JP4285561B2 - 外燃機関 - Google Patents

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。

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相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相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によって作動媒体の液体部分を周期的に変位（いわゆる自励振動）させ、この作動媒体の液体部分の周期的な変位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）。

この特許文献１には、容器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が記載されている。

一方、特許文献２には、容器のうち蒸発部から凝縮部までの部位を複数本の分岐管で構成し、容器のうち残余の部位（出力部側の部位）を１本の集合管で構成した、いわゆる複気筒型の液体ピストン蒸気エンジンが記載されている。

この特許文献２の従来技術によると、複数本の分岐管のそれぞれに蒸発部および凝縮部が形成されているので、蒸発部および凝縮部の伝熱面積が増大する。このため、作動媒体の加熱性能（蒸発性能）および冷却性能（凝縮性能）が向上するので、外燃機関の出力が向上する。

なお、この特許文献２の従来技術では、複数本の分岐管に形成された複数個の蒸発部が高温ガスの流れの中に配置されており、高温ガスを熱源として作動媒体を加熱するようになっている。

また、この特許文献２の従来技術では、多数本の分岐管を互いに直交する２方向に配列することによって、多数本の分岐管を１方向のみに配列する場合と比較して、容器の体格の小型化を図っている。
特開２００４−８４５２３号公報 特開２００５−３３０８８５号公報

ところで、特願２００６−７８８０２号（以下、先願例と言う。）には、単気筒型の液体ピストン蒸気エンジンにおいて、出力及び効率の向上を図ったものが提案されている。

この先願例では、容器の内部圧力のピーク値が蒸発部の温度での作動媒体の飽和蒸気圧より低く、かつ、当該飽和蒸気圧にできるだけ近い値（以下、理想ピーク値と言う。）になっているときに外燃機関の出力および効率が最も高くなることに鑑みて（後述の図２（ａ）を参照）、容器の内部圧力のピーク値を容器内圧力調整手段によって調整可能にしている。

そして、蒸発部の温度が変動して作動媒体の飽和蒸気圧が変動すると、これに対応して容器内圧力調整手段が容器の内部圧力を調整し、容器の内部圧力のピーク値を理想ピーク値に近づけるので、単気筒型の液体ピストン蒸気エンジンの出力および効率を高く維持することができる。

なお、上記先願例には、容器内圧力調整手段の一例として、作動媒体が封入された主容器とは別個の補助容器の内部圧力を制御することによって主容器の内部圧力のピーク値を調整する補助容器方式のものが記載されている。

より具体的には、主容器と連通した補助容器に作動媒体を液体状態で封入し、補助容器内の作動媒体をピストン機構で圧縮または膨張させることによって補助容器の内部圧力を制御し、その結果として、主容器の内部圧力のピーク値が調整されるようになっている。

そこで、本発明者は、上記特許文献２に記載された複気筒型の液体ピストン蒸気エンジンに対して、上記先願例のごとく、容器内圧力調整手段を用いて出力及び効率の向上を図ることを検討した。

しかしながら、上記特許文献２に記載された複気筒型の液体ピストン蒸気エンジンは、複数個の蒸発部が高温ガスの流れの中に配置されているので、高温ガス上流側の蒸発部ほど蒸発部の温度が高くなり、高温ガス下流側の蒸発部ほど蒸発部の温度が低くなる。

そのため、高温ガス上流側の蒸発部の温度での飽和蒸気圧を理想ピーク値とみなして容器の内部圧力のピーク値を調整すると、高温ガス下流側の蒸発部では容器の内部圧力のピーク値が飽和蒸気圧を超えてしまう。

その結果、高温ガス下流側の蒸発部において作動媒体の蒸気の一部が凝縮してしまい、マイナスの仕事をしてしまうので、出力及び効率が低下してしまい（後述の図２（ｃ）を参照）、ひいては出力及び効率が不安定になってしまうという問題がある。

特に、容器内圧力調整手段として上述の補助容器方式を採用したものにおいては、高温ガス下流側の蒸発部に液相状態の作動媒体が流入しすぎて蒸発部における熱交換量が増加してしまうので、蒸発部の温度が低下してしまう。最悪の場合には、蒸発部の温度が低下する結果、作動媒体の自励振動が停止して出力が得られなくなってしまうという問題がある。

なお、本発明者は、軽量化およびコストの低減を目的として、複数個の容器で１つの容器内圧力調整手段を共有すること、すなわち、１つの容器内圧力調整手段によって複数個の容器の内部圧力のピーク値を調整することを検討したが、複数個の容器の蒸発部の温度が互いに異なっている場合には上記と同様の問題が生じることがわかった。

本発明は、上記点に鑑み、複数個の蒸発部を備える外燃機関において、出力及び効率の安定化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、管状に形成され、作動媒体（１３）が液体状態で流動可能に封入された少なくとも１つの主容器（１０、４０１〜４０３）と、
主容器（１０、４０１〜４０３）の一端側に形成され、作動媒体（１３）を加熱して蒸発させる複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）と、
主容器（１０、４０１〜４０３）のうち蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）よりも他端側に形成され、蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）で蒸発した作動媒体（１３）の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮部（１９１〜１９３、４４１〜４４３）と、
主容器（１０、４０１〜４０３）の他端部に連通し、作動媒体（１３）の蒸発と凝縮に伴う作動媒体（１３）の体積変動によって生じる作動媒体（１３）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（１１、４５）と、
主容器（１０、４０１〜４０３）の内部圧力（Ｐｃ）を調整する１つの主容器内圧力調整手段（２４）と、
複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）のうち最も低い温度である最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）に基づいて主容器内圧力調整手段（２４）を制御する制御手段（３０）とを備えることを特徴とする。

