JPH04136464A - フリーピストンスターリングエンジン - Google Patents
フリーピストンスターリングエンジンInfo
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- JPH04136464A JPH04136464A JP2256860A JP25686090A JPH04136464A JP H04136464 A JPH04136464 A JP H04136464A JP 2256860 A JP2256860 A JP 2256860A JP 25686090 A JP25686090 A JP 25686090A JP H04136464 A JPH04136464 A JP H04136464A
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- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 6
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- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
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- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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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
- F01B11/00—Reciprocating-piston machines or engines without rotary main shaft, e.g. of free-piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/30—Heat inputs using solar radiation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、出力調整機能を備えるリニア発電機を駆動す
るためのフリーピストンスクーリングエンジンに関する
。
るためのフリーピストンスクーリングエンジンに関する
。
(従来の技術)
第1図を参照して、フリーピストンスターリングエンジ
ンの概要を説明する。
ンの概要を説明する。
シリンダ内を往復動するディスプレーサ4によりシリン
ダ内に膨脹室11と圧縮室12とを画定し、両室11.
12をヒータ1、再生器2及びクーラ3を介して連通さ
せる。作動空間にヘリウムガス等の媒体を封入する。ヒ
ータ1を、多層熱シールド5を介して太陽熱等により加
熱可能とする。
ダ内に膨脹室11と圧縮室12とを画定し、両室11.
12をヒータ1、再生器2及びクーラ3を介して連通さ
せる。作動空間にヘリウムガス等の媒体を封入する。ヒ
ータ1を、多層熱シールド5を介して太陽熱等により加
熱可能とする。
ディスプレーサ4にロッド10を連結し、ロッド10を
往復動可能とさせる。
往復動可能とさせる。
対のパワーピストン即ちフリーピストン6を、ロッド1
0の往復動方向に対して交差する方向に配す。フリーピ
ストン6の一端は、圧縮室12に通じる作動室1日とな
っており、他端はバッファー室9となっている。バッフ
ァー室9を作るカバー19の中央突出部をフリーピスト
ン6の中央開口に摺動自在に挿入し、フリーピストン6
内にガスばね8を作る。かくして、フリーピストン6は
、作動室18とバッファー室9間で往復動可能自在とさ
せ、フリーピストン6まわりにリニア発電機7を取付け
、圧縮ガスの作動室18内への周期的供給によりフリー
ピストン6を往復動させ、リニア発電機7により発電を
行なう。
0の往復動方向に対して交差する方向に配す。フリーピ
ストン6の一端は、圧縮室12に通じる作動室1日とな
っており、他端はバッファー室9となっている。バッフ
ァー室9を作るカバー19の中央突出部をフリーピスト
ン6の中央開口に摺動自在に挿入し、フリーピストン6
内にガスばね8を作る。かくして、フリーピストン6は
、作動室18とバッファー室9間で往復動可能自在とさ
せ、フリーピストン6まわりにリニア発電機7を取付け
、圧縮ガスの作動室18内への周期的供給によりフリー
ピストン6を往復動させ、リニア発電機7により発電を
行なう。
フリーピストンスターリングエンジンの運転に際しては
、回転式モータの回転トルクを、ヨークカム機構を介し
て、ロンドエ0に伝達させ、ディスプレーサ4を往復動
させる。一方、多層熱シールド5を介して太陽熱により
ヒータlでヘリウムの如き作動ガスを加熱し、高温・高
圧ガスを膨脹室11内で等温膨張させ、次いで、作動ガ
スを圧縮室12内で等温圧縮させてディスプレーサ4を
往復させる。圧縮された作動ガスは作動室18内に出入
りし、フリーピストン6を強制的に往復動させ、リニア
発電機7を作動させる。
、回転式モータの回転トルクを、ヨークカム機構を介し
て、ロンドエ0に伝達させ、ディスプレーサ4を往復動
させる。一方、多層熱シールド5を介して太陽熱により
