KR20000070169A - 공명 강음파 합성 에너지 변환 - Google Patents

Abstract

음향학적 공명기(2), 상기 공명기 내에 펄스 연소를 일으키는 장치, 및 교류 발전기(16)를 구비하는 에너지 변환 장치. 교류 발전기는(16)는 공명기(2)에 커플링 되어 있어서 음향학적으로 구동된 동적 진동을 전력으로 변환한다.

Description

공명 강음파 합성 에너지 변환{Resonant macrosonic synthesis(RMS) energy conversion}

역사적으로 전력 생산 목적을 위해 구상된 수많은 종류의 기술들이 개발되었다. 그 중에서 특히 관심을 끄는 것들은 전력을 생산하기 위해서 액상 또는 기체상의 연료를 연소시키도록 고안된 기술들이다.

또한 연료들의 화학적 위치에너지를 교류 발전기(alternator) 구동 용도로 사용되는 역학적 에너지로 변환하는 수많은 내연 엔진 기관들의 형태들이 채택되어 왔다. 그러나, 내연 엔진들은 주기적으로 빈번하게 보수를 해야하고 에너지 변환 효율이 낮았다. 최근에는, 천연가스와 같은 연료를 전력으로 변환하는데 터빈들이 가장 높은 효율을 보이고 있다. 터빈을 이용하는 기술에 필연적으로 수반되는 설계 및 공정 과정의 난해함은 그들의 초기 비용 및 동작 비용을 통해 알 수 있다.

정재 음향파(standing acoustic waves) 분야를 전력 생산의 한 수단으로 사용하려는 몇가지 노력이 기울여져 왔다. 예를 들면, 스위프트(Swift)는, 전력을 생산하기 위하여, 열음향학적으로 구동되는 정재파의 진동하는 압력을 교류 발전기를 기동하는데 사용할 수 있다고 제안하였다(G. W. Swift의 "Thermoacoustic Engines", J.Acoust.Soc.Am.84, 1166(1988) 참조). 피스톤을 음향공명기(acoustic resonator)의 한 개구(open end)에 커플링(coupling)시켜 진동하는 피스톤이 선형 교류 발전기를 구동하도록 하면 상기 결과를 얻을 수 있다. 피스톤은 진동판(diaphragm) 또는 송풍기(bellows)처럼 신뢰도를 높이는 가스 밀봉(gas seal)을 요한다. 또한 동적 피스톤은 정재파에서 추출될 수 있는 역학적 힘을 한정하여 열음향학 발전기의 효율을 제한하게 된다.

정재 음향파를 전력 생산에 응용하는 또다른 방법은, 열음향학적으로 구동되는 액상 나트륨 정재파 엔진 내에 자기 유체 효과(Magneto hydrodynamic Effect)를 활용하는 것으로서 스위프트에 의해 보고되었다(G. W. Swift. "Thermoacoustic Engines," J.Acoust.Soc.Am 84, 1169(1988) 참조).

펄스 연소식(PC)이란, 전력 생산이 정재 음향파와 연관되어 제안된 연구분야이다. 자기 유체현상과는 달리, PC 분야는 전력 생산 수단으로 거의 주목을 받지 못해온 것은 명백하다. 지난 세기부터 방대한 연구와 개발이 PC 분야에 있어 왔다. 1920년대 초반에, 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)에게 등록된 미국 특허 번호 제 1,329,559호에 개시되어 있듯이 펄스 연소기가 전력 생산용 터빈을 구동하는 수단으로 최초로 주목을 받았다. 오늘날 행해진 거의 모든 응용 연구 노력은 열 또는 분사형 추진력(heat or propulsive thrust)을 얻는데 관한 것이다. 연소 사이클의 자발적 유지, 구조의 단순함 및 오염 물질의 낮은 방출 때문에, 펄스 연소기가 상기 응용법에서는 상당히 매력적인 것이었다. 푸트남, 벨스, 및 켄트필드가 펄스 연소 기술에 수많은 실시예와 응용법을 제시하면서 펄스 연소기의 역사에 광범한 성과를 얻어왔다(A. A. Putnam, F. E. Belles, and J. A. C. Kentfield. "Pulse Combustion," Prog. Energy Combust. Sci. 12, 43-79(1986) 참조). PC 연구 분야는 가스 연구 학회, 산디아 연소 연구실, 및 다양한 대학 내 연구실 같은 학회에서 많은 노력을 기울이면서 매우 역동적으로 발전하고 있다.

요약하면, 전력을 생산하기 위해 피스톤에 의해서 기동되는 교류 발전기를 구동하는 수단으로 열음향학적 엔진이 제시되어왔다. 그러나, 상기 개념에는 분명한 최적화, 실용성의 개선, 및 단순화 등이 필요하다. PC로 기동되는 정재파를 전력 생산 수단으로 사용하는 실용적인 시스템을 개발하기 위한 노력은 거의 없었다. 가스 터빈과 같은 현대 기술들에 비하여, PC 발전기는 연료를 전기적 에너지로 바꾸는 극히 간단한 시스템을 제공할 것이다.

본 발명은, 에너지를 변환시키기 위하여 펄스 연소식(pulse combustion, 이하 "PC"라고도 칭한다) 또는 열음향학적으로(thermoacoustically) 구동되고, 특히 전력 생산 분야에 적용될 수 있는 공명 강음파 합성(Resonant Macrosonic Synthesis, 이하 "RMS"라고도 칭한다) 공명기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 펄스 연소식 발전기의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 공명기(2)에 대한 기본 모드(fundamental mode)에서의 최대 압력 분포의 예시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 장점을 가진 RMS 공명기가 제공할 수 있는 압력 대 시간 파형의 예시도이다.

