JPS60240883A - External-combustion engine - Google Patents

External-combustion engine

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JPS60240883A
JPS60240883A JP9538384A JP9538384A JPS60240883A JP S60240883 A JPS60240883 A JP S60240883A JP 9538384 A JP9538384 A JP 9538384A JP 9538384 A JP9538384 A JP 9538384A JP S60240883 A JPS60240883 A JP S60240883A
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cylinder
cooling
piston
heating
heat shield
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Sanji Taneichi
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

PURPOSE:To function reliably and to facilitate practice by providing a heating cylinder, a cooling cylinder and a pressure cylinder on same axis while communicating each other and moving a thermal shield while interlocking with the motion of piston. CONSTITUTION:An external-combustion engine 1 is constructed with an operating section 2, a reciprocal section 3 and a thermal shield driving mechanism section 4. The operating section 2 is provided with a heating cylinder 5 having a heating section 13 at the outer circumference, a cooling cylinder 6 having a cooling section 15 at the outercircumference and a pressure cylinder 7 having cooling fins 17 at the outercircumference. Similarly, the reciprocal section 3 is provided with a heating cylinder 23 and a pressure cylinder 25. Pistons 11, 27 to be coupled through a piston rod 38 are contained in the operating section 2 and the reciprocal section 3 to be partitioned through a partition wall 21 while thermal shields 8, 26 are contained and interlocked with the motion of the pistons 11, 27 to be moved through said mechanism 4.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 [産業上の利用分野1 この発明は外燃式エンジンに関するものである。[Detailed description of the invention] (b) Purpose of the invention [Industrial application field 1 This invention relates to an external combustion engine.

[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点1近来
、ヒートパイプ式エンジンと称される新たな外燃式エン
ジンが開発されて来ている。
[Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention 1 Recently, a new external combustion engine called a heat pipe engine has been developed.

その原理は加熱シリンダと冷却シリンダとを連通して備
え、その内に作動流体を封入し、冷却シリングの伝熱面
を熱遮蔽体で閉じたり開いたすすることによって、加熱
シリンダ内の作動流体に状態変化を生じさせ、その時の
圧力変化をピストンで取り出して動りを取り出すもので
ある。この原理はすでに公知になっており(例えば宇宙
科学研究所報告1982年3月号)、工場廃熱等の低温
熱源を利用し得る新たなエンジンとして有望視されてい
るものである。
The principle is that a heating cylinder and a cooling cylinder are connected to each other, a working fluid is sealed inside the cylinder, and the heat transfer surface of the cooling cylinder is closed or opened with a heat shield, so that the working fluid inside the heating cylinder is closed or opened. A change in state is caused in the piston, and the resulting pressure change is extracted by a piston to derive the movement. This principle is already well known (for example, the March 1982 issue of the Institute of Space and Astronautical Science report), and is seen as a promising new engine that can utilize low-temperature heat sources such as factory waste heat.

しかるに、この新たに開発されつつあるエンジンは未だ
実用段階に達していない。
However, this newly developed engine has not yet reached the practical stage.

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたちのであっ
て、構造が簡単で確実に作動して動力を取り出すことが
でき、実用化が可能な外燃式エンジンを提供することを
目的と覆るものである。
This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and the purpose is to provide an external combustion engine that has a simple structure, operates reliably, can extract power, and can be put to practical use. It is.

(ロ)発明の構成 [問題を解決するため、の手段] この目的に対応して、この発明の外燃式エンジンは、作
動流体を収容し外部から加熱される加熱j シリンダと
、前記加熱シリンダに連通し外部から冷却される冷却シ
リンダと、前記冷却シリンダに連通する圧力シリンダと
、前記冷却シリンダの壁内面を覆う位置と壁内面を露出
させる位置との間に変位可能な熱遮蔽体と、前記圧力シ
リンダ内に摺動可能に位置するピストンと前記ピストン
の動きに連動して前記熱遮蔽体を変位させる熱遮蔽体駆
動機構部と及び前記ピストンに復動を強制する復動装置
、とを備えることを特徴としている。
(b) Structure of the Invention [Means for Solving the Problem] Corresponding to this object, the external combustion engine of the present invention includes a heating cylinder that houses a working fluid and is heated from the outside, and a heating cylinder that contains a working fluid and is heated from the outside. a cooling cylinder that communicates with and is cooled from the outside; a pressure cylinder that communicates with the cooling cylinder; and a heat shield that is movable between a position that covers the inner wall of the cooling cylinder and a position that exposes the inner wall of the cooling cylinder; A piston that is slidably located within the pressure cylinder, a heat shield drive mechanism that displaces the heat shield in conjunction with the movement of the piston, and a double action device that forces the piston to make a double motion. It is characterized by being prepared.

以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to the drawings showing one embodiment.

第1図及び第2図において、1は外燃式エンジンであり
、外燃式エンジン1は作動部2と復動部3と熱遮蔽体駆
動機構部4とを備えている。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes an external combustion engine, and the external combustion engine 1 includes an operating section 2, a reciprocating section 3, and a heat shield drive mechanism section 4.

