JP5109992B2 - 外燃機関 - Google Patents
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Description
容器(11)の一端側部位に形成され、液体状態の作動媒体(12)の一部を加熱して気化させる加熱部(11a)と、
容器(11)のうち加熱部(11a)よりも他端側部位に形成され、加熱部(11a)で気化した作動媒体(12)の蒸気を冷却して液化させる冷却部(11b)と、
容器(11)の他端部と連通し、蒸気の体積変動によって生じる液体状態の作動媒体(12)の変位を機械的エネルギに変換して出力する出力部(15)とを備え、
加熱部(11a)は、蒸気を溜める蒸気溜め部(25、41、51)を有し、
加熱部(11a)内には、液体状態の作動媒体(12)の加熱を促進する伝熱部材(20)が配置され、
伝熱部材(20)内には、作動媒体(12)が流通可能な流路(21)が形成され、
さらに、加熱部(11a)内には、伝熱部材(20)の温度分布を均一化する温度分布均一化構造が設けられていることを特徴とする。
加熱部(11a)内には、伝熱部材(20)に液体状態の作動媒体(12)を供給する液供給通路(23)が形成されており、
液供給構造は、伝熱部材(20)および液供給通路(23)が加熱部(11a)の径方向に拡がる形状を有するとともに加熱部(11a)の軸方向に互いに積層されていることによって構成されており、
前記伝熱部材(20)は、多孔質体で形成され、その内部に形成された細孔によって前記流路(21)が多数個の微細な流路(21)として構成されており、
前記蒸気溜め部(25)は、前記伝熱部材(20)の径方向外側に前記伝熱部材(20)と隣接して形成され、前記伝熱部材(20)内の微細な流路(21)と直接連通しており、
前記蒸気溜め部(25)と前記液供給通路(23)との間には、液体状態の作動媒体(12)が前記液供給通路(23)から前記蒸気溜め部(25)に直接流入することを防止する環状部材(26)が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。図1〜図3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。
L=nd
加熱部11aの内壁面の温度をT1、第1、第2伝熱部材20a、20bの液供給通路23側端部の温度をT2としたとき、球状の粒子22の伝熱量Qinは、次の数式2で表される。
Qout=Vhfgεf
但し、Vは流路21内の作動媒体12の体積であり、hfgは潜熱であり、εは1周期のうち加熱部11a内に液体状態の作動媒体12が入っている時間の割合であり、fは液体ピストン式蒸気エンジンの駆動周波数である。
Qin=Qout
上記第1実施形態では、蒸気溜め部25が第1、第2伝熱部材20a、20bと隣接して形成されて第1、第2伝熱部材20a、20b内の微細流路21と直接連通しているが、本第2実施形態では、図5に示すように、蒸気溜め部25が第1、第2伝熱部材20a、20bと離間して形成され、かつ第1、第2伝熱部材20a、20b内の微細流路21と蒸気通路30、31を介して連通している。
上記第1実施形態では、伝熱部材20に対する液体状態の作動媒体12の供給を均一化する液供給構造によって、伝熱部材20の温度分布を均一化する温度分布均一化構造を構成しているが、本第3実施形態では、伝熱部材40の熱容量を加熱部11a入口側に向かうほど増大させる熱容量増大構造によって当該温度分布均一化構造を構成している。
上記第3実施形態では、伝熱部材40の熱容量を加熱部11a入口側に向かうほど増大させる熱容量増大構造によって、伝熱部材40の温度分布を均一化する温度分布均一化構造を構成しているが、本第5実施形態では、図7に示すように、伝熱部材50の見かけの熱伝導率を加熱部11a入口側に向かうほど増大させる熱伝導促進構造によって当該温度分布均一化構造を構成している。
(1)上記各実施形態は、加熱部11aの内部空間の平面形状の一例を示したものに過ぎず、これに限定されることなく、加熱部11aの内部空間の平面形状を種々変更可能である。
11a 加熱部
12 作動媒体
20 伝熱部材
23 液供給通路
25 蒸気溜め部
Claims (1)
- 作動媒体(12)が液体状態で流動可能に封入された管状の容器(11)と、
前記容器(11)の一端側部位に形成され、前記液体状態の前記作動媒体(12)の一部を加熱して気化させる加熱部(11a)と、
前記容器(11)のうち前記加熱部(11a)よりも他端側部位に形成され、前記加熱部(11a)で気化した前記作動媒体(12)の蒸気を冷却して液化させる冷却部(11b)と、
前記容器(11)の他端部と連通し、前記蒸気の体積変動によって生じる前記液体状態の前記作動媒体(12)の変位を機械的エネルギに変換して出力する出力部(15)とを備え、
前記加熱部(11a)は、前記蒸気を溜める蒸気溜め部(25、41、51)を有し、
前記加熱部(11a)内には、前記液体状態の前記作動媒体(12)の加熱を促進する伝熱部材(20)が配置され、
前記伝熱部材(20)には、前記作動媒体(12)が流通可能な流路(21)が形成され、
さらに、前記加熱部(11a)内には、前記伝熱部材(20)の温度分布を均一化する温度分布均一化構造が設けられている外燃機関であって、
前記温度分布均一化構造は、前記伝熱部材(20)に対する液体状態の作動媒体(12)の供給を均一化する液供給構造で構成されており、
前記加熱部(11a)は、前記容器(11)を拡径した円盤状に形成されており、
前記加熱部(11a)内には、前記伝熱部材(20)に前記液体状態の前記作動媒体(12)を供給する液供給通路(23)が形成されており、
前記液供給構造は、前記伝熱部材(20)および前記液供給通路(23)が前記加熱部(11a)の径方向に拡がる形状を有するとともに前記加熱部(11a)の軸方向に互いに積層されていることによって構成されており、
前記伝熱部材(20)は、多孔質体で形成され、その内部に形成された細孔によって前記流路(21)が多数個の微細な流路(21)として構成されており、
前記蒸気溜め部(25)は、前記伝熱部材(20)の径方向外側に前記伝熱部材(20)と隣接して形成され、前記伝熱部材(20)内の微細な流路(21)と直接連通しており、
前記蒸気溜め部(25)と前記液供給通路(23)との間には、液体状態の作動媒体(12)が前記液供給通路(23)から前記蒸気溜め部(25)に直接流入することを防止する環状部材(26)が配置されていることを特徴とする外燃機関。
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