JPH03243187A - 往復駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は往復動駆動装置に関し、例えば低温環境下て゛
の動力源、又は電気的な動力を使用しにくい引火しやす
い環境下での動力源等に利用できるものて゛ある。

（ロ）従来の技術 従来から熱エネルギーを力学的エネルギーに変換する装
置としては、スターリングエンジンや形状記憶合金を使
用したものが知られている。スターリングエンジンを利
用したものでは、気体の圧縮や膨張を利用してピストン
を往復動させるものであり、形状記憶合金を利用したも
のでは、形状記憶合金の機械的な伸縮を利用して重心を
移動させるものである。

また１回転体又はその回転体の羽根に超電導体を用い、
この回転体又はその羽根に磁場を印加して超電導体の反
磁性によるマイスナー効果を利用してその回転体を回転
させる超電導モータが知られている（「反磁性を利用し
た超電導回転機」（昭和４８午電気関係学会東北支部連
合大会、２Ｄ−２３）。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前記スターリングエンジンや形状記憶合金を利用したも
のでは、いずれも構造が複雑になる欠点があるっ また、前二Ｃ超電導モータにおいては、回転体又はその
羽根を構成する超電導体のうちの一部のみの超電導体の
マイスナー効果を利用するものであるから、超電導体の
利用度が低く、相対的に割高なものとなる。

本発明はかかる点に鑑み発明さｔしたものにして、超電
導体の利用度を高め、相対的に割安な往復駆動装置を提
供することを解決課題とする。

（ニ）課題を解決するたぬの手段 本発明による往復駆動装置は、非磁性シリンダ内のピス
トン用磁石と、シリンダの先端に対抗して設けた超電導
体と、この超電導体を介して前記磁石にて吸引される磁
性部材と、前記磁石の位置を検出して、前記超電導体を
超電導状態又は非超え 電導状態に切換る位置検出器とよりなり、前記シノンダ
は前記磁石の前記超電導体との近接距離及び前記磁石の
前記磁性部材との最大離間距離を規制するものであるこ
とを特徴とするものである。

（ホ）作用 ピストン用磁石が磁性部材又は超電導体から最も離間し
た位置て後端位置）にあるとき、この位置を位置検出器
が検出して、超電導体を非超電導状態とする。

この状態では、磁石の磁力が超電導体を通して磁性部材
に及び、磁石はその吸引力によりシリンダ内を移動して
超電導体に近接する（前端位置）この近接位置に達する
と、位置検出器がそれを検出して超電導体を非超電導状
態から超電導状態にする。

すると、超電導体は反磁性を示し、マイスナー効果によ
り磁石からの磁力を反発する。従って、磁石は超電導体
から離れる方向に移動し、シリンダの後端位置に移行す
る。

以後同様にして磁石が往復動する。

前記後端位置は、磁性部材に対して磁力が及び、吸引力
が作用する位置であり、前端位置は磁性部材に最も近い
位置であるが、磁石の磁束密度が超電導体の臨界磁束密
度値より小さい範囲に決められる。

（へ）実施例 本発明の実施例全図面に基いて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す往復駆動装置の概略構
成図である。この図面において、非磁性シリンダ１内に
はピストル用磁石２が摺動自在に収納されている。この
磁石はこの実施例では永久磁石で１＠戊され、シリンダ
ｌの軸方向に着磁されている。

シリンダ１の先端に対抗して超電導体３が配置されてい
る。この超電導体はＮｂ、Ｐｂ等の金属系超電導体、Ｎ
ｂ−Ｔｉ等の化合系超電導体、又よＹ系、Ｂｉ系、Ｔｌ
系等の酸化物超電導体にて構成することができるが、い
ずれの系の超電導体を用いる場合にも、その雰囲気温度
をその超電導体の臨界温度にて使用する必要がある。こ
の実施例では、ｉ’　Ｂ　ａ　ＩＣｕ　ｓｏ　ｙ−ａの
超電導体を用い、液体窒素に浸めた。

超電導体３のシリンダ１と反対側に、磁石２にて吸引さ
れる磁性部材４を設けている。この実施例ではこの磁性
部材として永久磁石５を用い、ピストン用磁石となるよ
うに第２の非磁性シリンダ６に摺動自在に収納した。こ
の永久磁石５も第２シリンダ６の軸方向に着磁されてお
り、磁石２と吸引するよう互いに異極を対抗させている
。

両シリンダ１．６は、夫々磁石２又は永久磁石５の近接
距離を規制する前端位置規制部７．８と、磁石２と永久
磁石５の最大離間を規制する後端位置規制部９．１０と
を有する。各前端位置規制部７．８の位置は、超電導体
３における磁石２及び永久磁石５からの磁束密度の大き
さがこの超電導体の臨界磁束密度値より小さい値になる
ように決められる。また、各後端位置規制部９．１０の
位置は、両磁石２．５が相互間の吸引力により可動し得
る範囲内になるように決められる。

