JPS62190517A - 流れ特性可変型電磁フロ−カプラ− - 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】 本発明は電磁式フローカプラー、特に、駆動される金属
流体流れの流量及び圧力を加減するための電磁フローカ
プラーに係る。

周知のように、電磁ポンプは電流及び交差磁場の相互作
用で人口と出口の間に差圧または圧力ヘッドを発生させ
る。この相互作用の結果、電流密度及び磁場がともゼロ
でない場所ならポンプ区域内の流体全体にわたり電磁力
が発生する。電流密度及び磁場がゼロでない各点におい
て、電磁力は電磁密度及び磁束密度ベクトルの大台さだ
けでなく、その相対的な方向によっても決定される。こ
の電磁力密度が、従って、差圧が最大となるのは電流及
び磁場が互いにかつ流体の流れ方向と直交する時である
。

電磁ポンプには基本的に２つのタイプがある。ＡＣ（交
流）ポンプとして知られる第１のタイプは液体金属に交
番磁界を印加する手段を含む。交流式電磁ポンプにおい
ては、交番磁界が液体金属中に対応のＡＣ電流を発生さ
せることによフてこれに力を作用させる。

直流式電磁ポンプの場合、定常電磁界及び定常またはＤ
Ｃ電流を流体金属に印加することでこれに対応の力を作
用させる。

典型的な構成として、直流式電磁ポンプは矩形ダクトよ
り成、２つの電極がダクトの両側壁と同一平面となるよ
うに取り付けられる一方、他の２面の導電壁が磁極面の
間に配置される。２つの電極を外部電源に接続すると、
電流がダクトを流れ、磁場と相互作用して、ダクトに沿
う一つの方向の電磁力及び差圧を発生させる。ポンプの
人口及び出口域は大ざっばには電極のエツジによって画
定される。これらの領域は磁極面エツジの相対位置に応
じて必ずしも一定ではない。理想的なポンプなら、電極
及び磁極面に囲まれた、磁力密度が最大のダクト容積に
すべての電流が閉じ込められる。しかし、現実には、電
極エツジの上流でも下流でもある程度の電流が磁場の縁
領域へ漏れる。これはポンプ効率を低下させるように作
用する。

ポンプに極めて高い信頼性が要求される液体金属冷却炉
には、５傘にわたって数馬力程度の小型直流式電磁ポン
プが使用されてきた。このような冷却炉に数千馬力の大
型の直流式電磁ポンプが使用されなかた主な理由は次の
２つである。（１）適当な高電流／低電圧の電源が得ら
れないこと、及び（２）高い抵抗損を伴わずに電源から
ポンプに高電流を伝送することの困難さ。直流式電磁ポ
ンプの駆動に好適な比較的低い電圧の高電流を発生させ
るファラデー・ディスク発電機などで適当な高電流／低
電圧の給電が可能であるが、このような電流発生装置に
伴う送電の問題を克服するために大きい電流パスを使用
しなければならない。上記２つの問題を克服するため、
２本のダクトを共通磁場内に並設し、一方のダクトが電
磁発電機として、他方のダクトが電磁ポンプとしてそれ
ぞれ作用するように構成することが考えられる。このよ
うな電磁ポンプの構成は一般に「フローカプラー」と呼
ばれ、Ｂｒ１１１の米国特許第２，７１５，１９０号及
びＰｕ１ｌｅｙの英国特許第７４５，４６０号に開示さ
れている。ただし、Ｂｒ１ｌｌ特許では発電ダクトもポ
ンプダクトも同じ寸法に構成され、均一な磁場が両ダク
トを横切っている。従って、どちらのダクトについても
、流量及び圧力差は同じであった。

典型的なフローカプラーでは、液体金属を駆動して発電
ダクトを通過させる。流体が共通磁場を通過するのに伴
い、発電ダクト中に大きい電流が発生し、短い低抵抗の
電極によってポンプダクトに伝達される。ポンプダクト
の電流と共通の磁場が相互作用してポンプダクト内の流
体を駆動する。その結果、発電ダクト内の第１の液体金
属の流れがポンプダクト内の第２の液体金属の流れに「
結合（ｃｏｕｐｌｅｄ）　」される。電流をポンプと同
じ場所で発生させるから、外部電源を利用する場合より
も低い電圧、高い電流を利用することができる。電圧が
低いから、端部電流積が軽減され、６０％程度の高い総
合効率が達成される。