도 4는 본 발명에 따른, 음향학적으로 구동되며 공명기에 작용하는 역학적 힘을 증가시키는 공명기 구조를 구비한, 펄스 연소식 발전기의 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 공명기(32)에 대한 기본 모드(fundamental mode)에서의 최대 압력 분포의 예시도이다.;

도 6은 본 발명에 따른, 동조 유도 콤프레서(compressor) 및 반응물 예연 혼합기(pre-combustion mixing)를 구비한 펄스 연소식 발전기의 단면도이다.

도 7은 도 6에 예시된 동조 유도 콤프레서의 정적 및 동적 압력의 예시도이다.

도 8은 본 발명에 따른, 열음향학적으로 구동되는 발전기의 단면도이다.

본 발명의 목적은, 진동 운동을 하며 상기 진동운동이 교류 발전기를 구동하는데 이용되는, 펄스 연소식(PC)으로 구동되는 음향 공명기를 제공하는 것이다.

본 발명의 나아간 목적은, 주어진 연료 연소 속도에서 음향학적 반응력(acoustic reaction force)을 최대화시켜서 연료를 전력으로 바꾸는 변환 효율을 향상시키기 위하여 공명 강음파 합성(RMS) 공명기를 PC 챔버로 채택하는 것이다.

본 발명의 더 나아간 목적은, 연소 반응물(combustion reactant)을 예열하고(preheating) 선혼합(premixing)하는 것은 물론 동조 유도(tuned induction)함으로써, PC의 전력 밀도를 향상시키는 것이다.

본 발명의 더 나아간 목적은, 천연 가스 같은 연료를 전력으로 변환하는, 상대적으로 저렴한 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 열음향학적 발전기에 요구되었던 최적화 및 실용성의 개선을 행하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적과 장점들은, 같은 참조 번호가 같은 부품에 두루 사용된 동봉된 명세서 및 도면을 통해서 명확해질 것이다

연소 챔버(공명기)가 음향학적으로 구동되어 구조적으로 진동하는 현상은 전형적으로 PC 동작의 원치 않은 부작용이다. 상기 부작용을 최소화하기 위해 수많은 연구가 행해졌다. 반면에, 본 발명은 전체 공명기가 정재파의 동적 압력에 반응하여 앞뒤로 움직이도록 함으로써 상기 진동 현상을 전력 생산 수단으로 사용한다.

도 1은 고정된 환경에 스프링(3 및 5)으로 탄력적으로 연결되어 있어서 구속되지 않고 원통형 좌표축 z를 따라 진동할 수 있도록 되어 있는 RMS 공명기(2)를 구비한 본 발명의 하나의 실시예를 보여준다. 공명기(2)는 단단한 말단 벽(end wall, 26), 환상 배출 포트(exhaust port, 24), 환상 배출 플레눔(exhaust plenum, 25), 선택적 스로틀 밸브(throttle valve, 14), 스파크 플러그(spark plug, 22), 및 밸브 헤드(4)를 구비한다. 밸브 헤드(4)는 연료-산화제 플레눔(6), 연료 입구(8), 산화제 입구(10) 및 반응물 입구 밸브들(12)을 구비한다.

공명기(2)에 단단하게 고정되어 있는 아마추어(18) 및 아마추어(18)에 탄력적으로 연결되어 있는 고정자(stator, 20)를 구비하는 교류 발전기(16)가 공명기(2)에 연결되어 있다. 탄력적 연결 부분은 도식적으로 스프링(28) 및 댐퍼(30)로 나타나 있다. 고정자라는 단어는 본 명세서에서는 고정자(20)가 고정되어 있다는 것을 의미하지는 않는다. 반대로, 고정자(20)는 구속되지 않고 자유롭게 진동할 수 있으며 또는 선택적으로 단단하게 고정되어 구속될 수도 있다. 선택적으로, 아마추어(18)는 고정자(20), 아마추어(18), 및 공명기(2)의 상대적 진동 위상(vibration phase)을 더욱 잘 제어하기 위하여 공명기(2)에 장착된 스프링일 수도 있다.

펄스 연소기를 시동하기 위한 많은 방법이 존재하는데 그 중 스파크 플러그(22)가 하나의 방법을 제공한다. 동작 시에, 스파크 플러그(22)는 공명기(2) 내에 연료-산화제 혼합물의 연소를 시작하는 스파크를 만든다. 상기 초기 연소가, 공명기(2) 내에 결과적으로 나타나는 진동 압력에 의하여 구동되는 잘 알려진 자생유지(self-sustaining) PC 사이클을 시동한다. 한 번 시동되기만 하면, 스파크 플러그는 비활성화되고 PC 시스템은 고유 공명 진동수로 동작할 것이다.

도 1의 스파크 타이밍 제어 회로(7) 및 회전식 밸브(rotary valve)등과 같은 잘 알려진 다른 방법들을 공명 진동수를 변화하기 위해 사용할 수 있다. 가변 동조된(variably tuned) 공명기 분기(分機, branch) 또한 공명 진동수를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 가변 동조 분기는, 한 말단은 연소 공명기 내에 개방되고 다른 말단은 동조 피스톤에 맞게 위치되어 있는 좁은 원통 모양의 튜브를 구비할 수 있다. 연소 공명기의 공명 진동수는 동조 피스톤을 튜브 내에 밀어 넣어서 조절할 수 있다.

연소 생산물은, 계획된 방출류 속도(exhaust flow rate)를 보장하기 충분한 유역(flow area)을 가진 환상 포트(24)를 통하여 공명기(2)를 빠져나온다. 도 2에 공명기(2)의 길이를 따라, 기본 모드의 최대 압력 분포를 예시하는데, 여기서 z는 좁은 말단에서 z=0이고 넓은 말단에서 z=L 인 공명기의 축-대칭 축이다. 비록 포트(24)는 공명기(2)의 벽 내부 어느 곳에나 위치할 수 있지만, 바람직한 위치는, 포트(24)를 통한 동적 압력의 전달을 최소화하는 경향이 있는, 도 2에 도시된 기본 모드의 압력 절점(pressure node)에 따른다. 후술하는 데로, 만약 동적 압력이 포트(24)를 통해 전달된다면, 이것은 쓰임새 있는 힘으로 더 이상 변환될 수 없다. 일반적으로, 배출 포트의 위치는 공명기의 내부 동적 압력을 최대화하도록 선택해야 한다. 포트(24)는 선택적 스로틀 밸브에 맞춰질 수 있으며 또는, 밸브를 통한 압력 차이에 반응하여 개방되는 리드 밸브(reed valve) 또는 플레이트 밸브(plate valve)와 같은 콤프레서 타입의 방출 밸브(discharge valve)를 구비할 수 있다.

