JP3097214B2

JP3097214B2 - リニアチューブ

Info

Publication number: JP3097214B2
Application number: JP03242858A
Authority: JP
Inventors: 友二藤沢; 彰萩尾; 俊郎合力; 崇三砂; 文一栩山; 嘉章浅野
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JPH0564313A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地上および地下のパ
イプラインを利用して、物資を効率良く、高速で搬送す
るための物流用リニア式カプセル型走行装置のリニアチ
ューブに関するものである。

【０００２】小荷物、鉱石およびゴミ等種々の物資を運
搬する物流システムとして、パイプラインを利用したカ
プセル・パイプライン輸送システムが注目されている。
このシステムは、物流センターと配送センターとの間
等、複数地点間に敷設されたパイプライン内を、物資を
収納したカプセルを移送させて物資を目的地まで搬送す
るものである。

【０００３】このような、カプセル・パイプライン輸送
システムの従来技術として、気送式のカプセル型走行シ
ステムが既に開発されている。このシステムは、大型の
ブロワによる気流によってパイプ内のシール付きのカプ
セルを走行させ、前記カプセルに積載した物資を、前記
カプセルと共に目的地まで搬送するものである。

【０００４】また、トンネル内にリニア列車を走行さ
せ、積載した物資をリニア列車と共に目的地まで自動で
搬送させるシステムも、注目されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気送式のカプセル型走行システムには、下記の欠点があ
る。パイプ内において、カプセルを高速で走行させる
ため、シール材が磨耗しやすく、カプセルの推進力が低
下しやすかった。パイプの曲管部では、カプセルのシ
ール性が落ちやすいため、パイプの曲率を、大きくする
必要がある。（50D 〜100D、D は管径)。カプセルを
走行させるために、パイプラインの全長に渡って高速で
空気を流さなければならないため、大きな圧損が生じ
る。しかも、長距離を搬送する場合には、一定間隔毎
に、ブースター・ステーションが必要となり、大規模な
動力および設備が必要である。カプセル体を発射させ
る場合に、大きな圧力ドロップが生じるために、カプセ
ルを連続で発射できない。カプセルの速度を高速にす
る場合、カプセルの速度以上に空気の流速を上げる必要
があるが、流速の二乗で圧損が増大するため、カプセル
の速度を10〜20ｍ／sec 以上の高速にすることは、膨大
なエネルギを必要とし、困難があった。カプセルを戻
すために、パイプラインの両端にブロワステーションが
必要であった。

【０００６】一方、リニア列車には、下記の欠点があ
る。トンネルを構築してから人間が入り、ガイド付き
のリニアモータまたはリアクションプレートを敷設する
必要があるため、トンネルを大きくする必要があった。
敷設するにあたっては、リニアモータとリアクション
プレートとの隙間が狭いため、精度を要し、工事期間が
長くなる。

【０００７】従って、この発明の目的は、物資を高速で
効率良く搬送する、リニアチューブとリニアカプセルと
からなる物流用リニア式カプセル型走行装置において、
敷設工事を容易に行えるリニアチューブを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、非磁性体か
らなるパイプと、前記パイプの長手方向に所定間隔をあ
けて連設されている、その極性が変換可能な複数の環状
および前記パイプの上部をあけることができるような鞍
型の磁化コイルとからなるリニアチューブと、走行車輪
を有する非磁性体からなるカプセルと、前記カプセルの
外周面に取り付けられた環状の円周方向に磁化された永
久磁石とからなるリニアカプセルとからなる物流用リニ
ア式カプセル型走行装置のリニアチューブにおいて、前
記リニアチューブは、非磁性体からなるパイプと、前記
パイプの長手方向に所定間隔をあけて連設されている、
その極性が変換可能な複数の環状および前記パイプの上
部をあけることができるような鞍型の磁化コイルと、前
記磁化コイルが位置する場所毎に取り付けられている前
記リニアカプセルに取り付けられた前記永久磁石の位置
を検知するための複数のセンサと、前記パイプの長手方
向に配設されている前記磁化コイルに給電するための複
数の電源ケーブルと、前記パイプの長手方向に配設され
ている前記センサに給電するための信号用ケーブルとか
らなり、前記磁化コイル、前記センサ、前記電源ケーブ
ルおよび前記信号用ケーブルは、前記パイプの肉厚中に
埋め込み一体型にしてなることに特徴を有するものであ
る。

