JP7397424B2 - A floating moving body and a stirring device equipped with this moving body. - Google Patents

A floating moving body and a stirring device equipped with this moving body. Download PDF

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Description

本発明は、液体中もしくは気体中を浮遊する移動体に関し、さらにはこの移動体を備えた撹拌装置に関する。 The present invention relates to a moving body floating in a liquid or gas, and further relates to a stirring device equipped with this moving body.

液体中または気体中を浮遊し、かつ移動する移動体は、広汎な利用が想定されることから、様々な技術が提案されている。例えば、潜水艦・深海探査機や気球・飛行船に係る浮遊かつ移動技術が該当する。これらの移動体において移動するための動力を得るには、外側に設けられたプロペラ等の可動部分を備えることが一般的である。この構成では、可動部分と接触する軸受やシール等の静止部分との間に摩擦・摩耗が生じ、この摩擦・摩耗によって、シーリングの劣化や、摩耗粉の発生のおそれがあった。そして、シーリングの劣化は移動体に対して外的環境の影響を及ぼし、摩耗粉の発生は逆に外的環境に対して影響を及ぼす可能性があった。 BACKGROUND ART Various technologies have been proposed for a mobile object that floats and moves in a liquid or a gas because it is expected to be used in a wide range of applications. For example, this applies to floating and mobile technologies related to submarines, deep-sea probes, balloons, and airships. In order to obtain power for movement in these moving bodies, it is common to include a movable part such as a propeller provided on the outside. With this configuration, friction and wear occur between the movable parts and stationary parts such as bearings and seals that come into contact with them, and this friction and wear may cause deterioration of the sealing and generation of wear powder. The deterioration of the sealing may have an effect on the external environment on the moving body, and the generation of abrasion powder may conversely have an effect on the external environment.

移動体の外環境の影響を受けない、もしくは外環境に影響を与えない、という特徴を有することは浮遊移動体の利用範囲をさらに広げる可能性がある。例えば、異物の混入を防止することが要求される医薬・バイオ・ファインケミカルなどの製造における撹拌・混合において、この特徴を活かした浮遊移動体を撹拌機とすることで高品質の製造が可能となる(特許文献1参照)。 Having the characteristic of not being affected by or having no effect on the external environment of the moving object may further expand the range of uses of floating moving objects. For example, in stirring and mixing in the production of pharmaceuticals, biotechnology, fine chemicals, etc., where it is required to prevent the contamination of foreign substances, high-quality production can be achieved by using a floating moving body that takes advantage of this feature as an agitator. (See Patent Document 1).

一方、狭い場所で作業を行なうロボットや、安全性や気密性の要求が高いクリーンルーム内や水中内での作業を行なうロボット、家庭内で人と共存できる機動性の高いパーソナルロボットなどの走行装置として、密閉した外殻を有した移動体の技術が提案されている(特許文献2,3参照)。 On the other hand, it can be used as a traveling device for robots that work in confined spaces, robots that work in clean rooms or underwater where safety and airtightness are high requirements, and personal robots with high mobility that can coexist with people at home. , a technique for a mobile body having a sealed outer shell has been proposed (see Patent Documents 2 and 3).

特開2007-020387JP2007-020387 特開平07-285475JP 07-285475 実用新案登録第3116275号Utility model registration No. 3116275

しかしながら、特許文献1にて開示された非接触撹拌装置の技術は、撹拌槽の外部に動力源を配し、バルク超伝導体にて槽内の撹拌翼を磁気浮上させるとともに回転させるものであり、期待される作用効果を奏するものの、材料・設備等が複雑になる可能性があった。 However, the technology of the non-contact stirring device disclosed in Patent Document 1 places a power source outside the stirring tank, and uses a bulk superconductor to magnetically levitate and rotate the stirring blades inside the tank. , although the expected effects were achieved, there was a possibility that the materials, equipment, etc. would be complicated.

また、特許文献2,3にて開示された密閉した外殻を有した移動体の技術は、密閉容器の内部に、外殻とは独立した運動体を備えることで、移動体自身の重心移動、揺動を利用して推進力を得るものであり、液体中・気体中における浮遊移動に対して効率的とはいえなかった。 In addition, the technology of a moving body having a sealed outer shell disclosed in Patent Documents 2 and 3 is such that the center of gravity of the moving body itself is moved by providing a moving body independent of the outer shell inside the sealed container. , which uses rocking motion to obtain propulsive force, and cannot be said to be efficient for floating movement in liquid or gas.

本発明は、前記背景におけるこれらの実情に鑑みてなされたものであり、液体中もしくは気体中を浮遊する移動体、さらにはこの移動体を備えた撹拌装置を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances in the background, and an object of the present invention is to provide a moving body floating in a liquid or a gas, and furthermore, a stirring device equipped with this moving body.

本発明は、液体中もしくは気体中に浮遊して移動する移動体である。本発明の一態様は、液体中にあっては水密もしくは気体中であっては気密の円筒形または球形の回転殻と、該回転殻内に格納される回動制御装置と、を備え、該回動制御装置が、前記円筒の軸方向もしくは前記球の中心を通る軸方向に延在する前記回転殻の回転軸と、該回転軸を回転させる駆動部と、を有し、前記回転殻と前記回動制御装置とが前記回転軸によって軸架されている構成としている。 The present invention is a moving object that moves while floating in liquid or gas. One aspect of the present invention includes a cylindrical or spherical rotating shell that is watertight in a liquid or airtight in a gas, and a rotation control device housed within the rotating shell. The rotation control device includes a rotation shaft of the rotary shell extending in an axial direction of the cylinder or an axial direction passing through the center of the sphere, and a drive unit that rotates the rotary shaft, The rotation control device is supported by the rotating shaft.

前記構成は、回りにくさの指標となる慣性モーメントに注目して創出された。例えば、一つのスクリューを備えたモーターボートを考えると、スクリューと比べて船体の慣性モーメントは極めて大きい。そして、船体を回転させるためには水の抵抗も負荷されることから、船体の回りにくさはさらに増加する。そのため、スクリューを回転させても、船体は回転せず、スクリューの翼が水をかくことで推進力を得ている。 The above configuration was created by focusing on the moment of inertia, which is an indicator of the difficulty of turning. For example, if we consider a motorboat equipped with one propeller, the moment of inertia of the hull is extremely large compared to the propeller. In addition, in order to rotate the hull, water resistance is also applied, which further increases the difficulty of turning the hull. Therefore, even when the screw is rotated, the hull does not rotate, and the propellant is obtained by the propeller's blades pushing against the water.

本構成は、この考え方を応用し、水密・気密容器となる回転殻とこの回転殻と回転軸のみで連結された回動制御装置とし、両者の慣性モーメント(回りにくさ)、角運動エネルギの差によって、回転殻(外殻)が回動制御装置(中身)よりも絶対座標において高回転となるようにしている。 This configuration applies this idea to a rotating shell that serves as a watertight/airtight container, and a rotation control device that connects this rotating shell to the rotating shaft only, reducing the moment of inertia (difficulty of turning) and angular kinetic energy of both. The difference allows the rotating shell (outer shell) to rotate at a higher rate in absolute coordinates than the rotation control device (inside).

