(57)【要約】浮上回転する磁気軸受（１４）を用いて流体をポンプ送り又は混合するシステム（１０）システム及びポンプ送り又は混合システムに用いるための他のいろいろな構成部品を提供する。磁気軸受（１４）は、超伝導素子（２０）に密に近接させて流体収容容器内に設置される。磁気軸受に浮上を誘導するために必要な冷却は、超伝導素子に熱的にリンクされた別個の冷却源によって供給される。超伝導素子（２０）は、磁気軸受、容器並びにその中に収容されている流体が、所望の超伝導効果及びそれによってもたらされる浮上を創生するのに必要とされる低温に露呈されることがないように、熱的に隔絶される。磁気軸受を流体内で浮上させ、かつ、その磁気軸受を回転及び、又は安定化させるために容器の外部に設けられた手段を設けることによって、更に、随意選択としてとして超伝導素子自体を回転させ又は容器に対して相対的に移動させることによって、所望の効率的なポンプ送り又は混合作用が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記容器内に設置するための磁気軸受と、
前記磁気軸受を浮上させるための少なくとも１つの超伝導素子と、
前記超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶するチャンバーを画定する壁と、
前記超伝導素子に熱的にリンクされた別個の冷却源と、
前記磁気軸受又は超伝導素子を回転させるための原動デバイスと、
から成る流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２】
前記チャンバーは、前記超伝導素子から前記壁への熱伝達を最少限にし、所望の熱隔絶を達成するために拔気又は断熱処理されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３】
前記壁は、クライオスタットの外側壁であり、前記冷却源は、液体寒剤を保持する該クライオスタット内のチャンバーであることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４】
前記冷却源は、冷凍機であることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５】
前記熱的リンクは、前記超伝導素子と前記冷却源との間に延設されたロッドによって設定されることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６】
前記浮上する磁気軸受は、更に、前記壁の外部で前記超伝導素子に近接して配置された第１永久磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７】
前記磁気軸受は、更に、前記第１永久磁石から離隔して配置され、前記原動デバイスの一部を構成する駆動磁石との磁気結合を形成するための第２永久磁石を含み、該磁気結合によって該駆動磁石から該磁気軸受に駆動トルクを伝達する構成とされていることを特徴とする請求項６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８】
前記磁気軸受のための前記原動デバイスは、前記駆動磁石を回転させるためのモータを含むことを特徴とする請求項７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９】
前記第２永久磁石は、前記原動デバイスの一部を構成する反対極性のサブ磁石に対応する少くとも２つのサブ磁石を含み、該原動デバイスのサブ磁石と第２永久磁石のサブ磁石とが、互いに協同して前記磁気軸受をその回転中安定化させる構成とされていることを特徴とする請求項８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１０】
前記壁は、前記磁気軸受の下方にあり、前記容器は、該壁の上に座置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１１】
前記超伝導素子と前記壁の内側表面との間に約０．０１〜５ｍｍの間隙が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１２】
前記容器は、入口と出口を有し、前記回転する磁気軸受は、流体を該入口から出口へ圧送するポンプ送り作用を創生するための少くとも１つのブレードを備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１３】
前記容器は、完全に密封されており、前記磁気軸受は、前記流体を混合させるだけの働きをすることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１４】
前記磁気軸受の垂直回転軸線は、前記容器の垂直中心軸線から偏倚していることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１５】
前記容器は、頂部開口容器、密封された容器、使い捨て可能な容器、剛性の容器、入口と出口を有する容器、パイプ、及び可撓袋から成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１６】
前記超伝導素子は、前記チャンバーを画定する前記壁によって支持されており、該チャンバーは、回転運動を可能にする軸受を介して安定した取付構造体から支持されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１７】
前記冷却源は、寒剤を保持した静止容器であり、前記超伝導素子のための前記支持は、前記壁に固定的に連結されており、前記冷却源との動的熱連結を設定する熱的リンクによって提供されることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１８】
前記原動デバイスは、無端ベルトによって前記壁に結合されたモータであり、該無端ベルトが、該モータの回転運動を該壁に伝達して前記超伝導素子を回転させることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項１９】
前記冷却源は、前記壁に結合されており、該壁と共に回転することを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２０】
前記容器は、遠心ポンプ送りヘッドであり、該ポンプ送りヘッドは、該ヘッドの、前記超伝導素子に近接する側とは反対側の容器壁の中心部に入口を有していることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２１】
前記超伝導素子を収容した前記チャンバーは、前記磁気軸受の下方に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２２】
前記容器は、前記超伝導素子と前記磁気軸受の間に配置された安定した支持構造体によって支持されていることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２３】
前記磁気軸受は、前記超伝導素子の回転軸線に対して非対称の磁界を創生するように互いに異なる極性を有する第１磁石と第２磁石を含むことを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２４】
前記磁気軸受は、第１磁石と第２磁石を担持した少くとも１つの低背ロッドを含み、該ロッドは、前記容器の比較的狭い開口に挿入することができることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２５】
前記磁気軸受は、常態では互いに実質的に直角に交差する１対の互いに連結されたロッドを含み、該各ロッドは、同じ極性を有する第１磁石と第２磁石を担持していることを特徴とする請求項１６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２６】
前記１対のロッドは、共通の中心線の周りに回動自在にピンによって結合されており、容器の狭い開口を通して容器内へ挿入するために半ば折り畳まれた状態に回動させることができることを特徴とする請求項２５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２７】
前記１対のロッドのうちの少くとも一方は、可撓性材料で形成されており、前記容器の前記狭い開口を通して挿入する際変形させることができることを特徴とする請求項２５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２８】
前記原動デバイスは、前記超伝導素子に近接して、前記容器の、該超伝導素子が位置する側と同じ側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項２９】
前記超伝導素子は、環状であり、前記浮上する磁気軸受を回転させるための前記原動デバイスの少くとも一部分は、該環状の超伝導素子と同心関係に該超伝導素子に近接して配置されていることを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３０】
前記壁によって画定される前記チャンバーの一部分は、前記環状の超伝導素子を受容するために環状とされていることを特徴とする請求項２９に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３１】
前記原動デバイスは、一端に少くとも第１駆動磁石と第２駆動磁石を担持した軸を含み、該第１及び第２駆動磁石は、前記環状の超伝導素子を収容するための前記環状チャンバーと同心関係をなすように前記壁によって形成された、熱的に隔絶又は離隔された孔内に挿入されることを特徴とする請求項３０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３２】
前記超伝導素子を支持するためのプラットホームが前記チャンバー内に設けられており、該プラットホームは、前記別個の冷却源に熱的にリンクされていることを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３３】
超伝導素子を支持するための前記プラットホームと前記別個の冷却源との間の前記熱的リンクは、該冷却源からプラットホームにまで延設されたロッドによって設定されていることを特徴とする請求項３２に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３４】
超伝導素子を収容した前記チャンバーは、拔気されており、前記冷却源とプラットホームとの間の熱的リンクをも収容することを特徴とする請求項３２に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３５】
前記原動デバイスは、少くとも第１駆動磁石と第２駆動磁石を担持した軸を含むことを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３６】
前記磁気軸受は、
前記超伝導素子にサイズ及び形状において実質的に対応する浮上磁石と、
前記原動デバイスによって回転される前記第１及び第２駆動磁石に整列しており、互いに反対の極性を有する少くとも２つの被駆動磁石とから成り、
それによって、該浮上磁石が該磁気軸受を浮上させるのと併行して、該被駆動磁石が該第１及び第２駆動磁石から該磁気軸受に回転運動を伝達する構成とされていることを特徴とする請求項３５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３７】
前記冷却源は、液体寒剤を収容した容器又は閉サイクル冷凍機であることを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３８】
前記冷却源は、液体寒剤を収容した容器であり、超伝導素子を収容した前記チャンバーは、拔気されており、前記冷却源をも収容することを特徴とする請求項３７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項３９】
信号を発信する発信器と該信号を受信する受信器の一方が、前記磁気軸受又は前記容器のどちらかに設けられており、該発信器と受信器のうちの他方が、前記前記超伝導素子に近接して配置されており、該発信器によって発信された信号が該受信器によって受信されるまで、前記原動デバイスの作動が制止されることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４０】
前記容器は、遠心ポンプ送りヘッドであり、該ポンプ送りヘッドは、該ヘッドの、前記超伝導素子に近接する側とは反対側の壁の中心部に入口を有していることを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４１】
前記容器はパイプであり、前記超伝導素子を熱的に隔絶するための前記チャンバーを画定する前記壁は、該パイプの内部に配置されており、前記原動デバイスの一部を構成する複数の交互極性の駆動磁石を担持した被駆動軸を受容するための熱的に離隔又は隔絶された孔を含み、該複数の駆動磁石が、前記磁気軸受内又は磁気軸受上の対応する複数の被駆動磁石と磁気的に結合することを特徴とする請求項２８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４２】
前記容器はパイプであり、前記超伝導素子は、各々該パイプの外側表面から熱的に離隔又は隔絶された少くとも２つの超伝導部材を含み、前記磁気軸受は、各々前記少くとも２つの超伝導部材の１つに対応する少くとも２つの浮上磁石を含み、それによって、該磁気軸受が、該各超伝導部材とそれと対応する該浮上磁石との相互作用の結果として浮上せしめられることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４３】
前記磁気軸受は、更に、複数の交互極性の被駆動磁石を含むことを特徴とする請求項４２に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４４】
前記原動デバイスは、複数の交互極性の駆動磁石を担持した駆動磁石組立体を回転自在に支持するための、前記パイプの外部に配置された軸受と、モータと、該モータから前記駆動磁石組立体に回転運動を伝達するための無端ベルトを含み、該駆動磁石組立体が、回転されると、前記被駆動磁石に作用して前記磁気軸受を回転させる可変磁界を創生することを特徴とする請求項４３に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４５】
前記原動デバイスは、前記パイプの外部に設けられた巻線と、該巻線に電流を供給するための電源を含み、該巻線が、前記浮上する磁気軸受を該パイプ内で回転させる電界を創生することを特徴とする請求項４３に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４６】
前記磁気軸受は、該磁気軸受を前記容器内の前記流体内で浮上させるのを助成するために、該流体より軽い物質を保持するための少くとも１つの浮上助成チャンバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４７】
前記原動デバイスは、第１原動デバイスであり、前記磁気軸受によって効率的な、非局部化ポンプ送り又は混合作用を提供することができるように、前記超伝導素子を前記容器に対して移動させるための第２原動デバイスが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４８】
前記第２原動デバイスは、直線運動デバイスであることを特徴とする請求項４７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項４９】
前記超伝導素子は、前記チャンバーを画定する前記壁によって支持されており、該チャンバーは、回転運動を可能にする軸受を介して安定した取付構造体から支持されており、それによって該壁と超伝導素子とが一緒に前記第１原動デバイスによって回転されるようになされており、
該第１原動デバイスは、前記壁に無端ベルトによって結合されたモータであり、それによって、該モータの回転運動が該無端ベルトを介して該壁に伝達されて前記超伝導素子を回転させるようになされており、
前記第２原動デバイスは、前記壁、前記安定した取付構造体及び前記モータを支持するための支持構造体と、該支持構造体を前記容器に対して左右に移動させるための直線運動デバイスを含むことを特徴とする請求項４７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５０】
流体を混合するためのシステムであって、
前記流体を保持するための容器と、
該容器内に位置づけするための磁気軸受と、
超伝導素子と、
前記超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶するチャンバーを画定するハウジングと、
前記超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、
前記磁気軸受又は超伝導素子を回転させるための原動デバイスと、
から成る流体混合システム。
【請求項５１】
超伝導素子を囲繞する前記チャンバーは、前記ハウジングへの熱伝達を最少限にし、所望の熱隔絶を達成するために拔気されていることを特徴とする請求項５０に記載の流体混合システム。
【請求項５２】
前記容器は、入口と出口を有し、前記磁気軸受は、流体を該入口から出口へ圧送するポンプ送り作用を創生するための少くとも１つのブレード又はベーンを備えていることを特徴とする請求項５０に記載の流体混合システム。
【請求項５３】
前記容器は、外部環境から完全に密封されていることを特徴とする請求項５０に記載の流体混合システム。
【請求項５４】
前記容器及び磁気軸受は、使い捨て可能であることを特徴とする請求項５０に記載の流体混合システム。
【請求項５５】
安定した支持構造体上に配置された容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記容器内に設置するための磁気軸受と、
前記磁気軸受を浮上させるための少くとも１つの超伝導素子と、
チャンバー内の前記超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、
前記超伝導素子を回転させるための原動デバイスと、
から成る流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５６】
前記超伝導素子を熱的に隔絶するチャンバーを画定する壁を含み、該壁及びチャンバーが、該超伝導素子と一緒に回転される構成とされていることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５７】
前記冷却源への熱的リンクが、前記チャンバーの少くとも一部分を貫通して延長して前記超伝導素子を直接支持しており、該チャンバーを画定する前記壁は、回転運動を可能にする軸受によって支持されており、前記原動デバイスは、無端ベルトによって前記チャンバーに結合されたモータであり、該無端ベルトが、該モータの回転運動を前記壁及び熱的リンクに伝達して前記超伝導素子を回転させることを特徴とする請求項５６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５８】
冷却源は、液体寒剤を収容しており、前記壁及びチャンバーと一緒に回転するように該壁に取り付けられていることを特徴とする請求項５６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項５９】
前記超伝導素子を収容した前記チャンバーは、前記容器内の前記磁気軸受の下方に配置されていることを特徴とする請求項５６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６０】
前記磁気軸受は、該磁気軸受が回転されたとき所望のポンプ送り又は混合する働き少くとも１つのブレード又はベーンを備えていることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６１】
前記容器は、入口と出口を有する遠心ポンプ送りヘッドであり、前記磁気軸受の回転によって前記流体を該入口から出口へ圧送することを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６２】
前記入口は、前記ポンプ送りヘッドの、前記超伝導素子に近接する側とは反対側の容器壁に設けられていることを特徴とする請求項６１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６３】
前記容器は、前記超伝導素子と前記磁気軸受との間に配置された安定した支持構造体によって支持されていることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６４】