정재파가 발생되면, 상기 정재파의 진동 압력이 공명기(2)의 내벽에 역학적 힘을 작용하여, 상기 공명기를 음파의 진동수로 z 방향을 따라 강체(rigid body)처럼 진동하게 한다. 아마추어(18)가 공명기(2)에 부착되어 같이 진동하게 된다. 결과적으로 아마추어(18) 및 고정자(20)의 상대 운동이 발전기 이론에 의해 결정된 방법대로 전력을 생산하게 된다. 바람직한 실시예에서, 고정자(20)는 고정되어 있지 않고 아마추어(18)의 운동에 대해 어떤 위상각을 가지고 자유롭게 움직일 수 있다. 교류 발전기(16)는 음성 코일 교류 발전기, 미국 특허 번호 제 5,174,130호에 나타나고 본 명세서에 통합되어 참조된 가변 리럭턴스(reluctance) 교류 발전기, 미국 특허 번호 제 5,389,844호에 나타나고 본 명세서에 통합되어 참조된 교류 발전기, 또는 다른 수많은 선형 교류 발전기들일 수 있다. 채택될 수는 있지만, 문자대로의(literal) 아마추어 및 고정자가 없는 다른 설계들 중에는 압전형(piezoelectric) 및 자기제한형(magnetostrictive) 교류 발전기들이 있다. 교류 발전기는, 동작 진동수, 공명기의 진동 변위의 진폭, 및 역학적 에너지 및 전력간의 변환 효율 등의 설계 인자들을 반영하여 선택될 것이다.

아마추어(18) 및 고정자(20) 사이에 도식적으로 스프링(28) 및 댐퍼(30)로 나타난 탄력적 마운팅(mounting)의 특성이 시스템의 변환 효율에 영향을 미칠 것이다. 최적의 역률(power factor)은 시스템 역학을 모델링 하고, 시스템 내의 모든 움직이는 물질, 스프링 및 댐핑을 감안함으로써 찾을 수 있다. 특정된 상기 해석적 모델이 시스템에 채택된 교류 발전기의 타입을 반영할 것이다.

포트(24), 플레눔(25), 및 선택적 스로틀 밸브(14) 등에 의하여 배출류(exhaust flow)에 인가되는 저항은, 도 2에 나타나듯이 동적 압력이 중첩되는 평균 압력 Po에 영향을 주게 된다. 평균 압력 Po 에 영향을 주는 다른 요소들에는, 입사류(inlet flow) 저항, 유체의 성질, 및 공명기의 구조 등이 있다. 스로틀 밸브(14)로 배출류 저항을 조절할 수 있으며 따라서 평균 압력 Po를 변화시킬 수 있다. 방출류(outlet flow) 저항을 증가시키면 Po가 증가하고 방출류 저항을 감소시키면 Po도 감소한다. 정해진 전력 입력에 대해서, Po를 증가시키면 일반적으로 동적 압력의 첨두-첨두값도 증가되어 공명기에 작용하는 역학적 힘도 증가되고, 따라서 전력 출력이 커지게 된다. 그러므로, 연료를 전력으로 바꾸는 변환 효율을 극대화하려면, 음의 최대 압력은 새로운 반응물을 입수하는 것을 방해하는 반응물 공급 압력(reactant supply pressure) 이상으로 높아지지 않아야 하고, 평균 압력 Po은 가급적 높아야 한다. 만약 포트(24)와 함께 방출 밸브가 사용된다면, 밸브 시스템의 유역 및 밸브의 스프링 로딩(존재한다면) 모두가 Po에 영향을 끼치게 된다. 다른 경우에는, 방출 압력이 더 높아서 배출 물질(volume)의 흐르는 속도가 감소되게 되는 위치인 z=0 지점에 콤프레서 형식의 동적 방출 밸브가 위치할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은, 반응력 및 그에 따른 연료를 전력으로 바꾸는 변환 효율을 높이기 위하여, 설명한 대로 도 1 및 도 2에 도시된 공명기의 1차 수직 모드(first longitudinal mode)를 사용한다. 또는, 단단한 벽(26)은 송풍기와 같은 유연한 밀봉물을 통하여 공명기(2)에 부착될 수 있는데, 상기 밀봉물은 벽(26)이 공명기(2)와 독립적으로 진동할 수 있도록 한다.

벽(26)은 동적 음파 압력에 반응하여 z 축을 따라 진동하여, 교류 발전기(16)의 아마추어를 구동할 수 있도록 하면서, 공명기(2) 자체는 단단하게 구속되어 있을 수 있다. 또한 본 발명의 기술범위 내에서, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 공명기에 연결된 교류 발전기와 함께, 헬름홀츠 방식의 공명기도 사용될 수 있다.

공명기 설계는 본 발명의 최적화 작용에 중요한 역할을 한다. 특정한 공명기 구조가 선택되면, 주어진 음향 전력 입력에 대해서 얻어지는 동적 압력의 진폭을 결정하게 되고, 따라서 본 발명의 연료를 전력으로 변환하는 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 특정 선결 파형의 왜곡되지 않은(unshocked) 극대 동적 압력(ultrahigh dynamic pressure)을 얻기 위한 RMS 공명기는 미국 특허번호 제 5,515,684 및 5,319,938 및 그들의 분할(divisional) 및 계속 출원들에 개시되어 있는데, 상기 출원들은 본 명세서에 통합되어 참조된다.

