WO2011125931A1 - リニア発電装置 - Google Patents

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WO2011125931A1
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pressure gas
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隆逸 小林
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Kobayashi Takaitsu
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    • 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
    • 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
    • F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type
    • F01B11/001—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in the two directions is obtained by one double acting piston motor
    • F01B11/002—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type in which the movement in the two directions is obtained by one double acting piston motor one side of the double acting piston motor being always under the influence of the fluid under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors

Definitions

  • the present invention relates to a linear power generator configured to induce power generation between a piston and a cylinder constituting a gas pressure cylinder.
  • Patent Document 1 a high-pressure gas is alternately supplied to the left and right gas pressure chambers of a cylinder having an electromotive coil to reciprocate the piston, and power generation in the electromotive coil is performed by reciprocating the piston having a permanent magnet in the axial direction.
  • a linear power generator Discloses a linear power generator.
  • the linear power generator is provided with high pressure gas supply valves on the left and right end walls of the cylinder, supplies high pressure gas into the left gas pressure chamber through the left high pressure gas supply valve, applies the gas pressure to the left pressure receiving surface of the piston, When the piston moves to the right and then reaches the end of the rightward movement, high pressure gas is supplied to the right gas pressure chamber through the right high pressure gas supply valve, and the gas pressure is applied to the right pressure receiving surface of the piston. The operation of moving the piston to the left on the axis is repeated.
  • Patent Document 1 high pressure gas is alternately supplied to a left gas pressure chamber and a right gas pressure chamber of a cylinder having an electromotive coil, and the gas pressure in the left gas pressure chamber and the gas pressure in the right gas pressure chamber are supplied to the cylinder.
  • a linear power generation apparatus is disclosed in which power generation in the electromotive coil is induced by alternately applying to a piston having a permanent magnet inside and reciprocating the piston in the axial direction.
  • the present invention supplies a high-pressure gas (second high-pressure gas) that complements the high-pressure gas (first high-pressure gas) when moving the piston with high-pressure gas, and the piston moves smoothly and stably by the cooperation of both high-pressure gases. Power generation.
  • the present invention also provides a linear power generator that can efficiently use the heat energy of the first high-pressure gas supplied into the cylinder so that smooth piston movement and stable power generation can be expected.
  • the linear power generator supplies high pressure gas alternately to the left gas pressure chamber and the right gas pressure chamber of the cylinder having the electromotive coil, and the gas pressure in the left gas pressure chamber and the right gas pressure are supplied.
  • It has a gas pressure cylinder structure that alternately applies indoor gas pressure to a piston having a permanent magnet in the cylinder and reciprocates the piston in the axial direction, and reciprocates in the axial direction of the piston having the permanent magnet.
  • the linear power generator for inducing power generation in the electromotive coil by supplying a first high-pressure gas into the left and right gas pressure chambers to promote the movement of the piston and supplying the first high pressure gas into the left and right gas pressure chambers
  • the second high-pressure gas to be supplemented is supplied to continue the movement of the piston.
  • the second high-pressure gas is supplied after the piston starts moving with the first high-pressure gas.
  • the supply of the second high-pressure gas is stopped when the first high-pressure gas is supplied, and the supply of the first high-pressure gas is stopped when the second high-pressure gas is supplied.
  • the second high-pressure gas is a non-condensable gas at the condensation point of the first high-pressure gas or a non-condensable gas at the freezing point of the first high-pressure gas.
  • the first high-pressure gas uses steam
  • the second high-pressure gas uses air or a mixed gas of air and steam.
  • the first high-pressure gas and the second high-pressure gas can cooperate to smoothly move the piston and induce stable power generation. Moreover, even if the cylinder and piston stroke are limited in length, the desired power generation can be induced.
  • the second high pressure gas is supplied at a relatively low level while expanding the gas pressure chamber by supplying the second high pressure gas after the piston starts moving with the first high pressure gas. Smooth supply with pressure.
  • the supplementation can be efficiently performed by stopping the supply of the second high-pressure gas when supplying the first high-pressure gas and stopping the supply of the first high-pressure gas when supplying the second high-pressure gas.
  • the second high-pressure gas is a non-condensable gas at the condensation point of the first high-pressure gas or a non-condensable gas at the freezing point of the first high-pressure gas.
  • the second high-pressure gas collects heat or heat of solidification, expands the second high-pressure gas by the heat recovery, and applies the gas pressure to the piston.
  • the longitudinal cross-sectional view of the linear electric power generating apparatus which concerns on this invention.
  • the longitudinal cross-sectional view which shows the example which provided two or more 2nd supply ports.
