專利名稱：外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及斯特令發(fā)動機(jī)等外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置。
背景技術(shù)：
以前，在斯特令發(fā)動機(jī)中，其加熱部、即加熱膨脹室的加熱裝置使用以電池為電源的電加熱器和燃燒燃料的燃燒器。
但是，作為加熱裝置的電加熱器，由于其電源的電池的能量密度在目前狀態(tài)下是50～100wh/kg左右，雖然適用于比較小型的斯特令發(fā)動機(jī)，但是，不能滿足長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于燃燒器能產(chǎn)生大的熱量，所以適用于比較大型的斯特令發(fā)動機(jī)，但是當(dāng)考慮在比較小的控制狀態(tài)下的燃燒的穩(wěn)定化和排氣的性能狀態(tài)時，燃燒器不適合小型的斯特令發(fā)動機(jī)。
發(fā)明目的鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于，提供一種在比較小的熱量的控制狀態(tài)下的燃燒的穩(wěn)定性和排氣的性能狀態(tài)良好的可長時間運(yùn)轉(zhuǎn)外燃發(fā)動機(jī)的外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置。
技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1技術(shù)方案的外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置由下述部分構(gòu)成包圍外燃發(fā)動機(jī)的燃燒室、設(shè)置在該燃燒室的一端的燃料·空氣混合器、設(shè)置在同一燃燒室的另一端的排氣管、配置在上述燃燒室內(nèi)促進(jìn)通過上述燃料·空氣混合器供給的燃料及空氣的混合氣的燃燒的氧化催化劑。上述外燃發(fā)動機(jī)及加熱部分別與后述本發(fā)明的實(shí)施例中的斯特令發(fā)動機(jī)E及膨脹室11相對應(yīng)。
根據(jù)該第1技術(shù)方案，由于采用催化劑式加熱裝置，可以在比較小的熱量的控制狀態(tài)下連續(xù)燃燒，所以可以穩(wěn)定地加熱外燃發(fā)動機(jī)的加熱部，而且，由于是連續(xù)燃燒，排氣的狀態(tài)良好，所以沒有燃燒振動。從而可以長時間輕松地運(yùn)轉(zhuǎn)小型外燃發(fā)動機(jī)。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案，是在第1技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，其特征是，把上述氧化催化劑承載在配置于上述燃燒室內(nèi)的上述加熱部的外面上。
根據(jù)該第2技術(shù)方案，從催化劑向外燃發(fā)動機(jī)的加熱部的熱傳遞變好，可以提高熱效率并降低燃料費(fèi)用。
附圖的說明

圖1是安裝了備有本發(fā)明實(shí)施例的斯特令發(fā)動機(jī)的假肢用驅(qū)動裝置的使用者的背視圖。
圖2是上述斯特令發(fā)動機(jī)的縱剖側(cè)視圖。
下面根據(jù)附圖所示的本發(fā)明的一個實(shí)施例來說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是安裝了備有本發(fā)明實(shí)施例的斯特令發(fā)動機(jī)的假肢用驅(qū)動裝置的使用者的背視圖。圖2是上述斯特令發(fā)動機(jī)的縱剖側(cè)視圖。
在圖1及圖2中，參照符號E是本發(fā)明的斯特令發(fā)動機(jī)，例如，用于驅(qū)動假肢1。假肢1由一體地備有插入使用者殘存的大腿部的套管2a的大腿部2、通過關(guān)節(jié)3可伸屈地連結(jié)到該大腿部2的下端的下腿部4、連結(jié)到該下腿部4的下端的足部5構(gòu)成。
斯特令發(fā)動機(jī)E由安裝在系在使用者的腰部上的腰帶B上的置換器6及控制部7、安裝在假肢1的大腿部2及下腿部4之間的動力汽缸裝置8、把置換器6產(chǎn)生的壓力傳遞到動力汽缸裝置8的可撓性的壓力導(dǎo)管22構(gòu)成，下面參照圖2，對它們進(jìn)行詳細(xì)的說明。
置換器6由置換器汽缸10、自由滑動地嵌裝在該汽缸10內(nèi)并將汽缸10內(nèi)劃分成頭部側(cè)的膨脹室11和底部側(cè)的壓縮室12的置換器活塞13、設(shè)置在置換器汽缸10的頭部并加熱膨脹室11的加熱裝置14、設(shè)置在置換器汽缸10的底部并冷卻壓縮室12的散熱器15、通過連通孔16連接在膨脹室11和壓縮室12之間的熱再生器17、通過貫通置換器汽缸10的底部的桿18驅(qū)動置換器活塞13的電動式的控制促動裝置20構(gòu)成。在該控制促動裝置20上設(shè)置檢測置換器活塞13的位置的置換器活塞傳感器21。
