アニメの世界到来!?子供の頃に憧れた乗り物たち

映画「バック・トュー・ザ・フューチャーＰＡＲＴ２」及び「バック・トュー・ザ・フューチャーＰＡＲＴ３」の中では、特殊効果によってこのホバーボードが描写されていた。これまでにいくつかのグループよりホバーボードを作成したとの報告がされてきたが、いずれも手の込んだ嘘であって、ホバーボードを現実に創り出すことは不可能であった。

■本発明の効果

本発明のホバーボードは、４つのホバーエンジンを有しており、それぞれのエンジンにはモーターがついている。モーターは、磁石のアレイを回転させて渦電流を生じさせ、その電流によってホバーエンジン内に磁界が発生する。渦電流と磁界の相互作用によって揚力または推進力が発生する結果、ホバーボードを空中に浮遊させることができる。

ホバーボードは、ライダーが足場を通じて傾斜をかけることで、エンジンを通じて並進力を与えることができる。例えば、ホバーボードの右側を下げ、左側を上げた場合、左側のホバーエンジンと基盤との距離が大きくなることに起因し、左側のホバーエンジンから出される並進力は減少し、右側の並進力は増大する。その結果、ホバーボードを右側へ動かす正味の並進力が増大する。

本発明のホバーボードは、支持体（ボード部分）が部分的にくぼみ得る構造を有している。この構造によって、ホバーエンジンを回転させるためのスペースを効率的に確保することができ、その結果、ホバーボードの厚みを減らすことができる。

■本発明のポイント

以下より構成されるホバーボード

①下記より構成される２つ以上のホバーエンジン
– 磁石を回転させるためのモーター、
– モーターの回転速度を制御する電子速度制御器、
– ホバーに揚力または推進力を発生させるための磁界を作り出すSTARM（固定子電機子）、
– モーター及びSTARMの少なくとも上部を囲むシュラウド
②装置の電源
③ライダー用の足場

■全体構成

本特許発明のホバーボードを図１に示す。

【図１】ホバーボード（１２）に乗っている人（１０）の一例

・走路（１４）：銅などの導電性材料より形成される。銅の場合には、８分の１インチの銅シート３枚が積層される。
・ホバーエンジン（１６）：４つのエンジンを含む。走路（１４）内の導電性材料と相互作用して過電流を形成する。
・基板の一部分（１８）：基盤下にあるモーターによって回転するように設計されている。これによりホバーボードが浮かび上がるための揚力が発生する。

■細部

バッテリ駆動型ホバーボードの側面図は以下の通りである。

【図２】バッテリ駆動型ホバーボードの側面図

・モーター電子速度制御器（３０６ａ～ｄ）；線材束３０８ａ～ｄを介して、４つのモーターのそれぞれに連結されている。
・支持構造体（３０２）：部分的にくぼみ得る構造を有している。ホバーエンジンが傾斜された際、このくぼみにヒンジ（３７２）の一部が収納され、ホバーエンジンが回転するためのスペースが確保される。その結果、ボード全体としての厚みを小さくすることができる。
・エンジンシュラウド３１８：STARMおよびモーターを覆うための部材

バッテリ駆動型ホバーボードの上面図を以下に示す。

【図３】バッテリ駆動型ホバーボードの上面図

ホバーエンジンは、中央支持構造体（３０２）の下に設置される。ホバーエンジンのシュラウド（３１８）は、中央支持構造体（３０２）の端部をわずかに越えて設置される。シュラウド（３１８）は、人の体重を支持するのに十分な強度を有している。

STARM（固定子電機子）の構造を以下に示す。STARMはホバーに揚力または推進力を発生させるための磁界を発生させる装置である。

【図４】STARMの斜視図

STARM（４００）：直径が１０インチ程度である。STARMは、隆起した外輪（４０５）を有していて、STARM（４００）の底から外輪の上部までの距離は約１．１３インチである。この高さが、１インチ角の磁石を収容することを可能にする。

STARMの側面図を以下に示す。

【図５】埋込み型モーター付きSTARMの側面図

STARM（４００）は、いくつかの層（それぞれ上から下へ４０２、４０８、４１０、４１２、４０４、及び４１４）より形成されている。層４０２及び４１４は、外輪内の磁石の上部分及び底部分を覆うカバーの役割を担っている。代替的な実施形態においては、層４０２及び４０８のうちの１つまたは両方が除かれている。上層及び下層は、アルミニウムなどの材料から形成されていてもよく、上層４０２は、ミューメタル、鉄、またはニッケルなどの磁気特性を有する材料であってもよい。