これによると、最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）に基づいて主容器内圧力調整手段（２４）を制御するので、複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）のいずれにおいても、主容器（１０、４０１〜４０３）の内部圧力（Ｐｃ）のピーク値（Ｐｃ１）が飽和蒸気圧を超えてしまうことを回避できる。

このため、複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）のいずれにおいても、作動媒体（１３）の蒸気の一部が凝縮してマイナスの仕事をしてしまい、出力及び効率が低下してしまうことを回避できるので、出力及び効率の安定化を図ることができる。

なお、本発明における「管状に形成された主容器」とは、主容器が全体として１本の管状に形成されていることのみを意味するものではなく、主容器の一端側が複数本に分岐した形状に形成されていることをも含む意味のものである。

本発明は、具体的には、複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）を検出する温度検出手段（３１１〜３１３、４４１〜４４３）を備え、
制御手段（３０）が、複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）のうち最も低い温度を最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）と判定すればよい。

また、本発明は、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）は、高温流体の流れ方向に配置されて、高温流体から熱の供給を受けるようになっており
制御手段（３０）が、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち高温流体の最下流側に配置された蒸発部（１７１）の温度（Ｔｈ１）を最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）として用いてもよい。

これによると、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち高温流体の最下流側に配置された蒸発部（１７１）の温度を検出すればよく、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）の全てについて温度を検出する必要がないので、構造を簡素化できる。

また、本発明は、具体的には、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）に対して熱の供給を行う熱源と、
複数個の蒸発部（１７１〜１７３）同士を熱的に接続する熱的接続手段（３４）とを備え、
制御手段（３０）は、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち熱的接続手段（３４）による熱抵抗が最も大きい蒸発部（１７１）の温度（Ｔｈ１）を最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）として用いてもよい。

これによると、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち熱的接続手段（３４）による熱抵抗が最も大きい蒸発部（１７１）の温度を検出すればよく、複数個の蒸発部（１７１〜１７３）の全てについて温度を検出する必要がないので、構造を簡素化できる。

また、本発明は、具体的には、主容器（１０）は、一端側の集合管（１４）と他端側の複数本の分岐管（１５１〜１５３）とを有しており、
蒸発部（１７１〜１７３）は、複数本の分岐管（１５１〜１５３）のそれぞれに形成されている。

これにより、いわゆる複気筒型の液体ピストン蒸気エンジンにおいて、上記した本発明の効果を発揮させることができる。

また、本発明は、具体的には、主容器（４０１〜４０３）が複数個有り、
蒸発部（４３１〜４３３）は、複数個の主容器（４０１〜４０３）のそれぞれに形成されており、
複数個の主容器（４０１〜４０３）の内部圧力（Ｐｃ）が、１つの主容器内圧力調整手段（２４）によって調整される。

これにより、複数個の主容器（４０１〜４０３）で１つの主容器内圧力調整手段（２４）を共有する液体ピストン蒸気エンジンにおいて、上記した本発明の効果を発揮させることができる。

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）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本発明による外燃機関は液体ピストン蒸気エンジンとも呼ばれうるものであり、本実施形態は、本発明による液体ピストン蒸気エンジンを発電装置に適用したものである。

図１は本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の設置状態における上下方向を示している。本実施形態による液体ピストン蒸気エンジンは主容器１０と、出力部をなす発電機１１とを有している。発電機１１は、ケーシング１２内に永久磁石が埋設された可動子（図示せず）を収納しており、可動子が振動変位することによって起電力を発生する。

主容器１０は、主として管状に形成され、作動媒体（本例では水）１３が液体状態で流動可能に封入された圧力容器であり、発電機１１に接続された１本の集合管１４と、集合管１４より分岐する互い平行な第１〜第３分岐管１５１〜１５３とを有している。

集合管１４は、発電機１１から下方に向かって延び、中間部で水平方向に向かって屈曲するＬ字状に形成されている。第１〜第３分岐管１５１〜１５３はそれぞれ、集合管１４のうち水平方向に延びる部位から上方に向かって延びている。

本例では、第１分岐管１５１を最も発電機１１に近い側に配置し、第３分岐管１５３を最も発電機１１から離れた側に配置している。また、集合管１４および第１〜第３分岐管１５１〜１５３をステンレスによって円管状に成形している。

第１〜第３分岐管１５１〜１５３の上端部における外周面には、第１〜第３加熱器１６１〜１６３が熱伝導可能に接触配置されている。本例における第１〜第３加熱器１６１〜１６３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、第１〜第３加熱器１６１〜１６３を電気ヒータで構成してもよい。

