超電導磁石装置
【課題】現実の使用に耐えうる推進力等が得られる超電導磁石装置を提供すること。
【解決手段】この船舶１に搭載された超電導磁石装置１０は、所定形状のダクトと、このダクト外周に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを利用して、ダクト内に充填された導電性流体３０を流動させるように構成されており、かつ前記ダクトを閉ループで形成するとともに、導電性流体３０の流動により回転駆動されるハイドロリックモータ４０を備えている。
【解決手段】この船舶１に搭載された超電導磁石装置１０は、所定形状のダクトと、このダクト外周に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを利用して、ダクト内に充填された導電性流体３０を流動させるように構成されており、かつ前記ダクトを閉ループで形成するとともに、導電性流体３０の流動により回転駆動されるハイドロリックモータ４０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船舶や水中航走体に搭載される超電導磁石装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１、特許文献１に記載の船舶等に用いられる従来の超電導磁石装置１０は、図２に示すように、その前方から海水を吸い込んで後方からジェット流として吐き出すためのダクト１１と、このダクト１１の外周に設けられ前記ダクト１１を横切る磁界を発生させる超電導磁石１２，１２と、前記ダクト１１内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対１３，１３とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを利用して前記ジェット流を得るものである（フレミングの左手の法則）。なお、１４は前記超電導磁石１２，１２を冷却するためのクライオスタットである。
【０００３】
例えば図２中のＺ方向の矢印の向きに磁界を作用させるとともに、Ｙ方向の矢印の向きに電界を作用させると、Ｘ方向の矢印の向きの前記ジェット流が発生するので、この発生したジェット流をダクト１１の後方から吐き出すことで船舶等を前進させる推進力が得られる。
【０００４】
一方、Ｙ方向の矢印と逆向きに電界を作用させると、Ｘ方向の矢印と逆向きの前記ジェット流が発生するので、この発生したジェット流をダクト１１の前方へ吐き出すことにより船舶等を後退させる推進力を得ることができる。
【０００５】
この超電導磁石装置１０で前記ジェット流を発生させる力に対する基本式としての、電磁力により発生するローレンツ力Ｆは次式で表される。
【０００６】
Ｆ＝Ｊ・Ｂ・ｌ・ｂ・ｄ（Ｎ） ・・・（１）
ここで、Ｊは電流密度（Ａ／ｍ２）、Ｂは磁束密度（Ｔ）、ｌは電極長さ（ｍ）、ｂは電極幅（ｍ）、ｄは電極間隔（ｍ）である。
【０００７】
また、電極間に流れる電流Ｊｅは次式で表される。
【０００８】
Ｊｅ＝Ｊ・ｌ・ｂ（Ａ） ・・・（２）
Ｆ＝Ｊｅ・Ｂ・ｄ（Ｎ） ・・・（３）
一方、導電性流体に電流を流すために必要な電極電圧Ｖｅは次式で表される。
【０００９】
Ｖｅ＝（Ｊ／σ＋Ｕ・Ｂ）・ｄ（Ｖ） ・・・（４）
ここで、σは導電性流体の導電率（Ｓ／ｍ）、Ｕは推力発生部の平均流速（ｍ／ｓ）である。
【００１０】
したがって、導電性流体の通電に必要な電力Ｐｅは次式で表される。
【００１１】
Ｐｅ＝Ｊｅ・Ｖｅ（Ｗ） ・・・（５）
＝Ｊｅ・（Ｊ／σ＋Ｕ・Ｂ）・ｄ ・・・（６）
【非特許文献１】島本ら（３名） “超電導電磁推進船の推進装置” 関西造船協会 第２１６号 平成３年９月発行
【特許文献１】特開平１１−１１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記非特許文献１での実験船による測定結果では、その計算値とほぼ一致した推進力が得られたものの、実際の船舶等に適用するまでにはいたっていない。この推進力に対応したローレンツ力Ｆを大きくするためには、前記（１）〜（３）式より、電流密度Ｊを大きくするか、あるいは、磁束密度Ｂを大きくすることが有効であると考えられる。しかしながら、電流密度Ｊを大きくすると電極対１３，１３の消耗が激しくなるし、付与するエネルギーも大となる。また、現状の技術では、磁束密度Ｂを大きくすることにも一定の限度がある。
【００１３】
さらに、前記（４）〜（６）式より、導電率σを高くすると、電極電圧Ｖｅが小さくなり、通電に必要な電力Ｐｅが一定であるとすると、電極対１３，１３間に流れる電流Ｊｅが大きくなるので、前記ローレンツ力Ｆを大きくするためには、前記（３），（６）式より、導電率σを高くすることも有効であると考えられる。しかしながら、従来技術では、導電性流体として、日本近海での平均導電率σが４．５Ｓ／ｍ程度の海水を使用する以上、前記のように超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さいものとなってしまう。また、その使用海域によっては導電率σが変動するため、例えば河口付近で使用すると、導電率σがさらに低くなって、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆはさらに小さくなってしまう。さらに、海水温度によっても、導電率σが変動するため、例えば熱帯地方で使用すると、導電率σがさらに低くなって、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは極端に小さくなってしまう。これでは、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が得られない。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力等を得ることのできる超電導磁石装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、所定形状のダクトと、このダクト外に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、前記ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生する力を利用して、前記ダクト内に充填された導電性流体を流動させるように構成された超電導磁石装置であって、前記ダクトを閉ループで形成するとともに、前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明のように、前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器を備え、この推進器を前記ハイドロリックモータに連結することが好ましい。
【００１７】
請求項３記載の発明のように、前記ハイドロリックモータに連結した発電機を備えることが好ましい。
【００１８】
請求項４記載の発明のように、前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記ダクトが閉ループで形成されるとともに、前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータが備えられたので、磁界と電界との相互作用により発生する力を大きくするために、導電率σが高い導電性流体を使用することで、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、前記発生する力による導電性流体の流動エネルギーを大きくすることができる。
