JP7267403B2 - 射出装置、射出システム及び梱包体 - Google Patents

Description

本発明は、射出装置、射出システム及び梱包体に関する。

国際宇宙ステーションにおいては、様々な機能を有する小型衛星を放出する活動が行われている（非特許文献１）。この活動では、小型人工衛星を補給船によって地上から国際宇宙ステーションに設けられた実験棟「きぼう」に搬送し、ロボットアームで小型人工衛星を把持してエアロックから宇宙空間に移動させる。その後、ロボットアームに設けられたバネ機構によって、小型人工衛星を宇宙空間に放出している。

「ＪＥＭペイロードアコモデーションハンドブック -Vol.8- 超小型衛星放出インタフェース管理仕様書 Rev.C」、２０１７年１２月、宇宙航空研究開発機構、２０１８年１２月５日検索、ＵＲＬ：http://iss.jaxa.jp/kiboexp/equipment/ef/jssod/images/jx-espc-101132-c.pdf

しかし、上述の放出機構では小型人工衛星の放出にバネ機構を用いているため、小型人工衛星に与える速度には限界がある。そのため、人工衛星の放出軌道は国際宇宙ステーションの近傍などに限られてしまい、所望の軌道に人工衛星を投入することは困難である。また、バネ機構では人工衛星の速度を精密に制御することが難しいという欠点も有する。さらに、宇宙で使用される機材は小型化が要求されるため、大きな速度を実現するためのバネ機構の大型化も制約されてしまう。

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明は簡易な構成で物体を射出できる射出装置、射出システム及び梱包体を提供することを目的とする。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態にかかる射出装置は、射出対象物である物体の射出方向に沿った軸を中心とする電機子と、前記電機子と少なくとも電気的に接触する第１の導電性部材と、前記第１の導電性部材よりも前記電機子の中心に近い位置で前記電機子と機械的かつ電気的に接続された第２の導電性部材と、前記第１及び第２の導電性部材を保持する絶縁部材と、を有し、前記第１及び第２の導電性部材を介して前記電機子に電流が流れることで作用する電磁力によって前記電機子が前記軸の方向に沿って移動することで、前記物体を加速して射出するものである。

一実施の形態にかかる射出システムは、上記の射出装置と、前記射出装置に電流を供給する電源装置と、前記電源装置からの前記電流の供給を制御する制御装置と、を有するものである。

一実施の形態にかかる梱包体は、上記の射出システムに搭載される梱包体であって、前記射出装置と、前記射出装置に取り付けられた前記物体と、前記射出装置と前記物体とを収納するケースと、を有し、前記射出システムに設けられた送り出し機構によって、前記射出システムに設けられた、前記ケース内の前記射出装置から前記物体を発射可能に構成された台座に送り出されるものである。

一実施の形態によれば、簡易な構成で安全に物体を射出できる射出装置、射出システム及び梱包体を提供することができる。

実施の形態１にかかる射出装置を含む射出システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる射出システムが人工衛星に搭載される例を示す図である。 実施の形態１にかかる射出装置のＹ－Ｚ断面における構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる射出装置のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる射出装置でのＹ－Ｚ断面におけるパルス電流Ｉｄとパルス電流Ｉｄにより生じる磁場とを示す図である。 実施の形態１にかかる射出装置でのＸ－Ｙ断面におけるパルス電流Ｉｄとパルス電流Ｉｄにより生じる磁場とを示す図である。 実施の形態２にかかる射出装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる射出装置のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す図である。 制動部の他の例の断面構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる射出装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる導電性伸縮機構の構成を示す図である。 実施の形態３にかかる射出装置でのパルス電流Ｉｄの流れを示す図である。 導電性伸縮機構が伸びきった場合の実施の形態３にかかる射出装置３００を示す図である。 緩衝部材が設けられた導電性伸縮機構の構成を模式的に示す図である。 緩衝部材が設けられた導電性伸縮機構が伸びきった場合の構成を模式的に示す図である。 導電性伸縮機構の部材間を電気的に接触させる接触部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる射出装置の構成を模式的に示す図である。 導電性伸縮機構が伸びきった場合の実施の形態４にかかる射出装置を示す図である。 実施の形態５にかかる射出装置の構成を模式的に示す図である。 ２つの導電性伸縮機構が伸びきった場合の実施の形態５にかかる射出装置を示す。 人工衛星に複数の梱包体を貯蔵する場合の構成を模式的に示す図である。 人工衛星にカートリッジ送出機構を設けた場合の構成を模式的に示す図である。 実施の形態７にかかる射出装置７００をＸ方向に沿って見た場合の外観を模式的に示す図である。 実施の形態７にかかる射出装置７００のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す図である。 実施の形態８にかかる射出装置をＸ方向に沿って見た場合の外観を模式的に示す図である。 実施の形態８にかかる射出装置のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる物体の射出装置について説明する。図１に、実施の形態１にかかる射出装置１００を含む射出システム１０００の構成を模式的に示す。射出システム１０００は、射出装置１００、電源装置１０１及び制御装置１０２を有する。

射出装置１００は、導体からなる電機子にパルス電流Ｉｄ（第１の電流とも称する）を供給し、それによって電機子に作用する電磁力（ローレンツ力）によって電機子を加速する。射出対象物は電機子に押されることで加速され、その結果、射出口から射出される。

電源装置１０１（第１の電源とも称する）は、射出装置１００と接続される射出用電源装置であり、射出装置１００にパルス電流Ｉｄを供給可能に構成される。

制御装置１０２は、例えばコンピュータなどで構成され、制御信号ＣＯＮを与えることで電源装置１０１の動作を制御することができる。例えば、制御装置１０２は、電源装置１０１が射出装置１００へパルス電流Ｉｄを供給するタイミングや期間、パルス電流Ｉｄの電流値などを制御することができる。これにより、制御装置１０２は、射出装置１００から射出対象物が射出されるタイミングや射出対象物の射出速度を制御することができる。

射出システム１０００は、例えば、人工衛星に搭載することが可能である。図２に、射出システムが人工衛星に搭載される例を示す。この例では、図２に示すように、射出システム１０００に衝撃吸収装置１０３が追加された射出システム２０００が人工衛星３０００に搭載される。電源装置１０１は、人工衛星３０００の電源であってもよい。また、電源装置１０１は、人工衛星３０００の電源システムに結合され、人工衛星３０００に設けられた太陽電池１０４などによって充電されてもよい。制御装置１０２は、人工衛星３０００の制御装置に含まれていてもよいし、人工衛星３０００の制御装置とは別の制御装置として設けられていてもよい。

衝撃吸収装置１０３は、射出装置１００から物体ＰＲが射出されるときの衝撃を緩和する装置である。衝撃吸収装置１０３は、ショックアブソーバなどを組み合わせた機構であってもよいし、物体の射出方向と反対方向にガスを噴射する装置であってもよい。

射出システム２０００は、人工衛星３０００に格納された物体を宇宙空間に射出することができる。例えば、複数の小型の人工衛星を人工衛星３０００に予め格納しておき、必要に応じて、所定の方角に所定の速度で人工衛星（物体ＰＲ）を射出することができる。

次いで、射出装置１００の構成及び動作について説明する。図３に、実施の形態１にかかる射出装置１００のＹ－Ｚ断面における構成を模式的に示す。図３では、紙面水平方向に平行なＺ軸の正方向（紙面右方向、第１の方向とも称する）を物体ＰＲの射出方向とする。また、Ｚ方向に垂直な紙面鉛直方向をＹ方向（第３の方向とも称する）、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向をＸ方向（第２の方向とも称する）とする。

射出装置１００は、筒状部材１、導電ワイヤ２、絶縁板３、導電板４及び電機子５を有する。

筒状部材１（第１の導電性部材とも称する）は、例えばＺ方向を軸方向とする円筒形状の導電性部材として構成される。本構成では、筒状部材１は電源装置１０１の正極と接続される。但し、筒状部材１は、円筒形状に限られるものではない。すなわち、筒状部材１の断面（図３のＸ－Ｙ断面）形状は、円形に限られるものではなく、楕円形や、四角形を含む多角形などの、各種の形状としてもよい。また、筒状部材１を構成する部材には、軽量化のための孔などを設けてもよい。