前記磁気軸受は、前記超伝導素子の回転軸線に対して非対称の磁界を創生するように互いに異なる極性を有する第１磁石と第２磁石を含むことを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６５】
前記容器は、頂部開口容器、密封された容器、入口と出口を有する容器、使い捨て可能な容器、剛性の容器、パイプ、及び可撓袋から成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６６】
前記磁気軸受は、互いに異なる極性を有する第１磁石と第２磁石を担持した少くとも１つの低背ロッドを含み、該ロッドは、前記容器の比較的狭い開口に挿入することができることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６７】
前記磁気軸受は、常態では互いに実質的に直角に交差する１対の互いに連結されたロッドを含み、該各ロッドは、同じ極性を有する第１磁石と第２磁石を担持していることを特徴とする請求項５５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６８】
前記１対のロッドは、共通の中心線の周りに回動自在にピンによって結合されており、容器の狭い開口を通して容器内へ挿入するために半ば折り畳まれた状態に回動させることができることを特徴とする請求項６７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項６９】
前記１対のロッドのうちの少くとも１つは、可撓性材料で形成されており、前記容器の前記狭い開口を通して挿入する際変形させることができることを特徴とする請求項６７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７０】
容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記容器内に設置するための磁気軸受と、
前記磁気軸受を浮上させるための超伝導素子と、
前記超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶するチャンバーを画定する壁と、
前記超伝導素子に熱的にリンクされた別個の冷却源と、
前記磁気軸受又は超伝導素子を回転させるための原動デバイスと、
から成り、該原動デバイスの少くとも一部分が前記超伝導素子に近接して該超伝導素子と同心関係に配置されていることを特徴とする流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７１】
前記超伝導素子は、環状であり、前記原動デバイスの少くとも一部分が、該環状の超伝導素子に中心開口内に配置されていることを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７２】
前記壁によって画定される前記チャンバーの一部分は、前記環状の超伝導素子を受容するために環状であることを特徴とする請求項７１に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７３】
前記超伝導素子を支持するためのプラットホームが前記チャンバー内に設けられており、該プラットホームは、前記別個の冷却源に熱的にリンクされていることを特徴とする請求項７２に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７４】
超伝導素子を収容した前記チャンバーは、拔気されており、前記冷却源から前記超伝導素子を支持するプラットホームへの熱的リンクをも収容することを特徴とする請求項７３に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７５】
前記冷却源は、液体寒剤を収容した容器又は閉サイクル冷凍機であることを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７６】
前記冷却源は、液体寒剤を収容した容器であり、超伝導素子を収容した前記チャンバーは、拔気されており、該冷却源をも収容することを特徴とする請求項７５に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７７】
前記原動デバイスは、前記磁気軸受上の複数の被駆動磁石に対応する複数の交互極性の駆動磁石を担持した軸を含み、該複数の駆動磁石は、前記超伝導素子を囲繞する前記チャンバーを画定する前記壁によって形成された、熱的に離隔又は隔絶された孔内に受容されていることを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７８】
前記磁気軸受は、
前記超伝導素子にサイズ及び形状において対応する浮上磁石と、
前記原動デバイスの対応する駆動磁石に整列しており、互いに反対の極性を有する少くとも２つの被駆動磁石とから成り、
それによって、該浮上磁石が該磁気軸受を浮上させるのと併行して、該被駆動磁石が該駆動磁石から該磁気軸受に回転運動を伝達する構成とされていることを特徴とする請求項７７に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項７９】
前記浮上磁石は、環状であることを特徴とする請求項７８に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８０】
前記磁気軸受は、少くとも１つのブレード又はベーンを担持していることを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８１】
前記チャンバーは、拔気されているか、又は、断熱材を充填されていることを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８２】
前記容器はパイプであり、前記超伝導素子を熱的に隔絶するための前記チャンバーを画定する前記壁は、該パイプの内部に配置されており、前記原動デバイスの一部を構成する複数の交互極性の駆動磁石を担持した被駆動軸を受容するための熱的に離隔又は隔絶された孔を含み、該複数の駆動磁石が、前記磁気軸受内又は磁気軸受上の対応する複数の被駆動磁石と磁気的に結合することを特徴とする請求項７０に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８３】
容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記容器内に設置するための磁気軸受と、
前記磁気軸受を浮上させるための少くとも１つの超伝導素子と、
前記超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶するチャンバーを画定する壁と、
前記超伝導素子に熱的にリンクされた別個の冷却源と、
前記磁気軸受又は超伝導素子を回転させるための第１原動デバイスと、
前記超伝導素子を前記容器に対して移動させるための第２原動デバイスと、
から成り、それによって、該超伝導素子を容器に対して移動させることにより、浮上し、かつ、回転する磁気軸受によって効率的な非局部ポンプ送り又は混合作用が与えられることを特徴とする流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８４】
前記第２原動デバイスは、前記超伝導素子を前記容器に対して左右に移動させるための直線運動デバイスであることを特徴とする請求項８３に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８５】
前記壁と超伝導素子とが前記第１原動デバイスによって一緒に回転されるように、前記超伝導素子は、前記チャンバーを画定する前記壁によって支持されており、該チャンバーは、回転運動を可能にする軸受を介して安定した取付構造体から支持されており、
該第１原動デバイスは、前記壁に無端ベルトによって結合されたモータであり、それによって、該モータの回転運動が該無端ベルトを介して該壁に伝達されて前記超伝導素子を回転させるようになされており、
前記第２原動デバイスは、前記壁、前記安定した取付構造体及び前記モータを支持するための支持構造体と、該支持構造体を前記容器に対して左右に移動させるための直線運動デバイスを含むことを特徴とする請求項８３に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項８６】
ポンプ送り又は混合作用を受ける流体を収容するのに用いるための組立体であって、
前記流体を保持することができる可撓性の使い捨て可能な材料で形成された容器と、
該容器内に配置され、該容器内で浮上する磁気軸受と、
から成り、
前記磁気軸受は、ポンプ送り又は混合作業が完了した後、前記容器と共に廃棄処分することができることを特徴とする流体収容組立体。
【請求項８７】
前記容器は、頂部開口容器、パイプ、入口と出口を有する容器、密封された容器、及び袋から成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項８６に記載の流体収容組立体。
【請求項８８】
前記可撓容器を受容し支持するための剛性又は半剛性の支持容器を含むことを特徴とする請求項８６に記載の流体収容組立体。
【請求項８９】
前記可撓容器上に設置するためのアタッチメントを含み、該アタッチメントは、使用前に前記磁気軸受に結合させるための結合部材を担持していることを特徴とする請求項８６に記載の流体収容組立体。
【請求項９０】
流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記流体を保持することができる容器と、
該容器内に配置されており、ポンプ送り又は混合作用を発揮するために非接触態様で回転されるようになされた浮上磁気軸受と、
前記磁気軸受の回転を制御するための制御器と、
信号を発信するための発信器と、
該発信器によって発生された信号を受信するための受信器と、
から成り、前記発信器又は前記受信器が、前記容器と前記磁気軸受のどちらか一方に担持されており、前記制御器は、前記受信器が適当な信号を受け取るまで前記磁気軸受が回転するのを防止することを特徴とする流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９１】
現場での冷却工程中超伝導素子をその転移温度にまで冷却するための冷却源に連通した超伝導素子によって容器内に浮上せしめられる少くとも１つの浮上磁石を含む磁気軸受を備えた流体ポンプ送り又は混合システムのセットアップを助成するためのキットであって、
前記磁気軸受の前記少くとも１つの浮上磁石にサイズ、形状及び磁界分布において実質的に対応する少くとも１つの充電磁石を備えており、該充電磁石は、冷却工程中磁界を創生するために前記超伝導素子上に設置されており、該冷却工程中該磁界の存在が、前記磁気軸受を前記容器内で浮上させるために該超伝導素子を充電する働きをすることを特徴とするキット。
【請求項９２】
複数の充電磁石を有しており、該充電磁石の各々は、前記流体ポンプ送り又は混合システムに使用するための複数の磁気軸受の１つに設けられている前記少くとも１つの浮上磁石にサイズ、形状及び磁界分布において対応していることを特徴とする請求項９１に記載のキット。
【請求項９３】
前記充電磁石を前記超伝導素子から所定の高さのところに離隔させるためのスペーサを含み、該スペーサは、該超伝導素子の現場冷却中、該超伝導素子からの前記磁気軸受の浮上高さを規定する働きをすることを特徴とする請求項９１に記載のキット。
【請求項９４】
容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムであって、
前記容器内に設置するための磁気軸受と、
前記磁気軸受を浮上させるための少くとも１つの超伝導素子と、
前記超伝導素子に熱的にリンクされた別個の冷却源と、
前記磁気軸受又は超伝導素子のどちらかを回転させるための原動デバイスと、から成り、前記磁気軸受は、該磁気軸受を前記容器内の前記流体内で浮上させるのを助成するために、該流体より軽い物質を保持するための少くとも１つの浮上助成チャンバーを含むことを特徴とする流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９５】
前記物質は、空気であることを特徴とする請求項９４に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９６】
前記浮上する磁気軸受は、前記超伝導素子に近接して配置された第１永久磁石と、前記原動デバイスの一部を構成する駆動磁石との磁気結合を形成するための、該第１永久磁石から離隔された第２永久磁石を含み、前記磁気軸受の各々に浮上助成磁石が設けられていることを特徴とする請求項９４に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９７】
第１永久磁石と第２永久磁石を結合するための軸が設けられており、該軸の少くとも一部分を囲繞する浮上助成チャンバーが設けられていることを特徴とする請求項９６に記載の流体ポンプ送り又は混合システム。
【請求項９８】
環状の超伝導素子を周囲環境から熱的に隔絶された状態に維持するためのクライオスタットであって、
前記環状の超伝導素子を収容するための環状チャンバーを画定する外側壁を有し、該チャンバーは、該超伝導素子を該壁から熱的に隔絶するために断熱処理されていることを特徴とするクライオスタット。
【請求項９９】
画定する前記壁は、熱的に離隔され隔絶された孔を画定し、該孔は、流体収容容器を該クライオスタットに近接し対置に支持するための上方壁と、該容器内で磁気軸受を回転させるための原動デバイスの少くとも一部分を受容するための開放端を有することを特徴とする請求項９８に記載のクライオスタット。
【請求項１００】
冷却源から前記超伝導素子への熱的リンクを収容するための拔気又は断熱処理された第２チャンバーを含むことを特徴とする請求項９８に記載のクライオスタット。
【請求項１０１】
前記冷却源を収容するための第３チャンバーを含むことを特徴とする請求項１００に記載のクライオスタット。
【請求項１０２】
前記第１、第２及び第３チャンバーは、単一の真空源によって拔気することができるように互いに連通していることを特徴とする請求項１０１に記載のクライオスタット。
【請求項１０３】
環状の超伝導素子と、該超伝導素子と同心関係に配置され、複数の駆動磁石を備えた原動デバイスを有するポンプ送り又は混合システムに用いるための磁気軸受であって、
前記環状の超伝導素子に近接させ、それと実質的に整列させて設置するための環状の浮上磁石と、
前記原動デバイスの駆動磁石と整列して磁気的に結合するように前記環状の浮上磁石の開口内に配置された複数の被駆動永久磁石と、
から成る磁気軸受。
【請求項１０４】
比較的狭い開口を有する容器内に保持された流体をポンプ送り又は混合するために超伝導素子に近接した位置で浮上し、かつ、回転するための磁気軸受であって、
前記容器の前記比較的狭い開口の大きい方の寸法を超える長さを有し、第１浮上磁石と第２浮上磁石を担持した少くとも１つの細長ロッドから成り、
該ロッドは、前記容器の前記比較的狭い開口を通して、該ロッドの前記第１及び第２浮上磁石げ前記超伝導素子に実質的に整列する位置にまで該容器内へ挿入することができることを特徴とする磁気軸受。
【請求項１０５】
前記ロッドは、可撓性材料で形成されており、前記容器の前記狭い開口を通して挿入する際変形させることができることを特徴とする請求項１０４に記載の磁気軸受。
【請求項１０６】
比較的狭い開口を有する容器内に保持された流体をポンプ送り又は混合するために超伝導素子の上方に浮上し、かつ、回転するための磁気軸受であって、
各々前記容器の前記比較的狭い開口の大きい方の寸法を超える長さを有し、常態では互いに実質的に直角に交差する１対の互いに連結されたロッドを含み、該各ロッドは、同じ極性を有する第１浮上磁石と第２浮上磁石を担持しており、該１対のロッドのうちの少くとも一方は、該１対のロッドを前記容器の前記比較的狭い開口を通して、該ロッドの前記第１及び第２浮上磁石げ前記超伝導素子に実質的に整列する位置にまで該容器内へ挿入することができるように折り畳めることを特徴とする磁気軸受。
【請求項１０７】
前記１対のロッドは、共通の中心線の周りに回動自在にピンによって結合されており、容器の狭い開口を通して容器内へ挿入するために該ピン結合部を中心として半ば折り畳まれた状態にまで回動させることができることを特徴とする請求項１０６に記載の磁気軸受。
【請求項１０８】
前記１対のロッドは、固定的に結合されており、該１対のロッドのうちの少くとも一方は、可撓性材料で形成されており、前記容器の前記比較的狭い開口を通して挿入する際変形させることができることを特徴とする請求項１０６に記載の磁気軸受。
【請求項１０９】
磁石を浮上させるためのシステムであって、
少くとも１つの超伝導素子と、
前記超伝導素子に熱的にリンクされており、前記磁石に浮上を誘導するために該超伝導素子を磁界の存在下で転移温度にまで冷却する冷却源と、
前記同じ磁石に、又は異なる磁石に浮上を誘導するために前記超伝導素子を前記同じ磁界の存在下で、又は、異なる磁界の存在下で再度冷却することができるように、該超伝導素子をその転移温度より高い温度にまで加熱するための加熱器と、
から成る磁石浮上システム。
【請求項１１０】
前記加熱器は、前記超伝導素子に近接して配置され、電源に接続された電気コイルであることを特徴とする請求項１０９に記載の磁石浮上システム。
【請求項１１１】
流体をポンプ送り又は混合するために磁気軸受を浮上させ、回転させるための方法であって、
前記磁気軸受を容器内に設置する工程と、
前記容器に近接して設けられ、別個の冷却源に熱的にリンクされた拔気又は断熱処理されたチャンバー内に超伝導素子を配置し、前記磁気軸受を該超伝導素子の上方に浮上させる工程と、
前記磁気軸受を前記容器内で回転させる工程と、
から成る磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１２】
前記容器に流体を充填する前に磁気軸受を該容器内に設置し、流体ポンプ送り又は混合が完了した後、該磁気軸受と容器を廃棄処分することを特徴とする請求項１１１に記載の磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１３】
前記磁気軸受を回転させる前に前記容器を完全に密封する工程を含むことを特徴とする請求項１１２に記載の磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１４】
前記磁気軸受は、回転軸線に対して非対称の磁界を創生するように互いに異なる極性を有する少くとも２つの磁石を含み、磁気軸受を回転させる前記工程は、該磁気軸受を該回転軸線の周りに回転させるために前記超伝導素子を回転させる操作を含むことを特徴とする請求項１１１に記載の磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１５】
前記容器は、可撓袋であり、該可撓袋に流体を充填する前に前記磁気軸受を該袋内に設置することを特徴とする請求項１１１に記載の磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１６】
流体をポンプ送り又は混合するために磁気軸受を浮上させ、回転させるための方法であって、
非対称の磁界を創生するように互いに異なる極性を有する第１磁石と第２磁石を担持した磁気軸受を容器内に設置する工程と、
超伝導素子を用いて前記磁気軸受を前記容器内で浮上させる工程と、
前記磁気軸受に回転を誘導するために前記超伝導素子を回転させる工程と、
から成る磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１７】
流体をポンプ送り又は混合するために磁気軸受を浮上させ、回転させるための方法であって、
磁気軸受を容器内に設置する工程と、
超伝導素子を用いて前記磁気軸受を前記容器内で浮上させる工程と、
前記超伝導素子に近接して該超伝導素子と同心関係に配置された駆動磁石を用いて前記磁気軸受を回転させる工程と、
から成る磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１１８】
磁気軸受を容器内で浮上させるために超伝導素子を充電する方法であって、
サイズ、形状及び磁界分布において前記磁気軸受に対応する充電磁石を前記超伝導素子に近接して設置する工程と、
前記超伝導素子をその転移温度以下に冷却する工程と、
前記充電磁石を取り外す工程と、
前記磁気軸受を前記超伝導素子の上方に前記容器内に位置づけする工程と、
から成る超伝導素子充電方法。
【請求項１１９】
前記超伝導素子の冷却中、前記充電磁石を前記磁気軸受の浮上高さに対応する所定の距離だけ該超伝導素子から離隔させる工程を含むことを特徴とする請求項１１８に記載の超伝導素子充電方法。
【請求項１２０】
