JPH0447104A - 蒸気原動機 - Google Patents
蒸気原動機Info
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- JPH0447104A JPH0447104A JP15270690A JP15270690A JPH0447104A JP H0447104 A JPH0447104 A JP H0447104A JP 15270690 A JP15270690 A JP 15270690A JP 15270690 A JP15270690 A JP 15270690A JP H0447104 A JPH0447104 A JP H0447104A
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C20/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
- F01C20/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by varying the volume of the working chamber
- F01C20/20—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by varying the volume of the working chamber by changing the form of the inner or outlet contour of the working chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C20/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines
- F01C20/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines or engines characterised by using valves for controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、熱効率を向上させた蒸気原動機に係わり、特
に高効率、高比出力が要求される自動車エンジンの排熱
を利用した自動車搭載用、あるいは産業排熱を利用する
定置用の蒸気原動機に関するものである。
に高効率、高比出力が要求される自動車エンジンの排熱
を利用した自動車搭載用、あるいは産業排熱を利用する
定置用の蒸気原動機に関するものである。
（従来の技術）
ランキンサイクルをベースとする蒸気原動機は、凝縮液
をポンプ（給水ポンプ）で断熱圧縮して蒸発器（ボイラ
）へ送る工程、蒸発器で等圧加熱を行い動作ガス（過熱
蒸気）とする工程、膨脹機（タービン）でこれを断熱膨
脹させて仕事を得る工程、排気を凝縮器（復水器）で等
圧冷却させ凝縮器させる工程を有し、この工程を順次く
り返すことで機械的出力を得ている。
をポンプ（給水ポンプ）で断熱圧縮して蒸発器（ボイラ
）へ送る工程、蒸発器で等圧加熱を行い動作ガス（過熱
蒸気）とする工程、膨脹機（タービン）でこれを断熱膨
脹させて仕事を得る工程、排気を凝縮器（復水器）で等
圧冷却させ凝縮器させる工程を有し、この工程を順次く
り返すことで機械的出力を得ている。
これらの工程を行なう各機器は、第２図に示されるよう
に組合される。膨脹機１１０は作動子たるロータ１１５
により画定された膨張室１１４を有し、該膨張室１１４
は、蒸発器１１３からの動作ガスを受け、この動作ガス
を膨張させ、更に膨脂工程完了後の動作ガスを凝縮器１
１１へ送る働きをする。凝縮器１１１、ポンプ１１２と
蒸発器１１３とは図示の如く直列に連結させる。
に組合される。膨脹機１１０は作動子たるロータ１１５
により画定された膨張室１１４を有し、該膨張室１１４
は、蒸発器１１３からの動作ガスを受け、この動作ガス
を膨張させ、更に膨脂工程完了後の動作ガスを凝縮器１