筒状部材１の底部（Ｚ（－）側の端部）には、絶縁板３（絶縁部材とも称する）が設けられる。図４に、図３に示すＩＶ－ＩＶ線における射出装置１００のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す。図４に示すように、Ｘ－Ｙ断面においては、絶縁板３はリング形状の板状部材として構成され、絶縁板３の外周面は筒状部材１の内面に接している。

絶縁板３の中央の中空部には、導電板４（第３の導電性部材とも称する）が設けられている。導電板４は中央に導電ワイヤ２を挿通可能な孔が設けられた板状部材として構成され、導電板４の外周面は絶縁板３の内周面に接している。導電板４の中央部の孔には、導電ワイヤ２（第２の導電性部材とも称する）がＺ方向に貫通するように挿通されている。これにより、導電ワイヤ２がＺ方向に移動した場合でも、導電ワイヤ２と導電板４とは電気的な接触が維持されたままとなる。

なお、換言すれば、絶縁板３及び導電板４は、筒状部材１の中心軸を中心とするリング状部材として配置され、導電ワイヤ２は、筒状部材１の中心軸を軸としてＺ方向に延在する導電性部材として構成される。

また、上記したように、筒状部材１と導電板４との間には絶縁板３が挿入されているので、筒状部材１と導電板４との間は電気的に絶縁されている。本構成では、導電板４は電源装置１０１の負極と接続される。

電機子５は、筒状部材１の内部に挿入される導電性部材であり、筒状部材１の中心軸を中心として筒状部材１の内面と接触する断面形状（Ｘ－Ｙ断面）を有する。電機子５の射出口１Ａ側（Ｚ（＋）側）の面には、射出対象の物体ＰＲが配置される。電機子５の反対側（Ｚ（－）側）の面には、導電ワイヤ２の端部が接続される。

次いで、射出装置１００の動作について説明する。電源装置１０１から、パルス電流Ｉｄが射出装置１００に供給されると、筒状部材１から電機子５を通じて導電ワイヤ２へパルス電流Ｉｄが流れる。図５に、Ｙ－Ｚ断面における射出装置１００でのパルス電流Ｉｄとパルス電流Ｉｄにより生じる磁場Ｂとを示す。図６に、図５に示したＶＩ－ＶＩ線のＸ－Ｙ断面における射出装置１００でのパルス電流Ｉｄとパルス電流Ｉｄにより生じる磁場とを示す。また、図５及び６では、図面を見やすくするため、電機子５については断面を示すハッチングを省略している。

この例では、パルス電流Ｉｄは、筒状部材１から電機子５を経て、Ｘ－Ｙ断面の中心に位置する導電ワイヤ２に流れ込む。図５及び６では、簡略化のため、電機子５をＹ方向に沿って流れるパルス電流Ｉｄに注目して説明する。

図５及び６に示すように、パルス電流Ｉｄは、筒状部材１を流れ、電機子５へ流れ込む。そして、パルス電流Ｉｄは、導電ワイヤ２ではＺ（－）方向へ流れる。このとき、導電ワイヤ２に流れるパルス電流Ｉｄにより、導電ワイヤ２の周囲（図６では時計回り）に磁場Ｂが発生する。

電機子５では、パルス電流Ｉｄが導電ワイヤ２の方向へ流れているので、電機子５にはパルス電流Ｉｄと磁場Ｂの磁場ベクトルとの外積ベクトルの方向であるＺ（＋）方向に、電磁力（ローレンツ力）Ｆが作用する。これにより、電機子５は、射出方向であるＺ（＋）方向へ加速される。

換言すれば、電機子５では、パルス電流Ｉｄは電機子５の中心軸に向かって流れ、かつ、磁場Ｂはパルス電流Ｉｄと常に直交することとなる。よって、パルス電流Ｉｄと磁場Ｂとの外積ベクトルの方向はＺ（＋）方向となる。つまり、電機子５に作用する電磁力（ローレンツ量）の方向は、電機子５を流れるパルス電流Ｉｄの方向にかかわらずＺ（＋）方向となる。

本構成では、電機子５の射出口１Ａ側には、射出対象物である物体ＰＲが配置される。ここでは、物体ＰＲは、例えば小型の人工衛星である。射出装置１００にパルス電流Ｉｄを供給すると、図５及び６を参照して説明したように、電機子５は初期位置ＳＰから射出口１Ａへ向けて加速される。これにより、物体ＰＲは電機子５に押されて加速され、射出口１Ａから射出される。

以上、本構成によれば、電磁力により物体を射出する射出装置を簡易な構成で実現することが可能である。本構成では、筒状部材１に磁場の発生と電機子のガイドとの両方を行わせることができるので、一般的な電磁力による射出装置のように、電機子に電流を供給する導電レールと導電レールを保持する筐体とを別々に設ける必要がない。また、本構成では、単純な構造の導電ワイヤを用いるだけで済む。よって、射出装置の構成を簡素化することが可能である。

また、パルス電流Ｉｄを制御することで、物体ＰＲの射出速度を容易に調整することができる。よって、例えば射出装置１００から人工衛星を射出する場合に、所望の周回軌道に向かって正確に人工衛星を投入することができる。

実施の形態２
実施の形態２にかかる物体の射出装置について説明する。射出装置は、射出対象物である物体のみを射出することが求められることが考え得る。例えば、宇宙空間に人工衛星などの物体を射出する場合、物体とともに電機子を射出してしまうと、電機子はスペースデブリとなるおそれが有る。また、宇宙空間でなくとも、射出された電機子による危害を防止することが求められる。そのため、電機子は射出装置から射出されることなく留まることが望ましい。

そこで、本実施の形態にかかる射出装置２００では、筒状部材１の射出口１Ａ側の内面には、射出口１Ａ側へ向けて移動する電機子５を制動するための制動部が設けられる。

図７に、実施の形態２にかかる射出装置２００の構成を模式的に示す。図７に示すように、制動部１０は、筒状部材１の射出口１Ａ側の内面から、筒状部材１の中心軸に向かって径方向に沿って突き出した制動部材１０Ａ及び１０Ｂで構成される。よって、電機子５が射出口１Ａ側へ向けて移動して制動部１０に接触することで、電機子５が停止する。これにより、電機子５が射出口１Ａから射出されることを確実に防止することができる。

制動部１０は、電機子５を制動するときの衝撃を緩和するための緩衝機構を有してもよい。例えば、制動部１０は、ゴム等の弾性を有する部材で構成してもよいし、バネ等の弾性体を含む機構によって電機子５を受け止める機構を有してもよい。これにより、電機子５を緩やかに減速し、電機子５が破損するおそれを低減することができる。

次いで、制動部１０についてより詳細に説明する。図８に、図７に示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線での射出装置２００のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す。この例では、制動部１０は、筒状部材１の内側の上下（Ｙ方向）に設けられた制動部材１０Ａ及び１０Ｂで構成される。制動部材１０Ａ及び１０Ｂは、筒状部材１の内側の面から筒状部材１の中心軸へ向けて突き出している。これにより、電機子５が制動部１０へ到達したときに制動部材１０Ａ及び１０Ｂが電機子５を受け止め、電機子５が射出口１Ａから飛び出すことを防止できる。

次に、制動部１０の他の例ついて説明する。図９に、制動部１０の他の例の断面構成を模式的に示す。この例では、制動部１０は、筒状部材１の内面から筒状部材１の中心軸へ向けて突き出したリング状の部材として構成される。これにより、電機子５が制動部１０へ到達したときに電機子５をより確実に受け止め、電機子５が射出口１Ａから飛び出すことを防止できる。