液体金属冷却型高速増殖炉（ＬＭＦＢＲ）開発の初期に
おいて、液体金属を上述のような電磁ポンプによって圧
送できることがわかった。

このような電磁ポンプ及びフローカプラーは本来その構
造が’ｆｓ　ｍ−であり、可動部分を含まないから、原
子炉に用いるのに極めて有利である。１９８１年刊ＮＵ
ＣＬＥ八ＲへＮＥＲＧＹ、　［１，Ｆ。

Ｄａｖｉｄｓｏｎ等の論文”Ｓｏｄｆｕｍ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏ−ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｒ１５ｌ
ｅｙ　Ｎｕｃｌｅａｒ　ＰｏｗｅｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ”にはＬＭＦＢＲシス
テムにおける電磁ポンプ及びフローカプラーの利用が取
り上げられている。Ｎ磁フローカプラーは一方の液体金
属の流路から他方の液体金属の流路へ液体エネルギーを
伝達する。

それぞれの流路は２つの液体金属が混合しない゛ように
互いに隔離されている。

フローカプラーは典型的には等サイズのポンプダクト及
び発電ダクトを有し、ダクトはそれぞれの流路に接続さ
れ、永久磁石の磁極間に並置されている。ポンプダクト
及び発電ダクトは一方のダクトの流れによって発生する
電流が他方のダクトを通過することによって、駆動圧力
を発生させるように低抵抗の電極によって互いに電気的
に接続される。横に並んだ２木のダクトを２つの磁極間
に配置することにより、それぞれのダクトに等しい磁束
を発生させる。等しい磁場に等サイズのダクトを配置し
た場合、ポンプダクトを流れる流量を発電ダクトを流れ
る流量よりも大きくすることは不可能であることが判明
した。このような制約はポンプダクト内の流量が発電ダ
クト内の流量よりも大きくなければならない炉には不都
合である。

上記Ｐｕ１ｌｅｙ特許はダクトの深さに反比例して２つ
のダクト間で圧力の変換を行うことのできるフローカプ
ラーを開示している。この構成では、２つのダクト中に
等しい磁束密度が維持される。Ｐｕ１ｌｅｙ特許はまた
、流速をダクト幅に正比例して変化できるこなとも開示
している。２つのダクト内の圧力降下を等しく維持でき
るなら、断面積の大きい２次ダクトまたはポンプダクト
の流量を低く設定することによって断面積の小さいポン
プダクト内の流量を高くすることができる。Ｐｕ１ｌｅ
ｙ特許を検討した結果、このようなカプラーを構成する
各ダクトの磁束は従来通り互いに等しく、流圧または流
速はダクトの寸法に応じて変わることが判明した。とこ
ろが、ＦｕｌｌｅＶ特許は両ダクトを横切る磁場を等し
くするのに必要な、流体を逆平行に流す方式には言及し
ていない。

本発明の主要目的は駆動される流れの流量または圧力を
変化させることができる改良型の電磁フローカプラーを
提供することにある。

従って、本発明はこの目的に鑑み、（ａ）導電性流体を
含む別々の流路に接続される少なくとも第１のポンプダ
クト及び少なくとも第１の発電ダクトと、（ｂ）第１ポ
ンプダクト及び第１発電ダクトのそれぞれを流れる別々
の流体を電気的に接続し、第１ポンプダクト及び第１発
電ダクトのそれぞれを流れる流体にその流れの横断方向
に電流を伝導する回路手段とを含む流れ特性可変型用電
磁フローカプラーであって、（Ｃ）第１ポンプダクト及
び第１発電ダクトの流体に、電流及び流体の流れの横断
方向に第１及び第２の磁場を印加して、第１発電ダクト
を介し流体を駆動することにより第１ポンプダクトの流
体を強制的に流動させる手段と、（ｄ）第１発電ダクト
及び第１ポンプダクトにおける第１及び第２磁場の磁束
密度を異なるレベルＢ１及びＢ２にそれぞれ設定するこ
とにより、第１ポンプダクトを強制的に流動させられる
流体の流れ特性を第１発電ダクトを駆動される流体の流
れ特性よりも大きくする手段とを有することを特徴とす
る特許 を提案するものである。

