JPS5877144A - Stirling-cycle machine - Google Patents

Stirling-cycle machine

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JPS5877144A
JPS5877144A JP17065281A JP17065281A JPS5877144A JP S5877144 A JPS5877144 A JP S5877144A JP 17065281 A JP17065281 A JP 17065281A JP 17065281 A JP17065281 A JP 17065281A JP S5877144 A JPS5877144 A JP S5877144A
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JP
Japan
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machine
compressor
displacement device
piston
electromagnetic
Prior art date
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Application number
JP17065281A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ゴ−ドン・ダビ−
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National Research Development Corp UK
National Research Development Corp of India
Original Assignee
National Research Development Corp UK
National Research Development Corp of India
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスターリング(St irl ing )  
熱力学サイクルを用いた機械に関する。そのような機械
は、周知のように、2つの必須の可動部分の各々の少く
とも1つを含み、それらの部分の運動は互いに似ている
がある限度内において位相がずれている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is based on Stirling
Concerning machines using thermodynamic cycles. Such machines, as is known, include at least one of each of two essential moving parts, the motions of which are similar to each other but out of phase within certain limits.

これら部分の1つは通常変位装置として刈られ、しばし
ばシリンダ内部の間隙をともなって動き得るプランジャ
ーを備え、それにより多量のガスをシリンダの2つの端
部間で交互の方向に、移動させる。変位装置の一端が他
端に比べて冷たい状態に保たれるのはこのサイクルの特
徴であり、したがって(熱ポンプとして作動する)スタ
ーリング機械は冷凍機に使用される。変位装置の比較的
熱い端部は、典型的にはシリンダ内で可動なピストンを
備えてコンプレッサと呼ばれる機械のもう1つの必須の
可動部分に熱交換器を介して接続される。
One of these parts is usually configured as a displacement device, often comprising a plunger movable with a gap inside the cylinder, thereby displacing a quantity of gas in alternating directions between the two ends of the cylinder. It is a feature of this cycle that one end of the displacement device is kept cold compared to the other end, so a Stirling machine (acting as a heat pump) is used in the refrigerator. The relatively hot end of the displacement device is connected via a heat exchanger to another essential moving part of the machine called a compressor, typically comprising a piston movable within a cylinder.

この可動部分は機械と機械作業の間のインターフェース
を構成し、機械が熱ポンプとして働くときは、この部分
は外部から駆動される。しかし、機械が逆方向に、すな
わちエンジンとして働くときは、変位装置の両端の間に
適当な温度差を維持するため外部動力が使用される。そ
の結果生じる機械内部の圧力の脈動はコンプレッサのピ
ストンを駆動して外部的な機械作業をさせる。
This moving part constitutes the interface between the machine and the machine work, and when the machine acts as a heat pump, this part is driven externally. However, when the machine operates in reverse, or as an engine, external power is used to maintain a suitable temperature differential across the displacement device. The resulting pressure pulsations inside the machine drive the compressor pistons to perform external mechanical work.

コンプレッサ/膨張器が例えば「コイルと磁石」形式の
電磁装置に接続されることは知られており、この電磁装
置は機械がエンジンとして働くときは電気工ネルキーを
発生し、機械が熱ポンプとして働くときはそのようなエ
ネルギーを受けて外部のコンプレッサ駆動装置として働
く。幾つかの形式のスターリング熱ポンプが知られてお
り、そのような熱ポンプでは変位装置は「自由ピストン
」として働き、適切々固有周波数の振動を得るように設
計することにより、コンプレッサ自体の運動からの適切
な位相差を示す運動をともねって変位装置はコンプレッ
サ出力に応答する。しかし、もつとしばしば変位装置と
コンプレッサは両方とも駆動され、駆動装置は機械装置
により接続され、それにより位相差は制御され得る。こ
れらの機械装置は複雑になる可能性がある。変位装置お
よびコンプレッサの運動の振幅の制御も困難である。
It is known that compressors/expanders are connected to electromagnetic devices, for example of the "coil and magnet" type, which generate electrical energy when the machine works as an engine, and when the machine works as a heat pump. When it receives such energy, it acts as an external compressor drive device. Several types of Stirling heat pumps are known in which the displacement device acts as a "free piston" and is decoupled from the motion of the compressor itself by being designed to obtain oscillations of appropriate natural frequencies. The displacement device responds to the compressor output with a motion that exhibits the appropriate phase difference between the two. However, often both the displacement device and the compressor are driven, and the drive device is connected by a mechanical device, so that the phase difference can be controlled. These mechanical devices can be complex. Controlling the amplitude of movement of the displacement device and compressor is also difficult.