以上、本構成によれば、制動部１０によって電機子５を受け止めて、物体ＰＲのみを安全に射出することができる。

また、電機子５は射出されないため、再利用が可能である。すなわち、射出対象物を再度筒状部材１に装填することで、射出装置２００から連続的に物体を射出することが可能である。特に、物体の自動装填装置を射出装置２００に取り付けることで、自動的かつ連続的に物体を射出することも可能である。

実施の形態３
実施の形態３にかかる物体の射出装置について説明する。図１０に、実施の形態３にかかる射出装置３００の構成を模式的に示す。射出装置３００は、射出装置１００の導電ワイヤ２及び導電板４を、導電性伸縮機構６（第２の導電性部材とも称する）に置換した構成を有する。

導電性伸縮機構６は、例えば、直径が異なる複数の相似形の筒状部材を組み合わせたテレスコピック構造として構成されてもよい。ここでは、導電性伸縮機構６が、直径が異なる３つの部材からなるテレスコピック構造を有する例について説明する。

図１１に、実施の形態３にかかる導電性伸縮機構６の構成を示す。導電性伸縮機構６は、円筒部材６１、円筒部材６２及び心材６３で構成される。

円筒部材６１は、Ｚ方向を軸とする円筒部材であり、Ｚ（－）側の端部が、射出装置３００の底部の絶縁板３によって保持されている。円筒部材６１のＺ（＋）側の端部の内面からは、中心軸へ向けて返し６１Ａが突出している。

円筒部材６２は、円筒部材６１の内径よりも小さな外径を有する、Ｚ方向を軸とする円筒部材である。円筒部材６２のＺ（＋）側の端部の内面からは、中心軸へ向けて返し６２Ａが突出している。円筒部材６２のＺ（－）側の端部の外面からは、円筒部材６１の内面へ向けて返し６２Ｂが突出している。

心材６３は、円筒部材６２の内径よりも小さな外径を有する、Ｚ方向を軸とする円筒部材又は断面が円形の棒状部材である。心材６３のＺ（－）側の端部の外面からは、円筒部材６２の内面へ向けて返し６３Ｂが突出している。心材６３のＺ（＋）側の端部は、電機子５と電気的かつ機械的に接続される。

本構成では、返し６１Ａが円筒部材６２の外面と機械的に接触し、返し６２Ｂが円筒部材６１の内面と機械的に接触することで、円筒部材６２が円筒部材６１によって保持され、かつ、円筒部材６１と円筒部材６２とが電気的に接触している。また、返し６２Ａが心材６３の外面と機械的に接触し、返し６３Ｂが円筒部材６２の内面と機械的に接触することで、心材６３が円筒部材６２によって保持され、かつ、円筒部材６２と心材６３とが電気的に接触している。

次いで、射出装置３００の動作について説明する。初めに、導電性伸縮機構６は、縮んだ状態となっており、図１１に示すように、円筒部材６２及び心材６３の大部分は円筒部材６１に収納されている。このときの電機子５の位置を初期位置ＳＰとする。

図１２に、実施の形態３にかかる射出装置３００でのパルス電流Ｉｄの流れを示す。射出装置３００にパルス電流Ｉｄが供給されると、パルス電流Ｉｄは筒状部材１をＺ（＋）方向へ流れ、その後電機子５の中心軸に向かって流れ、更にその後心材６３に流れ込む。導電性伸縮機構６では、円筒部材６１と円筒部材６２との間と、円筒部材６２と心材６３との間とでは、パルス電流ＩｄがＹ方向に沿って流れる箇所は有るものの、パルス電流Ｉｄは概ねＺ（－）方向へ流れる。これにより、実施の形態１及び２にかかる射出装置と同様に、電機子５は、射出方向であるＺ（＋）方向へ加速される。

電機子５が加速されて移動すると、心材６３は電機子５によってＺ（＋）方向に引っ張られる。よって、電機子５が移動するにつれて円筒部材６２及び心材６３が引き出され、導電性伸縮機構６が伸びることとなる。図１３に、導電性伸縮機構６が伸びきった場合の射出装置３００を示す。導電性伸縮機構６のテレスコピック構造が伸びきると、Ｚ方向で対向する返しが機械的に接触する。本構成では、返し６１Ａと返し６１Ｂとが接触し、返し６２Ａと返し６３Ｂとが接触する。これにより、隣接する部材間の相対的な移動が停止するので、導電性伸縮機構６の伸びが停止する。その結果、導電性伸縮機構６に制動されて電機子５の移動が停止し、物体ＰＲが射出される。

このときの機械的衝撃を緩和して導電性伸縮機構６の破損を防止するため、導電性伸縮機構６に設けられた返しには、緩衝部材を設けることが望ましい。また、２つの部材間の電気的接触を確実にするための部材を返しに設けることが望ましい。

図１４に、緩衝部材が設けられた導電性伸縮機構６の構成を模式的に示す。図１４に示すように、返し６１Ａ及び６２ＡのＺ（－）側の面には、それぞれ緩衝部材６１Ｃ及び６２Ｃが設けられている。返し６２Ｂ及び６３ＢのＺ（＋）側の面には、それぞれ緩衝部材６２Ｄ及び６３Ｄが設けられている。

図１５に、緩衝部材が設けられた導電性伸縮機構６が伸びきった場合の構成を模式的に示す。緩衝部材６１Ｃ、６２Ｃ、６２Ｄ及び６３Ｄは、ゴムやＺ方向を軸として配置されたバネなどの弾性体により構成される。導電性伸縮機構６が伸びて返し６１Ａと返し６２Ｂとが接近した場合に、その間に設けられた緩衝部材６１Ｃと緩衝部材６２Ｄとが接触することで、伸びきったときの衝撃を緩和する。また、導電性伸縮機構６が伸びて返し６２Ａと返し６３Ｂとが接近した場合に、その間に設けられた緩衝部材６２Ｃと緩衝部材６３Ｄとが接触することで、伸びきったときの衝撃を緩和する。これにより、機械的衝撃を緩和して導電性伸縮機構６の破損を防止することが可能となる。

また、円筒部材６１と円筒部材６２との間及び円筒部材６２と心材６３との間を確実に電気的に接触させるための機構を、導電性伸縮機構６に設けてもよい。図１６に、導電性伸縮機構６の部材間を電気的に接触させる接触部の構成を模式的に示す。図１６では、円筒部材６１の返し６１Ａの先端に接触部６４が設けられる。

接触部６４は、円筒部材６１の返し６１ＡにＹ方向に穿たれた孔部６４Ａと、孔部６４Ａの長手方向（Ｙ方向）を軸として配置されたバネ６４Ｂと、バネ６４Ｂの先端に設けられた導電プレート６４Ｃと、を有する。

導電プレート６４Ｃの端部は孔部６４Ａの内面と接触しており、かつ、導電プレート６４Ｃはバネ６４Ｂによって円筒部材６２の外周面に押しつけられる。これにより、円筒部材６１と円筒部材６２との間の相対的位置が変化したとしても、導電プレート６４Ｃは常に円筒部材６１と円筒部材６２と接触することとなる。その結果、円筒部材６１と円筒部材６２との間の電気的接触が確保される。

ここでは、返し６１Ａに接触部６４が設けられる場合について説明したが、他の返し６２Ａ、６２Ｂ及び６３Ｂにも同様に接触部６４を設けてもよいことは、言うまでもない。

以上、本構成によれば、実施の形態１及び２と同様に、電磁力により物体を射出する射出装置を簡易な構成で実現することができる。

また、本構成では、電機子５の位置が導電性伸縮機構６の伸縮範囲に限定される。そのため、導電性伸縮機構６が伸びきったときの位置で電機子５が停止する。これにより、実施の形態２で説明した制動部を設けることなく、射出装置３００から射出対象の物体のみを射出することが可能となる。

本構成では、実施の形態１及び２にかかる射出装置と異なり、導電ワイヤ２が射出装置の底部（絶縁板３）よりもＺ（－）側に突き出すことはない。そのため、本構成は射出装置の射出方向（Ｚ方向）の寸法を削減できるので、射出装置を小型することが可能である。

