JPS5828577A - スタ−リング・モ−タおよびこれと一体的な発電機を用いる機械エネルギを電気エネルギに変換するための変換装置 - Google Patents
スタ−リング・モ−タおよびこれと一体的な発電機を用いる機械エネルギを電気エネルギに変換するための変換装置Info
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- JPS5828577A JPS5828577A JP57125242A JP12524282A JPS5828577A JP S5828577 A JPS5828577 A JP S5828577A JP 57125242 A JP57125242 A JP 57125242A JP 12524282 A JP12524282 A JP 12524282A JP S5828577 A JPS5828577 A JP S5828577A
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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
- F02G1/0435—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 the engine being of the free piston type
-
- 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
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
-
- 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
- F02G2280/00—Output delivery
- F02G2280/10—Linear generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (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】
この発明は一体的にした発電機とと4にスターリング・
サイクルを用いて熱エネルギを電気エネルギへ変換する
ための質換機に関する。
サイクルを用いて熱エネルギを電気エネルギへ変換する
ための質換機に関する。
与えられた原設計によればスターリング・モータの産業
的規模における開発を0論むことは可能であり、その原
理は何部も前から知られていることであるが、現在に至
るまで2つの理由によってそれは遅嬌しているのである
。
的規模における開発を0論むことは可能であり、その原
理は何部も前から知られていることであるが、現在に至
るまで2つの理由によってそれは遅嬌しているのである
。
その理由の1つは経済的な性質を帯びた奄のであって、
内燃機関はガソリン料金が比較的最近まで低廉であった
ととに加えて公害に対する関心が少なかつ九ために精巧
な熱交換器を必要とする外燃機関を陰の薄いもOKして
しまつ九のである。
内燃機関はガソリン料金が比較的最近まで低廉であった
ととに加えて公害に対する関心が少なかつ九ために精巧
な熱交換器を必要とする外燃機関を陰の薄いもOKして
しまつ九のである。
とζろが、このような議論はガソリンのコス)が上昇を
続けている現在では真実性が次第に失われつつあるわけ
である。
続けている現在では真実性が次第に失われつつあるわけ
である。
上記理由の鮪2は技術的性質のものであり、乾摩擦の問
題がシールド・工/ジンの開発を妨げてきてお抄、第2
に接続棒Φクランクシャフト系を用いるエンジンは数1
0バールの圧力のヘリウムまたは空気が充填されている
ハウジング部とその外部との間をシャフトが通過する位
置において困雛な密封の問題を呈するのである。
題がシールド・工/ジンの開発を妨げてきてお抄、第2
に接続棒Φクランクシャフト系を用いるエンジンは数1
0バールの圧力のヘリウムまたは空気が充填されている
ハウジング部とその外部との間をシャフトが通過する位
置において困雛な密封の問題を呈するのである。
この発明によって与えられる改良点をさらに明確にする
ためKかかる機械の作動について以下に簡単に記述する
。
ためKかかる機械の作動について以下に簡単に記述する
。
スターリング・エンジンは、熱圧縮機と、との熱圧縮機
によってつくられる圧力変化を交番運動へ変換させる動
カビスト/1個ないし数個との関連を利用するものであ
る。
によってつくられる圧力変化を交番運動へ変換させる動
カビスト/1個ないし数個との関連を利用するものであ
る。
この機械の作動の理解を容易にするために第1図を参照
する。同図において、熱圧縮機は回路1によって与えら
れ、その回路は、閉鎖回路構成体内において変位ピスト
ン7が中を移動するシリンダへ連結された低温熱交換器
4、再生器6および高温熱交換器2の従列接続体を含む
。
する。同図において、熱圧縮機は回路1によって与えら
れ、その回路は、閉鎖回路構成体内において変位ピスト
ン7が中を移動するシリンダへ連結された低温熱交換器
4、再生器6および高温熱交換器2の従列接続体を含む
。
変位ピストン7の交番運動は数10バールの圧力のヘリ
ウムまたは空気からなる作動流体を回路1の各熱交換器
を通過させつつシリンダの一方の室から他方の室へと移
送する効果を有するのみである。その結果としては、作
動流体は回路1内における矢印1aおよび1bKよって
示される流れ方向にもよるが、次から次へと加熱および
冷却作用を交互に受ける。体積が一定という条件のもと
におけるこれらの順次の交互熱変換によって圧力に変化
を生ぜしめ、それによって熱圧縮機の名がつけられてい
るゆえんである。一般に1これらの圧力変化は、たとえ