作動部2は後述するピストン11の往復動のうちの主と
して往動を行なわせる1=めのものであって、加熱シリ
ンダ5、冷却シリンダ6、圧力シリンダ7、熱遮蔽体8
及びピストン11を備えている。
The actuating part 2 mainly causes the forward movement of the reciprocating movement of the piston 11, which will be described later, and includes a heating cylinder 5, a cooling cylinder 6, a pressure cylinder 7, and a heat shield 8.
and a piston 11.

加熱シリンダ5は一端12が閉じ他端が開放し・ている
鋼製の円筒状をなし、外周を囲んで加熱部13を備えて
いる。加熱シリンダ5の内部空間14はシリンダ壁を介
して加熱部13と熱伝達可能である。加熱部13は高温
側となる部分であって、工場廃熱やその他任意の熱源を
利用し得るが、この実施例では実験の便宜上、電気ヒー
タを加熱部13として使用している。
The heating cylinder 5 has a cylindrical shape made of steel with one end 12 closed and the other end open, and is provided with a heating section 13 surrounding the outer periphery. The internal space 14 of the heating cylinder 5 can communicate heat with the heating section 13 via the cylinder wall. The heating part 13 is a part on the high temperature side, and can use factory waste heat or any other heat source, but in this embodiment, for convenience of experiment, an electric heater is used as the heating part 13.

冷却シリンダ6は両端が開放した鋼製の円筒状をなし、
外周を囲んで冷却部15を備えている。
The cooling cylinder 6 has a cylindrical shape made of steel with both ends open.
A cooling section 15 is provided surrounding the outer periphery.

冷却シリンダ6の内部空間16は加熱シリンダ5の内部
空間14と同径で、内部空間14と隣り合い、かつ内部
空間14゛と連通している。この内部空間16はシリン
ダ壁を介して冷却部15と熱伝達可能である。冷却部1
5は低温側となる部分であって、水冷や空冷の冷却装置
で構成する。
The internal space 16 of the cooling cylinder 6 has the same diameter as the internal space 14 of the heating cylinder 5, is adjacent to the internal space 14, and communicates with the internal space 14'. This internal space 16 can communicate heat with the cooling part 15 via the cylinder wall. Cooling part 1
Reference numeral 5 denotes a portion on the low-temperature side, which is composed of a water-cooled or air-cooled cooling device.

圧力シリンダ7は鋼製の円筒状をなし、外周に冷却フィ
ン17を備えている。圧力シリンダ7の内部空間18は
一端で冷却シリンダの内部空間16と連通し、したがっ
てまた、加熱シリンダ5の内部空間14と連通している
。内部空間18の他端は仕切り壁21によって閉じられ
ている。仕切り!21にも冷却装置22が設けられてい
る。
The pressure cylinder 7 is made of steel and has a cylindrical shape, and is provided with cooling fins 17 on the outer periphery. The interior space 18 of the pressure cylinder 7 communicates at one end with the interior space 16 of the cooling cylinder and thus also with the interior space 14 of the heating cylinder 5 . The other end of the internal space 18 is closed by a partition wall 21. partition! 21 is also provided with a cooling device 22.

この仕切り壁21を介して、作動部2に復動部3が隣り
合って位置している。
A reciprocating part 3 is located adjacent to the actuating part 2 with the partition wall 21 interposed therebetween.

複動部3は後述するピストン11の往復動のうちの主と
して復動を行なわせるためのものであって、他の加熱シ
リンダ23、他の冷却シリンダ24、他の圧力シリンダ
25、他の熱遮蔽体26及び他のピストン27を備えて
いる。
The double-acting part 3 is mainly for performing a double-acting movement of the reciprocating movement of the piston 11, which will be described later. It comprises a body 26 and another piston 27.

他の加熱シリンダ23は一端が仕切り壁21で閉じられ
、他端が開放している鋼製の円筒状をなし、外周を囲ん
で他の加熱部28を備えている。
The other heating cylinder 23 has a cylindrical shape made of steel with one end closed by the partition wall 21 and the other end open, and has another heating section 28 surrounding the outer periphery.

他の加熱シリンダ23の内部空間31はシリンダ壁を介
して他の加熱部28と熱伝達可能である。
The internal space 31 of the other heating cylinder 23 can communicate heat with the other heating section 28 via the cylinder wall.

他の加熱部28は高温側となる部分であって、工場廃熱
やその他任意の熱源を利用し得るが、この実施例では実
験の便宜上、電気ヒータを他の加熱部2Bとして使用し
ている。
The other heating part 28 is a part on the high temperature side, and can use factory waste heat or any other heat source, but in this example, for convenience of experiment, an electric heater is used as the other heating part 2B. .

他の冷却シリンダ24はIIA製の円筒状をなし、外周
を囲んで冷却部32を備えている。他の冷却シリンダ2
4の内部空間33は他の加熱シリンダ23の内部空間3
1と同径で、内部空間31と隣り合い、かつ内部空間3
1と連通している。また内部空間33の他端は仕切り壁
34で閉じられている。この内部空間33はシリンダ壁
を介して冷却部32と熱伝達可能である。冷却部32は
低温側となる部分であって、水冷や空冷の冷却装置で構
成する。
The other cooling cylinder 24 is made of IIA and has a cylindrical shape, and is provided with a cooling section 32 surrounding the outer periphery. Other cooling cylinder 2
The internal space 33 of No. 4 is the internal space 3 of another heating cylinder 23.
1, is adjacent to the internal space 31, and is adjacent to the internal space 3
It communicates with 1. Further, the other end of the internal space 33 is closed by a partition wall 34. This internal space 33 can communicate heat with the cooling part 32 via the cylinder wall. The cooling unit 32 is a part on the low temperature side, and is configured with a water-cooled or air-cooled cooling device.

