專利名稱：線性發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在構(gòu)成流體壓缸的活塞和缸之間引起發(fā)電的線性發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻1公開了自由活塞發(fā)動機(流體壓缸)和線性發(fā)電機協(xié)作進行發(fā)電的發(fā) 電裝置。構(gòu)成上述發(fā)電裝置的自由活塞發(fā)動機(流體壓缸)與汽車發(fā)動機的缸構(gòu)造同樣， 是僅在缸的一端具備燃燒室(流體壓室)的單燃燒室形缸，具有下述結(jié)構(gòu)，即，依靠由該單 燃燒室中的燃料的燃燒爆炸產(chǎn)生的流體壓僅向一方向移動活塞，通過將上述線性發(fā)電機作 為電動機進行驅(qū)動，使活塞向另一方向移動進行自由活塞發(fā)動機的吸氣行程、壓縮行程和 排氣行程，在該自由活塞發(fā)動機燃燒爆炸時從上述線性發(fā)電機取出發(fā)電輸出。專利文獻1 日本特開2005-318708號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題有關(guān)上述專利文獻1的線性發(fā)電裝置是如下的構(gòu)造，即，由單燃燒室形缸構(gòu)成的 自由活塞發(fā)動機(流體壓缸)的燃燒爆炸和線性發(fā)電機的作為電動機的功能的協(xié)作，使自 由活塞發(fā)動機的活塞在軸線方向往復運動，將線性發(fā)電機的線圈作為電動機和發(fā)電機的原 件共用，與控制它的控制裝置一起，具有構(gòu)造復雜，且成本高的問題。另外，因為通過燃燒爆炸進行活塞向一方向的移動，通過電動機進行向另一方向 的移動，所以，具有發(fā)電效率差的問題。另外，因為是將自由活塞發(fā)動機和線性發(fā)電機串聯(lián)連接的構(gòu)造，所以形狀長大，需 要過大的占有空間。為了解決課題的手段本發(fā)明提供一種在構(gòu)成流體壓缸的活塞和缸之間引起發(fā)電的、消除了上述問題的 線性發(fā)電裝置。概括地說，有關(guān)本發(fā)明的線性發(fā)電裝置，具有交替地向缸內(nèi)的活塞施加與缸的左 端壁相接的左流體壓室內(nèi)的流體壓和與缸的右端壁相接的右流體壓室內(nèi)的流體壓而使該 活塞在軸線方向往復移動的流體壓缸構(gòu)造，并做成下述結(jié)構(gòu)，即，在上述活塞的與上述左流 體壓室相接的左受壓面和與上述右流體壓室相接的右受壓面之間形成永久磁鐵區(qū)域，同 時，在上述缸的左右端壁間的筒壁上形成遍及上述左、右流體壓室的發(fā)電線圈區(qū)域，通過具 有上述永久磁鐵區(qū)域的活塞在軸線方向的往復移動，引起上述發(fā)電線圈區(qū)域中的發(fā)電。上述左、右流體壓室構(gòu)成燃燒室，并做成通過由該燃燒室中的燃料的燃燒爆炸產(chǎn) 生的流體壓在軸線方向移動上述活塞的結(jié)構(gòu)?；蛘?，所述的線性發(fā)電裝置是從外部交替地向上述左、右流體壓室內(nèi)供給高壓流 體，通過該高壓流體的流體壓在軸線方向移動上述活塞的結(jié)構(gòu)。
將上述活塞做成筒形，由承受流體壓的受壓端板封閉了該筒形活塞的筒孔的兩端開口面。將由永久磁鐵構(gòu)成的多個環(huán)或多個短筒體疊層形成了上述筒形活塞。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒔惶娴厥┘痈變啥说淖?、右流體壓室的流體壓而使活塞往復 運動的流體壓缸的構(gòu)造作為基本構(gòu)造采用，同時，在構(gòu)成該流體壓缸的活塞和缸之間引起 發(fā)電，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電裝置的構(gòu)造的簡單化和小型輕量化，能夠穩(wěn)定地得到效率好的發(fā)電。