JP2011058507A - 外燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】作動液体の蒸気の体積変動によって生じる作動液体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おいて、加熱器から作動液体への熱伝達率の向上を図る。
【解決手段】作動液体１２が流動可能に封入された容器１１と、容器１１を介して作動液体１２を加熱して気化させる加熱器１３と、加熱器１３にて加熱されて気化した蒸気を冷却して液化させる冷却器１４とを備え、作動液体１２の気化と液化とによって生じる作動液体１２の周期的な流動変位を機械的エネルギに変換して出力する外燃機関であって、容器１１のうち作動液体１２が気化する被加熱部１１ｄの内壁面は、冷却器１４から離れる側の第１内壁面２４が冷却器１４に近い側の第２内壁面２５よりも被加熱部１１ｄの内方側に向かって突き出す段差形状からなる衝突面２３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動液体の蒸気の体積変動によって生じる作動液体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。

従来、外燃機関の一つとして、容器内に作動液体を封入し、容器内の作動液体の一部を加熱器で加熱して気化させると共に、その気化した作動液体の蒸気を冷却器で冷却して液化させることで、作動液体の蒸気の体積変動によって生じる作動液体の変位を機械的エネルギに変換して出力するように構成されたものが特許文献１にて開示されている。

この従来技術では、容器のうち作動液体が気化する被加熱部を真っ直ぐな管状に形成し、被加熱部の外周面に加熱器を配置することによって作動液体を加熱して気化させるようになっている。

特開２００４−８４５２３号公報

しかし、この従来技術では、被加熱部を真っ直ぐな管状に形成しているので、作動液体の蒸気の体積が変動すると、作動液体が被加熱部内を一様に流れて変位する。このため、液体が気化するまでの間、加熱器から作動液体への熱伝達において、被加熱部の内壁面近傍の温度境界層が発達してしまう。この結果、加熱器から作動液体への熱伝達率が低くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記点に鑑み、加熱器から作動液体への熱伝達率の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、作動液体（１２）が流動可能に封入された容器（１１）と、
容器（１１）を介して作動液体（１２）を加熱して気化させる加熱器（１３）と、
加熱器（１３）にて加熱されて気化した蒸気を冷却して液化させる冷却器（１４）とを備え、
作動液体（１２）の気化と液化とによって生じる作動液体（１２）の周期的な流動変位を機械的エネルギに変換して出力する外燃機関であって、
容器（１１）のうち作動液体（１２）が気化する被加熱部（１１ｄ）の内壁面は、冷却器（１４）から離れる側の第１内壁面（２４）が冷却器（１４）に近い側の第２内壁面（２５）よりも被加熱部（１１ｄ）の内方側に向かって突き出す段差形状からなる衝突面（２３）を有していることを特徴とする。

これによると、作動液体（１２）の蒸気が冷却器（１４）により冷却されて液化されて、作動液体（１２）が冷却器（１４）側から被加熱部（１１ｄ）に進入すると、作動液体（１２）が被加熱部（１１ｄ）の衝突面（２３）に衝突する。

このため、作動液体（１２）が撹拌されて乱流が生じるので、被加熱部（１１ｄ）の内壁面近傍の温度境界層を破壊することができる。この結果、加熱器（１３）から作動液体（１２）への熱伝達率を向上できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の外燃機関において、衝突面（２３）が被加熱部（１１ｄ）の全周にわたって形成されている。

これによると、より多くの作動液体（１２）を被加熱部（１１ｄ）の内壁面に衝突させて攪拌させることができるので、加熱器（１３）から作動液体（１２）への熱伝達率をより向上できる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の外燃機関において、被加熱部（１１ｄ）が容器（１１）のうち作動液体（１２）の蒸気が液化する被冷却部（１１ｅ）よりも上方に配置されているようにしてもよい。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の外燃機関において、被加熱部（１１ｄ）内には常に気体（１８）が存在しているので、被加熱部（１１ｄ）内において、加熱器（１３）にて加熱された作動液体（１２）が気化する空間を確保することができる。