以下、添付図面に従って本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は並置したポンプダクト３６及び発電ダクト３８
から成る流れ特性可変型電磁フローカブラ−１０を示し
た。この流れ特性可変型電磁フローカブラ−１０は導電
性仕切板２６と共にポンプダクト３６を形成する側壁１
４、頂壁１６及び底壁１８を含む。同様に、流れ特性可
変型電磁フローカブラ−１０は導電性仕切板２６と共に
発電ダクト３８を形成する頂壁２０、底壁２２及び側壁
２４を含む。壁１４、１６、１８、２０，２２及び２４
は銅のような高導電材から成り、導電性仕切板２６は銅
合金から成る。仕切板２６はポンプダクト３６と発電ダ
クト３８を電気的に接続することにより、両ダクトを、
その内部の流体の流れを横断する方向に電流が流れるよ
うにする回路手段として作用する。また、ダクト３６及
び３８のそれぞれ頂面及び底面に絶縁材から成る層また
はシート２８、３０を配置する。シート２８、３０は比
較的高い温度が予想される場合にはアルミナのような、
また、比較的低い温度が予想される場所にはガラス・エ
ポキシのような適当な絶縁材で形成すればよい。すでに
述べたように、発電ダクト３８内に、第１図に示すよう
に電流パス４８に沿った方向の電流が発生する。

側壁２４は電極として作用し、頂壁１６、２０は電流が
帰還電流パス５０ａに沿って流れることを可能にする帰
還導体として作用する。

同様に、底壁１８、２２は第２帰還電流パス５０ｂを形
成する帰還導体として作用する。

帰還電流パス５０ａ，５０ｂは側壁１４と接続し、この
側壁１４は電流を電流パス４８に沿って伝送し、ポンプ
ダクト３６を流れる液体、仕切板２６、次いで発電ダク
ト３８を流れる液体を通過させる電極として作用する。

すでに述べたように、電磁フローカブラ−１０は例えば
ナトリウムのような反応性液体金属が循環する液体金属
冷却型高速増殖炉用として特に好適である。このような
用途では、ポンプダクト３６内に内側保護ダクト５２を
配置すればよい。内側保護ダクト５２は比較的薄い、厚
さ約４０乃至６０ミルの、比較的高抵抗の導電材、例え
ばステンレススチール３０４及び３１６またはインコネ
ル７１８で形成すればよい。内側保護ダクト５２は側壁
１４、絶縁シート２８、３０、及び仕切板２６の内面に
形成される。第１図に示すように、発電ダクト３８内に
も同様の内側保護ダクト５４を設けることができる。

第１組の磁極３２ａ，３２ｂをそれぞれの軸線が垂直と
なるように整列させるから、これによって発生する磁場
４０も垂直な向きとなってポンプダクト３６を貫通する
。同様に、°第２組の磁極３４も第１図に示すようにそ
れぞれの軸線が垂直になるように整列させ、従って磁場
４２は垂直な向きとなって発電ダクト３８を貫通する。

周知のように、第１及び第２組の磁極３２．３４は永久
磁石でも電磁石でもよい。第１図から明らかなように、
第１組の磁、１ｉ３２ａ、３２ｂ間に形成されるエアギ
ャップＡを、第２組の磁極３４ａ、３４ｂ間エアギャッ
プＢよりも広く設定する。その結果、第２組磁極３４ａ
、３４ｂ間に発生する磁場Ｂ１の強さは第１組磁極３２
ａ、３２ｂ間に発生する磁場Ｂ２よりも大きい。

本発明の流れ特性可変型電磁フローカプラー１０は流れ
特性増幅器として動作することができる。この場合、流
れ特性はダクトに沿った液体金属の流量でも圧力上昇で
もよい。

