(57)【要約】ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、ピストンを、磁性体製のピストンの外周表面部にピストン一回転中にピストンを数往復動させる２列１組の並列した左右凸部磁極で間を溝とした突条のサインカーブ磁極を数列設けたピストンとし、シリンダー内の円周方向には、ピストン一回転中に往復動する回数に合わせた左右凸部磁極に対向して配置された左右凸部の磁性体磁極と、磁性体磁極の間に位置する永久磁石とで構成され、ピストンを原動手段で回転させることにより磁気力でピストンの往復動運動を非接触に行うとともにピストンの往復動方向の負荷を支持するスラスト磁気軸受を数個形成してなる磁気回転往復動機構とした。
2015137517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動手段と、前記原動手段で回転するピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンを、前記シリンダーに間隙をあけ非接触に回転往復動動作を行うために、磁性体製の前記ピストンの外周表面部に前記ピストン一回転中に前記ピストンを数往復動させる２列１組の並列した左右凸部磁極で間を溝とした突条のサインカーブ磁極を数列設けたピストンとし、前記シリンダー内の円周方向には、前記ピストン一回転中に往復動する回数に合わせた前記左右凸部磁極に対向して配置された左右凸部の磁性体磁極と、前記磁性体磁極の間に位置する永久磁石とで構成され、前記ピストンを前記原動手段で回転させることにより磁気力で前記ピストンの往復動運動を非接触に行うとともに前記ピストンの往復動方向の負荷を支持するスラスト磁気軸受を数個形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。
【請求項２】
原動手段と、前記原動手段で回転するピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストン外周表部に、前記ピストンの往復動と直交する方向にサインカーブ形状に加工した円筒のバルク超電導体を設け、前記バルク超電導体を挟む形で円周方向の一部に超電導コイルと磁性体とで構成する電磁コイル磁極を設け、前記超伝導コイルに電流を流すことで発生する磁場により、前記ピストンを前記原動手段で回転させることにより生じる前記バルク超電導体の反磁性反発力で前記ピストンの往復動運動を非接触に作り出すとともに往復動方向の負荷を支持するスラスト磁気軸受を形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。
【請求項３】
前記超伝導コイルに、前記ピストンの回転に同期させて電流を流すことで、さらに前記ピストンの往復動方向の負荷を支持する超電導反発型磁気軸受を持つことを特徴とする請求項２に記載の磁気回転往復動機構。
【請求項４】
原動手段と、ピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンの外周表面部に、突条に螺旋形磁性体を配置し、前記螺旋形磁性体の間には螺旋状に永久磁石を配置して構成する複数列の螺旋形状磁極を設け、前記シリンダー内面に螺旋状形状磁極と所定の間隙を保ってバルク超電導体を設け、前記バルク超電導体が超電導状態に転移する極低温度以下にすることで、前記バルク超電導体に前記ピストン側で発生する螺旋状の磁場分布が、ピン止め効果により磁場形成され、前記原動手段による前記ピストンの往復動運動により、螺旋的な回転および逆回転動作を作り出すとともにピン止め型バルク超電導軸受を形成し、ラジアル負荷とスラスト負荷を同時に支持してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。
【請求項５】
