WO2021149114A1 - インターミッテント・エナジ・イナーシャ移動体及び移動方法 - Google Patents

Abstract

車、船、建機、ロボット等の移動体において、エネルギ（ガソリン、電池等）を絶って「慣性力」を発生させ、この「慣性力」で走行し、走行速度がゼロになる前にエネルギを再び加えて走行し次にエネルギを絶つという動作を繰返す事により、燃料を節約し、走行距離を延長する事が出来る事を特徴とする移動体及び移動方法。

Description

インターミッテント・エナジ・イナーシャ移動体及び移動方法

  本発明は、車、建機、戦車、電車、ロボット、船舶、航空機の移動体における移動エネルギ節約に関する。

  環境や資源問題から現在、車業界においては少ないエネルギでその走行距離を伸ばすために各社がしのぎを削っている。その技術としては、ガソリン１l当たりの走行距離を伸ばすために、燃料として軽油を用いたディーゼルエンジン技術を用いる方法や所謂ハイブリッド技術を用いる方法や燃料電池や電気自動車やバッテリをガソリンエンジンで充電するＥパワー等が実施されている。
［先行技術文献］
　　　［特許文献］
　　　［特許文献１］特開２０１５－１４２３１１
 

  本発明は、人類が発生する環境問題を解決する重要課題、移動体をより少ないエネルギで移動する解決策を提供する画期的な発明である。　ハイブリッド技術は、バッテリコストが高く消耗する。 ディーゼルエンジンやディーゼルハイブリッドも公知の方法ではその効率の限界が見えてきている。またリチウムバッテリを使用する電気自動車は高価である。
  本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、エネルギ効率を向上させることができる移動体とその移動エネルギ効率向上化方法を提供することが、本発明が解決しようとする課題である。

前記課題を解決するには、今迄注目されていない、「慣性」を活用することであり、移動体のエネルギを間歇的に絶ち、慣性力で移動させることを特徴とする移動体とその方法である。
即ち、移動体のエネルギを絶ち、その間「慣性力」で移動させる事を繰返す事により移動距離延長と燃費改善する事を特徴とする移動体であり、移動体に慣性が働いている間はエネルギを断ち、慣性が無くなった時にエネルギを加えることによりエネルギを節減して走行することを特徴とする移動体運転方法である。

  本発明による慣性で移動させることで従来のガソリン車、ディーゼルエンジン車、ハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車を変更することなく、燃費を良くすることができる。また、戦車や建設機械など重量の重い移動体や駆動力が強い複数の駆動力装置も少ない燃料で移動する距離を長くすることができ、又従来より、よい燃費となる。走行距離または走行時間に関係する設定値を用いる事で、エネルギ燃費を更によくすることができる。また車以外の船舶、航空機、電車、建機、戦車、装甲車にも活用でき、大きな効果がある。

本発明の説明図 本発明により同一の燃料（ガソリン，電池等）で走行距離を伸ばす事ができる説明図 本発明を使用した車の移動速度の変化を示すカーブで、　燃料（ガソリン，電池等）を加えて車を移動させている時の速度と慣性により移動している速度を示す、又、燃料（ガソリン，電池等）を節減出来る事を説明した図 本発明により同一の走行距離で、燃料（ガソリン，電池等）を節減出来る事の説明図 本発明の移動体構造のブロックダイアグラムの一例 本発明を船舶に使用した場合の説明図 本発明を航空機に使用した場合の説明図

　物体が、何らかの力を受けると移動するが、この、力を受け移動した時に与えられる力を「慣性力」と呼ばれている。また、質量が大きいほど、「慣性力」は大きい。物体が動いている時（速度が０以上であるとき）に、力（即ち車ではエンジン等の駆動力である）を０とすると、物体（例えば乗っている人）には慣性が移動方向へ働き、外界（すなわち例えば道路等の外部）から見ると力を加えてないにもかかわらず、例えば道路上を移動するという状況となる。この慣性力は、エネルギを切るときに必ず存在することを本発明は利用しているのである。