【０００９】次に、この発明を図面を参照しながら説明
する。図１は、物流用リニア式カプセル型走行装置を使
用したカプセル・パイプライン輸送システムの全体構成
を示す斜視図、図２は、ローディング装置およびアンロ
ーディング装置を示す斜視図である。図１に示すよう
に、カプセル・パイプライン輸送システムは、共同溝14
内に設けられた、直線部、曲率部（以下、「ベンド部」
という）15からなるリニアチューブ２と、分岐装置５
と、リニアチューブ２によって結ばれた集積所７と、リ
ニアチューブ２内を走行するリニアカプセル４と、集積
所７内に設けられた、ローディング装置８およびアンロ
ーディング装置９で構成されている。図２に示すよう
に、ローディング装置８およびアンローディング装置９
は、集積所７に到着したリニアチューブ２内のリニアカ
プセル４の積荷の積み降ろしを行う。図２において、26
は磁気シールドリング、27はストッパ、28は吸着装置、
29は３軸移動装置である。ここでは、リニアチューブ２
を半分に分割し、磁化コイル３を鞍型とすることでカプ
セルから移載を可能としている。

【００１０】図３から図５は、この発明の１実施態様を
示す図面である。図３は、物流用リニア式カプセル型走
行装置を示す１部断面側面図、図４はリニアチューブを
示す１部断面斜視図、図５はリニアカプセルの走行機構
を示す説明図である。図面に示すように、リニアチュー
ブ２は、パイプ１と、磁化コイル３と、リニアカプセル
４を検知するためのセンサ10と、区間切替え用の区間セ
ンサ11と、複数の電源ケーブル12と、信号用ケーブル13
とからなっている。リニアチューブ２のパイプ１は、内
パイプ1aと、内パイプ1aの外周面に内パイプ1aと同一軸
芯に設けられている外パイプ1bとからなっている。内パ
イプ1aは、非磁性体の、耐磨耗性の高いFRP からなって
いる。内パイプ1aの材料としては、前述のFRP の他に、
SUS 304ステンテス、および、アルミニューム等が使用
される。外パイプ1bは、非磁性体の、ガラス繊維が混入
されているプラスチックからなっている。磁化コイル
３、センサ10、区間センサ11、複数の電源ケーブル12お
よび信号用ケーブル13は、外パイプ1bの肉厚中に埋め込
まれている。また、パイプ1bの外側に鉄製の管または鋼
管をパイプ1bと同一軸芯に取り付けてもよい。このよう
に、鉄製の管または鋼管を取り付けることによって、リ
ニアチューブ２の強度が保持され、さらに、磁束が通り
やすくなる。

【００１１】外パイプ1bの肉厚中に埋め込まれている環
状の磁化コイル３は、所定間隔をあけて、リニアチュー
ブ２の全長に渡って連設されている。磁化コイル３相互
間の間隔は、例えば、リニアチューブ２の水平部では広
く、垂直部では狭くなるように適切に調整することが好
ましい。磁化コイル３は、エナメル線を幾重にも巻き付
けて形成され、エナメル線の巻数、段数、巻幅および間
隔によって、磁化コイル３がリニアカプセル４の永久磁
石16に作用する力が異なる。磁化コイル３には、磁化コ
イル３が位置する場所毎に、リニアカプセル４を検知す
るためのセンサ−10( 近接スイッチ、磁気センサ等) が
取り付けられている。更に、所定区間 (５〜100m) 毎
に、通電区間切替え用の区間センサ11が取り付けられて
いる。磁化コイル３に給電するための複数の電源ケーブ
ル12、および、センサ10、区間センサ11に給電するため
の信号用ケーブル13は、パイプ１の長手方向に配設され
ている。

【００１２】このように構成された、リニアチューブ２
は所定長さを有し、リニアチューブ２のパイプ１相互の
接続は、パイプ1aが金属からなる場合は溶接継手による
接着によって、パイプ1aがFRP からなる場合はソケット
継手による接着によって、それぞれ行われる。この発明
のリニアチューブ２は、磁化コイル３、センサ10、区間
センサ11、複数の電源ケーブル12および信号用ケーブル
13が、外パイプ1bの肉厚中に埋め込まれているので、敷
設工事は、パイプ１相互を接続する作業が主たる作業工
程であり、工程数が少ない。また、磁化コイル３、セン
サ10、区間センサ11、複数の電源ケーブル12および信号
用ケーブル13が露出することがない。

【００１３】リニアカプセル４は、カプセル６と、永久
磁石16と、車輪17とからなっている。リニアカプセル４
のカプセル６は、非磁性体のSUS 304 ステンレスからな
っている。カプセル６の材料としては、SUS 304 ステン
レスの他に、アルミニューム等を使用することができ
る。カプセル６の前部および後部には、環状の永久磁石
16が取り付けられている。永久磁石16を分割して円周方
向に所定間隔をあけて配設してもよい。これにより、あ
けられた永久磁石16相互間の隙間が空気抜きとして作用
する。