流量増大器として動作させる場合、ポンプダクト３６の
ダクト高ｔ２、即ち、第１図に矢印４０で示す磁場方向
に沿った寸法を発電ダクト３８の対応寸法ｔ１よりも大
きく設定する。また、発電ダクト３８の磁束密度Ｂ１を
ポンプダクト３６の磁束密度Ｂ２よりも大きく設定する
。第１図から明らかなように、磁１３２ａ、３２ｂ間の
エアギャップを磁性３４ａ、３４ｂ間のエアギャップよ
りも広く設定することにより、発電ダクト３８内の磁場
Ｂ１がポンプダクト３６内の磁場Ｂ２よりも大きくなる
ようにする。

このように、ダクト高ｔ１、ｔ２及び磁束密度Ｂ１、Ｂ
２のいずれか一方または双方を変化させることにより、
ポンプダクト３６内の流量が発電ダクト３８内の流量よ
りも大きい、効率の高い動作が得られる。

第２の動作モードで、流れ特性可変型電磁フローカプラ
ー１０を増圧器として作用させることにより、ポンプダ
クト１４内流体の圧力上昇を発電ダクト３８内流体の圧
力降下よりも大きくすることができる。具体的には、発
電ダクト３８のダクト高ｔ１をポンプダクト３６のダク
ト高ｔ２よりも大きく設定するから、またはポンプダク
ト３６内の磁束密度Ｂ２を発電ダクト３８内の磁束密度
Ｂ１よりも大きく設定する。

°以　下　余　白 流れ特性可変型電磁フローカプラー１０を増圧器として
動作させるのに必要な上記設計上の条件はカプラーを流
量増大器として作用させるための設計条件とは全く逆で
ある。同じ設計で流量増大と増圧の双方を達成すること
は不可能である。増圧を達成するためには、比 （８２／Ｂｌ） （ｈ／ｌ１） を１より大きくすることで圧力比を１より大きくしなけ
ればならない。逆に、ゆるやかな流量増大を達成するに
は、比 （Ｂ２／Ｂｌ） （ｔｚ／ｌ１） を１より大きく設定して流量を１よりも大きくしなけれ
ばならない。

上記Ｐｕ１ｌｅｙ特許は一次元的な磁場、電流及び流れ
を想定し、電磁フローカプラーの中心域の外側に電流ま
たは磁場のフリンジ効果が全くないと仮定した上でフロ
ーカプラーを簡単に分析している。発電ダクトにおける
流量及び圧力降下の方程式は下記のような行列で表すこ
とができる。

ただし、Ｂ１は発電ダクトにおける磁束密度、ｔｌはダ
クト高、１１はダクト電流、Ｅｌは発電ダクト中に発生
する電圧、ΔＰ１は発電ダクト３８に沿った圧力降下、
Ｑｌは発電ダクト３８を循環する液体金属の流量である
。同様に、ポンプダクト３６における流量及び圧力上昇
の方程式を次のように表すことができる。

ただし、添字２はポンプダクト３６に関するパラメータ
である。

第３図は発電ダクト３８、ポンプダクト３６、及び両ダ
クト間に介在させた母線または導電性仕切板２６から成
る分布システムの電気的等価回路である。第３図に示す
電気的素子のうち、Ｒ１は発電ダクト３８を流れる流体
の、磁場Ｂ１内におけるオーム抵抗であり、Ｒ２はポン
プダクト３６を流れる流体の磁場Ｂ２内におけるオーム
抵抗であり、Ｒｃは発電ダクト３８からポンプダクト３
６に至るパス４８．５０における総抵抗であり、仕切板
２６及び壁１４．１６．１８．２０．２２．２４のオー
ム抵抗、及び液体金属と側壁１４．２４及び仕切板２６
に至る内側ダクト５２．５４の露出面との間のインター
フェース抵抗を含む。発電ダクト３８及びポンプダクト
３６に発生する電流及び電圧の関係は次のように表され
る。