このような構成とすることで、浮遊移動体は外環境に対して露出する部分が回転殻(外殻)のみとなり、外殻の材料選択だけで容易に耐環境性を備えることができる。そして、回転殻の回転によって、外環境となる液体もしくは気体との摩擦を生じ、推進力や撹拌力を発生させることができる。 With this configuration, the only part of the floating mobile body that is exposed to the outside environment is the rotating shell (outer shell), and environmental resistance can be easily provided by simply selecting the material for the outer shell. The rotation of the rotating shell causes friction with the liquid or gas in the external environment, and can generate propulsive force or stirring force.

さらに、この構成では、可動部分と接触する軸受やシール等の静止部分との間に摩擦・摩耗が生じることがないため、摩擦・摩耗によるシーリングの劣化や、摩耗粉の発生のおそれを排除することができる。すなわち、シーリングの劣化による移動体への外的環境からの悪影響、摩耗粉の発生による外的環境への悪影響を排除することができる。 Furthermore, with this configuration, there is no friction or wear between the moving parts and stationary parts such as bearings or seals that come into contact with them, eliminating the risk of sealing deterioration due to friction or wear or the generation of wear debris. be able to. That is, it is possible to eliminate the negative influence of the external environment on the movable body due to the deterioration of the sealing, and the negative influence on the external environment due to the generation of abrasion powder.

前記態様の移動体において、前記回転軸の回転数および回転したときの前記回転殻と液体もしくは気体との間の抵抗力に応じて、前記回転殻と前記回動制御装置の重量および前記回転軸回りの形状を調整して前記回転軸回りの慣性モーメントを設定する構成とすることができる。 In the movable body of the aspect, the weight of the rotating shell and the rotation control device and the rotating shaft are determined depending on the rotation speed of the rotating shaft and the resistance force between the rotating shell and the liquid or gas when rotated. The configuration may be such that the moment of inertia around the rotation axis is set by adjusting the shape of the surroundings.

前記したように、相互に回転する回動制御装置(中身の駆動部)と回転殻とは、絶対座標系において、異なる回転数となり、回転方向も異なる場合がある。ここで、「回転数」「回転方向」を決定するのは、1)回転する回転殻と周囲の流体間の抵抗、2)モータの駆動力、3)回転殻と回動制御装置の回転軸回りの慣性モーメント、となる。本構成によれば、浮遊移動体を使用する環境および要求される回転数に応じて、回転殻もしくは回動制御装置のいずれかにウェイト(錘)を装着して質量を増加させることや、軽量化を図ることや、回転軸回りの搭載機器の配置の変更や、外形状を変えることで対応することができる。 As described above, the rotation control device (the internal drive unit) and the rotating shell that rotate with each other may have different rotation speeds and different rotation directions in the absolute coordinate system. Here, the "rotation speed" and "rotation direction" are determined by 1) the resistance between the rotating shell and the surrounding fluid, 2) the driving force of the motor, and 3) the rotation axis of the rotating shell and the rotation control device. The moment of inertia around According to this configuration, depending on the environment in which the floating moving object is used and the required rotation speed, it is possible to increase the mass by attaching a weight to either the rotating shell or the rotation control device, or to increase the weight This can be done by changing the location of the equipment around the rotation axis, or by changing the external shape.

前記態様の移動体において、前記回転殻の外殻には前記回転軸に対して対称位置となるように複数の羽根が配設されているように構成することができる。 In the movable body of the above aspect, a plurality of blades may be arranged on the outer shell of the rotary shell so as to be symmetrically positioned with respect to the rotation axis.

回転殻と周囲流体との摩擦だけでは移動の推進力を多く得られない。この構成によれば、回転殻に羽根を付加することで、移動もしくは撹拌の性能を向上させている。羽根を装着する箇所は、回転殻の外側でも、上側・下側でも良い。例えば、ラジアルタービン状の羽根を回転殻の上もしくは下に取り付けることでも、外側に羽根を付加することができる。また羽根の装着を対称位置とすることで回転体のバランスをとることができる。 Friction between the rotating shell and the surrounding fluid alone cannot provide much propulsive force for movement. According to this configuration, the moving or stirring performance is improved by adding blades to the rotating shell. The blades may be attached to the outside, upper or lower side of the rotating shell. For example, it is also possible to add external blades by attaching radial turbine-like blades above or below the rotating shell. Also, by installing the blades in symmetrical positions, the rotating body can be balanced.

前記態様の移動体において、前記回転殻内には、前記移動体が浮遊する液体もしくは気体に応じて、前記移動体が浮力を有するように作動気体が封入されているように構成することができる。 In the movable body of the above aspect, a working gas may be sealed in the rotating shell so that the movable body has buoyancy depending on the liquid or gas in which the movable body floats. .

この構成は、浮遊移動体の質量と外環境となる気体もしくは液体の密度から、適宜回転殻内へ封入する作動気体の種類と注入量を設定した上で、封入することで、回転による推進力が無い状態においても所望の浮遊状態を実現することができる。この構成によれば、気体もしくは液体内において浮遊移動体を滞留させることができるため、動力推進のためのエネルギ消費をセーブすることができる。また、気体もしくは液体に流れがある場合は、その流れに乗せた浮遊移動をさせることもできる。 With this configuration, the type and amount of working gas to be injected into the rotating shell is determined based on the mass of the floating object and the density of the gas or liquid in the external environment. A desired floating state can be achieved even when there is no floating state. According to this configuration, the floating moving body can be retained in the gas or liquid, so that energy consumption for power propulsion can be saved. Furthermore, if there is a flow in the gas or liquid, floating movement can be carried out along with the flow.

なお、この構成に係る浮遊移動体を液体中において使用する場合には、漏れ出しても液体と反応しない不活性ガスや溶解しないガスを適用することができる。さらに封入する作動気体にはシール効果を向上させるように分子量の大きな気体を適用しても良い。 In addition, when the floating moving body according to this configuration is used in a liquid, an inert gas that does not react with the liquid even if it leaks or a gas that does not dissolve can be used. Furthermore, a gas with a large molecular weight may be used as the working gas to be sealed in order to improve the sealing effect.

前記態様の移動体において、前記回動制御装置が、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、該制御部への信号を受信する受信部と、前記制御部と該受信部への電力を供給する電源部と、を備え、前記回転殻外から送信される前記信号に基づいて、前記駆動部を駆動させるように構成することができる。 In the moving body according to the above aspect, the rotation control device includes a control section that controls driving of the drive section, a reception section that receives a signal to the control section, and a power supply to the control section and the reception section. and a power supply unit for supplying the rotary shell, and may be configured to drive the drive unit based on the signal transmitted from outside the rotating shell.

