制御噴流導入経路２３
ａ，２３ｂに導入して主噴流１８の偏向（切り替え）を
強制的に行うことにより、自励振動を発生させることも
可能である。

【００６６】また、噴流経路選択素子８２の主噴流出力
経路２５ａ，２５ｂを流れる主噴流１８の一部を制御噴
流８５ａ，８５ｂとしてフィードバックする構造として
は、主噴流出力経路２５ａ，２５ｂと制御噴流導入経路
２３ａ，２３ｂをそれぞれ接続していれば、噴流経路選
択素子８２の外部に設けられた配管のようなものであっ
ても良い。

【００６７】また、自励振動している主噴流１８を噴出
する異なる位置に配置された複数の噴出口８４は、互い
に近い位置にあるほど、より大きな剥離防止効果を得る
事が出来る。

【００６８】（第７の実施の形態）以下に示す本発明の
第７の実施の形態において、図９〜図１３を参照して、
流体中自由運動体の旋回力を得る方法を説明する。

【００６９】本発明の第７の実施の形態に係る流体中自
由運動体は、図９（ａ）〜９（ｃ）及び図１０に示すよ
うに、被運動流体中を自由運動するボディ９１と、ボデ
ィ９１の内部に設けられ、複数の流体経路９７ａ〜９７
ｈ（９７ｅから９７ｈは図示省略）のうちの１の流体経
路を、流体の性質を利用して選択し、多値の出力を得る
流体論理回路５と、流体論理回路５の複数の流体経路９
７ａ〜９７ｈにそれぞれ接続され、主噴流を多値の出力
の一に対応して、選択的にボディ９１の外部に噴出す
る、ボディ９１の表面の異なる位置に配置された複数の
噴出口９４ａ〜９４ｄとを備える。また、ボディ９１の
前端部に設けられ、外部から主噴流となる流体を取り入
れ、噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄの主噴流入力経路
９９ａ〜９９ｄ（９９ｃ及び９９ｄは図示省略）に主噴
流となる流体を入力する流体取り入れ口９３、ボディ９
１の内部に設けられた搭載機器９６等を有する。

【００７０】複数の噴出口９４ａ〜９４ｄ（９４ｄは図
示省略）は、噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄの主噴流
出力経路９７ａ〜９７ｈ（９７ｅ〜９７ｈは図示省略）
のうち隣接する二組にそれぞれ接続され、流体中自由運
動体９１の横断面部分に等間隔に設けられている。

【００７１】流体論理回路５の一部である複数の噴流経
路選択素子９２ａ〜９２ｄは、ひとつの主噴流入力経路
９９ａ〜９９ｄと、ふたつの主噴流出力経路９８ａ〜９
８ｈを有する。各噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄの一
方の主噴流出力経路９８ａ，９８ｃ，９８ｅ，９８ｇ
は、それぞれ隣り合う噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄ
の他方の主噴流出力経路９８ｂ，９８ｄ，９８ｆ，９８
ｈとそれぞれ合流し、ひとつの噴出口９４ａ〜９４ｄと
接続されている。本発明の第７の実施の形態に係る流体
中自由運動体は、流体取り入れ口９３から主噴流となる
流体を取り込み、噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄの主
噴流入力経路９９ａ〜９９ｄに流体を入力する。噴流経
路選択素子９２ａ〜９２ｄは、主噴流を主噴流出力経路
９７ａ〜９７ｄから選択的に出力する。そして、流体中
自由運動体９１の側面の噴出口９４ａ〜９４ｄから主噴
流を噴出することにより、ボディ９１の旋回力を得る。
以下において、図１０〜図１３を参照して、流れの組み
合わせのパターンの一例を説明する噴流経路選択素子９
２ａ〜９２ｄの主噴流出力経路９７ａ〜９７ｈのひとつ
から出力される主噴流１８の力を基準値１とし、旋回力
の強弱を説明する。

