JP4525763B2

JP4525763B2 - 外燃機関

Info

Publication number: JP4525763B2
Application number: JP2008027562A
Authority: JP
Inventors: 修三小田; 真一八束; 泰徳新山; 金子　　卓; 俊二桶本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: US20090199559A1; JP2009185724A; US8020380B2

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相部分を変位させ、作動媒体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外燃機関に関する。

従来、外燃機関の一つとして、作動媒体が液相状態で流動可能に封入された容器に、液相状態の作動媒体の一部を加熱して蒸発させる加熱部と、加熱部で蒸発した作動媒体を冷却して凝縮させる冷却部とを形成し、この作動媒体の蒸発と凝縮によって作動媒体の液相部分を変位させ、この作動媒体の液相部分の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、容器のうち出力部側の部位を１本の集合管で構成し、容器のうち加熱部および冷却部の形成部位を多数本の分岐管で構成することによって、加熱部および冷却部における伝熱面積を増大させている。これにより、作動媒体の加熱効率（蒸発効率）および冷却効率（凝縮効率）を向上させて、外燃機関の出力を増大させるようになっている。
特開２００５−３３０８８５号公報

ところで、上記従来技術では、液相状態の作動媒体が加熱部まで十分に到達しないと、作動媒体の加熱効率（蒸発効率）が低下し、ひいては外燃機関の出力が低下してしまうこととなる、
しかるに、上記従来技術では、容器のうち出力部側の部位を１本の集合管で構成し、容器のうち加熱部および冷却部の形成部位を多数本の分岐管で構成しているので、液相状態の作動媒体が加熱部まで到達しやすい分岐管と、液相状態の作動媒体が加熱部まで到達しにくい分岐管とができてしまい、その結果、外燃機関の出力を低下させてしまっていることが本発明者の詳細な検討によってわかった。

なお、この問題は、分岐管が多数本の場合のみならず、分岐管が２本の場合においても同様に発生する。

本発明は、上記点に鑑み、複数個の加熱部による作動媒体の加熱効率を向上す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、１本の集合管（１２）と、複数個の分岐管（１３１〜１３４）と、集合管（１２）から複数個の分岐管（１３１〜１３４）に向かって分岐する分岐部（１４）とを有し、作動媒体（１１）が液相状態で流動可能に封入された容器（１０）と、
複数個の分岐管（１３１〜１３４）に対応するように容器（１０）に形成され、複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、液相状態の作動媒体（１１）の一部を加熱して蒸発させる複数個の加熱部（１８１〜１８４）と、
複数個の分岐管（１３１〜１３４）に形成され、加熱部（１８１〜１８４）で蒸発した作動媒体（１１）を冷却して凝縮させる複数個の冷却部（２４１〜２４４）と、
集合管（１２）のうち分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、作動媒体（１１）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（２５）とを備え、
作動媒体（１１）の液相部分は、蒸気の圧力を受ける液体ピストンとして機能し、
液体ピストンのうち複数個の加熱部（１８１〜１８４）側の液面付近の部分を複数個の加熱部（１８１〜１８４）で蒸発させて液体ピストンを出力部（２５）側に向かって変位させる第１行程と、第１行程にて蒸発した作動媒体（１１）を複数個の冷却部（２４１〜２４４）で凝縮させて液体ピストンを複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位させる第２行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
第２行程にて液体ピストンが出力部（２５）側から複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位したときに、加熱部（１８１〜１８４）に流入する液体ピストンの液量を流入液量としたとき、
複数個の加熱部（１８１〜１８４）間における流入液量の差を減少させ、複数個の加熱部（１８１〜１８４）に対する液体ピストンの到達を均等化させる流入液量調整手段を備えることを特徴とする。

これにより、複数個の加熱部（１８１〜１８４）に対する液相状態の作動媒体の到達を均等化できるので、作動媒体（１１）の加熱効率（蒸発効率）を向上することができ、ひいては外燃機関の出力を増大させることができる。

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、分岐部（１４）のうち集合管（１２）側の端部から複数個の分岐管（１３１〜１３４）側の端部に至る複数個の流路の流路抵抗が互いに同一になっていることによって流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする。