第１〜第３分岐管１５１〜１５３のうち第１〜第３加熱器１６１〜１６３と接触する部分は、液相状態の作動媒体１３の一部を加熱して蒸発させる第１〜第３蒸発部１７１〜１７３を構成している。なお、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３は、本発明における複数個の蒸発部に該当するものである。

第１〜第３加熱器１６１〜１６３が高温ガスと熱交換することによって、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３内の作動媒体１３が第１〜第３蒸発部１７１〜１７３を介して加熱される。

第１〜第３分岐管１５１〜１５３の長手方向（図１の上下方向）の中間部における外周面には、冷却水が循環する第１〜第３冷却器１８１〜１８３が熱伝導可能に接触配置されている。第１〜第３分岐管１５１〜１５３のうち第１〜第３冷却器１８１〜１８３と接触する部分は、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３で蒸発した作動媒体１３を冷却して凝縮させる第１〜第３凝縮部１９１〜１９３を構成している。

この第１〜第３冷却器１８１〜１８３に冷却水が循環することによって、第１〜第３凝縮部１９１〜１９３内の作動媒体１３が第１〜第３凝縮部１９１〜１９３を介して冷却される。

第１〜第３冷却器１８１〜１８３を循環する冷却水の循環回路中には放熱器（図示せず）が配置されている。これにより、冷却水が作動媒体１３の蒸気から奪った熱を放熱器によって大気中に放熱するようになっている。

なお、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３および第１〜第３凝縮部１９１〜１９３を熱伝導率に優れた銅又はアルミニウムによって形成してもよい。

一方、発電機１１のケーシング１２内には、作動媒体１３の液体部分から圧力を受けて変位するピストン２０がシリンダ部２１に摺動可能に配置されている。なお、ピストン２０はシャフト２２に連結されており、シャフト２２のうちピストン２０と反対側の端部には、一旦押し出されたピストン２０を押し戻すように弾性力を発生させるコイルばね２３が設けられている。なお、シャフト２２には上述の可動子（図示せず）が連結され、シャフト２２が振動変位することによって可動子も振動変位するようになっている。

本例では、主容器１０の内部圧力（以下、主容器内圧力と言う。）Ｐｃを調整する主容器内圧力調整機構２４として、補助容器２５の内部圧力（以下、補助容器内圧力と言う。）Ｐｔを制御することによって主容器内圧力Ｐｃを調整する補助容器方式のものを採用している。具体的には、主容器内圧力調整機構２４は、補助容器２５、連絡配管２６および圧力調整用ピストン機構２７によって構成されている。

補助容器２５は、連絡配管２６を介して主容器１０と連通している。より具体的には、補助容器２５は、集合管１４のうち水平方向に延びる部位であって第１分岐管１５１よりも発電機１１側の部位と連通している。本例では、補助容器２５を集合管１４の上方側に配置している。

補助容器２５内には、圧力調整用液体２８および気体２９が充満している。圧力調整用液体２８は本発明における液体に該当するものであり、本例では、圧力調整用液体２８を作動媒体１３と同様に水としている。

気体２９としては圧力調整用液体２８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２９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２５内を圧力調整用液体２８のみで充満させてもよい。

補助容器２５および連絡配管２６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、圧力調整用液体２８を水としているので、補助容器２５および連絡配管２６をステンレス製としている。

連絡配管２６には、流路径を縮小する絞り部２６ａが形成されている。この絞り部２６ａによって、補助容器２５の内部圧力Ｐｔが主容器内圧力Ｐｃの周期的な変動に追従して変動することが抑制され、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａが補助容器内圧力Ｐｔとほぼ等しい圧力で安定する。

圧力調整用ピストン機構２７は、補助容器内圧力Ｐｔを調整する補助容器内圧力調整手段をなすものであり、圧力調整ピストン２７ａと、圧力調整ピストン２７ａを駆動する電動アクチュエータ２７ｂとで構成されている。

圧力調整ピストン２７ａは補助容器２５内の上端部に配置され、電動アクチュエータ２７ｂは補助容器２５の上方側に配置されている。そして、圧力調整ピストン２７ａは、補助容器２５内部において上下方向に往復駆動されるようになっている。

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３０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り、本発明における制御手段に該当するものである。

制御装置３０には、圧力調整用ピストン機構２７の制御のために、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３の温度（以下、第１〜第３蒸発部温度と言う。）Ｔｈ１〜Ｔｈ３を検出する第１〜第３蒸発部温度センサ３１１〜３１３、補助容器内圧力Ｐｔを検出する補助容器内圧力センサ３２から検出信号が入力される。制御装置３０は、この各センサ３１１〜３１３、３２からの検出信号に基づいて電動アクチュエータ２７ｂを駆動制御するようになっている。

次に、上記構成における作動を説明する。第１〜第３加熱器１６１〜１６３及び第１〜第３冷却器１８１〜１８３を動作させると、まず第１〜第３加熱器１６１〜１６３により第１〜第３蒸発部１７１〜１７３内の液相状態の作動媒体１３が加熱されて蒸発し、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３内に高温・高圧の作動媒体１３の蒸気が蓄積されて、第１〜第３分岐管１５１〜１５３内の作動媒体１３の液面を押し下げる。すると、作動媒体１３の液体部分は、ピストン２０側に変位して、ピストン２０を押し上げる。このとき、コイルばね２３は弾性圧縮される。