【００２０】
また、この場合には、従来技術の如く導電性流体として海水を使用する開ループの場合に比べて、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆが安定している。例えば、その使用海域によっても導電性流体の導電率σは変動しないため、例えば河口付近で使用するとしても、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。さらに、海水温度によっても、導電性流体の導電率σは変動しないため、例えば熱帯地方で使用するとしても、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。したがって、この導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで取り出すことにより、現実の船舶での使用に耐えうる推進力等が得られるようになる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器が備えられ、この推進器が前記ハイドロリックモータに連結されたので、前記導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを推進器でさらに船舶等の推進力に変換することができる。この場合には、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が直接得られるようになる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、前記ハイドロリックモータに連結した発電機が備えられたので、前記導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを発電機でさらに電気エネルギーに変換することができる。
【００２３】
この電気エネルギーを例えば前記推進器に連結した電動機でさらに船舶等の推進力に変換し、或いは前記超電導磁石や電極対やその他設備への給電等に使用することで、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が得られるようになるとともに、船舶等の全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体が使用されるので、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを大きくし、これにより、導電性流体の流動エネルギーを確実に大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る超電導磁石装置１０を搭載した船舶１の推進動力系を示す斜視図、図２は超電導磁石装置１０の詳細構成を示す斜視図である。
【００２６】
この船舶１では、図１に示すように、エンジンルーム１００内に配置された４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０が、それぞれのダクト１１（図２参照。）の前後に接続される配管２０でもってシリーズに接続されて、いわゆる閉ループを構成している。各超電導磁石装置１０では、超電導磁石１２，１２が、その超電導現象による永久電流での運転ができる程度の低温となるようにクライオスタット１４でそれぞれ冷却されている。
【００２７】
この閉ループを構成する配管２０中には、導電性流体３０が充填されており、この導電性流体３０の流動エネルギーを回転駆動エネルギーに変換するためのハイドロリックモータ４０と、前記配管２０中に閉じ込められた導電性流体３０の体積変化等を許容するための重力タンク５０とが組み込まれている。
【００２８】
超電導磁石装置１０は、前述した従来技術と同様に、その前方から取り込んだ導電性流体３０を後方からジェット流として吐き出すためのダクト１１と、このダクト１１の外周に設けられ前記ダクト１１を横切る磁界を発生させる超電導磁石１２，１２と、前記ダクト１１内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対１３，１３とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生させたローレンツ力（力）Ｆで前記ジェット流を得るものである（フレミングの左手の法則）。
【００２９】
ただし、ここでは４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の各ダクト１１，１１，１１，１１の前後をそれぞれ配管２０でシリーズに接続しており、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０でそれぞれ発生させたローレンツ力Ｆでもって導電性流体３０に流動エネルギーを付与することで、その導電性流体３０を次第に加速することにより、高速のジェット流を発生させるようになっている。ダクト１１の形状は、例えば円筒形状であって、その内径は前記ジェット流の最大通過流量等に応じて設定される。
【００３０】
ハイドロリックモータ４０は、前記発生させた高速のジェット流をこのハイドロリックモータ４０の上流側の配管２０から取り込んで、該ハイドロリックモータ４０中の図示しないインペラを回転させることにより、導電性流体３０の流動エネルギーを回転エネルギーに変換するものである。
【００３１】
そして、ハイドロリックモータ４０中のインペラを回転させた導電性流体３０を、該ハイドロリックモータ４０の下流側の配管２０から前記超電導磁石装置１０に戻すことで、導電性流体３０が繰り返し使用（循環）されるようになっている。このため、導電性流体３０としては、従来技術の如き海水（日本近海の平均導電率σが４．５Ｓ／ｍ程度である。）に限定されず、この海水よりもさらに高い導電率σを有する流体、例えば濃塩水、塩化カリウム（ＫＣｌ）等の塩素化合物や水銀等を使用できる。
【００３２】
このハイドロリックモータ４０の前記インペラの回転軸はプロペラシャフト６０を介して推進器としてのスクリュープロペラ７０に連結されているので、このスクリュープロペラ７０の回転により発生する推進力でもって、船舶１を前進又は後退させるようになっている。
【００３３】
重力タンク５０は、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の上方に配置され、かつハイドロリックモータ４０の導電性流体３０の流入側に接続されている。そして、このハイドロリックモータ４０の導電性流体３０の流入側に所定の圧力をかけることで、同ハイドロリックモータ４０のインペラにおけるキャビテーションの発生を防止するとともに、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の起動後の導電性流体３０の循環に起因する発熱により導電性流体３０が体積膨張するのを許容し、かつ該各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の停止後の導電性流体３０の放熱により該導電性流体３０が体積縮小することをも許容するようになっている。なお、この重力タンク５０から配管２０内への導電性流体３０の充填が可能である。
【００３４】
引き続き、この船舶１における超電導磁石装置１０の電気制御系統についての説明を加える。電気系統については前記図１に示しているが、電気制御系統については図３に示すとおりである。なお、図３は超電導磁石装置１０の電気制御系統を示す機能ブロック図である。