なお、本発明における「複数個の流路の流路抵抗が互いに同一になっている」とは、複数個の流路の流路抵抗が厳密に同一になっていることのみを意味するものではなく、設計上の微差、製造上の誤差等によって複数個の流路の流路抵抗が僅かに異なっていることをも含む意味のものである。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の外燃機関において、複数個の流路が互いに対称形状になるように分岐部（１４）が形成されていることによって複数個の流路の流路抵抗が互いに同一になっていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の外燃機関において、分岐部（１４）の流路抵抗が冷却部（２４１〜２４４）の流路抵抗よりも小さくなっていることによって流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の外燃機関において、分岐部（１４）の長さ（ｌ_in）、分岐部（１４）の流路の相当直径（ｄ_in）、冷却部（２４１〜２４４）の長さ（ｌ_r）、および冷却部（２４１〜２４４）の流路の相当直径（ｄ_r）が次の関係を満たしていることを特徴とする。

ｌ_in／ｄ_in＜ｌ_r／ｄ_r
但し、
ｌ_in：分岐部（１４）の長さ
ｄ_in：分岐部（１４）の流路の相当直径
ｌ_r：冷却部（２４１〜２４４）の長さ
ｄ_r：冷却部（２４１〜２４４）の流路の相当直径である。

請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の外燃機関において、複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち出力部（２５）に近い側の分岐管の流路抵抗の流路抵抗を、出力部（２５）から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくする流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）を備え、
流入液量調整手段が流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の外燃機関において、
複数個の分岐管（１３１〜１３４）内に絞り（３０１〜３０４）が設けられており、
出力部（２５）に近い側の分岐管内に設けられた絞りの抵抗値が、出力部（２５）から離れた側の分岐管内に設けられた絞りの抵抗値よりも大きくなっており、
流路抵抗調整手段が絞り（３０１〜３０４）であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の外燃機関において、複数個の加熱部（１８１〜１８４）のうち出力部（２５）に近い側の加熱部が、出力部（２５）から離れた側の加熱部よりも上方側に位置していることによって流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、１本の集合管（１２）と、複数個の分岐管（１３１〜１３４）と、集合管（１２）から複数個の分岐管（１３１〜１３４）に向かって分岐する分岐部（１４）とを有し、作動媒体（１１）が液相状態で流動可能に封入された容器（１０）と、
複数個の分岐管（１３１〜１３４）に対応するように容器（１０）に形成され、複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、液相状態の作動媒体（１１）の一部を加熱して蒸発させる複数個の加熱部（１８１〜１８４）と、
複数個の分岐管（１３１〜１３４）に形成され、加熱部（１８１〜１８４）で蒸発した作動媒体（１１）を冷却して凝縮させる複数個の冷却部（２４１〜２４４）と、
集合管（１２）のうち分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、作動媒体（１１）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（２５）とを備え、
複数個の加熱部（１８１〜１８４）で作動媒体（１１）を蒸発させて作動媒体（１１）の液相部分を出力部（２５）側に向かって変位させる第１行程と、第１行程にて蒸発した作動媒体（１１）を複数個の冷却部（２４１〜２４４）で凝縮させて作動媒体（１１）の液相部分を複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位させる第２行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
第２行程にて作動媒体（１１）の液相部分が出力部（２５）側から複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位したときに、加熱部（１８１〜１８４）に流入する作動媒体（１１）の液相部分の液量を流入液量としたとき、
複数個の加熱部（１８１〜１８４）間における流入液量の差を減少させる流入液量調整手段を備え、
流入液量調整手段は、複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち出力部（２５）に近い側の分岐管の流路抵抗の流路抵抗を、出力部（２５）から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくする流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）であり、
流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）は、複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち分岐部（１４）と接続する側の端部のみに配置されていることを特徴とする。

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４に基づいて説明する。本発明による外燃機関は、液体ピストン式蒸気エンジンとも呼ばれうるものであり、例えば、発電装置の駆動源等として用いられる。図１は本実施形態による外燃機関の概略構成を表す構成図であり、図１中の上下の矢印は外燃機関の設置状態における上下方向を示している。

容器１０は、作動媒体（本例では水）１１が液相状態で流動可能に封入された管状の圧力容器であり、容器１０の一端側に位置する１本の集合管１２と、容器１０の他端側に位置する４本の分岐管１３１〜１３４と、１本の集合管１２から４本の分岐管１３１〜１３４に向かって分岐する分岐部１４とを有している。本例では、集合管１２、分岐管１３１〜１３４および分岐部１４をステンレスによって成形している。

