JP2011196305A - Reciprocating steam engine - Google Patents
Reciprocating steam engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011196305A JP2011196305A JP2010066080A JP2010066080A JP2011196305A JP 2011196305 A JP2011196305 A JP 2011196305A JP 2010066080 A JP2010066080 A JP 2010066080A JP 2010066080 A JP2010066080 A JP 2010066080A JP 2011196305 A JP2011196305 A JP 2011196305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intake
- main body
- exhaust
- internal
- exhaust port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、往復動型蒸気機関に関するものであり、とくに蒸気の供給排出のための制御機構に特徴を有する往復動型蒸気機関に関するものである。 The present invention relates to a reciprocating steam engine, and more particularly to a reciprocating steam engine characterized by a control mechanism for supplying and discharging steam.
近年、エネルギー資源の有効利用が叫ばれており、各種の発熱部から得られる廃熱を利用して再生エネルギーを得る試みが広く行われている。 In recent years, effective use of energy resources has been screamed, and attempts have been widely made to obtain renewable energy using waste heat obtained from various heat generating parts.
たとえば、船舶において推進機関で発生する廃熱を利用してボイラを運転することがなされている。この廃熱ボイラから得られる蒸気は、たとえば船舶内の各部に熱源として供給されている。従来、この蒸気は、圧力がたとえば0.5MPa程度である。 For example, a boiler is operated using waste heat generated by a propulsion engine in a ship. Steam obtained from this waste heat boiler is supplied as a heat source to, for example, each part in the ship. Conventionally, this steam has a pressure of about 0.5 MPa, for example.
一方、従来の蒸気機関では、専用の生成器で生成した比較的高い圧力(たとえば10MPa程度)の高品質の蒸気を用いている。このため、大出力が可能ではあるが、構造が複雑で、大型で、従って装置の低価格化は困難であった。 On the other hand, a conventional steam engine uses high-quality steam having a relatively high pressure (for example, about 10 MPa) generated by a dedicated generator. For this reason, although a large output is possible, the structure is complicated and the size is large. Therefore, it is difficult to reduce the cost of the apparatus.
本発明の第1の目的は、上記のような技術的課題に鑑みて、構造が簡単な往復動型蒸気機関を提供することにある。本発明の第2の目的は、廃熱ボイラ等から得られるような比較的低い圧力の蒸気による動作が可能な往復動型蒸気機関を提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a reciprocating steam engine having a simple structure in view of the above technical problems. A second object of the present invention is to provide a reciprocating steam engine capable of operating with steam at a relatively low pressure as obtained from a waste heat boiler or the like.
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
蒸気の作用によりシリンダ内でのピストンの往復運動を発生させる機関本体部と、該機関本体部のピストンの往復運動を出力回転軸の回転運動へと変換させる運動変換部と、前記出力回転軸の回転位相に応じて前記シリンダに対する前記蒸気の供給及び排出を制御する動作制御部とを備えている往復動型蒸気機関であって、
前記機関本体部は、互いに対向するように配置された第1本体シリンダ及び第2本体シリンダと、該第1本体シリンダ及び第2本体シリンダにそれぞれ収容された第1本体ピストン及び第2本体ピストンと、前記第1本体ピストン及び第2本体ピストンを互いに接続するピストンロッドと、前記第1本体シリンダに付設された第1本体吸排気口と、前記第2本体シリンダに付設された第2本体吸排気口と、を有し、
前記運動変換部は、前記ピストンロッドに付設され前記往復運動の方向を横切る方向に延在する第1係合部と、前記出力回転軸に付設され該出力回転軸から偏心して位置し且つ前記第1係合部に対して該第1係合部が延在する方向に相対移動可能に係合する第2係合部と、を有し、
前記動作制御部は、前記出力回転軸の回転を許容するように前記出力回転軸に取り付けられた吸排気分配切換機構を備えており、
該吸排気分配切換機構は、中央部材と、前記出力回転軸の回転中心の方向に関してそれぞれ前記中央部材の一方側に位置する第1チャンバ及び他方側に位置する第2チャンバと、前記出力回転軸と共に回転するように前記第1チャンバ及び第2チャンバ内にそれぞれ収容された第1ロータリーバルブ部材及び第2ロータリーバルブ部材と、を備えており、
前記中央部材は、外部吸気口、外部排気口、前記一方側に開口する第1内部吸気口及び第1内部排気口、前記他方側に開口する第2内部吸気口及び第2内部排気口、前記外部吸気口と前記第1内部吸気口及び第2内部吸気口とを連通させる吸気路、並びに、前記外部排気口と前記第1内部排気口及び第2内部排気口とを連通させる排気路、を備えており、
前記第1内部吸気口及び第1内部排気口は前記出力回転軸の回転中心から第1距離隔てられ且つ前記出力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、前記第2内部吸気口及び第2内部排気口は前記出力回転軸の回転中心から第2距離隔てられ且つ前記出力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、
前記第1ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記一方側の面に当接し、前記出力回転軸の回転中心から前記第1距離隔てられた位置において前記出力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第1連通長孔を有しており、
前記第2ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記他方側の面に当接し、前記出力回転軸の回転中心から前記第2距離隔てられた位置において前記出力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第2連通長孔を有しており、
前記第1チャンバには第1分配吸排気口が付設されており、該第1分配吸排気口は前記機関本体部の第1本体吸排気口と接続されており、前記第2チャンバには第2分配吸排気口が付設されており、該第2分配吸排気口は前記機関本体部の第2本体吸排気口と接続されており、
前記吸排気分配切換機構は、前記出力回転軸の回転に伴い、前記第1連通長孔を介して前記第1内部吸気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部排気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダへの吸気及び前記第2本体シリンダからの排気を同時に行わせる第1制御状態と、前記第1連通長孔を介して前記第1内部排気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部吸気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダからの排気及び前記第2本体シリンダへの吸気を同時に行わせる第2制御状態と、を交互に実現させる、
ことを特徴とする往復動型蒸気機関、
が提供される。
According to the present invention, the object as described above is achieved.