ば接続棒・クランクシャフト系など何尋かの所望の形式
の機械的リンケージを用いて、変位ピストンが中を移動
するハウジングの外側にある機械系へ伝送される。シャ
フトが圧力下におかれているハウジングを通過して出て
くる位置において外側に対して密封する問題を呈するの
けこのリンケージなのである。
ウムまたは空気からなる作動流体を回路1の各熱交換器
を通過させつつシリンダの一方の室から他方の室へと移
送する効果を有するのみである。その結果としては、作
動流体は回路1内における矢印1aおよび1bKよって
示される流れ方向にもよるが、次から次へと加熱および
冷却作用を交互に受ける。体積が一定という条件のもと
におけるこれらの順次の交互熱変換によって圧力に変化
を生ぜしめ、それによって熱圧縮機の名がつけられてい
るゆえんである。一般に1これらの圧力変化は、たとえ
ば接続棒・クランクシャフト系など何尋かの所望の形式
の機械的リンケージを用いて、変位ピストンが中を移動
するハウジングの外側にある機械系へ伝送される。シャ
フトが圧力下におかれているハウジングを通過して出て
くる位置において外側に対して密封する問題を呈するの
けこのリンケージなのである。
この発明は、外側との機械的リンケージを用いることな
く完全に密封され、しかも内部においては変位ピストン
の移動によって生起される圧力変化が駆動ピスト/すな
わち動力ビストンの1つないし数個の面へ与えられるユ
ニットを設けることによって上記した密封の問題を解決
するものである。しかもその際に変位ピストンは駆動ピ
ストンのいずれへも機械的に全く接続されていないわけ
である。
く完全に密封され、しかも内部においては変位ピストン
の移動によって生起される圧力変化が駆動ピスト/すな
わち動力ビストンの1つないし数個の面へ与えられるユ
ニットを設けることによって上記した密封の問題を解決
するものである。しかもその際に変位ピストンは駆動ピ
ストンのいずれへも機械的に全く接続されていないわけ
である。
このことを達成するために、駆動ピストンによって供給
される機械的動力は、同じ1つの密封されたハウジング
内において、機械エネルギを電気エネルギへ変換するた
めの変換器を介在させて直接的に電力に変換されるので
ある。
される機械的動力は、同じ1つの密封されたハウジング
内において、機械エネルギを電気エネルギへ変換するた
めの変換器を介在させて直接的に電力に変換されるので
ある。
第1の実施態様に従えば、この変換器はロータがたとえ
ば接続棒・クランクシャフト系によって動カビスト/す
なわち駆動ピスト/へ接続されるたとえば回転式交流発
電機などの公知の発電機の形式の4のとして設けられて
いる。
ば接続棒・クランクシャフト系によって動カビスト/す
なわち駆動ピスト/へ接続されるたとえば回転式交流発
電機などの公知の発電機の形式の4のとして設けられて
いる。
第2の好ましい実施態様に従えば、この変換器はIJ
ニア発電機の形式をとっており、それの可動磁石は動力
ビストンすなわち駆動ピストンへ剛固に固定されており
、このピストンは変位ピストンの運動によって霞起され
る圧力変化を直IIK受けるのである。
ニア発電機の形式をとっており、それの可動磁石は動力
ビストンすなわち駆動ピストンへ剛固に固定されており
、このピストンは変位ピストンの運動によって霞起され
る圧力変化を直IIK受けるのである。
この1lI2の実施態様の特定の好ましい構成によれば
、上記したリニア発電機はリニア交流発電機である。
、上記したリニア発電機はリニア交流発電機である。
変位ピストンおよび駆動ピストンの組み合わされた往復
運動は、この例においては、賦課された搏動を用い変位
ピストンへ与えられる周期的な力によって維持される。
運動は、この例においては、賦課された搏動を用い変位
ピストンへ与えられる周期的な力によって維持される。
上記ユニットの1つの一般的な実施態様によれば、駆動
ピスト/および変位ピストンの運動は1つの同じ円筒状
の腔内で共線的である。この場合、変位ピストンへの駆
動は、移動可能なポールeピースが変位ピストンへ剛固
に固定されているリニア電気モータを用いれば有利に与
えられる。
ピスト/および変位ピストンの運動は1つの同じ円筒状
の腔内で共線的である。この場合、変位ピストンへの駆
動は、移動可能なポールeピースが変位ピストンへ剛固
に固定されているリニア電気モータを用いれば有利に与
えられる。
こO構成は、有意な機械−的ロスや振動源を生じる接続
棒・クランクシャフト系のごとき公知の駆動系に存在す
る非対称的な力をなくすることを可能にする。ここでは
移動可能な構成素子はそれらの変位と共線的な力へ対向
するだけである。
棒・クランクシャフト系のごとき公知の駆動系に存在す
る非対称的な力をなくすることを可能にする。ここでは
移動可能な構成素子はそれらの変位と共線的な力へ対向
するだけである。
このように、変位系および駆動系の移動可能な部品は潤
滑剤の使用を必要としない(乾摩擦)。
滑剤の使用を必要としない(乾摩擦)。
公知の構成を用いると、リニア拳モータの移動可能な組
立体は、キれ自体で決定され九周波数を有する共振系を
構成する。このように1 リニア・モータからの供給電
流の周波数によって変位ピストンへ賦鋒される可変搏動
作用は、最適作動を与えるためKtFftL<は共振系
の固有周波数へ近接するように選ばれるであろう。
立体は、キれ自体で決定され九周波数を有する共振系を
構成する。このように1 リニア・モータからの供給電
流の周波数によって変位ピストンへ賦鋒される可変搏動
作用は、最適作動を与えるためKtFftL<は共振系
の固有周波数へ近接するように選ばれるであろう。
上記2つのピスト/が一定の周波数において調和運動を
行なっているときにこれらの運動の結果もやはり同じ周
波数での調和運動となるのである。