集合管１２は略Ｕ字状に形成されており、両端部が上方側を向くように配置されている。４本の分岐管１３１〜１３４は直線状に形成されており、長手方向が重力方向（上下方向）と平行になるように配置されている。４本の分岐管１３１〜１３４は互いに同一形状、同一寸法になっており、本例では、同一長さ、同一内径の円管になっている。

分岐部１４は、集合管１２の一端部から二股に対称に分岐した後に、さらに二股に対称分岐して各分岐管１３１〜１３４の下端部に接続している。分岐部１４は幾何学的に対称な形状になっている。

したがって、分岐部１４のうち集合管１２側の１つの端部から分岐管１３１〜１３４側の４つの端部に至る４つの流路が互いに対称形状になっており、当該４つの流路の流路抵抗が互いに同一になっている。

分岐管１３１〜１３４の上端部同士は、作動媒体１１と高温ガスとを熱交換させる熱交換器１５によって連結されている。熱交換器１５は、直方体状のブロック体１６と、ブロック体１６を収納するケース１７とで構成されている。

ブロック体１６は容器１０の一部を構成しており、熱伝導率に優れた銅又はアルミニウム等によって形成されている。ブロック体１６の長手方向は、４つの分岐管１３１〜１３４の配列方向（図１の左右方向）を向いている。

図示を省略しているが、成形上の都合により、ブロック体１６は、複数個の分割体に分割して成形した後に、複数個の分割体をネジ等の締結手段によって一体に締結することにより形成されている。

ブロック体１６内部には、４つの分岐管１３１〜１３４に連通する中空部が形成されており、この中空部の一部は、液相状態の作動媒体１１の一部を加熱して蒸発させる４つの加熱部１８１〜１８４を構成している。

４つの加熱部１８１〜１８４は、４つの分岐管１３１〜１３４に対応して設けられた円板状の空間であり、加熱部１８１〜１８４と分岐管１３１〜１３４は互いに同軸状に配置されている。

ブロック体１６内部の中空部のうち加熱部１８１〜１８４よりも上方側に位置する部位は、加熱部１８１〜１８４で発生した作動媒体１１の蒸気を溜める蒸気溜め部１９を構成している。

この蒸気溜め部１９は、加熱部１８１〜１８４の配列方向（図１の左右方向）と平行に延びており、連通路２０、２１を介して４つの加熱部１８１〜１８４と連通している。連通路２０は、円板状の加熱部１８１〜１８４の中心部から上方に向かって延びており、連通路２１は、円板状の加熱部１８１〜１８４の外周部から上方に向かって延びている。

蒸気溜め部１９には、付加媒体としての気体が所定体積だけ封入されている。付加媒体としては、外燃機関の作動条件下において気相状態を維持する媒体を選定することができる。したがって、付加媒体としての気体は、例えば、取り扱いのしやすい空気であってもよいし、作動媒体１１の純粋な蒸気でもよい。

ケース１７はブロック体１６の長手方向（図１の左右方向）に延びており、ケース１７の両端部には、熱源としての高温ガス（高温流体）が流れるガス配管（図示せず）が接続されている。ブロック体１６の外面とケース１７の内壁面との間に形成される空間は、高温ガスが流れるガス流路２２を構成されている。

ケース１７内のガス流路２２には、ブロック体１６と高温ガスとの伝熱面積を増大させるための伝熱フィン（図示せず）が配置されている。

分岐管１３１〜１３４の下端部における外周面には、冷却水が循環する冷却器２３が熱伝導可能に接触配置されている。分岐管１３１〜１３４のうち冷却器２３との接触部位の内部空間は、加熱部１８１〜１８４で蒸発した作動媒体１１を冷却して凝縮させる冷却部２４１〜２４４を構成している。

冷却器２３に冷却水が循環することによって、分岐管１３１〜１３４のうち冷却器２３との接触部位が冷却され、これにより冷却部２４１〜２４４で作動媒体１１が冷却されることとなる。

冷却器２３の冷却水入口２３ａおよび冷却水出口２３ｂは冷却水の循環回路に接続され、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１１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、分岐管１３１〜１３４のうち冷却器２３との接触部位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。

