KR100503821B1 - 자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법 - Google Patents

자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100503821B1
KR100503821B1 KR10-2002-7002951A KR20027002951A KR100503821B1 KR 100503821 B1 KR100503821 B1 KR 100503821B1 KR 20027002951 A KR20027002951 A KR 20027002951A KR 100503821 B1 KR100503821 B1 KR 100503821B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
coil
switch
circuit
free
Prior art date
Application number
KR10-2002-7002951A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020031174A (ko
Inventor
류벤 지.-엠. 운저
더글라스 이. 케이터
Original Assignee
썬파워, 인코포레이티드
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 썬파워, 인코포레이티드 filed Critical 썬파워, 인코포레이티드
Publication of KR20020031174A publication Critical patent/KR20020031174A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100503821B1 publication Critical patent/KR100503821B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B29/00—Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups
    • F01B29/08—Reciprocating-piston machines or engines not otherwise provided for
    • F01B29/10—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
    • F02B71/04—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
    • 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
    • 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
    • F02G1/045—Controlling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/041—Linear electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1869—Linear generators; sectional generators
    • H02K7/1876—Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts
    • H02K7/1884—Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts structurally associated with free piston engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

자유 피스톤 장치(10)에서, 코일(34)이 하우징에 장착되고 피스톤 부재(38)상의 영구자석(36) 또는 전자석에 자기적으로 결합되어 선형 모터를 형성한다. 상기 코일 및 자석은 본 발명을 실현하기 위해 부가되거나 또는, 자유 피스톤 장치의 일부인 AC 선형 교류발전기나 AC 선형 모터의 일부이다. 시동 중에 충돌 없이 피스톤이 적절하게 센터링될 때까지 상기 코일 및 자석이 DC 선형 모터로서 작동되도록, DC 전류 공급원(42) 및 그 DC 전류 공급원을 코일에 연결하는 스위치(40)는 DC 전류를 코일에 공급한다. DC 공급원 전압은 코일에 일시적으로 가해져서 피스톤을 실린더의 단부 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 이동시킨다. 이러한 것은, 소정 시간 간격동안 DC 를 코일에 가함으로써, 또는 피스톤이 적절한 센터링 위치에 도달한 때를 감지함으로써, 달성된다.

Description

자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법{DC CENTERING APPARATUS FOR FREE PISTON MACHINES AND METHOD FOR INITIATING THE START UP OF THE SAME}
본 발명은 자유 피스톤 스털링 기관(Stirling engines), 냉각기 및 동결냉각기(cryocoolers)를 포함하는 자유 피스톤 열 펌프, 선형 압축기 및 펌프와 같은 자유 피스톤 장치에 관한 것으로서, 특히 AC(교류) 선형 전기 모터 또는 교류발전기(alternator)에 연결되는 자유 피스톤 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 자유 피스톤 장치에 진동 다이나믹 구동(oscillating dynamic drive)이 가해지기 전에, 자유 피스톤 및 그와 관련된 구조물들을 센터링하는 장치이다.
종래 기술은 다양한 자유 피스톤 장치를 제공하여 왔고 앞으로도 그럴 것이다. 자유 피스톤 장치에서, 피스톤은 실린더내에서 선형으로 진동한다. 그러나, 그 피스톤은, 피스톤 변위의 양 단부가 특정의 제한된 경로를 따라 이동하는 부품들을 가지는 크랭크 및 로드 또는 다른 이동 전달 구조물과 같은 기계적인 결합부(linkage)에 의해 제한되지 않는 다는 점에서, 자유롭다. 일반적으로, 자유피스톤의 왕복운동의 진폭은 로드(load) 및 동력의 함수로서 변화된다. 일부 자유피스톤 장치에서, 자유 피스톤은 동력이 향하는 로드의 일부이고, 다른 한편으로는 자유 피스톤이 원동기 또는 구동부의 일부이다. 대개, 자유 피스톤은 그 피스톤과 함께 왕복하는 다른 구조물에 기계적으로 결합(link)된다. 그러한 다른 구조물은 선형 전기 모터 또는 선형 교류발전기를 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 "자유 피스톤 부재"라는 용어는 자유 피스톤과 그 자유 피스톤에 기계적으로 결합되어 자유피스톤과 함께 왕복하는 다른 부품 구조물의 조합을 나타내기 위해 사용된다.
전체 피스톤 부재가 자유롭기 때문에, 의도된 왕복 운동 범위의 일 단부 또는 양 단부에 위치하는 구조물과 자유 피스톤 부재가 충돌하는 경우가 있다. 본 명세서에서, 그러한 구조물을 "단부 벽"으로 칭한다. 일반적으로, "단부 벽"이라는 용어는, 피스톤이 축방향 진동 왕복의 의도된 한계를 넘어서 이동하는 경우에 가격될 수 있는 구조물을 나타낸다.
피스톤 부재가 단부 벽과 충돌하는 것을 피해야 할 필요성은, 피스톤의 양단부에 의해 각각 경계지어지는 2 개의 유체 공간내의 시간 가변성 가스 압력을 피스톤이 받는 장치에서 특히 중요하다. 자유 피스톤이 왕복 운동 범위내에서 선형진동할 때, 축방향 대향 운동의 정점들 사이의 중간인 평균 위치로부터 양 방향쪽으로 그러하다. 피스톤과 실린더 벽 사이의 갭(gap)을 통한 일부 순수 가스 누출은 대개 각 왕복 사이클 중에 하나의 유체 공간으로부터 다른 유체 공간으로 발생하기 때문에, 두 공간내의 가스량은 점차적으로 변한다. 이러한 변화는 왕복운동의 중심이 가스량이 적은 공간을 향해 이동하게 만든다. 이러한 이동이 계속되면, 피스톤이 진동 운동의 하나의 정점에서 단부 벽과 충돌할 수 있을 만큼, 피스톤 중심 위치가 결과적으로 변위될 것이다.
자유 피스톤 장치의 다이나믹한 정상 작동중에 이러한 결과가 발생하는 것을 피하기 위해, 여러가지 다이나믹 센터링 구조물이 사용된다. 이러한 센터링 구조물은 왕복운동의 고정 중심을 유지하는 구조물과, 피스톤 부재 변위를 안전 범위내에서 유지하기 위해 피스톤 부재의 단부 이동을 제한하는 구조물 모두를 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 "센터링"이라는 용어는, 충돌을 방지하기 위해, 특정의 고정된 왕복운동의 중심을 유지하고 또 단부 벽으로부터 충분히 이격된 제한 범위내에서 피스톤 부재의 변위를 한정하는 구조물들을 나타낸다. 다이나믹 센터링 구조물의 몇몇 예가 미국 특허 4,183,214; 4,404,802; 4,583,364; 5,461,859; 5,385,021, 5,537,820; 및 5,873,246 에 개시되어 있으며, 상기 특허들은 본 출원에 인용되었다.