電磁的運動制御装置を変位装置に接続し、この装置と既
にコンプレッサに結合された電磁装置の両方を一緒に制
御することにより、機械のこれら2つの可動部分の位相
差および振幅を調整し制御する問題は大いに単純化され
るという認識に本発明は帰因する。
By connecting an electromagnetic motion control device to the displacement device and jointly controlling both this device and the electromagnetic device already coupled to the compressor, adjust and control the phase difference and amplitude of these two moving parts of the machine The invention results from the realization that the problem is greatly simplified.

本発明は変位装置とコンプレッサを備えたスター1ノン
グ・サイクル機械を含み、機械の1つの動作モードでは
コンプレッサの動力源として働き、他方のモードでは被
駆動電気工ネルキー源として働く電磁装置にコンプレッ
サが接続され、変位装置とコンプレッサの運動間の関係
が第2の電磁装置により制御される。
The present invention includes a Star 1 non-cycle machine with a displacement device and a compressor, with the compressor connected to an electromagnetic device that serves as a power source for the compressor in one mode of operation of the machine and as a source of driven electrical energy in the other mode of operation. The second electromagnetic device is connected and the relationship between the movement of the displacement device and the compressor is controlled by the second electromagnetic device.

第2の電磁装置は変位装置のストロークを制御するよう
に働く。この装置はまた変位装置のプランジャーにより
担持されて静止磁石の磁界内で動き得るコイルを備える
。コイルは可変抵抗と直列接続され、それにより変位装
置プランジャーの運動に対するその影響を変化させる。
The second electromagnetic device serves to control the stroke of the displacement device. The device also includes a coil carried by the plunger of the displacement device and movable within the magnetic field of the stationary magnet. The coil is connected in series with a variable resistance, thereby varying its influence on the movement of the displacement device plunger.

したがって上述の場合には、第2の電磁装置は、変位装
置プランジャーが他の動力源により、例えば被駆動コン
プレッサへの自由応答において実行させられる運動の可
変制動をもたらす。またはその代りとして、第2の電磁
装置は変位装置を確実に駆動することもでき、コイルは
電源に接続される。これは好適にはコンプレッサを駆動
するかまたはコンプレッサにより駆動されるのと同じ電
源であり、適当な移相装置が電源と電磁装置の1つの間
に設けられ、変位装置およびコンプレッサ/膨張器によ
り実行される運動が等しい周波数であるが、機械が作動
しているスターリング・サイクルにとって必要な程度位
相がずれていることを保証する。
In the case described above, the second electromagnetic device thus provides a variable damping of the movement that the displacement device plunger is caused to perform in free response to another power source, for example to a driven compressor. Alternatively, the second electromagnetic device can also positively drive the displacement device, and the coil is connected to a power supply. This is preferably the same power supply that drives or is driven by the compressor, and a suitable phase shifting device is provided between the power supply and one of the electromagnetic devices, carried out by the displacement device and the compressor/expander. This ensures that the motions performed are of equal frequency, but out of phase to the extent necessary for the Stirling cycle on which the machine is operating.

