JP2015222048A - リニアスターリングエンジン発電装置及びそれを利用した発電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この第1シリンダ内に往復移動自在に収納され、この第1シリンダ内を区画して加熱室を形成する加熱側ピストンと、
第2シリンダと、
この第2シリンダ内に前記加熱側ピストンとは機械的に独立して往復移動自在に収納され、この第2シリンダ内を区画して冷却室を形成する冷却側ピストンと、
前記加熱室の容積が減少する方向の力を前記加熱側ピストンに作用させることができるとともに、前記加熱室の容積が増加する方向に前記加熱側ピストンが移動すると発電する発電機能付きリニアモータと、
前記冷却室の容積が減少、及び増加する方向の力を前記冷却側ピストンに作用させることができるリニアアクチュエータと、
前記発電機能付きリニアモータ及び前記リニアアクチュエータの駆動を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする。
前記加熱側ピストン及び前記冷却側ピストンの移動を停止して前記加熱室及び前記冷却室の容積を一定に保ちつつ前記加熱室内に封入された気体を加熱する等容加熱工程を実行し、
次に、前記加熱室及び前記冷却室の温度が一定になるように、前記冷却側ピストンの移動を停止した状態で、前記加熱室内で加熱された気体の膨張によって前記加熱側ピストンが移動し、この加熱側ピストンの移動によって前記発電機能付きリニアモータが発電をしつつ、前記加熱室の容積が膨張する等温膨張工程を実行し、
次に、前記加熱室の容積と前記冷却室の容積との和が一定に保たれるように、前記加熱側ピストン及び前記冷却側ピストンを移動して前記加熱室の容積を減少させ、前記冷却室の容積を増加させつつ、前記加熱室内及び前記冷却室内に封入された気体を冷却する等容冷却工程を実行し、
次に、前記冷却室内の温度が一定になるように前記冷却側ピストンを移動する等温圧縮行程を実行することを特徴とする。
実施例1のリニアスターリングエンジン発電装置は、図1に示すように、第1シリンダ10、加熱側ピストン11、加熱側ピストンロッド12、第2シリンダ20、冷却側ピストン21、冷却側ピストンロッド22、連通路30、熱交換器31、発電機能付きリニアモータ13、リニアアクチュエータ23、第1ブレーキ14、第2ブレーキ24、制御装置である第1制御装置15と第2制御装置25、蓄放電器16、電源26、及び接続器32を備えている。
<等容加熱工程>
先ず、図2に示すように、第1ブレーキ14及び第2ブレーキ24への電力供給をオフにして、加熱側ピストンロッド12及び冷却側ピストンロッド22に対してブレーキをかける。これによって、加熱側ピストン11、加熱側ピストンロッド12、冷却側ピストン21、及び冷却側ピストンロッド22は軸方向の移動がロックされる。つまり、加熱側ピストン11、及び冷却側ピストン21は、上昇位置UP,UDに停止している(図6(A)、(B)参照)。このように加熱室10A及び冷却室20Aの容積を一定に保った状態で、第1シリンダ10の上部を外部から加熱し、加熱室10A内に封入された気体を加熱し、等容加熱工程(図6及び図7に示すグラフにおいて、1から2へ推移する工程)を実行する。
次に、図3に示すように、第2ブレーキ24への電力供給はオフのままで、第1ブレーキ14への電力供給をオンにして、加熱側ピストンロッド12に対するブレーキを開放する。これによって、加熱側ピストン11、及び加熱側ピストンロッド12は、軸方向の移動が自由になる。つまり、冷却側ピストン21は上昇位置UDに停止したままで、加熱側ピストン11のみが移動することができる。このため、加熱室10A内で加熱された気体の膨張力によって、加熱側ピストン11が下降位置BPに下降する(図6(A)、(B)参照)。この際、加熱室10A内の温度が一定になるように、発電機能付きリニアモータ13に制御信号に相当する電力を供給して加熱側ピストンロッド12にモータブレーキをかける。このようにして、このリニアスターリングエンジン発電装置は等温膨張工程(図6及び図7に示すグラフにおいて、2から3へ推移する工程)を実行する。
次に、図4に示すように、第1ブレーキ14及び第2ブレーキ24の電力供給をオンにして、加熱側ピストンロッド12及び冷却側ピストンロッド22に対するブレーキを開放する。これによって、加熱側ピストン11、加熱側ピストンロッド12、冷却側ピストン21、及び冷却側ピストンロッド22は、軸方向の移動が自由になる。つまり、加熱側ピストン11及び冷却側ピストン21が移動することができる。この状態で、加熱室10Aの容積と冷却室20Aの容積との和が一定に保たれるように、発電機能付きリニアモータ13に電力を供給して加熱側ピストン11を上昇位置UPまで上昇させて加熱室10Aの容積を減少させ、リニアアクチュエータ23に電力を供給して冷却側ピストン21を下降位置BDまで下降させて冷却室20Aの容積を増加させる(図6及び図7に示すグラフにおいて、3から3’へ推移する工程)。この間、図6(C)に示すように、第1ブレーキ14、第2ブレーキ24、発電機能付きリニアモータ13、及びリニアアクチュエータ23に供給する電力S2が消費される。