前記磁気軸受を取り出し、前記超伝導素子をその転移温度より高い温度にまで加熱し、前記超伝導素子の上方に別の充電磁石を配置し、該超伝導素子をその転移温度以下にまで冷却し、前記別の充電磁石にサイズ、形状及び磁界分布において対応する別の磁気軸受を該超伝導素子の上方に位置づけする工程を含むことを特徴とする請求項１１８に記載の超伝導素子充電方法。
【請求項１２１】
流体収容容器内で磁気軸受を浮上させ、回転させるための方法であって、
前記容器内に保持された流体より軽い物質を収容した少くとも１つのチャンバーを有する磁気軸受を該容器内に設置する工程と、
前記容器に近接して設けられ、別個の冷却源に熱的にリンクされた拔気又は断熱処理されたチャンバー内に超伝導素子を配置し、前記磁気軸受を該超伝導素子の上方に浮上させる工程と、
前記磁気軸受を前記容器内で回転させる工程と、
から成り、前記チャンバー内の前記物質が流体内での前記磁気軸受の浮上を助成するようにすることを特徴とする磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１２２】
流体をポンプ送り又は混合するための浮上磁気軸受が、それに隣接して配置される流体をポンプ送り又は混合システムに対応するものであることを保証する方法であって、
信号を発信するための発信器を前記磁気軸受とポンプ送り又は混合システムのどちらか一方上に又はそれに近接させて設置する工程と、
前記発信器によって発信された信号を受信するための受信器を前記磁気軸受とポンプ送り又は混合システムの他方上に又はそれに近接させて設置する工程と、
前記信号が前記受信器によって受信されるまで前記ポンプ送り又は混合システムの作動を制止する工程と、
から成る保証方法。
【請求項１２３】
容器内の流体をポンプ送り又は混合するために磁気軸受を浮上させ、回転させるための方法であって、
前記磁気軸受を前記容器内に設置する工程と、
前記容器に近接して設けられ、別個の冷却源に熱的にリンクされた拔気又は断熱処理されたチャンバー内に超伝導素子を配置し、前記磁気軸受を該超伝導素子の上方に浮上させる工程と、
前記磁気軸受を前記容器内で回転させる工程と、
前記超伝導素子を前記容器に対して移動させ、それによって、効率的な非局部化ポンプ送り又は混合作用が得られるように前記回転する磁気軸受を該超伝導素子の移動に追従させる工程と、
から成る磁気軸受浮上回転方法。
【請求項１２４】
磁気軸受を回転させる前記工程は、該磁気軸受を該回転軸線の周りに回転させるために前記超伝導素子を回転させる操作を含み、超伝導素子を移動させる前記工程は、該超伝導素子を前記容器に対して左右に直線的に移動させる操作を含むことを特徴とする請求項１２３に記載の磁気軸受浮上回転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、一般に、流体等の混合又はポンプ送りに関し、特に、超伝導素子によって浮上される回転磁気軸受を用いたポンプ送り又は混合システム及びその関連構成部品及び関連する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
商業規模で製造されるほとんどの薬剤溶液及び懸濁剤は、満足な収率（歩留まり）を達成し、最終製品中における成分の均一な分布を保証するために高度に制御された、全体に亘る完全な混合を必要とする。混合工程を全うするためにしばしば攪拌機付きタンクが用いられるが、通常は、機械的掻き混ぜ機又はインペラ（例えば、金属ロッドに１組の混合ブレードを取り付けたもの）を用いた方が、より高度の混合が得られる。通常、機械的掻き混ぜ機又はインペラは、単純に容器の頂部の開口を通して下降され、外部モータによって回転されて所望の混合作用を創生する。
【０００３】
このような構成の１つの制約又は欠点は、混合中汚染又は流体の漏れが生じるおそれがあることである。混合ブレード又はインペラを担持しているロッドは、通常、動的シール又は動的軸受を通して容器内へ導入されるが、この導入開口は、バクテリアやその他の汚染物の侵入経路となり、その結果、製品を劣化させる原因となる。それとともに、動的シール又は動的軸受は流体漏れを起こしやすいので、危険な又は有毒流体、又は、病原微生物の懸濁剤を伴うアプリケーションには、環境汚染の危険性も存在する。又、動的シール又は動的軸受のような構造物は、通常、届き難いひだやすき間を有しているので、洗浄及び滅菌処理を困難にする。これらの問題は無菌溶液、薬剤等のすべての製造業者に関係するものであるから、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）は、そのような流体、特に静脈注射用の流体に対しては厳格な加工要件を規定している。
【０００４】
又、近年、医薬品の製造において生合成経路の使用が著しく増大しているが、この急激に発展している産業に従事する業者を悩ませる問題がある。主たる問題は、たんぱく質薬剤（よく知られている例では、インシュリン）を生成するのにしばしば用いられる遺伝子工学によって改変されたバクテリア細胞の懸濁剤の場合、栄養素を循環させるために緩やかな混合を必要とすることである。インペラと容器の壁との間に過度に激しい混合又は接触が起こると、その結果として生じる作用力と剪断応力が、剪断応力に敏感なたんぱく質分子のみならず、バクテリア細胞の有意の一部分を損傷又は破壊するおそれがある。このことは、その製造工程の有効収率を低下させるばかりでなく、懸濁剤中に追加の除去工程を必要とするような有害な屑を創出する原因となる。
【０００５】
この問題を克服するための試みとして、従来からいろいろな代替混合技術が提案されている。流体を無菌状態下で掻き混ぜるための最も一般的な提案は、テフロン（登録商標）、ガラス等の不活性層で被覆された回転永久磁石バーを用いることである。そのような永久磁石バーは、攪拌機容器の底壁上に設置されており、容器の外部に配置された駆動磁石によって回転される。もちろん、そのような外部から駆動される磁石バーを用いれば、駆動磁石から撹拌磁石へ回転力を伝達するために容器内に動的軸受又はシール、又は、その他の開口を設ける必要性を回避することができる。従って、完全に密閉されたシステムが得られる。このことは、もちろん、流体の漏れを防止し、危険な物質（例えば、細胞障害性剤、低引火点の溶媒、血液製品等）によって惹起される汚染を防止し、洗浄を容易にし、望ましい無菌内部環境を維持することを可能にする。
【０００６】
しかしながら、この混合技術は、多くのアプリケーションにおいて使用することを許容されないような幾つかの周知の欠点を有している。例えば、駆動磁石は、撹拌磁石バーに作用するトルクを創出するばかりでなく、バーを容器の底壁に接触させようとする軸方向の吸着推力をも創出する。その結果、もちろん、撹拌磁石バーと容器の底壁との間の界面に相当大きな摩擦を惹起することになる。この無制御の摩擦は、望ましくない熱を発生し、流体内に望ましくない剪断応力を創出する。従って、温度と剪断応力に非常に敏感なたんぱく質や生細胞等の壊れやすい生物分子は、この混合工程中損傷されやすく、その結果生じる屑が製品を汚染することになる。更に、磁気バー式掻き混ぜ機は、インペラによって可能にされる度合の循環作用を創出することができず、従って、商業生産操業において望ましいとされるタイプの大型攪拌機付きタンクの全容積全体に亘って有効な混合を達成するように大型化することができない。
【０００７】
動的軸受又は軸シールを設ける必要性を排除するための別の試みとして、混合インペラを容器の外部に設置されたモータに遠隔結合する外部磁石を備えた混合容器が提案されている。典型的な磁気結合器は、外部モータに取り付けられた駆動磁石と、インペラを担持する撹拌磁石とから成る。上述した磁気バー式混合技術の場合と同様に、駆動磁石と撹拌磁石とは、十分なトルクを創生するのに十分に強固な両者間の結合を保証するために密に近接した位置に保持される。そのような提案の１つの例は、米国特許第５，４７０，１５２号にみられる。
【０００８】
上述したように、創生される高いトルクによってインペラを容器の壁に圧接することになり、相当大きな摩擦を発生する。容器内にローラ軸受を戦略的に（諸条件・効果など配慮して）配置することによって、インペラと容器の壁との間の摩擦作用を相当に減少させることができる。しかしながら、ころ軸受と容器の壁又はインペラとの間の界面に高い応力が生じる結果、混合するたんぱく質と生細胞を摩砕し、それだけ収率を損なうことになる。更に、ころ軸受は、水成溶液やその他の溶媒との腐食反応を生じやすく、やがて劣化して、インペラの回転速度を遅らせる摩擦損失を惹起し、混合作用を低下させ、最終的に製品の望ましくない汚染につながることになる。これらの軸受は、又、洗浄を困難にするという問題をも生じる。
【０００９】
上述した制約に対処しそれらを克服する試みとして、磁気結合式混合器に生じる有害な摩擦作用を減少させることを企図した浮上式軸受が提案されている。垂直方向にのみ反発浮上力を維持するために特別に構成された磁気結合器を用いることによって、撹拌磁石と駆動磁石との間の大きな推力を除去することができ、その結果として、剪断応力と摩擦熱を除去することができるとされている。そのような構成の１つの例は、米国特許第５，４７８，１４９号に開示されている。
【００１０】
しかしながら、この方式に依然として残されている１つの制約は、浮上を起こさせる手段として磁石対磁石の相互作用だけに依存していることである。従って、垂直方向には所望の浮上力を創生するが、側方の変位を制御することができない本質的に不安定なシステムを提供することになる。その結果として、インペラを横方向に安定化させるために軸受リングの形とした外部接触軸受が必要とされる。この「部分的な」浮上は、インペラと容器壁との間の摩擦を減少させるが、上述した磁気結合式の、ローラ軸受付き混合器の欠点を完全には解消することはできない。
【００１１】
接触型又はその他のタイプの機械的ローラ軸受を設ける必要性を排除するための試みとして、インペラを安定化させるための複雑なフィードバック制御が提案されている。典型的な構成では、浮上磁石の横に電磁石が配置される。しかしながら、浮上磁石と安定化用電磁石との間に１ｍｍ未満の僅かな離隔を設定するのに高い電力を必要とすることが、この方式の大きな欠点である。更に、この解決策は、非常に複雑である。なぜなら、まずまずの安定性を得るためにでも、安定化用磁石を複雑なコンピュータによるソフトウエアルーチンによって積極的にモニターし、正確に制御しなければならないからである。この複雑さと、それに随伴するメンテナンス費用の結果として、このうわべだけの解決策は、商業分野では受け入れられなかった。又、この解決策は、工業又は商業規模の量の流体を混合するのに適するように首尾よく大型化することができるかどうか疑問である。
【００１２】
更に、磁気軸受を浮上させるために超伝導材を用いることも提案されている。しかしながら、当該技術分野の近年の進歩にもかかわらず、所要の超伝導効果を創生するためには極度に低い温度が必要とされることからこの技術を混合システムに適用するには重大な制約がある。最近発見された「高温」超伝導体でさえ、磁気軸受内に信頼しうる安定した浮上を誘導するには７７〜１３０°Ｋのレベルの低温を必要とする。従来、流体の望ましくない冷却を防止するためには、軸受と、クライオスタット（低温恒温槽）の壁と、超伝導素子との間に比較的広い離隔距離を設定する必要があったために、この方式を工業的に応用することには制約があった。今日までのところ、この技術の流体への応用は、主として、必然的に発生する低温効果による影響をほとんど心配する必要のない分野、例えば、常温核融合実験、フライホイール又はその他のエネルギー貯蔵デバイス、又は宇宙旅行に用いられるような寒剤等をポンプ送りする技術分野に限られていた（例えば、米国特許第５，７４７，４２６号又は４，３６５，９４２号参照）。
【００１３】
本出願人の米国特許第５，５６７，６７２号には、超伝導素子を冷却するのに用いられる冷却源を収容するクライオスタットの二重壁の真空ジャケット（隙間）全体によって超伝導素子から熱的に離隔される浮上、磁気「非接触」軸受が開示されている。この離隔が、低温の超伝導素子と、浮上軸受及び混合すべき流体との間の熱伝達を少なくし、それによって、細胞懸濁剤や血液のような温度に敏感な流体を混合する技術に超伝導素子を使用することを可能にした。しかしながら、二重壁の真空隙間によって設定される超伝導素子と浮上軸受との間の間隔が大きくされることの結果として、軸受の安定性と負荷容量を相当に低下させる。そのことが、この構成の適用可能範囲を制限することになり、特に、粘性の流体への適用や、商業規模の操業に必要とされる大容量の流体への適用を除外することになる。
【００１４】
従って、流体、特に、超高純度の、又は、危険な、又は、微妙な流体溶液や懸濁剤を混合又はポンプ送りするための、浮上軸受を備えた改良されたシステムを求める要望がある。そのようなシステムは、容器の底壁又は側壁との接触を避けるために安定した態様で浮上する磁気軸受を用いることが好ましい。軸受は流体内で浮上するので、混合容器内に突入させ混合ロッド等の構造物を必要としない。従って、動的軸受又はシールを設ける必要性及びそれに随伴するあらゆる有害作用を排除することができる。混合ロッド等を容器の壁を貫通させて設ける必要がないので、汚染された血液等の危険な又は生物流体等を取り扱う場合、汚染の危険性を回避し、そのような流体への暴露の危険性を少なくために、混合前に容器を完全に密封することができる。又、容器と軸受は、使い捨て可能な材料で製造することができ、１回の使用ごとに廃棄することも可能であるから、洗浄又は滅菌工程の必要もなくなる。容器の壁を貫通する混合又は撹拌ロッドが存在しないので、ゆっくり回転するインペラを密封された容器内の偏心位置（中心軸線から外れた位置）に保持することができ、従って、非常に穏やかな、しかも全体に亘っての完全な混合を達成するために容器をその中心軸線を中心として独立して回転させることが可能になる。
【００１５】
温かい、又は温度に敏感な流体の場合でも、所望の浮上を得るための超伝導の使用は、超伝導素子を磁気軸受から熱的に隔絶し、かつ、離隔させ、別個の実質的に隔絶された冷却源を設けることによって可能にされる。この熱的隔絶と離隔との組合せにより、容器内にも、軸受にも、混合すべき又はポンプ送りすべき流体にも有意の（問題になるような）冷却を惹起することを回避することができる。超伝導体の使用は、又、浮上力を得るために磁石対磁石の反発力だけに依存することを排除し、それに伴って、安定した浮上を保証するために能動的な電子制御システムを設ける必要性をも排除することができる。全体として、本発明のシステムは、特に、安定性、混合品質、安全性と信頼性の面で、既存の混合又はポンプ送り技術を越える優れた特性を有し、より大規模な工業的操業に使用するために容易に適合させることができる。
【００１６】
発明の開示
これらの要望を充足するために、本発明の第１側面によれば、超伝導素子によって浮上される、流体内で混合又はポンプ送り作用を創生することができる磁気軸受、インペラ、ロータ又はその他のデバイス（以下、総称して「磁気軸受」とも称する）を用いて、温度敏感性（温度に敏感な）流体等の流体を混合又はポンプ送りすることができる幾つかのシステムが提供される。この磁気軸受は、超伝導素子を収容するためのクライオスタット又はその他のハウジングの壁に近接して配置された容器内に設置することができる。所望の超伝導効果を創生し、磁気軸受内に浮上を誘導するために必要な冷却は、超伝導素子に熱的にリンク（連結）された別個の冷却源によって供給される。クライオスタット又はその他のハウジングの外側壁は、超伝導素子を囲繞するチャンバーを画定することができる。このチャンバーは、超伝導素子を軸受を収容している容器から熱的に隔絶する。このチャンバーは、超伝導素子からクライオスタット又はその他のハウジングの外側壁への熱伝達を最少限にするために、真空にすることが好ましいが、それに代えて断熱材を充填してもよい。この熱的隔絶と離隔は、浮上軸受と超伝導素子との間の離隔距離を相当に小さくすることができるように、超伝導素子を陽気に隣接したクライオスタット又はその他のハウジングの外側壁に密に近接させて配置することができることを意味する。それによって、浮上する磁気軸受の磁気剛性と負荷容量を高める。しかも、超伝導素子をクライオスタット又はその他のハウジングの壁から熱的に隔絶することができるので、磁気軸受、従って、容器並びにその中に収容されている流体が、所望の超伝導効果を創生するのに必要とされる低温に露呈されることがない。浮上する磁気軸受と超伝導素子の一方を回転させるための手段を容器の外部に設けることによって、所望のポンプ送り又は混合作用が得られる。
【００１７】
上述の説明から分かるように、適用される用途にもよるが、本発明の混合又はポンプ送りシステムを用いることによって幾つかの利点が得られる。第１に、回転する磁気軸受は流体内で浮上するので、機械的な撹拌又は混合ロッドを容器の壁を貫通させて延在させる必要がない。このことは、所望ならば、容器を外部環境から完全に密封することが可能であることを意味する。それによって、動的軸受又はシールを設ける必要性を排除し、それに伴う流体漏れ、無菌性等の問題を回避し、本発明の構成を、超高純度の、又は、危険な流体をポンプ送り又は混合する用途に使用するのに特に適したものとする。更に、超伝導素子と磁気軸受との間の離隔距離を最小限にすることによって磁気軸受の極めて安定した浮上が可能にされる。超伝導素子がクライオスタット壁から熱的に隔絶され物理的に分離されているので、本発明のシステムは、温度敏感性流体をポンプ送り又は混合するのに使用することさえ可能である。いずれにしても、軸受の非接触の安定した浮上は、細胞懸濁剤等の敏感な流体に有意の有害効果を及ぼすおそれのある摩擦熱と、望ましくない剪断応力の発生を抑制する。
【００１８】
本発明の一実施形態においては、磁気軸受は、互いに離隔された第１永久磁石と第２永久磁石を含み、それらの磁石を支持軸の両端に取り付けることができる。第１永久磁石は、超伝導素子によって浮上せしめられるようにクライオスタットの外側壁に近接した流体容器内に配置される。当業者には明らかなように第１永久磁石の極性は所望の浮上を達成する上で決定的に重要な要素ではないが、第１永久磁石は、ディスク形とし、垂直方向に両極に分極することが好ましい。それによって、永久磁石が創生する磁界が実質的に対称形となり、垂直軸線に対して所望の安定した軸受の浮上と自由回転が確保される。
【００１９】
第２永久磁石は、磁気軸受を回転させるための原動デバイス（好ましくは、モータの回転軸に結合された駆動磁石）を構成する。磁気軸受の安定性が特に重要とされるアプリケーションにおいては、この駆動磁石は、２個以上の磁石を含むものとし、この実施形態においては、第２永久磁石の一部を構成する２つの反対極性のサブ磁石に対応する少くとも２つのサブ磁石を有するものとする。これらの互いに協同するサブ磁石は、駆動トルクを伝達するための所望の磁気結合を創生することに加えて、軸受を垂直方向に適正にバランスした状態に保持するために超伝導素子によって提供される浮上力と均衡する吸着力を創生する。これらの協同するサブ磁石対は、又、浮上する軸受を軸方向に心合した状態に保持し、能動的制御の必要なしに軸受の側方変位を防止する。サブ磁石対によって創生される磁気結合は、磁気軸受を非常に安定した態様で回転させることを可能にする。それによって、軸受が容器の底壁と側壁の間に偶発的に接触する可能性を少なくし、従来技術のポンプや混合器にみられる電磁石、ローラ軸受との構造物を設ける必要性を排除する。
【００２０】
磁気軸受の一変型バージョンにおいては、磁気軸受を囲繞する流体又は他の物質より軽いガス又は他の物質を保持するための少くとも１つの、好ましくは複数のチャンバーが設けられる。これらのチャンバーは、磁気軸受を流体内で浮上させるのを助成する働きをし、それと同時に、磁気軸受によって創生されるピン止め力が磁気軸受を容器内の所望の位置に適正に位置づけされた状態に保持するのを助成する。このように、チャンバーは、超伝導素子が供給しなければならない浮上力の量を少なくする働きをする。
【００２１】
超伝導素子は、高温即ち「タイプＩＩ」の超伝導材として周知のメルトテクスチャー加工されたイットリウム−バリウム酸化銅（ＹＢＣＯ）の比較的薄いペレットから形成することができる。超伝導素子と冷却源との間の熱的リンク（連結）は、望ましい熱伝達特性を有する材料で形成された最長ロッドによって設定される。銅、真鍮、アルミニウム等の金属は、この目的に特に適しているが、良好な熱伝導性及び、又は低い熱抵抗を有する他の任意の材料を使用することができる。そのようなロッドは、熱伝達を最大限にするために一端が超伝導素子の面全体に完全に接触し係合する比較的大きい表面積を有するように円筒形状とすることができる。ロッドの一端は室温のままのクライオスタット又は他のハウジングの外側壁によって画定されるチャンバー内に超伝導素子を支持するとともに、ロッドの他端は冷却源に熱的に接触した状態に保持される。冷却源は、寒剤を４．２〜１３０°Ｋの温度に保持する、好ましくは液体窒素を６５〜８０°Ｋの温度に保持する別個の冷却チャンバーの形とすることができる。液体寒剤に代えて、ロッドを冷却するための代替手段を使用することも可能であり、例えば、超伝導素子のためのクライオスタット又は他のハウジングの完全に外部に保持された別個の閉サイクル冷凍機を設けてもよい。