他の圧力シリンダ25は鋼製の円筒状をなし、外周に冷
却フィン35を備えている。他の圧力シリンダ25の内
部空間36の一端は仕切り壁34で閉じられ、また他端
は仕切り壁37で閉じられている。
The other pressure cylinder 25 is made of steel and has a cylindrical shape, and is provided with cooling fins 35 on the outer periphery. One end of the internal space 36 of the other pressure cylinder 25 is closed by a partition wall 34, and the other end is closed by a partition wall 37.

圧力シリンダ7内にはピストン11が摺動可能に配設さ
れており、また他の圧力シリンダ25内には他のピスト
ン27が摺動可能に配設されている。
A piston 11 is slidably arranged in the pressure cylinder 7 , and a further piston 27 is slidably arranged in the other pressure cylinder 25 .

このピストン11と他のピストン27はピストンロッド
38によって固定連結されている。ビス、1トンロンド
38は第1図、第2図及び特に第3図に示すように、同
心状の連結する両端の小径部41.42及び中間の大径
部43とからなっており、小径部41は圧力シリンダ7
内から仕切り壁21を摺動可能に貫通して他の加熱シリ
ンダ23内に達し、大径部43は伯の加熱シリンダ内か
ら仕切り壁34を摺動可能に貫通して他の圧力シリンダ
25内に達し、また、小径部42は伯の圧力シリンダ2
5内から仕切り壁37を摺動可能に貫通して熱遮蔽体駆
動機構部4を貫通して外部に延長している。小径部41
と仕切り壁21との間、大径部43と仕切り壁34との
間及び小径部42と仕切り壁37との間にはそれぞれガ
スシール44.45.46が配設されて、貫通部の気密
を保っている。
This piston 11 and the other piston 27 are fixedly connected by a piston rod 38. As shown in Fig. 1, Fig. 2, and especially Fig. 3, the screw, 1 ton rond 38 consists of small diameter portions 41, 42 at both ends which are concentrically connected, and a large diameter portion 43 in the middle. 41 is pressure cylinder 7
The large diameter portion 43 slidably penetrates the partition wall 21 from inside to reach the inside of the other heating cylinder 23, and the large diameter portion 43 slidably passes through the partition wall 34 from inside the heating cylinder to reach the inside of the other pressure cylinder 25. , and the small diameter portion 42 is connected to the pressure cylinder 2
It slidably penetrates the partition wall 37 from inside 5, penetrates the heat shield drive mechanism section 4, and extends to the outside. Small diameter part 41
Gas seals 44, 45, and 46 are provided between the large diameter portion 43 and the partition wall 34, and between the small diameter portion 42 and the partition wall 37, respectively, to ensure airtightness of the penetrating portion. is maintained.

小径部41には後述する熱遮蔽体駆動用ロンド48を摺
動可能に挿通させ得る貫通孔51が軸方向に形成されて
おり、大径部43には熱疎蔽体駆動用ロンド48を挿通
させることができ、かつ作動流体の通路となり得る大径
の貫通孔52が軸方向に形成されており、また小径部4
2には熱遮蔽体駆動用ロンド48を摺動可能に挿通させ
得る貫通孔53が軸方向に形成されている。
A through hole 51 is formed in the small diameter portion 41 in the axial direction through which a heat shield driving iron 48 (described later) can be slidably inserted, and a thermal shield driving iron 48 is inserted into the large diameter portion 43. A large-diameter through hole 52 is formed in the axial direction, and the small-diameter portion 4 can serve as a passage for the working fluid.
2 has a through hole 53 formed in the axial direction through which the heat shield driving iron 48 can be slidably inserted.

