JPH02299482A

JPH02299482A - 発電方法及び発電装置

Info

Publication number: JPH02299482A
Application number: JP2102766A
Authority: JP
Inventors: Charley E Mccullough; チャーリィ・エバレット・マッキュロウ
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1990-12-11
Also published as: EP0394073A1; US5011821A

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】本発明は発電装置、特に超電導材を用いて導電コイルに
対して磁界を偏向させて発電する発電装置に係わる。

導電ループまたはコイルと磁界と−の間に相対的な運動
が起こると、導電ループまたはコイル中に電磁力または
電圧が発生する。従って、電磁手段によって電力を発生
させるには、導体を変化する磁界内に置く必要がある。

磁界の極が垂直平面内にあり、導体が磁界の中心を通る
水平面内にある構成では、導体中に電磁力を発生させる
態様は次の３通りである：（１）導体を左右に移動させ
る；（２）磁界を左右に移動させる：（３）導体を通る
磁界の磁束密度を交番的に変化させる。

従来の電磁力発生装置は機械エネルギーを利用して磁界
または導体を運動させる。電圧及び周波数に関する電力
規格は既に決まっているから、電磁力発生装置の設計開
発に際しては導体の量、相対速度、磁束密度、磁極の大
きさなどの設定が問題となった。

一般に、公知の電磁力発生装置は回転式であり、その設
計に際しては、運動するインターフェイスにおけるブラ
シによる送電、他の可動部分、例えばローターの軸受や
出力軸のモニター及び保守などの問題を処理しなければ
ならない。

超電導分野における最近の研究開発の結果、超電導材が
超電導状態となる温度が著しく高くなっている。即ち、
比較的高い温度で超電導状態となる材料の改良が行なわ
れた結果、超電導の実用化だけが残された問題である。

超電導材は今日タイプ■またはタイプＩＩの名称で知ら
れている。タイプＩの超電導材は主として鉛や錫のよう
な元素タイプであり、超電導状態に移行する時外部磁界
を完全に排除するが、この排除には限界がある。タイプ
ＩＩの超電導材はタイプ！の超電導材よりはるかに微弱
なｉｎ　ｓをも完全に排除する。磁界が強くなるに従っ
て磁界は超電導材の狭く局限された“ピンホール”また
は“ビン”において透過し始める。磁界が強くなるに従
い、これらのピンの量及び分布密度も増大する。

マイスナー効果は超電導材が超電導状態に転移すると超
電導材片の内部から磁束が駆逐される現象である。制御
された条件下では、磁界の存在下でマイスナー効果は可
逆的である。磁界が存在し、超電導材の温度が臨界温度
よりも高い状態では磁界が超電導材を自由に透過する。

温度が臨界温度以下に降下すると、超電導材が超電導状
態に転移し、磁界を駆逐する。上記プロセスには仕事が
伴ない、その結果、熱が発生する。例えば極低温流体の
ようなヒート・シンクへの熱伝導を想定すれば、この熱
はほとんど発生と同時に除かれる。移動する磁束の密度
が大きければ発生する熱も大きい。除熱速度が一定なら
、磁界駆逐速度は磁界密度が低ければ速く、磁界密度が
高ければ遅くなる。

温度が臨界、温度以上に上昇すると、超電導材は再び常
態に転移し、磁界が再び超電導材を透過するようになる
。同様に、もし温度が臨界温度以下に維持されれば、超
電導材が磁界強度及び伝導電流の変化に応答する。

タイプＩ超電導材の場合、臨界温度で磁界ゼロの状態に
おける転移は二次転移であり、磁界の存在下における転
移はシステムの熱力学的状態及びこれに関連する潜熱に
不連続な変化が生じるから一次転移である。

タイプＩＩ超電導材の場合、磁界強度の増大を伴なう超
電・導状態から常態への転移は臨界磁界強度における一
次転移で不連続ではなく、臨界磁界強度に達するととも
に始まる不連続ジャンプの形で磁束透過量が増大する。