この構成によれば、外部からの無線通信によって浮遊移動体の回転を制御することができる。そして、回転駆動を制御することで浮遊移動体の移動や位置の保持等の運動を実現することができる。なお、電源部については通常の二次電池等を搭載することもできるし、回転殻表面、もしくは透明の回転殻としたときに回動制御装置の外面に太陽電池を配設することで電力を供給する形態としても良い。 According to this configuration, the rotation of the floating mobile body can be controlled by wireless communication from the outside. By controlling the rotational drive, movements such as movement and position maintenance of the floating moving body can be realized. As for the power supply part, it is possible to mount a normal secondary battery or the like, or it is possible to generate electricity by installing solar cells on the surface of the rotating shell or on the outer surface of the rotation control device when the rotating shell is transparent. It may also be in the form of supply.

前記態様の移動体において、前記電源部には前記回転殻外から非接触で電力が供給されるように構成することができる。 In the movable body of the above aspect, the power supply unit may be configured to be supplied with electric power from outside the rotating shell in a non-contact manner.

本構成は、いわゆるワイヤレス電力伝送であり、消費に応じて交換が必要な電池等の交換部品の交換時期を長期化して、メンテナンスフリーに近づけることができる。なお、ワイヤレス電力伝送の方式については特に限定はされず、磁気結合・電界結合・エバネセント波式などの非放射型であっても、レーザー・マイクロ波・超音波式などの放射型であっても、どちらでも良く、浮遊移動体が使用される環境等に応じて選択することができる。また、回転殻の外表面に太陽電池を配設して、外側から光を照射することで、電力を発生させるような構成とすることもできる。 This configuration is so-called wireless power transmission, and it is possible to extend the replacement period for replacement parts such as batteries that need to be replaced according to consumption, making it nearly maintenance-free. There are no particular limitations on the method of wireless power transmission, and it may be a non-radiative type such as magnetic coupling, electric field coupling, or evanescent wave type, or a radiation type such as laser, microwave, or ultrasonic type. , which may be selected depending on the environment in which the floating mobile object is used. Alternatively, a solar cell may be disposed on the outer surface of the rotating shell to irradiate light from the outside to generate electric power.

前記態様の移動体において、前記回動制御装置が、前記移動体の加速度、地磁気、前記回転殻内の温度、湿度、気圧を計測する計測装置と、該計測装置が取得したデータを前記回転殻外へ送信する送信部と、を備えるように構成することができる。 In the mobile body according to the above aspect, the rotation control device includes a measuring device that measures acceleration of the mobile body, geomagnetism, temperature, humidity, and atmospheric pressure inside the rotating shell, and transmits data acquired by the measuring device to the rotating shell. and a transmitter for transmitting data to the outside.

この構成によれば、浮遊移動体の次の状態を確認することができる。すなわち、移動体の加速度では、解析結果で回転数を算出できるとともに、初期の位置座標と加速度の積分によって、液体中、気体中の位置を演算結果として算出することができる。地磁気では自己位置の推定ができる。回転殻内の温度では、多少のタイムラグはあるが、周囲温度の変化を取得できる。回転殻内の湿度、気圧では、浮遊移動体の水密・気密状態を取得できる。これらの物理量は、制御のフィードバック量、アラート情報の発信、外環境の状況等に利用することができる。なお、データの受送信については、電波によるものでも可視光通信でも良く、特に限定はされない。 According to this configuration, the next state of the floating mobile object can be confirmed. That is, regarding the acceleration of a moving body, the rotation speed can be calculated from the analysis result, and the position in the liquid or gas can be calculated as the calculation result by integrating the initial position coordinates and the acceleration. Earth's magnetic field allows us to estimate our own position. Although there is some time lag, changes in the ambient temperature can be obtained from the temperature inside the rotating shell. The humidity and air pressure inside the rotating shell can be used to determine the watertightness and airtightness of the floating object. These physical quantities can be used for control feedback amounts, transmission of alert information, external environmental conditions, and the like. Note that data reception and transmission may be by radio waves or visible light communication, and is not particularly limited.

前記態様の移動体を前記液体が充填された容器内に配置された撹拌装置とすることができる。 The movable body of the above aspect may be a stirring device disposed in a container filled with the liquid.

本構成は、浮遊移動体を、撹拌装置として適用するものである。医薬・バイオ・ファインケミカルなどの製造における撹拌は、複数種の気体・流体・固体が、一様に分散・混合することが要求される。また、撹拌の際の異物混入を極力防止することも求められている。本構成にかかる浮遊移動体は、従来技術の撹拌装置と異なり、撹拌槽内を自由に浮遊移動しながら撹拌できるため、槽内の撹拌対象を一様に分散・混合させることが容易になる。 In this configuration, the floating moving body is applied as a stirring device. Stirring in the production of pharmaceuticals, biotechnology, fine chemicals, etc. requires uniform dispersion and mixing of multiple types of gases, fluids, and solids. There is also a need to prevent contamination of foreign matter during stirring as much as possible. Unlike the conventional stirring device, the floating moving body according to the present configuration can stir freely while floating in the stirring tank, so that it becomes easy to uniformly disperse and mix the objects to be stirred in the tank.

そして、この構成では、可動部分と接触する軸受やシール等の静止部分との間に摩擦・摩耗が生じることがないため、摩擦・摩耗による、シーリングの劣化や、摩耗粉の発生のおそれを排除することができる。したがって、シーリングの劣化による移動体への外的環境からの悪影響、摩耗粉の発生による外的環境への悪影響を排除することができる。また、浮遊移動体は自立して浮遊移動をすることもできるため、どのような容器(撹拌槽)であっても、移動体自体を容器内に挿入することで容器内の液体を撹拌することができる。 In addition, with this configuration, there is no friction or wear between the moving parts and stationary parts such as bearings or seals that come into contact with them, eliminating the risk of sealing deterioration or generation of wear debris due to friction and wear. can do. Therefore, it is possible to eliminate the negative influence of the external environment on the movable body due to the deterioration of the sealing, and the negative influence on the external environment due to the generation of abrasion powder. In addition, floating objects can float independently, so no matter what kind of container (stirring tank) it is, the liquid inside the container can be stirred by inserting the moving object itself into the container. I can do it.

前記態様の撹拌装置において、前記回動制御装置が第1磁石を備え、
該第1磁石に対応するように前記容器外に第2磁石が配設され、該第1磁石と該第2磁石との反発力もしくは吸引力によって前記浮力を調整するように構成することができる。
In the stirring device of the above aspect, the rotation control device includes a first magnet,
A second magnet may be disposed outside the container so as to correspond to the first magnet, and the buoyancy may be adjusted by a repulsive force or an attractive force between the first magnet and the second magnet. .

この構成によれば、撹拌槽となる容器外と、回動制御装置とに磁石を備えることで、気体中もしくは液体中において浮遊移動体の位置を保持したり、撹拌槽の上面・底面・側壁への接触を防止したり、外部から所定の位置に移動させたり、することができる。なお、それぞれ装着される相対的な磁極の関係、すなわち、同極同士(反発)か異極同士(吸引)かは、前記した目的及び移動体自体の諸元に応じて適宜設定することができる。それぞれの磁石の配設箇所についても底面・上面・側面等、浮遊移動の要求に応じて適宜設定することができる。また、磁石については永久磁石であっても電磁石であってもいずれでも適用することができる。 According to this configuration, by providing magnets outside the container that becomes the stirring tank and in the rotation control device, it is possible to maintain the position of the floating moving body in gas or liquid, and to maintain the position of the floating moving body in the gas or liquid. It is possible to prevent contact with the device or move it from the outside to a predetermined position. Note that the relationship between the relative magnetic poles attached, that is, whether they are of the same polarity (repulsion) or of different polarity (attraction), can be set as appropriate depending on the purpose described above and the specifications of the moving body itself. . The placement location of each magnet can also be set as appropriate, such as on the bottom, top, side, etc., depending on the requirements for floating movement. Further, as for the magnet, either a permanent magnet or an electromagnet can be used.