  • the cross-sectional view showing an example in which a plurality of second supply ports are provided.
  • the longitudinal cross-sectional view which shows the example which has arrange
  • the linear power generator uses a gas pressure in the left gas pressure chamber 4 in contact with the left end wall 2 of the cylinder 1 and a gas pressure in the right gas pressure chamber 5 in contact with the right end wall 3 as a piston in the cylinder 1.
  • (Free piston) 6 has a gas pressure cylinder structure that alternately applies to the piston 6 to reciprocate the piston 6 in the axial direction.
  • the linear power generator according to the present invention adopts the gas pressure cylinder structure, and a permanent magnet between the left pressure receiving surface 7 in contact with the left gas pressure chamber 4 and the right pressure receiving surface 8 in contact with the right gas pressure chamber 5 of the piston 6.
  • a piston 6 having a permanent magnet zone 9 is formed by forming a zone 9 and forming an electromotive coil zone 11 extending between the left and right gas pressure chambers 4 and 5 on the cylindrical wall between the left and right end walls 2 and 3 of the cylinder 1. Is generated in the electromotive coil band 11 by reciprocating in the axial direction.
  • steam is used as the first high-pressure gas G1.
  • high-pressure heated gas such as carbon dioxide gas or air can be used.
  • second high-pressure gas G2 air or a mixed gas of air and steam is used.
  • high-pressure gas such as nitrogen gas can be used.
  • the second high-pressure gas G2 is a non-condensable gas at the condensation point of the first high-pressure gas G1, or a non-condensable gas at the freezing point of the first high-pressure gas G1.
  • the second high pressure gas G2 recovers the condensation heat or solidification heat released from the first high pressure gas G1, and the second high pressure gas G2 is expanded by the heat recovery.
  • the gas pressure is applied to the piston 6.
  • the condensation point of the second high-pressure gas G2 is lower than the condensation point or freezing point of the first high-pressure gas G1, but the greater the difference, the better the heat recovery effect. .
  • the cylinder 1 is provided with a tapered first supply port 16 at the left and right end walls 2 and 3, and a tapered second supply port 17 is provided at a distance from the left and right end walls 2 and 3 at the cylinder tube wall.
  • a small cylinder-shaped discharge port 18 is provided at an intermediate portion of the cylindrical wall.
  • the second supply port 17 and the discharge port 18 facing the left gas pressure chamber 4 are closed by the piston 6, and shown in FIG. 2B.
  • the second supply port 17 is opened in the process in which the piston 6 moves to the right in the drawing, and the second high-pressure gas G2 can be supplied into the left gas pressure chamber 4.
  • the discharge port 18 is opened, and the first and second high-pressure gases G1, G2 can be discharged from the left gas pressure chamber 4.
  • the second supply port 17 and the discharge port 18 facing the right gas pressure chamber 5 are closed by the piston 6, and the piston 6 is moved to the left in the figure.
  • the second supply port 17 is opened, and the second high-pressure gas G2 can be supplied into the right gas pressure chamber 5.
  • the discharge port 18 is opened, and the first and second high-pressure gases G1 and G2 can be discharged from the right gas pressure chamber 5.
  • the first high-pressure gas G ⁇ b> 1 is pressurized from the steam generator 19 through the compressor 20 when using steam, for example, and alternately through the flow path switching valve 21 to the left and right gas pressure chambers. 4 and 5 are supplied to the first supply ports 16.
  • one flow path switching valve 21 is opened with respect to the flow path leading to the left gas pressure chamber 4, and the other flow path switching valve 21 is moved to the right.
  • the flow path leading to the gas pressure chamber 5 is closed.
  • the other flow path switching valve 21 is opened to the flow path leading to the right gas pressure chamber 5, and the one flow path switching valve 21 is opened.
  • the flow path leading to the left gas pressure chamber 4 is closed.
  • the flow path switching valve 21 is for switching the gas flow path, and the same flow path switching operation can be performed even if a single two-way switching valve is provided at the outlet of the compressor 20.
  • the second high-pressure gas G2 is taken in from the atmosphere, for example, when air is used, is pressurized through the compressor 22, and is alternately supplied to the second gas pressure chambers 4 and 5 through the flow path switching valve 23. It is supplied to the supply port 17.
  • one flow path switching valve 23 is opened to the flow path leading to the left gas pressure chamber 4, and the other flow path switching valve 23 is set to the right.
  • the flow path leading to the gas pressure chamber 5 is closed.
  • the other flow path switching valve 23 is opened to the flow path leading to the right gas pressure chamber 5, and one flow path switching valve 23 is opened.
  • the flow path leading to the left gas pressure chamber 4 is closed.