【００３５】
船舶１は、図１に示すように、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０への給電電力（交流電力）を発生させるためのディーゼル発電機１１０と、このディーゼル発電機１１０で発生させた交流電力を直流電力に変換するサイクロコンバータ１２０と、この変換された直流電力を各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０にバランスよく給電するための配電盤１３０とを搭載している。
【００３６】
この配電盤１３０の一部は、図３に示すように、超電導磁石装置１０のダクト１１の外周の上下に設けられた超電導磁石１２，１２の起動時に、この超電導磁石１２，１２とそれぞれシリーズに接続されたスイッチ１５，１５を介して超電導磁石１２，１２にそれぞれ初期給電する直流電源１６，１６として機能する。図３中、スイッチ１５，１５は、開状態を示している。
【００３７】
そして、超電導磁石１２，１２の起動後は、超電導磁石１２，１２とパラレルに接続された永久電流スイッチ１７，１７を介して超電導磁石１２，１２にそれぞれ永久電流を流すようになっている。なお、超電導磁石１２，１２は、例えばＮｂ−Ｔｉ合金等の超電導ケーブルを多重に巻回してなるものであり、それぞれダクト１１の上下に配置されて対向する２対のＮＳ極を構成するいわゆるダイポール型超電導磁石をなしている。永久電流スイッチ１７，１７は、前記と同様の超電導ケーブルからなり、クライオスタット１４で冷却されることで、超電導磁石１２，１２の回路を閉状態とし、これを図示しないヒータで加熱することで、超電導磁石１２，１２の回路を開状態とするものである。
【００３８】
この永久電流により、超電導磁石１２，１２は、図３中の上側から下側に向かう磁界が安定して発生するようになる（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。また、前記配電盤１３０の他部は、図３に示すように、超電導磁石装置１０のダクト１１内に設けられた平行電極対１３，１３に給電する直流電源１８として機能する。
【００３９】
この直流電流の向きを図示しない切り替えスイッチを切り替え操作することで、図３中の手前側から奥側に向かう電界（図２中のＹ方向の矢印の向きに対応する。）又はその逆向きの電界が発生するようになっている。
【００４０】
そして、前記超電導磁石１２，１２に通電することで磁界を作用させるとともに、前記電極対１３，１３に通電することで電界を作用させると、図３中の右側から左側に向かうローレンツ力Ｆ又はその逆向きのローレンツ力Ｆが発生し、これにより同右側から左側に向かうジェット流（図２中のＸ方向の矢印の向きに対応する。）又はその逆向きの前記ジェット流が発生するようになっている。
【００４１】
このジェット流により、ハイドロリックモータ４０の回転軸はプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０を回転させる。このスクリュープロペラ７０の回転により発生する推進力でもって、船舶１を前進又は後退させることができる。このとき、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力の大きさを制御することができるようになっている。
【００４２】
以下、本超電導磁石装置１０の典型的な運転手順について図１〜図３を参照して説明する。なお、初期状態では、図３中の直流電源１６，１６にそれぞれシリーズに接続されたスイッチ１５，１５と、直流電源１６，１６にそれぞれパラレルに接続された永久電流スイッチ１７，１７とがともに開状態であり、直流電源１８に接続された図示しない切り替えスイッチが中立状態となっているものとする。
【００４３】
まず、図３において、スイッチ１５，１５を閉状態として、永久電流スイッチ１７，１７を開状態のままとする。すると、直流電源１６，１６から超電導磁石１２，１２に直流電流が流れ始めて、上方から下方に向かう磁界（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する。）が発生する。この直流電流が予め設定された所定値に達すると、今度は前記スイッチ１５，１５を開状態として、永久電流スイッチ１７，１７を閉状態とする。すると、超電導磁石１２，１２には永久電流が流れるようになり、前記磁界が安定して発生するようになる。
【００４４】
ついで、前記切り替えスイッチを操作することで、直流電源１８から手前側の電極１３をプラス極として、奥側の電極１３をマイナス極とするような直流電流が流れるようにする。このとき、図３中の手前側から奥側に向かう電界が発生する（図２中のＹ方向の矢印の向きに対応する）。
【００４５】
この磁界と電界との相互作用により、図３中の右側から左側に向かうローレンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆによりダクト１１中に充填された導電性流体３０が右側から左側に向かうジェット流となる（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。このジェット流は、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０で同方向に順次に加速されて高速化される。
【００４６】
この高速化したジェット流が図１のハイドロリックモータ４０に流入して、その図示しないインペラを例えば時計回りに回転させると、その回転軸に連結されたプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０が同方向に回転する。すると、船舶１には前方への推進力が発生し、この推進力で船舶１は前進する。このとき、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力を制御する。
【００４７】
ついで、図３において、前記切り替えスイッチを操作することで、直流電源１８から奥側の電極１３をプラス極として、手前側の電極１３をマイナス極とするような直流電流が流れるようにする。このとき、図３中の奥側から手前側に向かう電界が発生する（図２中のＹ方向の矢印の向きと逆向きに対応する）。このときにも、超電導磁石１２，１２で発生する磁界は、上方から下方に向かっている（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。
【００４８】
この磁界と電界との相互作用により、図３中の左側から右側に向かうローレンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆによりダクト１１中に充填された導電性流体３０が左側から右側に向かうジェット流となる（図２中のＸ方向の矢印の向きと逆向きに対応する）。このジェット流は、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０で同方向に順次に加速されて高速化される。
【００４９】
この高速化したジェット流が図１のハイドロリックモータ４０に流入して、その図示しないインペラを反時計回りに回転させると、その回転軸に連結されたプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０が同方向に回転する。すると、船舶１には後方への推進力が発生し、この推進力で船舶１は後退する。このときにも、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力を制御する。