さらに電磁装置は位置、速度または加速度を感知しかつ
変位装置またはコンプレッサのいずれか一方の可動部分
、またはそれら両方と関係するトランスジューサを備え
ることができ、それらトランスジューサの出力はこれら
可動部分の運動および相対運動の制御を改善するために
用いられる。
Further, the electromagnetic device may include a transducer that senses position, velocity, or acceleration and is associated with moving parts of either the displacement device or the compressor, or both, the output of which transducer detects the motion and relative Used to improve motor control.

例えば、機械が熱ポンプとして作動しているとき、コン
プレッサと関係するトランスジユーサの出力は駆動装置
を制御するために使用され得るので、コンプレッサのピ
ストンはそのシリンダの端部を打突することを避けなが
ら最大限の振幅のストロークで常に運動する。そのよう
な改善された制御は、周囲温度および(または)l!l
!械の熱負荷が変化しているとき、または機械が全体と
して可動でありかつ加速または状態の変化を受けるとき
、特に恩恵を有する。同様に、変位装置に関連するトラ
ンスジューサは変位装置プランジャーの運動ノ振幅を制
御し、さらに機械の出力を制御する手段としてのコンプ
レッサ/膨張器の位相と関連してその位相を制御するた
めに用いられる。プシンジャー位置を連続監視すること
なく変位装置およびコンプレッサの間の正確な位相差を
得ることはこれら画部分の運動が正弦波状であるときは
比較的簡単であるとは言え、そのような監視を用いれば
もつと複雑な非正弦波的運動を達成することが一層可能
になる。例えば、コンプレッサのピストンが正弦波運動
を実行すると、最適なスターリング・サイクル動作のた
めには、変位装置プランジャーの運動は時々同じ周波数
でかつ位相がずれているが完全には正弦波的でない状態
にある必要がある。
For example, when the machine is operating as a heat pump, the output of the transducer associated with the compressor may be used to control the drive so that the compressor piston does not strike the end of its cylinder. Always exercise with maximum amplitude strokes while avoiding. Such improved control can reduce ambient temperature and/or l! l
! It has particular benefits when the thermal load on the machine is changing, or when the machine is entirely mobile and undergoing acceleration or changes in conditions. Similarly, the transducer associated with the displacement device is used to control the amplitude of movement of the displacement device plunger and further to control its phase in conjunction with the phase of the compressor/expander as a means of controlling the output of the machine. It will be done. Although it is relatively easy to obtain accurate phase differences between the displacement device and the compressor without continuous monitoring of pushinger position when the motion of these sections is sinusoidal, it is difficult to use such monitoring. This makes it even more possible to achieve complex non-sinusoidal movements. For example, if a compressor piston performs a sinusoidal motion, then for optimal Stirling cycle operation, the displacement device plunger motion must be sometimes at the same frequency and out of phase, but not completely sinusoidal. It must be in

本発明は特に冷凍機として働くスターリング・サイクル
機械に適合し、さらにまた、変位装置部材およびコンプ
レッサ部材を備えたスターリング・サイクル機械を作動
する方法をも含み、これら部材の1つは第1の電磁装置
により駆動され、もう1つは少くとも第2の電磁装置に
より制御され、両電磁装置は外部変動の能力を有する装
置により相互に関係づけられ、それにより変位装置およ
びコンプレッサの運動の相対位相および(′または)振
幅は動作条件の変動に合致するように変更され得る。
The invention is particularly adapted to a Stirling cycle machine serving as a refrigerator and also includes a method of operating a Stirling cycle machine comprising a displacement device member and a compressor member, one of which is connected to a first electromagnetic one driven by a second electromagnetic device, the other controlled by at least a second electromagnetic device, both electromagnetic devices being interrelated by a device having the capability of external variations, whereby the relative phases of the movements of the displacement device and the compressor and ('or) amplitude may be varied to meet variations in operating conditions.

本発明はまた特許請求の範囲により規定され、その内容
は本明細書の開示の一部を形成するものと見なされるべ
きである。次に本発明は一例として添付の図面に関して
詳述される。
The invention is also defined by the claims, the contents of which are to be considered as forming part of this disclosure. The invention will now be described in detail, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.