部分的な磁束透過により磁界持続に必要な反磁性エネル
ギーが軽減するから、臨界磁界強度を熱力学的臨界磁界
強度よりもはるかに大きく設定できる。

一般に、典型的なタイプＩＩの超電導材は臨界電流密度
に近づくに従って抵抗がゆるやかに増大する。抵抗増大
の結果として発熱量が増大し、この熱が超電導構造の温
度を臨界温度以上に高くする可能性がある０種々のタイ
プＩＩ超電導材がムＬユ■ｌ　４８　Ｂ　（１９８７）
の例えばＹａｓｕｈｉｒｏ　Ｉｙｅ等の論文２２４−２
２７　５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓ　ｏｆＳｉｎｇｌｅ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ＹＢａ
２（：ｕ、Ｏｘ”に記載されている。

これまでに発見された材料の超電導状態の安定性は３つ
の条件に関係がある。第１の最も重要な条件は（発明者
の知る限り）温度が臨界値またはそれ以下でなければな
らないということである。

臨界温度が液体窒素の沸点（７７°Ｋ）以上の種々の材
料が実験的に製造され、検討されている。最近発見され
た材料の１つはその臨界温度が１２５°にである。

第２の条件として、伝導し得る電流に限界がある。伝導
する電流（電流密度）が上限を超えると、超電導状態が
迅速に常態に戻る。この限界は材料の温度及び外部から
作用する磁界の強度に応じて可変である。

第３の条件として、超電導状態にある材料は外部から作
用する磁界に抵抗できるが、伝導される電流には上限が
ある。この限界は温度及び電流に応じて可変である。

超電導状態にある材料の温度が低下すると、材料はさら
に大きい外部作用磁界に耐えると共にさらに大きい電流
密度を支えることができる。

材料が常態から超電導状態への、及びこれとは逆方向の
転移時間を著しく短縮できる。

従来の超電導研究は材料の電流搬送能力及び転移温度に
向けられ、超電導技術の実用例はほとんど知られていな
い。

本発明では超電導材の超電導状態と関連するマイスナー
効果を利用して導体束に対して磁界を運動させることに
より、可動部分なしで発電を行なう。

本発明の好ましい実施例の場合、磁界を発生させる磁界
発生源を有する発電装置は磁界内に配置された導体束及
び導体束の両側に配置された１対の磁界分路を備える。

１対の分路はそれぞれ常態において超電導状態を維持す
るのに充分な温度に維持される超電導材の層を含む。超
電導材層は超電導状態と非超電導状態との間で互いに位
相はずれの関係にサイクルさせることにより導体束を横
切って磁界を往復させ、電磁力を発生させる。

第１図及び第２図では発電装置全体を参照番号１２で示
しである。第１図及び第２図は同じ発電装置１２を動作
サイクルの異なる位相で示す。

例えば、永久磁石のような磁界発生源のＮ極片１４とＳ
極片１６を結ぶ破線は磁界を表わす。

導体束１８はＳＮＮ両極極片１６１４間に配置され、そ
の両側は２つの超電導材薄膜２０．２２によって画定さ
れる。薄膜をほぼ台形として図示したが、他の形状を採
用してもよい。第１図及び第２図では薄膜２０．２２が
これも同じく台形の支持構造２４．２６の表面に形成さ
れている。

磁界は上下方向に形成され、導°体束１８は両磁極片間
に水平に配設されている（第１図及び第２図は簡略化し
た断面図である）。即ち、超電導材は導体束１８の両側
に、かつ両磁極片間のギャップに配置される。

薄膜２０．２２の超電導材は超電導状態を得るのに充分
な温度に、且つ磁界と平衡関係に維持される。１対の超
電導薄膜の一方は少量の電流が流れると常態である非超
電導状態にトリガーされる。電源及びコネクターは当業
者にとって公知であり、説明の必要がないから、図面で
は詳細な図示を省略しである。ただし、これらの構成部
分を第１図及び第２図ではトリガー・パルスを発生させ
るための電源及び両方の薄膜に交互に且つ周期的にトリ
ガー・パルスを供給するパルス分配手段を含むコントロ
ーラーＣと薄膜との接続を表わす２つの破線で略示した
。

薄膜２０がトリガーされると、磁界がその右方へ偏向さ
せられる（第１図）、これと同様に薄膜２２は超電導状
態となり、磁界を導体束１８を通って薄Ｉｌ！２０にむ
かって偏向させる。超電導薄膜２０．２２は周期的に超
電導状態と非超電導状態との間で互いに位相はずれの関
係となるように交互にトリガーされ、導体束１８を横切
って磁界が往復して導体中に交番電磁力が発生する。