【００１４】カプセル６の前部および後部には、走行の
ための複数個（本実施態様においては５個）の車輪17
が、カプセル６の周方向に等間隔に取り付けられてお
り、これにより、リニアカプセル４は、リニアチューブ
２内を走行自在である。本実施態様は、リニアカプセル
４を２両連結しており、連結したリニアカプセル４のそ
れぞれに永久磁石16が取り付けられている。

【００１５】リニアカプセル４は、カプセル６の中に物
資を収納するためのスペースを有しており、パーマロイ
等によって磁気シールドがなされている。あるいは、カ
プセル６の中に、磁気シールドされたインナーカプセル
19を搭載してもよい。そして、カプセル６は、ロック付
き( 例えば、電子ロック) の片ヒンジの開閉扉18を有し
ている。また、インナーカプセル19も開閉自在であり、
この中に物資が収納される。

【００１６】リニアカプセル４を走行させるための推進
力は、リニアチューブ４のベンド部でも直線部と同様に
働くため、次の式数１で構成される形状であれば、リニ
アカプセル４はパイプ１の内周面に接触することなく、
曲率の小さいベンド部を通過できる。

【００１７】

【数１】

【００１８】

【作用】リニアカプセル４の走行原理は、以下の通りで
ある。即ち、リニアカプセル４の速度を求めておき、磁
化コイル３の前側のセンサ10が検知した時点で位置確認
し、リニアカプセル４の永久磁石16が適宜の位置（磁化
コイル３の時定数で変わる）にきたら、磁化コイル３の
電流を切り替えて、磁化コイル３、３間の中央で吸着が
最大になるように電流を流す。次いで、次のセンサ10が
リニアカプセル４を検知すると、磁化コイル３、３間の
中央で、磁化コイル３に対する永久磁石16の推力が最大
になるように電流を切り替える。かくして、リニアカプ
セル４の永久磁石16に推力を付加する。これを繰り返し
てリニアカプセル４を連続的に走行させる。

【００１９】区間センサ11は、所定区間 (５〜100m) 毎
に配設されており、区間センサ11と区間電源切替え装置
21( 例えば、サイリスタ) によって、リニアカプセル４
が通過している区間にのみ磁化コイル３に電流が流れる
ようになっている。

【００２０】リニアカプセル４の速度制御は、磁化コイ
ル３の切替え時間から、カプセル６の速度が算出され、
これを基に電流を制御してリニアカプセル４の速度をコ
ントロールする。幾つかの区間に分けてそれぞれが独立
した制御電源25a 、25b を集積所７に設置し、各区間の
リニアカプセル４の走行制御を行う。これによって、リ
ニアカプセル４の速度制御が容易となり、また、リニア
カプセル４の発車間隔が容易に設定できる。

【００２１】パイプ１は円形に限らず、角型でもよい。
また、リニアチューブ２の半分が開放された半割部のパ
イプ23においては、鞍型（馬蹄形）の磁化コイル24を用
いる事により、リニアカプセル４は、円筒型の磁化コイ
ル３と同等の力を受けることができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明は上述したように構成されてい
るので、下記に示す工業上有用な効果が得られる。 (1) リニアチューブ２を、磁化コイル13、電源ケーブル
12、信号用ケーブル13、センサ10、区間センサ11を一体
構造とすることにより、パイプ１相互の接続を、溶接に
よる接着（金属）または継手の接着(FRP) によって行う
ことができる。従って、リニアチューブ４を工場で生産
し、そして、敷設場所の現地で組立ができるため、作業
工程での調整をほとんど必要とせず、従来のパイプライ
ンの敷設と同様の簡便さで施工でき、工事の短縮化およ
び小型化が可能である。 (2) 非接触式のリニア式カプセル型走行装置を利用する
ことによって、リニアカプセル４の構造が簡素化し、車
輪17のみがリニアチューブ２の内パイプ1aの内周面と接
触しているため、メンテナンスが容易となり、高速化が
可能であり、そして、シール材磨耗等による推進力の低
下およびベンド部においてシール性を維持するための加
工をする必要がなく、リニアカプセル４が構造的に通過
可能な限り、リニアチューブ２の曲率を小さくすること
ができる。 (3) リニアカプセル４を動かすのに、電気で直接行って
いるため効率が良く、また長距離電送が容易にできるた
め長距離走行が可能となる。 (4) 区間割りし、区間センサ11と区間電源切替え装置21
によって、リニアカプセル４が通過している部分の一部
の区間のみ電流を供給しているため、消費電流が少なく
経済的である。 (5) リニアカプセル４の位置検知および速度コントロー
ルができるため、積み卸しが迅速に、且つ、的確に行え
る。 (6) パイプ１を用いることによって、それ自体がガイド
と保護を兼ね備えているため、設備が簡素化できる。 (7) リニアカプセル４の連結や発車間隔をコントロール
できるため、効率良く、大量輸送ができる。 (8) パイプ１に取り付けた磁化コイル３のエナメル線の
巻数、段数、巻幅および間隔によって、永久磁石16に作
用する力を決定でき、また、リニアカプセル４の永久磁
石16の形状によってもリニアカプセル４の推力を決定で
きる。 (9) リニアカプセル４にそれぞれ永久磁石16を所定間隔
で取り付けことにより、電力をカプセル倍増加せずにリ
ニアカプセル４の推進力の増加ができ、リニアカプセル
４の連結化ができ、傾斜部および垂直部の走行および輸
送量の増加を可能とする。 (10)磁化コイルの磁化方法を逆にすることにより、リニ
アカプセル４は逆方向に走行できるため、リニアカプセ
ル４は往復走行ができるため往復用の設備を必要としな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】物流用リニア式カプセル型走行装置を使用した
カプセル・パイプライン輸送システムの全体構成を示す
斜視図