実施の形態４
実施の形態４にかかる射出装置について説明する。実施の形態３では、導電性伸縮機構６は、絶縁板３側の部材の外径が大きく、電機子５側の部材の外径が小さいテレスコピック構造を有している例について説明した。これに対し、本実施の形態にかかる射出装置は、絶縁板３側の部材の外径が小さく、電機子５側の部材の外径が大きいテレスコピック構造により導電性伸縮機構が構成されるものである。

図１７に、実施の形態４にかかる射出装置４００の構成を模式的に示す。射出装置４００は、射出装置３００の導電性伸縮機構６を導電性伸縮機構７に置換した構成を有する。導電性伸縮機構７は、心材７１、円筒部材７２及び７３で構成される。

心材７１は、Ｚ方向を軸とする円筒部材又が断面が円形の棒状部材である。心材７１のＺ（＋）側の端部の外面からは、径方向に返し７１Ａが突出している。心材７１のＺ（－）側の端部は、射出装置４００の底部の絶縁板３によって保持されている。

円筒部材７２は、Ｚ方向を軸とする、心材７１の外径よりも大きな内径を有する円筒部材である。円筒部材７２のＺ（＋）側の端部の外面からは、径方向に返し７２Ａが突出している。円筒部材７２のＺ（－）側の端部の内面からは、中心軸へ向けて径方向に返し７２Ｂが突出している。

円筒部材７３は、Ｚ方向を軸とする、円筒部材７２の外径よりも大きな内径を有する円筒部材である。円筒部材７３のＺ（＋）側の端部は、電機子５と電気的かつ機械的に接続される。円筒部材７３のＺ（－）側の端部の内面からは、中心軸へ向けて径方向に返し７３Ｂが突出している。

本構成では、返し７１Ａが円筒部材７２の内面と機械的に接触し、返し７２Ｂが心材７１の外面と機械的に接触することで、円筒部材７２が心材７１によって保持され、かつ、心材７１と円筒部材７２とが電気的に接触している。また、返し７２Ａが円筒部材７３の内面と機械的に接触し、返し７３Ｂが円筒部材７２の外面と機械的に接触することで、円筒部材７３が円筒部材７２によって保持され、かつ、円筒部材７２と円筒部材７３とが電気的に接触している。

また、導電性伸縮機構７は、導電性伸縮機構６と同様に、それぞれの返しに緩衝部材が取り付けられてもよい。本構成では、返し７１Ａ及び７２ＡのＺ（－）側の面には、それぞれ緩衝部材７１Ｃ及び７２Ｃが設けられている。返し７２Ｂ及び７３ＢのＺ（＋）側の面には、それぞれ緩衝部材７２Ｄ及び７３Ｄが設けられている。緩衝部材７１Ｃ、７２Ｃ、７２Ｄ及び７３Ｄは、ゴムやＺ方向を軸として配置されたバネなどの弾性体により構成される。

次いで、射出装置４００の動作について説明する。初めに、導電性伸縮機構７は、図１７に示すように、縮んだ状態となっている。このときの電機子５の位置を初期位置ＳＰとする。

射出装置４００にパルス電流Ｉｄが供給されると、パルス電流Ｉｄは、筒状部材１ではＺ（＋）方向へ流れ、その後電機子５の中心軸の方向に流れ、更にその後円筒部材７３に流れ込む。導電性伸縮機構７では、心材７１と円筒部材７２との間と、円筒部材７２と円筒部材７３との間とでは、パルス電流ＩｄがＹ方向に沿って流れる箇所は有るものの、パルス電流Ｉｄは概ねＺ（－）方向へ流れる。これにより、実施の形態１～３にかかる射出装置と同様に、電機子５は、射出方向であるＺ（＋）方向へ加速される。

電機子５が加速されて移動すると、円筒部材７３は電機子５によってＺ（＋）方向に引っ張られる。よって、電機子５が移動するにつれて円筒部材７２及び７３が引き出され、導電性伸縮機構７が伸びることとなる。

図１８に、導電性伸縮機構７が伸びきった場合の射出装置４００を示す。導電性伸縮機構７が伸びて返し７１Ａと返し７２Ｂとが接近した場合に、その間に設けられた緩衝部材７１Ｃと緩衝部材７２Ｄとが接触することで、伸びきったときの衝撃を緩和する。また、導電性伸縮機構６が伸びて返し７２Ａと返し７３Ｂとが接近した場合に、その間に設けられた緩衝部材７２Ｃと緩衝部材７３Ｄとが接触することで、伸びきったときの衝撃を緩和する。これにより、機械的衝撃を緩和して導電性伸縮機構７の破損を防止しつつ、導電性伸縮機構７の伸びを停止させることができる。

なお、導電性伸縮機構７に設けられた返しのそれぞれには、導電性伸縮機構６と同様に、部材間を確実に電気的に接触させるための接触部６４を設けてもよいことは言うまでもない。

以上、本構成によれば、実施の形態１～３と同様に、電磁力により物体を射出する射出装置を簡易な構成で実現することができる。

本構成では、実施の形態３と同様に、電機子５の位置が導電性伸縮機構７の伸縮範囲に限定される。そのため、導電性伸縮機構７が伸びきったときの位置で電機子５が停止する。これにより、実施の形態２で説明した制動部を設けることなく、射出装置４００から射出対象の物体のみを射出することが可能となる。

また、本構成では、導電性伸縮機構７は、絶縁板３側の部材の径が小さく、電機子５の側の部材の径が大きな構成を有している。そのため、導電性伸縮機構７が伸びるにつれて、電機子５に作用するローレンツ力が小さくなる。よって、電機子５の制動を考慮すると、実施の形態３にかかる射出装置３００に比べて、より容易に電機子５を停止させることができる。

本構成では、実施の形態３と同様に、導電ワイヤ２が射出装置の底部（絶縁板３）よりもＺ（－）側に突き出すことはない。そのため、本構成は射出装置の射出方向（Ｚ方向）の寸法を削減できるので、射出装置を小型することが可能である。

なお、本実施の形態では、導電性伸縮機構６０は、絶縁板３側の部材の外径が小さく、電機子５側の部材の外径が大きいテレスコピック構造を有しているがこれは例示に過ぎない。導電性伸縮機構６０は、導電性伸縮機構７と同様に、絶縁板３側の部材の外径が大きく、電機子５側の部材の外径が小さいテレスコピック構造を有していてもよい。また、導電性伸縮機構７に代えて、導電性伸縮機構６を設けてもよい。

実施の形態５
実施の形態５にかかる射出装置について説明する。実施の形態５にかかる射出装置は、実施の形態４にかかる射出装置の変形例として構成される。実施の形態３及び４では、射出装置がテレスコピック構造を有する伸縮可能な導電性伸縮機構を有する構成について説明した。これに対し、本実施の形態では。導電性の筒状部材を、テレスコピック構造を有する伸縮可能な導電性伸縮機構に置き換えた構成を有する射出装置について説明する。

図１９に、実施の形態５にかかる射出装置５００の構成を模式的に示す。射出装置５００は、実施の形態４にかかる射出装置４００の筒状部材１を、導電性伸縮機構６０（第２の導電性部材）に置換した構成を有する。

導電性伸縮機構６０は、導電性伸縮機構６の変形例として構成される。導電性伸縮機構６０は、導電性伸縮機構６と同様に、円筒部材６１、円筒部材６２及び心材６３の順で径が小さくなるテレスコピック構造を有している。導電性伸縮機構６０では、円筒部材６１、円筒部材６２及び心材６３の径が、導電性伸縮機構７の外径よりも大きくなるように構成されている。すなわち、心材６３の内径が、導電性伸縮機構７の円筒部材７３の外径よりも大きくなるように構成される。その結果、導電性伸縮機構６０の各部材が、導電性伸縮機構７の外側に配置されることとなる。つまり、射出装置５００は、導電性伸縮機構６０が導電性伸縮機構７を内包する構成を有する。