請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の外燃機関において、容器（１１）に、気体（１８）が封入され被加熱部（１１ｄ）と連通する気体封入部（２１）を形成してもよい。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の外燃機関において、気体封入部（２１）を作動液体（１２）の蒸気の温度以上に加熱する加熱手段（１３）を備えているので、加熱器（１３）によって作動液体（１２）が加熱して気化したときに作動液体（１２）の蒸気が気体封入部（２１）に進入しても、作動液体（１２）の蒸気が気体封入部（２１）で冷却されて液化することを回避できる。

請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の外燃機関において、加熱手段が加熱器（１３）であるようにすれば、簡素な構成でもって、気体封入部（２１）を作動液体（１２）の蒸気の温度以上に加熱できる。

請求項８に記載の発明のように、請求項５ないし７のいずれか１つに記載の外燃機関において、容器（１１）が機械的エネルギを出力する側の一端部から他端部に向かって延びる形状に形成されており、
気体封入部（２１）が被加熱部（１１ｄ）よりも他端部側に配置されているようにすればよい。

請求項９に記載の発明のように、請求項４ないし８のいずれか１つに記載の外燃機関において、気体（１８）を空気にすればよい。

請求項１０に記載の発明のように、請求項４ないし８のいずれか１つに記載の外燃機関において、気体（１８）を作動液体（１２）の蒸気にしてもよい。

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。

第１実施形態を示す発電装置の概略構成図である。 第１実施形態による外燃機関の動作特性を説明する説明図である。 （ａ）は第２実施形態を示す発電装置の概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は第３実施形態を示す発電装置の概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 第４実施形態を示す発電装置の概略構成図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。図１は外燃機関１０及び発電機１からなる発電装置の概略構成を表す構成図である。図１中の上矢印は天地方向の上方、下矢印は天地方向の下方を示している。

図１に示す如く、本実施形態の外燃機関１０は、永久磁石が埋設された可動子２を振動変位させることによって起電力を発生する発電機１を駆動するためのものであり、作動液体（本実施形態では水）１２が流動可能に封入された容器１１と、容器１１内の作動液体１２を加熱する加熱手段をなす加熱器１３と、加熱器１３にて加熱されて気化した作動液体１２の蒸気を冷却する冷却器１４とを備える。

本実施形態では、加熱器１３の熱源として高温ガスを用いている。また、本実施形態の冷却器１４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、冷却水が作動液体１２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。

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字状に形成された管状の圧力容器であり、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１３が冷却器１４より上方側に位置するように加熱器１３及び冷却器１４が設けられている。

本実施形態では、容器１１のうち加熱器１３と接触する部位である被加熱部１１ｄ及び冷却器１４と接触する部位である被冷却部１１ｅを熱伝導率に優れた銅又はアルミニウム製としている。

一方、容器１１のうち被加熱部１１ｄと被冷却部１１ｅとの中間部１１ｆを断熱性に優れたステンレス製としている。なお、容器１１のうち被冷却部１１ｅよりも発電機１側の部位も断熱性に優れたステンレス製としている。

一方、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の上端部には、作動液体から圧力を受けて変位するピストン１５がシリンダ部１５ａに摺動可能に配置されている。

なお、ピストン１５は可動子２のシャフト２ａに連結されており、可動子２を挟んでピストン１５と反対側には、可動子２をピストン１５側に押圧する弾性力を発生させる弾性手段をなすバネ３が設けられている。

加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上するため、第１直線部１１ｂの上端に形成される被加熱部１１ｄが屈曲した管形状を有している。具体的には、被加熱部１１ｄは、被冷却部１１ｅに近い側にて第１直線部１１ｂと平行に延びる円管状の第１通路部１６と、第１通路部１６のうち被冷却部１１ｅから離れる側の端部（図１の上端部）から第１通路部１６が延びる方向と交差する方向に延びる円管状の第２通路部１７とで形成されている。

本例では、第１通路部１６が上下方向に延びており、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１７が延びる方向とがなす角度を９０度に設定している。したがって、第２通路部１７が水平方向に延びている。

また、第２通路部１７の内径ｄ２は、第１通路部１６の内径ｄ１よりも小さく設定されている。したがって、第２通路部１７の断面積は、第１通路部１６の断面積よりも小さくなっている。