  • the flow path switching valve 23 is for switching the gas flow path, and the same flow path switching operation can be performed even if a single two-way switching valve is provided at the outlet of the compressor 22.
  • the supply of the second high pressure gas G2 is stopped, and when the second high pressure gas G2 is supplied, the supply of the first high pressure gas G1 is stopped. Supplementation of the second high-pressure gas G2 with respect to the first high-pressure gas G1 is efficiently performed.
  • a permanent magnet cylinder 6 ' having a structure in which a plurality of rings 6a made of permanent magnets are integrally and coaxially laminated is externally inserted into a cylindrical yoke 10, and both end opening surfaces of the cylindrical hole 13 of the cylindrical yoke 10 are provided.
  • a cylindrical piston structure closed by a pressure receiving end plate 14.
  • the length of the piston 6 (permanent magnet zone 9) can be increased or decreased by increasing or decreasing the number of layers of the ring 6a.
  • the polarity of the permanent magnet cylinder 6 ′ is arranged so that the magnetic lines of force of the permanent magnet effectively act on the electromotive coil in the electromotive coil zone 11 in accordance with the known electromagnetic induction principle.
  • band 11 includes the case where it forms with a several unit electromotive coil group according to the said pole arrangement
  • annular seal 15 is provided on the outer peripheral surface of the pressure-receiving end plate 14 so as to form an air-tight chain with the inner peripheral surface of the cylinder 1.
  • annular seals 15 may be provided on the outer peripheral surfaces of both ends of the permanent magnet cylinder 6 '.
  • the pressure receiving end plate 14 is formed of a heat-resistant plate made of a ceramic plate, a fiber plate, a stone plate, a concrete plate, a carbon plate, a metal plate, or the like.
  • the first high pressure gas G1 is supplied into the left gas pressure chamber 4 through the left first supply port 16, and the gas pressure of the first high pressure gas G1 is applied to the left pressure receiving surface 7 of the pressure receiving end plate 14. And urges the piston 6 to move to the right of the axis. At this time, the supply of the second high-pressure gas G2 is stopped.
  • the second gas pressure chamber 4 is additionally supplied with the second high-pressure gas G ⁇ b> 2 that complements the first high-pressure gas G ⁇ b> 1.
  • the second high-pressure gas G2 complements the first high-pressure gas G1, and the movement of the piston 6 is continued. Thereby, the second high-pressure gas G2 can be smoothly supplied at a relatively low supply pressure while the left gas pressure chamber 4 is enlarged. At this time, the supply of the first high-pressure gas G1 is stopped.
  • the supply timing of the second high-pressure gas G2 is achieved by providing the second supply port 17 spaced from the left and right end walls 2 and 3, but the present invention is not limited to this.
  • the case where the second supply port 17 is provided in the vicinity of the first supply port 16 of the left and right end walls 2 and 3 and the supply timing of both supply ports is adjusted by a switching valve or the like is included.
  • the smooth movement of the piston 6 is obtained by complementing the first high-pressure gas G1 with the second high-pressure gas G2, and as a result, stable power generation can be induced.
  • the first high-pressure gas G1 is a condensation point or freezing point.
  • the second high-pressure gas G2 recovers the condensation heat or solidification heat released in step, expands the second high-pressure gas G2 by the heat recovery, applies the gas pressure to the piston 6, and continues the movement of the piston 6.
  • the first high pressure gas G1 or the modified product derived from the first high pressure gas G1 and the second high pressure gas G2 are discharged from the discharge port 18. Is discharged.
  • the first high-pressure gas G1 is supplied to the right gas pressure chamber 5 through the right first supply port 16, and the first high-pressure gas G1. Is applied to the right pressure receiving surface 8 of the pressure receiving end plate 14 to promote the movement of the piston 6 to the left of the axis, and the leftward movement of the piston 6 is continued to the end as in the rightward movement described above.
  • the permanent magnet cylinder 6 ′ (permanent magnet zone 9) forming the piston 6 repeatedly reciprocates to induce power generation in the electromotive coil zone 11.
  • the first high-pressure gas G1 is not necessarily supplied when the piston 6 moves, and the supply is stopped when the second high-pressure gas G2 is supplied. Therefore, the first high-pressure gas G1 only needs to be supplied in an amount that can prompt the initial movement of the piston 6 in the stopped state. Then, the second high-pressure gas G2 supplied later complements the first high-pressure gas G1, and the piston 6 continues to move.
  • the supply of the second high-pressure gas G2 is stopped when the first high-pressure gas G1 is supplied. Thereby, complementation of the second high-pressure gas G2 with respect to the first high-pressure gas G1 can be performed efficiently.