１１へ送る働きをする。凝縮器１１１、ポンプ１１２と
蒸発器１１３とは図示の如く直列に連結させる。
蒸発器１１３で圧縮凝縮液を等圧加熱させて動作ガス（
過熱蒸気）を得るための熱源を、産業廃熱や自動車エン
ジンの廃熱に求めている。
過熱蒸気）を得るための熱源を、産業廃熱や自動車エン
ジンの廃熱に求めている。
この種の蒸気原動機の理論熱効率は、膨張室への動作ガ
スの初圧と初湯を高め、凝縮器への排圧を低めればよい
。
スの初圧と初湯を高め、凝縮器への排圧を低めればよい
。
（本発明が解決しようとする課題）
蒸発器への廃熱量等の変化によって、膨脹機へ供給され
る動作ガスの圧力や温度状態が常時変っているにも拘ら
ず、これ迄は、膨張過程前後の圧力比率が一定であった
。このため、膨張室から凝縮器へ戻される膨張過程終了
後の動作ガスの圧力が自由に変更できず、凝縮器内の圧
力を膨脹機から吐出された動作ガスの圧力が適合しない
。云い換えれば、たとえば、外気温度が下がって、この
外気温度に対応する飽和蒸気圧も下がっているにも拘ら
ず、この飽和蒸気圧以上の動作ガスが膨脹機より凝縮器
内に吸入され、動作ガスが充分な膨張仕事をしないうち
に膨脹機から吐出されるため、単位流量当たりの膨張仕
事量が低下し、システム全体の効率を下げている。
る動作ガスの圧力や温度状態が常時変っているにも拘ら
ず、これ迄は、膨張過程前後の圧力比率が一定であった
。このため、膨張室から凝縮器へ戻される膨張過程終了
後の動作ガスの圧力が自由に変更できず、凝縮器内の圧
力を膨脹機から吐出された動作ガスの圧力が適合しない
。云い換えれば、たとえば、外気温度が下がって、この
外気温度に対応する飽和蒸気圧も下がっているにも拘ら
ず、この飽和蒸気圧以上の動作ガスが膨脹機より凝縮器
内に吸入され、動作ガスが充分な膨張仕事をしないうち
に膨脹機から吐出されるため、単位流量当たりの膨張仕
事量が低下し、システム全体の効率を下げている。
逆に外気温が上昇して、この外気温に対応する飽和蒸気
圧が上昇しているにも拘わらず、この飽和蒸気圧以下の
動作ガスが膨脹機により吐出されは る場合には、膨脹機内で負のトルク南発生して取り出せ
る膨張仕事が低下して、蒸気原動機全体の効率を下げる
。
圧が上昇しているにも拘わらず、この飽和蒸気圧以下の
動作ガスが膨脹機により吐出されは る場合には、膨脹機内で負のトルク南発生して取り出せ
る膨張仕事が低下して、蒸気原動機全体の効率を下げる
。
それ故に、本発明は前述した従来技術の不具合を解消さ
せることを解決すべき課題とする。
せることを解決すべき課題とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、前述した課題を解決するために、膨張過程終
了後の膨脹機からの動作ガスの状態を、外気温で定まる
凝縮器内の動作ガスの状態とほぼ同じとするために、蒸
発器からの動作ガスの実際の温度や圧力状態および外気
温度に応じて、バルブ機構によりこの動作ガスの膨張室
での断熱膨脹の開始時期を調整するという基本的考えを
採用する。
了後の膨脹機からの動作ガスの状態を、外気温で定まる
凝縮器内の動作ガスの状態とほぼ同じとするために、蒸
発器からの動作ガスの実際の温度や圧力状態および外気
温度に応じて、バルブ機構によりこの動作ガスの膨張室
での断熱膨脹の開始時期を調整するという基本的考えを
採用する。
上記技術的課題を達成するために講じた本発明による技
術的手段は、まず蒸発器から膨脹機の膨張室へと動作ガ
スを導く通路に該通路を開閉作動するバルブ機構を設け
、膨脹室内で動作ガスが断熱膨脹を開始する時期を制御
することであり、更には、凝縮器内の動作ガス圧力（又
は膨張室と凝縮器との間の通路の動作ガス圧力）を検出
するセンサーを設け、膨張室の膨脹過程終了時の動作ガ
ス圧力（又は気化器と膨張室との間の通路内の動作ガス
圧力より換算される）と凝縮器内の動作ガス圧力（又は
温度より換算される圧力）とが等しくなり高効率な膨張
作動をなすよう、又は動作ガスの供給量を増加し、比出
力を増すよう膨張室への動作ガスの供給をバルブ機構に