原動手段と、ピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンの外周表面部に、溝をもって突条に２本の螺旋形状磁性体を配置し、前記螺旋形状磁性体の間には螺旋状に永久磁石を配置して構成する複数列の螺旋形状磁極を設け、前記シリンダー内面には、前記螺旋形状磁極に対応する位置に前記ピストンに設けたと同数の複数列の磁性体の螺旋状磁極を形成し、前記原動手段による前記ピストンの往復動により、螺旋的な回転および逆回転動作をするとともにスラスト磁気軸受を形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の磁気回転往復動機構を、併用して用いたことを特徴とする磁気回転往復動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主に液体窒素を始め、液体水素、液体ネオン、液体ヘリウムあるいはそれらの気体などの極低温流体を極低温中で圧縮するために、ピストンの往復動運動に回転運動を加え、ピストンの回転によるピストンとシリンダーとの間隙の差により圧縮室への流体の出入りを非接触に切り替える遮蔽機構を採用した往復動容積型圧縮装置において、（１）ピストンの回転によってピストンの往復動動作を、あるいは、（２）ピストンの往復動作によってピストンの回転動作を、永久磁石あるいは超電導磁石の磁力による駆動で可能にした磁気回転往復動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  液体窒素や液体ヘリウムなどは極低温機器や超電導送電線の冷却のための極低温冷媒として利用されている。さらに、液体水素は、衛星打ち上げロケットの推進剤や半導体、液晶などの製造業における還元剤として利用されている。また、液体水素は、地球環境に負荷をかけない次世代のクリーンエネルギーとして注目されている。すでに、ドイツでは、水素燃料車用に液体水素ステーションが建設され稼動しているなど水素の需要が拡大している。【０００３】  我が国でも水素を利用した燃料電池自動車が開発中であり、その市販化が計画されている。また、燃料電池自動車に水素を補充するインフラとして４大都市圏を中心に水素供給ステーションの整備も進行中である。【０００４】  現在、燃料電池自動車に搭載される燃料タンクには、高圧圧縮ガスを充電可能な水素容器が開発されている。大気圧下での液体水素の密度は、高圧圧縮ガスの密度よりもかなり高く、水素の貯蔵あるいは輸送において、液体水素の方が有利である。従って、将来の水素エネルギー社会において、より密度の大きい液体の状態で水素を利用する方が輸送や貯蔵では、特に効率的である。【０００５】  また、液体水素温度２０Ｋでは、我が国で発見され、線材化が容易で扱い易い金属系超電導体二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）が使用可能で、研究開発も活発化している。【０００６】  このような将来のエネルギー社会において、極低温度沸点の液体水素や液体窒素などの貯蔵や輸送が増加するものと考えられる。したがって、それら液体の貯蔵や輸送装置の必要性も増してきている。現在、ＬＰＧやＬＮＧ輸送用大型極低温遠心ポンプが稼働しており、やや問題点もあるが液体窒素の輸送用に置き換えることが出来る。【０００７】  従来の極低温流体の輸送用ポンプの小型のものでは、遠心型液体窒素循環ポンプ（非特許文献１）が販売されているが、ポンプ部を除いた駆動部は常温に設置されるため、極低温と常温との断熱に長い軸が必要で無駄なスペースを有し、また、輸送方式が、遠心型のため効率が低く、高価格である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−５３９４７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】http://www.ipros.jp/product/detail/2000037626/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  従来、回転によって非接触に往復運動を行う機構には、磁性材料を用いたピストン外周上に複数のサイン曲線形状に凸部を設け、その凸部と対抗する位置のケーシング側に永久磁石と磁性体とで構成する複数の磁気回路を形成して、磁気力で１回転するごとに１往復動作が得られる往復動機構が考えられていた（特許文献１）。しかし、この機構では、ピストンの往復動による負荷と圧縮された圧力による負荷を支持するには、十分なスラスト支持力が得られない欠点があった。【００１１】  また、クランク機構やピストンにサイン形状の溝を切り、その溝に適合させたボールベアリングによって固体接触で動作する機械式回転・往復機構も考えられるが、極低温領域では、摩擦・摩耗の問題から恒久的な使用は不可能である。現状では、これらの機構の極低温での使用は、皆無である。