この「慣性力」を有効に活用し、エンジンで動いていた移動体の「慣性力」を利用するという従来まったく無かった発想により、どのような移動体においても利用可能な、移動しているすべての物体のエネルギ節減と移動距離延長を可能にしたのが本発明である。

即ち、移動体の速度が０以上であるときの移動体の「慣性力」を活用してエネルギを節約し距離を伸す発想はいままでに全くなかった。

図１は本発明を車に適用した場合の説明図である。Ａは車１がガソリンがエンジンを回転しエネルギを加え通常走行をしている状態を示している。Ｂは前記エネルギを遮断し「慣性力」で移動している状態を示している。本発明のエネルギとは、例えば通常の自動車であればガソリンであり、ディーゼル自動車であれば軽油であり、ハイブリッド自動車であればバッテリとガソリンであり、電気自動車であればバッテリである。車において移動するためには、駆動輪に加えるエンジンやモータの駆動力の燃料としてエネルギは使われる。本発明エネルギを遮断する(切る、断つ、または絶つ)とは、例えばスイッチやバルブやコネクタやカップリング等により、エネルギ、エンジン、モータから、駆動輪部への供給をオフにすることである。同様にエネルギを接続する（加える、または繋ぐ）とは、スイッチやバルブやコネクタやカップリング等により、エネルギ、エンジン、モータから、駆動輪部への供給をオンにすることである。

また、本発明は、移動体に「慣性力」が働いている間はエネルギを断ち、「慣性力」が無くなった時にエネルギを加えることである。「慣性力」が働いている間とは、慣性力が０を超える値ということであるが、速度と移動体の重量（質量）の積が、エネルギを断っても０以上を意味する。本発明は移動体の速度が所定値となるとエネルギを断ち、慣性力が所定下限値となった時にエネルギを再び加える移動体の発明である。以上が本発明第１実施例である。

また、本発明は、慣性を有効に活用するために、複数の駆動力装置(モーターまたは、エンジン)を用いる事が適している。駆動力装置が増えることにより、移動体全体の重量が増加するが、駆動力が増大し、又、「慣性力」も増大する。単にボディーをｎ倍に重くすれば慣性力がｎ倍に大きくなるが、単位重量当たりの駆動力が小さくなって、エネルギの消費が多くなり、慣性を用いた移動をしても燃費が悪くなり、距離も伸びない。本発明の第２実施例では、駆動力装置をｎ倍の重量として、駆動力も慣性力もｎ倍とするように複数の駆動力装置、即ちモータまたはエンジンをｎ個配置する。具体的には、「慣性力」は重量（移動体の質量）と共に増大することは前述の通りでありエネルギ削減に効果がある。さらに、駆動力即ちモータまたはエンジンを複数台とすることで駆動力も増加する効果もある。この２つの効果は、重量増大による大きな駆動力やエネルギが必要というマイナス面を相殺し、エネルギの消費も低減させ、総合的に燃費をプラスにする。
　複数の駆動力装置とはｎ＝２以上である。
１つの駆動装置を小さく軽くして、ｎ個設置することで、駆動力も慣性力も増大できる。

本発明第３の実施例では、距離が、所定の値になると、エネルギを切断、接続するものである。
これにより、従来のアクセルをオフ（すなわち、駆動力を０とする）のみならず、速度が０以上であるときで、「慣性力」を用いる事になる。具体的には、発進時、通常移動で一定速度時（加速度は０のとき）、加速時（速度が一定量増加するときであって加速度は一定値のとき）、および、加速度が増加や減少傾向がある時（急発進や急減速）のいずれの時においも、「慣性力」を用いる事が本発明である。

エネルギを加えた点からの走行距離が所定値となった時に、エネルギから切り離す。そしてその後例えば速度が所定値となった時にエネルギと接続する。これを繰り返すことが本発明第４実施例である。

図２は、本発明により、同一の燃料（ガソリン，電池等）で走行距離を節減できる説明図である。横軸は走行距離を示す。縦軸は使用した燃料の累積、即ち使用したエネルギの累積を示す。縦軸と横軸の交点は、走行距離を０、使用した燃料の累積を０、この時の時刻を０とする。公知の移動体と本発明の移動体は、時刻０に、エネルギ（ガソリン、電池等）を加えてエンジンにより駆動力発生させ、タイヤを回転させる。エネルギは一定量が加えられているので移動体の速度は一定速度となっている。例えば自動車のアクセルを一定角度としている状態である。