ヒータlでヘリウムの如き作動ガスを加熱し、高温・高
圧ガスを膨脹室11内で等温膨張させ、次いで、作動ガ
スを圧縮室12内で等温圧縮させてディスプレーサ4を
往復させる。圧縮された作動ガスは作動室18内に出入
りし、フリーピストン6を強制的に往復動させ、リニア
発電機7を作動させる。
リニア発電機7は、可動子たるフリーピストン6の外周
面に固定された永久磁石とそのまわりのハウジングに固
定されたコイルより構成される。
面に固定された永久磁石とそのまわりのハウジングに固
定されたコイルより構成される。
特に、図示しないが、可動子たるフリーピストン6の往
復動は、コイルに起電力を生しさせるが、負荷センサー
が、コイルの接点を選択的に切換え、必要な出力を得る
ようにしている。
復動は、コイルに起電力を生しさせるが、負荷センサー
が、コイルの接点を選択的に切換え、必要な出力を得る
ようにしている。
米国特許第4,642,547号明細書に記載される如
く、実際には、リニア発電機7の出力電圧を、電圧検出
器により検知し、電圧設定器の基準値と検知値とを比較
し、リニア発電機の出力端に接続した擬似負荷に流れる
電流を調整しながら、負荷への電圧を適正に維持する。
く、実際には、リニア発電機7の出力電圧を、電圧検出
器により検知し、電圧設定器の基準値と検知値とを比較
し、リニア発電機の出力端に接続した擬似負荷に流れる
電流を調整しながら、負荷への電圧を適正に維持する。
(本発明が解決しようとする課題)
前述した如き従来の手法による負荷への電圧調節は、要
約すれば、発電機の出力が負荷の必要電圧より大きい場
合、擬似負荷に電流を流すことにより、負荷への電圧を
下げ、負荷部分を過電圧から保護するものである。
約すれば、発電機の出力が負荷の必要電圧より大きい場
合、擬似負荷に電流を流すことにより、負荷への電圧を
下げ、負荷部分を過電圧から保護するものである。
しかし、この手法は、エンジン出力と負荷量との差は、
擬イ以負荷として無駄にすてることになる。
擬イ以負荷として無駄にすてることになる。
擬似負荷で消費されるエネルギーを小さくするには、コ
イルの接点(タップ)の数を多くし、接続切換を多くす
ればよいが、これでは、接点切換作業が多く、そのため
の設備を要し、装置の大型化を免れない。又、接点不良
といった操作上の不具合を生じる。
イルの接点(タップ)の数を多くし、接続切換を多くす
ればよいが、これでは、接点切換作業が多く、そのため
の設備を要し、装置の大型化を免れない。又、接点不良
といった操作上の不具合を生じる。
それ故に、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消
することを解決すべき課題とする。
することを解決すべき課題とする。
(課題を解決するための手段)
本発明は、前述した課題を解決するために、基本的には
、リニア発電機の出力端に1個もしくは2個以上の変圧
比率を有するA C70Cコンバータを介して蓄電池を
接続する手段を基本的に採用する。
、リニア発電機の出力端に1個もしくは2個以上の変圧
比率を有するA C70Cコンバータを介して蓄電池を
接続する手段を基本的に採用する。
(作 用)
本発明によれば、発電機出方より大きな過渡的な負荷に
対しては、蓄電池を用いて安定した電力を供給でき、又
、小さい負荷の場合には、蓄電池に余剰エネルギーを蓄
えることができる。
対しては、蓄電池を用いて安定した電力を供給でき、又
、小さい負荷の場合には、蓄電池に余剰エネルギーを蓄
えることができる。
(実施例)
本発明の一例を第2−4図に示すが、スターリングエン
ジンの基本構成は、第1図を用いて既に説明したので、
スターリングエンジンの構成の説明は、ここでは省略す
る。
ジンの基本構成は、第1図を用いて既に説明したので、
スターリングエンジンの構成の説明は、ここでは省略す
る。
第2図に於いて13はフリーピストンスターリングエン
ジン(以下エンジンとする)であり、7はリニア発電機
(以下発電機)である。前記エンジン13はその出力と
して前記発電機7内の可動子6を往復運動させ、コイル
14に起電力を生じさせ、電力として出力する。このよ
うに出力される電力は、可動子6の運動速度即ちストロ
ークと周波数に比例し、またストローク、出力電圧は負
荷電流に支配される。
ジン(以下エンジンとする)であり、7はリニア発電機
(以下発電機)である。前記エンジン13はその出力と
して前記発電機7内の可動子6を往復運動させ、コイル
14に起電力を生じさせ、電力として出力する。このよ
うに出力される電力は、可動子6の運動速度即ちストロ
ークと周波数に比例し、またストローク、出力電圧は負
荷電流に支配される。
この電力は、A C70Cコンバータ15に送うれる。
該A C70Cコンバータの概要を第3図に示す。第3
図において、発電機13のコイル14に生じた起電力は
全波整流器2oにおいて整流され、平滑コンデンサ21
にて直流に変換され、次いで、スイッチング素子22に
より、高周波の交流となり、変圧器23にて変圧した後
、整流器26、平滑コンデンサ27を介して蓄電池16
に送られる。また、前記変圧器23は1個もしくは複数
のタップ24〜25を有し、発電機出力にあわせ、発電
機効率が最適となるよう選択的に変圧比を調整する機能
を有する。17は直流負荷であり、蓄電池に平列に直結
可であり、29の交流負荷はDC/ACC/式−タ28
