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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-16
(45)【発行日】2024-05-24
(54)【発明の名称】統合リニア発電機システム
(51)【国際特許分類】
H02K 7/18 20060101AFI20240517BHJP
F02B 63/04 20060101ALI20240517BHJP
F01B 7/02 20060101ALI20240517BHJP
F02B 75/28 20060101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
H02K7/18 B
F02B63/04 A
F01B7/02
F02B75/28
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021535035
(86)(22)【出願日】2019-12-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-09
(86)【国際出願番号】 US2019067296
(87)【国際公開番号】W WO2020132150
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-12-13
(31)【優先権主張番号】62/781,586
(32)【優先日】2018-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513127423
【氏名又は名称】メインスプリング エナジー， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】スヴルツェク， マット
(72)【発明者】
【氏名】デグラーフ， デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】ウォルターズ， ケヴィン
(72)【発明者】
【氏名】ワイリー， キャメロン
(72)【発明者】
【氏名】パワーズ， ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ローラー， ジョン
(72)【発明者】
【氏名】シャーマン， サム
(72)【発明者】
【氏名】プリュドム， ジョディー
(72)【発明者】
【氏名】コークリー， スコット
【審査官】服部 俊樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１５５３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２２１２０６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５４３０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭３６－０１６３０２（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】特開２００１－２６３２３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３４１５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ７／１８
Ｆ０２Ｂ ６３／０４
Ｆ０１Ｂ ７／０２
Ｆ０２Ｂ ７５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リニア発電機であって、構造フレームであって、前記構造フレームは、前記構造フレームの表面内に１つまたは複数の開口部を含み、前記１つまたは複数の開口部は、前記構造フレームへのシリンダの挿入を可能にする、構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられた、前記構造フレームとは別個のシリンダであって、前記構造フレームは、前記シリンダを囲む、シリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）と、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のＬＥＭと
を含み、
前記第２の長手方向側は、前記第１の長手方向側の反対側にあり、前記第２のＬＥＭは、前記第１のＬＥＭに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のＬＥＭと前記第２のＬＥＭとに位置合わせされている、リニア発電機。
【請求項2】
前記構造フレームに取り付けられており、前記第１のＬＥＭに位置合わせされている第１のガススプリングシリンダと、前記構造フレームに取り付けられており、前記第２のＬＥＭに位置合わせされている第２のガススプリングシリンダと
をさらに含む、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項3】
前記構造フレームは、前記構造フレームへの前記シリンダの挿入と、
前記構造フレームへの前記第１のＬＥＭの挿入と、
前記構造フレームへの前記第２のＬＥＭの挿入と、
を可能にする１つまたは複数の開口部を上面に含む、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項4】
前記第１のＬＥＭは、第１のステータボアを含み、前記第２のＬＥＭは、第２のステータボアを含み、前記第１のステータボアは、前記第２のステータボアに位置合わせされている、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項5】
前記シリンダは、１つまたは複数のフレクシャによって前記構造フレームに取り付けられており、前記１つまたは複数のフレクシャは、軸方向変位よりも横方向変位に対して比較的剛性である、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項6】
前記第１のＬＥＭは、前記第２のＬＥＭに対して横方向に位置合わせされている、または、前記第２のＬＥＭに対して軸方向に位置合わせされているのうちの少なくとも一方である、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項7】
前記フレームに取り付けられた少なくとも１つのマウントをさらに含み、前記リニア発電機は、１つまたは複数の周波数範囲で動作し、
前記マウントは、前記リニア発電機からの振動を減衰させることができる、請求項１に記載のリニア発電機。
【請求項8】
リニア発電機であって、構造フレームであって、前記構造フレームは、前記構造フレームの表面内に１つまたは複数の開口部を含み、前記１つまたは複数の開口部は、前記構造フレームへのシリンダの挿入を可能にする、構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられた、前記構造フレームとは別個のシリンダであって、前記構造フレームは、前記シリンダを囲む、シリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のステータと、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のステータと
を含み、
前記第２の長手方向側は、前記第１の側の反対側にあり、前記第２のステータは、前記第１のステータに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のステータと前記第２のステータとに位置合わせされている、リニア発電機。
【請求項9】
前記第１のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第１のトランスレータと、前記第２のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第２のトランスレータと、
前記第１のステータに対して前記第１のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第１のガスベアリングハウジングと、
前記第２のステータに対して前記第２のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第２のガスベアリングハウジングと
をさらに含む、請求項８に記載のリニア発電機。
【請求項10】
前記第１のトランスレータは、前記シリンダの軸に沿って移動するように配置された第１のピストンと、
前記第１のステータと相互作用する第１の磁石セクションと
を含み、
前記第２のトランスレータは、
前記シリンダの前記軸に沿って移動するように配置された第２のピストンであって、前記第１のピストンおよび前記第２のピストンは、前記シリンダの反応セクションを画定する、第２のピストンと、
前記第２のステータと相互作用する第２の磁石セクションと
を含む、請求項９に記載のリニア発電機。
【請求項11】
前記構造フレームは、１つまたは複数の端部部材を含み、前記１つまたは複数の端部部材は、軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は、横方向の剛性を維持する、請求項８に記載のリニア発電機。
【請求項12】
リニア発電機のコンポーネントをマウントするための構造フレームであって、前記構造フレームは、軸方向および横方向の剛性を提供するための１つまたは複数の部材と、
第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）を受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第１のマウント領域と、
第２のＬＥＭを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第２のマウント領域と、
前記構造フレームとは別個のシリンダを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第３のマウント領域であって、前記構造フレームは、前記シリンダを囲み、前記構造フレームは、前記シリンダを前記第１のＬＥＭおよび前記第２のＬＥＭに対して長手方向に位置合わせさせる、第３のマウント領域と、
前記１つまたは複数の部材のうちの１つまたは複数の開口部であって、前記１つまたは複数の開口部は、前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域に対応している、１つまたは複数の開口部と
を含む、構造フレーム。
【請求項13】
前記１つまたは複数の開口部は、前記構造フレームの上面に配置されており、前記第１のマウント領域が前記上面を通して前記第１のＬＥＭを受け入れ、
前記第２のマウント領域が前記上面を通して前記第２のＬＥＭを受け入れ、
前記第３のマウント領域が前記上面を通して前記シリンダを受け入れる
ようにされている、請求項１２に記載の構造フレーム。
【請求項14】
前記１つまたは複数の部材に結合された１つまたは複数の端部部材をさらに含み、前記１つまたは複数の端部部材は、軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は、横方向の剛性を維持する、請求項１２に記載の構造フレーム。
【請求項15】
前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域は、軸方向および横方向に位置合わせされている、請求項１２に記載の構造フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本開示は、統合リニア発電機システムおよびその態様に関する。本出願は、２０１８年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８１，５８６号の利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、統合リニア発電機システムおよびその態様に関する。本出願は、２０１８年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８１，５８６号の利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
発電システムは通常、協調して動作する様々なサブシステムに依存している。例えば、典型的なクランクシャフトエンジンは、ピストン、接続ロッド、オイルを塗ったベアリング、およびクランクシャフトを含む回転アセンブリ、オイルシステム、冷却システム、点火システム、バルブシステムおよびカムシャフト、燃料システム、および排気システムを含む。これらのサブシステムは、クランクシャフトエンジンに合わせて調整されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
いくつかの実施形態では、本開示は、リニア発電機に関する。リニア発電機は、構造フレーム、シリンダ、第１のリニア電磁機械（ｌｉｎｅａｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ，ＬＥＭ）、および第２のＬＥＭを含む。シリンダは、構造フレームの中央領域に取り付けられている。ＬＥＭは、シリンダの第１の長手方向側に配置され、構造フレームに取り付けられている。第２のＬＥＭは、シリンダの第２の長手方向側に配置され、構造フレームに取り付けられている。第２の長手方向側は、第１の長手方向側の反対側にある。第２のＬＥＭは第１のＬＥＭに位置合わせされ、シリンダは第１のＬＥＭと第２のＬＥＭに位置合わせされる。例えば、いくつかの実施形態では、第１のＬＥＭは、第２のＬＥＭに対して横方向に位置合わせされるか、軸方向に位置合わせされるか、またはその両方である。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＭは第１のステータボアを含み、第２のＬＥＭは第２のステータボアを含み、第１のステータボアは第２のステータボアに位置合わせされる。いくつかの実施形態では、シリンダは、１つまたは複数のフレクシャによって構造フレームに取り付けられている。例えば、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のフレクシャは、軸方向変位よりも横方向変位に対して比較的堅い。
【0004】
いくつかの実施形態では、リニア発電機は、構造フレームに取り付けられて第１のＬＥＭに位置合わせされた第１のガススプリングシリンダと、構造フレームに取り付けられて第２のＬＥＭに位置合わせされた第２のガススプリングシリンダとを含む。
【0005】
いくつかの実施形態では、構造フレームは、上面に１つまたは複数の開口部を含む。１つまたは複数の開口部は、シリンダを構造フレームに挿入することを可能にし、第１のＬＥＭを構造フレームに挿入することを可能にし、第２のＬＥＭを構造フレームに挿入することを可能にする。
【0006】
いくつかの実施形態では、リニア発電機は、フレームに取り付けられた少なくとも１つのマウントを含む。リニア発電機は１つまたは複数の周波数範囲で動作することができ、マウントはリニア発電機からの振動を減衰させることができる。
【0007】
いくつかの実施形態では、構造フレームは、軸方向の熱膨張を可能にし、横方向の剛性を維持する１つまたは複数の端部部材を含む。
【0008】
いくつかの実施形態では、本開示は、構造フレーム、シリンダ、第１のステータ、および第２のステータを含むリニア発電機に関する。シリンダは、構造フレームの中央領域に取り付けられ、第１のステータは、シリンダの第１の長手方向側に配置されて構造フレームに取り付けられ、第２のステータは、シリンダの第２の長手方向側に配置され、構造フレームに取り付けられている。第２の長手方向側は第１の側の反対側にあり、第２のステータは第１のステータに位置合わせされ、シリンダは第１のステータおよび第２のステータに位置合わせされる。
【0009】
いくつかの実施形態では、リニア発電機は、第１のステータとシリンダの両方と相互作用するように配置された第１のトランスレータと、第２のステータとシリンダの両方と相互作用するように配置された第２のトランスレータとを含む。いくつかの実施形態では、リニア発電機は、第１のステータに対して第１のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第１のガスベアリングハウジング、および第２のステータに対して第２のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第２のガスベアリングハウジングを含む。いくつかの実施形態では、各トランスレータは、シリンダの軸に沿って移動するように配置された第１のピストンと、それぞれのステータと相互作用する磁石セクションとを含む。例えば、トランスレータの反対側のピストンは、シリンダの反応セクションを画定する
【0010】
いくつかの実施形態では、構造フレームは、１つまたは複数の端部部材を含み、１つまたは複数の端部部材は、軸方向の熱膨張を可能にし、横方向の剛性を維持する。
【0011】
いくつかの実施形態では、本開示は、リニア発電機のコンポーネントをマウントするための構造フレームに関する。構造フレームは、軸方向および横方向の剛性を提供するための１つまたは複数の部材、第１のＬＥＭを受け入れるための１つまたは複数の部材の第１のマウント領域、第２のＬＥＭを受け入れるための１つまたは複数の部材の第２のマウント領域、シリンダを受け入れるための１つまたは複数の部材の第３のマウント領域、および１つまたは複数の部材の間の１つまたは複数の開口部を含む。１つまたは複数の開口部は、第１のマウント領域、第２のマウント領域、および第３のマウント領域に対応する。
【0012】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の開口部は、構造フレームの上面に配置され、その結果、第１のマウント領域は、上面を介して第１のＬＥＭを受け入れ、第２のマウント領域は、上面を介して第２のＬＥＭを受け入れ、第３のマウント領域は、上面を介してシリンダを受け入れる。
【0013】
いくつかの実施形態では、構造フレームは、１つまたは複数の部材に結合された１つまたは複数の端部部材を含む。１つまたは複数の端部部材は、軸方向の熱膨張を可能にし、横方向の剛性を維持する。いくつかの実施形態では、第１のマウント領域、第２のマウント領域、および第３のマウント領域は、軸方向および横方向に位置合わせされている。
【0014】
いくつかの実施形態では、本開示は、吸気システムを含むリニア発電機に関する。吸気システムは、反応セクションに吸気ガスを供給するように構成されている。
【0015】
いくつかの実施形態では、本開示は、排気システムを含むリニア発電機に関する。排気システムは、反応セクションから排気ガスを除去するように構成されている。
【0016】
いくつかの実施形態では、本開示は、燃料システムを含むリニア発電機に関する。燃料システムは、上流または反応セクションの吸入空気との混合物に燃料を供給するように構成されている。
【0017】
いくつかの実施形態では、本開示は、電気システムを含むリニア発電機に関する。電気システムは、電力管理、制御信号、センサ回路、制御回路、およびその他の回路などの電気的相互作用を管理するように構成されている。
【0018】
いくつかの実施形態では、本開示は、制御システムを含むリニア発電機に関する。制御システムは、センサと通信し、センサ信号を受信し、制御信号を生成し、動作パラメータを決定し、コンピュータ命令を実行し、そしてその他の方法でリニア発電機の動作および特徴づけの側面を制御するように構成されている。
【0019】
いくつかの実施形態では、本開示は、１つまたは複数のコアを含むシステムに関する。例えば、各コアは、リニア発電機または発電機アセンブリを含むことができる。
【0020】
いくつかの実施形態では、本開示は、冷却システムを含むリニア発電機に関する。冷却システムは、リニア発電機の熱流と温度を管理するように構成されている。
【0021】
いくつかの実施形態では、本開示は、ベアリングシステムを含むリニア発電機に関する。ベアリングシステムは、ベアリングの剛性と動作を管理するように構成されている。例えば、ベアリングシステムはガスベアリング（例えば、ガスベアリングの圧力、流量、または両方）を管理する。
【0022】
本開示は、１つまたは複数の様々な実施形態に従って、以下の図を参照して詳細に説明される。図面は、説明の目的のみに設けられており、単に典型的または例示の実施形態を表すだけである。これらの図面は、本明細書に開示された概念の理解を容易にするために提供されており、これらの概念の幅、範囲、または適用可能性を制限すると見なされるべきではない。説明が明確で分かりやすくするために、これらの図面は必ずしも縮尺どおりに作成されているわけではないことに留意されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられたシリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）と、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のＬＥＭとを含み、前記第２の長手方向側は前記第１の長手方向側の反対側にあり、前記第２のＬＥＭは前記第１のＬＥＭに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のＬＥＭと前記第２のＬＥＭとに位置合わせされている、
リニア発電機。
（項目２）
前記構造フレームに取り付けられており、前記第１のＬＥＭに位置合わせされている第１のガススプリングシリンダと、
前記構造フレームに取り付けられており、前記第２のＬＥＭに位置合わせされている第２のガススプリングシリンダと
をさらに含む、項目１に記載のリニア発電機。
（項目３）
前記構造フレームが、
前記構造フレームへの前記シリンダの挿入と、
前記構造フレームへの前記第１のＬＥＭの挿入と、
前記構造フレームへの前記第２のＬＥＭの挿入と、
を可能にする、１つまたは複数の開口部を上面に含む、項目１に記載のリニア発電機。
（項目４）
前記第１のＬＥＭは第１のステータボアを含み、
前記第２のＬＥＭは第２のステータボアを含み、前記第１のステータボアは、前記第２のステータボアに位置合わせされている、
項目１に記載のリニア発電機。
（項目５）
前記シリンダが１つまたは複数のフレクシャによって前記構造フレームに取り付けられている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目６）
前記１つまたは複数のフレクシャが、軸方向変位よりも横方向変位に対して比較的剛性である、項目５に記載のリニア発電機。
（項目７）
前記第１のＬＥＭが前記第２のＬＥＭに対して横方向に位置合わせされている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目８）
前記第１のＬＥＭが前記第２のＬＥＭに対して軸方向に位置合わせされている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目９）
前記フレームに取り付けられた少なくとも１つのマウントをさらに含み、
前記リニア発電機は１つまたは複数の周波数範囲で動作し、
前記マウントは、前記リニア発電機からの振動を減衰させることができる、
項目１に記載のリニア発電機。
（項目１０）
前記構造フレームが１つまたは複数の端部部材を含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１に記載のリニア発電機。
（項目１１）
構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられたシリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のステータと、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のステータとを含み、前記第２の長手方向側は前記第１の側の反対側にあり、前記第２のステータは前記第１のステータに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のステータと前記第２のステータとに位置合わせされている、
リニア発電機。
（項目１２）
前記第１のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第１のトランスレータと、前記第２のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第２のトランスレータと
をさらに含む、項目１１に記載のリニア発電機。
（項目１３）
前記第１のステータに対して前記第１のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第１のガスベアリングハウジングと、
前記第２のステータに対して前記第２のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第２のガスベアリングハウジングと
をさらに含む、項目１２に記載のリニア発電機。
（項目１４）
前記第１のトランスレータが、
前記シリンダの軸に沿って移動するように配置された第１のピストンと、
前記第１のステータと相互作用する第１の磁石セクションと
を含み、
前記第２のトランスレータが、
前記シリンダの前記軸に沿って移動するように配置された第２のピストンと、
前記第２のステータと相互作用する第２の磁石セクションと
を含む、
項目１２に記載のリニア発電機。
（項目１５）
前記第１のピストンおよび前記第２のピストンが前記シリンダの反応セクションを画定する、項目１４に記載のリニア発電機。
（項目１６）
前記構造フレームが１つまたは複数の端部部材を含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１１に記載のリニア発電機。
（項目１７）
リニア発電機のコンポーネントをマウントするための構造フレームであって、
軸方向および横方向の剛性を提供するための１つまたは複数の部材と、
第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）を受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第１のマウント領域と、
第２のＬＥＭを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第２のマウント領域と、
シリンダを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第３のマウント領域と、前記１つまたは複数の部材のうちの１つまたは複数の開口部であって、前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域に対応している、１つまたは複数の開口部と
を含む、構造フレーム。
（項目１８）
前記１つまたは複数の開口部が、前記構造フレームの上面に配置されており、
前記第１のマウント領域は前記上面を通して前記第１のＬＥＭを受け入れ、
前記第２のマウント領域は前記上面を通して前記第２のＬＥＭを受け入れ、
前記第３のマウント領域は前記上面を通して前記シリンダを受け入れる
ようにされている、項目１７に記載の構造フレーム。
（項目１９）
前記１つまたは複数の部材に結合された１つまたは複数の端部部材をさらに含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１７に記載の構造フレーム。
（項目２０）
前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域が、軸方向および横方向に位置合わせされている、項目１７に記載の構造フレーム。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられたシリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）と、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のＬＥＭとを含み、前記第２の長手方向側は前記第１の長手方向側の反対側にあり、前記第２のＬＥＭは前記第１のＬＥＭに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のＬＥＭと前記第２のＬＥＭとに位置合わせされている、
リニア発電機。
（項目２）
前記構造フレームに取り付けられており、前記第１のＬＥＭに位置合わせされている第１のガススプリングシリンダと、
前記構造フレームに取り付けられており、前記第２のＬＥＭに位置合わせされている第２のガススプリングシリンダと
をさらに含む、項目１に記載のリニア発電機。
（項目３）
前記構造フレームが、
前記構造フレームへの前記シリンダの挿入と、
前記構造フレームへの前記第１のＬＥＭの挿入と、
前記構造フレームへの前記第２のＬＥＭの挿入と、
を可能にする、１つまたは複数の開口部を上面に含む、項目１に記載のリニア発電機。
（項目４）
前記第１のＬＥＭは第１のステータボアを含み、
前記第２のＬＥＭは第２のステータボアを含み、前記第１のステータボアは、前記第２のステータボアに位置合わせされている、
項目１に記載のリニア発電機。
（項目５）
前記シリンダが１つまたは複数のフレクシャによって前記構造フレームに取り付けられている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目６）
前記１つまたは複数のフレクシャが、軸方向変位よりも横方向変位に対して比較的剛性である、項目５に記載のリニア発電機。
（項目７）
前記第１のＬＥＭが前記第２のＬＥＭに対して横方向に位置合わせされている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目８）
前記第１のＬＥＭが前記第２のＬＥＭに対して軸方向に位置合わせされている、項目１に記載のリニア発電機。
（項目９）
前記フレームに取り付けられた少なくとも１つのマウントをさらに含み、
前記リニア発電機は１つまたは複数の周波数範囲で動作し、
前記マウントは、前記リニア発電機からの振動を減衰させることができる、
項目１に記載のリニア発電機。
（項目１０）
前記構造フレームが１つまたは複数の端部部材を含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１に記載のリニア発電機。
（項目１１）
構造フレームと、
前記構造フレームの中央領域に取り付けられたシリンダと、
前記シリンダの第１の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第１のステータと、
前記シリンダの第２の長手方向側に配置されており、前記構造フレームに取り付けられた第２のステータとを含み、前記第２の長手方向側は前記第１の側の反対側にあり、前記第２のステータは前記第１のステータに位置合わせされ、前記シリンダは、前記第１のステータと前記第２のステータとに位置合わせされている、
リニア発電機。
（項目１２）
前記第１のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第１のトランスレータと、前記第２のステータおよび前記シリンダと相互作用するように配置された第２のトランスレータと
をさらに含む、項目１１に記載のリニア発電機。
（項目１３）
前記第１のステータに対して前記第１のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第１のガスベアリングハウジングと、
前記第２のステータに対して前記第２のトランスレータを拘束する１つまたは複数の第２のガスベアリングハウジングと
をさらに含む、項目１２に記載のリニア発電機。
（項目１４）
前記第１のトランスレータが、
前記シリンダの軸に沿って移動するように配置された第１のピストンと、
前記第１のステータと相互作用する第１の磁石セクションと
を含み、
前記第２のトランスレータが、
前記シリンダの前記軸に沿って移動するように配置された第２のピストンと、
前記第２のステータと相互作用する第２の磁石セクションと
を含む、
項目１２に記載のリニア発電機。
（項目１５）
前記第１のピストンおよび前記第２のピストンが前記シリンダの反応セクションを画定する、項目１４に記載のリニア発電機。
（項目１６）
前記構造フレームが１つまたは複数の端部部材を含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１１に記載のリニア発電機。
（項目１７）
リニア発電機のコンポーネントをマウントするための構造フレームであって、
軸方向および横方向の剛性を提供するための１つまたは複数の部材と、
第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）を受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第１のマウント領域と、
第２のＬＥＭを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第２のマウント領域と、
シリンダを受け入れるための前記１つまたは複数の部材の第３のマウント領域と、前記１つまたは複数の部材のうちの１つまたは複数の開口部であって、前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域に対応している、１つまたは複数の開口部と
を含む、構造フレーム。
（項目１８）
前記１つまたは複数の開口部が、前記構造フレームの上面に配置されており、
前記第１のマウント領域は前記上面を通して前記第１のＬＥＭを受け入れ、
前記第２のマウント領域は前記上面を通して前記第２のＬＥＭを受け入れ、
前記第３のマウント領域は前記上面を通して前記シリンダを受け入れる
ようにされている、項目１７に記載の構造フレーム。
（項目１９）
前記１つまたは複数の部材に結合された１つまたは複数の端部部材をさらに含み、前記１つまたは複数の端部部材は軸方向の熱膨張を可能にし、前記１つまたは複数の端部部材は横方向の剛性を維持する、項目１７に記載の構造フレーム。
（項目２０）
前記第１のマウント領域、前記第２のマウント領域、および前記第３のマウント領域が、軸方向および横方向に位置合わせされている、項目１７に記載の構造フレーム。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
いくつかの実施形態では、本開示は、燃料および酸化剤の入力から電気作用（すなわち、電力）を提供するように構成されたリニア発電機システムを提供する。いくつかの実施形態では、本開示は、運動エネルギーと電気エネルギーとの間で変換をするように構成されたリニアシステムを提供する。いくつかの実施形態では、リニア発電機は、軸に沿って配置された一対の対向する振動トランスレータを含む。トランスレータは両方とも単一の圧縮または反応セクションに接触し、各トランスレータはそれぞれのドライバセクション（ガススプリングなど）にも接触する。各トランスレータが軸に沿って移動すると、圧縮または反応セクションとガススプリングが交互に圧縮および拡張される。いくつかの実施形態では、トランスレータ（すなわち、リニアフリーピストン発電機またはリニアフリートランスレータ発電機）の間に機械的リンケージはない。電気作用は、トランスレータが移動するときにトランスレータと電磁的に相互作用するように構成された多相ステータを介してリニア発電機から抽出される。
【0025】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な統合リニア発電機システム１００のシステム図を示す。統合リニア発電機システム１００は、発電機アセンブリ１０２、制御システム１０４、電気システム１０５、フレームシステム１０６、排気システム１０８、吸気システム１１０、冷却システム１１２、ベアリングシステム１１４、および補助システム（複数可）１１６を含む。発電機システム１００は、制御システム１０４および電気システム１０５によって制御されるように電力を生成および管理するように構成されている。いくつかの実施形態では、電気システム１０５は、低電圧および高電圧の両方のコンポーネントを含む。例えば、電気システム１０５は、４８０のＶＡＣコンポーネント（例えば、グリッドまたはグリッドに接続されたコンポーネント、補助コンポーネント）、１２０ＶＡＣのコンポーネント／回路（例えば、補助コンポーネント）、高電圧ＤＣバスおよびコンポーネント（例えば、４００ＶＤＣを超えるか、７００ＶＤＣを超えるか、または１０００ＶＤＣを超えるコンポーネント）、低電圧ＤＣバスおよびコンポーネント（例えば、１２ＶＤＣ、２４ＶＤＣ、または４８ＶＤＣのコンポーネント）、低電圧ＤＣコンポーネント（例えば、１２ＶＤＣ、２４ＶＤＣ、または４８ＶＤＣのコンポーネント）、任意の適切な電圧および電流特性で動作するその他の適切な電気回路、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。吸気システム１１０は、反応物（例えば、空気、燃料、またはその両方）を発電機アセンブリ１０２に提供するように構成され、排気システム１０８は、発電機アセンブリ１０２から排気生成物を除去するように構成されている。冷却システム１１２は、統合リニア発電機システム１００のコンポーネントの熱伝達および材料温度を制限し、制御し、またはその他の方法で影響を及ぼすように構成されている。ベアリングシステム１１４は、例えば、低摩擦性ガスベアリングを使用して、発電機アセンブリ１０２のトランスレータの軸外運動（例えば、半径方向、横方向、またはその他の横方向の運動）を拘束するように構成されている。フレームシステム１０６は、統合リニア発電機システム１００のコンポーネントの剛性、柔軟性、および位置合わせを管理するように構成されている。システム１０２～１１４の間の分割、またはそれらの組み合わせは、任意の適切な配置で実施でき、図１では以下の説明の目的のために別個に示されている。例えば、制御システム１０４、電気システム１０５、フレームシステム１０６、ベアリングシステム１１４、吸気システム１１０、排気システム１０８、および冷却システム１１２の任意の適切なコンポーネントは、発電機アセンブリ１０２に一体化されてもよい。補助システム（複数可）１１６は、統合リニア発電機システム１００の動作をサポートするように構成された任意の適切なシステムまたはサブシステムを含むことができる。
【0026】
システム１００は単なる例示であることが理解されよう。サブシステムの任意の適切な組み合わせを使用することができ、これには、図１に示されているものよりも少ないか、または多いものを包含するものが含まれる。
【0027】
発電機アセンブリ１０２は、例えば、化学的および／または熱エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成された、移動および据え付けアセンブリおよびコンポーネントを含む。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ１０２は、シリンダ、トランスレータ、ステータ、ベアリング、ベアリングハウジング、シール、対応する位置合わせハードウェア、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ１０２は、例えば、化学エンジンサイクルなどの熱力学的サイクルを実行するように構成されている。例示的な実施例は、圧縮点火およびユニフロー掃気を介したポートブリージングを使用する２ストロークピストンエンジンサイクルを含む（例えば、第１の軸方向端部の吸気ポートおよび第２の軸方向端部に配置された排気ポートで、掃気は主に軸方向に行われる）。さらなる実施例では、サイクル近似化、例えば、発電機アセンブリ１０２は、例えば、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、アトキンソンサイクル、ミラーサイクル、カルノーサイクル、エリクソンサイクル、スターリングサイクル、その他の適切な理想化されたサイクルまたは実際のサイクル、あるいはそれらの任意の適切な組み合わせを実行するように構成され得る。
【0028】
図２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な発電機アセンブリ２００の断面図を示す。発電機アセンブリ２００は、対向する発電機として構成されている。発電機アセンブリ２００は、軸２０６に沿って移動する（例えば、軸２０６に沿って直線的に平行移動する）ように構成されているトランスレータ２１０および２２０を含む。トランスレータ２１０および２２０は、シリンダ２０２、２０４、および２０５内を移動するように構成され、したがって、境界作用を実行するための膨張および圧縮容積２９７、２９８、および２９９を形成する（例えば、ストロークまたはサイクルなどの適切な範囲にわたるＰｄＶの循環積分を使用して決定される）。明確にするために、本明細書に記載のシステムおよびアセンブリの空間配置は、一般に、軸方向、半径方向、および方位角方向を有する円筒座標の文脈で参照される。本開示によれば、任意の適切な座標系を使用することができる（例えば、円筒座標を任意の適切な座標系にマッピングすることができる）ことが理解されよう。軸２０６は軸方向に向けられており、半径方向は軸２０６に垂直であると定義されている（例えば、軸２０６から離れる方向に向けられている）ことに留意されたい。方位角方向は、軸２０６の周りの角度方向として定義される（例えば、軸２０６と半径方向の両方に直交し、軸２０６の周りに向けられる）。
【0029】
いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ２００の固定据え付けンポーネントは、シリンダ２０２、シリンダ２０４、シリンダ２０５、ステータ２１８、ステータ２２８、ベアリングハウジング２１６、ベアリングハウジング２１７、ベアリングハウジング２２６、ベアリングハウジング２２７、シール２１５、シール２２５、排気マニホールド２７１、および吸気マニホールド２７２を含む。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング２１６および２１７は、ステータ２１８に結合されている（例えば、直接接続されているか、またはフレクシャまたはマウントなどの中間コンポーネントによって結合されている）。例えば、ベアリングハウジング２１６および２１７は、磁石アセンブリ２１３とステータ２１８との間の半径方向のエアギャップを維持するために、ステータ２１８に位置合わせ（例えば、横方向または軸方向に位置合わせ）され、固定され得る。同様に、いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング２２６および２２７は、ステータ２２８に堅固に結合されている。