行なっているときにこれらの運動の結果もやはり同じ周
波数での調和運動となるのである。
これらの条件のもとで、これらの運動が内部で行なわれ
るユニットの組み合わされた機械的振動は公知の受動式
振動ダンパを用いて極めて単純な平衡の生成に役立つの
である。
るユニットの組み合わされた機械的振動は公知の受動式
振動ダンパを用いて極めて単純な平衡の生成に役立つの
である。
ユニットの第2の一般的な実施態様によれば、変位ピス
ト/および駆動ピストンの運動は、最小限度の圧力ロス
を呈する少くとも1つの導管またはチャンネルを介して
互いに連通する2つの別々な腔内において行なわれる。
ト/および駆動ピストンの運動は、最小限度の圧力ロス
を呈する少くとも1つの導管またはチャンネルを介して
互いに連通する2つの別々な腔内において行なわれる。
によって誘起される圧力の変化は少くと屯1つの駆動ピ
ストンの面へ与えられる。
ストンの面へ与えられる。
駆動ピストンが数個ある場合には、これらの駆動ピスト
ンは偶数存在するのが有利であり、その結果対向するカ
ップルを用いて作動する。設計が単純なために好ましい
1つの構成は2つの駆動ピストンの組合せKよって与え
られるが、これらの2つの駆動ピストンは同一の円筒状
の腔内で反対の運動を行なわされ、それは互いに向い合
う2つのピストンのそれぞれの面が室を構成する平衡位
置から開始されるのであるが、この室の中央部位内へは
変位ピスト/の運動によって誘起され九圧力質化を伝送
する1つまたF!複数の導管が排気するのである。この
構成は、さらに1完全に平衡のとれたユニットを与える
という利点を有するのである。
ンは偶数存在するのが有利であり、その結果対向するカ
ップルを用いて作動する。設計が単純なために好ましい
1つの構成は2つの駆動ピストンの組合せKよって与え
られるが、これらの2つの駆動ピストンは同一の円筒状
の腔内で反対の運動を行なわされ、それは互いに向い合
う2つのピストンのそれぞれの面が室を構成する平衡位
置から開始されるのであるが、この室の中央部位内へは
変位ピスト/の運動によって誘起され九圧力質化を伝送
する1つまたF!複数の導管が排気するのである。この
構成は、さらに1完全に平衡のとれたユニットを与える
という利点を有するのである。
この構成に従えば、駆動ピストンは長手方向の振動の所
定の固有周波数(たとえば50Hz)を有する共振機械
系を構成する。
定の固有周波数(たとえば50Hz)を有する共振機械
系を構成する。
第1の実施態様によれば、実際の作動流体は空気式ばね
を構成するために用いられ1機械の寸法は、駆動ピスト
ンの設定することが望ましい成る固有周波数に対応する
成る弾性を有する有効棒積を作動流体が占有するように
設計される。
を構成するために用いられ1機械の寸法は、駆動ピスト
ンの設定することが望ましい成る固有周波数に対応する
成る弾性を有する有効棒積を作動流体が占有するように
設計される。
第2の実施態様によれば、上記各ピストンの棒はたとえ
ば機械的、液圧式その他のばねのごとき弾性リンケージ
によって腔の固定構体へ接続される。駆動ピストンの成
る連動幅に対して、リニア交流発電機の各端子に受ける
電力は変位ピストンの振動周波数が上記駆動ピスト/の
固有周波数と尋しいときには最大である。この共振周波
数はリニア・モータの可動構成素子の長手方向の振動の
固有周波数にほぼ近いのが有利である。これらの固有周
波数は、ばねを用いる機械的り/ケージの場合には公知
の伸長装置を用いて、これらの共振性の機械系の硬さを
ハウジングの外側の位置から変化させることのできる機
械的手段を用いるか、または作動流体の占める体積を変
化させて調節できることが有利である。この第2の実施
態様に従えば、変位ピストンに対する駆動はリニア式ま
たは回転式電気モータを用いて同様に得られる。
ば機械的、液圧式その他のばねのごとき弾性リンケージ
によって腔の固定構体へ接続される。駆動ピストンの成
る連動幅に対して、リニア交流発電機の各端子に受ける
電力は変位ピストンの振動周波数が上記駆動ピスト/の
固有周波数と尋しいときには最大である。この共振周波
数はリニア・モータの可動構成素子の長手方向の振動の
固有周波数にほぼ近いのが有利である。これらの固有周
波数は、ばねを用いる機械的り/ケージの場合には公知
の伸長装置を用いて、これらの共振性の機械系の硬さを
ハウジングの外側の位置から変化させることのできる機
械的手段を用いるか、または作動流体の占める体積を変
化させて調節できることが有利である。この第2の実施
態様に従えば、変位ピストンに対する駆動はリニア式ま
たは回転式電気モータを用いて同様に得られる。
公知のスターリング・モータにおいては、駆動ピストン
と変位ピストンとのカップリングは一般に機械的または
空気式手段を用いて与えられるので、これら2つのピス
トンの夫々の運動の位相ずらせは機械の設計の際に設定
される。一般に、当初に与えられる位相ずらせは、2つ
のピストンの夫々の運動が短目n quadratur
e )をなす本のであり、その際変位ピストンの運動は
、最大のパワーを伝送させたい場合には、その位相は進
んでいるわけである。さらに、2つの位置間のカップリ
ングを与えるこの形式のリンケージは時間の経過ととも
に劣化してくることがあるので、成る時間運転し九あと
では、モータはそれが設計された最適作動点へはもはや
設定されなくなるのである。その際に調節を行なうKF
i機械に対して直接に介入するしか手段がないのである
。
と変位ピストンとのカップリングは一般に機械的または
空気式手段を用いて与えられるので、これら2つのピス
トンの夫々の運動の位相ずらせは機械の設計の際に設定
される。一般に、当初に与えられる位相ずらせは、2つ
のピストンの夫々の運動が短目n quadratur