【００１２】  そこで、本発明では、流体の吸入・吐出の弁の開閉にすきまの流体抵抗の差を弁の開閉機構として用いた往復動容積型圧縮装置において、軸の支持に動作流体を用いた流体軸受あるいは超電導磁石や永久磁石を用いた磁気軸受を用いてピストンの回転および往復動を高精度に保ち、ピストンの回転動作あるいは往復動動作の駆動に、永久磁石あるいは超電導磁石を用いることにより、ピストンの回転による往復動動作を、あるいは電磁コイルとバルク超電導体とで構成する往復動機構による往復動作に加えた回転動作を、非接触で可能にした磁気回転往復動機構を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】上記課題は次のような手段により解決される。  （１）原動手段と、前記原動手段で回転するピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンを、前記シリンダーに間隙をあけ非接触に回転往復動動作を行うために、磁性体製の前記ピストンの外周表面部に前記ピストン一回転中に前記ピストンを数往復動させる２列１組の並列した左右凸部磁極で間を溝とした突条のサインカーブ磁極を数列設けたピストンとし、前記シリンダー内の円周方向には、前記ピストン一回転中に往復動する回数に合わせた前記左右凸部磁極に対向して配置された左右凸部の磁性体磁極と、前記磁性体磁極の間に位置する永久磁石とで構成され、前記ピストンを前記原動手段で回転させることにより磁気力で前記ピストンの往復動運動を非接触に行うとともに前記ピストンの往復動方向の負荷を支持するスラスト磁気軸受を数個形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。  （２）原動手段と、前記原動手段で回転するピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストン外周表部に、前記ピストンの往復動と直交する方向にサインカーブ形状に加工した円筒のバルク超電導体を設け、前記バルク超電導体を挟む形で円周方向の一部に超電導コイルと磁性体とで構成する電磁コイル磁極を設け、前記超伝導コイルに電流を流すことで発生する磁場により、前記ピストンを前記原動手段で回転させることにより生じる前記バルク超電導体の反磁性反発力で前記ピストンの往復動運動を非接触に作り出すとともに往復動方向の負荷を支持するスラスト磁気軸受を形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。  （３）前記超伝導コイルに、前記ピストンの回転に同期させて電流を流すことで、さらに前記ピストンの往復動方向の負荷を支持する超電導反発型磁気軸受を持つことを特徴とする（２）に記載の磁気回転往復動機構。  （４）原動手段と、ピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンの外周表面部に、突条に螺旋形磁性体を配置し、前記螺旋形磁性体の間には螺旋状に永久磁石を配置して構成する複数列の螺旋形状磁極を設け、前記シリンダー内面に螺旋状形状磁極と所定の間隙を保ってバルク超電導体を設け、前記バルク超電導体が超電導状態に転移する極低温度以下にすることで、前記バルク超電導体に前記ピストン側で発生する螺旋状の磁場分布が、ピン止め効果により磁場形成され、前記原動手段による前記ピストンの往復動運動により、螺旋的な回転および逆回転動作を作り出すとともにピン止め型���ルク超電導軸受を形成し、ラジアル負荷とスラスト負荷を同時に支持してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。  （５）原動手段と、ピストンと、前記ピストンに所定の間隙を空けて外装されるシリンダーと、および前記シリンダー内に圧縮室を備え、前記圧縮室に連通した流体の吸入口及び吐出口の弁の開閉に前記ピストンとシリンダーとのすきまの流体抵抗の差を用いた往復動容積型圧縮装置において、前記ピストンの外周表面部に、溝をもって突条に２本の螺旋形状磁性体を配置し、前記螺旋形状磁性体の間には螺旋状に永久磁石を配置して構成する複数列の螺旋形状磁極を設け、前記シリンダー内面には、前記螺旋形状磁極に対応する位置に前記ピストンに設けたと同数の複数列の磁性体の螺旋状磁極を形成し、前記原動手段による前記ピストンの往復動により、螺旋的な回転および逆回転動作をするとともにスラスト磁気軸受を形成してなることを特徴とする磁気回転往復動機構。  （６）（１）〜（５）のいずれかに記載の磁気回転往復動機構を、併用して用いたことを特徴とする磁気回転往復動機構。
