JP2009156192A

JP2009156192A - External combustion engine

Info

Publication number: JP2009156192A
Application number: JP2007336508A
Authority: JP
Inventors: Taku Kaneko; 金子　　卓; Shuzo Oda; 修三小田; Shinichi Yatsuka; 真一八束
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the stop of work caused by the leakage of a working medium to the side of an output part from the side of a container. <P>SOLUTION: This external combustion engine is provided with a tubular main container 11 in which the working medium 15 is sealed free to flow in a liquid state, an evaporating part 11d formed in a portion on the side of an end out of the main container 11 and to evaporate a part of the working medium 15 in the main container 11 by heating it, a condensing part 11e formed in a portion on the side of the other end from the evaporating part 11d out of the main container 11 and to condense the steam of the working medium 15 evaporated by the evaporating part 11d by cooling it and the output part 12 communicating with the other end of the main container 11 and to convert the displacement of a liquid phase part of the working medium 15 to mechanical energy and to output it, the output part 12 has a piston 18 displaced by receiving pressure from the liquid phase part of the working medium 15 and a cylinder 19 to hold the piston 18 free to slide, and a cylindrical sliding surface 19a on which the piston 18 slides and an introduction space 19b positioned on the outer peripheral side of the sliding surface 19a and to which the working medium 15 in the main container 11 is introduced are formed on the cylinder 19. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、作動媒体の蒸発と凝縮によって作動媒体の液体部分を変位させ、作動媒体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外燃機関に関する。 The present invention relates to an external combustion engine that displaces a liquid portion of a working medium by evaporation and condensation of the working medium, converts the displacement of the liquid portion of the working medium into mechanical energy, and outputs the mechanical energy.

従来、この種の外燃機関は、液体ピストン蒸気エンジンとも呼ばれ、管状の容器内に作動媒体を液体状態で流動可能に封入し、容器の一端部に形成された蒸発部にて液体状態の作動媒体の一部を加熱して蒸発させ、容器の中間部に形成された凝縮部にて作動媒体の蒸気を冷却して凝縮させ、この作動媒体の蒸発と凝縮とを交互に繰り返すことによって作動媒体の液相部分を周期的に変位（いわゆる自励振動）させ、この作動媒体の液相部分の自励振動を出力部にて機械的エネルギとして取り出すように構成されている（例えば、特許文献１）。 Conventionally, this type of external combustion engine, also called a liquid piston steam engine, encloses a working medium in a tubular container so as to be able to flow in a liquid state, and is in a liquid state at an evaporation section formed at one end of the container. A part of the working medium is heated and evaporated, the working medium vapor is cooled and condensed in the condensing part formed in the middle part of the container, and the working medium is operated by repeating evaporation and condensation alternately. The liquid phase portion of the medium is periodically displaced (so-called self-excited vibration), and the self-excited vibration of the liquid phase portion of the working medium is extracted as mechanical energy at the output unit (for example, Patent Documents). 1).

この特許文献１の従来技術では、出力部が、作動媒体の液相部分から圧力を受けて変位するピストンと、このピストンを摺動可能に保持するシリンダ部とを有している。これにより、ピストンの変位を機械的エネルギとして取り出すことができるようになっている。 In the prior art of this patent document 1, the output part has a piston which receives pressure from the liquid phase part of a working medium, and displaces, and a cylinder part which hold | maintains this piston so that sliding is possible. Thereby, the displacement of the piston can be taken out as mechanical energy.

また、この特許文献１の従来技術では、作動媒体を水としている。
特開２００４−８４５２３号公報 Moreover, in the prior art of this patent document 1, the working medium is water.
JP 2004-84523 A

しかしながら、上記従来技術では、シリンダ部の内周側に容器の内部圧力がかかるので、シリンダ部の内周側と外周側との差圧が大きくなる。このため、ピストンとシリンダ部との間の隙間が拡大してしまうので、容器内に封入された液体状態の作動媒体がピストンとシリンダ部との間から出力部側に漏出してしまう。 However, in the above prior art, since the internal pressure of the container is applied to the inner peripheral side of the cylinder part, the differential pressure between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the cylinder part increases. For this reason, since the clearance gap between a piston and a cylinder part will expand, the working medium of the liquid state enclosed in the container will leak to the output part side from between a piston and a cylinder part.

その結果、容器内の作動媒体が減少してしまい、液体ピストン蒸気エンジンの作動（作動媒体の液相部分の自励振動）が停止するに至ってしまうという問題があることがわかった。特に、作動媒体を水とする場合には、水の粘性が低いことから、作動媒体の漏出が一層顕著になり、上記問題が一層顕著に現れてしまう。 As a result, it has been found that there is a problem that the working medium in the container is reduced and the operation of the liquid piston steam engine (self-excited vibration of the liquid phase portion of the working medium) is stopped. In particular, when the working medium is water, since the viscosity of water is low, leakage of the working medium becomes more prominent, and the above problem appears more remarkably.

本発明は、上記点に鑑み、容器側から出力部側への作動媒体の漏出に起因する作動停止を防止することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to prevent operation stoppage due to leakage of a working medium from a container side to an output unit side.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、作動媒体（１５）が液体状態で流動可能に封入された管状の主容器（１１）と、
主容器（１１）のうち一端部側の部位に形成され、主容器（１１）内の作動媒体（１５）の一部を加熱して蒸発させる蒸発部（１１ｄ）と、
主容器（１１）のうち蒸発部（１１ｄ）よりも他端部側の部位に形成され、蒸発部（１１ｄ）にて蒸発した作動媒体（１５）の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮部（１１ｅ）と、
主容器（１１）の他端部と連通し、作動媒体（１５）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（１２）とを備え、
出力部（１２）は、作動媒体（１５）の液相部分から圧力を受けて変位するピストン（１８）と、ピストン（１８）を摺動可能に保持するシリンダ部（１９）とを有し、
シリンダ部（１９）には、ピストン（１８）が摺動する筒状の摺動面（１９ａ）と、摺動面（１９ａ）の外周側に位置して主容器（１１）内の作動媒体（１５）が導入される導入空間（１９ｂ）とが形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a tubular main container (11) in which a working medium (15) is encapsulated so as to be flowable in a liquid state;
An evaporation section (11d) that is formed at one end of the main container (11) and evaporates by heating a part of the working medium (15) in the main container (11);
A condensing part (11e) that is formed in a part of the main container (11) on the other end side of the evaporation part (11d) and cools and condenses the vapor of the working medium (15) evaporated in the evaporation part (11d). )When,
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
The output part (12) has a piston (18) that is displaced by receiving pressure from the liquid phase part of the working medium (15), and a cylinder part (19) that slidably holds the piston (18).
The cylinder portion (19) includes a cylindrical sliding surface (19a) on which the piston (18) slides, and a working medium (11) located in the outer peripheral side of the sliding surface (19a) in the main container (11). 15) is introduced and an introduction space (19b) is formed.

これによると、摺動面（１９ａ）の内周側と外周側の両方に主容器（１１）の内部圧力がかかるので、摺動面（１９ａ）の内周側と外周側との差圧を低減できる。このため、主容器（１１）の内部圧力（Ｐ１）によってピストン（１８）と摺動面（１９ａ）との間の隙間が拡大してしまうことを防止できる。 According to this, since the internal pressure of the main container (11) is applied to both the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sliding surface (19a), the differential pressure between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sliding surface (19a) is reduced. Can be reduced. For this reason, it can prevent that the clearance gap between a piston (18) and a sliding surface (19a) expands with the internal pressure (P1) of a main container (11).

その結果、主容器（１１）側から出力部（１２）側へ作動媒体（１５）が漏出してしまうことを防止できるので、主容器（１１）側から出力部（１２）側への作動媒体（１５）の漏出に起因する作動停止を防止することができる。 As a result, it is possible to prevent the working medium (15) from leaking from the main container (11) side to the output unit (12) side, and therefore, the working medium from the main container (11) side to the output unit (12) side. The operation stop caused by the leakage of (15) can be prevented.

請求項２に記載の発明では、作動媒体（１５）が液体状態で流動可能に封入された管状の主容器（１１）と、
主容器（１１）のうち一端部側の部位に形成され、主容器（１１）内の作動媒体（１５）の一部を加熱して蒸発させる蒸発部（１１ｄ）と、
主容器（１１）のうち蒸発部（１１ｄ）よりも他端部側の部位に形成され、蒸発部（１１ｄ）にて蒸発した作動媒体（１５）の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮部（１１ｅ）と、
主容器（１１）の他端部と連通し、作動媒体（１５）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（１２）と、
主容器（１１）のうち凝縮部（１１ｅ）と出力部（１２）との間の部位と連通し、液体（２３）が封入された補助容器（２１）と、
補助容器（２１）の内部圧力（Ｐ２）を調整する圧力調整手段（２６）とを備え、
出力部（１２）は、作動媒体（１５）の液相部分から圧力を受けて変位するピストン（１８）と、ピストン（１８）を摺動可能に保持するシリンダ部（１９）とを有し、
シリンダ部（１９）には、ピストン（１８）が摺動する筒状の摺動面（１９ａ）と、摺動面（１９ａ）の外周側に位置して補助容器（２１）内の液体（２３）が導入される導入空間（１９ｂ）とが形成されていることを特徴とする。 In the invention according to claim 2, a tubular main container (11) in which the working medium (15) is sealed in a liquid state so as to be flowable;
An evaporation section (11d) that is formed at one end of the main container (11) and evaporates by heating a part of the working medium (15) in the main container (11);
A condensing part (11e) that is formed in a part of the main container (11) on the other end side of the evaporation part (11d) and cools and condenses the vapor of the working medium (15) evaporated in the evaporation part (11d). )When,
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase portion of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
An auxiliary container (21) in communication with a portion of the main container (11) between the condensing part (11e) and the output part (12), in which a liquid (23) is enclosed;
Pressure adjusting means (26) for adjusting the internal pressure (P2) of the auxiliary container (21),
The output part (12) has a piston (18) that is displaced by receiving pressure from the liquid phase part of the working medium (15), and a cylinder part (19) that slidably holds the piston (18).
The cylinder part (19) includes a cylindrical sliding surface (19a) on which the piston (18) slides, and a liquid (23 in the auxiliary container (21) positioned on the outer peripheral side of the sliding surface (19a). ) Is introduced, and an introduction space (19b) is formed.