第２図は薄膜２０が超電導状態となって磁界を右から、
左へ偏向させ、薄膜２２が非超電導状態となる逆の動作
サイクル段階を示す。

発生する電磁力の大きさは磁束密度、実際に導体を横切
る方向に運動する磁界の割合（或いは導体における磁束
密度の変化量）、導体に対する磁界の運動速度、及び運
動する磁界が横切る導体の量及び長さに応じて異なる。

また、発生する平均電磁力は発生可能な毎秒のサイクル
数に応じて異なる。

常態への復帰開始と同時に、即ち、正規インピーダンス
への復帰前にトリガー・パルスを終結させることができ
れば、自己加熱は最小限に抑えられ、理論的には材料が
超電導維持に必要な臨界温度またはそれ以下の温度に維
持される。この場合、トリガー・パルス終結後直ちに常
態から超電導状態への転穆が始まる。

第１図及び第２図に示す実施例の場合、支持構造２４．
２６は超電導薄膜２０．２２によってそれぞれ被覆され
た磁界分路である。図示実施例では、磁界分路の表面が
磁極片１４．１６の外面と同一平面の外側平行面を除い
て全部薄膜で被覆されている。この平行外面及び磁界発
生源をも超電導材で被覆すれば磁界の運動コースを変え
ることができる。

必要に応じて冷却材を使用する必要があり、冷却材の量
と種類は使用されている超電導材の種類に応じて選択さ
れる。超電導材を臨界温度またはそれ以下の温度に維持
するには冷却材が必要である。２つの薄膜２０．２２の
超電導状態を維持する方法の１つとして、ＳＮ両磁極片
間に冷却材を流動させて両薄膜と面接触させる方法が考
えられる。

支持構造２４．２６が磁界分路であれば、分路は低イン
ピーダンス磁気回路パスを形成し、磁界の大部分が導体
を横切って往復運動できるようにする。即ち、磁界を導
体束１８の一方の側または他方の側に“まとめる”こと
により、分路は磁界縁辺部を中央まで到達させることが
でき、る。分路はまた、磁界の移動を適度に遅らせる。

これにより磁界は超電導薄膜２０．２２の状態転移能力
に好適なベースで運動できることになる。

第１図及び第２図の実施例も第３図及び第４図の実施例
もモジュール構成であるから、単一ユーザー用サイズか
ら地域給電用サイズまでの任意の発電装置を設計するこ
とができる。特に余熱を宇宙空間へ放出することにより
必要な低温を発生させることのできる熱交換器を使用し
た場合、大気圏外用として用いることも可能である。

第３図及び第４図に示した実施例の構成は分路片を省略
し手、超電導素子の電導状態に応答して磁界がいずれか
一方の側へ膨出できるようにした点を除けば第１図及び
第２図の実施例と実買的に同じである。第３図及び第４
図の実施例においては、薄膜２０．２２を第１図及び第
２図の台形支持構造２４．２６の内面と同じ形状の薄い
支持構造上に配置するのが好ましい。第３図及び第４図
の薄い支持構造は構造的一体性を失うことなく極力薄く
形成しであるから、図示の薄膜２０，２２ハ対応の支持
構造を含むものと理解されたい。

この薄い支持構造は非磁性、非導電性の基板として作用
するセラミック材で形成すればよいが、非磁性ではある
が、電導性のアルミニウムや銅で形成してもよい。

第１図及び第２図の実施例とも第３図及び第４図の実施
例とも異なる実施例を第５図乃至第８図に示す。発電装
置１３はＳＮＮ両極極片３６３４間に磁気分路片３８．
４０，４２．４４と交互に配置した導体束２８．３０，
３２を有する。分路片のそれぞれは断面が円形であり、
超電導材薄膜で被覆されている。第５図では薄膜が常態
であり、破線で表わされる磁界がＳＮ両磁極片間をほぼ
垂直に通っている。第６図では分路片４０．４４上の超
電導薄膜が超電導状態にあり、分路片３８．４２上の超
電導薄膜は常態のままである。

（温度を臨界温度以下に低下させる必要があれば、磁界
発生源のＳＮ両磁極片間に冷却流体を循環させることは
いうまでもない。）上記の状態を反映して磁界は分路片
４０．４°４から遠ざかるように左右へ移動する。第７
図では、分路片３８．４２上の薄膜は上述のトリガー・
パルスによってトリガーされている。従って、第７図は
第６図とは逆のサイクル段階を示し、磁界は第６図とは
反対の方向に移動させられている。この往復サイクルに
より、磁界は往復移動して導体を通過し、電磁力を発生
させる。