대부분의 자유 피스톤 장치들은, 가장 큰 효율을 고려하여, 공진에서 또는 거의 공진에서 작동된다. 기계적 공진은 스프링과 같은 에너지 저장 장치에 구동결합된 질량체를 필요로 한다. 따라서, 피스톤 부재는 자유 피스톤 장치의 작동주파수와 기계적으로 공진을 이루는 중량체를 구비하도록 설계된다. 그 피스톤은 하나 이상의 스프링에 의해 하우징에 결합된다. 그러한 스프링은 나선형 및/또는 평면형 스프링, 가스 스프링, 자기 스프링 및 피스톤의 단부들을 경계짓는 공간들 내의 압축가능한 유체의 스프링 효과를 포함한다.
여러가지 자유 피스톤 장치가 있으며, 빌레형(Beale-type) 자유 피스톤 스틸링 기관과, 냉각기 및 동결냉각기와 같은 열 펌프 장치, 자유 피스톤 선형 압축기 및 펌프등이 포함된다. 때때로, 이러한 자유 피스톤 장치는 선형 모터나 선형 교류발전기 또는 다른 전기 발생기와 같은 AC 전자기 선형 변환기에 기계적으로 결합된 피스톤을 가진다. 예를 들어, 교류발전기에 결합된 자유 피스톤 스털링 기관은 외부의 연료 연소 열을 이용하여 전기를 발생시킬 수 있고, 선형 모터에 결합된 자유 피스톤 열 펌프 장치는 냉각기 또는 동결냉각기로 사용될 수 있다. AC 선형 모터는 유입 밸브 및 배출 밸브를 가지는 실린더내에서 자유 피스톤을 구동시켜 가스 압축기 또는 유체 펌프를 제공할 수 있다.
일반적으로, 모터 또는 교류발전기 등의 AC 전자기 선형 변환기는 장치의 하우징에 장착된 코일과, 피스톤 부재의 부품으로서 피스톤에 장착되며 전자석으로 작동하도록 전기적으로 연결된 제 2 코일 또는 바람직하게는 영구 자석을 포함한다. 또한, 코일이 왕복 피스톤 부재의 부품으로서 피스톤에 장착되고 영구자석 또는 전자석이 자석으로서 하우징에 장착된, 이동 코일 타입의 실질적인 선형 변환기가 있다. 본 명세서에서, "자석"이라는 용어는 영구자석과 전자석 모두를 통칭하여 사용된다. 비록 AC 선형 모터 역시 코일과 높은 투자율(透磁率)의 강자성 물질에 의해 형성되어, 솔레노이드와 같이 작동하는 공명 모터를 형성할 수도 있으나, 이러한 것들은 비효율적이며 따라서 바람직하지 못하다.
선형 교류발전기 또는 선형 모터를 이용하는 장치의 예들이 미국 특허 4,602,174; 4,642,547; 4,649,283; 5,642,088; 4,912,409; 4,926,123; 및 5,148,066 에 개시되어 있으며, 상기 특허들은 본 출원에 인용되었다.
자유 피스톤 장치가 작동 개시될 때, 작은 진동 폭의 초기 선형 진동에 의해 정지상태에서 다이나믹 상태로 전환된다. 이러한 진동의 폭은, 장치가 정상 작동상태에 도달할 때까지, 계속 증가한다. 대부분의 자유 피스톤 장치가 정상 상태에서 단부 벽으로부터 자유 피스톤 부재를 이격시켜 유지하는 기계적 또는 기타 스프링을 구비하고 있기 때문에, 이러한 작은 과도기적인 진동은 단부 벽 충돌을 유발하지 않는다. 진동이 커짐에 따라, 정상 작동 상태중에 단부 벽 충돌을 방지하기 위해 전술한 다이나믹 센터링 구조물이 작용하기 시작하고 단부 벽 충돌을 막는다.
그러나, 일부 자유 피스톤 장치는, 그 장치가 비작동 중일 때, 정지 피스톤 부재를 단부 벽으로부터 이격시켜 유지하는 스프링을 갖지 않는다. 결과적으로, 시동중에 선형으로 진동하는 피스톤 부재를 단부 벽으로부터 충분히 이격시켜 유지하여 충돌을 방지하는 무언가를 필요로 한다. 이러한 것은 왕복 축이 수직이거나 수직배향 부품을 가지는 자유 피스톤 장치의 경우에 특히 문제가 된다. 그러한 장치에서, 때때로 진동의 조력을 받는 중력에 의해, 장치가 비작동 중일 때, 피스톤 부재가 단부 벽으로 활주된다. 진동 다이나믹 구동이 자유 피스톤 장치에 가해진 경우에 피스톤 부재가 단부 벽에 또는 그에 근접하였을 때 시동이 개시된다면, 다이나믹 센터링 구조물이 작동할 수 있을 정도로 진폭이 충분히 커질 때까지, 피스톤 부재는 반드시 단부 벽에 반복적으로 충돌 또는 타격될 것이다. 이러한 다이나믹 센터링 구조물의 대부분은 피스톤이 중심 위치에 있을 때 정합(整合)되는 피스톤 및 실린더 벽 내의 하나 이상의 포트(port)에 의존하기 때문에, 센터링이 작용될 수 있을 정도로 피스톤 진폭이 충분히 커지질 때까지 상당한 시간이 경과될 수 있다.
따라서, 자유 피스톤 장치의 시동 중에 주기적인 충돌을 방지할 수 있도록, 장치가 비작동중일 때 피스톤 부재가 단부 벽을 향하는 그러한 자유 피스톤 장치에 사용되는 정지 센터링 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적 및 특징은, 단부 벽 충돌을 방지하기 위해 시동 중에 다이나믹 센터링 시스템이 작동되는 위치로 정지 피스톤 부재를 휴지(rest) 위치로부터 이동시키는 장치를 제공하는 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 원리를 도시한 단순화된 도면이다.
도 4 는 본 발명을 구현하는 전기 회로의 블록도이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 자유 피스톤 장치의 단면도이다.