第1図は変位装置1とコンプレッサ2を含み、熱交換器
3により連絡し、ヘリウムのようなガス状作動媒体を含
むスターリング機械を示す。機械はあたかも全体として
熱ポンプとして作動するかのように記載され、装置?は
確実に駆動されるが、機械は逆方向に作動しモータとし
て動作することができ、その場合は動力が装置2から引
き出されることか理解されるべきである。
FIG. 1 shows a Stirling machine comprising a displacement device 1 and a compressor 2, communicated by a heat exchanger 3 and containing a gaseous working medium such as helium. Is the machine described as if the machine operated as a whole as a heat pump? is positively driven, but it should be understood that the machine can be operated in the opposite direction and act as a motor, in which case power is drawn from the device 2.

あるスターリング・サイクルの機械において習慣である
ように、変位装置1はシリンダ5内で動くことができか
つそれから小さな環状間隙により隔てられているピスト
ン4を備える。間隙の壁は再生熱交換器として働き、シ
リンダ内でのピストンの前後運動はガスをシリンダのめ
くら端または末端8と反対端9の間で交互の方向に間隙
6を介して変位させ、このサイクルの動作は端8を比較
的冷たく、端9を比較的暖かくする。端9は熱交換器3
に隣接する。コンプレッサ2は第1の電磁装置13によ
りロッド12を介して駆動されるピストン11を含むシ
リンダ10を備え、装置13は機械のこの動作モードで
はモータとして働き、かつ逆のモードではもちろん発電
機として働く。
As is customary in some Stirling cycle machines, the displacement device 1 comprises a piston 4 movable within a cylinder 5 and separated from it by a small annular gap. The walls of the gap act as a regenerative heat exchanger, and the back and forth movement of the piston within the cylinder displaces the gas through the gap 6 in alternating directions between the blind or end 8 and opposite end 9 of the cylinder, and this cycle The operation of causes end 8 to be relatively cool and end 9 to be relatively warm. End 9 is heat exchanger 3
adjacent to. The compressor 2 comprises a cylinder 10 containing a piston 11 driven through a rod 12 by a first electromagnetic device 13, which acts as a motor in this mode of operation of the machine and of course as a generator in the opposite mode. .

ピストン4はロッド14の一端に接続され、ロッド14
をハウジング16の固定構造に接続する2つの平らな螺
旋形スプリング15により軸方向移動をしいられる。ハ
ウジング16はまた固定および可動部分を含む第2の電
磁装置を包囲している。固定部分は永久磁石17とコア
18を有する。
The piston 4 is connected to one end of the rod 14, and the piston 4 is connected to one end of the rod 14.
The axial movement is directed by two flat helical springs 15 connecting the housing 16 to a fixed structure. Housing 16 also encloses a second electromagnetic device that includes fixed and movable parts. The fixed part has a permanent magnet 17 and a core 18.

可動部分はロッド14により担持された台21のリム2
0の上に担持された円筒コイル19を備える。気密シー
ル14αがガス状作動媒体を含む機械の各部分から変位
装置駆動機構を隔離する。
The movable part is the rim 2 of the platform 21 carried by the rod 14.
A cylindrical coil 19 is carried on the cylindrical coil 19. A gas-tight seal 14α isolates the displacement device drive mechanism from parts of the machine containing the gaseous working medium.

