JPS58141647A - フリ−ピストン型スタ−リング発電機 - Google Patents
フリ−ピストン型スタ−リング発電機Info
- Publication number
- JPS58141647A JPS58141647A JP2512982A JP2512982A JPS58141647A JP S58141647 A JPS58141647 A JP S58141647A JP 2512982 A JP2512982 A JP 2512982A JP 2512982 A JP2512982 A JP 2512982A JP S58141647 A JPS58141647 A JP S58141647A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnet
- piston
- power piston
- ton
- piston type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は外部加熱エネルギーを電気エネルギーとして取
り出すフリーピストン型スクーリング発電機に関するも
のである。
り出すフリーピストン型スクーリング発電機に関するも
のである。
一般にスターリング機関と称せられる熱再生式外燃機関
はシリンダ中をディスプレイサービストンが上下すると
、その上方のガスが加熱管、熱再生器、冷却器の順に通
って下方空間に交互に入れ換えられ、上方は常に高渇空
闇、下方は常に低温空間となる。全体としてガス容積は
一定でその温度だけが変化するので、ディスプレイす−
ピストンが上死点にあればガスの圧力Fi鰻も低く、下
死点にあれば圧力は鰻も高くなる。このように圧力が上
下するのに対して、パワーピストンをディスプレイす−
ピストンより約90度位相角を遅らせて往復運動させな
ければパワーピストンや示す指圧(P−V)m図が略楕
円形とならず、高効率が得られない。この為、従来はこ
の両ピストンをロンビック(6角)機構のクランクによ
って連動させ上述の位相角をINK保持させる手段を構
じていたつ しかしながら、ロンピック機構の採用により部品点数が
増えると共に機関本体が大型化となる欠点があったっ又
、パワーピストンの往復運動を回転連動に変換させて紡
カエネルギーとして取り出すスターリングエンジンは電
気エネルギーとして収り出すスターリング発電機と比較
して封入作動ガスのリークが生じ易い欠点を有していた
。
はシリンダ中をディスプレイサービストンが上下すると
、その上方のガスが加熱管、熱再生器、冷却器の順に通
って下方空間に交互に入れ換えられ、上方は常に高渇空
闇、下方は常に低温空間となる。全体としてガス容積は
一定でその温度だけが変化するので、ディスプレイす−
ピストンが上死点にあればガスの圧力Fi鰻も低く、下
死点にあれば圧力は鰻も高くなる。このように圧力が上
下するのに対して、パワーピストンをディスプレイす−
ピストンより約90度位相角を遅らせて往復運動させな
ければパワーピストンや示す指圧(P−V)m図が略楕
円形とならず、高効率が得られない。この為、従来はこ
の両ピストンをロンビック(6角)機構のクランクによ
って連動させ上述の位相角をINK保持させる手段を構
じていたつ しかしながら、ロンピック機構の採用により部品点数が
増えると共に機関本体が大型化となる欠点があったっ又
、パワーピストンの往復運動を回転連動に変換させて紡
カエネルギーとして取り出すスターリングエンジンは電
気エネルギーとして収り出すスターリング発電機と比較
して封入作動ガスのリークが生じ易い欠点を有していた
。
本発明は所かる点に鑑み、その目的とするところは、ロ
ンビック機構を用いないフリーピストン方式のコンパク
トな構造で、且つ効率の高いフリーピストン型スターリ
ング発電機を提供することにあるうこの目的を達成する
為に、本発明はパワーピストンの発電用マグネットと対
回してシリンダ側にステークコイルを設けると共にこの
ステータコイルからの起電力の一部で断続的に励磁され
る電磁石をパワーピストンに設け、この電磁石と対向し
て磁性体をディスプレイサービストンKfi設して構成
し、パワーピストンの往復運動による交流起電力を活用
して磁性力をもたせることによりディスプレイサービス
トンを往復運動させて両ピストンの位相角を保つように
したものであるっ以下本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。
ンビック機構を用いないフリーピストン方式のコンパク
トな構造で、且つ効率の高いフリーピストン型スターリ
ング発電機を提供することにあるうこの目的を達成する
為に、本発明はパワーピストンの発電用マグネットと対
回してシリンダ側にステークコイルを設けると共にこの
ステータコイルからの起電力の一部で断続的に励磁され