第８図の頂面図は導体束２８．３０を同じ多重巻きコイ
ルの両半体として構成することにより、コイルを１００
％有効にする態様を示す。

第５図乃至第８図の実施例でも第１図乃至第４図の実施
例に関連して述べたのと同様のコントローラーが採用さ
れるが、その場合、図示のような往復サイクルが生じる
ようにコントローラーの出力パルスが他のすべての薄膜
に分配される。

第９図及び第１０図にはさらに他の実施例を示した。こ
の発電装置４６は超電導材薄膜で被覆され、（温度を超
電導材の臨界温度またはそれ以下に維持することにより
）恒久ブロック状態とした３つの平行遮蔽板４８．５０
．５２を有し、この遮蔽板が２列の永久磁石！５４．５
６を磁気的に分離する。図面では各列が２個の磁石５８
．６０及び６２．６４だけを有するように図示したが、
各列は所要の出力レベルを達成するのに必要な数の磁石
を直列に備えることができる。隣接するＳＮ磁極片間の
、超電導材薄膜で被覆された一連の板で囲まれるように
導体６６を配置する。

遮蔽板６８は恒久ブロック状態とし、上方窓板７０．７
２及び下方窓板７４．７６は上記実施例に関連して述べ
たトリガー・パルスによって非超電導状態にトリガーさ
れている。列５６においても構成は同様であり、上方窓
板８０．８２、下方窓板８４及び遮蔽板８８の間に導体
７８を配置する。

第９図では列５４でも列５６でも破線で示すように磁界
が下方へ偏向された状態を示しである。

即ち、上方窓板７０，７２及び８０．８２は超電導状態
にあり、下方窓板７４．７６及び８４．８６は非超電導
状態にトリガーされ、磁界が導体６６．７８の下方域へ
移動することができる。

他の実施例と同様に超電導状態に復帰するには超電導薄
膜またはその支持構造と接触する冷却流体の熱伝導が必
要となる場合がある。

第１０図には反対の動作サイクル段階を示した。即ち、
下方窓板７４．７６及び８４．８６が超電導状態に戻り
、上方窓板７０．７２及び８０．８２が非超電導状態に
トリガーされている。窓板は磁界を一時的にブロックす
ることにより磁界を導体に入出させるのに利用される。

第１１図に示す他の実施例では、遮蔽板４８．５０．５
２をセグメントに分割してギャップを形成している。こ
の構成は複数の磁石５８．６２の導体と対向する端部の
極性が反転する場合に好適である。

第９図乃至第１１図の実施例では、急激なピークのある
出力が現われると思われる。導体に作用する磁界は極め
て短い転移時間でＯ値から最大値へ、同様に、最大値か
らＯ値へ変化するであろう。

出力を計算するため、目標出力に基づく直径の導体から
成る多重巻きコイルの半体として導体束を構成し、モジ
ュールの長さを６．１メートル（２０フイート）、ギャ
ップの幅を５．０８センチ（２インチ）に設定した場合
を例に取って検討する。ギャップ幅は磁極片の一方の側
から他方の側までの測定値であり、第１図には長さＡｃ
として示した。ギャップの断面積は３，０９７ｃｍ２で
ある。

個々の導体の断面積、目標電流に基づく導体束の断面積
、及び導体束の実装密度を知ることにより出力を計算で
きる。発明者の計算は次のようなパラメーターを前提と
した：ギャップにおける磁束密度は約５，０００ガウス
、電流限界は５０アンペア、ピーク電圧出力は１２０ボ
ルト。目標出力を１２０ボルト、５０アンペアと規定す
ると、システム・インピーダンスは２．４オーム（１２
０÷５０）でなければならない。８ＡＷＧの銅線を使用
し、銅の導電率が正規値であれば、インピーダンスが２
．４オームとなる導体の長さが１，１６１ｍとなる。

モジュールの長さを６．１ｍにするためにはコイルの各
ターンは１２．２ｍでなければならない。

従って、計算長に基づくターン数は９５ターンとなる。

上記のような導体束断面積を制御基準として利用してコ
イルのターン数を再計算する。密度が８０％であれば、
再計算されたターン数は６２ターンとなる。６２ターン
とするためには、銅線が７５６ｍでなければならず、シ
ステム・インピーダンスは抵抗０．０００６３オームの
８ＡＷＧ導体を使用する場合、　７５６ｍでなければな
らない。