【００２２】
磁気軸受は混合ロッド又はその他の形態の駆動軸を設ける必要なしに浮上することができるので、流体を収容した容器を外部環境から完全に密封することができ、容器を流体をポンプ送りするためではなく混合するために用いることができることを理解されたい。そのような構成を用いることによって、危険な、又は生物学的に活性の流体を環境に露呈させる危険など、混合中の流体漏れや汚染を防止することができる。又、密閉容器と磁気軸受を使い捨て可能な材料で形成することも可能であるから、混合操作が完了して流体が回収されたならば、密閉容器と磁気軸受を両方とも単に廃棄することができる。それによって、密閉容器と磁気軸受を洗浄又は滅菌する必要性が回避される。
【００２３】
容器の壁を貫通する駆動軸のための動的軸受又はシールを設ける必要がないので、磁気軸受の回転垂直軸線を容易に容器の中心軸線から偏倚させることができる。その場合、そのような偏心位置に設置された軸受の回転方向に対して反時計回り方向に容器を回転させることができる。そうすることによって、緩やかな、しかも全体に亘っての完全な混合を効率的な態様で実施することができる。
【００２４】
又、密閉容器に代わる他の代替手段も可能であることを理解されたい。もちろん、例えば所望の結果を得るためには戸外に露出することを必要とするある種の溶液又は懸濁剤を混合する場合には、容器を単に周囲環境に開放しておくこともできる。あるいは又、回転する磁気軸受／インペラが流体を容器を通して移動させるポンプ送り作用を発揮するように、容器を入り口と出口だけで実質的に密封するようにしてもよい。頂部が開放した、又は実質的に密封された容器を使い捨て材料で製造することも可能であり、それによって、洗浄又は滅菌の必要を回避するために使用後密閉容器と磁気軸受を両方とも廃棄することができるようにする。又、この容器は、その中に入れられる流体の容積によって実質的記に寸法が決定される可撓袋又はその他の非剛性タイプの容器とするこもできる。
【００２５】
更に、上述したシステムは、静止超伝導素子と、浮上磁石及び別個の「被駆動」磁石を含む磁気軸受の使用に基づいていることを理解されたい。この被駆動磁石に容器の頂部に近接した位置から駆動力が与えられ、一方、浮上力は、容器の底壁に近接して配置された別の浮上磁石によって与えられる。このシステムは多くの実用用途において上述した幾つかの利点をもたらすが、混合容器の頂部又はポンプ送りヘッドに障害物が存在しない状態に保持する方が有利である。例えば、混合容器の頂部に流体注入ポートや、温度センサーコネクタや、ｐＨセンサーコネクタとうのいろいろなポートや接続器が設けられていると、浮上軸受を容器の頂部から駆動する場合、ポートやコネクタ等の構造物に干渉し、操作を多少とも困難にすることがあるからである。このことは又、流体入口を容器の頂部又は頂壁に設けることが望ましいとされる、ポンプ送りチャンバーや遠心ポンプ送りヘッドに浮上磁気軸受を用いる場合にも当てはまる。
【００２６】
更に、駆動磁石が、浮上磁気軸受の駆動磁石が位置する側とは反対側にある被駆動磁石から偶発的に脱結合してしまった場合、軸が垂直方向の安定性を喪失して落下し、容器の底壁又は側壁に接触してしまうことがある。これが起きると、密封容器であればその容器を開放しない限り、あるいは、容器内の流体を何らかの形で攪乱せずには、軸受の安定した浮上を回復することは不可能である。
【００２７】
頂部駆動構成に代わる代替手段を設けることの更に別の理由は、頂部駆動構成を採らない場合、流体を収容する容器として高さが固定された容器を用いる必要性を排除することができることである。例えば、容器が可撓袋である場合、袋の高さ寸法は、袋自体のサイズ及び全体形状とともに、袋内に入れられた流体の量によって決められる。薄型の（高さの低い）浮上軸受又はインペラをそのような可撓袋の底部からのみ安定した非接触態様で磁気的に駆動する構成とすることによって、ポンプ送り又は混合作用の度合を犠牲にすることなく、袋の高さを低い寸法とすることができる。
【００２８】
又、磁気軸受を容器の同じ側から駆動し、かつ、浮上させる構成とすることによって、永久磁石の所要個数を少なくすることができる。なぜなら、その場合、浮上磁石を同時に「被駆動」磁石としても機能させることができるからである。磁石の総所要個数を少なくすることは、材料コストを削減するのみならず、製造工程が比較的複雑でない軸受を製造することにもつながる。
【００２９】
かくして、本発明のもう１つの目的は、磁気軸受を提供することであり、特に、超伝導素子によって浮上せしめられ、容器の外部に配置された、好ましくは容器の、超伝導素子が配置されている側と同じ側に配置された手段によって磁気的に駆動される、ブレード又はベーン等を備えた又は備えていない薄型の、ディスク形磁気軸受又はインペラを提供することである。かくして、この磁気軸受は、袋等の可撓容器を含むいろいろなタイプの容器内でその高さに配慮する必要なしに流体を混合又はポンプ送りするのに使用することができる。又、上述したように、この磁気軸受は、使い捨て可能なプラスチック容器と共に、（又は、使い捨て可能なプラスチックのポンプ送りチャンバー又はヘッドと組み合わせて使い捨て可能なインペラブレードと共に）用いることができる。
【００３０】
この第２の目標を達成するために、本発明は、浮上磁気軸受を用いる第２の実施形態のポンプ送り又は混合システムを提供する。この実施形態では、熱的に隔絶された超伝導素子を、上述したように所望の熱的隔絶を与えるために真空にするか、又は、断熱処理する（断熱材を施す）ことができるチャンバーを画定する壁の内側に収容するが、原動デバイスは、別個の駆動磁石を含む磁気軸受を回転させるのではなく、上記壁と超伝導素子の両方を一緒に回転させる構成とする。従って、磁気軸受に対する浮上力も原動力も、同じ超伝導素子（実際には数個の構成部品で形成することができる）によって供給される。磁気軸受は、その適正な回転を保証するために、超伝導素子の回転軸線に対して協同して非対称の磁界を創生する異なる極性を有する少くとも２つの永久磁石を含むものとする。この軸受は、又、混合又はポンプ送り作用を高めるために１つ又は複数のブレード又はベーンを担持したものとすることができる。この実施形態の変型バージョンとして、超伝導素子を熱的に隔絶するためのチャンバーを画定する壁と一緒に冷却源をも回転させてもよい（あるいは、冷却源が、チャンバーを原動デバイスに結合する働きをする構成としてもよい。）いずれの場合も、薄型磁石担持軸受は、低温の超伝導素子から熱的にしかくされ隔絶された状態に常時保たれままで、安定した支持構造体の上に座置する容器（又はポンプ送りチャンバー又はヘッド）の底部から効率的かつ効果的に浮上せしめられ回転される。
【００３１】
狭い開口を有する容器を用いた場合、典型的なパンケーキ形又はディスク形の磁気軸受を流体内に挿入することが困難又は不可能な場合がある。従って、本発明は、この第２実施形態のポンプ送り又は混合システムに使用するのに特に適合させた磁気軸受の変型バージョンを提供する。この磁気軸受は、低背（背の低い）ロッドの形とする。このロッドの両端にそれぞれ１つの磁石を担持させる。これらの磁石は、軸受を回転する超伝導素子の上方に配置した場合、浮上磁石兼被駆動磁石として機能することができる。
【００３２】
別の変型バージョンとして、各々同一極性の少くとも２つの磁石を担持した２つの低背ロッドを好ましくはそれらの中心点でピン止め結合する。かくして、それらのロッドは、容器の狭い開口に容易に通すことができる薄型磁気軸受を構成するように互いに相対的に回転することができる。各ロッドの端部の磁石は、同じ極性を有するので、軸受を浮上させ駆動する働きをするのみならず、容器内での回転中２つのロッドを不整列状態に保持するように互いに反発する。２つのロッドをピン止め結合する代わりに、又は、ピン止め結合することに加えて、一方又は両方のロッドを可撓性材料で製造することができ、単一の一体部材として形成することも可能である。剛的に結合された２つのロッドから形成された軸受は、ロッドが可撓性である故に、容器の狭い開口を通すために変形させることができる。
【００３３】
この第２実施形態のシステムは熱的離隔という有利な特性を有することから温度敏感性流体をポンプ送り又は混合するのに用いるのに好適であるが、このシステムは非温度敏感性（温度に敏感でない）流体又は極低温流体をポンプ送り又は混合するのに用いる子とも可能であることを理解されたい。低温の流体又は非温度敏感性流体をポンプ送り又は混合する場合、磁気軸受を収容している容器のための支持構造体から超伝導素子を熱的に離隔させる必要がないので、例えば、回転超伝導素子を囲繞する拔気された（真空にされた）ハウジング又はチャンバーを完全に省除することができる。その場合でも、磁気軸受の望ましい安定した非接触浮上を達成することができる。
【００３４】
本発明の第３側面によれば、熱的に隔絶された超伝導素子が、上述したのと実質的に同様の態様で磁気軸受の浮上を可能にする一方で、超伝導素子に近接して配置された別個の原動デバイスが磁気軸受を回転させる働きをする構成とする。この実施形態の最も好ましいバージョンでは、超伝導素子は、環状とし、クライオスタット又はそれに類するデバイスの外側壁によって画定される、超伝導素子の形状に対応する形状のチャンバー内に配置する。このチャンバーは、超伝導素子に対して所望の熱的離隔及び隔絶を設定するように真空とするか、断熱処理することができる。クライオスタットの外側壁は、又、例えば一端にＳＮ交互極性の駆動磁石を担持した軸のような原動デバイスの一部分を受容するための孔又は開口を、超伝導素子を収容する上記チャンバーの中心に画定する構成とする。この軸の他端は、原動デバイスの一部分を構成するモータに連結する。一方、磁気軸受には、超伝導素子の形状に対応する形状の第１「浮上用」磁石と、それぞれ対応する駆動磁石に結合する少くとも２つの交互極性の「被駆動」磁石を担持させる。被駆動軸に対するこの磁気結合は、浮上軸受に対して所望の回転を与える働きをし、それと併行して超伝導素子が軸受を容器内で浮上させる働きをする。
【００３５】
超伝導素子に所要の冷却を施すために、熱的リンクによって超伝導素子を別個の冷却源、例えば適当な液体寒剤を保持した容器又は閉サイクル冷凍機に連結する。外部環境からの、又は、外部環境への熱伝達を防止するために、超伝導素子と同様に、ロッド及び冷却源も、それぞれの拔気された、又は、断熱処理されたチャンバー内に保持することが好ましい。拔気する場合、３つのチャンバーを連通させることが好ましいが、各チャンバーを仕切り壁などによって区切られた状態に保持し、個々に拔気又は断熱処理してもよい。かくして、第２実施形態の場合と同様に、このシステムもやはり、所望のポンプ送り又は混合作用を発揮するために熱的に隔絶され離隔された磁気軸受を、流体を収容した容器内で効率的かつ効果的に回転させることができる。ただし、この実施形態のシステムは非温度敏感性流体又は極低温流体をポンプ送り又は混合するのにも用いることができるので、第２実施形態におけるように、熱的離隔は必須の要件ではないことを理解されたい。
【００３６】
本発明の第４側面によれば、容器は、静止した又は流動する流体を収容するパイプの形とする。このパイプをそれと対応する形状の超伝導素子（２つの互いに離隔した構成部片として形成することが好ましい）で囲繞する。各超伝導素子を、例えば該素子を囲繞する壁によって画定されるチャンバーを真空にすることによって、又は、該チャンバーに断熱処理を施すことによって、パイプの外側壁から熱的に離隔させ隔絶させる。パイプ内に配置した軸受に、超伝導素子の部片の数に対応する数の浮上磁石を担持させ、安定した浮上力が得られるように超伝導素子の部片を軸受の両端にそれぞれ配置することが好ましい。先に述べたように、超伝導素子は、液体窒素収容容器又は冷凍機等の別個の冷却源に熱的にリンクさせることができる。このリンクにより、超伝導素子が磁気軸受をパイプ内で安定した非接触態様で浮上させるように所要の冷却を与えることができる。
【００３７】
軸受を回転させるために、容器の外部に配置され、原動デバイスによって回転される駆動磁石に対応する複数の被駆動磁石を担持させる。あるいは別法として、容器の周りに巻線を巻装し、軸受に担持された、又は付設された被駆動磁石に回転を誘導する電界を創生するために巻線に電流を供給する構成とする。いずれの場合も、パイプ又は他の細長い容器内に「インライン」で使用するのに適する浮上回転磁気軸受を設ける。
【００３８】
「インライン」用実施形態の変型例においては、超伝導素子を収容するためのチャンバーを画定するクライオスタット又はその他の壁を容器内に配置し、超伝導素子を軸受内の浮上磁石に対応させるとともに、原動デバイスの一部を構成する別個の室温駆動磁石を軸受内の反対極性の被駆動磁石に対応させて整列させ、磁気結合を設定する。チャンバーは、超伝導素子を軸受及び周囲流体から熱的に隔絶するために拔気するか、断熱処理することが好ましい。又、軸受内に浮上を誘導するために超伝導素子に所要の冷却を与えるための別個の冷却源も設ける。超伝導素子及びそれを囲繞するチャンバーは、第３実施形態の場合と同様に、いずれも環状形状にすることができる。この環状チャンバーを形成する内側壁は、軸受の近接する被駆動磁石に結合するために駆動磁石を担持した被駆動軸の端部を受容するための孔を画定する。軸受には、又、ポンプ送り又は混合作用を高めるために１つ又は複数のブレード又はベーンを担持させることもできる。
【００３９】
本発明の第５側面によれば、ポンプ送り又は混合作用を受ける流体を収容するのに用いるための組立体を提供する。この組立体は、流体を保持することができる可撓性の使い捨て可能な材料で形成された容器と、該容器内に配置された磁気軸受から成る。かくして、磁気軸受を近接する超伝導素子によって容器内に浮上させるようにしたポンプ送り又は混合システムと連携して使用した場合、この容器と軸受は、いずれも、ポンプ送り又は混合操作が完了して流体が回収された後、廃棄処分することができる。この容器は、例として挙げれば、頂部開口容器、パイプ、流体流を受け取るための入口と流体流を吐出するための出口を有する容器、密封された容器、及び可撓袋から成る群から選択することができる。輸送中などに軸受を袋又は容器に対して適正位置に保持するために、強磁性体材料等から成る結合器を収容したアタッチメント又はカバーを設けることもできる。
【００４０】
各システムに用いられる磁気軸受をその特定のシステムにとって適正なものとし、適正なサイズとすることも重要である。そうするために、本発明の第６側面によれば、磁気軸受と容器の一方に信号を発生するための発信器を設け、その信号を受け取るための受信器をシステム内の他のどこかに、例えば超伝導素子に近接したところに配置する（又は受信器を磁気軸受と容器の一方に設け、発信器をシステム内の他のどこかに、例えば超伝導素子に近接したところに配置する）ことができる。その場合、システムを適正な信号が受信される時点まで不作動又は「ロックアウト」状態に維持するために、コンピュータのような、システムのための制御器を用いることができる。
【００４１】
本発明の第７側面によれば、上述した各システムのセットアップを助成するためのキットを提供する。ある磁界を創生する永久磁石に浮上を誘導するためには、現場での冷却中それと同じ磁界の存在下で超伝導素子をその転移温度以下にまで冷却することが必要とされる。この冷却工程が超伝導素子にその磁界を「記憶」させ、それによって、同様な磁界が生じるたびに所望の安定した信頼性の高い浮上力を創生させる。現場での冷却中に磁界を創生するために磁気軸受自体を用いることも可能であるが、磁気軸受は多くの場合容器内に予め密封されている。そのため、現場冷却中に磁石を超伝導素子に適正に整列させ、超伝導素子から適正に離隔させることは不可能ではないにしても、困難である。
【００４２】
この問題を克服するために、本発明のキットは、上述したポンプ送り又は混合システムの１つに使用するために設計された特定の磁気軸受内に収容された浮上磁石と同一のサイズ、形状及び磁界分布を有する少くとも１つの充電磁石を含むものとする。超伝導素子を充電するためのこの充電磁石は、冷却中超伝導素子に近接した位置に、例えば超伝導素子を囲繞するクライオスタット又は他のチャンバーの上面上に（又は軸受のための安定した支持構造体上に）設置する。転移温度以下までの冷却が完了したならば、充電磁石を取り外し、それに代えて対応する磁気軸受を収容した容器を設置することができる。
【００４３】
このキット又は充電磁石には、スペーサを含めることもできる。このスペーサは、浮上させるべき実際の磁気軸受を収容した容器を所定位置に設置したとき磁気軸受の所望の浮上高さが得られるのを保証するために、充電磁石が磁気軸受を超伝導素子に対してその上方に正しい離隔距離に位置づけするのを可能にする。このスペーサは、充電工程に干渉するのを回避するために非磁性材料で製造する。いろいろな異なるサイズ、形状及び形態の充電磁石（例えば、環状の磁石）を用意することによって、磁気軸受内のどのようなサイズ又は形状の浮上磁石にたいしても適合するように超伝導素子の現場冷却を容易に実施することが可能である。
【００４４】
現場冷却中、充電磁界を創生するために磁気軸受又は別個の充電磁石のいずれが用いられるかに関係なく、例えば軸受又は充電磁石の位置が冷却中適正な位置でなかった場合のように、超伝導素子内に望ましくない磁束を誘導することがある。その場合、不適正な充電は磁気軸受が安定した態様で浮上するのを妨害することがあるので、超伝導素子を「再充電」する必要がある。
【００４５】
本発明の第８側面によれば、再充電を容易にするために超伝導素子に近接した位置に加熱器を設けることができる。この加熱器を付勢することによって、超伝導素子を転移温度から再充電のための温度にまで迅速に昇温させることができる。軸受又は充電磁石の位置が調整又は修正されたならば、加熱器をオフにして超伝導素子を所望の磁界の存在下で再度転移温度にまで冷却させることができる。もちろん、所望の安定した浮上が達成されるまでこの操作を必要なだけ繰り返すことができる。
【００４６】
上述した実施形態の多くにおいて、軸受は容器に対して固定された一定の軸線を中心として回転されるので、ポンプ送り又は混合作用は、本質的に局部化される。これは、例えば容器が磁気軸受に比べて比較的大きい場合のようにある種の状況下では望ましくない場合がある。従って、本発明の第９側面によれば、ポンプ送り又は混合作用を提供するために用いられる特定のシステムに、超伝導素子を物理的に移動させるための原動デバイスを設けることができる。（超伝導素子を移動させながら回転させてもよい。）超伝導素子を容器に対して相対的に移動させることにより浮上磁気軸受を超伝導素子と同様な経路に追従させて移動させる。
【００４７】
本発明の第１０側面によれば、例えば容器内の流体を混合又はポンプ送りするために磁気軸受を浮上させ回転させる方法を提供する。この方法は、容器内に磁気軸受を設置する工程と、超伝導素子によって該磁気軸受内に浮上を誘導する工程を含む。超伝導素子は、クライオスタット又は他のハウジングの外側壁によって画定される拔気又は断熱処理されたチャンバー内に配置することができる。そのようなチャンバーが存在する場合、そのチャンバーは、容器、流体及び磁気軸受を別個の冷却源に熱的にリンクされた超伝導素子から熱的に隔絶し離隔させる働きをする。浮上する磁気軸受と超伝導素子の一方を容器内で回転させれば、所望の混合又はポンプ送り作用が得られる。先に述べたように、磁気軸受と容器は、使い捨て可能な材料で形成することができ、混合が完了して流体が回収された後、廃棄することができる。本発明は、上述したその他の実施形態の目的を達成するための他の方法も提供する。
【００４８】
本発明の上記目的及び発明の内容は、添付図を参照して以下に記述する本発明の実施形態の説明から一層明らかになろう。
【００４９】
好ましい実施形態の説明
図１を参照すると、本発明の混合又はポンプ送りシステム１０の第１実施形態が示されている。この実施形態では、磁気軸受（単に「軸受」とも称する）１４に所望の浮上を起こさせる超伝導素子のための冷却源を保持するためにクライオスタット（低温恒温槽）１２が用いられる。軸受１４は、クライオスタット１２の外部に配置された容器１６内に設置される。容器１６内には、予め流体Ｆを入れておいてもよく、あるいは、軸受を処置位置に設置した後に流体Ｆを充填してもよい。ここでいう「流体」とは、例えば流体懸濁剤、ガス状懸濁剤（総称して、単に「懸濁剤」と称する）、ガス等を含む流動可能な任意の物質を意味する。流体を保持するための容器１６は、円筒形状として示されており、頂部が開放したものであってよい。あるいは、容器１６は、混合中に流体が外部環境から汚染されたり、外部へ漏出したりするのを回避するために完全に密封されたものとしてもよく、あるいは、流体Ｆを容器１６の入口から出口へポンプ送りするようにしてもよい（図２参照）。いずれの場合にも、容器１６は、流体を収容するのに適した任意の材料、例えばガラス、プラスチック、金属等で製造することができる。もちろん、後に詳述するように、容器１６を混合又はポンプ送りが完了した後廃棄するものとする場合は、容器の素材として軽量プラスチック又はその他の高密度ポリマーを使用することが特に望ましい。