大径部43に形成された大径の貫通孔52は前記の通り
作動流体の通路としての機能をも持つもので、この貫通
孔52の両端はガス出入口56.57によって他の加熱
シリンダ23の内部空間31と他の圧力シリンダ25の
内部空間36に開口している。したがって、内部空間3
1と内部空間36とは大径部43の貫通孔52を通して
連通している。ただし、後述する熱遮蔽体駆動用L1ツ
ド48が小径部41を挿通する部分にはガスシール58
が設けられているので、冷却シリンダ6の内部空間16
と他の加熱シリンダ23の内部空間31とが小径部41
の貫通孔51を通して連通ずることはなく、両内部空間
16.31は気密に隔離されている。また、他のピスト
ン27は他の圧力シリンダ25内にあってピストンロッ
ド38の大径部43の端部近傍に固着しているのである
が、この他のピストン27はガス出入口57よりも仕切
り壁34側に固定されており、したがってガス出入口5
7は、他のピストン27が他の圧力シリンダ25の内部
空間36を区切って形成する2つの内部空間36a 、
36bのうち、仕切り137側の空間36bに開口して
おり、したがってこの空間36bが伯の加熱シリンダ2
3の内部空間31と連通し、仕切り壁34側の内部空間
36aは気密を保たれている。
The large-diameter through-hole 52 formed in the large-diameter portion 43 also functions as a working fluid passage, as described above, and both ends of this through-hole 52 are connected to other heating cylinders 23 by gas inlets and outlets 56 and 57. It opens into the internal space 31 and into the internal space 36 of the other pressure cylinder 25 . Therefore, internal space 3
1 and the internal space 36 are in communication through the through hole 52 of the large diameter portion 43. However, a gas seal 58 is inserted into the small diameter portion 41 where the heat shield drive L1 tube 48 (described later) passes through the small diameter portion 41.
is provided, so that the internal space 16 of the cooling cylinder 6
and the inner space 31 of the other heating cylinder 23 are the small diameter portion 41
There is no communication through the through hole 51, and both internal spaces 16 and 31 are airtightly separated. Further, the other piston 27 is located in the other pressure cylinder 25 and is fixed near the end of the large diameter portion 43 of the piston rod 38, but this other piston 27 is located closer to the partition wall than the gas inlet/outlet 57. 34 side, therefore the gas inlet/outlet 5
7 is two internal spaces 36a formed by dividing the internal space 36 of the other pressure cylinder 25 by the other piston 27,
36b is open to the space 36b on the partition 137 side, and therefore this space 36b is the heating cylinder 2
The internal space 36a on the partition wall 34 side is kept airtight.

熱遮蔽体8は、第1図、第2図及び特に第8図、第9図
に示すように、両端開口の円筒状で、冷却シリンダ6内
に密に摺動可能に位置しており、冷却シリンダ6内に位
置する場合には冷却シリンダ6の壁内面を覆って、冷却
シリンダ6の内部空間16と冷却部15との間の伝熱を
遮断し、また加熱シリンダ5内に変位した場合は、冷却
シリンダ6の壁内面を開放し、かつ加熱シリンダ5の壁
内面を覆って、加熱シリンダ5の内部空間14と加熱部
13との間の伝熱を遮断する。
As shown in FIGS. 1 and 2, and especially FIGS. 8 and 9, the heat shield 8 has a cylindrical shape with both ends open, and is slidably positioned tightly within the cooling cylinder 6. When located inside the cooling cylinder 6, it covers the inner wall of the cooling cylinder 6 to block heat transfer between the internal space 16 of the cooling cylinder 6 and the cooling section 15, and when displaced inside the heating cylinder 5. opens the inner wall of the cooling cylinder 6 and covers the inner wall of the heating cylinder 5 to block heat transfer between the internal space 14 of the heating cylinder 5 and the heating section 13 .

一方他の熱遮蔽体26は、両端開口の円筒状で、他の冷
却シリンダ24内に畜に囲動可能に位置しており、他の
冷却シリンダ24内に位置する場合には他の冷却シリン
ダ24の壁内面を覆って、伯の冷却シリンダ24の内部
空間33と冷却部32との間の伝熱を遮断し、また他の
加熱シリンダ23内に変位した場合は、他の冷却シリン
ダ24の壁内面を開放し、かつ他の加熱シリンダ23の
壁内面を覆って、他の加熱シリンダ23の内部空間31
と他の加熱部28との間の伝熱を遮断する。
On the other hand, the other heat shield 26 has a cylindrical shape with both ends open, and is located so as to be movable within the other cooling cylinder 24. 24 to block the heat transfer between the internal space 33 of the cooling cylinder 24 and the cooling part 32, and also to cover the inner surface of the cooling cylinder 24 if the cooling cylinder 24 is displaced into another heating cylinder 23. The inner space 31 of the other heating cylinder 23 is opened and the inner wall surface of the other heating cylinder 23 is covered.
and other heating parts 28.

熱遮蔽体8はナツト61によって熱遮蔽体駆動用ロンド
48の先端に固着している。熱遮蔽体駆動用ロンド48
はピストンロッド38の貫通孔51.52.53を貫通
し、その後端62は熱遮蔽体駆動機構部4の後方に延出
している。したがって、ピストン11、ピストンロッド
38は熱遮蔽体8、熱遮蔽体駆動用ロンド48と軸方向
に相対変位可能である。
The heat shield 8 is fixed to the tip of the heat shield driving iron 48 by a nut 61. Rondo 48 for driving heat shield
passes through the through holes 51 , 52 , 53 of the piston rod 38 , and its rear end 62 extends to the rear of the heat shield drive mechanism 4 . Therefore, the piston 11 and the piston rod 38 can be displaced relative to the heat shield 8 and the heat shield driving iron 48 in the axial direction.

他の熱遮蔽体26はピストンロッド38の大径部43に
固着されている。
The other heat shield 26 is fixed to the large diameter portion 43 of the piston rod 38.

熱遮蔽体駆動機構部4の構成は次の通りである。The configuration of the heat shield drive mechanism section 4 is as follows.