【発明の効果】
【００１４】  本発明は、主に極低温中で動作する非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置の往復動動作をピストンの回転で、あるいはピストンの回転を往復動動作から磁気力で作り出す機構で、ピストンの支持機構に非接触軸受を採用することにより全ての動作を非接触に行えるため、圧縮装置の高性能化および長寿命化が達成できる、従来にない全く新しい磁気回転往復動機構が期待できる。【００１５】  また、ピストンのラジアル方向負荷を非接触に支持するために動作雰囲気中の作動流体を利用した流体潤滑軸受や磁気力を利用した磁気制御型軸受、あるいは、超電導軸受を用いることにより達成し、回転往復動動作を本発明の永久磁石と磁性体との組み合わせによる磁気回転往復動機構および超電導反磁性効果を利用した磁気回転往復動機構および往復動機構を採用することで極低温における全機構が完全非接触に支持できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】非接触吸入・吐出機構を設けた常温から極低温まで幅広い温度領域で動作する往復動容積型圧縮装置に設置した永久磁石と、磁性体磁極を利用した磁気回転往復動機構の構成図である。
【図２】図１に示した永久磁石と、磁性体を利用した磁気回転往復動機構の詳細図であり、（Ａ）は磁気回転往復動機構の正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の一部拡大図である。
【図３】シリンダー内の圧縮室を含む往復動圧縮部のみを延設軸の先端部に位置させ、極低温領域に設置し、その他の機構は常温部に設置した、往復動容積型圧縮装置ポンプの図１に示した本発明の磁気回転往復動機構の構成図であり、（Ａ）は磁気回転往復動機構の正面図、（Ｂ）は側面図である。この構造は、極低温部での熱の発生を極力抑えるために駆動モータ（原動手段）、軸受部を常温に設置したものである。
【図４】非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置に採用したバルク超電導体の反磁性効果と、電磁コイルで発生する磁場との反発力を利用した極低温往復動機構の構成図である。バルク超電導体を回転方向にサインカーブ状に形成し、電磁コイルの磁極間で発生した磁場との反発力で回転により往復運動をする。
【図５】非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置に採用したバルク超電導体の反磁性効果と、電磁コイルで発生する磁場との反発力を利用した極低温往復動機構の他の実施形態の構成図である。バルク超電導体は、円筒形上で、電磁コイルは円筒形である。この構成では、ピストンの回転は、圧縮室の吸入・吐出の切り替えのために行うもので、ピストンの往復動動作に連動するものではない。また、電磁コイルに超電導コイルを利用することによりピストンの移動方向に対する大きな反発力を発揮することができ、高圧縮比を得るための往復動機構である。
【図６】図５に示したバルク超電導体と電磁コイルで形成する往復動機構を利用して往復動と往復動により回転動作を行う磁気回転往復動機構である。本実施形態では、ピストンの位置保持、固定側に設けた円筒状のバルク超電導体と、ピストン上に設けた永久磁石と磁性体とで構成する螺旋状の磁極との磁気力でピストンの往復運動によって回転・逆回転を行うものである。ピストンのラジアル方向の負荷は、螺旋状の磁極とバルク超電導体とでピン止め軸受により支持される。また、二つの磁気回転往復動機構をピストン軸上に設置し、往復動動作に伴うピストンの振動の抑制を行った構成である。左右両端に圧縮室を備える。
【図７】ピストン側の螺旋形状磁極と、シリンダー側のバルク超電導体に形成された螺旋形状ピン止め磁石から成る磁気回転往復動機構の詳細図である。また、この逆の構成も成り立つ（ピストン側にバルク超電導体、シリンダー側に永久磁石螺旋形状磁極）。