e )をなす本のであり、その際変位ピストンの運動は
、最大のパワーを伝送させたい場合には、その位相は進
んでいるわけである。さらに、2つの位置間のカップリ
ングを与えるこの形式のリンケージは時間の経過ととも
に劣化してくることがあるので、成る時間運転し九あと
では、モータはそれが設計された最適作動点へはもはや
設定されなくなるのである。その際に調節を行なうKF
i機械に対して直接に介入するしか手段がないのである
。
他方、この発明のさらに重要な1つの特徴に従えば、こ
の発明の装置は、使用の際における可変的な無理、九と
えば熱源における可蛍熱パワーや、可変的な電気的負荷
や、最適な歩留りが必要とされる場合などにおいて、そ
れらに呼応して機械の作動を適合させることを可能にす
るのである。実際において、装置はユニットの外側から
操作できる機械的手段および電気的調整装置をともに用
いて変位ピストンと駆動ピストンとの間のカップリング
を調整することを可能にする。
の発明の装置は、使用の際における可変的な無理、九と
えば熱源における可蛍熱パワーや、可変的な電気的負荷
や、最適な歩留りが必要とされる場合などにおいて、そ
れらに呼応して機械の作動を適合させることを可能にす
るのである。実際において、装置はユニットの外側から
操作できる機械的手段および電気的調整装置をともに用
いて変位ピストンと駆動ピストンとの間のカップリング
を調整することを可能にする。
2組のピストン間の空気的機械的カンプリングの物理的
パラメータの調整は、たとえば上述のごとき各種の可動
組立体間の機械的リンケージの硬さを調整しうるごとき
、または膨張室を閉止弁を介して付加的体積に連通させ
ることによってこの膨張室の体積を調整しうるような機
械的手段を用いて与えられる・ この発明のさらに別な重要な利点は電子的調整システム
にあるのであって、これは2組のピストンの移動を特徴
づける機械的習数値と、電子O機械系への入力点および
それからの出力点に存在する電気的な値を特徴づゆる電
気的質数値との間に設定されうる電子・機械リンケージ
の性質によって可能にされるのである。
パラメータの調整は、たとえば上述のごとき各種の可動
組立体間の機械的リンケージの硬さを調整しうるごとき
、または膨張室を閉止弁を介して付加的体積に連通させ
ることによってこの膨張室の体積を調整しうるような機
械的手段を用いて与えられる・ この発明のさらに別な重要な利点は電子的調整システム
にあるのであって、これは2組のピストンの移動を特徴
づける機械的習数値と、電子O機械系への入力点および
それからの出力点に存在する電気的な値を特徴づゆる電
気的質数値との間に設定されうる電子・機械リンケージ
の性質によって可能にされるのである。
このようにして、2つのピストンの各運動間の位相ずら
せは制御されるのであり、それはとくに電子・機械シス
テムの入力点と出力点とにおける瞬間的な電圧と電圧と
の間の位相調整を与えることによるわけである。
せは制御されるのであり、それはとくに電子・機械シス
テムの入力点と出力点とにおける瞬間的な電圧と電圧と
の間の位相調整を与えることによるわけである。
この調整は、とくに、連結された機械系の運動の2つの
基本的な動力学的変数、すなわちこれらは変位ピストン
と駆動ピストンとの間の周波数と位相ずらせとなのであ
る、K対して作動するように構成されてよい。
基本的な動力学的変数、すなわちこれらは変位ピストン
と駆動ピストンとの間の周波数と位相ずらせとなのであ
る、K対して作動するように構成されてよい。
周波数の調整に関しては、位相すらせがその際に行なわ
れるので、この調整はたとえば電子式速度変化手段を用
いて変位ピストンを駆動するモータの回転速度用の在来
型の調整器を用いて実施可能であシ、または在来型の1
チヨツパ”を用いてリニア・七−タへの供給電流をチョ
ップすることによっても行ないうるものである。
れるので、この調整はたとえば電子式速度変化手段を用
いて変位ピストンを駆動するモータの回転速度用の在来
型の調整器を用いて実施可能であシ、または在来型の1
チヨツパ”を用いてリニア・七−タへの供給電流をチョ
ップすることによっても行ないうるものである。
この周波数の掃引によって、と<K、供給されるパワー
が最大である駆動ピストンの空気・機械的共振周波数へ
同調を与えることが可能である。
が最大である駆動ピストンの空気・機械的共振周波数へ
同調を与えることが可能である。
位相すらせの制御は、従来型の位相調整装置を用いてI
J、ア交流発電機によって供給される電流に関して駆動
モータへの電流、とくに、供給電圧の位相を変化させる
ことによって行なわれる。
J、ア交流発電機によって供給される電流に関して駆動
モータへの電流、とくに、供給電圧の位相を変化させる
ことによって行なわれる。
従って2つの形式の調整を以下に述べるそれらの作動に
よって区別することが可能である、すなわちニ ー熱源から得られる一定レベルの熱パワーを用い、その
際には調整手段はスターりング・モータが瞬間の要求に
相当する電気的出力を確実に出力するように上記した方
法を用いて作動する場合と。
よって区別することが可能である、すなわちニ ー熱源から得られる一定レベルの熱パワーを用い、その
際には調整手段はスターりング・モータが瞬間の要求に
相当する電気的出力を確実に出力するように上記した方
法を用いて作動する場合と。
−一定レベルの供給電力において調整手段は、たとえば
燃料供給量を変化させ、その際、熱部によって供給され
る熱パワーの量、それはこの機械からの最適な出力に対
応する、を制御する場合とである。
燃料供給量を変化させ、その際、熱部によって供給され
る熱パワーの量、それはこの機械からの最適な出力に対
応する、を制御する場合とである。
上述した2つの形式の調整方法において、リニアー毫−