を介して接続する。
図において、発電機13のコイル14に生じた起電力は
全波整流器2oにおいて整流され、平滑コンデンサ21
にて直流に変換され、次いで、スイッチング素子22に
より、高周波の交流となり、変圧器23にて変圧した後
、整流器26、平滑コンデンサ27を介して蓄電池16
に送られる。また、前記変圧器23は1個もしくは複数
のタップ24〜25を有し、発電機出力にあわせ、発電
機効率が最適となるよう選択的に変圧比を調整する機能
を有する。17は直流負荷であり、蓄電池に平列に直結
可であり、29の交流負荷はDC/ACC/式−タ28
を介して接続する。
この結果、変圧器23の2次側の電圧は蓄電池16の端
子電圧に支配され(蓄電池16の容量は発電機7の定格
出力に対し、相当大きい)、1次側電圧は、同様に蓄電
池端子電圧と、前記タップ24〜25の選択された巻線
比に支配される。この為、発電機7の可動子6のストロ
ーク、換言すれば、出力電圧はエンジン出力に対し、最
適に維持される。
子電圧に支配され(蓄電池16の容量は発電機7の定格
出力に対し、相当大きい)、1次側電圧は、同様に蓄電
池端子電圧と、前記タップ24〜25の選択された巻線
比に支配される。この為、発電機7の可動子6のストロ
ーク、換言すれば、出力電圧はエンジン出力に対し、最
適に維持される。
第4図において、エンジン出力(発電機出力)定格をP
とすると、連続的に負荷に供給できるエネルギーもPと
同じ量であり、1/2Pの発電機出力の時も1/2Pだ
け取り出せる。
とすると、連続的に負荷に供給できるエネルギーもPと
同じ量であり、1/2Pの発電機出力の時も1/2Pだ
け取り出せる。
また、蓄電池16を有するので過渡的に発電機出力より
大きな負荷にも安定した電力を供給可であり、反対に小
さい負荷の場合は、蓄電池に余剰エネルギーを蓄えるこ
とも可能となる。
大きな負荷にも安定した電力を供給可であり、反対に小
さい負荷の場合は、蓄電池に余剰エネルギーを蓄えるこ
とも可能となる。
(効 果)
本発明によれば、エンジン出力と負荷量がアンバランス
、特に負荷の方が大きい場合でもエンジンは安定して運
転できる。このことは、特にエンジンを太陽熱等熱入力
量をコントロールできない状態において運転する際有効
である。
、特に負荷の方が大きい場合でもエンジンは安定して運
転できる。このことは、特にエンジンを太陽熱等熱入力
量をコントロールできない状態において運転する際有効
である。
第1図はスターリングエンジンの断面図、第2図は本発
明のシステムを示す図、第3図はAC/DCコンバータ
の説明図、第4図は負荷と発電機出力との関係を示すグ
ラフ図である。 図中: 4−・−ディスプレーサ、7−・−・−・リニ
ア発電機、6−−−−−−−可動子(フリーピストン)
、14・−コイル、15−−−−−−−A C/ D
Cコンバータ、16−・−・−蓄電池。 代理人 弁理士 桑 原 英 明
明のシステムを示す図、第3図はAC/DCコンバータ
の説明図、第4図は負荷と発電機出力との関係を示すグ
ラフ図である。 図中: 4−・−ディスプレーサ、7−・−・−・リニ
ア発電機、6−−−−−−−可動子(フリーピストン)
、14・−コイル、15−−−−−−−A C/ D
Cコンバータ、16−・−・−蓄電池。 代理人 弁理士 桑 原 英 明
Claims (1)
- (1)シリンダ内に膨脹室と圧縮室とを画定するディス
プレーサと、膨脹室と圧縮室とを連通させる空間に配さ
れたヒータ、再生器及びクーラと、ディスプレーサに連
結されたロッドと、ロッドの往復動方向に対して交差す
る方向に往復動するフリーピストンと、フリーピストン
の一端に位置し且つ圧縮室に通じる作動室と、フリーピ
ストンの他端に配されたバッファー室と、およびフリー
ピストンまわりのリニア発電機よりなり、リニア発電機
の出力端に、1個もしくは2個以上の変圧比率を有する
AC/DCコンバータを介して蓄電池を接続しているフ
リーピストンスターリングエンジン。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2256860A JP2773417B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | フリーピストンスターリングエンジン |
US07/766,523 US5174117A (en) | 1990-09-28 | 1991-09-27 | Free piston Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2256860A JP2773417B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | フリーピストンスターリングエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04136464A true JPH04136464A (ja) | 1992-05-11 |
