許可に基づいて掲載されたものです。(下記のURLはファウンデーションのサイトにリンクされています。日本語の翻訳の著作権はサイト管理者にあります。無断転載は禁止いたします。技術的矛盾除去の模範的方法[訳注1]G.S.アルトシューラ模範的方法のリストは技術者が日常的に使う一種のハンドブックです。いっても、独特のハンドブックで、技術者はこのリストを基礎とし、新しい技術・特許に関する出版物を参考にして自分で補充してゆかなくてはなりません。訳注1:一般的な日本語訳は英語からの再訳で「40の発明原理」とされています。ここではロシア語の語義に近い訳語をあてました。模範的方法のリストには複数のバージョンがあります。アルトシューラ・ファウンデーションのサイトに掲載されている本バージョンはアルトシューラの初期の主著『発明のアルゴリズム』の1973年版に掲載されているものです。物体を相互に独立した部分に分ける。物体を分解可能にする。物体の分割の度合いを大きくする。例USA特許No.2859791。12の独立した部分に分かれているタイヤ。タイヤを部分に分けたのは信頼性を向上させるためです。このように大胆な改良が採用された理由はそれだけではありません。分割は現代の工業製品の進化に見られる主要な傾向の1つなのです。発明者証No.168195[訳注2]。円弧状のカッティング・エッジがついたエキスカベータのバケット。特異点:交換に要する時間を短縮し、作業を容易にするためにカッティング・エッジを取り外し式にし、かつ、いくつかに分割する。発明者証No.184219。鉱山での装薬による岩盤の連続破砕の方法。特異点:岩を細かく破砕するために装薬を小単位に分けて表層の連続破砕を行う。「Поиск(検索)」ボタンを押すと、関連ページが一覧表示されるようになっています。当ページで紹介している発明者証番号を入力しても、当該の書類を同ウェブサイトで見つけられない場合もあります。物体から障害となっている部分(障害となっている特性)を取り去る、または逆に必要な部分(必要な特性)だけを取り外す。発明者証No.153533。電離放射線から保護するために、例えば胸部の撮影の際には、当該部位に対応するX線を不透過性のバリヤーで防ぐ。このアイデアが合理的なことは明らかです。この発明は照射によって最も深刻な悪影響を受ける部分を取り出してその部分を覆っています。この特許の申請は1962年に行われましたが、必要かつ実施が容易な発明ですから、はるかに早い時期に申請されてもよかったはずです。私たちは様々な物体を捉える際に、習慣的に一体でお互いに引き離すことの出来ないまとまりとして見てしまっていることがあります。ヘリコプターというまとまりには燃料タンクが含まれています。実際、普通のヘリコプターは燃料を運ばないわけにはゆきません。決まったコースを飛行するヘリコプターでは燃料を地上に置いておくことも可能です。電動ヘリコプターでしたら、エンジンの替わりにモーターを使うわけですから燃料タンクは不要です。発明者証No.257301では〈タンク〉に相当するものが人間から取り外されています。(図9[訳注3]参照)図9抽出の原理:以前、坑内の緊急救護隊員は冷却装置を背負って動き回っていましたが、現在は冷却装置は身につけるのではなく別置き式になっています。訳注3:図の番号は原文のママです(『発明のアルゴリズム』1973年版の図番です)。鳥がエンジンや機体に衝突して大きな航空機事故の原因となることがあります。USAでは飛行場から鳥を追い払う方法について数多くの特許があります(機械仕掛けのかかし、ナフタリンの散布、などなど)。効果があったのは驚いて鳴く鳥の声を録音しておいて大音量で放送する方法でした。鳥から鳴き声を取り出すという解決策はもちろん日常的な発想ではありません。抽出の原理としては典型的な適用例です。物体(あるいは外部環境、外部の作用)の均一な構造を変えて不均一にする。物体のさまざまな部分がそれぞれ異なる機能を持つ(実現する)ようにする。物体の各部分が、その部分の役割に最も適した状態となるようにする。発明者証No.256708。鉱山の切り羽の粉塵を抑える方法。特異点:切り羽で発生した粉塵が換気の流れに乗って坑内に拡散することを抑えるために水で細かい霧を発生させることと通常サイズの散水とを併用する。その際、コーン状に発生させた霧の周囲を散水の水滴で覆うようにする。発明者証No.280328。特異点:米粒のひび割れを減らすために乾燥する前に米粒を大きさによって分別し、大きさごとに別の基準によって乾燥する。部分的性質の原理は様々な機械の進化の歴史の中に見てとることができます。機械は徐々に部分に分かれ、各部それぞれについて最適の状態が形成されてきました。最初の蒸気機関はシリンダーだけで、それがボイラーとコンデンサーの役割も果たしていました。シリンダーの中に直接水を入れます。