【００５０】
図１に示されるように、容器１６は、クライオスタット１２の外側壁１８の上に座置させる。この外側壁１８は、非磁性ステンレス鋼で製造することが好ましいが、磁気軸受１４を浮上させ回転させる能力が実質的に影響されない限り、他の材料の使用も、もちろん可能である。この壁１８の内側に壁と並置して超伝導素子２０が配置される。超伝導素子２０は、該素子と別個の冷却源２４との間の熱的リンク（連結手段）として機能するロッド２２によって支持される。クライオスタット１２の外側壁１８は、低温の超伝導素子２０を比較的温かい容器１６、磁気軸受１４及び流体Ｆから熱的に隔絶するために好ましくは拔気される（真空にされる）チャンバー２５を画定する。この真空チャンバー２５内への超伝導素子２０の配置は、熱的リンクの役割をするロッド２２によって可能にされる。チャンバー２５によって設定される熱的隔絶と離隔が、超伝導素子２０を、その温度にも、容器１６の温度にも影響することなく、外側壁１８に非常に近接させた位置に設置することを可能にする。チャンバー２５の存在は、超伝導素子２０から壁１８の内側面までの離隔距離を相当に短くすることを可能にするので、図示の好ましい実施形態では、超伝導素子２０と壁１８との間の間隙Ｇは、１０ｍｍ以下であり、必要ならば、ほぼ０．０１ｍｍにまで狭めることができる。離隔距離のこの大幅な縮減は、その結果として磁気軸受を低温の超伝導素子の上方に浮上させるための従来技術の方式に随伴する冷却作用を受けることなく、磁気軸受１４の浮上安定度、磁気剛性及び負荷容量を高めることができる。
【００５１】
図示されたこの第１実施形態では、冷却源２４は、液体窒素のような寒剤を保持した別個の実質的に密閉された冷却チャンバー２６である。チャンバー２６は、熱伝達を最少限にするためにクライオスタット１２の外側壁１８から熱的に離隔された外側壁２８によって画定される。寒剤を冷却チャンバー２６内へ導入するための入口管Ｉがこの壁２８を貫通して設けられている。寒剤Ｃが暖まったとき蒸気Ｐをチャンバー２６から逃がすために、排気出口管Ｏも設けられている（入口と出口を示す図１の動作矢印参照）。図示の実施形態では、入口管Ｉ及び出口管Ｏは、熱伝導率の低い材料で形成することができ、例えば非磁性ステンレス鋼で形成された細長い薄壁管とすることができ、冷却チャンバー２６をクライオスタット１２内に懸架するために密封又は溶接される。当業者には明らかなように、ステンレス鋼のような熱伝導率の低い材料で形成された薄壁管を使用することにより、入口管又は出口管からクライオスタット１２の壁１８への熱伝達の量は無視しうる程度の量となる。入口管Ｉ及び出口管のための密封又は溶接方法は、必要ならば、チャンバー２５の真空状態を維持することができるような方法とすべきである。図示の実施形態は冷却チャンバー２６の支持構造の一例を示しているが、冷却チャンバー２６とクライオスタット１２の壁１８との間の熱伝達を最少限にする他の任意の支持手段を使用することができることは、当業者には明らかであろう。
【００５２】
冷却源２４と超伝導素子２０との間の熱的リンクとして機能するロッド２２は、円筒形とすることができ、冷却チャンバー２６の外側壁２８を貫通して延長させることができる。ロッド２２と超伝導素子２０との間の熱伝達を最大限にするために、超伝導素子２０の全表面積を円筒形ロッド２２の上面に接触させるべきである。ロッド２２は、真鍮、銅又はアルミニウム等の良好な熱伝導性と低い熱抵抗を有する材料で形成することができる。
【００５３】
図１から分かるように、又、上記の説明で簡単に述べたように、この第１実施形態では外側壁１８と内側の冷却チャンバー２６の組合せによって超伝導素子２０を囲繞するチャンバー２５を画定する。チャンバー２５は、冷却チャンバー２６の壁２８からクライオスタット１２の外側壁１８への熱伝達を最少限にするために拔気する（真空にする）ことが好ましい。この拔気圧（真空圧）は、少くとも１０−３トルとすることが好ましく、より好ましくは１０−５トルとするが、もちろん、特定の用途の要件に応じて変更することができる。重要な要素は、容器１６又はその中に保持されている流体Ｆが冷却されるのを回避するために、冷却源２４（この実施形態では寒剤Ｃを保持した冷却チャンバー２６）及び超伝導素子２０から外側壁１８への熱伝達を最少限にすることである。この熱伝達を最少限にする１つの好ましい態様としてこの実施形態では真空チャンバー２５が提案されているが、所望の熱的隔絶を設定するための他の手段の使用も可能であり、例えば、チャンバー２５内に断熱材等を挿入してもよい。
【００５４】
斯界において周知のように、ある磁界の存在下で超伝導素子２０を冷却させると、超伝導素子２０は、永久磁石によって誘導される電流を、該永久磁石（浮上磁石）が超伝導素子の上方へ一定距離だけ浮上するように分配することができる。その浮上距離は、永久磁石（浮上磁石）によって創生される磁界の強度と方向によって決まる。基本的には反発力が発生するのであるが、実際に発生するピン止め力が、浮上磁石を超伝導素子２０に、あたかも両者が目に見えないばねによって連結されているかのようにつなぎ止める。この形のつなぎ止めは、互いに反発し合う２つの対向した永久磁石を用いる磁気軸受のための慣用の浮上方式では得られない。なぜなら、バランスした反発力を発生するとともに、２つの磁石をつなぎ止める働きをするピン止め力が存在しなからである。
【００５５】
本発明のシステム１０のこの好ましい実施形態では、超伝導効果を発揮する素子２０は、「高温」即ち「タイプＩＩ」の超伝導体であり、好ましくは、図示の液体窒素チャンバー２５のような冷却源２４を用いてほぼ７７〜７８°Ｋの温度にまで冷却されると、永久磁石内に所望の浮上特性を発生させるメルトテクスチャー加工されたイットリウム−バリウム酸化銅の比較的薄い円筒形ペレットから形成される。もちろん、より高い、又は、より低い作動温度を有する他の周知の超伝導材の使用も可能であり、本出願人の米国特許第５，５６７，６７２号に記載されている他の高温超伝導剤を参照されたい。又、同特許の記載は、ここに編入されたものとする。
【００５６】
この好ましい実施形態における磁気軸受１４は、流体Ｆ内で浮上するように超伝導素子２０に近接した位置で容器１６内に位置づけするための第１永久磁石３２を含む。この第１磁石３２の極性は所望の浮上力を創生する上で決定的に重要な要素ではないが、第１磁石３２は、ディスク形とし、垂直方向に分極化することが好ましい。それにより、第１磁石３２よって実質的に対称形の磁界が創生され、軸受１４の、超伝導素子２０の上方への安定した浮上が得られ、かつ、垂直軸線に対する軸受の自由回転が可能にされる。
【００５７】
比較的深い流体容器に使用するのに特に適合された磁気軸受１４のバージョンでは、支持軸３４を第１永久磁石３２に連結し、該磁石から垂直に延長させる。軸３４に沿って、少くとも１つの、好ましくは２つのインペラ組立体３６を担持させる。インペラ組立体３６は、磁気軸受１４が回転されると、所望のポンプ送り作用を、又は、図１の場合には混合作用を提供する働きをする。容器１６内で浮上する磁気軸受１４の回転は、軸３４の上端に取り付けられた第２永久磁石３８（図１に点線で示され、図２には実線で示されている）と、容器１６の外部に配置された駆動磁石４０との間に形成される磁気結合によって可能にされる。駆動磁石４０は、電気モータ４２などのような駆動手段によって回転され、その回転駆動トルクが、駆動磁石４０と第２永久磁石３８の間に形成される磁気結合によって磁気軸受１４に伝達され、所望のポンプ送り又は混合作用を提供する。回転方向は、図１及び２では動作矢印によって反時計回り方向として示されているが、回転方向は、単に駆動磁石４０の回転方向を逆転させることによって容易に逆転させることができることは明らかである。
【００５８】
作動において、流体をポンプ送り又は混合する方法の本発明の一実施例を実施する場合、流体Ｆと磁気軸受１４を収容した容器１６を、拔気又は断熱処理されたチャンバー２５内に設置された超伝導素子２０に近接したクライオスタット１２の壁１８の外側に設置する。ディスク形の第１永久磁石３２を超伝導素子２０の近接位置に位置させると、該第１永久磁石によって創生される対称形の磁界が軸受１４全体を容器１６の底壁から上方へ安定した態様で浮上させる。この浮上により第２永久磁石３８を駆動磁石４０との係合関係にもたらし、両者の間に所望の磁気結合を形成する。この磁気結合は、駆動トルクを伝達することに加えて、磁気軸受１４の回転を安定化させる働きをする。モータ４２又は他の原動デバイスが作動されて駆動磁石４０を回転させ、それによって、軸受１４に定常的な安定した回転を誘導する。回転するインペラ組立体３６は、流体Ｆを緩やかな、しかも徹底した態様で混合又はポンプ送りする働きをする。
【００５９】
軸受１４が完全に浮上して流体内に完全に浸漬されるので、容器１６をどのような態様であれ貫通する混合又は撹拌ロッドを設ける必要性が排除される。従って、そのような貫通ロッドのための動的軸シールや支持軸受を容器の壁に設ける必要性も排除される。これに関連して、流体Ｆと磁気軸受１４を収容した容器１６を混合作業の前に外部環境から完全に密封することができ、流体漏れや汚染を防止する更なる保証が確保されるという利点が得られる。これに関連するもう１つの利点は、以下に詳述するように、容器１６及び磁気軸受１４を比較的安価な使い捨て可能材料で形成することができ、混合が完了した後、単に廃棄することができることである。いうまでもなく、このことは、容器１６及び磁気軸受１４の洗浄及び滅菌を不要にするので有利である。かくして、磁気軸受と流体を収容したプラスチック容器又は可撓袋のような使い捨て容器を混合作業の前に完全に密封しておけば、混合作業の後、流体内容物を回収した後、磁気軸受と容器をふくむ組立体全体をそのまま廃棄することができる。このことは、危険な流体の場合、その混合中も、混合後も、流体が周囲環境に露呈される危険性を少なくし、又、流体がポンプ送り又は混合作業の前又は作業中に汚染されるのを防護するのに役立つ。
【００６０】
本発明のシステム１０のこの第１実施形態の、流体Ｆをポンプ送りするのに特に適合された変型バージョンが、図２に示されている。このバージョンでは、容器１６は、少くとも１つの流体入口４４と、少くとも１つの出口４６を有する。磁気軸受１４は、流体Ｆを入口４４から出口４６を圧送する（動作矢印参照）ことによって所望のポンプ送り作用を提供する働きをする回転インペラ組立体３６を担持したものとすることが好ましい。モータ４２又は他の原動デバイスの回転速度を増減することによって、又は、軸受１４、インペラブレード３６のサイズ、形状又はスタイルを調節することによって、又は、全体的に異なる設計のものと差し替えることによって、精密な度合のポンプ送り作用を提供することができる。
【００６１】
図２に示された実施例のもう１つの改変は、超伝導素子２０に所要の冷却を施すために、液体寒剤を保持したクライオスタットを冷却源とするのに代えて、閉サイクル冷凍機４８を用いることである。冷凍機４８は、超伝導素子２０を収容したハウジング１８（上述したクライオスタットの外側壁１８の均等物であってよい）の外部に配置することができる。第１実施形態の場合と同様に、ハウジング１８によってチャンバー２５が画定される。チャンバー２５は、やはり、超伝導素子２０からハウジング１８への熱伝達を最少限にするために、真空にするか、断熱材を充填するすることが好ましい。ただし、ハウジング１８内には冷却源２４が収容されていないので、ハウジング１８は、一般に定義されるようないわゆる「クライオスタット」ではない。しかしながら、（１）冷却源４８がハウジング１８から、従って容器１６、磁気軸受１４及び流体Ｆから離隔して配置されており、（２）ハウジング１８が、超伝導素子２０と容器１６を離隔させ、熱的に隔絶するチャンバー２５を画定するので、望ましい二重の熱的離隔が可能であり、それに伴う利点が得られる。更に別の変型構成として、冷凍機４８を主冷却源として使用し、停電や機械的な故障が生じた場合に副冷却源即ち「バックアップ」冷却源として機能する極低温チャンバー（図示せず）を設けることもできる。
【００６２】
本発明のシステム１０の多くの重要な側面のうちの更に別の一面によれば、容器１６の壁を貫通して延長する混合ロッド又はその他の機械的攪拌機が存在しないので、磁気軸受１４を図３に示されるように偏心位置に設置することをも可能にする。即ち、図３の変型実施例では、超伝導素子２０、磁気軸受１４及び駆動磁石４０を容器１６の垂直中心軸線から偏倚した位置で軸方向に整列させる。この方式を用いる子との１つの特別な利点は、容器１６をもその中心軸線の周りに回転させるのと併行して磁気軸受１４を非常に遅い速度で回転させることができることである。それによって、剪断応力に敏感な流体に使用するのに特に有利な、緩やかで、しかも全体に亘っての完全な混合が得られる。もちろん、この構成は、容器１６が、図２に示されるように完全に密封され、入口４４と出口４６を備えている場合でも、周囲環境に開放している場合でも、用いることができる。図３は、例示の目的で、外側壁１８を有し、壁２８によって画定された冷却チャンバー２６を有する図１に示された実施形態のクライオスタット１２を示しているが、図３の構成には、図２の第２実施形態のハウジング１８と閉サイクル冷凍機４８を使用することも可能である。
【００６３】
第１実施形態に使用するためのものとして説明されたタイプの磁気軸受１４を用いる場合、磁気軸受が容器１６の側壁に接触するのを確実に回避するために必要な磁気軸受の安定度がある種の用例では重要な関心事になることが、実験を通して判明した。かくして、磁気軸受１４を極めて高い安定度でもって回転させ、有害な接触を完全に回避するために、図４ａ及び４ｂの変型実施例では、第２永久磁石３８と駆動磁石４０の各々に少くとも２対の、好ましくは４対の互いに協同するサブ磁石５０ａ，５０ｂを設ける。図４ａ及び４ｂに示されるように、これらのサブ磁石５０ａと５０ｂは、互いに反対の極性を有しており、それによって、互いに引きつけ合い、浮上する磁気軸受１４が側方へ実質的に変位するのを防止する働きをする。ただし、この吸着力は、第１永久磁石３２と冷却されたときの超伝導素子２０との間に創生されるばねに似た吸着力と反発力とが組み合わさった浮上／ピン止め力によって釣り合わされる。それによって、磁気軸受１４が容器１６の頂壁（それが存在する場合）と接触する可能性を回避することができる。全体として、磁気軸受１４は、この構成を用いた場合、格別に安定した回転をすることができ、それによって、回転する磁気軸受１４が、詳述すれば、第１及び第２永久磁石３２，３８又はインペラ組立体３６のブレードが容器１６の底壁又は側壁に密に近接する位置にまで変位したとすれば生じるであろう望ましくない摩擦熱や剪断応力を防止する更なる防護を提供する。
【００６４】
当業者には明らかなように、浮上力及び駆動力が、容器の頂壁及び底壁からではなく、容器の他の区域から得られるようにシステム１０の構成部品を構成し直すすることができる。例えば、図４ｃに示されるように、超伝導素子２０を収容するためのクライオスタット１２又は他のハウジングを容器１６の１側壁に隣接させて配置するとともに、駆動磁石４０を容器１６の反対側の側壁に隣接させて配置する。その場合、軸受１４は、横にして回転させることができ、テーブルＴなどの別個の安定した支持構造体によって支持することができる。容器１６は、密封されたものとして示されているが、ここに開示されたどのタイプの容器でも、パイプでさえも、図４に示される委の構成に用いることができることは明らかであろう。
【００６５】
図１又は図２の実施形態においても、又はここに開示された他の実施形態においても、磁気軸受１４を浮上させるのを助成するために、周囲流体Ｆより軽い物質を収容するための少くとも１つの、好ましくは複数のチャンバー６０を設ける。チャンバー６０は、軸受１４の各磁石３２，３８に隣接させて設けることができ、更に、必要ならば、軸３４の周りにも設けることができる。流体Ｆが水である場合、又は水の比重と同様の比重を有する場合、この好ましい実施形態では、チャンバー６０に入れる物質は、例えば空気とすることができる。しかしながら、流体Ｆが、グリセリンに近い比重を有する流体のような、より粘度の高い流体である場合は、チャンバー６０に入れる流体として、水などのより軽い流体、あるいはより軽いガス、又はそれらの組合せを用いることができる。かくして、これらのチャンバー６０は、軸受１４を流体Ｆ内に「浮揚」するのを助成することによって浮上させるのを助成する働きをする。もちろん、超伝導素子２０によって創生される「ピン止め」力と、第２永久磁石３８と駆動磁石４０の間に創生される浮上及び整列力（磁気軸受を浮上させる力と軸方向に整列させる力）も、磁気軸受１４をその回転中適正位置に保持するのを助成する働きをする。磁気軸受１４がディスク又はパンケーキ形の第１及び第２永久磁石３２，３８と円筒形の軸３４から成るものである場合、各チャンバー６０は、環状とすることが好ましい。流体を充填したチャンバー６０の代わりに、浮上助成機能を果たすものとして他の浮揚性材料を用いることも可能である。
【００６６】
先に述べたように、本発明のシステム１０の多くの利点のうちの１つは、磁気軸受１４が流体Ｆ内で浮上し、回転させるための混合又は撹拌ロッドを必要としないので、容器１６を外部の周囲環境から完全に密封することができることである。従って、磁気軸受１４と容器１６を比較的安価な使い捨て可能材料で形成することによって、混合が完了し、流体Ｆが回収された後、磁気軸受と容器を両方共そのまま廃棄することができる。もちろん、そのような材料は、ポンプ送り又は混合作業が完了した後洗浄又は滅菌する必要がないようにするために、流体をポンプ送りするための容器１６（図２）を形成するのにも、あるいは、流体を混合するための頂部が開放した容器を形成するのにも、用いることができる。
【００６７】
又、図示の磁気軸受１４は、好ましい実施形態の一例にすぎず、他のいろいろな構成が可能であることを理解されたい。例えば、ディスク形磁気軸受は、単に回転するだけでそれ自体がある程度の混合作用を創生するので、インペラブレードは必ずしも必要とされない。１つ又は複数のブレードを設ける場合は、特に容器１６の高さが比較的低い場合、軸３４の長さを短くすることができるように、あるいは軸３４をなくすことができるように、ブレードをディスク形の第１永久磁石３２の周りに円周方向に取り付けることもできる。又、ブレード付きインペラ組立体３６に代えて、他の構造物を使用することも可能である。例えば、多少とも効率的な回転をするように、それに伴って、回転されたとき混合又はポンプ送り作用を高めるように設計されたベーン又はそれに類する部材を有するディスク形ホイールを使用することができる。容器１６の深さ、及び軸３４が設けられている場合軸３４の長さを必要に応じて増減することもできる。上述したどの実施形態においても、磁気軸受を構成するすべての構成部品には、汚染又は腐食の可能性を少なくするとともに、洗浄を必要とする場合、洗浄を容易にするために、テフロン（登録商標）又はその他の不活性物質を被覆することができる。
【００６８】
もちろん、本発明のシステムは、実験室設備で実験及び研究に用いられる小バッチの溶液や流体懸濁材剤の混合又はポンプ送りに使用する用途の他に、大規模ベースでの医薬品の製造に用いられる工業的又は商業的ポンプ送り又は混合作業に適用できるようにシステムの構成部品を容易にスケールアップ（大型化）することができる。磁気軸受の浮上は、図に例示の目的で示されたものよりはるかに大きい容量のシステムでも容易に達成することができ、従って、本発明の構成は、加工中、緩やかで、しかも全体に亘って完全な混合処理を必要とする医薬品や、その他の任意の溶液又は懸濁材剤の商業的生産に特に好適である。
【００６９】
今日までの実験によって、上述した本発明のシステム１０の有効性が実証された。これらの実験を実施するのに用いられたシステム１０のセットアップは、図１に示されるように、軸方向に整列した上側磁石と下側磁石と、垂直に延長した支持軸に取り付けられたインペラ組立体を備えたものであった。メルトテクスチャー加工されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ｘの直径３０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの円筒形ペレットを超伝導素子として使用し、図１に示されたものに類似した構成のクライオスタット内に設置した。このクライオスタットは、約１リットルの液体窒素を充填された冷却チャンバーを有するものであった。０．４テスラの表面磁界強度を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石を下側の第１永久磁石として用いた。
【００７０】