タによる駆動の場合には、その他O点が全部等しいとす
れば、そのうちの一方の形式のものはたとえば変圧器を
用いてリニア・モータへの供給電圧の値を同時Kまたは
別々に変化させることによって、および/ま九は”チョ
ッパ”として知られている従来型の手段を用いて周期比
またはパルス幅を変化させることによって、変位ピスト
ンの運動幅を制御することができる。
タによる駆動の場合には、その他O点が全部等しいとす
れば、そのうちの一方の形式のものはたとえば変圧器を
用いてリニア・モータへの供給電圧の値を同時Kまたは
別々に変化させることによって、および/ま九は”チョ
ッパ”として知られている従来型の手段を用いて周期比
またはパルス幅を変化させることによって、変位ピスト
ンの運動幅を制御することができる。
いずれの場合においても、駆動モータへの供給は発電機
によってつくられ要電流からかまたは独立し良電気エネ
ルギ源から同様に与えられうるのである。この使用上の
柔軟性は、スターリング・サイクルを用いるモータの下
記のごとき潜在的な利点、すなわちニ ー例1θキロワットないし1メガワット程度の電力レベ
ルにおいて30ないし4ONの範囲の熱/電気歩留りが
とれること、 一外燃の特定の特性、すなわち、 拳広範囲の種類の燃料(油類、石炭、低カロリー値のガ
ス類、太陽エネルギ)を用いる能力があること、 ・バーナの据付は位置において公害が制御されること、 拳ノイズ・レベルが低いコト、 Kよって下記の分野への応用が直ちに考えられる、すな
わちニ ー遠隔地で用いられる発電機、すなわち良好な歩留りに
関連して広範な種類の燃料の使用が可能であることはこ
れをディーゼル・工/ジンと匹敵させうること、そして
とくに ・ノイズ・レベルおよび振動(直線運動)レベルが低い
こと、 ・バーナが必要とするメンテナンスのレベルが小さいこ
と、 一以上のために全エネルギ条件のもとで作動するスター
リング・モータによって駆動される熱ポンプを介して住
居の加熱が行なわれることである。
によってつくられ要電流からかまたは独立し良電気エネ
ルギ源から同様に与えられうるのである。この使用上の
柔軟性は、スターリング・サイクルを用いるモータの下
記のごとき潜在的な利点、すなわちニ ー例1θキロワットないし1メガワット程度の電力レベ
ルにおいて30ないし4ONの範囲の熱/電気歩留りが
とれること、 一外燃の特定の特性、すなわち、 拳広範囲の種類の燃料(油類、石炭、低カロリー値のガ
ス類、太陽エネルギ)を用いる能力があること、 ・バーナの据付は位置において公害が制御されること、 拳ノイズ・レベルが低いコト、 Kよって下記の分野への応用が直ちに考えられる、すな
わちニ ー遠隔地で用いられる発電機、すなわち良好な歩留りに
関連して広範な種類の燃料の使用が可能であることはこ
れをディーゼル・工/ジンと匹敵させうること、そして
とくに ・ノイズ・レベルおよび振動(直線運動)レベルが低い
こと、 ・バーナが必要とするメンテナンスのレベルが小さいこ
と、 一以上のために全エネルギ条件のもとで作動するスター
リング・モータによって駆動される熱ポンプを介して住
居の加熱が行なわれることである。
これらの特徴ならびに示されていない他の特徴は下記の
説明から明らかになるはずである。
説明から明らかになるはずである。
この発明の目的を構成するところの一体的な発電機とと
もにスターリング・サイクルを用いる機ているが、そこ
Kは線図式に回路1は、たとえば加圧ヘリウムまたは加
圧空気などの作動流体が中を循環して図面に矢印1aお
よび1bで示されるところの回路1内を流れる方向によ
って加熱および冷却作業を連続的に行なう高温熱交換器
2、外生器6および低温熱交換器4を順次含んでなる。
もにスターリング・サイクルを用いる機ているが、そこ
Kは線図式に回路1は、たとえば加圧ヘリウムまたは加
圧空気などの作動流体が中を循環して図面に矢印1aお
よび1bで示されるところの回路1内を流れる方向によ
って加熱および冷却作業を連続的に行なう高温熱交換器
2、外生器6および低温熱交換器4を順次含んでなる。
この回路1は円筒状のハウジング6の腔5の2つの室5
aおよび5bに連通ずる。これらの室はその内部におけ
る変位ピストン7の走行路によって画成される。また、
高温熱交換器2に直接的に関連する部分5aは高温部と
呼ぶこととし、他方低温熱交換器4に直接的に関連する
部分5bは低温部と呼ぶことにする。
aおよび5bに連通ずる。これらの室はその内部におけ
る変位ピストン7の走行路によって画成される。また、
高温熱交換器2に直接的に関連する部分5aは高温部と
呼ぶこととし、他方低温熱交換器4に直接的に関連する
部分5bは低温部と呼ぶことにする。
変位ピストン7の棒8は弾性手段10を用いて棒8の端
部9において円筒状の壁6へ接続されており、この弾性
接続体はピストン70本体の反対の端部においてこの本
体へ固定されてよいが、その場合にはそれの機械的特性
を周期的に変化させるであろう熱変化を受けることにな
ろう。
部9において円筒状の壁6へ接続されており、この弾性
接続体はピストン70本体の反対の端部においてこの本
体へ固定されてよいが、その場合にはそれの機械的特性
を周期的に変化させるであろう熱変化を受けることにな
ろう。
棒8の端部はリニア電気モータ12の磁極片を担持し、
それの固定部分16は図示しない接続手段によってハウ
ジング壁6へ剛固に固定されている。破線14はリニア
電気モータ12への供給ラインを表わす。
それの固定部分16は図示しない接続手段によってハウ
ジング壁6へ剛固に固定されている。破線14はリニア
電気モータ12への供給ラインを表わす。
変位ピストンの運動を維持するためには極〈僅かな量の
機械的仕事で足りるのである。その理由は、それが各熱
交換器を通過して作動流体を移送するのに、生じる圧力
