JP2008231975A - 外燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】作動媒体14が液相状態で流動可能に封入された容器10と、液相状態の作動媒体14の一部を加熱して蒸発させる多数個の蒸発部201〜204と蒸発部201〜204で蒸発した作動媒体14を冷却して凝縮させる多数個の凝縮部221〜224と、作動媒体14の液相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11とを備え、多数個の蒸発部201〜204は、共通の熱源から熱の供給を受けるようになっており、熱源に近い蒸発部ほど、作動媒体14の液相部分が出力部11側から多数個の蒸発部201〜204側に向かって変位したときに流入する作動媒体14の液相部分の液量を多くし、熱源から離れた蒸発部ほど当該液量を少なくする流入液量調整手段を備える。
【選択図】図2
Description
多数本の分岐管(161〜164)のうち集合管(15)と反対側の端部と連通し、液相状態の作動媒体(14)の一部を加熱して蒸発させる多数個の蒸発部(201〜204)と、
多数本の分岐管(161〜164)の少なくとも一部に形成され、蒸発部(201〜204)で蒸発した作動媒体(14)を冷却して凝縮させる多数個の凝縮部(221〜224)と、
集合管(15)のうち多数本の分岐管(161〜164)と反対側の端部と連通し、作動媒体(14)の液相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(11)とを備え、
多数個の蒸発部(201〜204)は、共通の熱源から熱の供給を受けるようになっており、
多数個の蒸発部(201〜204)で作動媒体(14)を蒸発させて作動媒体(14)の液相部分を出力部(11)側に向かって変位させる第1行程と、第1行程にて蒸発した作動媒体(14)を多数個の凝縮部(221〜224)で凝縮させて作動媒体(14)の液相部分を多数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位させる第2行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
第2行程にて作動媒体(14)の液相部分が出力部(11)側から多数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位したときに、多数個の蒸発部(201〜204)のうちいずれか1つの蒸発部に流入する作動媒体(14)の液相部分の液量を流入液量としたとき、
多数個の蒸発部(201〜204)のうち熱源に近い蒸発部ほど前記流入液量を多くし、多数個の蒸発部(201〜204)のうち熱源から離れた蒸発部ほど前記流入液量を少なくする流入液量調整手段を備えることを第1の特徴とする。
作動媒体(14)の液相部分が流入する流入口(271〜274)と、
流入口(271〜274)と所定間隔を隔てて対向する対向壁面(331〜334)と、
流入口(271〜274)と対向壁面(331〜334)との間から流入口(271〜274)の開口方向と直交する方向に延びる主蒸発部(341〜344)とを有し、
熱源に近い蒸発部ほど対向壁面の面積が大きく、熱源から離れた蒸発部ほど対向壁面の面積が小さくなっていることによって流入液量調整手段が構成されている。
多数個の蒸発部(201〜204)の対向壁面(331〜334)には、蒸気溜め部(29)と連通し、蒸気が流通する蒸気通路(311〜314)が開口し、
熱源に近い蒸発部ほど蒸気通路の開口面積が小さく、熱源から離れた蒸発部ほど蒸気通路の開口面積が大きくなっていればよい。
熱源に近い蒸発部は、多数個の蒸発部(201〜204)のうち高温流体の上流側に配置された蒸発部であり、
熱源から離れた蒸発部は、多数個の蒸発部(201〜204)のうち高温流体の下流側に配置された蒸発部である。
複数本の分岐管(161〜164)のうち集合管(15)と反対側の端部と連通し、液相状態の作動媒体(14)の一部を加熱して蒸発させる複数個の蒸発部(201〜204)と、
複数本の分岐管(161〜164)の少なくとも一部に形成され、蒸発部(201〜204)で蒸発した作動媒体(14)を冷却して凝縮させる複数個の凝縮部(221〜224)と、
集合管(15)のうち複数本の分岐管(161〜164)と反対側の端部と連通し、作動媒体(14)の液相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(11)とを備え、
複数個の蒸発部(201〜204)は、共通の熱源から熱の供給を受けるようになっており、