る電磁石をパワーピストンに設け、この電磁石と対向し
て磁性体をディスプレイサービストンKfi設して構成
し、パワーピストンの往復運動による交流起電力を活用
して磁性力をもたせることによりディスプレイサービス
トンを往復運動させて両ピストンの位相角を保つように
したものであるっ以下本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。
第1図は7リ一ピストン型スターリング発電機の断面構
造図で、(1)は外向側KN、S極の発電用マグネット
(21を設け、シリンダ(3)内を上下方向に7リーに
往復運動するパワーピストン、(4)は該ピストンより
も軽量で、且つ同様にフリーに往復運動するディスプレ
イサービストン、(5)は該ディスプレイサービストン
の上方の膨張空間(6)と連通され九多数の小径加熱パ
イプ(7)を有し、上方のバーナー熱源(8)にて外部
から加熱される加熱体、(9)は加熱パイプ(7)の他
端と接続され、多孔質の焼結金鵬が入れである熱再生器
、Ql#i該熱再主熱再生器空間Uυとの闇に位置し、
冷却水の入口qり及び出口Q3を有する冷却器、Iは発
電用マグネット(2)と対向してシリンダ(3)側に設
けた発電用ステータコイル、(15は該コイルのコアで
、シリンダ(3)内にはへリクム、チッ素、空気等の作
動ガスが密封されている。
造図で、(1)は外向側KN、S極の発電用マグネット
(21を設け、シリンダ(3)内を上下方向に7リーに
往復運動するパワーピストン、(4)は該ピストンより
も軽量で、且つ同様にフリーに往復運動するディスプレ
イサービストン、(5)は該ディスプレイサービストン
の上方の膨張空間(6)と連通され九多数の小径加熱パ
イプ(7)を有し、上方のバーナー熱源(8)にて外部
から加熱される加熱体、(9)は加熱パイプ(7)の他
端と接続され、多孔質の焼結金鵬が入れである熱再生器
、Ql#i該熱再主熱再生器空間Uυとの闇に位置し、
冷却水の入口qり及び出口Q3を有する冷却器、Iは発
電用マグネット(2)と対向してシリンダ(3)側に設
けた発電用ステータコイル、(15は該コイルのコアで
、シリンダ(3)内にはへリクム、チッ素、空気等の作
動ガスが密封されている。
而して、後述の如く往復運動するパワーピストン(1)
の発電用マグネット(2)GCより交流起電力がステー
タコイルIに発生し、出力端子Q61から外部に取り出
されると共に、この出力の一部を整流回路Q?)、イン
バータ回路(IIを介してパワーピストン(1)に埋設
された電磁石0を断続的に励磁させるようにしているう
(21は電磁石α場と対回し、ディスプレイサービスト
ン(4)に埋設した磁性体で、例えばS極性の永久磁石
を用いている。− 尚、インバータ回路餞として1対のトランジスタI21
)ra及び(2)(ロ)を2組用い、一方のトランジス
タ(2D@にベース入力を与えて導通させ、実線矢印の
如くトランジスタc21)−電磁石lの電磁コイル(至
)−トランジスタ四と流れる電流により電磁石Q9f:
N極と働かせて第2図(ロ)のAの如く磁性体(至)と
吸引作用をもたせ、次に他方のトランジスタ(至)(至
)にベース入力を与えて切換導通させ、破線矢印の如く
′トランジスタ四−電磁コイ/l<l■−トランジスタ
(至)と逆方向に流れる電流により電磁石0をS極と働
かせて第2図(ロ)のBの如く磁性体(至)と反発作用
をもたせるようKしている。このように半周期Vおいて
交互に電磁コイル@に通電させる制御手段としては例え
ばトランジスタ3υ(至)及び@(至)を遅延作動させ
るタイマ回路平膜が考えられ、しかもこの回路駆動用に
ステータコイルIからの交流起電力をそのまま用いるこ
とによシ第2図(o)のA、 Bが同図(イ)に示す交
流波形のA′、B′と夫々マツチングするタイミング信
号を確実に得ることができるっ次に動作を第3図に基づ
いて説明する。同図(イ)は等容吸熱行程図でバーナー
熱# (8)の加熱によって膨張空間(6)内の作動ガ
スが500℃程度に加熱111iL、このガスが熱再生
1@ (9)よね冷却器(1Gを経て圧縮空間0υに導
出されることによりパワーピストン(υが押し下げられ
る。同時に、前行程(同図(→の等湿圧細行程)で小空
間(至)内が低圧となっており、この圧力に打ち時って
ディスプレイサービストン(4)が下降開始するものの
圧縮空間αυの高圧圧力によりパワーピストン11)に
追従して下降する確実性に欠は不安定な動きとなる。こ
の時、電磁石0を励磁してN極として作用させることに
よりS鈑の磁性体(至)を吸′引させてシイスプレィサ
ービストン(4)をパワーピストン(1)K111着さ
せ両ビストンが一体のもとて膨張空間(6)の膨張圧力
で同図(ロ)の状態まで確実に押し下げられ等温膨張が
行なわれるっ この等温膨張行程で小空間(肉内の圧縮圧力が膨張空間
(6)の内圧を上回わりてディスプレイサービストン(