  • each high-pressure gas G1, G2 include the case where there is time to supply both high-pressure gases G1, G2 in a superimposed manner. Moreover, the supply of the first high-pressure gas G1 is stopped when the second high-pressure gas G2 is supplied, or the supply and the supply of the first high-pressure gas G1 are reduced without stopping and the supply is continued.
  • FIGS. 4 and 5 show an example in which a plurality of second supply ports 17 are provided on the cylinder cylinder wall defining the left and right gas pressure chambers 4 and 5, respectively.
  • the second high-pressure gas G2 can start complementation at a plurality of locations with respect to the first high-pressure gas G1.
  • FIG. 6 shows an example in which the second supply port 17 is arranged at an inclination angle toward the left and right pressure receiving surfaces 7 and 8 of the piston 6.
  • the cylinder 1 is arranged with a clearance angle with respect to the axis of the cylinder 1.
  • the second supply port 17 is arranged at an inclination angle toward the left and right pressure receiving surfaces 7 and 8 of the piston 6, the second high pressure gas G2 can be smoothly supplied while reducing the influence of the internal pressure.
  • a plurality of inclined second supply ports 17 can be provided on the cylinder tube walls defining the left and right gas pressure chambers 4 and 5, respectively.
  • a plurality of the second supply ports 17 can be arranged with their positions shifted in the cylinder axis direction.
  • the first high-pressure gas G1 and the second high-pressure gas G2 can cooperate to smoothly move the piston 6 and induce stable power generation. Further, the desired power generation can be induced by limiting the length of the cylinder 1 and the piston stroke, that is, the length of the left and right gas pressure chambers 4 and 5 of the cylinder 1 in the axial direction.