これによると、摺動面（１９ａ）の外周側に補助容器（２１）の内部圧力がかかるので、摺動面（１９ａ）の内周側と外周側との差圧を低減できる。このため、上記した請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。 According to this, since the internal pressure of the auxiliary container (21) is applied to the outer peripheral side of the sliding surface (19a), the differential pressure between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sliding surface (19a) can be reduced. For this reason, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.

請求項３に記載の発明では、作動媒体（１５）が液体状態で流動可能に封入された管状の主容器（１１）と、
主容器（１１）のうち一端部側の部位に形成され、主容器（１１）内の作動媒体（１５）の一部を加熱して蒸発させる蒸発部（１１ｄ）と、
主容器（１１）のうち蒸発部（１１ｄ）よりも他端部側の部位に形成され、蒸発部（１１ｄ）にて蒸発した作動媒体（１５）の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮部（１１ｅ）と、
主容器（１１）の他端部と連通し、作動媒体（１５）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（１２）と、
主容器（１１）と連通し、液体（２３）が封入された補助容器（２１）と、
補助容器（２１）の内部圧力（Ｐ２）を調整する圧力調整手段（２６）とを備え、
出力部（１２）は、作動媒体（１５）の液相部分から圧力を受けて変位するピストン（１８）と、ピストン（１８）を摺動可能に保持するシリンダ部（１９）とを有し、
補助容器（２１）が、ピストン（１８）とシリンダ部（１９）との間の隙間を介して主容器（１１）と連通していることを特徴とする。 In the invention according to claim 3, the tubular main container (11) in which the working medium (15) is encapsulated so as to be able to flow in a liquid state;
An evaporation section (11d) that is formed at one end of the main container (11) and evaporates by heating a part of the working medium (15) in the main container (11);
A condensing part (11e) which is formed in a part of the main container (11) on the other end side of the evaporation part (11d) and cools and condenses the vapor of the working medium (15) evaporated in the evaporation part (11d). )When,
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase portion of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
An auxiliary container (21) communicating with the main container (11) and enclosing the liquid (23);
Pressure adjusting means (26) for adjusting the internal pressure (P2) of the auxiliary container (21),
The output part (12) has a piston (18) that is displaced by receiving pressure from the liquid phase part of the working medium (15), and a cylinder part (19) that slidably holds the piston (18).
The auxiliary container (21) communicates with the main container (11) through a gap between the piston (18) and the cylinder part (19).

これによると、主容器（１１）内の作動媒体（１５）および補助容器（２１）内の液体（２３）がピストン（１８）とシリンダ部（１９）との間をある程度流通することを前提とした構成になるので、主容器（１１）側から出力部（１２）側への作動媒体（１５）の漏出を抑制する必要がない。このため、主容器（１１）側から出力部（１２）側への作動媒体（１５）の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動停止を防止することができる。 According to this, it is assumed that the working medium (15) in the main container (11) and the liquid (23) in the auxiliary container (21) circulate to some extent between the piston (18) and the cylinder part (19). Therefore, it is not necessary to suppress leakage of the working medium (15) from the main container (11) side to the output unit (12) side. For this reason, it is possible to prevent the operation of the liquid piston steam engine from being stopped due to leakage of the working medium (15) from the main container (11) side to the output unit (12) side.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。図１は本実施形態による外燃機関（液体ピストン蒸気エンジン）１０の概略構成を表す構成図であり、図１中の上下の矢印は液体ピストン蒸気エンジン１０の設置状態における上下方向を示している。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an external combustion engine (liquid piston steam engine) 10 according to the present embodiment, and the up and down arrows in FIG. 1 indicate the vertical direction in the installed state of the liquid piston steam engine 10. .

本実施形態による液体ピストン蒸気エンジン１０は、主容器１１と、出力部をなす発電機１２とを有している。発電機１２は、ケーシング１３内に永久磁石が埋設された可動子１４を収納しており、可動子１４が振動変位することによって起電力を発生する。 The liquid piston steam engine 10 according to the present embodiment includes a main container 11 and a generator 12 that forms an output unit. The generator 12 houses a mover 14 in which a permanent magnet is embedded in a casing 13, and generates an electromotive force when the mover 14 is displaced by vibration.

主容器１１は、作動媒体（本例では水）１５が液体状態で流動可能に封入された圧力容器である。主容器１１の外面には、主容器１１内部の液体状態の作動媒体１５の一部を加熱して蒸発させる加熱器１６と、加熱器１６にて加熱されて蒸発した作動媒体１５を冷却して凝縮させる冷却器１７とが接触配置されている。 The main container 11 is a pressure container in which a working medium (water in this example) 15 is sealed so as to be able to flow in a liquid state. On the outer surface of the main container 11, a heater 16 that heats and evaporates a part of the working medium 15 in a liquid state inside the main container 11, and the working medium 15 that is heated and evaporated by the heater 16 is cooled. A cooler 17 to be condensed is disposed in contact.

本実施形態の加熱器１６は高温ガス（例えば、自動車の排気ガス）と熱交換するものであるが、加熱器１６を電気ヒータで構成してもよい。また、本実施形態の冷却器１７には冷却水が循環するようになっている。図示を省略しているが、冷却水が作動媒体１５の蒸気から奪った熱を放熱する放熱器が、冷却水の循環回路中に配置されている。 Although the heater 16 of this embodiment exchanges heat with a high-temperature gas (for example, exhaust gas from an automobile), the heater 16 may be constituted by an electric heater. In addition, cooling water circulates in the cooler 17 of the present embodiment. Although not shown, a radiator that dissipates heat taken from the steam of the working medium 15 by the cooling water is disposed in the circulating circuit of the cooling water.

そして、主容器１１は、屈曲部１１ａが最下部に位置するように第１、２直線部１１ｂ、１１ｃを有する略Ｕ字状に形成されたパイプ状の圧力容器であり、主容器１１のうち屈曲部１１ａを挟んで水平方向一端側（紙面右側）の第１直線部１１ｂには、加熱器１６が冷却器１７より上方側に位置するように加熱器１６および冷却器１７が設けられている。 And the main container 11 is a pipe-shaped pressure container formed in the substantially U shape which has the 1st, 2nd linear parts 11b and 11c so that the bending part 11a may be located in the lowest part, A heater 16 and a cooler 17 are provided on the first linear portion 11b on one end side in the horizontal direction (right side of the drawing) with the bent portion 11a interposed therebetween so that the heater 16 is positioned above the cooler 17. .

主容器１１のうち加熱器１６と接触する部位は、作動媒体１５を蒸発させる蒸発部１１ｄを構成し、主容器１１のうち冷却器１７と接触する部位は、作動媒体１５を凝縮させる凝縮部１１ｅを構成する。 A portion of the main container 11 that contacts the heater 16 constitutes an evaporation unit 11d that evaporates the working medium 15, and a portion of the main container 11 that contacts the cooler 17 condenses the working medium 15. Configure.

本例では、作動媒体１５を水としているので、主容器１１の全体をステンレスにて形成しているが、蒸発部１１ｄおよび凝縮部１１ｅを熱伝導率に優れた銅又はアルミニウム等で形成してもよい。 In this example, since the working medium 15 is water, the entire main container 11 is formed of stainless steel, but the evaporation section 11d and the condensation section 11e are formed of copper or aluminum having excellent thermal conductivity. Also good.

蒸発部１１ｄは所定の容積Ｖｈを有している。なお、図１では、便宜上、破線ハッチング領域にて蒸発部１１ｄの容積Ｖｈを示している。 The evaporation part 11d has a predetermined volume Vh. In FIG. 1, for convenience, the volume Vh of the evaporation part 11 d is indicated by a broken-line hatched area.

図示を省略しているが、作動媒体１５が蒸発する空間を確保するために、第１直線部１１ｂの上端部には所定体積の気体が封入されている。この気体は例えば空気であってもよいし、作動媒体１５の純粋な蒸気でもよい。 Although illustration is omitted, in order to secure a space for the working medium 15 to evaporate, a predetermined volume of gas is sealed at the upper end portion of the first linear portion 11b. This gas may be, for example, air or pure vapor of the working medium 15.

一方、主容器１１のうち屈曲部１１ａを挟んで水平方向他端側（紙面左側）の第２直線部１１ｃの上端部に発電機１２が配置されており、発電機１２は、作動媒体から圧力を受けて変位するピストン１８と、ピストン１８を摺動可能に保持するシリンダ部１９とを有している。 On the other hand, a generator 12 is disposed at the upper end of the second linear portion 11c on the other end side in the horizontal direction (left side of the paper) across the bent portion 11a of the main container 11, and the generator 12 is pressurized from the working medium. The piston 18 which receives and displaces, and the cylinder part 19 which hold | maintains the piston 18 so that sliding is possible.