【図２】ローディング装置およびアンローディング装置
を示す斜視図

【図３】物流用リニア式カプセル型走行装置を示す１部
断面側面図

【図４】リニアチューブを示す１部断面斜視図

【図５】リニアカプセルの走行機構を示す説明図

【符号の説明】

１パイプ 1a 内パイプ 1b 外パイプ２リニアチューブ３磁化コイル４リニアカプセル５分岐装置６カプセル７集積所８ローディング装置９アンローディング装置 10 センサ 11 区間センサ 12 電源ケーブル 13 信号用ケーブル 14 共同溝 15 曲率部 16 永久磁石 17 車輪 18 開閉扉 19 インナーカプセル 20 極性変換装置 21 区間電源切替え装置 23 半割部のパイプ 24 鞍型（馬蹄形）の磁化コイル 25a 、25b 制御電源 26 磁気シールドリング 27 ストッパ 28 吸着装置 29 ３軸移動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ６０Ｌ 13/02 Ｖ (72)発明者三砂崇東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者栩山文一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者浅野嘉章東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平３−103005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 13/03 - 13/10 H02K 41/02 - 41/03 B65G 54/00 - 54/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性体からなるパイプと、前記パイプの
長手方向に所定間隔をあけて連設されている、その極性
が変換可能な複数の環状および前記パイプの上部をあけ
ることができるような鞍型の磁化コイルとからなるリニ
アチューブと、走行車輪を有する非磁性体からなるカプ
セルと、前記カプセルの外周面に取り付けられた環状の
円周方向に磁化された永久磁石とからなるリニアカプセ
ルとからなる物流用リニア式カプセル型走行装置のリニ
アチューブにおいて、前記リニアチューブは、非磁性体からなるパイプと、前
記パイプの長手方向に所定間隔をあけて連設されてい
る、その極性が変換可能な複数の環状および前記パイプ
の上部をあけることができるような鞍型の磁化コイル
と、前記磁化コイルが位置する場所毎に取り付けられて
いる前記リニアカプセルに取り付けられた前記永久磁石
の位置を検知するための複数のセンサと、前記パイプの
長手方向に配設されている前記磁化コイルに給電するた
めの複数の電源ケーブルと、前記パイプの長手方向に配
設されている前記センサに給電するための信号用ケーブ
ルとからなり、前記磁化コイル、前記センサ、前記電源
ケーブルおよび前記信号用ケーブルは、前記パイプの肉
厚中に埋め込み一体型にしてなることを特徴とするリニ
アチューブ。
【請求項２】前記パイプは、非磁性体からなる内パイ
プと、前記内パイプの外周面に前記内パイプと同一軸芯
に設けられた非磁性体からなる外パイプとからなり、前
記磁化コイル、前記センサ、前記電源ケーブルおよび前
記信号用ケーブルは、前記外パイプの肉厚中に埋め込ま
れている請求項１記載のリニアチューブ。
【請求項３】前記パイプの外周面に、前記パイプと同一
軸芯に鉄製のパイプが設けられ保護と磁束を通りやすく
している請求項１または２記載のリニアチューブ。