集合管１２の他端部（分岐部１４と反対側の端部）は出力部２５に連通している。出力部２５は、作動媒体１１の液相部分から圧力を受けて変位するピストン２６と、ピストン２６を摺動可能に支持するシリンダ２７とを有している。

次に、上記構成における作動を簡単に説明する。まず加熱部１８１〜１８４内の作動媒体（水）１１が加熱されて蒸発（気化）すると、蒸気溜め部１９内および加熱部１８１〜１８４内に高温・高圧の作動媒体１１の蒸気が蓄積されて、分岐管１３１〜１３４内の作動媒体１１の液面を押し下げる。

すると、作動媒体１１の液相部分が加熱部１８１〜１８４側から出力部２５側に向かって押し出され、出力部２５のピストン２６を押し上げる（第１行程）。

次に、分岐管１３１〜１３４内の作動媒体１１の液面が冷却部２４１〜２４４まで下がり、冷却部２４１〜２４４内に作動媒体１１の蒸気が進入すると、作動媒体１１の蒸気が冷却部２４１〜２４４により冷却されて凝縮（液化）する。

このため、作動媒体１１の液面を押し下げる力が消滅し、ピストン２６を押し上げる力も消滅するので、一旦押し上げられた出力部２５側のピストン２６が下降し、作動媒体１１の液相部分が出力部２５側から加熱部１８１〜１８４側に向かって押し戻され、作動媒体１１の液面が加熱部１８１〜１８４まで上昇する（第２行程）。

このような動作が繰り返し行われることによって、容器１０内の作動媒体１１の液相部分が周期的に変位（いわゆる自励振動）して、出力部２５のピストン２６を周期的に上下動させる。

つまり、作動媒体１１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１１の液相部分があたかもピストンのように変位し、この作動媒体１１の液相部分の変位が出力部２５で機械的エネルギに変換されて出力される。

本実施形態では、分岐部１４を幾何学的に対称な形状にして、分岐部１４のうち集合管１２側の１つの端部から分岐管１３１〜１３４側の４つの端部に至る４つの流路の流路抵抗を互いに同一にしている。

このため、液相状態の作動媒体１１を４つの加熱部１８１〜１８４に均等に到達させることができるので、作動媒体１１の加熱性能（蒸発性能）を向上でき、ひいては外燃機関の出力を増大させることができる。

以上の説明からわかるように、本実施形態は、分岐部１４を幾何学的に対称な形状にして、分岐部１４のうち集合管１２側の１つの端部から分岐管１３１〜１３４側の４つの端部に至る４つの流路の流路抵抗を互いに同一にすることによって、本発明における流入液量調整手段を構成している。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、分岐部１４を幾何学的に対称な形状にしているが、本第２実施形態では、図２に示すように、分岐部１４の流路抵抗を冷却部２４１〜２４４の流路抵抗よりも小さくしている。

本実施形態では、集合管１２が略Ｌ字状に形成されており、出力部２５側の端部が上方側を向き、他端部が分岐管１３１〜１３４の配列方向（図１の左右方向）を向くように配置されている。

分岐部１４は直線状に形成され、その長手方向が分岐管１３１〜１３４の配列方向（図１の左右方向）と平行になるように配置されている。本例では、分岐部１４の流路断面形状が円形になっているが、必ずしも円形に限られるものではなく、非円形であってもよい。

そして、分岐部１４の長さｌ_in、分岐部１４の流路の相当直径ｄ_in、冷却部２４１〜２４４の長さｌ_rおよび冷却部２４１〜２４４の流路の相当直径ｄ_rが次の関係を満たしている。

ｌ_in／ｄ_in＜ｌ_r／ｄ_r
なお、流路の相当直径とは、流路断面形状を円に換算したときの直径のことであり、以下の式で表される。

ｄ_e＝４×Ｓ／ｌ
但し、ｄ_eは相当直径、Ｓは流路断面積（円の断面積に相当）、ｌはぬれ縁長さ（円周に相当）である。

因みに、本例では、分岐部１４の流路断面形状が円形であるので、分岐部１４の流路の相当直径ｄ_inは分岐部１４の内径と同じであり、冷却部２４１〜２４４の流路の相当直径ｄ_rは冷却部２４１〜２４４の内径と同じである。