  • SYMBOLS 1 Cylinder, 2 ... Left end wall, 3 ... Right end wall, 4 ... Left gas pressure chamber, 5 ... Right gas pressure chamber, 6 ... Piston, 6 '... Permanent magnet cylinder, 6a ... Ring, 7 ... Left pressure receiving surface, DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Right pressure receiving surface, 9 ... Permanent magnet zone, 10 ... Cylindrical yoke, 11 ... Electromotive coil zone, 13 ... Tube hole, 14 ... Pressure receiving end plate, 15 ... Ring seal, 16 ... First supply port, 17 ... 2nd supply port, 18 ... discharge port, 19 ... steam generator, 20 ... compressor, 21 ... flow path switching valve, 22 ... compressor, 23 ... flow path switching valve, G1 ... first high pressure gas, G2 ... second high pressure gas

Abstract

　本発明は高圧気体によりシリンダー内のピストンを一定ストロークで持続的に安定に移動させるリニア発電装置を提供する。　起電コイルを備えるシリンダー１の左気体圧室４と同右気体圧室５へ交互に高圧気体を供給し、上記左気体圧室内の気体圧と上記右気体圧室内の気体圧とをシリンダー内の永久磁石を備えるピストン６に交互に印加して同ピストンを軸線方向へ往復移動する気体圧シリンダー構造を有し、上記永久磁石を有するピストンの軸線方向への往復移動により上記起電コイルにおける発電を誘起するリニア発電装置であって、上記左右気体圧室内へ第一高圧気体Ｇ１を供給して上記ピストンの移動を促すと共に、該左右気体圧室内へ第一高圧気体を補完する第二高圧気体Ｇ２を供給し上記ピストンの移動を持続する。

Description

リニア発電装置
　本発明は気体圧シリンダーを構成するピストンとシリンダー間において発電を誘起するようにしたリニア発電装置に関する。
　下記特許文献１は起電コイルを備えるシリンダーの左右気体圧室に交互に高圧気体を供給してピストンを往復動せしめ、永久磁石を有するピストンの軸線方向への往復移動により上記起電コイルにおける発電を誘起するリニア発電装置を開示している。
　上記リニア発電装置は、シリンダーの左右端壁に高圧気体供給弁を設け、左気体圧室内に左高圧気体供給弁を通じ高圧気体を供給し、その気体圧をピストンの左受圧面に与え、ピストンを軸線上右方へ移動し、次いで、ピストンが右方移動の終端に達した時に、右気体圧室内に右高圧気体供給弁を通じ高圧気体を供給し、その気体圧をピストンの右受圧面に与え、ピストンを軸線上左方へ移動する動作を繰り返す。
特開２００９－１８９１８５号公報
　上記特許文献１は起電コイルを備えるシリンダーの左気体圧室と同右気体圧室へ交互に高圧気体を供給し、上記左気体圧室内の気体圧と上記右気体圧室内の気体圧とをシリンダー内の永久磁石を備えるピストンに交互に印加して同ピストンを軸線方向へ往復移動することにより上記起電コイルにおける発電を誘起するリニア発電装置を開示している。
　上記リニア発電装置において、安定な発電を誘起するには、シリンダー内のピストンを一定ストロークで持続的に安定に移動させる必要がある。本発明はピストンを高圧気体で移動するに際し、上記高圧気体（第一高圧気体）を補完する高圧気体（第二高圧気体）を供給して両高圧気体の協働によりピストンの円滑な移動と安定な発電が得られるようにしたものである。
　又本発明はシリンダー内に供給する第一高圧気体の熱エネルギーを効率良く利用しピストンの円滑な移動と安定な発電が期待できるようにしたリニア発電装置を提供するものである。
　要述すると本発明に係るリニア発電装置は、起電コイルを備えるシリンダーの左気体圧室と同右気体圧室へ交互に高圧気体を供給し、上記左気体圧室内の気体圧と上記右気体圧室内の気体圧とをシリンダー内の永久磁石を備えるピストンに交互に印加して同ピストンを軸線方向へ往復移動する気体圧シリンダー構造を有し、上記永久磁石を有するピストンの軸線方向への往復移動により上記起電コイルにおける発電を誘起するリニア発電装置であって、上記左右気体圧室内へ第一高圧気体を供給して上記ピストンの移動を促すと共に、該左右気体圧室内へ第一高圧気体を補完する第二高圧気体を供給し上記ピストンの移動を持続する構成を有する。
　上記第二高圧気体は上記第一高圧気体で上記ピストンが移動を開始した後に供給する。
好ましい例示として上記第一高圧気体の供給時には第二高圧気体の供給を停止し、上記第二高圧気体の供給時には第一高圧気体の供給を停止するように構成する。
　又上記第二高圧気体は上記第一高圧気体の凝縮点で不凝縮の気体又は上記第一高圧気体の凝固点で不凝縮の気体を用いる。具体例として、上記第一高圧気体は蒸気を用い、第二高圧気体は空気又は空気と蒸気の混合気体を用いる。