ピストン１８は可動子１４のシャフト１４ａに連結されており、可動子１４を挟んでピストン１８と反対側には、可動子１４をピストン１８側に押圧する弾性力を発生させる弾性手段をなすコイルばね２０が設けられている。 The piston 18 is connected to the shaft 14a of the mover 14, and a coil spring that forms elastic means for generating an elastic force that presses the mover 14 toward the piston 18 on the opposite side of the piston 18 across the mover 14. 20 is provided.

シリンダ部１９には、ピストン１８が摺動する筒状の摺動面１９ａと、摺動面１９ａの外周側に位置して主容器１１内の作動媒体１５が導入される導入空間１９ｂとが形成されている。 The cylinder portion 19 is formed with a cylindrical sliding surface 19a on which the piston 18 slides, and an introduction space 19b that is located on the outer peripheral side of the sliding surface 19a and into which the working medium 15 in the main container 11 is introduced. Has been.

本例では、摺動面１９ａの軸方向一端側（図１では下端側）に連通穴１９ｃが開口している。この連通穴１９ｃは、主容器１１内の作動媒体１５を導入空間１９ｂ内に導入するために設けられている。なお、連通穴１９ｃの代わりに、主容器１１内の作動媒体１５を導入空間１９ｂ内に導入する導入管を主容器１１およびシリンダ部１９の外部に設けてもよい。 In this example, a communication hole 19c is opened on one end side (the lower end side in FIG. 1) of the sliding surface 19a in the axial direction. The communication hole 19c is provided for introducing the working medium 15 in the main container 11 into the introduction space 19b. Instead of the communication hole 19c, an introduction pipe for introducing the working medium 15 in the main container 11 into the introduction space 19b may be provided outside the main container 11 and the cylinder part 19.

ピストン１８とシリンダ部１９はクリアランスシール構造になっている。すなわち、ピストン１８とシリンダ部１９とのはめ合い（隙間）を管理することによって、ピストン１８の摺動性を確保しつつ、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出を抑制している。 The piston 18 and the cylinder part 19 have a clearance seal structure. That is, by managing the fit (gap) between the piston 18 and the cylinder part 19, the leakage of the working medium 15 from the main container 11 side to the generator 12 side is suppressed while ensuring the slidability of the piston 18. is doing.

本例では、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能（出力および効率）を向上することを目的として、主容器１１の内部圧力（以下、主容器内圧力と言う。）Ｐ１を調整する機構（以下、主容器内圧力調整機構と言う。）を設けている。 In this example, for the purpose of improving the performance (output and efficiency) of the liquid piston steam engine 10, a mechanism for adjusting the internal pressure (hereinafter referred to as main container internal pressure) P1 of the main container 11 (hereinafter referred to as main pressure). This is called a container internal pressure adjustment mechanism.)

この主容器内圧力調整機構について説明すると、補助容器２１は、管状の連通部２２を介して主容器１１と連通している。本例では、補助容器２１を屈曲部１１ａの上方側に配置している。 The auxiliary container 21 communicates with the main container 11 through a tubular communication portion 22. In this example, the auxiliary container 21 is disposed above the bent portion 11a.

補助容器２１内には、液体２３および気体２４が封入されている。本例では、液体２３を作動媒体１３と同様に水としている。気体２４としては液体２３に難溶性を示す気体を用いるのが好ましく、本例では、気体２４として、水に難溶性を示すヘリウムを用いている。なお、補助容器２１内に液体２３のみを封入するようにしてもよい。 A liquid 23 and a gas 24 are sealed in the auxiliary container 21. In this example, the liquid 23 is water as in the working medium 13. It is preferable to use a gas that is sparingly soluble in the liquid 23 as the gas 24. In this example, helium that is sparingly soluble in water is used as the gas 24. Note that only the liquid 23 may be sealed in the auxiliary container 21.

補助容器２１および連通部２２は断熱性に優れた材料とすることが望ましく、本実施形態では、液体２３を水としているので、補助容器２１および連通部２２をステンレス製としている。 The auxiliary container 21 and the communication part 22 are desirably made of materials having excellent heat insulation properties. In this embodiment, the liquid 23 is water, and therefore the auxiliary container 21 and the communication part 22 are made of stainless steel.

連通部２２には、電気式の可変絞り機構２５が配置されている。この可変絞り機構２５は、後述する制御装置２７とともに、連通部２２の流量係数Ｃｖ（詳細は後述）を調整する役割を果たすものである。 An electrical variable aperture mechanism 25 is disposed in the communication portion 22. The variable throttle mechanism 25 plays a role of adjusting a flow coefficient Cv (details will be described later) of the communication unit 22 together with a control device 27 described later.

補助容器２１の内部圧力（以下、補助容器内圧力と言う。）Ｐ２は、圧力調整ピストン２６ａと電動アクチュエータ２６ｂとによって調整される。圧力調整ピストン２６ａは補助容器２１内の上端側にて、上下方向に摺動可能に配置されている。電動アクチュエータ２６ｂは補助容器２１の上方側に配置され、圧力調整ピストン２６ａを上下方向に駆動する。 The internal pressure (hereinafter referred to as auxiliary container internal pressure) P2 of the auxiliary container 21 is adjusted by the pressure adjusting piston 26a and the electric actuator 26b. The pressure adjustment piston 26 a is arranged on the upper end side in the auxiliary container 21 so as to be slidable in the vertical direction. The electric actuator 26b is disposed above the auxiliary container 21 and drives the pressure adjusting piston 26a in the vertical direction.

次に、本実施形態における電子制御部の概要を説明すると、制御装置２７はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。 Next, the outline of the electronic control unit in the present embodiment will be described. The control device 27 is composed of a known microcomputer composed of a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and its peripheral circuits.

制御装置２７には、圧力調整手段２６の制御のために、蒸発部１１ｄの温度（以下、蒸発部温度と言う。）Ｔ１を検出する温度センサ２８および補助容器内圧力Ｐ２を検出する圧力センサ２９から検出信号が入力される。制御装置２７はこの各センサ２８、２９からの検出信号に基づいて電動アクチュエータ２６ｂを制御するようになっている。 In order to control the pressure adjusting means 26, the control device 27 includes a temperature sensor 28 for detecting the temperature of the evaporator 11d (hereinafter referred to as the evaporator temperature) T1 and a pressure sensor 29 for detecting the auxiliary container internal pressure P2. A detection signal is input from. The control device 27 controls the electric actuator 26b based on the detection signals from the sensors 28 and 29.

次に、上記構成における基本作動を説明する。加熱器１６および冷却器１７を動作させると、まず、作動媒体１５の液相部分を発電機１２側に向かって変位させる第１行程が行われる。この第１行程では、加熱器１６により蒸発部１１ｄ内の液体状態の作動媒体１５が加熱されて蒸発し、蒸発部１１ｄ内に高温・高圧の作動媒体１５の蒸気が蓄積されて、第１直線部１１ｂ内の作動媒体１５の液面を押し下げる。 Next, the basic operation in the above configuration will be described. When the heater 16 and the cooler 17 are operated, first, a first stroke is performed in which the liquid phase portion of the working medium 15 is displaced toward the generator 12 side. In the first step, the working medium 15 in the liquid state in the evaporation section 11d is heated and evaporated by the heater 16, and the vapor of the high-temperature and high-pressure working medium 15 is accumulated in the evaporation section 11d. The liquid level of the working medium 15 in the part 11b is pushed down.

すると、主容器１１内のうち蒸発部１１ｄよりも発電機１２側の部分に封入された作動媒体１５の液相部分は、蒸発部１１ｄ側から発電機１２側に変位して、発電機１２のピストン１８を押し上げる。このとき、コイルばね２０は弾性圧縮される。 Then, the liquid phase part of the working medium 15 enclosed in the part closer to the generator 12 than the evaporation part 11d in the main container 11 is displaced from the evaporation part 11d side to the generator 12 side. The piston 18 is pushed up. At this time, the coil spring 20 is elastically compressed.

第１直線部１１ｂ内にて作動媒体１５の液面が凝縮部１１ｅまで下がり、凝縮部１１ｅ内に作動媒体１５の蒸気が進入すると、作動媒体１５の液相部分を蒸発部１１ｄ側に向かって変位させる第２行程が行われる。 When the liquid level of the working medium 15 falls to the condensing part 11e in the first linear part 11b and the vapor of the working medium 15 enters the condensing part 11e, the liquid phase part of the working medium 15 is directed toward the evaporation part 11d. A second stroke to be displaced is performed.

この第２行程では、凝縮部１１ｅ内に進入した作動媒体１５の蒸気が冷却器１７により冷却されて凝縮するため、第１直線部１１ｂ内の作動媒体１５の液面を押し下げる力が消滅する。 In this second stroke, the vapor of the working medium 15 that has entered the condensing part 11e is cooled and condensed by the cooler 17, and the force that pushes down the liquid level of the working medium 15 in the first linear part 11b disappears.

すると、作動媒体１５の蒸気の膨張によって一旦押し上げられた発電機１２側のピストン１８はコイルばね２０の弾性復元力により下降し、作動媒体１５の蒸気の膨張によって一旦押し上げられた発電機１２側のピストン１８は下降する。 Then, the piston 18 on the generator 12 side that is once pushed up by the expansion of the steam of the working medium 15 is lowered by the elastic restoring force of the coil spring 20, and the piston 18 on the side of the generator 12 that is once pushed up by the expansion of the steam of the working medium 15. The piston 18 descends.