本実施形態によると、分岐部１４の流路抵抗が冷却部２４１〜２４４の流路抵抗よりも小さくなるので、分岐部１４の流路抵抗が冷却部２４１〜２４４の流路抵抗と同一である場合に比べて、冷却部２４１〜２４４に対する液相状態の作動媒体１１の流入を均等化することができる。

その結果、上記第１実施形態と同様に、４つの加熱部１８１〜１８４に対する液相状態の作動媒体１１の到達を均等化することができ、ひいては外燃機関の出力を増大させることができる。

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、分岐部１４の流路抵抗を冷却部２４１〜２４４の流路抵抗よりも小さくしているが、本第３実施形態では、図３、図４に示すように、分岐管１３１〜１３４のうち出力部２５に近い側の分岐管の流路抵抗を出力部２５から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくしている。

より具体的には、各分岐管１３１〜１３４の下端部に絞り３０１〜３０４を配置しており、絞り３０１〜３０４の抵抗値は、出力部２５から最も離れた絞り３０１から出力部２５に最も近い絞り３０４に向かうにつれて大きくなるように設定されている。なお、絞り３０１〜３０４は、本発明における流路抵抗調整手段に該当するものである。

本例では、絞り３０１〜３０４として固定絞りを用いているので、絞り３０１〜３０４の絞り径が、出力部２５から最も離れた絞り３０１から出力部２５に最も近い絞り３０４に向かうにつれて小さくなるように設定されている。

なお、本実施形態では、分岐部１４の流路抵抗が冷却部２４１〜２４４の流路抵抗とほぼ同一になっている。

本実施形態によると、分岐管１３１〜１３４のうち出力部２５に近い側の分岐管の流路抵抗を出力部２５から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくなるので、出力部２５に近い側の分岐管に対する液相状態の作動媒体１１の流入が抑制される。

このため、分岐管１３１〜１３４の流路抵抗が互いに同一である場合に比べて、分岐管１３１〜１３４に対する液相状態の作動媒体１１の流入を均等化することができる。その結果、上記第１実施形態と同様に、４つの加熱部１８１〜１８４に対する液相状態の作動媒体１１の到達を均等化することができ、ひいては外燃機関の出力を増大させることができる。

ここで、外燃機関の駆動周波数が高いほど、出力部２５に近い側の分岐管に対する作動媒体１１の流入量と出力部２５から離れた側の分岐管に対する作動媒体１１の流入量との差が大きくなりやすい。

この点に鑑みて、駆動周波数が高く設定される外燃機関に対しては、出力部２５に近い側の絞りの抵抗値と出力部２５から離れた側の絞りの抵抗値との差を大きく設定するのが好ましい。

なお、本例では、絞り３０１〜３０４として固定絞りを用いているが、絞り３０１〜３０４として可変絞りを用いてもよい。絞り３０１〜３０４として可変絞りを用いた場合には、出力部２５側の負荷変動に伴う外燃機関の駆動周波数の変動に応じて、出力部２５に近い側の絞りの抵抗値と出力部２５から離れた側の絞りの抵抗値との差を変化させることができる。

例えば、絞り３０１〜３０４として電気式の可変絞りを用い、外燃機関の駆動周波数が低いときには出力部２５に近い側の絞りの抵抗値と出力部２５から離れた側の絞りの抵抗値との差を小さくし、外燃機関の駆動周波数が高いときには出力部２５に近い側の絞りの抵抗値と出力部２５から離れた側の絞りの抵抗値との差を大きくする、といった制御を行うことができる。

また、本例では、各分岐管１３１〜１３４の下端部に絞り３０１〜３０４を配置しているが、必ずしも下端部に配置する必要はなく、各分岐管１３１〜１３４の任意の場所に絞り３０１〜３０４を配置してもよい。

また、本例では、全ての分岐管１３１〜１３４に絞り３０１〜３０４を配置し、絞り３０１〜３０４によって本発明における流路抵抗調整手段を構成しているが、必ずしも全ての分岐管１３１〜１３４に絞りを配置する必要はなく、出力部２５から離れた側の分岐管のみに絞りを配置し、出力部２５から離れた側の分岐管には絞りを配置しないようにすることによって本発明における流路抵抗調整手段を構成してもよい。

