JP2689260B2

JP2689260B2 - 無量力環境利用物質成生方法および装置。

Info

Publication number: JP2689260B2
Application number: JP63158117A
Authority: JP
Inventors: 雅男窪田
Original assignee: 雅男窪田
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH0211500A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）比重の異なる複数の元素から成る均一組織の合金を得
るには、無重力環境が必要とされ、人工衛星や大深度自
然落下などが利用されるが、これらは莫大な費用を要
し、実用化は容易でない。本発明はそられに代わって、
重力効果を実用的に差し支えない程度に消去して得られ
る無重力環境を利用して物質を生成する方法および装置
に関するもので、上記の無重力利用合金以外にも無重力
環境を利用する産業に役立つものである。

（従来の技術）無重力環境を実現するには、人工衛星によって無重力
圏内に入るか、廃坑などを利用した深い縦穴で対象物を
落下させるか、航空機による急降下を利用する方法など
が挙げられ、現在多額の開発費が投ぜられているが、こ
れらに代わる経済的な方法および装置は実現していな
い。

（発明が解決しようとする問題点）重力の影響を相殺すると共に、それに伴って新たに別
種の力が発生する場合、その影響をいかにしても除去も
しくは軽減するかが問題である。

（問題を解決するための手段）無重力利用合金の場合を例にとって説明する。

成分元素の粉末を混合して電気誘導炉で加熱すると、
元素は溶けるが、粘度が高いので重い成分でも沈降する
のに時間を要する。従って短い時間内に対象物を水平軸
の回りに旋回すれば、比重差による不均一沈降はほとん
ど生じない。これを利用して、水平軸の回りに旋回する
回転体に、合金材料を充満した容器を収納した対象物を
固定して、実用上許される限りの高速で回転する。その
際発生する遠心力に対しては、遠心力が反対方向に作用
する別の回転体に移して、遠心力が互いに打ち消し合う
ようにする。この場合、いかにしてスムースかつ確実に
移転を行うかが問題である。

（作用）水平軸の回りに対象物を旋回させると、対象物は垂直
面内で重力の方向に対し360°とあらゆる方向の姿勢を
とるから、時間遅れを問題にしなければ、重力の効果は
消去される。

回転によって回転中心から半径ｒの点にある質量ｍの
粒子に働く遠心力は、角速度をωとすればmrω²であ
る。従って対象物を回転中心が反対側にある他の回転体
に移して、遠心力が互いに打ち消し合うようにして、遠
心力の影響を除去もしくは軽減することが考えられる。
回転中心Ｏ₁,O₂を結ぶ中心線▲▼を二等分する
点Ｐはピッチ点で、両回転体間の相対運動の瞬間中心で
あり、対象物の中心が点Ｐに来た瞬間に移転を行うよう
にすると移転が円滑に行なわれ、対象物の中心では遠心
力は完全に相殺されて０となり、その近傍の点では対象
物中心の回りの自転による遠心力効果が残るが、その値
が実用上差し支えない程度に小さい範囲（炉の場合，炉
心附近の細長部）を利用すればよい。

上記を数式で示せば、粒子に働く遠心力＝mrω²，粒子に働く重力＝mg で、遠心力を重力のｘ倍以下にするものとすれば mrω²≦xmg,すなわちが得られる。

（実施例）それぞれ１ステーションを持ち、反対方向に等速回転
する上下二回転体1,2間に対象物３を授受する場合を例
として、実施の態様を説明する。

上回転体１の主要部は、回転軸10、回転円盤11、対象
物右側主支持部12、平形主クランプ装置13、対象物右側
補助支持部14、テーパピンを用いた補助クランプ装置1
5、駆動歯車16及びバランスウエイト17から成り、下回
転体２の主要部は回転軸20、回転円盤21、対象物左側主
支持部22、平形主クランプ装置23,対象物左側補助支持
部24、テーパピンを用いた補助クランプ装置25、駆動歯
車26及びバランスウエイト27から成り、対象物３は内部
に合金熔融炉を持つと共に、両円盤上の各支持部に対応
して、Ｌ形張り出し部31,32と平形張り出し部33,34を持
ち、ピッチ点Ｐの近傍で両回転体1,2間で受け渡しさ
れ、対象物３は空間に「８」字形を描く。回転体１から
２への受け渡しの手順を述べると、対象物３の中心がピ
ッチ点Ｐに到達する直前に補助クランプ装置15を解除
し、Ｐに到達した瞬間に主クランプ装置13を解除すると
同時に主クランプ装置23を作動させ、その直後に補助ク
ランプ装置25を作動させる。作動途中の補助クランプ装
置のテーパピンとテーパ穴との間の隙間が受け渡し途中
の位置ずれによる干渉を防ぐ効果がある。バランスウエ
イト17,27はいずれも対象物の３の概ね1/2の質量をも
ち、移転において常に不平衡質量を半減する効果があ
る。