本発明は、液体中もしくは気体中を浮遊する移動体、さらにはこの移動体を備えた撹拌装置を提供することができる。 The present invention can provide a moving body floating in a liquid or a gas, and further a stirring device equipped with this moving body.

本発明の一実施形態に係る浮遊移動体の側断面を示す全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view showing a side cross section of a floating moving body according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る容器内における浮遊移動体の動作を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of a floating moving body within a container according to an embodiment of the present invention. 本発明の動作原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of the present invention. 本発明の一実施形態に係る羽根形状の一例である。1 is an example of a blade shape according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る移動機構の例である。1 is an example of a moving mechanism according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る移動機構の例である。1 is an example of a moving mechanism according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る磁石の設置例である。It is an example of installation of the magnet concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電力伝送の一例である。1 is an example of power transmission according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の液体中もしくは気体中を浮遊する移動体、この移動体を備えた撹拌装置に係る好適な実施の形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a moving body floating in a liquid or gas according to the present invention and a stirring device equipped with this moving body will be described with reference to the drawings. In the following description, structures with the same reference numerals in different drawings are assumed to be the same, and the description thereof may be omitted.

本発明に係る一態様である液体中もしくは気体中に浮遊して移動する移動体は、液体中にあっては水密もしくは気体中であっては気密の円筒形または球形の回転殻と、該回転殻内に格納される回動制御装置と、を備え、該回動制御装置が、前記円筒の軸方向もしくは前記球の中心を通る軸方向に延在する前記回転殻の回転軸と、該回転軸を回転させる駆動部と、を有し、前記回転殻と前記回動制御装置とが前記回転軸によって軸架されている構成であれば、その具体的態様はいかなるものであっても構わない。 A moving body that moves while floating in a liquid or gas, which is an embodiment of the present invention, includes a cylindrical or spherical rotating shell that is watertight in a liquid or airtight in a gas, and a rotating shell that is watertight in a liquid or airtight in a gas. a rotation control device housed within the shell, the rotation control device extending in the axial direction of the cylinder or in the axial direction passing through the center of the sphere; and a drive unit that rotates a shaft, and any specific embodiment may be used as long as the rotary shell and the rotation control device are supported by the rotary shaft. .

(全体構成の説明)
はじめに、図1,2を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る浮遊移動体の側断面を示す全体説明図である。図2は、本発明の一実施形態に係る容器内における浮遊移動体の動作を示す説明図である。なお、以下の説明では、移動体を液体が充填された容器内に配設した場合について説明するが、移動体自体は容器内で使用することに限定されないことは言うまでもなく、海中や空気中においても適用できる。
(Explanation of overall configuration)
First, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an overall explanatory diagram showing a side cross section of a floating moving body according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of a floating moving body within a container according to an embodiment of the present invention. In the following explanation, we will explain the case where the moving object is placed inside a container filled with liquid, but it goes without saying that the moving object itself is not limited to being used inside the container, and it can be used underwater or in the air. can also be applied.

図1,2を参照すると、本実施形態は、容器5の液体6中に浮遊して移動する移動体1である。移動体1は、水密の円筒形の回転殻100と、この回転殻100内に格納される回動制御装置200と、を備えている。回動制御装置200は、円筒形状の回転殻100の軸方向に延在する回転軸212と、回転軸212を回転させる駆動部210と、を有している。そして、回転殻100と回動制御装置200とが回転軸212によって軸架されている。 Referring to FIGS. 1 and 2, the present embodiment is a moving body 1 that moves while floating in a liquid 6 in a container 5. The moving body 1 includes a watertight cylindrical rotating shell 100 and a rotation control device 200 housed within the rotating shell 100. The rotation control device 200 includes a rotation shaft 212 extending in the axial direction of the cylindrical rotation shell 100 and a drive unit 210 that rotates the rotation shaft 212. The rotating shell 100 and the rotation control device 200 are mounted on a rotating shaft 212.

回転殻100は、液体中にあっては水密もしくは気体中であっては気密の密閉された容器となっている。回転殻100には、外環境の影響を受けない材料を適宜使用することができ、金属系であっても樹脂系であっても良い。外部との通信や電力伝送のために、回転殻100の内外を電波もしくは光を容易に透過させるように、材料を選択することもできる。 The rotating shell 100 is a sealed container that is watertight in liquid or airtight in gas. The rotating shell 100 can be made of any suitable material that is not affected by the external environment, and may be made of metal or resin. Materials can also be selected to allow radio waves or light to easily pass through the rotating shell 100 into and out of it for external communication and power transmission.

回転殻100のサイズは使用される環境に応じた移動体1の浮力を調整するために設定され、回転殻100内には外環境に応じた作動気体を封入することができる。 The size of the rotating shell 100 is set in order to adjust the buoyancy of the moving body 1 depending on the environment in which it is used, and a working gas depending on the external environment can be sealed inside the rotating shell 100.

回転殻100の円筒の側面には複数の羽根110が備えられている。羽根110は、回転殻100が回転することで周囲の流体を撹拌することができる。また、羽根110に機軸方向の傾きを持たせることで、機軸方向上方もしくは下方への推進力を得ることができる。羽根110の位置は、円筒の側面への配置に限定されず、上面、下面等に配設することもできる。また、羽根110にアクチュエータを備えて、傾きをつけたり、折りたたんだりできる可動翼とすることもできる。このアクチュエータとしては、例えば形状記憶合金を羽根110内に配設して、回動制御装置200からの指令で駆動させることができる。 A plurality of blades 110 are provided on the cylindrical side surface of the rotating shell 100. The blades 110 can stir the surrounding fluid as the rotating shell 100 rotates. Moreover, by making the blade 110 tilt in the machine axis direction, a propulsive force upward or downward in the machine axis direction can be obtained. The position of the blade 110 is not limited to being placed on the side surface of the cylinder, but may also be placed on the top surface, bottom surface, etc. Further, the blade 110 can be provided with an actuator to form a movable blade that can be tilted or folded. As this actuator, for example, a shape memory alloy can be disposed within the blade 110 and driven by a command from the rotation control device 200.

回動制御装置200には、前記した駆動部210と、制御部220と、受送信部230と、計測部240と、電源部250とが枠体201に搭載されている。さらに枠体201の下面には第1磁石50が、側面にはセンサ242が配設されている。 The rotation control device 200 includes the above-described drive section 210, control section 220, reception/transmission section 230, measurement section 240, and power supply section 250 mounted on the frame 201. Further, a first magnet 50 is provided on the lower surface of the frame 201, and a sensor 242 is provided on the side surface.