An engine body for generating reciprocating motion of the piston in the cylinder by the action of steam; a motion converting portion for converting reciprocating motion of the piston of the engine body into rotational motion of the output rotating shaft; and A reciprocating steam engine comprising an operation control unit that controls supply and discharge of the steam to and from the cylinder according to a rotation phase;
The engine main body includes a first main body cylinder and a second main body cylinder arranged so as to face each other, and a first main body piston and a second main body piston respectively accommodated in the first main body cylinder and the second main body cylinder, A piston rod connecting the first main body piston and the second main body piston to each other, a first main body intake / exhaust port attached to the first main body cylinder, and a second main body intake / exhaust attached to the second main body cylinder. Having a mouth,
The motion converter is attached to the piston rod and extends in a direction crossing the reciprocating direction; the motion converter is attached to the output rotating shaft and is eccentrically positioned from the output rotating shaft; A second engagement portion that is engaged with the first engagement portion so as to be relatively movable in a direction in which the first engagement portion extends.
The operation control unit includes an intake / exhaust distribution switching mechanism attached to the output rotation shaft so as to allow rotation of the output rotation shaft,
The intake / exhaust distribution switching mechanism includes a central member, a first chamber located on one side of the central member and a second chamber located on the other side with respect to the direction of the rotational center of the output rotational shaft, and the output rotational shaft. A first rotary valve member and a second rotary valve member respectively housed in the first chamber and the second chamber so as to rotate together with
The central member includes an external intake port, an external exhaust port, a first internal intake port and a first internal exhaust port that open to the one side, a second internal intake port and a second internal exhaust port that open to the other side, An intake passage for communicating the external intake port with the first internal intake port and the second internal intake port, and an exhaust passage for communicating the external exhaust port with the first internal exhaust port and the second internal exhaust port. With
The first internal intake port and the first internal exhaust port are spaced apart from each other by a first distance from the rotation center of the output rotation shaft and are located on opposite sides with respect to the rotation center of the output rotation shaft, and the second internal intake port And the second internal exhaust port is separated from the rotation center of the output rotation shaft by a second distance and is located on the opposite side with respect to the rotation center of the output rotation shaft,
The first rotary valve member is in contact with the surface on the one side of the central member and is circumferentially around the rotation center of the output rotation shaft at a position separated from the rotation center of the output rotation shaft by the first distance. Has a first communication slot extending in an arc shape,
The second rotary valve member is in contact with the surface of the other side of the central member, and in a circumferential direction around the rotation center of the output rotation shaft at a position separated from the rotation center of the output rotation shaft by the second distance. Has a second communication slot extending in an arc shape,
The first chamber is provided with a first distribution intake / exhaust port, the first distribution intake / exhaust port is connected to the first main body intake / exhaust port of the engine main body, and the second chamber has a second distribution intake / exhaust port. 2 distribution intake / exhaust ports are provided, and the second distribution intake / exhaust ports are connected to the second main body intake / exhaust ports of the engine main body,
The intake / exhaust distribution switching mechanism causes the first internal intake port and the first chamber to communicate with each other through the first communication long hole and the second communication long hole through the rotation of the output rotation shaft. A first control state in which intake to the first main body cylinder and exhaust from the second main body cylinder are simultaneously performed based on the communication between the second internal exhaust port and the second chamber; Based on the communication between the first internal exhaust port and the first chamber through a communication long hole, and the communication between the second internal intake port and the second chamber through the second communication long hole, Alternately realizing a second control state in which exhaust from the first main body cylinder and intake to the second main body cylinder are simultaneously performed;
Reciprocating steam engine, characterized by
Is provided.
本発明の一態様においては、前記第1ロータリーバルブ部材は前記中央部材の一方側の面に向けて付勢されており、前記第2ロータリーバルブ部材は前記中央部材の他方側の面に向けて付勢されている。本発明の一態様においては、前記中央部材の一方側の面及び該一方側の面に当接する前記第1ロータリーバルブ部材の面、並びに、前記中央部材の他方側の面及び該他方側の面に当接する前記第2ロータリーバルブ部材の面は、いずれも前記出力回転軸の回転中心と直交している。本発明の一態様においては、前記外部吸気口は作動蒸気供給源に接続される。 In one aspect of the present invention, the first rotary valve member is biased toward one surface of the central member, and the second rotary valve member is directed toward the other surface of the central member. It is energized. In one aspect of the present invention, the one side surface of the central member and the surface of the first rotary valve member that contacts the one side surface, and the other side surface and the other side surface of the central member The surfaces of the second rotary valve member that are in contact with each other are orthogonal to the rotation center of the output rotation shaft. In one aspect of the invention, the external inlet is connected to a working steam supply source.