スターリング・サイクルの効率的な作動のためには、変
位装置のピストンとコンプレッサが適当な振幅および同
じ周波数で、しかし、少くとも位相がずれて、かつ出来
るだけ異なった運動パターンで撮動することが必要であ
る。第1図は本発明による1方法を示し、それによると
、ピストン4および11の運動は周波数が等しく、類似
のパターン(例えば、一般に正弦波)ではあるが異なっ
た位相の撮動運動に維持され得る。第1図では、第2の
電磁装置は電磁モータとして働き、ピストン4を確実に
駆動し、交番EMF源26は位相角変更装置28および
電力増幅器29を介してコイル19に接続される。次に
、第1の電磁装置13はコンプレッサ2のピストン11
を駆動するモータとして働き、ロッド12により担持さ
れた台31上に支持されたコイル30を備え、固定磁石
32およびコア38の磁界内で可動である。コイル30
は電力増幅器27を介して同じ交番EMF発生器26に
接続される。発生器26の出力に応答してピストン4お
よび11は同じ周波数で正弦波状に往復運動し、装置2
8の調節により2つのピストンの相対位相は変化され得
る。
For efficient operation of the Stirling cycle, the piston of the displacement device and the compressor must be moved with appropriate amplitude and the same frequency, but at least out of phase and with different movement patterns as much as possible. is necessary. FIG. 1 shows one method according to the invention, according to which the motions of pistons 4 and 11 are maintained in a similar pattern (e.g., generally sinusoidal), but different phase capture motion with equal frequency. obtain. In FIG. 1, the second electromagnetic device acts as an electromagnetic motor and positively drives the piston 4, and the alternating EMF source 26 is connected to the coil 19 via a phase angle changing device 28 and a power amplifier 29. Next, the first electromagnetic device 13 is connected to the piston 11 of the compressor 2.
comprises a coil 30 supported on a platform 31 carried by a rod 12 and movable within the magnetic field of a fixed magnet 32 and a core 38. coil 30
are connected to the same alternating EMF generator 26 via a power amplifier 27. In response to the output of the generator 26, the pistons 4 and 11 reciprocate sinusoidally at the same frequency, causing the device 2
By adjusting 8, the relative phase of the two pistons can be changed.