另外，通過將活塞作為筒形，由受壓端板承受流體壓，得到活塞的移動的構(gòu)造，能 夠?qū)崿F(xiàn)該活塞的輕量化，引起圓滑的往復移動和效率好的發(fā)電。進而，能夠由上述受壓端板有效地保護上述活塞的永久磁鐵不受沖擊、熱的影響。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的線性發(fā)電裝置的活塞(永久磁鐵筒體)通過由永久磁鐵 構(gòu)成的單一筒體來形成的例子的剖視圖。圖2是表示上述線性發(fā)電裝置的活塞(永久磁鐵筒體)通過由永久磁鐵構(gòu)成的短 筒體的疊層來形成的例子的剖視圖。圖3是表示上述線性發(fā)電裝置的活塞(永久磁鐵筒體)通過由永久磁鐵構(gòu)成的環(huán) 的疊層來形成的例子的剖視圖。圖4是表示上述線性發(fā)電裝置的活塞(永久磁鐵柱體)通過由永久磁鐵構(gòu)成的短 柱體來形成的例子的剖視圖。圖5是表示在上述各例示的線性發(fā)電裝置中設置了固定永久磁鐵筒體和固定筒 形磁軛的例子的剖視圖。圖6A是表示通過燃料的燃燒爆炸使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第一動作的剖視 圖。圖6B是表示通過燃料的燃燒爆炸使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第二動作的剖視 圖。圖6C是表示通過燃料的燃燒爆炸使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第三動作的剖視 圖。圖6D是表示通過燃料的燃燒爆炸使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第四動作的剖視 圖。圖7A是表示通過從外部供給的高壓流體使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第一動作 的剖視圖。圖7B是表示通過從外部供給的高壓流體使活塞驅(qū)動的線性發(fā)電裝置的第二動作 的剖視圖。符號說明1 缸；1’ 固定永久磁鐵筒體；la 永久磁鐵環(huán)；2 左端壁；3 右端壁；4 左流體壓 室；5 右流體壓室；6 活塞；6’ 永久磁鐵筒體；6” 永久磁鐵柱體；6a 單一筒體；6b 環(huán)； 6c 短筒體；6d 短柱體；7 左受壓面；8 右受壓面；9 永久磁鐵區(qū)域(permanent magnet band) ；10 筒形磁軛；11 發(fā)電線圈區(qū)域(electromotive coil band) ；13 筒孔；14 受壓端板；15 環(huán)狀密封件；16 固定筒形磁軛；17 燃料噴射閥；18 排氣閥；19 火花塞；20 流 體(燃燒氣體)；20’ 高壓流體；21 流體供給閥；22 排氣閥。
具體實施例方式為了實施發(fā)明的優(yōu)選方式下面，根據(jù)圖1至圖7，說明用于實施本發(fā)明的最佳方式。有關(guān)本發(fā)明的線性發(fā)電裝置具有交替地向缸1內(nèi)的活塞(自由活塞)6施加與缸 1的左端壁2相接的左流體壓室4內(nèi)的流體壓和與缸1的右端壁3相接的右流體壓室5內(nèi) 的流體壓而使該活塞6在軸線方向往復移動的流體壓缸構(gòu)造。上述缸1由左端和右端被端壁2、3封閉的正圓筒形的兩端封閉形筒體構(gòu)成，內(nèi)部 具有能夠在軸線方向移動的活塞(自由活塞)6，在該缸1的左端筒壁和活塞6及左端壁2 之間劃分成上述左流體壓室4，在該缸1的右端筒壁和活塞6及右端壁3之間劃分成上述右 流體壓室5。有關(guān)本發(fā)明的線性發(fā)電裝置采用上述流體壓缸構(gòu)造，同時，具有如下的構(gòu)造，即， 在上述活塞6的與上述左流體壓室4相接的左受壓面7和與上述右流體壓室5相接的右受 壓面8之間形成永久磁鐵區(qū)域9，并且在上述缸1的左右端壁2、3間的筒壁上形成遍及上述 左、右流體壓室4、5的發(fā)電線圈區(qū)域11，通過具有上述永久磁鐵區(qū)域9的活塞6在軸線方向 的往復移動，引起上述發(fā)電線圈區(qū)域11中的發(fā)電。