駆動部210は、電動モータであり、ロータとなる回転軸212と、この回転軸212を軸支する軸受215と、ステータ216を備えている。駆動部210は電力の供給によって回転軸212と、この回転軸212に軸架されている回転殻100を回転駆動させる。 The drive unit 210 is an electric motor and includes a rotating shaft 212 serving as a rotor, a bearing 215 that pivotally supports the rotating shaft 212, and a stator 216. The drive unit 210 rotates the rotating shaft 212 and the rotating shell 100 mounted on the rotating shaft 212 by supplying electric power.

回転軸212の回転殻100とステータ216との間には継手214が設けられている。継手214は、ユニバーサルジョイント等を適用することができ、回転殻100の回転軸に対して回動制御装置200の回転軸が傾きを持っていても回転殻100に動力を伝達できる構成としている。また、継手214にアクチュエータを付加して傾きを操作する構成とすることもできる。このアクチュエータとしては、例えば形状記憶合金を継手214内に配設して、回動制御装置200からの指令で駆動させることができる。 A joint 214 is provided between the rotating shell 100 of the rotating shaft 212 and the stator 216. The joint 214 can be a universal joint or the like, and is configured to be able to transmit power to the rotating shell 100 even if the rotating axis of the rotation control device 200 is inclined with respect to the rotating axis of the rotating shell 100. Alternatively, an actuator may be added to the joint 214 to manipulate the inclination. As this actuator, for example, a shape memory alloy can be disposed within the joint 214 and driven by a command from the rotation control device 200.

制御部220は、駆動部210の回転を制御するように電力の供給を行う。また、制御部220は、可動翼とした場合の羽根110の駆動、継手214の駆動を行う。さらに、図示しないバランスウェイト等を枠体201に移動可能に配置して、このバランスウェイト等の位置を操作することで移動体1の姿勢安定を行うことができる。 The control unit 220 supplies power to control the rotation of the drive unit 210. Further, the control unit 220 drives the blades 110 and the joint 214 when the blades are movable. Further, by movably disposing a balance weight (not shown) on the frame 201 and manipulating the position of the balance weight, the posture of the moving body 1 can be stabilized.

制御部220は、マイクロコンピュータで構成されており、演算を行うプロセッサCPU、制御プログラムおよび各種データのリスト、テーブル、マップを格納するROM、およびCPUによる演算結果などを一時記憶するRAMを有する。制御部220は、不揮発性のメモリを備えており、次回の運転サイクルでの制御に必要なデータなどをこの不揮発性メモリに保存する。不揮発性メモリは、書き換え可能なROMであるEEPROM、または車両の電源がオフにされていても保持電流が供給されて記憶を保持するバックアップ機能付きのRAMで構成することができる。 The control unit 220 is composed of a microcomputer, and includes a processor CPU that performs calculations, a ROM that stores control programs and various data lists, tables, and maps, and a RAM that temporarily stores calculation results by the CPU. The control unit 220 includes a nonvolatile memory, and stores data necessary for control in the next driving cycle in the nonvolatile memory. The nonvolatile memory can be configured with an EEPROM that is a rewritable ROM, or a RAM with a backup function that maintains memory by being supplied with a holding current even when the vehicle is powered off.

受送信部230は、外部から送信される回転の開始・中止・速度、移動体1の移動、姿勢等の指令を信号として受信し、また駆動部210の電力供給状況、その他センサ242による計測データ等を信号として送信する。送信方法・受信方法は特に限定されず、電波、可視光、赤外光、超音波などを適用することができる。 The reception/transmission unit 230 receives commands such as start/stop/speed of rotation, movement, and attitude of the moving body 1 transmitted from the outside as signals, and also receives commands such as the power supply status of the drive unit 210 and other measurement data from the sensor 242. etc. as a signal. The transmission method and reception method are not particularly limited, and radio waves, visible light, infrared light, ultrasonic waves, etc. can be applied.

また、受送信部230は、図2に示す電力伝送装置10から電力の受け側としても良い。ワイヤレス電力伝送の方式については特に限定はされず、磁気結合・電解結合・エバネセント波式などの非放射型、レーザー・マイクロ波・超音波式などの放射型等を適宜選択することができる。 Further, the receiving/transmitting unit 230 may be a receiving side of power from the power transmission device 10 shown in FIG. 2 . The method of wireless power transmission is not particularly limited, and non-radiative types such as magnetic coupling, electrolytic coupling, and evanescent wave type, and radiation type such as laser, microwave, and ultrasonic types can be selected as appropriate.

計測部240は、移動体1の加速度、地磁気、回転殻100内の温度、湿度、気圧等を計測する複数のセンサ242が取得したデータを、受送信部230を介して回転殻100の外へ送信する。前記したように、移動体の加速度では、解析結果で回転数を算出できるとともに、初期の位置座標と加速度の積分によって、液体中、気体中の位置を演算結果として算出することができる。地磁気では自己位置の推定ができる。回転殻内の温度では、多少のタイムラグはあるが、周囲温度の変化を取得できる。回転殻内の湿度、気圧では、浮遊移動体の水密・気密状態を取得できる。これらの物理量は、制御のフィードバック量、アラート情報の発信、外環境の状況等に利用することができる。 The measurement unit 240 transmits data acquired by the plurality of sensors 242 that measure the acceleration of the moving body 1, geomagnetism, temperature, humidity, atmospheric pressure, etc. inside the rotating shell 100 to the outside of the rotating shell 100 via the receiving/transmitting unit 230. Send. As described above, with respect to the acceleration of a moving object, the rotational speed can be calculated from the analysis result, and the position in the liquid or gas can be calculated as the calculation result by integrating the initial position coordinates and the acceleration. Earth's magnetic field allows us to estimate our own position. Although there is some time lag, changes in the ambient temperature can be obtained from the temperature inside the rotating shell. The humidity and air pressure inside the rotating shell can be used to determine the watertightness and airtightness of the floating object. These physical quantities can be used for control feedback amounts, transmission of alert information, external environmental conditions, and the like.

電源部250は、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、金属リチウム電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ナトリウムイオン電池などの二次電池(蓄電池、充電池)や燃料電池、太陽電池を適用することができ、特に限定されない。外部からのワイヤレス電力伝送によって、直接電力を供給する構成としても良い。 The power supply section 250 uses secondary batteries (storage batteries, rechargeable batteries) such as lead acid batteries, nickel cadmium storage batteries, metal lithium batteries, lithium ion secondary batteries, lithium ion polymer secondary batteries, and sodium ion batteries, fuel cells, and solar cells. It can be applied and is not particularly limited. A configuration may also be adopted in which power is directly supplied by wireless power transmission from the outside.