このため、作動媒体１５の液相部分が発電機１２側から蒸発部１１ｄ側に変位して、第１直線部１１ｂ内にて作動媒体１５の液面が蒸発部１１ｄまで上昇するので、再び蒸発部１１ｄにて液体状態の作動媒体１５が加熱されて蒸発することとなる。 For this reason, the liquid phase part of the working medium 15 is displaced from the generator 12 side to the evaporation part 11d side, and the liquid level of the working medium 15 rises to the evaporation part 11d in the first linear part 11b. The working medium 15 in the liquid state is heated and evaporated in the portion 11d.

そして、第１行程および第２行程は、加熱器１６および冷却器１７の動作を停止させるまで繰り返し行われ、その間、主容器１１内の作動媒体１５の液相部分は周期的に変位（いわゆる自励振動）して、発電機１２の可動子１４を上下動させることになる。 The first stroke and the second stroke are repeated until the operations of the heater 16 and the cooler 17 are stopped. During this time, the liquid phase portion of the working medium 15 in the main container 11 is periodically displaced (so-called self-propagation). Exciting vibration) causes the mover 14 of the generator 12 to move up and down.

つまり、作動媒体１５の蒸発と凝縮とが交互に繰り返し行われることによって、作動媒体１５の液相部分が液体ピストンとして自励振動し、この液体ピストンの自励振動が出力として取り出される。 That is, by alternately and repeatedly performing evaporation and condensation of the working medium 15, the liquid phase portion of the working medium 15 self-excites and vibrates as a liquid piston, and the self-excited vibration of the liquid piston is extracted as an output.

本実施形態では、ピストン１８が摺動する摺動面１９ａの外周側に導入空間１９ｂを形成し、導入空間１９ｂ内に主容器１１内の作動媒体１５を導入しているので、摺動面１９ａの内周側と外周側の両方に主容器内圧力Ｐ１がかかることとなる。このため、摺動面１９ａの内周側と外周側との差圧がほとんど生じないようにすることができる。 In this embodiment, since the introduction space 19b is formed on the outer peripheral side of the sliding surface 19a on which the piston 18 slides, and the working medium 15 in the main container 11 is introduced into the introduction space 19b, the sliding surface 19a. The main container internal pressure P1 is applied to both the inner peripheral side and the outer peripheral side. For this reason, the pressure difference between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sliding surface 19a can be hardly generated.

このため、主容器内圧力Ｐ１によってピストン１８と摺動面１９ａとの間の隙間が拡大して主容器１１側から発電機１２側へ作動媒体１５が漏出してしまうことを防止できるので、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動（作動媒体の液相部分の自励振動）の停止を防止することができる。 For this reason, it is possible to prevent the working medium 15 from leaking from the main container 11 side to the generator 12 side due to an increase in the gap between the piston 18 and the sliding surface 19a due to the main container internal pressure P1. Stopping of the operation of the liquid piston steam engine (self-excited vibration of the liquid phase portion of the working medium) due to leakage of the working medium 15 from the container 11 side to the generator 12 side can be prevented.

次に、主容器内圧力調整機構に関する作動を説明する。図２は、第１、第２行程におけるピストン容積の変化と、主容器内圧力Ｐ１および補助容器内圧力Ｐ２の圧力波形との関係を示すグラフである。ここで、ピストン容積は、主容器１１、シリンダ部１９およびピストン１８で囲まれた空間の容積のことであり、このピストン容積はピストン１８の往復運動に伴い周期的に変動する。 Next, the operation relating to the main container pressure adjusting mechanism will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the change in piston volume in the first and second strokes, and the pressure waveforms of the main container internal pressure P1 and the auxiliary container internal pressure P2. Here, the piston volume is a volume of a space surrounded by the main container 11, the cylinder portion 19, and the piston 18, and this piston volume fluctuates periodically as the piston 18 reciprocates.

図２からわかるように、ピストン容積の周期的な変動に伴って、主容器内圧力Ｐ１もピーク値Ｐ１ｐとボトム値Ｐ１ｂとの間で周期的に変動する。一方、補助容器内圧力Ｐ２はほぼ一定となる。 As can be seen from FIG. 2, the main container pressure P1 also periodically varies between the peak value P1p and the bottom value P1b in accordance with the periodic variation of the piston volume. On the other hand, the auxiliary container internal pressure P2 is substantially constant.

すなわち、連通部２２に可変絞り機構２５が配置されて連通部２２の流路径が縮小されているので、補助容器内圧力Ｐ２が主容器内圧力Ｐ１の周期的な変動に追従することが抑制され、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａが補助容器内圧力Ｐ２とほぼ等しい圧力で安定することとなる。 That is, since the variable throttle mechanism 25 is disposed in the communication part 22 and the flow path diameter of the communication part 22 is reduced, the auxiliary container internal pressure P2 is suppressed from following the periodic fluctuation of the main container internal pressure P1. The average value P1a of the main container internal pressure P1 is stabilized at a pressure substantially equal to the auxiliary container internal pressure P2.

図３（ａ）〜（ｃ）は、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐと液体ピストン蒸気エンジン１０の性能（出力および効率）との関係を説明するＰＶ線図である。このＰＶ線図の横軸は、上述のピストン容積である。 3A to 3C are PV diagrams for explaining the relationship between the peak value P1p of the main container internal pressure P1 and the performance (output and efficiency) of the liquid piston steam engine 10. The horizontal axis of this PV diagram is the piston volume described above.

まず、図３（ａ）は、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能（出力および効率）が最も高くなる理想的な状態を示している。すなわち、図３（ａ）に示すように、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐが蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓよりも低く、かつ、飽和蒸気圧Ｐｓにできるだけ近い値（以下、理想ピーク値と言う。）になっているとき、液体ピストン蒸気エンジン１０は１周期当たりの仕事量が最も大きくなって、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が最も高くなる。なお、このときの主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａを、以下、理想平均値と言う。 First, FIG. 3A shows an ideal state in which the performance (output and efficiency) of the liquid piston steam engine 10 is the highest. That is, as shown in FIG. 3A, the peak value P1p of the main container internal pressure P1 is lower than the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 at the evaporator temperature T1 and is as close as possible to the saturated vapor pressure Ps. (Hereinafter referred to as the ideal peak value), the liquid piston steam engine 10 has the largest work per cycle, and the performance of the liquid piston steam engine 10 is the highest. In addition, the average value P1a of the main container internal pressure P1 at this time is hereinafter referred to as an ideal average value.

一方、図３（ｂ）は、ピーク値Ｐ１ｐが飽和蒸気圧Ｐｓよりも著しく低いときのＰＶ線図を示している。この状態では、１周期当たりの仕事量が小さくなるので、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が低下する。 On the other hand, FIG. 3B shows a PV diagram when the peak value P1p is significantly lower than the saturated vapor pressure Ps. In this state, the work amount per cycle is small, and the performance of the liquid piston steam engine 10 is degraded.

また、図３（ｃ）は、ピーク値Ｐ１ｐが飽和蒸気圧Ｐｓよりも高いときのＰＶ線図を示している。この状態では、ピーク値Ｐ１ｐが飽和蒸気圧Ｐｓよりも高くなるために作動媒体１３の蒸気の一部が凝縮してしまう。このため、マイナスの仕事をしてしまうので、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が低下してしまう。 FIG. 3C shows a PV diagram when the peak value P1p is higher than the saturated vapor pressure Ps. In this state, since the peak value P1p is higher than the saturated vapor pressure Ps, a part of the vapor of the working medium 13 is condensed. For this reason, since negative work is performed, the performance of the liquid piston steam engine 10 is deteriorated.

したがって、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能を最も引き出すためには、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐを常に理想ピーク値に維持すればよいのである。 Therefore, in order to maximize the performance of the liquid piston steam engine 10, the peak value P1p of the main container internal pressure P1 should always be maintained at the ideal peak value.

ここで、主容器内圧力Ｐ１のボトム値Ｐ１ｂは、大気圧とほぼ等しくなることがわかっている。このため、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐが上昇すると主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａも上昇し、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐが低下すると主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａも低下することとなる。 Here, it is known that the bottom value P1b of the main container internal pressure P1 is substantially equal to the atmospheric pressure. Therefore, when the peak value P1p of the main container internal pressure P1 increases, the average value P1a of the main container internal pressure P1 also increases, and when the peak value P1p of the main container internal pressure P1 decreases, the average value P1a of the main container internal pressure P1 also increases. Will be reduced.

このため、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａを常に理想平均値に維持すれば、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐを常に理想ピーク値に維持することができ、ひいては液体ピストン蒸気エンジン１０の性能を最も引き出すことができる。 For this reason, if the average value P1a of the main container internal pressure P1 is always maintained at the ideal average value, the peak value P1p of the main container internal pressure P1 can be always maintained at the ideal peak value. The best performance can be obtained.

しかるに、加熱器１６の熱源である高温ガスの温度が変動すると、蒸発部温度Ｔ１も変動する。その結果、作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓも変動するので、理想ピーク値も変動し、ひいては理想平均値も変動してしまう。 However, when the temperature of the high-temperature gas that is the heat source of the heater 16 varies, the evaporator temperature T1 also varies. As a result, since the saturated vapor pressure Ps of the working medium 13 also varies, the ideal peak value also varies, and consequently the ideal average value also varies.