극대 동적 압력에 덧붙여, RMS 공명기는 파형 합성이론으로부터 도출되는 다른 장점들도 제공한다. 예를 들면, 도 3은인 RMS 공명기 파형을 보여준다(여기서이고이다). 상기 파형은, 음의 최대 압력 -P를 반응물 공급 압력보다 낮은 값으로 유지하여 반응물 흐름이 지장받지 않도록 하면서, 더 높은 평균 압력 Po에서 펄스 연소기가 동작하도록 한다. 전술한 바와 같이, 높은 Po치에서 동작하면 연료를 전기적 에너지로 변환하는 변환 효율이 향상된다. 당업자들은 본 발명에서부터 손쉽게 수많은 개량을 도출할 수 있을 것이지만, 그것들은 모두 본 발명의 기술 범위에 포함된다고 여겨진다.

Po를 극대화하기 위한 다른 고안은 도 1의 입력 밸브(inlet valve)들의 설치(placement)에 관한 것이다. 주어진 Po값에서, 공명기의 말단의 직경을 작게 하면 가장 큰 동적 압력 및 그에 따라 가장 낮은 음의 최대 압력 -P를 얻게 된다. 결과적으로, 전술한대로 밸브를 설치하면, PC가 전술한 모든 장점들과 함께 가장 높은 Po 값에서 동작하게 된다. 선택적으로, 밸브들은 공명기의 벽 내부 다른 어느 곳에나 기본 동적 압력이 존재하는 곳에 위치할 수 있다.

도 4는, 그의 수직 대칭성이 기본 모드의 압력 분포에 의하여 형성되고 공명기에 작용하는 음향학적 힘을 증가시키는 RMS 공명기(32)를 채택하고 있는 본 발명의 하나의 실시예를 예시한다. 공명기(32)의 곡률은에 의하여 결정된다(여기서 D는 직경, Dm은 병목 또는 시작 직경, z는 공명기(32)의 축대칭 축, k는 비중상수, 및 L은 공명기의 전체 축 길이이다). 선택적으로, 공명기(32)의 곡률은, 각각 서로 다른 힘의 특성을 보일 쌍곡선, 포물선, 또는 타원 함수를 포함하는 수많은 수의 다른 함수들로도 표현할 수 있다.

공명기(32)는 고정된 환경에 스프링(35 및 37)으로 탄력적으로 장착되어 있어서 구속되지 않고 원통형 좌표축 z를 따라 진동할 수 있다. 공명기(32)의 양단에는 동일한 밸브 헤드(34)가 장착되어 있어서 한번의 음향 사이클 당 두 번의 연소 현상이 발생하게 하여 PC 발전기의 전력 밀도를 향상시킨다. 선택적으로, 도 4에 도시된 펄스 연소기는 전력 밀도는 감소하더라도 단 하나의 밸브 헤드로만 동작할 수 있다. 공명기(32)는, 도 1에 도시된 환상 배출 포트(24) 및 환상 배출 플레눔(25)과 같은 동작을 하는 환상 배출 포트(39) 및 환상 배출 플레눔(38)을 구비한다. 도 1에 대하여 자세히 전술한 대로, z 축을 따라 진동하는 것을 전력으로 변환해 주는 공명기(40)가 도식적으로 나타나 있다.

도 5는 상기 공명기(32)의 길이를 따라서 기본 모드의 최대 압력 분포를 도시하는데 z는 대칭축, +P는 양극 최대 압력이고 -P는 음극 최대 압력이다. 기본 모드에서, 내부 표면적의 국부 z 성분은, 어느 시간에서든 압력에 면적을 곱한 모든 국부 값이 같은 z축 방향을 갖는 공명기의 벽 부분에 작용하는 힘을 나타내도록 조절된다. 이러한 조건은, 최대 압력 분포값이 수학적 부호를 바꿀 때마다 dr/dz 값이 수학적으로 부호를 바꾸는 한 지켜진다. 상기 공명기(32)에 있어서는, 이러한 조건은 z=L/2일 경우에 발생한다(L은 공명기의 길이이다). z=L/2에 뿐만 아니라, dr/dz 및 최대 압력 분포값이 부호를 동시에 바꾸도록 할 수 있는 많은 연속적인(continuum) z값이 있다.

상기 공명기(32)의 상대적 규격(dimension)은 최대 대 최소 직경치를 바꿈으로 해서 음향학적으로 작용되는 힘을 더욱 증가시키도록 조절될 수 있다. 상기 공명기(32)의 경우에, 최대 직경은 z=L/2일 때 생기고, 최소 직경은 z=0 및 z=L일 경우에 생긴다(여기서, 직경=Dm 이다). 예를 들면, 만약 공명기(32)의 최대/최소 직경이 1.7에서부터 시작하여 7배 정도까지 증가되면, 힘은 40배 정도로 증가한다. 이것은 Dm에서 측정했을 때, 동적 압력의 첨두-첨두값은 두 경우 모두 같다는 것을 나타낸다.

어떤 상황에서는, 공기 또는 주어진 산화제는, 반응물이 점화되기 이전에 압력이 주어진 상태로 공명기 내에 주입되어야 한다. 상기 동일 시동 방법은 본 발명과도 훌륭히 동작할 것이다.

본 발명의 또다른 시동방법은, 교류 발전기를 시동 모터로 사용하여 PC 발전기가 순간적으로 음향학적 콤프레서처럼 동작되도록 하는 것이다. 시동 모드에서, 교류 전압이 모터에 인가되고, 공명기를 앞뒤로 구동시켜 상기 공명기의 기본 공명 모드를 자극시킨다. 역학적으로 기동된 상기 동적 압력에 밸브들은 반응하고 반응물들은 인가된 스파크가 PC 사이클을 시동할 수 있을 때 연소 챔버 내로 끌려들어온다. 모터에서 교류 발전기 모드로 급격히 전환되는 것을 막기 위해서, 점화 플러그를 켜기 직전에 모터를 끌 수도 있다. PC 사이클이 시작되기만 하면, 모터는 다시 교류 발전기 모드로 전환되며 전술한 대로 전력이 얻어진다.