■実施例

磁石の回転速度と、ホバーボードに作用する揚力及び抗力の関係を下記グラフに示す。
グラフよりボードにかかる推進力は、磁石の回転速度が増加するにつれて増加し、ピークに達し、次いで速度と共に減少し始めることが分かる。一方で揚力は磁石の回転速度と共に増加する。

【図６】磁石の回転速度と揚力及び抗力の関係

導電性基盤の表面からホバーエンジンまでの距離と、ホバーボードに作用する揚力及び抗力の関係を下記グラフに示す。
グラフよりホバーボードにかかる揚力及び抗力は、基板の表面からのホバーエンジンの距離が増大するにつれて、指数関数的に減少することが分かる。

【図７】導電性基盤の表面からホバーエンジンまでの距離とホバーボードに作用する揚力及び抗力の関係

■展望、結語

本特許に記載の発明によって、これまで映画の中の世界として捉えられていた技術が現実のものになっている。本特許に記載されている発明は、伝導性基盤の上でのみ浮遊できるホバーボートであるため利用できる場所はまだ限られている（例えばアミューズメントパークなど）が、技術の進展によって、例えば自転車のような移動手段に置き換わる未来もそう遠くないかもしれない。

■概要

出願国：米国 発明の名称：Hoverboard which generates magnetic lift to carry a person
出願番号：14/639,045
出願日：2015年3月4日
公開日：2015年6月25日
出願人　：Arx Pax, LLC
経過情報：2015年に特許が登録され、現在も特許は維持されている。
その他情報：PCT出願されている。日米欧などの主要国に優先権主張を伴う特許出願が行われている。
IPC：H02K 7/09

＜免責事由＞
本解説は、主に発明の紹介を主たる目的とするもので、特許権の権利範囲（技術的範囲の解釈）に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解を示すものではありません。自社製品がこれらの技術的範囲に属するか否かについては、当社は一切の責任を負いません。技術的範囲の解釈に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解については、特許（知的財産）の専門家であるお近くの弁理士にご相談ください。

しかし、リアバンパーを装備すると、車両を航空使用する場合に、抗力の増大や空力性能の低下をもたらすおそれがあるため、リアバンパーの装備と飛行中の抗力減少とを調和させる必要がありました

■本発明の効果

本発明にかかる空飛ぶ自動車では、道路使用のためのリアバンパーとして一定の最小の物理的寸法および性能の必要性と、飛行中の抗力の減少に対する要望とを調和させることができます。

■本発明のポイント

本発明は、道路での使用のために構成されたときに本体を支持するための車輪を有する本体と、本体と接続され、航空用途のために展開可能な翼と、少なくとも1つの水平尾翼を含む本体の後部にある尾部とを含む、航空または道路での使用のために構成可能な車両2(空飛ぶ自動車)に関するものです。そして、ここでは、少なくとも1つの水平尾翼が、最後端部の平面が実質的に水平である第1の位置と、最後端部の平面が実質的に垂直である第2の位置との間で、車両の縦軸を横切る軸の周りを枢動可能な平面の最後端部を含んでいる点が発明の主要なポイントとなっています。

ここで、尾翼は、最後端部と固定水平部とを含むことができ、第１の位置では、最後端部は実質的に同じ水平面内にあるように固定水平部に隣接して配置され、第２の位置では、固定水平部から後方に配置されています。

また、最後端部が枢動する軸は、水平尾翼の平面から離間することができます。

また、車両は、少なくとも1つの垂直フィンと、少なくとも1つのフィン上に画定される横軸上の枢動点と、最後端部を少なくとも1つのフィン上の枢動点に接続するヒンジとをさらに備えています。車両は、一対の垂直フィンと、フィンの間に延在する水平尾翼と、最後端部の各端部に設けられ、それぞれのフィンの枢動点に接続されたヒンジとを備えることができます。この場合、一対の垂直フィンそれぞれの下方領域に車輪を配置することができます。車両はまた、中央フィンと、最後端部を中央フィンの枢動点に接続するヒンジとを備えることができます。

また、プロペラは、尾部に取り付けることができます。この場合、第2の位置にあるとき、最後端部の実質的に垂直な面はプロペラの後方にあり得ます。水平尾翼は、プロペラの取り付け点の下に配置することができます。