도 6 내지 도 9 는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 하우징에 장착되고 영구자석 또는 전자석과 같은 피스톤 부재 부품에 자기적으로 결합되어 선형 모터를 형성하는 코일을 이용한다. 비록 이러한 부품들이 본 발명의 실시를 위해 독점적으로(exclusively) 마련될 수도 있지만, 바람직하게 코일 및 그 코일이 자기적으로 결합되는 피스톤 부재 부품은, 보다 바람직하게 영구자석은 자유 피스톤 장치의 일부인 AC 선형 교류발전기 또는 AC 선형 모터의 일부이다. 본 발명은 DC(직류) 전류 공급원 및 스위치를 추가로 포함하며, 상기 스위치는 그 스위치가 폐쇄되었을 때 DC 전류를 코일로 공급하여 자기적으로 결합된 코일 및 피스톤 부재 부품이, 시동 중에 충돌 없이 피스톤이 적절하게 센터링될 때까지, DC 선형 모터로서 작동되도록 DC 전류 공급원을 코일에 연결한다. DC 공급원 전압은 코일에 일시적으로 가해져서 피스톤을 실린더의 단부 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 이동시킨다. 이러한 것은, 소정 시간 간격동안 DC 를 코일에 가함으로써, 또는 피스톤이 적절한 센터링 위치에 도달한 때를 감지함으로써, 달성된다.
도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명에서, 명확성을 위해 특정 기술용어를 사용할 것이다. 그러나, 본 발명은 그렇게 선택된 특정 용어로 한정되이 것은 아니며, 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작용하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 연결이라는 단어 또는 그와 유사한 용어가 종종 사용된다. 그들은 직접적인 연결로 제한되는 것이 아니라, 당업자에 의해 등가물로서 인식될 수 있는 다른 회로 소자를 통한 연결을 포함한다. 또한, 공지된 전자기 신호 작동을 수행하는 타입의 회로가 도시되어 있다. 그러나, 당업자라면, 신호에 대해 동일한 작동을 제공하기 때문에 등가물로서 인식되는 수 많은 회로 그리고 앞으로의 추가적인 다른 회로들이 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
도 1 은 피스톤 부재(12)를 가지는 자유 피스톤 장치(10)를 도시한다. 피스톤 부재(12)는 하우징(18)내에 형성된 실린더(16)내에서 활주식으로 왕복되는 피스톤(14)을 포함한다. 실린더 또는 하우징은 단부 벽(20) 및 대향 단부 벽(22)을 가진다. 피스톤(14)은 제 1 유체 공간(24)을 제 2 유체 공간(26)으로부터 분리하여, 상기 유체 공간 각각이 피스톤(14)의 대향 단부(28, 30)들과 경계를 이루게 한다.
자유 피스톤 장치(10)는 또한 통상적인 센터링 시스템을 구비하며, 그 통상적인 센터링 시스템을 도 1 에 단순화하여 도시하였다. 이러한 센터링 시스템은 통로(11)를 구비한다. 상기 통로(11)는 공간(26)으로 개방된 포트(13)로부터, 내측을 향하는 실린더 벽 및 외측을 향하는 피스톤 벽에 형성된 경계 포트(15)를 통해서, 그리고 마지막으로 공간(24)으로 개방된 포트(17)를 통해 연장한다.
자유 피스톤 장치(10)는 수직 배향된다. 그에 따라, 시동 전에, 피스톤 부재(12)는 중력에 의해 하향 이동하여 단부 벽(20)과 접촉할 것이다.
도 1 에 도시된 자유 피스톤 장치(10)는, 종래 기술분야에서 공지된 자유 피스톤 장치의 일반적인 타입을 도식적으로 나타낸 것이다. 통상적으로, 그러한 장치는, 자유 피스톤 장치의 타입에 따라 예를 들어 압축기나 펌프 밸브 기구 또는 변위 발생기(displacer), 열 펌프나 냉각기 또는 동결냉각기로 통칭되는 자유 피스톤 스털링 기관 또는 자유 피스톤 스털링 열 펌핑 장치의 열교환 구조물 또는 재생기(regenerator)일 수 있는, 추가적인 부품(32)을 가진다.
코일(34)은 하우징(18)에 장착되고, 피스톤 부재 부품(36)에 자기적으로 결합되어 선형 모터를 형성한다. 바람직한 피스톤 부재 부품(36)은 커넥팅 로드(38) 또는 다른 기계적인 결합부에 의해 피스톤(14)에 장착된 영구자석이다. 결과적으로, 피스톤 부재(12)의 부품들은 기계적으로 서로 결합되고 함께 왕복운동하며, 링크 로드(38)와 피스톤 부재 부품(36) 및 피스톤(14)을 포함한다.
단일 극(pole)의 이중 연결(double throw) 스위치(40)는, 스위치 접촉부(44)를 통하는 스위치 회로가 폐쇄되었을 때 DC 전류를 코일에 공급하도록 코일(34)을 DC 전류 공급원(42)에 선택적으로 연결하거나 또는 코일(34)을 AC 공급원(46)이나 다른 AC 회로에 연결한다.
코일(34)은 AC 선형 교류발전기나 AC 선형 모터의 코일 또는 본 발명을 실시하기 위한 목적으로 설치된 코일일 수 있다. 만약 코일(34)이 교류발전기의 코일이라면, AC 공급원(46)은 AC 로드가 될 것이다. 유사하게, 자석 또는 전자석 부품(36) 역시 주로 AC 선형 모터나 교류발전기를 위해 사용될 수 있으며, 또는 본 발명을 실시하기 위한 목적으로 설치될 수도 있다.
스위치(40)의 제어 입력부(48)는 전자 타이머 회로(50)에 연결된다. 스위치(40)의 와이퍼(54)를 접촉부(44)로 전환하여 코일(34)에 DC 전압을 인가함으로써 코일(34)과 자석(36)의 조합이 일시적으로 DC 선형 모터로서 작용하도록, 지시적, 전기적, 기계적 또는 기타 입력 신호를 입력부(52)에서 받자마자 타이머 회로는 통상적인 타이밍 싸이클을 시작한다. 명백하게, 피스톤 부재를 원하는 방향으로 이동시키기 위해서는, 전압 극성이 적절하게 선택되어야 한다. 선택된 시간이 경과한 후에 타이머(50)의 타이밍 간격이 종료되었을 때, 타이머는 스위치(40)의 제어 입력부(48)에 신호를 인가하여 와이퍼를 단자(56)로 스위칭시킨다. 이것은 DC 선형 모터 작동을 종료시키고, 실질적으로 즉시 AC 선형 모터 또는 교류발전기 작동을 개시하여 진동 다이나믹 구동을 인가한다.