【００７２】（イ）噴出口９４ａ〜９４ｄのうち、いず
れか一方から２の力の主噴流１８を噴出し、２の力を噴
出する噴出口に隣接する２つの噴出口から１の力の主噴
流１８を噴出する場合、最も大きな旋回力が得られる。
例えば、図１０（ｂ）に示すように、主噴流出力経路９
７ｂ，９７ｃ，９７ｅ，９７ｈから主噴流１８を出力す
る。図１０（ａ）に示すように、噴出口９４から１（基
準値）の力、噴出口９４ｂから２の力、噴出口９４ｃか
ら１の力の主噴流１８が噴出される。この場合、流体中
自由運動体９１は、最も大きな旋回力９８が得られる。
最も大きな旋回力が得られるパターンは、噴出口９４
ａ,９４ｃ,９４ｄからそれぞれ２の力の主噴流１８を噴
出する場合を含めた４通りがある。

【００７３】なお、旋回力１０１の向きは、右方向に示
されたが、流体中自由運動体の向きによるので、特に限
定されない。

【００７４】（ロ）噴出口９４ａ〜９４ｄのうちいずれ
かから１の力の噴流を噴出し、１の力の噴流を噴出する
噴出口に隣接する一方の噴出口から２の力、他方の噴出
口から１の力の主噴流１８を噴出する場合、２番目に大
きな旋回力が得られる。図１１（ｂ）に示すように、主
噴流出力経路９７ｂ，９７ｃ，９７ｆ，９７ｈから主噴
流１８を出力する。図１１（ａ）に示すように、噴出口
９４ａ〜９４ｄから、それぞれ１、２、０、１の力の主
噴流１８が噴出される。この場合、流体中自由運動体９
１は、２番目に大きな旋回力１０２が得られる。２番目
に大きな旋回力が得られるパターンは、（ハ）４つの噴
出口から均等に主噴流１８を噴出す場合、旋回力は発生
しない。例えば、図１２（ｂ）に示すように、主噴流出
力経路９４ａ,９４ｃ,９４ｅ,９４ｇから主噴流１８を
出力する。図１２（ａ）に示すように、４つの噴出口９
４ａ〜９４ｄから均等に１の力の主噴流１８を放出す
る。４つの噴出口９４ａ〜９４ｄから均等に主噴流１８
を噴出するパターンは、主噴流出力経路９４ｂ,９４ｄ,
９４ｆ,９４ｈから主噴流１８を出力する場合を含めた
２通りがある。

【００７５】なお、この場合、流体中自由運動体の進行
方向に対して垂直方向の力は発生しないが、噴流経路選
択素子９２ａ〜９２ｄ内部の流れの反力として、ロール
方向（流体の中心軸周り）のモーメントが発生する現象
を考慮する必要がある。この現象を利用することによ
り、旋回力を直接発生させず、流体中自由運動体のロー
ル方向の姿勢制御が可能となる。

【００７６】（ニ）対峙する２つの噴出口から均等に主
噴流１８を放出する場合、旋回力は発生しない。更に、
４つの噴出口から均等に噴流を噴出する場合とは、流体
中自由運動体の回転トルクも生じないことが異なる点で
ある。。例えば、図１３（ｂ）に示すように、主噴流出
力経路９７ｂ,９７ｃ,９７ｆ,９７ｇから主噴流１８を
出力する。図１３（ａ）に示すように、噴出口９４ｂ,
９４ｄからそれぞれ２の力の主噴流１８を放出する。対
峙する２つの噴出口から均等に主噴流１８を放出するパ
ターンは、主噴流出力経路９７ａ,９７ｄ,９７ｅ,９７
ｈから主噴流１８を出力し、噴出口９４ａ,９４ｃから
それぞれ２の力の主噴流１８を放出する場合を含めた２
通りがある。