本発明によれば、構造が極めて簡単な往復動型蒸気機関が提供され、廃熱ボイラ等から得られる比較的低い圧力の蒸気による動作が可能な往復動型蒸気機関が提供され、これにより低価格でのエネルギー資源の有効利用が容易になる。 According to the present invention, a reciprocating steam engine having a very simple structure is provided, and a reciprocating steam engine capable of operating with relatively low-pressure steam obtained from a waste heat boiler or the like is provided. Efficient use of energy resources at a price becomes easier.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明による往復動型蒸気機関の一実施形態を示す模式的斜視図であり、図2は本実施形態の模式的分解斜視図であり、図3及び図4は本実施形態の模式的断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a reciprocating steam engine according to the present invention, FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of this embodiment, and FIGS. 3 and 4 are schematic views of this embodiment. FIG.
本実施形態の往復動型蒸気機関は、作動蒸気の作用によりシリンダ内でのピストンの往復運動を発生させる機関本体部2と、該機関本体部2のピストンの往復運動を出力回転軸8の回転運動へと変換させる運動変換部4と、前記出力回転軸の回転位相に応じて前記シリンダに対する前記蒸気の供給及び排出を制御する動作制御部6とを備えている。
The reciprocating steam engine according to this embodiment includes an engine
機関本体部2は、水平方向の第1本体シリンダ21A及び左右方向の第2本体シリンダ21Bと、第1本体シリンダ21A及び第2本体シリンダ21Bにそれぞれ左右方向に移動可能に収容された第1本体ピストン22A及び第2本体ピストン22Bと、第1本体ピストン22A及び第2本体ピストン22Bを互いに接続(連結)する水平方向のピストンロッド23と、第1本体シリンダ21Aのヘッド部に付設された第1本体吸排気口24Aと、第2本体シリンダ21Bのヘッド部に付設された第2本体吸排気口24Bと、を有する。第1本体シリンダ21A及び第2本体シリンダ21Bは、それぞれベース部材26の水平方向に互いに反対の側に固着されており、水平方向に予め定められた距離隔てられて互いに対向するように同軸にて整列配置されている。
The
運動変換部4は、ピストンロッド23に付設され、第1本体ピストン22A及び第2本体ピストン22Bの往復運動の方向(水平方向)を横切る方向(上下方向)に延在する第1係合部41を有しており、更に、出力回転軸8に付設され出力回転軸8から偏心して位置し(すなわち、出力回転軸8の回転中心8Xからずれた中心を持ち)且つ第1係合部41に対してその延在方向(上下方向)に相対移動可能に係合する第2係合部42を有する。第1係合部41は長孔からなり、該長孔内に第2係合部42が相対的往復移動可能に挿入されている。第2係合部42は、出力回転軸8の端部に取り付けられた円板状部材81に付設された突起82に付されたベアリングからなる。第2係合部42は、第1係合部41に対して、出力回転軸回転中心8Xの方向と直交する水平方向には相対移動できず、第1係合部41の延在方向(長孔の長手方向すなわち上下方向)には相対移動可能である。
The motion conversion unit 4 is attached to the
動作制御部6は、出力回転軸8の回転を許容するように出力回転軸8に取り付けられた吸排気分配切換機構を備えている。該吸排気分配切換機構は、中央部材71と、出力回転軸回転中心8Xの方向に関してそれぞれ中央部材71の一方側(図2では左手前側)に位置する第1チャンバ72M及び他方側(図2では右奥側)に位置する第2チャンバ72Nと、出力回転軸8と共に回転するように第1チャンバ72M及び第2チャンバ72N内にそれぞれ収容された第1ロータリーバルブ部材73M及び第2ロータリーバルブ部材73Nと、を備えている。
The
中央部材71は、外周に付設された外部吸気口711及び外部排気口712、一方側(図2では左手前側)に開口する第1内部吸気口713M及び第1内部排気口714M、他方側(図2では右奥側)に開口する第2内部吸気口713N及び第2内部排気口714N、外部吸気口711と第1内部吸気口713M及び第2内部吸気口713Nとを連通させる吸気路715、並びに、外部排気口712と第1内部排気口714M及び第2内部排気口714Nとを連通させる排気路716、を備えている。
The
第1内部吸気口713M及び第1内部排気口714Mは、出力回転軸回転中心8Xから第1距離D1だけ隔てられており、出力回転軸回転中心8Xに関して互いに反対側に位置している。第2内部吸気口713N及び第2内部排気口714Nは、出力回転軸回転中心8Xから第2距離D2だけ隔てられており、出力回転軸回転中心8Xに関して互いに反対側に位置している。第1距離D1と第2距離D2とは、好ましくは同一である。
The first
中央部材71の一方側(図2では左手前側)の面及び他方側(図2では右奥側)の面は、出力回転軸回転中心8Xと直交している。
One side (left front side in FIG. 2) and the other side (right back side in FIG. 2) of the
第1ロータリーバルブ部材73Mは、外形が円板状をなしており、その両面が出力回転軸回転中心8Xと直交している。第1ロータリーバルブ部材73Mの片面は、中央部材71の一方側(図2では左手前側)の面に摺動可能なように当接している。ここで、第1ロータリーバルブ部材73Mは、出力回転軸8に対してすべりキー結合により取り付けられており、回転中心8Xの方向には相対的往復移動が可能であるが回転中心8Xの周りでの相対的回転が阻止されている。また、第1ロータリーバルブ部材73Mは、第1チャンバ72M内において出力回転軸8の周りに巻き付けられた第1コイルバネ74Mにより、中央部材71の一方側(図2では左手前側)の面に向けて付勢されている。第1ロータリーバルブ部材73Mは、出力回転軸回転中心8Xから第1距離D1隔てられた位置において、出力回転軸回転中心8Xの周りの周方向に円弧状に延びる第1連通長孔731Mを有する。
The first
同様に、第2ロータリーバルブ部材73Nは、外形が円板状をなしており、その両面が出力回転軸回転中心8Xと直交している。第2ロータリーバルブ部材73Nの片面は、中央部材71の他方側(図2では右奥側)の面に摺動可能なように当接している。ここで、第2ロータリーバルブ部材73Nは、出力回転軸8に対してすべりキー結合により取り付けられており、回転中心8Xの方向には相対的往復移動が可能であるが回転中心8Xの周りでの相対的回転が阻止されている。また、第2ロータリーバルブ部材73Nは、第2チャンバ72N内において出力回転軸8の周りに巻き付けられた第2コイルバネ74Nにより、中央部材71の他方側(図2では右奥側)の面に向けて付勢されている。第2ロータリーバルブ部材73Nは、出力回転軸回転中心8Xから第2距離D2隔てられた位置において、出力回転軸回転中心8Xの周りの周方向に円弧状に延びる第2連通長孔731Nを有する。
Similarly, the second
図2及び図4から分かるように、第1連通長孔731M及び第2連通長孔731Nは、出力回転軸回転中心8Xの周りで180度より小さな角度範囲にわたって延びている。また、第1連通長孔731Mと第2連通長孔731Nとは、出力回転軸回転中心8Xの周りで位相が互いに180度ずれて配置されている。この位置関係は、回転軸8が回転しても変化しない。