【0030】
トランスレータ２１０は、チューブ２１２、ピストン２１１、シール２６２、ピストン２１４、シール２６１、および磁石アセンブリ２１３を含み、これらはすべて、据え付けコンポーネントに対して軸２０６に沿って実質的に剛体として動くように実質的に堅固に結合されている。トランスレータ２２０は、チューブ２２２、ピストン２２１、シール２６３、ピストン２２４、シール２６４、および磁石アセンブリ２２３を含み、これらはすべて、軸２０６に沿って実質的に剛体として動くように実質的に堅固に結合される。いくつかの実施形態では、ピストン２１１および２２１は、チューブ２１２および２２２の熱膨張またはチューブ２１２および２２２への熱伝達をそれぞれ管理、変更、低減、またはその他の方法で制御する機構またはコンポーネント（例えば、熱伝導率の低いスペーサ、ブローバイガスの流れに影響を与えるカラー、またはその両方）を含むことができる。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリ２１３および２２３は、それぞれ、チューブ２１２および２２２の領域であり得る。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリ２１３および２２３は、それぞれ、チューブ２１２および２２２に取り付けられた別個のコンポーネントを含むことができる。反応セクション２９７は、にシリンダ２０２のボア２０３だけではなく、ピストン２１１および２２１によって境界が定められる（例えば、また、シール２６２および２６３によっても画定される）。ガススプリング２９８および２９９は、それぞれのピストン２１４および２２４、ならびにそれぞれのシリンダ２０４および２０５によって境界が定められている。したがって、トランスレータ２１０および２２０が軸２０６に沿って移動すると、反応セクション２９７、ガススプリング２９８、およびガススプリング２９９の容積が膨張および収縮する。さらに、例えば、それらの容積内の圧力は、容積が増加または減少するにつれて、それぞれ減少または増加する。ベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７のそれぞれは、それ自体と対応するトランスレータ（例えば、チューブ２１２および２２２）との間にガスベアリングを提供するように構成されている。例えば、ベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７のそれぞれは、加圧ガスをガスベアリングに（例えば、フローシステムを介して）向けるように構成され得る。例示的な実施例では、ベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７のそれぞれは、周囲圧力よりも高い絶対圧力（例えば、海面レベルで１気圧）を有する加圧ガスを、ベアリングガスが、ガスベアリングを通って（例えば、直接または他のダクトを介して）環境に流れるのに十分な圧力を有するようにガスベアリングに向けるように構成され得る。いくつかの実施形態では、ベアリングガスは、環境（例えば、約１気圧）、ブリージングシステム内の圧力（例えば、ブースト圧力、または１気圧よりも大きいかまたは小さい場合がある排気システム内のガス圧）、またはその他の適切な圧力基準に対して加圧され得る。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ２００は、トランスレータ２１０および２２０に対してガスベアリングを形成するベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７を備えたオイルレス動作用に構成されている。トランスレータ２１０および２２０のそれぞれは、位置速度軌道を達成するように構成されている。軌道は、それぞれのトランスレータが軸方向中心線２０７に最も近い（すなわち、より内側にある）ときの上死点（ＴＤＣ）位置、およびそれぞれのトランスレータが軸方向中心線２０７から最も遠い（すなわち、より外側にある）下死点（ＢＤＣ）位置を含むことができる。
【0031】
シリンダ２０２は、反応セクション２９７を収容するボア２０３を含む。シリンダ２０２はまた、例示的な吸気ブリージングポート２１９および排気ブリージングポート２２９を含み、これらは、ボア２０３をシリンダ２０２の外側に結合する。例えば、吸気ブリージングポート２２９は、ボア２０３を、その吸気マニホールド２７２などの吸気システムに結合する。さらなる実施例では、排気ブリージングポート２１９は、ボア２０３を、その排気マニホールド２７１などの吸気システムに結合する。吸気マニホールド２７２は、シリンダ２０２に、シール２２５に（例えば、シール２２５に軸方向に延びることによって）、ベアリングハウジング２２６に（例えば、ベアリングハウジング２２６に軸方向に延びることによって）、介在するコンポーネントに、またはそれらの組み合わせに、シールすることができる。排気マニホールド２７１は、シリンダ２０２に、シール２１５に、ベアリングハウジング２１６に（例えば、ベアリングハウジング２１６に軸方向に延びることによって）、介在するコンポーネントに、またはそれらの組み合わせに、シールすることができる。いくつかの実施形態では、図示のように、シール２１５は、接触シールを含み、これは、自己潤滑性材料（例えば、グラファイト）、セラミック材料、金属、プラスチック、もしくは他の任意の適切な材料、またはそれらの任意の組み合わせからなるものであり得る。シール２１５は、トランスレータ２１０の動きに対して静止しており、リングコンプレッサ２８１（図示のように）、シリンダ２０２、専用シールホルダー、もしくは他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせの中に収容することができる。いくつかの実施形態では、シール２１５は、接触シール、非接触シール、他の適切なシール、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、図示のように、トランスレータ２１０を冷却するために使用される加圧ガスの流れを提供するためにトランスレータクーラー２７０を含むことができる。いくつかの実施形態では、トランスレータクーラー２７０用の冷却ガスは、（例えば、吸気システムの）送風機、ガススプリングシステムのリザーバ、ガススプリングシステムのポート、外部ガス供給、その他の適切なガス供給、またはそれらの任意の組み合わせによって提供され得る。いくつかの実施形態では、トランスレータクーラー２７０は、優先的な冷却流体の流れを提供するように構成され得る。例えば、トランスレータクーラー２７０は、トランスレータ２１０の１つまたは複数の表面領域へのより多くの冷却流体の流れと、トランスレータ２１０の１つまたは複数の他の表面領域へのより少ない冷却流、またはその逆を提供し得る。いくつかの実施形態では、トランスレータクーラー２７０は、実質的に均一な冷却を提供するように構成され得る。吸気ブリージングポート２２９がピストン２２１によって覆われていない場合（例えば、吸気ポートが開いている場合）、反応セクション２９７と吸気システムとの間の流体交換が起こり得る。排気ブリージングポート２１９がピストン２１１によって覆われていない場合、反応セクション２９７と排気システムとの間の流体交換が起こり得る。流体の流れは、主に、吸気システムから吸気ブリージングポート２２９を通ってボア２０３に、そしてボア２０３から排気ブリージングポート２１９を通って排気システムに、発生する。例えば、時間の経過とともに平均すると、流体は吸気システムからボア２０３に流れ、ボア２０３から排気システムに流れる。しかしながら、流れはまた、例えば、ブローバックまたはプラギングパルスからのような反対方向に、ある期間（例えば、断続的または一時的な事象）中に発生し得る。いくつかの実施形態では、シリンダ２０２の半径方向外面が冷却される。例えば、シリンダ２０２の半径方向外面は、空冷（例えば、冷却システムによる）、液冷（例えば、冷却システムによる）、またはその両方とすることができる。いくつかの実施形態では、熱伝導率を改善するために、空冷機構（フィンなど）とシリンダ２０２との間に熱インタフェース材料を配置することができる。いくつかの実施形態では、シリンダ２０２は、吸気ブリージングポート２２９と排気ブリージングポート２１９との間に配置された１つまたは複数のポートを含むことができ、これらは、センサ（例えば、制御システムに結合されている）、燃料インジェクタ（例えば、吸気システムまたは専用燃料システムに結合されている）またはボア２０３へのアクセスを必要とし得る他の適切なコンポーネントを収容するように構成することができる。軸２０６に沿って、吸気ブリージングポート２２９および排気ブリージングポート２１９は、シリンダ２０２の中心に関して対称に配置され得るが、そうである必要があるわけではない。ポートの位置は、任意の適切なデータを基準にできるが、１つのデータは、ポートの前面の位置（例えば、最も近い軸方向の中心線２０７）である。ポートの前面は、サイクルの閉じた部分（例えば、圧縮の開始、拡張の終了、ブリージングの開始、ブリージングの終了）を規定する。例えば、いくつかの実施形態では、排気ブリージングポート２１９は、吸気ブリージングポート２２９よりも軸方向中心線２０７に対して近くてもよい。説明すると、排気ブリージングポート２１９は、膨張行程中に吸気ブリージングポート２２９の前に反応セクション２９７に対して開くことができ、排気ブリージングポート２１９は、圧迫ストローク中に吸気ブリージングポート２２９の後に反応セクション２９７に対して閉じることができる。いくつかの実施形態では、例えば、ループ掃気またはクロス掃気など、ユニフロー掃気以外のブリージング技術を使用することができ、したがって、ブリージングポートは、単一のピストンのみによって開放されるように配置することができる（例えば、オンシリンダの軸方向の同じ側に吸気および排気ブリージングポートを備えて）。いくつかの実施形態では、ピストン位置の中心線は、動作中に変更されてポートの開閉の相対的なタイミングを変更することができる。例えば、ポート位置はシリンダ２０２上で空間的に固定され得るが、ピストン２１１および２２１の頂点位置（例えば、ＴＤＣ位置およびＢＤＣ位置）は、ＴＤＣ中心線（例えば、いずれかの軸方向のピストン２１１および２２１のＴＤＣ位置の間の中点）を移動するように選択され得る。さらなる実施例では、ＴＤＣ中心線を動かすことにより、ブリージング動作を変更することを可能にし得る。それに応じて、ブリージング動作の、ポートの開閉のタイミング、相対的な強さ（例えば、圧力波の振幅）、またはその両方を変更することができる。さらに、圧縮比、膨張比、またはその両方は、ＴＤＣ中心線またはＢＤＣ位置を移動することによって変更することができる。説明すると、ＴＤＣ中心線は、軸方向中心線２０７と軸方向に一致させることができるが、一致させる必要があるわけではない。ブリージングポートの位置およびピストン頂点位置を使用して、ブリージング動作に影響を与えることができる。いくつかの実施形態では、一方または両方のピストンのＢＤＣ位置を操作中に変更して、ポートの開閉の相対的なタイミングを変更することができる。例えば、ブリージングに影響を与えるために、１つのポートをより長く開いたままにしておくことができる。ＴＤＣおよびＢＤＣは、反応セクションと接触しているピストンのそれぞれの位置（例えば、それぞれ、ガススプリングと接触しているピストンのＴＤＣおよびＢＤＣに対応する）を指すことが理解されよう。例えば、ＴＤＣまたはその近くでは、反応セクションの容積が最小で、ガススプリングの容積が最大になる。ＢＤＣまたはその近くのさらなる例では、反応セクションは最大容積を有し、ガススプリングは最小容積を有する。いくつかの実施形態では、シリンダアセンブリ２５４は、シリンダ２０２、吸気マニホールド２７２、排気マニホールド２７１、取り付けハードウェア（例えば、マウント、フレクシャ、または他のハードウェア）、およびユニットとしてマウントされ得る任意の他の適切なコンポーネントを含む。リングコンプレッサ２８１および２８２は、交換、設置、取り外し、または検査中に、それぞれピストン２１１および２２１内のシール２６２および２６３をそれぞれ維持する目的で、シリンダ２０２の軸方向端部に結合される。例えば、検査または保守中に、トランスレータ２１０および２２０は、リングコンプレッサ２８１および２８２がそれぞれのシール２６２および２６３と軸方向に位置合わせされるように軸方向に配置され得る。さらに、リングコンプレッサ２８１および２８２は、保守または検査中に、それぞれのピストン２１１および２２１とともに取り外すことができる。リングコンプレッサ２８１および２８２は、シリンダ２０２のボア２０３と同じまたは同様の内径を有し得る。いくつかの実施形態では、リングコンプレッサ２８１および２８２は、交換、設置、取り外し、または検査中に所定の位置にシール２６２および２６３を保持するように構成された２つ以上のセクション（例えば、クラムシェル設計）を含み得る。いくつかの実施形態では、リングコンプレッサ２８１および２８２は、交換、設置、取り外し、または検査中にシール２６２および２６３を保持するように構成された単一の部品を含み得る。リングコンプレッサ２８１および２８２は、Ｖバンドクランプ、ファスナ、ボルト、スプリング、またはそれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適切な手段を介してシリンダ２０２に取り付けることができる。
【0032】
いくつかの実施形態では、図示のように、シリンダ２０４および２０５は、それぞれのヘッド２０８および２０９によって閉じられ、これらは、シリンダ２０４および２０５に（例えば、シリンダ２０４および２０５の適切なフランジに）ボルト締めまたは他の方法で固定され得る。いくつかの実施形態では、シリンダ２０４および２０５は、（例えば、それぞれ、ガススプリング２９８および２９９をシールするために）閉じた端部を含み、別個のヘッドを含める必要はない。いくつかの実施形態では、図示のように、スペーサ２９５および２９６は、軸方向空間、したがって容積をそれぞれのガススプリング２９８および２９９に提供するように配置される。スペーサ２９５および２９６は、ボルト締め、固定、または他の方法でそれぞれのシリンダ２０４および２０５、それぞれのヘッド２０８および２０９、あるいはその両方に固定され得る。いくつかの実施形態では、スペーサ２９５および２９６は、（例えば、リングの分解、検査、または交換中）リングコンプレッサとして機能するように構成されている。いくつかの実施形態では、スペーサ２９５および２９６は、２つ以上のセクション（例えば、クラムシェルデザイン）を含み得る。シリンダ２０４および２０５は、低圧ガスを交換するための（例えば、低圧ガスを交換するための）それぞれの低圧ポート２３０および２４０と、高圧ガスを交換するための（例えば、高圧ガスを交換するための）それぞれの高圧ポート２３１および２４１とを含む。いくつかの実施形態では、低圧ポート２３０および２４０は、本明細書では「大気ブリージング」と呼ばれる対応するガス流によって環境に結合されている。いくつかの実施形態では、低圧ポート２３０および２４０は、低圧リザーバまたはソース（例えば、調整された大気または他の適切なガスリザーバまたは大気圧を超えるソース）に結合されている。例えば、低圧ポート２３０および２４０は、図示のように、それぞれのリザーバ２７３および２７４に結合することができる。リザーバ２７３および２７４は、それぞれ、ピストン２１４および２２４のバックセクションをシールするように構成され得る。図のように、リザーバ２７３および２７４は、それぞれベアリングハウジング２１７および２２７、およびそれぞれシリンダ２０４および２０５に対してもシールされている。リザーバ２７３および２７４は、例えば、フレーム、ステータ、ガススプリングヘッド、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせを含む、リニア発電機の任意の適切なコンポーネントに対してシールされ得る。リザーバ２７３および２７４の容積は、それぞれのバックセクションにおけるガスの圧力変動を最小化するか、さもなければ制限するようなサイズにすることができる。いくつかの実施形態では、フィルタは、低圧ポート２３０および２４０に、またはその上流に設置されて、粒子（例えば、ほこりまたは破片）、特定の分子（例えば、場合によっては水）、または他の望ましくないガス源の成分の吸入を防ぐことができる。いくつかの実施形態では、シリンダ２０４および２０５は、低圧ポート２３０および２４０、高圧ポート２３１および２４１、または任意のポートを全く含む必要がない。例えば、いくつかの実施形態では、高圧ポートは含まれず、低圧ポート２３０および２４０が、それぞれのピストン２１４および２２４を通過するブローバイを補うための補給ガスを提供するために含まれる（例えば、また、該当する場合、対応するシリンダまたはシリンダヘッドの適切な場所に含まれてもよい）。いくつかの実施形態では、ドライバセクション２５０および２５８は、損傷または故障（例えば、ガススプリング２９８または２９９の過圧、ガススプリング２９８または２９９のシールの喪失）から保護するために発電機システムからエネルギーを除去するための機構を含むことができる。そのような機構のさらなる詳細は、図１２の文脈で説明される。例えば、シリンダ２０４および２０５のいずれかまたは両方は、ピストン２１４と２２４がオーバートラベルした場合、高圧ガスがシール（例えばリング）の周りにリークすることを可能にし、ガススプリングの圧力とエネルギーが失われるように構成された溝（例えば、「スカラップ」）を含むことができる。さらなる実施例では、圧力逃がし弁が含まれ、ガススプリングに結合されて、圧力が設計閾値を超えた場合にガススプリングにエネルギー（例えば、ガス）を放出させることができる。
【0033】
ステータ２１８、磁石アセンブリ２１３、チューブ２１２、ならびにベアリングハウジング２１６および２１７は、リニア電磁機械（ＬＥＭ）２５６を形成する。同様に、ステータ２２８、磁石アセンブリ２２３、チューブ２２２、ならびにベアリングハウジング２２６および２２８は、ＬＥＭ２５２を形成する。さらに、ＬＥＭは、任意選択で、１つまたは複数のピストンを含み得る。例えば、ＬＥＭは、ステータ２１８、トランスレータ２１０、およびベアリングハウジング２１６および２１７を含むように画定され得る。さらなる実施例において、ＬＥＭは、ステータ２２８、トランスレータ２２０、ならびにベアリングハウジング２２６および２２７を含むように画定され得る。ＬＥＭは、据え付けアセンブリ（例えば、ステータおよびベアリングハウジング）および軸に沿って移動するように拘束された平行移動アセンブリ（例えば、トランスレータ）を含み、ここで、ステータは、トランスレータに電磁力を加えて、軸に沿った動きを引き起こし、かつ／または有効にすることができる。ＬＥＭのベアリングハウジングは、ステータに取り付けることができるが、取り付ける必要があるわけではない。例えば、ベアリングハウジングは、直接、または介在するコンポーネントによって、あるいはそれらの任意の組み合わせによって、ステータ、構造フレーム、シリンダに結合され得る。ステータ２１８および２２８は、複数の相を形成する複数の相巻線を含むことができる。各相の電流は、制御システム（例えば、対応するパワーエレクトロニクスおよび処理装置を含み得る）によって時間内に制御されて、トランスレータ２１０および２２０の位置、トランスレータ２１０および２２０の動き、トランスレータ２１０および２２０との作業相互作用、またはそれらの任意の組み合わせに影響を与えることができる。いくつかの実施形態では、磁石アセンブリ２１３および２２３は、アレイに配置された永久磁石（例えば、交互のＮ極およびＳ極）を含む。トランスレータ２１０および２２０は実質的に剛性のアセンブリとして移動するため、それぞれの磁石アセンブリ２１３および２２３に加えられる電磁力は、トランスレータ２１０および２２０を加速および減速する。いくつかの実施形態では、ステータ２１８および２２８は空冷（例えば、空冷システムによって）、液冷（例えば、液冷システムによって）、またはその両方とすることができる。いくつかの実施形態では、ステータ２１８および２２８は、それぞれのトランスレータ２１０および２２０、またはそのそれぞれの磁石アセンブリ２１３および２２３の周りに配置される（例えば、モーターのエアギャップは、厚さプロファイルが弧状である）。例えば、ステータ２１８および２２８は、それぞれのトランスレータ２１０および２２０のそれぞれの周囲に完全に（例えば、方位角方向に３６０度）、または部分的に（例えば、相の巻線の間に、方位角方向に配置されたセグメントおよび方位角方向に配置されたギャップを有して）延在し得る。いくつかの実施形態では、ステータ２１８および２２８は、それぞれのトランスレータ２１０および２２０、またはそれらのそれぞれの磁石アセンブリ２１３および２２３に沿って軸方向に配置されている。例えば、磁石アセンブリ２１３および２２３は、平坦な磁石セクションを含むことができ、ステータ２１８および２２８は、磁石セクションに対応する平坦な表面を含むことができる（例えば、モーターのエアギャップは、厚さプロファイルが平面である）。いくつかの実施形態では、ステータ２１８および２２８は、それぞれのトランスレータ２１０および２２０、またはそれらのそれぞれの磁石アセンブリ２１３および２２３に沿って軸方向に延びる。
【0034】
いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ２００は、機械的故障、制御故障、部品故障、極端な条件での動作、またはそれらの組み合わせによる損傷から発電機アセンブリ２００のコンポーネントを保護するための１つまたは複数の機構を含む。バンプストップ２９０および２９１は、図示のように、トランスレータのオーバートラベルの場合にそれぞれのピストン２１４および２２４に接触することによって、それぞれのトランスレータ２１０および２２０からの運動エネルギーを変形に変換するように配置されている。例えば、ステータ２１８および２２８の一方または両方は、発電機アセンブリ２００を保護するための１つまたは複数の機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、ステータ２１８および２２８の一方または両方は、トランスレータの運動エネルギーを音、熱、固体変形、またはそれらの組み合わせに変換するように構成されており、トランスレータの動きを遅くしたり、停止したり、方向を変えたりする、１つまたは複数の機構（例えば、バンプストップ、機械スプリング、空気圧ピストン）を含む。例えば、バンプストップは、トランスレータとの接触時に塑性変形（例えば、曲げられる、圧縮される、つぶされる、穴を開けられる、または他の方法で変形される）を受けて、トランスレータの運動エネルギーを変換するように構成され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバンプストップは、ドライバセクション２５０および２５８のいずれかまたは両方に配置され得る。いくつかの実施形態では、バンプストップは、例えば、ドライバセクション２５０および２５８などの発電機アセンブリ２００の他のコンポーネントの一部として含まれる。いくつかの実施形態では、バンプストップは、ＢＤＣの近くのシリンダ２０２の各端部に配置されている。バンプストップは、任意の適切な位置の構造フレームに直接、もしくは介在するコンポーネントとともに取り付けられ得るか、任意の適切な位置のシリンダ（例えば、シリンダ２０３、２０４、２０５、またはそれらの組み合わせ）に直接、もしくは介在するコンポーネントとともに取り付けられ得るか、ステータに直接、もしくは介在するコンポーネントとともに取り付けられ得るか、またはそれらの組み合わせとすることができる。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ２００は、構造フレームに取り付けるための機構またはコンポーネントを含むことができる（例えば、図５３～図５７のように）。例えば、シリンダアセンブリ２５４、ドライバセクション２５０および２５８、ならびにＬＥＭ２５２および２５６は、構造フレームに取り付けるための１つまたは複数の機構もしくはコンポーネント、構造フレームに位置合わせするための１つまたは複数の機構もしくはコンポーネント、構造フレームから離れて別のコンポーネントに（例えば、ＬＥＭ２５２からＬＥＭ２５６に、シリンダアセンブリ２５４からＬＥＭに）位置合わせするための１つまたは複数のコンポーネントもしくは機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ２００の一部を構造フレームに取り付けるために使用される機構またはコンポーネントは、ある方向（例えば、軸方向、横方向、または半径方向）での追従、異なる方向における剛性（例えば、半径方向に追従しながら軸方向には剛性）を提供することができ、動作中の変更を可能にする。
【0035】
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、発電機アセンブリ３５０の動作を制御するための制御システム３１０を含む、例示的なリニア発電機３００のブロック図である。発電機アセンブリ３５０は、１つまたは複数のステータを含むことができ、各ステータは、複数の相に対応する複数の巻線を含む（例えば、各相は、１つまたは複数の巻線を含む）。例えば、ステータは、３つ以上の相を含むことができ、それらは、トランスレータと電磁的に相互作用して、トランスレータに力を加えることができる。例えば、相は、ストロークまたはサイクルの過程で、同じ運動方向（例えば、モーター駆動）または反対の運動方向（例えば、ブレーキングまたは発電）、またはそれらの組み合わせ（交互）において、トランスレータに力を加えることができる。各巻線、したがって各相（例えば、複数の巻線が相に含まれる場合でも）における電流の流れ（例えば、方向および大きさ）は、制御システム３１０によって制御され、電力サブシステム３２２を使用して供給／受信され得る。
【0036】
制御システム３１０は、処理装置３１２、メモリ３１４、１つまたは複数の通信インタフェース３１６、１つまたは複数のユーザインタフェース３１８、センサインタフェース３２０、電力サブシステム３２２、示されていない他の任意の適切なコンポーネントもしくはモジュール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。制御システム３１０は、少なくとも部分的に、１つまたは複数のコンピュータ、組み込みシステム、端末、制御ステーション、ハンドヘルドデバイス、モジュール、任意の他の適切なインタフェースデバイス、またはそれらの任意の組み合わせに実装され得る。いくつかの実施形態では、制御システム３１０のコンポーネントは、図３に示されるように、１つまたは複数の通信バス３２４を介して通信可能に結合され得る。
【0037】
いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、トランスレータの軌道を制御し、電力出力を制御し、エネルギー保存を制御し、動作条件を制御し、電気負荷に応答し、シリンダへの吸気ガスの供給を管理し、シリンダからの排気ガスの除去を管理し、安全な動作（例えば、診断の実行と障害の検出）、任意のその他の適切な機能、またはそれらの適切な組み合わせ（例えば、前述のすべて）を確認するように構成されている。
【0038】
いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、１つまたは複数のセンサ３３０、ユーザ入力（例えば、ユーザインタフェース３１８で）、参照データベース（例えば、メモリ３１４に記憶されたルックアップテーブル）、任意の他のソース、またはそれらの任意の組み合わせから情報を受信し、かつ対応する制御応答を決定する。例えば、制御システム３１０は、発電機アセンブリ３５０のトランスレータおよびステータに関連するセンサ３３０から、所望の力情報とともに位置情報を受信し、電磁機械の１つまたは複数の相の電流値を決定することができる。いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、ステータの各相の電流を制御する。いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、位置情報（例えば、軸方向位置、軸方向速度、軸方向加速度）、磁束情報、モーター定数情報（例えば、力定数、逆起電力）、任意の他の適切な情報、またはそれらの任意の組合せに基づいて、各相の電流を制御する。制御システム３１０は、各相の電流の大きさ、各相の電流の方向、またはその両方を制御することができる。制御システム３１０は、複数の相における電流の転流を制御することができる。
【0039】
処理装置３１２は、多相電磁機械３５０に関する情報を処理することができるプロセッサ（例えば、中央処理装置）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。メモリ３１４は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、任意の他の適切なメモリ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る任意の適切な揮発性または非揮発性メモリを含むことができる。メモリ３１４に記憶された情報は、通信バス３２４を介して処理装置３１２によってアクセスされ得る。例えば、メモリ３１４に記憶されたコンピュータ可読プログラム命令（例えば、本明細書に開示された技術を実施するためのもの）は、処理装置３１２によってアクセスおよび実行され得る。いくつかの実施形態では、メモリ３１４は、処理装置３１２（例えば、適切なコンピューティングシステムの処理装置）に、発電機アセンブリ、吸気システム、排気システム、冷却システム、ベアリングシステム、ガススプリングシステム、任意のその他の適切なシステム、またはそれらの任意の組み合わせを制御するための方法を実行させるコンピュータ実行可能命令を記憶するための非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体を含む。例えば、メモリ３１４は、本明細書に記載の制御技術のいずれかを実装するためのコンピュータ実行可能命令を含むことができる。
【0040】
いくつかの実施形態では、通信インタフェース３１６は、制御システム３１０の外部の１つまたは複数のシステムと通信するための、有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）、またはユニバーサルシリアルバスインタフェースプロトコルを使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ－Ｆｉ」、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用し、またはセルラーネットワークを介する）、光結合、誘導結合、任意の他の適切な結合、またはそれらの任意の組み合わせを含む。例えば、通信インタフェース３１６は、フラッシュメモリドライブを受け入れるように構成されたＵＳＢポートを含むことができる。さらなる実施例では、通信インタフェース３１６は、１つまたは複数のデバイス、ネットワーク、またはその両方との通信を可能にするように構成されたイーサネット（登録商標）ポートを含むことができる。さらなる実施例では、通信インタフェース３１６は、セルラーネットワークを介して任意の適切な標準を使用して通信するように構成されたトランシーバを含むことができる。
【0041】
いくつかの実施形態では、ユーザインタフェース３１８は、１つまたは複数のユーザインタフェースデバイス３２６と通信するための、有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）、またはユニバーサルシリアルバスインタフェース、チップリングシールＲＣＡタイプ接続を使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ－Ｆｉ」、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用する、またはセルラーネットワークを介する）、光結合、誘導結合、任意の他の適切な結合、またはそれらの任意の組み合わせを含む。ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、ディスプレイ、キーボード、マウス、オーディオデバイス、任意のその他の適切なユーザインタフェースデバイス、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、ディスプレイは、例えば、ユーザにグラフィックス、テキスト、画像、その他のビジュアルを提供することのできる、陰極線管スクリーン、液晶ディスプレイスクリーン、発光ダイオードディスプレイスクリーン、プラズマディスプレイスクリーン、他の任意の適切なディスプレイスクリーン、またはそれらのスクリーンの任意の組み合わせなどの、ディスプレイスクリーンを含むことができる。さらに、ディスプレイは、例えば、ディスプレイスクリーン上に１つまたは複数のソフトコマンドを提供することによって、ユーザとの触覚的相互作用を提供することのできる、タッチスクリーンを含むことができる。さらなる実施例では、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、ＱＷＥＲＴＹキーボード、テンキーパッド、その他の適切なハードコマンドボタンのコレクション、またはそれらの任意の組み合わせなどのキーボードを含むことができる。さらなる実施例では、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、ディスプレイスクリーンに表示されるグラフィカルユーザインタフェース上のカーソルまたはアイコンを制御することができるマウスまたは他の任意の適切なポインティングデバイスを含むことができる。さらなる実施例では、ユーザインタフェースデバイス３２６は、マイクロフォン、スピーカー、ヘッドフォン、オーディオ信号を提供および／または受信するための他の任意の適切なデバイス、またはそれらの任意の組み合わせなどのオーディオデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェース３１８、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６、またはその両方を含める必要はない（例えば、制御システム３１０は、ユーザ入力を受信する必要も、ユーザに出力を提供する必要もない）。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、ユーザが相互作用することができるコンピューティングデバイスを含む。例えば、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、タッチスクリーンを有するコンピュータを含むことができ、ソフトウェアアプリケーション（例えば、アプリケーションサーバまたは他のホストシステムによってホストされるウェブポータル）は、ディスプレイを生成し、ユーザ入力を処理することができる。さらなる実施例では、ユーザインタフェースデバイス（複数可）３２６は、通信インタフェース３１６に結合され得る（例えば、ネットワーク接続を介して実装されたウェブベースのアプリケーションを使用して）。
【0042】
いくつかの実施形態では、センサインタフェース３２０は、電源（例えば、センサ（複数可）３３０に電力を供給するための）、信号調整器、信号プリプロセッサ、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせを含む。例えば、センサインタフェース３２０は、１つまたは複数のフィルタ（例えば、アナログおよび／またはデジタル）、増幅器、サンプラー、およびセンサ（複数可）３３０からの信号を調整および前処理するためのアナログ－デジタル変換器を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサインタフェース３２０は、通信結合３３２を介してセンサ（複数可）３３０と通信し、これは、有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）、またはユニバーサルシリアルバスインタフェースを使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ－Ｆｉ」またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用する）、光結合、誘導結合、任意のその他の適切な結合、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。
【0043】
センサ（複数可）３３０は、発電機アセンブリ３５０、任意の他のシステム、またはそれらの任意の組み合わせの任意の適切な特性または態様を感知するように構成され得る、任意の適切なタイプのセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、発電機アセンブリ３５０のトランスレータとステータとの間の相対位置を感知するように構成されたリニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、またはその両方を含む。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、固定ステータに対するトランスレータの加速度、名目上静的なコンポーネントの振動、または任意の他の適切な加速度を感知するように構成された加速度計を含む。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、発電機アセンブリ３５０のステータに対するトランスレータの画像をキャプチャ（例えば、低速度撮影画像化）するように構成されたカメラを含む。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、１つまたは複数の電流センサ（例えば、発電機アセンブリ３５０のステータの相に結合されている）、１つまたは複数の電圧センサ（例えば、発電機アセンブリ３５０のステータの相に結合されている）、またはその両方を含み、これらは、電圧、電流、仕事出力および／または入力（例えば、電流に電圧を掛けたもの）、リニア発電機の他の適切な電気的特性、またはそれらの任意の組み合わせを感知するように構成されている。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、例えば、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体（ＲＴＤ）、温度を検出するための他の任意の適切なセンサ、またはそれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数の温度センサを含む。例えば、センサ（複数可）３３０は、永久磁石、巻線、トランジスタなどの電力サブシステムコンポーネント、シリンダ、ベアリングハウジング、ガス（例えば、吸気ガスまたは排気ガス）、またはリニア発電機の他のコンポーネントまたは流体の温度を測定するように配置された熱電対を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、非動作イベント中（例えば、電力を生成していないとき）に、発電機アセンブリ３５０のトランスレータの軸方向位置を制御するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、トランスレータを軸方向外側に移動し、ロック機構（図示せず）を係合して、発電機アセンブリ３５０のコンポーネントの保守、検査、または取り外し、取り付け、または交換中にトランスレータを軸方向に所定の位置にロックするように構成されている。
【0044】
いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、制御システム３１０に含まれ得る。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０は、部分的または全体的に、発電機アセンブリ３５０（例えば、トランスレータに取り付けられたエンコーダテープ）に統合され得る。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）３３０、センサインタフェース３２０、またはその両方は、制御システム３１０から取り外し可能であるか、その外部にあるか、任意選択で省略されるか、任意選択で設置されるか、またはそうでなければ制御システム３１０に含まれなくてもよい。例えば、センサ（複数可）３３０は、制御システム３１０とは別個の制御回路を有する圧電圧力センサを含むことができる。この実施例に対してさらに、制御回路が任意選択で制御システム３１０に統合され得る。
【0045】
いくつかの実施形態では、電力サブシステム３２２は、制御回路、パワーエレクトロニクス、電気負荷（例えば、抵抗性負荷バンクを介して加熱するための電気エネルギーの放散のため）、接地（例えば、シャーシまたはアース接地）、端子台、電力保存装置（例えば、バッテリ、コンデンサ）、電力を伝送するための電気バスライン、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、メカニカルリレー、ソリッドステートリレー、パワーダイオード、サイリスタ、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、任意のその他の適切なトランジスタ、スイッチ、コンタクタ、ヒューズ、パルス幅変調コントローラ、デジタル－アナログコントローラ、任意のその他の適切な電子部品、任意のその他の適切なコントローラ、またはそれらの任意の組み合わせを含む。電力サブシステム３２２は、発電機アセンブリ３５０に関して処理装置３１２から通信バス３２４を介して制御信号を受信することができる。例えば、電力サブシステム３２２は、電力結合３５２を介してステータの複数相の対応する相リードに結合される複数のＩＧＢＴを含むことができる。説明すると、ＩＧＢＴは、高バス電圧線および低バス電圧線、ならびにＹ中性点に結合され得る相の巻線に結合され得る。いくつかの実施形態では、電力結合３５２は、１つまたは複数のケーブル、リード、コネクタ、またはそれらの組み合わせを含む。例えば、ステータの各相は、それぞれのケーブルを介して電力サブシステム３２２の対応する端子に結合され得る。いくつかの実施形態では、電力サブシステム３２２は、電流の流れに対応し得るが、発電機アセンブリ３５０のステータのどの相にも対応しない仮想相を含む。いくつかの実施形態では、電力サブシステム３２２は、リニア発電機３００と電力グリッドとの間の電力相互作用を管理するように構成されたグリッドタイインバータ（ＧＴＩ）を含む。例えば、いくつかの実施形態では、電力サブシステム３２２は、ＧＴＩによって管理されるＤＣ電圧を有するＤＣバスを含むことができる。いくつかの実施形態では、電力サブシステム３２２は、リニア発電機システム、外部電源（例えば、電力網）、またはその両方からの電気エネルギーを保存するため、および保存された電気エネルギーを放電してリニア発電機システムの（例えば、起動用、出力負荷用）動作をサポートするための、バッテリ、コンデンサ、またはその両方を含む。例示的な実施例では、電力サブシステム３２２は、図１の電気システム１０５を含むか、またはそれと同様であり得る。したがって、図１を参照して、制御システム１０４および電気システム１０５を組み合わせることができる。