また、第１〜第３分岐管１５１〜１５３内の作動媒体１３の液面が第１〜第３凝縮部１９１〜１９３まで下がり、第１〜第３凝縮部１９１〜１９３内に作動媒体１３の蒸気が進入すると、この作動媒体１３の蒸気が第１〜第３冷却器１８１〜１８３により冷却されて凝縮されるため、第１〜第３分岐管１５１〜１５３内の作動媒体１３の液面を押し下げる力が消滅する。

すると、作動媒体１３の蒸気の膨張によって一旦押し上げられた発電機１１側のピストン２０はコイルばね２３の弾性復元力により下降し、作動媒体１３の液体部分が第１〜第３蒸発部１７１〜１７３側に変位する。そして、第１〜第３分岐管１５１〜１５３内の作動媒体１３の液面が第１〜第３蒸発部１７１〜１７３まで上昇する。

そして、こうした動作は、第１〜第３加熱器１６１〜１６３及び第１〜第３冷却器１８１〜１８３の動作を停止させるまで繰り返し実行され、その間、主容器１０内の作動媒体１３は周期的に変位（いわゆる自励振動）して、発電機１１の図示しない可動子を上下動させることになる。

つまり、作動媒体１３の蒸気の発生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１３の液体部分があたかもピストンのように変位する。このため、作動媒体１３の液体部分が液体ピストンとして機能し、この液体ピストンの変位が出力として取り出される。このため、本発明による外燃機関は、液体ピストン蒸気エンジンとも呼ばれうる。

ここで、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１と液体ピストン蒸気エンジンの性能（出力および効率）との関係について説明する。なお、ここでは説明の簡略化のため、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３の温度が互いに同一になっていると仮定して説明する。

図２（ａ）は液体ピストン蒸気エンジンの一状態におけるＰＶ線図を示すものである。このＰＶ線図の横軸は、主容器１０、シリンダ部２１およびピストン２０で囲まれた空間の容積（以下、ピストン容積と言う。）であり、このピストン容積はピストン２０の往復運動に伴い変動する。後述する図２（ｂ）、（ｃ）に示すＰＶ線図の横軸も同様である。

図２（ａ）は、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が蒸発部温度での作動媒体１３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。）になっている状態におけるＰＶ線図である。

この状態は、液体ピストン蒸気エンジンは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の性能（出力および効率）が最も高くなる理想的な状態である。なお、図２（ａ）に示したＰｃｉは、この理想的な状態における主容器内圧力Ｐｃの平均値（以下、理想平均値と言う。）である。ここで、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａとは、作動媒体１３が１周期、自励振動する間における主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａのことを言う。

一方、図２（ｂ）は、ピーク値Ｐｃ１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の性能（出力および効率）が低下する。

また、図２（ｃ）は、ピーク値Ｐｃ１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Ｐｃ１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の性能（出力および効率）が低下してしまう。

図３は、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａと液体ピストン蒸気エンジンの出力との関係をグラフに示したものである。ここで、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａとは、作動媒体１３が１周期、自励振動する間における主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａのことを言う。なお、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａと液体ピストン蒸気エンジンの効率との関係は図３と同様であるので、図示を省略している。

図３からわかるように、液体ピストン蒸気エンジンの性能（出力および効率）を最も引き出すためには、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａを常に理想平均値Ｐｃｉに維持すればよいのである。

しかるに、加熱器の熱源である高温ガスの温度が変動すると、蒸発部温度が変動して作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓが変動してしまうので、理想平均値Ｐｃｉも変動してしまう。

そこで、本実施形態は、蒸発部温度の変動に応じて主容器内圧力Ｐｃを調整することにより、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａを常に理想平均値Ｐｃｉに近づけ、ひいては液体ピストン蒸気エンジンの性能を安定して引き出すようになっている。

より具体的には、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａを、理想平均値Ｐｃｉに近似した目標値Ｐｃ０に近づけることにより、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａを常に理想平均値Ｐｃｉに近づける。

図４は、制御装置３０によって実行される主容器内圧力Ｐｃの制御の概略を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１００にて、第１〜第３蒸発部温度センサ３１１〜３１３が検出した第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３を読み込む。次に、ステップＳ１１０にて、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のうち最も低い温度（以下、最低蒸発部温度と言う。）Ｔｈｍｉｎに基づいて主容器内圧力調整機構２４、より具体的には、圧力調整ピストン２７ａの制御量を算出する。

ここで、ステップＳ１１０における圧力調整ピストン２７ａの制御量の算出方法について具体的に説明すると、まず、制御装置３０は、第１〜第３蒸発部温度センサ３１１〜３１３から読み込んだ第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のうち最も低い温度を最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎと判定する。

次に、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎと、予め制御装置３０に記憶された作動媒体１３の蒸気圧曲線とに基づいて、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎでの作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎを算出する。

次に、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎでの作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎと、主容器内圧力Ｐｃの１周期中の最低値Ｐｃ２（図２を参照）との平均値を算出し、この平均値を目標値Ｐｃ０とする。