전술한대로, Po값이 커지면 PC 발전기의 효율과 전력 밀도가 향상된다. 도 6은 본 발명의 또다른 실시예를 예시하는데, 여기에는 유도 래밍(induction ramming)을 위하여 동조 유도 수단을 사용하여 더 높은 Po값을 얻어낸다. 도 6에 예시된 실시예는 또한 반응물을 예열하는 것 및 완전한 선혼합을 보인다. 이러한 특징들은, 고진동수 동작을 위한 신속한 연소 속도는 물론 반응물을 완전히 연소시키기 때문에 고효율을 보인다.

도 6에서, 공명기(42)는 그 내부 구조에 있어 도 4의 공명기(32)와 모양과 동작이 유사하다. 상기 공명기(42)는 고정된 환경에 스프링(53, 55, 57, 및 59)으로 탄력적으로 장착되어 있어서 구속되지 않고 원통형 좌표축 z를 따라 진동할 수 있도록 되어 있다. 공명기(42)는, 도 4에 도시된 환상 배출 포트(39) 및 환상 배출 플레눔(38)과 같은 동작을 하는 스파크 플러그(43), 환상 배출 포트(44) 및 환상 배출 플레눔(46)을 구비한다. 상기 공명기(42)의 양단에는, 동조된 플레눔들(50), 제 1 스테이지 밸브(52), 및 제 2 스테이지 밸브(54)로 구성된 동일한 음향 유도 컴프레서(48)가 구비되어 있다. 플레눔(50)들은 공명기(42)와 거의 동일한 공명 진동수를 갖도록 설계된다. 동일한 열교환 코울링(cowling, 56)들이 연료 입구(58) 및 산화제 입구(60)와 함께 제공된다. 코울링(56)은 공명기(42)에 단단하게 부착될 필요는 없지만 반드시 적어도 공명기(42)와 밀봉을 생성하여 반응물이 새어나오지 못하게 해야 한다. 만약 코울링(56)들이 공명기(42)에 탄력적으로 장착되어 공명기(42)와 함께 진동할 필요가 없다면, 그들은 단열작용 및 소음 감소 기능을 모두 수행할 수 있다. 또한, 각 코울링 내에 연료 및 산화제가 들어갈 입구는 그림처럼 각각의 2개의 개구가 아니라 하나의 입구만 있을 수도 있다.

수많은 교류 발전기 구조들은 공명기(42)를 감싸기 위하여 환상으로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 도 6은 공명기(42) 주위에 환상으로 둘러싸여진 가변 리럭턴스 교류 발전기(45)를 보여준다. 교류 발전기(45)는, 공명기(42)의 플랜지(62)에 단단하게 연결되어 있는 환상 아마추어(47), 환상 스프링(51) 및 환상 결합부(linkage, 61)를 통해 아마추어(47)에 탄력적으로 연결되어 있는 환상 고정자(49), 환상 고정자(49) 내의 구동 코일(65), 및 구동 코일 리드(67)를 구비하고 있다. 역학적으로, 도 1의 교류 발전기(16)가 공명기(2)의 z 축을 따른 진동에 반응했던 것과 같은 방식으로, 교류 발전기(45)가 공명기(42)의 z 축을 따른 진동에 반응한다.

도 7은 여러 컴프레션 스테이지에서의 동적 및 정적 압력 관계를 도시한다. 동작 시에, 펄스 연소식으로 구동되는 정재파가 스파크 플러그(43)에 의해서 시동된다. 반응물의 유체는 입구 압력하에서 입구(58 및 60)를 통과하여 진행하고, 코울링(56)을 통과하면서 반응물들은 공명기(42)의 벽부분으로부터 열을 얻고 어느 정도의 유체 혼합(flow mixing)을 겪게 된다. 전체 발전기 어셈블리의 진동이, 동조된 플레눔(50)의 기본 공명을 자극할 것이다. 결과적으로, 동조된 플레눔(50) 내에 발생하는 동적 압력은, 밸브(52)를 통해 코울링(56)으로부터 가열된 반응물을 다시 잡아당기고 동조된 풀레넘(50) 내로 밀어넣음으로써 반응물을 평균 풀레넘 압력까지 압축시킨다. 동조된 풀레넘(50) 내에서 반응물은 최초의 요동 밸브 흐름(turbulance valve flow)과 사이클릭 음향 입자의 변위(cyclic acoustic particle displacement) 때문에 더욱 혼합된다.

풀레넘(50) 내의 동적 압력은, 반응물을 또다시 평균 풀레넘 압력에서 풀레넘 방출 압력에까지 압축하는데, 바로 이때 반응물은 2번째 스테이지 밸브(54)를 통해 풀레넘(50)으로부터 방출되고 공명기(42)내로 들어간다. 풀레넘의 최대 음향 압력과 공명기(42)의 최소 음향 압력이 한꺼번에 작용하여 2번째 스테이지 밸브(54)를 사이클 당 한번씩 열리게 하여, 가열되고 혼합된 반응물을 연소하기 위하여 공명기(42)내로 방출한다. 반응물의 밸브(54)를 통한 경로가 또다른 혼합을 야기한다. 도 7에 도시된 대로, 상기 공정의 결과는, 유도 콤프레서(48)에 의해 제공된 압력 상승에 기인하여 평균 공명 압력가 상승하는 것이다.

만약 더 높은가 필요하면, 또다른 유도 컴프레서를 더 연결할 수 있다. 코울링(56) 자체도 음향 공명을 도울수 있어서 동적 압력 상승을 한층 유발할 수 있다.