【0046】
図３には示されていないが、制御システム３１０は、任意の適切なシステムの制御、監視、そこからの情報の受信、またはそれらの組み合わせのための、１つまたは複数のシステムインタフェースを含むことができる。例えば、制御システムは、ブーストブロワーモーターを制御するためのモーターコントローラを含むことができる。さらなる実施例では、制御システムは、冷却システムのファンを制御するためのモーターコントローラを含むことができる。
【0047】
例示的な実施例では、制御システム３１０は、トランスレータとステータ間の力の相互作用を制御するように構成され得る。力は、トランスレータと電磁的に相互作用する１つまたは複数の相で電流（例えば、大きさおよび方向）を制御することによってトランスレータに加えられ得る。いくつかの実施形態では、所望の力は、位置情報、速度情報、加速度情報、またはそれらの組み合わせに基づいて決定され、制御システム３１０は、トランスレータに所望の力を達成するために１つまたは複数の相に電流を印加する（例えば、達成される力は、必要な力に等しいものであり得るが、それが必要というわけではない）。エンコーダを使用して、ステータに対するトランスレータの位置、（例えば、適切な分析的または数値的微分手法を使用して適切な時間微分または２次微分を計算することによって）トランスレータの速度、（例えば、任意の適切な分析的または数値的微分技術を使用して時間微分を計算することによって）トランスレータの加速度、任意の他の適切な情報、またはそれらの任意の組み合わせを決定することができる。
【0048】
さらなる例示的な実施例では、制御システム３１０は、リニア発電機システムの動作中（例えば、発電機アセンブリのサイクル中）のガススプリングにおけるエネルギーの保存、蓄積、および変換を制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ガススプリングの動作は調整可能であり得る（例えば、保存されるエネルギーの量、最大圧力、または最小圧力は調整可能であり得る）。いくつかの実施形態では、低圧ポート、高圧ポート、またはその両方を利用して、ガススプリングの特性を制御することができる。例えば、低圧ポート、高圧ポート、またはその両方を使用して、ガススプリング内のガスの量、温度、圧力、その他の適切な特性、および／またはそれらの任意の組み合わせを制御することができる。いくつかの実施形態では、前述の特性のいずれかを調整し、したがってガススプリングの総質量を調整することにより、ガススプリングの有効スプリング定数を変えることができる。有効スプリング定数は、例えば、ガス温度、ガス圧力、ガス組成、それらから導き出される量（例えば、密度）、またはそれらの組み合わせに依存し得る。例えば、保存されるエネルギーを変更するには、有効スプリング定数、変位、またはその両方を変更することができる。２つの例示的なアプローチには、（１）固定の有効スプリング定数（例えば、既知の位置依存性がまだ含まれている可能性がある）では、変位を使用してガススプリングに保存されるエネルギー量を制御できるということと、（２）固定の変位（例えば、固定ＴＤＣおよびＢＤＣ位置）では、有効スプリング定数を使用して、ガススプリングに保存されるエネルギー量を制御できるということが含まれる。説明すると、いくつかの実施形態では、制御システム３１０は、トランスレータの軸方向変位を制御して、ガススプリング内のエネルギーの保存を制御するように構成されている。例えば、制御システム３１０は、ストローク中のトランスレータのＢＤＣ位置（すなわち、ガススプリングのＴＤＣである外側頂点位置）を制御して、対応するガススプリングに所望の量のエネルギー（例えば、少なくとも後続のストローク中に正味の電気入力を必要とせずに後続のストロークを実行するのに十分な量のエネルギー）を保存することができる。さらに、状況によっては、より外側のＢＤＣ位置は、ガススプリングに保存されている比較的大きなエネルギーに対応し得る（例えば、その結果、後続のストローク中に発電機アセンブリ３５０から電力サブシステム３２２への正味の電気出力を生成しながら、後続のストロークを実行するのに十分なエネルギーを提供することが可能である）。さらに、制御システム３１０は、後続のストロークを実行するために必要なエネルギーを決定または推定することができ、ガススプリング内のエネルギーの保存を制御して、膨張ストローク中（すなわち、反応セクションの膨張とガススプリングの同時圧縮中）に少なくとも必要なエネルギーを保存することができる。いくつかの実施形態では、補助システムに関連する１つまたは複数のパラメータは、ガススプリングに流入する、またはガススプリングから流出する流れをもたらすように調整される。例えば、ガススプリング供給タンク圧力、レギュレータ圧力、または他のパラメータは、ガススプリングシステムの低圧ポートへのガスの流れ（例えば、ガススプリングへの流れ）または高圧ポートへのガスの流れ（例えば、ガススプリングからの流れ）をもたらすように調整され得る。
【0049】
いくつかの実施形態では、ガススプリングの形状は、望ましい動作を得るために調整することができる。例えば、ガススプリングの容積は、低圧ポート、高圧ポート、またはその両方を介したガススプリングとのガス交換、およびその中を流れるガスの特性を制御することによって、増加または減少させることができる。いくつかの実施形態では、シリンダ内のデッドボリュームは、ガススプリングのスプリング定数を変化させるように調整され得る（例えば、ガススプリングの位置または容積の変化に影響を与える別の形態）。前述の制御およびその中のガススプリングの調整のいずれかが、発電機アセンブリの膨張ストローク中にガススプリングによって保存されるエネルギー量の制御を提供し得ることが理解されよう。ガススプリングの特性の前述の制御はまた、発電機アセンブリのサイクルの周波数の変動性を提供し得ることも理解されよう。
【0050】
いくつかの実施形態では、排気システムは、ブリージングプロセスに影響を与えるために、吸気システムとともに調整され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の吸気ランナーおよび１つまたは複数の排気調整されたパイプは、特定のブリージング特性を有するブリージングプロセスを提供するように構成され得る。例えば、１つまたは複数の吸気ランナーおよび１つまたは複数の排気調整されたパイプは、所望のブリージング特性を生成するために、所定の長さ、直径、またはその両方を含むことができる。例示的な実施例では、所望のブリージング特性は、吸気マニホールド内の瞬間圧力プロファイルおよび排気マニホールド内の瞬間圧力プロファイルを含むことができ、これにより、吸気ガスがボアに引き込まれる（例えば、排気吸引波が発生する時に発生する高い吸気マニホールド圧力）。さらなる例示的な実施例では、所望のブリージング特性は、排気中の未反応燃料の実質的なブロースルーを制限、低減、または防止する（例えば、排気ガス中の燃料が１００万分の１、１０、１００、または１０００を超えて増加することを防止する）排気システムからのプラギングパルスを含むことができる。所望のブリージング特性は、より低いブースト圧力（例えば、図７のブーストブロワー７０４によって生成される）、より低いブロワー電力要件、より低い排出、より高い指示電力、より高い指示効率、より少ない燃料消費、またはそれらの組み合わせを可能にし得る。
【0051】
いくつかの実施形態では、排気システム、吸気システム、および発電機アセンブリは、所望のブリージング特性を示すように構成することができる。例えば、吸気および排気ブリージングポートの軸方向の配置および設計（例えば、シリンダの軸に沿ったブリージングポートの位置）、吸気システムの設計（例えば、吸気マニホールドのサイズおよび形状、または燃料噴射戦略のタイプ）、排気システムの設計（例えば、排気マニホールドのサイズと形状、または調整されたパイプの長さ）、吸気ブースト圧力は、他の適切なシステム特性と動作モードとともに、ブリージング特性に影響を与え得る。いくつかの実施形態では、所望のブリージングおよび排気特性は、吸気ブリージングポートの開閉位置、吸気ランナーの長さおよび断面積、排気ブリージングポートの開閉位置、調整されたパイプ長および断面積、排気ランナーの長さと断面積、マニホールドの容積と長さのスケール、またはそれらの任意の組み合わせなどの様々な幾何学的特性を構成することによって達成され得る。ポートの開閉は、圧縮／膨張容積（例えば、ピストンの前方部分などのシールの前）へのその結合の文脈で言及されることが理解されよう。例えば、ポートはピストンによって閉じられるが、トランスレータチューブの近く（例えば、反応バックセクション）のピストンシールの後ろの容積に対して依然として開いていてもよい。さらなる実施例では、ポートが開くかまたは閉じることは、それぞれのマニホールド／プレナム間のガス交換の経路、および吸気ポートと排気ポートの間のシリンダボアの容積を参考にする。説明すると、圧縮／反応セクションの容積「Ｖ」は、以下によって与えられ得る。
Ｖ＝Ａｃｙｌ（ｘｉｐ＋ｘｅｐ）
ここで、「Ａｃｙｌ」はボアの公称断面積、「ｘｉｐ」は吸気ピストン面の軸方向位置、「ｘｅｐ」は排気ピストンの軸方向位置であり、軸方向位置はシリンダの中心線（例えば、図２の軸方向中心線２０７）から測定される。ピストンの後ろの容積も、状況によっては圧縮および膨張される場合がある。ブローダウンパルス、プラギングパルス、吸引波の振幅などのブリージング特性、およびブリージングプロセス中のそれらのタイミングは、システムの幾何学的特性によって影響を受け得る。さらに、動作特性は、所望のブリージング特性を引き起こすように構成することができ、ブーストブロワーによって生成される吸入ガス圧力、排気呼吸ポートが開放されているときのボア内ガス圧力、当量比、動作サイクル中に反応シリンダの容積が最小になるときの（例えば、中央付近の）ピストン面の上死点（ＴＤＣ）位置、動作サイクル中に反応シリンダの容積が最大になるときの（例えばシリンダの中心から離れた）ピストン面の下死点（ＢＤＣ）位置、燃料圧力、およびトランスレータの往復運動の周波数（例えば、サイクル時間の逆数）を含み得る。例えば、ＴＤＣとＢＤＣの位置は、ブリージングプロセスのタイミングと期間に影響を与え得る。さらなる実施例では、当量比は、ブローダウンパルスの振幅および調整されたパイプ内の波動特性に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、ピストン面のＴＤＣ位置は、中心線に対して調整してブリージングに影響を与えることができ、ＢＤＣ位置は、ポートに対して調整してブリージングに影響を与えることができ、またはその両方であり得る。例えば、対向するピストン構成の場合、各トランスレータのＴＤＣおよびＢＤＣ位置を調整して、ブリージングまたはその他のエンジン性能に影響を与えることができる。
Ｖ＝Ａｃｙｌ（ｘｉｐ＋ｘｅｐ）
ここで、「Ａｃｙｌ」はボアの公称断面積、「ｘｉｐ」は吸気ピストン面の軸方向位置、「ｘｅｐ」は排気ピストンの軸方向位置であり、軸方向位置はシリンダの中心線（例えば、図２の軸方向中心線２０７）から測定される。ピストンの後ろの容積も、状況によっては圧縮および膨張される場合がある。ブローダウンパルス、プラギングパルス、吸引波の振幅などのブリージング特性、およびブリージングプロセス中のそれらのタイミングは、システムの幾何学的特性によって影響を受け得る。さらに、動作特性は、所望のブリージング特性を引き起こすように構成することができ、ブーストブロワーによって生成される吸入ガス圧力、排気呼吸ポートが開放されているときのボア内ガス圧力、当量比、動作サイクル中に反応シリンダの容積が最小になるときの（例えば、中央付近の）ピストン面の上死点（ＴＤＣ）位置、動作サイクル中に反応シリンダの容積が最大になるときの（例えばシリンダの中心から離れた）ピストン面の下死点（ＢＤＣ）位置、燃料圧力、およびトランスレータの往復運動の周波数（例えば、サイクル時間の逆数）を含み得る。例えば、ＴＤＣとＢＤＣの位置は、ブリージングプロセスのタイミングと期間に影響を与え得る。さらなる実施例では、当量比は、ブローダウンパルスの振幅および調整されたパイプ内の波動特性に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、ピストン面のＴＤＣ位置は、中心線に対して調整してブリージングに影響を与えることができ、ＢＤＣ位置は、ポートに対して調整してブリージングに影響を与えることができ、またはその両方であり得る。例えば、対向するピストン構成の場合、各トランスレータのＴＤＣおよびＢＤＣ位置を調整して、ブリージングまたはその他のエンジン性能に影響を与えることができる。
【0052】
図４は、本開示のいくつかの実施形態による、様々なそれぞれの軸方向位置に反応セクションピストン４１０および４２０を備えた例示的な発電機アセンブリ４００の一部を示す。吸気ピストン４１０および排気ピストン４２０は、軸４０６に沿って、シリンダ４０５のボア内を移動する。反応セクションピストン４１０および４２０の軸方向位置は、例えば、軸方向中心線４０７を含む任意の適切なデータを基準とすることができる。吸気ポート４１５および排気ポート４２５は、シリンダ４０５のそれぞれの位置に軸方向に配置される。吸気ポート４１５および排気ポート４２５の軸方向位置は、軸方向中心線４０７から等距離であってもよいが、そうである必要はない。例えば、図示のように、排気ポート４２５は、吸気ポート４１５より軸方向中心線４０７により近い。
【0053】
パネル４９０は、例示的なブリージングの開始を示し、吸気ピストン４１０はシール４１１が吸気ポート４１５の内側に軸方向に配置されている（例えば、吸気ポート４１５は、シリンダ４０５の容積４０１に対してちょうど開かれている）。パネル４９１は、シール４２１が排気ポート４２５の軸方向範囲内にちょうど軸方向に配置された、排気ピストン４２０を示している（例えば、排気ポート４２５は、シリンダ４０５の容積４０１に対して部分的に開かれている）。
【0054】
パネル４９１は、シール４１１が吸気ポート４１５の外側に軸方向に配置された、吸気ピストン４１０を示している（例えば、吸気ポート４１５は、シリンダ４０５の容積４０２に対して開かれている）。パネル４９１は、シール４２１が排気ポート４２５の外側に軸方向に配置された、排気ピストン４２０を示している（例えば、排気ポート４２５は、シリンダ４０５の容積４０１に対して開かれている）。
【0055】
パネル４９２は、シール４１１がブリージングの終わり近くで、吸気ポート４１５の開閉閾値に軸方向に配置された、吸気ピストン４１０を示している（例えば、吸気ポート４１５はシリンダ４０５の容積４０１に対して閉じられている）。パネル４９２は、排気ポート４２５が吸気ポート４１５よりも軸方向にさらに内側にあるため、シール４２１が排気ポート４２５の中央に向かって軸方向に配置された、排気ピストン４２０を示している。
【0056】
パネル４９３は、シール４１１が、ブリージングの終了および圧縮の開始時に、吸気ポート４１５の内側に軸方向に配置された吸気ピストン４１０を示している（例えば、吸気ポート４１５はシリンダ４０５の容積４０１に対して閉じられている）。パネル４９３は、シール４２１が排気ポート４２５の内側に軸方向に配置された、排気ピストン４２０を示している。パネル４９３は、容積４０１に対して閉じられた吸気ポート４１５および排気ポート４２５の両方を示している。
【0057】
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、リーンフロンティングを備えた例示的な発電機アセンブリ５００の一部を示す。リーンフロンティングは、ブリージングプロセス中に比較的希薄な吸気ガスが比較的濃厚な吸気ガスを「先導」するようにさせて、それによりブロースルーを低減するか、残留質量分率（ＲＭＦ）を低下させるか、またはその両方を行うプロセスである。例えば、ブリージングプロセス中に、シリンダに入る吸気ガスのスラグの部分が、最初と最後に比較的希薄な部分を有することが望ましい場合がある。比較的希薄な部分は、ブリージングプロセスの終了近くで燃料が排気システムに吹き抜ける傾向を低減する。例えば、この不均一な吸気ガス濃度プロファイルは、通過する燃料の流れを制限または排除しながら、トラップされる残留排気ガスの量を少なくすることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、時間内のピストン位置の制御によって、ブリージング動作の制御を可能にし得る。例えば、対向するピストン位置の同期によって、ポートの開閉のタイミングが、所望のブリージング動作（例えば、ブローダウンパルス、セクションパルス、プラギングパルス、または他の動作）を発生させることを可能にし得る。さらなる実施例では、リーンフロンティングは、より大きなブースト圧力、および低減されたＲＭＦ（例えば、その結果、出力密度、圧縮比、他の動作性能またはそれらの組み合わせの増加）を可能にし得る。パネル５９０は、ブリージングプロセスの終了に向かって、シール５１１を備えた反応ピストンセクション５１０（例えば、吸気ピストン）およびシール５２１を備えた反応セクションピストン５２０（例えば、排気ピストン）を示す。吸気ガスは、図示のように、吸気ポート５１５からシリンダ５０５の容積５０１に入る燃料と空気の混合物を含む。吸気ガスは、前のサイクルでのガスの反応中に形成された排気を置換する。置換された排気ガスは、排気ポート５２５を通って容積５０１を出る。ブリージングプロセスの終了時に、いくらかの排気ガスは、容積５０１に残る。この残余ガスは、残留ガスと呼ばれ、ブリージングプロセスの最後にトラップされた吸気ガスとともに考慮される場合、ＲＭＦによって特徴付けられ得る。いくつかの実施形態では、ＲＭＦの低減が望まれる。パネル５９１は、発電機アセンブリ５００に適用されるリーンフロンティングを伴うブリージングの終了（例えば、圧縮の開始）を示している。残留ガス、リーンフロント、および後端の吸気ガスは、容積５０１にトラップされている。リーンフロントと後端の吸気ガスを合わせたものが「吸気ガス」である。リーンフロンティングは、容積５０１のガスの軸方向成層を可能にし、ブリージング中に後端の吸気ガスの燃料が排気ポート５２５から出るのを防ぐ。例示的な実施例では、図１６～図１７に示される構成を使用して、リーンフロンティングを達成することができる。
【0058】
いくつかの実施形態では、インジェクタは、ガス燃料、液体燃料、またはその両方を噴射するように構成され得る。例えば、インジェクタは、天然ガス、メタン、プロパン、バイオガス、水素、または他の適切なガス燃料を吸気システムに注入するように構成され得る。いくつかの実施形態では、例えば、インジェクタは、比較的低い供給圧力で燃料を噴射するように構成された気化器タイプのインジェクタを含むことができる。インジェクタは、一定の速度、可変の速度、局所的な吸気ガス圧力に依存する速度、周波数（例えば、パルスの）、他の適切なタイムスケジュール、またはそれらの任意の組み合わせで燃料を噴射することができる。例えば、インジェクタは、パルス動作、連続動作、ピストン位置に合わせたパルス動作、任意の他の適切な動作モード、またはそれらの任意の組み合わせを示し得る。インジェクタは、任意の適切な流れ特性（例えば、平均または局所流速、圧力降下、または他の特性）を引き起こし、または経験する可能性があり、任意の適切な流れ特性に基づく任意の適切な制御技術を使用して制御することができる。例えば、インジェクタは、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス密度変調（ＰＤＭ）、ＤＣパルス（例えば、インジェクタドライブから）、任意の他の適切な作動技術、またはそれらの任意の組み合わせによって駆動され得る。さらなる実施例では、インジェクタへの駆動信号は、燃料流量、燃料圧力、ブースト圧力、ランナー内圧力、シリンダ内圧力、圧力降下（例えば、インジェクタまたは他の適切なコンポーネント全体にわたる）、排気組成、負荷要件（例えば、リニア発電機の電気出力）、反応タイミング（例えば、タイミングを進める、維持する、または遅らせる）、トランスレータの位置（例えば、ポートの開閉に関連する）、ブリージング特性（例えば、ブリージング中の圧力波のタイミングと振幅）、任意のその他の適切な動作パラメータ、またはそれらの任意の組み合わせに基づいて制御され得る。
【0059】
上記の説明は単なる例示であり、任意の適切な幾何学的特性、動作特性、または他のシステム特性が、ブリージング特性に影響を与えるように構成され得ることが理解されよう。
【0060】
図６は、本開示のいくつかの実施形態による、リザーバを有する例示的なトランスレータの２つの断面図を示す。例えば、パネル６００および６５０は、図２のシール２６２およびシール２６３の後ろの例示的な拡大断面を示す。さらなる実施例では、図２のピストン２１１および２２１は、図６のコンテキストで記載されるように、カラー、ディフューザ、リザーバ、絞り、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【0061】
パネル６００は、チューブ６２２、ピストン６２０、シール６２１（例えば、ピストンリング）、およびカラー６１０を含むトランスレータを示し、これらはすべて、シリンダ６０２の軸に沿って実質的に剛体として動くように実質的に堅固に結合されている。シリンダ６０２は、反応セクション６９７を収容するように構成されたボア６０３を含む。図示のように、ピストン６２０は、ファスナ６１３を使用してカラー６１０に取り付けられ、カラー６１０は、ファスナ６１４を使用してチューブ６２２に取り付けられる。パネル６５０は、チューブ６７２、ピストン６７０、シール６７１（例えば、ピストンリング）、およびカラー６６０を含むトランスレータを示し、これらはすべて、シリンダ６５２の軸に沿って実質的に剛体として動くように実質的に堅固に結合されている。図示のように、ピストン６７０は、ファスナ６６３を使用してカラー６６０に取り付けられ、カラー６６０は、ファスナ６６４を使用してチューブ６７２に取り付けられる。
【0062】
パネル６００に示されるように、カラー６１０は、ボア６０３とともにリザーバ６０６を形成し、リザーバ６０６は、ブローバイガスベアリングの流れに影響を与える。カラー６１０はまた、ボア６０３とともに絞り６１２（例えば、図示のようなラビリンス絞り）を形成し、絞り６１２は、リザーバ６０６からのガスの流れに影響を与える。例えば、リーク経路がシール６２１で開く場合、反応セクション６９７からの比較的高温のガスは、ボア６０３に沿って噴出する可能性があり、チューブ６２２の軸方向に非対称な熱変形を引き起こす可能性がある（例えば、リーク経路とほぼ同じ方位角位置で）。カラー６１０は、リークガス（例えば、ブローバイガス）の速度を低減し、ガスを方位角方向に分配して、カラーの下流（例えば、トランスレータチューブ）への非対称熱変形を低減するように構成されている。パネル６００に示されるように、ピストン６２０は、ディフューザ６２４を含む。ディフューザ６２４は、リザーバ６０６に到達する前にリークガスの速度を低下させることによってリザーバ６０６の有効性を改善するために任意選択で含まれ得る。リザーバ６０６は、カラー６１０の周りに方位角方向に延びる容積を含み、リークガスの蓄積および方位角方向の分配を可能にする。絞り６１２は、リザーバ６０６から出るガスの流れを絞り、リークガスがリザーバ６０６に蓄積することを可能にする。パネル６００に示されるように、絞り６１２は、カラー６１０の周りに方位角方向に延在し、ラビリンスの各溝にいくつかの適切な軸方向圧力降下および方位角分配を提供するラビリンス絞りを含む。
【0063】
パネル６５０に示されるように、カラー６６０は、ボア６０３を備えたリザーバ６５６を形成し、リザーバ６５６は、ブローバイガスベアリングの流れに影響を与える。カラー６６０は、リザーバ６５６から出るチューブ６７２に沿ったガスの流れを絞るリングを含む絞り６６２を含む。いくつかの実施形態では、絞り６６２などのリング絞りは、シリンダ６０２のボア６０３への改善された熱経路を提供する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のリング絞りを含めて、より大きな圧力降下を提供することができるが、リング絞りを追加すると、摩擦損失が増加する可能性がある。いくつかの実施形態では、絞り６６２は、リークガスによってエネルギーを与えられないように構成することができ、ボア６０３との接触が制限されるか、または全くないようにすることができる。いくつかの実施形態では、絞り６６２は、通常の動作中にボア６０３に接触しないように構成され得る。いくつかの実施形態では、絞り６６２は、カラー６６０の下流に渦巻き（例えば、方位角分配）をもたらして、チューブ６７２の非対称熱変形をさらに低減するように構成された機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、絞り６６２は、カラー６６０の周りに方位角方向に１つまたは複数の歯車形状の歯および溝を含んで、カラーの下流に流れをさらに分配することができる。例えば、カラーは、ラビリンス絞り（例えば、絞り６１２）、接触または非接触リング絞り（例えば、絞り６６２）、１つまたは複数の歯車形状の歯および溝の下流に渦巻きをもたらす機構を備えた絞り、任意の他の適切な絞り、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【0064】
別個のコンポーネントとして示されているが、ピストン６２０およびカラー６１０（例えば、または、ピストン６７０およびカラー６６０）は、単一のコンポーネント（例えば、ピストンがシリンダボアを備えたリザーバを形成し得る）、別個のコンポーネント（例えば、図示のように）または、３つ以上のコンポーネントの集合（マルチパートカラーなど）であり得る。いくつかの実施形態では、カラー６１０は、ディフューザ、リザーバ、および絞り、あるいはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ピストン６２０は、ディフューザ、リザーバ、および絞り、あるいはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。カラー、またはピストンのカラーのようなセクションは、例えば、金属、セラミック、プラスチック、複合材料、任意の他の適切な材料、またはそれらの任意の組み合わせなどの任意の適切な材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、ピストン６２０は、高温合金金属（例えば、インコネル）から構成され、カラー６１０は、異なるタイプの金属から構成されている。いくつかの実施形態では、カラー６１０は、ファスナ６１３および６１４と同様の熱膨張係数を有する金属から構成されている。
【0065】
吸気システムは、反応物を発電機アセンブリのシリンダにもたらすように構成されている。例えば、吸気システムは、ブリージング（例えば、シリンダのボアからのガスの吸気および排出）中に制御された空気と燃料の混合物をシリンダに提供するように構成され得る。さらなる実施例では、吸気システムは、制御された量の空気（例えば、ブリージングを介して）および制御された量の燃料（例えば、直接噴射、ポート近傍噴射、または他の適切な燃料噴射タイプを介して）をシリンダに提供するように構成され得る。さらなる実施例では、吸気システムは、制御された量の空気／燃料混合物をシリンダに提供するように構成され得る。さらなる実施例では、吸気システムは、制御された量の空気をシリンダに提供し、別個に、制御された量の燃料をシリンダに提供するように構成され得る。吸気システムは、例えば、適切な圧力、温度、速度、組成（例えば、当量比、湿度、残留トラップ排気ガス、排気ガス再循環含有量）などの適切な条件で、またはその他の適切な特性で、またはそれらの任意の組み合わせで、反応物を提供するように構成することができる。図７～図１７は、本開示による例示的な吸気システムおよびそのコンポーネントを示す。以下の説明は主に空気に関するものであるが、本開示は、本開示に従って、任意の吸気ガス（例えば、汚染された空気、酸素、他の酸化剤、不活性成分、または他のガス）に適用され得ることが理解されよう。本開示は、ガス燃料、液体燃料、エアロゾル化燃料、スラリー燃料、任意の他の適切な燃料、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む任意の適切な燃料に適用できることも理解されよう。
【0066】
図７は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な吸気システム７００のシステム図を示す。吸気システム７００は、任意選択で、例えば、フィルタ７０２、ブーストブロワー７０４、インタークーラー７０６、マニホールドシステム７１０、対応するダクト（例えば、ランナーおよびフィッティング）、センサ、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。
【0067】
フィルタ７０２は、吸気ガス供給の１つまたは複数のコンポーネントが、吸気システム７００の残りの部分および対応する発電機アセンブリに入るのを制限するように構成されている。図示のように、フィルタ７０２は、ブーストブロワー７０４、インタークーラー７０６、およびマニホールドシステム７１０の上流に配置されている。いくつかの実施形態では、フィルタ７０２は、インタークーラー７０６の下流かつマニホールドシステム７１０の上流に配置されている。いくつかの実施形態では、フィルタ７０２は、ブーストブロワー７０４の下流または吸気システム内の他の任意の適切な場所に配置されている。いくつかの実施形態では、複数のフィルタ７０２が含まれ、吸気システムの様々な場所に配置され得る。例えば、フィルタ７０２は、粒子、ほこり、粒子状物質、破片、湿度（例えば、乾燥または凝集タイプのフィルタ）、または吸気ガス供給にあり得る他の材料をフィルタリングするように構成され得る。フィルタ７０２は、任意の適切な構成（例えば、直列または並列で、吸気システムに沿った１つまたは複数の場所）に配置された任意の適切な数のフィルタ（例えば、１つまたは複数）を含むことができる。例えば、複数のフィルタを直列、並列、またはそれらの組み合わせで使用することができる。
【0068】
ブーストブロワー７０４は、吸入空気の圧力、吸入空気の速度、またはその両方を増加させるように構成されている。例えば、ブーストブロワー７０４は、ブリージングプロセス中（例えば、ユニフロー掃気プロセス中）に、吸入空気がシリンダからの排気をより完全にパージすることを可能にし得る。さらなる実施例では、ブーストブロワー７０４は、ポートが閉じられたときにシリンダ内圧力をより高くすることを可能にし、それによって発電機システムの電力密度を増加させることができる（例えば、トラップされた圧力を上げるか、残留ガスのトラップを減らすか、またはその両方によって）。ブーストブロワー７０４は、例えば、遠心ブロワー、容積式コンプレッサ、ファン、レシプロコンプレッサ、任意の数の適切な段を有する任意の他の適切なコンプレッサ、またはそれらの任意の適切な組み合わせなどの、任意の適切なタイプのブロワーを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブーストブロワー７０４は、コンプレッサを直接（例えば、直接駆動）または間接的に（例えば、歯車、ベルト、プーリー、および他のリンケージを使用して）駆動するように構成された電気モーターを含む。いくつかの実施形態では、例えば、ブーストブロワー７０４は、電気モーターによって駆動される遠心コンプレッサを含む。例えば、電気モーターは、可変周波数ドライブによって駆動され得る（例えば、図３の制御システム３１０によって制御される）。いくつかの実施形態では、ブーストブロワー７０４は、シャフトを介してラジアルガスタービンに結合された遠心コンプレッサを（例えば、吸気システムおよび排気システムに結合されたターボチャージャーとして）含む。いくつかの実施形態では、例えば、図２を参照すると、ブーストブロワー７０４は、それぞれ、ドライバセクション２５８および２５０のガススプリング２９８または２９９から方向転換された空気によって置き換えられるか、または補完され得る。いくつかの実施形態では、ブーストブロワー７０４は、所望の圧力で空気または混合気をマニホールドシステム７１０に提供する。リニア発電機システムは、本開示による、任意の適切な補助システム（例えば、インタークーリングシステム、オイルシステム、ブローオフ安全システム）を有する、任意の適切なタイプのブーストブロワー（例えば、ターボチャージャー、スーパーチャージャー）、任意の適切な数のブースト段（例えば、１つまたは複数の圧縮段）を含むことができる。
【0069】
インタークーラー７０６は、ブーストブロワー７０４の下流で、吸入空気、吸入燃料、または混合気を冷却するように構成されている。ブーストブロワー７０４は、一般に、例えば、熱力学的および／または機械の非効率性により仕事入力からの吸気ガスの温度を上昇させる。この温度上昇は、吸気ガスの密度を低下させ、場合によっては、シリンダ内で達成され得るトラップされた質量の量に影響を及ぼし、反応セクションの点火にも影響を与える可能性があるため、一般に望ましくない。例えば、トラップされたガスのガス温度の上昇は、比較的進んだタイミングで圧縮着火を発生させるか、動作圧縮比を低下させるか、またはその両方を引き起こす場合があり、それぞれが望ましくない可能性がある。インタークーラー７０６は、空冷（例えば、空気冷却システムによる）、液冷（例えば、液体冷却システムによる）、またはその両方であり得る。いくつかの実施形態では、インタークーラー７０６は、冷却フィン全体にガス（例えば、大気）を吹き付けるためのファンを有するラジエータースタイルの熱交換器を含む。いくつかの実施形態では、インタークーラー７０６は囲い込むことができ、流動流体から流動流体への熱伝達（例えば、クロスフロー熱交換器、カウンターフロー熱交換器、または並流熱交換器）を含み得る。いくつかの実施形態では、インタークーラー７０６は、吸気ガスからの熱を伝達するように構成された１つまたは複数のヒートパイプを含む。例えば、液体で満たされたヒートパイプを使用して、相変化の有無にかかわらず、吸気ガスからの熱を伝達することができる。さらなる実施例では、ヒートパイプは、流入または流出フローを伴わずに閉じられ得る（例えば、毛細管効果を介して作動する流体を含むシールされたチューブ）。さらなる実施例では、ヒートパイプが開いていて、流体が流れることを可能にすることができる（例えば、流路および別個のヒートシンクを含む）。インタークーラー７０６は、吸気ガスからエネルギーを受け入れることができる任意の適切なインタークーリング流体を含むことができる。例えば、インタークーリング流体は、水、空気、プロピレングリコール、エチレングリコール、冷媒、腐食防止剤、任意の他の適切な流体、任意の他の適切な添加剤、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【0070】
マニホールドシステム７１０は、シリンダに接合し、シリンダの吸気ブリージングポートへの吸気ガスの流れを管理するように構成されている。吸気ガスは、吸入空気、燃料（例えば、ガス状または分散した液滴）、空気および燃料混合物、酸化剤および燃料混合物を、例えば、再循環排気ガス、水蒸気、または他の適切な流体などの、任意の他の適切な流体とともに、含むことができる。いくつかの実施形態では、マニホールドシステム７１０は、ランナー、渦巻き誘導要素、混合誘導要素、分流器、または、シリンダのボアに適切な吸気ガスを収集、分配、混合、またはさもなければ提供することができる他の機構を含む。いくつかの実施形態では、吸気システムは、マニホールドを含む必要はなく、プレナムまたは他の適切なコンポーネントを含むことができる。いくつかの実施形態では、マニホールドシステム７１０は、発電機アセンブリのシリンダの吸気ポートと協調して動作して、シリンダに吸気ガスを供給するように構成されている。
【0071】
いくつかの実施形態では、燃料システムは、燃料を吸気システム７００に供給するように構成されている。図７に示されるように、燃料システムは、吸気システムの一部として含まれないが、いくつかの実施形態では、燃料システムは、吸気システム７００に統合され得る。いくつかの実施形態では、燃料は、フィルタ７０２の下流、ブーストブロワー７０４の下流、インタークーラー７０６の下流の、またはマニホールドシステム７１０への吸入空気に供給されて、混合気を形成する（例えば、吸気ブリージングポートを通って流れる前に）。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、燃料は、マニホールド噴射、ポート近傍噴射、ポート噴射、または噴射構成の組み合わせのためにマニホールドシステム７１０に供給される。いくつかの実施形態では、吸気システム７００は、燃料システムに接合する必要はない。例えば、燃料噴射は、シリンダのボアに直接的に噴射することができる（例えば、直接噴射）。燃料システムに関するさらなる詳細は、例えば、図１５の文脈における説明に含まれている。
【0072】
統合リニア発電機システムは、吸気システムの文脈で論じるコンポーネントのいずれか、もしくはすべてを含んでもよく、または全く含まなくてもよいことが理解されよう。例えば、発電機アセンブリの吸気ブリージングポートは、大気に結合され得る（例えば、自然吸気を達成するために）。図４～図１７は、例示的なブリージングポートおよびブリージングポート構成を示しており、これらは、吸気ブリージングポート、排気ブリージングポート、およびガススプリングブリージングポートのいずれかに対応し得る。
【0073】
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、シリンダ８１０内の例示的なブリージングポート８２０の側面図を示す。図９は、本開示のいくつかの実施形態による、図８の例示的なシリンダ８１０の軸方向断面図を示す。図示のように、ブリージングポート８２０は、シリンダ８２０の側壁を通って延在し、シリンダ８１０の軸方向位置に配置された（例えば、端部位置または中心位置がシリンダの軸方向に沿った特定の空間位置に位置合わせされた）複数の例示的な長方形の開口部（例えば、軸方向に細長い）を含む。また、図８～図９には、ピストンリング８３０がブリージングポート８２０と軸方向に重なっている位置にあるピストンリング８３０が示されている（例えば、ポートは開いているか、部分的に開いている）。いくつかの実施形態では、図示のように、ピストンリング８３０は、リングギャップ８３１を含む。リングギャップ８３１が、ポートブリッジ８１１の１つのポートブリッジ（すなわち、ブリージングポート８２０のポート間の固体材料）によって覆われるように方位角方向にクロックされる場合、ピストンリング８３０の端部は、ブリージングポートの長さにわたる軸方向運動の間、支持されている。しかしながら、リングギャップ８３１がブリージングポート８２０のブリージングポートにクロックする（例えば、軸方向を規定する軸の周りで方位角方向に回転する）場合（例えば、図８～図９に示されるように）、半径方向の動きおよび剪断応力（例えば、ピストンリング８３０の端部を損傷する可能性がある）の大きなリスクがあり得る。状況によっては、大きな方位角開口部を備えたブリージングポート（例えば、短いブリッジ）は、リングギャップがブリッジとずれている可能性が比較的高くなる。いくつかの実施形態では、リングは、リングギャップがポートブリッジと方位角方向に位置合わせされたままであるように、リングがクロッキングするのを防ぐための回転防止機構を含む。
【0074】
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、リング応力を低減するようにサイズ設定および配置された、シリンダ１０１０内の例示的なブリージングポート１０２０の側面図を示す。図１０の例示的なブリージングポート１０２０は、ポートブリッジ１０１１によって分離された千鳥状の穴（例えば、図示のように六角形の配列）を含み、各穴は、図８のブリージングポート８２０の方位角幅よりも小さい直径を有する。ブリージングポート１０２０のスケール（例えば、図示の直径）は、ブリージングポート８２０のスケールよりも比較的小さく、リングギャップは、ブリージングポート１０２０のブリージングポートに完全に配置される可能性が低くなり得る（例えば、リングギャップの少なくとも一部は常にブリッジで覆われている）。いくつかの実施形態では、比較的小さいポートサイズを有するので、リングは、ピストンリング溝内の回転に対してピン留めされたり、他の方法で拘束されたりする必要はない（例えば、回転防止機構を含む必要はない）。図１０のブリッジは、図８に示されているものよりもウェブに似ている。したがって、ポートおよび対応するブリッジは、任意の適切な形状であり得る。いくつかの実施形態では、図８の比較的大きなポート開口部ブリージングポート８２０を使用することができる。例えば、大きな開口部（例えば、軸方向の厚さなどのリングの長さスケールよりも大きい）は、表面摩擦による流れ損失を低減し得る。いくつかの実施形態では、図１０のブリージングポート１０２０の比較的小さく千鳥状の開口部を使用することができる。
