JPH037056A - 進行波による駆動および推進方法 - 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 この発明は、進行波による駆動および推進方法に関し、
更に詳しくは、パルス幅変調をかけた磁界を磁性流体に
印加して、該磁性流体を進行波動させ、これにより適宜
の被駆動体を駆動したり。

自己推進させたりし得る新たな方法に関するものである
。

従来技術 従来より、各種の被駆動体に所要の進行波運動を付与し
、また何等かの物体を所要方向に推進させたりするアク
チュエータとしては、電動モータやエンジン等の回転式
駆動源が広汎に使用されている。すなわち、電動モータ
により進行波発生機構を駆動して、機械的に進行波運動
を生起させたり、またエンジンによりスクリューを高速
回転させて推進力を得るのが一般的な汎用技術である。

発明が解決すべき課題 前述した従来技術に係る進行波運動の付与手段や物体推
進手段は、基本原理的には既に殆ど完成の域に達した成
熟技術であって、この基本原理による限り大きな技術上
の改変は望めない。しかし、これら駆動源のエネルギー
変換効率に着目すると。

変換時に多くのエネルギーを熱として損失しており、ま
た大きな機械的運動を伴うために大きな騒音を生ずる等
の解決課題を内在している。

そこで本願の発明者は、これらの８題を克服するべく研
究を重ねた結果、磁性流体に進行波型の磁界を印加する
ことにより、各種物体に進行波型の運動や推進力を及ぼ
し得るのではないか、という点に課題解決の端緒を見出
した。すなわち、フェライト等の強磁性体の微粉を界面
活性剤で被覆し、これを種々の液体中にコロイド状に分
散させてなる磁性流体が、近時脚光を浴びるに至ってい
る。

この磁性流体は、液体としての流動性と磁性体としての
磁気特性とを併せ持つものであって、磁界が印加されて
いない状態では通常の粘性液体と同様の挙動を示す。し
かるに磁界が当該磁性流体に印加されると、磁性流体は
変形し粘性も高くなる特殊な性質を有している。

従ってこの磁性流体は、工業的に有用に活用し得る新素
材として着目され、■回転体と固定部との間に封入され
るシーリング材として、■磁性材料における磁区模様の
観察や磁気テープの現像等、磁気的潜像を肉眼で確認す
るための現像液として、■比重差のある物質を浮上沈降
分離するための重液として、また■インクジェット方式
による印字や画像の形成に際し、インク液滴の形状や飛
翔方向を磁気的に制御し得る磁性インクとしての用途等
が開発・実施化されている。

なお、磁性流体におけるその他の工業的利用に関して、
参考までに例示すれば、水中可動体の流体抵抗減少装置
に関してソ連特許第４５７６２９号が存在し、また片側
リニア誘導モータによる磁性流体の波動形成装置につき
言及した書籍資料（「産業用リニアモータＪ１９８１年
工業調査会出版）が存在する。

そして本願の発明者は、磁性流体の応用につき研究・検
討を進めた結果、この磁性流体を所要の密閉空間中に封
入し、外部から例えばパルス幅変調方式による進行波型
の磁界を印加することによって、この磁性流体に進行波
動を誘起させ得ることを突き止めた。そして前記磁性流
体を駆動媒体とすることにより、その利用分野として、
流体・粉体等の輸送用ポンプ、人工心臓の如き人体等へ
の人工補助循環器、更には潜水艦等の水中航行船舶の推
進機関への広汎な応用が考えられることが判った。

なお進行波は、一方向に伝わっていく波動を云う、ある
媒質中で波動現象が行なわれているときには１時間的に
振動が繰り返されることは同じであるが、山または谷に
着目するとき、これが定まった方向に移っていく場合と
、しからざる場合とがある。この山または谷が、定まっ
た方向に進むのを進行波という（ちなみに１弦の振動の
如く山または谷が定まった位置に現われ、何れの向きに
も進行しないものを定常波という）。このような進行波
状の運動は、広く自然界における生物の一部にみられる
ものであって、例えば海蛇、エイ、鯨その他バクテリア
の一部等は進行波運動により推進している。また人体の
食道や尿管等も、この進行波状の運動を行なって１食物
や液体の円滑な輸送に寄与していることが知られている
。

発明の目的 そこで本願に係る発明の目的は、前述した磁性流体が呈
する特異な性質に鑑み、在来の電動モータやエンジン等
の駆動源とは駆動原理を全く異にして、何等かの被駆動
体を駆動したり、また自己推進用の推進源とし得る新規
な手段を提供することにある。

課題を解決するための手段 前記ｉｐを克服し、所期の目的を達成するため、本発明
に係る進行波による被駆動体の駆動方法は。

密閉空間を画成する箱体において、その壁面の少なくと
も一部を可撓性に富む膜体で構成し、この密閉箱体中に
磁性流体を封入すると共に、この磁性流体に進行波型の
磁界を印加して、当該磁性流体およびこれに接する前記
膜体に進行波動を生起させ、これにより前記膜体の外に
存在する適宜の被駆動体に進行波型の運動を付与するこ
とを特徴とする。