ここで、主容器内圧力Ｐｃの１周期中の最低値Ｐｃ２は、大気圧（０．１ＭＰａ）とほぼ同じであるので、本例では、主容器内圧力Ｐｃの１周期中の最低値Ｐｃ２として大気圧（０．１ＭＰａ）を用いている。

なお、目標値Ｐｃ０として、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎでの作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎと大気圧（０．１ＭＰａ）との平均値を適宜補正した値を用いてもよい。また、主容器内圧力Ｐｃの１周期中の最低値Ｐｃ２として、大気圧（０．１ＭＰａ）の代わりに、第１〜第３凝縮部１９１〜１９３の温度のうち最も低い凝縮部温度での作動媒体１３の飽和蒸気圧を用いてもよい。

そして、補助容器内圧力Ｐｔが目標値Ｐｃ０よりも低いときには、圧力調整ピストン２７ａを押し出すように、圧力調整ピストン２７ａの制御量を算出する。一方、補助容器内圧力Ｐｔが目標値Ｐｃ０よりも高いときには、圧力調整ピストン２７ａを引き込むように、圧力調整ピストン２７ａの制御量を算出する。

そして、ステップＳ１２０にて、ステップＳ１１０で算出された制御量に基づいて圧力調整ピストン２７ａを制御する。より具体的には、補助容器内圧力Ｐｔが目標値Ｐｃ０よりも低いときには、電動アクチュエータ２７ｂが圧力調整ピストン２７ａを押し出して補助容器２５の容積を減少させる。これにより圧力調整用液体２８が圧縮されて補助容器内圧力Ｐｔが上昇する。

一方、補助容器内圧力Ｐｔが目標値Ｐｃ０よりも高いときには、圧力調整ピストン２７ａを引き込んで補助容器２５の容積を減少させる。これにより圧力調整用液体２８が膨張して補助容器内圧力Ｐｔが低下する。

すると、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａも補助容器内圧力Ｐｔに追従するので、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａが目標値Ｐｃ０に近づく。換言すれば、主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａが理想平均値Ｐｃｉに近づく。

この結果、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１を常に理想ピーク値に近づけることができるので、液体ピストン蒸気エンジンの運転状態を常に理想的な状態に近づけることができ、ひいては蒸発部温度の変動の影響を排除して、液体ピストン蒸気エンジンの性能を安定して引き出すことができる。

ところで、図５は、蒸発部温度と理想平均値Ｐｃｉとの関係を示すグラフである。なお、図５中には、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３の検出値の一例を示している。

蒸発部温度が高いほど作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓが高くなることから、蒸発部温度が高いほど理想平均値Ｐｃｉが高くなる。このため、図５中に示した検出値の一例のように、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３が互いに異なる場合には、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３に対応する理想平均値Ｐｃｉも互いに異なることとなる。

その結果、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３が互いに異なる場合には、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のいずれに基づいて目標値Ｐｃ０を算出するべきかが問題となるのであるが、本発明者は詳細な検討を通じて下記の知見を得ている。

すなわち、例えば図５中に示した検出値の一例において、第２、第３蒸発部温度Ｔｈ２、Ｔｈ３での作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓ２、Ｐｓ３は第１蒸発部温度Ｔｈ１での作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓ１よりも大きいことから、第２、第３蒸発部温度Ｔｈ２、Ｔｈ３のいずれか一方に基づいて算出された目標値は、第１蒸発部温度Ｔｈ１に基づいて算出された目標値よりも大きくなる。

このため、第２、第３蒸発部温度Ｔｈ２、Ｔｈ３のいずれか一方に基づいて目標値Ｐｃ０を算出して圧力調整ピストン２７ａを制御すると、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が第１蒸発部温度Ｔｈ１での飽和蒸気圧Ｐｓ１を超えてしまう。

このように、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が第１蒸発部温度Ｔｈ１での飽和蒸気圧を超えてしまうと、上述の図２（ｃ）のように、第１蒸発部１７１において作動媒体１３の蒸気の一部が凝縮して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の出力及び効率が低下してしまう。その結果、出力及び効率が不安定になってしまう。

特に、本例のように主容器内圧力調整手段２４として補助容器方式のものを採用していると、第１蒸発部１７１に液相状態の作動媒体１３が流入しすぎて第１蒸発部１７１における熱交換量が増加してしまうので、第１蒸発部温度Ｔｈ１が低下してしまう。最悪の場合には、第１蒸発部温度Ｔｈ１が低下する結果、作動媒体１３の自励振動が停止して出力が得られなくなってしまう（図３を参照）。

そこで、本実施形態では、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のうち最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎに基づいて目標値Ｐｃ０を算出するので、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３での飽和蒸気圧Ｐｓ１〜Ｐｓ３のいずれかを超えてしまうことを回避できる。その結果、作動媒体１３の自励振動を良好に維持することができるとともに、出力及び効率の安定化を図ることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３に第１〜第３蒸発部温度センサ３１１〜３１３を設けているが、本第２実施形態は、図６に示すように、第２、第３蒸発部温度センサ３１２、３１３を廃止するものである。

本実施形態では、矢印Ａに示すように、第３加熱器１６３と熱交換した高温ガスが第２加熱器１６２へと流れて第２加熱器１６２と熱交換し、矢印Ｂに示すように、第２加熱器１６２と熱交換した高温ガスが第１加熱器１６１へと流れて第１加熱器１６１と熱交換する。