例えば、小さな開口部（例えば、軸方向の厚さなどのリングの長さスケールよりも小さい）は、リングの損傷の可能性を減らすのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、代替のポート形状を使用して、例えば、改善されたブリージングおよび改善されたリング摩耗を含む１つまたは複数の競合する基準を満たすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは、図８に示されるポートと同様の長方形の形状を有し得るが、各ポートは、横方向または方位角方向でより狭い幅、および／または軸方向でより長い寸法を有する（例えば、楕円形に類似）。これらの楕円形またはその他の長方形のポートは、ブリージングポート１０２０と比較してより大きな開放表面積を提供することができ、一方、ブリージングポート８２０と比較してより大きなリング摩耗特性を提供することができる。シリンダは、本開示による任意の適切なポート形状およびサイズ、または形状およびサイズの組み合わせを含むことができる。例えば、ポートは、穴、スロット、楕円形、多角形、丸みを帯びた多角形、複合形状の開口部、任意の他の適切な開口部、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブリージングポートのサイズおよび／または形状は、ポートを通って流れるガスの圧力降下を低減し、支持されていないリングギャップを防止し、リング摩耗を低減し、所望のブリージング動作を引き起こし、またはそれらの組み合わせを行うように構成され得る。いくつかの実施形態では、ブリージングポートは、ピストンシールがブリージングポートの外側に完全に軸方向に移動しないように、軸方向に十分に長くてもよい。例えば、ピストンがＢＤＣにあるとき、ポートは、ポートの少なくとも一部がピストンのシールリングの前部に開いている（例えば、シリンダ内の排気ガスが排気マニホールドに流入するのを可能にする）ように、そしてポートの少なくとも一部がピストンのシーリングリングの背面に開いている（例えば、ピストンのバックセクションのガスがシリンダから流出し、排気マニホールドに入る）ように、（ＴＤＣから軸方向外向きに）十分に長くすることができる。
例えば、小さな開口部（例えば、軸方向の厚さなどのリングの長さスケールよりも小さい）は、リングの損傷の可能性を減らすのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、代替のポート形状を使用して、例えば、改善されたブリージングおよび改善されたリング摩耗を含む１つまたは複数の競合する基準を満たすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ポートは、図８に示されるポートと同様の長方形の形状を有し得るが、各ポートは、横方向または方位角方向でより狭い幅、および／または軸方向でより長い寸法を有する（例えば、楕円形に類似）。これらの楕円形またはその他の長方形のポートは、ブリージングポート１０２０と比較してより大きな開放表面積を提供することができ、一方、ブリージングポート８２０と比較してより大きなリング摩耗特性を提供することができる。シリンダは、本開示による任意の適切なポート形状およびサイズ、または形状およびサイズの組み合わせを含むことができる。例えば、ポートは、穴、スロット、楕円形、多角形、丸みを帯びた多角形、複合形状の開口部、任意の他の適切な開口部、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブリージングポートのサイズおよび／または形状は、ポートを通って流れるガスの圧力降下を低減し、支持されていないリングギャップを防止し、リング摩耗を低減し、所望のブリージング動作を引き起こし、またはそれらの組み合わせを行うように構成され得る。いくつかの実施形態では、ブリージングポートは、ピストンシールがブリージングポートの外側に完全に軸方向に移動しないように、軸方向に十分に長くてもよい。例えば、ピストンがＢＤＣにあるとき、ポートは、ポートの少なくとも一部がピストンのシールリングの前部に開いている（例えば、シリンダ内の排気ガスが排気マニホールドに流入するのを可能にする）ように、そしてポートの少なくとも一部がピストンのシーリングリングの背面に開いている（例えば、ピストンのバックセクションのガスがシリンダから流出し、排気マニホールドに入る）ように、（ＴＤＣから軸方向外向きに）十分に長くすることができる。
【0075】
図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、シリンダ１１１０内の例示的な形状のブリージングポート１１２０の断面端面図を示す。ブリージングポート１１２０は、内面（例えば、ボアシリンダ１１１０）よりも外面（例えば、シリンダ１１１０の外側）により大きな断面積を含む。図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、シリンダ内の例示的な形状のブリージングポート１２２０の断面端面図を示す。ブリージングポート１２２０は、内面（例えば、ボアシリンダ１２１０）よりも外面（例えば、シリンダ１２１０の外側）により小さい断面積を含む。例えば、いくつかの実施形態では、吸気ブリージングポートは、鋭いエッジと比較してポート全体の圧力損失を低減するために（例えば、ポートを外側から内側に通る流れの境界層を低減するために）、図１１に示されるブリージングポート１１２０と同様の形状とすることができる。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、排気ブリージングポートは、鋭いエッジと比較してポート全体の圧力損失を低減するために（例えば、ポートを内側から外側に通る流れの境界層を低減するために）、図１２に示されるブリージングポート１２２０と同様の形状とすることができる。したがって、平均的流れの予想される方向は、損失を低減するためにブリージングポートが輪郭付けられる（例えば、ポートが流れ方向に対してディフューザではなくノズルとして形作られる）方法についての指標を提供し得る。いくつかの実施形態では、ブリージングポートは、図１１～図１２に示されるものの複合形状を含むことができる（例えば、広く－狭く－広く、なっている断面積プロファイルを有する）。例えば、ブリージングポートは、複合曲線、区分的プロファイル、任意の他の適切なプロファイル、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブリージングポートは、方位角経路または機構を含むことができる（例えば、方位角成分または「渦巻き」を流れにもたらすため）。いくつかの実施形態では、ブリージングポートは、軸方向の経路または機構を含むことができる（例えば、軸方向の成分を流れにもたらすために軸方向に前方または後方に傾けられる）。
【0076】
図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、予混合された空気および燃料用に構成された、例示的な統合リニア発電機システム部分１３００の軸方向断面図を示す。統合リニア発電機部分１３００は、シリンダ１３０２およびマニホールド１３０４を含む。シリンダ１３０２は、吸気ブリージングポート１３１０を含む。考察の目的で、９０度離れて配置された４つの吸気ブリージングポート１３１０が、図１３に例示的に示されているが、本開示によれば、任意の適切な数の吸気ブリージングポートを任意の適切な間隔および分離で含めることができる。吸気ブリージングポートは、リングの摩耗を減らすように、および／または空気または混合気の流れを方向付けるように形作られ得る。いくつかの実施形態では、吸気ポートは、複数のより小さな直径の穴または任意の他の適切な形状を含む設計で置き換えることができる。例えば、より小さな直径の穴（例えば、図１０に示されるものなど）は、ピストンリングの摩耗を低減し、マニホールドへの均一な予混合空気および燃料噴射を改善し得る。予混合された空気および燃料は、マニホールド１３０４に入り、マニホールド１３０４とシリンダ１３０２との間の容積（本明細書では「マニホールド容積」と呼ばれる）に分配され、吸気ブリージングポート１３１０に入り、対応するピストンが吸気ブリージングポート１３１０を開放するときにボア１３０３に流入し、そして圧力場は、（例えば、ブリージングプロセス中に）流れをボア１３０３に向ける。エンジンサイクル中は、ピストン（図１３には示さず）による吸気ブリージングポート１３１０の開閉、ピストン（図１３には示さず）による排気ブリージングポートの開閉、またはその両方のために、マニホールド容積内の流れは不安定である可能性がある。いくつかの実施形態では、マニホールド容積、マニホールド幾何学形状、またはその両方を選択して、ブリージングを強化し、流れ場を吸気ブリージングポート間でより対称にし、圧力損失を低減し、渦巻き、旋回をもたらし、またはそれらの組み合わせを行うことができる。例えば、割れ目などの機構を使用して、渦巻きや旋回を促進することができる。渦巻きまたは旋回をもたらすことで、反応シリンダボアからの残留ガスの掃気を改善し、および／または吸気の燃料と空気の混合を改善することができる。シール１３２０は、マニホールド１３０４とシリンダ１３０２との間をシールするように構成されている。例えば、シール１３２０は、ガスケット、Ｏリング、硬化シーラントのビード、圧入、任意の他の適切なシール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ブリージングポート１３１０は、流れが、マニホールド容積内よりもブリージングポート１３１０を介してより大きな圧力降下を招くようなサイズである。いくつかの実施形態では、マニホールド１３０４は、シリンダ１３０２への吸気前に、所望のレベルの空気と燃料の混合（すなわち、均一性）を確実にするようなサイズにされ得る。
【0077】
図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、ポート近傍またはポート内噴射用に構成された、例示的な統合リニア発電機システム部分１４００の断面図を示す。統合リニア発電機部分１４００は、シリンダ１４０２およびマニホールド１４０４を含む。シリンダ１４０２は、吸気ブリージングポート１４１０を含む。明確にするために、９０度離れて配置された４つの吸気ブリージングポート１４１０が、図１４に例示的に示されているが、任意の適切な数の吸気ブリージングポートを本開示による任意の適切な分離で含むことができる。空気は、マニホールド１４０４に入り、マニホールド１４０４とシリンダ１４０２との間のマニホールド容積に分配され、吸気ブリージングポート１４１０に入り、対応するピストンが吸気ブリージングポート１４１０を開放するときにボア１４０３に流入し、そして圧力場は、（例えば、ブリージングプロセス中に）流れをボア１４０３に向ける。エンジンサイクル中は、ピストン（図１４には示さず）による吸気ブリージングポート１４１０の開閉、ピストン（図１４には示さず）による排気ブリージングポートの開閉のために、マニホールド容積内の流れは不安定である可能性がある。いくつかの実施形態では、マニホールド容積、マニホールド幾何学形状、またはその両方を選択して、ブリージングを強化し、流れ場を吸気ブリージングポート間でより対称にし、圧力損失を低減し、渦巻き、旋回をもたらし、またはそれらの組み合わせを行うことができる。燃料インジェクタ１４３０は、燃料を吸気ブリージングポート１４１０の対応する吸気ポートに送達するように構成されている。いくつかの実施形態では、吸気ブリージングポート１４１０のそれぞれは、対応する燃料インジェクタ（例えば、燃料インジェクタ１４３０と同様）を有することができるが、その必要があるわけではない。いくつかの実施形態では、燃料インジェクタ１４３０は、所定の期間中に燃料を送達するように構成されている。例えば、燃料インジェクタ１４３０は、ブリージングプロセスの間（例えば、吸気ブリージングポート１４１０が対応するピストンによって開放されているとき）にのみ燃料を噴射するように構成され得る。さらなる実施例では、燃料インジェクタ１４３０は、ブリージングプロセスの時間ウィンドウ中にのみ燃料を噴射して、ブリージングプロセス中にボア１４０３に入らない燃料の量を制限し（例えば、燃料がマニホールド１４０４に蓄積しないように）、ブリージングプロセス中にシリンダを吹き抜ける燃料の量を制限し（例えば、ブリージングプロセス中に燃料がブール１４０３に出入りしないように）、またはその両方を行うように構成され得る。いくつかの実施形態では、燃料インジェクタ１４３０は、燃料を連続的に送達するように構成されている。吸気ブリージングポート１４１０の１つの吸気ブリージングポートに部分的に挿入されているように示されているが、燃料インジェクタ１４３０は、吸気ブリージングポート１４１０の１つの吸気ポートに挿入される必要はない。例えば、燃料インジェクタ１４３０は、吸気ブリージングポートに向けられ、運動量効果（例えば、ジェットの速度）により吸気ブリージングポートに入る燃料のジェットを生成することができる。燃料インジェクタ１４３０は、燃料を吸気ブリージングポートに送達することができる任意の適切なタイプの燃料インジェクタを含むことができる。例えば、燃料インジェクタ１４３０は、ポート近傍噴射、ポート内噴射、またはその両方に対して構成することができる。シール１４２０は、マニホールド１４０４とシリンダ１４０２との間をシールするように構成されている。例えば、シール１４２０は、ガスケット、Ｏリング、硬化シーラントのビード、圧入、任意の他の適切なシール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。シリンダ１４０２に対して直接シールするように示されているが、シール１４２０は、シリンダ１４０２に対して直接係合する必要はない。例えば、シール１４２０は、統合リニア発電機システムの別のコンポーネント（例えば、ベアリングハウジング、ロッドシール）に対してシールすることができる。
【0078】
図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、吸気ブリージングポート１５１０の上流に噴射するように構成された、例示的な統合リニア発電機システム部分１５００の断面図を示す。統合リニア発電機部分１５００は、シリンダ１５０２、マニホールド１５０４、プレナム１５３１、吸気ランナー１５９１～１５９４、燃料インジェクタ１５３０、およびシール１５２０を含む。シール１５２０は、マニホールド１５０４とシリンダ１５０２との間をシールするように構成されている。（例えば、吸気システムとの間のリークを防止するために）。例えば、シール１５２０は、ガスケット、Ｏリング、硬化シーラントのビード、圧入、任意の他の適切なシール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、燃料インジェクタ１５３０は、（例えば、ブーストブロワーおよび／またはインタークーラー、および／またはフィルタから）吸入空気を受け取るプレナム１５３１に燃料を噴射するように構成されている。空気と燃料の混合物は、プレナム１５３１から吸気ランナー１５９１、１５９２、１５９３、および１５９４を通って対応する吸気ブリージングポート１５１０に流れる。いくつかの実施形態では、吸気ランナー１５９１～１５９４は同じまたは同様の長さを有し、したがってそれぞれの吸気ランナー内の吸気ガスの同様の滞留時間を与える。例えば、吸気ランナー１５９１～１５９４は、特定のブリージング特性を引き起こす流路を有するように調整する（例えば、長さおよび断面積などの幾何学的特性を有する）ことができる。空気と燃料の混合物は、図１８の文脈でさらに考察される。吸気システムは、本開示による任意の適切な配置で、任意の適切な数（例えば、１つまたは複数）のプレナム、燃料インジェクタ、ブリージングポート、ブリージング増強機構を含むことができる。
【0079】
いくつかの実施形態では、吸気ランナー１５９１～１５９４は、吸気ランナー内の吸気ガス流がマニホールド１５０４にリークしないように、吸気ブリージングポート１５１０の対応するポートにシールされる。いくつかの実施形態では、プレナム１５３１は、マニホールド１５０４に対して開いている（例えば、プレナム１５３１とマニホールド１５０４は同じである）。いくつかの実施形態では、マニホールド１５０４を含める必要はない（例えば、吸気ランナー１５９１～１５９４はプレナム１５３１にシールされている）。いくつかの実施形態では、吸気ランナー１５９１～１５９４は、シリンダ１５０２または吸気ブリージングポート１５２０に対して直接係合する必要はない。例えば、吸気ランナー１５９１～１５９４の端部は、それぞれの吸気ブリージングポート１５２０の近くに配置され得るが、シールされなくてもよい。
【0080】
図１６は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な吸気マニホールド配置１６００の図を示す。発電機アセンブリの側面から吸気側に示されている配置１６００は、仕切られた吸気を示している。仕切られた吸気は、ブリージングプロセス（例えば、リーンフロンティング）中に、比較的希薄または濃厚な空気／燃料混合物を反応シリンダに選択的に噴射するためのアプローチである。図示のように、空気および燃料が吸気マニホールド１６１０に供給される。スクリーン１６５０および仕切り１６６０は、領域１６１１および１６１２を互いに分離している。燃料は領域１６１１に供給され（例えば、インジェクタ１６７０を使用して）、空気は領域１６１２に供給される。スクリーン１６５０は、領域１６１２からの空気の一部が領域１６１１に入り、領域１６１１で燃料と混合することを可能にする。したがって、領域１６１１のガス混合物は、領域１６１２のガス混合物よりも濃厚である（例えば、領域１６１１の当量比は、領域１６１２の当量比よりも大きい）。仕切り１６６０は、シリンダ１６０２のボアへの吸気ガスの流れの軸方向の仕切りを提供する。仕切り１６６０は、図示のように、多孔性、有孔、またはガス透過性（例えば、矢印で示される）であり得るが、領域１６１１と１６１２との間の混合に対する少なくともいくらかの絞りを提供する。領域１６１１の軸方向に内側への（示すようにＴＤＣに向かっての）領域１６１２の配置は、ブリージング中に比較的希薄な吸気ガスがシリンダ１６０２のボアに入るのを可能にする。この吸気ガスの軸方向の仕切りにより、ブロースルーによる排気ガス中の未反応燃料の濃度を低下させることができる。例えば、排気ポートが閉じるとき、シリンダ１６０２のボア内の吸気ガスチャージは、シリンダ１６０２の排気側に向かって比較的希薄とすることができる。いくつかの実施形態では、仕切り１６６０は、吸気ポート１６０３においてシリンダ１６０２の外面まで半径方向内側に延びる。いくつかの実施形態では、図示のように、仕切り１６６０は、シール１６６１によって吸気マニホールドにシールされている。
【0081】
例示的な実施例では、リニア発電機の電力ストローク中に、吸気トランスレータ１６２０は、ＴＤＣから離れて（例えば、排気ブリージングポートから離れて）移動する。シールリングが吸気ブリージングポート１６０３を開放すると、吸気マニホールド１６１０の領域１６１２からのガスがシリンダ１６０２に入り始める。シリンダ１６０２の中心線に最も近い領域１６１２は、比較的低濃度の燃料を有するガスを含む。トランスレータ１６２０が吸気ブリージングポート１６０３を開き始めると、領域１６１２のガスが最初にシリンダ１６０２に入る。燃料は、シリンダ１６０２の中心線からより遠い（例えば、ＴＤＣから離れた）領域１６１１に（例えば、インジェクタ１６７０を使用して）注入され、それによって領域１６１１は、より燃料が濃厚なゾーンを含む。領域１６１１内のガスは、トランスレータ１６２０が領域１６１１に対応する吸気ブリージングポート１６０３のその部分を開放するのに時間がかかるので、ブリージングサイクルの後半でシリンダ１６０２に入る。スクリーン１６５０は、新鮮な空気の領域１６１２から領域１６１１への相対的な流れを制御するために使用され得る。例えば、スクリーン１６５０の多孔性または開放面積、スクリーン１６５０の位置（例えば、軸方向または半径方向の位置）、仕切り１６６０の多孔性または開放面積、仕切り１６６０の位置（例えば、仕切り１６６０の軸方向位置）、またはそれらの組み合わせは、吸気マニホールド１６１０からシリンダ１６０２に流れる吸気ガスの仕切りに影響を与える。
【0082】
図１７は、本開示のいくつかの実施形態による、リニア発電機の例示的な吸気部分１７００の断面側面図を示す。吸気部分１７００は、仕切り１７６０が吸気ガスを透過しないのに対し、仕切り１６６０が吸気ガスを透過することを除いて、吸気部分１６００と同様である。図示のように、空気および燃料は、吸気マニホールド１７１０の領域１７１１に供給される。スクリーン１７５０および仕切り１７６０は、領域１７１１および１７１２を互いに分離している。燃料および空気は領域１７１１に提供され、空気は領域１７１２に提供される。スクリーン１７５０は、吸気ガスを、領域１６１２に提供される第１の空気の流れと、領域１７１１に提供される空気または空気および燃料の第２の流れとに仕切ることを可能にする。いくつかの実施形態では、スクリーン１７５０は、吸入空気を領域１７１１および１７１２に仕切り、燃料は、任意選択の燃料インジェクタ１７７０を使用して領域１７１１に提供される。したがって、領域１７１１のガス混合物は、領域１７１２のガス混合物よりも濃厚である（例えば、領域１７１１の当量比は、領域１７１２の当量比よりも大きい）。例えば、領域１７１２の当量比は、ゼロまたはほぼゼロであり得る（例えば、領域１７１２は、燃料を含まない空気を含むことができる）。仕切り１７６０は、シリンダ１７０２のボアへの吸気ガスの流れの軸方向の仕切りを提供する。仕切り１７６０は、吸気ガスを透過せず（例えば、矢印によって示されるように）、領域１７１１と１７１２との間の混合を防ぐ。領域１７１１の軸方向に内側への（示すようにＴＤＣに向かっての）領域１７１２の配置は、ブリージング中に比較的希薄な吸気ガスがシリンダ１７０２のボアに入るのを可能にする。この吸気ガスの軸方向の仕切りにより、ブロースルーによる排気ガス中の未反応燃料の濃度を低下させることができる。例えば、排気ポートが閉じるとき、シリンダ１７０２のボア内の吸気ガスチャージは、シリンダ１７０２の排気側に向かって比較的希薄とすることができる。いくつかの実施形態では、仕切り１７６０は、吸気ポート１７０３においてシリンダ１７０２の外面まで半径方向内側に延びる。いくつかの実施形態では、図示のように、仕切り１７６０は、シール１７６１によって吸気マニホールドにシールされている。
【0083】
図１８は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な燃料システム１８００のシステム図を示す。いくつかの実施形態では、吸気システム４００は、燃料システム１８００を含む。いくつかの実施形態では、燃料システム１８００は、吸気システムに含まれる必要はない。図１８に例示的に示される燃料システム１８００は、燃料フィルタ１８０２、燃料コンプレッサ１８０４、および燃料弁１８０６を含む。燃料システム１８００は、例えば、タンク（例えば、プロパンタンク、ディーゼルタンク、貯蔵タンク）、パイプまたはパイプライン（例えば、天然ガスまたはバイオガスパイプライン）、または任意のその他の適切な燃料源を含むことができる燃料供給から、適切な燃料を受け取る。例示的な実施例では、燃料システム１８００は、図７の燃料システムと同じであり得る。
【0084】
燃料フィルタ１８０２は、例えば、水、粒子状物質、凝縮性蒸気、硫黄、シロキサン、または他の成分などの燃料からの不要な成分をフィルタリングするように構成されている。いくつかの実施形態では、燃料システム１８００は、燃料フィルタ１８０２を含む必要はない。例えば、燃料供給、供給源、またはリザーバは、燃料に十分な組成または清浄度を提供することができ、したがって、さらなるフィルタリングを必要としない（例えば、ユーティリティパイプライン天然ガス）。任意選択の燃料コンプレッサ１８０４は、燃料の圧力を増加させるように構成されている。いくつかの実施形態では、燃料コンプレッサ１８０４は、高圧降下燃料インジェクタで使用するために（例えば、ガスまたは液体燃料のために）燃料の圧力を大幅に増加させるように構成されている。いくつかの実施形態では、燃料コンプレッサ１８０４は、圧力の比較的小さな増加を提供するように構成されている。例えば、燃料弁１８０６は、気化器タイプの燃料弁を含むことができ、燃料コンプレッサ１８０４は、燃料弁１８０６が作動するのに十分な燃料の圧力を増加させることができる。いくつかの実施形態では、燃料システム１８００は、燃料コンプレッサ１８０４を含む必要はない。例えば、燃料供給、供給源、またはリザーバは、十分な圧力で燃料を供給でき、したがって、さらなるブーストを必要としない場合がある。燃料コンプレッサ１８０４は、使用される燃料噴射技術に基づいて選択され得る。例えば、燃料コンプレッサ１８０４は、比較的高い圧力（例えば、吸気ガスのブースト圧力よりもはるかに大きい）を生成して、適切な時間スケール（例えば、サイクル期間未満の時間スケール）にわたって直接噴射またはポート近傍噴射を達成することが可能であり得る。さらなる実施例では、燃料コンプレッサ１８０４は、高圧を生成することができる必要はなく、むしろ、特に噴射の時間スケールが比較的長いか、または燃料噴射が連続的である場合、空気ブースト圧力よりも大きな圧力を生成することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガススプリング（例えば、図２の２０４および／または２０５）、ガススプリングリザーバ（例えば、図２の２７３および／または２７４）、またはそれらの組み合わせは、燃料を圧縮して燃料コンプレッサ１８０４の必要性を補足、補完、または否定するように構成され得る。
【0085】
排気システムは、シリンダから大気への反応生成物の除去を容易にするように構成されている。例えば、排気システムは、ブリージング中の反応生成物の除去を誘導するように構成されている。図１７～図１９は、本開示による例示的な排気システムおよびそのコンポーネントを示す。排気システムは、ブロースルー（すなわち、ブリージングプロセス中に吸気ブリージングポートに流入し、排気ブリージングポートから流出する吸気ガス）を低減または防止するように構成することができる。例えば、ブロースルーにより、状況によっては未反応の燃料が排気システムに到達するのを可能とすることができる。さらに、排気システムは、ブリージングプロセス中に吸気ガスをシリンダに引き込むのを助けるように構成することができる。
【0086】
図１９は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な排気システム１９００のシステム図を示す。排気システム１９００は、任意選択で、例えば、排気マニホールドシステム１９０２、調整されたパイプ１９１０、スティンガ１９１２、任意選択の排出物／騒音公害装置１９１４、対応するダクト、センサ、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、排気システム１９００は、熱電併給用途、追加の発電（例えば、ボトミングサイクルによる）、他の熱用途、またはそれらの任意の組み合わせに後で利用または保存できる有用な熱エネルギーを生成するための熱交換器（図１９には示さず）を含むことができる。排気ガスは、対応するピストンによって開放されているとき（例えば、ブリージングプロセス中）、シリンダのボアから排気ブリージングポート（図１９には示されず、マニホールドシステム１９０２によって覆われている）を通ってマニホールドシステム１９０２に流れる。いくつかの実施形態では、ピストンが排気ブリージングポートを開放すると、シリンダ内のガス圧がマニホールドシステム１９０２内のガス圧力よりも高く（例えば、状況によっては、排気ブリージングポートでチョークフローを生成するのに十分）、ブローダウンパルスが発生する（例えば、排気ガスを通って伝播する圧力波）。調整されたパイプ１９１０は、ブローダウンパルス（例えば、圧力波のエネルギー）を利用してブリージングプロセスを強化するように構成されている。例えば、調整されたパイプ１９１０は、ブリージングプロセス中にブローダウンパルスに応答して、（例えば、吸気ガスをシリンダに引き込むのを助けるために）吸引パルスおよび（例えば、ブロースルーを低減し、シリンダ内圧力を増加させるために）プラギングパルスを生成するように構成され得る。したがって、一時的なブリージングプロセスおよび調整されたパイプは、マニホールドシステム１９０２内の流れを非定常状態にする。ブローダウンパルス、吸引パルス、およびプラギングパルスは、排気システムおよびシリンダボア内のガスを通って伝播する圧力波（例えば、圧力のピーク、谷、またはその他の特徴を有する）の例である。
【0087】
調整されたパイプ１９１０は、ランナー１９０４、発散セクション１９０６、固定断面積を有する任意選択セクション１９０７、および収束セクション１９０８を含む。いくつかの実施形態では、ランナー１９０４は、調整されたパイプ１９１０の両端にある（例えば、セクション１９０７とは別の）固定の直径、断面積、または両方ともを有するある長さのダクトを含むことができる。いくつかの実施形態では、発散セクション１９０６は、所定の長さ、所定の第１の直径または第１の断面積、および所定の第２の直径または第２の断面積を有する。例えば、発散セクション１９０６は、マニホールドシステム１９０２に近い、より小さな断面積を有する中空錐台セクション（例えば、正錐台または斜め錐台）として成形することができる。収束セクション１９０８は、発散セクション１９０６の下流であり、下流に向いているより小さい断面積を有する中空錐台セクション（例えば、正錐台または斜め錐台）として成形することができる。調整されたパイプ１９１０の長さ、断面積、および配置は、発電機アセンブリの性能に影響を与える可能性があり、特にブリージングプロセスに影響を与える可能性がある。例えば、調整されたパイプ１９１０の長さは、ブリージング特性（例えば、吸引波またはプラギングパルスのタイミング）に影響を与えるように構成され得る。いくつかの実施形態では、セクション１９０７は、一定の直径を含む。いくつかの実施形態では、調整されたパイプの空間寸法は、例えば、電力出力、空気および／または燃料の流れ、動作周波数、排出量、または任意の他の適切な動作特性などの、リニア発電機の所望の動作特性に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態では、調整されたパイプ１９１０の調整は、発電機アセンブリの動作周波数に固有であるか、そうでなければそれに基づいている。例えば、圧力波のタイミングおよび位相は、特定のエンジン周波数または周波数範囲に調整することができる。例示的な実施例では、発電機アセンブリは、比較的限定された周波数範囲で動作するように構成することができ、それにたいして、調整されたパイプ１９１０が調整される。例えば、調整されたパイプ１９１０は、１０％、２０％、３０％、４０％、または５０％未満の理想的な負荷から全負荷までの周波数範囲に調整され得る。
【0088】
収束セクション１９０８の下流はスティンガ１９１２である。いくつかの実施形態では、スティンガ１９１２は、調整されたパイプ１９１０の部分よりも比較的小さい直径または断面積を有するダクトを含む。スティンガ１９１２は、調整されたパイプ１９１０の任意の適切な位置に配置することができ、排気ガスが調整パイプ１９１０から流出するための出口を提供する。いくつかの実施形態では、発散セクション１９０６は、セクション１９０７および収束セクション１９０８を置き換える膨張容積（例えば、膨張タンク）に接続し、スティンガ１９１２は、そのような膨張容積に接続される。
【0089】
任意選択の排出物／騒音公害装置１９１４は、スティンガ１９１２の下流に配置される。排出物／騒音公害装置１９１４は、排気の化学組成の平衡化（例えば、反応を選択的に触媒することによる）、騒音出力の低減、またはその両方を支援するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、排出物／騒音公害装置１９１４は、未燃炭化水素、一酸化炭素、または任意の他の適切な燃料または部分燃焼生成物の酸化を助けるように構成された酸化触媒を含む。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、排出物／騒音公害装置１９１４は、未燃炭化水素、一酸化炭素、または任意の他の適切な燃料または部分燃焼生成物の酸化、ならびに窒素酸化物の低減（例えば、ＮＯｘ含有量を減らすため）を助けるように構成された三元触媒を含む。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、排出物／騒音公害装置１９１４は、窒素酸化物の低減を助けるように構成された選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを含む。いくつかの実施形態では、排出物／騒音公害装置１９１４は、ＳＣＲシステム、触媒、マフラー、それらの組み合わせを含むか、またはこれらのコンポーネントのいずれも含まない。いくつかの実施形態では、排気システムは、排出物／騒音公害装置１９１４を含む必要はない。例えば、排気ブリージングポートまたは調整されたパイプは、大気に直接排気することができる。いくつかの実施形態では、排気システムはマフラーを含む必要はなく、排気ダクトは騒音を消音するために使用される。いくつかの実施形態では、パッケージの容積または空間（例えば、リニア発電機システムのエンクロージャ）は、ノイズを消音するために使用され、別個のマフラーコンポーネントを含める必要はない（例えば、マフラーの除外によって、パッケージ／エンクロージャ内により多くの利用可能な空間を提供し得る）。いくつかの実施形態では、排出物／騒音公害装置１９１４は、パッケージ／エンクロージャの内側または外側の適切なダクト（例えば、音響ダクト）、消音または音響パネル、音波の強度を低減するように構成された任意の他の適切な機構、パッケージの外側の可聴ノイズを低減するように構成された他の適切な機構、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
【0090】
調整されたパイプは、本開示のいくつかの実施形態による、任意の適切な経路および形状の単純な曲げ、複合曲げ、またはその両方を含むことができる。例えば、調整パイプは、パッケージングの制約に対応するために、全体的なフットプリントを曲げたり、包んだり、コイル状にしたり、その他の方法で縮小または変更したりすることができる。
【0091】
図２０は、本開示のいくつかの実施形態による、排気ガス用に構成された例示的な統合リニア発電機システム部分２０００の軸方向断面図を示す。統合リニア発電機部分２０００は、シリンダ２００２およびマニホールド２００４を含む。シリンダ２００２は、排気ブリージングポート２０１０を含む。明確にするために、９０度離れて配置された４つの排気ブリージングポート２０１０が図２０に例示的に示されているが、本開示によれば、任意の適切な数の排気ブリージングポートを任意の適切な間隔および分離で含めることができる。単一の出口を有するものとして示されているが、排気マニホールドは、任意の適切な数の出口（例えば、１つまたは複数の出口）を含むことができる。排気ブリージングポートは、リングの摩耗を低減するように、および／または排気の流れを方向付けるように（例えば、図１１および１２の文脈で説明されるように）成形され得る。いくつかの実施形態では、排気ポートは、複数の小径の穴または任意の他の適切な形状を含むことができ、ピストンリングの摩耗を低減し、マニホールドへの均一な流れを改善することができる（例えば、図８～図１２の文脈で説明されるように）。排気ガスは、対応するピストンが排気ブリージングポート２０１０を開放し、圧力場がボア２００３からの流れを（例えば、ブリージング過程中）方向付けるとき、ボア２００３から流れ出てマニホールド２００４に入り、マニホールド２００４とシリンダ２００２との間の容積（本明細書では「マニホールド容積」と呼ばれる）に流れ込む。エンジンサイクル中のピストン（図２０には示さず）による排気ブリージングポート２０１０の開閉のために、マニホールド容積内の流れは不安定である可能性がある。いくつかの実施形態では、マニホールド容積、マニホールド幾何学形状、またはその両方を選択して、ブリージングを強化し、流れ場を排気ブリージングポート間でより対称にし、圧力損失を低減し、渦巻きをもたらし、またはそれらの組み合わせを行うことができる。シール２０２０は、マニホールド２００４とシリンダ２００２との間をシールするように構成されている。例えば、シール２０２０は、ガスケット、Ｏリング、硬化シーラントのビード、圧入、任意の他の適切なシール、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【0092】
いくつかの実施形態では、排気マニホールドおよび排気ブリージングポートは、低い圧力損失、圧力波の効率的な伝達、実質的に均一な方位角圧力プロファイル、実質的に均一な方位角温度プロファイル、またはそれらの任意の組み合わせを維持することを望んで、すべての排気ブリージングポートからの流れを１つまたは複数の出口にマージするように設計されている。いくつかの実施形態では、この性能は、マニホールドシステムの断面積の急激な曲がりまたは突然の変化を回避することによって達成される。例示的な実施例では、各排気ブリージングポートは、シリンダポートブリッジから延びる１つまたは複数の湾曲したベーンによって境界が定められたそれぞれの流路を含むことができる。湾曲したベーンは、各排気ブリージングポートから環状渦巻きへの排気ガスの流れを導く。各排気ブリージングポートからの流れは、渦巻きと順次マージされ、その断面積は、組み合わされた流れに対応するために、その長さに沿って増加する。渦巻き（例えば、１つ、２つ、またはそれ以上の渦巻き）は、少なくともポートの合計面積と同じ大きさの総断面積を有する単一の出口（例えば、Ｄ字形の出口）に移行する。図２１は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な排気マニホールド２１００の断面図を示す。排気マニホールド１９００は、シリンダ、ベーン２１０２、および出口２１０３に対してシールするように構成された内部接合２１０１を含む。いくつかの実施形態では、排気マニホールド１９００は、十分に滑らかな（例えば、均一な）方位角圧力場、十分に滑らかな（例えば、均一な）方位角温度場、またはその両方を維持するように構成されている。例えば、より均一な圧力場は、排気ガスのより均一な流れ（例えば、したがって、成分のより均一な対流熱）を維持するのに役立ち得る。さらなる実施例では、より均一な温度場は、コンポーネントのより方位角的に均一な温度プロファイル（例えば、したがって、熱膨張または変形）を維持するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、排気マニホールド１９００は、不均一な加熱の影響によるトランスレータの曲がり（例えば、その結果ベアリングハウジングの位置合わせ不良および摩耗の増加を引き起こす可能性がある）を排除するか、さもなければ低減するのに役立つ。いくつかの実施形態では、排気システムは、排気トランスレータに冷却を提供するためのトランスレータ冷却システムを含むことができる。例えば、圧縮ガスの流れを使用して、トランスレータの表面に衝突するか、さもなければ表面に沿って流れるようにし、対流冷却を提供することができる。いくつかの実施形態では、吸気トランスレータおよび排気トランスレータの一方または両方に、トランスレータ冷却を提供するための冷却ガスが提供される。いくつかの実施形態では、トランスレータクーラーは、トランスレータの表面を優先的に冷却するように構成された機構を含むことができる。例えば、トランスレータクーラーは、トランスレータの１つまたは複数の表面領域をトランスレータの１つまたは複数の他の表面領域よりも優先的に冷却するように構成され得る。例えば、トランスレータクーラーは、排気マニホルドガス出口位置（例えば、図２０の右上または図２１の上部）に最も近いトランスレータの１つまたは複数の側面を優先的に冷却するように構成された機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、トランスレータクーラーは、トランスレータの均一な冷却のために構成された機構を含むことができる。
【0093】
ガススプリング（ＧＳ）システムは、対応するトランスレータの動きからのエネルギーを、膨張ストローク中にトランスレータを少なくとも減速するために使用される位置エネルギーに変換するように構成されている。いくつかの実施形態では、ＧＳシステムは、トランスレータを（例えば、ＢＤＣから）少なくとも部分的に戻すために使用される。いくつかの実施形態では、ＧＳシステムは、トランスレータを（例えば、ＢＤＣから）部分的に戻すために、リニア発電機システムの他の領域（例えば、ベアリングシステム）で使用するための圧縮ガスを提供するために、またはその両方に使用される。いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、拡張ストローク中に十分な量のエネルギーを保存して、正味の電気入力が必要とされないように、後続のストロークのためにトランスレータを少なくとも完全に（例えば、ＢＤＣからＴＤＣへ）戻すように構成されている。例えば、ガススプリングのガスは、空気を含むことができ、これは、１つまたは複数のトランスレータと接合するエアベアリングに提供され得る。ガススプリングシステムは、ガススプリング（すなわち、境界作用の形で動作することができる適切なガスの容積）を収容するガススプリングアセンブリ（すなわち、シリンダを含むハードウェア）を含むことができる。例えば、トランスレータがＴＤＣから離れる（つまり、中心から外側に移動する）と、それぞれのガススプリングの圧力が増加する（例えば、ガススプリングの圧縮ストロークと反応セクションの膨張ストロークの間）。トランスレータによってガススプリングに対して行われる圧縮作用は、ガススプリング内のガスの内部エネルギーとして少なくとも部分的に保存される。この保存されたエネルギーは、その後、同じストローク、後続のストローク（例えば、ガススプリングの膨張中）、またはその両方の間に仕事（例えば、電気エネルギー）に変換され得る。いくつかの実施形態では、制御システムは、１つまたは複数のガススプリングにおけるエネルギーの保存および放出を管理するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、制御システムは、１つまたは複数のガススプリングにおけるエネルギーの保存および変換を管理して、ストローク全体にわたる正味の電気エネルギー入力の必要性を回避する（すなわち、ストローク全体にわたる正味の電磁仕事出力を提供する）ように構成されており、したがって、統合リニア発電機システムは、サイクルの各ストロークから発電機アセンブリから正味の電気エネルギーを抽出する。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、制御システムは、ストローク中に電気エネルギーを入力する必要性を回避するように構成され、サイクルの各ストローク中に常に電気エネルギーを抽出している。説明すると、トランスレータが拡張ストロークを受けると、トランスレータの運動エネルギーは、ＬＥＭ（複数可）によって部分的に電力に変換されることと、ガススプリングに保存される内部エネルギーに部分的に変換されることの両方が行われる。さらに、トランスレータが圧縮ストロークを受けると、ガススプリングに保存されたエネルギーは、トランスレータの運動エネルギーに部分的に変換され、これがＬＥＭによって部分的に電気エネルギーに変換され、反応セクションで部分的に（例えば反応混合物を圧縮するために用いられる）内部エネルギーに変換される。いくつかの実施形態では、制御システムは、例えば、フリーピストンリニア発電機がモーターとして動作しているとき（例えば、始動中）に、発電機アセンブリに正味の電気エネルギーを提供するように構成されている。例えば、正味の電気エネルギーを入力して、燃料を導入する前にリニア発電機システムにエネルギー（例えば、運動エネルギー、内部エネルギー、および位置エネルギー）を増強することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＭは、電気モーターとして動作することができ、その場合、制御システムは、トランスレータに電気エネルギーを供給して、トランスレータを所望の位置に移動させるように構成されている。例えば、電気エネルギーは、ステータによって使用されて、電気エネルギーの入力なしでトランスレータが到達したであろう位置により近いかまたはより遠い所望の位置へのトランスレータの作動をさせるかまたは作動を補助することができる。サイクル全体に正味の電気出力があるいくつかの実施形態では、電気エネルギーが発電機アセンブリに入力されるサイクル中に時間間隔（例えば、発電ではなく、短時間のモーター駆動）があり得る。