火を使ってシリンダーを熱すると水が沸騰し、蒸気がピストンを押し上げます。すると火床を取り除き、シリンダーの中に冷水をまきます。蒸気が凝結して、大気の圧力でピストンが下がります。次の世代の発明家が蒸気機関のシリンダーからボイラーを分離することを思いつきました。これによって燃料消費が大きく減少しました。ボイラーで作られた蒸気は相変わらずシリンダーの中で凝結させていて、これが燃料の膨大な浪費につながっていました。シリンダーからコンデンサーを分離させることです。このアイデアを発見し実行したのはジェイムス・ワットです。彼は次のように話しています:あらゆる観点から検討した結果、私は次の結論に到達しました——完全な蒸気機関とするにはシリンダーの温度は入ってくる蒸気と同じ高温に常に保たれていなくてはならない。真空を作るには蒸気を30度以下にして凝結させなくてはならない——グラスゴー近郊でのことでした。私は半日程散歩に出かけました。素晴らしい天気でした。蒸気機関について考えながら、旧い洗濯屋の傍らを通ってゲルダの家に近づいたとき、頭にアイデアが浮かびました。蒸気には流動性があるのだから何も無い所に向かって流れようとする。シリンダーと空気を薄くした容器との間に道をつけてやれば、蒸気はその容器に流れてゆく。すればシリンダーを冷やす必要は無くなる。ホフハウスに行きつく前に私の頭の中ではすべて決着がついていたのです。物体を対称形から非対称な形に変化させる。『厳密な学としての創造性』、1979、p.85、ではこの方法を次のように規定しています:物体を対称形から非対称な形に変化させる。物体がすでに非対称形となっている場合には、非対称の度合いを大きくする。多くの機械は初めて作られた時点では対称形をしています。これが機械というものの伝統的な形なのです。このため、対称形であることに関連して何らかの問題があって、対称を崩すことによってその問題を解決できる場合があります。例2つの口金の位置をずらした万力。通常のものと異なり、長尺の部品を縦方向に固定することが可能です。自動車の2つの前照灯は全く同一の条件で役割を果たしているわけではありません。助手席側は明るく遠くを照らすことが必要ですが、運転席側は対向車の運転者の眼をくらませないように配慮が必要です。条件が異なっているのに長い間左右の前照灯に全く同じものが取り付けられていました。左右の前照灯を非対称にするアイデアが採用されたのは比較的最近のことです。運転席側は25m程度先の道を照らしますが、助手席側はこれよりずっと遠くを照らすようになっています。USA特許No.3435875。歩道の縁石と接触した場合の耐性を改善するためにサイドウォールの一方の側の強度を高くしてある。発明者証No.242325。:連続溶解を可能とするために底面が非対称に形作られ、原料投入口に向かって深く、広くなっている。(図10)図10非対称の原理:電気炉の電極。原料を連続して投入できるように、投入口に近いところに空間が出来るように中央から外れた位置に電極が取り付けられている。複数の同種の物体、あるいは、類似の操作を施すことになっている物体を一体化する。複数の同種、あるいは、類似の操作を時間的に合体させる。発明者証No.235547。ローターとアームからなるロータリー・エキスカベータの作業装置。特異点:凍土を掘削する際の負荷を軽減するために、土を加熱するためのバーナーが付けられている。バーナーは、例えば、ローターの両側の側面に取り付ける。(図11)図11組み合わせの原理:ロータリー・エキスカベータで作業を行う際に、従来はあらかじめ凍土を加熱するためにエキスカベータを止める必要があった。エキスカベータのローターそのものにバーナーを取り付けた。発明者証No.134155。沈没船内の空気だまりに取り残された人々を救出するために用いる潜水装置。特異点:潜水士による救出作業を容易にするために、潜水具は1つあるいは2つの潜水ヘルメットあるいはマスクとなっていて潜水士の潜水服に接続して空気を取り入れるためのホースとカップリングが取り付けられている。物体が複数の異なる機能を実現するようにし、それによって他のものの必要性をなくす。日本では石油精製能力をもったタンカーの建造が計画されました。これにより、原油の輸送中に精製を行うことが可能になります。発明者証No.160100。タバコの葉などの原料を乾燥機まで水の流れに乗せて運ぶ搬送装置。特異点:搬送中に葉を洗浄し、葉の色出しをするため80–85°Cに加熱した水で搬送する。発明者証No.264466。誘電体基盤上に円筒形の薄膜をおきその上に記憶媒体を形成させたメモリー。特異点:記憶媒体の構造を簡素化するために薄膜自体に書き込み読み取りが出来る機能を持たせる。Top目次110203040方法7.入れ子の原理ある物体を別の物体の中に入れ、その第2の物体をさらにまた第3の物体の中に入れる、等々繰り返す。