4)の下降が停止すると同時に電磁石a優をS極に切換
励磁して作用させることによりS極の磁件体翰と反発さ
せ、この反発力で同図←うの如くディスプレイサービス
トン(4)を上方に確実に押し上げると共にパワーピス
トン(1)を下方に更に押し下1げるっ この両ピストンの1きにより膨張空間(6)内の約50
0℃の作動ガスが圧縮室I’1l(Illへ速やかに移
動し、この移動中、作動ガスは加熱パイプ(7)で更に
加熱されて約700℃まで上昇した後、熱再生器(9)
で蓄熱されて約100’Cまで温度下降し、然る後冷却
器110で冷却される所謂等容放熱が行なわれるっ この行程で背圧空間(5)内のガス圧力が圧縮空間も1
)内の作動ガス圧力を上回まわると同図に)の如くパワ
ーピストン(1)が押し上げられて空間aυ内の作動ガ
スを圧縮すると共にこの圧縮圧力でディスプレイサービ
ストン(4)も上昇し、且つ小空間(至)の内圧は徐々
に低下していくつ而して押し上げられ九ディスプレイサ
ービストン(4)は次に膨張空間(6)の内圧によって
下降し始め、この時圧縮空間aυ内の低温作動ガスが膨
張空間(6)へ移動し、この移動中低温作動ガスは上述
した同図(/JIの行程で蓄熱されている熱再生器(9
)の熱放出で約500℃まで加熱されるっ 而して上述し九同図(イ)の伏動に戻り、このサイクル
の繰り返しにより往復運動するパワーピストンtl)の
発電用マグネット(2)によし交流起電力がステータコ
イルu4)に発生し、外部加熱エネルギーを電気エネル
ギーとして収り出すと共にこの一部を電磁石0の励磁用
として活用することができろっ尚、上記実施例と異なり
磁性体■を単なる金属材質で形成し、電磁6四も単にN
、S何れかの極に断続的に励磁して第2図(ロ)で示し
たA時点即ち第3図(イ)の等容吸熱行程時にのみ吸引
させるようにするだけでもディスプレイサービストン(
4)の動きを捧実な方向にもっていくことが可能である
つ以上の如く本発明は構成したので、フリーピストン方
式の最も難点とするパワーピストンとディスプレイサー
ビストンとの相4の動きを、スクーリンテ発電機からの
交流起電力で励磁される電磁石の磁性力でa#lEなも
のにすることができ、封入作動ガスのリークもないコン
パクトで且つ効率の高いフリーピストン型入ターリング
発電儀を得ることができるっ
の発電用マグネット(2)GCより交流起電力がステー
タコイルIに発生し、出力端子Q61から外部に取り出
されると共に、この出力の一部を整流回路Q?)、イン
バータ回路(IIを介してパワーピストン(1)に埋設
された電磁石0を断続的に励磁させるようにしているう
(21は電磁石α場と対回し、ディスプレイサービスト
ン(4)に埋設した磁性体で、例えばS極性の永久磁石
を用いている。− 尚、インバータ回路餞として1対のトランジスタI21
)ra及び(2)(ロ)を2組用い、一方のトランジス
タ(2D@にベース入力を与えて導通させ、実線矢印の
如くトランジスタc21)−電磁石lの電磁コイル(至
)−トランジスタ四と流れる電流により電磁石Q9f:
N極と働かせて第2図(ロ)のAの如く磁性体(至)と
吸引作用をもたせ、次に他方のトランジスタ(至)(至
)にベース入力を与えて切換導通させ、破線矢印の如く
′トランジスタ四−電磁コイ/l<l■−トランジスタ
(至)と逆方向に流れる電流により電磁石0をS極と働
かせて第2図(ロ)のBの如く磁性体(至)と反発作用
をもたせるようKしている。このように半周期Vおいて
交互に電磁コイル@に通電させる制御手段としては例え
ばトランジスタ3υ(至)及び@(至)を遅延作動させ
るタイマ回路平膜が考えられ、しかもこの回路駆動用に
ステータコイルIからの交流起電力をそのまま用いるこ
とによシ第2図(o)のA、 Bが同図(イ)に示す交
流波形のA′、B′と夫々マツチングするタイミング信
号を確実に得ることができるっ次に動作を第3図に基づ
いて説明する。同図(イ)は等容吸熱行程図でバーナー
熱# (8)の加熱によって膨張空間(6)内の作動ガ
スが500℃程度に加熱111iL、このガスが熱再生
1@ (9)よね冷却器(1Gを経て圧縮空間0υに導
出されることによりパワーピストン(υが押し下げられ
る。同時に、前行程(同図(→の等湿圧細行程)で小空
間(至)内が低圧となっており、この圧力に打ち時って
ディスプレイサービストン(4)が下降開始するものの
圧縮空間αυの高圧圧力によりパワーピストン11)に
追従して下降する確実性に欠は不安定な動きとなる。こ
の時、電磁石0を励磁してN極として作用させることに
よりS鈑の磁性体(至)を吸′引させてシイスプレィサ
ービストン(4)をパワーピストン(1)K111着さ
せ両ビストンが一体のもとて膨張空間(6)の膨張圧力
で同図(ロ)の状態まで確実に押し下げられ等温膨張が
行なわれるっ この等温膨張行程で小空間(肉内の圧縮圧力が膨張空間