装置28として使用するのに好適な電子式移相装置が現
在容易に入手できかつ比較的低価格であり、単一の動力
源が機械的結合により2つのピストンに接続された従来
技術の多くの機械におけるよりも簡単かつコンパクトに
、第1図に関して上述した装置が変位装置およびコンプ
レッサのピストン運動間において必要な振幅および位相
関係を得ることを可能にする。しかし、本発明は、コン
プレッサ・ピストンのみが確実に駆動され、変位装置の
コンプレッサ出力への自由応答が同じ周波数であるが適
当な移相および振幅で変位装置が撮動するといったもの
になるように変位装置が設計されている別の周知の形式
のスターリング・サイクル機械の利点をも適用され得る
。「ビール(Beat)」型機械はこのように働く周知
のスターリング・エンジンの1つである。そのような自
由応答を正確に達成しかつ持続するには、先ず正確な設
計および製造、次に綿密な保守が必要とされることは容
易に理解されるであろう。本発明は、そのような正確な
初期製造の必要なしに少くとも正しい振幅を達成し、万
一使用中に変動があっても簡単な調節で回復する見込を
もたらす。本発明のこの特徴による機械においては、第
1図におけるヨウに、コンプレッサ・ピストン11は電
力増幅器27を介して発生器26から付勢される電磁モ
ータ18により駆動される。しかし、第2の電磁装置の
コイル19はもはや発生器26に接続されていない。そ
の代り、第2図に示すように、コイルは単に可変抵抗8
5に直列接続される。コイルと抵抗の直列結合は次に可
変ダンパとして働き、それにより、熱交換器8を介して
コンプレッサ2から受取る脈動出力に対する変位装置ピ
ストン4の運動、特に応答の振幅が変更されることがで
きる。機iの効率はコンプレッサおよび変位装置、特に
後者のストロークの振幅を最適化することに精確に依存
するので、機械の作動中に変位装置ピストンノ(同シく
コンプレッサ・ピストンの)ストロークの振幅を変更す
る能力は価値がある。常にではないが、一般に最適な振
幅は正に最も重要なことでろり、それはピストンがその
シリンダの端壁を打突する危険を生じることなしに可能
である。機械の始動時にこれらの振幅が得られるように
機械が調整されると、機械の運転または周囲条件の変動
のいずれかによりもたらされる変位装置またはコンプレ
ッサの温度の変化は、使用中にその振幅が修正されない
限りピストン・ストロークを有害に変化させるであろう
Electronic phase shifting devices suitable for use as device 28 are now readily available and relatively low cost, and many of the prior art devices in which a single power source was connected to the two pistons by a mechanical coupling are now readily available and relatively inexpensive. The device described above with respect to FIG. 1 makes it possible to obtain the necessary amplitude and phase relationship between the displacement device and the piston movement of the compressor more simply and compactly than in a machine. However, the present invention ensures that only the compressor piston is driven and the free response of the displacement device to the compressor output is such that the displacement device captures at the same frequency but with an appropriate phase shift and amplitude. The advantages of other known types of Stirling cycle machines in which the displacement device is designed can also be applied. The "Beat" type machine is one well-known Stirling engine that works in this way. It will be readily appreciated that accurately achieving and sustaining such free response requires, first, accurate design and manufacturing, and then careful maintenance. The present invention achieves at least the correct amplitude without the need for such precise initial manufacturing, and offers the possibility of recovering any fluctuations during use with simple adjustments. In a machine according to this aspect of the invention, as shown in FIG. However, the coil 19 of the second electromagnetic device is no longer connected to the generator 26. Instead, the coil is simply a variable resistor 8, as shown in FIG.
5 in series. The series combination of coil and resistor then acts as a variable damper, whereby the movement, in particular the amplitude of the response, of the displacement device piston 4 to the pulsating power received from the compressor 2 via the heat exchanger 8 can be varied. Since the efficiency of machine i depends precisely on optimizing the stroke amplitude of the compressor and the displacement device, especially the latter, it is necessary to change the stroke amplitude of the displacement device piston (also of the compressor piston) during operation of the machine. The ability to do so is valuable. Generally, but not always, an optimum amplitude is what is of the utmost importance, and that is possible without running the risk of the piston hitting the end wall of its cylinder. Once the machine is adjusted to obtain these amplitudes at machine start-up, changes in the temperature of the displacement device or compressor brought about either by machine operation or by variations in ambient conditions will cause its amplitude to be corrected during use. This will deleteriously change the piston stroke unless it is done.

第1図および第2図に示す本発明の実例の各々では、そ
のような修正は機械の構造の外部にあってその構造の構
成部分の物理的運動を含まない制御装置の動作により容
易に達成でき、一方、代表的な周知の装置では、修正は
可能でないかまたは機械の封止部分の内部におけるガス
回路の調整によってのみ達成可能である。そのような調
整を可能にするために、ニードル弁のようなものをその
回路の設計に導入しなければならず、そのような弁およ
びその性能を動作条件の変化に応じて容易に変化するよ
うに設定することはしばしば困難である。
In each of the embodiments of the invention shown in FIGS. 1 and 2, such modifications are readily accomplished by the operation of a control system that is external to the structure of the machine and does not involve physical movement of components of that structure. However, in typical known devices, modifications are not possible or can only be achieved by adjusting the gas circuit inside the sealed part of the machine. To enable such adjustment, something like a needle valve must be introduced into the design of the circuit, allowing such a valve and its performance to be easily varied in response to changing operating conditions. is often difficult to set.