複数個の蒸発部(201〜204)で作動媒体(14)を蒸発させて作動媒体(14)の液相部分を出力部(11)側に向かって変位させる第1行程と、第1行程にて蒸発した作動媒体(14)を複数個の凝縮部(221〜224)で凝縮させて作動媒体(14)の液相部分を複数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位させる第2行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
第2行程にて作動媒体(14)の液相部分が出力部(11)側から複数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位したときに、複数個の蒸発部(201〜204)のうちいずれか1つの蒸発部に流入する作動媒体(14)の液相部分の液量を流入液量としたとき、
複数個の蒸発部(201〜204)のうち熱源に近い蒸発部に対する前記流入液量を、複数個の蒸発部(201〜204)のうち熱源から離れた蒸発部に対する前記流入液量よりも多くする流入液量調整手段を備えることを第2の特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態について図1〜図4に基づいて説明する。本実施形態は、本発明による外燃機関を発電装置に適用したものである。本発明による外燃機関は、液体ピストン式蒸気エンジンとも呼ばれうるものである。
なお、熱拡散率aは、液相状態の作動媒体14の熱伝導率を液相状態の作動媒体14の比熱と密度で除した値である。
上記第1実施形態では、中心側蒸気通路311〜314の直径B1〜B4を、上流側蒸発部ほど小さくし、下流側蒸発部ほど大きくしているが、本第2実施形態では、図5に示すように、蒸発部201〜204の流入口271〜274の直径A1〜A4を、上流側蒸発部ほど大きくし、下流側蒸発部ほど小さくしている(A1>A2>A3>A4)。
上記第1、第2実施形態では、衝突面331〜334の面積S1〜S4を上流側蒸発部ほど大きくすることによって、上流側蒸発部ほど作動媒体12の流入液量を多くする流入液量調整手段を構成しているが、本第3実施形態では、上流側蒸発部と連通する分岐管ほど集合管15のうち発電機11に近い部位より分岐させ、下流側蒸発部と連通する分岐管ほど集合管15のうち発電機11から離れた部位より分岐させることによって流入液量調整手段を構成し、上記第1、第2実施形態と同様の効果を得ている。
本第4実施形態では、図7に示すように、上記第3実施形態に対して、集合管15内に絞り部351〜353を形成している。
(1)上記各実施形態では、蒸発部201〜204を円板状に形成しているが、蒸発部201〜204の形状は種々変形が可能である。例えば、水平方向に延びる筒状または矩形平板状等に形成してもよい。
201〜204…4つの蒸発部(多数個の蒸発部)、271〜274…流入口、
29…蒸気溜め部、311〜314…中心側蒸気通路(蒸気通路)、
331〜334…衝突面(対向壁面)、341〜344…主蒸発部。
Claims (8)
- 1本の集合管(15)と、前記集合管(15)より分岐する多数本の分岐管(161〜164)とを有し、作動媒体(14)が液相状態で流動可能に封入された容器(10)と、
前記多数本の分岐管(161〜164)のうち前記集合管(15)と反対側の端部と連通し、液相状態の前記作動媒体(14)の一部を加熱して蒸発させる多数個の蒸発部(201〜204)と、
前記多数本の分岐管(161〜164)の少なくとも一部に形成され、前記蒸発部(201〜204)で蒸発した前記作動媒体(14)を冷却して凝縮させる多数個の凝縮部(221〜224)と、
前記集合管(15)のうち前記多数本の分岐管(161〜164)と反対側の端部と連通し、前記作動媒体(14)の液相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(11)とを備え、
前記多数個の蒸発部(201〜204)は、共通の熱源から熱の供給を受けるようになっており、
前記多数個の蒸発部(201〜204)で前記作動媒体(14)を蒸発させて前記作動媒体(14)の液相部分を前記出力部(11)側に向かって変位させる第1行程と、前記第1行程にて蒸発した前記作動媒体(14)を前記多数個の凝縮部(221〜224)で凝縮させて前記作動媒体(14)の液相部分を前記多数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位させる第2行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
前記第2行程にて前記作動媒体(14)の液相部分が前記出力部(11)側から前記多数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位したときに、前記多数個の蒸発部(201〜204)のうちいずれか1つの蒸発部に流入する前記作動媒体(14)の液相部分の液量を流入液量としたとき、