従って、出力電流（１２０ボルト）は約７７アンペア（
１２０÷１．５６＝　７６．８アンペア）である。

出力電圧はコイルを通過して移動する磁束と、コイルの
巻数と、磁束を往復穆勤させて導体を通過させる毎秒の
サイクル数との積に等しい。１２０ボルトの出力電圧を
維持するのに必要な振動周波数を求めると周波数１２．
６ヘルツが得られる。

従って、サイクル周波数を１２．６ヘルツに維持できれ
ば、上記のような６．１ｍのモジュールで７６．８アン
ペア、１２０ボルト（９，２キロワツト）が得られる。

言うまでもなく、導体は自己加熱によって多量の冷却材
が蒸発しないように断熱しなければならない。このため
には、上記大きさのセラミック・ケーシングで導体束を
囲めばよい。極低温において、銅の導電率が高まるから
、その分だけ細い導体を使用し、巻数を増やしてコイル
を形成することにより出力を高めることができる。

モジュールに電流を循環させるには長さ６．１ｍのモジ
ュールを垂直に配置し、冷却材が底部から流入し、頂部
から排出されるようにすればよい。

本発明の実施例はいずれも交流を発生させる。

従来の発電機と同様に、ソリッドステート・ゲート装置
を利用することにより直流出力を発生させることができ
る。超電導材の状態を変化させるのに必要な本発明のト
リガー・パルスは公知の手段によって電子的にゲートす
ることができる。

種々の超電導薄膜に周期的に順次トリガー・パルスを供
給するためには、簡単なコントローラーを設けてパルス
をゲートすればよい。゛所定のシーケンスで超電導薄膜
にトリガー・パルスを送る他の手段を利用してもよい。

コントローラー、または種々の超電導膜に順次トリガー
・パルスを送るサイクル手段は装置自体もその回路構成
も公知であるから詳細な説明は省く。

例えばＩＯＫガウス以上の高い表面磁束密度を発生させ
ることのできる永久磁石は本発明における磁界発生源と
して好適である。

分路構造を採用する場合、透磁率が高く、磁界の残磁性
が低いねずみ鋳鉄で分路構造を形成すればよい。

磁界発生源として永久磁石を使用する場合について本発
明の種々の実施例を以上に説明したが、従来の電磁石ま
たは超電導コイルを使用してもよい。

以上に述べた実施例は可動部分を必要とせず、電気的パ
ルスによってトリガーされる。ただし、本発明の一般的
な概念は（例えば回転する超電導デフレクタ一群のよう
な）可動部分または（例えばレーザーまたは反射太陽光
線または２次高温流体の周期的ボンピングによる熱パル
スのような）他のトリガー発生源を有する発電装置にも
適用できる。

超電導構造が充分低い温度に維持されている限り、該構
造は超電導状態のままであり、限界はあるが、超電導材
が電流を導通している時でも、外部磁界の作用下にある
時でも、或いはこの２つの状態が混在する時でも同様で
ある。磁界が極めて強いか、伝導電流密度が極めて高い
時でも超電導状態を維持できる超電導材がある。個々の
超電導材は温度、磁界強度、及び伝導電流に関して固有
の特性曲線を有し、これらの曲線に照らして、臨界温度
以下の温度においては、もし超電導材が超電導状態のま
まであるためには外部磁界及び伝導電流の複合効果が平
衡しなければならない。

例えば、温度が一定なら、導電電流の増大が磁界強度の
低下と平衡しなければならない、超電導材が超電導状態
を維持する限界内の点において温度、伝導電流及び外部
磁界が平衡する状態にあるなら、伝導電流の増大が超電
導材をトリガーして再び常態に転移させる。