すなわち、第1図、第2図、第4図、第5図、第へ 6
図及び第7図に示ずように、ピストンロッド38の熱遮
蔽体駆動機構部4に対応する部分にラック63が形成さ
れており、このラック63がピニオン64と、噛合って
いる。ビニオン64の回転軸65にタイミングギアラチ
ェ・ント66が固定取付けられており、タイミングギア
ラチェット66にタイミングギア67が係合している。
In other words, to Figure 1, Figure 2, Figure 4, Figure 5, and Figure 6.
As shown in the drawings and FIG. 7, a rack 63 is formed at a portion of the piston rod 38 corresponding to the heat shield drive mechanism section 4, and this rack 63 meshes with a pinion 64. A timing gear ratchet 66 is fixedly attached to a rotating shaft 65 of the binion 64, and a timing gear 67 is engaged with the timing gear ratchet 66.

タイミングギアラチェット66の軸部に軸受6Bを介し
てタイミングギア67が遊合していて、タイミングギア
67はタイミングギアラチェット66に対して遊隙54
において一定の回転角度範囲で遊転自在である。タイミ
ングギアラチェット66の外周には一定の角度範囲で1
個の外歯71が形成されており、一方、タイミングギア
67の内周には一定の角r!J、範囲で内歯72が形成
されており、内歯72と外歯71とが噛み合う場合には
、タイミングギアラチェット66がタイミングギア67
を駆動し、噛合わない範囲ではタイミングギア゛67は
タイミングギアラチェット66に対して遊転する。
A timing gear 67 is loosely engaged with the shaft portion of the timing gear ratchet 66 via a bearing 6B, and the timing gear 67 has a clearance 54 with respect to the timing gear ratchet 66.
It can freely rotate within a certain rotation angle range. 1 on the outer circumference of the timing gear ratchet 66 within a certain angle range.
external teeth 71 are formed on the inner periphery of the timing gear 67, while a certain angle r! Internal teeth 72 are formed in the range J, and when the internal teeth 72 and external teeth 71 mesh, the timing gear ratchet 66 engages the timing gear 67.
The timing gear 67 freely rotates with respect to the timing gear ratchet 66 within a range where the timing gear 67 is not engaged.

その結果、ピストンロッド38が所定の軸方向位置に変
位する範囲内でのみタイミングギア67は駆動され、ピ
ストンロッド38のそれ以外の軸方向位置での変位では
タイミングギア67は回転しない。タイミングギア67
の外周には外歯73が形成されていてアイドラギア74
と噛み合い、アイドラギア74は駆動ギア75aと噛み
合っている。したがってタイミングギア67はアイドラ
ギア74を介して駆動ギア75aと回転伝達関係にある
。一方、タイミングギア67はその外歯73においてア
イドラギア76と噛み合い、アイドラギア76は摩擦ブ
レーキを備えたアイドラギア77と噛み合い、さらにア
イドラギア77は駆動ギア7、5 bと噛み合っている
。したがってタイミングギア67はアイドラギア76.
77を介して駆動ギア75bと回転伝達関係にある。そ
れぞれの駆動ギア75a、75bには腕78が固着して
おり、この腕78は軸82を介してコネクティングロッ
ド81と相対回転可能に連結しており、また、コネクテ
ィングロッド81の他端は軸83を介して支持レバー8
4かに連結している。この支持レバー84がナツト85
によって熱遮蔽体駆動用Oラド4Bの後端62に連結す
る。しまたがって、熱遮蔽体8はピストン11の連結的
な往復動に連動して間欠的に駆動される。本実施例では
、第10図に示すように、ビス[・ン11のストローク
を100m111とし、そのピストン11のストローク
の両端部において熱遮蔽体8がストローク151I1m
だけ変位するように構成されている。
As a result, the timing gear 67 is driven only within the range in which the piston rod 38 is displaced to a predetermined axial position, and the timing gear 67 does not rotate when the piston rod 38 is displaced at any other axial position. timing gear 67
External teeth 73 are formed on the outer periphery of the idler gear 74.
The idler gear 74 meshes with the drive gear 75a. Therefore, the timing gear 67 is in a rotation transmission relationship with the drive gear 75a via the idler gear 74. On the other hand, the timing gear 67 meshes with an idler gear 76 at its external teeth 73, the idler gear 76 meshes with an idler gear 77 provided with a friction brake, and the idler gear 77 meshes with the drive gears 7, 5b. Therefore, the timing gear 67 is the idler gear 76.
It is in a rotation transmission relationship with the drive gear 75b via 77. An arm 78 is fixed to each drive gear 75a, 75b, and this arm 78 is connected to a connecting rod 81 through a shaft 82 so as to be relatively rotatable, and the other end of the connecting rod 81 is connected to a shaft 83. Support lever 8 through
It is connected to 4 parts. This support lever 84 is connected to the nut 85.
is connected to the rear end 62 of the heat shield driving O-rad 4B. As a result, the heat shield 8 is intermittently driven in conjunction with the coupled reciprocating movement of the piston 11. In this embodiment, as shown in FIG. 10, the stroke of the piston 11 is 100 m111, and the heat shield 8 has a stroke of 151 m111 at both ends of the stroke of the piston 11.
is configured to be displaced by.

[作用] 次に、以上のように構成され、縦型に組み立てられた外
燃式エンジンの動作を第11図について説明する。
[Operation] Next, the operation of the external combustion engine configured as above and assembled vertically will be explained with reference to FIG. 11.