(6)の内圧を上回わりてディスプレイサービストン(
4)の下降が停止すると同時に電磁石a優をS極に切換
励磁して作用させることによりS極の磁件体翰と反発さ
せ、この反発力で同図←うの如くディスプレイサービス
トン(4)を上方に確実に押し上げると共にパワーピス
トン(1)を下方に更に押し下1げるっ この両ピストンの1きにより膨張空間(6)内の約50
0℃の作動ガスが圧縮室I’1l(Illへ速やかに移
動し、この移動中、作動ガスは加熱パイプ(7)で更に
加熱されて約700℃まで上昇した後、熱再生器(9)
で蓄熱されて約100’Cまで温度下降し、然る後冷却
器110で冷却される所謂等容放熱が行なわれるっ この行程で背圧空間(5)内のガス圧力が圧縮空間も1
)内の作動ガス圧力を上回まわると同図に)の如くパワ
ーピストン(1)が押し上げられて空間aυ内の作動ガ
スを圧縮すると共にこの圧縮圧力でディスプレイサービ
ストン(4)も上昇し、且つ小空間(至)の内圧は徐々
に低下していくつ而して押し上げられ九ディスプレイサ
ービストン(4)は次に膨張空間(6)の内圧によって
下降し始め、この時圧縮空間aυ内の低温作動ガスが膨
張空間(6)へ移動し、この移動中低温作動ガスは上述
した同図(/JIの行程で蓄熱されている熱再生器(9
)の熱放出で約500℃まで加熱されるっ 而して上述し九同図(イ)の伏動に戻り、このサイクル
の繰り返しにより往復運動するパワーピストンtl)の
発電用マグネット(2)によし交流起電力がステータコ
イルu4)に発生し、外部加熱エネルギーを電気エネル
ギーとして収り出すと共にこの一部を電磁石0の励磁用
として活用することができろっ尚、上記実施例と異なり
磁性体■を単なる金属材質で形成し、電磁6四も単にN
、S何れかの極に断続的に励磁して第2図(ロ)で示し
たA時点即ち第3図(イ)の等容吸熱行程時にのみ吸引
させるようにするだけでもディスプレイサービストン(
4)の動きを捧実な方向にもっていくことが可能である
つ以上の如く本発明は構成したので、フリーピストン方
式の最も難点とするパワーピストンとディスプレイサー
ビストンとの相4の動きを、スクーリンテ発電機からの
交流起電力で励磁される電磁石の磁性力でa#lEなも
のにすることができ、封入作動ガスのリークもないコン
パクトで且つ効率の高いフリーピストン型入ターリング
発電儀を得ることができるっ
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図はフリーピ
ストン梨スターリング発電機の断面構造図、第2図(イ
)は起電力の交流波形図、同図(ロ)F′!電磁石の動
作図、第6図(イ)乃至に)は第1図を概略構造で不し
た動作行程図であろう ill・・・パワーピストン、(2)・・・発電用ヤグ
ネット、(3)・・・シリンダ、(4)・・・ディスプ
レイサービストン、I・・・ステータコイル、l・・・
電磁石、■・・・磁性体。 第1J
ストン梨スターリング発電機の断面構造図、第2図(イ
)は起電力の交流波形図、同図(ロ)F′!電磁石の動
作図、第6図(イ)乃至に)は第1図を概略構造で不し
た動作行程図であろう ill・・・パワーピストン、(2)・・・発電用ヤグ
ネット、(3)・・・シリンダ、(4)・・・ディスプ
レイサービストン、I・・・ステータコイル、l・・・
電磁石、■・・・磁性体。 第1J
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 +13 作動ガスを封入したシリンダと、該シリンダ
内を前記作動ガスの外部加熱圧力で往復運動するフリー
のパワーピストン及びディスプレイサービストンとから
なるフリーピストン型外燃式熱再生装置に及いて、前記
パワーピストンの発電用マグネットと対向して前記シリ
ンダ側にステータコイルを設けると共にこのステータコ
イルからの起電力の一部で断続的に励磁される電磁石を
前記パワーピストンに設け、この電磁石と対向して磁性
体を前記ディスプレイサービストンに埋設したことを特
徴とする7リ一ピストン型スターリング発電機っ (21磁性体を永久磁石とし、電磁石を正逆極性に交互
に励磁するようにした特許請求の範囲第1項記載のフリ
ーピストン型スクーリング発電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2512982A JPS58141647A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | フリ−ピストン型スタ−リング発電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2512982A JPS58141647A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | フリ−ピストン型スタ−リング発電機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58141647A true JPS58141647A (ja) | 1983-08-23 |