【００７７】本発明の第７の実施の形態によれば、流体
論理回路５を備えることにより、境界層を制御出来、流
体中自由運動体の流体中の運動を制御出来る。また、流
体論理回路５は、同時に複数の出力として主噴流１８を
出力することにより、流体中自由運動体の旋回力１０
１，１０２を得る事が出来る。更に、流体の慣性、粘性
及び表面張力等の性質を動作原理とする噴流経路選択素
子９２ａ〜９２ｄを具備することにより、従来よりも自
由運動制御機構を小型化・軽量化出来る。更に、流体中
自由運動体９１全体を小型化・軽量化出来る。設計段階
の設計自由度を向上出来、低消費電力化出来る。

【００７８】また、噴流経路選択素子９２ａ〜９２ｄが
アナログ型のフルイディクス素子である場合、連続的に
旋回力制御が可能である。また、流体取り入れ口９３の
代わりに、本発明の第１の実施の形態で示された流体源
１６等を使用しても構わない。

【００７９】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は第１乃至第７の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものと理解すべきではない。この開示から当業者には
様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかと
なろう。

【００８０】既に述べた本発明の第１〜７の実施の形態
において、被運動流体中を自由運動するボディが示され
たが、被運動流体とは、空気等の気体に特に限定され
ず、液体であっても良い。従って、本発明の第１〜第７
の実施の形態に係る流体中自由運動体は、空気中で自由
運動する自動制御ミサイル等の飛翔体に特に限定され
ず、潜水艦等も含まれる。将来的には、マイクロマシン
等への応用も示唆される。

【００８１】また、本発明の第１の実施の形態におい
て、流体中自由運動体が翼を有する場合、流体中自由運
動体に内蔵された噴流経路選択素子１２の主噴流出力経
路２５ａ，２５ｂから流体経路２ａ，２ｂを延長して翼
等へ主噴流１８を導き、翼等の表面に設けられた噴出口
１４ａ，１４ｂから主噴流１８を噴出する構造にしても
良い。また、流体中自由運動体に内蔵された流体源１６
から流体経路１を延長して、流体中自由運動体の翼に内
蔵された噴流経路選択素子１２に主噴流１８となる流体
を入力し、翼等の表面に設けられた噴出口１４ａ，１４
ｂから主噴流１８を噴出する構造にしても良い。本発明
の第２〜第７の実施の形態においても同様に、流体中自
由運動体が翼を有する場合、その翼に噴流経路選択素子
や噴出口を設けるようにしても良い。

【００８２】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。従
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。

【００８３】また、本発明の第１〜第７の実施の形態で
は、主噴流出力経路が２つのフルイディクス素子が示さ
れたが、主噴流出力経路の数は特に限定されず、流体中
自由運動体の種類に応じて適宜選択出来る。また、同様
に、主噴流入力経路の数も特に限定されない。また、噴
流経路選択素子は、フルイディスク素子に限定されな
い。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、小型化・軽量化出来る
自由運動制御機構及び流体中自由運動体を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流体中自由運
動体の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る流体中自由運
動体の噴流経路選択素子の断面図である。

【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る流
体中自由運動体の模式図である（その１）。（ｂ）は、
本発明の第１の実施の形態に係る流体中自由運動体の模
式図である（その２）。（ｃ）は、本発明の第１の実施
の形態に係る流体中自由運動体の模式図である（その
３）。（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る流体
中自由運動体の模式図である（その４）。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る流体中自由運
動体の断面図である。

【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る流
体中自由運動体の模式図である（その１）。（ｂ）は、
本発明の第３の実施の形態に係る流体中自由運動体の模
式図である（その２）。（ｃ）は、本発明の第３の実施
の形態に係る流体中自由運動体の模式図である（その
３）。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係る流体中自由運
動体の模式図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態に係る流体中自由運
動体の模式図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態に係る流体中自由運
動体の断面図である。