ある物体が、別の物体の中(の空間)を通り抜けるようにする。発明者証No.186781。:装置の長さを短くし、かつ、強度を得るために半波長分の部品を円筒形に作り、お互いに入れ子にする。(図13)図13入れ子の原理:コンパクトな超音波凝縮装置。1と2は円筒になっている。発明者証No.110596。粘度の異なる複数の石油製品を水に浮くフローティング容器内で保管・搬送する方法。特異点:粘度の高い製品の温度を低下させずに保管するために、フローティング容器中の粘度の高い製品を入れるセクションを、粘度の低い製品を入れるセクションの中に入れ子で配置する。発明者証No.272705。タンクと左右の計量スクリューからなる施肥装置。特異点:施肥を行う幅を調整するために左右の計量スクリューはそれぞれ2つの部分に分かれて2つが入れ子になるようになっている。(図14)図14もう1つの〈入れ子〉:左右の計量スクリューの間の幅を調整するために、つなぎ目を入れ子にする構造にしてある。Top目次110203040方法8.つりあいの原理ある物体の重量を、揚力を持った別の物体と一体化させることによって相殺する。ある物体の重量を環境との相互作用(空力学、水力学、その他の力)によって相殺する。発明者証No.187700。油井掘削時に発射・爆破装置を降ろしたり引き上げたりする方法。特異点:発射・爆破のコストを下げ、作業を容易にするために、装置を降ろす際には自重によって自由落下するようにし、地上に挙げる際には装置に組み付けたジェットエンジンの力で上げるようにする。巨大な発電用タービンを作った際にベアリングにかかるローターの荷重を最小限に引き下げる方法が検討されました。強力な電磁石を組み込んで磁力によってローターの荷重を相殺するという解決策が発見されました。時によって、求められるのが逆の課題ということがあります。重量の不足を補う課題です。坑内で使用する電気機関車を開発する際には明らかな矛盾に直面します。牽引力を大きくするためには機関車の自重を大きくする必要があります。列車の総重量を減らすためには機関車をできるだけ軽くしなくてはなりません。レニングラード鉱山大学のグループはこの技術的矛盾を取り除き、機関車の生産性を1.5倍引き上げる装置を開発しました。動輪に強力な電磁石を取り付けて車輪とレールとを結びつける磁場を発生させるのです。車輪とレール間のグリップは大幅に向上する一方で、機関車の重量はむしろ軽くなりました。稼動しているときに生じる許容しがたい応力、または望ましくない応力と逆向きの応力を、物体に前もって加えておく。稼動しているときに生じる許容しがたい応力、または望ましくない応力と逆向きの応力を、物体に前もって加えておく。課題の条件として何らかの作用を行わなくてはならない場合には、事前に反対の作用を行っておく。発明者証No.84355。タービンのディスクは加熱した半加工素材の段階でパレットに乗せて回転させます。加熱された素材は冷えるに従って縮小します。(まだ展性を失っていない間は)回転による遠心力によって素材はプレスによって引き延ばすような力を受けます。十分に冷えると、素材の中に縮もうとする応力が生じます。プレストレス・コンクリートの技術は全てこの原理に基づくものです。引き延ばし応力のかかる環境でコンクリートが良い性能を示すようにあらかじめ引き固めておくわけです。建設産業において機械産業よりも進んだ方法が使用されている例はこれ以外にも多数あります。機械産業で事前応力の仕組みが使用されている例はまだ極めてまれです。この原理を応用することによって大きな成果が得られる可能性があります。外径を大きくしないでシャフトを頑丈にするにはどうしたら良いでしょうか。これに対する回答は図15に示されています。シャフトを何本ものパイプを重ねて組み合わせた構造につくり、それぞれのパイプには規定の角度だけねじりが加えられています。別の言い方をすると、シャフトはそれが実際に使用される時に起きる変形と反対向きの変形を予め加えられていることになります。使用時に外部から加わる力は、まず、事前に加えられている変形を打ち消し、そこから初めて〈普通の状態で〉加えることになる変形の力をシャフトにかけはじめる理屈になります。コンポジットシャフトの重量は同じ強度の通常の均一素材のシャフトに比べて半分です。図15事前応力の原理:コンポジットシャフトを形作っているパイプはシャフトが使用される時に生じる変形と逆の向きに予めねじられてあります。物体に加える必要のある変更を事前に(全部、あるいは部分的に)実行しておく。物体がもっとも都合のよい位置から、かつ、そこに持っていく時間をかけずに作用することができるように、その物体を事前にしかるべく配置しておく。発明者証No.61056。様々な果樹などで枝を地面にさす挿し木を行いますが、枝に十分な養分が蓄えられていないために根付かない枝が多数あります。