ロスを克服するだけでよく、これらの圧力ロスは約1バ
ール程度の亀のなのであゐ◎この仕事は、リニア争モー
タへの供給電力が変位ピストン7、その棒8および弾性
接続体10からなる機械系によって構成されるリニア発
振器の固有周波数にはぼ等しければ、上記ロスは最小限
度となる。
機械的仕事で足りるのである。その理由は、それが各熱
交換器を通過して作動流体を移送するのに、生じる圧力
ロスを克服するだけでよく、これらの圧力ロスは約1バ
ール程度の亀のなのであゐ◎この仕事は、リニア争モー
タへの供給電力が変位ピストン7、その棒8および弾性
接続体10からなる機械系によって構成されるリニア発
振器の固有周波数にはぼ等しければ、上記ロスは最小限
度となる。
この実施例において、変位ピストン7および駆動ピスト
ンまたは動力ビストン15の各運動は円筒状ハウジング
6内では共線的であり、このハウジング内においては各
ピストン7および15と共通のシリンダ6内の通路との
間の密封は図示しない従来屋のシールまたはリングの手
段を用いて得られる。
ンまたは動力ビストン15の各運動は円筒状ハウジング
6内では共線的であり、このハウジング内においては各
ピストン7および15と共通のシリンダ6内の通路との
間の密封は図示しない従来屋のシールまたはリングの手
段を用いて得られる。
この実施態様において、駆動ピストン15は中央に凹部
16を有しており、その内側においては変位ピスト/7
の棒8は移動自在である。
16を有しており、その内側においては変位ピスト/7
の棒8は移動自在である。
駆動ピストン15の棒19はリニア交流発電機21の可
動磁気回路20を担持する。
動磁気回路20を担持する。
一般にリニア発電機、またはとくに引出線21で示され
るIJ ニア交流発電機21、によって供給される電流
は巻線22の端子に受けられ、それらの巻線へは、この
ようにして発生される電流の周期の小部分の時間に亘っ
て例えば緩衝蓄電池によって供給される破線23で象徴
的に示される励起電流が供給される。
るIJ ニア交流発電機21、によって供給される電流
は巻線22の端子に受けられ、それらの巻線へは、この
ようにして発生される電流の周期の小部分の時間に亘っ
て例えば緩衝蓄電池によって供給される破線23で象徴
的に示される励起電流が供給される。
これらの巻線22は駆動ピストン15の運動における変
位の2つの方向における電気エネルギを回収しかつ各移
動部品への力を均衡させるための2つの連結部分によっ
てつくられるのが有利である。これらの2つの部分は可
動部品20とと4に数10分の1ミリメートル程度の小
さな?!隙を画成する。励起電流23の制御はたとえば
サイリスクのごとき電力部品を用いて得られる。
位の2つの方向における電気エネルギを回収しかつ各移
動部品への力を均衡させるための2つの連結部分によっ
てつくられるのが有利である。これらの2つの部分は可
動部品20とと4に数10分の1ミリメートル程度の小
さな?!隙を画成する。励起電流23の制御はたとえば
サイリスクのごとき電力部品を用いて得られる。
駆動ピストン15の移動期間中に亘ってこの有用な電流
が得られることになる。これは電池の充電に用いれば有
利である。
が得られることになる。これは電池の充電に用いれば有
利である。
別の代替的実施態様に従えば、可動磁性回路は永久磁石
によってつくられる。
によってつくられる。
リニア・モータ12への供給電流は予じめ適当な形式の
ものにしたあとで交流発電機21によってつくられる電
流から直接的に取られるか、または上記の交流発電機2
1によって充電された電池を介して供給される。
ものにしたあとで交流発電機21によってつくられる電
流から直接的に取られるか、または上記の交流発電機2
1によって充電された電池を介して供給される。
符号25でブロック式に示されている電子式調整手段に
よって、上に詳述した方法に従ってスターリング・モー
タの各種の作動パラメータを、上記手段25で終る破線
においてブロック式に示される指令および制御信号を用
いて制御することが可能になる。
よって、上に詳述した方法に従ってスターリング・モー
タの各種の作動パラメータを、上記手段25で終る破線
においてブロック式に示される指令および制御信号を用
いて制御することが可能になる。
とくに、変位ピストン7と駆動ピストン15との相対的
運動量における位相ずらせの制御はそれらの各位置Xd
およびX、から出発する&lSによって記号的に示され
るが、これらの位置は各ピストンの平衡位置に関するも
のである。
運動量における位相ずらせの制御はそれらの各位置Xd
およびX、から出発する&lSによって記号的に示され
るが、これらの位置は各ピストンの平衡位置に関するも
のである。
熱源18に対する指令は、バーナに先行してンレノイド
弁によって制御されることが有利であるところの燃料供
給量の値を示すととによって生起されるか、またはバー
ナよりもあとにおいて例えば温度のごとき作動流体の熱
力学的変数、その葎は腔5aの壁に設けた感知器によっ
て与えられる。
弁によって制御されることが有利であるところの燃料供
給量の値を示すととによって生起されるか、またはバー
ナよりもあとにおいて例えば温度のごとき作動流体の熱
力学的変数、その葎は腔5aの壁に設けた感知器によっ
て与えられる。
の指示によって生起される。
符号24で示されるエネルギ消費体の要件によっては、
熱源18によって供給される熱レベルの調整は、この場
合、電子式調整手段25を用いて得られる。この電子式
調整手段は、例えば、ルノイド弁を制御するかたわG?
機械をその最適作動点へ適応させつつ燃料供給量を調節
するのである。
熱源18によって供給される熱レベルの調整は、この場
合、電子式調整手段25を用いて得られる。この電子式
調整手段は、例えば、ルノイド弁を制御するかたわG?