発電ダクト３８内を循環する液体金属の流量Ｑ１及び圧
力降下ΔＰ１とポンプダクト３６内を圧送される液体金
属の流量Ｑ２及び圧力上昇ΔＰ２との関係は方程式（１
）及び（２）を書替えてＩＩ、Ｅｌ、Ｉ２及びＢ２の式
を求め、これらを方程式（３）を行列変換及び乗算する
と、 液体金属が矢印４６４７で示すように互いに反対の方向
に流れるこのような電磁フローカプラー１０は逆平行フ
ローカプラーと呼ばれる。

行列形式の第２方程式（４）はＱｌで除算することがで
き、流量比に関する下記式が得られる。

ダクトからのエネルギー流れを正、ダクトへのエネルギ
ー流れを負として示すための数学的記述法としてＱｌ及
びＱ２にそれぞれ反対の符号を付しである。流れを増大
するため流量比が必ず１よりも大籾くなるようにするに
は当然のことながら （ｔ２／　ｔ１） （８２／　Ｂ１） は式（５）の括弧で囲んだ項の逆数よりも大きくなけれ
ばならない。品質的には、第１図に示すようにポンプダ
クト高ｔ２が発電ダクト高ｈ１よりも充分大きいこと及
び１またはポンプ磁束密度Ｂ２がすでに述べたように発
電ダクト磁束密度Ｂ１よりも充分小さいことが必要条件
となる。

圧力比の式も訪導することができる。

（Ｂ２／Ｂｌ） （ｔ２／ｌｌ） を１よりも充分大きく設定しなければならない。これは
流量比と圧力比が互いに反比例することの証拠である。

フローカプラー１０の液圧効率ηは発電ダクト３８への
流れエネルギー人力に対するポンプダクト３６からの流
れエネルギー出力の比によって表わされる。

ηを正にするためマイナス符号を付しである。ΔＰ１を
ΔＰ２の関係（６）を式（７）に代入すると、 従って、効率ηは流量比の増大と共に無限に増大する。

しかしながら、この単純な理論はポンプ流量が増大する
とポンプダクト３６で発電作用が始まるという終端効果
を無視している。この効果はポンプダクト３６の正味圧
力上昇を、従って、効率ηを低下させる。

即ち、効率ηは流量比の特定の値に対応して最大値に達
しなければならない。

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ　
ａｎｄ＾ｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、　８４．　
ＡＩＡＡ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ。

１９８３のＬｉｑｕｉｄ　Ｍｅｔａｌ　Ｆｌｏｗｓ　ａ
ｎｄＭａｇｎｅｔｏｈｙｒｏｄｙｎａｍｉｃｓに掲載さ
れた論文穐Ｑｕａｓｉ−Ｏｎｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ
ｌ　　八ｎａｌｙｓｉｓ　　ｏｆ　　ａｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｃ　　Ｐｕｍｐ　　Ｉｎｃｌｕｄｉｎ
ｇ　　ＥｎｄＥｆｆｅｃｔｓ”でＷ、Ｆ、　Ｈｕｇｈｅ
ｓ及び１．Ｒ，ＭｃＮａｂが報告した数値的及び分析的
な研究は終端効果を含む直流式電磁ポンプの準−次元分
析を発展させた。この理論は直流式電磁発電機に導入さ
れ、さらに、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ａｓｔｒｏａｕ
ｔｉｃｓａｎｄ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ、　Ｖｏｌ、
　８４．　ＡＩＡＡ、　ＮｅｗＹｏｒｋ、　１９８３の
Ｌｉｑｕｉｄ　Ｍｅｔａｌ　Ｆｌｏｗｓ　ａｎｄ　Ｍａ
ｇｎｅｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓに掲載されたＩ
、Ｒ，ＭｃＮａｂ及びＣ，Ｃ，Ａｌｅｘｉｏｎの論文“
Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ＤＣＥｌｅｃｔｒｏ
ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｐｕｍｐ　ａｎｄ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏ
ｕｐｌｅｓｆｏｒ　Ｐｏｏｌ−Ｔｙｐｅ　ＬＭＦＢＲｓ
”において電磁フローカプラーにも利用された。その後
、ＥＰＲＩから１９８３年１２月に刊行された”Ｄｅｍ
ｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆＦｌｏｗ　Ｃｏｕｐｌｅｒ
ｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＬＭＦＢＲ″にＲ，Ｄ。