公知の移動体は、時刻０より走行する距離に従って、燃料を一定量使用する。図２で「公知」の実線で示している。公知の移動体の使用した燃料の累積は、図に記載のように傾めに長く上昇した斜線で示される。

これに対して本発明の移動体は、時刻０から所定走行距離または所定時間が経つまでは公知の移動体と同一の斜線であるが短い。そして、本発明は、時刻０から所定走行距離または所定時間の後、エネルギを断つ。すると「慣性力」が発生し、慣性により移動する。エネルギを断って「慣性力」で走行している間は本発明移動体の使用する燃料の累積が増加しない。そして、前記エネルギを断った時刻又は位置から所定時間又は所定走行距離が経過した後に、エネルギを加える。そしてエンジンやモータの駆動力により本発明移動体が移動する。図２では実線の「本発明」で表し、これは公知の移動体の実線の傾斜と同じ傾斜だが、その長さは公知の移動体の斜線の長さより遥かに短い。そしてこの短い斜線は右上方向に移動し間を離して平行に並ぶ。本発明移動体はこのようにして移動する。

公知の移動体と、本発明の移動体を、同一の使用した燃料の累積で比較すると、例えば図１に示すように、エネルギ（ガソリン、電池等）を断って、エネルギを稼ぐ距離が複数回、繰り返しあるので、同じ燃料で本発明により走行距離を延ばすことができエネルギを節約することができる。

  図３は、横軸は走行距離を示す。縦軸は車の移動速度を示す。縦軸と横軸の交点は、車の移動速度は０、時刻は０とし、移動体は停止している。本発明により走行距離を稼げる事の説明図と車の移動速度の変化を示す図で、燃料（ガソリン，電池等）を加えて車を移動させている時の速度、燃料を加えないで走行している速度を説明した図である。

  図３において、時刻０にて、エネルギ（ガソリン、電池等）を加えて車を発進させる。エネルギを一定量供給すると、車の移動速度は徐々に上昇して行く区間（発進）があり、その後、一定の速度となる区間（通常移動）がある。発進と通常移動ではエネルギ（ガソリン、電池等）を加えて車を移動させている。そして、時刻０から所定走行距離または所定時間の後、エネルギを断ち、「慣性力」により移動する。これによりエネルギを稼げる。エネルギ（ガソリン、電池等）を断って「慣性力」により車が移動している時の速度は徐々に減少するが０になる前にエネルギを加えることにより走行を継続出来る。そしてエンジンやモータの駆動力により移動体が移動する。加速区間で、エネルギの供給を始め、その後エネルギの供給を減少し、通常移動区間の速度となり、通常移動することとなる。
　このように発進、通常移動、エネルギ無し運動が繰り返されて移動する。
これにより、エネルギを節減して、移動距離が伸びる。

  図４は、本発明により同一の走行距離で、燃料（ガソリン，電池等）を節減できることを説明した図である。横軸は走行距離である。縦軸は使用した燃料の累積、即ち使用したエネルギの累積である。縦軸と横軸の交点において、走行距離を０、使用した燃料の累積を０とする。公知の移動体と本発明の移動体を同時に示し、両者を比較した図である。前記０時点で、エネルギ（ガソリン、電池等）を加えてエンジンにより駆動力発生させ、駆動力をタイヤへ伝えて、移動体が一定速度で移動。エネルギは一定量が加えられているので速度は一定速度となっている。例えば自動車のアクセルを一定角度としている状態である。

図４は、図２と異り本発明により節減される燃料を説明する図である。
　公知の移動体は、０地点より走行する距離に従って、燃料を一定量使用する。図４では実線の「公知」で表している。公知の移動体の使用した燃料の累積は、４図に記載のように直線状に上昇する。