As can be seen from FIGS. 2 and 4, the first communication
第1チャンバ72Mには第1分配吸排気口721Mが付設されている。第1分配吸排気口721Mは、第1吸排気パイプ75により機関本体部2の第1本体吸排気口21Aと接続されている。
A first distribution intake /
同様に、第2チャンバ72Nには第2分配吸排気口721Nが付設されている。第2分配吸排気口721Nは、第2吸排気パイプ76により機関本体部2の第2本体吸排気口21Bと接続されている。
Similarly, a second distribution intake /
外部吸気口711は不図示の作動蒸気供給源に接続される。また、外部排気口712は不図示の排気装置に接続される。この排気装置は、単に大気中へ蒸気を放出させるものであってもよい。また、出力回転軸8には、被動機器たとえば発電機Mが結合される。
The
かくして、本実施形態の往復動型蒸気機関の吸排気分配切換機構によれば、出力回転軸8の回転に伴い、次のような第1制御状態及び第2制御状態を交互に実現することができる。
Thus, according to the intake / exhaust distribution switching mechanism of the reciprocating steam engine of the present embodiment, the following first control state and second control state can be alternately realized as the
すなわち、第1制御状態では、図3及び図4に示されるように、第1連通長孔731Mを介して第1内部吸気口713Mと第1チャンバ72Mとが連通し、且つ、第2連通長孔731Nを介して第2内部排気口714Nと第2チャンバ72Nとが連通する。これにより、作動蒸気供給源から外部吸気口711へと供給される蒸気は、吸気路715を経て第1チャンバ72Mへと供給され、更に第1吸排気パイプ75を経て第1本体吸排気口24Aから第1本体シリンダ21A内へと供給される。同時に、第2本体シリンダ21B内の蒸気は、第2本体吸排気口24B及び第2吸排気パイプ76を経て第2チャンバ72Nへと排出され、更に排気路716及び外部排気口712を経て排気装置へと排出される。
That is, in the first control state, as shown in FIGS. 3 and 4, the first
一方、第2制御状態では、図2に示されるように、第1連通長孔731Mを介して第1内部排気口714Mと第1チャンバ72Mとが連通し、且つ、第2連通長孔731Nを介して第2内部吸気口713Nと第2チャンバ72Nとが連通する。これにより、作動蒸気供給源から外部吸気口711へと供給される蒸気は、吸気路715を経て第2チャンバ72Nへと供給され、更に第2吸排気パイプ76を経て第2本体吸排気口24Bから第2本体シリンダ21B内へと供給される。同時に、第1本体シリンダ21A内の蒸気は、第1本体吸排気口24A及び第1吸排気パイプ75を経て第1チャンバ72Mへと排出され、更に排気路716及び外部排気口712を経て排気装置へと排出される。
On the other hand, in the second control state, as shown in FIG. 2, the first
以上のような本実施形態の往復動型蒸気機関の動作においては、第1ロータリーバルブ部材73M及び第2ロータリーバルブ部材73Nは、それぞれ、第1コイルバネ74M及び第2コイルバネ74Nにより中央部材71の一方側及び他方側の面に向けて付勢されているので、第1連通長孔731Mまたは第2連通長孔731Nを介さずに吸気路715から第1チャンバ72Mまたは第2チャンバ72N内へと蒸気が漏れ出すことが阻止される。
In the operation of the reciprocating steam engine of the present embodiment as described above, the first
以上の実施形態は、特徴的な吸排気分配切換機構を有する動作制御部6を使用しているので、機関本体部と動作制御部との間で蒸気を流通させるパイプの数が少なく、構造が非常に簡単で小型化が可能であり、廃熱ボイラ等から得られる比較的低い圧力の蒸気による動作が可能であり、更に、400rpm程度の高速回転の出力が可能である。これにより、増速装置などを用いることなしに発電機を駆動することが可能となる。また、本実施形態では、運動変換部において高価なクランク軸を用いた機構を使用しないので、装置の低価格化が容易であり、エネルギー資源の有効利用の促進が可能となる。
Since the above embodiment uses the
図5は、本発明による往復動型蒸気機関の他の実施形態の運動変換部を示す模式的分解斜視図である。図5において、図1〜図4に示されるものと同様な機能を有する部材または部分には同一の符号が付されている。 FIG. 5 is a schematic exploded perspective view showing a motion converter of another embodiment of the reciprocating steam engine according to the present invention. In FIG. 5, members or parts having the same functions as those shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals.
本実施形態は、機関本体部2を構成する第1本体ピストン22A及び第2本体ピストン22Bを互いに接続するピストンロッド23の形状、並びに、運動変換部4を構成する第1係合部41の形状においてのみ、上記図1〜図4の実施形態と異なる。但し、これらのピストンロッド23及び第1係合部41の作用は原理的には上記図1〜図4の実施形態のものと同一である。
In the present embodiment, the shape of the
従って、本実施形態によっても、上記図1〜図4の実施形態と同様な作用効果が得られる。 Therefore, according to this embodiment, the same operation and effect as those of the above-described embodiments of FIGS.
以上のような特徴的な吸排気分配切換機構を有する動作制御部6の構成を利用して、構造が非常に簡単で小型化が可能な往復動型ポンプを構成することができる。この場合、以上のような実施形態に対して、大略以下のような変更を加える:
(1)吸気及び排気(吐出)される対象物として、蒸気に代えて流体を使用する:
(2)出力回転軸8を入力回転軸として使用する;このため回転軸8には発電機Mに代えて原動機(たとえば電動モータ)を接続する:
(3)運動変換部4では、回転軸8の回転運動をピストンの往復運動に変換する:
(4)第1本体シリンダ21A及び第2本体シリンダ21B内での第1本体ピストン22A及び第2本体ピストン22Bの往復運動に基づき、外部吸気口711から流体を吸入して外部排気口712から流体を吐出するポンプ動作を行う。
By using the configuration of the
(1) Use fluid instead of steam as an object to be sucked and exhausted (discharged):
(2) The output
(3) The motion converter 4 converts the rotary motion of the
(4) Based on the reciprocating motion of the first