て制御することである。
術的手段は、まず蒸発器から膨脹機の膨張室へと動作ガ
スを導く通路に該通路を開閉作動するバルブ機構を設け
、膨脹室内で動作ガスが断熱膨脹を開始する時期を制御
することであり、更には、凝縮器内の動作ガス圧力（又
は膨張室と凝縮器との間の通路の動作ガス圧力）を検出
するセンサーを設け、膨張室の膨脹過程終了時の動作ガ
ス圧力（又は気化器と膨張室との間の通路内の動作ガス
圧力より換算される）と凝縮器内の動作ガス圧力（又は
温度より換算される圧力）とが等しくなり高効率な膨張
作動をなすよう、又は動作ガスの供給量を増加し、比出
力を増すよう膨張室への動作ガスの供給をバルブ機構に
て制御することである。
本発明は、より具体的には、動作ガスを断熱膨脹させて
機械的仕事を得る膨脹機１０、膨脹機から排出された動
作ガスを等圧冷却させて凝縮させる凝縮器１１、凝縮器
からの凝縮液を断熱圧縮するポンプ１２、ポンプからの
凝縮液を等圧加熱を行い過熱蒸気たる動作ガスとする蒸
発器１３、蒸発器と膨脹機の膨張室１４とを第１のバル
ブ機構１６．１６’を介して連結させる通路３３，３３
、および膨脹機の膨張室と凝縮機とを第２のバルブ機構
を介して連結させる通路３４．３４とを有し、第１のバ
ルブ機構により膨脹室内での動作ガスの断熱膨脹開始時
期を調整する蒸気原動機を提供する。
機械的仕事を得る膨脹機１０、膨脹機から排出された動
作ガスを等圧冷却させて凝縮させる凝縮器１１、凝縮器
からの凝縮液を断熱圧縮するポンプ１２、ポンプからの
凝縮液を等圧加熱を行い過熱蒸気たる動作ガスとする蒸
発器１３、蒸発器と膨脹機の膨張室１４とを第１のバル
ブ機構１６．１６’を介して連結させる通路３３，３３
、および膨脹機の膨張室と凝縮機とを第２のバルブ機構
を介して連結させる通路３４．３４とを有し、第１のバ
ルブ機構により膨脹室内での動作ガスの断熱膨脹開始時
期を調整する蒸気原動機を提供する。
（作 用）
上記技術的手段は要約すると次のように作用する。
本発明では、動作ガス供給停止バルブ（第１のバルブ機
構）を閉じる時期を変えることにより、膨脹機に流入す
る動作ガスの断熱膨脹←期間を調整し、膨張後の動作ガ
スの圧力を、外気温度で定まる凝縮器内部の圧力に等し
くする。又、本発明では、蒸発器への高熱入力時即ちエ
ネルギー源の熱エネルギー量が増加すると、動作ガス供
給停止バルブを閉じる時期を遅らせ、膨脹室内をその分
裂時間高圧とし、膨脹機内の回転子（ローター）から取
り出せるトルクを大きくできる。云い換えれば、本発明
の原動機は、エネルギー源としての熱量が充分供給され
ない時は限られたエネルギー源から効率よく大きな出力
を取り出し、エネルギー源としての熱量が充分供給され
るなら、必要なトルクをより小さな原動機から発生させ
る作用をなす。
構）を閉じる時期を変えることにより、膨脹機に流入す
る動作ガスの断熱膨脹←期間を調整し、膨張後の動作ガ
スの圧力を、外気温度で定まる凝縮器内部の圧力に等し
くする。又、本発明では、蒸発器への高熱入力時即ちエ
ネルギー源の熱エネルギー量が増加すると、動作ガス供
給停止バルブを閉じる時期を遅らせ、膨脹室内をその分
裂時間高圧とし、膨脹機内の回転子（ローター）から取
り出せるトルクを大きくできる。云い換えれば、本発明
の原動機は、エネルギー源としての熱量が充分供給され
ない時は限られたエネルギー源から効率よく大きな出力
を取り出し、エネルギー源としての熱量が充分供給され
るなら、必要なトルクをより小さな原動機から発生させ
る作用をなす。
本発明の作用をより詳しく説明する。
凝縮器内の動作ガス圧力あるいは温度をセンサーにより
検出する。これらの情報は、圧力の場合は直接、温度の
場合は既知の動作ガス飽和蒸気圧曲線を用いて圧力に変
換後、コントロールユニットにＰ□７として読み取られ
る。即ち、大気温度等の変化による動作ガスの圧力や温
度変化もコントロールユニットに記録される。
検出する。これらの情報は、圧力の場合は直接、温度の
場合は既知の動作ガス飽和蒸気圧曲線を用いて圧力に変
換後、コントロールユニットにＰ□７として読み取られ