そこで、本実施形態による液体ピストン蒸気エンジン１０は、蒸発部温度Ｔ１の変動に応じて主容器内圧力Ｐ１を調整することにより、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａを常に理想平均値に維持して、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能を最も引き出すことを図っている。 Therefore, the liquid piston steam engine 10 according to the present embodiment always maintains the average value P1a of the main container internal pressure P1 at the ideal average value by adjusting the main container internal pressure P1 according to the fluctuation of the evaporation part temperature T1. Thus, the performance of the liquid piston steam engine 10 is maximized.

より具体的には、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａを、理想平均値に近似した目標値Ｐ１Ａに近づけることにより、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａを常に理想平均値に近づける。 More specifically, the average value P1a of the main container internal pressure P1 is always brought close to the ideal average value by bringing the average value P1a of the main container internal pressure P1 close to the target value P1A approximated to the ideal average value.

図４は、本実施形態における主容器内圧力Ｐ１の制御の概要を示すブロック線図である。まず、蒸発部温度Ｔ１と、予め制御装置２７に記憶された作動媒体１５の蒸気圧曲線とに基づいて、蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓを算出する。 FIG. 4 is a block diagram showing an outline of control of the main container internal pressure P1 in the present embodiment. First, based on the evaporation part temperature T1 and the vapor pressure curve of the working medium 15 stored in the control device 27 in advance, the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 at the evaporation part temperature T1 is calculated.

次に、目標値Ｐ１Ａを蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓと大気圧（０．１ＭＰａ）との平均値を算出し、この平均値を目標値Ｐ１Ａとする。 Next, an average value between the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 and the atmospheric pressure (0.1 MPa) at the evaporation portion temperature T1 is calculated as the target value P1A, and this average value is set as the target value P1A.

すなわち、図３（ａ）からわかるように、蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓと主容器内圧力Ｐ１の１周期中のボトム値Ｐ１ｂとの平均値は、理想平均値に近似した値になる。 That is, as can be seen from FIG. 3A, the average value of the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 at the evaporation portion temperature T1 and the bottom value P1b in one cycle of the main container internal pressure P1 is an ideal average value. An approximate value.

また、主容器内圧力Ｐ１の１周期中のボトム値Ｐ１ｂは、ほぼ大気圧（０．１ＭＰａ）と等しくなることがわかっている。これらのことから、蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓと大気圧（０．１ＭＰａ）との平均値は、理想平均値に近似した値になる。 Further, it is known that the bottom value P1b in one cycle of the main container internal pressure P1 is substantially equal to the atmospheric pressure (0.1 MPa). For these reasons, the average value of the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 and the atmospheric pressure (0.1 MPa) at the evaporator temperature T1 is a value that approximates the ideal average value.

そこで、本例では、蒸発部温度Ｔ１での作動媒体１５の飽和蒸気圧Ｐｓと大気圧（０．１ＭＰａ）との平均値を目標値Ｐ１Ａとしている。なお、この平均値を適宜補正した値を目標値Ｐ１Ａとしてもよい。 Therefore, in this example, the average value of the saturated vapor pressure Ps of the working medium 15 and the atmospheric pressure (0.1 MPa) at the evaporator temperature T1 is set as the target value P1A. A value obtained by appropriately correcting the average value may be set as the target value P1A.

そして、補助容器内圧力Ｐ２が目標値Ｐ１Ａよりも低いときには、電動アクチュエータ２６ｂが圧力調整ピストン２６ａを押し出して補助容器２１の容積を減少させる。これにより液体２３が圧縮されて補助容器内圧力Ｐ２が上昇する。 When the auxiliary container internal pressure P2 is lower than the target value P1A, the electric actuator 26b pushes out the pressure adjusting piston 26a to reduce the volume of the auxiliary container 21. Thereby, the liquid 23 is compressed and the auxiliary container internal pressure P2 rises.

一方、補助容器内圧力Ｐ２が目標値Ｐ１Ａよりも高いときには、圧力調整ピストン２６ａを引き込んで補助容器２１の容積を減少させる。これにより液体２３が膨張して補助容器内圧力Ｐ２が低下する。 On the other hand, when the auxiliary container internal pressure P2 is higher than the target value P1A, the volume of the auxiliary container 21 is decreased by retracting the pressure adjusting piston 26a. Thereby, the liquid 23 expand | swells and the auxiliary container internal pressure P2 falls.

すると、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａが補助容器内圧力Ｐ２に追従して変化して、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａが目標値Ｐ１Ａに近づく。換言すれば、主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａが理想平均値に近づくので、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能を最も引き出すことができる。 Then, the average value P1a of the main container internal pressure P1 changes following the auxiliary container internal pressure P2, and the average value P1a of the main container internal pressure P1 approaches the target value P1A. In other words, since the average value P1a of the main container internal pressure P1 approaches the ideal average value, the performance of the liquid piston steam engine 10 can be maximized.

図５は、連通部２２近傍の拡大断面図である。なお、図５では、図示の都合上、可変絞り機構２５の図示を省略している。主容器内圧力Ｐ１が補助容器内圧力Ｐ２よりも大きい場合には、図５中の矢印に示すように、主容器１１内の作動媒体１５の液相部分が補助容器２１内に流入することとなる。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the communication portion 22. In FIG. 5, the variable aperture mechanism 25 is not shown for the sake of illustration. When the main container internal pressure P1 is larger than the auxiliary container internal pressure P2, the liquid phase portion of the working medium 15 in the main container 11 flows into the auxiliary container 21 as shown by the arrow in FIG. Become.

このときの連通部２２における作動媒体１５の液相部分の体積流量Ｑは、Ｑ＝Ｃｖ×（Ｐ１−Ｐ２）で表すことができる。ここで、Ｃｖは連通部２２の流量係数であり、連通部２２の形状（流路長や流路径等）から定まる値である。 The volume flow rate Q of the liquid phase portion of the working medium 15 in the communication portion 22 at this time can be expressed as Q = Cv × (P1−P2). Here, Cv is a flow coefficient of the communication portion 22 and is a value determined from the shape of the communication portion 22 (flow path length, flow path diameter, etc.).

したがって、連通部２２の流量係数Ｃｖが大きいほど、主容器１１から補助容器２１内に流入する作動媒体１５の液相部分の体積流量Ｑが大きくなるのであるが、本実施形態では、連通部２２に電気式の可変絞り機構２５が配置されているので、可変絞り機構２５の絞り開度を調整することによって、連通部２２の流量係数Ｃｖを任意に設定することができる。 Therefore, as the flow coefficient Cv of the communication part 22 increases, the volume flow rate Q of the liquid phase portion of the working medium 15 flowing from the main container 11 into the auxiliary container 21 increases. In this embodiment, the communication part 22 is used. Since the electric variable throttle mechanism 25 is disposed at the center, the flow coefficient Cv of the communication portion 22 can be arbitrarily set by adjusting the throttle opening of the variable throttle mechanism 25.

一方、図６は、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐおよび補助容器内圧力Ｐ２を一定にした場合における連通部２２の流量係数Ｃｖと液体ピストン蒸気エンジン１０の効率との関係を示すグラフである。なお、連通部２２の流量係数Ｃｖと液体ピストン蒸気エンジン１０の出力との関係は、図６と同様であるので、図示を省略する。 On the other hand, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the flow coefficient Cv of the communicating portion 22 and the efficiency of the liquid piston steam engine 10 when the peak value P1p of the main container internal pressure P1 and the auxiliary container internal pressure P2 are constant. . In addition, since the relationship between the flow coefficient Cv of the communication part 22 and the output of the liquid piston steam engine 10 is the same as that of FIG. 6, illustration is abbreviate | omitted.

図６の点Ａは、連通部２２の流量係数Ｃｖが適切に設定されている状態であり、このとき、ＰＶ線図は上述の図３（ａ）のようになり、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が最も高くなる。 A point A in FIG. 6 is a state in which the flow coefficient Cv of the communication portion 22 is appropriately set. At this time, the PV diagram is as shown in FIG. Highest performance.

一方、図６の点Ｂは、連通部２２の流量係数Ｃｖが大きすぎる状態であり、このとき、ＰＶ線図は図３（ｂ）のようになり、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が低下する。これは、以下の理由による。 On the other hand, point B in FIG. 6 is a state in which the flow coefficient Cv of the communicating portion 22 is too large. At this time, the PV diagram is as shown in FIG. 3B, and the performance of the liquid piston steam engine 10 is degraded. . This is due to the following reason.

上述の図２からわかるように、第２行程の前半では主容器内圧力Ｐ１が補助容器内圧力Ｐ２よりも小さく、第２行程の後半では主容器内圧力Ｐ１が補助容器内圧力Ｐ２よりも大きくなる。 As can be seen from FIG. 2, the main container internal pressure P1 is lower than the auxiliary container internal pressure P2 in the first half of the second stroke, and the main container internal pressure P1 is higher than the auxiliary container internal pressure P2 in the second half of the second stroke. Become.

そのため、第２行程の前半では補助容器２１内の液体２３が主容器１１内に流入し、逆に、第２行程の後半では、主容器１１内の作動媒体１５の液相部分が補助容器２１内に流入することとなる。 Therefore, the liquid 23 in the auxiliary container 21 flows into the main container 11 in the first half of the second stroke. Conversely, in the second half of the second stroke, the liquid phase portion of the working medium 15 in the main container 11 is in the auxiliary container 21. Will flow in.