換言すれば、射出装置５００は、外側の導電性伸縮機構６０と内側の導電性伸縮機構７とを組み合わせた伸縮機構によってその本体が構成される。

次いで、射出装置５００に動作について説明する。パルス電流Ｉｄが供給されると、導電性伸縮機構６０では、上述の実施の形態にかかる筒状部材１と同様に、概ねＺ（＋）方向にパルス電流が流れる。そのため、実施の形態１で説明したのと同様の磁場Ｂが生成される。これにより、射出装置５００にパルス電流Ｉｄが供給されると、電機子５には射出方向（Ｚ（＋）方向）にローレンツ力が作用し、物体ＰＲを加速することができる。

図２０に、導電性伸縮機構６０及び導電性伸縮機構７が伸びきった場合の射出装置５００を示す。導電性伸縮機構６０及び導電性伸縮機構７が射出方向（Ｚ（＋）方向）に伸びきると、電機子５の移動が停止する。その結果、物体ＰＲは、射出方向（Ｚ（＋）方向）に射出されることとなる。

なお、本実施の形態では、説明の簡略化のため、実施の形態４で説明した緩衝部材及び接触部については説明を省略したが、実施の形態４と同様の緩衝部材及び接触部を射出装置５００に設けてもよいことは、言うまでもない。

本構成によれば、射出装置の小型を実現することが可能となる。上述の実施の形態では、射出装置の軸方向（Ｚ方向）の寸法は、電機子をガイドする筒状部材１の軸方向（Ｚ方向）の寸法よりも小さくすることは原理的に困難である。これに対し、射出装置５００では、軸方向に沿って伸縮可能な導電性伸縮機構６０によって筒状部材１を置き換えている。そのため、導電性伸縮機構６０及び導電性伸縮機構７を折りたたんだ状態とすることで、射出装置５００の軸方向（Ｚ方向）の寸法を上述の実施の形態にかかる射出装置と比べて小さくすることができる。

特に、射出装置５００を人工衛星などの宇宙空間で用いる機器に搭載する場合、小型化による利点が大きいことが理解できる。

実施の形態６
実施の形態６にかかる射出システムについて説明する。実施の形態６にかかる射出システムは、上述の実施の形態にかかる射出装置を用い物体を連続的に射出する連射機能を有するものとして構成される。

上述したように、上述の実施の形態にかかる射出装置は比較的簡易な構成を有するため、例えば電機子に射出対象の物体を取り付けた状態で、ケースに梱包した梱包体として保管することが可能である。図２１に、人工衛星に複数の梱包体を貯蔵する場合の構成を模式的に示す。図２１に示す人工衛星６０００は、図２に示した人工衛星３０００の射出システム２０００に台座１０５と収納部１０６とを追加した射出システム２００１を有する。

台座１０５は、衝撃吸収装置１０３を含むものとして構成される。収納部１０６は、複数の梱包体６００が収納されている。梱包体６００のそれぞれには、１つの射出装置と、射出対象となる小型人工衛星などの物体とが予め格納されている。ここでは、梱包体６００に射出装置１００が格納されている例を示している。なお、梱包体６００には、射出装置１００以外の上述の実施の形態にかかる他の射出装置が格納されてもよいことは、言うまでもない。

梱包体６００のそれぞれは、必要に応じて、様々な種類の物体を予め取り付けた射出装置を格納することが可能である。これにより、収納部１０６には異なる種類の物体が取り付けられた複数の梱包体６００を収納することが可能となる。そして、物体の射出が必要になったときに、射出対象の種類の物体が格納された梱包体のケースを開梱し、射出システムの台座に設置して電源を接続することで、射出装置１００から物体を発射可能な状態にすることができる。

以上、射出装置ごと交換を行うことで、比較的繁雑な物体の再装填を行うことなく、物体を連続的に射出することができる。

また、射出装置をケースに梱包してカートリッジ（上記の梱包体に対応）を構成し、複数のカートリッジが装填されたカートリッジ送出機構を設けてもよい。図２２に、人工衛星にカートリッジ送出機構を設けた場合の構成を模式的に示す。図２２に示す人工衛星６００１は、図２１に示した射出システム２００１の収納部１０６をカートリッジ送出機構１０７に置換した射出システム２００２を有する。

カートリッジ送出機構１０７は、射出装置１００及び射出対象の物体が格納されたカートリッジ６０１が複数収納されている。カートリッジ送出機構１０７は、制御信号ＣＯＮにより、動作が制御されてもよい。また、カートリッジ６０１には、射出装置１００以外の上述の実施の形態にかかる他の射出装置が格納されてもよいことは、言うまでもない。

本構成では、カートリッジ送出機構１０７が、カートリッジ排出機構を有する台座１０５にカートリッジ６０１を送出する。カートリッジ６０１は、台座に保持された後に電源装置１０１と接続される。カートリッジ６０１の射出装置１００から物体が射出された後、台座１０５は射出後のカートリッジ６０１を排出する。次いで、カートリッジ送出機構１０７が次のカートリッジ６０１を台座１０５へ送出することで、物体を連続的かつ自動的に射出することが可能となる。

本構成によれば、小型の人工衛星などの物体を任意の方角及び任意の速度で射出することができる、これにより、所望の機能を有する人工衛星を様々な軌道に適時に投入することができる。人工衛星から小型の人工衛星を宇宙空間に射出するのに要するエネルギーは、地上から小型衛星を打ち上げるエネルギーと比べて大幅に小さい。そのため、衛星投入のコストを削減することが可能である。

また、衛星打ち上げに比べて容易に小型衛星を射出できるため、小型衛星が必要となった適切な時期に、短時間の準備時間のみで人工衛星が格納された梱包体又はカートリッジを選択して、様々な機能を有する人工衛星を投入することができる。また、既存の衛星が故障するなどの不定期のイベントが生じた場合でも、バックアップ用の小型衛星を投入できるので、衛星システムの維持管理を容易にすることも可能である。

また、１回の打ち上げで複数の梱包体又はカートリッジを人工衛星に搬送して貯蔵することができるので、射出される人工衛星あたりの運用コストをさらに削減することが可能である。

また、例えば梱包体又はカートリッジを宇宙ステーションなどの有人施設に貯蔵する場合には、射出前に人工衛星を点検したり、用途に応じて人工衛星の設定などを変更することができる。よって、射出後の人工衛星の故障を防止でき、かつ、人工衛星の運用の柔軟性を向上させることができる。

実施の形態７
実施の形態７にかかる射出装置について説明する。実施の形態７にかかる射出装置７００は、実施の形態１にかかる射出装置１００の変形例であり、電機子の復座ないしは制動を行う機能が付加されたものである。図２３に、実施の形態７にかかる射出装置７００をＸ方向に沿って見た場合の外観を模式的に示す。図２４に、図２３に示すＸＸＩＶ－ＸＸＩＶ線における射出装置７００のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す。

射出装置７００は、射出装置１００の筒状部材１を筒状部材８に置換した構成を有する。筒状部材８は、軸方向（すなわち、射出方向又はＺ方向）に延在する２本の切り欠き部８１及び８２が設けられている。切り欠き部８１及び８２は、筒状部材８の中心軸を挟んで対向するように設けられる。この例では、切り欠き部８１がＹ（＋）側に設けられ、切り欠き部８２がＹ（－）側に設けられている。

切り欠き部８１及び８２には、それぞれ、筒状部材８の軸方向に延在する導電レール８３及び８４（それぞれ、第１及び第２の導電レールとも称する）が、筒状部材８の内側の電機子５と接触可能に設けられている。導電レール８３及び８４は、筒状部材８とは電気的に絶縁されている。導電レール８３及び８４と筒状部材８とを電気的に絶縁するには、導電レール８３及び８４と筒状部材８とを空間的に離隔させてもよいし、導電レール８３及び８４と筒状部材８との間に絶縁部材を挿入することで実現してもよい。また、導電レール８３と導電レール８４とは、互いに電気的に絶縁されている。