【図８】ピストン側の螺旋形状磁極及び永久磁石と、シリンダー側の螺旋状の磁性体とで構成される磁気回転往復動機構の詳細図である。また、この逆の構成も成り立つ（ピストン側に螺旋状の磁性体、シリンダー側に螺旋形状磁極及び永久磁石）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下、本願発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】  本発明における永久磁石と磁性体とで構成する磁気回転往復動機構の基本構成の一例を図１に示す。極低温の作動流体を用いたラジアル（流体潤滑）軸受でピストンのラジアル方向負荷を支持し、往復運動を永久磁石と磁性体とで構成した本発明の磁気回転機構を非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置の一例である。【００１９】  図２に永久磁石と磁性体で構成する磁気回転往復動機構の詳細図を示す。ピストンが原動手段（磁気カップリング）で一回転する間に３往復動する形式の機構である。【００２０】  磁気力は、固定側に設けた永久磁石３ｂと磁性体磁極３ａおよび磁性体磁極３ａ‘の図のような構成で発生する。すなわち、永久磁石３ｂのＮ極から発生した磁束３ｃは、図２（Ｃ）の環状矢印で示すように、主に磁性体磁極３ａの左凸部３ｄを通り、それに対抗するピストン側の左凸部磁極２ａを経て、ピストン内を通り、左隣のピストンの右凸部磁極２ｂ‘、さらに磁性体磁極３ａ‘の右凸部３ｅ’から永久磁石３ｂのＳ極に戻る磁気経路で発生する。【００２１】  磁性体磁極３ａと相対抗するサインカーブ磁極２の左右凸部磁極２ａ、２ｂが、原動手段（磁気カップリング）の回転でピストンの軸方向にずれると、磁気による復元力が働きサインカーブ磁極２は元の位置に戻ろうとする。その復元力により、ピストンは固定側の磁極からずれまいとピストン上のサインカーブ磁極２に沿って回転するとともに往復運動をすることになる。【００２２】  また、この復元力がピストンの軸方向支持を行うスラスト軸受の負荷能力になる。１回転３往復動形式では、固定側磁極は、図２の（Ａ）に示すように３箇所に配置でき、スラスト力は、３倍得られることになる。【００２３】  図３は、本発明の磁気回転往復動機構を設けた非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置一例で、ピストンの回転駆動（原動手段）にモータを採用した方式である。シリンダー内の圧縮室を含む往復動圧縮部のみを延設軸の先端部に位置させ、極低温領域に設置し、その他の機構は常温部に設置した往復動容積型圧縮装置を示したものである。この構造は、極低温部での熱の発生を極力抑えるために駆動モータ、軸受部を常温に設置したものである。【００２４】  図４は、磁気回転往復動機構を、バルク超電導体と、超電導電磁コイルと磁性体（電磁コイル磁極（スラスト磁気軸受））で構成する、非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置一例である。【００２５】  回転駆動（原動手段）には極低温への熱侵入を極力抑えるために真空断熱壁を介した磁気カップリングを設けた構成である。バルク超電導体の反磁性とバルク超電導体を挟んだ超電導電磁コイルで発生する磁場との反発力を利用した極低温往復動機構である。バルク超電導体をピストンの回転方向にサインカーブ状に形成し、回転方向の一部に設けた超電導電磁コイルの磁極間で発生した磁場との反発力でピストンの回転により往復運動をする。ピストンの１回転で１往復する構成であるが、１回転で数往復動する構成も可能である。【００２６】  図５は、往復動動作に円板状のバルク超電導体と超電導電磁コイルを組み合わせた構造で回転に同期させて電磁コイルに電流を流すことにより往復運動をする非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置一例である。【００２７】  非接触吸入・吐出機構を実現するためにはピストンの回転が必要で、ここでは、永久磁石とバルク超電導体とで構成するピン止め型超電導磁気カップリング（原動手段）を採用している。【００２８】  図５の往復動容積型圧縮装置では、ピストンの回転に同期させて超電導コイルＢの電流を増加させ、超電導コイルＡの電流を減少させることにより、コイルの発生磁場とバルク超電導体との反磁性による反発力でピストンは、圧縮工程の右側に移動する。それとともに、ピストンの回転により吐出口が開口状態に、吸入口が閉口状態になる。超電導コイルＡおよびＢの電流の増減を逆にすることにより、ピストンは、吸入工程の左側に移動することになる。【００２９】  この機構では、バルク超電導体と超電導コイルの発生磁場との反発力でピストンを動かすため一般的な吸引力を用いて行う往復動機構と異なり、往復動に対する位置制御を必要としない。