このような往復動型ポンプを、上記往復動型蒸気機関の構成の記述を参照して、一般化して記述すれば、以下のようになる。 Such a reciprocating pump can be generalized and described with reference to the description of the configuration of the reciprocating steam engine.
シリンダ内でピストンを往復運動させる本体部と、入力回転軸の回転運動を前記本体部のピストンの往復運動へと変換させる運動変換部と、前記入力回転軸の回転位相に応じて前記シリンダに対する流体の供給及び排出を制御する動作制御部とを備えている往復動型ポンプであって、
前記本体部は、互いに対向するように配置された第1本体シリンダ及び第2本体シリンダと、該第1本体シリンダ及び第2本体シリンダにそれぞれ収容された第1本体ピストン及び第2本体ピストンと、前記第1本体ピストン及び第2本体ピストンを互いに接続するピストンロッドと、前記第1本体シリンダに付設された第1本体吸排気口と、前記第2本体シリンダに付設された第2本体吸排気口と、を有し、
前記運動変換部は、前記ピストンロッドに付設され前記往復運動の方向を横切る方向に延在する第1係合部と、前記出力回転軸に付設され該出力回転軸から偏心して位置し且つ前記第1係合部に対して該第1係合部が延在する方向に相対移動可能に係合する第2係合部と、を有し、
前記動作制御部は、前記入力回転軸の回転を許容するように前記入力回転軸に取り付けられた吸排気分配切換機構を備えており、
該吸排気分配切換機構は、中央部材と、前記入力回転軸の回転中心の方向に関してそれぞれ前記中央部材の一方側に位置する第1チャンバ及び他方側に位置する第2チャンバと、前記出力回転軸と共に回転するように前記第1チャンバ及び第2チャンバ内にそれぞれ収容された第1ロータリーバルブ部材及び第2ロータリーバルブ部材と、を備えており、
前記中央部材は、外部吸気口、外部排気口、前記一方側に開口する第1内部吸気口及び第1内部排気口、前記他方側に開口する第2内部吸気口及び第2内部排気口、前記外部吸気口と前記第1内部吸気口及び第2内部吸気口とを連通させる吸気路、並びに、前記外部排気口と前記第1内部排気口及び第2内部排気口とを連通させる排気路、を備えており、
前記第1内部吸気口及び第1内部排気口は前記入力回転軸の回転中心から第1距離隔てられ且つ前記入力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、前記第2内部吸気口及び第2内部排気口は前記入力回転軸の回転中心から第2距離隔てられ且つ前記入力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、
前記第1ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記一方側の面に当接し、前記入力回転軸の回転中心から前記第1距離隔てられた位置において前記入力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第1連通長孔を有しており、
前記第2ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記他方側の面に当接し、前記入力回転軸の回転中心から前記第2距離隔てられた位置において前記入力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第2連通長孔を有しており、
前記第1チャンバには第1分配吸排気口が付設されており、該第1分配吸排気口は前記本体部の第1本体吸排気口と接続されており、前記第2チャンバには第2分配吸排気口が付設されており、該第2分配吸排気口は前記本体部の第2本体吸排気口と接続されており、
前記吸排気分配切換機構は、前記入力回転軸の回転に伴い、前記第1連通長孔を介して前記第1内部吸気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部排気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダへの吸気及び前記第2本体シリンダからの排気を同時に行わせる第1制御状態と、前記第1連通長孔を介して前記第1内部排気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部吸気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダからの排気及び前記第2本体シリンダへの吸気を同時に行わせる第2制御状態と、を交互に実現させる、
ことを特徴とする往復動型ポンプ。
A main body for reciprocating the piston in the cylinder, a motion converter for converting the rotational motion of the input rotary shaft into the reciprocating motion of the piston of the main body, and a fluid for the cylinder according to the rotational phase of the input rotary shaft A reciprocating pump having an operation control unit for controlling supply and discharge of
The main body includes a first main body cylinder and a second main body cylinder arranged to face each other, a first main body piston and a second main body piston respectively accommodated in the first main body cylinder and the second main body cylinder, A piston rod that connects the first main body piston and the second main body piston to each other, a first main body intake / exhaust port attached to the first main body cylinder, and a second main body intake / exhaust port attached to the second main body cylinder And having
The motion converter is attached to the piston rod and extends in a direction crossing the reciprocating direction; the motion converter is attached to the output rotating shaft and is eccentrically positioned from the output rotating shaft; A second engagement portion that is engaged with the first engagement portion so as to be relatively movable in a direction in which the first engagement portion extends.
The operation control unit includes an intake / exhaust distribution switching mechanism attached to the input rotation shaft so as to allow rotation of the input rotation shaft,