導電レール８３の射出口８Ａ側の端部は電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源とも称する）の正極と接続され、導電レール８４の射出口８Ａ側の端部は電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源）の負極と接続される。これにより、導電レール８３及び８４と電機子５とが接触している場合には、導電レール８３から電機子を経て導電レール８３に至る経路にパルス電流Ｉｒ（第２の電流とも称する）を流すことが可能となる。

射出装置７００の動作について説明する。射出装置７００は、言うまでもないが、筒状部材８から電機子５を経て導電ワイヤ２に至る経路にパルス電流Ｉｄ（第１の電流）を流すことで、電機子５を加速して物体ＰＲを射出口８Ａから射出することができる。

その後、本構成では、加速用のパルス電流Ｉｄ（第１の電流）の供給を停止した後、減速用のパルス電流Ｉｒ（第２の電流）を導電レール８３及び８４と電機子５とに流して、電機子５に射出方向とは逆の方向の電磁力Ｆを作用させることができる。以下、そのメカニズムについて説明する。

パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給する電源装置（第２の電源）の電極は導電レール８３及び８４の射出口８Ａ側の端部と接続されているので、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を流すと筒状部材８内の磁場Ｂの方向は図２３の紙面の奥から手前に向かう方向（Ｘ（－）方向）となり、電機子５には射出方向とは逆方向（Ｚ（－）方向）の電磁力Ｆが作用する。

これにより、パルス電流Ｉｄ（第１の電流）の供給を停止した後に電機子５が射出口８Ａへ向かって移動している場合には、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給することで、電機子５を制動することができる。これにより、電機子５が射出口８Ａの外部へ飛び出すことを防止できる。

また、電機子５が停止している場合又は電機子５を制動して停止させた場合には、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給することで、電機子５を初期位置ＳＰへ復座させることができる。その後、他の物体を電機子５に取り付けることで、再度物体を射出することも可能となる。

以上、本構成によれば、射出口の端部が電源装置と接続された２本の導電レールにパルス電流を供給することで、電機子に射出方向とは反対方向の電磁力を作用させることができる。これにより、電機子を制動し、又は復座させることが可能となる。

実施の形態８
実施の形態８にかかる射出装置について説明する。実施の形態８にかかる射出装置８００は、実施の形態１にかかる射出装置１００の変形例であり、電機子の復座ないしは制動を行う機能が付加されたものである。図２５に、実施の形態８にかかる射出装置８００をＸ方向に沿って見た場合の外観を模式的に示す。図２６に、図２５に示すＸＸＶＩ－ＸＸＶＩ線における射出装置８００のＸ－Ｙ断面の構成を模式的に示す。

射出装置８００は、射出装置１００の筒状部材１を筒状部材９に置換した構成を有する。筒状部材９は、軸方向（すなわち、射出方向又はＺ方向）に延在する複数の切り欠き部９０が設けられており、これにより、筒状部材９の位置ＢＰから射出口９Ａまでの筒状部材９は複数の電極に分割されることとなる。この例では、筒状部材９は、位置ＢＰから射出口９Ａまでの間では、Ｘ－Ｙ断面において、最もＸ（＋）側の位置から時計回り方向の円周上に配列された１６本の電極Ｅ１～Ｅ１６に分割されている。

そして、１以上の電極からなる第１の電極の組の射出口９Ａ側の端部が電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源とも称する）の正極及び負極の一方と接続される。第１の電極の組に対向する位置に配置された１以上の電極からなる第２の電極の組の射出口９Ａ側の端部が電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源）の正極及び負極の他方と接続される。

図２６においては、Ｙ（＋）側に配置された電極Ｅ４～Ｅ６が電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源）の正極と接続され、Ｙ（－）側に配置された電極Ｅ１２～Ｅ１４が電源装置１０１とは別の電源装置（第２の電源）の負極と接続されている。

射出装置８００の動作について説明する。射出装置８００は、言うまでもないが、筒状部材９から電機子５を経て導電ワイヤ２に至る経路にパルス電流Ｉｄ（第１の電流）を流すことで、電機子５を加速して物体ＰＲを射出口９Ａから射出することができる。

その後、本構成では、加速用のパルス電流Ｉｄ（第１の電流）の供給を停止した後、減速用のパルス電流Ｉｒ（第２の電流）を電極Ｅ４～Ｅ６及びＥ１２～Ｅ１４と電機子５とに流して、電機子５に射出方向とは逆の方向の電磁力Ｆを作用させることができる。以下、そのメカニズムについて説明する。

パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給する電源装置（第２の電源）の電極は電極Ｅ４～Ｅ６及びＥ１２～Ｅ１６の射出口９Ａ側の端部と接続されているので、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を流すと筒状部材９内の磁場Ｂの方向は図２５の紙面の奥から手前に向かう方向（Ｘ（－）方向）となり、電機子５には射出方向とは逆方向（Ｚ（－）方向）の電磁力Ｆが作用する。

なお、Ｙ（＋）側に配置された電極Ｅ４～Ｅ６とＹ（－）側に配置された電極Ｅ１２～Ｅ１４とは、筒状部材９の基部９１、すなわち位置ＢＰにおいて連結されているので、互いに絶縁されてはいない。しかしながら、電極Ｅ４～Ｅ６及びＥ１２～Ｅ１６にパルス電流を供給すれば、電極Ｅ４～Ｅ６から筒状部材の基部９１を介して電極Ｅ１２～Ｅ１６に漏れ出す電流を抑制することができる。その結果、パルス電流Ｉｒは、実質的に電極Ｅ４～Ｅ６から電機子５を経て電極Ｅ１２～Ｅ１６に至る経路を流れることとなる。

これにより、パルス電流Ｉｄ（第１の電流）の供給を停止した後に電機子５が射出口９Ａへ向かって移動している場合には、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給することで、電機子５を制動することができる。これにより、電機子５が射出口９Ａの外部へ飛び出すことを防止できる。

また、電機子５が停止している場合又は電機子５を制動して停止させた場合には、パルス電流Ｉｒ（第２の電流）を供給することで、電機子５を初期位置ＳＰへ復座させることができる。その後、他の物体を電機子５に取り付けることで、再度物体を射出することも可能となる。

以上、本構成によれば、射出口の端部が電源装置と接続された分割電極にパルス電流を供給することで、電機子に射出方向とは反対方向の電磁力を作用させることができる。これにより、電機子を制動し、又は復座させることが可能となる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、物体ＰＲの例として小型衛星を挙げたが、物体ＰＲはこの例に限られない。

射出装置は、宇宙空間だけでなく、地上ないしは大気中において用いることも可能である。例えば、射出装置から離れた位置に物体を運搬するために用いてもよい。例えば、射出装置に、コンテナや袋に食料や日用品等の各種の物品を収めた物体を装填して射出することも可能である。また、射出された物体に、射出後に展開するパラシュート等を取り付けてもよい。この場合、例えば、自然災害等により孤立した場所に、離隔した位置から当該場所へ向けて、上記したような物品が収められた物体を容易に送り届けることができる。さらに、上記したように、上述の実施の形態にかかる射出装置は、連続的な物体の射出が可能であるので、広範囲に複数の物体を迅速に散布することも可能である。

また、電源が確保できるならば、上述の実施の形態にかかる射出装置は、屋外、建物の内部や屋上、車両、船舶及び航空機などの移動体など、任意の場所に設置することが可能である。

物体を射出した後の電機子は、導電レールに直流電流を流して、電機子に射出時とは反対方向の電磁力（ローレンツ力）を作用させることで、容易に初期位置ＳＰへ復座させることが可能であるのは、言うまでもない。

射出装置としては、バネなどの弾性体によって物体を射出する機構も考えうる。しかし、弾性体を用いる場合には、物体を射出した後に、弾性体を復座させる際に大きな力を要することとなり、専用の機構を設ける必要がある。これに対し、上述の実施の形態にかかる射出装置では、電機子を容易に復座させることができる点で、有利である。

