JP2008190421A - 外燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作動媒体11が液体状態で流動可能に封入された管状の第1、第2容器12、13と、作動媒体11の一部を加熱して作動媒体11の蒸気を発生させる第1、第2加熱器14、15と、蒸気を冷却して液化させる第1、第2冷却器16、17と、蒸気の発生と冷却によって生じる第1、第2容器12、13内の作動媒体11の液体部分の変位を機械的エネルギに変換して出力する出力部18とを備え、出力部18は、第1、第2容器12、13のうち一方の容器側から得られた機械的エネルギの一部を、第1、第2容器12、13のうち他方の容器内の作動媒体11の液体部分に与えるように構成され、他方の容器内の作動媒体11の液体部分が、蒸気の発生によって出力部18側に押し出された後に、機械的エネルギの一部によって元の位置に向かって押し戻される。
【選択図】図1
Description
第1容器(12)の一端部側に配置され、第1容器(12)内の作動媒体(11)の一部を加熱して作動媒体(11)の蒸気を発生させる第1加熱器(14)と、
第1容器(12)の他端部と第1加熱器(14)との間に配置され、第1容器(12)内の蒸気を冷却して液化させる第1冷却器(16)と、
第2容器(13)の一端部側に配置され、第2容器(13)内の作動媒体(11)の一部を加熱して作動媒体(11)の蒸気を発生させる第2加熱器(15)と、
第2容器(13)の他端部と第2加熱器(15)との間に配置され、第2容器(13)内の蒸気を冷却して液化させる第2冷却器(17)と、
第1容器(12)の他端部と第2容器(13)の他端部との間に配置され、第1、第2容器(12、13)内における蒸気の発生と液化によって生じる第1、第2容器(12、13)内の作動媒体(11、31)の液体部分の変位を機械的エネルギに変換して出力する出力部(18)とを備え、
出力部(18)は、第1、第2容器(12、13)のうち一方の容器側から得られた機械的エネルギの一部を、第1、第2容器(12、13)のうち他方の容器内の作動媒体(11、31)の液体部分に与えるように構成され、
他方の容器内の作動媒体(11、31)の液体部分が、蒸気の発生によって出力部(18)側に押し出された後に、機械的エネルギの一部によって元の位置に向かって押し戻されることを特徴とする。
バイパス通路(28)に配置され、第1、第2容器(12、13)のうち一方の容器から他方の容器への作動媒体(11、31)の流れを許容する逆止弁(29、30)とを備え、
一方の容器の内部圧力と他方の容器の内部圧力との差圧が所定圧力以上のときに逆止弁(29、30)が開弁するようになっている。
第1シリンダ(19)に摺動可能に支持され、第1容器(12)内の作動媒体(11、31)の液体部分によって押圧される第1ピストン(21)と、
第2容器(13)の他端部と連通する第2シリンダ(20)と、
第2シリンダ(20)に摺動可能に支持され、第2容器(13)内の作動媒体(11、31)の液体部分によって押圧される第2ピストン(22)と、
第1、第2ピストン(21、22)に連結され、第1、第2ピストン(21、22)の直線運動を回転運動に変換するクランク機構(23)とを有している。
クランク機構(23)の回転軸(27)を駆動対象機器のみに連結すれば、フライホイールを廃止したレシプロ形の出力部(18)が構成されることとなる。
クランクハウジング(24)の内部空間が第1、第2シリンダ(19、20)と連通し、
クランクハウジング(24)の内部空間には、作動媒体(11、31)が液体状態で充満している。
第2容器(13)の内部空間を第2冷却器(17)と出力部(18)との間で仕切る薄板状の第2ダイアフラム(33)とを備え、
作動媒体が第1作動媒体(11)と、第1作動媒体(11)よりも潤滑性能に優れた第2作動媒体(31)とで構成され、
第1容器(12)の内部空間のうち第1ダイアフラム(32)よりも第1冷却器(17)側の空間、及び、第2容器(13)の内部空間のうち第2ダイアフラム(33)よりも第2冷却器(17)側の空間に第1作動媒体(11)が液体状態で流動可能に封入され、