る。即ち、大気温度等の変化による動作ガスの圧力や温
度変化もコントロールユニットに記録される。
一方、膨脹機内の膨張過程終了直後の圧力ＰＬ。
は圧力センサーで直接読み取られる。ところでこの圧力
ＰＬ。は膨張室入口圧力Ｐ□８と膨張室への動作ガス供
給閉鎖角度θ。で決定され、次式の関係を満たす。尚、
動作ガス供給閉鎖角度θ。は、回転子（ローター）の中
心Ｏ′の膨脹機ハウジングの中心０に対する角度（回転
子が上死点にある時を基点とする）であり、回転子の１
つの側面は元の位置に戻るまでθは１０８０″回転する
ことになる。
ＰＬ。は膨張室入口圧力Ｐ□８と膨張室への動作ガス供
給閉鎖角度θ。で決定され、次式の関係を満たす。尚、
動作ガス供給閉鎖角度θ。は、回転子（ローター）の中
心Ｏ′の膨脹機ハウジングの中心０に対する角度（回転
子が上死点にある時を基点とする）であり、回転子の１
つの側面は元の位置に戻るまでθは１０８０″回転する
ことになる。
Ｐ Ｌ。＝ Ｐ ｍａｗ×（（ＶＭ ＋ＶＨ（１−ＣＯ
３（２θ、／３））／２）／ ｆＶｇ＋ＶＨ）） ｋ（
１） ここでＶＨ：膨張室の死容積 ＶＭ ：膨張室の可変容積 に： 動作ガスの両比熱比 すなわち動作ガス供給閉鎖角度θ。を変えることにより
ＰＬ′を制御することができる。ＰＬ′がＰヨ、７より
大きい時はコントロールユニ７）によりθ。を小さくす
るようバルブの閉鎖時期は早められ、逆にＰＬ。がＰ。
３（２θ、／３））／２）／ ｆＶｇ＋ＶＨ）） ｋ（
１） ここでＶＨ：膨張室の死容積 ＶＭ ：膨張室の可変容積 に： 動作ガスの両比熱比 すなわち動作ガス供給閉鎖角度θ。を変えることにより
ＰＬ′を制御することができる。ＰＬ′がＰヨ、７より
大きい時はコントロールユニ７）によりθ。を小さくす
るようバルブの閉鎖時期は早められ、逆にＰＬ。がＰ。
８、より小さいときは、θ。
を大きくするようバルブ閉鎖時期は遅らされる。
こうしてｐ、、、、＝ｐＬＯとなるよう、バルブ機構に
よって膨張室への動作ガスの供給は制御され、最大効率
の動力が得られる。
よって膨張室への動作ガスの供給は制御され、最大効率
の動力が得られる。
ところで、θ。を変えると効率ηが制御できること、ま
た、最大効率の動力がＰ 、、１ｎ−Ｐ Ｌ”で得られ
ることは以下に示される。
た、最大効率の動力がＰ 、、１ｎ−Ｐ Ｌ”で得られ
ることは以下に示される。
第３図で、高温熱＃１００°Ｃ，凝縮温度５０（”Ｃ）
では、θ。を変えると■−η（θ。）の曲線で示される
ように効率η（θ。）が変化する。ところで、この時の
最大効率を与えるθ。は１２２（”Ｃ）であり、膨張過
程終了直後の圧力Ｐ、。は（１）弐より約２．５ （ｂ
ａｒ） と計算される。一方、凝縮温度５０（Ｃ）に
対応するこの動作ガスの飽和蒸気圧曲線から求められる
臨界圧力（即ち、凝縮器圧力Ｐ□ｒ）はやはり２．５
（ｂａｒ）で前述のＰ、′と一致することになる。同様
に、外気温の時下に伴い、凝縮温度が２５（“Ｃ）にな
ると効率は■−η（θ。）に示されるように変化する。
では、θ。を変えると■−η（θ。）の曲線で示される
ように効率η（θ。）が変化する。ところで、この時の
最大効率を与えるθ。は１２２（”Ｃ）であり、膨張過
程終了直後の圧力Ｐ、。は（１）弐より約２．５ （ｂ
ａｒ） と計算される。一方、凝縮温度５０（Ｃ）に
対応するこの動作ガスの飽和蒸気圧曲線から求められる
臨界圧力（即ち、凝縮器圧力Ｐ□ｒ）はやはり２．５
（ｂａｒ）で前述のＰ、′と一致することになる。同様
に、外気温の時下に伴い、凝縮温度が２５（“Ｃ）にな
ると効率は■−η（θ。）に示されるように変化する。
このときの最大効率を与えるθ。は８２（”Ｃ）で、膨
張過程終了直後の圧力ＰＬ。は約１．３ （ｂａｒ）
となる。これは、凝縮温度２５（”Ｃ）から求まる臨
界圧力約１．２ （ｂａｒ）とほぼ一致する。
張過程終了直後の圧力ＰＬ。は約１．３ （ｂａｒ）
となる。これは、凝縮温度２５（”Ｃ）から求まる臨
界圧力約１．２ （ｂａｒ）とほぼ一致する。
バンケル式自転ロータ膨脹機のように膨脹室内部の圧力