ここで、第２行程を１回行う間において、主容器１１から補助容器２１内に流入する作動媒体１５の液相部分の体積が、補助容器２１から主容器１１内に流入する液体２３の体積よりも大きい場合には、主容器１１内で自励振動する液体ピストンの体積が減少することとなる。 Here, the volume of the liquid phase portion of the working medium 15 flowing from the main container 11 into the auxiliary container 21 during the second stroke is the volume of the liquid 23 flowing from the auxiliary container 21 into the main container 11. If larger, the volume of the liquid piston that self-oscillates in the main container 11 is reduced.

したがって、図６の点Ｂで示される連通部２２の流量係数Ｃｖが大きすぎる状態では、液体ピストン体積の減少量が多くなり、第２行程の終了時、つまり、ピストン容積が最も減少したときに作動媒体１５の液相部分が蒸発部１１ｄ内に到達しにくくなってしまう。 Therefore, in the state where the flow coefficient Cv of the communication portion 22 indicated by the point B in FIG. 6 is too large, the amount of decrease in the liquid piston volume increases, and at the end of the second stroke, that is, when the piston volume has decreased most. The liquid phase part of the working medium 15 is difficult to reach the evaporation part 11d.

その結果、蒸発部１１ｄでの作動媒体１５の蒸発が不十分になり、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐが低下してしまうので、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能が低下してしまう。 As a result, the evaporation of the working medium 15 in the evaporation section 11d becomes insufficient, and the peak value P1p of the main container internal pressure P1 decreases, so that the performance of the liquid piston steam engine 10 decreases.

以上のことから、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能低下を防止するために、連通部２２の流量係数Ｃｖを所定値以下に設定して、第２行程の終了時に作動媒体１５の液相部分が蒸発部１１ｄ内に確実に到達するようにする必要がある。 From the above, in order to prevent the performance degradation of the liquid piston steam engine 10, the flow coefficient Cv of the communication portion 22 is set to a predetermined value or less, and the liquid phase portion of the working medium 15 evaporates at the end of the second stroke. It is necessary to reliably reach the portion 11d.

具体的には、連通部２２の流量係数Ｃｖを下記の数式１を満たすように設定すれば、第２行程の終了時に蒸発部１１ｄ内に作動媒体１５の液相部分を確実に到達させることができる。 Specifically, if the flow coefficient Cv of the communication part 22 is set so as to satisfy the following formula 1, the liquid phase part of the working medium 15 can surely reach the evaporation part 11d at the end of the second stroke. it can.

但し、
Ｖｈ：蒸発部１１ｄの容積
Ｐ１：主容器内圧力
Ｐ２：補助容器内圧力
ｔ１：第２行程の開始時刻
ｔ２：第２行程の終了時刻
なお、上記の数式１において、右辺中の分母は、図２中に示したハッチング領域Ｓ２の面積とハッチング領域Ｓ１の面積との差（面積Ｓ２−面積Ｓ１）に相当する。

However,
Vh: Volume of the evaporation part 11d P1: Main container pressure P2: Auxiliary container pressure t1: Start time of the second stroke t2: End time of the second stroke In the above equation 1, the denominator in the right side is 2 corresponds to the difference (area S2−area S1) between the area of the hatching region S2 and the area of the hatching region S1 shown in FIG.

すなわち、連通部２２の流量係数Ｃｖが上記の数式１を満たせば、第２行程を１回行う間における液体ピストン体積の減少量を蒸発部１１ｄの容積Ｖｈよりも小さく抑えることができるので、蒸発部１１ｄ内に作動媒体１５の液相部分が到達しなくなることを回避でき、ひいては、液体ピストン蒸気エンジン１０の性能低下を防止できることになる。 That is, if the flow coefficient Cv of the communication part 22 satisfies the above mathematical formula 1, the amount of decrease in the liquid piston volume during the second stroke can be suppressed to be smaller than the volume Vh of the evaporation part 11d. It is possible to prevent the liquid phase portion of the working medium 15 from reaching the portion 11d, and thus, it is possible to prevent the performance of the liquid piston steam engine 10 from being deteriorated.

しかしながら、主容器内圧力Ｐ１の圧力波形および補助容器内圧力Ｐ２は、蒸発部温度Ｔ１の変動に伴って変動するので、上記の数式１の右辺中の分母の値も変動し、ひいては、上記の数式１で求められる連通部２２の流量係数Ｃｖの上限値も変動することとなる。 However, since the pressure waveform of the main container internal pressure P1 and the auxiliary container internal pressure P2 fluctuate with the fluctuation of the evaporation part temperature T1, the value of the denominator in the right side of the above equation 1 also fluctuates. The upper limit value of the flow coefficient Cv of the communication part 22 obtained by Expression 1 also varies.

そこで、本実施形態では、上記の数式１に基づいて連通部２２の流量係数Ｃｖの上限値を求め、求められた流量係数Ｃｖの上限値に合わせて制御手段２１が可変絞り機構２５の絞り開度を制御するようになっている。これにより、蒸発部温度Ｔ１が変動しても、連通部２２の流量係数Ｃｖが常に上記の数式１を満たすようにすることができる。 Therefore, in the present embodiment, the upper limit value of the flow coefficient Cv of the communication unit 22 is obtained based on the above formula 1, and the control unit 21 opens the throttle of the variable throttle mechanism 25 according to the obtained upper limit value of the flow coefficient Cv. The degree is to be controlled. Thereby, even if the evaporation part temperature T1 fluctuates, the flow coefficient Cv of the communication part 22 can always satisfy the above mathematical formula 1.

なお、このように連通部２２の流量係数Ｃｖを調整しても、第２行程を１回行うと液体ピストン体積がいくらか減少することとなるが、作動媒体１５の自励振動が維持されていれば、その後に液体ピストン体積が増加して、液体ピストン体積が所定量に復帰することとなる。 Even if the flow coefficient Cv of the communicating portion 22 is adjusted in this way, the volume of the liquid piston is somewhat reduced when the second stroke is performed once, but the self-excited vibration of the working medium 15 is maintained. Then, the liquid piston volume is increased thereafter, and the liquid piston volume returns to a predetermined amount.

すなわち、第２行程において液体ピストン体積がいくらか減少すると、蒸発部１１ｄにて蒸発する作動媒体１５が減少して主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａが低下することとなる。そのため、補助容器内圧力Ｐ２も主容器内圧力Ｐ１の平均値Ｐ１ａに追従して低下し、補助容器内圧力Ｐ２が目標値Ｐ１Ａよりも低くなる。 That is, when the volume of the liquid piston is somewhat reduced in the second stroke, the working medium 15 that evaporates in the evaporating portion 11d is reduced, and the average value P1a of the main container internal pressure P1 is reduced. Therefore, the auxiliary container internal pressure P2 also decreases following the average value P1a of the main container internal pressure P1, and the auxiliary container internal pressure P2 becomes lower than the target value P1A.

すると、上述のように、電動アクチュエータ２６ｂが圧力調整ピストン２６ａを押し出して補助容器内圧力Ｐ２を上昇させるので、主容器１１から補助容器２１内に流入する作動媒体１５の液相部分の体積よりも補助容器２１から主容器１１内に流入する液体２３の体積の方が大きくなる。その結果、液体ピストン体積が増加するので、液体ピストン体積が所定量に復帰することとなる。 Then, as described above, since the electric actuator 26b pushes out the pressure adjusting piston 26a to increase the auxiliary container internal pressure P2, the volume of the liquid phase portion of the working medium 15 flowing from the main container 11 into the auxiliary container 21 is larger. The volume of the liquid 23 flowing into the main container 11 from the auxiliary container 21 becomes larger. As a result, since the liquid piston volume increases, the liquid piston volume returns to a predetermined amount.

ところで、図２からわかるように、主容器内圧力Ｐ１の圧力波形は正弦曲線（Ｓｉｎ曲線）に近似している。そこで、本例では、上記の数式１において、Ｐ１（ｔ）を正弦曲線（Ｓｉｎ曲線）で近似して、流量係数Ｃｖの上限値を求めている。 By the way, as can be seen from FIG. 2, the pressure waveform of the main container pressure P1 approximates a sine curve (Sin curve). Therefore, in this example, in Equation 1 above, P1 (t) is approximated by a sine curve (Sin curve) to obtain the upper limit value of the flow coefficient Cv.

より具体的には、主容器内圧力Ｐ１のピーク値Ｐ１ｐを最大値とし、大気圧（０．１ＭＰａ）を最小値とする正弦曲線で近似している。このため、主容器内圧力Ｐ１を圧力センサでサンプリングする必要がないので、構成を簡素化できる。 More specifically, it is approximated by a sine curve in which the peak value P1p of the main container internal pressure P1 is the maximum value and the atmospheric pressure (0.1 MPa) is the minimum value. For this reason, since it is not necessary to sample the main container internal pressure P1 with a pressure sensor, a structure can be simplified.

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、導入空間１９ｂ内に主容器１１内の作動媒体１５を導入しているが、本第２実施形態では、図７に示すように、補助容器２１内の液体２３を導入空間１９ｂ内に導入している。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the working medium 15 in the main container 11 is introduced into the introduction space 19b. However, in the second embodiment, the liquid 23 in the auxiliary container 21 is introduced as shown in FIG. It is introduced into the space 19b.