また１本願の別の発明に係る進行波による推進方法は、
密閉空間を画成する箱体において、その壁面の少なくと
も一部を可撓性に富む膜体で構成し、この密閉箱体中に
磁性流体を封入すると共に。

この磁性流体に進行波型の磁界を印加して、当該磁性流
体およびこれに接する前記膜体に進行波動を生起させ、
これにより前述した密閉箱体を所要方向に推進させるこ
とを特徴とする。

実施例 次に、本発明に係る進行波による被駆動体の駆動方法お
よび推進方法につき、好適な実施例を挙げて以下説明す
る。第１図は、本発明に係る進行波による被駆動体の駆
動方法を、好適に実施し得る進行波動発生装置の一例を
示す概略説明図である。符号１ｏは、長形の密閉空間を
内部に画成する箱体を示し、その壁面の少なくとも一部
は、可撓性に富む膜体、例えば炭素繊維膜その他適宜の
高分子膜１２で構成されている。そして密閉箱体１０の
内部に、前述した磁性流体１４が充満状態で密封されて
いる。また同様の構造を有する密閉笛体１０ａが用意さ
れ、これは同じく炭素繊維膜１２ａを一方の壁面として
備えると共に、その内部に磁性流体１４ａを充満させて
いる。

この密閉箱体１０ａは、図示の如く、その炭素繊維膜１
２ａを、他方の密閉箱体１０における炭素繊維膜１２に
対し、所要の空間を保持して平行に対向配置させである
。また両炭素繊維膜１２゜１２ａで挟まれる長形の空間
における両側部を、例えば透明なガラス板１６．１６で
囲むことによって、上面および下面が可撓性に富む炭素
繊維膜１２．１２ａで構成され、両側面は透明板１６゜
１６で構成された長形通路１８が画成される。この長形
通路１８の左右における両開口部は、図示の如く透明な
ガラス管等からなる通路２０で連通接続され、これら長
形通路１８および通路２０に。

例えば水に代表される被駆動体としての液体２２を充満
させることにより、エンドレスな液体循環路が形成され
る。

前記２つの密閉箱体１０，１０　ａの外側には、その長
手方向に沿って所要間隔で、コ字状のコア２４．２４が
各対をもって配設され、各コア２４にはコイル２６が所
要回数だけ巻回されて、磁界形成手段を構成している。

この対をなすコア２４゜２４は、密閉箱体１０，１０　
ａに沿ってｎ個設けられているものとし、各コア２４．
２４にはノ（ルス幅変調された電流が加えられるように
なってしする。

すなわち、各対のコア２４．２４に形成される磁界の強
さは、経時的に変化するものであって、全体のコア群に
つき［９すれば、その磁界の強さの変化は、第３図に示
す如く進行波状に変遷する。なおパルス幅変調は、可変
電圧可変周波数インバータ等の汎用インバータにおける
パルス幅変調波形出力用に広く応用されているものであ
って、これ自体には特徴を有するものでない。

前述した如く、各対のコア２４．２４に磁界が形成され
ると、密閉箱体１０，１０　ａに封入した前記の磁性流
体１４，１４ａは、各コア２４に対応する部位において
磁気的影響を受けて変形する。しかも各対のコア２４．
２４には、パルス幅変調された電流が加えられているた
めに、磁性流体１４゜１４ａに及ぼされる磁界の強さは
経時的に変化する。従って、磁性流体１４．１４ａに接
している可撓性に富む炭素繊維膜１２，１２　ａは、こ
の磁性流体１４，１４ａの変形に応答して変形し、全体
として第２図に示す如く、当該炭素繊維膜１２，１２　
ａには前述した進行波動が誘起される。

このため、第２図に示す如く、長形通路１８および通路
２０からなるエンドレスな液体循環路に充満させた液体
２２は、前記長形通路１８の上下に位置する炭素繊維膜
１２．１２ａに誘起された進行波動により駆動され、液
体循環路を矢印Ａの方向に流動させられることになる。

従って、この磁性流体を利用した進行波動による駆動原
理によれば、磁性流体に接している可撓性に富む膜体を
介して、各種の流体や粉体等の被駆動体を一方向に移動
させることができるポンプとして好適に実用化し得る。