上述左、右流體壓室4、5構(gòu)成燃燒室，并做成通過由該燃燒室中的燃料的燃燒爆 炸產(chǎn)生的流體壓在軸線方向移動上述活塞6的結(jié)構(gòu)?；蛘?，做成從外部交替地向上述左、右流體壓室4、5內(nèi)供給高壓流體20、20’，通過 該高壓流體20、20’的流體壓在軸線方向移動上述活塞6的結(jié)構(gòu)。如圖1、圖2、圖3所示，上述活塞6由永久磁鐵筒體6’形成，并以如下的方式構(gòu)成， 即，由受壓端板14封閉該永久磁鐵筒體6’的筒孔13的兩端開口面，由該受壓端板14承受 流體壓。作為具體例，圖1是表示通過由單一的筒體6a構(gòu)成的永久磁鐵筒體6’來形成上 述筒形活塞6的例子，將該永久磁鐵筒體6’做成外插于筒形磁軛10，由受壓端板14封閉兩 端開口面的活塞構(gòu)造。另外，圖2是表示由將由永久磁鐵構(gòu)成的多個短筒體6c—體且同軸芯地疊層了的 構(gòu)造的永久磁鐵筒體6’形成上述筒形活塞6的例子，將該永久磁鐵筒體6’做成外插于筒 形磁軛10，由受壓端板14封閉兩端開口面的活塞構(gòu)造。另外，圖3是表示由將由永久磁鐵構(gòu)成的多個環(huán)6b—體且同軸芯地疊層了的構(gòu)造 的永久磁鐵筒體6’形成上述筒形活塞6的例子，將該永久磁鐵筒體6’做成外插于筒形磁 軛10，由受壓端板14封閉兩端開口面的活塞構(gòu)造。另外，圖4是表示由將由永久磁鐵構(gòu)成的多個實心構(gòu)造的短柱體6d—體且同軸芯 地疊層了的構(gòu)造的永久磁鐵柱體6”形成活塞6的例子，做成在兩端面設有受壓端板14的 活塞構(gòu)造。在將上述環(huán)6b、短筒體6c做成了疊層構(gòu)造的情況下，通過環(huán)6b或短筒體6c的疊 層數(shù)量的增減，能夠增減活塞6 (永久磁鐵區(qū)域9)的長度。
最好是，將在圖1至圖4中說明的受壓端板14通過由陶瓷板、纖維板、石材板、水 泥板、碳板、金屬板等構(gòu)成的耐熱板形成。另外，在上述永久磁鐵筒體6’及永久磁鐵柱體6”的兩端外周面設置謀求與缸1 的內(nèi)周面的氣密封閉的環(huán)狀密封件15?；蛘撸趯τ捎谰么盆F筒體6’構(gòu)成的筒形活塞6的 兩端開口面進行封閉的受壓端板14的外周面設置環(huán)狀密封件15。上述永久磁鐵筒體6’及永久磁鐵柱體6”的極性按照已的電磁感應原理，做成永 久磁鐵的磁力線有效地作用于發(fā)電線圈區(qū)域11的發(fā)電線圈的配置。例如，以圖1所示的永久磁鐵筒體6’的內(nèi)周部為N極(或S極)，以外周部為S極 (或N極)。同樣，如圖2、圖3所示，在將短筒體6c或環(huán)6b疊層形成永久磁鐵筒體6’的情況 下，也可以以短筒體6c和環(huán)6b的內(nèi)周部為N極(或S極)，以外周部為S極(或N極)。圖3是作為具體例，表示將以外周部為N極，以內(nèi)周部為S極的環(huán)6b，和以外周部 為S極，以內(nèi)周部為N極的環(huán)6b在軸線方向交替地疊層，構(gòu)成了永久磁鐵筒體6’的情況。 在將圖2的多個短筒體6c疊層形成了永久磁鐵筒體6’的情況下，也可以使極性交替地疊 層短筒體6c。另外，圖4是表示在軸線方向疊層了在芯部具有S極，在外周部具有N極的短柱體 6d，和在芯部具有N極，在外周部具有S極的短柱體6d的情況。形成上述發(fā)電線圈區(qū)域11的發(fā)電線圈，包括按照上述各例示的極配置，由多個單 位發(fā)電線圈組形成的情況。當然，也可以以使形成永久磁鐵筒體6’和永久磁鐵柱體6”的所有的短筒體6c或 環(huán)6b或短柱體6d在外周部成為同極，在內(nèi)周部成為同極的方式做成疊層構(gòu)造。圖5是表示采用由上述永久磁鐵筒體6’ (或永久磁鐵柱體6” )構(gòu)成活塞6的手 段，同時在缸1中設置環(huán)狀地包圍發(fā)電線圈區(qū)域11的外周面的固定永久磁鐵筒體1’，更有 效地進行由發(fā)電線圈產(chǎn)生的發(fā)電的實施例。