より具体的には、上記第１実施形態に対して、連通穴１９ｃを廃止し、補助容器２１内と導入空間１９ｂとを連通する配管３０を配置している。 More specifically, the communication hole 19c is abolished with respect to the first embodiment, and a pipe 30 that connects the inside of the auxiliary container 21 and the introduction space 19b is disposed.

これにより、導入空間１９ｂの圧力が補助容器内圧力Ｐ２と同じになり、摺動面１９ａの外周側に補助容器内圧力Ｐ２がかかることとなるので、摺動面１９ａの内周側と外周側との差圧を小さくできる。 As a result, the pressure in the introduction space 19b becomes the same as the auxiliary container internal pressure P2, and the auxiliary container internal pressure P2 is applied to the outer peripheral side of the sliding surface 19a, so the inner peripheral side and the outer peripheral side of the sliding surface 19a. The differential pressure can be reduced.

このため、上記第１実施形態と同様に、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動（作動媒体の液相部分の自励振動）の停止を防止することができる。 For this reason, as in the first embodiment, the operation of the liquid piston steam engine (self-excited vibration of the liquid phase portion of the working medium) caused by the leakage of the working medium 15 from the main container 11 side to the generator 12 side. Stopping can be prevented.

上述のように、主容器内圧力Ｐ１はピーク値Ｐ１ｐとボトム値Ｐ１ｂとの間で周期的に変動（脈動）する。しかるに、導入空間１９ｂ内の圧力が主容器内圧力Ｐ１と同じになる上記第１実施形態では、導入空間１９ｂ内の圧力も主容器内圧力Ｐ１と同じように脈動することから、シリンダ部１９がこの圧力脈動によって破損しないように、シリンダ部１９の耐久性を十分に確保する必要がある。 As described above, the main container internal pressure P1 periodically fluctuates (pulsates) between the peak value P1p and the bottom value P1b. However, in the first embodiment in which the pressure in the introduction space 19b is the same as the pressure P1 in the main container, the pressure in the introduction space 19b pulsates in the same manner as the pressure P1 in the main container. It is necessary to sufficiently ensure the durability of the cylinder portion 19 so as not to be damaged by the pressure pulsation.

これに対し、導入空間１９ｂの圧力が補助容器内圧力Ｐ２と同じになる本実施形態では、導入空間１９ｂ内の圧力が脈動することなくがほぼ一定となるので、上記第１実施形態に比べてシリンダ部１９に要求される耐久性を低く抑えることができ、コスト上有利である。 On the other hand, in the present embodiment in which the pressure in the introduction space 19b is the same as the pressure P2 in the auxiliary container, the pressure in the introduction space 19b is substantially constant without pulsation, and therefore, compared to the first embodiment. The durability required for the cylinder part 19 can be kept low, which is advantageous in terms of cost.

（第３実施形態）
上記各実施形態では、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出を防止することで、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動停止を防止しているが、本第３実施形態では、図８に示すように、発電機１２が主容器内圧力調整機構の一部を構成することで、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動停止を防止している。 (Third embodiment)
In each of the above embodiments, the liquid piston vapor caused by leakage of the working medium 15 from the main container 11 side to the generator 12 side is prevented by preventing the working medium 15 from leaking from the main container 11 side to the generator 12 side. Although the engine stoppage is prevented, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, the generator 12 forms a part of the main container internal pressure adjustment mechanism, thereby generating power from the main container 11 side. The operation stop of the liquid piston steam engine due to the leakage of the working medium 15 to the machine 12 side is prevented.

より具体的には、シリンダ部１９の導入空間１９ｂを廃止し、その代わりに、連通部２２によって補助容器２１内とケーシング１３内とを連通させ、補助容器２１内の液体２３をケーシング１３内に導入している。また、可変絞り機構２５を廃止し、その代わりに、ピストン１８とシリンダ部１９とが固定絞りとして機能するようにしている。 More specifically, the introduction space 19b of the cylinder part 19 is abolished. Instead, the inside of the auxiliary container 21 and the inside of the casing 13 are communicated with each other by the communication part 22, and the liquid 23 in the auxiliary container 21 is put into the casing 13. It has been introduced. Further, the variable throttle mechanism 25 is abolished, and instead, the piston 18 and the cylinder part 19 function as a fixed throttle.

より具体的には、ピストン１８とシリンダ部１９とのはめ合いを緩くすることで、作動媒体１５および液体２３がピストン１８とシリンダ部１９（摺動面１９ａ）との間の隙間を通じて主容器１１−ケーシング１３間をある程度出入りするようにしている。 More specifically, by loosening the fit between the piston 18 and the cylinder part 19, the working medium 15 and the liquid 23 pass through the gap between the piston 18 and the cylinder part 19 (sliding surface 19a). -It is made to go in and out between the casings 13 to some extent.

このように、本実施形態では、作動媒体１５および液体２３がピストン１８とシリンダ部１９との間をある程度流通することを前提とした構成になっているので、主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出を抑制する必要がなくなり、ひいては主容器１１側から発電機１２側への作動媒体１５の漏出に起因する液体ピストン蒸気エンジンの作動停止を防止することができる。 Thus, in this embodiment, since it has the structure which presupposes that the working medium 15 and the liquid 23 distribute | circulate between the piston 18 and the cylinder part 19 to some extent, it is the generator 12 side from the main container 11 side. Therefore, it is not necessary to suppress the leakage of the working medium 15 to the side, and as a result, the operation stop of the liquid piston steam engine due to the leakage of the working medium 15 from the main container 11 side to the generator 12 side can be prevented.

なお、図８では、図示の都合上、ピストン１８とシリンダ部１９とが完全に離れているが、実際には、ピストン１８とシリンダ部１９との間の隙間は微小であり、ピストン１８とシリンダ部１９とが接触している。 In FIG. 8, for convenience of illustration, the piston 18 and the cylinder part 19 are completely separated from each other, but actually, the gap between the piston 18 and the cylinder part 19 is very small. The part 19 is in contact.

ところで、本実施形態では、上述のようにピストン１８と摺動面１９ａとが固定絞りとして機能するようにしていることから、本実施形態は、上記第１実施形態に対して、可変絞り機構２５を固定絞りに変更して、連通部２２の流量係数Ｃｖを一定にしたものに相当する。 By the way, in this embodiment, since the piston 18 and the sliding surface 19a function as a fixed throttle as described above, the present embodiment is different from the first embodiment in that the variable throttle mechanism 25. Is changed to a fixed throttle, and the flow rate coefficient Cv of the communication portion 22 is made constant.

そこで、次に、本実施形態における流量係数Ｃｖの設定について説明する。図９は、図２と同様に、第１、第２行程におけるピストン容積の変化と、主容器内圧力Ｐ１および補助容器内圧力Ｐ２の圧力波形との関係を示すグラフであるが、図９中、実線Ｐ１ｍａｘは、蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときにおける主容器内圧力Ｐ１の圧力波形を示し、２点鎖線Ｐ１ｍｉｎは、蒸発部温度Ｔ１が最低温度になっているときにおける主容器内圧力Ｐ１の圧力波形を示している。 Then, next, the setting of the flow coefficient Cv in this embodiment is demonstrated. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the change in piston volume in the first and second strokes and the pressure waveforms of the main container internal pressure P1 and the auxiliary container internal pressure P2 as in FIG. A solid line P1max indicates the pressure waveform of the main container internal pressure P1 when the evaporation part temperature T1 is the maximum temperature, and a two-dot chain line P1min indicates the main container when the evaporation part temperature T1 is the minimum temperature. The pressure waveform of the internal pressure P1 is shown.

ここで、「蒸発部温度Ｔ１の最高温度」とは、通常の使用条件において想定される蒸発部温度Ｔ１の最高温度のことを意味し、「蒸発部温度Ｔ１の最低温度」とは、通常の使用条件において想定される蒸発部温度Ｔ１の最低温度のことを意味するものである。 Here, the “maximum temperature of the evaporation part temperature T1” means the maximum temperature of the evaporation part temperature T1 assumed under normal use conditions, and the “minimum temperature of the evaporation part temperature T1” means a normal temperature. It means the lowest temperature of the evaporation part temperature T1 assumed in the use conditions.

なお、図示を省略しているが、蒸発部温度Ｔ１が最高温度と最低温度の中間温度になっている場合には、主容器内圧力Ｐ１の圧力波形は、実線Ｐ１ｍａｘと２点鎖線Ｐ１ｍｉｎの中間になる。また、図９中、１点鎖線Ｐ２ｍａｘは、蒸発部温度Ｔ１が最低温度になっているときにおける補助容器内圧力Ｐ２を示している。 Although not shown, when the evaporation portion temperature T1 is an intermediate temperature between the maximum temperature and the minimum temperature, the pressure waveform of the main container internal pressure P1 is an intermediate between the solid line P1max and the two-dot chain line P1min. become. Further, in FIG. 9, a one-dot chain line P2max indicates the auxiliary container internal pressure P2 when the evaporation part temperature T1 is the lowest temperature.

図９からわかるように、連通部２２の流量係数Ｃｖが一定であるとすると、主容器１１から補助容器２１内に流入する作動媒体１５の液相部分の体積は、蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときに最も大きくなる。このため、第２行程を１回行う間における液体ピストン体積の減少量も、蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときに最も大きくなる。 As can be seen from FIG. 9, if the flow coefficient Cv of the communication part 22 is constant, the volume of the liquid phase portion of the working medium 15 flowing from the main container 11 into the auxiliary container 21 is the maximum temperature of the evaporation part temperature T1. It becomes the largest when it is. For this reason, the amount of decrease in the volume of the liquid piston during the second stroke is maximized when the evaporator temperature T1 is at the maximum temperature.