(1)まず、ピストン11が圧力シリンダ7の下端部に
あるとして、かつ熱遮蔽体8が冷却シリンダ6内にある
場合は、加熱シリンダ5内の作動流体は加熱部13から
受熱し、蒸発潜熱を吸収して蒸発し、断熱膨張によって
加熱シリンダ5内が高圧となりピストン11を押し上げ
る(第11図(a)〜(1)))。この場合は冷却シリ
ンダ6の壁内面は熱遮蔽体8で覆われているため、作動
流体の熱は冷却部15に逃げることはない。また、ピス
トン11の上昇にともなって、ピストンロッド38によ
って連結している他のピストン27も他の圧力シリンダ
25内で上昇するが、他の加熱シリンダ23の壁内面は
他の熱遮蔽体26ではとんと覆われているために、他の
加熱部28から熱が他の圧力シリンダ25内の作動流体
に入ることがなく低圧に保たれ、かつ、他の圧力シリン
ダ25の内部空間36のうちの他のピストン27の後端
面に而している内部空間36b内の作動流体は他のピス
トン27の上昇とともにガス出入口57、貫通孔52、
ガス出入口56を通して他の冷却シリンダ24の内部空
間33内に逃げるので、他のピストン27がピストン1
1の上昇(往動)を阻害することはない。
(1) First, if the piston 11 is located at the lower end of the pressure cylinder 7 and the heat shield 8 is located within the cooling cylinder 6, the working fluid within the heating cylinder 5 receives heat from the heating section 13, and heats up by latent heat of vaporization. is absorbed and evaporated, and the inside of the heating cylinder 5 becomes high pressure due to adiabatic expansion, pushing up the piston 11 (FIGS. 11(a) to (1)). In this case, since the inner wall surface of the cooling cylinder 6 is covered with the heat shield 8, the heat of the working fluid will not escape to the cooling section 15. Further, as the piston 11 rises, the other piston 27 connected by the piston rod 38 also rises within the other pressure cylinder 25, but the wall inner surface of the other heating cylinder 23 is not connected to the other heat shield 26. Because it is completely covered, the heat from the other heating section 28 does not enter the working fluid in the other pressure cylinder 25, and the pressure is kept low, and the other part of the internal space 36 of the other pressure cylinder 25 is kept at a low pressure. As the other pistons 27 rise, the working fluid in the internal space 36b on the rear end surface of the piston 27 flows through the gas inlet/outlet 57, the through hole 52,
The gas escapes into the internal space 33 of the other cooling cylinder 24 through the inlet/outlet 56, so that the other piston 27
It does not hinder the rise (forward movement) of 1.

(2)ピストン11が圧力シリンダ7の上端近傍まで上
昇した時に、ピストン11は作動流体の断熱膨張によっ
てさらに上昇を続けるが、熱遮蔽体駆動機構部4によっ
て熱遮蔽体駆動用ロッド48の変位方向の切り替えがタ
イミングギアラチェット66の外歯71とタイミングギ
ア67の内歯)。
(2) When the piston 11 rises to near the upper end of the pressure cylinder 7, the piston 11 continues to rise due to adiabatic expansion of the working fluid, but the heat shield drive mechanism section 4 moves the heat shield drive rod 48 in the direction of displacement. is switched between the external teeth 71 of the timing gear ratchet 66 and the internal teeth of the timing gear 67).

1 72との噛合い開始によって開始される(第11図
(b))。
1 72 (FIG. 11(b)).

(3)ピストン11が圧力シリンダ7の上端に達した時
には、熱遮蔽体8は下降し、加熱シリンダ5の壁内面が
熱遮蔽体8で覆われて作動流体への加熱部13からの入
熱は遮蔽され、かつ冷却シリンダ6の壁内面は露出して
冷却部15による冷却が開始されるので、冷却シリンダ
6の内部空間16内の気相の作動流体は凝縮し、圧力は
低下する。これによってピストン11は自重によって下
降する傾向を生じる。これと同時に、他の冷却シリンダ
24の壁内面は他の熱遮蔽体26によって覆われて冷却
部32による冷却は遮断され、かつ伯の加熱シリンダ2
3の壁内面は露出して、他の加熱部28から他の加熱シ
リンダ23内の作動流体に授熱が行なわれ、作動流体は
蒸発潜熱により蒸発し、断熱膨張によって、他の加熱シ
リンダ23内の内部空間31は高圧となる。この高圧は
ガス出入口56、貫通孔52、ガス出入口57を通って
他の圧力シリンダ25の内部空間36bに導かれ、内部
空間36bの高圧に押されて他のピストン27が下降す
る。この他のピストン27の下降はピストンロッド38
を介してピストン11の下降(復動)を強制する(第1
1図(C))。
(3) When the piston 11 reaches the upper end of the pressure cylinder 7, the heat shield 8 descends, and the inner wall of the heating cylinder 5 is covered with the heat shield 8, allowing heat input from the heating section 13 to the working fluid. is shielded and the inner wall surface of the cooling cylinder 6 is exposed to start cooling by the cooling unit 15, so that the gas phase working fluid in the internal space 16 of the cooling cylinder 6 condenses and the pressure decreases. This causes the piston 11 to tend to descend due to its own weight. At the same time, the inner surface of the wall of the other cooling cylinder 24 is covered with another heat shield 26 to cut off the cooling by the cooling unit 32, and the other heating cylinder 24 is
The inner wall surface of 3 is exposed, and heat is transferred from the other heating section 28 to the working fluid in the other heating cylinder 23, and the working fluid evaporates due to the latent heat of evaporation, and due to adiabatic expansion, the working fluid in the other heating cylinder 23 is exposed. The internal space 31 of is under high pressure. This high pressure is led to the internal space 36b of the other pressure cylinder 25 through the gas inlet/outlet 56, the through hole 52, and the gas inlet/outlet 57, and the other piston 27 is pushed down by the high pressure in the inner space 36b. The other lowering of the piston 27 is done by the piston rod 38.
(first
Figure 1 (C)).