【0094】
ガススプリングシステムは、例えば、一対のガススプリングを含むことができる。各ガススプリングアセンブリは、ボアを有するガススプリングシリンダ、シリンダヘッド、低圧ポート、高圧ポート、弁、フィルタ、センサ、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、統合リニア発電機システムは、単一のガススプリングアセンブリを含むことができる。例えば、単一のトランスレータが含まれる場合、単一の対応するガススプリングアセンブリが含まれ得る。いくつかのそのような実施形態において、シリンダヘッドは、反応セクションをシールするために含まれ得る。いくつかの実施形態では、統合リニア発電機システムは、２つのガススプリングアセンブリを含むことができ、そして２つのガススプリングアセンブリのうちの１つだけが、低圧ポート、高圧ポート、またはその両方を含む。いくつかの実施形態では、統合リニア発電機システムは、２つのガススプリングアセンブリを含み、それぞれが、それぞれの低圧ポートおよびそれぞれの高圧ポートを含む。いくつかの実施形態では、統合リニア発電機システム内のすべてのガススプリングの低圧ポートは、流体連通して（例えば、共通のリザーバまたは配管を介して接続されて）いてもよく、統合されたすべてのガススプリングの高圧ポートは、統合リニア発電機システムは、流体連通していてもよく、またはその両方であってもよい。いくつかの実施形態では、統合リニア発電機システム内のいくつかのガススプリングの低圧ポートは、流体連通して（例えば、共通のリザーバまたは配管を介して接続されて）いてもよく、統合されたいくつかのガススプリングの高圧ポートは、統合リニア発電機システムは、流体連通していてもよく、またはその両方であってもよい。いくつかの実施形態では、低圧ポートが流体連通していないか、高圧ポートが流体連通していないか、あるいはその両方である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガススプリングの高圧ポートを使用して、統合リニア発電機システムで使用されるガスベアリング（例えば、トランスレータベアリング、アンチクロッキングベアリング）用に圧縮ガスを部分的または完全に供給することができる。いくつかの実施形態では、低圧ガススプリング出口ポートを使用して、吸気ブーストブロワーによって必要とされる電力を低減または排除するために、吸気システムに部分的または完全に空気を供給することができる。いくつかの実施形態では、リザーバは、（例えば、ガススプリングピストンの裏側からの）トランスレータの振動によって引き起こされる圧力波を低減するために使用され得る。いくつかの実施形態では、リザーバは、ガススプリングに補給空気を提供する低圧入口ポート、ガス（例えば、空気）を吸気システムに供給する低圧出口ポート、またはその両方を含み得る。いくつかの実施形態では、リザーバは、圧力波、音、騒音、またはそれらの任意の組み合わせ（例えば、超低周波音の圧力波）を低減するように構成され得る。
【0095】
図２２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なガススプリングシステム２２００の断面図を示す。ガススプリングシステム２２００は、ボア２２０３を有するガススプリングシリンダ２２０２、ピストン２２５０（例えば、トランスレータ２２５２の一部）、低圧ポート２２０４、高圧ポート２２０５、弁２２１５、およびシリンダヘッド２２０６を含む。いくつかの実施形態では、ガススプリング２２９８は、ピストン面２２５１とガススプリングシリンダ２２０２およびシリンダヘッド２２０６との間に形成される容積である。シール２２５３は、ピストン２２５０とボア２２０３との間のガスをシールするように構成されているが、いくつかの実施形態では、シール２２５３は必要ない。いくつかの実施形態では、シール２２５３は、シールリングアセンブリ（例えば、グラファイト、プラスチック、金属、または他の適切な材料から形成され、ボア２２０３、オイルを塗ったシールリング、または任意の他の適切なシールリングに対して摩耗するように構成されている）を含む。いくつかの実施形態では、シール２２５３は、オイルレス動作（例えば、潤滑のためにオイルまたは液体を使用しないシーリング）のために構成されている。ガススプリング２２９８は、ガススプリング２２９８内のガス圧力が変化するにつれて、圧縮および膨張中にそれぞれエネルギーを保存および放出するように構成されている。
【0096】
いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、ピストン２２５０（例えば、それとシール２２５３）が低圧ポート２２０４を開放するときに、ガスがボア２２０３に流入することを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、大気圧に近いブリージング（例えば、１気圧±０．５気圧）用に構成され、その間、大気圧の大気がボア２２０３に引き込まれる（例えば、その場合ボア２２０３内の圧力が、大気圧よりも低い）。例えば、トランスレータがＢＤＣからＴＤＣに移動するときのストローク（例えば、ガススプリングの膨張）の終わりにおいて、ガススプリング２２９８内のガス圧力は、損失のために、ＢＤＣまたはその近くで大気圧より低くなる可能性がある。
説明すると、質量損失は、本明細書で「ブローバイ」と呼ばれるシール２２５３を通過するガススプリング２２９８から、または本明細書で「高圧ブリージング」と呼ばれる弁２２１５を介して高圧ポート２２０５によって発生し得る。いくつかの実施形態では、シール２２５３の後ろからの（すなわち、ピストン面２２５１から離れた）ガスは、低圧ポート２２０４と相互作用することができる。例えば、いくつかの状況では、シール２２５３の後ろのガスは、低圧ポート２２０４とピストン２２５０の後ろの容積（すなわち、ドライババックセクション２２７０）との間を流れることができる。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気近くに開放されている。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気圧近く（例えば、１気圧±０．５気圧）に開放され得る。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気圧近くからシールされ得る。例えば、ガスシールは、トランスレータ２２５２とガススプリングシリンダ２２０２との間をシールすることができる。さらなる実施例では、ドライババックセクション２２７０は、サイクルのストローク中のドライババックセクション２２７０内のガスの圧縮作用を低減または制限するようなサイズにすることができる。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、ブースト空気ブリージング用に構成され、その間、大気圧よりも高いブースト空気がボア２２０３に引き込まれる。例えば、ブーストブロワーを使用して、入口空気（例えば、補給空気）を低圧ポート２２０４に供給することができ、これは、補給空気をガススプリング２２９８に提供する。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、シリンダヘッド２２０６内またはシリンダヘッド２２０６の近くに配置されている（例えば、依然としてシリンダ２２０２内に配置されている）。任意の適切なサイズ、位置、またはその両方を有する任意の適切な数の低圧ポート２２０４をガススプリングシステムに含めることができる。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、「開かれている」または「閉じられている」ことに関して、弁が付いているか、さもなければ制御可能である。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、ガスがガススプリング２２９８から出ることができるように構成されている。例えば、ガススプリングシステムは、ガススプリング２２９８に補給空気を供給するための第１の低圧ポート、およびガススプリング２２９８から空気を供給するための第２の低圧ポートを含むことができる。例示的な実施例では、低圧ポートを使用して、反応吸入空気を供給することができる（例えば、時限弁を使用することによる適切なブースト圧力で）。
説明すると、質量損失は、本明細書で「ブローバイ」と呼ばれるシール２２５３を通過するガススプリング２２９８から、または本明細書で「高圧ブリージング」と呼ばれる弁２２１５を介して高圧ポート２２０５によって発生し得る。いくつかの実施形態では、シール２２５３の後ろからの（すなわち、ピストン面２２５１から離れた）ガスは、低圧ポート２２０４と相互作用することができる。例えば、いくつかの状況では、シール２２５３の後ろのガスは、低圧ポート２２０４とピストン２２５０の後ろの容積（すなわち、ドライババックセクション２２７０）との間を流れることができる。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気近くに開放されている。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気圧近く（例えば、１気圧±０．５気圧）に開放され得る。いくつかの実施形態では、ドライババックセクション２２７０は、大気圧近くからシールされ得る。例えば、ガスシールは、トランスレータ２２５２とガススプリングシリンダ２２０２との間をシールすることができる。さらなる実施例では、ドライババックセクション２２７０は、サイクルのストローク中のドライババックセクション２２７０内のガスの圧縮作用を低減または制限するようなサイズにすることができる。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、ブースト空気ブリージング用に構成され、その間、大気圧よりも高いブースト空気がボア２２０３に引き込まれる。例えば、ブーストブロワーを使用して、入口空気（例えば、補給空気）を低圧ポート２２０４に供給することができ、これは、補給空気をガススプリング２２９８に提供する。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、シリンダヘッド２２０６内またはシリンダヘッド２２０６の近くに配置されている（例えば、依然としてシリンダ２２０２内に配置されている）。任意の適切なサイズ、位置、またはその両方を有する任意の適切な数の低圧ポート２２０４をガススプリングシステムに含めることができる。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、「開かれている」または「閉じられている」ことに関して、弁が付いているか、さもなければ制御可能である。いくつかの実施形態では、低圧ポート２２０４は、ガスがガススプリング２２９８から出ることができるように構成されている。例えば、ガススプリングシステムは、ガススプリング２２９８に補給空気を供給するための第１の低圧ポート、およびガススプリング２２９８から空気を供給するための第２の低圧ポートを含むことができる。例示的な実施例では、低圧ポートを使用して、反応吸入空気を供給することができる（例えば、時限弁を使用することによる適切なブースト圧力で）。
【0097】
高圧ポート２２０５は、ガススプリング２２９８のガス圧が閾値を超えたときに、ガススプリング２２９８のガスがボア２２０３を出ることができるように構成されている。いくつかの実施形態では、弁２２１５は、ガススプリング２２９８の圧力が閾値を超えるまでガスの流れを防ぐように構成されている。閾値は、例えば、弁２２１５の下流の圧力、弁２２１５のクラッキング圧力、または任意の他の適切な閾値であり得る。いくつかの実施形態では、高圧ポート２２０５は、ボア２２０３の外側のシステムに高圧ガスを提供するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、高圧ポート２２０５は、ガスベアリングシステムに結合することができ、ベアリングガスをベアリングシステムに供給することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、ガスコンプレッサとしても機能し得る。弁２２１５は、例えば、逆止弁、リード弁、または任意の他の適切な受動（例えば、スプリング式）または能動（例えば、作動）弁などの任意の適切なタイプの弁を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＢＤＣ位置は、高圧ポート２２０５よりもヘッド２２０６に近い。例えば、いくつかの実施形態では、ＢＤＣ位置へのストローク中に、シール２２５３は、高圧ポート２２０５を通過して移動することができ、したがって、ガススプリング２２９８は、高圧ポート２２０５で圧力を有意に伝達しない可能性がある。いくつかの実施形態では、ガススプリング２２９８内の圧力が閾値を超え、シール２２５３が高圧ポート２２０５をブロックしておらず、高圧ポート２２０５よりもヘッド２２０６に近い場合、ガススプリング２２９８からのガスは弁２２１５を通って流れることができる。例示的な実施例では、ＢＤＣまたはその近くで達成されるガススプリング２２９８のピーク圧力は、２０バール以上であり得るが、ガス出口弁２２１５は、６バール以下であり得る。この例は単なる例示であり、高圧ポート２２０５およびＢＤＣの任意の適切な位置を使用することができ、ガススプリング２２９８内で任意の適切な圧力（例えば、数バールから５０バールをはるかに超える）を達成することができる。任意の適切なサイズ、位置、またはその両方を有する適切な数の圧力ポート２２１５が、ガススプリングシステムに含まれ得る。高圧ポート２２０５は、シリンダ２２０２、シリンダヘッド２２０６、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせ（例えば、複数の高圧ポート、またはコンポーネントの接合面に形成されたポート）に配置され得る。
【0098】
いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、高圧ポートを含む必要はない。例えば、ガススプリングシステムは、ガススプリング２２９８の圧縮および膨張中のブローバイを打ち消すために、ブリージングプロセス中に補給空気を提供するための低圧ポートを含むことができる（例えば、ほぼ一貫したサイクルツーサイクル動作を維持するため）。さらなる実施例では、低圧ポートは、ガス源、供給源、またはリザーバに結合され、補給ガスがブリージングプロセス中にボアに流入することを可能にするように構成された弁（例えば、ガススプリングシリンダまたはヘッドに配置される）を含むことができる。低圧ポート（例えば、補給空気ポート）は、例えば、シリンダヘッド内（例えば、トランスレータがＴＤＣの近くにあるときにのみ開くように構成されている）またはシリンダ壁を含む任意の適切な場所に配置することができる。
【0099】
いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、低圧ポートを含む必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、ピストン２２５０がＴＤＣ位置の近くにあるとき、ピストン２２５０の後ろ（すなわち、ピストン面２２５１から離れているドライババックセクション２２７０）からの空気は、シール２２５３を通過してガススプリング２２９８に流れ込むことができる。
【0100】
いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、低圧ポートまたは高圧ポートを含む必要はない。
【0101】
いくつかの実施形態では、ガススプリングシステム２２００は、ガススプリング２２９８からエネルギーを除去するか、ガススプリング２２９８のピーク圧力を制限するか、ガススプリング２２９８の圧縮比を制限するか、ガススプリング２２９８の膨張比を制限するか、またはそれらの組み合わせを行うための、１つまたは複数の機構２２３２を含むことができる。いくつかの実施形態では、ガススプリングシステム２２００は、圧力逃がし弁２２３１を含み、これは、任意選択で、例えば、圧力逃がし弁２２３０を含み得る。いくつかの実施形態では、圧力逃がし弁２２３０は、ガススプリング２２９８内の圧力が閾値を超えると開くように構成されている。例えば、圧力逃がし弁２２３０は、ガススプリング２２９８内の圧力がスプリング力を打ち消すのに十分であるときに開くスプリング式弁を含むことができる。圧力逃がしポート２２３１は、ガススプリング２２９８からエネルギーを放出することによってガススプリング２２９８の過圧状態から保護するために含まれ得る（例えば、トランスレータ２２５２に作用する力を低減するために）。任意選択の圧力逃がしポート２２３１は、シリンダヘッド２２０６、ガススプリングシリンダ２２０２、またはその両方に含まれ得る。任意の適切なクラッキング圧力を有する任意の適切な数の圧力逃がしポートをガススプリングシステムに含めることができる。
【0102】
いくつかの実施形態では、ガススプリングシステム２２００は、圧力逃がし機構２２３２を含む。例えば、圧力逃がし機構２２３２は、シール２２５３が圧力逃がし機構２２３２を通過して（例えば、より先端のＢＤＣ位置に）移動する場合、シール２２５３の周りに（すなわち、ブローバイとして）リーク経路を提供するように構成された、シリンダ２２０２のボアに含まれる１つまたは複数の軸方向溝またはスカラップを含むことができる。圧力逃がし機構２２３２の長さ、軸方向位置、および深さのうちの１つまたは複数は、ピストン２２５０の所定の位置に対するリーク経路を導入および維持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の圧力逃がし機構２２３２を含めることで、機械的または可動部品（例えば、圧力逃がし弁２２３０など）を必要とせずにガススプリング２２９８に圧力逃がしを提供することができる。
【0103】
いくつかの実施形態では、シール２２５３は、ドライババックセクション２２７０内の圧力がガススプリング２２９８内の圧力よりも大きい場合に逆流を可能にする。例えば、シール２２５３は、ガススプリング２２９８内の圧力がドライババックセクション２２７０ 内の圧力よりも大きい（例えば、閾値より大きい、または閾値によるより大きい）場合にボア２２０３に対してシールすることができる。さらなる実施例では、ガススプリング２２９８内の圧力がドライババックセクション２２７０内の圧力よりも低い場合（例えば、閾値未満またはそれ以下）、シール２２５３は、ドライババックセクション２２７０からのガスがガススプリング２２９８に流入（すなわち、逆流）することを可能にし得る。説明すると、シール２２５３が逆流を可能にするように構成されているいくつかのそのような実施形態では、シリンダ２２０２は、低圧ポート２２０４を含む必要がない場合がある。補給ガスは、ドライババックセクション２２７０の圧力が、ガススプリング２２９８内の圧力よりも大きい（または閾値よりも大きい）とき、圧力がシール２２５３を横切って流れることによって、ドライババックセクション２２７０からガススプリング２２９８に入ることができる。
【0104】
図２３は、本開示のいくつかの実施形態による、リザーバ２４４０を有する例示的なガススプリングシステム２４００の断面側面図を示す。図２４は、本開示のいくつかの実施形態による、第２の位置にトランスレータ（例えば、ピストン２４５０を含む）を備えた、図２３の例示的なガススプリングシステム２４００を示す。パネル２４８０は、トランスレータがＢＤＣの近くにあるときのピストン２４５０を示し、パネル２４８１は、トランスレータがＴＤＣの近くにあるときのピストン２４５０を示し、これはブリージングポート２４０４が開いていることを示している。いくつかの実施形態では、ガススプリングシステムは、ガススプリングのシリンダ２４０２とガススプリングのベアリングハウジング２４１２との間をシールするように構成されたリザーバを含むことができる。いくつかの実施形態では、シールは、シリンダ、ベアリングハウジング、ステータ、構造フレーム、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに対してシールするために含めることができ、これらは次にベアリングハウジングに対してシールする。例えば、リザーバ２４４０は、軸方向荷重に反応するようにステータ（図示せず）に対してシールし、軸方向荷重を低減して半径方向の追従を提供するためにベアリングハウジング２４１２に対してシールするように構成され得る。さらなる実施例では、リザーバ２４４０は、構造フレーム（図示せず）、シリンダ２４０２のフランジ（図示せず）、または任意の他の適切なコンポーネントに対してシールすることができる。図示のように、リザーバ２４４０は、関連する容積（例えば、容積２４７０）を有する。図示のように、ガススプリングシステム２４００は、リザーバ供給ポート２４４３を含む。例えば、いくつかの実施形態では、周囲空気（例えば、環境から調整されていない、または任意選択でフィルタリング、圧縮、冷却、加熱、または他の方法で調整されている）がリザーバ供給ポート２４４３を介して（例えば、図示のようにリード弁２４４４を使用して）供給される。例示的な実施例では、ガスがリザーバ供給ポート２４４３を介してリザーバ２４４０に導入され、次にブリージングポート２４０４を介してガススプリング２４９８に流入するときに、リザーバ２４４０はブリージング動作（例えば、流入および流出が交互に発生する）を示すことができる。いくつかの実施形態では、図示のように、ガススプリングシリンダ２４０２は、高圧ポート２４０５を含む。例えば、高圧ポート２４０５は、ガスベアリングシステムに結合することができ、ガスベアリングシステムの１つまたは複数のガスベアリングに加圧ガスを提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ピストンシール２４５３がブリージングポート２４０４を開放すると、リザーバ２４４０の容積２４７０のガスは、ブリージングポート２４０４を介してガススプリング２４９８に流入する（例えば、高圧ポート２４０５を介して失われたガス、ピストンシール２４５３を通過するガスリーク、またはその両方の補充）。いくつかのそのような実施形態では、リザーバ２４４０内のガスは、ポート２４０４を介してガススプリング２４９８に流入する前に圧力が増加するようなサイズにすることができる。いくつかの実施形態では、リザーバ２４４０は、ベアリングハウジング２４１２に対して（例えば、Ｏリング、ガスケット、厳密な許容度、または他の適切なシールによって）シールされ、したがって、リザーバ２４４０からの流出に対してトランスレータチューブ２４５２に対するシールを効果的に形成する（例えば、容積２４７０内の圧力がガスベアリング圧力よりも低い場合）。ピストン２４５０が平行移動する（例えば、ガススプリング２４９８が膨張および収縮する）と、それに応じて、容積２４７０の圧力が変化し得る（例えば、一般に、ガススプリング２４９８の圧力の変化の符号と反対の圧力変化を有する）。容積２４７０が大きいほど、容積２４７０内の圧力の変化は小さくなる。例えば、容積２４７０の圧力の変動は、容積２４７０を増加させることによって（例えば、リザーバ２４４０のサイズを増加させることによって、低減することができる。逆に、容積２４７０の圧力の変動は、容積２４７０を減少させることによって（例えば、リザーバ２０４０のサイズを減少させることによって）増加させることができる。いくつかの実施形態では、リザーバ２４４０は調整可能である（例えば、容積２４７０は調整可能である）。例えば、１つまたは複数のタンク、ブラダー、または任意の他の適切なコンポーネントは、リザーバ２４４０に結合することができ、そして開放、閉鎖、または他の方法で調整されて、総容積（例えば、容積２４７０プラス追加の容積）を調整し得る。いくつかの実施形態では、リザーバ２４４０は、任意の適切なメカニズム、機構、またはコンポーネントを使用して、それ自体が調整可能である。いくつかの実施形態では、リザーバ２４４０は、（例えば、ベアリングハウジング２４１２の代わりに）構造フレームに対してシールするように構成されている。
【0105】
いくつかの実施形態では、リザーバ２４４０は、燃料圧縮を提供するために使用され得る。例えば、天然ガスまたは他の適切なガス燃料は、容積２２７０に供給することができ、ピストン２４５０の作用によって圧縮を受け、したがって、燃料の圧力を増加させ得る。いくつかの実施形態では、ガススプリング２４９８を使用して、燃料圧縮を提供することができる。例えば、燃料をガススプリング２４９８に直接入れることができ（例えば、ガススプリング２４９８は燃料からなる）、またはガススプリング２４９８の圧縮ガスを使用して燃料を圧縮することができる（例えば、高圧ポート２４０５およびブラダーまたはピストンポンプアセンブリを使用する）。
【0106】
図２５は、本開示のいくつかの実施形態による、吸気圧縮用に構成されたリザーバ２５４０を有する例示的なガススプリングシステム２５００の断面側面図を示す。図示のように、図２５のシステムは、図２２～図２４に図示のシステムと同様であるが、吸気供給ポート２５４１に配置された吸気供給弁２５４２および任意選択で吸気供給タンク２５４４が追加されている。ピストン２５５０およびシール２５５３がシリンダ２５０２内の軸２５７０に沿って移動するにつれて、リザーバ容積２５７０内の圧力が変化し得る。例えば、ガススプリング２５９８が膨張するにつれて、リザーバ容積２５７０内の圧力が増加し得て、ガススプリング２５９８が収縮するにつれて、リザーバ容積２５７０内の圧力が減少し得る。図示のように、リザーバ容積２５７０内の圧力が吸気供給弁２５４２のクラッキング圧力を超えると、リザーバ容積２５７０からのガスは、吸気供給ポート２５４１を通って吸気供給タンク２５４４に流れ、次に吸気システムに流れる。したがって、ドライババックセクション（例えば、リザーバ容積２５７０およびトランスレータ２５５２とシリンダ２５０２との間の容積を含む）を使用して、吸気ガス（例えば、反応シリンダ用の吸入空気）を提供するか、そうでなければ、吸気ガスを加圧して反応シリンダ内のブースト圧力を増加させることができる。（図２５には示さず）。いくつかの実施形態では、例えば、ドライババックセクションは、吸気ガスを加圧して、吸気ブーストブロワーの必要性を低減または排除するために使用される。いくつかの実施形態では、例えば、ドライババックセクションは、吸気ブーストブロワーに加えて吸気ガスを加圧するために使用される（例えば、吸気供給タンク２５４４からのガスは、吸気システムのブーストブロワーに提供される）。いくつかの実施形態では、リザーバ２５４０は、吸気供給弁２５４２の前または後、吸気供給タンク２５４４の前または後、吸気システムの前、またはそれらの組み合わせにおいて、１つまたは複数のフィルタを含むことができる。例示的な実施例では、リザーバ２５４０は、ガスがリザーバ供給ポート２５４３（例えば、供給ポート弁２５４４とともに示される）を介してリザーバ２５４０に導入されるとブリージング動作を示し、次いで、ブリージングポート２５０４（例えば、任意選択の弁２５８０によって制御され得るが、制御されなくてもよい）を介してガススプリング２５９８に流れ込み、そして吸気供給ポート２５４１から吸気供給タンク２５４４に流れ出る。いくつかの実施形態では、吸気供給タンクを含める必要はない。例えば、吸気供給ポートからのダクトの容積は、十分な容積を含むことができ（例えば、弁の開閉からの非定常流からの圧力変動を低減するために）、別個のタンクは必要とされない場合がある。
【0107】
図２６は、本開示のいくつかの実施形態による、リザーバを有する例示的なガススプリングシステム２６００の一部の側面断面図を示す。トランスレータ２６２０は、示された軸に沿って移動するように構成されている。ベアリングハウジング２６３０は、トランスレータ２６２０の表面とベアリングギャップ２６３１を形成する（例えば、ガスベアリングを形成するために）。シール２６２１を含むトランスレータ２６２０、およびシリンダ２６０２は、ガススプリング２６９７（例えば、スプリングとして機能するシールされた容積）を画定する。いくつかの実施形態では、ガススプリング２６９７を画定するトランスレータ２６２０の部分は、シール２６２１を含む別個であるが取り付けられたピストンアセンブリ（トランスレータ２６２０の統合された部分として図２６に示される）である。ガススプリングポート２６０４は、開いている（例えば、図示のように、シール２６２１がガススプリングポート２６０４を開放している）とき、ガスがガススプリング供給（例えば、これは大気、圧縮空気、または他の適切なガス供給を含むことができる）からガススプリング２６９７に入ることができるように構成されている。ガススプリングポート２６０４は、開いているか、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いていてもよい。リザーバ２６４０は、図示のように、ステータ２６５０、ベアリングハウジング２６３０、およびシリンダ２６０２に対してシールして、容積２６４１を画定する。リザーバポート２６４２は、ガスが容積２６４１に入ることを可能にするように構成されている。リザーバポート２６４３は、ガスが容積２６４１から出ることを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、リザーバポート２６４２および２６４３はそれぞれ、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いている。例えば、リザーバポート２６４３は、容積２６４１からのガスが吸気システム（図示せず）に流れること、ブーストされた吸入空気を、ガススプリング入口ポート（例えば、ガススプリングポート２６０４）に提供すること、またはその両方を可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、リザーバポート２６４２（入口ポート）を含める必要はなく、リザーバポート２６４３（出口ポート）のみを含めることができる。例えば、ガススプリング入口ポート２６０４は、ガススプリング入口ポート２６０４がガススプリングに対して開いているとき（例えば、シール２６２１が図２６に示されるようにＴＤＣに近い位置にあるとき）、ガススプリング２６９７に補給空気を提供することができ、また、ガススプリング入口ポート２６０４がガススプリングに対して閉じている（したがって、リザーバ２６４１に対して開いている）ときに、リザーバ２６４１に空気を供給することができる。いくつかの実施形態では、リザーバポート２６４２（入口ポート）を含める必要はなく、リザーバポート２６４３（出口ポート）を含める必要はない。
【0108】
図２７は、本開示のいくつかの実施形態による、リザーバを有する例示的なガススプリングシステム２７００の一部の側面断面図を示す。トランスレータ２７２０は、示された軸に沿って移動するように構成されている。ベアリングハウジング２７３０は、トランスレータ２７２０の表面とベアリングギャップ２７３１を形成する（例えば、ガスベアリングを形成するために）。シール２７２１を含むトランスレータ２７２０、およびシリンダ２７０２は、ガススプリング２７９７を画定する。いくつかの実施形態では、ガススプリング２７９７を画定するトランスレータ２７２０の部分は、シール２７２１を含む別個であるが取り付けられたピストンアセンブリ（トランスレータ２７２０の統合された部分として図２７に示される）である。ガススプリングポート２７０４は、開いている（例えば、図示のように、シール２７２１がガススプリングポート２７０４を開放している）とき、ガスが容積２７４１からガススプリング２７９７に入ることができるように構成されている。ガススプリングポート２７０４は、開いているか、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いていてもよい。
リザーバ２７４０は、図示のように、ステータ２７５０、ベアリングハウジング２７３０、およびシリンダ２７０２に対してシールして、容積２７４１を画定する。リザーバポート２７４２は、ガスが容積２７４１に入ることを可能にするように構成されている。リザーバポート２７４３は、ガスが容積２７４１から出ることを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、リザーバポート２７４２および２７４３はそれぞれ、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いている。ガススプリングシステム２７００は、トランスレータ２７２０がＢＤＣからＴＤＣに向かって移動するときに圧縮される容積２７４１のガスが、ガススプリングポート２７０４に、開いたときに高圧で流入することを可能にする。例えば、リザーバポート２７４３は、容積２７４１からのガスが吸気システム（図示せず）に流れて、ブーストされた吸入空気を提供することを可能にするように構成され得る。
リザーバ２７４０は、図示のように、ステータ２７５０、ベアリングハウジング２７３０、およびシリンダ２７０２に対してシールして、容積２７４１を画定する。リザーバポート２７４２は、ガスが容積２７４１に入ることを可能にするように構成されている。リザーバポート２７４３は、ガスが容積２７４１から出ることを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、リザーバポート２７４２および２７４３はそれぞれ、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いている。ガススプリングシステム２７００は、トランスレータ２７２０がＢＤＣからＴＤＣに向かって移動するときに圧縮される容積２７４１のガスが、ガススプリングポート２７０４に、開いたときに高圧で流入することを可能にする。例えば、リザーバポート２７４３は、容積２７４１からのガスが吸気システム（図示せず）に流れて、ブーストされた吸入空気を提供することを可能にするように構成され得る。
【0109】
図２８は、本開示のいくつかの実施形態による、リザーバを有する例示的なガススプリングシステム２８００の一部の側面断面図を示す。トランスレータ２８２０は、示された軸に沿って移動するように構成されている。ベアリングハウジング２８３０は、トランスレータ２８２０の表面とベアリングギャップ２８３１を形成する（例えば、ガスベアリングを形成するために）。シール２８２１を含むトランスレータ２８２０、およびシリンダ２８０２は、ガススプリング２８９７を画定する。いくつかの実施形態では、ガススプリング２８９７を画定するトランスレータ２８２０の部分は、シール２８２１を含む別個であるが取り付けられたピストンアセンブリ（トランスレータ２８２０の統合された部分として図２８に示される）である。ガススプリングポート２８０４は、開いている（例えば、図示のように、シール２８２１がガススプリングポート２８０４を開放している）とき、ガスが容積２８４１からガススプリング２８９７に入ることができるように構成されている。ガススプリングポート２８０４は、開いているか、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いていてもよい。リザーバ２８４０は、図示のように、ステータ２８５０、ベアリングハウジング２８３０、およびシリンダ２８０２に対してシールして、容積２８４１を画定する。リザーバポート８２４２は、ガスが容積２８４１に入ることを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態では、リザーバポート２８４２は、（例えば、１つまたは複数の受動弁、制御システムによって制御される１つまたは複数の弁、またはそれらの任意の組み合わせによる）弁が付いている。
【0110】
いくつかの実施形態では、リザーバ２６４１、２７４１、または２８４１に出入りするガスの流路は、例えば、エンコーダ読み取りヘッド、エンコーダストリップ／テープ、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせなどの、１つまたは複数のコンポーネントを冷却するために使用される。例えば、エンコーダ読み取りヘッドは、少なくとも部分的にリザーバ内に含まれるガススプリングシリンダまたはベアリングハウジング上に配置することができ、リザーバに出入りするガス流は、読み取りヘッドを冷却するために使用することができる。別の実施例では、エンコーダストリップまたはテープは、リザーバ内で少なくとも部分的に移動するトランスレータ上に配置することができ、リザーバに出入りするガス流は、エンコーダストリップまたはテープを冷却するために使用することができる。
【0111】
図２９は、本開示のいくつかの実施形態による、統合リニア発電機システム２９００の例示的なガススプリングシステムの図を示す。図示のように、シリンダ２９０２は、ポート２９６２（例えば、ガススプリング補給ガスを受け取るため）およびポート２９６３（例えば、統合リニア発電機システム２９００のベアリングハウジング２９１６にガスベアリング用のガスを供給するため）を含む。図示のように、リザーバ２９９８は、シール２９９２を使用してシリンダ２９０２にシールし、シール２９９３を使用してベアリングハウジング２９１６にシールする。図示のように、ベアリングハウジング２９１６は、ステータ２９１７に結合される（例えば、１つまたは複数のマウント、フレクシャ、または表示されていない他のコンポーネントを使用する）。トランスレータチューブ２９１２およびシール２９７９を備えたピストン２９１１は、ガススプリングシリンダ２９０２に沿って軸方向に移動するように構成されている。図示のように、ピストン２９１１は、保守、検査、または修理のためにシリンダ２９０２から外で軸方向に配置される。ハッチ２９９９は取り外し可能であり、ピストン２９１１、シール２９７９、およびトランスレータチューブ２９１２の端部へのアクセスを可能にする。例えば、ハッチ２９９９は、動作中、リザーバ２９９８に取り付けられ（例えば、ファスナ、クランプ、スライド接合、ヒンジ、または任意他の取り付け具を使用して）、リザーバ２９９８に対してシールすることができる。リザーバ２９９８は、ポート２９６２に供給するための補給ガスを受け取るためのポート２９６７を含むことができる。
【0112】
図３０は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なガススプリングシリンダアセンブリ３０００の側面断面図を示す。ガススプリングシリンダアセンブリ３０００は、シリンダ３００２、ヘッド３０１２、スペーサ３０１５、エネルギー吸収体３００５、およびブリージングポート３００４を含む。シリンダ３００２は、ファスナ３０１３によってヘッド３０１２に取り付けられているフランジ３００６を含む。スペーサ３０１５は、フランジ３００６とヘッド３０１２との間に軸方向に配置される。フランジ３００６、スペーサ３０１４、およびヘッド３０１２は、スライドブッシング３０１４を収容するための対応する凹部を有する（例えば、図３１の文脈でさらに説明される）。エネルギー吸収体３００５は、図示のように、シリンダ３００２の半径方向内側に配置されている。トランスレータ３０２０が十分に内側に（例えば、対応する発電機アセンブリの中心に向かって）移動する場合、トランスレータ３０２０は、トランスレータの運動エネルギーを変換するように構成されたエネルギー吸収体３００５に接触して変形させる。シリンダ３００２は、ファスナ３０３１によってフレームシステム３０５０にマウントするためのフランジ３０３０を含む。いくつかの実施形態では、ガススプリング３０９８の圧縮比に影響を与えるためにスペーサ３０１５を含めることができる。図３１は、本開示のいくつかの実施形態による、スライドブッシング３０１４を使用して開かれた、例示的なガススプリングシリンダアセンブリ３０００の側面断面図を示す。スライドブッシング３０１４は、ヘッド３０１２、スペーサ３０１５、またはその両方が、（例えば、ファスナ３０１３が取り外されるか、さもなければ緩められるとき）フランジ３００６からある距離で軸方向に取り外されることを可能にする。いくつかの実施形態では、距離は、ピストン３０２１、シール３０２２、チューブ３０２３、任意の他の適切なハードウェア、またはそれらの組み合わせのシールの取り外し、取り付け、および検査を可能にするのに十分である。例えば、シリンダ３００２は、組み立て位置から任意の適切な長さだけ分離することができ、これは、検査、保守、修理、またはそれらの任意の組み合わせに十分である。いくつかの実施形態では、スペーサ３０１５は、リングコンプレッサとして機能するように構成されている（例えば、リングの取り外し、リングの取り付け、リングの交換、リングの検査、またはそれらの任意の組み合わせのために）。
【0113】
