JP4525763B2 - 外燃機関 - Google Patents
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Description
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。
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。
但し、
lin:分岐部(14)の長さ
din:分岐部(14)の流路の相当直径
lr :冷却部(241〜244)の長さ
dr :冷却部(241〜244)の流路の相当直径である。
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。
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。
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。
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。
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。
但し、de 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。
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。
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。
(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。
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 (9)
- 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。
lin/din<lr /dr
但し、
lin:分岐部(14)の長さ
din:分岐部(14)の流路の相当直径
lr :冷却部(241〜244)の長さ
dr :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。
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