JP4805944B2 - 2ストローク蒸気真空エンジン - Google Patents
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Description
本発明による蒸気真空エンジンは第1シリンダーと第2シリンダーとを備える。第1シリンダーは該シリンダー内に第1蒸気室を形成する第1ピストンを有する。第1ピストンは第1シリンダー内で往復運動でき、第1蒸気室の境界を定める。第1ピストンロッドが第1ピストンに取り付けられる。第2シリンダーは第2ピストンと第2蒸気室とを有する。第2ピストンも同様に第2シリンダー内で往復運動でき、第2蒸気室の境界を定める。第2ピストンロッドは第2ピストンに取り付けられる。これらのシリンダーは間隔をあけて固定され、これらのピストンロッドは、第1ピストンと第2ピストンとが固定的な往復運動を同時に行うように、連結器により直線的に連結される。本発明の別の態様では、2個より多いシリンダーのピストンロッドが、クランク軸と連結ロッド又は他の適当な同期運動用の機械的な連結手段とによって連結される。
本発明は少なくとも発電業界において利用可能である。
12 第1シリンダー
14 第2シリンダー
16 第1ピストン
18 第1ピストンロッド
24 第1蒸気室
30 第2ピストン
32 第2ピストンロッド
38 第2蒸気室
42 蒸気貯蔵器
44 太陽熱エネルギー源
46 凝縮器
48 真空タンク
50、51 蒸気膨張室
Claims (31)
- 複数のシリンダーであって、各シリンダーが蒸気室と前記蒸気室の境界を定めるピストンとを有し、前記ピストンが膨張位置と収縮位置との間で移動できる前記複数のシリンダーと、
前記膨張位置から前記収縮位置への前記ピストンの移動により定められる動力行程と、
前記収縮位置から前記膨張位置への前記ピストンの移動により定められる蒸気吸入行程と、
真空部と、
前記動力行程中に前記真空部に対する前記蒸気室の連通を制御する複数の第1弁と、
前記蒸気吸入行程中に前記蒸気室への蒸気の進入を制御する複数の第2弁と、
を備え、
前記複数のシリンダーの複数の前記ピストンは同期運動するよう連結され、
前記複数のシリンダーの一方における前記動力行程が前記複数のシリンダーの他方における前記ピストンを駆動して移動させることを特徴とする2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記複数のシリンダー各々の前記蒸気室との連通が制御された少なくとも1つの垂直な熱交換器をさらに備え、前記少なくとも1つの垂直な熱交換器は前記真空部に連通していることを特徴とする請求項1に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 前記垂直な熱交換器の垂直寸法が該熱交換器の水平幅よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 少なくとも1つの垂直な熱交換器が前記複数のシリンダー各々に隣接して配置されることを特徴とする請求項3に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 冷却液を循環させるための少なくとも1つの冷却管をさらに備え、前記少なくとも1つの冷却管が前記少なくとも1つの垂直な熱交換器内に配置されることを特徴とする請求項3に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 第1ポートと第2ポートとを有する水平な熱交換器をさらに備え、前記第1ポートが前記少なくとも1つの垂直な熱交換器及び前記複数のシリンダーと連通し、前記第2ポートが前記真空部と連通していることを特徴とする請求項3に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 前記少なくとも1つの垂直な熱交換器に連通した凝縮液収集タンクをさらに備え、前記凝縮液収集タンクが前記垂直な熱交換器より下方に配置されることを特徴とする請求項2に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 前記少なくとも1つの垂直な熱交換器から下がって前記凝縮液収集タンクまで延びている凝縮液ドレン管と、
水平な脚部及び逆U字形状部を有する真空コネクタ管とをさらに備え、
前記水平な脚部は前記凝縮液ドレン管に連結された第1端部と、前記逆U字形状部に連結された第2端部とを有し、前記逆U字形状部が前記真空部に連通していることを特徴とする請求項7に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記真空部が真空タンクを含み、
