JPH01110882A - ポンプ - 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 本発明は、液体等の粘性体を移動、搬送せしめるポンプ
に関するものである。

従来の技術 例えば、第３図に従来のポンプ２０の構成例を示す、シ
リンダ２１内をピストン２２がクランク２３につながれ
、モータ（図に明記せず）に直結するモータ軸２４の回
転によって、ピストン２２が上下し、シリンダ２１とピ
ストン２２に囲まれる空洞２７の体積が周期的に変化す
る。このとき、ピストン２２が下に動くことによって、
流体を矢印ｅ方向に流すことができる逆止弁２５が開き
矢印ｅに従い流体が空洞２７に流れこみ、逆に、ピスト
ン２２が上に動くことによって、流体を矢印ｆ方向に流
すことができる逆止弁２６が開き矢印ｆに従い流体が空
洞２７から流れ出す、この動作に於て、逆止弁２５．２
６が同時に２つとも開くことが殆どないことは容易に判
る。この様にして、ポンプ２０はピストン２２の上下運
動によって、流体を矢印ｅがら空洞２７を通って矢印ｆ
方向に押し出すことができる。

発明が解決しようとする問題点 従来は、シリンダ２１内をピストン２２が上下運動する
ため、シリンダ２１またはピストン２２の接触する表面
２２ａが削れる。従って、流体がシリンダ２１とピスト
ン２２が接触する表面２２ａから漏れないようにするた
め、シリンダ２１の内部の表面且つピストンの表面に特
別な配慮が必要であった。

本発明は、上記のような問題点を解決したポンプな提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 壁材の少なくとも一部に、超電導材料を表面または内部
に有するゴム状弾性体を用い、前記壁材により内部に空
洞を有する閉空間を構成し、この空洞内に流体の流入を
許す第１の弁と、前記空洞内から流体の流出を許す第２
の弁とを前記壁材に配置せしめるとともに、前記超電導
材料の回りの磁界を変化せしめる磁界制御手段により、
ポンプを構成する。

作用 例えば、壁材の外部より磁界を掛ける場合、超電導材料
を表面または内部に有するゴム状弾性体を用いた壁材に
外部より磁界が掛けられると、表面または内部に有する
超電導材料が各々マイスナー効果を示し、磁界発生部よ
り遠ざかる方向に動こうとし、壁材が内部の空洞側に向
かって部分的に潰れ、内部の空洞体積が減少する０次に
、磁界が除かれると、超電導材料の磁界発生部に対する
反発力が無くなりゴム状弾性体の弾性力によって元の閉
空間の形状へ戻ろうとし、内部の空洞体積が元に戻ろう
とする（相対的に体積が増大する）。

従って、従来例と同様に、内部の空洞体積が減少したと
きに、空洞から流体が流出することを許す逆止弁と、空
洞の体積が増大するときに流体を空洞内に流入すること
を許す逆止弁とを前記壁材に配置することによって、ポ
ンプ動作をならしめることができる。

本発明によるポンプの構成は、ゴム状弾性体からなる部
分の壁材自体の変形を用いるため、第３図で示したよう
なシリンダ２２とピストン２３の接触する面２２ａが存
在せず流体が漏れることがない。

また、超電導材料の反発力をなくすには、前述で示した
ように外部磁界を除く以外に、外部磁界の強度を超電導
材料の有する臨界磁場以上にしてやることによって、超
電導状態がら常伝導状態に転移し、マイスナー効果、つ
まり磁界発生部に対する反発力をなくすことができる。

実施例 第１図に本発明によるポンプの１実施例の構成断面図を
示す。

ポンプ１は、超電導材料片２を表面の一部に有するゴム
状弾性体３及び遮蔽板４により内部にポンプ室５を有す
る構造にし、このゴム状弾性体３を押さえ板６に隣接し
、ゴム状弾性体３に対してこの板６と相対する位置にコ
イル７を配置し、更に、このコイル７に信号電流を印加
する信号源８によって構成される。また、遮蔽板４には
、流体を矢印ａ方向に流すことができる逆止弁９と、流
体を矢印す方向に流すことができる逆止弁１０を有する
。

超電導材料片２は、各々の回りに発生した磁界に対して
マイスナー効果を生じる必要性があるだけであり、その
形状、大きさは適当に選ぶことができる。超電導材料片
２に用いる超電導材料は、例えば、銅を含む酸化物系の
超電導材料であり、ＹＢａＣｕＯ（イツトリウム、バリ
ウム、銅の混合酸化物）　、ＬａＢａＣｕＯ（ランタン
、バリウム、銅の混合酸化物）等が上げられる。ゴム状
弾性体３表面への配置は、例えば超電導材料片２に接着
剤を塗布して、または、超電導材料片２をゴム状弾性体
にめり込ませること等によってできる。