【００５０】
そして、各スイッチを初期状態とすることで、全ての操作を終了する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０のダクト１１，１１，１１，１１の前後が配管２０でそれぞれシリーズに接続された閉ループが形成されるとともに、この閉ループ内に充填された導電性流体３０の流動により回転駆動されるハイドロリックモータ４０が備えられているので、それぞれ磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを大きくするために、導電率σが海水よりも高い導電性流体３０を使用することで、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、前記発生するローレンツ力Ｆによる導電性流体３０の流動エネルギーを大きくすることができる。
【００５２】
この場合、従来技術の如く海水を使用する場合に比べて、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆが常に大きくなり、その使用海域によっても導電性流体３０の導電率σは変動しないため、例えば河口付近で使用するとしても、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。さらに、海水温度によっても、導電性流体３０の導電率σは変動しないため、例えば熱帯地方で使用するとしても、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。したがって、この導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で取り出すことにより、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が得られるようになる。
【００５３】
より具体的には、本実施形態では、前記超電導磁石装置１０，１０，１０，１０を搭載した船舶１に推進力を付与するスクリュープロペラ７０が備えられ、このスクリュープロペラ７０が前記ハイドロリックモータ４０に連結されているので、導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーをスクリュープロペラ７０でさらに船舶１の推進力に変換することができる。この場合には、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が直接得られるようになる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、前記ハイドロリックモータ４０をスクリュープロペラ７０に連結したが、このスクリュープロペラ７０とともに、あるいはスクリュープロペラ７０に代えて前記ハイドロリックモータ４０を連結した発電機を備えることとしてもよい。その場合には、前記導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを前記発電機でさらに電気エネルギーに変換することができる。
【００５５】
この電気エネルギーを例えばスクリュープロペラ７０に連結した電動機でさらに船舶１の推進力に変換し、或いは超電導磁石１２，１２や電極対１３，１３やその他設備への給電等に使用することで、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が得られるようになるとともに、船舶１の全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、船舶１に４基シリーズに接続された超電導磁石装置１０，１０，１０，１０を搭載した例を説明したが、これらの超電導磁石装置１０，１０，１０，１０をパラレルに接続してもよい。その場合には、漏れ磁界を減少させるような配置が可能となるといったメリットがあるものの、前記シリーズに接続した場合に比べて推進効率は若干低下することは否めない。さらには、超電導磁石装置１０の基数も４基には限定されないし、超電導磁石装置１０に電磁シールドを設けてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、磁束密度Ｂの大きさは、現状の技術における一定の制限があるものとしているが、将来さらに大きな磁束密度Ｂが得られるようになれば、本発明の適用はより有効なものとなる。この場合には、さらに大きな磁束密度Ｂと、さらに高い導電率σとの相乗効果により、さらに大きな推進力が得られることになることはいうまでもない。
【００５８】
この場合には、たとえ海水の如く低い導電率σの流体であっても、かかる大きな磁束密度Ｂがあれば、本発明の超電導磁石装置１０に使用することができるようになる。その場合、電流密度Ｊの大きさによっては、海水の電気分解により水素ガスや塩素ガスが発生し、これらのガスによりハイドロリックモータ４０のインペラに有害なキャビテーションが発生することがあるが、例えば重力タンク５０でかかる水素を連続的にループ外に取り出すようにすることで、かかる問題は解消することができるものと考えられる。
【００５９】
また、上記実施形態では、超電導磁石装置１０を船舶１に搭載した例について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば水中航走体や陸上走行体への適用はもちろん、さらには陸上又は舶上の発電装置等への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る超電導磁石装置を搭載した船舶の推進動力系を示す概念図である。
【図２】超電導磁石装置の詳細構成を示す斜視図である。
【図３】超電導磁石装置の電気制御系統を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 船舶
１０ 超電導磁石装置
１１ ダクト
１２ 超電導磁石
１３ 電極
１４ クライオスタット
１５ スイッチ
１６ 直流電源
１７ 永久電流スイッチ
１８ 直流電源
２０ 配管
３０ 導電性流体
４０ ハイドロリックモータ
５０ 重力タンク
６０ プロペラシャフト
７０ スクリュープロペラ（推進器に相当する。）
１００ エンジンルーム
１１０ ディーゼル発電機
１２０ サイクロコンバータ
１３０ 配電盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船舶や水中航走体に搭載される超電導磁石装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１、特許文献１に記載の船舶等に用いられる従来の超電導磁石装置１０は、図２に示すように、その前方から海水を吸い込んで後方からジェット流として吐き出すためのダクト１１と、このダクト１１の外周に設けられ前記ダクト１１を横切る磁界を発生させる超電導磁石１２，１２と、前記ダクト１１内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対１３，１３とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを利用して前記ジェット流を得るものである（フレミングの左手の法則）。なお、１４は前記超電導磁石１２，１２を冷却するためのクライオスタットである。
【０００３】