機械をその最適作動点へ適応させつつ燃料供給量を調節
するのである。
第2図に示す実施態様において、変位ピストン7および
駆動ピストン15の運動は少くとも1個の導管によって
互いに連通する2つの別々の腔5および6内で行なわれ
、この導管26は最小限の圧力ロスをもたらすものであ
って、しかも腔5の低温部5bを腔60室60へ接続す
るのである。
駆動ピストン15の運動は少くとも1個の導管によって
互いに連通する2つの別々の腔5および6内で行なわれ
、この導管26は最小限の圧力ロスをもたらすものであ
って、しかも腔5の低温部5bを腔60室60へ接続す
るのである。
図示のものの場合には、電力は2つのリニア発電機によ
って供給され、それの駆動ピストン15凰および15b
は対向して作動する。その際に%もしも電力が対をなし
て作動する複数個のリニア交流発電機かまたは1個の単
一交流発電機によって供給されるようにしてもこの発明
の範囲から逸脱するものではない。同様に、図示の場合
において、変位ピスト/7への駆動がリニア・モータに
よって与えられるのであるが、このことが腔5内に位置
する回転式電気モータによって生起されるようにしても
この発明の範囲から逸脱するものではない。
って供給され、それの駆動ピストン15凰および15b
は対向して作動する。その際に%もしも電力が対をなし
て作動する複数個のリニア交流発電機かまたは1個の単
一交流発電機によって供給されるようにしてもこの発明
の範囲から逸脱するものではない。同様に、図示の場合
において、変位ピスト/7への駆動がリニア・モータに
よって与えられるのであるが、このことが腔5内に位置
する回転式電気モータによって生起されるようにしても
この発明の範囲から逸脱するものではない。
第1の別形式においては、2つの駆動ピストンの対向面
はそれぞれダンパ材62によって被覆されている。
はそれぞれダンパ材62によって被覆されている。
#I2の別形弐においては、この室30は隔壁31によ
って対称的な2つの部分に分割されている。
って対称的な2つの部分に分割されている。
この隔壁61はダ/バ材によって構成され、その目的は
駆動ピストンの2つの面の機械的接触を防止することに
ある。このようにして形成された各腔は、その際に、流
れを上V各腔へそれぞれ均畔に分配する導管26によっ
て腔5の低温部5bへ接続される。
駆動ピストンの2つの面の機械的接触を防止することに
ある。このようにして形成された各腔は、その際に、流
れを上V各腔へそれぞれ均畔に分配する導管26によっ
て腔5の低温部5bへ接続される。
この構成は、駆動ピスト/15の中央の凹部内における
変位ピスト/7の棒8の摺動によって生起する書封およ
び摩擦の問題を除去することを可能にするe他方、単一
シリンダの利点はそれが死体積を全く呈しないことにあ
り、2つのピストン7および15は極限において互いに
接触するに至りうるわけである。
変位ピスト/7の棒8の摺動によって生起する書封およ
び摩擦の問題を除去することを可能にするe他方、単一
シリンダの利点はそれが死体積を全く呈しないことにあ
り、2つのピストン7および15は極限において互いに
接触するに至りうるわけである。
単に図示のために、各駆動ピスト/の運動のための案内
手段は第2図に符号66で線図的に示されている。
手段は第2図に符号66で線図的に示されている。
この発明に係る機械においては、モータおよび各発電機
を構成する素子は熱源18から可及的に遠隔に位置して
いる。
を構成する素子は熱源18から可及的に遠隔に位置して
いる。
第1図および第2図に示す各実施態様において、シリン
ダ(複数でありうる)6、および各熱交換器を含む回路
1Fi密封ハウジング内へ一体化されており、そのハウ
ジング内において作動流体は、静止状態では、数10バ
ール、たとえば40パールの圧力となっている。
ダ(複数でありうる)6、および各熱交換器を含む回路
1Fi密封ハウジング内へ一体化されており、そのハウ
ジング内において作動流体は、静止状態では、数10バ
ール、たとえば40パールの圧力となっている。
第1図はこの発明の好ましい一実施態様の線図的軸方向
の断面図。 第2図はこの発明の別な実施態様の線図的軸方向の断面
図である。 2・・・高温熱交換器;6・・・再生器;4・・・低温
熱交換器;5・・・腔;6・・・ハウジング;7・・・
質位ピストン;12・・・リニア電気モータ;15・・
・駆動ピストン;21・・・+7 =ア交流発電機;2
2・・・巻線;26・・・励起電流;24・・・エネル
ギ消費体;25・・・電子式調整手段;61・・・隔壁
;62・・・ダンパ材。 %許ttSIl1人: ヘルタンーエ・コンパニ代理人
:弁理士海津保三 同 :弁理士 平 山 −幸 第1頁の続き 0発 明 者 マルセル・ビニール・ル・ナブール フランス国69760リモネスト・ ルート・ド・う・ギャルド34 0発 明 者 ジャン・フランソヮ・ジョルジュ・エメ
・ベレラン フランス国92100ブルゴーニュ ・リュ・ド・パリ33 0発 明 者 ジョーゼ・リヴアラン フランス国78370プレシール・ リュ・ド・う・ヴエロヌリ15 0発 明 者 マルセル・オーギュスタン・ジョセフ・
シャツ フランス国95200サルセル・リ ュ・ド・ソルス1ビス
の断面図。 第2図はこの発明の別な実施態様の線図的軸方向の断面
図である。 2・・・高温熱交換器;6・・・再生器;4・・・低温
熱交換器;5・・・腔;6・・・ハウジング;7・・・
質位ピストン;12・・・リニア電気モータ;15・・
・駆動ピストン;21・・・+7 =ア交流発電機;2
2・・・巻線;26・・・励起電流;24・・・エネル
ギ消費体;25・・・電子式調整手段;61・・・隔壁
;62・・・ダンパ材。 %許ttSIl1人: ヘルタンーエ・コンパニ代理人
:弁理士海津保三 同 :弁理士 平 山 −幸 第1頁の続き 0発 明 者 マルセル・ビニール・ル・ナブール フランス国69760リモネスト・ ルート・ド・う・ギャルド34 0発 明 者 ジャン・フランソヮ・ジョルジュ・エメ
・ベレラン フランス国92100ブルゴーニュ ・リュ・ド・パリ33 0発 明 者 ジョーゼ・リヴアラン フランス国78370プレシール・ リュ・ド・う・ヴエロヌリ15 0発 明 者 マルセル・オーギュスタン・ジョセフ・
シャツ フランス国95200サルセル・リ ュ・ド・ソルス1ビス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ピストンを有するとともにスターリング熱力学的サ
イクルを用いて作動する熱モータによって発生した機械
エネルギを電気エネルギへ変換する変換装置であって、
この変換装置は圧力下において完全密閉されたハウジン
グを含むユニットヘ一体化され、しかもその外側への機
械的接続なく、またその内部においては変位ピストンの
移動によって誘起される圧力の変化はなんらの接続体を
用いるこ表な−〈発電機の可動磁性部品を駆動する少く
とも1つの駆動ピストンの面へ直接に伝送されることを
特徴とする、上記変換装置。 2)各前記駆動ピストンはリニア発電機の可動磁性部品