換言すれば、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３は、高温ガスの流れ方向に配置されている。このため、高温ガスが第３蒸発部１７１側から第１蒸発部１７１側に向かって流れるにつれて、高温ガスの温度が低下する。その結果、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎは、常に、高温ガス最下流側の第１蒸発部温度Ｔｈ１になる。

そこで、本実施形態では、制御装置３０は、上述のステップＳ１１０にて、第１蒸発部温度Ｔｈ１を最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎとして用い、圧力調整ピストン２７ａの制御量を算出する。

したがって、第１蒸発部温度センサ３１１のみによって最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎを検出できるので、第２、第３蒸発部温度センサ３１２、３１３を廃止できる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３がそれぞれ第１〜第３加熱器１６１〜１６３によって加熱されるようになっているが、本第３実施形態では、図７に示すように、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３が１つの加熱器３３によって加熱されるようになっている。

より具体的には、第１〜第３蒸発部１７１〜１７３同士が熱的接続手段３４によって熱的に接続されており、熱的接続手段３４のうち第３蒸発部１７３側の端部に加熱器１６が熱伝導可能に接触配置されている。本例では、熱的接続手段３４を、銅等の熱伝導性に優れた材質にて形成している。

この熱的接続手段３４の熱伝導率、伝熱断面積、伝熱距離等を適宜設定することによって、加熱器３３から第１〜第３蒸発部１７１〜１７３までの熱抵抗が所定の値になるようにしている。ここで、熱抵抗とは、熱の伝わりにくさのことを言い、熱伝導の場合には熱伝導率、断面積および伝熱距離等によって決まり、熱伝達の場合には熱伝達係数や面積等によって決まる値である。

本例では、第３蒸発部１７３から第１蒸発部１７１に向かうにつれて加熱器３３からの伝熱距離が長くなっていることから、加熱器３３から第１〜第３蒸発部１７１〜１７３までの熱抵抗が第３蒸発部１７３、第２蒸発部１７２、第１蒸発部１７１の順に大きくなっている。このため、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎは常に第１蒸発部温度Ｔｈ１になる。

そこで、本実施形態では、制御装置３０は、上述のステップＳ１１０にて、第１蒸発部温度Ｔｈ１を最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎとして用い、圧力調整ピストン２７ａの制御量を算出する。

したがって、上記第２実施形態と同様に、第１蒸発部温度センサ３１１のみによって最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎを検出できるので、第２、第３蒸発部温度センサ３１２、３１３を廃止できる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、連絡配管２６に絞り部２６ａを形成しているが、本第４実施形態では、図８に示すように、絞り部２６ａを廃止している。

上記第１実施形態では、上述のように、連絡配管２６に絞り部２６ａを形成して、補助容器内圧力Ｐｔを主容器内圧力Ｐｃの平均値Ｐｃａとほぼ等しい圧力で安定させている。このため、補助容器内圧力Ｐｔを理想平均値Ｐｃｉに近づけるように制御することによって主容器内圧力Ｐｃを理想平均値Ｐｃｉに近づけ、その結果として、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１を理想ピーク値に近づけている。

一方、本実施形態では、絞り部２６ａを廃止しているので、主容器内圧力Ｐｃが補助容器内圧力Ｐｔに追従する。このため、本実施形態では、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１を理想ピーク値に近づけるように制御することによって主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１を理想ピーク値に近づける。

より具体的には、まず、上記第１実施形態と同様に、第１〜第３蒸発部温度センサ３１１〜３１３が検出した第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３を読み込んだ後に、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎと、予め制御装置３０に記憶された作動媒体１３の蒸気圧曲線とに基づいて、最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎでの作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎを算出する。

そして、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１が飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎよりも低いときには、電動アクチュエータ２７ｂが圧力調整ピストン２７ａを押し出すように、圧力調整ピストン２７ａの制御量を決定する。一方、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１が飽和蒸気圧Ｐｓよりも高いときには、電動アクチュエータ２７ｂが圧力調整ピストン２７ａを引き込むように、圧力調整ピストン２７ａの制御量を決定する。

そして、決定された制御量に基づいて圧力調整ピストン２７ａを制御する。より具体的には、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１が飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎよりも低いときには、電動アクチュエータ２７ｂが圧力調整ピストン２７ａを押し出して補助容器２５の容積を減少させる。これにより圧力調整用液体２８が圧縮されて補助容器内圧力Ｐｔが上昇するので、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１も上昇する。

一方、補助容器内圧力Ｐｔのピーク値Ｐｔ１が飽和蒸気圧Ｐｓよりも高いときには、電動アクチュエータ２７ｂが圧力調整ピストン２７ａを引き込んで補助容器２５の容積を増加させる。これにより圧力調整用液体２８が膨張して補助容器内圧力Ｐｔが低下するので、ピーク値Ｐｔ１も低下する。

ここで、主容器１０は補助容器２５と連絡配管２６を介して連通しているので、主容器内圧力Ｐｃが補助容器内圧力Ｐｔに追従する。このため、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１を第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３での作動媒体１３の飽和蒸気圧Ｐｓに近づけることができる。