공명 플레넘(50)의 음향학적 설계에 대해 고려해봐야 한다. 도 7에 도시된 대로, 플레넘의 정재파 및 공명기의 정재파 사이의 위상의 차이가 압축 공정에 필수적이다. 풀레넘의 진동은 두 가지의 소스로 구동된다: 2번째 스테이지 밸브(54)의 개방 및 플레넘 전체의 진동이다. 상기 두 가지의 구동 소스가 중첩되는 현상은 풀레넘 구조를 설계할 때 반드시 고려해야 한다. 만약 플레넘 공명 진동수를 공명기의 진동수와 같게 하려면, 플레넘 구조의 밸브를 통한 진동은 작게 하여야 한다. 도 6의 실시예에 대한 많은 개량은 동조 콤프레서 또는 엔진 플레넘 및 펄스 연소 기술의 당업자들에게는 자명할 것이다. 예를 들면, 플레넘은 공명기의 2 번째 고조파에 동조되고, 그 경우 2번째 스테이지 밸브가 단독 구동 소스로 작동하여 유도 래밍을 위한 적절한 위상이 제공될 것이다. 더 나아가, 1번째 2번째 스테이지가 밸브 면적비을 증가시키고 따라서역시 증가되도록 사용될 수 있다. 한층 더 나아가, 만약 코울링(56) 내에 반응물을 선혼합 하는 것이 안전 문제 때문에 피해야 한다면, 산화제 및 연료 코울링이 개별적으로 사용되어서 반응물을 유도 콤프레서에까지 분리된 채로 유지할 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 연료 및 산화제의 각 동선(動線, line)은 공명기(42)의 외장 주외에 환상 구조로 쌓여서, 고온의 공명기 벽과 열적 접촉을 하도록 놓여질 수 있다.

만약 가스상 연료 공급 압력이 충분히 높다면, 유도 콤프레서(48)는 산화제만을 압축하는데 사용되고 연료는 공명기(42) 내의 전형적인 가스 분산기를 통해 제공될 수 있을 것이다.

PC에 대한 대안으로, 본 발명의 정재 음향파는 열음향학적으로 구동될 수 있다. 전술한 것처럼, 열음향학적으로 구동되는 발전기를 위한 현재의 제안은, 상기 피스톤을 음향 공명기의 한 개구에 커플링시키고 진동 피스톤이 선형 교류 발전기를 구동하도록 하는 것을 요구한다. 피스톤은 진동판(diaphragm) 또는 송풍기(bellows)처럼 신뢰도를 높이는 가스 밀봉(gas seal)을 요한다. 상기 시스템에 의해 생산된 역학적 힘은 음향 압력의 진폭과 상기 피스톤의 표면적에 의하여 제한된다.

피스톤의 표면적에 의해 제한되는 것 보다, 본 발명은 공명기의 내부 표면적 전부를 이용하기 때문에 매우 큰 역학적 힘을 얻을 수 있다. RMS 공명기를 이용하면 더욱 높은 동적 압력을 제공하게 됨으로써 원하는 역학적 힘을 더 증가시킬 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 열음향학적으로 구동되는 한 실시예를 예시한다. 열음향학적 엔진의 기초에 대한 설명은 G. W. Swift의 "Thermoacoustic Engines," J. Acoust. Soc.Am.84, 1169(1988)에서 찾아볼 수 있다. 도 8에서는, 단단한 벽 및 열 플레이트 스택(heat plate stacks, 64)을 구비한 공명기(63)는, 열음향학적 엔진 기술분야에서 잘 알려진대로, 프라임 동작 모드(prime mover mode)에서 동작한다. 상기 공명기(63)는 고정된 환경에 스프링(72 및 74)으로 탄력적으로 연결되어 있어서 구속되지 않고 원통형 좌표축 z를 따라 진동할 수 있도록 되어 있다. 열 교환기(66)를 통하여 열이 인가되고 열 교환기(68)를 통하여 방출되어서, 정재 음향파를 구동하기 충분할 만큼의 온도 기울기(gradient)가 플레이트 스택을 통해 생기도록 한다. 정재파가 발생되면, 공명기(63)의 내벽에 대한 상기 정재파의 진동 압력이 상기 공명기를 음파의 진동수로 z 방향을 따라 단단한 보디(rigid body)처럼 진동하게 한다. 앞에서와 같이, 공명기(32)의 z 축 방향의 진동을 전력으로 변환하는 발전기(70)는 도식적으로 나타나 있다.

열음향학적 엔진 기술은 매우 잘 발달되어 있고 그 분야의 당업자에게 도 8의 실시예를 구현하는 많은 방법 및 기술을 제안할 것이다. 예를 들면, 2개의 플레이트 스택을 사용하는 것은 선택적이다. 또한, RMS 공명기와 함께 플레이트 스택을 사용하여 전술한 모든 장점들과 함께 바람직한 파형의 고압 진폭을 얻을 수 있을 것이다. 더 나아가, 도 8의 실시예의 열 소스는, 몇 가지 예를 들자면 태양열 에너지는 물론, 전술한 형태의 PC 발전기로부터 나온 낭비열(waste heat), 다른 공정에서 나온 낭비열, 연료의 직접 연소등을 포함할 수 있다.

비록 상기 설명들이 여러 가지 명세사항(specification)들을 포함하고는 있지만, 이것들은 본 발명의 기술범위에 대한 제한으로 해석되기 보다, 바람직한 실시예의 예시로 간주되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술범위는 특정한 펄스 연소 설계 또는 열음향학적인 설계에 한정되지는 않는다.

본 발명은 전력이 필요한 어떤 분야에도 적용될 수 있다. 본 발명의 PC실시예의 진동수를 국부 파워 그리드 진동수에 맞추는 것(locking to)은, 예를 들면 스파크 타이밍, 회전식 밸브처럼 구동된 밸브의 타이밍 또는 가변 동조되는 공명기 분기를 이용하여 이루어질 수 있다. 교류 발전기로부터 나오는 교류 출력은 다른 진동수나 직류로 변환될 수 있다. PC 발전기는, 현재 가스 터빈이 사용되고 있는, 역학적 플라이휠에 에너지를 저장하는 수단 등을 포함하는, 복합 전기 자동차에 내장된 전력 소스로 사용될 수 있다. 본 발명은 다양한 전력 출력 요구조건에 맞도록 크기가 변형될 수 있다.