上述加熱裝置做成催化劑式，在置換器汽缸10的頭部外面形成的燃燒室25內(nèi)填充氧化催化劑26，同時在該燃燒室25內(nèi)的一端設(shè)置燃料·空氣混合器27，而在另一端設(shè)置排氣管28。這時，催化劑26承載在燃燒室25內(nèi)的置換器汽缸10的頭部外面的自身上。燃料·空氣混合器27具有相鄰的燃料口27b和空氣口27a。
置換器汽缸10、散熱器15及燃燒室25被護(hù)罩30覆蓋，在該護(hù)罩30上設(shè)置空氣導(dǎo)入口31a和燃料導(dǎo)入口32a，該空氣導(dǎo)入口31a設(shè)在接近排氣管28的地方，該燃料導(dǎo)入口32a設(shè)在與排氣管28接近的地方。另外在護(hù)罩30的內(nèi)部配置圍繞燃燒室25的第1隔壁29a和圍繞該第1隔壁29a的第2隔壁29b，由這些隔壁29a、29b及護(hù)罩30劃分成在上述空氣導(dǎo)入口31a和空氣口27a之間曲折行進(jìn)并將它們連通的空氣通路31和沿著燃燒室25的外周連通上述燃燒料導(dǎo)入口32a及燃料口27b之間的燃料通路32。在與燃料通路32面臨的位置上，放熱器36附設(shè)在排氣管28的外周面上。
在第1隔壁29a上附設(shè)固體電解質(zhì)元件33。該固體電解質(zhì)元件33的空氣極33a與空氣通路31相面臨，燃料極33b與燃料通路32相面臨并能進(jìn)行發(fā)電。在排氣管28的外周面上附設(shè)熱發(fā)電元件34，該熱發(fā)電元件34轉(zhuǎn)換從排氣管28接受的熱量來進(jìn)行發(fā)電。它們的輸出使后述的蓄電池39充電。
再有，在護(hù)罩30上，設(shè)置收容上述控制促動裝置20和支持其固定部的支持壁35。
控制部7備有電子控制單元37、燃料筒38、成為電子控制單元37的電源的蓄電池39及任意操作電子控制單元37的手頭控制器40。電子控制單元37、燃料筒38及蓄電池39收容在控制箱41內(nèi)。在燃料筒38內(nèi)填充丁烷氣等液化燃料。
燃料筒38通過燃料導(dǎo)管42連接到上述燃料導(dǎo)入口32a，在燃料導(dǎo)管42上設(shè)置調(diào)整燃料流量的燃料調(diào)整器44。在燃料室25內(nèi)設(shè)置鄰近混合器27的點(diǎn)火栓45。
動力汽缸裝置8由用樞軸連結(jié)到大腿部2及下腿部4的一方上的動力汽缸47和用樞軸連結(jié)到大腿部2及下腿部4的另一方并可滑動地嵌裝在動力汽缸47內(nèi)的動力活塞48構(gòu)成，由該動力活塞48在動力汽缸47內(nèi)劃分成的作動室49通過壓力導(dǎo)管22連通到上述置換器6的壓縮室12內(nèi)。
在大腿部2及下腿部4之間安裝檢測該兩部2、4的屈伸角度的屈伸傳感器51，該屈伸傳感器51的輸出信號、上述手頭控制器40及置換器活塞傳感器21的輸出信號輸入到上述電子控制單元37內(nèi)，根據(jù)這些信號，電子控制單元37控制上述控制促動裝置20及燃料調(diào)整器44。
下面，對本實(shí)施例的作用進(jìn)行說明。
當(dāng)把從燃料筒38送來的由燃料調(diào)整器44進(jìn)行調(diào)量的燃料氣體通過燃料通路32供給到燃料·空氣混和器27時，與從空氣導(dǎo)入口31a經(jīng)空氣通路31流入燃料·空氣混和器27的空氣混合。該混和氣體，一旦用點(diǎn)火栓45點(diǎn)火，則由催化劑持續(xù)地促進(jìn)其燃燒，從置換器汽缸10的頭部把膨脹室11加熱到一定的高溫狀態(tài)，伴隨燃燒產(chǎn)生的排出氣體從排氣管28排放到外部。這期間，燃燒室25及散熱器36散發(fā)的熱量預(yù)熱通過燃料通路32的燃料氣體，有助于固體電解質(zhì)元件33的電解發(fā)電及燃燒室25內(nèi)的燃燒的促進(jìn)。
另外，散熱器15使壓縮室12保持在一定的低溫狀態(tài)，當(dāng)作動氣體通過連通孔16從膨脹室11進(jìn)入壓縮室12或者向與其相反的方向移動時，熱再生器17與該氣體進(jìn)行熱交換。
現(xiàn)在，假如控制傳動裝置20根據(jù)電子控制單元37的指令進(jìn)行動作并使置換器活塞13往復(fù)運(yùn)動時，在壓縮室12內(nèi)就可以產(chǎn)生壓力振幅，該壓力通過可撓性的壓力導(dǎo)管22傳遞到動力汽缸47的作動室49，使動力活塞48往復(fù)運(yùn)動，由此使大腿部2和下腿部4相互屈伸，輔助使用者步行。
這時電子控制單元37從屈伸傳感器51的輸出信號得知動力活塞48的位置，如果作動控制傳動裝置20使置換器活塞13相對動力活塞48換算為曲柄角度為90°地超前角，就可以效率良好地驅(qū)動動力活塞48，另外，由于把置換器活塞13的作動速度控制成為從零開始的任意值，所以可以把大腿部2及下腿部4的屈伸速度控制成為從零開始的任意值，從而可以按照使用者的意愿活動假肢1。
所以，在催化劑式加熱裝置14中的燃燒形態(tài)是連續(xù)燃燒，而且在比較小的熱量控制狀態(tài)下，連續(xù)燃燒也是穩(wěn)定的，與其相伴的排氣的性能狀態(tài)良好，并且沒有燃料振動。由于采用燃料筒38，可以迅速補(bǔ)充燃料并長時間穩(wěn)定地加熱置換器汽缸10的膨脹室11，從而小型的斯特令發(fā)動機(jī)能長時間輕快地運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行長時間的步行。