上述の実施の形態では、導電ワイヤ２を有する構成について説明したが、導電ワイヤ２に代えて、Ｚ方向に延在する導電性の柱状部材を用いてもよい。柱状部材を用いることで物体の出射速度が高速である場合でも対応することが可能となる。

上述の実施の形態では、導電性伸縮機構が円筒部材又は円形断面の柱状部材で構成されるものとして説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、導電性伸縮機構は、円筒部材以外の断面形状を有する筒状部材又は柱状部材で構成されてもよい。また、ラチス構造や蛇腹構造などの他の構造を用いて導電性伸縮機構を構成してもよい。

上述の実施の形態では、射出装置にパルス電流が流れるものとして説明したが、電流はパルス電流に限定されるものではない。射出装置には、例えば直流電流を流してもよい。

実施の形態３及び４では、Ｚ方向に対向するように配置された２つの緩衝部材のペアを設ける構成について説明したが、これは例示に過ぎない。所望の緩衝機能を確保できるならば、導電性伸縮機構に複数設けられた２つの緩衝部材のペアの一部又は全部について、いずれか一方の緩衝部材のみを配置する構成としてもよい。

上述の実施の形態３～５では、導電性伸縮機構が３段階テレスコピック構造を有する底について説明したが、これは例示に過ぎず、２段階又は４段階以上のテレスコピック構造を適用してもよい。４段階以上のテレスコピック構造を適用する場合には、例えば、単一の部材である円筒部材６２及び円筒部材７２を、円筒部材６２及び円筒部材７２と相似する形状を有する２以上の部材で構成された２段階以上のテレスコピック構造に置換すればよい。

上述の実施の形態では、制動部を設けることにより、及び、導電性伸縮機構が伸びきることにより電機子を制動する例について説明したが、電機子の制動はこれに限られない。例えば、電機子が移動を開始してから所定時間経過後、パルス電流の向きを反転させて電機子に作用する電磁力の方向を反転させることで、電機子を制動してもよい。

上述の実施の形態１～５では、物体を射出した後、電機子を初期位置に復座させ、かつ、物体を再度電機子に取り付けることで、すなわち物体を再装填することで、物体を複数回射出することが可能であることは、言うまでもない。

実施の形態６では、射出装置及び物体と梱包体又はカートリッジに収納され、物体が射出されるごとに射出装置ごと交換を行う例について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、梱包体から取り出して射出システムに設置した射出装置から物体を射出した後、再度物体を射出装置の電機子に取り付けて、すなわち物体を再装填して、再び物体を射出することも可能である。また、射出システムに射出装置を固定的に配置し、物体の射出を行うたびに物体を電機子に取り付ける、すなわち物体を装填してもよいことは、言うまでもない。

実施の形態７では、筒状部材の中心軸に対して対向配置された２本の導電レール８４及び８４が設けられるものとして説明したが、この構成に限られるものではない。すなわち、筒状部材の切り欠き部をさらに設け、かつ、対向配置された２本の導電レール８３及び８４からなる導電レール対を複数設ける構成としてもよい。

実施の形態７にかかる射出装置７００は実施の形態１にかかる射出装置１００の変形例として説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、実施の形態２～４にかかる射出装置において、筒状部材１に代えて、実施の形態７にかかる導電性レール８３及び８４と筒状部材８とを設けて、電機子５を制動又は復座させる構成を実現できることは言うまでもない。また、これらの射出装置を、射出装置１００の代わりに実施の形態６にかかる人工衛星６０００及び６００１に搭載してもよいことも、言うまでもない。

実施の形態８では、筒状部材が１６本の電極に分割される例について説明したが、分割数はこの例に限られず、１６本以外の複数の電極に分割してもよい。但し、対向して配置される電極の組を少なくとも２つ設ける必要があるため、筒状部材は４本以上の偶数本の電極に分割されることが望ましい。

実施の形態８にかかる射出装置８００は実施の形態１にかかる射出装置１００の変形例として説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、実施の形態２～４にかかる射出装置において、筒状部材９のように複数の電極に分割して、電機子５を制動又は復座させる構成を実現できることは言うまでもない。また、これらの射出装置を、射出装置１００の代わりに実施の形態６にかかる人工衛星６０００及び６００１に搭載してもよいことも、言うまでもない。

１、８ 筒状部材
１Ａ、８Ａ 射出口
２ 導電ワイヤ
３ 絶縁板
４ 導電板
５ 電機子
６、７、６０ 導電性伸縮機構
１０ 制動部
１０Ａ 部材
６０ 導電性伸縮機構
６１、６２、７２、７３ 円筒部材
６１Ａ、６２Ａ、６２Ｂ、６３Ｂ、７１Ａ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ｂ 返し
６１Ｃ、６２Ｃ、６２Ｄ、６３Ｄ、７１Ｃ、７２Ｃ、７２Ｄ、７３Ｄ 緩衝部材
６３、７１ 心材
６４ 接触部
６４Ａ 孔部
６４Ｂ バネ
６４Ｃ 導電プレート
８１、８２、９０ 切り欠き部
８３、８４ 導電性レール
９１ 基部
１００、２００、３００、４００、５００、７００、８００ 射出装置
１０１ 電源装置
１０２ 制御装置
１０３ 衝撃吸収装置
１０４ 太陽電池
１０５ 台座
１０６ 収納部
１０７ カートリッジ送出機構
６００ 梱包体
６０１ カートリッジ
１０００、２０００、２００１、２００２ 射出システム
３０００、６０００、６００１ 人工衛星
Ｂ 磁場
ＣＯＮ 制御信号
Ｅ１～Ｅ１６ 電極
Ｉｄ、Ｉｒ パルス電流
ＰＲ 物体
ＳＰ 初期位置

Claims (30)