【００３０】  図６は、永久磁石と磁性体とで構成する螺旋状磁極をピストン上に、それと対抗する固定側に螺旋状磁極の全幅よりピストンの往復動移動距離よりも短いバルク超電導体を固定側に設置してバルク超電導体にピストン上の螺旋状磁極による磁場を超電導状態となる極低温に冷却することで、ピン止め効果で着磁している。【００３１】  そして、図５に記載のバルク超電導体と超電導コイルとから成る往復動機構による往復動駆動で、ピストンを圧縮方向で正回転および吸引方向で逆回転させる磁気回転往復動機構を有する非接触吸入・吐出機構を設けた往復動容積型圧縮装置の一例を示したものである。【００３２】  図６の往復動容積型圧縮装置の往復機構は、超電導コイルＡ、Ｂおよび超電導コイルＣと各々のピストンに設置しているバルク超電導体とで成り立っている。超電導コイルＣの電流を増加して磁場を高め、超電導コイルＡおよびＢの電流を減少させて磁場を低下させることにより、各々のピストンに設けたバルク超電導体との反発力に差ができ、左側ピストンは、左側に螺旋状磁極に沿って回転しながら移動し、右側ピストンは、同じく螺旋状磁極に沿って回転しながら右側に移動することになり、各々の圧縮室の流体を圧縮することになる。【００３３】  また、超電導コイルＡおよびＢの電流を増加させ、超電導コイルＣの電流を減少させることでピストンは、回転しながら逆方向に移動し、圧縮室に流体を吸入することになる。【００３４】  図６の構成は、同一の往復動圧縮装置２台を図のように配置し、ピストンの往復動を相反する方向に稼働させることによりピストンの往復動による振動の抑制と圧縮比や圧縮容量の増大を図ったものである。【００３５】  図７は、図６の螺旋状磁極とバルク超電導体から成る磁気回転往復動機構の詳細図である。図８の固定側磁性体の代わりにバルク超電導体を配置してピストン側に形成された螺旋状磁極によりバルク超電導体が超電導状態になると、ピン止め効果により螺旋状磁極で構成される磁場分布に見合った磁場分布でバルク超電導体に螺旋状の磁極が形成される。【００３６】  バルク超電導体と磁性体との違いは、次の通りである。永久磁石と磁性体とでは、常に永久磁石と磁性体が近づこうが離れようが���気吸引力が働いている。しかし、バルク超電導体と永久磁石とでは、ピン止効果で磁場がバルク超電導体に着磁された状態では、永久磁石とバルク超電導体とでは磁気力は何も発生しない。どちらか一方が移動すると磁気力が発生する。その磁気力は近づこうとすると反発力が、離れようとすると吸引力が働き、常にピン止めされた位置に戻ろうという力が発生する。この磁気力によって全方向非接触に負荷を支持することができ、回転往復機構が支持軸受も形成することになる。【００３７】  図８は、螺旋状磁極と永久磁石と磁性体とで構成される螺旋状磁極から成る磁気回転往復動機構の詳細図である。図７のバルク超電導体を用いた形式と異なることは、常に他の形式のラジアル軸受が必要なことである。磁気回転往復動機構の動作原理は、図２での説明と同様であるが全周にわたって磁気回路が形成されるのでスラスト軸受としての負荷能力が図２の形式より大幅に増大する。【００３８】  なお、上記の例は、あくまでも本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく変形、他の態様は、当然本発明に包含されるものである。
【符号の説明】
【００３９】１      磁力回転往復動機構を備える往復動容積型圧縮装置２      サインカーブ磁極２ａ    左凸部磁極２ａ‘  左凸部磁極２ｂ    右凸磁極２ｂ‘  右凸磁極２ｃ    溝３      スラスト磁気軸受３ａ    磁性体磁極３ａ‘  磁性体磁極３ｂ    永久磁石３ｃ    磁束３ｄ    左凸部３ｅ    右凸部３ｅ‘  右凸部４      間隙５      往復圧縮部６      バルク超伝導体  
【図１】
2015137517.tif 000003
【図２】
2015137517.tif 000004
【図３】
2015137517.tif 000005
【図４】
2015137517.tif 000006
【図５】
2015137517.tif 000007
【図６】
2015137517.tif 000008
【図７】
2015137517.tif 000009
【図８】
2015137517.tif 000010
【国際調査報告】
2015137517.tif 000011
2015137517.tif 000012