超電導構造が超電導状態のままであり、しかも外部磁界
内にある限り、超電導構造は固有のマイスナー効果を示
す。このマイスナー効果は超電導構造の内部から外部磁
界が駆逐されるという形で現われる。タイプ■超電導材
の場合、磁界が臨界磁界（Ｈｃ）以下なら外部磁界は完
全に駆逐される。磁界の値がＨｅを超えると、超電導材
は再び常態に戻る。逆に、磁界の値が限界値以下に低下
すると、超電導材は再び超電導状態に戻る。構成が均一
なタイプＩＩ超電導材の場合、転移は２段階で進行する
。Ｈｃ、以下で磁界は完全に駆逐される。磁界がＨａ、
以上、Ｈｃ、以下なら、超電導材は超電導状態のままで
はあるが、超電導材内部への磁界の透過量が増大する。

ただし、透過は不連続ジャンプの形で進行し、透過磁界
を°′ビン”と呼ばれる狭い領域に閉じ込める。磁界値
がＨｃ２以上になると、超電導材は常態に転移する。タ
イプＩ超電導材の場合と同様に、限界値Ｈｃ、及びＨａ
２における転移は可逆的である。

超電導構造は全体をタイプＩＩ超電導材で被覆された比
較的大きい容積となるように構成することができる。超
電導材薄膜が臨界温度以下であり、外部磁界がＨｃ、以
下であれば、外部磁界は薄膜からだけでなく薄膜で被覆
されている構造全体からも駆逐される。遮蔽された容積
内から磁界が移動すると磁力線が構造のいずれか一方の
側へ偏向させられる。磁界偏向の結果、ある程度磁界が
圧縮される可能性がある。圧縮によって増大した磁束密
度が限界値Ｈｃ１以下であれば、遮蔽されている容積内
には外部磁界が存在しない。

超電導構造が強い磁界内にあり、（特定の磁界強度及び
超電導材に関して）構造を超電導状態に維持するのに充
分な温度であれば、超電導材を常態に転移させ得る要因
は下記の３つである＝（１）温度上昇；（２）外部磁界強度の増大；及び（３）好ましくは短いパルスの形で超電導材に小さい電
流が加わること。

（構造が超電導状態に転移するのに伴なって）磁界が構
造の全容積から移動する。超電導構造に並置されている
導体を移動磁界が横切り、その結果、導体中に電圧が発
生する。この磁界移動に伴なって超電導材中にも電圧が
発生することはいうまでもない。ただし、もし導体が多
重巻きコイルのセグメントである場合には、超電導構造
中に発生する電圧は導体中に発生する電圧に比較して小
さい。

ただし、超電導構造と密着し、超電導構造が超電導状態
でなければ、即ち、超電導構造が両状態間の転移プロセ
ス中か、または正常な抵抗状態にある限り、超電導構造
中に発生するいかなる電流をも処理するように銅その他
の導電材薄層を組み込むことも可能である。

（超電導構造中を流れる）トリガー電流が休止すると、
超電導構造は超電導状態に戻る。システム中を循環する
冷却流体は発生する熱を除き、超電導構造が臨界温度以
上の温度に転移する時間を極めて短くする。（材料工学
の進歩に伴なって臨界温度が次第に高くなり、室温に近
づく可能性があり、臨界温度が高くなれば、冷却材の必
要はなくなるであろう。）磁界の移動によって発生する
余熱及びトリガー電流からの自己加熱によって発生する
熱を処理する必要上、復旧がやや遅れることはいうまで
もない。

超電導構造が引き続き周期的に常態と超電導状態との間
で切換わると、外部磁界が両方向に移動する。即ち、駆
逐されて外方へ、次いで再び進入して内方へ移動する。

磁界の往復移動に伴ない、多重巻きコイル中で電圧極性
が交番する。コイルを電気的負荷に接続すると、交流が
流れる。

以上の説明から明らかなように、下記の理由からプロセ
スは電気的または機成的エネルギーによって直接駆動さ
れるのではない：（１）磁界発生源は完全な静止形手段でよい。

即ち、位置も強度も固定することができる；（２）コイルは磁界発生源に対して完全に静止したまま
でよい；及び（３）温度を変化させるだけでプロセスを駆動できる。

即ち、トリガー電流パルスは不要である。

プロセスが熱駆動されることは明らかであるが、それだ
けでなく、エネルギー・シンクさえあればよい。一般的
にはＬＮ２を冷却材として利用することによってこのシ
ンクが提供されている。