へ剛固に連結されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項KV、載の変換装置。 3)前記リニア発電機は+7 =ア交流発電機である、
特許請求の範囲第2項に記載の変換装置。 4)前記変換装置は同一の円筒状の腔内における反対の
交番運動によって駆動される2つの駆動ピストンを含み
、これらの運動は対向する2つのピストンのそれぞれの
面が1つの室を画成する平衡位置から開始し、この室は
上記円筒状の腔の低温部に連通しており、またこの腔内
において前記変位ピストンは最小の圧力ロスを与える少
くとも1つのチャンネルを介して移動することを特徴と
する特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記
載の変換装置。 5)前記2つのピストンの互いに対向する各面はダンパ
材で被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第
4項に記載の変換装置。 6)前記2つのピストンの対向する各面によつ、て画成
される前記室はダンパ材によって構成される隔壁によっ
て対称的な2つの部分に分離されており、これら各部分
は、前記変位ピスト/が上記部分のそれぞれ内へ流れを
均岬に分配する1つの導管を介して中を移動する腔の前
記低温部に連通することを特徴とする特許請求の範囲第
4項に記載の変換装置。 7)前記変位ピストンの交番運動は前記腔内に組み込ま
れた回転式電気モータによって維持されることをIVl
llとする、特許請求の範囲第4項、第5項または第6
項のいずれかに記載の変換装置。 8)前記変位ピストンの交番運動はリニア電気モータに
よって維持され、しかもその電気モータの可動磁性部品
は上記変位ピスト/へ接続されており、また上記部品へ
の供給電減は前記発電機から供給される電流が適当な形
にされたあとでこの電流から取られるか、または独立し
た電気エネルギ源から取られることを特徴とする特許請
求の範囲第1項ないし第6項に記載の変換装置。 運動は前記同一の円筒状の腔内において共線的であり、
また上記各ピスト/のそれぞれの棒は同軸であり、その
うちの上記、変位ピスト/へ接続され丸棒は上記駆動ピ
スト/の本体内に形成された中央部の凹部内で摺動自在
である仁とを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の
変換装置。 10)前記変位ピストンおよび駆動ピストンの運動の周
波数ならびKそれらの位相ずらせを決定するこれら2つ
のピストン間の連結パラメータは電子・機械手段へのお
よびそこからの供給電流および出力電流を特徴とする電
気的値に対する電子式調整手段によって制御され、従っ
て前記変換装置の作動を可変的作動制約へ適合させうる
ことを特徴とする特許請求の範囲第7項ないし第9項の
いずれかに記載の変換装置。 11) 連結された機械系の運動の周波数が前記手段
によって賦課されるときK、前記2つのピストンの各運
動間における位相ずらせは例えば瞬間電圧のごとき電子
・機械手段へのおよびそこからの供給電纜および出力電
流を特徴とする2つの電気的値の間で作動する在来技術
の位相制御手段によって与えられることを特徴とする特
許請求の範囲第10項に記載の変換装置。 12)各前記ピストンの運動間の位相すらせが前記手段
によって賦課される際に、連結された前記機械系の運動
の周波数は駆動用の前記モータへの供給電圧の周波数に
よって制御されることを特徴とする特許請求の範囲第1
0項に記載の変換装置。 13)前記駆動ピストンの運動の幅は前記+7 ニア・
モータへの供給電圧の振@における変化を用いるか、1
+は上記電圧のパルスの周期的関係を変化させるところ
の1チlツバ”として知られている従来技術の電子手段
を用いて制御されることを特徴とする特許請求の範囲第
8項および第9項のいずれかに記載の変換装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8114185 | 1981-07-21 | ||
FR8114185A FR2510181A1 (fr) | 1981-07-21 | 1981-07-21 | Convertisseur d'energie thermique en energie electrique a moteur stirling et generateur electrique integre |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5828577A true JPS5828577A (ja) | 1983-02-19 |
Family
ID=9260724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57125242A Pending JPS5828577A (ja) | 1981-07-21 | 1982-07-20 | スタ−リング・モ−タおよびこれと一体的な発電機を用いる機械エネルギを電気エネルギに変換するための変換装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4511805A (ja) |
EP (1) | EP0070780A1 (ja) |
JP (1) | JPS5828577A (ja) |
FR (1) | FR2510181A1 (ja) |
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---|---|---|---|---|
JPS59501472A (ja) * | 1982-07-27 | 1984-08-16 | メカニカル・テクノロジイ・インコ−ポレ−テツド | 共振フリーピストン・スターリング・エンジンおよびその制御方法 |
JPS628597A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-16 | ヤ−コプ ゼン | 密封装置 |
JPS6357346U (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | ||
JPH01164256A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-28 | Aisin Seiki Co Ltd | リニア発電機 |
JPH09510534A (ja) * | 1994-03-21 | 1997-10-21 | サンパワー アイ エヌ シー. | 往復運動物体を中心位置に向けるための撓性連結機構を有する流体ベアリング |
JP2019510184A (ja) * | 2016-02-08 | 2019-04-11 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 極低温冷凍装置 |
Families Citing this family (83)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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