（第４実施形態）
上記第３実施形態では、分岐管１３１〜１３４のうち出力部２５に近い側の分岐管の流路抵抗を出力部２５から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくしているが、本第４実施形態では、図５に示すように、加熱部１８１〜１８４のうち出力部２５に近い側の加熱部を出力部２５から離れた側の加熱部よりも高い位置（上方側）に配置している。

図５中、寸法ΔＨは、出力部２５から最も離れた加熱部１８１と出力部２５に最も近い加熱部１８４との配置高さの差を示している。本例では、加熱部１８１〜１８４の配置高さが、出力部２５から最も離れた加熱部１８１から出力部２５に最も近い加熱部１８４に向かうにつれて高くなっている。

これにより、４つの加熱部１８１〜１８４の配置高さを互いに同一にする場合に比べて、４つの加熱部１８１〜１８４に対する液相状態の作動媒体１１の到達を均等化することができ、ひいては外燃機関の出力を増大させることができる。

より好ましくは、分岐部１４での流路抵抗の差の分だけ加熱部１８１〜１８４の高さを変えることにより、液相状態の作動媒体１１を４つの加熱部１８１〜１８４に均等に到達させることができ、ひいては外燃機関の出力をより増大させることができる。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、加熱部１８１〜１８４が分岐管１３１〜１３４に対して水平方向に拡がる円板状に形成しているが、加熱部１８１〜１８４の形状を種々変形することが可能である。例えば、分岐管１３１〜１３４と同一内径で上方側に向かって延びる円筒状に形成してもよい。

（２）上記各実施形態では、分岐管１３１〜１３４および加熱部１８１〜１８４が４つずつ形成されているが、分岐管および加熱部を２つ以上の任意の個数にすることができる。

また、上記各実施形態では、分岐管１３１〜１３４および加熱部１８１〜１８４を高温ガスの流れ方向（図１〜図３、図５の左右方向）のみに配列しているが、分岐管および加熱部を高温ガスの流れ方向に加え、高温ガスの流れ方向と直交する方向（図１〜図３、図５の紙面垂直方向方向）に配列してもよい。これにより、外燃機関の体格の大型化を抑制しつつ、分岐管および加熱部の個数をより多くすることができる。

（３）上記各実施形態では、加熱部１８１〜１８４の熱源として高温ガスを用いているが、加熱部１８１〜１８４の熱源として種々の高温流体を用いてもよい。

また、加熱部１８１〜１８４の熱源として発熱体を用いてもよい。この場合には、発熱体をブロック体１６に対して熱伝導可能に接触させてもよいし、発熱体をブロック体１６に対して所定の間隔で近接配置してもよい。

（４）本発明による外燃機関は、発電装置の駆動源のみならず、その他の種々の装置の駆動源にも適用することができることはもちろんである。

本発明の第１実施形態による外燃機関の概略構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態による外燃機関の概略構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態による外燃機関の概略構成を示す断面図である。（ａ）は図３のＡ部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本発明の第４実施形態による外燃機関の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０容器
１１作動媒体
１２集合管
１３１〜１３４分岐管
１４分岐部
１８１〜１８４加熱部
２４１〜２４４冷却部
２５出力部