第1磁石50は、図2に示す容器5に配設された第2磁石60との引力もしくは斥力(MF1)によって、浮遊移動体の位置を保持したり、撹拌槽の上面・底面・側壁への接触を防止したり、外部から所定の位置に移動させたり、することができる。第1磁石50と第2磁石60との相対的な磁極の関係、すなわち、同極同士(反発)か異極同士(吸引)かは、前記した目的及び移動体自体の諸元に応じて適宜設定することができる。また、複数の目的を達成できるように磁力の強度も可変としてもよい。磁石の種類については特に限定はなく、永久磁石であっても電磁石であってもいずれでも適用できる。 The first magnet 50 maintains the position of the floating movable body by attraction or repulsion (MF1) with the second magnet 60 disposed in the container 5 shown in FIG. It is possible to prevent contact with the object or move it from the outside to a predetermined position. The relative magnetic polar relationship between the first magnet 50 and the second magnet 60, that is, whether they are of the same polarity (repulsion) or of different polarity (attraction), is determined as appropriate depending on the purpose described above and the specifications of the moving body itself. Can be set. Furthermore, the strength of the magnetic force may also be variable so that multiple objectives can be achieved. There are no particular limitations on the type of magnet, and either permanent magnets or electromagnets can be used.

容器5には、液体6が充填されている。撹拌槽を例にとると、容器5が撹拌槽であり、液体6は被撹拌物に相当する。被撹拌物は、医薬・バイオ・ファインケミカルなどの製造における素材となるものであり、複数種の気体・液体・粒状体が該当する。 The container 5 is filled with a liquid 6. Taking a stirring tank as an example, the container 5 is the stirring tank, and the liquid 6 corresponds to the object to be stirred. The materials to be stirred are materials used in the production of pharmaceuticals, biotechnology, fine chemicals, etc., and include multiple types of gases, liquids, and granular materials.

図2を参照すると、移動体1は液体6が充填された容器5内を浮遊しており、回動制御装置200内の駆動部216を作動させることで、移動体1は、軸Zを回転軸として回転Rを行う。 Referring to FIG. 2, the movable body 1 is floating in a container 5 filled with liquid 6, and by operating the drive unit 216 in the rotation control device 200, the movable body 1 rotates about the axis Z. Rotation R is performed as an axis.

移動体1の製作では、回転殻100内に回動制御装置200を封入するが、例えば図1の回転殻100の上部を蓋状にして適宜取り外しができるようにしてもよい。また、回転殻100の一部にキャップ状の気体封入部を設けても良く、特に限定はされない。 In manufacturing the movable body 1, the rotation control device 200 is enclosed within the rotary shell 100, but for example, the upper part of the rotary shell 100 in FIG. 1 may be made into a lid shape so that it can be removed as appropriate. Further, a cap-shaped gas enclosure may be provided in a part of the rotating shell 100, and there is no particular limitation.

(動作原理の説明)
以下、回転Rについて主に図3を参照して説明する。図3は、本発明の動作原理の説明図である。図3を参照すると、説明を簡易化するために、(a)は回動制御装置200を円柱とし、(b)は回転殻100を円筒と見做している。図3及び以下の式において、それぞれの記号は、 I:慣性モーメント、 Z:回転軸、 a:外径、 M:質量、 F:粘性による抵抗力、 w:角速度、 K:運動エネルギ、 f:Fによって生じる回転殻100のエネルギ増加分であり、また添字の1:回動制御装置200、2:回転殻100、 z:回転軸、を表している。
(Explanation of operating principle)
The rotation R will be explained below mainly with reference to FIG. 3. FIG. 3 is an explanatory diagram of the operating principle of the present invention. Referring to FIG. 3, in order to simplify the explanation, (a) assumes that the rotation control device 200 is a cylinder, and (b) assumes that the rotating shell 100 is a cylinder. In Figure 3 and the following equations, the respective symbols are: I: moment of inertia, Z: axis of rotation, a: outer diameter, M: mass, F: resistance due to viscosity, w: angular velocity, K: kinetic energy, f: It is the energy increase of the rotating shell 100 caused by F, and also represents the subscripts 1: rotation control device 200, 2: rotating shell 100, and z: rotation axis.

ここで、回動制御装置200(添字1)のZ軸周り慣性モーメントは、
1Z=1/2×M×a
で表され、回動制御装置200(添字1)のZ軸周り運動エネルギは、
=1/2×I1Z×w
で表される。
Here, the moment of inertia of the rotation control device 200 (subscript 1) around the Z axis is:
I 1Z = 1/2 x M 1 x a 1 2
The kinetic energy around the Z axis of the rotation control device 200 (subscript 1) is expressed as
K 1 = 1/2 x I 1Z x w 1 2
It is expressed as

次に、回転殻100(添字2)のZ軸周り慣性モーメントは、
2Z=M×a
で表され、回転殻100(添字2)のZ軸周り運動エネルギは、
=1/2×I2Z×w
で表される。
Next, the moment of inertia of the rotating shell 100 (subscript 2) around the Z axis is:
I 2Z = M 2 ×a 2 2
The kinetic energy around the Z axis of the rotating shell 100 (subscript 2) is
K 2 = 1/2 x I 2Z x w 2 2
It is expressed as

ここで、I1Z>> I2Zの関係となるように、I1Z、I2Zを設定すると、 K >> K となる。この関係は、静止座標系のZ軸周りにおいて、回転殻100(添字2)が回動制御装置200(添字1)よりも相対的に早く回転することを意味する。 Here, if I 1Z and I 2Z are set so that I 1Z >> I 2Z , then K 1 >> K 2 . This relationship means that the rotating shell 100 (subscript 2) rotates relatively faster than the rotation control device 200 (subscript 1) around the Z-axis of the stationary coordinate system.

さらに、浮遊する移動体1が流体(気体もしくは液体)中において回転状態にある場合は、回転殻100(添字2)の円筒もしくは球体の外側面もしくは付加された羽根と、流体との粘性による抵抗が生ずる。 Furthermore, when the floating moving body 1 is in a rotating state in a fluid (gas or liquid), there is a resistance due to the viscosity of the fluid and the outer surface of the cylinder or sphere of the rotating shell 100 (subscript 2) or the added blades. occurs.

この抵抗力によって生ずるエネルギは、回転殻100(添字2)の運動エネルギを見かけ上大きくする側に働く。この場合には、下記の不等式が成立するように、例えば錘の搭載をすることでM1を増加させることや、外部から対象物1の回転を抑制することで、下式の関係となって、必要な外殻の回転を得ることができる。
>> K +f(F)
The energy generated by this resistance acts to apparently increase the kinetic energy of the rotating shell 100 (subscript 2). In this case, for example, by increasing M1 by mounting a weight or suppressing the rotation of the object 1 from the outside so that the following inequality holds true, the following relationship is established: The required outer shell rotation can be obtained.
K 1 >> K 2 +f(F)

以上説明したように、相互に回転する回動制御装置200(中身の駆動部)と回転殻100とは、絶対座標系において、異なる回転数となり、回転方向も異なる場合があるものの、回転殻100を絶対座標系に対して図3(c)に示すように移動体1を、粘性による抵抗力Fが負荷された状態で、角速度w3で回転させることができる。 As explained above, the rotation control device 200 (actuating section inside) and the rotating shell 100 that rotate with each other have different rotational speeds in the absolute coordinate system, and may have different rotational directions. As shown in FIG. 3(c) with respect to the absolute coordinate system, the moving body 1 can be rotated at an angular velocity w3 with a resistance force F due to viscosity being applied.