さらに、第２通路部１７の内径ｄ２は熱浸透深さσ以下に設定されている。ここで、熱浸透深さσは、第２通路部１７内の作動液体１２が周期的に温度変化する場合に、その温度変化が何処まで伝わるかを表す指標である。具体的には、熱浸透深さσは第２通路部１７の径方向のエントロピー変動の分布を熱拡散率ａ（ｍ／ｓ）と角振動数ω（ｒａｄ／ｓ）で決定する指標であり、次の数式（１）で表される。

σ＝√（２・ａ／ω）…（１）
ここで、熱拡散率ａは、作動液体１２の熱伝導率をその流体の比熱と密度で除した値である（ＪＩＳ Ｚ８２０２−４）。

容器１１内において、加熱器１３にて加熱された作動液体１２が気化する空間を確保するため、第２通路部１７には所定体積の気体１８が封入されている。この気体１８は、例えば空気であってもよいし、作動液体１２の純粋な蒸気でもよい。

なお、図１中の気体１８は、第１直線部１１ｂ側の作動液体１２の液面が最も上昇した瞬間での状態を示しており、この状態では気体１８が第２通路部１７の最も奥側（図１の左側）に存在している。

次に、上記構成における作動を図２に基づいて説明する。加熱器１３及び冷却器１４を動作させると、まず加熱器１３により被加熱部１１ｄ内の作動液体（水）１２が加熱されて気化し、被加熱部１１ｄ内に高温・高圧の作動液体１２の蒸気が蓄積されて、第１直線部１１ｂ内の作動液体１２の液面を押し下げる。すると、容器１１内に封入された作動液体１２は、第１直線部１１ｂから第２直線部１１ｃ側に変位して、発電機１側のピストン１５を押し上げる。

また、容器１１の第１直線部１１ｂ内の作動液体１２の液面が被冷却部１１ｅまで下がり、被冷却部１１ｅ内に作動液体１２の蒸気が進入すると、作動液体１２の蒸気が冷却器１４により冷却されて液化されるため、第１直線部１１ｂ内の作動液体１２の液面を押し下げる力が消滅し、第１直線部１１ｂ側の作動液体１２の液面が上昇する。この結果、作動液体１２の蒸気の膨張によって一旦押し上げられた発電機１側のピストン１５は下降する。

そして、こうした動作は、加熱器１３及び冷却器１４の動作を停止させるまで繰り返し実行され、その間、容器１１内の作動液体１２は周期的に変位（いわゆる自励振動）して、発電機１の可動子２を上下動させることになる。

本実施形態では、被加熱部１１ｄが屈曲した管形状に形成されている。このため、被加熱部１１ｄでは作動液体１２の変位方向が被加熱部１１ｄの屈曲形状に合わせて変化する。

より具体的には、作動液体１２の蒸気が冷却器１４により冷却されて液化されて、第１直線部１１ｂ側の液面が上昇すると、作動液体１２が上方に変位して被加熱部１１ｄのうち第１通路部１６に進入したのち、変位方向を第２通路部１７側（図１の左方側）に変化させて第２通路部１７に進入する。このとき、図１の矢印ａに示すように、作動液体１２が被加熱部１１ｄの内壁面に衝突する。

このように、作動液体１２が被加熱部１１ｄの内壁面に衝突すると、作動液体１２が撹拌されて乱流が生じる。このため、被加熱部１１ｄのうち作動液体１２が衝突する内壁面の近傍において、温度境界層を破壊することができるので、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

なお、流体が流れる流路の屈曲角度を１５度以上、９０度以下の範囲に設定すれば、流体が効果的に撹拌されて熱伝達率を効果的に向上できることが、Ｋ．Ｐ．Ｐｅｒｒｙ著、「Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｂｙ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ Ｈｏｔ Ｇａｓ Ｊｅｔ ｔｏ ａ Ｐｌａｎｅ Ｓｕｒｆａｃｅ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，ｖｏｌ．１６８（１９５４年、英国）、ｐ．７７５〜７８０において報告されている。