このセットアップを用いて実施された実験の結果、比較的温かい流体を充填された容器内で磁気軸受をクライオスタットの上面の上方に極めて安定した望ましい態様で浮上させることが可能であることが実証された。最大７ｍｍもの浮上離隔距離が達成され、しかも、その浮上は、寒剤として僅か１リットルの液体窒素を用いて最高５時間もの間安定していた。このセットアップを用いた最初の実験では、低粘度のモデル流体として水を用いた。磁気軸受の回転速度としては、最高６００ｒｐｍの回転速度が得られた。この回転速度の上限は、この実験で駆動磁石を回転させるのに用いられたモータの容量によってのみ制限された。どの回転速度においても、磁気軸受の脱結合や不安定作動はみられなかった。高粘度のモデル流体であるグリセリンの場合は、磁気軸受の何らかの脱結合が観察されるまでに６０ｒｐｍの最高回転速度が得られた。本発明のシステムを用いて得られる混合能力を更に実証するために、ＳＥＰＨＡＤＥＸパウダー（直径５０〜１５０ミクロンの乾燥ビード）を水を充填した容器の底部に堆積させ、浮上磁気軸受を回転させた。ほぼ５分間の混合の後均一な懸濁液が得られた。
【００７１】
図１〜４に示された上述のシステム１０は、静止超伝導素子２０と、「浮上」磁石に加えて、容器の、超伝導素子のある側とは反対側の端部に配置された駆動機構に結合するための１つ又は複数の別個の被駆動磁石を含む磁気軸受１４に依拠しているが、ポンプ送り又は混合システムの他の実施形態として、浮上のためだけでなく、同時に駆動トルクを伝達するためにも用いられる磁石を含む浮上回転磁気軸受を備えたものとすることもできる。一実施形態として、この駆動トルクは、磁気軸受を回転する超伝導素子に結合するピン止め力によて供給される構成とすることができる。この場合、回転する超伝導素子が磁気軸受を、たとえ両者の間に物理的接触を設定しなくても、磁気軸受を回転させることができる。
【００７２】
より具体的に説明すれば、図５に示される本発明のこの第２実施形態によれば、ポンプ送り又は混合システム１００は、２つの別個の構成部品、即ち、比較的薄い、ディスク形超伝導素子１０６を囲繞してチャンバー１０８を画定する外側壁１０４を含む第１構成部品１０２ａと、冷却源１１０を含む第２構成部品１０２ｂとで構成することができるクライオスタット１０２を含む。外側壁１０４は、非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料で製造することが好ましいが、システム１００の作動に干渉することがなく、熱伝導率が比較的低いものである限り、他の材料の使用も、可能である。超伝導素子１０６を囲繞するチャンバー１０８は、超伝導素子を壁１０４から熱的に隔絶し離隔させるために上述したように真空にするか、断熱処理を施すことができる。ただし、以下に述べるように、ポンプ送り又は混合すべき流体が温度敏感流体でない場合は、チャンバー１０８を省除することができる。
【００７３】
チャンバー１０８を拔気する場合、真空源に接続するための弁１１２を外側壁１０４に設けることができ、残留ガスを吸収し、所望の拔気圧が維持されるようにするためのゲッター１１４（例えば、活性炭素のインサート等）を、随意選択として、チャンバー１０８内に挿入することができる。上述した各実施形態の場合と同様に、拔気圧は、ほぼ１０−３トル又はそれ以上とすることが好ましい。
【００７４】
超伝導素子１０６は、チャンバー１０８内にクライオスタット１０２の第１部分１０２ａの外側壁１０４とは独立して支持される。その支持は、壁１０４によって囲われ、細長い熱的リンク１１８の一端に支持されたプラットホーム１１６によって与えられる。熱的リンク１１８は、高い熱伝導率（例えば、５０ワット／ケルビン又はそれ以上）を有する金属又はその他の材料で形成することが好ましい。超伝導素子１０６に所要の冷却を与えるために、熱的リンク１１８の他端を、先に述べたように、クライオスタット１０２の第２部分１０２ｂの一部を構成する冷却源１１０に接触するように位置づけする。（ここで、クライオスタットとは、超伝導素子を、それが単一のユニットであれ、複数の構成部片から成るものであれ、低温状態に保持し維持することができる構造体、又は構造体の組み合わせのことをいう。）冷却源１１０は、窒素等の液体寒剤Ｃを収容したデュワー瓶のような頂部が開放した容器１１９として例示されているが、冷却源として、現場での冷却が完了した後磁石を超伝導素子の上方へ浮上させるのに必要な冷却を与えることができる閉サイクル冷凍機又はその他の任意のデバイスを用いることも可能である。クライオスタット１０２の第１部分１０２ａの壁１０４が図示のように液体寒剤Ｃに接触している場合、壁１０４の、ポンプ送り又は混合すべき流体Ｆを収容した容器１３２に隣接した部分への熱伝達は無視しうる程度であることを理解されたい。なぜなら、（１）壁１０４は、熱伝導率の低い薄い材料で形成することができ、（２）壁１０４の、容器１３２に隣接した部分は、室温の周囲環境によって囲繞されているからである。
【００７５】
超伝導素子１０６を回転させることができるようにするために、１つ又は複数の環状のローラ軸受１２２から成るローラ軸受組立体１２０によって、チャンバー１０８を画定する壁１０４を含む、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａを支持する。図５から分かるように、これらのローラ軸受１２２は、超伝導素子１０６を収容したクライオスタット１０２の第１部分１０２ａを回転軸線の周りに回転させる。軸受１２２を支持するための軸受ハウジング１２４又はそれに類する構造体は、近接する安定した支持構造体１２６に固定される。図示の実施形態では、原動デバイスは、モータ１３１の軸１３０にキー止め又は取り付けられたプーリ１２９から回転運動をクライオスタット１０２の第１部分１０２ａに伝達する働きをする無端ベルト１２８を含む。モータ１３１は、可変速、可逆電気モータであってよいが、超伝導素子１０６を、特に、超伝導素子１０６を収容しているクライオスタットの第１部分１０２ａを回転させるのに必要な回転運動を奏せする他のタイプのモータを使用することも可能である。
【００７６】
混合すべき流体Ｆを収容した容器１３２（以下に述べるように、流体を搬送するための遠心ポンプ送りヘッドの形とすることもできる）は、回転超伝導素子１０６に近接させて、好ましくは、磁気軸受１３４によって創生される磁界に干渉しない材料で形成された安定した支持表面Ｔ上に配置される。先に述べたように、容器１３２は、任意の形状の剛性容器（頂部が開放した容器、入口と出口を有し密閉された容器、パイプのような中空円筒形容器等）、又は可撓性のプラスチック袋、又は剛性のインサートを有する可撓袋、又は剛性の又は半剛性の容器内に挿入された可撓袋などであってよい。唯一の要件は、容器１３２は、混合又はポンプ送りすべき流体Ｆを少くとも一時的に収容することができることである。
【００７７】
この実施形態において望ましい混合又はポンプ送り作用を創出するために、磁気軸受１３４が、容器１３２内に配置され、超伝導素子１０６によって浮上されるとともに回転されるようになされている。詳述すれば、クライオスタット１０２の、超伝導素子１０６を収容した第１部分１０２ａが、無端ベルト１２８によって伝達される回転運動の結果として回転される。この回転が、容器１３２内の磁気軸受１３４を回転させ、容器１３２内に保持されている流体Ｆを混合又はポンプ送りする。チャンバー１０４が真空にされているか、又は断熱処理されている場合、浮上力を提供する低い温度の超伝導素子１０６と、容器１３２、従って流体Ｆとの間に所望の熱的離隔が設定された状態で、磁気軸受１３４が安定した、信頼しうる態様で回転される。磁気軸受１３４は、複数の混合ブレードＢ（図６ａ及び６ｂ参照）、ベーンＶ（図６ａ，６ｂには示されていない。図７参照）、又はインペラを形成する構造体を備えたものとすることができる。ただし、血液やその他のタイプの細胞懸濁液のような特に繊細な流体を扱う場合は、望ましい混合作用を得るために図５に示されるようなブレード等のない薄型のディスク形磁気軸受１３４を用いることができる。
【００７８】
図６ａと６ｂを合わせみることによって分かるように、磁気軸受１３４は、少くとも２つの永久磁石１３５ａ，１３５ｂを備えている。これらの磁石１３５ａ，１３５ｂは、磁気軸受１３４を超伝導素子１０６の上方へ浮上させる働きをするのみならず、回転運動を磁気軸受１３４に伝達する働きをもする。当業者には明らかなように、回転運動を効率的に伝達するためには、磁石１３５ａ，１３５ｂによって創生される磁界は、超伝導素子１０６の回転軸線に対して軸非対称でなければならない。一実施例では、磁石１３５ａ，１３５ｂは、ディスク形であり、垂直軸線に沿って分極されている。（図６ｂは、１対の超伝導素子１０６ａ，１０６ｂの上方に浮上した交互極性（Ｓ極とＮ極）の永久磁石１３５ａ，１３５ｂを示し、極性の方向と軸線は動作矢印で示されている。）これらの磁石１３５ａ，１３５ｂは、永久磁性を示すいろいろな周知の材料、例えば、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルミニウムとニッケルとコバルトの化合物（アルニコ）、セラミック、又はそれらの混合物で製造することができる。磁石１３５ａと１３５ｂとは、例えばプラスチックのようなマトリックス材Ｍによって連結することができる。あるいは別法として、磁石１３５ａ，１３５ｂは、マトリックス材Ｍの別々の部材内に埋設してもよく、あるいは、単一の部材（図示せず）内に埋設してもよい。又、先に述べたように、磁気軸受１３４には、それが回転されたとき発揮するポンプ送り又は混合作用の度合いを高めるために、随意選択として、１つ又は複数のブレードＢ、ベーン又はそれに類する構造物を担持させることができる。
【００７９】
更に別の変型例として、クライオスタット１０２の、冷却源（液体寒剤容器（頂部が開放したもの、又は密封され、入口及び出口ポートを備えたもの）又は冷凍機）を含む第２部分１０２ｂは、クライオスタットの第１部分１０２ａに固定的に取り付け、両者が一緒に回転するようにすることができる（図５の開放した冷却容器１１９の頂部に示された点線参照）。この回転運動は、先に述べたように、無端ベルトとモータの組み合わせによって与えることができるが、別法として、クライオスタット１０２の、冷却源を含む第２部分１０２ｂと、モータ又はそれに類する原動デバイス（図示せず）のインライン軸との直接連結によって与えることもできる。
【００８０】
先に略称したように、システム１００のこの実施形態は、低温（例えば極低温）の又は非温度敏感性流体を混合又はポンプ送りするためであれば、拔気、断熱処理又は他の何らなかの方法により超伝導素子１０６を周囲環境から熱的に離隔させる必要なしに用いることができる。その場合、超伝導素子１０６を囲繞する壁１０４又はチャンバー１０８は、特に必要としない。なぜなら、超伝導素子１０６を容器１３２を支持する構造体から熱的に離隔させる必要がないからである。そのような変型例の場合でも。磁気軸受１３４の安定した信頼しうる浮上を達成することができる。
【００８１】
以上の説明から分かるように、流体を混合するのではなくポンプ送りする構成の場合にも、図５に示されたのと同じ駆動機構及びクライオスタットを用いることができる。遠心ポンプ送りヘッド１５０の形とした容器１３２の一バージョンが、図７に示されている。このポンプ送りヘッド１５０は、入口１５４と出口１５６を有するポンプチャンバー１５２を含む。（もちろん、非遠心ポンプ送りヘッドの場合のように入口と出口を逆にすることもできる（図２参照））。チャンバー１５０は、浮上磁気軸受１５８（図に示されるように複数のベーンＶを備えていてもよく、あるいは複数のブレード（図示せず）を担持するものであってもよい）を収容している。磁気軸受１５８には、互いに異なる極性を有する少くとも２つの永久磁石１６０ａ，１６０ｂが埋設又は何らかの態様で設けられる。磁気軸受１５８は、ポンプ送り又は混合作用を促進するために任意所望の形状を有する不活性マトリックス材Ｍを有するものとすることができる。先に述べたように、これらの磁石１６０ａ，１６０ｂは、それに近接する回転超伝導素子１０６にによって浮上力と回転トルクの両方を付与される。
【００８２】
浮上磁気軸受１５８に対する回転駆動力を、容器兼ポンプ送りヘッド１５０の、磁気軸受が浮上力を受ける側と同じ側から与えることの１つの利点は、流体入口１５４（入口と出口の位置が逆にされる構成の場合は、出口１５６）を、ポンプ送り又は混合作用に干渉することなく、容器兼ポンプ送りヘッド１５０の反対側のどの部位にでも、所望ならば中心位置にでも配置することができることである。又、容器兼ポンプ送りヘッド１５０のこの反対側は、駆動作用に干渉することなく、又、磁気軸受１５８の設計変更を必要とすることもなく、図に示されるように切頭円錐形とすることができ、あるいは、何らかの態様で外方へ突出させることができる。
【００８３】
先に略述したように、ある種の用例においては容器１３２の開口が中くらいのサイズの磁気軸受１３４でさえも流体Ｆ内へ挿入するのに小さすぎる場合がある。そのような場合、この特定の要件を充足する軸受１３４の変型バージョンが図８ａ〜８ｃに示されている。第１変型バージョンでは、磁気軸受１３４ａは、両端又はその近くに浮上／被駆動磁石１３５ａ，１３５ｂの１つを担持した不活性マトリックス材Ｍで形成された細いロッドの形とされる。この軸受１３４ａは、直立姿勢に起立させて容易に容器の開口に挿入することができる。軸受１３４ａは、容器内に挿入されて容器の底壁の下の回転超伝導素子１０６に係合する位置におかれると、浮上されるとともに回転せしめられ、容器内の流体Ｆをポンプ送り又は混合する働きをする。狭い開口を通しての挿入を更に容易にするために、マトリックス材Ｍを、エラストマー材、又は、自由に撓曲又は屈曲させることができる材料とすることもできる。
【００８４】
狭い開口を有する容器に使用するための磁気軸受１３４ｂの第２変型バージョンは、図８ｂに示されている。この軸受１３４ｂは、マトリックス材Ｍで形成された第１及び第２細長ロッド１８０と、各々のロッドの両端に担持された浮上／被駆動磁石１３５ａ，１３５ｂから成り、各異なるロッドに同じ極性を有する少くとも２つの磁石が保持される。一実施例においては、２つのロッド１８０は、それらの中心にいおいてピン止めされ（図連結ピン１８２参照）、ハサミ状に折り畳むことができる。従って、図８ｃから分かるように、磁気軸受１３４ｂは、容器１３２の開口を通すことができるように折り畳むことができる。軸受１３４ｂの２つのロッド１８０は、容器内に挿入されて容器の底壁の下の回転超伝導素子１０６に係合する位置におかれると、拡げられる。同じ極性を有する磁石１３５ａ又は１３５ｂは互いに近接した位置におかれるので、軸受１３４ｂが回転すると、２つのロッド１８０のそれぞれの端部は互いに反発し合う。それによって、２つのロッドは、容器１３２内では整列した（重なり合う）位置をとるのを阻止される。２つの別個のロッド１８０をピン止めして軸受１３４ｂを構成する方法に代えて、ロッド１８０を可撓性材料で十字の形の一体に成形してもよい。その場合、軸受１３４ｂの十字形のロッド１８０は、撓曲させて狭い開口を通すことができ、開口を通された後は、超伝導素子１０６の上方に浮上するための所望の形態（この例では十字形）に弾発的に戻る。
【００８５】
本発明の更に別の側面によれば、ポンプ送り又は混合システム２００の第３実施形態が提供される。図９、９ａ、９ｂ及び１０に示されるこの第３実施形態においては、磁気軸受２０４を浮上させ、回転駆動するための力は、流体容器２０２（図では頂部開放容器として示されているが、上述したように、密閉容器、ポンプ送りチャンバー又はヘッド、可撓袋、パイプ等であってもよい）の同じ側から供給される。このシステム２００では、磁気軸受２０４は、２つの磁気サブシステム、即ち、磁気軸受２０４を浮上させる働きをする、好ましくはリングの形とした第１永久磁石（浮上磁石）２０６を含む第１磁気サブシステムと、磁気軸受２０４に駆動トルクを伝達するために好ましくはリング形の第１磁石２０６の内側に配置された少くとも２つの交互極性の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂ（図９ａ及び９ｂ参照）を含む第２磁気サブシステムから成る。
【００８６】
図９は、リング形永久磁石２０６が磁気軸受２０４に対して浮上力を与える構成としたシステム２００全体を示す。リング形永久磁石２０６の分極は、図９ｂに長い垂直矢印で示されるように垂直方向である。被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂは、ディスク形であり、磁気結合器を構成し、浮上する磁気軸受２０４に回転駆動トルクを伝達する反対極性即ち交互極性（図９ｂに短い動作矢印で示されている）を有する。浮上磁石２０６と被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂは、それらをプラスチック等の軽い不活性マトリックス材Ｍ内に埋設するか、取り付けることによって単一の剛性構造体として一体化することが好ましい。
【００８７】
このリング形の浮上磁石２０６に対応させるために、この実施形態に用いるための超伝導素子２１０は、環状とされる。超伝導素子２１０は、高温超伝導材（ＹＢＣＯ等）の単一部片で形成することもでき、あるいは、複数の構成部品又はセグメントで構成することもできる。超伝導素子２１０は、ある磁界の存在下で、それと同じ磁界を創生するリング形永久磁石２０６と整列した状態で転移温度にまで冷却されると、磁気軸受２０４を極めて安定した信頼しうる態様で容器２０２内で浮上させるばねのような反発／吸着（反発力と吸着力とが組み合わさった）浮上／ピン止め力を提供する。図９では、容器２０２は、このシステム２００に使用するために設計された特別なクライオスタット２２０の外側表面上に支持されるものとして示されているが、容器２０２は、超伝導素子２１０を該容器内に保持されている磁気軸受２０４に所望の浮上を誘導するのに十分に近接したい値に配置することができる限り、例えばテーブル（図示せず）のような任意の安定した支持構造体上に支持することも、本発明の基本的な教示の範囲内である。
【００８８】
上述した各実施形態におけるのと同様に、磁気軸受２０４に回転運動を付与するために原動デバイスが用いられる。原動デバイスは、環状の超伝導素子２１０に近接してそれと同心関係に配置することが好ましい。この第３実施形態のシステム２００に用いるための原動デバイスの１例は、磁気軸受２０４の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂに対応し、磁気結合を設定するようにそれらの被駆動磁石と反対の極性を有する駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを含むものである（図９参照）。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、原動デバイスの一部を構成する軸２１４に結合することが好ましい。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、軸２１４に直接取り付けてもよいが、図９に示されるようにマトリックス材Ｍ（図９には参照番号を付されていないが、図９ｂを参照されたい）に埋設又は取り付けてもよい。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを、例えば環状超伝導素子２１０の開口又は孔２１９内に挿入することにより磁気軸受２０４に近接して配置し、原動デバイス原動デバイスの一部を構成するモータ２１６を用いて軸２１４を回転させることによって、浮上する磁気軸受２０４を浮上と併行して同時に回転させることができる。磁気軸受２０４には、そのリング形浮上磁石（第１永久磁石）２０６（又は、軸受２０４の周縁を構成するマトリックス材Ｍ）に固定した１つ又は複数のブレードＢを設けることができるが、所望の混合作用を得るために単に平滑な（ブレードのない）薄型磁気軸受（図５参照）を用いることも、本発明の範囲内である。図９及び１０に示され、先に略述したように、リング形浮上磁石２０６と別個の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂから成る磁気軸受２０４を含む混合又はポンプ送りシステム２００は、信頼性の高い、安定した回転／浮上が得られることを保証するために特別なクライオスタット２２０を用いることができる。図９の断面図に明示されているように、クライオスタット２２０は、超伝導素子２１０に所要の冷却を間接的に与えるための別個の冷却源２２１を含む。冷却源２２１は、後述するように、特別クライオスタット２２０の別個の部分に指示され、収容されている。図示の実施形態では、冷却源２２１（図９では、必ずしも一定の縮尺率で示されていない）は、二重壁のデュワー瓶のような容器２２２を含み、容器２２２内に液体寒剤Ｃ（窒素）を収容した第１チャンバー２２４が懸架されている。二重壁容器２２２によって第１チャンバー２２４の周りに画定される第２チャンバー２２３は、通常は室温である周囲環境への熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理することが好ましい。懸架されたチャンバー２２２に特定の選択された液体寒剤Ｃを充填するためと、排気ガスを逃がすためのポート２２６も、設けられている。上述した第１及び第２実施形態の場合と同様に、冷却源２２１は、上述した構成ではなく、閉サイクル冷凍機（図示せず）の形を取ることもでき、その場合は、二重壁容器２２２をシステム２００から完全に省除することができる。
