JPH04109803A - 搬送装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、旅客や遊園客等の輸送用或は半導体等の電
子部品製造用のクリーンルームにおける電子部品の運搬
用若しくはロケットの発射用推進ツ・置等として好適な
搬送装置に係り、特に酸化物高温超電導体を利用した搬
送装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近時、磁石のもつ反撥力を利用して車輌を地上から特定
高さ浮上させ、この浮上状態で走行する磁気浮上式の輸
送手段が各種提案されている。

例えば旧日本国有鉄道時代から開発に着手し現在日本総
合鉄道技術研究所が開発を進めている超電導磁気浮上列
車、所謂リニアモータカー（以下ＪＲ方式とよぶ）とし
て、路面上に常電導コイルを線型に配列して軌道を形成
するとともに、車輌内に超電導コイル及びこれを冷却す
るヘリウム冷凍機を搭載し、これらコイル間に発生する
磁極どうしの反撥力により浮上しながら推進するように
構成したものが知られている。

また、日本航空株式会社が開発中のもの（以下ＨＳ　Ｓ
　Ｔ方式とよぶ）として、常電導コイルに強電流を流し
、これによって発生ずる磁気的吸引力を利用して車体を
吸引浮上させ走行するように構成したものが知られてい
る。

〔解決しようとする課題〕

ところで、前者のＪＲ方式のものにあっては、超電導コ
イルを形成する超電導物質が極低温であり、液体ヘリウ
ム（沸点が零下２６９℃）を使用して超電導現象をおこ
しているが、ヘリウム（Ｈｅ）という元素が資源的にみ
て稀少であると共に価格的にも高価なものであり、将来
供給量が多くを望めないという問題がある。しかも、ま
たこのＪＲ方式の場合、非常に強い磁場（例えば１０テ
スラ（１×１０５ガウス）程度）を伴うので、人体その
他への影響や安全性等について大きな問題が残されてい
る。

また、後者のＨ３ＳＴ方式のものにあっては、強電流を
必要とするので、消費電力等の点で問題が大きい。

そこで、この発明は、上記した問題に鑑み、将来に向は
長時間に亙り安定した供給が見込め、しかも低コストで
の供給が可能な液体窒素ガスを冷却手段として用いるこ
とができるとともに、極端に大きな磁場を発生させる必
要がなく、しかも消費電力を大幅に削減することが可能
な搬送装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、この発明の請求項１に係る搬送装置は、永久磁石
或いは電磁石で形成した軸道と、酸化物高温超電導体を
所定方向に配設収納するとともにその酸化物高温超電導
体をこの臨界温度以下に冷却させるための液体窒素を収
容する断熱容器及び前記液体窒素を特定温度に冷却する
冷却手段を備え、前記酸化物高温超電導体によるピン止
め力により軌道上で浮上する浮上体と、この浮上体を前
記軌道に沿って推進する推進手段とを有するものである
。

また、この発明の請求項２に係る搬送装置は、断熱容器
内の液体窒素の液面が所定値よりも低下するとこれを検
知して前記断熱容器内へ補給する液面制御手段を備えた
ものである。

〔作用〕

この発明の請求項１に係る搬送装置は、超電導体として
液体窒素の潴点（１気圧に於いて零下１９６℃）で臨界
温度以下に下げた酸化物高温超電導体を使用することに
より、地球上に無尽蔵にあり将来枯渇する虞れのない窒
素を液化させて冷却媒体として用いることができる。

また、この請求項１に係る搬送装置は、軌道を形成する
磁石の上方に酸化物高温超電導体を配置し、かつこの酸
化物高温超電導体を冷却手段によってその臨界温度以下
に冷却させて超電導状態とすると、高温超電導体内の欠
陥部分（不純物相）に磁束が束縛・固定されてピン止め
され、これによって発生するピン止め力により軌道を形
成する磁石上に酸化物高温超電導体を搭載した浮上体が
浮上し、推進手段によって無抵抗で軌道上を走行するこ
とができる。