また、車両が複葉機尾翼を備える場合には、少なくとも１つの水平尾翼が下部尾翼であり得ます。

また、車両が道路で使用するように構成されているとき（すなわち、第２の位置にあるとき）、最後端部は、リアバンパーとして機能するように構成され得ます。

■全体構成

図１及び図２には、飛行形態（図１）及び道路利用形態（図２）で、コンバーチブル車両（空飛ぶ自動車）を含む航空機の全体構成が示されています。空飛ぶ自動車は、乗員室１２を提供し、モータ（図示せず）と、モータから本体構造１０の後部１４まで延在するプロペラシャフト（図示せず）とを収容する本体構造１０を備え、プロペラは後述のように取り付けられています。（図示しない補助翼を介して）リフトおよび制御を提供するための翼１６は、乗員室１２のすぐ後ろの本体１０の頂部に取り付けられています。翼１６は、飛行使用のための伸長位置（図１）と道路使用のための折り畳み位置（図２）との間で移動することができます。折り畳み位置では、翼は本体１０の頂部に沿って位置し、翼の長軸は本体１０の長軸と実質的に平行にあります。

【図１】

【図２】

■細部構成

次に、図３及び図４を用いて空飛ぶ自動車の細部構成を説明します。ここでは、尾部構造１８が本体１４の後部に配置されています。

前輪２６は本体構造１０に取り付けられています。前輪は操舵可能で駆動されます。加えて、前輪２６は、飛行中の抗力を減少させるためにそれらが本体に接近して配置される後退位置（図１）と、牽引力を向上させるために配置される開位置（図２）との間で移動でき、道路での使用のために制御されます。

ここで、尾部構造１８は、複葉機尾翼１８＇、１８＇＇を含み、上部尾翼１８＇は本体１４の後部に接続されています。昇降舵２８は上面１８＇のみに設けられています。一対のフィン３０が設けられ、それぞれが方向舵３２と、フィン３０の間に延在する尾翼１８＇、１８＇＇とを有しています。各フィン３０の下部には後輪３４が取り付けられており、各フィン３０のトレーニングエッジには後輪ライトユニット３５が設けられています。中央フィン３６が、後部本体部１４から下部尾翼１８＇＇まで下方に延在しています。プロペラ３８は、上部尾翼１８＇のトレーリングエッジのすぐ後ろの後部本体１４に取り付けられています。

下部尾翼１８＇＇は、２つの部分構造を有し、固定水平部４０及び可動最後端部４２を含んでいます。図３に示すように、最後端部４２は、固定部４０に隣接して配置され、実質的に同じ水平面内にあります。この構成では、下部尾翼１８＇＇は比較的低い抗力を示し、空力的ピッチ安定性を提供するように機能することができます。

図４に示すように、最後端部４２は、下部尾翼１８＇＇の平面の上方でフィン３２、３６にヒンジで取り付けられたヒンジ支持アーム４４によってフィン３２、３６上の枢動点に接続されています。アクチュエータ４６が中央フィン３６と関連する支持アーム４４との間に接続されています。

アクチュエータ４６の動作は、図４に示すように、それが実質的に垂直な平面内に位置するまで、最後端部４２を、枢動点を中心にして枢動させます。最後端部の下面４８は後方に向いており、車両が道路用に構成されているときにはバンパーとして機能することができます。アーム４４の長さは、下面がプロペラの背後に位置するように、すなわち車両の最後尾の範囲に位置するような、かつ道路使用規制要件を満たすのに適した高さになるような長さです。このプロセスを逆にして、車両を飛行形態に戻すことができます。

【図３】

【図４】

■展望、結語

以上のように、本発明にかかる空飛ぶ自動車では、道路使用のためのリアバンパーとして一定の最小の物理的寸法および性能の必要性と、飛行中の抗力の減少に対する要望とを調和させることができるようになります。これにより、空飛ぶ自動車がより現実的なものになると予想されます。

また、空飛ぶ自動車に関する類似特許出願として、特開２０１９－１４３１０号公報や特開２０１９－１４３１１号公報（いずれも出願人はトヨタ自動車）などもあります。これらの特許出願は、本発明と同様、翼の折り畳み構造が発明のポイントとなっており、空飛ぶ自動車の実現にあたり、翼の折り畳み構造が非常に重要であることが分かります。

■概要

出願国：日本（欧州） 発明の名称：空飛ぶ車のための構成可能な尾部
出願番号：特願2019-542799号
出願日：平成29年10月23日（平成28年10月25日）
公開日：令和1年12月19日（平成30年5月3日）
出願人：エアロモバイルアールアンドディーエスアールオー
経過情報：平成２９年１０月２３日に特許出願（国内移行）されていますが、未審査の状況です。
その他情報：欧州出願を優先権基礎として国際出願されています。
IPC：B60F 5/02、B64C 37/00