この冷却材を生成させるのにエネルギーが使用されるか
ら、エネルギー・ループは閉ループと考えることができ
、プロセスは熱／機械／電気エネルギー人力を電気／熱
エネルギー出力に変えるプロセス以外の何物でもないよ
うに考えられる。しかし、効率的な熱交換器によって余
熱を宇宙空間へ簡単に放出できる大気圏外では、エネル
ギー・コストは極めて低くなり、基本的には冷却材をシ
ステム中に循環させる手段だけがあればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２つの超電導材膜の一方を超電導状態で示す
本発明の第１の好ましい実施例の概略図である。第２図は、２つの超電導材膜の状態を反転させて示す第
１図の実施例の概略図である。第３図は、２つの超電導材膜の一方を超電導状態で示す
本発明の第２の好ましい実施例の概略図である。第４図は、２つの超電導材膜の状態を反転させて示す第
３図の実施例の概略図である。第５図は、すべての超電導材を非超電導状態で示す本発
明の第３の好ましい実施例の概略図である。第６図は、他のすべての超電導材を超電導状態で示す第
５図の実施例の概略図である。第７図は、第６図の超電導材の状態を反転させて示す第
５図の実施例の概略図である。第８図は、第５図の実施例を略示する部分頂面図である
。第９図は、本発明の第４の好ましい実施例の概略図であ
る。第１０図は、第９図の実施例を反対のサイクル段階で示
す概略図である。第１１図は、第９図及び第１０図に示した実施例の変形
の概略図である。１２．１３．４６・・・・発電装置１４．３４・・・・Ｎ極片１６．３６・・・・Ｓ極片１８．２８．３０．３２・・・・導体束２０．２２・・
・・超電導薄膜２４．２６・・・・支持構造３８．４０．４２．４４・・・・磁気分路４８．５０，
５２・・・・遮蔽板５８．６０．６２．６４・・・・永久磁石６６．７８・
・・・導体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁界を発生させる磁界発生源及び磁界内に配置さ
れた導体束を有する発電装置であつて、導体束の両側に
配置され、それぞれが常態において超電導状態を達成す
るのに充分な温度に維持される超電導材の層を含む１対
の磁界分路と；超電導材層を超電導状態と非超電導状態
との間で互いに位相はずれの関係でサイクルさせること
により導体束を横切って磁界を往復させ、電磁力を発生
させるサイクル手段とより成ることを特徴とする発電装
置。
（２）各超電導材層がトリガー・パルスを発生させる電
源に接続され、前記サイクル手段が超電導材層にトリガ
ー・パルスが交互にかつ周期的に供給されるように制御
するためトリガー・パルス用電源に接続されたコントロ
ーラーを含み、前記トリガー・パルスが超電導材層を非
超電導状態にトリガーするに充分な大きさを有し、この
ため磁界が導体束に入出するよう偏向されて電磁力が発
生することを特徴とする請求項第（１）項に記載の発電
装置。
（３）磁界発生源が相互間にギャップを形成するＮ極片
及びＳ極片を有する永久磁石であり、Ｎ極片とＳ極片と
の間に導体束を配置したことを特徴とする請求項第（２
）項に記載の発電装置。
（４）１対の各磁界分路がほぼ垂直であり、Ｎ極片とＳ
極片との間に配置され、内側面及び外側面を有する支持
構造部材を有することを特徴とする請求項第（３）項に
記載の発電装置。
（５）Ｎ極片及びＳ極片のそれぞれが両磁極片間のギャ
ップを画定する端面を有し、各支持構造部材が両磁極片
の端面間に嵌着され、２つの支持構造部材及び両磁極片
がほぼ中心に導体束が配置される内部チェンバーを画定
することを特徴とする請求項第（４）項に記載の発電装
置。
（６）サイクル手段がトリガー・パルスの休止後超電導
材層を再び超電導状態に戻すためチェンバーを循環する
冷却流体をも含むことを特徴とする請求項第（５）項に
記載の発電装置。
（７）導体束が多重巻きコイルの一半分から成ることを
特徴とする請求項第（１）項に記載の発電装置。
（８）磁界を発生させる磁界発生源及び磁界内に配置さ
れた導体束を有する発電装置であって、導体束の両側に
配置され、それぞれが常態において超電導状態を達成す
るのに充分な温度に維持される超電導材の層を含む１対