当該の発明では、事前に養分を含む液につけて枝に養分を補給した上で挿し木を行います。発明者証No.162919。ワイヤーソーを用いてギプスを取り外す方法.特異点:ギプスの取り外しの際に患者が傷つくことを避け、また、取り外しを容易にするために、ギプスを付ける際に適当な潤滑剤で潤滑を施したポリエチレン製などのパイプを予めギプスの包帯の下に入れておく。パイプにワイヤーソーを入れて身体の側から外に向かってギプスを切ってゆくことが出来るので、身体に傷をつける心配がない。この原理が使用されている面白い例。木を伐採する前に行う木質への着色法。着色料が樹皮の下にまで沁み込み、樹液によって幹全体に運ばれます。物体の信頼性があまり高くない場合に、事前に応急手段を準備しておくことによって対処する。発明者証No.264626。添加剤を用いて化学化合物の毒性を低下させる方法。特異点:化学品および化学品が変化して生じる物質による毒害の危険を低減させるために、当初の化学品を生産する際に添加剤を加えておく。発明者証No.297361。植物による遮断帯を設けて森林火災の広がりを避ける方法。特異点:遮断帯をつくる植物の耐火性を高めるために植物の燃焼を遅らせる物質を、生物学的に生じさせる、あるいは化学品として、土壌に含ませるようにする。USA特許No.2879821。自動車のタイヤに硬い金属ディスクを組み込んでおき、タイヤがパンクした際にトレッドを傷つけずに走行を続けることができるようにする。事前対策の原理は信頼性向上以外の目的でも利用することができます。原理の特徴を示す例として次のものがあります。米国の図書館で図書の紛失が頻発する対策として、発明家エマニュエル・トリキリスは本の装丁の中に磁気を帯びた金属片を隠しておくことを発案しました。貸し出しの際には図書館員が図書を専用の装置(電気の巻き線)にかざして金属片の磁気を消去します。来館者が手続きをしないで本を持ち出そうとすると入り口に設置した磁気感応装置が帯磁した金属片に反応します。スイスの山岳救助ステーションではクレバスに落ちた人を早期に発見するために同様の方法を用いています。現在ではスキー客やクレバスの多い地域の住人は小さな磁石を身につけています。検知装置は3メートルの積雪があっても磁石を検知するので事故発生時に遭難者の発見が容易になります。物体を上げたり下げたりする必要がないように、作業条件を変える。発明者証No.264769。プレス金型の交換装置。この装置ではプレス機械のテーブルに組み付けた回転リングに金型を搭載するようになっている。発明者証No.110661。コンテナを荷台に載せず、油圧装置で持ち上げて支持ブラケットに固定するタイプのコンテナ運搬車。この車はクレーンを必要とせず、また、通常より背の高いコンテナを運搬することができる。課題の条件によって求められる作用ではなく、その反対の作用を実行する。(たとえば、物体を冷やすかわりに熱する)。物体(あるいはその外部環境)の動く部分を動かなくし、逆に、動かない部分を動くようにする。物体を上下逆転させる。発明者証No.184649。研磨性環境で振動によって金属製品を研磨する方法。特異点:研磨作業を容易にするために金属製品自体を振動させて研磨のための振動を発生させる。発明者証No.109942。この発明は肉厚の薄い大物部品を鋳造で成型する際の難しい問題を解決している。した部品の鋳造では湯は上から鋳型に注入して金属の硬化は下から上に積上ってゆくことが望ましい。湯は上部から雨が降るように鋳型に流し込まれることになるが、投入時の落差は15cm以内でなくてはならない。これを越えると湯の金属が燃焼してしまう、あるいは、金属にガスが混入することになる。それでは、鋳型の高さが2−3mある場合にはどうすればよいか。鋳型の下側から湯を注入するとはじめに入れた湯がその場で硬化してしまい、鋳型の上まで上がってゆかない。発明家はこの問題を簡単な方法で見事に解決しています:鋳型の底まで達するパイプを通して湯を流し込みます。底に湯が溜まるに従って鋳型が下がってゆくようにします。することによって、湯はそこで硬化して金属になってゆく高さに次々と流し込まれることになります。図16逆の原理:鋳型に湯を注入する通常のやりかたと異なり、鋳型の方が動きます。鋳型に注入される湯の方は注入された位置から移動しません。鋳物をつくる際には、通常、金属の方が流れて動き、他方で鋳型の方は固定されています。上の例ではこれが全て反対になっています。鋳型の方が動いて、そこに注入された金属は動きません。これによって「両立不可能なことを両立させている」のです:鋳型に湯を安定して注入することと、湯を鋳型に流し込む場合と同じように金属が下から順に硬化してゆくことと。物体の直線部分を曲線に、平面部分を球面に、立方体・直方体の形をしているものを球形構造に変化させる。円筒、球、らせんを利用する。