JPH0564314A

JPH0564314A - リニア式カプセル型走行装置のリニアカプセル駆動制御方法

Info

Publication number: JPH0564314A
Application number: JP3244538A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Fujisawa; 友二藤沢; Osamu Araki; 修荒木; Toshirou Gouriki; 俊郎合力; Takashi Misago; 崇三砂; Toshiaki Murata; 俊明村田; Bunichi Tochiyama; 文一栩山; Yoshiaki Asano; 嘉章浅野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアカプセルの駆動制御方法を提供する。【構成】磁化コイル３の極性を永久磁石16と異なる極
性として上流側のセンサ10よりも上流側に位置するリニ
アカプセル４の永久磁石16を吸着してリニアカプセル４
を下流側に走行させ、次いで、磁化コイル３のインダク
タンスによる電流の立ち上がりの遅れおよびリニアカプ
セル４の速度から上流側のサンサ10によって永久磁石16
を検知してから永久磁石16が磁化コイル３の中央付近に
位置する時間を算出し、上流側のサンサ10によって永久
磁石16を検知してから算出した前記時間経過後に磁化コ
イル３の極性を永久磁石16と同一に切替え、これにより
磁化コイル３によって永久磁石16を反発してリニアカプ
セル４を更に下流側に走行させ、これを各々の磁化コイ
ル３ごとに繰り返す。

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
るためのリニア式カプセル型走行装置のリニアカプセル
駆動制御方法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
からなるリニア式カプセル型走行装置のリニアカプセル
駆動制御方法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、走行車輪を
有する非磁性体からなるカプセルの外周面に環状の永久
磁石を取り付けてリニアカプセルを構成し、非磁性体か
らなるパイプの長手方向に所定間隔をあけて、その極性
が変換可能な複数の環状の磁化コイルを連設し、前記磁
化コイルの上流側および下流側に前記リニアカプセルの
永久磁石の位置検出センサを配設し、前記磁化コイルの
極性を前記永久磁石と異なる極性とすることにより前記
上流側の位置検出センサよりも上流側に位置する前記リ
ニアカプセルの前記永久磁石を吸着して前記リニアカプ
セルを下流側に走行させ、次いで、前記磁化コイルのイ
ンダクタンスによる電流の立ち上がりの遅れおよび前記
リニアカプセルの速度から前記上流側の位置検出サンサ
によって永久磁石を検知してから前記永久磁石が前記磁
化コイルの中央付近に位置する時間を算出し、前記上流
側の位置検出サンサによって前記リニアカプセルの永久
磁石を検知してから算出した前記時間経過後に前記磁化
コイルの極性を前記永久磁石と同一に切替え、これによ
り前記磁化コイルによって前記永久磁石を反発して前記
リニアカプセルを更に下流側に走行させ、これを各々の
前記磁化コイルごとに繰り返して前記リニアカプセルを
連続的に走行させることに特徴を有するものである。ま
た、前記磁化コイルに流す電流は、前記リニアカプセル
の前記永久磁石が前記磁化コイルと前記磁化コイルの下
流の磁化コイルとの中央に到達した際に最大電流になる
ようなタイミングで流し、前記電流が最大になる時間
は、前記磁化コイルのインダクタンスで決まるため固定
である電流の時定数と、前記上流の位置検出センサと下
流の位置検出センサとの間の距離が固定であるため前記
位置検出センサによる検知のインターバルによって測定
可能な前記カプセルの速度とから求めることい特徴を有
するものである。また、前記パイプの長手方向に所定の
間隔をあけて、前記リニアカプセルを検知するための複
数の区間センサを設け、前記区間センサによって走行す
る前記リニアカプセルを検知し、検知してから所定時間
経過した後に前記区間センサの下流側の区間にのみ電流
を流すことに特徴を有するものである。さらに、前記リ
ニアカプセルの走行区域を複数の区間に分割し、分割し
た区間ごとに別々の電源制御器、電源ケーブルおよび信
号ケーブルを配設し、分割した区間ごとに前記電源制御
器によって流す電流を制御することにより、複数個のリ
ニアカプセルの速度制御を分割した区間ごとに行うこと
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、24
は磁気シールドリング、25はストッパ、26は吸着装置、
27は３軸移動装置である。