【００８９】
冷却源（図示の実施形態では、容器２２２）と、リング形超伝導素子２１０を支持するためにクライオスタット２２０内に懸架されたリング形プラットホーム２３０との間に熱的リンク２２８が設けられる。プラットホーム２３０の使用は、超伝導素子２１０の温度を転移温度以下に（ＹＢＣＯのような「高温」超伝導材の場合は、８７〜９３°Ｋの範囲が好ましい）維持するために望ましいが、熱的リンク２２８を直接超伝導素子２１０にまで延長させることも可能であるから、プラットホーム２３０の使用は、本発明にとって決定的に重要なものではなく、特別クライオスタット２２０の一部として必須の要件ではない。熱的リンク２２８は、銅、真鍮、アルミニウム、又は比較的高い熱伝導率を有する他の任意の材料の中実ロッドとすることができるが、中実ロッドとはせず、特に、窒素のような、自由に流動することができる液体寒剤Ｃが冷却源２２１として用いられる場合は、熱的リンク２２８に開放チャンネル２３２を形成することも可能である。このチャンネル２３２は、懸架チャンバー２２４からの寒剤Ｃを直接プラットホーム２３０へ到達させることができる。もちろん、寒剤Ｃとの直接接触は、超伝導素子２１０に対してより能率的で効率的な冷却を与えることができる。
【００９０】
超伝導素子２１０を支持し、熱伝導によって所望の冷却を与えるリング形プラットホーム２３０は、銅、真鍮、アルミニウム、又は比較的高い熱伝導率を有する他の任意の材料で製造することができる。プラットホーム２３０は、図に示されるように、中実リングの形とすることができるが、中空リング（例えば、円形又は楕円形のトーラス（円環体）、図示せず）とすることもできる。これによってｍ液体寒剤Ｃがリング形のプラットホーム２３０の周りを完全に囲繞して流れることができ、冷却を超伝導素子２１０に伝達する効率を一層増大させることができる。いずれにしても、プラットホーム２３０を用いる場合は、所望の円滑で、均一で、信頼しうる浮上を達成するために超伝導素子２１０の対応する表面に対して完全な接触が得られるように配慮すべきである。
【００９１】
システム２００によってポンプ送り又は混合すべき流体が温度敏感性流体である場合、容器２０２への熱伝達を少なくするために、プラットホーム２３０及び環状の超伝導素子２１０を囲繞するリング形の壁又は囲い２３４によって第１チャンバー２３５を画定する。更に、円筒形の壁又は囲い２３６によって熱的リンク２３２を囲繞し、第２チャンバー２３７を画定することができる。これらの第１及び第２チャンバー２３５，２３７は、周囲環境と、それらのチャンバー内に保持されている素子との間の熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理することが好ましい。好ましい実施形態では、各囲い２３４，２３６は、非磁性ステンレス鋼で形成されるが、磁気軸受２０４の浮上に干渉しない限り、他の材料の使用も可能である。上述した第２実施形態の場合と同様に、第３実施形態のシステム２００も、極低温流体又は非温度敏感性流体をポンプ送り又は混合するのに用いることも可能であり、その場合は、囲い２３４，２３６を拔気又は断熱処理する必要はなく、上述した特別のクライオスタット２２０を使用する必要すらない。
【００９２】
囲い２３４，２３６によって画定されるチャンバー２３５，２３７と、チャンバー２２３の３つのチャンバーを、すべて、互いに連通させて一体的な真空空間（図示せず）を形成する構成とすることができる。この構成は、例えば、それらの３つのチャンバーのうちの１つに設けた弁（図示せず）を用いることによって３つのチャンバーのすべてを１回の操作で拔気することができるので、セットアップを容易にする。ただし、各チャンバー２２３，２３５，２３６の各々を別々に拔気することも、もちろん可能である。又、チャンバー２２３，２３５，２３６を拔気することに代えて、それらのチャンバーのうちの幾つかの、又は、すべてのチャンバーに断熱材（図示せず）を充填してもよい。
【００９３】
又、この実施形態において磁気軸受２０４を回転させるために、駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを磁気軸受２０４に密に近接させて配置することが望ましく、容器２０２の、超伝導素子２１０がある側と同じ側に配置することが好ましい。従って、特別クライオスタット２２０、より具体的には、壁又は囲い２３４に、室温の温度下にある駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを担持した軸２１４の端部を導入することができる円筒形の孔又は開口部２４０を画定する。この構成の結果として、原動デバイスの一部である軸２１４は、超伝導素子２１０と同心関係となる。軸２１４は、又、浮上磁石２０６を超伝導素子２１０に整列させたとき、駆動磁石２１２ａ，２１２ｂが被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂと整列するように位置づけされる。かくして、軸２１４及び駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、超伝導素子２１０に近接してそれと同心関係に位置づけされるにもかかわらず、容器２０２、流体Ｆ及び磁気軸受２０４と同様に室温に保持される。
【００９４】
図９のシステム２００と連携して使用するための遠心ポンプ送りヘッド２５０の一実施例が図１１に示されている。この遠心ポンプ送りヘッド２５０は、随意選択としての１つ又は複数のブレード又はベーンＶ（図１１の側面図では直立している）を担持した浮上磁気軸受２５２と、流体入口２５４（浮上力と回転駆動力が容器２０２の同じ側から供給されるので、ポンプ送りヘッド２５０の一方の側の中心に配置することができる）と、流体出口２５６と、被駆動磁石２５８ａ，２５８ｂと、リング形の浮上磁石２６０を含む。
【００９５】
図１２の断面図に示された本発明の更に別の実施形態においては、インライン式ポンプ送り又は混合システム３００は、容器をパイプ３０４の形とした場合のようにインライン用途に適合するようになされた磁気軸受３０２を含む。磁気軸受３０２は、互いに間隔を置いて配置された第１及び第２浮上磁石３０５ａ，３０５ｂを含み、安定した浮上を達成するように、好ましくは第１及び第２浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、磁気軸受３０２の両端に１つづつ配置される。浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、容器に対応する形状とすることが好ましく、従って、容器がパイプ３０４の形とされた場合は、浮上磁石は環状とすることを意味する。浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、磁気軸受３０２の一部を構成する軸３０６に担持され、軸３０６には更に被駆動磁石３０８が担持される。被駆動磁石３０８は、この実施形態では容器として機能するパイプ３０４の形状に対応するように環状に配列された交互に異なる極性を有する複数のサブ磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎ（図１２ｂ参照）で構成することができる。これらの３つの磁石３０５ａ，３０５ｂ及び３０８は、軸３０６に結合するプラスチック等の不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けることができる。磁気軸受３０２の軸３０６には、１つ又は複数のブレードＢを担持させることもできる。
【００９６】
この実施形態では、第１クライオスタット３１０ａと第２クライオスタット３１０ｂが設けられる。図１２ａの断面図に明示されているように、第１「クライオスタット」３１０ａは、軸受３０２を浮上させるための環状の超伝導素子３１２ａの形とした超伝導素子を含む。この環状超伝導素子３１２ａは、クライオスタット３１０ａによって画定されるチャンバー３１４ａ内に懸架される。チャンバー３１４ａは、パイプ３０４又はその中を通る流体Ｆに対する熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理される。クライオスタット３１０ａは、パイプ３０４の外側表面に隣接した内側壁（図示せず）を含むものとすることができるが、そのような壁は、超伝導素子３１２ａを囲繞する真空又は断熱空間によって熱離隔が設定されることからして必ずしも必要ではない。超伝導素子３１２ａは、環状の支持プラットホーム３１６ａに結合することができ、プラットホーム３１６ａは、１つ又は複数の別個の冷却源３１８に熱的にリンクさせることができる。プラットホーム３１６ａと冷却源３１８とのこの連結（熱的リンク）は、図１２には図式的に示されているが、先の説明から分かるように、液体寒剤を保持した容器又は閉サイクル冷凍機を超伝導素子３１２ａに熱的にリンクする働きをするロッドを含むものとすることができる。第２「クライオスタット」３１０ｂも、詳細には示されていないが、上述した第１クライオスタット３１０ａと同じ構造とすることができる。
【００９７】
図１２ｂ及び１２ｃを参照して説明すると、パイプ３０４内の磁気軸受３０２を回転するための２つのことなる原動デバイスが示されている。図１２ｂの断面図に示された原動デバイスの第１のバージョン（変型例）は、パイプ３０４の外側表面に担持された機械的ボール又はローラ軸受のような軸受３２２に回転自在に支承された駆動磁石組立体即ち磁気駆動組立体３２０を含む。駆動磁石組立体３２０は、交互に異なる極性を有する複数の駆動磁石３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎを有する。磁気軸受３０２の被駆動磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎの場合と同様に、駆動磁石組立体３２０の駆動磁石３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎも、プラスチック等の不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けられている。原動デバイスの一部を構成する無端ベルト３２４が、駆動磁石組立体３２０と、モータＭ（好ましくは、上述したように可逆、可変速電気モータ）のスピンドル又は軸に担持されたプーリＷに摩擦係合する。
【００９８】
この構成から明らかなように、磁気軸受３０２は、浮上磁石３０５ａ，３０５ｂと、それに隣接しているが、パイプ３０４の外側表面から（又は、クライオスタット３１０ａ，３１０ｂの内側壁が設けられている場合は、その内側壁から）熱的に離隔された超伝導素子３１２ａ，３１２ｂとの相互作用により、パイプ３０４内で浮上せしめられる。次いで磁気駆動組立体３２０を回転させると、磁気軸受３０２が、容器として機能するパイプ３０４内で回転せしめられ、所望のポンプ送り又は混合作用を発揮する。たとえ流体Ｆが磁気軸受３０２の周りを通って流動していても、磁気軸受３０２は、その浮上磁石３０５ａ，３０５ｂに作用する超伝導素子３１２ａ，３１２ｂによって創生されるピン止め力の結果としてパイプ３０４内に所望の位置に保持される。
【００９９】
原動デバイスの第２バージョンは、図１２ｂの断面図と同様の断面図である図１２ｃに示されている。この第２バージョンでは、磁気駆動組立体３２０と、無端ベルト３２４と、モータから成る駆動機構に代えて、パイプ３０４の周りに電界を創生することによって磁気軸受３０２に回転運動が与えられる。即ち、回転運動は、パイプ３０４の周りに巻線３２６を巻装し、それに例えば電源３２８又は他のＡＣ電流源から電流を供給することによって与えられる。磁気軸受３０２は、交互極性を有する被駆動磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎを担持しているので、巻線３２６によって創生される電界により回転される。
【０１００】
インライン式ポンプ送り又は混合システム４００の更に他の実施形態が図１３に示されている。この実施形態のクライオスタット４０２は、基本的にパイプ４０３の流体流路内に直接配置され、パイプ内に環状の（又は上側と下側の）流体チャンネル４０４ａ，４０４ｂを画定する。クライオスタット４０２は、超伝導素子４１０を収容するためのチャンバー４０８を画定する外側壁４０６を有する。超伝導素子４１０は、環状形状とすることができ、その場合、チャンバー４０８も同様の形状とされる。チャンバー４０８は、超伝導素子４１０を外側壁４０６から熱的に離隔するために拔気又は断熱処理することができる。超伝導素子４１０は、別個の冷却源４１２に熱的にリンクされている。（図１３では、超伝導素子４１０も、冷却源４１２も図式的に示されている。）このクライオスタット４０２は、図９に示された第３実施形態に関連して上述したクライオスタット多くの点で類似しており、同様な、多少向きを変えただけの構成を用いている。
【０１０１】
超伝導素子４１０のための環状チャンバー４０８を形成する壁４０６は、室温の孔又は開口部４１４を画定し、開口部４１４内に原動デバイスの一部分、例えば少くとも２つの駆動磁石を担持した軸４１６の一端を挿入することができる。図１３に示された例では、原動デバイスは、３つの駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃを含むものとして示されており、そのうちの１つは、じく４１６の回転軸線と整列している。軸４１６の他端は、該軸を、従って駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃを回転させるモータに連結される。駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃは、軸４１６に直接結合してもよく、あるいは、不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けてもよい。
【０１０２】
磁気軸受４２０は、クライオスタット４０２の外側壁４０６に近接してパイプ４０３内に配置される。磁気軸受４２０は、超伝導素子４１０にサイズ及び形状において対応する浮上磁石４２２と、超伝導素子４１０の駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに対応する被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃを含む。浮上磁石４２２及び被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃは、マトリックス材Ｍに取り付けられるか、マトリックス材Ｍ内に埋設される。マトリックス材Ｍは、所望のポンプ送り又は混合作用を発揮する１つ又は複数のブレードＢをも支持することができる。
【０１０３】
作動において、モータが軸４１６を回転させて回転運動を駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに伝達する。これらの駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃと反対極性の被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃとの間に磁気結合が形成される結果として、磁気軸受４２０が流体Ｆ内で回転される。それと同時に、磁気軸受４２０は、超伝導素子４１０と浮上磁石４２２との間にピン止め力が創生される結果として、流体Ｆ内に磁力によって懸架された状態に保持される。この作動は、第３実施形態に関連して上述したのと実質的に同じであるから、これ以上は説明しない。
【０１０４】
いろいろな随意選択としての改変が、ある種の状況下においては、上述した本発明の各システムのセットアップ又は性能を高めることがあり、あるいは、それらのシステムを特定の用途、目的又はアプリケーションに適合させることができる。先に述べたように、ポンプ送り又は混合作用を受ける流体を保持するための使い捨て容器は、可撓袋の形とすることもできる。そのような可撓袋５００の一例が、磁気軸受５０２を浮上させるための図５のシステム１００と連携するものとして図１４に示されている。袋５００は、試用のために販売する前に袋の中に流体Ｆと磁気軸受５０２（上述した幾つかのタイプの磁気軸受の１つ又はその均等物であってよい）を入れて密封しておいてもよく、あるいは、流体と磁気軸受を袋内へ導入し、後に袋から回収することができるようにする密封自在の（又は再密封自在の）開口を有するものとすることもできる。
【０１０５】
磁気軸受５０２と、袋５００（恒久的に密封されたものであれ、再密封自在のものであれ）は、いずれも、プラスチックのような安価な、使い捨て可能な材料で製造することができる。従って、両者は、ポンプ送り又は混合作業が完了し、流体Ｆが回収された後、そのまま廃棄することができる。又、可撓袋５００の垂直方向の寸法（高さ）は、その中に保持される流体Ｆの容積によって規定される。従って、磁気軸受５０２を収容した可撓袋５００を超伝導素子１０６に近接したクライオスタット、テーブルＴ又はその他の支持構造体の表面上に直接設置することに代えて、可撓袋５００を別個の剛性又は半剛性の容器（図示せず）内に挿入することも可能である。この構成は、流体Ｆが、磁気軸受を袋５００に接触することなく自由に回転させるのに十分な垂直方向の寸法を袋５００に与えるのを助成する。あるいは別法として、可撓袋５００には、磁気軸受の回転を妨害することなく該袋の剛性を高めるために内側又は外側補強材（図示せず）を設けることもできる。
【０１０６】
磁気軸受５０２が流体と共に、又は流体なしで袋５００内に予めパッケージされている場合、磁気軸受が近接する磁石又はその他の金属製構造物に偶発的に結合してしまうことがある。この結合を破ろうとすると、袋がパンクしたり、避けたり、その他の何らかの損傷を受けやすい。従って、特に、袋５００が、その製造中、中に磁気軸受５０２を入れて密封される場合、図１４ａに示されるように、磁性材等で形成された結合部材５２２を有するアタッチメント、カバー又はそれに類するデバイスを袋５００に隣接して設置することが望ましい。この結合部材５２２は、アタッチメント５２０が所定位置に置かれると、磁気軸受５０２に吸着し、該軸受との間に磁気結合を形成する。この結合の結果として、磁気軸受５０２は、近接する袋内の磁石やその他の磁気構造物と結合するのを防止される。アタッチメント５２０は、ゴムなどの非磁性材で製造すべきである。結合部材５２２は、磁気軸受５０２によって創生される磁界を遮蔽する。袋５００と磁気軸受５０２を含む組立体を使用するときは、単にアタッチメント５２０を袋５００から外して、磁気軸受５０２と結合部材５２２との磁気結合を破ればよい。
【０１０７】
上述したどのシステムにおいても、ポンプ送り又は混合作用は、基本的には局部化される。そのような局部的なポンプ送り又は混合作用は、容器が磁気軸受に比して比較的大きいような場合、望ましくない場合がある。この問題を解決するために、ポンプ送り又は混合作用を行うのに用いられる特定のシステムに、超伝導素子を物理的に移動させて（超伝導素子は同時に回転されていてもよい）、浮上磁気軸受を超伝導素子の移動経路に追従させるための原動デバイスを設けることができる。
【０１０８】
図１４ｂを参照すると、そのための機構の１例が、図５のシステム１００と図１４の可撓袋５００とを組み合わせた構成に使用されるものとして示されている。この例では、システム１００は、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａ（軸受１２０と、無端ベルト１２８と、モータ１３１と、軸と、プーリを含むものとすることができる）と、冷却源５４１を回転駆動するための第１原動デバイス５４０の他に、第２原動デバイス５４２を含むものとすることができる。第２原動デバイス５４２（図１４ｂでは点線の輪郭線で図式的に示されている）は、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａを、従って超伝導素子１０６を直線的に左右に（図１４ｂの動作矢印Ｌを参照）移動させることができる。かくして、磁気軸受５０２を浮上させ回転させることに加えて、袋５００又は流体を収容したその他の容器を左右に移動させることができる。これによって、非局部的ポンプ送り又は混合作用を得ることができる。第２原動デバイス５４２は、クライオスタットの第１部分１０２ａ（又は、図９の実施形態におけるようにクライオスタット全体）、超伝導素子１０６（又は、図９の実施形態におけるように磁気軸受５０２）を回転させるための第１原動デバイス５４０、及び冷却源５４１（図９に示されるようにクライオスタットの一部を構成するもの、又は、図２に示されるように全く別個の構成部品であってもよい）等のすべての所要部品を支持するためのプラットホーム（図示せず）のような支持構造体を含むものとすることができる。又、第２原動デバイス５４２は、直線運動デバイスとする代わりに、超伝導素子を袋５００又は他の容器の固定位置に対して円形又は楕円形のパターンに、あるいは、回転する磁気軸受５０２によって提供される全体的混合又はポンプ送り作用を高める他の任意の方向に移動させるものとすることができる。又、混合又はポンプ送り作用を更に高めるために、袋５００又は容器を別途に回転又は移動させることもできる（図３の上述した実施形態参照）。