1. 射出対象物である物体と独立して設けられた、前記物体の射出方向に沿った軸を中心とする電機子と、
   前記電機子と少なくとも電気的に接触する第１の導電性部材と、
   前記第１の導電性部材よりも前記電機子の中心に近く、かつ、前記電機子を挟んで前記物体と対向する位置で前記電機子と機械的かつ電気的に接続された第２の導電性部材と、
   前記第１及び第２の導電性部材を保持する絶縁部材と、を備え、
   前記第１及び第２の導電性部材を介して前記電機子に第１の電流が流れることで作用する電磁力によって前記電機子が前記軸の方向に沿って移動することで、前記電機子が前記物体を前記軸の方向に押すことで、前記物体を加速して射出する、
   射出装置。
2. 前記第１の導電性部材は、前記第１の電流を供給する第１の電源の正極及び負極の一方と電気的に接続され、
   前記第２の導電性部材は、前記第１の電源の正極及び負極の他方と電気的に接続される、
   請求項１に記載の射出装置。
3. 前記第１の導電性部材は、前記軸の方向に延在する筒状部材として構成され、
   前記電機子が前記筒状部材の内面と接触することで、前記筒状部材が前記電機子の前記軸の方向に沿った移動をガイドする、
   請求項２に記載の射出装置。
4. 前記筒状部材の軸を挟んで対向するように前記筒状部材に設けられた、前記筒状部材の軸方向に延在する２本の切り欠き部と、
   前記２本の切り欠き部の一方に配置された、前記筒状部材の軸方向に延在する第１の導電レールと、
   前記２本の切り欠き部の他方に配置された、前記筒状部材の軸方向に延在する第２の導電レールと、を備え、
   前記第１及び第２の導電レールを介して前記電機子に第２の電流が流れることで、前記電機子には、前記第１及び第２の導電性部材を介して前記電機子に前記第１の電流が流れることで作用する前記電磁力とは反対方向の電磁力が作用する、
   請求項３に記載の射出装置。
5. 前記物体が射出される射出口の側の前記第１の導電レールの端部は、前記第２の電流を供給する第２の電源の正極及び負極の一方と接続され、
   前記第２の導電レールの前記射出口の側の端部は、前記第２の電源の正極及び負極の他方と接続される、
   請求項４に記載の射出装置。
6. 前記筒状部材は、前記物体が射出される射出口の側の端部から前記筒状部材の軸方向に沿って延在する複数の切り欠き部が設けられることで、前記筒状部材の軸方向に沿って延在する複数の電極に分割され、
   前記複数の電極のうちの１以上の電極からなる第１の電極の組と、
   前記第１の電極の組に対して前記筒状部材の軸を挟んで対向する、前記複数の電極のうちの１以上の電極からなる第２の電極の組と、が構成され、
   前記第１及び第２の電極の組を介して前記電機子に第２の電流が流れることで、前記電機子には、前記第１及び第２の導電性部材を介して前記電機子に前記第１の電流が流れることで作用する前記電磁力とは反対方向の電磁力が作用する、
   請求項３に記載の射出装置。
7. 前記第１の電極の組に含まれる電極の前記射出口の側の端部は、前記第２の電流を供給する第２の電源の正極及び負極の一方と接続され、
   前記第２の電極の組に含まれる前記射出口の側の端部は、前記第２の電源の正極及び負極の他方と接続される、
   請求項６に記載の射出装置。
8. 前記第１の電流の供給が停止した後に、前記第２の電流が供給される、
   請求項４乃至７のいずれか一項に記載の射出装置。
9. 前記絶縁部材に保持された第３の導電性部材、をさらに備え、
   前記第２の導電性部材は、前記軸を中心軸として前記軸の方向に沿って延在する導電性部材として構成され、
   前記第２の導電性部材は、前記第３の導電性部材によって前記軸の方向に移動可能に保持され、かつ、前記第３の導電性部材を介して前記第１の電源と電気的に接続される、
   請求項３乃至８のいずれか一項に記載の射出装置。
10. 前記電磁力によって移動する前記電機子を制動する制動部、をさらに備える、
    請求項３乃至９のいずれか一項に記載の射出装置。
11. 前記制動部は、
    前記物体が射出される前記筒状部材の内面から前記筒状部材の中心軸へ向かって突き出した制動部材を備え、
    前記電機子が前記制動部材に機械的に接触することで、前記電機子が制動される、
    請求項１０に記載の射出装置。
12. 前記制動部材は、前記電機子と接触したときの衝撃を緩和する緩衝機構を備える、
    請求項１１に記載の射出装置。
13. 前記第１の導電性部材は、一端が前記絶縁部材に固定され、他端が前記電機子と機械的及び電気的に接続される、前記軸の方向に沿って伸縮可能な部材として構成される、
    請求項１又は２に記載の射出装置。
14. 前記第１の導電性部材は、前記軸を中心軸として設けられた互いに径が異なる複数の部材で構成される、前記軸の方向に沿って伸縮可能なテレスコピック構造を有し、
    前記複数の部材のうちで最大の径を有する部材及び最小の径を有する部材の一方が前記絶縁部材に固定され、他方が前記電機子と機械的及び電気的に接続される、
    請求項１３に記載の射出装置。
15. 前記第１の導電性部材の前記複数の部材のそれぞれは前記軸を中心軸とする筒状部材として構成され、又は、前記最小の径を有する部材は前記軸を中心軸とする柱状部材として構成され、かつ、他の部材のそれぞれは前記軸を中心軸とする筒状部材として構成される、
    請求項１４に記載の射出装置。
16. 前記第１の導電性部材を構成する前記複数の部材のそれぞれは、前記軸の方向と直交する方向に突き出した返しを有し、
    前記第１の導電性部材が伸びるときに隣接する２つの前記部材に設けられた２つの前記返し同士が機械的に接触することで、前記隣接する２つの部材の間の相対的な移動が停止する、
    請求項１４又は１５のいずれか一項に記載の射出装置。
17. 前記２つの返しの一方又は両方には、機械的接触による衝撃を緩和する緩衝部材が設けられ、
    前記第１の導電性部材が伸びるときに、前記２つの返しの一方と前記２つの返しの他方に設けられた前記緩衝部材とが機械的に接触することで、又は、前記２つの返しの一方に設けられた前記緩衝部材と前記２つの返しの他方に設けられた前記緩衝部材とが機械的に接触することで、前記隣接する２つの部材の間の相対的な移動が停止する、
    請求項１６に記載の射出装置。
18. 前記第１の導電性部材の前記複数の部材のそれぞれに設けられた前記返しには、当該返しが設けられた部材に電気的に接触している導電性部材を、隣接する部材に押しつけて電気的に接触させる接触部が設けられる、
    請求項１６又は１７に記載の射出装置。
19. 前記第２の導電性部材は、一端が前記絶縁部材に固定され、他端が前記電機子と機械的及び電気的に接続される、前記軸の方向に沿って伸縮可能な部材として構成される、
    請求項１乃至８及び１３乃至１８のいずれか一項に記載の射出装置。
20. 前記第２の導電性部材は、前記軸を中心軸として設けられた互いに径が異なる複数の部材で構成される、前記軸の方向に沿って伸縮可能なテレスコピック構造を有し、
    前記複数の部材のうちで最大の径を有する部材及び最小の径を有する部材の一方が前記絶縁部材に固定され、他方が前記電機子と機械的及び電気的に接続される、
    請求項１９に記載の射出装置。
21. 前記第２の導電性部材の前記複数の部材のそれぞれは前記軸を中心軸とする筒状部材として構成され、又は、前記最小の径を有する部材は前記軸を中心軸とする柱状部材として構成され、かつ、他の部材のそれぞれは前記軸を中心軸とする筒状部材として構成される、
    請求項２０に記載の射出装置。
22. 前記第２の導電性部材を構成する前記複数の部材のそれぞれは、前記軸の方向と直交する方向に突き出した返しを有し、
    前記第２の導電性部材が伸びるときに隣接する２つの前記部材に設けられた２つの前記返し同士が機械的に接触することで、前記隣接する２つの部材の間の相対的な移動が停止する、
    請求項２０又は２１に記載の射出装置。
23. 前記２つの返しの一方又は両方には、機械的接触による衝撃を緩和する緩衝部材が設けられ、
    前記第２の導電性部材が伸びるときに、前記２つの返しの一方と前記２つの返しの他方に設けられた前記緩衝部材とが機械的に接触することで、又は、前記２つの返しの一方に設けられた前記緩衝部材と前記２つの返しの他方に設けられた前記緩衝部材とが機械的に接触することで、前記隣接する２つの部材の間の相対的な移動が停止する、
    請求項２２に記載の射出装置。
24. 前記第２の導電性部材の前記複数の部材のそれぞれに設けられた前記返しには、当該返しが設けられた部材に電気的に接触している導電性部材を、隣接する部材に押しつけて電気的に接触させる接触部が設けられる、
    請求項２２又は２３に記載の射出装置。
25. 前記電機子が前記軸の方向に沿って移動を開始してから所定時間経過後、前記第１の電流の向きを反転させることで、前記電機子を制動する、
    請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の射出装置。
26. 請求項１乃至２５のいずれか一項に記載の射出装置と、
    前記射出装置に電流を供給する電源装置と、
    前記電源装置からの前記電流の供給を制御する制御装置と、を備える、
    射出システム。
27. 前記射出装置と前記物体とは、前記射出装置と前記物体とがケースに収納された梱包体として前記射出システムに搭載される、
    請求項２６に記載の射出システム。
28. 前記梱包体を、前記梱包体に収納された前記射出装置から前記物体を発射可能に構成された台座と、
    前記台座に前記梱包体を送り出す梱包体送り出し機構と、を有する、
    請求項２７に記載の射出システム。
29. 前記射出装置は、１つの物体を射出した後に、他の物体を前記電機子に取り付け可能に構成される、
    請求項２６に記載の射出システム。
30. 請求項２６に記載の射出システムに搭載される梱包体であって、
    前記射出装置と、
    前記射出装置に取り付けられた前記物体と、
    前記射出装置と前記物体とを収納するケースと、を備え、
    前記射出システムに設けられた送り出し機構によって、前記射出システムに設けられた、前記ケース内の前記射出装置から前記物体を発射可能に構成された台座に送り出される、
    梱包体。

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