〔実施例〕

以下この発明の実施例について添付図面を参照しながら
説明する。

第１図はこの発明に係る第１実施例の搬送装置を示すも
のであり、この実施例の搬送装置はジェットコースタ−
用として使用されており、永久磁石で形成した軌道１と
、酸化物高温超電導体２、断熱容器３．冷却手段４．液
面制御手段５及び推進手段６を備えた浮上体７とから構
成されている。

軌道１は、走行する路面方向に沿って線型に配設された
永久磁石から構成されており、各永久磁石は上下両面側
に磁極（この実施例では上面側にＮ極であるが、横面が
Ｎ−３極でもよい）が形成されたものが使用されている
。なお、この実施例の各永久磁石としては、浮上する浮
上体７を乗客を搭乗させた状態で所定高さに浮上させる
ことができるよう、数千ガウス程度の磁場を発生するも
のが使用されている。

酸化物高温超電導体２は、少なくとも窒素の沸点（零下
１９６℃）よりも高い臨界温度を有するとともに、第２
図に示すような内部に混在する欠陥部分（非超電導相）
２ａで磁束１２を拘束・固定し、大きなビン止約力を発
生するようになっており、これにより浮上体７を軌道１
から一定高さ浮上させることができるようになっている
。なお、この酸化物高温超電導体２は、バルク　（塊）
状を有しており、軌道に対応した方向に配列されて断熱
容器３内に収納され、超電導状態が保持されるようにな
っている。

断熱容器３は、外部の熱が内部に伝導するのを阻止する
ため断熱性の高い材料のものを用いて形成されており、
内部に所定の温度（例えば７７に以下）程度に冷却され
た液体窒素８が一定の深さまで収容され、この液体窒素
８内に酸化物高温超電導体２が浸漬されている。

冷却手段４は、断熱容器３内の液体窒素８を常時所定の
温度以下に冷却保持してその気化を防止すると共に７７
に以下に冷却するものであり、連通管を介して断熱容器
３と連通されており、ポンプ等により作動し、電磁弁４
ａを開いて一定温度に冷却された液体窒素８を断熱容器
３内へ送り出すようになっている。

液面制御手段５は、圧カセンサ若しくは温度センサが用
いられており、断熱容器３内に少なくとも酸化物高温超
電導体２が完全に浸漬する深さまで液体窒素で満たされ
てない場合にはこれを検知して所定の信号を冷却手段４
に出力し、ポンプ等を作動させるようになっている。

推進手段６は、軌道上で浮上する浮上体７を図示外のガ
イド手段或いはピン止め力で固定し、横ずれしないよう
に規制させた状態のまま軌道１に沿って水平移動させる
ものであり、この実施例ではエンジン９により回転する
プロペラ１０が使用されている。また、この実施例の推
進手段６は、クラッチ機構（閃絡）を介してプロペラを
逆回転させ、制動手段としても使用するようになってい
る。なお、この実施例の推進手段ではガソリンエンジン
を駆動源とするプロペラを使用したが、特にこれに限定
されるものではなく、例えばガスタービンエンジン、ジ
ェットエンジン等ヲ用いてもよい。

浮上体７は、断熱剤１１で被包された下部側に断熱容器
３や冷却手段４を配設させているとともに、断熱容器３
等から充分離間した上部後部側に推進手段６が取付けら
れており、その推進手段６のエンジン９により断熱容器
３が加熱されるのを防止するようになっている。そして
、この実施例の浮上体７は、ジェットコースタ用とする
ため上部に座席１３が設置されている。

次に、°この発明に係る第２実施例の搬送装置について
第３図〜第５図を参照しながら説明する。

なお、この実施例において第１実施例と同一部分には同
一符号を付して重複説明を避ける。

この実施例の搬送装置は、公共輸送手段として従来のレ
ールを用いた鉄道の代替用として使用するものであり、
軌道２０と、酸化物高温超電導体２、断熱容器３．冷却
手段４及び液面制御手段５を備えた浮上体２１と、推進
手段２２とから構成されている。