前記真空タンクに連通した水平な熱交換器をさらに備え、前記真空コネクタ管の前記逆U字形状部が前記水平な熱交換器に連結されることを特徴とする請求項8に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記凝縮液収集タンクが第1側面、第2側面、内面及びピストンを有し、前記ピストンは前記第1側面に隣接した第1位置と前記第2側面に隣接した第2位置との間で縦方向に移動でき、前記第1位置と第2位置との間での前記ピストンの移動により前記内面をスイープしていき凝縮液を除去する
ことを特徴とする請求項7に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記ピストンが前記第1側面に隣接した第1容積部と前記第2側面に隣接した第2容積部との境界を定め、
前記第1容積部と前記少なくとも1つの垂直な熱交換器との間の連通を制御する第1収集制御弁と、
前記第2容積部と前記少なくとも1つの垂直な熱交換器との間の連通を制御する第2収集制御弁と、
前記凝縮液収集タンクの前記第1容積部に連通した第1排出弁と、
前記第1排出弁に連通すると共に、周囲空気に対する前記第1排出弁の連通を制御する第1空気弁と、
前記凝縮液収集タンクの前記第2容積部に連通した第2排出弁と、
前記第2排出弁に連通すると共に、周囲空気に対する前記第2排出弁の連通を制御する第2空気弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記真空部が真空タンクを含み、前記真空タンクが内部と前記内部に水を注入するためのインジェクターとを有することを特徴とする請求項1に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。
- 複数のシリンダーであって、前記複数のシリンダーの各々は内部容積を有し、各シリンダーは蒸気室と前記蒸気室の境界を定めるピストンとを有し、前記ピストンは膨張位置と収縮位置との間で移動できる前記複数のシリンダーと、
前記膨張位置から前記収縮位置への前記ピストンの移動により定められる動力行程と、
前記収縮位置から前記膨張位置への前記ピストンの移動により定められる蒸気吸入行程と、
主真空タンクと、
前記動力行程中に前記主真空タンクに対する前記蒸気室の連通を制御する複数の第1弁と、
前記蒸気吸入行程中に前記蒸気室への蒸気の進入を制御する複数の第2弁と、
を備え、
前記複数のピストンは同期運動するよう連結され、
前記複数のシリンダーの一方における前記動力行程が前記複数のシリンダーの他方における前記ピストンを駆動して移動させ、
前記複数のシリンダーより下方に配置されて該複数のシリンダーに連通している凝縮液収集タンクと、
補助真空タンクと、
少なくとも1つの補助真空ポンプであって、前記補助真空ポンプは補助真空ポンプシリンダーと補助真空ポンプピストンとを有し、前記真空ポンプシリンダーの内部容積は前記複数のシリンダーすべての合計内部容積よりも十分に小さく、前記補助真空ポンプピストンは前記真空ポンプシリンダー内において第1位置と第2位置との間で縦方向に移動でき、前記補助真空ポンプピストンは同期運動するように前記複数のピストンに連結されている前記少なくとも1つの補助真空ポンプと、
前記少なくとも1つの補助真空ポンプと前記補助真空タンクとに連通した逆止弁であって、前記少なくとも1つの補助真空ポンプからの空気に対して前記補助真空タンクが連通するのを阻止する前記逆止弁と、
を備えることを特徴とする2ストローク蒸気真空エンジン。 - 前記複数のシリンダーが第1ピストンを有する第1シリンダーと第2ピストンを有する第2シリンダーとを含み、
前記第1ピストンに取り付けられた第1ピストンロッドと、
前記第2ピストンに取り付けられた第2ピストンロッドと、
前記第1ピストンと第2ピストンとを直線状に連結する連結器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の2ストローク蒸気真空エンジン。 - 2ストローク蒸気真空エンジンから凝縮液を除去する方法であって、前記蒸気真空エンジンは複数のシリンダーを備え、各シリンダーは蒸気室と前記蒸気室の境界を定めるピストンとを有し、前記ピストンは膨張位置と収縮位置との間で移動でき、動力行程は前記膨張位置から前記収縮位置までの前記ピストンの移動により定められ、蒸気吸入行程は前記収縮位置から前記膨張位置までの前記ピストンの移動により定められ、前記蒸気真空エンジンは真空部と、前記動力行程の間に前記真空部に対する前記蒸気室の連通を制御する複数の第1弁と、前記蒸気吸入行程の間に前記蒸気室への蒸気の進入を制御する複数の第2弁とを備え、複数の前記ピストンが同期運動するよう連結され、前記複数のシリンダーのうち一方における動力行程が前記複数のシリンダーのうちの他方におけるピストンを駆動して移動させ、前記方法が、
凝縮液収集タンク中の容積部を前記真空部との連通から密封する工程、