Family
ID=12157337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2512982A Pending JPS58141647A (ja) | 1982-02-17 | 1982-02-17 | フリ−ピストン型スタ−リング発電機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58141647A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2570559A1 (fr) * | 1984-09-20 | 1986-03-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Systeme d'alimentation de courant pour un vehicule automobile |
JPH04134173A (ja) * | 1990-09-26 | 1992-05-08 | Aisin Seiki Co Ltd | フリーピストンスターリングエンジン |
JPH0691727B2 (ja) * | 1985-04-04 | 1994-11-14 | サンパワ−・インコ−ポレ−テツド | 電気機械的変換器及び交流起電力を誘導する方法 |
WO2007121496A1 (de) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Herbert Karlsreiter | Stirlingmotor |
CN104929803A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-23 | 南京航空航天大学 | 带磁流体发电的自由活塞斯特林发动机及工作方法 |
JP2015190480A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | マツダ株式会社 | 油圧アキュムレータおよびそれを備えた車両走行制御装置 |
US20180087473A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-29 | Daniel Bertschi | Double-acting free-piston-stirling cycle machine with linear generator |
-
1982
- 1982-02-17 JP JP2512982A patent/JPS58141647A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2570559A1 (fr) * | 1984-09-20 | 1986-03-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Systeme d'alimentation de courant pour un vehicule automobile |
JPH0691727B2 (ja) * | 1985-04-04 | 1994-11-14 | サンパワ−・インコ−ポレ−テツド | 電気機械的変換器及び交流起電力を誘導する方法 |
JPH04134173A (ja) * | 1990-09-26 | 1992-05-08 | Aisin Seiki Co Ltd | フリーピストンスターリングエンジン |
WO2007121496A1 (de) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | Herbert Karlsreiter | Stirlingmotor |
JP2015190480A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | マツダ株式会社 | 油圧アキュムレータおよびそれを備えた車両走行制御装置 |
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US20180087473A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-29 | Daniel Bertschi | Double-acting free-piston-stirling cycle machine with linear generator |
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