また人体等の手術時に使用される人工心臓の如く１派動
的に流体を移送する必要がある人工補助循環器として、
医療分野での用途には殊に好適であると考えられる。

なお、進行波動により誘起される流れには、振動流成分
と定常流成分とが混在することになるので、通常の流体
輸送機構の他に、特殊な利用用途、例えば、粉体定量供
給装置の分野への応用が提案される。すなわち、通常市
販されている粉体供給装置では、粉体粒子同志が凝集し
て、粉体の定量供給をなし得なかったり、また装置内部
で粉体が付着して閉塞を生じ、粉体吐出が停止してしま
う等の不都合がある。そこで、本願に係る磁性流体を利
用した進行波動による駆動原理を、粉体供給装置におけ
る粉体供給路に応用して、凝集付着性を有する粉体を、
一定量連続に吐出させるのに使用することが可能である
。更に、前記進行波動による駆動原理を、粉体貯槽の排
出口に応用することによって、貯槽内の粉体を円滑に排
出するのにも使用し得る。

また、第１図に示す進行波動発生装置では、２つの炭素
繊維膜１２．１２ａを平行に対向させて、その間に画成
される液体循環路に充満される液体２２を駆動するもの
であったが、第４図に示す如く、密閉箱体１ｏの一方の
壁面にのみ炭素繊維膜１２を形成し、内部に磁性流体１
４を封入すると共に、前述したパルス幅変調を掛けた電
流をコアに加えるようにしてもよい、この場合も、炭素
繊維膜１２には進行波動が得られるので、これを利用し
て、潜水艦等の水中航行船舶その他海上船舶等の自己推
進源とすることができる。

なお図示の実施例では、進行波型の磁界をパルス幅変調
方式により生起する場合につき説明したが５本発明はこ
れに限定されるものでなく、他の方式により進行波型の
磁界を生起させてもよいことは勿論である。例えば、複
数の正弦波からなる交流電圧を、磁気コイルに重畳的に
印加して進行波型の磁界を生起させたり、交流電圧の周
波数をコンピュータ制御により変化させ、これにより進
行波型の磁界を生起させたりすることが提案され、これ
も本願発明の範囲に含まれるものである。

発明の詳細 な説明した如く、本願に係る進行波による駆動および推
進方法によれば、パルス幅変調等により生起される進行
波型の磁界を、前記磁性流体に印加することにより、こ
の磁性流体を進行波動を行なう駆動媒体とし、該磁性流
体に接する可撓性に富む膜体に所要の進行波動を付与す
ることができる。従って、前記膜体の外に存在する各種
の被駆動体に進行波型の運動を付与したり、また磁性流
体を封入した密閉箱体を、所要方向に推進させたりし得
るものである。しかも所要の運動を行なわせるには、進
行波型の磁界を生起させるだけでよいから、エンジン等
の熱機関に比べてエネルギー変換効率が極めて優れてい
る。殊に電磁コイルに超電導技術を併用することにより
、エネルギー損失を更に抑制することが期待される。

また、この駆動および推進方法を実施し得る装置は、原
理的にみて機械的に複雑な可動部は有さないので、長期
に亘り安定した稼動が得られ、かつ静粛な運転が達成さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る進行波による被駆動体の駆動方
法を好適に実施し得る進行波動発生装置の概略説明図、
第２図は、第１図に示す装置において、循環路中の液体
が進行波動状に駆動されて一方向に流動させられる状態
を示す説明図、第３図は、全体のコア群における磁界の
強さが進行波状に変遷する状態を示す説明図、第４図は
、密閉箱体の一方の壁面にのみ膜体を形成し、内部に封
入した磁性流体をパルス幅変調した磁界により駆動して
、潜水艦等の自己推進源とし得るようにした機構の概略
構成図である。 Ｏ・・・密閉箱体 ４・・・磁性流体 ８・・・長形通路 ２・・・液体 ６・・・コイル １２・・・膜体 １６・・・透明板 ２０・・・通路 ２４・・・コア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕密閉空間を画成する箱体において、その壁面の少
   なくとも一部を可撓性に富む膜体で構成し、この密閉箱
   体中に磁性流体を封入すると共に、この磁性流体に進行
   波型の磁界を印加して、当該磁性流体およびこれに接す
   る前記膜体に進行波動を生起させ、これにより前記膜体
   の外に存在する各種の被駆動体に進行波型の運動および
   定常の運動を付与することを特徴とする進行波による被
   駆動体の駆動方法。 〔２〕前記進行波型の磁界は、パルス幅変調方式により
   付与される請求項１記載の被駆動体の駆動方法。 〔３〕密閉空間を画成する箱体において、その壁面の少
   なくとも一部を可撓性に富む膜体で構成し、この密閉箱
   体中に磁性流体を封入すると共に、この磁性流体にパル
   ス幅変調方式による進行波型の磁界を印加して、当該磁
   性流体およびこれに接する前記膜体に進行波動を生起さ
   せ、これにより前記密閉箱体を所要方向に推進させる ことを特徴とする進行波による推進方法。 〔４〕前記進行波型の磁界は、パルス幅変調方式により
   付与される請求項３記載の被駆動体の駆動方法。