例えば図２中のＺ方向の矢印の向きに磁界を作用させるとともに、Ｙ方向の矢印の向きに電界を作用させると、Ｘ方向の矢印の向きの前記ジェット流が発生するので、この発生したジェット流をダクト１１の後方から吐き出すことで船舶等を前進させる推進力が得られる。
【０００４】
一方、Ｙ方向の矢印と逆向きに電界を作用させると、Ｘ方向の矢印と逆向きの前記ジェット流が発生するので、この発生したジェット流をダクト１１の前方へ吐き出すことにより船舶等を後退させる推進力を得ることができる。
【０００５】
この超電導磁石装置１０で前記ジェット流を発生させる力に対する基本式としての、電磁力により発生するローレンツ力Ｆは次式で表される。
【０００６】
Ｆ＝Ｊ・Ｂ・ｌ・ｂ・ｄ（Ｎ） ・・・（１）
ここで、Ｊは電流密度（Ａ／ｍ２）、Ｂは磁束密度（Ｔ）、ｌは電極長さ（ｍ）、ｂは電極幅（ｍ）、ｄは電極間隔（ｍ）である。
【０００７】
また、電極間に流れる電流Ｊｅは次式で表される。
【０００８】
Ｊｅ＝Ｊ・ｌ・ｂ（Ａ） ・・・（２）
Ｆ＝Ｊｅ・Ｂ・ｄ（Ｎ） ・・・（３）
一方、導電性流体に電流を流すために必要な電極電圧Ｖｅは次式で表される。
【０００９】
Ｖｅ＝（Ｊ／σ＋Ｕ・Ｂ）・ｄ（Ｖ） ・・・（４）
ここで、σは導電性流体の導電率（Ｓ／ｍ）、Ｕは推力発生部の平均流速（ｍ／ｓ）である。
【００１０】
したがって、導電性流体の通電に必要な電力Ｐｅは次式で表される。
【００１１】
Ｐｅ＝Ｊｅ・Ｖｅ（Ｗ） ・・・（５）
＝Ｊｅ・（Ｊ／σ＋Ｕ・Ｂ）・ｄ ・・・（６）
【非特許文献１】島本ら（３名） “超電導電磁推進船の推進装置” 関西造船協会 第２１６号 平成３年９月発行
【特許文献１】特開平１１−１１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記非特許文献１での実験船による測定結果では、その計算値とほぼ一致した推進力が得られたものの、実際の船舶等に適用するまでにはいたっていない。この推進力に対応したローレンツ力Ｆを大きくするためには、前記（１）〜（３）式より、電流密度Ｊを大きくするか、あるいは、磁束密度Ｂを大きくすることが有効であると考えられる。しかしながら、電流密度Ｊを大きくすると電極対１３，１３の消耗が激しくなるし、付与するエネルギーも大となる。また、現状の技術では、磁束密度Ｂを大きくすることにも一定の限度がある。
【００１３】
さらに、前記（４）〜（６）式より、導電率σを高くすると、電極電圧Ｖｅが小さくなり、通電に必要な電力Ｐｅが一定であるとすると、電極対１３，１３間に流れる電流Ｊｅが大きくなるので、前記ローレンツ力Ｆを大きくするためには、前記（３），（６）式より、導電率σを高くすることも有効であると考えられる。しかしながら、従来技術では、導電性流体として、日本近海での平均導電率σが４．５Ｓ／ｍ程度の海水を使用する以上、前記のように超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さいものとなってしまう。また、その使用海域によっては導電率σが変動するため、例えば河口付近で使用すると、導電率σがさらに低くなって、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆはさらに小さくなってしまう。さらに、海水温度によっても、導電率σが変動するため、例えば熱帯地方で使用すると、導電率σがさらに低くなって、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは極端に小さくなってしまう。これでは、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が得られない。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力等を得ることのできる超電導磁石装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、所定形状のダクトと、このダクト外に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、前記ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生する力を利用して、前記ダクト内に充填された導電性流体を流動させるように構成された超電導磁石装置であって、前記ダクトを閉ループで形成するとともに、前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載の発明のように、前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器を備え、この推進器を前記ハイドロリックモータに連結することが好ましい。
【００１７】
請求項３記載の発明のように、前記ハイドロリックモータに連結した発電機を備えることが好ましい。
【００１８】
請求項４記載の発明のように、前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記ダクトが閉ループで形成されるとともに、前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータが備えられたので、磁界と電界との相互作用により発生する力を大きくするために、導電率σが高い導電性流体を使用することで、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、前記発生する力による導電性流体の流動エネルギーを大きくすることができる。
【００２０】
また、この場合には、従来技術の如く導電性流体として海水を使用する開ループの場合に比べて、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆが安定している。例えば、その使用海域によっても導電性流体の導電率σは変動しないため、例えば河口付近で使用するとしても、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。さらに、海水温度によっても、導電性流体の導電率σは変動しないため、例えば熱帯地方で使用するとしても、前記超電導磁石装置で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。したがって、この導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで取り出すことにより、現実の船舶での使用に耐えうる推進力等が得られるようになる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器が備えられ、この推進器が前記ハイドロリックモータに連結されたので、前記導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを推進器でさらに船舶等の推進力に変換することができる。この場合には、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が直接得られるようになる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、前記ハイドロリックモータに連結した発電機が備えられたので、前記導電性流体の流動エネルギーをハイドロリックモータで回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを発電機でさらに電気エネルギーに変換することができる。
【００２３】