したがって、作動液体１２の流路をなす被加熱部１１ｄの屈曲角度、すなわち、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１７が延びる方向とがなす角度を１５度以上、９０度以下の範囲に設定すれば、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を効果的に向上できる。

また、本実施形態では、第２通路部１７が水平方向に延びているので、撹拌された作動液体１２が重力に逆らうことなく第２通路部１７に進入できる。このため、作動液体１２が撹拌された状態を維持しつつ第２通路部１７に進入することが容易になるので、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率をより効果的に向上できる。

また、本実施形態では、第２通路部１７の内径ｄ２を第１通路部１６の内径ｄ１よりも小さく設定して、第２通路部１７の断面積を第１通路部１６の断面積よりも小さくしているので、第２通路部１７の内壁面近傍の作動液体１２のみならず、第２通路部１７の中心側（第２通路部１７の内壁面から離れる側）の作動液体１２をも効果的に加熱できる。このため、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率をより効果的に向上できる。

さらに、第２通路部１７の内径ｄ２を熱浸透深さδ以下に設定しているので、第２通路部１７の内壁面近傍の作動液体１２のみならず、第２通路部１７の中心側の作動液体１２をも確実に加熱できる。このため、第２通路部１７において、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率をさらに効果的に向上できる。

このように、本実施形態では、被加熱部１１ｄを屈曲した管形状に形成するという簡素な構成でもって、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、被加熱部１１ｄが屈曲した管形状を有しているが、本第２実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、被加熱部１１ｄが被冷却部１１ｅから離れる側において複数の管状部に分岐する形状を有している。

図３（ａ）は本実施形態による発電装置の概略構成を表す構成図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

本実施形態では、上記第１実施形態に対して、円管状の第２通路部１７を複数個形成している。より具体的には、第１通路部１６の上端部から４つの第２通路部１７が水平方向に放射状に延びている。

４つの第２通路部１７の内径ｄ２は、上記第１実施形態と同様に、第１通路部１６の内径ｄ１よりも小さく、かつ、熱浸透深さσ以下に設定されている。

本実施形態では、作動液体１２の蒸気が冷却器１４により冷却されて液化されて、第１直線部１１ｂ側の液面が上昇すると、図３（ａ）の矢印ｂに示すように、作動液体１２が被加熱部１１ｄの内壁面に衝突する。

これにより、被加熱部１１ｄ内の作動液体１２が撹拌されて乱流が生じるので、被加熱部１１ｄのうち作動液体１２が衝突する内壁面の近傍において、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

そして、被加熱部１１ｄの内壁面に衝突した作動液体１２は、撹拌された状態を維持しながら４つの第２通路部１７に進入するので、４つの第２通路部１７においても加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

この結果、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
上記第１、第２実施形態では、第２通路部１７を円管状に形成しているが、本第３実施形態では、図４に示すように、第２通路部１９を平面中空状に形成している。

図４（ａ）は本実施形態による発電装置の概略構成を表す構成図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。平面中空状の第２通路部１９は第１通路部１６を中心とした円形状を有しており、水平方向に延びている。したがって、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１９が延びる方向とがなす角度が９０度になっている。

第２通路部１９の中空部２０も水平方向に延びる円形状を有しており、この中空部２０の上下方向寸法ｃは、第１通路部１６の内径ｄ１よりも小さく、かつ、熱浸透深さσ以下に設定されている。

第２通路部１９の上方には、気体１８が封入される平面中空状の気体封入部２１が形成されている。この気体封入部２１は、第２通路部１９と同心の円形状を有しており、その円周方向に複数個配置された連通配管２２によって第２通路部１９と連通している。

また、気体封入部２１は加熱器１３によって第２通路部１９の温度以上に加熱されるようになっている。本実施形態では、気体封入部２１を熱伝導率に優れた銅又はアルミニウム製としている。

本実施形態では、作動液体１２の蒸気が冷却器１４により冷却されて液化されて、第１直線部１１ｂ側の液面が上昇すると、図４（ａ）の矢印ｅに示すように、作動液体１２が被加熱部１１ｄの内壁面に衝突する。