　本発明によれば、第一高圧気体と第二高圧気体が協働してピストンを円滑に移動し安定な発電を誘起することができる。又シリンダーとピストンストロークを限定された長さにしても所期の発電を誘起することができる。
　又上記第一高圧気体で上記ピストンが移動を開始した後に上記第二高圧気体を供給してピストンの移動を継続する構成により、気体圧室を拡大しつつ上記第二高圧気体を比較的低い供給圧力でスムーズに供給できる。
　具体例として、上記第一高圧気体の供給時には第二高圧気体の供給を停止し、上記第二高圧気体の供給時には第一高圧気体の供給を停止することにより、上記補完が効率的に行える。
　又例示として、上記第二高圧気体は上記第一高圧気体の凝縮点で不凝縮の気体又は上記第一高圧気体の凝固点で不凝縮の気体であることにより、上記第一高圧気体が放出する凝縮熱又は凝固熱を上記第二高圧気体が回収し、該熱回収により第二高圧気体を膨張させてその気体圧を上記ピストンへ印加する。
本発明に係るリニア発電装置の縦断面図。 上記リニア発電装置において第一高圧気体供給時のピストンの第一動作を示す縦断面図。 上記リニア発電装置において第二高圧気体供給時のピストンの第二動作を示す縦断面図。 上記リニア発電装置において第一高圧気体，第二高圧気体排出時のピストンの第三動作を示す縦断面図。 第一高圧気体と第二高圧気体の切替流路を概示する図。 第二供給口を複数設けた例を示す縦断面図。 第二供給口を複数設けた例を示す横断面図。 第二供給口をピストン受圧面に向け傾斜角度をもって配置した例を示す縦断面図。
　以下本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図６に基づき説明する。
　本発明に係るリニア発電装置は、シリンダー１の左端壁２と接する左気体圧室４内の気体圧と、同右端壁３と接する右気体圧室５内の気体圧とをシリンダー１内のピストン（フリーピストン）６に交互に印加して同ピストン６を軸線方向へ往復移動する気体圧シリンダー構造を有する。
　本発明に係るリニア発電装置は上記気体圧シリンダー構造を採りながら、上記ピストン６の上記左気体圧室４と接する左受圧面７と上記右気体圧室５と接する右受圧面８間に永久磁石帯域９を形成すると共に、上記シリンダー１の左右端壁２，３間の筒壁に上記左右気体圧室４，５に亘る起電コイル帯域１１を形成し、上記永久磁石帯域９を有するピストン６の軸線方向への往復移動により上記起電コイル帯域１１における発電を誘起する構成を有する。
　上記左気体圧室４内への第一高圧気体Ｇ１と該第一高圧気体Ｇ１を補完する第二高圧気体Ｇ２の供給と、上記右気体圧室５内への第一高圧気体Ｇ１と該第一高圧気体Ｇ１を補完する第二高圧気体Ｇ２の供給とを交互に行い、該第一，第二高圧気体Ｇ１，Ｇ２の気体圧が協働して上記ピストン６を軸線方向へ往復移動する構成とする。
　ここに第一高圧気体Ｇ１としては蒸気を用いる。他例として、炭酸ガスや空気等の高圧の加熱気体を用いることができる。又第二高圧気体Ｇ２としては、空気又は空気と蒸気の混合気体を用いる。他例として、窒素ガス等の高圧気体を用いることができる。
　例示として、上記第二高圧気体Ｇ２は上記第一高圧気体Ｇ１の凝縮点で不凝縮の気体又は上記第一高圧気体G１の凝固点で不凝縮の気体を用いる。このような第二高圧気体Ｇ２を用いる場合には、第一高圧気体Ｇ１が放出する凝縮熱又は凝固熱を第二高圧気体Ｇ２が回収し、該熱回収により第二高圧気体Ｇ２を膨張させてその気体圧をピストン６へ印加する。
　尚上記例示の場合には、第二高圧気体Ｇ２の凝縮点が第一高圧気体Ｇ１の凝縮点又は凝固点よりも低いこととなるが、その差が大きければ大きい程、上記熱回収効果が向上する。
　上記シリンダー１は左右端壁２，３に先細り状の第一供給口１６を設け、シリンダー筒壁に上記左右端壁２，３から間隔を置いて先細り状の第二供給口１７を設け、同筒壁の中間部に寸胴状の排出口１８を設ける。
　図２Ａに示すように、ピストン６が図中左限まで移動している時には左気体圧室４と面する上記第二供給口１７と上記排出口１８はピストン６によって閉鎖され、図２Ｂに示すように、ピストン６が図中右方に移動する過程で上記第二供給口１７を開放し、左気体圧室４内への第二高圧気体G２の供給を可能とする。又図２Ｃに示すように、ピストン６が図中右限まで移動すると上記排出口１８を開放し、左気体圧室４からの第一，第二高圧気体Ｇ１，Ｇ２の排出を可能とする。
　同様に、ピストン６が図中右限まで移動している時には右気体圧室５に面する上記第二供給口１７と上記排出口１８はピストン６によって閉鎖され、ピストン６が図中左方に移動する過程で上記第二供給口１７を開放し、右気体圧室５内への第二高圧気体G２の供給を可能とする。又ピストン６が図中左限まで移動すると上記排出口１８を開放し、右気体圧室５からの第一，第二高圧気体Ｇ１，Ｇ２の排出を可能とする。
　図３に示すように、上記第一高圧気体Ｇ１は、例えば蒸気を用いる場合には蒸気発生装置１９からコンプレッサー２０を介して加圧され、流路切換弁２１を介して交互に左右気体圧室４，５の第一供給口１６へ供給される。