ゴム状弾性体３は、ポンプ１の使用環境に於て、十分な
弾性を示す材料であると共に、ポンプ動作によって、搬
送せしめる流体に対して化学的に安定な材料が選ばれる
０例えば、シリコーンゴム（脆化点−１１６℃）、フッ
ソゴム（脆化点−７０℃〉等のゴム材料、または、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料によ
る発泡体等を用いることができる。

遮蔽板４は、搬送せしめる流体に対して化学的に安定な
材料が選ばれ、例えば、真ちゅう、ステンレス等の金属
材料、ＰＴＦＥ、ポリエチレン等の樹脂材料、前述のゴ
ム材料等を用いることができる。

ポンプ室５は、前述のゴム状弾性体３と、遮蔽板４とに
よって囲まれた空間であり、第１図に示すような袋状で
あることを必ずしも必要としない。

押さえ板６は、ゴム状弾性体３が歪んだときに、ゴム状
弾性体３が押さえ板６側に歪み、ポンプ室５の体積の減
少が効率的に行われなくなるため、不必要にゴム状弾性
体３が押さえ板６側に歪まないようにするための板であ
る。従って、金属、またはセラミクス等の弾性の小さい
材料の使用が好ましいが、ゴム状弾性体３よりも弾性が
小さいものが使用できる。

コイル７は、銅、銀等の金属材料、または、ＹＢａＣｕ
Ｏ等の超電導材料を含んだ線材によって、構成される。

信号源８は、コイル７に流す電流量を制御する。

このとき、信号源８は、コイル７から発生する磁界が、
超電導材料片２の回りで超電導材料片２の臨界磁界Ｈｃ
以上となるための電流をコイル７に流すことができる。

流体を矢印ａ方向に流すことができる逆止弁９は、ポン
プ室５の体積が増大したときに、開き、ポンプ室５内に
流体をいれる。逆に、ポンプ室５の体積が減少するとき
は、この弁９が閉じ、この弁を通過する流体が抑えられ
る。

流体を矢印す方向に流すことができる逆止弁１０は、ポ
ンプ室５の体積が減少したときに、開き、ポンプ室５内
から流体を排出する。逆に、ポンプ室５の体積が増大す
るときは、この弁１０が閉じ、この弁を通過する流体が
抑えられる。

これらの逆止弁９．１０は、例えば、前述のゴム材料等
によって構成することができる。

第２図に、第１図に示すポンプの動作例を示し、第１図
に示すポンプ１のコイル７から発生する磁界Ｈ１の時間
変化をグラフＡに、このとき、超電導材料片２から発生
する磁界Ｈ２の時間変化をグラフＢに示している。

本例では、コイル７に信号源８から、周期Ｔの鋸刃波形
を有する電流を流している。従って、コイル７から発生
する磁界Ｈ１は、電流量に比例して、グラフＡに示すよ
うに鋸刃波形を示す、この磁界Ｈ１に対して、超電導材
料片２は、マイスナー効果を生じ、超電導材料片２から
コイル７側に同極の磁界Ｈ２を発生する（グラフＢに示
す）。

グラフＢでは、超電導材料片２から発生する磁界Ｈ２が
正の値をとると、コイル７から発生する磁界Ｈ１と同極
の磁界である事を示し、超電導材料片２はマイスナー効
果によって、コイル７に対して反発する。

この周期Ｔの内、０からｎＴ　（０＜ｎ≦１）である時
は、超電導材料片２は、マイスナー効果によって、コイ
ル７に対して反発し、ポンプ室５の体積を小さくするよ
うに歪む。このとき、超電導材料片２から発生する磁界
Ｈ２が時間ｔに比例して増加し、歪力が大きくなってい
る。次に、ｎＴからＴまでは、時間ｔ＝ｎＴで超電導材
料２から発生する磁界Ｈ２が超電導材料片２の臨界磁界
ＨＣを越え、その瞬間に、超電導材料片２は超電導状態
から常伝導状態へ転移している０例えば、超電導材料片
２が、ＹＢａＣｕＯからなる場合、常伝導に転移した場
合、常磁性を示すが、その磁化率は非常に小さいため、
グラフＢでは、コイル７側に引力を生じる超電導材料片
２から発生する磁界Ｈ２をほとんどｒ　ＯＪにしている
。（このときの磁界Ｈ２は、負の値である。） つまり、周期Ｔにおいて、時間ｔが０からｎＴでは、超
電導材料のマイスナー効果によって、ポンプ室５の体積
が減少し、弁１０が開き、矢印すに従って流体がポンプ
室５から押し出される。時間ｔがｎＴからＴでは、ゴム
状弾性体３の弾性によって、元の形状に戻ろうとしてポ
ンプ室５の体積が増加し、弁９が開き、矢印ａに従って
流体がポンプ室５に流入し、その結果、周期Ｔで矢印ａ
からポンプ室５を通って矢印す方向に流体を搬送できる
。