＜免責事由＞
本解説は、主に発明の紹介を主たる目的とするもので、特許権の権利範囲（技術的範囲の解釈）に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解を示すものではありません。自社製品がこれらの技術的範囲に属するか否かについては、当社は一切の責任を負いません。技術的範囲の解釈に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解については、特許（知的財産）の専門家であるお近くの弁理士にご相談ください。

また、人が乗務員室に入り込むためのハッチ（昇降口）を上部に有します。

近年、レジャー文化の発達に伴って、潜水艦は、水中を観光する用途に用いられています。しかし、乗務員室が外部から閉鎖される構造のため、潜水艇が観光用として用いられても、周囲の様子を単に視覚的に楽しめるだけであり、水中を実際に体験することは困難でした。

そこで、水中の視覚的な観光だけでなく、水中での実体験を楽しむことができる水中観光用潜水艇が望まれています。

■本発明の効果

本発明によると、乗務員室の上に透視窓があるため、水中で周辺の様子を観光できるだけでなく、透視窓の内部空間において呼吸可能です。一方、乗務員室の下側が水中と通じている構造であるため、視覚的な単なる観光だけでなく、水と身体が接触して五感が刺激される、水準の高いレジャー体験を楽しむことができます。

また、本体と透視窓が互いに離れているため、本体と透視窓との間で乗務員が出入できます。よって、水中観光の途中で、スキューバ装備を着用した乗務員がスキューバダイビングを体験でき、水準の高いレジャー体験を楽しむことができます。

■本発明のポイント

本発明は、人が搭乗する乗務員室の上部に透視窓を備える有人潜水艇に関します。

特徴的な点を説明しますと、有人潜水艇は、水中の様子を内部から観察するための透視窓を備えていながら、乗務員の下半身側が水に浸かっている点です。より詳しく説明しますと、ドーム状の透視窓の内側空間が空気で満たされるため乗務員が楽に呼吸できる一方で、透視窓の下側で外と通じているため、乗務員の下半身側が水の中にあります。乗務員の上半身側だけが透視窓で覆われているような状態です。そして、乗務員が希望したときに有人潜水艇の外に出てダイビング等を楽しむことができ、終わったら有人潜水艇内に戻ることができます。

このような本発明の有人潜水艇は、下記のような構成をしています。

■全体構成

本発明の概要は、図２に示すように、船首と船尾が形成された本体１と、本体の上部に配置された乗務員室２とを備えた有人潜水艇１００です。

この有人潜水艇１００は、本体１の上側に離隔して配置されることで下方側が外空間と通じている透視窓１０と、透視窓１０を所定の位置に固定する固定手段２０と、本体１に推進力を与える推進システム３０と、本体１を水中で上昇および下降させる昇・下降システム４０と、本体１の船首において推進システム３０および昇・下降システム４０を制御するコントロールボックス５０と、を備えます。

固定手段２０は、透視窓１０を外側および内側から挟み込むように配置される内側フレーム２１と外側フレーム２２とを有します。内側フレーム２１は、透視窓１０を内側から支え本体１をまたぐように配置されて本体１に固定され、透視窓１０の下端を下から支持するための支持突起を有します。外側フレーム２２は、透視窓１０の外側に配置され、内側フレーム２１との間で透視窓１０を挟み込み、透視窓１０をまたぐように配置されて本体１に固定されて、透視窓１０の離脱を防止します。

【図２】

■細部

図２に示すように、透視窓１０は透明であり、内部に空間を有し、本体１とは離れているため透視窓１０の下方は解放されています。

これによって、潜水時に透視窓１０の内部空間では水の浸入が防止され、内部空間にいる乗務員が水中で安定的に呼吸できます。また、乗務員室２にいる乗務員が、透視窓１０を通して水中で周囲の様子を見て観光することができます。

さらに、図４に示すように有人潜水艇１００は、透視窓１０の内部の酸素濃度を測定し、乗務員が呼吸可能な酸素濃度を維持するように酸素を供給する酸素供給システム７０を備えます。酸素供給システム７０は、透視窓１０の内部で酸素濃度を測定して測定情報をコントロールボックス５０に伝送する酸素濃度測定センサ７１と、透視窓１０の内部に酸素を供給する第２の酸素タンク７２と、第２の酸素タンク７２から供給される酸素を透視窓１０の内部に排出する酸素排出管７３と、酸素排出管７３の途中で酸素排出管７３を開閉できる開閉弁７４と、を有し、開閉弁７４は、コントロールボックス５０の制御を経て作動します。