　即ち、左気体圧室４内に第一高圧気体G１を供給する時には、一方の流路切換弁２１を左気体圧室４に通じる流路に対し開放し、他方の流路切換弁２１を右気体圧室５に通じる流路に対しては閉鎖する。又同様に右気体圧室５内に第一高圧気体G１を供給する時には、他方の流路切換弁２１を右気体圧室５に通じる流路に対し開放し、一方の流路切換弁２１を左気体圧室４に通じる流路に対しては閉鎖する。上記流路切換弁２１は気体流路を切り換えるためのものであり、コンプレッサー２０の出口に単一の二方切換弁を設けても同様の流路切換動作を行うことができる。
　又上記第二高圧気体Ｇ２は、例えば空気を用いる場合には大気中から取り入れてコンプレッサー２２を介して加圧され、流路切換弁２３を介して交互に左右気体圧室４，５の第二供給口１７へ供給される。
　即ち、左気体圧室４内に第二高圧気体G２を供給する時には、一方の流路切換弁２３を左気体圧室４に通じる流路に対し開放し、他方の流路切換弁２３を右気体圧室５に通じる流路に対しては閉鎖する。又同様に右気体圧室５内に第二高圧気体G２を供給する時には、他方の流路切換弁２３を右気体圧室５に通じる流路に対し開放し、一方の流路切換弁２３を左気体圧室４に通じる流路に対しては閉鎖する。上記流路切換弁２３は気体流路を切り換えるためのものであり、コンプレッサー２２の出口に単一の二方切換弁を設けても同様の流路切換動作を行うことができる。
　上記流路切換弁の操作により第一高圧気体Ｇ１の供給時には第二高圧気体Ｇ２の供給を停止し、上記第二高圧気体Ｇ２の供給時には第一高圧気体Ｇ１の供給を停止することにより、第二高圧気体Ｇ２の第一高圧気体Ｇ１に対する補完が効率的に行われる。
　上記ピストン６は永久磁石から成る複数のリング６ａを一体且つ同軸芯に積層した構造の永久磁石筒体６´を筒形ヨーク１０に外挿し、該筒形ヨーク１０の筒孔１３の両端開口面を受圧端板１４で閉鎖した筒形ピストン構造にする。上記リング６ａの積層数の増減によりピストン６（永久磁石帯域９）の長さを増減できる。
　又上記永久磁石筒体６´の極性は既知の電磁誘導原理に従い、永久磁石の磁力線が起電コイル帯域１１の起電コイルに対し効果的に作用する配置とする。尚上記起電コイル帯域１１を形成する起電コイルは上記極配置に従い複数の単位起電コイル群で形成する場合を含む。
　上記受圧端板１４の外周面にシリンダー１の内周面との気密封鎖を図る環状シール１５を設ける。尚具体的には図示しないが、上記永久磁石筒体６´の両端外周面に環状シール１５を設けてもよい。
　好ましくは、上記受圧端板１４をセラミック板、繊維板、石材板、コンクリート板、カーボン板、金属板等から成る耐熱板で形成する。
　以下、図２Ａ乃至図２Ｃに基づき上記左右気体圧室４，５に外部より第一，第二高圧気体Ｇ１，Ｇ２を供給してピストン６を往復動せしめる動作について説明する。
　図２Ａに示すように、左気体圧室４内に左第一供給口１６を通じ第一高圧気体Ｇ１を供給し、該第一高圧気体Ｇ１の気体圧を受圧端板１４の左受圧面７に与え、ピストン６の軸線右方への移動を促す。尚この際には第二高圧気体Ｇ２の供給は停止している。
　次に図２Ｂに示すように、ピストン６が移動を開始し第二供給口１７を通過した時に、左気体圧室４内に上記第一高圧気体Ｇ１を補完する第二高圧気体Ｇ２を追加供給し該第二高圧気体Ｇ２が上記第一高圧気体Ｇ１を補完し上記ピストン６の移動を持続する。これにより、左気体圧室４を拡大しつつ上記第二高圧気体G２を比較的低い供給圧力でスムーズに供給できる。尚この際には第一高圧気体Ｇ１の供給は停止する。
　本実施例においては、左右端壁２，３から間隔を置いて第二供給口１７を設けることにより、第二高圧気体Ｇ２の供給タイミングを図るが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第二供給口１７を左右端壁２，３の第一供給口１６の近傍に設けて、両供給口の供給タイミングを切換弁等で調整する構成とする場合を含む。
　上記第二高圧気体Ｇ２による第一高圧気体Ｇ１の補完により、円滑なピストン６の移動が得られ、その結果、安定な発電を誘起することができる。
　上記第二高圧気体Ｇ２として上記第一高圧気体Ｇ１の凝縮点で不凝縮の気体又は上記第一高圧気体の凝固点で不凝縮の気体を用いる場合には、第一高圧気体Ｇ１が凝縮点又は凝固点において放出する凝縮熱又は凝固熱を第二高圧気体Ｇ２が回収し、該熱回収により第二高圧気体Ｇ２を膨張させてその気体圧をピストン６へ印加しピストン６の移動を持続する。
　依って、上記熱回収により左気体圧室４内に供給する第一高圧気体Ｇ１の熱エネルギーを効率良く利用し円滑なピストンの移動と安定な発電が得られる。
　次に図２Ｃに示すように、ピストン６が上記右方移動の終端に達した時に、排出口１８から第一高圧気体Ｇ１又は該第一高圧気体G１に由来する変性物と第二高圧気体Ｇ２を排出する。
　左気体圧室４からの第一，第二高圧気体Ｇ１，Ｇ２の排出後、右気体圧室５内に右第一供給口１６を通じ第一高圧気体Ｇ１を供給し、該第一高圧気体Ｇ１の気体圧を受圧端板１４の右受圧面８に与え、ピストン６の軸線左方への移動を促し、上記した右方移動と同様に、ピストン６の左方移動を終端まで継続する。