圖5是表示進一步設置了環(huán)狀地包圍上述固定永久磁鐵筒體1’的外周面的固定 筒形磁軛16的實施例。上述固定永久磁鐵筒體1’、包圍該固定永久磁鐵筒體1’的固定筒形磁軛16、構(gòu)成 活塞6的永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體6”、以及外插該永久磁鐵筒體6’的筒形磁軛10 協(xié)作，提高發(fā)電效率。作為例示，如圖5所示，將多個永久磁鐵環(huán)la疊層，形成固定永久磁鐵筒體1’，由 該筒體1’環(huán)狀地包圍發(fā)電線圈區(qū)域11的發(fā)電線圈，而且經(jīng)該發(fā)電線圈區(qū)域11環(huán)狀地包圍 構(gòu)成活塞6的永久磁鐵筒體6’。換言之，做成在發(fā)電線圈區(qū)域11的發(fā)電線圈的內(nèi)周面和外周面配置永久磁鐵筒 體6 ’、1’，使發(fā)電線圈夾在了兩永久磁鐵筒體6 ’、1’間的構(gòu)造。構(gòu)成上述固定永久磁鐵筒體1 ’的永久磁鐵環(huán)la和構(gòu)成上述活塞6的永久磁鐵環(huán) 6b，例如如圖3、圖5所示，以鄰接的環(huán)la、6b成為相反極性的方式分別疊層。在圖2所示的由短筒體6c形成了永久磁鐵筒體6’(活塞6)的情況下，也可以采 用以如下的方式配置的結(jié)構(gòu)將多個永久磁鐵短筒體疊層形成固定永久磁鐵筒體1’，由該 筒體1’環(huán)狀地包圍構(gòu)成活塞6的永久磁鐵筒體6’，例如使筒體1’和6’中的鄰接的短筒體成為相反極性。在圖1至圖4的各例示中，可以設置包圍上述發(fā)電線圈區(qū)域11的固定永久磁鐵筒 體1’，在設置了該固定永久磁鐵筒體1’的情況下，可以將構(gòu)成活塞6的永久磁鐵筒體6’做 成薄壁，同樣，將活塞永久磁鐵柱體6”做成小直徑，謀求進一步的活塞6的輕量化。如上所述，在上述左、右流體壓室4、5構(gòu)成燃燒室的情況下，例如在左右端壁2、3 上設置火花塞19，在該左右端壁2、3或缸1的左右端筒壁上設置燃料噴射閥17，例如在左 右端壁2、3或左右端筒壁或缸筒壁的中間部上設置排氣閥18。下面，根據(jù)圖6A至圖6D，說明左右流體壓室4、5構(gòu)成左右燃燒室的情況下的動作。如圖6A、圖6B所示，通過由左側(cè)的火花塞19使通過同燃料噴射閥17供給的左燃 燒室4內(nèi)的壓縮燃料燃燒爆炸，對受壓端板14的左受壓面7賦予流體壓，在軸線上向右方 移動活塞6 (永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體6”)。如上述圖6C、圖6D所示，通過活塞6的上述向右方移動，將通過右側(cè)的燃料噴射 閥17噴射到右燃燒室5內(nèi)的燃料(與氣體的混合氣)壓縮，由右火花塞19點火，在右燃燒 室5內(nèi)使壓縮燃料燃燒爆炸，對受壓端板14的右受壓面8賦予流體壓，在軸線上向左方移 動活塞6 (永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體6”)。由上述左右燃燒室4、5內(nèi)的燃燒爆炸產(chǎn)生的流體(燃燒氣體)20，伴隨著活塞6的 往復移動，通過排氣閥18排出。通過反復進行上述動作，形成上述活塞6的永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體 6”(永久磁鐵區(qū)域9)反復進行往復移動，引起發(fā)電線圈區(qū)域11中的發(fā)電。接著，基于圖7A、圖7B，說明從外部向上述左、右流體壓室4、5供給高壓流體，使活 塞6往復運動的實施例。這里，所述的高壓流體20’，除了空氣、蒸氣以外，還可以使用各種 瓦斯氣體。例如，在左右端壁2、3上設置流體供給閥21和排氣閥22，如圖7A所示，通過左流 體供給閥21向左流體壓室4內(nèi)供給高壓流體20’，對受壓端板14的左受壓面7賦予該高壓 流體20’的流體壓，在軸線上向右方移動活塞6(永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體6”)。