第1容器(12)の内部空間のうち第1ダイアフラム(32)よりも出力部(18)側の空間、第2容器(13)の内部空間のうち第2ダイアフラム(33)よりも出力部(18)側の空間、及び、クランクハウジング(24)の内部空間に第2作動媒体(31)が液体状態で充満している。
ローター(36)を収納するとともに、ローター(36)に適合するペリトロコイド曲線で構成される内壁面を有するローターハウジング(37)と、
ローター(36)の偏心回転を軸周りの回転運動に変換するエキセントリックシャフト(41)とを有し、
ローターハウジング(37)の内壁面は、第1、第2窪み部(37a、38a)が形成された繭形状を有しており、
第1窪み部(37a)には、ローターハウジング(37)の内部空間と第1容器(12)の他端部とを連通する第1ポート(38)が開口し、
第2窪み部(38a)には、ローターハウジング(37)の内部空間と第2容器(13)の他端部とを連通する第2ポート(39)が開口し、
ローターハウジング(37)の内部空間は、ローター(36)によって3つの可変容積室に区画され、
3つの可変容積室には、作動媒体(11、31)が液体状態で充満している。
エキセントリックシャフト(41)の回転軸(41b)を駆動対象機器のみに連結すれば、フライホイールを廃止したロータリー形の出力部(18)が構成されることとなる。
第2容器(13)の内部空間を第2冷却器(17)と出力部(18)との間で仕切る薄板状の第2ダイアフラム(33)とを備え、
作動媒体が第1作動媒体(11)と、第1作動媒体(11)よりも潤滑性能に優れた第2作動媒体(31)とで構成され、
第1容器(12)の内部空間のうち第1ダイアフラム(32)よりも第1冷却器(17)側の空間、及び、第2容器(13)の内部空間のうち第2ダイアフラム(33)よりも第2冷却器(17)側の空間に第1作動媒体(11)が液体状態で流動可能に封入され、
第1容器(12)の内部空間のうち第1ダイアフラム(32)よりも出力部(18)側の空間、第2容器(13)の内部空間のうち第2ダイアフラム(33)よりも出力部(18)側の空間、及び、3つの可変容積室に第2作動媒体(31)が液体状態で充満している。
以下、本発明の第1実施形態について説明する。図1は本実施形態による外燃機関10の概略構成を表す構成図である。本実施形態による外燃機関10は駆動対象機器、例えば、発電装置の駆動源として用いられるものである。
本第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、第1、第2容器12、13の内部圧力が過剰になったときに第1、第2容器12、13の破裂を防止する機構を追加したものである。
上記第2実施形態では、作動媒体を1種類の作動媒体11で構成しているが、本第3実施形態は、図5に示すように、作動媒体を第1作動媒体11と、第1作動媒体11よりも潤滑性能に優れた第2作動媒体31とで構成している。なお、本例では、第1作動媒体11として水を用い、第2作動媒体31として油を用いている。
上記第1実施形態では、出力部18をいわゆるレシプロ形に構成しているが、本第3実施形態は、図6に示すように、出力部18をいわゆるロータリー形に構成している。
図8に示す本第5実施形態は、上記第4実施形態に対して上記第3実施形態を適用したものである。これにより、出力部18をいわゆるロータリー形に構成したものにおいても、第1、第2容器12、13の内部圧力が過剰になったときに一方の容器が破裂に至ってしまうことを防止できるとともに、出力部18の潤滑や圧力シールを良好に行うことができる。
なお、上記各実施形態では、第1、第2容器12、13を1本の管状に形成しているが、第1、第2容器12、13を複数本の分岐管状に形成してもよい。例えば、第1、第2容器12、13の第1直線部12a、13aを複数本に分岐させてもよい。
15…第2加熱器、16…第1冷却器、17…第2冷却器、18…出力部、
19…第1シリンダ、20…第2シリンダ、21…第1ピストン、22…第2ピストン、
23…クランク機構、24…クランクハウジング。
Claims (12)
- 作動媒体(11、31)が液体状態で流動可能に封入された管状の第1、第2容器(12、13)と、