第1図および第2図に示される本発明の実施例において
、ピストン11および4の運動の相対位相および特に相
対パターンを変更する範囲は、これら2つのピストンの
瞬時動作の連続的監視に基く制御の欠如により限定され
る。そのような制御は第3図に示す実施例において与え
られる。ここではピストン・ロッド14は装置41の可
動部材40を担持し、装置41はピストン4の位置を監
視するが、その速度または加速度を選択的に監視するこ
とができる。装置41はまた固定コイル42を備え、ピ
ストン11のロッド12はやはり固定コイル45を備え
た同様な監視装置44の可動部材43を担持する。機能
発生能力を有する2つの電子位置制御装置46.47が
設げられ、装置44の出力がこれら2つに与えられ、装
置41の出力は装置47にのみ与えられる。電力増幅器
27は装置46および電源26の両方から入力を受け、
増幅器27の出力はコンプレッサ°モータ13を前のよ
うに駆動する。装置47の出力は第1図の装置28のそ
れのように、増幅器29を介して変位装置モータのコイ
ル19に前のように供給される。そのような制御を用い
て、2つの装置46および47の適当な設定により2つ
のピストンの運動の間におけるもつとすぐれた制御を達
成できる。例えば、温度変化または機械が可動である場
合に加速度により生じる変化する外力により機械が全体
として影響されるとき、そのような制御の融通性は非常
に価値がある。後者の場合は、加速度の監視は特に適切
であることは明らかであろう。特にそのような制御は変
位装置を正弦波状以外に駆動するのを容易にし、既に示
したように、真のスターリング・サイクルは変位装置が
コンプレッサの真に正弦波振動に応答して位相がずれて
かつ正弦波に近いが完全には正弦波でない状態で動くこ
とを要求するので、このことは価値がある。
In the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2, the extent to which the relative phases and especially the relative patterns of the movements of the pistons 11 and 4 are changed is controlled based on continuous monitoring of the instantaneous movements of these two pistons. limited by the lack of. Such control is provided in the embodiment shown in FIG. Here the piston rod 14 carries a movable member 40 of a device 41 which monitors the position of the piston 4, but can selectively monitor its velocity or acceleration. The device 41 also comprises a fixed coil 42, and the rod 12 of the piston 11 carries a movable member 43 of a similar monitoring device 44, which is also provided with a fixed coil 45. Two electronic position control devices 46, 47 with function generation capability are provided, the output of device 44 being applied to these two and the output of device 41 being applied only to device 47. Power amplifier 27 receives input from both device 46 and power supply 26;
The output of amplifier 27 drives compressor motor 13 as before. The output of device 47, like that of device 28 in FIG. 1, is fed as before to the coil 19 of the displacement device motor via an amplifier 29. With such control, by appropriate settings of the two devices 46 and 47, a very good control between the movements of the two pistons can be achieved. Such control flexibility is of great value when the machine is affected as a whole by changing external forces caused, for example, by temperature changes or acceleration when the machine is moving. It will be clear that in the latter case monitoring of acceleration is particularly appropriate. In particular, such control facilitates driving the displacement device in a non-sinusoidal manner, and, as already shown, a true Stirling cycle results in the displacement device being driven out of phase in response to truly sinusoidal oscillations of the compressor. This is valuable because it requires motion close to, but not completely sinusoidal.

第3図に示される制御回路は、機械が熱ポンプとして使
用されるとき変位装置1の冷端8の温度の非常に正確な
フィードバック制御をもたらす。
The control circuit shown in FIG. 3 provides very accurate feedback control of the temperature of the cold end 8 of the displacement device 1 when the machine is used as a heat pump.

そのような制御は温度センサ48を用いて達成でき、セ
ンサ48の出力は追加入力として装置47に供給され変
位装置ピストンの振幅を変える働きをし、装置41およ
び装置48により既にある程度限定された振幅をさらに
限定する。
Such control can be achieved using a temperature sensor 48, the output of which is fed as an additional input to device 47 and serves to vary the amplitude of the displacement device piston, the amplitude already limited to some extent by device 41 and device 48. further limit.

第1図は機械のガス状作動媒体が間隙6を通過する間に
熱を交換するギャップ再生装置として知られる種類の変
位装置ピストン4を示す。その代りに、第4図に示すよ
うにピストン4は中空で金網50のような再生的材料で
満たし、その端壁にガス・ボート51.52を形成する
ことができる。
FIG. 1 shows a displacement device piston 4 of the type known as a gap regenerator, which exchanges heat during the passage of the gaseous working medium of the machine through a gap 6. FIG. Alternatively, as shown in FIG. 4, the piston 4 can be hollow and filled with regenerative material, such as wire mesh 50, forming gas boats 51, 52 in its end walls.