ベアリングシステムは、摩擦損失を低く抑えながら、トランスレータの動きを（主に半径方向に）拘束するように構成されている。ベアリングシステムは、例えば、接触ベアリング、非接触ベアリング、もしくはそれらの組み合わせ、または、低摩擦を提供しながらトランスレータ運動をサポートするための他の任意の適切な手段を含むことができる。いくつかの実施形態では、ベアリングシステムは、例えば、トランスレータの摩擦のない、ほぼ摩擦のない、または低摩擦の動きのためのガスベアリングとして機能するようにトランスレータに対してガスの層を提供するように構成されたガスベアリングシステムを含む。例えば、ガスベアリングシステムは、トランスレータとトランスレータが移動するベアリング表面との間に加圧ガスの層を維持することができる。
【0114】
図３２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なベアリングシステム３２００のシステム図を示す。ベアリングシステムは、例えば、１つまたは複数のベアリングハウジング（例えば、ベアリングハウジング３２１２および３２１４）、レギュレータ３２１０、タンク３２０８、対応するフィルタを備えた任意選択の補助ベアリングガス供給システム３２５０、コンプレッサ、弁、配管、センサ、任意のその他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。
【0115】
ベアリングハウジング３２１２および３２１４は、例えば、ガスベアリングに接合するように構成されたベアリング表面（例えば、多孔性であり得るか、オリフィスを含むか、またはその両方）を含み、ガスベアリングは、次に、トランスレータに接合する。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングはステータにマウントされている。したがって、いくつかのそのような実施形態では、ベアリングハウジングとステータの位置合わせ（例えば、横方向および軸方向の位置合わせ）が維持され、これにより、リニア発電機の軸に沿ったトランスレータの線形運動が可能になる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングは、ベアリングハウジングとトランスレータとの間の位置合わせを調整するための機構、ベアリングハウジング間の位置合わせを調整するための機構、またはその両方を含む。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングは、トランスレータチューブの膨張および収縮（例えば、熱膨張または収縮によるもの、圧力によるもの）を自動的に調整する機構を含むことができる。ベアリングハウジング３２１２および３２１４は、例えば、共通の供給または複数の供給から供給される（例えば、任意の適切な断面の）オリフィス、共通のガス供給または複数のガス供給から供給される多孔質層、またはそれらの組み合わせを介して、ベアリングガスをガスベアリングに供給するように構成されている。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３２１２および３２１４は、対応するトランスレータを実質的に方位角方向に（例えば、必ずしも方位角方向に連続的である必要はなく）取り囲むように構成されている。いくつかの実施形態では、トランスレータチューブは、ガスベアリングに接合するように構成されたベアリング表面（例えば、研磨された、またはそうでなければ滑らかな表面）を含むことができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングの内面は、表面同士が接触した場合のトランスレータ表面またはベアリング表面（例えば、ベアリング表面）への損傷（擦り傷またはかじり）を最小限にするために、低摩擦材料（例えば、研磨可能な粉末コーティング、グラファイトベースのコーティング、セラミックベースのコーティング）でコーティングされ得る。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３２１２および３２１４は、対応するトランスレータを部分的に方位角方向に囲むように構成されている。
【0116】
任意選択のタンク３２０８は、ベアリングガスを蓄積するための囲い込まれた容積を提供するように構成され、したがって、ベアリングガス供給の変動を低減する。いくつかの実施形態では、例えば、タンク３２０８は、ガススプリングシステムの高圧ポート（例えば、図２２の高圧ポート２２０５、図２３～図２４の高圧ポート２４０５、または図２５の高圧ポート２５０５）、補助システム３２５０、またはその両方からベアリングガスを受け取るように構成されている。いくつかの実施形態では、補助システム３２５０は、すべてのベアリングガスをベアリングハウジング３２１２およびベアリングハウジング３２１４に供給することができる。例えば、起動またはシャットダウン中、または保守イベント中に、補助供給システム３２５０は、すべてのベアリングガスをベアリングハウジングに供給し得る（例えば、ガススプリングシステムが必要最小限のベアリングガスの流れを提供できない場合、またはガススプリングシステムが必要な圧力以上のベアリングガスを提供できない場合）。任意選択のレギュレータ３２１０は、ベアリングガスを一定またはほぼ一定の圧力でベアリングハウジング３２１２および３２１４に送達するための圧力レギュレータとして機能する。レギュレータ３２１０は、任意の適切なタイプの圧力レギュレータ（例えば、能動または受動）、流れ絞り（例えば、オリフィス、受動弁、または制御可能な弁）、任意のその他の適切な機器、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、フィルタ（図３２には示さず）がレギュレータ３２１０の上流または下流に含まれる。いくつかの実施形態では、レギュレータ３２１０は、ベアリングハウジング３２１２および３２１４への圧力を調整するために（例えば、手動または遠隔で）制御可能であり得る。いくつかの実施形態では、タンク３２０８、レギュレータ３２１０、またはその両方を含める必要はなく、供給源からのベアリングガスは、ベアリングハウジング３２１２および３２１４に直接送達され得る。タンク３２０８は、例えば、ガス圧の変動を低減または制限するように構成されたタンク、パイプ、ボックス、プレナム、または任意のその他の適切なコンポーネントなどの任意の適切な圧力容器を含むことができる。いくつかの実施形態では、タンク３２０８は、統合リニア発電機システムの構造フレームを使用して実装することができる。例えば、構造フレームは、加圧ガス（例えば、ベアリングガス）を収容するように構成された中空部材（例えば、横方向部材、端部部材、チューブ、または他のもの）を含むことができる。
【0117】
例えば、空気は豊富であり、一般に容易に入手可能であるため、空気は便利なベアリングガスであるが、本開示によれば、任意の適切なガスをベアリングガスとして使用することができる。いくつかの実施形態では、ベアリングガスは、十分に乾燥しており（例えば、結露してない）、十分に清浄であり、所望のガスベアリング性能に適した圧力に圧縮することができることが好ましい。ガスベアリングの剛性は、ガスベアリングの圧力に依存し得る（例えば、ガスベアリングの圧力が高いほど、不安定限界まで剛性を高くすることができる）。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３２１２および３２１４は、凝縮した液体（例えば、水）がベアリングハウジングに蓄積するか、ベアリングハウジングから排出されるか、またはその両方を可能にするように構成され得る。
【0118】
いくつかの実施形態では、ガスベアリングシステムは、ガススプリングシステムの高圧ポート（例えば、図２２の高圧ポート２２０５、図２３～図２４の高圧ポート２４０５、または図２５の高圧ポート２５０５）に結合することができる。例えば、ガススプリングからの圧縮ガスは、高圧ブリージング中にガススプリングから抽出され、任意選択で調整され、ベアリングガスとして使用され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のガススプリングの高圧ポートは、１つまたは複数のガスベアリングを供給し得るタンク３２０８などのリザーバに結合され得る。いくつかの実施形態では、同じパッケージ内の１つまたは複数のリニア発電機システム上に配置された１つまたは複数のガススプリングの高圧ポートは、共通のリザーバまたは他の手段を介して一緒に結合することができ、同じパッケージ内の１つまたは複数のリニア発電機システムの１つまたは複数のガスベアリングにガスを供給するように構成することができる。いくつかのそのような実施形態では、外部ガスコンプレッサは必要とされない場合があり（しかし、例えば、特に始動のためには、任意選択で含まれ得る）、したがって、さらなる機械システムを含む必要性を回避する。いくつかの実施形態では、外部ガスコンプレッサが含まれ、リニア発電機アセンブリの起動中、シャットダウン中、または保守中（例えば、ガススプリング内の圧力がガスベアリングにガスを供給するのに不十分な場合）にのみ使用される。タンク３２０８は、高圧ブリージングプロセスの性質のためにパルス化され得る（例えば、図２２の弁２２１５を介した）高圧ポートからのガスの圧力変動を低減するように構成およびサイズ設定されている。
【0119】
いくつかの実施形態では、補助システム３２５０は、任意選択でベアリングガスをガスベアリングに供給するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、リニア発電機の起動中に、ガススプリングシステムは、ガスベアリングとして機能するのに十分なガスをまだ提供しない場合があり（例えば、十分なベアリング剛性を有するために）、補助システム３２５０を使用して適切な圧力のベアリングガスを提供することができる。いくつかのそのような実施形態では、いったんガススプリングシステムが十分なベアリングガスを提供できると、補助システム３２５０は非アクティブ化されるが、いくつかの実施形態では、補助システム３２５０は、スタンバイモードのままであるか、または少なくともいくらかのベアリングガスを提供し続ける（例えば、ガススプリングシステムを補足する）ことができる。さらなる実施例では、補助システム３２５０は、リニア発電機システムが実質的にオフになっている（例えば、電力を生成していない）保守イベント中に適切な圧力および流れでベアリングガスを提供するように構成することができる。
【0120】
図２を参照すると、ベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７、またはそのサブセットは、例えば、それぞれ図２３、図２４および図２５の高圧ポート２３０５、２４０５、または２５０５、補助システム２９５０、またはその両方などの単一のベアリングガス源から供給され得る。いくつかの実施形態では、例えば、図２のベアリングハウジング２１６、２１７、２２６、および２２７のいずれかは、ガススプリング２９８またはガススプリング２９９のいずれかによって供給され得る。いくつかの実施形態では、パッケージ内に配置されている任意のガススプリングは、同じパッケージ内に配置されている任意のガススプリングによって供給され得、パッケージは、１つ以上の発電機アセンブリを含むことができる。図３３は、本開示のいくつかの実施形態による、発電機アセンブリ部分３３００の断面図を示す。発電機アセンブリ部分３３００は、トランスレータ３３６０、ステータ３３５０、ベアリングハウジング３３０２および３３０４、およびガスベアリング３３１２および３３１４を含む、統合リニア発電機システムの部分アセンブリを含む。トランスレータ３３６０は、剛体結合ピストンおよび剛性トランスレータを形成するための他のコンポーネントとして機能するチューブ３３６２、反応セクションに接触するように構成されたピストン３３６１、ガススプリングに接触するように構成されたピストン３３６４、およびステータ３３５０と電磁的に相互作用するように構成されたセクション３３６３を含む。チューブとして論じられているが、チューブ３３６２は、任意の適切な断面形状を有してもよく、したがって、ガスベアリング３３１２および３３１４は、対応する形状を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、チューブ３３６２は、長方形の断面を有することができ、したがって、ガスベアリング３３１２および３３１４は、環状ではなく平坦であり得る。いくつかの実施形態では、トランスレータ３３６０は、その長さの少なくとも一部にわたって１つまたは複数のテーパ領域を含む。例えば、トランスレータ３３６０は、反応ピストン３３６１からの高温熱伝達を受ける可能性がある。高温の結果として、トランスレータ３３６０は、最大許容エアベアリングクリアランスを超える熱膨張を経験する可能性がある。いくつかの実施形態では、トランスレータ３３６０は、トランスレータの熱膨張を補償するために１つまたは複数のテーパセクションを含むことができ、トランスレータおよびエアベアリングがある範囲の動作条件にわたって機能することを可能にする。
【0121】
ベアリングハウジング３３０２および３３０４は、それぞれ供給ライン（複数可）３３０３および３３０５からベアリングガスを受け取り、それぞれのガスベアリング３３１２および３３１４を形成するように構成されている。例えば、管状形状を参照すると、ベアリングハウジング３３０２および３３０４のそれぞれは、半径方向内向きの表面に配置され、それぞれの環状ガスベアリング３３１２および３３１４に接合するように構成されたベアリング表面を含むことができる。チューブ３３６２は、環状ガスベアリング３３１２および３３１４に接合するように構成された円筒形ベアリング表面を含むことができる。動作中、ガスベアリング３３１２および３３１４は、トランスレータ３３６０が、低いか、ほぼゼロか、またはゼロの摩擦で軸３３９０に沿って移動し、軸３３９０から離れる実質的な横方向（例えば、半径方向）の動きを防止するのを可能にする。例えば、ガスベアリング３３１２および３３１４は、動作中、ステータ３３５０（例えば、その鉄および銅部分）とセクション３３６３の間のモーターエアギャップ３３１６を維持するように構成することができる。ガスベアリング３３１２および３３１４、ならびにモーターエアギャップ３３１６は、任意の適切な厚さを有し得ることが理解されよう。例えば、一般に、厚さは、信頼性の高い動作を保証しながら、可能な限り薄くすることが好ましい。供給ライン（複数可）３３０３および３３０５は、ベアリングガスをベアリングハウジング３３０２および３３０４にそれぞれ送達するように構成された１つまたは複数のパイプ、チューブ、ホース、プレナム、任意の他の適切な導管、任意の適切なフィッティング、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、供給ライン３３０３および３３０５は、タンク（例えば、図３２のタンク３２０８）をそれぞれのベアリングハウジング３３０２および３３０４に結合する可撓性ホースまたは剛性チューブを含むことができる。いくつかの実施形態では、図示のように、ベアリングハウジング３３０２および３３０４は、重力、圧力（例えば、加圧ベアリングガスによるパージを介する）、または温度（例えば、凝縮液の蒸発を介する）に基づいて凝縮液を除去できるように構成されたそれぞれの排液ライン３３９２および３３９４を含む。排液ライン３３９２および３３９４は、例えば、バルブ、配管、ホース、チューブ、フィッティング、センサ、凝縮液蒸発プレート、およびベアリングハウジングから凝縮液を除去するための任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、排液ライン３３９２および３３９４は、重力を使用して凝縮液を除去することを可能にするためにそれぞれのベアリングハウジング３３０２および３３０４上に配置され得る（例えば、大気圧を超えるベアリングガス圧の有無にかかわらず、廃液ポートが開かれたときに凝縮相が流出することを可能にするためにベアリングハウジングまたはその近くに配置される）。いくつかの実施形態では、排液ライン３３９２および３３９４からの凝縮液は、リニア発電機アセンブリまたは、液体状態のリニア発電機アセンブリ、蒸気ステータ、もしくはその両方を囲い込むパッケージから除去される。例えば、ライン３３９２および３３９４からの凝縮液は、リニア発電機アセンブリまたはリニア発電機アセンブリを囲い込むパッケージから、液体として環境またはリザーバに移送され得る。さらなる実施例では、ライン３３９２および３３９４からの凝縮液は、リニア発電機アセンブリまたはリニア発電機アセンブリを囲い込むパッケージから、リニア発電機アセンブリまたはリニア発電機アセンブリを囲い込むパッケージからの排気中の蒸気として（例えば、蒸発を介して）移送され得る。
【0122】
いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方は、ステータ３３５０に堅固に取り付けられている。例えば、ベアリングハウジング３３０２および３３０４をステータ３３５０に堅固に取り付けることは、トランスレータ３３６０にかかる横方向（例えば、半径方向）の負荷を打ち消すのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方は、１つまたは複数のフレクシャ（例えば、１つまたは複数の方向における剛性を規定されている）、固定具、マウント、ファスナ、任意の他の適切なハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせを介して、ステータ３３５０に取り付けられ得る。例えば、ベアリングハウジングは、フレクシャに取り付けることができ、これが次に（例えば、マウントによって）ステータに結合され、フレクシャは、ベアリングハウジングが、位置合わせを維持しながら、縦揺れ、偏揺れ、または他の方法でトランスレータに適合することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方をステータ３３５０に取り付ける必要はなく、ドライバシリンダ、反応シリンダ、リニア発電機システムの他の任意の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方は、ステータ３３５０、ドライバシリンダ、反応シリンダ、リニア発電機システムの他の任意の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに取り付けることができる。
【0123】
説明すると、トランスレータ／エアベアリングシステムのカンチレバー設計は、トランスレータに与える制約を最小限にし、製品の設計と製造を、例えば位置合わせ不良に対してより耐性のあるものにする。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方は、反応シリンダまたはガススプリングシリンダに取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の一方または両方は、リニア発電機アセンブリの外部フレーム、ハウジング、またはブロックに取り付けることができる。
【0124】
いくつかの実施形態では、ベアリングガスは、実質的に半径方向内向きの方向（すなわち、軸３３９０に向けられた流線）でベアリングハウジング３３０２および３３０４を出るように（例えば、それぞれのガスベアリング３３１２および３３１４を形成するように）構成されている。ベアリングガスは、ベアリングハウジング３３０２および３３０４の多孔質セクション、ベアリングハウジング３３０２および３３０４内のダクトおよびオリフィス、またはそれらの組み合わせを通って流れ、それぞれのガスベアリング３３１２および３３１４に到達することができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング３３０２および３３０４は、例えば、トランスレータ３３６０との接触に対応するための、対応するベアリング表面でのコーティング、消耗層、乾燥フィルム潤滑剤、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングは、トランスレータの周りで（例えば、３６０°）完全かつ連続的に方位角方向に延びる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジングは、トランスレータの周りの方位角範囲に延びる１つまたは複数のベアリングセグメントを含む。例えば、ベアリングハウジングは、トランスレータの周囲に９０度の間隔で配置された４つのベアリングセグメントを含むことができ、ベアリングセグメント間に方位角のギャップがある。ベアリングハウジングは、任意の適切な数のギャップを有し、任意の適切な構成でトランスレータの周りに配置された任意の適切な数のベアリングセグメントを含むことができる。
【0125】
いくつかの実施形態では、トランスレータ３３６０は、トランスレータ３３６０を所定の位置に（例えば、軸方向、半径方向、方位角方向、またはそれらの組み合わせに）実質的にロックするために、ステータ３３５０、ベアリングハウジング３３０２、ベアリングハウジング３３０４、またはそれらの組み合わせの対応する機構と係合し得る１つまたは複数の機構を含むことができる。例えば、動作していないとき（例えば、保守、検査、または修理中）、トランスレータ３３６０は、ステータ３３５０に対して適切な軸方向位置に配置され、所定の位置にロックすることができる。トランスレータ３３６０は、機構（例えば、止まり穴、貫通穴、ノッチ、スロット、ピン、表面、任意の他の適切なボス機構またはくぼみ機構、またはそれらの任意の組み合わせ）を含むことができ、これは、トランスレータ３３６０が１つまたは複数の方向に移動するのを防ぐための対応する機構によって係合することができる。例えば、トランスレータ３３６０は、トランスレータ３３６０の軸方向運動を防止する１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数の止まり穴を含むことができる。さらなる実施例では、トランスレータ３３６０は、トランスレータ３３６０の軸方向の動きを妨げる１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数のノッチを含むことができる。
【0126】
図３４は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な発電機アセンブリ部分３４００の断面図を示す。発電機アセンブリ部分３４００は、シリンダ３４０２（例えば、反応シリンダ）、トランスレータ３４１０および３４２０、ステータ３４１７および３４２７、ベアリングハウジング３４１６および３４２６、ならびにシール３４１５および３４２５を含む、統合リニア発電機システムの部分アセンブリを含む。トランスレータ３４１０は、例えば、シール３４７９を備えたピストン３４１１、チューブ３４１２、およびセクション３４１３を含む。トランスレータ３４２０は、例えば、シール３４８９を備えたピストン３４２１、チューブ３４２２、およびセクション３４２３を含む。
【0127】
考察の目的で、発電機アセンブリ部分３４００は、シリンダ３４０２の軸方向の反対側に、両方とも弁なしで吸気ポートおよび排気ポートを有する、ユニフロー掃気を使用すると見なされる。したがって、考察の目的で、トランスレータ３４１０は、ピストン３４１１が吸気ブリージングポート３４１９を覆い、開放するので、吸気側のトランスレータと見なされる。さらに、考察の目的で、トランスレータ３４２０は、ピストン３４２１が排気ブリージングポート３４２９を覆い、開放するので、排気側のトランスレータと見なされる。本開示によれば、ユニフロー掃気以外の掃気技術が使用され得ることが理解されるであろう。
【0128】
シール３４１５および３４２５は、シリンダ３４０２とそれぞれのベアリングハウジング３４１６および３４２６との間のシールを提供する。いくつかの実施形態では、シール３４１５および３４２５は、シリンダ３４０２に対して（例えば、半径方向外面または軸方向外面上で）、またそれぞれのベアリングハウジング３４１６および３４２６の任意の適切な表面に対してシールする。例えば、それぞれのピストン３４１１および３４２１の後ろの（例えば、反応セクション３４９７から離れた）容積３４１８および３４２８は、それぞれ、吸気ガスおよび排気を含むことができる。状況によっては、反応バックセクション３４１８が大気に放出されることは望ましくない。なぜなら、その中の吸気ガスは、大気圧よりも高いブースト圧力であり、吸気ガスがシリンダ３４０２のボア３４０３から大気中に流出する可能性がある（例えば、その結果、吸気ガスが予混合されている場合、燃料を排出する可能性があり、したがってエネルギーを浪費する）からである。同様に、状況によっては、反応バックセクション３４２８が大気に放出されることは望ましくない。なぜなら、その中の排気ガスは高温であり、近くのコンポーネント（例えば、ステータ３４２７または他のコンポーネントなど）の性能が影響を受けることを引き起こす可能性があるからである。ベアリングハウジング３４１６および３４２６は、加圧ガスをそれぞれのガスベアリングに提供するので、対応するベアリングガスは、さらなるシールとして機能し、シリンダ３４０２のボア３４０３からのガスまたは容積３４１８および３４２８からのガスが対応するガスベアリングを通過するのを防ぐ。例えば、吸気ガスベアリングの圧力が、吸気システム内の圧力または容積３４１８内のいずれの圧力よりも大きい場合、吸気ガスは、制限されるか、または周囲（例えば、大気）へのリークが防止される。同様に、排気ガスベアリングの圧力が、排気システム内の圧力または容積３４２８内のいずれの圧力よりも大きい場合、容積３４２８内の排気ガスは、制限されるか、または周囲（例えば、大気）へのリークが防止される。シール３４１５および３４２５は、例えば、Ｏリング、クラッシュシール、ガスケット、フランジ、ねじ山、位置合わせ機構、合わせ許容度（例えば、気密に近い合わせ接合）、任意の他の適切なコンポーネントまたは機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。セクション３４８０および３４８１は、図３６および３７で拡大図を提供する。いくつかの実施形態では、シール３４１５、シール３４２５、またはその両方は、シリンダ３４０２、それぞれのベアリングハウジング３４１６および３４２６、またはそれらの組み合わせに全体的または部分的に統合され得る。例えば、シール３４１５および３４２５は、剛性コンポーネントまたはハウジング構造を含む必要はなく、合わせコンポーネント間にＯリングまたはガスケットを含むことができる。いくつかの実施形態では、シール３４１５、シール３４２５、またはその両方は、シリンダ３４０２に対して間接的にシールするように構成され得る。例えば、シールは、シリンダ３４０２に対してシールされている統合リニア発電機システムの別のコンポーネント（例えば、吸気または排気マニホールド）に対してシールすることができる。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ部分３４００は、図２に示されるように、１つまたは複数のリングコンプレッサを含むことができる。例えば、それぞれのリングコンプレッサは、それぞれのシール３４７９および３４８９と相互作用するために、シリンダ３４０２の各軸方向端部に配置することができる。
【0129】
図３５は、本開示のいくつかの実施形態による、発電機アセンブリ部分３５００の断面図を示す。発電機アセンブリ部分３２００は、図３４の発電機アセンブリ部分３４００と同様であり、吸気マニホールド３５９８が含まれ、シール３４１５は含まれていない。吸気マニホールド３５９８は、シリンダ３４０２およびベアリングハウジング３４１６にシールし、吸気マニホールドおよびシールとして機能する（例えば、図３４のシール３４１５と機能が類似している）。吸気ポート３４１９は、吸気マニホールド３５９８内に配置され、吸気ガスは、吸気マニホールド３４９８から吸気ポート３４１９に流れる。ベアリングガスまたはその一部は、ベアリングハウジング３４１６からガスベアリングに流れ込み、次に吸気マニホールド３５９８に流れ込むことができる。吸気マニホールド３５９８は、例えば、形状および配置の態様が、バックセクションにガスを含むように配置されている図２３～図２９のリザーバと類似していてもよい（ただし、例えば、ポートの配置、容積、および／または他の態様は異なり得る）。いくつかの実施形態では、排気マニホールドは、発電機アセンブリの排気側に含まれる（例えば、吸気側のインテークマニホールド３５９８と同様）。いくつかの実施形態では、マニホールドは、シリンダ、ベアリングハウジング、またはその両方と嵌合することができる。
【0130】
図３６は、本開示のいくつかの実施形態による、シール３４７９が吸気ポート３４１９の前に軸方向に配置されている（例えば、吸気ポートは反応セクション３４９７に対して閉じられている）、図３４のセクション３４８０の拡大図を示す。ガスベアリング３４７０のベアリングガスは、ベアリングガスでパージされたベアリングハウジング３４１６とトランスレータ３４１０（すなわち、ガスベアリング）との間のベアリングギャップ３４６１（例えば、ベアリングハウジング３４１６とトランスレータ３４１０との間の空間）を維持しながら、軸の両方向に流れることができる。したがって、（例えば、吸気ポートからの）吸気ガスとベアリングガスとの混合物が、ボア３４０３内のピストン３４１１の後ろ（例えば、反応バックセクション３４１８内）に存在することができ、ベアリングガスのみが、ステータ３４１７（例えば、大気に開放されている可能性がある）の近くに流出する。したがって、ベアリングハウジング３４１６およびシール３４１５は、ボア３４０３のガスを、シリンダ３４０２を取り巻く雰囲気からシールするように作用する。シール３４７９は、ピストン３４１１をシリンダ３４０２にシールし、図３４に示すように吸気ポートの前方に配置される。反応バックセクション３４１８は、ベアリングハウジング３４１６からシール３４７９まで延在し、また、シール３４１５およびシリンダ３４０２によって境界が定められている。トランスレータ３４１０が軸方向に平行移動するにつれて、反応バックセクション３４１８の容積が変化し、それに応じて境界作用（例えば、圧縮および膨張）を受ける可能性がある。反応バックセクション３４１８内のガスは、シール３４７９がポート３４１９の前方にある場合に反応バックセクション３４１８からポート３４１９に流れ込むことができる（例えば、ポート３４１８を通る流れは不安定である可能性がある）ベアリングガスと吸気ガスの混合物を（例えば、ブローバックおよびブローバイからのガスと共に）含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ベアリングガスは空気であり、反応バックセクション３４１８で吸気ガスと混合するあらゆるベアリングガスは、ボア３４０３内で反応を受ける吸気ガスに含まれる。例示的な実施例では、ベアリングギャップ３４６１に流れるベアリングガスの約半分は、反応バックセクション３４１８に流れ込み、反応セクション３４９７で反応を受ける可能性がある。空気がベアリングガスである場合、反応セクション３４９７に入るベアリングギャップ３４６１からのあらゆる空気は、吸気システムから吸気ポート３４１９に提供される吸気ガス混合物を片寄らせる。説明すると、リニア発電機からの排気ガス組成の測定値は、吸気ガス組成およびベアリングガス組成の両方を表し得る。反応バックセクション３４１８内の圧力は、ベアリングギャップ３４６１内のベアリングガスの圧力よりも低く、その結果、少なくともいくらかのベアリングガスがベアリングハウジング３４１６から反応バックセクション３４１８に流れる。
【0131】
図３７は、本開示のいくつかの実施形態による、シール３４１９が吸気ポート後ろの軸方向に配置されている（例えば、吸気ポートは反応セクション３４９７に対して開かれている）、図３４のセクション３４８１の拡大図を示す。セクション３４８１および３４８０は、トランスレータ３４１０の軸方向位置を除いて同じである。いくつかの実施形態では、シール３４１５は、この境界作用に影響を与えるようなサイズにすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、シール３４１５は、ブリージングポートが開いているとき（例えば、図３７に示されるように）、反応バックセクション３４１８内のガス圧が、（例えば、ベアリングガスの十分な流れを確保するために）ガスベアリングのガス圧よりも低くなるように構成されている。反応バックセクション３４１８は、図３７に例示的に示されるように、反応バックセクション３４１８の容積が最小であるとき（例えば、トランスレータ３４１０のＢＤＣ位置またはその近くで）最大圧力を示し得る。
【0132】
例示すると、所与の動作条件について、反応バックセクション３４１８の容積がＢＤＣで大きいほど、動作中の反応バックセクション３４１８の容積圧縮比および容積膨張比が低くなり、したがって、反応バックセクション３４１８の最大ガス圧が低下する。いくつかの実施形態では、反応バックセクション３４１８の容積は、反応バックセクション３４１８内の圧力がベアリングガス圧力よりも低くなることを保証するのに十分な大きさであると同時に、可能な限り低い圧力を達成する（例えば、境界作用を最小限にする）。例えば、説明すると、反応バックセクション３４１８のピーク圧力は低く保つことができ（例えば、３バール未満）、ピストン３４１１のストロークにわたる変動は比較的低く保つことができる（例えば、最大：最小圧力間で３：１未満の圧力比）。いくつかの実施形態では、反応バックセクション３４１８内の圧力は、１．２バールの吸気ガス圧力（例えば、ブースト圧力）で２バール未満に保たれる。いくつかの実施形態では、ガスベアリングは、ベアリングギャップ３４６１で３～４バールの圧力を達成するという最終目標をもって、６～１０バールの供給圧力でベアリングガスによって動作する。反応バックセクション３４１８内のガスの特性は、トランスレータ３４１０、ピストン３４１１、シリンダ３４０２、シール３４１５、ベアリングハウジング３４１６の空間的寸法、またはそれらの相対的寸法（例えば、それらギャップまたはクリアランス）、ならびにシール３４７９の位置およびトランスレータ３４１０の位置（例えば、ＴＤＣおよびＢＤＣの位置）によって影響され得る。図３７は、吸気側に関して示されているが、同じ機構を排気側で利用することができる。
【0133】
図３８は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な発電機アセンブリ部分の断面の拡大図を示す。ガスベアリングは、ベアリングハウジング３８２６とベアリングガスでパージされたトランスレータ３８２０（すなわち、ガスベアリング）との間のベアリングギャップ３８７１にベアリングガスの流れを提供することによって形成される。したがって、排気ガスとベアリングガスの混合物がボア３８０３内のピストン３８２１の後ろに存在する可能性があり、ベアリングガスのみがステータ３８２７の近くに流出する（例えば、これは大気に開放され得る）。シール３８２５は、ボア３８０３のガスを大気からシールするように作用する。シール３８２５は、トランスレータ３８２０の動きに対して固定され、シールホルダー３８７５にマウントされている。シール３８２５は、ホルダー３８７５に取り付けられて示されているが、シリンダ３８０２、リングコンプレッサ３８７６、任意の他の適切なコンポーネント、または任意の適切な組み合わせにマウントすることができる。シール３８８９（例えば、シーリングリングアセンブリ）は、シールと共に移動し、ピストン３８２１をシリンダ３８０２にシールする。反応バックセクション３８２８は、シール３８２５からシール３８８９まで延在し、また、リングコンプレッサ３８７６およびシリンダ３８０２によって境界が定められている。トランスレータ３８２０が軸方向に平行移動するにつれて、反応バックセクション３８２８の容積が変化し、それに応じて境界作用（例えば、圧縮および膨張）を受け得る。反応バックセクション３８２８内のガスは、ベアリングガスと排気ガスの混合物を含むことができ、この混合物は、シール３８８９がポート３８２９の前にある場合、反応バックセクション３８２８およびポート３８２９に出入りすることができる（例えば、ポート３８２９を通る流れが不安定であり得る）。例えば、いくつかの実施形態では、ベアリングガスは空気であり、反応バックセクション３８２８で排気ガスと混合するあらゆるベアリングガスは、排気システムおよび最終的には大気に排出されるガスに含まれる。例示的な実施例では、ベアリングギャップ３８７１に流れるベアリングガスの約半分が反応バックセクション３８２８に流れ込むことができる。説明すると、リニア発電機からの排気ガス組成の測定値は、吸気および排気ベアリングからの吸気ガス組成およびベアリングガス組成の両方を表し得る。反応バックセクション３８２８内の圧力は、ベアリングギャップ３８７１内のベアリングガスの圧力よりも低く、その結果、少なくともいくらかのベアリングガスがベアリングハウジング３８２６から反応バックセクション３８２８に流れる。ベアリングの機能を維持するために、ベアリング供給圧力より低いバックセクション３８２８の圧力を維持することが重要であり得る。これが重要である場合、排気マニホールド３８７９に対する曝露およびバックセクション３８３８との間のガス交換は、バックセクションの過圧を回避し得る。この実施形態では、ポート３８７７は、反応バックセクション３８２８を排気マニホールド３８７９に結合して、反応バックセクション３８２８に蓄積する圧力を制限する（例えば、ピストン３８２１およびシール３８８９が軸方向外向きにＢＤＣに向かって移動しているとき）。シール３８９９は、図示のように、シリンダ３８０２の外面とマニホールド３８７９との間をシールする。いくつかの実施形態では、これは、ピストン３８２１がＢＤＣにあるとき、バックセクション３８３８が依然としてポートおよび排気マニホールド３８７９とガス交換可能であるように軸方向に十分長いポート長さによって達成することができる。いくつかの実施形態では、バックセクション３８２８の過圧は、逆止弁によって回避することができる。
【0134】
リングコンプレッサ３８７６は、保守中の再配置または分解からシール３８８９を拘束するように構成されている。例えば、シール３８８９は、リングコンプレッサ３８７６内に軸方向に配置することができ、これは、保守、検査、設置、取り外し、交換、または他の非動作期間中に発生する任意の他の適切な活動中に軸方向および／または半径方向に移動することができる。スプリング３８７８は、リングコンプレッサ３８７６に（図３８のホルダー３８７５を介して）軸方向の力を加えるように構成されており、そのためリングコンプレッサ３８７６はシリンダ３８０２と接触したままである。図示のように、スプリング３８７８はベアリングハウジング３８２６を押すが、スプリング３８７８は任意の適切なコンポーネントに対して押すことができる。いくつかの実施形態では、スプリング３８７８は、単一のコンポーネントまたは単一のアセンブリとして、スプリングコンプレッサ３８７６および／またはホルダー３８７５と統合されている。いくつかの実施形態では、リングコンプレッサ３８７６は、例えば、Ｖバンド、クランプ、ボルト、ねじ、または任意の他の適切な機械的取り付け方法、または任意の組み合わせを使用して、シリンダに機械的に取り付けられている。いくつかの実施形態では、シール３８２５、ホルダー３８７５、リングコンプレッサ３８７６、およびスプリング３８７８は、（図３８に示されるように）１つの部分、複数の部分、または別個の部分として統合され得る。
【0135】
図３９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、リングコンプレッサ３９７５内にシール３９８９を備えた例示的な発電機アセンブリ部分３９００の断面図を示す。いくつかの実施形態では、シール（例えば、示されていないが、図３８のシール３８２５およびシールホルダー３８７５に類似している）は、図３９Ａに示される構成では（例えば、保守および検査中に）除去され得る。ベアリングギャップ３９７１は、ベアリングハウジング３９２６（例えば、ステータ３９２７にマウントされ得る）とトランスレータ３９２０（すなわち、ガスベアリング）との間に配置され、ベアリングガスでパージされ得る。シール３９８９（例えば、シーリングリングアセンブリ）は、ピストン３９２１をシリンダ３９０２のボア３９０３にシールし、図３９Ａに示されるように、排気ポート３９２９の外側に配置される。シール３９９９は、図示のように、シリンダ３９０２の外面とマニホールド３９７９との間をシールする。
【0136】
リングコンプレッサ３９７６は、保守中の再配置または分解からシール３９８９を拘束するように構成されている。例えば、図示のように、シール３９８９は、リングコンプレッサ３９７６内に軸方向に配置される（例えば、保守、検査、設置、取り外し、交換、または他の非動作期間中に発生する任意の他の適切な活動中に）。図示のように、シール３９８９は、（例えば、シール３９８９の摩耗に対応するために）シーリングリングアセンブリを形成するマルチパートシールを含む。いくつかの例示的な実施形態では、リングコンプレッサ３９７６は、シール３９８９へのアクセスを提供するために開くことができるクラムシェル構造を含む。他の例示的な実施形態では、リングコンプレッサ３９７６は、単一の部品からなり得て、シール３９８９へのアクセスを提供するために、邪魔にならないように軸方向に移動され得る。
【0137】
図３９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、リングコンプレッサ３９７６がシール３９８９から軸方向外向きに取り外された、図３９Ａの例示的な発電機アセンブリ部分３９００の断面図を示す。図示のように、リングコンプレッサ３９７６が半径方向外側に移動されて、シール３９８９は部分的に分解され、セグメントがピストン３９２１から取り外される。例えば、図３９Ｂに示される構成は、シール３９８９の検査もしくは交換、ピストン３９２１のランドもしくはリング溝の検査の間の時間、または発電機アセンブリの動作外のその他の適切な時間に対応し得る。いくつかの実施形態では、リングコンプレッサ３９７６は、リングセグメントを除去するために、半径方向外向き、軸方向外向き、またはその両方に移動するように構成されている。
【0138】
いくつかの実施形態では、図３４～図３９のシールおよびベアリングハウジングは、ガススプリングピストンおよびシリンダと共に使用され得る。例えば、図２２～図２９の文脈で論じられるように、リザーバは、シリンダとベアリングハウジングとの間のシールとして機能し得る。いくつかの実施形態では、シール（例えば、シール３４１１５、シール３４２５、またはその両方）、吸気マニホールド３２９８は、図２６～図２８に示される配置と同様に、ステータ（例えば、ステータ３４１７、ステータ３４２７）に対して嵌合するか、さもなければシールすることができる。
【0139】