測定が難しい時は、同じく式（１）により膨脹機入口の
圧力Ｐ ＋ｍａｘ及び動作ガス供給閉鎖角度θ。からＰ
Ｌ（ｌを推定でき、バルブの制御は上述と同様となる。
測定が難しい時は、同じく式（１）により膨脹機入口の
圧力Ｐ ＋ｍａｘ及び動作ガス供給閉鎖角度θ。からＰ
Ｌ（ｌを推定でき、バルブの制御は上述と同様となる。
（実施例）
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
第１図において、凝縮器１１、ポンプ１２、蒸発器１３
、膨脹機１０は、通路３１．３２．３３．３４によって
連結される。膨脹機１０内には移動子であるロータ１５
が配され、膨張室１４を形成する。ロータ１５は出力軸
に連結される。蒸発器１３から膨脹機ＩＯに通ずる通路
３３及び膨脹機１０から凝縮器１１に通ずる通路３４に
は、第１のバルブ機構１６．１６′と第２のバルブ機構
１７．１７′が設けられ、通路３３．３４の開閉を行う
。コントロールユニット２０は、上述の各バルブ機構１
６．１６’ １７．１７′を開閉動作する機能、凝縮
器１１内のガス圧又は温度を検知するセンサー２１、及
び膨脹機」０に設けられ膨張室１４内のガス圧力を検出
するセンサー２３からの信号を比較演算する機能、ロー
タ１５の位置状態を検出するセンサー２３′や蒸発器１
３から膨脹機１０に通じる通路３３内に設けられ膨張室
１４へ流入するガス圧力を検出するセンサー２２からの
信号を受信する機能、及びこれらの機能を総合的に関連
制御する機能からなる。
、膨脹機１０は、通路３１．３２．３３．３４によって
連結される。膨脹機１０内には移動子であるロータ１５
が配され、膨張室１４を形成する。ロータ１５は出力軸
に連結される。蒸発器１３から膨脹機ＩＯに通ずる通路
３３及び膨脹機１０から凝縮器１１に通ずる通路３４に
は、第１のバルブ機構１６．１６′と第２のバルブ機構
１７．１７′が設けられ、通路３３．３４の開閉を行う
。コントロールユニット２０は、上述の各バルブ機構１
６．１６’ １７．１７′を開閉動作する機能、凝縮
器１１内のガス圧又は温度を検知するセンサー２１、及
び膨脹機」０に設けられ膨張室１４内のガス圧力を検出
するセンサー２３からの信号を比較演算する機能、ロー
タ１５の位置状態を検出するセンサー２３′や蒸発器１
３から膨脹機１０に通じる通路３３内に設けられ膨張室
１４へ流入するガス圧力を検出するセンサー２２からの
信号を受信する機能、及びこれらの機能を総合的に関連
制御する機能からなる。
上記構成により、大気温度が変化し凝縮１ｕ１１内の動
作ガス圧力又は温度が変化すると、センサー２１により
感知されたその圧力又は温度信号は制御回路２０内に送
られる。一方、膨脹機ｌＯに設けられたセンサー２３で
感知された膨張室１４内の動作ガス圧力信号もコントロ
ールユニット２０内に送られる。更に場合によってはロ
ータ１５０回転位置状態を知らせる信号もセンサー２３
′より、又、蒸発器１３と膨脹機１０の膨張室１４とを
連結する通路３３内に設けられたセンサー２２により感
知された膨脹機入口動作ガス圧力信号もセンサー２２に
よりコントロールユニット２０内に送られる０以上の信
号から、膨張室１４内の動作ガスの膨張終了時圧力が凝
縮器１１内勤作ガス圧力に等しくなるよう各バルブ機構
１６．１６′１７．１７′に開閉調整信号を送り、供給
ガス量を調整する。これにより、膨脹機１０は最大効率
の膨張作動を行う。
作ガス圧力又は温度が変化すると、センサー２１により
感知されたその圧力又は温度信号は制御回路２０内に送
られる。一方、膨脹機ｌＯに設けられたセンサー２３で
感知された膨張室１４内の動作ガス圧力信号もコントロ
ールユニット２０内に送られる。更に場合によってはロ
ータ１５０回転位置状態を知らせる信号もセンサー２３
′より、又、蒸発器１３と膨脹機１０の膨張室１４とを
連結する通路３３内に設けられたセンサー２２により感
知された膨脹機入口動作ガス圧力信号もセンサー２２に
よりコントロールユニット２０内に送られる０以上の信
号から、膨張室１４内の動作ガスの膨張終了時圧力が凝