ここで「回転数」「回転方向」を決定する因子を再掲すると、1)回転する回転殻と周囲の流体間の抵抗、2)モータの駆動力、3)回転殻と回動制御装置の回転軸回りの慣性モーメント、となる。すなわち、浮遊する移動体1を使用する環境および要求される回転数に応じて、回転殻100もしくは回動制御装置200のいずれかにウェイト(錘)を装着して質量を増加させることや、軽量化を図ることや、回転軸回りの搭載機器の配置の変更や、回転殻100と回動制御装置200に配設されて相対する磁石の引斥力を調整することや、羽根の形状を変えることで対応することができる。 Here, the factors that determine the "rotation speed" and "rotation direction" are listed again: 1) resistance between the rotating shell and the surrounding fluid, 2) driving force of the motor, 3) rotation of the rotating shell and the rotation control device. The moment of inertia around the axis is. That is, depending on the environment in which the floating mobile body 1 is used and the required rotation speed, it is possible to attach a weight to either the rotating shell 100 or the rotation control device 200 to increase the mass, or to increase the mass of the rotating shell 100 or the rotation control device 200. changing the arrangement of mounted equipment around the rotation axis, adjusting the repulsion of opposing magnets disposed in the rotating shell 100 and the rotation control device 200, and changing the shape of the blades. You can respond with

(羽根形状の他の例)
図1,2では円筒状の回転殻100の外周面状に突出した羽根110の実施例を説明したが、羽根の形状はこのような形式に限定されることはない。図4に本発明の一実施形態に係る羽根形状の他の例を示す。
(Other examples of blade shapes)
Although FIGS. 1 and 2 illustrate an embodiment in which the blades 110 protrude from the outer peripheral surface of the cylindrical rotating shell 100, the shape of the blades is not limited to this type. FIG. 4 shows another example of the blade shape according to an embodiment of the present invention.

図4に示す羽根111は、いわゆる遠心羽根車であり、羽根111は回転Rを付与されると、(a)に示すように流入口INから、周囲の流体(気体もしくは液体)を内部へ流入する。そして、図4(b)に示すように回転中心から外周に向けて翼室を広げることで半径方向の遠心流となる流入口INから流出口OUTへの流れを生じさせる。 The blade 111 shown in FIG. 4 is a so-called centrifugal impeller, and when the blade 111 is given a rotation R, the surrounding fluid (gas or liquid) flows into the inside from the inlet port IN as shown in (a). do. Then, as shown in FIG. 4(b), by expanding the blade chamber from the center of rotation toward the outer periphery, a centrifugal flow in the radial direction from the inlet IN to the outlet OUT is generated.

遠心方向の流路が同形状であるならば、流出口OUTの流れはほぼ一様な流量となり、図2における容器5の内壁面に向い、容器5の内壁に移動体1が接触することを回避することができる。また、この遠心羽根車の形状は、回転殻100から突出した羽根と比べて、周囲流体による粘性抵抗力はモーメント長が短くなる分低くなるため、慣性モーメント設定のための調整が容易となる。 If the flow paths in the centrifugal direction have the same shape, the flow at the outlet OUT will be a substantially uniform flow rate, and the flow will be directed toward the inner wall surface of the container 5 in FIG. can be avoided. In addition, the shape of this centrifugal impeller makes it easier to adjust the moment of inertia since the viscous resistance force due to the surrounding fluid is lower due to the shorter moment length than the blades protruding from the rotating shell 100.

(姿勢変更および操舵の例)
次に図5~7を参照して姿勢変更および操舵の例について説明する。図5は、本発明の一実施形態に係る移動機構の例である。図6は、本発明の一実施形態に係る移動機構の例である。図7は、本発明の一実施形態に係る磁石の設置例である。
(Example of attitude change and steering)
Next, examples of posture change and steering will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. 5 is an example of a moving mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an example of a moving mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an example of installing magnets according to an embodiment of the present invention.

図5を参照すると、回転軸212の回転殻100とステータ216との間に設けられている継手214にアクチュエータを付加して傾きを操作する構成としている。このアクチュエータとしては、例えば形状記憶合金を継手214内に配設して、回動制御装置200からの指令で駆動させることができる。係る構成によって、回動制御装置200の回転軸が傾きを持っていても回転殻100に動力を伝達できる。 Referring to FIG. 5, an actuator is added to a joint 214 provided between the rotating shell 100 of the rotating shaft 212 and the stator 216 to manipulate the inclination. As this actuator, for example, a shape memory alloy can be disposed within the joint 214 and driven by a command from the rotation control device 200. With such a configuration, power can be transmitted to the rotating shell 100 even if the rotation axis of the rotation control device 200 has an inclination.

継手214に傾きを持たせると、回動制御装置200と回転殻100との相対的な位置関係が変わり、移動体1は新たな回転軸AR回りの振れ回り運動を開始する。質量分布を考えると、回動制御装置200の質量が支配的になるため、移動体1としての重心CGは中央から図5における左側に移動する。羽根110による推進力は、図5の回転軸ARに沿う方向に作用するとともに、重心CGの位置による振れ回りによって、移動体1は、姿勢を変えるとともに容器5内を移動させることができる。 When the joint 214 is tilted, the relative positional relationship between the rotation control device 200 and the rotating shell 100 changes, and the movable body 1 starts a whirling motion about a new rotation axis AR. Considering the mass distribution, the mass of the rotation control device 200 becomes dominant, so the center of gravity CG of the moving body 1 moves from the center to the left in FIG. 5. The propulsive force by the blades 110 acts in a direction along the rotation axis AR in FIG. 5, and the movable body 1 can change its attitude and move within the container 5 by swinging around due to the position of the center of gravity CG.

次に図6を参照すると、例えば図1に示す枠体201の下面に位置を移動できる錘(図示せず)を配置し、この錘を移動させることで重心CGの位置が変わり、図5と同様な作用を実現させることができる。錘の移動手段は特に限定されないが、例えば図5と同様な構成で機軸方向に配設された振り子状の錘をアクチュエータで移動させることができる。 Next, referring to FIG. 6, for example, a movable weight (not shown) is placed on the bottom surface of the frame 201 shown in FIG. 1, and by moving this weight, the position of the center of gravity CG changes, and as shown in FIG. A similar effect can be realized. Although the means for moving the weight is not particularly limited, for example, a pendulum-shaped weight arranged in the machine axis direction with a configuration similar to that shown in FIG. 5 can be moved by an actuator.

次に図7を参照すると、容器5の外側面に第2磁石62を配設し、この第2磁石62に対応する第1磁石52を回動制御装置200の外側面に配設している。 Next, referring to FIG. 7, a second magnet 62 is disposed on the outer surface of the container 5, and a first magnet 52 corresponding to the second magnet 62 is disposed on the outer surface of the rotation control device 200. .