Ｎａｔｈｅｎｓｏｎ等が発表した実験的な研究において
、フローカプラー理論がまさに第１図に示すような試作
フローカプラーの作用そのものであることが明らかにな
った。

次に流量増大器または増圧器として作用する場合につい
てフローカプラーの準−次元分析を説明する。比較のた
め、流ＪＷＱに応じた効率ηのサンプル曲線を作成した
。第４図は両ダクトにおける磁束密度が等しい場合に高
さの比（ポンプダクト高ｔ２に対する発電ダクト高ｔ１
の比）が効率ηにいかに影響するかを示す。第４図から
明らかなように、高さの比が増大すると最適流量比値、
即ち、最大効率に達する流量比値も増大する。また、総
合的効果として、最大効率ηがやや低下する。第５図は
、ダクト高が等しい（ｔｌ−ｔ２）場合、流量増大器の
効率ηに磁束密度比 （Ｂ２／Ｂｌ）がいかに影響するかを示す。第５図から
明らかなように、磁束密度比が低下すると、最適流量比
値が増大し、最大効率ηも増大する。

増圧器の場合を第６及び７図にグラフで示した。高さ比
ｔｌ／１２の影響を第６図に示し、解り易くするため磁
束密度Ｂ１及びＢ２を等しいと想定した。第６図から明
らかなように、増大はｔ２／１１＜１の場合にのみ行わ
れる。磁束密度比の影響を第７図に示した。ここではグ
ラフを簡潔にするため、高さ比を１に固定した。第７図
から明らかなように、総合的には磁束密度比が増大する
に従って効率ηがやや高くなる。

第２図には本発明の他の実施例を示し、第１図の要素と
同様の要素には第１図における参照番号に１００を加算
した参照番号を付した。第２図の流れ特性可変型電磁カ
プラー１０は複数のポンプダクトを含む。即ち、フロー
カプラー１０は導電性仕切板１２７によって発電ダクト
１３８から分離された第２のフローダクト１３７を具備
する。また、矢印１４３で示すように磁束を垂直方向に
向ける第３組の磁極１３５ａ、１３５ｂによって磁場１
３３が形成された。本発明の他の実施態様として、２本
の発電ダクトと１本のポンプダクトで構成することも考
えられる。第２図に示す実施例では、ポンプダクト１３
６．１３７内を駆動される液体金属は互いに隔置されて
おり、矢印１４７．１４４で示すパスに沿ってそれぞれ
駆動される異種類の金属であってもよい。第２図には図
示しないが、発電ダクト１３８及びポンプダクト１３６
．１３７の内側に、ナトリウムのような液体金属による
腐蝕からの保護のための内側ダクトを設けてもよい。

第８図には本発明のさらに別の実施例を示し、第１図の
要素と同様の要素には第１図の参照番号に２００を加え
て参照番号を付しである。具体的には、第８図はポンプ
ダクト２３６及び発電ダクト２３８内の液体金属が２４
６．２４４で示す方向に、即ち、第８図の平面にむかっ
て流れる平行フローカプラー２１０を示す。平行フロー
カプラー２１０の構成は第１のＵ字形電極２１９及び第
２のＵ字形電極２１７から成るという点で第１及び第２
図の実施例と異なる。発電ダクト２３８は第１及び第２
電極２１９．２１７の部分、具体的には第１電極２１９
の側壁２２４及び底壁２２２と第２電極２１７の側壁２
１５とで形成される。絶縁部材２２８．２３０が互いに
平行に配置され、側壁２２４から側壁２１５に達してい
る。同様に、ポンプダクト２３６は第２電極２１７の側
壁２１４及び頂壁２１６と第１電極２１９の側壁２２３
とで形成される。絶縁部材２３１．２２７が互いに平行
に側壁２２３から側壁２１４にまで達している。矢印２
４０で示す第１磁場Ｂ１はポンプダクト２３６を通る。