　以上の動作を繰り返すことにより、上記ピストン６を形成する永久磁石筒体６´（永久磁石帯域９）が繰り返し往復移動し、起電コイル帯域１１における発電を誘起する。
　上記したように、第一高圧気体Ｇ１はピストン６の移動時に常に供給する必然性はなく、第二高圧気体Ｇ２の供給時には供給を停止する。その為、第一高圧気体Ｇ１は停止状態のピストン６の初期移動を促すことが可能となる量だけを供給すれば良い。そして後から供給される第二高圧気体Ｇ２が第一高圧気体Ｇ１を補完しピストン６の移動を継続する。
　同様に、第二高圧気体Ｇ２は第一高圧気体Ｇ１の供給時にはその供給を停止する。これにより、上記第二高圧気体G２の第一高圧気体G１に対する補完が効率的に行える。
　尚各高圧気体Ｇ１，Ｇ２の供給タイミング及び供給停止タイミングは、両高圧気体Ｇ１，Ｇ２を重畳して供給する時間がある場合を含む。又第二高圧気体G２の供給時には第一高圧気体G１の供給を停止するか、停止せずに第一高圧気体G１の圧力と供給量を低減して供給を続ける場合を含む。
　図４，図５は左右気体圧室４，５を画成するシリンダー筒壁に夫々複数の第二供給口１７を設けた例を示している。
　上記複数の第二供給口１７を設けることにより、第一高圧気体G１に対して複数個所で第二高圧気体Ｇ２が補完を開始することができる。
　図６は第二供給口１７をピストン６の左右受圧面７，８に向け傾斜角度をもって配置した例を示している。即ち、シリンダー１の軸線に対し逃げ角をもって傾斜して配置する。
　上記のように第二供給口１７をピストン６の左右受圧面７，８に向け傾斜角度をもって配置すれば、第二高圧気体Ｇ２を内圧の影響を低減してスムーズに供給することができる。又左右気体圧室４，５を画成するシリンダー筒壁に夫々複数の傾斜した第二供給口１７を設けることができる。又第二供給口１７はシリンダー軸線方向に位置をずらして複数配置することができる。
　以上のように本発明によれば、第一高圧気体G１と第二高圧気体G２が協働してピストン６を円滑に移動し安定な発電を誘起することができる。又シリンダー１とピストンストローク、即ちシリンダー１の左右気体圧室４，５の軸線方向の長さを限定された長さにして所期の発電を誘起することができる。
　１…シリンダー、２…左端壁、３…右端壁、４…左気体圧室、５…右気体圧室、６…ピストン、６´…永久磁石筒体、６ａ…リング、７…左受圧面、８…右受圧面、９…永久磁石帯域、１０…筒形ヨーク、１１…起電コイル帯域、１３…筒孔、１４…受圧端板、１５…環状シール、１６…第一供給口、１７…第二供給口、１８…排出口、１９…蒸気発生装置、２０…コンプレッサー、２１…流路切換弁、２２…コンプレッサー、２３…流路切換弁、Ｇ１…第一高圧気体、Ｇ２…第二高圧気体

Claims (7)

  1. 起電コイルを備えるシリンダーの左気体圧室と同右気体圧室へ交互に高圧気体を供給し、上記左気体圧室内の気体圧と上記右気体圧室内の気体圧とをシリンダー内の永久磁石を備えるピストンに交互に印加して同ピストンを軸線方向へ往復移動する気体圧シリンダー構造を有し、上記永久磁石を有するピストンの軸線方向への往復移動により上記起電コイルにおける発電を誘起するリニア発電装置であって、上記左右気体圧室内へ第一高圧気体を供給して上記ピストンの移動を促すと共に、該左右気体圧室内へ第一高圧気体を補完する第二高圧気体を供給し上記ピストンの移動を持続することを特徴とするリニア発電装置。
  2. 上記第一高圧気体で上記ピストンが移動を開始した後に上記第二高圧気体を供給することを特徴とする請求項１記載のリニア発電装置。
  3. 上記第一高圧気体の供給時には第二高圧気体の供給を停止し、上記第二高圧気体の供給時には第一高圧気体の供給を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のリニア発電装置。
  4. 上記第二高圧気体は上記第一高圧気体の凝縮点で不凝縮の気体又は上記第一高圧気体の凝固点で不凝縮の気体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリニア発電装置。
  5. 上記第一高圧気体は蒸気であり、第二高圧気体は空気又は空気と蒸気の混合気体であることを特徴とする請求項４記載のリニア発電装置。
  6. 上記左気体圧室を画成するシリンダー筒壁と上記右気体圧室を画成するシリンダー筒壁の夫々に上記第二高圧気体を供給する供給口を複数設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のリニア発電装置。
  7. 上記第一高圧気体と第二高圧気体は夫々異なるコンプレッサーを介して供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のリニア発電装置。
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