The intake / exhaust distribution switching mechanism includes a central member, a first chamber located on one side of the central member and a second chamber located on the other side with respect to the direction of the rotational center of the input rotational shaft, and the output rotational shaft. A first rotary valve member and a second rotary valve member respectively housed in the first chamber and the second chamber so as to rotate together with
The central member includes an external intake port, an external exhaust port, a first internal intake port and a first internal exhaust port that open to the one side, a second internal intake port and a second internal exhaust port that open to the other side, An intake passage for communicating the external intake port with the first internal intake port and the second internal intake port, and an exhaust passage for communicating the external exhaust port with the first internal exhaust port and the second internal exhaust port. With
The first internal intake port and the first internal exhaust port are spaced apart from each other by a first distance from the rotation center of the input rotation shaft and are located on opposite sides with respect to the rotation center of the input rotation shaft, and the second internal intake port And the second internal exhaust port is separated from the rotation center of the input rotation shaft by a second distance and is located on the opposite side with respect to the rotation center of the input rotation shaft,
The first rotary valve member is in contact with the surface on the one side of the central member and is circumferentially around the rotation center of the input rotation shaft at a position separated from the rotation center of the input rotation shaft by the first distance. Has a first communication slot extending in an arc shape,
The second rotary valve member is in contact with the other surface of the central member and is circumferentially around the rotation center of the input rotation shaft at a position separated from the rotation center of the input rotation shaft by the second distance. Has a second communication slot extending in an arc shape,
The first chamber is provided with a first distribution intake / exhaust port, the first distribution intake / exhaust port is connected to the first main body intake / exhaust port of the main body, and the second chamber has a second distribution port. A distribution intake / exhaust port is provided, and the second distribution intake / exhaust port is connected to a second main body intake / exhaust port of the main body,
The intake / exhaust distribution switching mechanism causes the first internal intake port and the first chamber to communicate with each other through the first communication slot and the second communication slot through the rotation of the input rotation shaft. A first control state in which intake to the first main body cylinder and exhaust from the second main body cylinder are simultaneously performed based on the communication between the second internal exhaust port and the second chamber; Based on the communication between the first internal exhaust port and the first chamber through a communication long hole, and the communication between the second internal intake port and the second chamber through the second communication long hole, Alternately realizing a second control state in which exhaust from the first main body cylinder and intake to the second main body cylinder are simultaneously performed;
A reciprocating pump characterized by that.