(4)ピストン11及び他のピストン27がそれぞれの
下死点近傍に達すると他の加熱シリンダ23の壁内面が
他の熱遮蔽体26で覆われて作動流体への他の加熱部2
8からの入熱は遮断され、かつ、他の冷却シリンダ24
の壁内面は露出しC1冷却部32による冷却が開始され
るので、他の冷却シリンダ24の内部空間33の気相の
作動流体は凝縮して、圧力は低下する(第11図(d)
)。
(4) When the piston 11 and other pistons 27 reach the vicinity of their respective bottom dead centers, the inner wall surface of the other heating cylinder 23 is covered with another heat shield 26, and the other heating part 2 is applied to the working fluid.
Heat input from the cooling cylinder 8 is blocked and the heat input from the other cooling cylinder 24 is blocked.
The inner wall surface of the cooling cylinder 24 is exposed and cooling by the C1 cooling section 32 is started, so that the working fluid in the gas phase in the internal space 33 of the other cooling cylinder 24 is condensed and the pressure is reduced (Fig. 11(d)).
).

次に熱遮蔽体8が上昇して第11図<a >に示す初め
の状態にもどる。
The heat shield 8 then rises and returns to the initial state shown in FIG. 11<a>.

[実施例] ピストン11の直径 100111111他のピストン
27の直径 100+nmピストン11.27のストロ
ーク 100n+m作動流体 フロン11 冷却水渇□□□ 常 渇 加熱シリンダ温度 80℃〜160℃ としたとき、 加熱シリンダ5.23の作動流体の圧力は0.5〜2 
、5 K(] /am2トなり、ヒストン1m1u約1
0111m/秒でピストンロッド38から最高130K
gの力を出力した。
[Example] Diameter of piston 11 100111111 Diameter of other pistons 27 100+nm Stroke of piston 11.27 100n+m Working fluid Freon 11 Cooling water dry □□□ Normal Dry Heating cylinder temperature 80°C to 160°C When heating cylinder 5 .23 working fluid pressure is 0.5~2
, 5 K(] / am2, histone 1 m1 u approximately 1
Maximum 130K from piston rod 38 at 0111m/sec
It outputs a force of g.