縮器１１内勤作ガス圧力に等しくなるよう各バルブ機構
１６．１６′１７．１７′に開閉調整信号を送り、供給
ガス量を調整する。これにより、膨脹機１０は最大効率
の膨張作動を行う。
尚、第２のバルブ機構１７．１７′は、膨張室１４内で
断熱膨脹した動作ガスを凝縮器１１に周期的に送り出す
、即ち、膨張室１４が最大容積（θ＝２７０°の時）に
なる所で第２のバルブ機構が開となり、膨張室１４が最
小容積（θ＝５４０”の時）となる所で第２のバルブ機
構が閉となる。
断熱膨脹した動作ガスを凝縮器１１に周期的に送り出す
、即ち、膨張室１４が最大容積（θ＝２７０°の時）に
なる所で第２のバルブ機構が開となり、膨張室１４が最
小容積（θ＝５４０”の時）となる所で第２のバルブ機
構が閉となる。
本例で使用される動作ガス即ち動作媒体としては水、フ
レオン等が用いられる。
レオン等が用いられる。
本発明は、上述の機構に更に、蒸発器１３に供給される
熱入力を測定するセンサー２４を蒸発器１３に取付け、
このセンサー２４からの熱入力信号を受信し、前述の制
御機能と共に膨脹機１０を制御することも可能である。
熱入力を測定するセンサー２４を蒸発器１３に取付け、
このセンサー２４からの熱入力信号を受信し、前述の制
御機能と共に膨脹機１０を制御することも可能である。
すなわち、低熱入力時には上述の如く最大効率の膨張作
動をなすようコントロールユニット２０はパル７”１ｌ
ｉｌ１６．１６ ’１７．１７′を調整するが、高熱入
力時には、バルブが遅れて閉鎖するよう、すなわち膨張
室１４内に、より多量の動作ガスを供給するようコント
ロールユニット２０はパル７’ｌｌ構１６．１６ ’１
７．１７′を調整する。これにより膨脹機１０は最大効
率は得られないが多量の動力を取り出すことが可能とな
る。
動をなすようコントロールユニット２０はパル７”１ｌ
ｉｌ１６．１６ ’１７．１７′を調整するが、高熱入
力時には、バルブが遅れて閉鎖するよう、すなわち膨張
室１４内に、より多量の動作ガスを供給するようコント
ロールユニット２０はパル７’ｌｌ構１６．１６ ’１
７．１７′を調整する。これにより膨脹機１０は最大効
率は得られないが多量の動力を取り出すことが可能とな
る。
第４図は効率η及び動力出力Ｐの動作ガス供給閉鎖角度
θ。に対する変化を示した一例である。
θ。に対する変化を示した一例である。
θ。を１８０°程度まで遅らせると効率ηは７％強に低
下するが、出力Ｐ自身は４．２ＫＷ（θ。＝１１０°で
は２．６ＫＷ）に増大することが示される。
下するが、出力Ｐ自身は４．２ＫＷ（θ。＝１１０°で
は２．６ＫＷ）に増大することが示される。
尚、膨脹機１０として、実施例はロータリー式を使用し
ているが、往復ピストン式（移動子はピストン）を利用
することも可能である。
ているが、往復ピストン式（移動子はピストン）を利用
することも可能である。
本発明は例えば自動車エンジン排気ガス熱エネルギーの
ように運転状態により利用できる熱エネルギーが変動す
る時、排熱エネルギーが少ない時は通路の開度状態を短
く設定しく例えば上死点後１１０”で通路は閉鎖される
）効率を上げることで、限られた熱エネルギーから最大
の動力を取り出せるようにし、排熱エネルギーが多い時
は通路の開度状態を長く設定しく例えば上死点後１８０
０で通路は閉鎖される）限られたエンジン回転数で多量
の動力を取り出すことができる。
ように運転状態により利用できる熱エネルギーが変動す
る時、排熱エネルギーが少ない時は通路の開度状態を短
く設定しく例えば上死点後１１０”で通路は閉鎖される
）効率を上げることで、限られた熱エネルギーから最大
の動力を取り出せるようにし、排熱エネルギーが多い時
は通路の開度状態を長く設定しく例えば上死点後１８０
０で通路は閉鎖される）限られたエンジン回転数で多量
の動力を取り出すことができる。
第１図は本発明に係わる蒸気原動機システムのスケマチ
ック図、第２図は従来技術のスケマチック図、第３図は
本発明に係わる蒸気原動機システムの効率−動作ガス供
給閉鎖角度特性図、第４図は本発明に係わる蒸気原動機