の支持構造部材と；超電導材層を超電導状態と非超電導状態との間で互いに
位相はずれの関係でサイクルさせることにより導体束を
横切って磁界を往復させ、電磁力を発生させるサイクル
手段とより成ることを特徴とする発電装置。
（９）各超電導材層がトリガー・パルスを発生させる電
源に接続され、前記サイクル手段が両超電導材層にトリ
ガー・パルスが交互に且つ周期的に供給されるように制
御するためトリガー・パルス用電源に接続されたコント
ローラーを含み、前記トリガー・パルスが超電導材層を
非超電導状態にトリガーするに充分な大きさを有し、こ
のため磁界が導体束に入出するよう偏向されて電磁力が
発生することを特徴とする請求項第（８）項に記載の発
電装置。
（１０）磁界を発生させる磁界発生源及び磁界内に配置
された複数の導体束を有する発電装置であって、複数の導体束とひとつ置きに磁界内に配置され、それぞれが常態において超電導状態を達成するの
に充分な温度に維持される超導電材の層を含む複数の磁
界分路と；超導電材層を超電導状態と非超電導状態との間で互いに
位相はずれの関係でサイクルさせることにより複数の導
体束を横切って磁界を往復させ、電磁力を発生させるサ
イクル手段を特徴とする発電装置。
（１１）各超電導材層がトリガー・パルスを発生させる
電源に接続され、前記サイクル手段が超電導材層にトリ
ガー・パルスが交互に且つ周期的に供給されるように制
御するためトリガー・パルス用電源に接続されたコント
ローラーを含み、前記トリガー・パルスが超電導材層を
非超電導状態にトリガーするに充分な大きさを有し、こ
のため磁界が導体束に入出するよう偏向されて電磁力が
発生することを特徴とする請求項第（１０）項に記載の
発電装置。
（１２）複数の導体束のそれぞれが矩形であることを特
徴とする請求項第（１１）項に記載の発電装置。
（１３）複数の磁界分路のそれぞれが円形断面を有する
ことを特徴とする請求項第（１１）項に記載の発電装置
。
（１４）複数の導体束が複数の多重巻きコイル半体から
成ることを特徴とする請求項第（１３）項に記載の発電
装置。
（１５）磁界を発生させるための磁界発生手段及び磁界
発生手段が発生させる磁界内に配置された導体手段を有
する発電装置であって、導体手段の周りの磁界内に配置
された超電導遮蔽手段と；超電導遮蔽手段を超電導状態と非超電導状態との間でサ
イクルするようにトリガーして導体手段に対して磁界を
移動させ、交流電流を発生させるサイクル・トリガー手
段と；より成ることを特徴とする発電装置。
（１６）磁界発生手段が各列のそれぞれ１対の隣接する
磁石の極性が互いに逆となるように平行な２列に配列し
た複数の永久磁石から成り、導体手段が各列のそれぞれ
１対の隣接磁石間に配置した導体束から成り、超電導遮
蔽手段が複数の導体束のそれぞれに対応するようにそれ
ぞれが各列の２つの隣接する磁石の間に配置され、１対
の上方窓板、１対の下方窓板、及び上下窓板間に横断方
向に配置された遮蔽板を有する複数の遮蔽集合体から成
り、上下窓板のそれぞれ及び遮蔽板を超電導材層で被覆
したことを特徴とする請求項第（１５）項に記載の発電
装置。
（１７）超電導状態を達成するため上下窓板及び遮蔽板
上を流動する冷却手段をも備え、各対の上下窓板を電源
に接続すると、該電源が各対の上下窓板を交互にトリガ
ーして非超電導状態にすることによりそれぞれ１対の隣
接磁石間の磁界を上下窓板間に配置されている導体束に
対して移動させるトリガー・パルスを供給することを特
徴とする請求項第（１６）項に記載の発電装置。
（１８）磁界内に導体束を配置する発電方法であって、導体束の両側に超電導材を配置することと；マイスナー
効果を利用することによつて磁界を導体束に対して周期
的に往復偏向させることを特徴とする発電方法。
（１９）偏向ステップとして、１対の超電導材層の一方
にこの層を非導電状態にするのに充分な大きさの電気的
トリガー・パルスを供給し、前記１対の超電導材層の他
方へトリガー・パルスを切換えてこの第２層を非超電導
状態にすると同時に第１層を超電導状態に戻すのに充分
な温度に冷却し、両層間でトリガー・パルスを周期的に
切換えることにより、導体束を横切るように磁界を往復
させることを特徴とする請求項第（１８）項に記載の発
電方法。