【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を検出するためのセンサ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ステンレス、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。リニアカプセル４を検出す
るためのセンサ10（渦流型近接センサ、磁気センサ等)
は、磁化コイル３が位置する場所毎に、磁化コイル３か
ら少し離して磁化コイル３の上流側および下流側に取り
付けられている。センサ10の検知信号は増幅されて極性
変換装置20に入力される。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、前記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の幅は、磁化コ
イル３の幅より大きくしたほうが良い。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】図６は区間電源切替え装置の区間電源切替
え回路を示す回路図、図７および図８は電源切替え回路
を示す回路図である。図６において、28はサージ吸収
器、29はトリガ回路、30は入力回路、31は光結合素子、
図７において、32は３相整流回路、33は磁極切替回路、
図８において、34はベース電源回路、35は制御回路、36
はパソコン、37はGIBTベース信号、38 磁極切替セン
サ、39は区間切替センサである。

【００１９】

【作用】リニアカプセル４の走行原理は、以下の通りで
ある。図５に示すように、磁化コイル3aの極性を永久磁
石16と異なる極性とすることにより上流側の位置検出セ
ンサ10よりも上流側に位置するリニアカプセル４の永久
磁石16を吸着してリニアカプセル４を下流側に走行させ
る。次いで、磁化コイル3aのインダクタンスによる電流
の立ち上がりの遅れおよびリニアカプセル４の速度から
上流側センサ10によって永久磁石16を検知してから永久
磁石16が磁化コイル3aの中央付近に位置する時間を検出
し、上流側のセンサ10によって永久磁石16を検知してか
ら、算出した前記時間経過後に、即ち、永久磁石16が磁
化コイル3aの中央付近に来たら、磁化コイル3aの極性を
永久磁石16と同一に切替え、これにより、磁化コイル3a
によって永久磁石16を反発してリニアカプセル４を更に
下流側に走行させる。これを次の磁化コイル3b、3c・・
において順次繰り返して、リニアカプセル４を連続的に
走行させる。

【００２０】磁化コイル３に流す電流は、リニアカプセ
ル４の永久磁石16が、磁化コイル3aと磁化コイル3aの下
流の磁化コイル3bとの中央に到達した際に最大電流にな
るようなタイミングで流す。電流が最大になる時間は、
電流の時定数およびリニアカプセル４の速度から求めら
れる。電流の時定数は、磁化コイル３のインダクタンス
で決まるため固定である。一方、リニアカプセル４の速
度は、上流の位置検出センサ10と下流の位置検出センサ
10との間の距離が固定であるため、位置検出センサ10に
よる検知のインターバルによって測定可能である。リニ
アカプセル４の速度制御は、磁化コイル３の電源切替え
時間から算出されたリニアカプセル４の速度を基に電流
を制御（PWM 制御等) して行う。

【００２１】通電切替えは、所定間隔（５〜100m) 毎に
区間電源切替え装置21( 例えば、サイリスタ、トライア
ック) および通電区間センサ11によってなされる。区間
センサ11は増幅されて前後の区間の区間電源切替え装置
21の制御装置に繋がっており、リニアカプセル４が通り
抜ける際電源を切り、区間に進入した際、僅かに遅れて
電源を繋ぐ。区間センサ11によって走行するリニアカプ
セル４を検知し、検知してから所定時間経過した後に区
間センサ11の下流側の区間にのみ電流を流す。これを繰
り返すことにより、１区間のみの電源供給が可能とな
り、省電が実現できる。

【００２２】複数のリニアカプセル４の走行制御は、複
数の区間（１〜３Km）に分けて、夫々が独立して集積所
７に設置される制御電源切替え装置23a 、23b によって
行われる。制御電源切替え装置23a 、23b はリニアチュ
ーブ２に設けられた複数の電源ケーブル12によって繋が
っている。制御電源切替え装置23a 、23b は、上記各
区間毎に、１台のリニアカプセル４または複数量のカプ
セル６が連結されたリニアカプセル４の走行を制御す
る。また、これによって、リニアカプセル４の発車間隔
を設定できる。