【０１０９】
上述した各システムに用いられる磁気軸受は、その特定のシステムにとって適正に適合させ、かつ、適正なサイズとすることも重要である。その目的のために、磁気軸受と容器のどちらか一方に信号を発生するための発信器を設け、その信号を受け取るための受信器をシステムに（例えば、超伝導素子に近接した位置又はその他の位置に）設けるか、反対に、発信器をシステムに設け、受信器を磁気軸受と容器のどちらか一方に設けることもできる。そのような構成の１例が、図１４に示されている。この例では、発信器５５０が磁気軸受５０２自体に設けられ、受信器５６０がクライオスタット１０２内に設けられている（図１４ａでは、発信器５５０又は受信器５６０が容器として機能する可撓袋に設けられている）。その場合、発信器５５０と受信器５６０が互いに通信するまで（即ち、発信器５５０が受信器５６０によって受信される適正な信号を発信するまで）磁気軸受５０２を回転させるシステムを不作動即ち「ロックアウト」状態に維持するために、システムのための制御器、例えばコンピュータ（図示せず）又はその他の論理デバイスを用いることができる。使用される発信器／受信器や、電磁式、超音波式、光式又はその他の任意のワイヤレス又は遠隔発信及び受信デバイス等の斯界において周知の任意のタイプのものであってよい。
【０１１０】
本発明の更に他の側面によれば、上述した各システムのセットアップを容易にするためのキットが提供される。本明細書並びに本出願人の先行出願に略述されているように、ある磁界を創生する永久磁石に浮上を誘導するためには、現場での冷却中それと同じ磁界の存在下で超伝導素子をその転移温度以下にまで冷却することが必要とされる。この冷却工程が超伝導素子にその磁界を「記憶」させ、それによって、磁気軸受又は追加の磁石が超伝導素子の上に置かれるたびに所望の浮上を該磁気軸受内に誘導する。現場冷却中に磁界を創生するために磁気軸受自体を用いることも可能であるが、磁気軸受は多くの場合容器内に予め密封されている。そのため、現場冷却中に磁石を超伝導素子に適正に整列させ、超伝導素子から適正に離隔させることは不可能ではないにしても、困難である。
【０１１１】
この問題を克服するために、図１５に示される本発明のキットは、上述したポンプ送り又は混合システムの１つに使用するために設計された特定の磁気軸受内に収容された浮上磁石と同一のサイズ、形状及び磁界分布を有する少くとも１つの充電磁石６００を含むものとする。この充電磁石６００は、冷却中超伝導素子６０２に近接した位置に、例えば超伝導素子を囲繞するクライオスタット６０４又はテーブル（図示せず）又は他のチャンバーの上面上に設置する。図に示されるように、充電磁石６００は、スペーサ６０６をを含むものとすることができる。スペーサ６０６は、充電磁石６００が、磁気軸受（図示せず）を現場冷却中超伝導素子６０２の上方に浮上させるべき離隔距離に位置づけするのを可能にする。それによって、浮上させるべき実際の磁気軸受を収容した容器を所定位置に設置したとき、該磁気軸受の所望の浮上高さが得られるのを保証する。スペーサ６０６は、充電工程に干渉するのを回避するために非磁性材料で形成される。このキットにいろいろな異なるサイズ、形状及び形態の充電磁石（例えば、環状の磁石）を用意することによって、磁気軸受内のどのようなサイズ又は形状の浮上磁石にも適合するように超伝導素子現場冷却を容易に実施することが可能であり、超伝導素子の転移温度以下までの冷却が完了したならば、充電磁石６００を取り外し、それに代えて対応する磁気軸受を収容した容器（図示せず）を超伝導素子６０２の上方に設置すればよく、それによって磁気軸受に所望の安定した信頼しうる浮上を誘導することができる。
【０１１２】
現場冷却中、充電磁界を創生するために磁気軸受（図示せず）又は別個の充電磁石６００のいずれが用いられるかに関係なく、例えば磁気軸受又は充電磁石６００の位置が冷却中適正な位置でなかった場合のように、超伝導素子６０２内に望ましくない磁束を誘導することがある。その場合、不適正な充電が、磁気軸受が安定した態様で浮上するのを妨害することがあるので、超伝導素子６０２を「再充電」する必要がある。超伝導素子のこの再充電を容易にするために、超伝導素子に電気加熱コイルのような加熱器Ｈを設けることができる。電源Ｐ又はその他の電流源（図示せず）を用いてこのコイルを付勢することによって、超伝導素子６０２をその転移温度から再充電のための温度にまで迅速に昇温させることができる。図１５に図式的に示されているように、電源Ｐは、クライオスタット６０４の外部に配置することが好ましい。磁気軸受又は充電磁石６００の位置が調整又は修正されたならば、加熱器Ｈをオフにして超伝導素子６０２を所望の磁界の存在下で再度転移温度にまで冷却させることができる。
【０１１３】
以上要約すれば、本発明は、回転されたとき流体をポンプ送り又は混合する働きをする磁気軸受を浮上させるために超伝導技術を用いる、又は、超伝導技術の使用を容易にする多数のシステム１０，１００，２００，３００、並びに、それらのシステムの変型、及び、それらのシステムに関連する方法を提供する。１つのシステム１０においては、磁気軸受１４は、超伝導素子２０を収容するための外側壁又はその他のハウジング１８を有するクライオスタット１２の外部に配置された流体容器１６内に設置される。超伝導素子２０に熱的にリンクされた別個の冷却源２４（図１及び３の極低温チャンバー２６又は図２の冷凍機４８）が、所望の超伝導効果を創生し、磁気軸受１４に浮上を誘導するための所要の冷却を与える。磁気軸受は流体Ｆ内で浮上するので、混合又は撹拌ロッドを容器の壁を貫通して延長させる必要がなく、従って、そのようなロッドのための動的軸受又はシールを設ける必要がない。
【０１１４】
更に、クライオスタット１２の外側壁１８又はその他のハウジングは、超伝導素子２０を流体Ｆ及び磁気軸受１４を収容した容器１６から熱的に隔絶し離隔させるチャンバー２５を画定する。この熱的隔絶は、チャンバー２５を拔気するか、チャンバー２５に断熱材を充填することによって与えられる。この熱的隔絶及び離隔のお陰で、超伝導素子２０を容器１６及び磁気軸受１４に隣接した外側壁又はハウジング１８に密に近接させて配置することができ、それによって、磁気軸受１４と超伝導素子２０との間の離隔間隔即ち間隙Ｇを大幅に縮減することができる。それによって、浮上する磁気軸受１４の磁気剛性及び負荷容量を高め、磁気軸受を粘性の流体又は比較的大容量の流体に使用するのに適したものとすることができる。
【０１１５】
磁気軸受と超伝導素子との間の離隔間隔が縮減された結果として得られる極めて安定した磁気軸受の浮上は、又、回転する磁気軸受と容器の底壁又は側壁に接触するおそれを大幅に少なくする。このため、この構成は、剪断応力又は摩擦熱の作用に敏感な流体に使用するのに特に適する。しかも、超伝導素子２０は、容器１６から実質的に熱的に隔絶され離隔されるので、磁気軸受１４及び容器内に収容された流体Ｆを冷却源２４によって創生される低温から遮蔽することができ、所望の超伝導効果を創生し、その結果としての磁気軸受の所望の浮上を達成する。この構成は、温度敏感性流体を混合又はポンプ送りすることを可能にする。流体Ｆ内に浮上する磁気軸受１４を回転及び、又は安定化するために容器１６の外部に設けた手段、例えば磁気軸受１４に結合された１つ又は複数の回転駆動磁石を用いることによって、所望のポンプ送り又は混合作用が提供される。
【０１１６】
本発明は、又、所要の原動力が容器の、超伝導素子が配置されている側と同じ側から提供されるようにした実施形態の流体ポンプ送り又は混合システム１００，２００を提供し、更に、パイプ等の形とした容器内に配置されたインライン式磁気軸受を回転させるためのシステム３００，４００を提供する。
【０１１７】
本発明のいろいろな実施形態の上記の記載は、例示及び説明の目的でなされたものであり、この記載は、本発明をそこに開示された形態に厳密に限定することを企図したものではない。上記の教示に鑑みていろいろな改変や変更が可能である。ここに説明された実施形態は、本発明の原理とその実用的用途の好適な例示であり、それによって、当業者が本発明をいろいろな実施形態及びその変型形態で利用することができ、企図した特定の用途に適用することができるようにする。そのようなすべての改変及び変型は、本出願の請求項によって規定される本発明の範囲内であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、流体を容器内で混合するために浮上磁気軸受を外部駆動装置又は駆動磁石によって回転し、冷却源を、寒剤を保持したクライオスタットの外側壁によって画定された別個の冷却チャンバーとした本発明のシステムの一実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図２】
図２は、流体を超伝導素子のためのハウジングに隣接して配置された容器を通してポンプ送りするために回転する浮上磁気軸受を使用し、冷却源を閉サイクル冷凍機とした本発明の別の実施形態の拡大断面図であり、一部を切除し、一部を概略図で示す。
【図３】
図３は、超伝導素子と、容器と、磁気軸受と、駆動磁石を軸方向に整列させて配置するが、超伝導素子、磁気軸受及び駆動磁石を容器の垂直中心軸線に対して偏心位置で回転及び移動させる構成とした、本発明の第１実施形態のシステムの部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図４ａ】
図４ａは、本発明の好ましい実施形態の磁気軸受の極めて高い回転安定性が要求される状況下で用いられる駆動磁石の底面図である。
【図４ｂ】
図４ｂは、図４ａの駆動磁石が磁気軸受の一部を構成すると同様の構成の第２永久磁石に磁気結合されていることを示す本発明のシステムの部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図４ｃ】
図４ｃは、軸受の浮上を助成する、空気等の周囲流体より軽い物質を保持するための複数のチャンバーを有する軸受を備えたポンプ送り又は混合システムの一変型実施形態の部分断面図であり、一部を切除し、一部を概略図で示す。
【図５】
図５は、熱的に隔絶された低温超伝導素子によって浮上せしめられる磁気軸受を使用し、磁気軸受を容器内で回転させるための原動力が超伝導素子自体を回転させることによって得られるようにした本発明のポンプ送り又は混合システムの変型実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図６ａ】
図６ａは、回転する超伝導素子によって駆動することができる浮上磁気軸受の一変型例の上からみた概略平面図である。
【図６ｂ】
図６ｂは、図６ａの磁気軸受が２つの構成部片で構成された回転する超伝導素子の上方に浮上しているところを示す概略側面図である。
【図７】
図７は、容器を遠心ポンプ送りヘッドの形とし、遠心ポンプ送りヘッドの入口から出口へ流体をポンプ送りするための浮上する回転磁気軸受を備えた変型例を示す一部破除された、一部断面による概略側面図である。
【図８ａ】
図８ａは、比較的狭い開口を有する容器に使用するために特に適合された磁気軸受の変型例を示す透視図である。
【図８ｂ】
図８ｂは、比較的狭い開口を有する容器に使用するために特に適合された磁気軸受の別の変型例を示す透視図である。
【図８ｃ】
図８ｃは、図８ｂの磁気軸受が容器の狭い開口に挿入するために半ば折り畳まれた状態にあるところ示す概略透視図である。
【図９】
図９は、別個の浮上磁石と被駆動磁石を同じ薄型磁気軸受上に担持させ、磁気軸受に対する浮上力は、熱的に隔絶された超伝導素子によって与えられ、磁気軸受の回転運動は、回転軸に結合され、超伝導素子を保持するための拔気又は断熱処理されたチャンバーの開口内に配置された駆動磁石を含む原動デバイスによって与えられるようにした本発明のポンプ送り又は混合システムの第２実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図９ａ】
図９ａは、図９のシステムに用いるための磁気軸受の一実施形態の上面図又は底面図である。
【図９ｂ】
図９ｂは、図９及び９ａの磁気軸受が超伝導素子の上方に浮上しているところを示す部分断面図であり、被駆動磁石が所望の回転運動を創生するために対応する駆動磁石に結合される態様を示す。
【図１０】
図１０は、図９の実施形態のポンプ送り又は混合システムと連携して用いるためのクライオスタットの好ましいバージョンの上面図である。
【図１１】
図１１は、図９の実施形態のポンプ送り又は混合システムと連携して用いるための遠心ポンプ送りヘッドの一部破除された、一部断面による側面図である。
【図１２】
図１２は、本発明のポンプ送り又は混合システムの更に別の変型実施形態の一部断面による概略側面図である。
【図１２ａ】
図１２ａは、図１２の線１２ａ−１２ａに沿ってみた断面図である。
【図１２ｂ】
図１２ｂは、図１２の線１２ｂ−１２ｂに沿ってみた断面図である。
【図１２ｃ】
図１２ｃは、図１２の実施形態の断面図であるが、原動デバイスが電界を発生して磁気軸受を回転させる電流を受け取るために容器の周りに巻装された巻線の形とされた例を示す。
【図１３】
図１３は、図９の実施形態と幾つかの点で類似しているが、インライン用の浮上磁気軸受の一実施形態を示す部分断面図である。
【図１４】
図１４は、流体を混合するために磁気軸受を担持した密封可撓袋を使用する態様を示すとともに、このシステムと組み合わせて適正な軸受が用いられることを保証するために発信器と受信器を用いる態様の一例を示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ａ】
図１４ａは、磁気軸受に結合するための結合器を含むアタッチメントを示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ｂ】
図１４ｂは、図１４のシステムにおいて、超伝導素子を、従って磁気軸受を容器内で左右に移動させるための直線運動デバイスのような第２原動デバイスを示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１５】
図１５は、転移温度にまで冷却される超伝導素子を充電するのに用いるためのキットの一部を構成することができる、スペーサを含む充電磁石と、超伝導素子を再充電のためにその転移温度以上の温度にまで加熱するための加熱器を示す一部断面による拡大側面図である。
【符号の説明】
１０　ポンプ送り又は混合システム
１２　クライオスタット
１４　磁気軸受
１６　容器
１８　ハウジング、壁、外側壁
２０　超伝導素子
２２　ロッド、円筒形ロッド
２４　冷却源
２５　チャンバー、液体窒素チャンバー
２５　真空チャンバー
２６　チャンバー、冷却チャンバー、極低温チャンバー
２８　壁、外側壁
３２，３８　永久磁石
３４　支持軸、軸
３６　インペラブレード、インペラ組立体
４０　駆動磁石
４２　モータ、電気モータ
４４　入口
４６　出口
４８　冷却源、閉サイクル冷凍機
５０ａ，５０ｂ　サブ磁石
６０　チャンバー
１００　ポンプ送り又は混合システム
１０２　クライオスタット
１０２ａ　構成部品、部分
１０２ｂ　構成部品、部分
１０４　チャンバー
１０４　壁、外側壁
１０６　ディスク形超伝導素子、超伝導素子
１０６ａ，１０６ｂ　超伝導素子
１０８　チャンバー
１１０　冷却源
１１２　弁
１１４　ゲッター
１１６　プラットホーム
１１８　熱的リンク
１１９　冷却容器
１２０　ローラ軸受組立体、ローラ軸受、軸受
１２４　軸受ハウジング
１２６　支持構造体
１２８　無端ベルト
１２９　プーリ
１３０　軸
１３１　モータ
１３２　容器
１３４　ディスク形磁気軸受、磁気軸受
１３４ａ，１３４ｂ　磁気軸受
１３４，１３４ａ，１３４ｂ　軸受
１３５ａ，１３５ｂ　永久磁石、被駆動磁石
１５０　ポンプ送り又は混合ヘッド、チャンバー
１５４　入口
１５６　出口
１５８　磁気軸受
１６０ａ，１６０ｂ　永久磁石、磁石
１８０　ロッド
２００　ポンプ送り又は混合システム
２０２　容器
２０４　磁気軸受
２０６　リング形永久磁石、磁石
２０８ａ，２０８ｂ　被駆動磁石
２１０　リング形超伝導素子、環状超伝導素子
２１０　超伝導素子
２１２ａ，２１２ｂ　駆動磁石
２１４　軸
２１６　モータ
２１９　孔
２２０　クライオスタット
２２１　冷却源
２２２　チャンバー、二重壁容器、容器
２２３，２３５，２３６　チャンバー
２２４　チャンバー、懸架チャンバー
２２６　ポート
２２８　熱的リンク
２３０　プラットホーム、リング形プラットホーム
２３０　直接プラットホーム
２３２　開放チャンネル、チャンネル、熱的リンク
２３４，２３６　チャンバー
２３５，２３７　チャンバー
２４０　開口部
２５０　遠心ポンプ送りヘッド
２５２　磁気軸受
２５４　入口
２５６　出口
２５８ａ，２５８ｂ　被駆動磁石
２６０　浮上磁石
３００　インライン式ポンプ送り又は混合システム
３０２　磁気軸受
３０４　パイプ
３０５ａ，３０５ｂ　浮上磁石、磁石
３０６　軸
３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎ　サブ磁石
３０８　被駆動磁石
３０８ａ，３０８ｂ　被駆動磁石
３１０ａ，３１０ｂ　クライオスタット
３１２ａ，３１２ｂ　環状超伝導素子
３１４ａ　チャンバー
３１６ａ　プラットホーム
３１８　冷却源
３２０　駆動磁石組立体、磁気駆動組立体
３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎ　駆動磁石
３２２　軸受
３２４　無端ベルト
３２６　巻線
３２８　電源
４００　インライン式ポンプ送り又は混合システム
４０２　クライオスタット
４０３　パイプ
４０４ａ，４０４ｂ　流体チャンネル
４０６　壁、外側壁
４０８　環状チャンバー
４１０　超伝導素子
４１２　冷却源
４１４　開口部
４１６　軸
４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃ　駆動磁石
４２０　磁気軸受
４２２　浮上磁石
４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃ　被駆動磁石
５００　可撓袋、袋
５０２　磁気軸受
５０６　スペーサ
５２０　アタッチメント
５２２　結合部材
５４０　原動デバイス
５４１　冷却源
５４２　原動デバイス
５５０　発信器
５６０　受信器
６００　充電磁石
６０２　超伝導素子
６０４　クライオスタット
６０６　スペーサ
Ｂ　ブレード、混合ブレード
Ｃ　液体寒剤。寒剤
Ｆ　流体
Ｇ　間隙
Ｈ　加熱器
Ｉ　入口管
Ｍ　モータ
Ｍ　不活性マトリックス材、マトリックス材
Ｏ　出口管、排気出口管
Ｐ　蒸気
Ｐ　電源
Ｔ　テーブル、支持表面
Ｖ　ベーン
Ｗ　プーリ
【図１】
2004511902.tif 000003
【図２】
2004511902.tif 000004
【図３】
2004511902.tif 000005
【図４ａ】
2004511902.tif 000006
【図４ｂ】
2004511902.tif 000007
【図４ｃ】
2004511902.tif 000008
【図５】
2004511902.tif 000009
【図６ａ】
2004511902.tif 000010
【図６ｂ】
2004511902.tif 000011
【図７】
2004511902.tif 000012
【図８ａ】
2004511902.tif 000013
【図８ｂ】
2004511902.tif 000014
【図８ｃ】
2004511902.tif 000015
【図９】
2004511902.tif 000016
【図９ａ】
2004511902.tif 000017
【図９ｂ】
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【図１０】
2004511902.tif 000019
【図１１】
2004511902.tif 000020
【図１２】
2004511902.tif 000021
【図１２ａ】
2004511902.tif 000022
【図１２ｂ】
2004511902.tif 000023
【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
2004511902.tif 000026
【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
2004511902.tif 000029
【国際公開パンフレット】
2004511902.tif 000030
2004511902.tif 000031
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【国際調査報告】
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