【図９】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る流
体中自由運動体の前端部の外観図である。（ｂ）は、本
発明の第７の実施の形態に係る流体中自由運動体の側面
方向の断面図である。（ｃ）は、本発明の第７の実施の
形態に係る流体中自由運動体の内部構造の模式図であ
る。

【図１０】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る
流体中自由運動体の模式図である。（ｂ）は、本発明の
第７の実施の形態に係る流体中運動制御体のボディの展
開図である。

【図１１】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る
流体中自由運動体の模式図である。（ｂ）は、本発明の
第７の実施の形態に係る流体中自由運動体の展開図であ
る。

【図１２】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る
流体中自由運動体の模式図である。（ｂ）は、本発明の
第７の実施の形態に係る流体中自由運動体の展開図であ
る。

【図１３】（ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る
流体中自由運動体の模式図である。（ｂ）は、本発明の
第７の実施の形態に係る流体中自由運動体の模式図であ
る。

【図１４】従来の操舵方式を示す断面図（その１）。

【図１５】従来の操舵方式（サイドスラスタ方式）を示
す断面図（その２）。

【符号の説明】

１ 流体経路 ２ａ，２ｂ 流体経路 ３ａ，３ｂ 流体経路 ４ａ〜４ｄ 接続体 ５ 流体論理回路 ９ ボディ １０ 搭載機器 １ １ 流体中自由運動体 １２ 噴流経路選択素子 １３ 制御器 １４ ａ、１４ｂ 噴出口 １５ ａ〜１５ｂ 圧力検出器 １６ 流体源 １７ 信号源 １８ 主噴流 １９ａ、１９ｂ 流体の流れ ２１ 主噴流入力経路 ２２ ノズル ２３ａ、２３ｂ 制御噴流導入経路 ２４ａ、２４ｂ 壁面 ２５ａ、２５ｂ 主噴流出力経路 ３４ａ〜３４ｃ 流体の流れ ３５ａ〜３５ｃ 流体の流れ ３６ａ、３６ｂ 流体の流れ ３７ａ〜３７ｄ 力 ４１ 流体中自由運動体 ４２ 流体取り入れ口 ４３ ボディ ５０ａ，５０ｂ ５１ 翼 ５２ａ （第１の）噴流経路選択素子 ５２ｂ （第２の）噴流経路選択素子 ５４ａ〜５４ｄ 噴出口 ５６ａ，５６ｂ 主噴流入力経路 ５７ａ〜５７ｅ 流体経路 ５８ａ〜５８ｄ 主噴流出力経路 ５９ａ〜５９ｄ 制御噴流導入経路 ６１ 翼 ６２ 流体取り入れ口 ６３ 流体経路 ７１ 翼 ７２ ベンチュリ管 ７３ａ〜７３ｃ 流体経路 ７４ 吸引口 ８１ ボディ ８２ 噴流経路選択素子 ８３ａ、８３ｂ 流体経路（フィードバックループ） ８４ａ、８４ｂ 噴出口 ８５ａ，８５ｂ 噴流 ８６ａ，８６ｂ 流体経路 ９１ ボディ ９２ａ〜９２ｄ 噴流経路選択素子 ９３ 流体取り入れ口 ９４ａ〜９４ｄ 噴出口 ９５ 空間 ９６ 搭載機器 ９７ａ〜９７ｈ 主噴流出力経路（流体経路） ９８ａ〜９８ｈ 制御噴流導入経路 ９９ａ〜９９ｄ 主噴流入力経路 １０１、１０２ 旋回力 ２００ ボディ ２０１ａ、２０１ｂ 操舵翼 ２０２ａ、２０２ｂ 回転軸 ２０３ａ、２０３ｂ 軸受け ２０４ａ、２０４ｂ 駆動手段 ２１０ ボディ ２１１ａ、２１１ｂ 噴出口 ２１２ａ、２１２ｂ 噴流 ２１３ 流体源 ２１４ａ、２１４ｂ バルブ ２１５ａ、２１５ｂ 駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊入 信孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐藤 広和 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高橋 博 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 西村 修 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松岡 敬 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被運動流体中を自由運動するボディと、 該ボディの内部に設けられ、複数の流体経路のうちの１
   の流体経路を、流体の性質を利用して選択し、多値の出
   力を得る流体論理回路と、 前記流体論理回路の前記複数の流体経路にそれぞれ接続