Claims

１本の集合管（１２）と、複数個の分岐管（１３１〜１３４）と、前記集合管（１２）から前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に向かって分岐する分岐部（１４）とを有し、作動媒体（１１）が液相状態で流動可能に封入された容器（１０）と、
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に対応するように前記容器（１０）に形成され、前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち前記分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、液相状態の前記作動媒体（１１）の一部を加熱して蒸発させる複数個の加熱部（１８１〜１８４）と、
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に形成され、前記加熱部（１８１〜１８４）で蒸発した前記作動媒体（１１）を冷却して凝縮させる複数個の冷却部（２４１〜２４４）と、
前記集合管（１２）のうち前記分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、前記作動媒体（１１）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（２５）とを備え、
前記作動媒体（１１）の液相部分は、前記蒸気の圧力を受ける液体ピストンとして機能し、
前記液体ピストンのうち前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）側の液面付近の部分を前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）で蒸発させて前記液体ピストンを前記出力部（２５）側に向かって変位させる第１行程と、前記第１行程にて蒸発した前記作動媒体（１１）を前記複数個の冷却部（２４１〜２４４）で凝縮させて前記液体ピストンを前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位させる第２行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
前記第２行程にて前記液体ピストンが前記出力部（２５）側から前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位したときに、前記加熱部（１８１〜１８４）に流入する前記液体ピストンの液量を流入液量としたとき、
前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）間における前記流入液量の差を減少させ、前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）に対する前記液体ピストンの到達を均等化させる流入液量調整手段を備えることを特徴とする外燃機関。
前記分岐部（１４）のうち前記集合管（１２）側の端部から前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）側の端部に至る複数個の流路の流路抵抗が互いに同一になっていることによって前記流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
前記複数個の流路が互いに対称形状になるように前記分岐部（１４）が形成されていることによって前記複数個の流路の流路抵抗が互いに同一になっていることを特徴とする請求項２に記載の外燃機関。
前記分岐部（１４）の流路抵抗が前記冷却部（２４１〜２４４）の流路抵抗よりも小さくなっていることによって前記流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
前記分岐部（１４）の長さ（ｌin）、前記分岐部（１４）の流路の相当直径（ｄin）、前記冷却部（２４１〜２４４）の長さ（ｌr ）、および前記冷却部（２４１〜２４４）の流路の相当直径（ｄr ）が次の関係を満たしていることを特徴とする請求項４に記載の外燃機関。
ｌ_in／ｄ_in＜ｌ_r／ｄ_r
但し、
ｌ_in：分岐部（１４）の長さ
ｄ_in：分岐部（１４）の流路の相当直径
ｌ_r：冷却部（２４１〜２４４）の長さ
ｄ_r：冷却部（２４１〜２４４）の流路の相当直径である。
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち前記出力部（２５）に近い側の分岐管の流路抵抗の流路抵抗を、前記出力部（２５）から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくする流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）を備え、
前記流入液量調整手段が前記流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）であることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）内に絞り（３０１〜３０４）が設けられており、
前記出力部（２５）に近い側の分岐管内に設けられた絞りの抵抗値が、前記出力部（２５）から離れた側の分岐管内に設けられた絞りの抵抗値よりも大きくなっており、
前記流路抵抗調整手段が前記絞り（３０１〜３０４）であることを特徴とする請求項６に記載の外燃機関。
前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）のうち前記出力部（２５）に近い側の加熱部が、前記出力部（２５）から離れた側の加熱部よりも上方側に位置していることによって前記流入液量調整手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の外燃機関。
１本の集合管（１２）と、複数個の分岐管（１３１〜１３４）と、前記集合管（１２）から前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に向かって分岐する分岐部（１４）とを有し、作動媒体（１１）が液相状態で流動可能に封入された容器（１０）と、
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に対応するように前記容器（１０）に形成され、前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち前記分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、液相状態の前記作動媒体（１１）の一部を加熱して蒸発させる複数個の加熱部（１８１〜１８４）と、
前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）に形成され、前記加熱部（１８１〜１８４）で蒸発した前記作動媒体（１１）を冷却して凝縮させる複数個の冷却部（２４１〜２４４）と、
前記集合管（１２）のうち前記分岐部（１４）と反対側の端部と連通し、前記作動媒体（１１）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（２５）とを備え、
前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）で前記作動媒体（１１）を蒸発させて前記作動媒体（１１）の液相部分を前記出力部（２５）側に向かって変位させる第１行程と、前記第１行程にて蒸発した前記作動媒体（１１）を前記複数個の冷却部（２４１〜２４４）で凝縮させて前記作動媒体（１１）の液相部分を前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位させる第２行程とを交互に繰り返し行う外燃機関において、
前記第２行程にて前記作動媒体（１１）の液相部分が前記出力部（２５）側から前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）側に向かって変位したときに、前記加熱部（１８１〜１８４）に流入する前記作動媒体（１１）の液相部分の液量を流入液量としたとき、
前記複数個の加熱部（１８１〜１８４）間における前記流入液量の差を減少させる流入液量調整手段を備え、
前記流入液量調整手段は、前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち前記出力部（２５）に近い側の分岐管の流路抵抗の流路抵抗を、前記出力部（２５）から離れた側の分岐管の流路抵抗よりも大きくする流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）であり、
前記流路抵抗調整手段（３０１〜３０４）は、前記複数個の分岐管（１３１〜１３４）のうち前記分岐部（１４）と接続する側の端部のみに配置されていることを特徴とする外燃機関。