第1磁石52は、第2磁石62との引力もしくは斥力によって、浮遊移動体の位置を保持したり、撹拌槽の側壁への接触を防止したり、外部から所定の位置に移動させたり、することができる。第1磁石52と第2磁石62との相対的な磁極の関係、すなわち、同極同士(反発)か異極同士(吸引)かは、前記した目的及び移動体自体の諸元に応じて適宜設定することができる。また、複数の目的を達成できるように磁力の強度も可変としてもよい。 The first magnet 52 maintains the position of the floating moving body, prevents it from contacting the side wall of the stirring tank, and moves it to a predetermined position from the outside by attraction or repulsion with the second magnet 62. be able to. The relative magnetic polar relationship between the first magnet 52 and the second magnet 62, that is, whether they are of the same polarity (repulsion) or of different polarity (attraction), is determined as appropriate depending on the above-mentioned purpose and the specifications of the moving body itself. Can be set. Furthermore, the strength of the magnetic force may also be variable so that multiple objectives can be achieved.

図5,6、7にて説明したように移動体1の姿勢変更、操舵、移動を行うことにより、撹拌装置として、撹拌槽内の被混合体に対して一様な混合・撹拌を実現することができる。 As explained in FIGS. 5, 6, and 7, by changing the posture, steering, and moving the moving body 1, the stirring device realizes uniform mixing and stirring of the materials to be mixed in the stirring tank. be able to.

(ワイヤレス電力伝送の例)
図8を参照して、光を利用したワイヤレス電力伝送の例を説明する。図8は、本発明の一実施形態に係る電力伝送の一例である。
(Example of wireless power transfer)
An example of wireless power transmission using light will be described with reference to FIG. 8. FIG. 8 is an example of power transmission according to an embodiment of the present invention.

図8を参照すると、移動体1の回転殻の表面に太陽電池120を配設している。容器5には光を透過できる材料を適用し、容器5の外側には照明15を備えている。照明15によって発光された光は、太陽電池120に到達して、電気を発生させる。回転軸212を経由して、さらに図示しないスリップリング等を介することによって電源部250に蓄電することができる。 Referring to FIG. 8, a solar cell 120 is disposed on the surface of the rotating shell of the moving body 1. The container 5 is made of a material that can transmit light, and the outside of the container 5 is provided with a light 15. The light emitted by the lighting 15 reaches the solar cell 120 and generates electricity. Power can be stored in the power supply unit 250 via the rotating shaft 212 and further via a slip ring (not shown).

この構成によれば、例えば、気体中にておいて移動体1を浮遊移動させる場合に、太陽光を利用してエネルギを供給することができる。 According to this configuration, for example, when the mobile body 1 is floated in a gas, energy can be supplied using sunlight.

以上説明したように、本発明は、液体中もしくは気体中を浮遊する移動体、さらにはこの移動体を備えた撹拌装置を提供することができる。 As described above, the present invention can provide a moving body floating in a liquid or a gas, and furthermore, a stirring device equipped with this moving body.

1・・・移動体
5・・・容器
6・・・液体
10・・・電力伝送装置
15・・・照明
50,52・・・第1磁石
60,62・・・第2磁石
100・・・回転殻
110・・・羽根
200・・・回動制御装置
201・・・枠体
210・・・駆動部
214・・・継手
215・・・軸受
216・・・ステータ
220・・・制御部
230・・・受送信部
240・・・計測部
242・・・センサ
250・・・電源部
1... Moving body 5... Container 6... Liquid 10... Power transmission device 15... Lighting 50, 52... First magnet 60, 62... Second magnet 100... Rotating shell 110...Blade 200...Rotation control device 201...Frame body 210...Drive section 214...Joint 215...Bearing 216...Stator 220...Control section 230. ...Reception and transmission section 240...Measurement section 242...Sensor 250...Power supply section

Claims (8)

液体中にあっては水密もしくは気体中であっては気密の円筒形または球形の回転殻と、
該回転殻内に格納される回動制御装置と、を備え、
該回動制御装置が、
前記円筒の軸方向もしくは前記球の中心を通る軸方向に延在する前記回転殻の回転軸と、
該回転軸を回転させる駆動部と、を有し、
前記回転殻と前記回動制御装置とが前記回転軸によって軸架されている、
液体中もしくは気体中に浮遊して移動する移動体。
a cylindrical or spherical rotating shell that is watertight in a liquid or airtight in a gas;
a rotation control device housed within the rotating shell;
The rotation control device is
a rotation axis of the rotating shell extending in the axial direction of the cylinder or in the axial direction passing through the center of the sphere;
a drive unit that rotates the rotating shaft;
The rotating shell and the rotation control device are supported by the rotating shaft,
A moving object that floats in liquid or gas.
前記回転軸の回転数および回転したときの前記回転殻と液体もしくは気体との間の抵抗力に応じて、前記回転殻と前記回動制御装置の重量および前記回転軸回りの形状を調整して前記回転軸回りの慣性モーメントを設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の移動体。 Adjusting the weight and shape of the rotating shell and the rotation control device around the rotating shaft according to the rotational speed of the rotating shaft and the resistance force between the rotating shell and the liquid or gas when rotated. The moving body according to claim 1, wherein a moment of inertia about the rotation axis is set. 前記回転殻の外殻には前記回転軸に対して対称位置となるように複数の羽根が配設されている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の移動体。 The moving body according to claim 1 or 2, wherein a plurality of blades are arranged on the outer shell of the rotating shell so as to be symmetrically positioned with respect to the rotation axis. 前記回転殻内には、前記移動体が浮遊する液体もしくは気体に応じて、前記移動体が浮力を有するように作動気体が封入されている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の移動体。 Any one of claims 1 to 3, wherein a working gas is sealed in the rotating shell so that the moving body has buoyancy depending on the liquid or gas in which the moving body floats. The mobile object according to item 1. 前記回動制御装置が、
前記駆動部の駆動を制御する制御部と、
該制御部への信号を受信する受信部と、
前記制御部と該受信部への電力を供給する電源部と、を備え、
前記回転殻外から送信される前記信号に基づいて、前記駆動部を駆動させる、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の移動体。
The rotation control device,
a control unit that controls driving of the drive unit;
a receiving unit that receives a signal to the control unit;
comprising a power supply unit that supplies power to the control unit and the reception unit,
The moving body according to any one of claims 1 to 4, wherein the drive unit is driven based on the signal transmitted from outside the rotating shell.
前記電源部には前記回転殻外から非接触で電力が供給される、ことを特徴とする請求項5に記載の移動体。 The movable body according to claim 5, wherein electric power is supplied to the power supply unit from outside the rotating shell in a non-contact manner. 前記回動制御装置が、前記移動体の加速度、地磁気、前記回転殻内の温度、湿度、気圧を計測する計測装置と、
該計測装置が取得したデータを前記回転殻外へ送信する送信部と、を備える、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の移動体。
a measurement device in which the rotation control device measures acceleration of the moving body, geomagnetism, temperature, humidity, and atmospheric pressure in the rotating shell;
The moving object according to any one of claims 1 to 6, further comprising a transmitter that transmits data acquired by the measuring device to outside the rotating shell.
請求項1から7のいずれか1項に記載の前記移動体が、前記液体が充填された容器内に配置された撹拌装置。 A stirring device, wherein the moving body according to claim 1 is placed in a container filled with the liquid.
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