この結果、液体ピストン蒸気エンジンの運転状態を常に理想的な状態に近づけることができるので、上記第１実施形態と同様に、蒸発部温度の変動の影響を排除して、液体ピストン蒸気エンジンの性能を安定して引き出すことができる。

しかも、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１を、第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のうち最低蒸発部温度Ｔｈｍｉｎでの飽和蒸気圧Ｐｓｍｉｎよりも低く、かつ、できるだけ近くするので、上記第１実施形態と同様に、主容器内圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が第１〜第３蒸発部温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３での飽和蒸気圧Ｐｓ１〜Ｐｓ３のいずれかを超えてしまうことを回避できる。

このため、上記第１実施形態と同様に、作動媒体１３の自励振動を良好に維持することができるとともに、出力及び効率の安定化を図ることができる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、主容器１０を１つのみ有する液体ピストン蒸気エンジンに本発明を適用しているが、本第５実施形態は、図９に示すように、複数個の主容器を有する液体ピストン蒸気エンジンに本発明を適用している。

本例の液体ピストン蒸気エンジンは、３つの主容器４０１〜４０３を有している。この３つの主容器４０１〜４０３はそれぞれ、全体として１本の管状に形成されており、より具体的には、Ｕ字状に屈曲した形状を有している。

そして、主容器４０１〜４０３のそれぞれの一端部に加熱器４１１〜４１３が１つずつ配置され、主容器４０１〜４０３のそれぞれの中間部に冷却器４２１〜４２３が１つずつ配置されている。主容器４０１〜４０３のうち加熱器４１１〜４１３と接触する部分は蒸発部４３１〜４３３を構成し、主容器４０１〜４０３のうち冷却器４２１〜４２３と接触する部分は凝縮部４４１〜４４３を構成している。

なお、本実施形態では、第１の主容器４０１の蒸発部４３１を第１蒸発部と言い、第２の主容器４０２の蒸発部４３２を第２蒸発部と言い、第３の主容器４０３の蒸発部４３３を第３蒸発部と言う。

第１〜第３蒸発部４３１〜４３３にはそれぞれ、第１〜第３蒸発部温度センサ４４１〜４４３が設けられ、第１〜第３蒸発部温度センサ４４１〜４４３の検出信号が制御装置３０に入力される。

主容器４０１〜４０３の他端部は、出力部４５にて連結されている。この出力部４５は、主容器４０１〜４０３の他端部と連通するシリンダ部４６１〜４６３と、シリンダ部４６１〜４６３に摺動可能に配置されたピストン４７１〜４７３と、ピストン４７１〜４７３に連結されたシャフト４８１〜４８３と、シャフト４８１〜４８３を連結するクランク軸４９にて構成されている。

したがって、出力部４５は、３つの主容器４０１〜４０３における液体ピストンの変位をクランク軸４９の回転運動として取り出すことができる。

本実施形態の液体ピストン蒸気エンジンは、３つの主容器４０１〜４０３内における作動媒体１３の自励振動の位相が適宜ずれるように運転され、この位相のズレを利用して一旦押し出されたピストン４７１〜４７３を押し戻すようになっている。このため、本実施形態では、コイルばね２３を廃止している。

主容器内圧力調整機構２４は、上記第１実施形態と同様の構成であるが、３つの主容器４０１〜４０３が１つの主容器内圧力調整機構２４を共有している。すなわち、１つの主容器内圧力調整機構２４が連絡配管２６を介して３つの主容器４０１〜４０３と連通している。そして、１つの主容器内圧力調整機構２４によって、３つの主容器４０１〜４０３の内部圧力Ｐｃを調整するようになっている。

より具体的には、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３の温度Ｔｈ１〜Ｔｈ３のうち最も低い蒸発部温度Ｔｈｍｉｎに基づいて、３つの主容器４０１〜４０３の内部圧力Ｐｃの目標値Ｐｃ０を算出する。

これにより、３つの主容器４０１〜４０３のそれぞれにおいて、内部圧力Ｐｃのピーク値Ｐｃ１が蒸発部温度での飽和蒸気圧を超えてしまうことを回避できる。その結果、３つの主容器４０１〜４０３のいずれにおいても、作動媒体１３の自励振動を良好に維持することができるとともに、出力及び効率の安定化を図ることができる。

なお、本実施形態では、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３にそれぞれ蒸発部温度センサ４４１〜４４３を設けているが、上記第２実施形態のように、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３が高温ガスの流れ方向に配置されている場合には、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３のうち高温ガス最下流側の蒸発部のみに蒸発部温度センサを設ければよい。

また、上記第３実施形態のように、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３同士が熱的接続手段によって熱的に接続され、１つの加熱器によって加熱されるように構成されている場合には、第１〜第３蒸発部４３１〜４３３のうち加熱器からの熱抵抗が最も大きい蒸発部のみに蒸発部温度センサを設ければよい。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態における主容器内圧力調整手段２４は、圧力調整用ピストン機構２７によって補助容器２５の容積を増減するようになっているが、これに限定されることなく、上記先願例と同様に、種々の構成の主容器内圧力調整手段を用いることができる。具体的には、圧力調整用ピストン機構２７の代わりに、補助容器２５内の圧力調整用液体２８の体積を増減するポンプ機構や、補助容器２５内の圧力調整用液体２８の一部を加熱して気化させる加熱手段等を用いてもよい。