次に、この実施例においては、超電導体３にその臨界電
流密度値より大きい電流（以下大電流という）を供給す
ることができる電流供給装置１１が設けられている。こ
の装置は、磁石２がが前端位置規制部７に位置するとき
には、前記大電流の供給が停止され、磁石が後端位置規
制部９に位置するときには、前記大電流を供給するもの
である。磁石２が停止する前端位置及び後端位置は、夫
々の近接に設けた位置検出器１２．１３により検出され
る。この実施例では位置検出器としてホール素子を用い
た。

また、この実施例て゛は、磁石２及び永久磁石５は夫々
クランクシャフト１４を介してクランク車１５に連結さ
れてδす、各磁石の往復直線運動を回転運動に変換する
ようにしている。

以上のｔｅａにおいて、磁石２及び永久磁石５が夫々近
接した各前端位置にあるとする。このときには、前端の
位置検出器１２にて磁石２の前側磁極（Ｓ）が検出され
る。この検出に基づき、電流供給装置１１から超電導体
３に供給されていた大電流の供給が停止される。従って
、超電導体３は非超電導状態から超電導状態に変わり、
超電導体３は反磁性の性質を示し、両磁石２．５からの
磁束を反発する。このため、両磁石は超電導体３から離
れる方向に移動し後端位置に向う。第１図はこの移動途
中を示している。

各磁石２．５が後端位置に至ると、後端の位置検出器１
３が磁石２の後側磁極（Ｎ）を検出し、この検出出力に
より電流供給装置１１は超電導体３の前記大電流を供給
する。従って超電導体３は超電導状態から非超電導状態
に変わり、反磁性の性質が消失するので、両磁石２．５
はその吸引力により第２図に示すように前端位置に移行
する。

以後同様の動作により、両磁石２．５は往復動し、各ク
ランク車１５が回転する。

以上の実施例においては、超電導体３の非超電導状態と
超電導状態の切換えを、臨界電流密度値より大きい電流
を流すか否かにより行ったが、次のようにして状態を変
えるようにじてもよい。即ち、超電導体３をその臨界濃
度以下の温度の冷媒ガス中に配置すると共に超電導体近
傍にヒーターを配置し、後端位置検出器１３の出力に基
づいてヒーターの加熱により超電導体３を臨界温度以上
の温度として非超電導状態とし、前端位置検出器１２の
出力に基づいてヒーターの加熱を停止して臨界温度以下
の温度にして超電導状態にするものである。この場合に
は、を流供給装置１１はヒーターに接続されるう また、実施例では、磁性部材４として永久磁石５を用い
たが、鉄板、銅板等を用い、超電導体３に後身して固定
するようにしてもよい。さらに、実施例における永久磁
石５を動がないように固定することにより、シリンダ１
の後端位置規制部９をより後方にすることかて゛き、磁
石２の移行距離を長くすることもできる。また、両磁石
２．５を、磁性体のまわりに超電導コイルを設けた超電
導磁石τ構成してもよい。

（ト）発明の効果 本発明による往復駆動装置は、非磁性シリンダ内のピス
トン用磁石と・、シリンダの先端に対抗して設けた超電
導体と、この超電導体を介して前記磁石にて吸引される
磁性部材と、前記磁石の位置を検出して前記超電導体を
超電導状態又は非超電導状態に切換える位置検出器とよ
りなり、前記シノンダは、前記磁石の前記超電導体との
近接距離及び前記磁石の前記磁性部との最大離間を規制
するものであることを特徴とするものであるから、位置
検出器の出力に基づく超電導体の状態により、前記磁石
を往復動させることができ、［電導体の利用度を従来例
に比し高め、構造簡単な装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す往復駆動装置の概略構
成図、第２図は磁石の異なる位置を示す同概略構成図で
ある。 １．６・・・非磁性シリンダ、２・・・磁石、３・・・
超電導体、４・・・磁性部材、５・・・永久磁石、７〜
ＩＯ・・・位置規制部、１１・・・電流供給装置、１２
．１３・・・位置検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性シリンダ内のピストン用磁石と、シリンダ
   の先端に対抗して設けた超電導体と、この超電導体を介
   して前記磁石にて吸収される磁性部材と、 前記磁石の位置を検出して、前記超電導体を超電導状態
   又は非超電導状態に切え換る位置検出器と、 よりなり、前記シリンダは、前記磁石の前記超導電体と
   の近接距離及び前記磁石の前記磁性部との最大離間距離
   を規制するものである往復駆動装置。