(ハ)発明の効果 以上の説明から明らかな通り、この発明によれば構造が
簡単で確実に作動して動力を取出すことができ、実用化
が可能な外燃式エンジンを得ることができる。
(C) Effects of the Invention As is clear from the above explanation, according to the present invention, it is possible to obtain an external combustion engine that has a simple structure, operates reliably, can extract power, and can be put to practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は外燃式エンジンの熱遮蔽体が冷却シリンダを覆
った状態の組立説明図、第2図は外燃式エンジンの熱遮
蔽体が冷却シリンダからはずれた状態の組立説明図、第
3図はピストンロッドの正面説明図、第4図はビニオン
とタイミン、グギアラチェットとタイミングギアの組立
状態を示す正面説明図、第5図はタイミングギアラチェ
ットとタイミングギアの組立状態を示す側面説明図、第
6図はタイミングギアラチェットの側面説明図、第7図
はタイミングギアの側面説明図、第8図は熱遮蔽体と熱
遮蔽体駆動用ロッドの組立状態を示す正面説明図、第9
図は熱遮蔽体の側面説明図、第10図はタイミングギア
ラチェットとタイミングギアの動作タイミングを示す線
図、及び第11図は外燃式エンジンの動作を示1説明図
である。 1・・・外燃式エンジン 2・・・作動部 3・・・複
動部 4・・・熱遮蔽体駆動機構部 5・・・加熱シリ
ンダ 6・・・冷却シリンダ 7・・・圧力シリンダ8
・・・熱遮蔽体 11・・・ピストン 13・・・加熱
部 14・・・内部空間 15・・・冷却部 21・・
・仕切り壁 22・・・冷却装置 23・・・他の加熱
シリンダ 24・・・他の冷却シリンダ 25・・・他
の圧力シリンダ 26・・・他の熱遮蔽体27・・・他
のピストン 28・・・他の加熱部32・・・冷却部 
34・・・仕切り壁 35・・・冷却1 ツイン 37
・・・仕切り壁 38・・・ピストンロッド 48・・
・熱遮蔽体駆動用ロッド 52・・・貫通孔 54・・
・遊隙 56・・・ガス出入口57・・・ガス出入口 
63・・・ラック 64・・・ビニメン 66・・・タ
イミングギアラチェット67・・・タイミングギア 8
1・・・コネクティングロッド 84・・・支持レバー 特許出願人 種 市 三 次 代理人弁理士 川 井 治 男 第3図 第4図 第5図 第8図 第9図 弔10図 力りも15mmストロ−7(゛!ル規木蔽100mm上
T重カ左方100ストローフ 第1 (0) (b) 1 (C) (d)
Figure 1 is an explanatory assembly diagram of the external combustion engine with the heat shield covering the cooling cylinder; Figure 2 is an assembly diagram of the external combustion engine with the heat shield removed from the cooling cylinder; The figure is a front explanatory view of the piston rod, Fig. 4 is a front explanatory view showing the assembled state of the binion and timing, gear ratchet and timing gear, and Fig. 5 is a side explanatory view showing the assembled state of the timing gear ratchet and timing gear. , FIG. 6 is an explanatory side view of the timing gear ratchet, FIG. 7 is an explanatory side view of the timing gear, FIG. 8 is an explanatory front view showing the assembled state of the heat shield and the heat shield driving rod, and FIG. 9 is an explanatory side view of the timing gear ratchet.
10 is a diagram showing the operation timing of the timing gear ratchet and the timing gear, and FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of the external combustion engine. 1... External combustion engine 2... Operating part 3... Double acting part 4... Heat shield drive mechanism part 5... Heating cylinder 6... Cooling cylinder 7... Pressure cylinder 8
...Heat shield 11... Piston 13... Heating section 14... Internal space 15... Cooling section 21...
- Partition wall 22...Cooling device 23...Other heating cylinder 24...Other cooling cylinder 25...Other pressure cylinder 26...Other heat shield 27...Other piston 28 ...Other heating section 32...Cooling section
34...Partition wall 35...Cooling 1 Twin 37
...Partition wall 38...Piston rod 48...
・Heat shield driving rod 52...Through hole 54...
- Play gap 56...Gas inlet/outlet 57...Gas inlet/outlet
63... Rack 64... Vinymen 66... Timing gear ratchet 67... Timing gear 8
1...Connecting rod 84...Support lever Patent applicant Type City Third representative patent attorney Osamu Kawai Male Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 8 Figure 9 Funeral figure 10 Force 15mm stroke -7 (゛! Tree cover 100mm above T weight left 100 strokes 1st (0) (b) 1 (C) (d)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)作動流体を収容し外部から加熱される加熱シリン
ダと、前記加熱シリンダに連通し外部から冷却される冷
却シリンダと、前記冷却シリンダに連通する圧力シリン
ダと、前記冷却シリンダの壁内面を覆う位置と壁内面を
露出させる位置との間に変位可能な熱遮蔽体と、前記圧
力シリンダ内に摺動可能に位置するピストンと前記ピス
トンの動きに連動して前記熱遮蔽体を変位させる熱遮蔽
体駆動機構部と及び前記ピストンに復動を強制Jる復動
装置、とを備えることを特徴とする外燃式エンジン
(1) A heating cylinder that accommodates working fluid and is heated from the outside, a cooling cylinder that communicates with the heating cylinder and is cooled from the outside, a pressure cylinder that communicates with the cooling cylinder, and covers the inner wall of the cooling cylinder. a heat shield displaceable between a position and a position exposing an inner wall surface; a piston slidably located within the pressure cylinder; and a heat shield that displaces the heat shield in conjunction with movement of the piston. An external combustion engine comprising: a body drive mechanism; and a double-acting device that forces the piston to move backwards.
(2)前記復動装置は作動流体を収容し外部から加熱さ
れる他の加熱シリンダと、前記他の加熱シリンダに連通
し外部から冷却される他の冷却シリンダと、他の圧力シ
リンダと、前記他の冷却シリンダの壁内面を覆う位置と
壁内面を露出させる位置との間に変位可能な他の熱遮蔽
体と、前記他の圧力シリンダ内に摺動可能に位置する他
のピストンと、を備え、前記他の圧力シリンダの前記他
のピストンによって区画される2個の内部空間のうちの
一方の内部空間と前記他の加熱シリンダとを連通させて
なるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の外燃式エンジン
(2) The double-acting device includes another heating cylinder that houses a working fluid and is heated from the outside, another cooling cylinder that communicates with the other heating cylinder and is cooled from the outside, another pressure cylinder, and the another heat shield displaceable between a position covering the inner wall surface of the other cooling cylinder and a position exposing the inner wall surface; and another piston slidably located within the other pressure cylinder. and one internal space of two internal spaces defined by the other piston of the other pressure cylinder and the other heating cylinder are communicated with each other. External combustion engine described in item 1 of the range
JP9538384A 1984-05-12 1984-05-12 External-combustion engine Granted JPS60240883A (en)

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JPH0156271B2 JPH0156271B2 (en) 1989-11-29

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2811017A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-04 Leonello Acquaviva LOW TEMPERATURE EXTERNAL COMBUSTION THERMAL ENGINE
WO2013039147A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-21 公益財団法人北九州産業学術推進機構 Steam engine

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FR2811017A1 (en) * 2000-06-30 2002-01-04 Leonello Acquaviva LOW TEMPERATURE EXTERNAL COMBUSTION THERMAL ENGINE
WO2013039147A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-21 公益財団法人北九州産業学術推進機構 Steam engine

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