これにより、被加熱部１１ｄ内の作動液体１２が撹拌されて乱流が生じるので、被加熱部１１ｄのうち作動液体１２が衝突する内壁面の近傍において、温度境界層を破壊することができる。この結果、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

そして、被加熱部１１ｄの内壁面に衝突した作動液体１２は、撹拌された状態を維持しながら第２通路部１９に進入するので、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を効果的に向上できる。

また、本実施形態では、第２通路部１９の上下方向寸法ｃを第１通路部１６の内径ｄ１よりも小さく設定しているので、第２通路部１９の内壁面近傍の作動液体１２のみならず、第２通路部１９の内壁面から離れる側の作動液体１２をも効果的に加熱できる。このため、第２通路部１９において、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率をより効果的に向上できる。

さらに、第２通路部１９の上下方向寸法ｃを熱浸透深さδ以下に設定しているので、第２通路部１９の内壁面近傍の作動液体１２のみならず、第２通路部１９の内壁面から離れる側の作動液体１２をも確実に加熱できる。このため、第２通路部１９において、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率をさらに効果的に向上できる。

また、本実施形態では、気体封入部２１が加熱器１３によって第２通路部１９の温度以上、換言すれば、作動液体１２の蒸気の温度以上に加熱されているので、加熱器１３によって作動液体１２が加熱して気化したときに作動液体１２の蒸気が気体封入部２１に進入しても、作動液体１２の蒸気が気体封入部２１で冷却されて液化することを回避できる。

（第４実施形態）
上記各実施形態では、被加熱部１１ｄにおいて作動液体１２の変位方向を変化させることによって被加熱部１１ｄの内壁面に作動液体１２を衝突させているが、本第４実施形態では、図５に示すように、被加熱部１１ｄの内壁面に段差形状からなる衝突面２３を形成することによって被加熱部１１ｄの内壁面に作動液体１２を衝突させる。

図５は本実施形態による発電装置の概略構成を表す構成図である。本実施形態では、被加熱部１１ｄが屈曲することなく、全体として第１直線部１１ｂと平行に延びる円管状に形成されている。

図５に示すように、被加熱部１１ｄの内壁面には段差形状からなる衝突面２３が形成されている。具体的には、被加熱部１１ｄの内壁面のうち被冷却部１１ｅから離れる側の第１内壁面２４が、被冷却部１１ｅに近い側の第２内壁面２５よりも被加熱部１１ａの内方側に向かって突き出している。

この第１内壁面２４と第２内壁面２５との間に被冷却部１１ｅ側を向いた円環状の衝突面２３が形成されている。また、被加熱部１１ｄには所定体積の気体１８が封入されている。

本実施形態では、作動液体１２の蒸気が冷却器１４により冷却されて液化されて、第１直線部１１ｂ側の液面が上昇すると、図５の矢印ｆに示すように、作動液体１２が被加熱部１１ｄに進入したのち、被加熱部１１ｄの衝突面２３に衝突する。

これにより、被加熱部１１ｄ内の作動液体１２が撹拌されて乱流が生じるので、衝突面２３近傍において、温度境界層を破壊することができる。この結果、加熱器１３から作動液体１２への熱伝達率を向上できる。

（他の実施形態）
（１）上記第１、第２実施形態では、第２通路部１７を水平方向に延びるように形成しているが、第２通路部１７を水平方向以外の方向に延びるように形成してもよい。

（２）上記第１、第２実施形態では、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１７が延びる方向とがなす角度を９０度に設定しているが、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１７が延びる方向とがなす角度を１５度以上、９０度以下の範囲に設定してもよい。

（３）上記第１、第２実施形態では、第１通路部１６および第２通路部１７を円管状に形成しているが、第１通路部１６および第２通路部１７を円管状以外の管状、例えば角管状等にしてもよい。

（４）上記第３実施形態では、第２通路部１９を水平方向に延びるように形成しているが、第２通路部１９を水平方向以外の方向に延びるように形成してもよい。

（５）上記第３実施形態では、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１９が延びる方向とがなす角度を９０度に設定しているが、第１通路部１６が延びる方向と第２通路部１９が延びる方向とがなす角度を１５度以上、９０度以下の範囲に設定してもよい。