2 機関本体部
21A 第1本体シリンダ
21B 第2本体シリンダ
22A 第1本体ピストン
22B 第2本体ピストン
23 ピストンロッド
24A 第1本体吸排気口
24B 第2本体吸排気口
26 ベース部材
4 運動変換部
41 第1係合部
42 第2係合部
6 動作制御部
71 中央部材
711 外部吸気口
712 外部排気口
713M 第1内部吸気口
713N 第2内部吸気口
714M 第1内部排気口
714N 第2内部排気口
715 吸気路
716 排気路
72M 第1チャンバ
721M 第1分配吸排気口
72N 第2チャンバ
721N 第2分配吸排気口
73M 第1ロータリーバルブ部材
731M 第1連通長孔
73N 第2ロータリーバルブ部材
731N 第2連通長孔
74M 第1コイルバネ
74N 第2コイルバネ
75 第1吸排気パイプ
76 第2吸排気パイプ
8 出力回転軸
8X 出力回転軸の回転中心
81 円板状部材
82 突起
M 発電機
2 engine
Claims (4)
前記機関本体部は、互いに対向するように配置された第1本体シリンダ及び第2本体シリンダと、該第1本体シリンダ及び第2本体シリンダにそれぞれ収容された第1本体ピストン及び第2本体ピストンと、前記第1本体ピストン及び第2本体ピストンを互いに接続するピストンロッドと、前記第1本体シリンダに付設された第1本体吸排気口と、前記第2本体シリンダに付設された第2本体吸排気口と、を有し、
前記運動変換部は、前記ピストンロッドに付設され前記往復運動の方向を横切る方向に延在する第1係合部と、前記出力回転軸に付設され該出力回転軸から偏心して位置し且つ前記第1係合部に対して該第1係合部が延在する方向に相対移動可能に係合する第2係合部と、を有し、
前記動作制御部は、前記出力回転軸の回転を許容するように前記出力回転軸に取り付けられた吸排気分配切換機構を備えており、
該吸排気分配切換機構は、中央部材と、前記出力回転軸の回転中心の方向に関してそれぞれ前記中央部材の一方側に位置する第1チャンバ及び他方側に位置する第2チャンバと、前記出力回転軸と共に回転するように前記第1チャンバ及び第2チャンバ内にそれぞれ収容された第1ロータリーバルブ部材及び第2ロータリーバルブ部材と、を備えており、
前記中央部材は、外部吸気口、外部排気口、前記一方側に開口する第1内部吸気口及び第1内部排気口、前記他方側に開口する第2内部吸気口及び第2内部排気口、前記外部吸気口と前記第1内部吸気口及び第2内部吸気口とを連通させる吸気路、並びに、前記外部排気口と前記第1内部排気口及び第2内部排気口とを連通させる排気路、を備えており、
前記第1内部吸気口及び第1内部排気口は前記出力回転軸の回転中心から第1距離隔てられ且つ前記出力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、前記第2内部吸気口及び第2内部排気口は前記出力回転軸の回転中心から第2距離隔てられ且つ前記出力回転軸の回転中心に関して互いに反対側に位置しており、
前記第1ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記一方側の面に当接し、前記出力回転軸の回転中心から前記第1距離隔てられた位置において前記出力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第1連通長孔を有しており、
前記第2ロータリーバルブ部材は、前記中央部材の前記他方側の面に当接し、前記出力回転軸の回転中心から前記第2距離隔てられた位置において前記出力回転軸の回転中心の周りの周方向に円弧状に延びる第2連通長孔を有しており、
前記第1チャンバには第1分配吸排気口が付設されており、該第1分配吸排気口は前記機関本体部の第1本体吸排気口と接続されており、前記第2チャンバには第2分配吸排気口が付設されており、該第2分配吸排気口は前記機関本体部の第2本体吸排気口と接続されており、
前記吸排気分配切換機構は、前記出力回転軸の回転に伴い、前記第1連通長孔を介して前記第1内部吸気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部排気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダへの吸気及び前記第2本体シリンダからの排気を同時に行わせる第1制御状態と、前記第1連通長孔を介して前記第1内部排気口と前記第1チャンバとを連通させ且つ前記第2連通長孔を介して前記第2内部吸気口と前記第2チャンバとを連通させることに基づき、前記第1本体シリンダからの排気及び前記第2本体シリンダへの吸気を同時に行わせる第2制御状態と、を交互に実現させる、
ことを特徴とする往復動型蒸気機関。 An engine body for generating reciprocating motion of the piston in the cylinder by the action of steam; a motion converting portion for converting reciprocating motion of the piston of the engine body into rotational motion of the output rotating shaft; and A reciprocating steam engine comprising an operation control unit that controls supply and discharge of the steam to and from the cylinder according to a rotation phase;
The engine main body includes a first main body cylinder and a second main body cylinder arranged so as to face each other, and a first main body piston and a second main body piston respectively accommodated in the first main body cylinder and the second main body cylinder, A piston rod connecting the first main body piston and the second main body piston to each other, a first main body intake / exhaust port attached to the first main body cylinder, and a second main body intake / exhaust attached to the second main body cylinder. Having a mouth,
The motion converter is attached to the piston rod and extends in a direction crossing the reciprocating direction; the motion converter is attached to the output rotating shaft and is eccentrically positioned from the output rotating shaft; A second engagement portion that is engaged with the first engagement portion so as to be relatively movable in a direction in which the first engagement portion extends.