次に、図5に示すように、第1ブレーキ14への電力供給はオフのままで、第2ブレーキ24への電力供給をオンにして、冷却側ピストンロッド22に対するブレーキを開放する。これによって、冷却側ピストン21、及び冷却側ピストンロッド22は、軸方向の移動が自由になる。つまり、加熱側ピストン11は上昇位置UPに停止したままで、冷却側ピストン21のみが移動することができる。この状態で、冷却室20Aの温度が一定になるように、リニアアクチュエータ23に電力を供給して、冷却側ピストン21を上昇位置UDまで上昇させる等温圧縮工程(図6及び図7に示すグラフにおいて、4から1へ推移する工程)を実行する。
(1)実施例1では、第1ブレーキ及び第2ブレーキを備えていたが、これらブレーキを備えていなくてもよい。この場合、発電機能付きリニアモータ及びリニアアクチュエータが反対方向の推力を発生させて、各ピストンの移動を停止させるようにするとよい。
(2)リニアアクチュエータをネジ機構で駆動するものにしてもよい。この場合、等温圧縮工程において圧縮に必要な推力発生の動力を小さくすることができる。
(3)実施例1では、外部電源に接続する接続器を設けていたが、接続器を設けなくてもよい。
10A…加熱室
11…加熱側ピストン
13…発電機能付きリニアモータ
14…第1ブレーキ
15,25…制御装置(15…第1制御装置、25…第2制御装置)
20…第2シリンダ
20A…冷却室
21…冷却側ピストン
23…リニアアクチュエータ
24…第2ブレーキ
Claims (3)
- 第1シリンダと、
この第1シリンダ内に往復移動自在に収納され、この第1シリンダ内を区画して加熱室を形成する加熱側ピストンと、
第2シリンダと、
この第2シリンダ内に前記加熱側ピストンとは機械的に独立して往復移動自在に収納され、この第2シリンダ内を区画して冷却室を形成する冷却側ピストンと、
前記加熱室の容積が減少する方向の力を前記加熱側ピストンに作用させることができるとともに、前記加熱室の容積が増加する方向に前記加熱側ピストンが移動すると発電する発電機能付きリニアモータと、
前記冷却室の容積が減少、及び増加する方向の力を前記冷却側ピストンに作用させることができるリニアアクチュエータと、
前記発電機能付きリニアモータ及び前記リニアアクチュエータの駆動を制御する制御装置とを備えていることを特徴とするリニアスターリングエンジン発電装置。 - 前記加熱側ピストンの移動を停止する第1ブレーキと、
前記冷却側ピストンの移動を停止する第2ブレーキとを備えていることを特徴とする請求項1記載のリニアスターリングエンジン発電装置。 - 請求項1又は2記載のリニアスターリングエンジン発電装置を利用した発電方法であって、
前記加熱側ピストン及び前記冷却側ピストンの移動を停止して前記加熱室及び前記冷却室の容積を一定に保ちつつ前記加熱室内に封入された気体を加熱する等容加熱工程を実行し、
次に、前記加熱室及び前記冷却室の温度が一定になるように、前記冷却側ピストンの移動を停止した状態で、前記加熱室内で加熱された気体の膨張によって前記加熱側ピストンが移動し、この加熱側ピストンの移動によって前記発電機能付きリニアモータが発電をしつつ、前記加熱室の容積が膨張する等温膨張工程を実行し、
次に、前記加熱室の容積と前記冷却室の容積との和が一定に保たれるように、前記加熱側ピストン及び前記冷却側ピストンを移動して前記加熱室の容積を減少させ、前記冷却室の容積を増加させつつ、前記加熱室内及び前記冷却室内に封入された気体を冷却する等容冷却工程を実行し、
次に、前記冷却室内の温度が一定になるように前記冷却側ピストンを移動する等温圧縮行程を実行することを特徴とする発電方法。
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JP2014106920A JP6230484B2 (ja) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | リニアスターリングエンジン発電装置及びそれを利用した発電方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018023142A1 (de) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | Edelweis Energy Systems Gmbh | Wärmekraftmaschine |
CN112682213A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-04-20 | 江苏东煌轨道交通装备有限公司 | 实现双效加热的斯特林发电机 |
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JP2009524772A (ja) * | 2006-01-24 | 2009-07-02 | オルター・リミテッド・エルシー | 電気的に結合された熱サイクルのためのシステムおよび方法 |
US20110315183A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Marc Henness | Method and apparatus for a thermo-electric engine |
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2014
- 2014-05-23 JP JP2014106920A patent/JP6230484B2/ja active Active
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