前記第1容器(12)の一端部側に配置され、前記第1容器(12)内の前記作動媒体(11)の一部を加熱して前記作動媒体(11)の蒸気を発生させる第1加熱器(14)と、
前記第1容器(12)の他端部と前記第1加熱器(14)との間に配置され、前記第1容器(12)内の前記蒸気を冷却して液化させる第1冷却器(16)と、
前記第2容器(13)の一端部側に配置され、前記第2容器(13)内の前記作動媒体(11)の一部を加熱して前記作動媒体(11)の蒸気を発生させる第2加熱器(15)と、
前記第2容器(13)の他端部と前記第2加熱器(15)との間に配置され、前記第2容器(13)内の前記蒸気を冷却して液化させる第2冷却器(17)と、
前記第1容器(12)の他端部と前記第2容器(13)の他端部との間に配置され、前記第1、第2容器(12、13)内における前記蒸気の発生と液化によって生じる前記第1、第2容器(12、13)内の前記作動媒体(11、31)の液体部分の変位を機械的エネルギに変換して出力する出力部(18)とを備え、
前記出力部(18)は、前記第1、第2容器(12、13)のうち一方の容器側から得られた前記機械的エネルギの一部を、前記第1、第2容器(12、13)のうち他方の容器内の前記作動媒体(11、31)の液体部分に与えるように構成され、
前記他方の容器内の前記作動媒体(11、31)の液体部分が、前記蒸気の発生によって前記出力部(18)側に押し出された後に、前記機械的エネルギの一部によって元の位置に向かって押し戻されることを特徴とする外燃機関。 - 前記第1容器(12)内の前記作動媒体(11、31)の液体部分の変位の位相と、前記第2容器(13)内の前記作動媒体(11、31)の液体部分の変位の位相とが180°ずれるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の外燃機関。
- 前記第1容器(12)の他端部と前記第2容器(13)の他端部とが、前記出力部(18)を挟んで対向配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の外燃機関。
- 前記第1容器(12)と前記第2容器(13)との間を、前記出力部(18)を迂回して連通するバイパス通路(28)と、
前記バイパス通路(28)に配置され、前記第1、第2容器(12、13)のうち一方の容器から他方の容器への前記作動媒体(11、31)の流れを許容する逆止弁(29、30)とを備え、
前記一方の容器の内部圧力と前記他方の容器の内部圧力との差圧が所定圧力以上のときに前記逆止弁(29、30)が開弁するようになっていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の外燃機関。 - 前記出力部(18)は、前記第1容器(12)の他端部と連通する第1シリンダ(19)と、
前記第1シリンダ(19)に摺動可能に支持され、前記第1容器(12)内の前記作動媒体(11、31)の液体部分によって押圧される第1ピストン(21)と、
前記第2容器(13)の他端部と連通する第2シリンダ(20)と、
前記第2シリンダ(20)に摺動可能に支持され、前記第2容器(13)内の前記作動媒体(11、31)の液体部分によって押圧される第2ピストン(22)と、
前記第1、第2ピストン(21、22)に連結され、前記第1、第2ピストン(21、22)の直線運動を回転運動に変換するクランク機構(23)とを有していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の外燃機関。 - 前記クランク機構(23)は回転軸(27)を有しており、
前記クランク機構(23)の回転軸(27)が駆動対象機器のみに連結されていることを特徴とする請求項5に記載の外燃機関。 - 前記出力部(18)は、前記クランク機構(23)を収納するクランクハウジング(24)を有し、
前記クランクハウジング(24)の内部空間が前記第1、第2シリンダ(19、20)と連通し、