この電気エネルギーを例えば前記推進器に連結した電動機でさらに船舶等の推進力に変換し、或いは前記超電導磁石や電極対やその他設備への給電等に使用することで、現実の船舶等での使用に耐えうる推進力が得られるようになるとともに、船舶等の全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体が使用されるので、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを大きくし、これにより、導電性流体の流動エネルギーを確実に大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係る超電導磁石装置１０を搭載した船舶１の推進動力系を示す斜視図、図２は超電導磁石装置１０の詳細構成を示す斜視図である。
【００２６】
この船舶１では、図１に示すように、エンジンルーム１００内に配置された４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０が、それぞれのダクト１１（図２参照。）の前後に接続される配管２０でもってシリーズに接続されて、いわゆる閉ループを構成している。各超電導磁石装置１０では、超電導磁石１２，１２が、その超電導現象による永久電流での運転ができる程度の低温となるようにクライオスタット１４でそれぞれ冷却されている。
【００２７】
この閉ループを構成する配管２０中には、導電性流体３０が充填されており、この導電性流体３０の流動エネルギーを回転駆動エネルギーに変換するためのハイドロリックモータ４０と、前記配管２０中に閉じ込められた導電性流体３０の体積変化等を許容するための重力タンク５０とが組み込まれている。
【００２８】
超電導磁石装置１０は、前述した従来技術と同様に、その前方から取り込んだ導電性流体３０を後方からジェット流として吐き出すためのダクト１１と、このダクト１１の外周に設けられ前記ダクト１１を横切る磁界を発生させる超電導磁石１２，１２と、前記ダクト１１内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対１３，１３とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生させたローレンツ力（力）Ｆで前記ジェット流を得るものである（フレミングの左手の法則）。
【００２９】
ただし、ここでは４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の各ダクト１１，１１，１１，１１の前後をそれぞれ配管２０でシリーズに接続しており、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０でそれぞれ発生させたローレンツ力Ｆでもって導電性流体３０に流動エネルギーを付与することで、その導電性流体３０を次第に加速することにより、高速のジェット流を発生させるようになっている。ダクト１１の形状は、例えば円筒形状であって、その内径は前記ジェット流の最大通過流量等に応じて設定される。
【００３０】
ハイドロリックモータ４０は、前記発生させた高速のジェット流をこのハイドロリックモータ４０の上流側の配管２０から取り込んで、該ハイドロリックモータ４０中の図示しないインペラを回転させることにより、導電性流体３０の流動エネルギーを回転エネルギーに変換するものである。
【００３１】
そして、ハイドロリックモータ４０中のインペラを回転させた導電性流体３０を、該ハイドロリックモータ４０の下流側の配管２０から前記超電導磁石装置１０に戻すことで、導電性流体３０が繰り返し使用（循環）されるようになっている。このため、導電性流体３０としては、従来技術の如き海水（日本近海の平均導電率σが４．５Ｓ／ｍ程度である。）に限定されず、この海水よりもさらに高い導電率σを有する流体、例えば濃塩水、塩化カリウム（ＫＣｌ）等の塩素化合物や水銀等を使用できる。
【００３２】
このハイドロリックモータ４０の前記インペラの回転軸はプロペラシャフト６０を介して推進器としてのスクリュープロペラ７０に連結されているので、このスクリュープロペラ７０の回転により発生する推進力でもって、船舶１を前進又は後退させるようになっている。
【００３３】
重力タンク５０は、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の上方に配置され、かつハイドロリックモータ４０の導電性流体３０の流入側に接続されている。そして、このハイドロリックモータ４０の導電性流体３０の流入側に所定の圧力をかけることで、同ハイドロリックモータ４０のインペラにおけるキャビテーションの発生を防止するとともに、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の起動後の導電性流体３０の循環に起因する発熱により導電性流体３０が体積膨張するのを許容し、かつ該各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０の停止後の導電性流体３０の放熱により該導電性流体３０が体積縮小することをも許容するようになっている。なお、この重力タンク５０から配管２０内への導電性流体３０の充填が可能である。
【００３４】
引き続き、この船舶１における超電導磁石装置１０の電気制御系統についての説明を加える。電気系統については前記図１に示しているが、電気制御系統については図３に示すとおりである。なお、図３は超電導磁石装置１０の電気制御系統を示す機能ブロック図である。
【００３５】
船舶１は、図１に示すように、各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０への給電電力（交流電力）を発生させるためのディーゼル発電機１１０と、このディーゼル発電機１１０で発生させた交流電力を直流電力に変換するサイクロコンバータ１２０と、この変換された直流電力を各超電導磁石装置１０，１０，１０，１０にバランスよく給電するための配電盤１３０とを搭載している。
【００３６】
この配電盤１３０の一部は、図３に示すように、超電導磁石装置１０のダクト１１の外周の上下に設けられた超電導磁石１２，１２の起動時に、この超電導磁石１２，１２とそれぞれシリーズに接続されたスイッチ１５，１５を介して超電導磁石１２，１２にそれぞれ初期給電する直流電源１６，１６として機能する。図３中、スイッチ１５，１５は、開状態を示している。
【００３７】
そして、超電導磁石１２，１２の起動後は、超電導磁石１２，１２とパラレルに接続された永久電流スイッチ１７，１７を介して超電導磁石１２，１２にそれぞれ永久電流を流すようになっている。なお、超電導磁石１２，１２は、例えばＮｂ−Ｔｉ合金等の超電導ケーブルを多重に巻回してなるものであり、それぞれダクト１１の上下に配置されて対向する２対のＮＳ極を構成するいわゆるダイポール型超電導磁石をなしている。永久電流スイッチ１７，１７は、前記と同様の超電導ケーブルからなり、クライオスタット１４で冷却されることで、超電導磁石１２，１２の回路を閉状態とし、これを図示しないヒータで加熱することで、超電導磁石１２，１２の回路を開状態とするものである。
【００３８】
この永久電流により、超電導磁石１２，１２は、図３中の上側から下側に向かう磁界が安定して発生するようになる（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。また、前記配電盤１３０の他部は、図３に示すように、超電導磁石装置１０のダクト１１内に設けられた平行電極対１３，１３に給電する直流電源１８として機能する。