PC라는 표현은, 가스상 또는 액상 연료 및 연료 분배기 헤드의 사용, 사용된 밸브의 수, 밸브나 에어로 밸브로 조절되는 연소기, 다중 연소기, 연료-산화제 혼합, 플래퍼(flapper), 테슬라 밸브, 및 회전식 밸브를 포함하는 밸브의 종류를 포함하는 펄스 연소 설계 및 개량의 다양함을 제공한다. 상기 개념들의 많은 것들은 A. A. Putnam, F. E. Belles, 및 J. A. C. Kentfield가 쓴 "Pulse Combustion," Prog.Energy Combust.Sci.12,43(1986), J. C. Griffiths, E. J. Weber 등이 쓴 "The Design of Pulse Combustion Burners, " Research Bulletin107, American Gas Association Laboratories(1969), P. S. Vishwanath의 "Advancement of Developmental Technology for Pulse Combustion Application," Gas Research Institute Report No. GRI-85/0280 (1985)등에 포함되어 있는데, 상기 문헌들의 내용은 본 명세서에 통합되어 참조된다. 본 발명에 현재 사용가능한 PC 설계 정보는 당업자들에게는 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 예시된 실시예에 의하여 판단되면 안되고, 첨부된 청구범위 및 그의 유사물에 의하여 판단되어야 한다.

Claims (31)

1. 에너지 변환 장치에 있어서,

   a) 음향학적 공명기

   b) 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 펄스 연소 수단

   c) 교류 발전기를 구비하며,

   d) 음향학적으로 구동되는 기계적 진동을 전력으로 변환하도록, 상기 교류 발전기가 상기 공명기에 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 펄스 연소 수단은, 반응물을 상기 공명기 내에 공급하기 위한 적어도 하나의 입구 및 배출 가스가 상기 공명기를 빠져나가게 하는 적어도 하나의 출구를 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 펄스 연소 수단은 상기 연료를 점화시키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 점화 수단은, 상기 공명기 내의 상기 연료를 포함하는 영역 내에 스파크를 일으킬 수 있는 점화 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 장치는, 상기 정재파의 동적 압력에 의하여 역학적 운동을 하며, 상기 교류 발전기에 커플링 되어 있는, 상기 공명기에 커플링 된 피스톤을 더 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 교류 발전기는 상기 공명기에 부착되어 있으며 상기 공명기의 운동이 상기 교류 발전기의 적어도 일부분에 운동을 야기하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 교류 발전기는 아마추어와 고정자를 구비하며, 상기 적어도 일부분은 상기 고정자에 대한 상대적 운동을 위하여 장치된 아마추어를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 아마추어는 상기 공명기에 단단하게 연결되고 상기 아마추어는 상기 고정자에는 탄력적으로 연결된 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 공명기는 원통 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 원통 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 아마추어는 상기 공명기에 탄력적으로 연결되고 상기 아마추어는 상기 고정자에 탄력적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 공명기는 원통 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 원통 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되어 상기 공명기 전체가 상기 펄스 연소 수단에 의하여 생성된 정재파에 따라서 진동되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
12. 에너지 변환 장치에 있어서:

    a) 음향학적 공명기 및

    b) 상기 공명기 내에 점화 반응물을 공급하여 펄스 연소를 생성하는 방법을 포함하는, 상기 공명기 내에 정재파를 생성하는 수단을 구비하며,

    c) 상기 공명기는 원통형 축을 갖고 상기 원통형 축을 따라서 진동 운동을 하도록 장착되어 있으며, 상기 펄스 연소로부터 생긴 상기 정재파가 상기 공명기의 진동 운동을 구동하며,

    d) 아마추어 및 고정자가 서로에 대한 상대 운동을 하도록 장착된, 아마추어 및 고정자를 구비한 교류 발전기를 구비하고,

    e) 음향학적으로 구동된 상기 공명기의 역학 진동운동을 상기 아마추어의 운동으로 변환하여 전력을 얻도록 상기 아마추어는 상기 공명기에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
13. 에너지 변환 장치에 있어서:

    a) 음향학적 공명기,

    b) 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 열음향학적 수단 및

    c) 교류 발전기를 구비하며,

    d) 음향학적으로 구동된 상기 공명기의 역학 진동운동을 변환하여 전력을 얻도록 상기 교류 발전기는 상기 공명기에 부착되어 있고,

    e) 상기 공명기는 원통 좌표축을 가지며, 상기 공명기는 상기 공명기의 원통 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되어 상기 공명기 전체가 상기 펄스 연소 수단에 의하여 생성된 정재파에 따라서 진동되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 교류 발전기는, 고정자에 대한 상대 운동을 하도록 장착된 아마추어 및 고정자를 구비한 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 아마추어는 상기 공명기에 단단하게 연결되고 상기 아마추어는 상기 고정자에 탄력적으로 연결된 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 공명기는 수직으로 대칭인 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 수직 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
17. 제 14항에 있어서,

    상기 아마추어는 상기 공명기에 탄력적으로 연결되고 상기 아마추어는 상기 고정자에 탄력적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
18. 제 13항에 있어서,