另外，由于加熱裝置14的催化劑26載持在燃燒室25內(nèi)的置換器汽缸10的頭部外面上，所以從催化劑26向置換器汽缸10頭部的熱傳導(dǎo)變好，可以提高效率和降低燃料消耗。
另外，由于作為電子控制單元37的電源的蓄電池39的電力消耗非常少，并且由固體電解質(zhì)元件33及熱發(fā)電元件34的輸出對蓄電池39進(jìn)行充電，所以蓄電池39的使用時間變長。
而且，由于在假肢1上只設(shè)置動力汽缸裝置8，比較重的置換器6、燃料筒38及電子控制單元37等安裝在系在使用者腰部的皮帶B上，置換器6及動力汽缸裝置8之間用可撓性動壓力導(dǎo)管22連接，因此可以在確定假肢1順利地進(jìn)行屈伸動作的同時、可以謀求假肢1的輕量化和細(xì)巧化。另外，通過向腰部的裝卸皮帶B，使用者可以容易地迅速地簡單地進(jìn)行置換器的裝卸。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種設(shè)計(jì)上的變更。例如本發(fā)明的加熱裝置不僅用于α型斯特令發(fā)動機(jī)，也可以用于斯特令發(fā)動機(jī)以外的外燃發(fā)動機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第1技術(shù)方案，由于用包圍外發(fā)動機(jī)的加熱部的燃燒室、設(shè)置在該燃燒室的一端上的燃料·空氣混和器、設(shè)置在同一個燃燒室的另一端上的排氣管、設(shè)置在上述燃燒室內(nèi)促進(jìn)通過上述燃燒·空氣混和器供給的燃料及空氣的混合氣的燃燒的氧化催化劑構(gòu)成外燃燒發(fā)動機(jī)的加熱裝置，所以該加熱裝置可以在比較小的熱量控制狀態(tài)下連續(xù)燃燒，可以穩(wěn)定地加熱外燃燒發(fā)動機(jī)的加熱部。而且，由于是連續(xù)燃燒，所以排氣的性能和狀態(tài)良好，也沒有燃燒振動，從而可以長時間輕快地運(yùn)轉(zhuǎn)小型外燃發(fā)動機(jī)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的第2技術(shù)方案，由于把上述氧化催化劑載持在配置在上述燃燒室內(nèi)的上述加熱部的外面上，所以從催化劑向外燃發(fā)動機(jī)的熱傳導(dǎo)變好，可以提高熱效率和降低燃料消耗。
權(quán)利要求
1.一種外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置，其特征在于，該外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置由包圍外燃發(fā)動機(jī)(E)的加熱部(11)的燃燒室(25)、設(shè)置在該燃燒室(25)的一端的燃料·空氣混和器(27)、設(shè)置在燃燒室(25)的另一端的排氣管(28)、配置在上述燃燒室(25)內(nèi)并促進(jìn)通過上述燃料·空氣混和器(27)供給的燃料及空氣的混合氣的燃燒的氧化催化劑(26)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置，其特征在于，在該外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置中，上述氧化催化劑(26)載持在配置于上述燃燒室(25)內(nèi)的上述加熱部(11)的外面上。
3.如權(quán)利要求1所述的外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置，其特征在于，在該外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置中，把上述外燃發(fā)動機(jī)做成為斯特令發(fā)動機(jī)(E)。
全文摘要
提供一種在比較小的熱量控制狀態(tài)下能穩(wěn)定燃燒且排氣的性能狀態(tài)良好的、可使外燃發(fā)動機(jī)可長時間輕快運(yùn)轉(zhuǎn)的外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置。外燃發(fā)動機(jī)的加熱裝置14由下列部分構(gòu)成:包圍外燃發(fā)動機(jī)E的加熱部11的燃燒室25、設(shè)置在該燃燒室25的一端的燃料·空氣混合器27、配置在同一燃燒室25的另一端的排氣管28、設(shè)置在燃燒室25內(nèi)并促進(jìn)通過燃料·空氣混合器27供給的燃料及空氣的混合氣燃燒的氧化催化劑26。
文檔編號F23R3/40GK1368600SQ0114394
公開日2002年9月11日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月29日
發(fā)明者淺井正裕, 坂正樹 申請人:本田技研工業(yè)株式會社