ガスがピストンの内部で前後に通過するとき熱交換が行
なわれるので、ガス短絡を防ぐためピストン4とシリン
ダ5の間に効果的なガス・シールを設けねばならない。
Since heat exchange takes place as the gas passes back and forth inside the piston, an effective gas seal must be provided between the piston 4 and the cylinder 5 to prevent gas shorting.

経験によれば1.螺旋スプリング15によりロッド14
に与えられる正確な心合せは間隙60寸法を非常に小さ
くするので、摩擦接触を要することなく効果的な間隙シ
ールを備えることができる。
According to my experience 1. Rod 14 by helical spring 15
The precise alignment provided by the gap 60 makes the gap 60 dimension so small that an effective gap seal can be provided without the need for frictional contact.

変位装置とコンプレッサを同期するため過去に用いられ
た機械的結合に対する全体としての本発明の別の利点は
、電磁制御装置が可動部分が機械の壁を通過する必要性
を除去することである。したがって、完全に囲繞された
システムが可能であり、高価な作動ガスは機械の内部に
封止することができる。
Another advantage of the present invention as a whole over mechanical couplings used in the past to synchronize displacement devices and compressors is that the electromagnetic control eliminates the need for moving parts to pass through the walls of the machine. A completely enclosed system is therefore possible, and the expensive working gas can be sealed inside the machine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一部を断面で、一部を線図で示すスターリング
・サイクル機械の図、 第2図は変形された機械の線図的断面図、第8図はさら
に別の変形例の各部分の概略図、第4図は第1図に示す
機械の部分的な代替を示す図でるる。 l:変位装置    2:コンプレツサ3:熱交換器 
  4.11:ピストン5ニジリンダ   10ニジリ
ンダ 12.14:ロッド  30:コイル 特許出願人  ナショナル・リサーチ・デイベロブメン
ト・コーポレーション (外2名)
FIG. 1 is a diagrammatic representation of a Stirling cycle machine, partly in section and partly diagrammatically; FIG. 2 is a diagrammatic cross-sectional view of a modified machine; FIG. A partial schematic diagram, FIG. 4, shows a partial alternative to the machine shown in FIG. l: Displacement device 2: Compressor 3: Heat exchanger
4.11: Piston 5 Niji cylinder 10 Niji cylinder 12.14: Rod 30: Coil Patent applicant National Research Development Corporation (2 others)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 変位装置(1)およびコンプレッサ(2)、前記コンプ
レッサに接続されて機械の1つの動作モードではコンプ
レッサ動力源としてかつ別の動作モードでは被駆動電気
エネルギー源として働く第1の電磁装置を備えたスター
リング・サイクル機械において、前記変位装置に接続さ
れてこの変位装置の運動の外部的に変更可能な制御装置
として作動する第2の電磁装置(17,18,19)を
設けたことを特徴とするスターリング・サイクル機械。
Stirling with a displacement device (1) and a compressor (2), a first electromagnetic device connected to said compressor and serving as a source of compressor power in one mode of operation of the machine and as a source of driven electrical energy in another mode of operation of the machine. Stirling cycle machine, characterized in that a second electromagnetic device (17, 18, 19) is provided, which is connected to the displacement device and acts as an externally variable control device of the movement of this displacement device.・Cycle machines.
JP17065281A 1981-10-24 1981-10-24 Stirling-cycle machine Pending JPS5877144A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62126250A (en) * 1985-11-27 1987-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stirling engine
KR20180109659A (en) 2017-03-06 2018-10-08 가부시키가이샤후지쿠라 Optical fiber cutting system

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JPS62126250A (en) * 1985-11-27 1987-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stirling engine
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