周期Ｔにおけるゴム状弾性体３の圧縮変形、弾性変形（
元の形状に戻る）の割合は、例えば、この鋸刃の波形の
傾き、つまり、コイル７に流す電流の単位時間当りの増
加量を変化させることによって容易に制御できる。

本例では、超電導材料片２がゴム状弾性体３の表面に配
置した場合を示しているが、ゴム状弾性体３の内部に分
散配置しても良い。

更に、本例では、ポンプの形状をゴム状弾性体を袋状に
形成した場合を示しているが、その他に、例えば、超電
導材料片を表面または内部に有するゴム状弾性体をパイ
プにし、このパイプの内部を一方方向のみ流体を流すこ
とを許す２つの逆止弁をパイプになが生方向の２箇所に
配置し、この２つの逆止弁に挟まれた円筒型の空間等を
ポンプ室５として用いることができる。

更に、また本例では、信号源８からコイル７に流す電流
の波形を鋸刃波形としたが、超電導材料のマイスナー効
果（超電導材料片２のコイル７に対する反発力）の増大
と減少を生じせしめる電流信号波形で有れば良く、その
他に、例えば、コイル７に電流の印加、不印加を行うパ
ルス幅制御等を用いることも勿論できる。

また、本例では、ゴム状弾性体３を歪ませるために、コ
イル７による１つの磁界発生器を用いているが、その他
に、例えば、２つ以上の磁界発生器の間に、超電導材料
を表面または内部に有するゴム状弾性体からなる閉空間
を挟んで、ゴム状弾性体３の存在する空間内に、複数の
磁界発生器から同極の磁界が発生するようにしてゴム状
弾性体３を絞り込むようにへこませる構成とすることも
勿論できる。

更に、磁界発生手段は、本例では、ポンプ室５の外部に
設置したが、ポンプ室５内に設置しても同様な動作を行
うことができることは容易に判る。

発明の効果 以上述べたように、本発明によるポンプは、磁界発生に
ともなう超電導材料のマイスナー効果による超電導材料
を有するゴム状弾性体の歪を利用するために、流体を搬
出する力を生じせしめる部分を閉空間とすることができ
、流体が漏れない構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポンプのｌ実施例の構成断面図、
第２図は第１図に示すポンプのコイルから発生する磁界
Ｈ１及び超電導材料片から発生する磁界Ｈ２の時閏変化
を示すグラフ、第３図は従来のポンプの１例の構成断面
図である。 ｌ・・・ポンプ、２・・・超電導材料片、３・・・ゴム
状弾性体、４・−・遮蔽板、５・・・ポンプ室、６・・
・押え板、７・・・コイル、８・・・信号源、９・・・
流体を矢印ａ方向に流すことができる逆止弁、１０・・
・流体を矢印す方向に流すことができる逆止弁。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／＝−ポン
プ ６−・沖さえ征 ７−コイル １０−；＊４１−ｆ！　矢ＥｒＩｂ　万Ｕｌ：　；Ｆｘ
ｔＨｃ・−、超ｔ４材料片２の臨界磁界 Ｑ＜ｎ≦Ｉ Ｂ　・−、超Ｉｔ涌１才Ｊ＋Ｒ２か５発生ず６不劃界Ｈ
２のＢ！ＦＭｔ＋：斤する灰イこぞ丞すジラフ第２図 ミ ２０−従来のポンプ ？＋−−−・シ′　　ゾ　　ン　　５Ｆ２２−　ビ　ス
　　ト　ソ ｎ−・−クランク に−モータ軸 ２５−°−流体な矢印ｅ１間に流す ことがでＳる逆止弁 ２６−；棗体せ矢印ｆガ向に流す ことがｆ　ｙる逆止弁 ２７−−−空　　洞 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）壁材の少なくとも一部に、超電導材料を表面また
   は内部に有するゴム状弾性体を用い、前記壁材により内
   部に空洞を有する閉空間を構成し、この空洞内に流体の
   流入を許す第１の弁と、前記空洞内から流体の流出を許
   す第２の弁とを前記壁材に配置せしめ、前記超電導材料
   の回りの磁界を変化せしめる磁界制御手段を有すること
   を特徴とするポンプ。
2. （２）磁界制御手段は超電導材料の臨界磁場以上の磁界
   を前記超電導材料の回りに発生せしめることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のポンプ。