【００２３】

【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) 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。 (2) 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。 (3) 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ごく
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。 (4) 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。 (5) 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。 (6) 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。 (7) リニアチューブ２を、磁化コイル３、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。 (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を取り付け
ことにより、電力を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】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

【図６】区間電源切替え装置の区間電源切替え回路を示
す回路図

【図７】電源切替え回路を示す回路図。

【図８】電源切替え回路を示す回路図。

【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、3a、3b、3c 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 23a 、23b 制御電源切替え装置 24 磁気シールドリング 25 ストッパ 26 吸着装置 27 ３軸移動装置。 28 サージ吸収器 29 トリガ回路 30 入力回路 31 光結合素子 32 ３相整流回路 33 磁極切替回路 34 ベース電源回路 35 制御回路 36 パソコン 37 GIBTベース信号 38 磁極切替センサ 39 区間切替センサ。

フロントページの続き (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)発明者村田俊明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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行車輪を有する非磁性体からなるカプ
セルの外周面に環状の永久磁石を取り付けてリニアカプ
セルを構成し、非磁性体からなるパイプの長手方向に所
定間隔をあけて、その極性が変換可能な複数の環状の磁
化コイルを連設し、前記磁化コイルの上流側および下流
側に前記リニアカプセルの永久磁石の位置検出センサを
配設し、前記磁化コイルの極性を前記永久磁石と異なる
極性とすることにより前記上流側の位置検出センサより
も上流側に位置する前記リニアカプセルの前記永久磁石
を吸着して前記リニアカプセルを下流側に走行させ、次
いで、前記磁化コイルのインダクタンスによる電流の立
ち上がりの遅れおよび前記リニアカプセルの速度から前
記上流側の位置検出サンサによって永久磁石を検知して
から前記永久磁石が前記磁化コイルの中央付近に位置す
る時間を算出し、前記上流側の位置検出サンサによって
前記リニアカプセルの永久磁石を検知してから算出した
前記時間経過後に前記磁化コイルの極性を前記永久磁石
と同一に切替え、これにより前記磁化コイルによって前
記永久磁石を反発して前記リニアカプセルを更に下流側
に走行させ、これを各々の前記磁化コイルごとに繰り返
して前記リニアカプセルを連続的に走行させることを特
徴とするリニア式カプセル型走行装置のリニアカプセル
駆動制御方法。
【請求項２】前記磁化コイルに流す電流は、前記リニ
アカプセルの前記永久磁石が前記磁化コイルと前記磁化
コイルの下流の磁化コイルとの中央に到達した際に最大
電流になるようなタイミングで流し、前記電流が最大に
なる時間は、前記磁化コイルのインダクタンスで決まる
ため固定である電流の時定数と、前記上流の位置検出セ
ンサと下流の位置検出センサとの間の距離が固定である
ため前記位置検出センサによる検知のインターバルによ
って測定可能な前記カプセルの速度とから求めることを
特徴とする請求項１記載のリニア式カプセル型走行装置
のリニアカプセル駆動制御方法。
【請求項３】前記パイプの長手方向に所定の間隔をあ
けて、前記リニアカプセルを検知するための複数の区間
センサを設け、前記区間センサによって走行する前記リ
ニアカプセルを検知し、検知してから所定時間経過した
後に前記区間センサの下流側の区間にのみ電流を流すこ
とを特徴とする請求項１または２記載のリニア式カプセ
ル型走行装置のリニアカプセル駆動制御方法。
【請求項４】前記リニアカプセルの走行区域を複数の
区間に分割し、分割した区間ごとに別々の電源制御器、
電源ケーブルおよび信号ケーブルを配設し、分割した区
間ごとに前記電源制御器によって流す電流を制御するこ
とにより、複数個のリニアカプセルの速度制御を分割し
た区間ごとに行うことを特徴とする請求項１、２または
３記載のリニア式カプセル型走行装置のリニアカプセル
駆動制御方法。