また、上記各実施形態では、主容器内圧力調整手段２４として、補助容器２５の内部圧力Ｐｔを制御することによって主容器内圧力Ｐｃを調整する補助容器方式のものを採用しているが、補助容器方式のものに限定されることなく、上記先願例と同様に、種々の方式のものを採用することができる。具体的には、主容器内圧力調整手段２４として、主容器１０自体の容積を増減する方式のものや、作動媒体１３の液体部分の温度を調整する方式のもの等を採用してもよい。

また、上記各実施形態では、３つの蒸発部を１方向のみに配列した例を示しているが、上記特許文献２と同様に、多数個の蒸発部を互いに直交する２方向に配列してもよい。

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。

本発明の第１実施形態を示す液体ピストン蒸気エンジンの概略構成図である。 第１実施形態による外燃機関のＰＶ線図であり、（ａ）は理想的な状態を示し、（ｂ）は主容器内圧力のピーク値が飽和蒸気圧よりも低い状態を示し、（ｃ）は主容器内圧力のピーク値が飽和蒸気圧よりも高い状態を示している。 主容器内圧力の平均値と液体ピストン蒸気エンジンの出力との関係を示すグラフである。 第１実施形態における制御の概要を示すフローチャートである。 蒸発部温度と主容器内圧力の理想平均値との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態を示す液体ピストン蒸気エンジンの概略構成図である。 本発明の第３実施形態を示す液体ピストン蒸気エンジンの概略構成図である。 本発明の第４実施形態を示す液体ピストン蒸気エンジンの概略構成図である。 本発明の第５実施形態を示す液体ピストン蒸気エンジンの概略構成図である。

符号の説明

１０…主容器、１１…出力部、１３…作動媒体、１７１〜１７３…蒸発部、
１９１〜１９３…凝縮部、２４…主容器内圧力調整手段、３０…制御手段。

Claims (7)

1. 管状に形成され、作動媒体（１３）が液体状態で流動可能に封入された少なくとも１つの主容器（１０、４０１〜４０３）と、
   前記主容器（１０、４０１〜４０３）の一端側に形成され、前記作動媒体（１３）を加熱して蒸発させる複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）と、
   前記主容器（１０、４０１〜４０３）のうち前記蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）よりも他端側に形成され、前記蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）で蒸発した前記作動媒体（１３）の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮部（１９１〜１９３、４４１〜４４３）と、
   前記主容器（１０、４０１〜４０３）の他端部に連通し、前記作動媒体（１３）の蒸発と凝縮に伴う前記作動媒体（１３）の体積変動によって生じる前記作動媒体（１３）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（１１、４５）と、
   前記主容器（１０、４０１〜４０３）の内部圧力（Ｐｃ）を調整する１つの主容器内圧力調整手段（２４）と、
   前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）のうち最も低い温度である最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）に基づいて前記主容器内圧力調整手段（２４）を制御する制御手段（３０）とを備えることを特徴とする外燃機関。
2. 前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）を検出する温度検出手段（３１１〜３１３、４４１〜４４３）を備え、
   前記制御手段（３０）は、前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３、４３１〜４３３）の温度（Ｔｈ１〜Ｔｈ３）のうち最も低い温度を前記最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）と判定することを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
3. 前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３）は、高温流体の流れ方向に配置されて、前記高温流体から熱の供給を受けるようになっており
   前記制御手段（３０）は、前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち前記高温流体の最下流側に配置された蒸発部（１７１）の温度（Ｔｈ１）を前記最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）として用いることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
4. 前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３）に対して熱の供給を行う熱源と、
   前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３）同士を熱的に接続する熱的接続手段（３４）とを備え、
   前記制御手段（３０）は、前記複数個の蒸発部（１７１〜１７３）のうち前記熱的接続手段（３４）による熱抵抗が最も大きい蒸発部（１７１）の温度（Ｔｈ１）を前記最低蒸発部温度（Ｔｈｍｉｎ）として用いることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
5. 前記主容器（１０）は、一端側の集合管（１４）と他端側の複数本の分岐管（１５１〜１５３）とを有しており、
   前記蒸発部（１７１〜１７３）は、前記複数本の分岐管（１５１〜１５３）のそれぞれに形成され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。
6. 前記主容器（４０１〜４０３）が複数個有り、
   前記蒸発部（４３１〜４３３）は、前記複数個の主容器（４０１〜４０３）のそれぞれに形成されており、
   前記複数個の主容器（４０１〜４０３）の内部圧力（Ｐｃ）が、前記１つの主容器内圧力調整手段（２４）によって調整され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。
7. 前記主容器（４０１〜４０３）のうち前記凝縮部（１９１〜１９３、４４１〜４４３）と前記出力部（１１、４５）との間の部位と連通し、液体（２８）が封入された補助容器（２５）と、
   前記補助容器（２５）の内部圧力（Ｐｔ）を調整する補助容器内圧力調整手段（２７）とを備え、
   前記主容器内圧力調整手段（２４）は、前記補助容器（２５）と前記補助容器内圧力調整手段（２７）とを有す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。

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