JP2758248B2 - 電磁推力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は導電性流体の流路方向と直交する方向に流し
た電流とこれら導電性流体の流路方向および電流の流れ
方向の双方に直交する方向から与えられる外部直流磁界
を利用して電磁推進船或いは電磁ポンプ等の推力発生に
寄与させる電磁推力装置に関する。

（従来の技術） 電磁推進船或いは電磁ポンプ等の推力発生装置は、導
電性流体の流路方向と直交する方向に電流を流し、さら
にこれら導電性流体の流路方向および電流の流れ方向の
双方に直交する方向から外部直流磁界を与えることによ
り、導電性流体にフレーミングの左手の法則による電磁
力が作用することを利用したものである。

ところで、かかる原理による従来の電磁推力装置とし
ては、第３図に示すように導電性流体１の流路を形成す
る金属製のダクト２内の両側面部に導電性流体１の流路
方向に一定の長さを有する一対の電極３を対向させて取
付け、またダクト２外側の上下面部には導電性流体１の
流路方向および導電性流体１を通して一対の電極間に流
れる電流方向の双方に直交する方向から外部直流磁界を
与える磁石（永久磁石、電磁石のいずれでもよい）４を
設置するように構成したものがある。

したがって、上記電磁推力装置において、ダクト２内
の導電性流体１として例えば液体金属が使用されている
状態で、一対の電極３間に直流電圧が印加されると、こ
れら電極３間に存する液体金属の抵抗値によりオームの
法則に従った電流が正極側の電極から負極側の電極に流
れる。また、このとき磁石４により液体金属の流路方向
および電極３間に流れる電流方向の双方に直交する方向
から外部直流磁界が与えられると、前述した原理に基き
液体金属１は電流および磁界のいずれにも直交する方向
に推力を受けて移動する。

しかし、このように構成の電磁推力装置においては、
金属製のダクト２の両側面部に一対の電極３が対向させ
て取付けられているため、一対の電極３間に直流電圧を
印加した場合、これらの電極３間の電流経路として一対
の電極３間に挟まれた部分の液体金属を通して流れる電
流経路と、正極側の電極から金属製のダクト壁面を通し
て負極側の電極に流れる漏れ電流経路とが形成される。
この場合、液体金属を通して流れる電流経路は一対の電
極３の対向面積が大きく、しかも最短距離にあるので、
その間に挟まれた液体金属の抵抗値が最も小さくなり、
大部分の電流はこの経路を流れるが、金属製のダクト壁
面を通して形成される漏れ電流経路を流れる一部の電流
についても無視することはできない。

一方、この電磁推力装置を電磁推進船に利用した場合
には、導電性流体が海水となるため、一対の電極３をダ
クト２と分離して流体内に配設しても海水を通してダク
ト壁面を経由する漏れ電流経路を流れる電流の影響によ
り、ダクト壁面に電触現象が発生し、ダクトが損傷して
しまう虞れがある。

また、以上述べた原理はフレーミングの左手の法則に
よる電磁力であるが、この他に導電性流体の流速とこれ
に直交する静磁界があると、フレーミングの右手の法則
による逆起電力が発生する。この逆起電力は磁石として
超電導コイルを使用した超電導磁石等高い磁場を形成す
るものであればある程、静磁界による影響が大きくなる
ため、電極間に加える電圧に対抗して発生する逆起電力
も大きくなる。したがって、ダクト内壁や流路端部に漏
れ電流が流れ易くなり、本来電磁推力を発生すべき、磁
界と直交する電流成分が減少する傾向を生じ、結果とし
て電磁推力装置の運転効率の低下につながる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の電磁推力装置では、運転条件、すな
わち導電性流体の流速、磁界の強さ等によって電極間に
流れる電流による電磁推力の他にダクト内壁を経由して
流れる漏れ電流が増大することがあり、ダクト内壁の電
触による損傷や運転効率が低下するという問題があっ
た。

本発明は電極間に流れる電流の一部がダクト内壁を経
由して流れる漏れ電流を防止することにより、信頼性の
高い、しかも運転効率の高い電磁推力装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、導電性流体を流
通させる金属製のダクトと、この金属製のダクトの内壁
面に絶縁物を接着又は溶着して形成された絶縁皮膜層
と、前記金属製のダクト内に対向させて設けられ、且つ
前記導電性流体をその流路方向と直交する方向から通電
する一対の電極と、前記金属製のダクトの外周に同心円
状に配設された外筒と、この外筒と前記ダクトを内筒と
して構成される真空容器内に冷却媒体により冷却可能に
配設され、前記導電性流体の流路方向及び導電性流体を
通して前記電極間に流れる電流方向の双方に直交する方
向から前記導電性流体に外部磁界を与えて該流体に推力
を発生させる超電導コイルとを備えたものである。

また、上記構成において、金属製のダクトの内壁面に
絶縁物を接着又は溶着して形成される絶縁皮膜層に代え
て、金属製のダクトの内側に耐熱性の高い絶縁パイプを
嵌挿するようにしたものである。

（作用） このような構成の電磁推力装置にあっては、金属製の
ダクトの内壁面が絶縁皮膜層で覆われているので、互い
に電位差を持つ正電極、負電極及びその間に存する導電
性流体で形成される最も抵抗値の小さい電流経路のみに
電流が流れ、ダクト内壁を経由して流れる漏れ電流は殆
どなくなる。従って、金属性のダクトの外側に構成され
た真空容器内に配設された超電導コイルから与えられる
電磁界の作用により有効に電磁推力を発生させることが
できる。また、漏れ電流によりダクト内壁の電触による
損傷、あるいは漏れ電流による運転効率の低下を防止す
ることができる。