前記多数個の蒸発部(201〜204)のうち前記熱源に近い蒸発部ほど前記流入液量を多くし、前記多数個の蒸発部(201〜204)のうち前記熱源から離れた蒸発部ほど前記流入液量を少なくする流入液量調整手段を備えることを特徴とする外燃機関。 - 前記多数個の蒸発部(201〜204)は、
前記作動媒体(14)の液相部分が流入する流入口(271〜274)と、
前記流入口(271〜274)と所定間隔を隔てて対向する対向壁面(331〜334)と、
前記流入口(271〜274)と前記対向壁面(331〜334)との間から前記流入口(271〜274)の開口方向と直交する方向に延びる主蒸発部(341〜344)とを有し、
前記熱源に近い蒸発部ほど前記対向壁面の面積が大きく、前記熱源から離れた蒸発部ほど前記対向壁面の面積が小さくなっていることによって前記流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の外燃機関。 - 前記多数個の蒸発部(201〜204)で発生した前記作動媒体(14)の蒸気を溜める蒸気溜め部(29)を備え、
前記多数個の蒸発部(201〜204)の対向壁面(331〜334)には、蒸気溜め部(29)と連通し、前記蒸気が流通する蒸気通路(311〜314)が開口し、
前記熱源に近い蒸発部ほど前記蒸気通路の開口面積が小さく、前記熱源から離れた蒸発部ほど前記蒸気通路の開口面積が大きくなっていることを特徴とする請求項2に記載の外燃機関。 - 前記熱源に近い蒸発部ほど前記流入口の面積が大きく、前記熱源から離れた蒸発部ほど前記流入口の面積が小さくなっていることを特徴とする請求項2に記載の外燃機関。
- 前記熱源に近い蒸発部と連通する分岐管ほど前記集合管(15)のうち前記出力部(11)に近い部位より分岐し、前記熱源から離れた蒸発部と連通する分岐管ほど前記集合管(15)のうち前記出力部(11)から離れた部位より分岐していることによって前記流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする請求項1に記載の外燃機関。
- 前記集合管(15)のうち前記多数本の分岐管(161〜164)が分岐する部位同士の間には、流路抵抗を増加させる絞り部(351〜353)が形成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。
- 前記熱源は高温流体であり、
前記熱源に近い蒸発部は、前記多数個の蒸発部(201〜204)のうち前記高温流体の上流側に配置された蒸発部であり、
前記熱源から離れた蒸発部は、前記多数個の蒸発部(201〜204)のうち前記高温流体の下流側に配置された蒸発部であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の外燃機関。 - 1本の集合管(15)と、前記集合管(15)より分岐する複数本の分岐管(161〜164)とを有し、作動媒体(14)が液相状態で流動可能に封入された容器(10)と、
前記複数本の分岐管(161〜164)のうち前記集合管(15)と反対側の端部と連通し、液相状態の前記作動媒体(14)の一部を加熱して蒸発させる複数個の蒸発部(201〜204)と、
前記複数本の分岐管(161〜164)の少なくとも一部に形成され、前記蒸発部(201〜204)で蒸発した前記作動媒体(14)を冷却して凝縮させる複数個の凝縮部(221〜224)と、
前記集合管(15)のうち前記複数本の分岐管(161〜164)と反対側の端部と連通し、前記作動媒体(14)の液相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(11)とを備え、
前記複数個の蒸発部(201〜204)は、共通の熱源から熱の供給を受けるようになっており、
前記複数個の蒸発部(201〜204)で前記作動媒体(14)を蒸発させて前記作動媒体(14)の液相部分を前記出力部(11)側に向かって変位させる第1行程と、前記第1行程にて蒸発した前記作動媒体(14)を前記複数個の凝縮部(221〜224)で凝縮させて前記作動媒体(14)の液相部分を前記複数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位させる第2行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
前記第2行程にて前記作動媒体(14)の液相部分が前記出力部(11)側から前記複数個の蒸発部(201〜204)側に向かって変位したときに、前記複数個の蒸発部(201〜204)のうちいずれか1つの蒸発部に流入する前記作動媒体(14)の液相部分の液量を流入液量としたとき、
前記複数個の蒸発部(201〜204)のうち前記熱源に近い蒸発部に対する前記流入液量を、前記複数個の蒸発部(201〜204)のうち前記熱源から離れた蒸発部に対する前記流入液量よりも多くする流入液量調整手段を備えることを特徴とする外燃機関。
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