DC 공급원(42)이 코일(34)에 가해지는 타이머(50)의 작동 시간은 각각의 자유 피스톤 장치에 대해 실험적으로 결정될 것이다. 그러한 시간 간격은, 센터링 통로(11)가 작동될 수 있도록, 피스톤 부재(12)를 단부 벽(20)으로부터 멀리 이동시키고 그리고 피스톤 및 실린더 벽의 센터링 포트들이 포트(15)에서 서로 경계를 이루는 지점 가까이로 이동시키는데 필요한 시간이다. 그 후에, 스위치(40)는 AC공급원(46)을 코일(34)에 인가하도록 스위칭되어, 진동 다이나믹 구동이 작동가능하게되고 피스톤 부재(12)의 진동 선형 운동이 개시된다.
DC 공급원이 코일에 가해져서 코일을 DC 선형 모터로서 작동시키는 시간 길이는 대개 임계적(critical)이 아니며, 이는 피스톤(14)이 대개 공간(24, 26)들 또는 그 중 하나내의 가스에 대항하여 작동되기 때문이다. 이 가스는 피스톤 밀봉부를 통과하는 누설부가 있는 가스 스프링과 같이 행동한다. 따라서, 가스 스프링력은 DC 전자기 선형 모터의 힘에 의한 피스톤 운동의 가속도 및 속도를 제한한다. 예를 들어, 임의의 장치에서, 적절한 시간 간격이 4 또는 5 초로 실험적으로 결정되었다.
단일 극의 이중 연결 스위치(40)가 도면에 도시되었지만, 부가적인 목적 달성을 위해 추가적인 극 및 스위칭 접점들이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 오프(off) 스위치가 AC 로드 또는 공급원(46)에 포함되지 않았다면, 오프 위치가 부가될 수도 있다. 비록 스위치(40)가 릴레이 코일인 제어 입력부(48)를 가지는 릴레이인 것이 바람직하지만, 전자분야에서 일반적으로 스위치로 칭해지는 여러가지 다른 장치 및 회로가 사용될 수도 있다. "스위치"라는 용어는, 전류를 온 및 오프(on and off)시키고 온 상태와 오프 상태 간을 스위칭시키기 위한 제어 입력부를 가지는, 필수적인 전도부를 포함한 여러가지 스위칭 장치 및 회로를 지칭하기 위해 넓은 전자공학적 의미로 사용된 것이다. 이것은 통상적으로 스위치로 사용되는 릴레이, 트라이액 및 트랜지스터의 공지된 예를 포함한다. 통상적으로, 그러한 스위치들의 제어 입력부는 릴레이의 코일, 트라이액 또는 MOSFET 트랜지스터의 게이트, 또는 쌍극 트랜지스터의 베이스나 다른 단자이며, 이와 같은 것들은 모두 스위칭 기능을 제공하기 위해 공지된 트랜지스터 구성에서 사용된다. 일반적으로, 이러한 회로들은 바이어스, 전류 제한 레지스터 및 보호 다이오드와 같은 지원 회로 요소를 포함한다. 통상적으로, 전자기 스위치들은 수 많은 타입의 제어 회로 또는 구동 회로에 연결되는 입력부를 갖는다. 통상적으로, 스위치 제어 회로는 전압 또는 전류와 같은 입력 신호를 수신하고, 입력 전압 또는 전류와 비교하기 위한 기준 전압 또는 전류를 가진다. 상기 전압 또는 전류 크기가 기준 점 위로 또는 아래로 변함에 따라, 제어 회로는 스위치를 온 시키거나 오프시킨다. 스위치 구동회로는, 구동되는 장치의 입력부가 받아들일 수 있는 값으로 크기를 변화시키기 위한 전압, 전류 또는 임피던스 변화 회로 또는 바이어싱 회로이거나 또는 그 회로들을 포함할 것이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 그 도면은 스위치(240)를 통해 DC 공급원(242)에 그리고 선택적으로 AC 공급원(246)에 연결된 자유 피스톤 장치(210)를 전체적으로 나타낸다. 그러나, 도 1 에 도시된 타이머(50) 대신에, 도 2 의 회로는 전류 센서(252)와 펄스 감지부(254)로 이루어진 위치 감지 회로(250)를 가진다. 예를 들어, 전류 센서(252)는 코일(234)을 통한 전류를 나타내는 전압 강하를 제공하는 저(low)저항 레지스터일 수 있다. 출력부(256)는 펄스 감지부(254)의 입력부에 연결되며, 그 펄스 감지부(254)는 다시 스위치(240)의 제어 입력부(258)에 연결된다.
자유 피스톤 장치(210)의 본질적인 특징은, 전압 공급원(242)으로부터 코일(234)로의 인가에 의해 피스톤이 구동될 때, 공간(224, 226)내의 가스들이 하나의 공간으로부터 다른 공간으로의 낮은 유속 누출을 가진다는 것이다. 결과적으로, 센터링 통로(211)가 공간(224, 226)들 사이의 연통을 제공할 때 까지, 피스톤은 단부 벽(220)으로부터 서서히 멀어질 것이다. 연통이 일어났을 때, 공간(224, 226)들 사이의 유동 저항은 계단함수(階段函數)로 감소된다. 따라서, 피스톤 부재(212)는 속도의 계단함수적인 증가 및 가속도를 갖는다. 자석(236) 속도의 급격한 증가는 전류 센서(252), DC 공급원(242), 스위치(240) 및 코일(234)을 포함하는 직렬 회로에서 전류 스파이크(spike)를 발생시킨다. 이러한 전류 스파이크는 전류 센서(252)에 의해 전압 스파이크로 전환되고 펄스 감지부(254)에 의해 감지된다. 그 스파이크에 응답하여, 펄스 감지부(254)는 코일(234)이 DC 공급원(242)에 연결된 상태로부터 코일(234)이 AC 공급원(246)에 연결된 상태로 스위치(240)를 스위칭시킨다.
결과적으로, 도 2 의 실시예에서, 펄스 감지부(254)로의 지시 또는 신호 입력부(251)는 스위치(240)를 스위칭시켜, DC 공급원(242)의 전압을 코일(234)로 인가하며, 그에 따라 피스톤 부재(212)를 단부 벽(220)으로부터 먼쪽으로 이동시킨다. 피스톤 부재(212)가 다이나믹 센터링 시스템이 작동될 수 있는 위치에 도달하였을 때, 스파이크가 발생되고 펄스 감지부(254)에 의해 감지되며, 그 펄스 감지부(254)는 코일(234)이 AC 공급원(246)에 연결되도록 스위치를 스위칭시킨다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 스털링 기관(310)은 코일(334)을 포함하며, 그 코일(334)은 자유 피스톤 장치가 코일(334)을 사용하는 교류발전기인 경우에 스위치(340)의 단자(356)를 통해 AC로드(346)에 연결될 수 있다. 비록 자유 피스톤 장치(310)가 전술한 타입들 중 어느 하나일지라도, 교류발전기 및 AC 로드(346)의 사용은 하나의 변형 실시예를 나타낸 것이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 코일로 전력을 공급하는 회로내에서 흐르는 전류로부터 피스톤 부재의 위치를 감지하는 대신에, 도 3 의 실시예는 이용할 수 있는 몇가지 위치 감지기 또는 변위 변환기 중 임의의 하나를 이용하는 것도 가능하다는 것을 나타낸다. 도 3 은 변위 변환기(380)의 사용을 나타내며, 상기 변위 변환기(380)는 하우징(318)에 연결된 일 단부(382)와 피스톤 부재(312)에 연결된 가동(可動) 대향 단부(384)를 가진다. 변위 변환기(380)는 위치 감지 회로(386)로 신호를 전달하며, 그 위치 감지 회로(386)는 다시 DC 공급원(342)으로부터 코일(334)로 전압을 인가하는 단자(344)와의 접촉으로부터 피스톤 부재(312)가 선택되고 충분히 센터링된 위치에 도달하였을 때 단자(356)와 접촉되도록 스위치(340)를 스위칭시킨다.