システムの出力及び効率−動作ガス供給閉鎖角度特性図
である。 図中 １０・・・膨脹機、１１・・・凝縮器、１２−ポ
ンプ、１３・・−蒸発器、１４−膨張室、１５−ロータ
（移動子）、１６．１６’ 、 １７．１７’ −・バ
ルブ機構、２０・・−コントロールユニット、２１−ガ
ス圧又は温度センサー、２２．２３−ガス圧センサー位
置センサー、 ４−熱入力センサー ３１゜ ３２゜ ３３゜ ３４−通路。
ック図、第２図は従来技術のスケマチック図、第３図は
本発明に係わる蒸気原動機システムの効率−動作ガス供
給閉鎖角度特性図、第４図は本発明に係わる蒸気原動機
システムの出力及び効率−動作ガス供給閉鎖角度特性図
である。 図中 １０・・・膨脹機、１１・・・凝縮器、１２−ポ
ンプ、１３・・−蒸発器、１４−膨張室、１５−ロータ
（移動子）、１６．１６’ 、 １７．１７’ −・バ
ルブ機構、２０・・−コントロールユニット、２１−ガ
ス圧又は温度センサー、２２．２３−ガス圧センサー位
置センサー、 ４−熱入力センサー ３１゜ ３２゜ ３３゜ ３４−通路。
Claims (5)
- （１）動作ガスを断熱膨脹させて機械的仕事を得る膨脹
機１０、膨脹機から排出された動作ガスを等圧冷却させ
て凝縮させる凝縮器１１、凝縮器からの凝縮液を断熱圧
縮するポンプ１２、ポンプからの凝縮液を等圧加熱を行
い過熱蒸気たる動作ガスとする蒸発器１３、蒸発器と膨
脹機の膨脹室１４とを第１のバルブ機構１６，１６′を
介して連結させる通路３３，３３、および膨脹機の膨脹
室と凝縮機とを第２のバルブ機構を介して連結させる通
路３４，３４とを有し、第１のバルブ機構により膨脹室
内での動作ガスの断熱膨脹開始時期を調整する蒸気原動
機。 - （２）凝縮器内の動作ガス圧力と膨脹機内での膨脹過程
終了時の動作ガス圧力とをほぼ等しくさせるため、コン
トロールユニットが第１のバルブ機構の開閉を制御する
請求項（１）の蒸気原動機。 - （３）凝縮器１１内の動作ガス圧力又は温度を検出する
センサー２１及び膨張室１４内の動作ガス圧力又は通路
３３の動作ガス圧力を検出するセンサー２２を有し、膨
張室１４又は通路３３内の動作ガス圧力より換算される
膨張過程終了時の動作ガス圧力と凝縮器１１内の動作ガ
ス圧力又は温度より換算される圧力とが等しくなり高効
率な膨張作動をなすよう、コントロールユニットにより
膨張室１４への動作ガスの供給をバルブ機構１６，１６
′にて制御してなる請求項（２）の蒸気原動機。 - （４）コントロールユニットが蒸発器への熱入力に応じ
た信号を受け、蒸発器への低熱入力時には前記高効率な
膨張作動を成すよう、また、蒸発器への高熱入力時には
前記高効率な膨張作動を無視して第１のバルブ機構の閉
鎖時期を遅延させて膨張室への動作ガスの供給量を増加
させるように第１のバルブ機構を開閉制御する請求項（
３）記載の蒸気原動機。 - （５）蒸発器１３に供給される熱入力を測定するセンサ
ー２４を有する請求項（４）の蒸気原動機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2152706A JP2511176B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸気原動機 |
| DE19914119242 DE4119242C2 (de) | 1990-06-13 | 1991-06-11 | Dampfkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2152706A JP2511176B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸気原動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0447104A true JPH0447104A (ja) | 1992-02-17 |