    상기 공명기는 수직으로 대칭인 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 수직 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되어 상기 공명기 전체가 상기 펄스 연소 수단에 의하여 생성된 정재파에 따라서 진동되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
19. 에너지 변환 장치에 있어서,

    a) 음향학적 공명기 및

    b) 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 열음향학적 수단을 구비하고,

    c) 상기 공명기는 원통형 축을 갖고 상기 원통형 축을 따라서 진동 운동을 하도록 장착되어 있으며, 상기 펄스 연소로부터 생긴 상기 정재파가 상기 공명기의 진동 운동을 구동하며,

    d) 아마추어 및 고정자가 서로에 대한 상대 운동을 하도록 장착된, 아마추어 및 고정자를 구비한 교류 발전기를 구비하고,

    e) 음향학적으로 구동된 상기 공명기의 역학 진동운동을 상기 아마추어의 운동으로 변환하여 전력을 얻도록 상기 아마추어는 상기 공명기에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
20. 에너지 변환 장치에 있어서:

    a) 음향학적 공명기,

    b) 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 (1) 펄스 연소 수단 및 (2) 열음향학적 수단 중 하나 및,

    c) 교류 발전기를 구비하며,

    d) 음향학적으로 구동되는 동적 진동을 전력으로 변환하도록, 상기 교류 발전기가 상기 공명기에 커플링되어 있으며,

    e) 상기 공명기는, 유체를 포함하며 공명 모드로 구동되는 챔버 및, 적어도 상기 챔버의 내벽 구조를 포함하며 사인파가 아니고 왜곡되지 않은 파형을 합성하도록 고조파 위상 및 진폭을 제공하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
21. 에너지 변환 장치에 있어서:

    a) z 축으로 정의되는 원통형 축 및 상기 공명기의 내부 표면으로부터 상기 z 축까지의 수직 거리로 정의되는 반경 r을 구비하는 음향학적 공명기,

    b) 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 (1) 펄스 연소 수단 및 (2) 열음향학적 수단 중 하나 및,

    c) 교류 발전기를 구비하며,

    d) 음향학적으로 구동되는 동적 진동을 전력으로 변환하도록, 상기 교류 발전기가 상기 공명기에 커플링되어 있고,

    e) 상기 공명기는, 상기 z 축을 따른 최대 압력 분포가 압력 노드 주위에서 dr/dz 가 0이 되도록 내부 모양을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
22. 제 2항에 있어서,

    상기 에너지 변환 장치는, 상기 반응물의 적어도 한 구성 성분을 이동시켜서 상기 적어도 한 부분을 상기 음향학적 공명기 내에 공급하기 전에, 상기 적어도 한 구성 성분을 예열하기 위한 통로(conduit)를 상기 음향학적 공명기와의 열 접촉면 내에 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
23. 제 2항에 있어서,

    상기 에너지 변환 장치는, 상기 반응물의 적어도 한 구성 성분을 상기 음향학적 공명기 내에 공급하기 전에 선압축(pre-compressing)하기 위하여 상기 음향학적 공명기에 장착된 공명 플레눔을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
24. 제 22항에 있어서,

    상기 에너지 변환 장치는, 상기 반응물의 적어도 한 구성 성분을 상기 음향학적 공명기 내에 공급하기 전에 선압축하기 위하여 상기 음향학적 공명기에 장착된 공명 플레눔을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
25. 제 22항에 있어서,

    상기 공명기는 원통 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 원통 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되어 상기 공명기 전체가 상기 펄스 연소 수단에 의하여 생성된 정재파에 따라서 진동되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
26. 제 23항에 있어서,

    상기 공명기는 원통 좌표축을 가지며 상기 공명기는 상기 공명기의 원통 좌표축을 통해서 용이하게 움직이도록 지지되어 상기 공명기 전체가 상기 펄스 연소 수단에 의하여 생성된 정재파에 따라서 진동되는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 공명 플레눔은 상기 음향학적 공명기와 거의 같은 공명 진동수를 갖도록 구조가 결정된 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
28. 제 2항에 있어서,

    상기 방출 가스는 에너지 변환 장치와 커플링 되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
29. 제 2항에 있어서,

    상기 배출 가스는 열음향학적 에너지 변환 장치에 열적으로 커플링되어 있고,

    상기 에너지 변환 장치는:

    (a) 음향학적 공명기,

    (b) 상기 배출 가스에서 열을 얻도록 열적으로 커플링 되어 있는 열 교환기를 포함한, 상기 공명기 내에 정재파를 생성하기 위한 열음향 수단, 및

    (c) 교류 발전기를 구비하며,

    (d) 음향학적으로 구동된 상기 공명기의 역학 진동운동을 변환하여 전력을 얻도록 상기 교류 발전기는 상기 공명기에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치
30. 제 2항에 있어서,

    상기 에너지 변환장치는,

    a) 상기 공명기에 장착된 공명 플레눔을 더 구비하고

    b) 상기 적어도 하나의 입구는, 상기 공명 플레눔 및 상기 공명기 사이에 연결되어 있고,

    c) 상기 반응물을 상기 공명 플레눔 내에 공급하기 위한 공명 플레눔 입구를 더 구비하고,

    d) 상기 공명 플레눔은, 상기 반응물의 상기 적어도 한 성분이 상기 공명기 내에 주입되기 전에 음향학적으로 압축되게 하는 정재파를 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.
31. 제 2항에 있어서,

    상기 에너지 변환장치는,

    a) 상기 반응물의 제 1 및 제 2 구성 성분 중 적어도 한 구성 성분을 이동시켜서 상기 제 1 및 제 2 구성 성분 중 적어도 한 성분을 상기 음향학적 공명기 내에 공급하기 전에, 상기 제 1 및 제 2 구성 성분 중 적어도 한 성분을 예열하기 위한, 상기 음향학적 공명기와의 열 접촉면 내에 구비된 통로(conduit) 및

    b) 상기 공명기에 장착된 공명 플레눔을 더 구비하고,

    c) 상기 적어도 하나의 입구는, 상기 공명 플레눔 및 상기 공명기 사이에 연결되어 있고,

    d) 상기 반응물을 상기 공명 플레눔 내에 공급하기 위한 공명 플레눔 입구를 더 구비하고,

    e) 상기 공명 플레눔은, 상기 공명 플레눔 내에 주입된 상기 제 1 및 제 2 반응물의 상기 적어도 한 성분이, 상기 공명기 내에 주입되기 전에 음향학적으로 압축되게 하는 정재파를 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.