왕복운동 본체의 변위를 측정하기 위한 여러가지 이용가능한 위치 감지 장치 및 회로가 공지되어 있다. 몇몇 예가 미국 특허 4,864,232; 4,866,378; 5,342,176; 및 5,496,153 에 개시되어 있으며, 상기 특허들은 본 출원에 인용되었다.
비록 본 발명의 가장 중요한 양태가 코일에 DC 전압을 일시적으로 인가하여 피스톤 부재를 실린더의 단부 벽으로부터 멀리 이동시키는 것이지만, 몇몇 상황에서 피스톤 부재를 단부 벽을 향해 알고 있는 위치로 이동시키기 위해 반대되는 극성의 DC 전압을 먼저 인가하는 것도 바람직할 수 있다. 이러한 것은, 피스톤 부재의 정지 위치가 불확실하고 코일로의 DC 전압 인가를 종료시키기 위해 타이밍 방법이 사용되는 자유 피스톤 장치의 용도에서 바람직하다. 예를 들어, 피스톤과 실린더 벽 간의 경계를 통한 가스 누출이 작고 2 개의 가스 공간들 사이에 다른 가스 연통부가 없는 경우에, 피스톤 부재의 위치가 불확실해진다. 또한, 축방향에 대해 수직인 부품들이 적고 특히 정상 상태에서 자유 피스톤 장치가 진동될 때, 그러한 불확실성이 존재한다.
피스톤 부재 위치가 불확실한 경우에, 먼저 DC 전압이 하나의 극성(極性)상태에서 코일에 인가되어 유효 DC 선형 모터가 피스톤 부재를 실린더의 단부 벽으로 이동시킬 것이다. 이것에 의해, 반대 극성의 DC 전압을 코일에 인가함으로써 피스톤 부재가 단부 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 이동할 때, 피스톤 부재는 항상 동일한 위치에서 시작될 수 있다.
도 5 는 AC 선형 전기 모터에 의해 구동되는 동결냉각기 형태의 자유 피스톤 장치(510)를 도시한다. 도 5 의 장치의 특징들이 본 발명에서만 특이하지 않고 본 발명과 함께 사용될 수 있는 많은 다른 자유 피스톤 장치가 있기 때문에, 상세하게 설명하지 않는다. 자유 피스톤 장치(510)는 하우징(518)내에 형성된 실린더(516) 내에서 활주될 수 있는 피스톤(514)을 포함하는 피스톤 부재(512)를 구비한다. 피스톤은 통로(511)로 구성되는 센터링 시스템을 포함한다. 통로(511)는 포트(513)로부터 피스톤(514)에 형성된 포트(515)를 통해 연장한다. 환형 홈(521)이 실린더내에 형성되어, 가스가 포트(515)로부터 경계 포트(515)를 따라 돌아 포트(517)에서의 배출구까지 통로를 통해 연통될 수 있다. 결과적으로, 통로(511)의 단부에서의 하나의 포트가 가스 공간(526)으로 개방되고, 반대쪽 포트(517)는 가스공간(524)내로 개방되어, 피스톤 부재가 도 5 에 도시된 위치에 있을 때 센터링을 유지하는 연통을 제공한다.
피스톤(514)은 일체로 형성된 플랜지(533)를 통해 영구자석(536, 537)에 연결된다. 영구자석(536, 537)은 피스톤(514)과 함께 왕복된다. 원형 코일(534)은 제 1 환형 극편(pole piece)(535)내에 위치된다. 자석(536, 537)은 하우징(518)에 고정된 환형 극편(pole piece)(535)과 역시 하우징(518)에 고정된 제 2 환형극편(539) 사이에서 왕복운동한다. 자유 피스톤 장치(510)가 스털링 싸이클 동결 냉각기이기 때문에, 그 장치는 또한 재생기를 포함하는 변위부(572)를 구비하고, 커넥팅 로드(574)에 의해 평면 스프링(576)에 장착된다. 자유 피스톤 장치(510)는 또한 냉각 팁(580)으로부터 펌핑된 열을 사출하기 위한 열 사출 시스템(578)을 가진다.
자유 피스톤 장치(510)는 수직 배향 상태로 도시되었다. 결과적으로, 정지상태의 피스톤(514)은 환형 플랜지(533)가 0-링(582)에 안착될 때까지 하향 이동할 것이다. 피스톤 플랜지(533)가 내부 극편(539)의 상단부에 직접 낙하하는 것을 방지하기 위해, 0-링은 약간의 완충효과를 제공한다. 코일(534)에 연결된 전도부(584, 586)들은 본 발명을 구현하기 위한 회로에 연결되어, AC 공급원이 전도부(584, 586)에 인가될 때까지 자석(536, 537)에 상방향 힘을 일시적으로 가하는 극성으로 코일(534)에 DC 전압을 일시적으로 인가한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예의 블록도이고, 도 6 내지 도 9 는 상기 블록도의 대부분의 상세를 도시한다. 따라서, 도 4 및 도 6 내지 도 9 는 동시에 설명되고, 적용될 수 있는 범위내에서 도 4 의 참조부호와 동일한 참조부호를 도 6 내지 도 9 에도 사용하였다.