【００３９】
この直流電流の向きを図示しない切り替えスイッチを切り替え操作することで、図３中の手前側から奥側に向かう電界（図２中のＹ方向の矢印の向きに対応する。）又はその逆向きの電界が発生するようになっている。
【００４０】
そして、前記超電導磁石１２，１２に通電することで磁界を作用させるとともに、前記電極対１３，１３に通電することで電界を作用させると、図３中の右側から左側に向かうローレンツ力Ｆ又はその逆向きのローレンツ力Ｆが発生し、これにより同右側から左側に向かうジェット流（図２中のＸ方向の矢印の向きに対応する。）又はその逆向きの前記ジェット流が発生するようになっている。
【００４１】
このジェット流により、ハイドロリックモータ４０の回転軸はプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０を回転させる。このスクリュープロペラ７０の回転により発生する推進力でもって、船舶１を前進又は後退させることができる。このとき、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力の大きさを制御することができるようになっている。
【００４２】
以下、本超電導磁石装置１０の典型的な運転手順について図１〜図３を参照して説明する。なお、初期状態では、図３中の直流電源１６，１６にそれぞれシリーズに接続されたスイッチ１５，１５と、直流電源１６，１６にそれぞれパラレルに接続された永久電流スイッチ１７，１７とがともに開状態であり、直流電源１８に接続された図示しない切り替えスイッチが中立状態となっているものとする。
【００４３】
まず、図３において、スイッチ１５，１５を閉状態として、永久電流スイッチ１７，１７を開状態のままとする。すると、直流電源１６，１６から超電導磁石１２，１２に直流電流が流れ始めて、上方から下方に向かう磁界（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する。）が発生する。この直流電流が予め設定された所定値に達すると、今度は前記スイッチ１５，１５を開状態として、永久電流スイッチ１７，１７を閉状態とする。すると、超電導磁石１２，１２には永久電流が流れるようになり、前記磁界が安定して発生するようになる。
【００４４】
ついで、前記切り替えスイッチを操作することで、直流電源１８から手前側の電極１３をプラス極として、奥側の電極１３をマイナス極とするような直流電流が流れるようにする。このとき、図３中の手前側から奥側に向かう電界が発生する（図２中のＹ方向の矢印の向きに対応する）。
【００４５】
この磁界と電界との相互作用により、図３中の右側から左側に向かうローレンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆによりダクト１１中に充填された導電性流体３０が右側から左側に向かうジェット流となる（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。このジェット流は、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０で同方向に順次に加速されて高速化される。
【００４６】
この高速化したジェット流が図１のハイドロリックモータ４０に流入して、その図示しないインペラを例えば時計回りに回転させると、その回転軸に連結されたプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０が同方向に回転する。すると、船舶１には前方への推進力が発生し、この推進力で船舶１は前進する。このとき、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力を制御する。
【００４７】
ついで、図３において、前記切り替えスイッチを操作することで、直流電源１８から奥側の電極１３をプラス極として、手前側の電極１３をマイナス極とするような直流電流が流れるようにする。このとき、図３中の奥側から手前側に向かう電界が発生する（図２中のＹ方向の矢印の向きと逆向きに対応する）。このときにも、超電導磁石１２，１２で発生する磁界は、上方から下方に向かっている（図２中のＺ方向の矢印の向きに対応する）。
【００４８】
この磁界と電界との相互作用により、図３中の左側から右側に向かうローレンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆによりダクト１１中に充填された導電性流体３０が左側から右側に向かうジェット流となる（図２中のＸ方向の矢印の向きと逆向きに対応する）。このジェット流は、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０で同方向に順次に加速されて高速化される。
【００４９】
この高速化したジェット流が図１のハイドロリックモータ４０に流入して、その図示しないインペラを反時計回りに回転させると、その回転軸に連結されたプロペラシャフト６０を介してスクリュープロペラ７０が同方向に回転する。すると、船舶１には後方への推進力が発生し、この推進力で船舶１は後退する。このときにも、図示しない操作レバーを操作することにより、直流電源１８からの直流電流強さを変化させることで、前記ローレンツ力Ｆの大きさを制御し、これにより前記船舶１の推進力を制御する。
【００５０】
そして、各スイッチを初期状態とすることで、全ての操作を終了する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、４基の超電導磁石装置１０，１０，１０，１０のダクト１１，１１，１１，１１の前後が配管２０でそれぞれシリーズに接続された閉ループが形成されるとともに、この閉ループ内に充填された導電性流体３０の流動により回転駆動されるハイドロリックモータ４０が備えられているので、それぞれ磁界と電界との相互作用により発生するローレンツ力Ｆを大きくするために、導電率σが海水よりも高い導電性流体３０を使用することで、電流密度Ｊや磁束密度Ｂを大きくすることなく、前記発生するローレンツ力Ｆによる導電性流体３０の流動エネルギーを大きくすることができる。
【００５２】
この場合、従来技術の如く海水を使用する場合に比べて、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆが常に大きくなり、その使用海域によっても導電性流体３０の導電率σは変動しないため、例えば河口付近で使用するとしても、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。さらに、海水温度によっても、導電性流体３０の導電率σは変動しないため、例えば熱帯地方で使用するとしても、前記超電導磁石装置１０で得られるローレンツ力Ｆは小さくならない。したがって、この導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で取り出すことにより、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が得られるようになる。
【００５３】