矢印２４２で示す第２磁場Ｂ２が発電ダクト２３８を通
るため、矢印２３８ａで示すパスに沿って前記ダクト２
３８を流れる液体に電流が発生する。第１のＵ字形電極
２１９は矢印２５０ａで示すポンプダクト２３６への帰
還パスとして作用し、電流はパス２４８ｂを横切って流
れる。

同様に、第２のＵ字形電極２１７は電流がポンプダクト
２３６から発電ダクト２３８に流れるための帰還パス２
５０ｂとして作用する。第８図から明らかなように、液
体は発電ダクト２３８及びポンプダクト２３６内を同じ
方向に流れるが、電流はパス２４８ａ及び２４８ｂに沿
って対向方向に流れる。磁束密度Ｂ１及びＢ２だけでな
く、発電ダクト２３８及びポンプダクト２３６の高さを
も変化さることにより、ポンプダクト２３６内の流量ま
たは流圧を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流れ特性可変型電磁フローカプラーを
一部切り欠いて示す斜視図。 第２図は発電ダクトに第２ポンプダクトを連携させた本
発明の他の実施例を一部切り欠いて示す斜視図。 第３図は流量／圧力増大器として作用する本発明の流れ
特性可変型フローカプラーの電気的等価回路を略示する
回路図。 第４図は各ダクトの磁束密度が等しい場合の、電磁フロ
ーカプラーの効率とダクト流量比との関係を示すグラフ
。 第５図は各ダクトが同じ高さを有するフローカプラーの
各ダクトにおける流量比に応じた効率の動向を示すグラ
フ。 第６図はフローカプラーのダクトの磁束密度が等しい場
合、圧力比に応じた効率の動向を示すグラフ。 第７図はフローカプラーのダクト高が等しい場合、圧力
比に応じた効率の動向を示すグラフ。 第８図はポンプダクト及び発電ダクト内を液体が同じ方
向に流れる平行フローカプラーの側断面図である。 １０・・・・フローカプラー ２６・・・・仕切板 ２８．３０・・・・絶縁シート ３２ａ、４２ｂ、３４ａ、３４ｂ・＝・磁極３６・・・
・ポンプダクト ３８・・・・発電ダクト ４０．４２・・・・磁場