The operation control unit includes an intake / exhaust distribution switching mechanism attached to the output rotation shaft so as to allow rotation of the output rotation shaft,
The intake / exhaust distribution switching mechanism includes a central member, a first chamber located on one side of the central member and a second chamber located on the other side with respect to the direction of the rotational center of the output rotational shaft, and the output rotational shaft. A first rotary valve member and a second rotary valve member respectively housed in the first chamber and the second chamber so as to rotate together with
The central member includes an external intake port, an external exhaust port, a first internal intake port and a first internal exhaust port that open to the one side, a second internal intake port and a second internal exhaust port that open to the other side, An intake passage for communicating the external intake port with the first internal intake port and the second internal intake port, and an exhaust passage for communicating the external exhaust port with the first internal exhaust port and the second internal exhaust port. With
The first internal intake port and the first internal exhaust port are spaced apart from each other by a first distance from the rotation center of the output rotation shaft and are located on opposite sides with respect to the rotation center of the output rotation shaft, and the second internal intake port And the second internal exhaust port is separated from the rotation center of the output rotation shaft by a second distance and is located on the opposite side with respect to the rotation center of the output rotation shaft,
The first rotary valve member is in contact with the surface on the one side of the central member and is circumferentially around the rotation center of the output rotation shaft at a position separated from the rotation center of the output rotation shaft by the first distance. Has a first communication slot extending in an arc shape,
The second rotary valve member is in contact with the surface of the other side of the central member, and in a circumferential direction around the rotation center of the output rotation shaft at a position separated from the rotation center of the output rotation shaft by the second distance. Has a second communication slot extending in an arc shape,
The first chamber is provided with a first distribution intake / exhaust port, the first distribution intake / exhaust port is connected to the first main body intake / exhaust port of the engine main body, and the second chamber has a second distribution intake / exhaust port. 2 distribution intake / exhaust ports are provided, and the second distribution intake / exhaust ports are connected to the second main body intake / exhaust ports of the engine main body,
The intake / exhaust distribution switching mechanism causes the first internal intake port and the first chamber to communicate with each other through the first communication long hole and the second communication long hole through the rotation of the output rotation shaft. A first control state in which intake to the first main body cylinder and exhaust from the second main body cylinder are simultaneously performed based on the communication between the second internal exhaust port and the second chamber; Based on the communication between the first internal exhaust port and the first chamber through a communication long hole, and the communication between the second internal intake port and the second chamber through the second communication long hole, Alternately realizing a second control state in which exhaust from the first main body cylinder and intake to the second main body cylinder are simultaneously performed;
A reciprocating steam engine characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010066080A JP2011196305A (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Reciprocating steam engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010066080A JP2011196305A (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Reciprocating steam engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011196305A true JP2011196305A (en) | 2011-10-06 |
Family
ID=44874830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010066080A Withdrawn JP2011196305A (en) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Reciprocating steam engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011196305A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110821569A (en) * | 2019-12-23 | 2020-02-21 | 广西师范大学 | Pneumatic engine |
-
2010
- 2010-03-23 JP JP2010066080A patent/JP2011196305A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110821569A (en) * | 2019-12-23 | 2020-02-21 | 广西师范大学 | Pneumatic engine |
CN110821569B (en) * | 2019-12-23 | 2024-04-02 | 广西师范大学 | Pneumatic engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5934543B2 (en) | Fluid pressure drive unit | |
JP2011196305A (en) | Reciprocating steam engine | |
WO2014080691A1 (en) | Hydraulic pump | |
CN108286462B (en) | Engine with a motor | |
JP5608833B2 (en) | Fluid pressure pump motor | |
JP2007162534A (en) | Bidirectional reversible common mechanism for internal combustion engine and pump | |
KR100893335B1 (en) | Generator Using Reciprocating Engine | |
KR101723005B1 (en) | Internal combustion engine using the dual turbine | |
JP5492256B2 (en) | Compressor or vacuum machine | |
KR101830913B1 (en) | Piston type air motor for improving rotational speed and energy efficiency | |
KR101150327B1 (en) | Swash plate type inflator and auxiliary power unit using the same | |
JP2008232105A (en) | Free piston engine | |
JP2009068421A (en) | Fluid suction delivery device | |
JP5293351B2 (en) | Pump device | |
JP2009007950A (en) | Gas pressure engine and air compressor | |
JP3200489U (en) | Rotary engine, magnetic compressor device and magnetic motor auxiliary machine | |
JP5482764B2 (en) | Fluid machinery | |
JP2011111909A (en) | Reciprocating steam engine | |
TWI815997B (en) | Cylinder device | |
JP2007285148A (en) | Vane type rotating mechanism of internal combustion engine, pump and turbine | |
KR101133302B1 (en) | Axial piston motor | |
JP2004011577A (en) | Free-piston engine drive linear generating device | |
JPH09196196A (en) | Combination valve of rotary valve and directional control valve | |
JP2008232106A (en) | Free piston engine | |
WO2007098700A1 (en) | An internal combusting engine whose machine body and main shaft can rotate synchronously |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130604 |