これに対して本発明の移動体は、図４では実線の短い斜線で「本発明」で表している。そして、複数回のエネルギ（ガソリン、電池等）を断って、エネルギを稼ぐ距離があるため、同一の走行距離を移動するために必要な燃料の累積は、公知の移動車より非常に少ない事を右側上部の縦線で示している。

エネルギの供給量はエネルギを断った時のアクセル角度によるものの、運転者のアクセルペダルによる操作、即ち運転者の意思による場合と自動的にアクセル→慣性→アクセルの自動繰り返し作動を行うのも本発明に含まれる。
ブレーキなどの安全機能は運転者の意思に基づくものと自動ブレーキなどを設けてあることはもちろんのことである。

  本発明によれば、エネルギを断った状態でも移動体は移動するので、少ないエネルギで移動体を動作させることが本発明により可能となった。出願人は、通常のガソリン車を用いて東京から大阪まで実走を行ったが、このエネルギ効率は、ハイブリッド技術を用いて車を作動させる場合よりも高かったことが実験で確認された。
　本発明をハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等に使えばこれらのエネルギ効率を更に高めることができる。

  本発明の第５実施例を図５に示す。ここで本発明のエネルギの制御は手動で行ってもよいが、図５は制御を自動的に行い得る本発明装置の原理構成図である。図において、１０は移動中の車の時間、距離、速度、加速度を検出する検出メータ（ＤＭ）、１１は時間、距離、速度、加速度、車両重量の上下範囲の限定された数値でエネルギを切るリミッタ（Ｌ）、１２はリミッタ１１によりバッテリ等エネルギ１３のオンオフを行うスイッチ（ＳＷ）、１４は該バッテリ等エネルギ１３により駆動されるモータ（Ｍ）又はエンジン更に駆動輪である。スイッチ１２はバッテリ等エネルギ１３の出力をモータ又はエンジン１４に伝える動作を行うものである。つまり、スイッチがオンの時にはバッテリ等エネルギ１３をモータ又はエンジン１４に接続し車輪を廻し、スイッチがオフの時にはバッテリ等エネルギ１３をモータ又はエンジン１４から切り離す。このように構成された車の動作を説明すると、以下の通りである。

  移動体を移動する時、速度検出メータの情報からリミッタ１１が解放されスイッチ１２がオンになる。この結果、バッテリ１３はモータ又はエンジン１４が所定の回転数で回転する。このモータ又はエンジン１４で車の動輪を回転させる。動輪が回転すると車１（図１参照）は所定の速度、例えば６０ｋｍ／時速に速度を上げ走行する。リミッタ１１は検出メータ１０の出力を監視している。図３で、例えば、速度が０より大きい上限の値になったことをリミッタ１１が感知するようにしておき、速度が上限の値になりリミッタ１１はスイッチ１２に作用してその接点をオフにしエネルギを切り、モータ又はエンジン１４の駆動力を０にする。駆動力が０になっても車輪を回転するクラッチを外しておくと、車の速度は漸次減少するものの、車の質量により「慣性力」で走行する。

  ここで、速度が所定の下限値（０より大きい値）になったことをリミッタ１１が検知すると、該リミッタ１１はスイッチ１２をオンにする。この結果、エネルギが加えられて、モータ又はエンジン１４は車１の動輪を駆動し、走行を続ける。検出メータ（ＤＭ）として速度以外に、走行時間、走行距離、加速度、または移動体重量を検出し、リミッタ１１に結合して、走行時間、走行距離、加速度が所定の値になると、リミッタが働き、エネルギを接続や切断するようにした場合も本発明に含まれる。また、速度と移動体重量の積の計算値をリミッタ１１に結合してもよい。
以下、エネルギの切断と接続動作を繰り返しながら走行する。本発明によれば、エネルギを切断することで、車１の「慣性力」を活用しており、その間エネルギを使う必要はないので、エネルギ効率が向上する。