   され、主噴流を前記多値の出力の一に対応して、選択的
   に前記ボディの外部に噴出する、前記ボディの表面の異
   なる位置に配置された複数の噴出口とを備えることを特
   徴とする流体中自由運動体。
2. 【請求項２】 前記流体論理回路は、 流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴
   流の経路を複数の流体経路のうちから選択し、前記多値
   の出力の１とする噴流経路選択素子と、 前記噴流経路選択素子に前記多値の出力の一を選択する
   に必要な信号を与える制御器とを備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の流体中自由運動体。
3. 【請求項３】 前記噴流経路選択素子は、 前記主噴流となる流体を前記噴流経路選択素子の内部に
   入力する主噴流入力経路と、 前記複数の流体経路をそれぞれ規定する複数の主噴流出
   力経路と、 前記主噴流を前記主噴流入力経路から前記複数の主噴流
   出力経路のいずれかへ出力するノズルと、 前記ノズルの近傍に、制御噴流を導入する制御噴流導入
   経路とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の流体中自由運動体。
4. 【請求項４】 前記流体論理回路は、 流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれかにより、主噴
   流の経路を複数の流体経路のうちから選択し、複数の出
   力を出力する第１の噴流経路選択素子と、 前記第１の噴流経路選択素子の前記複数の出力のうちの
   一を入力し、流体の慣性、粘性及び表面張力のいずれか
   により、主噴流の経路を複数の流体経路のうちから選択
   し、前記流体論理回路の出力の１とする第２の噴流経路
   選択素子とを備えることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の流体中自由運動体。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の噴流経路選択素子の
   それぞれは、 前記主噴流となる流体を前記噴流経路選択素子の内部に
   入力する主噴流入力経路と、 前記複数の流体経路をそれぞれ規定する複数の主噴流出
   力経路と、前記主噴流を前記主噴流入力経路から前記複
   数の主噴流出力経路のいずれかへ出力するノズルと、 前記ノズルの近傍に、制御噴流を前記信号として導入す
   る制御噴流導入経路とを備えることを特徴とする請求項
   ４に記載の流体中自由運動体。
6. 【請求項６】 前記ボディの表面に設けられ、前記ボデ
   ィの運動により前記ボディの表面にかかる前記被運動流
   体の圧力を検出する圧力検出部を更に有することを特徴
   とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体中自由
   運動体。
7. 【請求項７】 前記ボディの内部に設けられ、前記主噴
   流となる流体を発生し、前記主噴流入力経路に導く流体
   源を更に有することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か１項に記載の流体中自由運動体。
8. 【請求項８】 前記ボディの内部に設けられ、前記流体
   論理回路を制御するに必要な信号を生成する信号源を更
   に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の流体中自由運動体。
9. 【請求項９】 前記ボディの前端部に設けられ、前記主
   噴流を生成するために、前記被運動流体を前記ボディの
   内部に取り入れる流体取り入れ口を更に有することを特
   徴とする請求項１〜６，８のいずれか１項に記載の流体
   中自由運動体。
10. 【請求項１０】 前記ボディの内部に設けられ前記流体
    論理回路に接続されたベンチュリ管と、前記ボディの表
    面に設けられ前記ベンチュリ管が生成した負圧を吸引す
    る吸引口とを更に有することを特徴とする請求項１〜９
    のいずれか１項に記載の流体中自由運動体。
11. 【請求項１１】 前記主噴流出力経路を流れる前記主噴
    流の一部を前記制御噴流としてフィードバックすること
    を特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載の流
    体中自由運動体。