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）導電性流体を含む別々の流路に接続される少
   なくとも第１のポンプダクト及び少なくとも第１の発電
   ダクトと、 （ｂ）第１ポンプダクト及び第１発電ダクトのそれぞれ
   を流れる別々の流体を電気的に接続し、第１ポンプダク
   ト及び第１発電ダクトのそれぞれを流れる流体にその流
   れの横断方向に電流を伝導する回路手段とを含む流れ特
   性可変型用電磁フローカプラーであって、 （ｃ）第１ポンプダクト及び第１発電ダクトの流体に、
   電流及び流体の流れの横断方向に第１及び第２の磁場を
   印加して、第１発電ダクトを介し流体を駆動することに
   より第１ポンプダクトの流体を強制的に流動させる手段
   と、 （ｄ）第１発電ダクト及び第１ポンプダクトにおける第
   １及び第２磁場の磁束密度を異なるレベルＢ＿１及びＢ
   ＿２にそれぞれ設定することにより、第１ポンプダクト
   を強制的に流動させられる流体の流れ特性を第１発電ダ
   クトを駆動される流体の流れ特性よりも大きくする手段
   とを有することを特徴とする流れ特性可変型電磁フロー
   カプラー。 ２、発電ダクト及びポンプダクトが発電及びポンプダク
   トを介する磁場の方向に沿ってそれぞれ高さｔ＿１及び
   ｔ＿２を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の電磁フローカプラー。 ３、流れ特性が圧力上昇であり、フローカプラーが増圧
   手段として作用し、ポンプダクトを流動する流体の圧力
   上昇が発電ダクトを流動する流体の圧力、降下よりも大
   きくなるように比 （Ｂ＿２／Ｂ＿１）／（ｔ＿２／ｔ＿１） が充分大きく設定されることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の電磁フローカプラー。 ４、流れ特性が流量であり、フローカプラーが流量増加
   手段として作用し、ポンプダクトを流動する流体の流量
   が発電ダクトを流動する流体の流量よりも、大きくなる
   ように比 （ｔ＿２／ｔ＿１）／（Ｂ＿２／Ｂ＿１） が充分大きく設定されることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の電磁フローカプラー。 ５、第１ポンプダクトを第１発電ダクト近傍に配置した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電磁フ
   ローカプラー。 ６、回路手段が導電材から成って発電及びポンプダクト
   間の共通壁として配設された仕切板を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の電磁フローカプラー
   。 ７、磁場印加手段が磁束密度Ｂ＿１及びＢ＿２の第１及
   び第２磁場をそれぞれ印加する第１及び第２組の磁極か
   ら成り、設定手段が第１及び第２組の磁極間にそれぞれ
   第１及び第２のエアギャップを形成する手段から成り、
   第２エアギャップが第１エアギャップよりも長いことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電磁フローカ
   プラー。 ８、導電性流体が流動する別の流路に接続される第２ポ
   ンプダクトを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の電磁フローカプラー。 ９、発電ダクトを第１及び第２ポンプダクト間に並設し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の電磁
   フローカプラー。 １０、それぞれが導電材から成り、発電ダクトと第１ポ
   ンプダクト、及び発電ダクトと第２ポンプダクトの間に
   共通壁としてそれぞれ配設された第１及び第２仕切板を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の電
   磁フローカプラー。 １１、第２の発電ダクトを含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の電磁フローカプラー。 １２、前記ポンプダクトを第１及び第２発電ダクトのそ
   れぞれと並置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項に記載の電磁フローカプラー。 １３、それぞれが導電材から成り、第１発電ダクトとポ
   ンプダクト、及びポンプダクトと第２発電ダクトの間に
   それぞれ配設された第１及び第２仕切板を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の電磁フローカ
   プラー。 １４、印加手段が第１の方向に発電ダクト及び第１ポン
   プダクトを通る第１及び第２の磁場を印加することによ
   り、第１ポンプダクト、仕切板及び第１発電ダクトを通
   るパスに沿って電流を発生させ、第１ポンプダクトの流
   体を第１発電ダクトを流動する流体の流れ方向とは逆の
   方向に駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の電磁フローカプラー。 １５、回路手段が第１ポンプダクト及び第１発電ダクト
   のそれぞれを流動する流体を、電流が第１電流パスに沿
   って第１方向に第１発電ダクト中の流体を、第２電流パ
   スに沿って第２方向に第１ポンプダクト中の流体を流れ
   るように電気的に接続し、第１方向が第２方向とは逆で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電
   磁フローカプラー。 １６、印加手段が第１及び第２磁場を第２方向に第１発
   電ダクト及び第１ポンプダクトを第２方向に第１発電ダ
   クト及び第１ポンプダクトを通るように印加することに
   より、第１ポンプダクト及び第１発電ダクトのそれぞれ
   の内部の流体を共通方向に駆動することを特徴とする特
   許請求の範囲第１４項に記載の電磁フローカプラー。 １７、第１ポンプダクト及び第１発電ダクトが互いに隣
   接配置され、第１電流パスが第１の点から第１発電ダク
   トを通って第２の点に延び、第２電流パスが第３の点か
   ら第１ポンプダクトを通って第４の点に延び、回路手段
   が第２点から第３点へ電流を流すための第３電流パスを
   形成する第１導体手段、第４点から第１点へ電流を流す
   ための第４電流パスを形成する第２導体手段及び第３及
   び第４電流パスを互いに電気的に絶縁する手段を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の電磁フ
   ローカプラー。 １８、第１及び第２導体手段が第１及び第２の脚部分と
   これを結ぶブリッジ部分を有するそれぞれ第１及び第２
   のＵ字形導電部材から成り、第１導電部材の第１脚部及
   びブリッジ部分と第２導電部材の第２脚部分とが第１発
   電ダクトの３方の側をそれぞれ形成し、第１Ｕ字形部材
   の第２脚部分と第２Ｕ字形部材のブリッジ部分及び第１
   脚部分とが第１ポンプダクトの３方の側をそれぞれ形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の
   電磁フローカプラー。