【図４】

有人潜水艇１００において、上述した推進システム３０は、図５に示すように回転力を与える駆動モータ３１と、駆動モータ３１の回転力が与えられて回転するプロペラ３２と、駆動モータ３１およびプロペラ３２を内蔵するケース３３など、その他、回転軸３４、ピニオンギア３５、ラックギア３６、回転シリンダ３７などを有します。推進システム３０は、本体１の進行方向に対して左右両側にそれぞれ一つ以上設置され、駆動モータ３１と回転シリンダ３７が、コントロールボックス５０の制御を介して作動します。

【図５】

■実施例（実施形態）

本発明の有人潜水艇の使用法の具体例を説明しつつ、より詳しく説明します。

まず、図６ａに示すように、有人潜水艇１００の乗務員室２に容易に搭乗できるように、昇・下降システム４０を通じて浮力袋４１の浮力を増減させ、潜水艇を水面付近に位置させます。しかし、潜水艇のすべてが外に出るように浮かべると再度潜水するときに多くの動力が浪費されるため、透視窓１０の約２／３を上部に露出させた状態を保ちつつ、透視窓１０と本体１との間に乗務員を通らせることで搭乗させます。

【図６ａ】

次に、搭乗が完了すると、昇・下降システム４０を通じて浮力袋４１の浮力を低減させ、有人潜水艇１００の自重によって下降させます。

その後、潜水艇の下降が完了すると、図６ｃに示すように、推進システム３０を作動させ、水中運行を開始します。搭乗客は、透視窓１０から潜水艇の周辺を容易に観光することができます。

このとき、図６ｃに示すように透視窓１０と本体１との間が離れているため自然に水が入り込むため、乗務員室２に搭乗した見物客は、単純な視覚的な観光ではなく、実質的に水と身体が接触され、五感が刺激される水準の高いレジャー体験を楽しむことができます。

また、図６ｃに示すように、潜水艇の運行により、職別手段１２０の浮標１２１が水面において一緒に移送されるため、外部から潜水艇の現位置を容易に認知することができます。

【図６ｃ】

また、図６ｄに示すように、潜水艇の運行過程において、撮影システム８０を通じて、潜水艇が運行される周辺が撮影されて保存されます。さらに、撮影システム８０で撮影される映像情報は、実時間監視システム９０の映像モニタ９２から外部で確認し監視することができます。

【図６ｄ】

有人潜水艇１００は、水中運行中に傾いた場合に、傾きを感知して本体１が水平に維持されるように制御する水平維持システムも備えます。

運行中に潜水艇が傾くと、図６ｅに示すように、水平維持システムで感知して、その感知情報を受信するコントロールボックス５０によって、傾いた側の浮力袋４１に酸素を供給して浮力を増加させ、潜水艇の傾きを抑えて、水平を維持するように運行されます。

【図６ｅ】

潜水艇が長時間運行されると、透視窓１０の内部空間の酸素濃度が低くなりますが、このとき、酸素供給システム７０を通じて、透視窓１０の内部空間に酸素を供給し、搭乗客が安定的に呼吸できるように維持します。

一方、水中観光中に、搭乗客がスキューバダイビングをリクエストすると、図６ｇに示すように、潜水艇の運行を止め、簡便にスキューバダイビング体験を楽しむことができます。

【図６ｇ】

水中観光及びスキューバダイビング等が終了すると、昇・下降システム４０によって浮力袋４１の浮力を調節して潜水艇を水面付近に上昇させ、その後搭乗客を降ろし、水中観光体験を完了します。

■展望、結語

以上ご説明しましたように、本発明の有人潜水艇によって、単に水中で海底を視覚的に観光できるだけでなく、スキューバダイビングも楽しめてしまいます。このような工夫が詰め込まれた有人潜水艇は、注目できる発明です。

■概要

出願国：日本 発明の名称：水中観光及び体験用の有人潜水艇
出願番号：特願2014-11049
出願日：平成26年1月24日
公開日：平成27年7月30日
出願人：パシフィックオーシャンマリンインダストリーカンパニー，リミテッド
経過情報：本権利は抹消されていません。存続期間満了日は2034年1月24日です。
その他情報：出願人は韓国の企業ですが、自国出願の優先権主張を伴わず日本国に直接出願をしています。
IPC：Ｂ６３Ｃ

＜免責事由＞
本解説は、主に発明の紹介を主たる目的とするもので、特許権の権利範囲（技術的範囲の解釈）に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解を示すものではありません。自社製品がこれらの技術的範囲に属するか否かについては、当社は一切の責任を負いません。技術的範囲の解釈に関する見解及び発明の要旨認定に関する見解については、特許（知的財産）の専門家であるお近くの弁理士にご相談ください。