請求項５に記載の、オートクルーズコントロール機能とは、例えば車では、運転者がアクセル操作をしなくても自動で、スピードを一定に保ったり、前方の車に追従したりして走る機能であり、航空機や船舶ではオートパイロットとも称されるが、所定の移動経路を、速度等を自動調整しながら巡行するなどの機能である。そして、このオートクルーズコントロール機能に、「慣性力」を活用し、エネルギの切断と接続動作を繰り返しながら自動走行する機能を適用したのが本発明である。

　本発明は通常のガソリン自動車のみならず、ディーゼル車、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池車等にも適用した場合も本発明に含
 
まれる。

　ガソリン自動車では、エネルギがガソリンであり、ガソリンの供給のスイッチを制御し、エンジンの駆動力をオンオフする。
　ハイブリッド自動車（ＨＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）では、エネルギはガソリンとバッテリであり、ガソリンとバッテリのスイッチを制御し、エンジンとモータの駆動力をオンオフする。つまり、モータ駆動の時はバッテリの電気供給スイッチを制御し、エンジン駆動の時はガソリンの供給のスイッチを制御し、モータ駆動とエンジン駆動併用の時はバッテリの電気供給とガソリン供給のスイッチをどちらも制御する。
　電気自動車（ＥＶ）では、エネルギはバッテリであり、バッテリの電気供給のスイッチを制御し、モータの駆動力をオンオフする。
　燃料電池車では、エネルギは水素、天然ガス、アルコール（水素等エネルギと記す）と、モータ駆動用バッテリであり、水素等エネルギおよびバッテリの電気の供給のスイッチを制御し、モータの駆動力をオンオフする。
　以上に於て、モータ又はエンジンと駆動輪の結合をクラッチを結合又は非結合によって行う場合も本発明に含まれる。

また、上述の説明では、車（自動車）に本発明を適用した場合を例にとったが、ここで本発明が適用される移動体としては、図１で前述した自動車のほか、船舶や航空機のほか、建機、ロボット等あらゆる移動体に適用できる。
　図６は本発明の第６の実施例で、船舶に適用した場合を示す図である。Ａは船舶２が通常走行をしている状態を示している。ＢはＡに示す通常走行中に燃料を切ってから「慣性力」を使用し、間歇的にエネルギを使用するが連続移動している状態を示す。その他は図１と同じである。
　図７は本発明の第７の実施例で航空機に適用した場合を示す図である。Ａは航空機３が通常飛行をしている状態を示している。ＢはＡに示す通常走行中に燃料を切ってプロペラ式はジェットエンジンブレードを空転させて「慣性力」で飛行し再び燃料を供給し飛行を続けることをくり返して飛んでいる状態を示す。矢印で示すように、航空機の場合は、エンジンを切ると車や船舶のように地面や水がないので、図７に示すように一時高度がやや下がるが、燃料が補給され再び上昇して飛行を続け燃料が極めて向上する。
　本発明は自動車のみならず、船舶、航空機、建機、ロボット、戦車、装甲車、電車やその他あらゆる移動体の装置として、また運転方法、制御方法として使用でき、これらは全て本発明に含まれる。

  本発明は、上記の如くあらゆる移動体に利用することができ、産業上の利用可能性大である。

１  車
２  船舶
３  航空機
１０  検出メータ
１１  リミッタ
１２  スイッチ
１３  バッテリ
１４  モータやエンジン等の動力装置

Claims (5)

1. 　移動体のエネルギを絶ち、その間「慣性力」で移動させる事を繰返す事により移動距離延長と燃費改善する事を特徴とする移動体。
2.   移動体に慣性が働いている間はエネルギを断ち、慣性が無くなった時にエネルギを加えることによりエネルギを節減し、同一エネルギで移動距離を延長出来ることを特徴とする移動体運転方法。
3. 　請求項１に於いて、慣性力を増大させる複数の駆動力装置を有することを特徴とする請求項1の移動体。
4. 　請求項１と２に於いて、エネルギを絶つこととエネルギを加える事の判断値は、走行距離、加速度、速度、走行時間、移動体重量のいずれかの値、または組み合わせた値であることを特徴とする請求項１の移動体。
5. 　請求項１に於いて、オートクルーズコントロール機能であることを特徴とする請求項１の移動体。
   
    
    

Images