AC 공급원 또는 로드(400)는 정상상태에서 폐쇄된 릴레이 단자들(402)의 접점들을 통해 코일(404)에 연결된다. AC 전류는 트라이액 제어 회로(408)에 의해 제어되는 직렬 접속된 트라이액(406)에 의해 제어된다. 트라이액 제어 회로는 공지되어 있고 통상적인 것이기 때문에 상세히 설명하지 않는다. DC 전압 공급원은 실리콘 제어 정류 브릿지 회로(410)에 의해 제공된다. 정류기 브릿지(410)의 SCR 들은 SCR 게이트 구동 회로(412)에 의해 제어된다. 브릿지 정류기(410) 및 그 게이트 구동부(412)는 도 6 에서 점선(410/412)으로 도시하였다. 제로 크로스(zero cross) 감지부 회로(414)는, 제로 크로스 후에 원하는 위상 지연 상태로 위상 제어회로(416)에 의해 정류기 브릿지(410)의 SCR 이 격발(fire)되도록 AC 공급원 또는 로드(400)의 전압이 제로 전압을 교차하는 시간을 감지한다. 일시적으로 코일을 DC 선형 모터의 전기자(armature) 권선으로서 작동시키기 위해, 안전하고 효과적인 DC 전류를 제공하도록 격발 위상이 선택된다. 정류기 브릿지 및 그 구동 회로는 종래 기술로 공지된 타입의 회로이고, 따라서 상세히 설명하지 않는다.
타이밍은 DC 시동 타이밍 제어부(418)에 의해 이루어진다. 타이밍 제어부(418)에 대한 타이밍 싸이클은 자유 피스톤 장치의 시작을 원하는 때의 회로전력 공급에 의해 시작된다. 타이밍 제어 회로(418)의 출력은 SCR 게이트 구동부(412)와 시작/운전 선택 구동부(420) 모두에 인가된다. 타이밍 제어부(418)의 출력부(422)는 타이밍 간격이 시작되는 제 1 상태와 타이밍 간격이 끝나는 제 2 상태를 가진다. 결과적으로, 릴레이 코일(424)(도 8 참조)을 구동시키는 시작/운전 선택 구동부(420)는, 전술한 방식으로, 정류기 브릿지(410)의 DC 전압 출력부와 AC 공급원 또는 로드(400) 사이에서 스위치(402)를 스위칭한다. 정류기 브릿지(410)로부터의 DC 전압이 코일(404)에 인가되지 않을 때 SCR 의 격발을 방지하기 위해, 타이밍 제어부(414)의 출력부(422)는 또한 SCR 게이트 구동부(412)로 인가된다.
본 발명의 특정한 바람직한 실시예를 상세히 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 특허청구범위의 범위내에서도 여러 가지 변형 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 자유 피스톤 부재의 이동을 위한 피스톤 센터링 장치로서, 하우징 부재내에 형성된 실린더내에서 단부 벽으로부터 이격되어 활주식으로 왕복하는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 그 피스톤의 양단부와 경계를 이루는 2 개의 유체 공간을 분리하며, 상기 자유 피스톤 부재는 AC회로에 연결될 수 있는 코일을 가지는 AC 선형 모터 또는 교류발전기에 연결되는, 피스톤 센터링 장치로서:
    (a) 상기 부재 중 하나에 장착되고, 상기 부재 중 나머지 하나에 자기적으로 결합되어 선형 모터를 형성하며, 상기 선형 모터 또는 교류발전기의 코일과 동일하거나 독립된 코일로서 존재하는, 코일;
    (b) DC 전류 공급원; 및
    (c) 스위치 회로가 폐쇄되었을 때 AC 회로를 분리(disconnecting)하고 DC 전류를 상기 코일에 공급하기 위해 상기 DC 전류 공급원을 코일에 연결하며, 상기 AC 회로가 상기 코일에 연결되었을 때 상기 DC 전류 공급원을 분리하는 스위치; 를 포함하는 피스톤 센터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는, 타이머 회로에 연결되어 상기 스위치를 폐쇄하고 선택된 시간 동안 선형 모터를 작동시키는 제어 입력부를 구비하는 피스톤 센터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는, 피스톤 부재 위치 감지 회로에 연결되어 선택된 피스톤 부재 위치에 응답하여 스위치를 개방하고 선형 모터의 작동을 정지시키는 제어 입력부를 구비하는 피스톤 센터링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤 부재는 상기 코일에 자기적으로 결합된 피스톤 부재 부품으로서의 자석을 포함하고, 상기 위치 감지 회로는 상기 스위치, 코일 및 DC공급원에 직렬로 연결된 임피던스를 포함하며,
    상기 피스톤 센터링 장치는 상기 피스톤이 센터링된 위치에 있을 때 상기 유체 공간들 중 하나로부터 나머지 유체 공간으로 유체가 유동될 수 있게 함으로써 피스톤을 다이나믹하게 센터링시키는 하우징내에 형성된 통로와, 상기 피스톤이 상기 유체 유동이 가능한 위치에 있을 때 펄스의 감지에 응답하여 스위치를 개방시키며 상기 임피던스에 연결된 입력부 및 상기 스위치 제어 입력부에 연결된 출력부를 가지는 펄스 감지부를 추가로 포함하는 피스톤 센터링 장치.
  5. 하우징 부재내에 형성된 실린더내에서 활주식으로 왕복운동할 수 있으며 양단부에서 경계를 이루는 2 개의 유체 공간으로 분리하는 피스톤 부재와, 상기 부재들 중 하나에 기계적으로 결합되고 상기 부재들 중 나머지 하나에 장착된 코일에 기계적으로 결합되어 AC회로에 연결될 수 있는 AC 전자기 선형 변환기를 형성하는 자석과, 상기 실린더의 단부 벽으로부터 먼쪽으로 피스톤을 이동시키는 피스톤 센터링 장치를 포함하는 자유 피스톤 장치에서, 상기 피스톤 센터링 장치는:
    (a) DC 전류 공급원; 및
    (b) 폐쇄되었을 때 상기 코일에 DC 전류를 공급하여 상기 코일 및 자석을 DC 선형 모터로서 작동시키기 위해 상기 DC 전류 공급원을 코일에 연결하며, 상기 코일이 AC 회로에 연결되었을 때 상기 코일로부터 상기 DC 전류 공급원을 분리하는 스위치; 를 포함하는 자유 피스톤 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위치는, 타이머 회로에 연결되어 상기 스위치를 폐쇄하고 선택된 시간 동안 선형 모터를 작동시키는 제어 입력부를 구비하는 자유피스톤 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 코일을 상기 DC 전류 공급원에 연결하는 하나의 위치와 상기 코일을 AC 회로에 연결하는 제 2 위치의, 2 이상의 위치를 가지는 자유 피스톤 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 스위치는, 피스톤 부재 위치 감지 회로에 연결되어 선택된 피스톤 부재 위치에 응답하여 스위치를 개방하고 DC 선형 모터의 작동을 정지시키는 제어 입력부를 구비하는 자유 피스톤 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 코일을 상기 DC 전류 공급원에 연결하는 하나의 위치와 상기 코일을 AC 회로에 연결하는 제 2 위치의, 2 이상의 위치를 가지는 자유 피스톤 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 위치 감지 회로는 상기 스위치, 코일 및 DC 전류 공급원에 직렬로 연결된 임피던스를 포함하며,
    상기 피스톤 센터링 장치는 상기 피스톤이 센터링된 위치에 있을 때 상기 유체 공간들 중 하나로부터 나머지 유체 공간으로 유체가 유동될 수 있게 함으로써 피스톤을 다이나믹하게 센터링시키는 하우징내에 형성된 통로와, 상기 피스톤이 상기 유체 유동이 가능한 위치에 있을 때 펄스의 감지에 응답하여 스위치를 개방시키며 상기 임피던스에 연결된 입력부 및 상기 스위치 제어 입력부에 연결된 출력부를 가지는 펄스 감지부를 추가로 포함하는 자유 피스톤 장치.