前記容積部を保持室に対して連通する工程、
前記容積部を収縮させる工程、
前記容積部中の凝縮液を前記保持室に移動させる工程、
前記保持室を前記容積部から密封する工程、
前記保持室を周囲空気に対して連通する工程、
凝縮液を前記保持室から排出する工程、
前記保持室を周囲空気から密封する工程、
前記保持室を前記容積部に対して連通する工程、及び
前記容積部を前記真空部に対して連通する工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 2ストローク蒸気真空エンジンから凝縮液を除去する方法であって、前記蒸気真空エンジンは複数のシリンダーを有し、各シリンダーは蒸気室と前記蒸気室の境界を定めるピストンとを有し、前記ピストンは膨張位置と収縮位置との間で移動でき、動力行程が前記膨張位置から前記収縮位置への前記ピストンの移動により定められ、蒸気吸入行程が前記収縮位置から前記膨張位置への前記ピストンの移動により定められ、前記蒸気真空エンジンは真空部と、前記動力行程の間に前記真空部に対する蒸気室の連通を制御する複数の第1弁と、前記蒸気吸入行程の間に前記蒸気室への蒸気の進入を制御する複数の第2弁とを備え、複数の前記ピストンは同期運動するよう連結され、前記複数のシリンダーのうち一方における動力行程が前記複数のシリンダーのうち他方における前記ピストンを駆動して移動させ、前記方法が、
前記真空部との連通に対して凝縮液収集タンク内の第1容積部を密封する工程であって、前記第1容積部は前記凝縮液収集タンクの内面とピストンとにより境界が定められる前記工程、
前記第1容積部を保持室に対して連通する工程、
前記真空部との連通に対して前記凝縮液収集タンク内の第2容積部を密封する工程であって、前記第2容積部は前記内面と前記ピストンとにより境界が定められる前記工程、
前記第2容積部を周囲空気に対して連通する工程、
前記第2容積部を膨張させると同時に前記第1容積部を収縮させる工程、
前記第1容積部内の凝縮液を前記保持室に移す工程、
前記保持室を前記第1容積部から密封する工程、
前記保持室を周囲空気に対して連通する工程、
前記凝縮液を前記保持室から排出する工程、
前記保持室を周囲空気から密封する工程、
前記第2容積部を周囲空気から密封する工程、
前記保持室を前記第1容積部に対して連通する工程、
前記第1容積部を前記真空部に対して連通する工程、及び
前記第2容積部を前記真空部に対して連通する工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 第1蒸気室と前記第1蒸気室の境界を定める第1ピストンとを有する第1シリンダーと、
第2蒸気室と前記第2蒸気室の境界を定める第2ピストンとを有する第2シリンダーと、
を備え、
前記第1ピストン及び第2ピストンは同期運動するよう連結され、
前記シリンダー各々における各ピストンは膨張位置と収縮位置との間で移動でき、前記膨張位置から前記収縮位置への移動が動力行程を定め、前記収縮位置から前記膨張位置への移動が蒸気吸入行程を定め、前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち一方における動力行程が前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち他方における蒸気吸入行程を同時に生じさせ、
前記シリンダー各々の動力行程の間、前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうちの一方の前記蒸気室の真空部に対する連通を制御する複数の弁を備え、
前記複数の弁がさらに、前記シリンダー各々の蒸気吸入行程の間、前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち一方の前記蒸気室への蒸気の進入を制御し、前記シリンダーのうち一方における動力行程が前記他方のシリンダーにおける蒸気吸入行程を駆動する、
ことを特徴とする蒸気真空エンジン。 - 前記第1ピストンに取り付けられた第1ピストンロッドと、
前記第2ピストンに取り付けられた第2ピストンロッドと、