軌道２０は、平板略矩形状のものからなる磁性体を路面
上に走行方向に線型に配設した構成となっており、各磁
性体の下面側が推進手段２２と接続されている。

浮上体２１は、断熱性とともに磁気シールド性の良好な
材質のものにより形成された隔壁板２３により上下各室
に分割されており、下部側には断熱容器３及びこれと連
結された冷却手段４が断熱剤１１に被包された状態で収
容されている。また、この浮上体２１の上部側には、乗
客が着座する座席２４が多数配置されている。

推進手段２２は、軌道２０上で浮上する浮上体２２をガ
イド手段（閃絡）或いはピン止め力で横ずれしないよう
に規制・案内させた状態のまま軌道２０に沿って水平移
動させるものであり、この実施例では磁気的な吸引力に
より推進するようになっている。この実施例の推進手段
２２は、軌道２０となる各磁性体の下面側に配設した常
電導コイル２５と、このコイル２５に給電を行う電カケ
ープル２６と、この電カケープル２６と常電導コイル２
５との接続を図るリレースイッチ２７と、これらのリレ
ースイッチ２７の作動を制御する制御部２８とから構成
される装置 次に、この第２実施例の作用について説肋する。

例えば、第４図に示すように、酸化物高温電導体２の直
下にある各常電導コイル２５が制御部２８によるリレー
スイッチ２７の開閉制御によって磁場を発生し、これに
よって各磁性体も励磁されると、ピン止め力による反撥
力により酸化物高温超電導体２及びこれを取付けている
浮上体２１が軌道１から所定高さ浮上する。そしてこの
とき、つまりある時刻ｔ１のときに制御部２８がリレー
スイッチ２７を制御し、例えば磁性体２０ｈに対応する
常電導コイルに給電されるとともにその隣のＯＦＦ状態
であった磁性体２０１に対応する常電導コイルへの給電
が開始するものとする。すると、磁性体２０１は着磁し
磁場が形成されるとともに、磁性体２０ｃが消磁して発
生していた磁場が消滅する。従って、この磁場の変化を
補償するように、つまり酸化物高温超電導体２のうち磁
性体２０ｉに近接する部位には磁極Ｓが、また磁性体２
０ｈに近接する部位には磁極Ｎが夫々発生し、これによ
って磁性体２０ｉとの間で発生する引力が推進力となり
右方へ前進する。また磁性体２０ｈとの間で発生ずる反
撥力は浮上体２１の前部を浮上させる浮上刃の一部とな
っている。このようにして浮上体２は時刻ｔ１から時間
△ｔの間浮上した状態のまま一定量前進する。

次に、次位の各リレースイッチに対し制御部２８が同様
の制御を行い、第５図に示すように磁性体２０ｊが着磁
するとともに既に着磁していた磁性体２０ｄが消磁され
るので、先と同様にして浮上体２１が浮上しながら一定
量右方へ前進する。