接著，如上述圖7B所示，在活塞6到達了上述右方移動的終端時，通過右流體供給 閥21向右流體壓室5內(nèi)供給高壓流體20’，對受壓端板14的右受壓面8賦予該高壓流體 20’的流體壓，在軸線上向左方移動活塞6(永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體6”)。通過反復進行上述的動作，形成上述活塞6的永久磁鐵筒體6’或永久磁鐵柱體 6”(永久磁鐵區(qū)域9)反復進行往復移動，引起發(fā)電線圈區(qū)域11中的發(fā)電。
權(quán)利要求
一種線性發(fā)電裝置，其特征在于，具有交替地向缸內(nèi)的活塞施加與缸的左端壁相接的左流體壓室內(nèi)的流體壓和與缸的右端壁相接的右流體壓室內(nèi)的流體壓而使該活塞在軸線方向往復移動的流體壓缸構(gòu)造，并做成下述結(jié)構(gòu)，即，在上述活塞的與上述左流體壓室相接的左受壓面和與上述右流體壓室相接的右受壓面之間形成永久磁鐵區(qū)域，同時，在上述缸的左右端壁間的筒壁上形成遍及上述左、右流體壓室的發(fā)電線圈區(qū)域，通過具有上述永久磁鐵區(qū)域的活塞在軸線方向的往復移動，引起上述發(fā)電線圈區(qū)域中的發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性發(fā)電裝置，其特征在于，上述左、右流體壓室構(gòu)成燃燒 室，并做成通過由該燃燒室中的燃料的燃燒爆炸產(chǎn)生的流體壓在軸線方向移動上述活塞的 結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性發(fā)電裝置，其特征在于，所述的線性發(fā)電裝置是從外部 交替地向上述左、右流體壓室內(nèi)供給高壓流體，通過該高壓流體的流體壓在軸線方向移動 上述活塞的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的線性發(fā)電裝置，其特征在于，將上述活塞做成筒形，由 承受流體壓的受壓端板封閉了該筒形活塞的筒孔的兩端開口面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性發(fā)電裝置，其特征在于，將由永久磁鐵構(gòu)成的多個環(huán)或 多個短筒體疊層形成了上述筒形活塞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線性發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電裝置的構(gòu)造的簡單化和小型輕量化，穩(wěn)定地得到效率好的發(fā)電。線性發(fā)電裝置做成下述結(jié)構(gòu)，即，具有將與缸(1)的左端壁(2)相接的左流體壓室(4)內(nèi)的流體壓和與缸的右端壁相接的右流體壓室(5)內(nèi)的流體壓交替地施加在缸(1)內(nèi)的活塞(6)上，使該活塞(6)在軸線方向往復移動的流體壓缸構(gòu)造，在上述活塞(6)的與上述左流體壓室(4)相接的左受壓面(7)和與上述右流體壓室(5)相接的右受壓面(8)之間形成永久磁鐵區(qū)域(9)，同時，在上述缸(1)的左右端壁(2、3)間的筒壁上形成遍及上述左、右流體壓室(4、5)的發(fā)電線圈區(qū)域(11)，通過具有上述永久磁鐵區(qū)域(9)的活塞(6)在軸線方向的往復移動，引起上述發(fā)電線圈區(qū)域(11)中的發(fā)電。
文檔編號H02K35/00GK101803160SQ200980100437
公開日2010年8月11日 申請日期2009年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者小林隆逸 申請人:小林隆逸