（６）上記第３実施形態では、第２通路部１９を１つのみ形成しているが、第２通路部１９を複数個形成して、この複数個の第２通路部１９を第１通路部１６から分岐するように配置してもよい。

（７）上記第４実施形態では、被加熱部１１ｄを全体として円管状に形成しているが、被加熱部１１ｄを円管状以外の管状、例えば角管状等にしてもよい。

（８）上記第４実施形態では、被加熱部１１ｄを真っ直ぐな管状に形成しているが、被加熱部１１ｄを屈曲する管状に形成してもよい。

（９）上記第３実施形態では、気体封入部２１を第２通路部１９と連通させているが、気体封入部２１を第１通路部１６と連通させてもよい。

（１０）上記第３実施形態では、気体封入部２１を被加熱部１１ｄよりも容器１１の端部側に配置しているが、気体封入部２１を被加熱部１１ｄと発電機１の中間部に配置してもよい。

（１１）上記第１、第２、第４実施形態では、被加熱部１１ｄに気体１８を封入しているが、気体１８を気体封入部に封入し、この気体封入部を被加熱部１１ｄと連通させてもよい。

（１２）上記各実施形態では、被加熱部１１ｄを被冷却部１１ｅよりも上方に配置しているが、被加熱部１１ｄを被冷却部１１ｅよりも下方に配置してもよい。

（１３）上記各実施形態では、加熱器１３と被加熱部１１ｄを別体に形成しているが、加熱器１３と被加熱部１１ｄを一体に形成してもよい。

（１４）上記各実施形態では、加熱器１３の熱源として高温ガスを用いているが、加熱器１３を電気ヒータで構成してもよい。

（１５）上記各実施形態では、外燃機関１０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、外燃機関１０を発電装置以外の駆動源としても利用することができる。

１１ 容器
１１ｄ 被加熱部
１１ｅ 被冷却部
１２ 作動液体
１３ 加熱器
１４ 冷却器
１６ 第１通路部
１７ 第２通路部
１８ 気体
２１ 気体封入部
２３ 衝突面

Claims (10)

1. 作動液体（１２）が流動可能に封入された容器（１１）と、
   前記容器（１１）を介して前記作動液体（１２）を加熱して気化させる加熱器（１３）と、
   前記加熱器（１３）にて加熱されて気化した蒸気を冷却して液化させる冷却器（１４）とを備え、
   前記作動液体（１２）の気化と液化とによって生じる前記作動液体（１２）の周期的な流動変位を機械的エネルギに変換して出力する外燃機関であって、
   前記容器（１１）のうち前記作動液体（１２）が気化する被加熱部（１１ｄ）の内壁面は、前記冷却器（１４）から離れる側の第１内壁面（２４）が前記冷却器（１４）に近い側の第２内壁面（２５）よりも前記被加熱部（１１ｄ）の内方側に向かって突き出す段差形状からなる衝突面（２３）を有していることを特徴とする外燃機関。
2. 前記衝突面（２３）が前記被加熱部（１１ｄ）の全周にわたって形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。
3. 前記被加熱部（１１ｄ）が前記容器（１１）のうち前記作動液体（１２）の蒸気が液化する前記被冷却部（１１ｅ）よりも上方に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。
4. 前記被加熱部（１１ｄ）内には常に気体（１８）が存在し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。
5. 前記容器（１１）には、気体（１８）が封入され前記被加熱部（１１ｄ）と連通する気体封入部（２１）が形成され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。
6. 前記気体封入部（２１）を前記作動液体（１２）の蒸気の温度以上に加熱する加熱手段（１３）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の外燃機関。
7. 前記加熱手段が前記加熱器（１３）であることを特徴とする請求項６に記載の外燃機関。
8. 前記容器（１１）が前記機械的エネルギを出力する側の一端部から他端部に向かって延びる形状に形成されており、
   前記気体封入部（２１）が前記被加熱部（１１ｄ）よりも前記他端部側に配置されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の外燃機関。
9. 前記気体（１８）が空気であることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の外燃機関。
10. 前記気体（１８）が前記作動液体（１２）の蒸気であることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の外燃機関。

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