前記クランクハウジング(24)の内部空間には、前記作動媒体(11、31)が液体状態で充満していることを特徴とする請求項5または6に記載の外燃機関。 - 前記第1容器(12)の内部空間を前記第1冷却器(16)と前記出力部(18)との間で仕切る薄板状の第1ダイアフラム(32)と、
前記第2容器(13)の内部空間を前記第2冷却器(17)と前記出力部(18)との間で仕切る薄板状の第2ダイアフラム(33)とを備え、
前記作動媒体が第1作動媒体(11)と、前記第1作動媒体(11)よりも潤滑性能に優れた第2作動媒体(31)とで構成され、
前記第1容器(12)の内部空間のうち前記第1ダイアフラム(32)よりも前記第1冷却器(17)側の空間、及び、前記第2容器(13)の内部空間のうち前記第2ダイアフラム(33)よりも前記第2冷却器(17)側の空間に前記第1作動媒体(11)が液体状態で流動可能に封入され、
前記第1容器(12)の内部空間のうち前記第1ダイアフラム(32)よりも前記出力部(18)側の空間、前記第2容器(13)の内部空間のうち前記第2ダイアフラム(33)よりも前記出力部(18)側の空間、及び、前記クランクハウジング(24)の内部空間に前記第2作動媒体(31)が液体状態で充満していることを特徴とする請求項7に記載の外燃機関。 - 前記出力部(18)は、偏心回転するルーローの三角形を用いたローター(36)と、
前記ローター(36)を収納するとともに、前記ローター(36)に適合するペリトロコイド曲線で構成される内壁面を有するローターハウジング(37)と、
前記ローター(36)の偏心回転を軸周りの回転運動に変換するエキセントリックシャフト(41)とを有し、
前記ローターハウジング(37)の内壁面は、第1、第2窪み部(37a、38a)が形成された繭形状を有しており、
前記第1窪み部(37a)には、前記ローターハウジング(37)の内部空間と前記第1容器(12)の他端部とを連通する第1ポート(38)が開口し、
前記第2窪み部(38a)には、前記ローターハウジング(37)の内部空間と前記第2容器(13)の他端部とを連通する第2ポート(39)が開口し、
前記ローターハウジング(37)の内部空間は、前記ローター(36)によって3つの可変容積室に区画され、
前記3つの可変容積室には、前記作動媒体(11、31)が液体状態で充満していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の外燃機関。 - 前記エキセントリックシャフト(41)は回転軸(41b)を有しており、
前記エキセントリックシャフト(41)の回転軸(41b)が駆動対象機器のみに連結されていることを特徴とする請求項9に記載の外燃機関。 - 前記ローター(36)が所定の回転位置にあるときには、前記第1ポート(38)と前記第2ポート(39)とが、前記3つの可変容積室のうち1つの可変容積室を介して連通するようになっていることを特徴とする請求項9または10に記載の外燃機関。
- 前記第1容器(12)の内部空間を前記第1冷却器(16)と前記出力部(18)との間で仕切る薄板状の第1ダイアフラム(32)と、
前記第2容器(13)の内部空間を前記第2冷却器(17)と前記出力部(18)との間で仕切る薄板状の第2ダイアフラム(33)とを備え、
前記作動媒体が第1作動媒体(11)と、前記第1作動媒体(11)よりも潤滑性能に優れた第2作動媒体(31)とで構成され、
前記第1容器(12)の内部空間のうち前記第1ダイアフラム(32)よりも前記第1冷却器(17)側の空間、及び、前記第2容器(13)の内部空間のうち前記第2ダイアフラム(33)よりも前記第2冷却器(17)側の空間に前記第1作動媒体(11)が液体状態で流動可能に封入され、
前記第1容器(12)の内部空間のうち前記第1ダイアフラム(32)よりも前記出力部(18)側の空間、前記第2容器(13)の内部空間のうち前記第2ダイアフラム(33)よりも前記出力部(18)側の空間、及び、前記3つの可変容積室に前記第2作動媒体(31)が液体状態で充満していることを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1つに記載の外燃機関。
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