また、金属製のダクトの内側に耐熱性の高い絶縁パイ
プを嵌挿する構成とすれば、電磁ポンプのように導電性
流体が高温状態にある液体金属であっても十分耐え得る
ので、上記と同様の作用により初期の目的を達成するこ
とができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による電磁推力装置を電磁推進船に適
用した場合の構成例を示す断面図である。第１図におい
て、11は導電性流体12の流路を形成するステンレス鋼等
の金属製のダクトで、このダクト11の内壁面には絶縁物
を接着または溶着して絶縁被膜層13が形成されている。
この場合、絶縁物としては例えばエポキシ樹脂が考えら
れる。また、このダクト11内には流路方向に一定の長さ
を持つ一対の電極14が流路方向に対して直交する方向に
対向させて設けられ、この電極14は図示しない外部の直
流電源に接続される。

一方、ダクト11の外周部には超電導磁石15の主要部で
ある一対のくら型超電導コイル16が配設され、このくら
型超電導コイル16は図示しない外部の直流電源により励
磁されると導電性流体11の流路方向および一対の電極14
間に挟まれた導電性流体11を通して流れる電流方向の双
方に直交する方向に磁界を発生させるものである。ま
た、このくら型超電導コイル16の外周部には外筒17がダ
クト11と同心円状に配設され、この外筒17と内筒を兼ね
たダクト11とにより真空容器を構成し、くら型超電導コ
イル15を冷却媒体により超電導状態に冷却可能にしてい
る。

このような構成の電磁推力装置とすれば、金属製のダ
クト11の内壁面に絶縁被膜層13が形成されているので、
直流電圧の印加により一対の電極14間を流れる電流は金
属製のダクト11側には殆ど流れることがなく、電極間に
挟まれた導電性流体12を通して流れる。したがって、導
電性流体12の流路方向および電極間を流れる電流方向の
双方に直交する方向から超電導磁石15による磁界を作用
させることにより、導電性流体11に対して有効に電磁推
力を発生させることができる。

このように本実施例では、金属製のダクト11の内壁面
に絶縁被膜層13を形成して電極14から導電性流体12、こ
こでは海水を通して金属製のダクト11の内壁面に流れる
漏れ電流を減少するようにしたので、電磁推力装置とし
ての運転効率が向上するばかりでなく、電極14からダク
ト内壁に流れる漏れ電流によりダクト内壁面の電触現象
による損傷を防止することができる。

第２図は本発明による電磁推力装置を電磁ポンプに適
用した場合の構成例を示すもので、第１図と同一部分に
は同一記号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
点についてのみ述べる。第２図に示す実施例では金属製
のダクト11の内側に耐熱性の高いセラミックにより形成
された絶縁パイプ18を嵌挿し、さらにこの絶縁パイプ18
から十分離れた箇所に導電性流体12の流路方向に一定の
長さを持つ一対の電極14を前記実施例同様に配設する構
成としたものである。

したがって、このような構成の電磁推力装置とすれ
ば、絶縁パイプ18は電磁ポンプのように導電性流体12が
300℃〜600℃の高温状態にある液体金属の場合でも十分
熱に耐え得るので、前述した実施例と同様の作用効果を
得ることができる。因みに、セラミックにより形成され
た絶縁パイプの材質として、導電性流体12が例えば金属
ナトリウムである場合はアルミナが最も適合性がよいと
考えられる。この場合、セラミックパイプは圧力バウン
ダリーとしての強度が要求されないので、セラミックパ
イプの割れ等による絶縁劣化の可能性が少なくなる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、電極間に流れる電
流の一部がダクト内壁を経由して流れる漏れ電流を防止
するようにしたので、外部から与えられる磁界に対して
電磁推力の発生効率を向上させることができ、しかも漏
れ電流によるダクト内壁の電触によりダクトが損傷する
ことのない信頼性の高い、電磁推力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁推力装置の一実施例を示す断
面図、第２図は本発明の他の実施例を示す断面図、第３
図は従来の電磁推力装置の構成例を示す斜視図である。 11……金属製のダクト、12……導電性流体、13……絶縁
被膜層、14……電極、15……超電導磁石、16……くら型
超電導コイル、17……外筒、18……絶縁パイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−314692（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B63H 19/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性流体を流通させる金属製のダクト
   と、この金属製のダクトの内壁面に絶縁物を接着又は溶
   着して形成された絶縁皮膜層と、前記金属製のダクト内
   に対向させて設けられ、且つ前記導電性流体をその流路
   方向と直交する方向から通電する一対の電極と、前記金
   属製のダクトの外周に同心円状に外筒を配設して構成さ
   れる真空容器内に冷却媒体により冷却可能な超電導コイ
   ルが設けられ、前記導電性流体の流路方向及び導電性流
   体を通して前記電極間に流れる電流方向の双方に直交す
   る方向から前記導電性流体に外部磁界を与えて該流体に
   推力を発生させる超電導磁石とを備えたことを特徴とす
   る電磁推力装置。
2. 【請求項２】導電性流体を流通させる金属製のダクト
   と、この金属製のダクトの内側に嵌挿された耐熱性の高
   い絶縁パイプと、この絶縁パイプ内に対向させて設けら
   れ、且つ前記導電性流体をその流路方向と直交する方向
   から通電する一対の電極と、前記金属製のダクトの外周
   に同心円状に配設された外筒と、この外筒と前記ダクト
   を内筒として構成される真空容器内に冷却媒体により冷
   却可能に配設され、前記導電性流体の流路方向及び導電
   性流体を通して前記電極間に流れる電流方向の双方に直
   交する方向から前記導電性流体に外部磁界を与えて該流
   体に推力を発生させる超電導コイルとを備えたことを特
   徴とする電磁推力装置。