より具体的には、本実施形態では、前記超電導磁石装置１０，１０，１０，１０を搭載した船舶１に推進力を付与するスクリュープロペラ７０が備えられ、このスクリュープロペラ７０が前記ハイドロリックモータ４０に連結されているので、導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーをスクリュープロペラ７０でさらに船舶１の推進力に変換することができる。この場合には、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が直接得られるようになる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、前記ハイドロリックモータ４０をスクリュープロペラ７０に連結したが、このスクリュープロペラ７０とともに、あるいはスクリュープロペラ７０に代えて前記ハイドロリックモータ４０を連結した発電機を備えることとしてもよい。その場合には、前記導電性流体３０の流動エネルギーをハイドロリックモータ４０で回転駆動エネルギーに変換し、この回転駆動エネルギーを前記発電機でさらに電気エネルギーに変換することができる。
【００５５】
この電気エネルギーを例えばスクリュープロペラ７０に連結した電動機でさらに船舶１の推進力に変換し、或いは超電導磁石１２，１２や電極対１３，１３やその他設備への給電等に使用することで、現実の船舶１での使用に耐えうる推進力が得られるようになるとともに、船舶１の全体としてのエネルギー効率を向上させることができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、船舶１に４基シリーズに接続された超電導磁石装置１０，１０，１０，１０を搭載した例を説明したが、これらの超電導磁石装置１０，１０，１０，１０をパラレルに接続してもよい。その場合には、漏れ磁界を減少させるような配置が可能となるといったメリットがあるものの、前記シリーズに接続した場合に比べて推進効率は若干低下することは否めない。さらには、超電導磁石装置１０の基数も４基には限定されないし、超電導磁石装置１０に電磁シールドを設けてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、磁束密度Ｂの大きさは、現状の技術における一定の制限があるものとしているが、将来さらに大きな磁束密度Ｂが得られるようになれば、本発明の適用はより有効なものとなる。この場合には、さらに大きな磁束密度Ｂと、さらに高い導電率σとの相乗効果により、さらに大きな推進力が得られることになることはいうまでもない。
【００５８】
この場合には、たとえ海水の如く低い導電率σの流体であっても、かかる大きな磁束密度Ｂがあれば、本発明の超電導磁石装置１０に使用することができるようになる。その場合、電流密度Ｊの大きさによっては、海水の電気分解により水素ガスや塩素ガスが発生し、これらのガスによりハイドロリックモータ４０のインペラに有害なキャビテーションが発生することがあるが、例えば重力タンク５０でかかる水素を連続的にループ外に取り出すようにすることで、かかる問題は解消することができるものと考えられる。
【００５９】
また、上記実施形態では、超電導磁石装置１０を船舶１に搭載した例について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば水中航走体や陸上走行体への適用はもちろん、さらには陸上又は舶上の発電装置等への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る超電導磁石装置を搭載した船舶の推進動力系を示す概念図である。
【図２】超電導磁石装置の詳細構成を示す斜視図である。
【図３】超電導磁石装置の電気制御系統を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 船舶
１０ 超電導磁石装置
１１ ダクト
１２ 超電導磁石
１３ 電極
１４ クライオスタット
１５ スイッチ
１６ 直流電源
１７ 永久電流スイッチ
１８ 直流電源
２０ 配管
３０ 導電性流体
４０ ハイドロリックモータ
５０ 重力タンク
６０ プロペラシャフト
７０ スクリュープロペラ（推進器に相当する。）
１００ エンジンルーム
１１０ ディーゼル発電機
１２０ サイクロコンバータ
１３０ 配電盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状のダクトと、このダクト外に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、前記ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生する力を利用して、前記ダクト内に充填された導電性流体を流動させるように構成された超電導磁石装置であって、
前記ダクトを閉ループで形成するとともに、
前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータを備えたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器を備え、
この推進器を前記ハイドロリックモータに連結したことを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記ハイドロリックモータに連結した発電機を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
【請求項１】
所定形状のダクトと、このダクト外に設けられ前記ダクトを横切る磁界を発生させる超電導磁石と、前記ダクト内に設けられ前記磁界と直交する方向の電界を発生させる電極対とを備え、それぞれ発生させた磁界と電界との相互作用により発生する力を利用して、前記ダクト内に充填された導電性流体を流動させるように構成された超電導磁石装置であって、
前記ダクトを閉ループで形成するとともに、
前記導電性流体の流動により回転駆動されるハイドロリックモータを備えたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
前記ダクトと、前記超電導磁石と、前記電極対と、前記ハイドロリックモータとを搭載した船舶又は水中航走体に推進力を付与する推進器を備え、
この推進器を前記ハイドロリックモータに連結したことを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
前記ハイドロリックモータに連結した発電機を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
前記導電性流体として、海水よりも導電率の高い流体を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導磁石装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１１０６２７（Ｐ２００８−１１０６２７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９３３９４（Ｐ２００６−２９３３９４）
【出願日】平成１８年１０月２９日（２００６．１０．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．サイクロ
【出願人】（３０６０１１１４８）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２９日（２００６．１０．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．サイクロ
【出願人】（３０６０１１１４８）
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