上記の例に於いて、簡単な場合について残留遠心力効
果を試算する。ピッチ点Ｐからｒ_p離れた中心線上の点
Ｑにある質量ｍの粒子に働く残留遠心力はmr_pω²にな
る。いま１サイクルを４秒とすると、１サイクルは各回
転体の２回転に相当し、１回転（角度２πラジアン）時
間は２秒で、角速度ω＝πラジアン／秒になる。ｒ_p＝1
mmとすると、残留遠心力効果は重力（＝mg）の約0.001
倍になり、十分実用に堪えるものと言うことができる。
各回転体のステーション及び対象物を複数にして角速度
を小さくすることも可能であるが、各対象物の１サイク
ルが長くなり、制御も複雑になり、必ずしも有利とは言
えない。

ただし各回転体のステーション及び対象物を複数にし
ても、対象物の寸法が小さく、公転半径▲▼（＝
▲▼）が増大せず、従って角速度ωが増大しなけ
れば、１サイクルに変化がないから、同時に複数個の対
象物の作動が行なわれるだけ、作業能率が向上する。い
ずれの場合も、Ｏ₁またはＯ₂を通る水平軸線の回りの旋
回一回毎に対象物３は一回自転し、＋360°回転と−360
°回転とが交互に繰り返されて対象物の姿勢が元に戻る
ので、スリップリングなどを用いず、フレキシブルな導
線によって外部から電流を供給することができる。

なお、一回に得られる良質の材料は僅かでも、多数を
真空加熱して煉り合わせれば、大塊にして利用すること
もできる。

（発明の効果）本発明によれば、比較的簡単で安価な装置を用いて、
実用的許容差の範囲内で重力の影響を消去することがで
き、莫大な費用を要する人工衛星や大深度縦穴などによ
る無重力環境と概ね同程度の効果を得ることができ、無
重力利用合金とほぼ同等の合金など、無重力環境利用製
品を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は側面図
で、主なる記号は次の通り。 1:上回転体、10:上回転体の回転軸、11:同上回転円盤、
12:対象物右側主支軸部、13:平形主クランプ装置、14:
対象物右側補助支持部、15:補助クランプ装置、16:駆動
歯車、17:バランスウエイト、2:下回転体、21:下回転体
の回転軸、21:同上回転円盤、22:対象物左側主支持部、
23:平形主クランプ装置、24:対象物左側補助支持部、2
5:補助クランプ装置、26:駆動歯車、27:バランスウエイ
ト、3:対象物、31,32:L形張り出し部、33,34:平形張り
出し部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行な二水平軸の回りに互いに反対
方向に回転する二回転体に設けたステーションに、対象
物を着脱可能に搭載固定し、両回転体の周速度の相等し
い箇所に該対象物の中心が来たとき対象物の受け渡しを
相互に行うものとし、対象物中心からr mmの距離の部分
における残留遠心力と地上重力（重力の加速度g mm/sec
²）との比の上限をｘとしてによって限定される回転を与えて得られる微小遠心力場
において物質生成作用を行わせることを特徴とする無重
力環境利用物質生成方法。
【請求項２】互いに平行な二水平軸の回りに互いに反対
の方向に回転する二回転体に設けたステーションに、対
象物を着脱可能に搭載し、両回転体の周速度の一致する
箇所（ピッチ点）に該対象物の中心が来たとき対象物の
受け渡しを行う機構を備え、該対象物の中心を残留遠心
力の中心と見なして、前記両回転体に、回転の角速度と
して（ここにｘはサイクル毎に前記物質に発生する残留遠心
力の中心からr mmの距離の部分において、前記対象物質
に働く残留遠心力と地上重力（重力の加速度ｇ）との比
の上限を表す）の関係を満足する角速度を与える構造を
備えたことを特徴とする無重力効果利用物質生成装置。