| JP2511176B2 JP2511176B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=15546373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2152706A Expired - Lifetime JP2511176B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸気原動機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511176B2 (ja) |
| DE (1) | DE4119242C2 (ja) |
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| JP2017008762A (ja) * | 2015-06-18 | 2017-01-12 | 伸郎 池永 | 外燃式ロータリーエンジン |
| JP2017066918A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 日野自動車株式会社 | 廃熱回収装置 |
| JP2019039433A (ja) * | 2018-10-29 | 2019-03-14 | 伸郎 池永 | 外燃式ロータリーエンジン |
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| WO2009005480A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Vavrus Vladimir | Steam engine with rotating piston and the manner of cooling and lubricating thereof |
| SK288056B6 (sk) | 2009-07-06 | 2013-03-01 | Jan Tuna | Valves for steam engine with rotary piston and their drive |
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| JPS5848706A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-03-22 | Toshiba Corp | ランキンサイクル装置 |
| JPS61123704A (ja) * | 1984-11-21 | 1986-06-11 | Hitachi Ltd | タ−ビン負荷低減装置 |
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| DE1049155B (de) * | 1954-09-17 | 1959-01-22 | Nsu Werke Ag | Kraftmaschine, die aus einem Verbrennungsmotor und einem Dampfmotor besteht |
| DE2838670A1 (de) * | 1978-09-05 | 1980-03-13 | Klaus Krismer | Dampfkraftanlage |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP2152706A patent/JP2511176B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-06-11 DE DE19914119242 patent/DE4119242C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4119242A1 (de) | 1992-02-06 |
| JP2511176B2 (ja) | 1996-06-26 |
| DE4119242C2 (de) | 1994-02-10 |
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