いくつかの実施形態では、トランスレータ３９２０は、トランスレータ３９２０を所定の位置（例えば、軸方向、半径方向、方位角方向、またはそれらの組み合わせ）に実質的にロックするために、発電機アセンブリの対応する機構と係合し得る１つまたは複数の機構（図示せず）を含むことができる。例えば、図３９Ｂの構成では、トランスレータ３９２０は、（例えば、ステータ３９２７、ベアリングハウジング３９２６、シリンダ３９０２、またはそれらの機構に対して）発電機アセンブリの適切な軸方向位置に配置され、所定の位置にロックされ得る。トランスレータ３９２０は、機構（例えば、止まり穴、貫通穴、ノッチ、スロット、ピン、表面、任意の他の適切なボス機構またはくぼみ機構、またはそれらの任意の組み合わせ）を含むことができ、これは、トランスレータ３９２０が１つまたは複数の方向に移動するのを防ぐための対応する機構によって係合することができる。例えば、トランスレータ３９２０は、トランスレータ３９２０の軸方向運動を防止する１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数の止まり穴を含むことができる。さらなる実施例では、トランスレータ３９２０は、トランスレータ３９２０の軸方向の動きを妨げる１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数のノッチを含むことができる。
【0140】
図４０は、本開示のいくつかの実施形態による、シール４０６１を有する発電機アセンブリ部分４０００の断面図を示す。発電機アセンブリ部分４０００は、例えば、図３４の発電機アセンブリ部分３４００の片側に類似していてもよい。発電機アセンブリ部分４０００は、図示のように、マニホールド４０９８と、シリンダ４００２とベアリングハウジング４０１６との間をシールするシール４０６１とを含む。あるいは、シールは、マニホールド４０９８とベアリングハウジング４０１６との間をシールするように構成することができる（例えば、シール４０６２によって示される）。マニホールド４０９８は、（例えば、シール４０６２を使用して）シリンダ４００２にシールし、吸気ガスをポート４０１９に向けるか、または排気ガスをポート４０１９から向ける（例えば、発電機アセンブリマニホールド４０９８のどちら側に取り付けられているかに応じて）。ポート４０１９は、マニホールド４０９８内のシリンダ４００２に配置されている。ベアリングガスまたはその一部は、ベアリングハウジング４０１６からガスベアリングに流れ、次にマニホールド４０９８に流れることができる。マニホールド４０９８は、例えば、形状および配置の態様が、バックセクションにガスを含むように配置されている図２３～図２８のリザーバと類似していてもよい（ただし、例えば、ポートの配置、容積、および／または他の態様は異なり得る）。いくつかの実施形態では、シール４０６１は、取り外し可能であり得るハッチ４０９９を含む。例えば、ハッチ４０９９は、ピストン４０１１、シール４０７９、またはチューブ４０１２の端部の保守を可能にする。
【0141】
図４１は、本開示のいくつかの実施形態による、ベアリングハウジングに対してシールする吸気マニホールドを有する発電機アセンブリ部分４１００の断面図を示す。発電機アセンブリ部分４１００は、例えば、図３４の発電機アセンブリ部分３４００の片側に類似していてもよい。発電機アセンブリ部分４１００は、図示のように、シリンダ４１０２とベアリングハウジング４１１６との間をシールするマニホールド４１９８を含む。マニホールド４１９８は、シール４１６２を使用してシリンダ４１０２にシールし、シール４１６１を使用してベアリングハウジング４１１６にシールし、吸気ガスをポート４１１９または排気に向けるか、または排気ガスをポート４１１９から向ける（例えば、発電機アセンブリマニホールド４１９８のどちら側に取り付けられているかに応じて）。ポート４１１９は、マニホールド４１９８内のシリンダ４１０２に配置されている。ベアリングガスまたはその一部は、ベアリングハウジング４１１６からガスベアリングに流れ、次にマニホールド４１９８に流れることができる。マニホールド４１９８は、例えば、形状および配置の態様が、バックセクションにガスを含むように配置されている図２３～図２９のリザーバと類似していてもよい（ただし、例えば、ポートの配置、容積、および／または他の態様は異なり得る）。いくつかの実施形態では、マニホールド４１９８は、取り外し可能であり得るハッチ４１９９を含む。例えば、ハッチ４１９９は、ピストン４１１１、シール４１７９、またはチューブ４１１２の端部の保守を可能にする。
【0142】
平行移動アセンブリまたは「トランスレータ」は、ガス容積の膨張と圧縮をステータとの電磁相互作用に結合して電力を生成するアクチュエータである。したがって、トランスレータは、圧力および電磁力の下で移動し、ステータの位相で起電力（ｅｍｆ）を生成し（例えば、ステータによって生成された起電力に逆に反応し）、名目上リニアの移動経路を実現し、そして動作サイクル中に発生する熱的および機械的負荷に耐えることができる。
【0143】
図４２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なトランスレータ４２００の側面図を示す。図４３は、本開示のいくつかの実施形態による、トランスレータ４２００の軸方向端面図を示す。図４３の軸方向端面図は、方向４２０１から取られている。トランスレータ４２００は、ピストン４２１１および４２１４が堅固に結合されている（例えば、ボルト締め、ねじ込み、クランプ、または溶接されている）チューブ４２１２を含む。トランスレータ４２００は、ステータとの所望の電磁相互作用を可能にするための機構（例えば、磁石）を含むことができるセクション４２１３を含む。いくつかの実施形態では、図示のように、トランスレータ４２００はまた、任意選択で、位置インデックス、アンチクロッキングベアリング表面、またはその両方を提供するようにそれぞれ構成されたレール４２１５および４２１６を含む。いくつかの実施形態では、トランスレータ４２００はレールを含まず、方位角方向の十分なアンチクロッキング剛性が、（例えば、図４９の文脈で説明されるように）ステータとトランスレータとの間の電磁相互作用を介して提供される。いくつかの実施形態では、トランスレータ４２００またはそのコンポーネントは、軸４２９０に関して対称であり得る（例えば、軸４２９０を中心とする円形形状、ファスナパターン、レールの配置、および回転対称性を有する他の態様を含む）。いくつかの実施形態では、トランスレータ４２００またはそのコンポーネントは、軸４２９０に関して対称である必要はない。いくつかの実施形態では、セクション４２１３、ピストン４２１１、およびピストン４２１４は、チューブ４２１２と実質的に同じ直径を有し得る。いくつかの実施形態では、セクション４２１３、ピストン４２１１、およびピストン４２１４は、チューブ４２１２よりも小さいか大きいかの両方である、異なる直径を有し得る。図示のように、トランスレータ４２００は、２つのピストン４２１１および４２１４を含む。いくつかの実施形態では、ピストン４２１４は、図２２のガススプリング２２９８などのドライバセクションと接触するように構成されている。同じ軸方向位置に配置されるように図４２に示されているが、いくつかの実施形態では、レールは、２つ以上の軸方向位置または領域に含まれる。ピストン４２１１と４２１４は同じであってもよいが、同じである必要はない。例えば、ピストン４２１１および４２１４は、サイズ（例えば、直径、軸方向の長さ）、機構、シールの数（例えば、１つのリング、または複数のリング）、取り付け（例えば、異なるファスナまたはファスナの向き）が異なり得る。さらなる実施例では、ピストン４２１１は、反応セクションに接触するように配置することができ、したがって、ピストン４２１４よりも高い温度、より大きな熱流束、またはその両方に対応するように構成されている。図示のように、トランスレータ４２００は、ベアリングハウジング、ガスベアリングに供給するためのガス通路、またはベアリングに接合するように構成された表面以外のベアリングコンポーネント（例えば、ガスベアリング）を含まない。
【0144】
レール４２１５は、例えば、位置指示またはインデックス付けのための機構を含むことができる表面４２３０と、アンチクロッキングベアリング表面を含むことができる表面４２３１および４２３２とを含む。アンチクロッキングベアリング表面４２３１および４２３２は、方位角方向に力を受けることができる（例えば、それらの面は方位角方向に垂直またはほぼ垂直である）。レール４２１６は、例えば、位置指示またはインデックス付けのための機構を含むことができる表面４２４０と、アンチクロッキングベアリング表面を含むことができる表面４２４１および４２４２とを含む。いくつかの実施形態では、トランスレータは、本開示に従って、トランスレータの周りに任意の適切な方位角または軸方向の位置決めを有する、０、１、２、または３つ以上のレールを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、トランスレータは、複数の位置指示を提供するために（例えば、冗長性、精度、対称性、またはそれらの組み合わせのために）２つ以上のレールを含むことができる。いくつかの実施形態では、トランスレータ４２００は、アンチクロッキングレールまたはアンチクロッキング機構を含む必要はない。いくつかの実施形態では、アンチクロッキングレールなしで、トランスレータとステータとの間の磁気相互作用は、方位角方向に適切なアンチクロッキング剛性を提供し得る。いくつかの実施形態では、例えば、アンチクロッキングレール４２１５および４２１６なしで、位置インデックス付け機構は、トランスレータ４２００に直接取り付けられるか、または直接組み込まれ得る（例えば、チューブ４２１２に直接取り付けられるか、または直接組み込まれる）。いくつかの実施形態では、アンチクロッキングレール４２１５および４２１６なしで、例えば、位置は、ステータとセクション４２１３との間の電磁相互作用によって決定され得る。いくつかの実施形態では、表面４２３１、４２３２、４２４１、および４２４２は、対応するアンチクロッキングベアリング（例えば、アンチクロッキングガスベアリングを含むことができる）に接合するように構成されている。アンチクロッキングベアリングは、方位角方向に剛性を提供するため、トランスレータの方位角運動を防止または低減する。いくつかの実施形態では、表面４２３０または４２４０は、位置指示またはインデックス付けのための機械加工された機構、位置指示またはインデックス付けのための磁気テープ、光学的または電気的位置センサ、位置指示またはインデックス付けのための他の任意の適切な機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、ステータに対するトランスレータの位置を感知することは、トランスレータのセクション４２１３の磁気機構の１つまたは複数の列の位置を感知することによって、外部位置インデックス付け機構を使用せずに決定され得る。例えば、ステータとトランスレータの相対位置を決定するために、逆起電力（ｅｍｆ）を１つまたは複数の相巻線で測定することができる。さらなる実施例では、制御信号（例えば、電流を印加するためのパルス幅変調信号）、測定された電流、またはその両方を使用して、ステータとトランスレータの相対位置を決定することができる。
【0145】
いくつかの実施形態では、トランスレータ４２００は、トランスレータ４２００を所定の位置（例えば、軸方向、半径方向、方位角方向、またはそれらの組み合わせ）に実質的にロックするために、発電機アセンブリの対応する機構と係合し得る１つまたは複数の機構を含むことができる。例えば、動作していないとき（例えば、保守、検査、または修理中）、トランスレータ４２００は、（例えば、ステータ、ベアリングハウジング、シリンダ、またはそれらの機構に対して）発電機アセンブリの適切な軸方向位置に配置され、所定の位置にロックすることができる。トランスレータ４２００は、機構（例えば、止まり穴、貫通穴、ノッチ、スロット、ピン、表面、任意の他の適切なボス機構またはくぼみ機構、またはそれらの任意の組み合わせ）を含むことができ、これは、トランスレータ４２００が１つまたは複数の方向に移動するのを防ぐための対応する機構によって係合することができる。例えば、トランスレータ４２００は、トランスレータ４２００の軸方向運動を防止する１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数の止まり穴を含むことができる。さらなる実施例では、トランスレータ４２００は、トランスレータ４２００の軸方向の動きを妨げる１つまたは複数のピンと係合するように構成された１つまたは複数のノッチを含むことができる。
【0146】
図４４は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ領域４４０２、および任意選択のスペーサ４４７０を有する例示的なトランスレータ４４００の側面断面図を示す。図示のように、示されている端部４４５０は、（例えば、シール４４６１を有する）ピストン４４６０に結合されているスペーサ４４７０に結合されている。ピストン４４６０は（例えば、圧縮および／または化学反応からの）比較的高温のガスと接触し得るので、ベアリング表面４４１０は、不均一な軸方向温度場を示す可能性があり、これは、半径方向に不均一な熱膨張を引き起こし得る。いくつかの実施形態では、トランスレータチューブ４４０１は、不均一な半径方向の拡張を可能にして、所望のベアリングクリアランス（例えば、ガスベアリングの厚さ）を維持するように構成されたテーパ領域を含むことができる。例えば、テーパ領域４４０２は、第１の外径（ＯＤ１）４４１１を有するトランスレータチューブの部分と、第２の外径（ＯＤ１より大きいＯＤ２）４４１３を有するトランスレータチューブの第２の部分との間に軸方向に配置される。説明すると、動作中、パワーシリンダピストン（例えば、反応セクションピストン）からの熱伝達、圧縮ガスおよび反応後ガスへの曝露からの熱伝達、あるいはその両方が、スペーサ４４７０（例えば、これには、ピストン４４６０またはトランスレータチューブ４４０１の熱伝導率よりも低い熱伝導率が含まれ得る）によってトランスレータチューブに対して低減され得る。状況によっては（例えば、テーパ領域がない場合）、熱膨張の大きさにより、直径が最大許容直径よりも大きくなり、十分なガスベアリングクリアランスが維持され得る。トランスレータ４４００のテーパ領域４４０２は、この熱膨張を補償するので、ガスベアリングが一定の動作条件範囲（例えば、トランスレータチューブの軸方向温度プロファイル）にわたって機能できるようになる。テーパ領域４４０２は、例えば、直線遷移（例えば、円錐形）、区分的線形遷移（例えば、複合円錐形）、湾曲遷移（例えば、任意の適切な曲率、連続的または区分的）、その他の適切な遷移、またはそれらの任意の組み合わせまたは複合遷移などの、任意の適切な形状プロファイルを含むことができる。いくつかの実施形態では、トランスレータ４４００は、スペーサ４４７０を含む必要はなく、ピストン４４６１は、トランスレータチューブ４４０１に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ピストンは、少なくとも２つの別個のコンポーネント、ピストンセクション４４６０、および熱容量などを含んで材料特性が異なる、異なる材料でできていてもよい任意選択のカラーセクション（図示せず）を含むことができる。例示的な実施形態では、ピストンカラーは、トランスレータ４４０１をピストン４４６０の高温からより遠くに隔離するのに役立つ。
【0147】
本開示のいくつかの実施形態によれば、低熱伝導率材料が、トランスレータチューブ４４０１の端面とピストン４４６０との間に挿入され得る。例えば、低熱伝導率材料は、セラミックまたは金属製のシートまたはリング（例えば、ガスケットに似ている）であってもよい。この材料は、（例えば、動作中）圧縮荷重を支えるように構成されているが、（例えば、熱伝達を減らすために）断熱性がある。絶縁材料は、例えば、セラミック材料または金属などの任意の適切な材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、ピストン（例えば、より耐熱性の材料でできている）の長さは比較的長く、トランスレータチューブの軸方向端面をシリンダの反応セクションの熱からさらに遠ざける。
【0148】
例えば、一方または他方の合わせ面にくぼみを含めることによって、ポケットを形成して熱伝達を低減するのを助けることができる。凹みは、ピストン、トランスレータチューブ、またはその両方において、切断、打ち抜き、プレス、機械加工、またはその他の方法で形成することができる。さらなる実施例では、熱伝達を低減するために、断熱材料の層を接合面に挿入することができる。断熱材料は、例えば、セラミック（例えば、織られたまたは繊維状のセラミック布またはガスケット）を含むことができる。いくつかの実施形態では、ピストンの全部または一部は、より耐熱性のある材料（例えば、インコネルまたはセラミック）を含む。いくつかの実施形態では、ピストンの軸方向の長さを増加させると、トランスレータチューブの端面がシリンダの反応セクションからさらに離れて移動し、その結果、トランスレータへの熱伝達が低下する。ピストンとトランスレータチューブとの間の接合は、反応セクションピストン、ドライバセクションピストン、または熱伝達を低減することが望まれる他の任意の適切なピストンに対応し得ることが理解されよう。
【0149】
説明すると、動作中、パワーシリンダピストン（例えば、反応セクションピストン）からの熱伝達、圧縮ガスおよび反応後ガスへの曝露からの熱伝達、あるいはその両方が、スペーサ４４７０（例えば、これには、ピストン４４６０またはトランスレータチューブ４４０１の熱伝導率よりも低い熱伝導率が含まれ得る）によってトランスレータチューブに対して低減され得る。状況によっては（例えば、テーパ領域がない場合）、熱膨張の大きさにより、直径が最大許容直径よりも大きくなり、十分なガスベアリングクリアランスが維持され得る。トランスレータ４４００のテーパ領域４４０２は、この熱膨張を補償するので、ガスベアリングが一定の動作条件範囲（例えば、トランスレータチューブの軸方向温度プロファイル）にわたって機能できるようになる。テーパ領域４４０２は、例えば、直線遷移（例えば、通常の円錐形）、区分的線形遷移（例えば、複合円錐形）、湾曲遷移（例えば、任意の適切な曲率、連続的または区分的）、その他の適切な遷移、またはそれらの任意の組み合わせまたは複合遷移などの、任意の適切な形状プロファイルを含むことができる。
【0150】
いくつかの実施形態では、図示のように、トランスレータ４４００は、本開示のいくつかの実施形態による、ポケット４４７１、または他の凹部機構を含む。ピストン４４６０は、図示のように、スペーサ４４７０への接合面（あるいは、例えば、スペーサが含まれていない場合はトランスレータチューブ４４０１の接合面）の周りに方位角方向に配置された１つまたは複数のポケット４４７１を含む。ポケット４４７１は、スペーサ４４７０またはトランスレータチューブ４４０１の端面とピストン４４６０の合わせ面との間の接触面積を減少させる。ポケット４４７１などのくぼみは、例えば、ポケット、溝、止まり穴、スロット、または接合面で圧縮荷重をまだ分散しながら接触面積を減らすように構成されたその他の適切な形状などの任意の適切な形状であり得る。いくつかの実施形態では、スペーサ４４７０、トランスレータチューブ４４０１、またはその両方は、凹部機構を含む。例えば、スペーサ４４７０、トランスレータチューブ４４０１、またはその両方は、トランスレータチューブ４４０１の端面とピストン４４６０の合わせ面との間の接触面積を減少させる連続的な溝を含むことができる。溝は、例えば、正方形、円形、三角形、台形、複合、またはその他の適切な形状などの、任意の適切な断面形状を含むことができる。いくつかの実施形態では、溝は連続的である必要はなく、分割され得るか、またはポケットを含み得る。
【0151】
いくつかの実施形態では、冷却空気は、１つまたは複数の表面またはコンポーネントを冷却するためにトランスレータに向けられる（例えば、図２の２６２８または図３８の３８９８）。例えば、プレナムは、冷却空気をベアリング表面に向けてベアリング表面を冷却し、熱変形または熱膨張を低減することができる。
【0152】
いくつかの実施形態では、ピストンは、シールの下流の（例えば、トランスレータチューブへの）ブローバイガスの悪影響を低減、制限、分散、またはさもなければ制御するための機構またはコンポーネントを含むことができる。これの実施例は、スペーサ４４７０とともに図４４に示されている。いくつかの実施形態では、ピストン４４６０は、図６に示される機構を含むか、またはそれを備えて構成され得る。いくつかの実施形態では、図示のように、［スライドに基づいて図６の説明を挿入する］
【0153】
図４５は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なトランスレータチューブ４５１０の端部、およびカンチレバー断面を有するレール４５１２の側面断面図を示す。例えば、レールは、トランスレータの回転運動を拘束するように、および／または位置測定のためにエンコーダテープをマウントするように構成され得る。いくつかの実施形態では、レールの厚さはトランスレータチューブの厚さに匹敵し得るので、レールは、トランスレータチューブの局所的な剛性を増加させることが可能であり得る（例えば、少なくともレールが取り付けられている場所で）。いくつかの実施形態では、レールがレールの全長にわたってトランスレータチューブに堅固に結合されている場合、レールはレールの端部で比較的大きな局所応力を受ける可能性がある（したがって、例えば、その結果ベアリング表面の変形を引き起こす）。いくつかの実施形態では、レールは、レールの一部に沿ってのみトランスレータに取り付けられ、レールのカンチレバー部分は、チューブに取り付けられない。したがって、カンチレバー部分を有するレールは、トランスレータアセンブリの剛性にあまり寄与せず、また、引き起こされる変形はより少ない可能性がある。例えば、圧縮荷重（例えば、トランスレータチューブに作用する高圧によって引き起こされる）の下では、完全に取り付けられたレールによって提供される剛性の増加により、ガスベアリング動作と互換性のない真円でない形状の局所的な変形が生じる可能性がある。いくつかの実施形態では、この変形によって最も影響を受けるベアリング表面の部分は、レールの一部を片持ちにすることによってレールの剛性から切り離され得る。図４５のトランスレータチューブ４５１０は、取り付けられた部分４５０４およびカンチレバー部分４５０２を有するレール４５１２に結合されている。トランスレータチューブ４５１０は、カンチレバー部分４５０２のない完全に取り付けられたレールを有するトランスレータチューブよりも局所的な応力が少ない。参考のために、トランスレータチューブ４５１０に取り付けられたピストン４５６０を示す。
【0154】
図４６は、本開示のいくつかの実施形態による、ファスナ４６０５を介してピストン４６５０に結合された例示的なトランスレータチューブ４６０１の端部の斜視図を示す。トランスレータチューブ４６０１は、シール４６０２（例えば、Ｏリング、ガスケット、または他のシール材料）を使用してピストン４６５０にシールされる。図示のように、ファスナ４６０５は、ピストン４６５０を通ってピストン面４６５１からトランスレータチューブ４６０１の軸方向端部に軸方向に延びるように配向されている。いくつかの実施形態では、ピストン４６５０は、例えば、ガススプリングピストンとすることができる。
【0155】
図４７は、本開示のいくつかの実施形態による、斜めに向けられたファスナ４７０５を介してピストン４７５０に結合された例示的なトランスレータチューブ４７０１の端部の斜視図を示す。トランスレータチューブ４７０１は、ピストン４７５０にシールされている。いくつかの実施形態では、ポケット４７０７は、ピストン４７５０（例えば、図示のように）、トランスレータチューブ４７０１、またはその両方に含まれる。図示のように、ファスナ４７０５は、（例えば、軸方向に対して）斜めの角度に向けられ、トランスレータチューブ４７０１の側面を通ってピストン４７５０内に延びる。いくつかの実施形態では、ピストン４７５０は、例えば、反応セクションピストンとすることができる。例えば、ファスナ４７０５がピストン４７５０の裏側に係合するため（例えば、ピストン面４７０８から離れて）、形成される隙間の容積が少なくなり、熱伝達、反応消炎、またはその両方が減少され得る。
【0156】
斜めに向けられたファスナは、軸方向に対してゼロ以外の角度で方向付けられる（例えば、軸方向に平行または垂直ではない）。いくつかの実施形態では、斜めに向けられたファスナは、軸方向に比較的短いピストンを可能にする（例えば、ピストンは、ファスナの全長に対応する必要はなく、突出した長さのみに対応すればよい）。いくつかの実施形態では、斜めに向けられたファスナは、（例えば、トルクをかけられたときの所望のボルト張力／伸びのために）所望の長さのファスナを使用しながら比較的短いピストン長さを可能にし、これにより、より短いトランスレータ、より短い総発電機アセンブリ長さ、またはその両方が可能になる。
【0157】
いくつかの実施形態では、ファスナ（例えば、斜めに向けられたファスナ）は、正反対に対向して（例えば、半径方向に対向して）配置され得る。例えば、いくつかのそのような実施形態では、各ファスナからの半径方向の張力の寄与は、反対側のファスナによってバランスが取られ、したがって、正味の軸方向クランプ荷重のみが生じる。いくつかの実施形態では、対向する斜めに向けられたファスナ４４３０の使用は、最小の長さおよび質量でピストンジョイントに十分な軸方向クランプ荷重を可能にする。ピストンは、任意の適切な数のファスナを使用して、任意の適切な配置で、任意の適切な角度に向けられて、トランスレータチューブに取り付けることができる。例えば、ファスナ（例えば、斜めに向けられたファスナ）は、ピストンの周りに方位角方向に等間隔に配置され得る。さらなる実施例では、斜めに向けられたファスナはグループ化することができ、グルーピングはピストンの周りに間隔を置いて配置される。いくつかの実施形態では、トランスレータの軸方向に平行または垂直な向きのファスナを使用することができる。いくつかの実施形態では、異なる配向または不均一な間隔を有するファスナを使用することができる。
【0158】
いくつかの実施形態では、ピストンの軸方向の長さは、ピストン表面からトランスレータのベアリング表面への熱伝達を低減するか、さもなければ制限するように選択され得る。
【0159】
図４８は、本開示のいくつかの実施形態による、トランスレータ４８００および追加のコンポーネントの端面図を示す。トランスレータ４８００は、トランスレータ４８００のトランスレータチューブに少なくとも部分的に堅固に取り付けられたレール４８１６を含む。ベアリングギャップ４８４５および４８４６は、それぞれ、レール４８１６とベアリングハウジング４８４１および４８４２との間に配置される。ベアリングギャップ４８４５および４８４６は、トランスレータ４８００の方位角位置を維持または他の方法で拘束するためのガスベアリングとして機能するのに適した圧力を有するベアリングガスで満たされるように構成されている（例えば、動作中または他のプロセス中）。
【0160】
ベアリングハウジング４８４１および４８４２は、対応するガスベアリングに接合するように構成され、ガスベアリングは、次に、レール４８１６の対応する表面に接合する。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング４８４１および４８４２は、トランスレータ４８００に対して静止している。例えば、ベアリングハウジング４８４１および４８４２は、トランスレータの横方向の動きを拘束するためのベアリングハウジングであるステータ、トランスレータの横方向の動きを拘束するためのベアリングハウジング（例えば、図３３のベアリングハウジング３３０２および３３０４）、フレームシステム、任意のその他の適切な据え付けコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに、堅固にマウントされる（例えば、固定される）か、柔軟にマウントされる（例えば、フレクシャを介してマウントされる）か、または統合される（例えば、単一部品とする）ことができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング４８４１および４８４２は、トランスレータ４８００の向きに方位角剛性を提供する（例えば、トランスレータ４８００の方位角回転に対して、したがって方位角アンチクロッキングを提供する）対応するガスベアリングを生成するように構成されている。図示のように、供給ライン４８７１および４８７２は、ベアリングガス（例えば、１気圧を超えるコンプレッサまたはガススプリングから供給される加圧ベアリングガス）をそれぞれのベアリングハウジング４８４１および４８４２に供給するように構成されている。いくつかの実施形態では、接触ベアリングは、ガスベアリングの代わりに、またはそれに加えて含まれ得る。例えば、ベアリングハウジング４８４１および４８４２の一方または両方は、代わりに、レール４８１６に接触するように構成されたベアリング表面を含み得るか、さもなければ、レール４８１６が軸方向にスライドすることを可能にしながら、レール４８１６の方位角回転を制限し得る。いくつかの実施形態では、２つ以上のレール、３つ以上のガスベアリングハウジング、またはその両方が提供され、トランスレータの方位角回転を拘束するように構成することができる。例えば、第２のレールおよび対応するベアリングハウジングは、第１のレールおよび対応するベアリングハウジングから１８０°に配置することができる。いくつかの実施形態では、レールおよびベアリングハウジングは必要とされない場合がある。例えば、リニア発電機システム内の別の機構またはコンポーネント（例えば、ステータ）は、トランスレータの方位角回転を拘束することができる。
【0161】
位置センサ４８４０は、レール４８１６の相対位置または絶対位置（したがって、例えば、トランスレータ４８００の他の機構の相対位置）を感知するように構成されている。いくつかの実施形態では、トランスレータ４８００は、剛性アセンブリである（例えば、各コンポーネントが、振動、圧力誘起ひずみ、または他の小さな摂動以外は実質的に同じ速度で移動する）。いくつかの実施形態では、例えば、位置センサ４８４０は、エンコーダ読み取りヘッド（例えば、磁気または光学エンコーダ読み取りヘッド）とすることができ、レール４８１６は、対応するエンコーダテープ（例えば、磁気または光学テープ）を含む。いくつかの実施形態では、位置センサ４８４０は、エンコーダ読み取りヘッド（例えば、磁気または光学エンコーダ読み取りヘッド）を含むことができ、レール４８１６は、位置を指示するための１つまたは複数のインデックス付け機構を含む。いくつかの実施形態では、位置センサ４８４０は、トランスレータ４８００に対して静止しており、したがって、ステータ、シリンダ、ベアリングハウジング、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに対するトランスレータの相対運動を感知することができる。例えば、位置センサ４８４０は、ステータ、ベアリングハウジング、構造フレームシステム、任意のその他の適切な据え付けコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせに堅固にマウントされる（例えば、固定される）か、柔軟にマウントされる（例えば、フレクシャを介してマウントされる）か、または統合される（例えば、単一部品とする）ことができる。位置センサ４８４０は、絶対センサ、相対センサ、インクリメンタルセンサ、トランスレータ４８００の位置を測定するための他の任意の適切なセンサタイプ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、複数のレール、複数の位置センサ、またはその両方が含まれ得る。例えば、第２のレールおよび対応する位置センサは、第１のレールおよび対応する位置センサから１８０°に配置することができる。いくつかの実施形態では、レールおよび位置センサは必要とされない場合がある。例えば、リニア発電機システム内の別の機構またはコンポーネント（例えば、ステータ）は、トランスレータの相対位置または絶対位置を決定することができる。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング４８４１および４８４２は、凝縮した液体（例えば、空気からの凝縮した水）をベアリングハウジングから排出することを可能にするための機構を含み得る。
【0162】
図４９は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なトランスレータ４９００およびステータ４９７０の断面図、ならびに拡大領域４９８０を示す。図４９の断面図は、軸方向位置でのものであり、トランスレータチューブ４９０２、磁石アセンブリ４９０３、およびステータ４９７０を示す。磁石アセンブリ４９０３は、トランスレータチューブ４９０２に結合されている（例えば、圧入、固着、粘着、（例えば、接着）、ラッピング、または剛性アセンブリを形成するための他の技術を使用する）。ステータ４９７０は、例えば、相巻線およびステータ歯（例えば、鉄または鋼、積層シート）を含むことができる。ステータ４９７０は、トランスレータ４９００の磁石アセンブリ４９０３とエアギャップ４９７２を形成する。ステータ４９７０とトランスレータ４９００アセンブリの磁気抵抗は、エアギャップ４９７２のサイズに比例する。エアギャップ４９７２は、ステータ４９７０対トランスレータ４９００アセンブリの電磁相互作用に直接影響する。いくつかの実施形態では、ステータ４９７０は、ステータ４９７０の軸方向長さまたはその一部を継続する方位角ギャップ４９７１を含むことができ、トランスレータ４９００の磁石アセンブリ４９０３は、磁石アセンブリ４９０３の軸方向長さまたはその一部を継続する対応する方位角ギャップ４９０１を含むことができる。ステータのギャップ（例えば、ギャップ４９７１）および磁石アセンブリのギャップ（例えば、ギャップ４９０１）は、方位角方向に位置合わせすることができ、動作中に、ステータ４９７０に対する磁気アセンブリ４９０３の方位角位置（したがって、例えば、トランスレータ４９００およびステータ４９７０の相対位置）を維持するように作用し得る。ステータ４９７０およびトランスレータ４９００は、トランスレータのアンチクロッキングを提供するように構成された、任意の適切な数の対応するギャップを含み得る（例えば、トランスレータは１つまたは複数のギャップを含むことができ、ステータは１つまたは複数のギャップを含み得る）。ステータとトランスレータの対応するギャップが方位角方向にずれていると、電磁力が発生してギャップが整列する。例えば、領域４９８０の拡大図の破線の磁石アセンブリは、方位角のずれを示し、復元力ＦＲが生成されることになる。いくつかの実施形態では、ステータの１つまたは複数のギャップは、（例えば、相巻線から離れて配線されるワイヤのための開かれた経路を提供することによって）配線のために相巻線を通過させることを可能にし得る。図４９にはほぼ等しいものとして示されているが、ギャップ４９７１とギャップ４９０１は方位角の長さが等しい必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、ギャップ４９７１およびギャップ４９０１は、異なる方位角長さを有してもよく、それらの対応する中心線方位角位置は位置合わせすることができる。いくつかの実施形態では、ギャップ４９０１、ギャップ４９７１、またはその両方は、誘電体材料を包含するか、またはそれを含み得る。例えば、ギャップ４９０１は、プラスチックの「ダミー」磁石で完全にまたは部分的に満たされてもよい。さらなる実施例では、ギャップ４９７１は、ルーティングのために通過される相巻線を導くためのプラスチックコンポーネントを含み得る。
【0163】
図５０は、本開示のいくつかの実施形態による、トランスレータ５０００およびステータ５０５０の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ステータ５０５０は、トランスレータ５０００の軸方向運動中（例えば、レール５０１６がステータ５０５０と軸方向に一致する場合）、それぞれのレール５０１６、および任意選択で追加のレールを収容するための１つまたは複数の逃がし５００４を含むことができる。いくつかの実施形態では、トランスレータ５０００とステータ５０５０との間のエアギャップは、１つまたは複数の逃がし５００４内で維持される必要はない。いくつかの実施形態では、ステータは、トランスレータの軸方向運動中にトランスレータの対応する機構に対応するために１つまたは複数の逃がしを含む。例えば、ステータの一部は、トランスレータとの（例えば、所定の磁気抵抗および寸法許容度を有する）エアギャップを形成するように構成されているが、ステータの他の部分は、トランスレータとのエアギャップを必要としない。いくつかの実施形態では、逃がし５００４は必要とされない。例えば、逃がしが必要ないようにレールの高さとエアギャップの組み合わせを十分なものにすることができる。さらなる実施例では、レールは、レールがステータ内で移動しないような位置でトランスレータに取り付けることができる。
【0164】
図５１は、本開示のいくつかの実施形態による、トランスレータ５１００およびベアリングハウジング５１５０の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング５１５０は、トランスレータ５１００の軸方向運動中（例えば、レール５１１６がベアリングハウジング５１５０と軸方向に一致するか、さもなければ重なる場合）、レール５１１６および他の任意のレールを収容するための１つまたは複数の５１０４を含むことができる。図５１に示すように、ベアリングハウジング５１５０とトランスレータ５１００との間に半径方向に配置されたガスベアリングは、１つまたは複数の逃がし５１０４に延在しない。いくつかの実施形態では、ベアリングハウジング５１５０とトランスレータ５１００との間に半径方向に配置されたガスベアリングは、１つまたは複数の逃がし５１０４に延在する。いくつかの実施形態では、図示のように、ベアリングハウジング５１５０はクラムシェルタイプの構造であり、図５１に示すように、２つのコンポーネントが互いに結合して完全なベアリングハウジング５１５０を形成する。明瞭さと説明の容易さのため、本特許出願の図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、各機構の実際のまたは相対的なサイズを反映していないことに留意されたい。ベアリングハウジングは、例えば、円形、長方形、多角形、湾曲、または単一のセグメントまたは複数のセグメントを含む任意の他の形状などの任意の適切な形状であり得る。本開示では円筒形として示されているが、トランスレータ「チューブ」は、その軸方向の長さに沿った任意の適切な断面形状または断面形状プロファイルを含むことができる。例えば、トランスレータチューブは、ベアリング表面である外面を含み得、ベアリング表面は、平坦か、円形か、湾曲しているか、区分化されているか、またはベアリングギャップが形成されてガスベアリングを含むことができる他の任意の適切なプロファイルであり得る。いくつかの実施形態では、ガスベアリングは、逃がし５１０４を含む必要はない。例えば、レールは、レールがガスベアリング内で移動しないような位置でトランスレータに取り付けることができる。
【0165】
冷却システムは、リニア発電機およびハウジングの様々な部分への冷却流体の分配（例えば、空冷用）を容易にするように構成されている。以下の説明は主に空冷システムに言及しているが、冷却システムは、本開示に従って、任意の適切な冷却流体（例えば、ガス、液体、またはそれらの組み合わせ）を分配および調整することができることが理解されよう。冷却は、化学的プロセス（例えば、燃料と空気の反応）、圧縮および膨張プロセス（例えば、作動流体の圧縮作用）、機械的プロセス（例えば、摩擦、または粘性効果から）、電気プロセス（例えば、パワーエレクトロニクスまたは電気部品のオーム損失）、またはそれらの組み合わせによる、熱の形でのエネルギー伝達を打ち消すために実行することができる。
【0166】
図５２は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な冷却システム５２００のシステム図を示す。例示的な冷却システム５２００は、フィルタ５２０２、ダクト５２０３、熱交換器５２０４、ファン５２０６、冷却ジャケット５２５０～５２５４、ダクト５２６０、任意のその他の適切なダクト（例えば、プレナム、マニホールド、チューブ、配管、およびフィッティング）、ルーバー、センサ、任意の他の適切なコンポーネント（図示せず）、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。
【0167】
ファン５２０６は、周囲空気または別の適切なガス源を、フィルタ５２０２、ダクト５２０３、および熱交換器５２０４を通して引き込むように構成され、これらは、ファン５２０６の上流または下流に任意の適切な順序で配置することができ、任意の適切な配置の冷却ジャケット５２５０、５２５１、５２５２、５２５３、および５２５４に空気を提供することができる。図５２に例示的に示されるように、冷却空気は、冷却ジャケット５２５０（例えば、反応セクションを収容するシリンダ）に供給され、そこから空気はダクト５２６０に入り、ダクト５２６０は、冷却ジャケット５２５１および５２５２（例えば、それぞれのステータに配置されている）、ならびに冷却ジャケット５２５３および５２５４（例えば、それぞれのガススプリングに配置されている）に並行してガスを分配する。冷却ガスが各冷却ジャケット５２５０～５２５４を通って流れるとき、冷却ガスの温度はそれに応じて、熱負荷、冷却ガスの質量流量、および冷却ガスの熱物性に基づいて、上昇する可能性がある。
【0168】
いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４は、発電機アセンブリ５２９０のコンポーネントをカプセル化し、囲み、または他の方法で覆い隠すプレナムを含む。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４は、発電機アセンブリ５２９０のコンポーネントを冷却するように構成された内部通路、チューブ、ホース、冷却プレート、フィン、または他の冷却機構を含む。例えば、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０は、シリンダの周囲および外側に方位角方向に配置された円筒形シュラウドを含み、シリンダの外側に空気流を導く。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５３および５２５４はそれぞれ、それぞれのガススプリングシリンダの周囲および外側に方位角方向に配置されたそれぞれの円筒形シュラウドを含み、それぞれのガススプリングシリンダの外側に空気流を導く。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５１および５２５２は、発電機アセンブリ５２９０のそれぞれのステータに統合されている。例えば、冷却ジャケット５２５１および５２５２は、それぞれのステータの内部の通路（例えば、ステータの鉄の歯の通路）を含むことができる。
冷却ジャケットは、マニホールド、シュラウド、ベーン、任意のその他の適切な流れ方向付け機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ファン５２０６から提供される空気は、冷却ジャケット５２５０～５２５４内の任意の適切な経路に沿って方向付けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４はすべて、ダクト５２６０から並列に空気を受け取ることができる。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４のいくつかは、互いに並列に、および冷却ジャケット５２５０～５２５４の他の１つまたは複数の冷却ジャケットと直列に空気を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４は、任意の適切な順序で直列に配置されている。例えば、順序および配置は、熱負荷、温度制限、配管経路、またはそれらの組み合わせに依存し得る。リニア発電機システムは、（例えば、冷却ジャケット５２５０～５２５４とは別の）専用の冷却経路を有する、図５２に示されていないコンポーネントを含むことができる。例えば、パワーエレクトロニクス、制御システムエンクロージャ、またはその両方を（例えば、冷却ジャケットを使用して）個別に冷却できる。いくつかの実施形態では、冷却システム５２００からの空気流を使用して、パワーエレクトロニクスおよび制御エンクロージャを周囲に対して正圧に維持し、電子部品の動作に有害である可能性のあるほこりおよび他の粒子から電子部品を保護することができる。いくつかの実施形態では、電子部品を冷却するために使用される空気流は、冷却空気からの水分および粒子を低減するための加熱およびフィルタリングを含む、様々な方法で処理され得る。さらなる実施例では、トランスレータのセクションを個別に冷却することができる。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０の下流のいくらかの冷却空気は、他の冷却目的（例えば、汎用冷却、ステータ冷却、ベアリング冷却、トランスレータ冷却）のためにダクト５２６０から離れるように向けられ得る。
冷却ジャケットは、マニホールド、シュラウド、ベーン、任意のその他の適切な流れ方向付け機構、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ファン５２０６から提供される空気は、冷却ジャケット５２５０～５２５４内の任意の適切な経路に沿って方向付けることができる。例えば、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４はすべて、ダクト５２６０から並列に空気を受け取ることができる。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４のいくつかは、互いに並列に、および冷却ジャケット５２５０～５２５４の他の１つまたは複数の冷却ジャケットと直列に空気を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４は、任意の適切な順序で直列に配置されている。例えば、順序および配置は、熱負荷、温度制限、配管経路、またはそれらの組み合わせに依存し得る。リニア発電機システムは、（例えば、冷却ジャケット５２５０～５２５４とは別の）専用の冷却経路を有する、図５２に示されていないコンポーネントを含むことができる。例えば、パワーエレクトロニクス、制御システムエンクロージャ、またはその両方を（例えば、冷却ジャケットを使用して）個別に冷却できる。いくつかの実施形態では、冷却システム５２００からの空気流を使用して、パワーエレクトロニクスおよび制御エンクロージャを周囲に対して正圧に維持し、電子部品の動作に有害である可能性のあるほこりおよび他の粒子から電子部品を保護することができる。いくつかの実施形態では、電子部品を冷却するために使用される空気流は、冷却空気からの水分および粒子を低減するための加熱およびフィルタリングを含む、様々な方法で処理され得る。さらなる実施例では、トランスレータのセクションを個別に冷却することができる。いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０の下流のいくらかの冷却空気は、他の冷却目的（例えば、汎用冷却、ステータ冷却、ベアリング冷却、トランスレータ冷却）のためにダクト５２６０から離れるように向けられ得る。
【0169】
いくつかの実施形態では、ダクト５２０３からの吸気ガス（例えば、フィルタリングされている）は、吸気ガス（例えば、空気）の圧力を増加させるブーストブロワー５２１０に提供され得る。いくつかの実施形態では、追加のフィルタを提供して、ブーストブロワー５２１０に入る前に空気をさらにフィルタリングすることができる（例えば、より高い関連する圧力降下によるより細かいグレードのフィルタ）。いくつかの実施形態では、吸気ガスは、追加のフィルタの有無にかかわらず、フィルタ５２０２の上流でブーストブロワー５２１０に迂回される。次に、吸気ガスは、熱交換器５２０４を介して（例えば、ブーストブロワー５２１０の後にガスを冷却するために）、それから吸気システムの他の適切なコンポーネントに向けることができ、その後発電機アセンブリ５２９０の吸気ブリージングポートに入る。いくつかの実施形態では、熱交換器５２０４は、ガス対ガス熱交換器、ガス対液体熱交換器、またはそれらの組み合わせとすることができる。
【0170】
いくつかの実施形態では、冷却ジャケット５２５０～５２５４のいくつかまたはすべては、本開示に従って、省略され、組み合わされ、または他の方法で図５２に示されるものから変更され得る。いくつかの実施形態では、図５２に示されていない追加の冷却ジャケットが含まれ得る。例えば、冷却ジャケットは、１つまたは複数のベアリングハウジング、シール、マニホールド、または他のシステムのコンポーネント（例えば、制御システムのパワーエレクトロニクス、または制御システムの処理装置）に冷却を提供するために含まれ得る。
【0171】
いくつかの実施形態では、冷却システムは、シリンダ、ベアリングハウジング、トランスレータ、または他の適切なコンポーネントの一部を冷却または加熱して、ベアリングのクリアランスおよび摩擦が損傷、摩耗、またはその両方を最小限に抑えるのに十分に低いままであるのを助けるように構成することができる。例えば、ベアリングギャップは、熱効果、軸外荷重、または他の摂動による接触からの摩擦損失を被ることなく、可能な限り薄くなるように選択することができる。
【0172】
いくつかの実施形態では、冷却システム５２００は、トランスレータを冷却するための冷却サブシステムを含む。例えば、圧縮ガスシステムは、トランスレータの対流冷却を提供するためにトランスレータ表面（例えば、そのベアリング表面）に圧縮ガスを提供するために含まれ得る。いくつかの実施形態では、冷却システム５２００は、わずかに加熱された（例えば、環境温度を超える温度に加熱された）ガスを１つまたは複数のコンポーネントに提供するように構成されている。例えば、冷却システム５２００は、湿度保護を提供するために（例えば、結露を回避するために）、エレクトロニクス（例えば、エンクロージャまたはラック内の）にわずかに加熱された空気を提供し得る。いくつかの実施形態では、冷却システム５２００は、流路を制御してコンポーネントの優先的な加熱または冷却を可能にする１つまたは複数の制御可能なアクチュエータを含む。
【0173】
フレームシステムは、位置、位置合わせ、またはその両方を維持し、統合リニア発電機システムのコンポーネントのたわみに対する剛性を提供するように構成されている。例えば、発電機アセンブリの据え付けコンポーネントは、動作中の相対運動を防ぐためにフレームシステムに固定することができる。いくつかの実施形態では、例えば、リニア発電機は、ガスベアリングおよび比較的厳密な空間許容度を使用して動作することができる。したがって、構造的影響（例えば、コンポーネントの重量とマウント）、周期的な圧力負荷、軸外負荷、熱膨張、およびその他の動作上の影響を考慮した空間配置と位置合わせの維持は、低摩擦で長時間の動作にとって重要である。例えば、フレームシステムは、任意の適切な方向（例えば、軸方向、方位角方向、半径方向、またはそれらの任意の組み合わせ）に沿った位置合わせを提供することができる。
【0174】
図５３は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なフレームシステム５３００の上面図を示す。例示的なフレームシステム５３００は、端部部材５３０１および５３０２、軸方向部材５３０３、任意の他の適切なコンポーネント（図示せず）、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、フレームシステム５３００は、軸５３５０に関して対称であるか、または部分的に対称である（例えば、軸の周りで発電機アセンブリが中心に置かれる）。いくつかの実施形態では、軸方向部材５３０３は、フレームシステム５３００に対する軸方向剛性、軸５３５０に沿ったコンポーネントの軸方向位置合わせ（例えば、発電機アセンブリのコンポーネントは、軸方向部材５３０３にマウントすることができる）、またはその両方を提供する。いくつかの実施形態では、端部部材５３０１および５３０２は、それぞれのガススプリングシリンダからの力に反作用するように構成されている。例えば、ガススプリングは、軸方向外側に向かってそれぞれのガススプリングヘッドに大きな力を及ぼすことができる（例えば、トランスレータが外側にあり、ガススプリングが圧縮されている場合）。したがって、端部部材５３０１および５３０２、ならびに軸方向部材５３０３は、対応する軸方向の力に対して反作用するように構成することができる。軸方向部材５３０３は、溶接、ろう付け、固定（例えば、ボルト締め）、またはその他の方法で端部部材５３０１および５３０２に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、軸方向部材５３０３の端部部材５３０１および５３０２への取り付けは、（例えば、タイロッドまたは溶接物の使用によって）強固にすることができる。いくつかの実施形態では、軸方向部材５３０３と端部部材５３０１および５３０２との間で開いている領域は、コンポーネントをフレームシステム５３００に上から（例えば、クレーンまたは他の昇降装置を使用して）取り付けることを可能にすることによって、リニア発電機システムの比較的容易な製造を可能にする。
【0175】
図５４は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なフレームシステム５４００の側面図を示す。例示的なフレームシステム５４００は、端部部材５４０１および５４０２、軸方向部材５４０３、横方向部材５４０４、任意の他の適切なコンポーネント（図示せず）、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、フレームシステム５４００は、縦方向の剛性、横方向の剛性、方位角方向の剛性、またはそれらの組み合わせを発電機アセンブリのコンポーネントに提供する。いくつかの実施形態では、例えば、フレームシステム５４００は、軸５４５０に関して対称であるか、または部分的に対称である（例えば、軸の周りで、発電機アセンブリが中心に置かれるか、そうでなければ位置合わせされ得る）。いくつかの実施形態では、軸方向部材５４０３は、フレームシステム５４００に対する軸方向剛性、軸５４５０に沿ったコンポーネントの軸方向位置合わせ（例えば、発電機アセンブリのコンポーネントは、軸方向部材５４０３にマウントすることができる）、またはその両方を提供する。いくつかの実施形態では、横方向部材５４０４は、マウント位置、横方向剛性、軸方向剛性、またはそれらの任意の組み合わせをリニア発電機のコンポーネントに提供する。いくつかの実施形態では、端部部材５４０１および５４０２は、それぞれのガススプリングシリンダからの力に対して反作用するように構成されている。例えば、ガススプリングは、軸方向外側に向かってそれぞれのガススプリングヘッドに大きな力を及ぼすことができる（例えば、トランスレータがＢＤＣ位置の近くにあり、ガススプリングが圧縮されている場合）。したがって、端部部材５４０１および５４０２は、対応する軸方向の力に反作用するように構成することができる。軸方向部材５４０３は、溶接、ろう付け、固定（例えば、ボルト締め）、またはその他の方法で端部部材５４０１および５４０２に取り付けることができる。横方向部材５４０４は、溶接、ろう付け、固定（例えば、ボルト締め）、またはその他の方法で軸方向部材５４０３に取り付けることができる。フレームシステムは、軸方向部材５４０３に対して任意の適切な角度で配置された任意の適切な数の横方向部材を含むことができる。横方向部材の軸方向間隔は、保守（例えば、ベアリング、ピストン、リング、ステータ、およびその他の主要コンポーネントへのアクセス）を容易にするのに十分であり得る。
【0176】
いくつかの実施形態では、フレームシステムは、リニア発電機システムのコンポーネントを収容するように配置された１つまたは複数のアクセス領域を含む。フレームシステム５４００は、第１のリニア電磁機械（ＬＥＭ）を受け入れるための１つまたは複数の部材のアクセス領域５４９１、第２のＬＥＭを受け入れるための１つまたは複数の部材のアクセス領域５４９３、シリンダを受け入れるための１つまたは複数の部材のアクセス領域５４９２、ガススプリングシリンダを受け入れるための１つまたは複数の部材のアクセス領域５４９０、およびガススプリングシリンダを受け入れるための１つまたは複数の部材のアクセス領域５４９４を含む。フレームシステム５４００は、１つまたは複数の部材の間に１つまたは複数の開口部を含み、１つまたは複数の開口部は、アクセス領域５４９０～５４９４に対応する。アクセス領域５４９０および５４９４は、軸方向に（例えば、軸５４５０に沿って）位置合わせされるか、横方向に（例えば、軸５４５０に対して）位置合わせされるか、またはその両方とすることができる。
【0177】
図５５は、本開示のいくつかの実施形態による、発電機アセンブリ５５５０に結合されたフレームシステム５５００を含む例示的なアセンブリの側面図を示す（例示の目的で断面図に示されている）。例示的なフレームシステム５５００は、端部部材５５０１および５５０２、軸方向部材５５０３、横方向部材５５０４、任意の他の適切なコンポーネント（図示せず）、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含む。発電機アセンブリ５５５０は、フレームシステム５５００に固定することができる。例えば、発電機アセンブリ５５５０のコンポーネント（例えば、１つまたは複数のシリンダ、１つまたは複数のステータ、１つまたは複数のベアリングハウジング、１つまたは複数のシール）は、１つまたは複数の横方向部材５５０４、軸方向部材５５０３、端部部材５５０１、端部部材５５０２、またはそれらの組み合わせの両方に、位置合わせされるか、取り付けられるか、またはその両方がなされ得る。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ５５５０のコンポーネントは、マウントコンポーネント、フレクシャコンポーネント、またはそれらの組み合わせを使用して、１つまたは複数の横方向部材５５０４、軸方向部材５５０３、端部部材５５０１、端部部材５５０２、またはそれらの組み合わせに位置合わせされるか、固定されるか、またはその両方がなされ得る。いくつかの実施形態では、横方向部材は、発電機アセンブリまたはそのコンポーネントを収容するように構成された開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の横方向部材、またはすべての横方向部材は、任意の適切なプレート、支持体、またはトラス設計を含むことができる。例えば、横方向部材は、単純な梁（例えば、溶接されたボックス梁）、開口部を備えたプレート、または他の任意の適切な設計を含むことができる。いくつかの実施形態では、各それぞれの横方向部材は、それぞれの横方向部材の周辺に延びる開口部を含むことができ、開口部は、発電機アセンブリまたはその一部を収容するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、各横方向部材の開口部は、横方向部材の上部まで延在することができ、したがって、発電機アセンブリまたはその一部を上部から横方向に挿入することができる。さらなる実施例では、発電機アセンブリの一部は、フレームシステムの１つまたは複数の開口部またはその部材を介して挿入、設置、または除去することができる。
【0178】
例示的なフレームシステム５５００は、マウント５５９０および５５９１を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのマウントをフレームに取り付けることができる。例えば、リニア発電機は、１つまたは複数の周波数範囲で動作することができ、少なくとも１つのマウントは、リニア発電機からの振動を減衰させることができる。図示のように、マウント５５９０および５５９１は、フレームシステム５５００に取り付けられている。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ５５５０は、１つまたは複数の周波数範囲で動作し、マウント５５９０および５５９１は、リニア発電機からの振動を（例えば、１つまたは複数の周波数範囲で）減衰させることができる。マウント５５９０および５５９１は、本開示のいくつかの実施形態に従って、別個であり、マウントシステムの一部であり、組み合わされ、省略され、または他の方法で修正され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のマウントは、フレームシステム５５００を輸送するためのローラーまたはホイールを含み得る。
【0179】
発電機アセンブリ５５５０は、図示のように、シリンダ５５５１（ガススプリング）、ベアリングハウジング５５５２、トランスレータ５５５３、ステータ５５５４、ベアリングハウジング５５５５、シリンダ５５５６、トランスレータ５５５７、ベアリングハウジング５５５８、ステータ５５５９、ベアリングハウジング５５６０、およびシリンダ５５６１（ガススプリング）を含む。ベアリングハウジング５５５２および５５５５、トランスレータ５５５３、ならびにステータ５５５４は、第１のＬＥＭを形成し、ベアリングハウジング５５５８および５５６０、トランスレータ５５５７、ならびにステータ５５５９は、第２のＬＥＭを形成する。いくつかの実施形態では、第１のＬＥＭおよび第２のＬＥＭは、フレームシステム５５００を使用して互いに位置合わせされる。いくつかの実施形態では、ステータ５５５４およびステータ５５５９は、フレームシステム５５００、フレームシステム５５００が置かれるアセンブリテーブルおよび関連する器具、またはその両方を用いて互いに位置合わせされる。例えば、第１のＬＥＭは、第２のＬＥＭに対して横方向に位置合わせされ得る（例えば、第１および第２のＬＥＭのそれぞれのステータのステータボアを位置合わせするために）。さらなる実施例では、第１のＬＥＭは、第２のＬＥＭに軸方向に位置合わせされる（例えば、第１のＬＥＭと第２のＬＥＭとの間の長手方向の間隔を設定するために）。例示的な実施例では、フレームシステム５５００を使用してコンポーネントを互いに位置合わせする場合、これは、コンポーネントを互いに対して、およびフレームシステム５５００に対して相対的に配置して、所望の位置合わせを達成することを伴う。一旦配置されると、関連するコンポーネントは、取り付け、機械的係合、フレームシステム５５００によって画定される境界、フレームシステム５５００によって拘束されるか、さもなければ固定される１つまたは複数の他のコンポーネントによって課される制約によって、また、コンポーネントをフレームシステム５５００に拘束または固定するための他の適切なメカニズム、またはそれらの任意の組み合わせによって、拘束されるか、さもなければ固定され得る。
【0180】
発電機アセンブリ５５５０は、例えば、図２の発電機アセンブリ２００と同じであっても、類似していてもよい。いくつかの実施形態では、発電機アセンブリ５５５０は、互いに結合され得るが、結合される必要はない１つまたは複数のサブアセンブリを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、ステータ５５５４および５５５９（例えば、対応するベアリングハウジングが接続されているかどうかにかかわらず）をフレームシステム５５００にマウントすることができる。シリンダ５５５１、５５５６、および５５６１もフレームシステム５５００にマウントして、対応するステータ５５５４および５５５９に位置合わせすることができる。したがって、フレームシステム５５００は、発電機アセンブリ５５５０のコンポーネントの位置合わせまたは位置合わせの維持を助けることができる。いくつかの実施形態では、フレームシステム５５００は、位置決め機構（例えば、ピン）、マウント機構（例えば、穴パターン、ねじ切りスタッド）、位置合わせ機構（例えば、調整可能なマウント）、またはそれらの組み合わせを含むことができ、これらは、発電機アセンブリの対応する機構と係合することができる。
【0181】
例示的な実施例では、リニア発電機は、構造フレーム（例えば、フレームシステム５５００）、シリンダ（例えば、図２のシリンダ２０２）、第１のＬＥＭ（例えば、図２のＬＥＭ２５６）、および第２のＬＥＭ（例えば、図２のＬＥＭ２５２）を含むことができる。シリンダは、構造フレームの中央領域に取り付けることができる。第１のＬＥＭは、シリンダの第１の長手方向側に配置され、構造フレームに取り付けられている。第２のＬＥＭは、シリンダの第２の長手方向側に配置され、構造フレームに取り付けられている。第２の長手方向側は、第１の長手方向側の反対側にある。第２のＬＥＭは第１のＬＥＭに位置合わせされ、シリンダは第１のＬＥＭと第２のＬＥＭに位置合わせされる。他の実施形態では、第１のＬＥＭは第２のＬＥＭに位置合わせされ、シリンダは第１のＬＥＭおよび第２のＬＥＭに位置合わせされる。例えば、図２のリニア発電機２００の任意の適切なコンポーネントは、構造フレームおよび対応するマウントコンポーネントを使用して互いに位置合わせすることができる。さらなる実施例では、リニア発電機は、構造フレームに取り付けられ、第１のＬＥＭ（例えば、図２のＬＥＭ２５６）に位置合わせされた第１のガススプリングシリンダ（例えば、図２のシリンダ２０４）、および構造フレームに取り付けられ、第２のＬＥＭ（例えば、図２のＬＥＭ２５２）に位置合わせされた第２のガススプリングシリンダ（例えば、図２のシリンダ２０５）をさらに含み得る。さらなる実施例では、構造フレームは、構造フレームへのシリンダの挿入、構造フレームへの第１のＬＥＭの挿入、および構造フレームへの第２のＬＥＭの挿入、ならびに構造フレームへの他のコンポーネントの挿入を可能にする、上面の１つまたは複数の開口部を含むことができる。さらなる実施例では、シリンダ（例えば、図２のシリンダ２０２）は、１つまたは複数のフレクシャ、マウント、または両方によって（例えば、図５６～図５８に示されるように）構造フレーム（例えば、フレームシステム５５００）に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、補助装置を構造フレームに取り付けることができる。例えば、１つまたは複数のパワーエレクトロニクスシステムをフレームシステムの外側、ステータの近くにマウントして、コネクタの長さを減らし、オーム損失を減らし、電磁干渉（ＥＭＩ）を減らすことができる。さらなる実施例では、吸気システム（燃料システムの有無にかかわらず）、排気システム、またはその両方をフレームシステムの上部にマウントすることができる。さらなる実施例では、発電機アセンブリのテスト、操作、またはその両方に必要な各コンポーネントを、フレームシステムにマウントすることができる。フレームシステム５５００は、発電機アセンブリのコンポーネントへのアクセスの便宜を図るための（例えば、アセンブリ、保守、またはその両方のための）、図５４のフレームシステム５４００と同様のマウント領域を含む。図示のように、フレームシステム５５００は、フレームシステム５５００に（例えば、非動作状態での圧縮予荷重の有無にかかわらず）圧縮力を提供するように構成されたタイロッド５５０９を含む。フレームシステムは、本開示のいくつかの実施形態によれば、１つのタイロッドまたは２つ以上のタイロッドを含むことができるが、タイロッドを含まなくてもよい。いくつかの実施形態では、フレームシステム（例えば、フレームシステム５５００）は、フレーム部材の伸びを所定の範囲（例えば、２５０ミクロン未満、５００ミクロン未満、１ｍｍ未満、５ｍｍ未満、またはその他の適切な範囲）内に制限するように構成されている。例えば、熱および圧力の影響から生じる応力のために、フレームシステムは１つまたは複数の方向にひずみを受ける可能性がある。ひずみは、準定常（例えば、サイクルと比較して比較的大きな時間スケールで発生する）または周期的またはほぼ周期的（例えば、サイクルの動作に起因する）である可能性がある。フレームシステム５５００は、シリンダ、ステータ、ベアリングハウジング、任意の他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせの中心線を維持しながら、１つまたは複数のコンポーネントに対する追従（例えば、軸方向追従）を提供するように構成され得る。
【0182】
図５６は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なフレームシステム５６００の端面図を示す。例えば、フレームシステム５６００は、図５３のフレームシステム５３００および図５４のフレームシステム５４００に類似したものであり得る。端部部材５６０１は、開口部５６０６（例えば、ガススプリングシリンダを収容するため）および機構５６０４を含む。例示的な機構５６０４は、軸方向部材５６０３の取り付け位置の近くに配置された切り欠きを含み、開口部５６０６の近くの端部部材５６０１の部分と軸方向部材５６０３の取り付け位置の近くの端部部材５６０１の部分との間の剛性を低下させる。例えば、統合リニア発電機システムの動作中、ガススプリングシリンダは、開口部５６０６の近くの端部部材５６０１に外向きに向けられた軸方向の力を与えることができる。機構５６０４は、軸方向部材５６０３が受ける軸方向の力をそれに応じて低減することを可能にし得る。例えば、機構５６０４は、開口部５６０６と軸方向部材５６０３との間の端部部材５６０１の部分がフレクシャとして機能することを可能にし得る。さらなる実施例では、機構５６０４は、軸方向部材５６０３に伝達される力を低減し、したがって、軸方向部材５６０３が経験するたわみを低減する。対応するトランスレータがＢＤＣまたはその近くにあるとき、端部部材５６０１は大きな軸方向の力を受ける可能性があり、これにより軸方向部材５６０３がたわむ可能性がある。機構５６０４は、軸方向部材５６０３への力の伝達、したがってたわみを低減する。軸方向部材５６０３のたわみの低減は、フレームシステム５６００に結合されたコンポーネントの位置合わせを維持するのに役立ち得る。図５６には示されていないが、端部部材５６０１は、ボルトパターン、ボルト円、１つまたは複数の突出スタッド（例えば、ねじ付きスタッド）、１つまたは複数の位置決め機構（例えば、ピン、穴、スロット）、または任意の他の適切なマウント機構を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、端部部材５６０１および５６０２は、対応するガススプリングシリンダ（例えば、対応する保持パターンを備えた対応するフランジを有する）をマウントするための穴パターンを含む。いくつかの実施形態では、機構５６０４を含める必要はない。
【0183】
図５７は、本開示のいくつかの実施形態による、端部部材５７０２、ガススプリングシリンダ５７０３、およびヘッド５７０５を含む、例示的な統合リニア発電機システムの部分の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ガススプリングシリンダ５７０３は、端部部材５７０２の開口部に接合する。例えば、端部部材５７０２およびガススプリングシリンダ５７０３は、１つまたは複数の対応する位置決め機構５７１０を含むことができる。位置決め機構５７１０は、例えば、スタッドの配置、ピンの配置、穴の配置、スロットの配置、端部部材５７０２とガススプリングシリンダ５７０３の相対位置を拘束するための他の適切な機構、またはそれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えば、位置決め機構５７１０は、端部部材５７０２およびガススプリングシリンダ５７０３のそれぞれにおける対応するボルト円、ならびに一方のコンポーネントの一組の位置決めピンおよび他方のコンポーネントの対応する穴を含むことができる。いくつかの実施形態では、ガススプリングシリンダ５７０３は、端部部材５７０２に接合するように構成されたフランジ５７０６を含むことができる。フランジ５７０６は、ガススプリングシリンダ５７０３上に、またはその一部として、任意の適切な軸方向位置に配置することができる。例えば、フランジ５７０６は、ヘッド５７０５および端部部材５７０２に接合することができる。さらなる実施例では、フランジ５７０６は、ヘッド５７０５と比較して、シリンダ５７０３の遠位端に配置することができる。さらなる実施例では、フランジ５７０６は、高圧ポート、低圧、冷却ジャケット、またはそれらの組み合わせに衝撃を与えないように配置することができる。いくつかの実施形態では、端部部材５７０２は、端部部材５７０２の１つまたは複数の部分の軸方向剛性を調整するための図５６の機構５６０４と同様の１つまたは複数の機構を含む。端部部材５７０２は、シリンダ５７０３の配置の中心線を維持しながら、機構５６０４を介して（例えば、軸方向に）追従を提供するように構成されている。
【0184】
図５８は、本開示の実施形態による、マウント５８２０および５８２２を有するシリンダ５８０２を含む例示的なアセンブリ５８００の側面図を示す。図示のように、いくつかの実施形態では、第１のシリンダマウント５８２０および第２のシリンダマウント５８２２は、シリンダ５８０２に取り付けられる。シリンダマウント５８２０および５８２２は、シリンダに取り付けられ、フレームに取り付けられて、シリンダ５８０２を実質的に固定する。シリンダマウント５８２０および５８２２は、フレームの任意の適切なコンポーネント（例えば、軸方向部材、横方向部材、またはその両方）に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、シリンダマウント５８２０および５８２２は、シリンダ５８０２の運動またはシリンダ５８０２の寸法の変化（例えば、熱膨張による）を可能にするように構成され得るか、または可能にする機構を含み得る。例えば、第１のシリンダマウント５８２０は、軸方向に堅く、取り付け位置をシリンダ５８０２に拘束することができる。さらなる実施例では、第２のシリンダマウント５８２２は、軸方向に柔らかく、（例えば、熱膨張により）シリンダ５８０２を軸方向に膨張および収縮させることができる。いくつかの実施形態では、第１のシリンダマウント５８２０および第２のシリンダマウント５８２２の両方が半径方向に堅く、シリンダ５８０２が半径方向に著しく移動しないように拘束する。第１のシリンダマウント５８２０および第２のシリンダマウント５８２２は、軸方向に任意の適切な位置（例えば、ブリージングマニホールド５８１０および５８１２のいずれかの側）に配置することができる。例示的な実施例では、第１のシリンダマウントは、吸気側のシリンダに取り付けることができ（例えば、図示のように、吸気ブリージングマニホールド５８１０の内側）、第２のシリンダマウントは、排気側のシリンダに取り付けることができ（例えば、図示のように、排気ブリージングマニホールド５８１２の外側）、ここで、吸気端は軸方向拘束の位置である。吸気ブリージングポート５８１１は、吸気マニホールド５８１０内に軸方向に配置され、排気ブリージングポート５８１３は、排気マニホールド５８１２内に軸方向に配置される。いくつかの実施形態では、シリンダマウント５８２０は、マニホールド５８１０に統合されるか、またはその一部である。いくつかの実施形態では、シリンダマウント５８２２は、マニホールド５８１２に統合されるか、またはその一部である。例えば、吸気側シリンダマウント５８２０は、マニホールドのいずれかの側またはマニホールドの両側で、吸気マニホールド５８１０に取り付けられるか、またはその機構とすることができる。別の実施例では、排気側シリンダマウント５８２２は、マニホールドのいずれかの側またはマニホールドの両側で、排気マニホールド５８１２に取り付けられるか、またはその機構とすることができる。アセンブリ５８００は、シリンダ５８０２（例えば、１つまたは複数のステータボア、１つまたは複数のベアリングハウジング、１つまたは複数の他のシリンダ、任意のその他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせと位置合わせされ得る）の配置の中心線を維持しながら、シリンダ５８０２（例えば、軸方向）の追従を提供するように構成されている。
【0185】
図５９は、本開示のいくつかの実施形態による、マウント５９２０を有する吸気マニホールド５９１０を備えた例示的なシリンダアセンブリ５９００を示す。シリンダアセンブリ５９００は、シリンダ５９０２（例えば、吸気ポート５９１１および排気ポート５９１３を有する）、吸気マニホールド５９１０、排気マニホールド５９１２、マウント５９２０、マウント５９３０、およびフレクシャ５９２２を含む。マウント５９２０は、吸気マニホールド５９１０を構造フレーム（図示せず）に取り付けるように構成されている。マウント５９３０は、フレクシャ５９２２を介して排気マニホールド５９１２を構造フレーム（図示せず）に取り付けるように構成されている。例えば、フレクシャ５９２２は、大きな応力を被ることなく、熱膨張によるシリンダ５９０２の軸方向変位を可能にし得る。さらなる実施例では、フレクシャ５９２２は、シリンダ５９０２の横方向の変位に対して比較的堅いものとできる（例えば、その結果、軸５９７０とステータボアとの位置合わせを維持する）。アセンブリ５９００は、シリンダ５９０２（例えば、１つまたは複数のステータボア、１つまたは複数のベアリングハウジング、１つまたは複数の他のシリンダ、任意のその他の適切なコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせと位置合わせされ得る）の配置の中心線を維持しながら、シリンダ５９０２（例えば、軸方向）の追従を提供するように構成されている。
【0186】
図６０は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的なコア６０００の斜視図を示す。図示のように、コア６０００は、発電機アセンブリおよびフレーム６０５０、吸気システム６０１０、燃料システム６０２０、排気システム６０３０、パワーエレクトロニクス６０７０（例えば、吸気側ＬＥＭ用）、およびパワーエレクトロニクス６０７１（例えば、排気側ＬＥＭ用）を含む。コア６０００には、テスト、特性評価、またはその両方を可能にする任意の適切なコンポーネントが含むことができる。例えば、コア６０００は、試験のための（例えば、試験中に生成された電力を放散するための）負荷バンク（例えば、抵抗素子のセット）、ＡＣグリッド、ＤＣグリッド、または任意の他の電気負荷に、（例えば、図６１に示すように）フルパッケージアセンブリに設置する前に電気的に結合され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のサブシステムは、冗長性、回復力を提供し、動作中に１つまたは複数のコンポーネント障害が発生した場合の継続された動作、または制御されたシャットダウンを可能にする、バックアップコンポーネントを含むことができる。
【0187】
図６１は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な統合リニア発電機システム６１００の斜視図を示す。統合リニア発電機システム６１００は、エンクロージャ６１５０、コア６０００、およびコア６００１を含む。図６１は、コア６００１が部分的に取り付け／除去された状態で、エンクロージャ６１５０に取り付けられたコア６０００を示している。エンクロージャ６１５０は、コア６０００および６００１のそれぞれを取り付けおよび除去するために、いずれかのコアの構造フレームと係合し得るレールシステム６１９８を含む。別個のコア（例えば、コア６０００および６００１）を含むことにより、統合リニア発電機システム６１００は、モジュール性を示し、システム全体ではなく、コアの交換または修理が可能である。本開示によれば、エンクロージャは、任意の適切な数のコアを収容するように構成することができる。いくつかの実施形態では、エンクロージャ６１５０は、吸気装置６０１０（例えば、コア６０００および６００１に吸気ガスを供給するため）、排気装置６１２０（例えば、コア６０００および６００１から排気ガスを受け取るため）、およびエレクトロニクス６１３０（例えば、コア６０００およびコア６００１を制御するための制御システムを含むことができる）を含む。例えば、いくつかの実施形態では、吸気装置６０１０は、コア６０００の吸気システム６０１０に結合する。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、排気システム６１２０は、コア６０００の排気システム６０３０に結合する。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、エレクトロニクス６１３０は、コア６０００のパワーエレクトロニクス６０７０および６０７１に結合する。
【0188】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のコンポーネント、システム、または補助装置をコア間で共有することができる。例えば、排気調整されたパイプは、複数のコア間で共有され得る（例えば、各コアは、専用の排気システムまたはその専用の調整されたパイプを有する必要はない）。いくつかの実施形態では、２つ以上のパッケージ（例えば、図６１の統合リニア発電機システム６１００と同様）は、互いに通信していてもよい。例えば、パッケージは、通信ネットワーク（例えば、任意の適切な有線または無線ネットワーク）を介して通信的に互いにリンクされ得る。さらなる実施例では、パッケージは、共有燃料システム、共有冷却システム、共有吸気システム、共有排気システム、共有制御システム、共有パワーエレクトロニクスシステム、任意の他の適切な共有システム、またはそれらの任意の組み合わせによってリンクされ得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のコアを他のコアに同期させて、効率、電力、またはノイズを含む動作要件を達成することができる。
【0189】
本開示は、本明細書に記載の実施形態に限定されず、任意の適切なシステムの状況で実施できることが理解されよう。いくつかの適切な実施形態では、本開示は、レシプロエンジンおよびコンプレッサに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、エンジンおよびコンプレッサに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、レシプロエンジンおよびエンジンなどの燃焼および反応装置に適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、レシプロコンプレッサおよびコンプレッサなどの非燃焼および非反応装置に適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示はガススプリングに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、オイルフリーレシプロエンジンおよびエンジンおよびコンプレッサに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、内部または外部の燃焼または反応を伴うオイルフリーエンジンに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、圧縮着火（例えば、予混合圧縮着火、層状給気圧縮着火、または他の圧縮着火）、スパーク着火、またはその両方で作動するオイルフリーエンジンに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、ガス燃料、液体燃料、またはその両方で作動するオイルフリーエンジンに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示はリニアエンジンに適用可能である。いくつかの実施形態では、本開示は、内部燃焼／反応を伴う燃焼エンジン、または外部熱添加を伴う任意のタイプの熱エンジン（例えば、熱源または燃焼などの外部反応から）であり得るエンジンに適用可能である。
【0190】
上記は、本開示の原理の単なる例示であり、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者によって様々な修正を行うことができる。上記の実施形態は、限定ではなく例示の目的で提示されている。本開示はまた、本明細書に明示的に記載されたもの以外の多くの形態をとることができる。したがって、本開示は、明示的に開示された方法、システム、および装置に限定されず、以下の特許請求の趣旨内にあるそれらの変形および修正を含むことを意図していることが強調される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39A】
【図39B】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】