また磁性体２０ｄが消磁すると、２０ｅの間で吸引力が
発生し右方へ動く。以下、同様の動作を繰り返しながら
前進していく。

なお、この第２実施例の搬送装置に用いる推進機構とし
て特にこの第４図及び第５図に示す構成のものに限定さ
れるものではない。

例えば、この推進機構として、第６図に示すように酸化
物高温超電導体２′を一定間隔保持して複数個２’−１
，２’−２設けるとともに、軌道２０′側の前進方向部
分の磁性体を順次着磁させてもよい。例えば酸化物高温
超電導体２′の配置部位に対応する磁性体２０′　ａ〜
２０′　Ｃと２０′ｇ〜２０′　１とを予め一定の磁極
に着磁させておき、ここに上方から酸化物高温超電導体
２′を降下させてくると、ピン止め力つまり反撥力が発
生し、磁性体から一定高まで降下したところで、即ちそ
の浮上刃が浮上体の重力とバランスがとれた高さで浮上
する。なお、このとき酸化物高温超電導体２′の下面側
には、所定の磁極例えば磁性体の上面とは異種の磁極が
形成されているが、浮上刃はその磁気的吸引力とは全く
異り酸化物高温超電導体に固有の現象として生ずるピン
止め力に起因するものであり、これを利用して浮上させ
ているものである。また、このピン止め力は一旦磁石を
近づけて超電導体を磁化すると、磁性体から一定距離離
間した位置にある酸化物高温超電導体において、その超
電導体を吸引も排除もせずにそのままその位置に浮上さ
せておく浮上刃だけにとどまらず、例えばこれよりも磁
性体との間の距離が増大しようとすると吸引しようとし
、また減少しようとすると斥けようとする吸引力若しく
は斥力としても作用するのである。従って、第６図にお
いて、磁性体２０’　ｄ、２０’　　ｊを夫々特定磁極
で着磁すると同時に磁性体２０′ａ及び２０′ｇを消磁
させると、各酸化物高温超電導体２’　−１゜２′−２
の前端部と磁性体との間の距離がその磁性体２０’　６
．２０’　　ｊが着磁される直前の状態、つまり例えば
酸化物高温超電導体２′−１前端部と磁性体２０’ｃと
の間の距離に比べ増大するので、吸引力が発生して酸化
物高温超電導体２′１が右方へ前進するのである。また
酸化物高温超電導体２′−２についても同様である。

このようにして、進行させようとする方向の磁性体を順
次着磁させると同時に通過し終わる最後の部分を消磁す
ることにより、浮上体を前進させることができる。

なお、この第６図においては、酸化物高温超電導体を２
個一定間隔保持して配置しかが、特にこれに限定される
ものではない。例えば第７図に示すように、酸化物高温
超電導体２’−１，２’２、・・・を密着して線型に配
列するとともに、これに対応する磁性体において各酸化
物高温超電導体に対応する部分のものを夫々別種の磁極
となるように着磁させておき、かつ進行側の境界部の磁
性体２０’　ｄ、２０’　ｇ、２０’　ｊ川を同時に逆
挿の磁極となるように着磁状態を制御することにより、
より一層効率的な推進を行うことも可能である。

〔効果〕

以上説明してきたようにこの発明に係る搬送装置によれ
ば、臨界温度が窒素の沸点（零下１９６℃）以上である
酸化物超電導体を用いることにより、地球上に無尽蔵に
存在するともいえる窒素の液化物を冷媒として用いて超
電導現象を発生させ、このときその酸化物高温超電導体
がおこす特異な物性現象であるピン止め力、つまり超電
導コイルと異なり電気エネルギーを全く必要とせず（消
費電力が零）に発生する大きな超電導磁気浮上刃を利用
して浮上体を軌道上に浮上させることができるので、従
来のタイプのごとく大きな磁力を発生することもなく、
また大電力を消費するということもなく、しかも低コス
トのものを提供することができる。しかも、またそのピ
ン止約効果の特徴であるもう１つの力、即ちピン止め位
置より一定距離の範囲内で離間するときに発生する吸引
力を利用して浮上物を推進させるようにすれば、低騒音
でしかも小電力での推進が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る第１実施例の搬送装置を示す構
成図、第２図は第１図に示す搬送装置に作用を示す説明
図、第３図はこの発明に係る第２実施例の搬送装置を示
す構成図、第４図及び第５１・・・軌道（磁性体）、２
・・・酸化物高温超電導体、８・・・液体窒素、　　　
３・・・断熱容器、４・・・冷却手段、　　　７．２１
・・・浮上体、６．２２・・・推進手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石或いは電磁石で形成した軌道と、酸化物高
   温超電導体を所定方向に配設収納するとともにその酸化
   物高温超電導体を臨界温度以下に冷却させるための液体
   窒素を収容する断熱容器及び前記液体窒素を特定温度に
   冷却する冷却手段を備え、前記酸化物高温超電導体によ
   るピン止め力により前記軌道上で浮上する浮上体と、 この浮上体を前記軌道に沿って推進する推進手段とを有
   することを特徴とする搬送装置。 ２、断熱容器内の液体窒素の液面が所定値よりも低下す
   るとこれを検知して前記断熱容器内へ補給する液面制御
   手段及び温度上昇を検知して冷却する手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１に記載の搬送装置。