前記第1ピストンと第2ピストンとを連結する連結器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。 - 前記第1ピストンロッドと第2ピストンロッドとが平行関係にて配置されることを特徴とする請求項18に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1ピストンロッドと第2ピストンロッドとが直線状に固定されることを特徴とする請求項18に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通が制御された蒸気供給源をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記蒸気供給源が少なくとも1つの太陽熱収集器からなることを特徴とする請求項21に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記複数の弁が前記蒸気供給源と前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通を制御するための複数の蒸気弁を含むことを特徴とする請求項21に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記蒸気吸入行程中に大気圧にほぼ等しい圧力を有する蒸気が前記蒸気室に入れられることを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通が制御された真空部をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記複数の弁が前記真空部と前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通を制御するための複数の真空弁を含むことを特徴とする請求項25に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通が制御された蒸気供給源と、
前記第1蒸気室及び第2蒸気室との連通が制御された真空部と、
をさらに備え、
前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち一方の前記蒸気吸入行程の間、前記一方のシリンダーの前記蒸気室は前記真空部に対して通常は閉じ、前記蒸気供給源に対して通常は開き、前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち他方の前記蒸気室は前記蒸気供給源に対して通常は閉じ、前記真空部に対して通常は開き、
前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち一方の前記動力行程の間、前記一方のシリンダーの前記蒸気室は前記蒸気供給源に対して通常は閉じ、前記真空部に対して通常は開き、前記第1シリンダー及び第2シリンダーのうち他方の前記蒸気室は前記真空部に対して通常は閉じ、前記蒸気供給源に対して通常は開く、
ことを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。 - 前記複数の弁が前記蒸気供給源から前記第1蒸気室への蒸気の導入を制御するための第1蒸気弁と、前記蒸気供給源から前記第2蒸気室への蒸気の導入を制御するための第2蒸気弁と、前記真空部と前記第1蒸気室との連通を制御するための第1真空弁と、前記真空部と前記第2蒸気室との連通を制御するための第2真空弁とを含むことを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1蒸気弁及び前記第2真空弁に連動接続された第1スイッチを備え、前記第1スイッチが第1状態と第2状態とを有し、前記第1状態では前記第1スイッチは前記第1蒸気弁と前記第2真空弁とを同時に開き、前記第2状態では前記第1スイッチは前記第1蒸気弁と前記第2真空弁とを同時に閉じ、
前記第2蒸気弁及び前記第1真空弁に連動接続された第2スイッチを備え、前記第2スイッチは第1状態と第2状態とを有し、前記第1状態では前記第2スイッチは前記第2蒸気弁と前記第1真空弁とを同時に開き、前記第2状態では前記第2スイッチが前記第2蒸気弁と前記第1真空弁とを同時に閉じ、
前記第1スイッチの状態を制御するための第1コントローラと、
前記第2スイッチの状態を制御するための第2コントローラとを備え、前記第2コントローラは前記第1コントローラに連結され、前記第1コントローラ及び第2コントローラは第1位置と第2位置との間で同時に移動でき、前記第1位置では前記第1スイッチは前記第1状態にあり、前記第2スイッチは前記第2状態にあり、前記第2位置では前記第1スイッチは前記第2状態にあり、前記第2スイッチは前記第1状態にあり、
前記連結器が前記コントローラに周期的に接触して前記コントローラを前記第1位置及び第2位置の一方から他方に移動させることを特徴とする請求項28に記載の蒸気真空エンジン。 - 前記第1蒸気室及び前記第2蒸気室との連通が制御された少なくとも1つの熱交換器をさらに備え、前記熱交換器が前記真空部に連通していることを特徴とする請求項17に記載の蒸気真空エンジン。
- 前記第1蒸気室及び前記第2蒸気室との連通が制御された少なくとも1つの膨張室をさらに備え、前記膨張室が前記少なくとも1つの熱交換器に連通していることを特徴とする請求項30に記載の蒸気真空エンジン。
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