  11. 하우징 부재내에 형성된 실린더내에서 활주식으로 왕복운동할 수 있는 피스톤 부재와, 상기 부재들 중 하나에 기계적으로 결합되고 상기 부재들 중 나머지 하나에 장착된 코일에 기계적으로 결합되어 있는 자석을 포함하는 자유 피스톤 장치의 시동을 개시하는 방법으로서:
    상기 코일에 DC 전압을 일시적으로 가하여 상기 실리더의 단부 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 피스톤을 이동시키는 단계를 포함하는 자유 피스톤 장치 시동 개시 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 자유 피스톤 장치는 DC 전압이 코일에 가해지기 전에는 정지상태이고, 상기 코일로부터 DC 전압을 차단한 직후에 상기 자유 피스톤 장치로 진동 다이나믹 구동을 인가하는 자유 피스톤 장치 시동 개시 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 피스톤을 실린더의 단부를 향해 구동시키는 전압극성으로 코일에 DC 전압을 먼저 인가하는 단계와, 그 후에 상기 피스톤을 상기 단부로부터 멀어지는 쪽으로 구동하는 반대 극성으로 DC 전압을 인가하는 단계를 추가로 포함하는 자유 피스톤 장치 시동 개시 방법.
KR10-2002-7002951A 1999-09-02 2000-08-04 자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법 KR100503821B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/389,191 US6199381B1 (en) 1999-09-02 1999-09-02 DC centering of free piston machine
US09/389,191 1999-09-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020031174A KR20020031174A (ko) 2002-04-26
KR100503821B1 true KR100503821B1 (ko) 2005-07-27

Family

ID=23537229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-7002951A KR100503821B1 (ko) 1999-09-02 2000-08-04 자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6199381B1 (ko)
EP (1) EP1208288B1 (ko)
JP (1) JP3630661B2 (ko)
KR (1) KR100503821B1 (ko)
AT (1) ATE307963T1 (ko)
AU (1) AU754032B2 (ko)
DE (1) DE60023514T2 (ko)
WO (1) WO2001016463A1 (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100317301B1 (ko) * 2000-01-21 2001-12-22 구자홍 선형 압축기의 피스톤 위치 제어장치 및 방법
JP3876611B2 (ja) * 2000-11-02 2007-02-07 株式会社日立製作所 流体搬送装置
JP2002266699A (ja) * 2001-03-12 2002-09-18 Honda Motor Co Ltd スターリングエンジン
JP4129126B2 (ja) * 2001-06-26 2008-08-06 松下電器産業株式会社 リニア圧縮機の駆動制御方法及び車両用リニア圧縮機の駆動制御方法
US6957703B2 (en) * 2001-11-30 2005-10-25 Baker Hughes Incorporated Closure mechanism with integrated actuator for subsurface valves
AU2002362164A1 (en) * 2001-12-26 2003-07-15 Sharp Kabushiki Kaisha Stirling engine
US7184254B2 (en) * 2002-05-24 2007-02-27 Airxcel, Inc. Apparatus and method for controlling the maximum stroke for linear compressors
US6877564B2 (en) * 2002-09-30 2005-04-12 Baker Hughes Incorporated Flapper closure mechanism
AU2002349191A1 (en) * 2002-11-19 2004-06-15 Empresa Brasileira De Compressores S.A.-Embraco A control system for the movement of a piston
EP1644629B1 (en) * 2003-07-02 2008-09-10 Tiax LLC Free piston stirling engine control
US6914351B2 (en) 2003-07-02 2005-07-05 Tiax Llc Linear electrical machine for electric power generation or motive drive
US20050256001A1 (en) * 2003-10-14 2005-11-17 Global Protein Products, Inc. Method for treating crops to enhance plant performance
US7032400B2 (en) 2004-03-29 2006-04-25 Hussmann Corporation Refrigeration unit having a linear compressor
GB0415065D0 (en) * 2004-07-05 2004-08-04 Isis Innovation Control of reciprocating linear machines
GB0417610D0 (en) * 2004-08-06 2004-09-08 Microgen Energy Ltd A linear free piston stirling machine
US7081696B2 (en) 2004-08-12 2006-07-25 Exro Technologies Inc. Polyphasic multi-coil generator
DE102004060819B3 (de) * 2004-11-29 2006-04-13 Öko-Haustechnik inVENTer GmbH Niedertemperatur Stirling-Vorrichtung zur Raumklimatisierung
GB0428057D0 (en) * 2004-12-22 2005-01-26 Microgen Energy Ltd A linear free piston stirling machine
FR2881823B1 (fr) * 2005-02-08 2007-03-16 Siemens Vdo Automotive Sas Utilisation de la magneto-impedance sur un capteur de position sans contact et capteur correspondant
KR100597106B1 (ko) * 2005-04-15 2006-07-05 삼성광주전자 주식회사 리니어 압축기
US20070108850A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-17 Tiax Llc Linear electrical machine for electric power generation or motive drive
EA201200033A1 (ru) 2006-06-08 2012-05-30 Эксро Технолоджис Инк. Устройство электрического генератора или двигателя
WO2011011440A2 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 Vbox, Incorporated Method of controlling gaseous fluid pump
US8307700B2 (en) * 2010-02-19 2012-11-13 Sunpower, Inc. Internal position and limit sensor for free piston machines
US8791584B2 (en) * 2011-06-14 2014-07-29 Charles Martin Sieger Structurally integrated electric/heat generating energy recovery (SIEGER)
WO2014064475A1 (ru) * 2012-10-22 2014-05-01 Sadovsky Valery Antonovich Автотракторный электромеханический привод с многофункциональной системой плавного хода
US9500391B2 (en) 2013-05-01 2016-11-22 The John Hopkins University Active damping vibration controller for use with cryocoolers
CA2971799C (en) 2014-12-22 2023-03-28 Smith & Nephew Plc Negative pressure wound therapy apparatus and methods
CN110663162B (zh) 2017-05-23 2022-09-09 Dpm科技有限公司 可变线圈配置系统控制、设备和方法
US10520227B2 (en) 2017-09-08 2019-12-31 Raytheon Company Pulse tube cryocooler with axially-aligned components
US11722026B2 (en) 2019-04-23 2023-08-08 Dpm Technologies Inc. Fault tolerant rotating electric machine
US11209192B2 (en) * 2019-07-29 2021-12-28 Cryo Tech Ltd. Cryogenic Stirling refrigerator with a pneumatic expander
US11897362B2 (en) 2021-05-04 2024-02-13 Exro Technologies Inc. Systems and methods for individual control of a plurality of controllable units of battery cells