JP2773417B2 JP2773417B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17298422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2256860A Expired - Lifetime JP2773417B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | フリーピストンスターリングエンジン |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5174117A (ja) |
JP (1) | JP2773417B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007524841A (ja) * | 2003-07-01 | 2007-08-30 | タイアックス エルエルシー | 容量性位置センサー及び感知方法 |
JP2009532011A (ja) * | 2006-03-25 | 2009-09-03 | ザ・ハイマティック・エンジニアリング・カンパニー・リミテッド | 電磁変換装置 |
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GB0207396D0 (en) * | 2002-03-28 | 2002-05-08 | Bg Intellectual Pty Ltd | A power distribution/generation system |
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US8511105B2 (en) | 2002-11-13 | 2013-08-20 | Deka Products Limited Partnership | Water vending apparatus |
US8069676B2 (en) | 2002-11-13 | 2011-12-06 | Deka Products Limited Partnership | Water vapor distillation apparatus, method and system |
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WO2005108865A1 (en) | 2004-05-06 | 2005-11-17 | New Power Concepts Llc | Gaseous fuel burner |
US11826681B2 (en) | 2006-06-30 | 2023-11-28 | Deka Products Limited Partneship | Water vapor distillation apparatus, method and system |
WO2008154435A2 (en) | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Deka Products Limited Partnership | Water vapor distillation apparatus, method and system |
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MX367394B (es) | 2008-08-15 | 2019-08-20 | Deka Products Lp | Aparato expendedor de agua. |
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WO2014018896A1 (en) | 2012-07-27 | 2014-01-30 | Deka Products Limited Partnership | Control of conductivity in product water outlet for evaporation apparatus |
US9808052B1 (en) | 2016-05-18 | 2017-11-07 | George Edward Mouzakis, III | Tool for manipulating split rings |
US10554099B2 (en) * | 2017-09-20 | 2020-02-04 | Etagen, Inc. | DC-DC converter in a non-steady system |
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US4642547A (en) * | 1985-08-19 | 1987-02-10 | Sunpower, Inc. | Adaptive regulation system for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2256860A patent/JP2773417B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-09-27 US US07/766,523 patent/US5174117A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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