そこで、本実施形態では、流量係数Ｃｖが下記の数式２を満たすように、ピストン１８とシリンダ部１９とのはめ合いを設定している。 Therefore, in the present embodiment, the fit between the piston 18 and the cylinder portion 19 is set so that the flow coefficient Cv satisfies the following mathematical formula 2.

但し、
Ｖｈ：蒸発部１１ｄの容積
Ｐ１ｍａｘ：蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときの主容器内圧力
Ｐ２ｍａｘ：蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときの補助容器内圧力
ｔ１：第２行程の開始時刻
ｔ２：第２行程の終了時刻
すなわち、流量係数Ｃｖが上記の数式２を満たせば、蒸発部温度Ｔ１が最高温度になっているときであっても、第２行程を１回行う間における液体ピストン体積の減少量を蒸発部１１ｄの容積Ｖｈよりも小さく抑えることができる。

However,
Vh: Volume of the evaporation part 11d P1max: Pressure in the main container when the evaporation part temperature T1 is the highest temperature P2max: Pressure in the auxiliary container when the evaporation part temperature T1 is the highest temperature t1: Second stroke Start time t2: end time of the second stroke That is, if the flow coefficient Cv satisfies Equation 2 above, the second stroke is performed once even when the evaporation portion temperature T1 is at the maximum temperature. The amount of decrease in the volume of the liquid piston can be suppressed to be smaller than the volume Vh of the evaporating part 11d.

このため、蒸発部温度Ｔ１が変動しても、常に、蒸発部１１ｄ内に作動媒体１５の液相部分が到達しなくなることを回避でき、ひいては作動媒体１５の自励振動が停止してしまうことを回避できる。 For this reason, even if the evaporation part temperature T1 fluctuates, it can be avoided that the liquid phase part of the working medium 15 does not always reach the evaporation part 11d, and the self-excited vibration of the working medium 15 stops. Can be avoided.

なお、流量係数Ｃｖが上記の数式２を近似的に満たすように、ピストン１８とシリンダ部１９とのはめ合いを設定してもよい。例えば、補助容器内圧力Ｐ２ｍａｘは、主容器内圧力Ｐ１ｍａｘの平均値とほぼ等しいので、上記の数式２において、Ｐ２ｍａｘ（ｔ）を主容器内圧力Ｐ１ｍａｘの平均値で近似してもよい。 The fit between the piston 18 and the cylinder part 19 may be set so that the flow coefficient Cv approximately satisfies the above mathematical formula 2. For example, since the auxiliary container internal pressure P2max is substantially equal to the average value of the main container internal pressure P1max, P2max (t) may be approximated by the average value of the main container internal pressure P1max in Equation 2 above.

（他の実施形態）
なお、上記第１、第２実施形態では、液体ピストン蒸気エンジンの性能を向上するために、補助容器２１等からなる主容器内圧力調整機構を設けているが、主容器内圧力調整機構を必ずしも設ける必要はない。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments, in order to improve the performance of the liquid piston steam engine, the main container internal pressure adjustment mechanism including the auxiliary container 21 is provided. However, the main container internal pressure adjustment mechanism is not necessarily provided. There is no need to provide it.

また、上記各実施形態では、主容器１１の全体が一本の管状に形成された、いわゆる単気筒型の液体ピストン蒸気エンジン１０に本発明を適用した例を示しているが、主容器１１のうち蒸発部１１ｄ側の部分が複数本の分岐管で構成され、主容器１１のうち残余の部分が一本の集合管で構成された、いわゆる複気筒型の液体ピストン蒸気エンジンに本発明を適用可能である。 In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a so-called single-cylinder liquid piston steam engine 10 in which the entire main container 11 is formed in a single tubular shape is shown. The present invention is applied to a so-called multi-cylinder type liquid piston steam engine in which the portion on the evaporation section 11d side is constituted by a plurality of branch pipes and the remaining part of the main container 11 is constituted by a single collecting pipe. Is possible.

また、上記各実施形態では、主容器１１を１つのみ備える液体ピストン蒸気エンジン１０に本発明を適用した例を示しているが、主容器１１を複数個備え、複数個の主容器１１を１つの出力部で連結した液体ピストン蒸気エンジンに本発明を適用可能である。 In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to a liquid piston steam engine 10 having only one main container 11 is shown. However, a plurality of main containers 11 are provided, and a plurality of main containers 11 are arranged as one. The present invention can be applied to a liquid piston steam engine connected by two output portions.

また、上記各実施形態では、本発明を発電装置の駆動源に適用した場合について説明したが、本発明の外燃機関は、発電装置以外の駆動源としても利用することができる。 Moreover, although each said embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the drive source of an electric power generating apparatus, the external combustion engine of this invention can be utilized also as drive sources other than an electric power generating apparatus.

本発明の第１実施形態による液体ピストン蒸気エンジンの概略構成を表す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid piston steam engine according to a first embodiment of the present invention. 第１、第２行程におけるピストン容積の変化と、主容器内圧力および補助容器内圧力の圧力波形との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the change of the piston volume in a 1st, 2nd stroke, and the pressure waveform of the main container internal pressure and the auxiliary container internal pressure. 主容器内圧力のピーク値と液体ピストン蒸気エンジンの性能との関係を説明するＰＶ線図である。It is a PV diagram explaining the relationship between the peak value of the pressure in the main container and the performance of the liquid piston steam engine. 第１実施形態における主容器内圧力の制御の概要を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of control of the main container internal pressure in 1st Embodiment. 第１実施形態における連通部の流量係数を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the flow coefficient of the communication part in 1st Embodiment. 連通部の流量係数と液体ピストン蒸気エンジンの効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow coefficient of a communication part, and the efficiency of a liquid piston steam engine. 本発明の第２実施形態による液体ピストン蒸気エンジンの概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the liquid piston steam engine by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による液体ピストン蒸気エンジンの概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the liquid piston steam engine by 3rd Embodiment of this invention. 蒸発部温度と主容器内圧力の圧力波形との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the evaporation part temperature and the pressure waveform of the main container internal pressure.

Explanation of symbols

１１主容器
１１ｄ蒸発部
１１ｅ凝縮部
１２出力部
１５作動媒体
１８ピストン
１９シリンダ部
１９ａ摺動面
１９ｂ導入空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Main container 11d Evaporating part 11e Condensing part 12 Output part 15 Working medium 18 Piston 19 Cylinder part 19a Sliding surface 19b Introduction space

Claims

A tubular main container (11) in which a working medium (15) is enclosed in a liquid state so as to be flowable;
An evaporation section (11d) that is formed at a portion on one end side of the main container (11) and heats and evaporates a part of the working medium (15) in the main container (11);
The steam of the working medium (15) formed in a portion of the main container (11) on the other end side of the evaporation section (11d) and evaporated in the evaporation section (11d) is cooled and condensed. A condensing part (11e);
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase portion of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
The output section (12) includes a piston (18) that is displaced by receiving pressure from a liquid phase portion of the working medium (15), and a cylinder section (19) that holds the piston (18) slidably. Have
The cylinder part (19) includes a cylindrical sliding surface (19a) on which the piston (18) slides, and an outer peripheral side of the sliding surface (19a) in the main container (11). And an introduction space (19b) into which the working medium (15) is introduced.

A tubular main container (11) in which a working medium (15) is enclosed in a liquid state so as to be flowable;
An evaporation section (11d) that is formed at a portion on one end side of the main container (11) and heats and evaporates a part of the working medium (15) in the main container (11);
The steam of the working medium (15) formed in a portion of the main container (11) on the other end side of the evaporation section (11d) and evaporated in the evaporation section (11d) is cooled and condensed. A condensing part (11e);
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase portion of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
An auxiliary container (21) in communication with a portion of the main container (11) between the condensing part (11e) and the output part (12), and enclosing a liquid (23);
Pressure adjusting means (26) for adjusting the internal pressure (P2) of the auxiliary container (21),
The output section (12) includes a piston (18) that is displaced by receiving pressure from a liquid phase portion of the working medium (15), and a cylinder section (19) that holds the piston (18) slidably. Have
The cylinder part (19) includes a cylindrical sliding surface (19a) on which the piston (18) slides, and an outer peripheral side of the sliding surface (19a) and is located in the auxiliary container (21). And an introduction space (19b) into which the liquid (23) is introduced.

A tubular main container (11) in which a working medium (15) is enclosed in a liquid state so as to be flowable;
An evaporation section (11d) that is formed at a portion on one end side of the main container (11) and heats and evaporates a part of the working medium (15) in the main container (11);
The steam of the working medium (15) formed in a portion of the main container (11) on the other end side of the evaporation section (11d) and evaporated in the evaporation section (11d) is cooled and condensed. A condensing part (11e);
An output unit (12) that communicates with the other end of the main container (11), converts the displacement of the liquid phase portion of the working medium (15) into mechanical energy, and outputs the mechanical energy;
An auxiliary container (21) communicating with the main container (11) and enclosing a liquid (23);
Pressure adjusting means (26) for adjusting the internal pressure (P2) of the auxiliary container (21),
The output section (12) includes a piston (18) that is displaced by receiving pressure from a liquid phase portion of the working medium (15), and a cylinder section (19) that holds the piston (18) slidably. Have
The external combustion engine, wherein the auxiliary container (21) communicates with the main container (11) through a gap between the piston (18) and the cylinder part (19).