WO2022236424A1 (en) 2021-05-13 2022-11-17 Exro Technologies Inc. Method and appartus to drive coils of a multiphase electric machine

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4183214A (en) 1977-05-05 1980-01-15 Sunpower, Inc. Spring and resonant system for free-piston Stirling engines
US4433279A (en) * 1981-02-20 1984-02-21 Mechanical Technology Incorporated Free piston heat engine stability control system
US4404802A (en) * 1981-09-14 1983-09-20 Sunpower, Inc. Center-porting and bearing system for free-piston stirling engines
US4602174A (en) 1983-12-01 1986-07-22 Sunpower, Inc. Electromechanical transducer particularly suitable for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine
EP0188742A3 (de) * 1985-01-25 1988-08-03 Bomin Solar GmbH & Co KG Wärmekraftmaschine
US4583364A (en) 1985-08-19 1986-04-22 Sunpower, Inc. Piston centering method and apparatus for free-piston Stirling engines
US4642547A (en) 1985-08-19 1987-02-10 Sunpower, Inc. Adaptive regulation system for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine
US4649283A (en) 1985-08-20 1987-03-10 Sunpower, Inc. Multi-phase linear alternator driven by free-piston Stirling engine
US4866378A (en) 1988-01-22 1989-09-12 Sunpower, Inc. Displacement transducer with opposed coils for improved linearity and temperature compensation
US4926123A (en) 1988-01-22 1990-05-15 Sunpower, Inc. Precision variable pitch compensation winding for displacement transducer
US4912409A (en) 1988-01-22 1990-03-27 Sunpower, Inc. Actuator displacement transducer having external flux excluding tube
US4864232A (en) 1988-03-07 1989-09-05 Sunpower, Inc. Temperature compensation for displacement transducer
NL8802786A (nl) * 1988-11-14 1990-06-01 Philips Nv Zuigermachine.
US4945726A (en) * 1989-08-23 1990-08-07 Sunpower, Inc. Leaky gas spring valve for preventing piston overstroke in a free piston stirling engine
US5148066A (en) 1991-08-19 1992-09-15 Sunpower, Inc. Linear generator or motor with integral magnetic spring
US5385021A (en) 1992-08-20 1995-01-31 Sunpower, Inc. Free piston stirling machine having variable spring between displacer and piston for power control and stroke limiting
US5342176A (en) 1993-04-05 1994-08-30 Sunpower, Inc. Method and apparatus for measuring piston position in a free piston compressor
US5537820A (en) 1994-06-27 1996-07-23 Sunpower, Inc. Free piston end position limiter
US5461859A (en) 1994-09-08 1995-10-31 Sunpower, Inc. Centering system with one way valve for free piston machine
US5642088A (en) 1995-10-06 1997-06-24 Sunpower, Inc. Magnet support sleeve for linear electromechanical transducer
US5809157A (en) * 1996-04-09 1998-09-15 Victor Lavrov Electromagnetic linear drive
US5678522A (en) * 1996-07-12 1997-10-21 Han; William Free piston internal combustion engine
US5873246A (en) 1996-12-04 1999-02-23 Sunpower, Inc. Centering system for free piston machine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1208288A4 (en) 2004-04-14
EP1208288B1 (en) 2005-10-26
KR20020031174A (ko) 2002-04-26
ATE307963T1 (de) 2005-11-15
JP2003508663A (ja) 2003-03-04
US6199381B1 (en) 2001-03-13
WO2001016463A1 (en) 2001-03-08
JP3630661B2 (ja) 2005-03-16
DE60023514T2 (de) 2006-08-10
EP1208288A1 (en) 2002-05-29
AU6526500A (en) 2001-03-26
AU754032B2 (en) 2002-10-31
DE60023514D1 (de) 2005-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100503821B1 (ko) 자유 피스톤 장치의 직류 센터링 장치 및 그 센터링 장치의 시동 개시 방법
US6094912A (en) Apparatus and method for adaptively controlling moving members within a closed cycle thermal regenerative machine
KR100632140B1 (ko) 모터 구동 장치와, 이것을 포함한 공기 조절 장치,냉동기, 극저온 냉동기, 온수 공급 유닛 및 휴대 전화
KR100549489B1 (ko) 스터링 냉동기 및 그 운전 제어 방법
US5833440A (en) Linear motor arrangement for a reciprocating pump system
CA2469058A1 (en) Reciprocating fluid pump employing reversing polarity motor
KR100865434B1 (ko) 리니어 압축기의 구동제어방법 및 차량용 리니어 압축기의구동제어방법
EP0766271B1 (en) Magnetic attraction driving engine using permanent magnet
JP3762469B2 (ja) リニアコンプレッサの駆動装置
Van der Walt et al. The simulation and design of a high efficiency, lubricant free, linear compressor for a domestic refrigerator
JPH0510617A (ja) 冷凍機
JP3118413B2 (ja) リニアコンプレッサの駆動装置
KR101190069B1 (ko) 압축기 제어 장치
JP2003075006A5 (ko)
JP2010007927A (ja) 駆動回路
Cadman et al. Electrodynamic oscillating compressors: Part 1—Design based on linearized loads
CN106662085B (zh) 线性致动器及用于操作这样的线性致动器的方法
JP3566213B2 (ja) スターリング冷凍機及びその運転制御方法
RU2062909C1 (ru) Вибрационный насос
JPH09324750A (ja) 振動式圧縮機
CN112746948B (zh) 用于控制直流线性压缩机的方法及装置、直流线性压缩机
JPS61261647A (ja) フリ−ピストン型スタ−リング機関
JP2541406B2 (ja) フリ―ピストン往復動圧縮機
JP2000120537A (ja) 振動式圧縮機
JP2017077144A (ja) リニア発電機及びリニア発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130527

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140523

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150526

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160525

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170525

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180530

Year of fee payment: 14