(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー内に、制御用ピストン及びポンプピストンを取り付けたポンププランジャーが装着され、このポンププランジャーの往復移動により逆止弁の作用と共に水の吸引、吐出を行うポンプにおいて、
前記シリンダー内に前記ポンププランジャーを水の吸引側へ移動させるバネと、水の吐出側へ移動させる作動部材を配設し、前記作動部材は原動機の回転に対応して往復移動するようにすると共に、作動部材とポンププランジャーとは離接自在とし、
前記バネのバネ圧は、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に追随して移動し、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に遅延して移動するような大きさとし、
シリンダーへの流入室への流入路には圧力調整弁を付設し、
前記シリンダーは、制御用ピストン装着部を大径とし、ポンプピストン装着部を小径とした、ボイラー用給水ポンプ
【請求項２】
ポンププランジャーの上部に形成されたフランジとシリンダーの段部との間にバネが配設され、
制御用ピストンは、シリンダーの内径よりも小径とした受け板と、受け板と前記ポンププランジャーのフランジとの間に配設した圧縮リングとで構成され、
前記受け板には透孔が設けられ、
前記圧縮リングが前記ポンププランジャーのフランジに密着したときにフランジと圧縮リングとによってシリンダーが閉塞され、圧縮リングが受け板に密着したときに、フランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、受け板の透孔によって流路が形成されるようにした、
請求項１記載のボイラー用給水ポンプ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、特に動力発生用ボイラーに適した、蒸気原動機用給水ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動力発生用ボイラーは使用蒸気の圧力温度が高く、負荷の変化に対してボイラー内に供給する水量の制御は、蒸発量及び燃焼制御と関連して複雑な数値情報を用い、高価な設備と高度な制御技術によって行なわれている。
貫流ボイラーは始動時間が短くてすみ構造も簡単なので小規模な設備に向いている。しかしながら、負荷に対する必要蒸発量と同等の水を正確に制御して供給しないと蒸発量や圧力の変動が大きく、出力の安定性が低い。またボイラーの空焚きなどによる水管の異常過熱などの問題が発生する。これを克服するためには大型のプラントと同様の水量制御装置を備える必要があり、水量制御が民生向けの小規模蒸気動力プラントの実現の障壁となっている。
【０００３】
また、ボイラーに供給する水（気液２相で取り扱われる熱機関であれば水に限定されずフロンなどの液化ガスも含まれる。）を圧送するポンプは、出力される原動機に直接連結されて駆動される形態が最も構造的に簡単で耐久性も高いとされているが、この構造においては負荷の大きさや負荷変動によって供給水量を制御しなければならない。
ここで単純に原動機１回転当たり定量の水を圧送するポンプを原動機に直結した状態で運転すると、負荷の変化が生じたときに供給水量が対応せず、原動機の運転にトラブルが生じ、安定した運転が困難である。
すなわち、負荷が急に軽くなった場合には原動機の回転数が急激に上昇し、単位時間あたりの水の供給量も増加するために、ボイラー温度での出力低減制御が間に合わず、十分な蒸発能力がある場合にはボイラー圧力の上昇と共に原動機の回転数が暫時上昇し、規定の回転数以上まで上昇して制御不能な状態となったり、蒸気安全弁が働くことによってエネルギーロスが生じ、次の段階ではボイラー温度が低下し、給水量が相対的に過大となって蒸発能力が低下するにもかかわらず原動機が慣性により高速で回転していると、ポンプは原動機の回転数に対応した水を供給しつづけるので、ボイラーや原動機内が飽和水で水浸しの状態となって全体が運転を停止してしまう。
一方、負荷が急に増加した場合には、ボイラーには原動機の回転数に対応した量の水しか供給されないので、熱の供給が十分にあっても必用蒸気量が発生せず、蒸気温度が規定以上に上昇して原動機に悪影響を与えると共に、出力が低下して原動機の回転数が下がり、ボイラーは空炊き状態となり危険が生じる恐れがある。また、必要蒸気量が発生しないことから回転数の一層の低下により供給される水の量はますます減少し、その結果出力がさらに低下して負荷に追随できなくなり、原動機が停止してしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、原動機のボイラーなどに給水するポンプにおいて給水量を負荷による原動機の回転数に応じて自動的に制御して、高負荷により原動機の回転数が低下した場合は給水量が増加して機関出力を補償し、低負荷により回転数が増加したときには給水量が減少して機関出力を低減できるようにし、複雑な制御装置によって給水ポンプの回転数を制御することなく、上記問題点を解消し、所定の回転数と出力を安定して取り出せるようにしたものである。
なお、この発明は原動機と給水ポンプとを直結したときに最も構成が簡易となり効果を発揮するが、原動機と給水ポンプとは直結せずに別の動力で駆動させてもよい。
前記「直結」とは、給水ポンプが原動機の出力回転軸、クランク、減速機を介して連結され、給水ポンプの回転数が原動機の回転数と比例又は同期し、その回転比率が変化しないことをいうものである。
そして、直結式でない場合は、ポンプを駆動する電動機の回転数を原動機の回転数によって制御して、原動機の回転数に対応してポンプの回転数が変化するようにしたり、原動機とポンプとの間に介在させた減速機の減速比を原動機の回転数に対応して変化させてポンプの回転数を制御する手段などが考えられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のボイラー用給水ポンプは、シリンダー内に、制御用ピストン及びポンプピストンを取り付けたポンププランジャーが装着され、このポンププランジャーの往復移動により逆止弁の作用と共に水の吸引、吐出を行うポンプにおいて、前記シリンダー内に前記ポンププランジャーを水の吸引側へ移動させるバネと、水の吐出側へ移動させる作動部材を配設し、前記作動部材は原動機の回転に対応して往復移動するようにすると共に、作動部材とポンププランジャーとは離接自在とし、前記バネのバネ圧は、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に追随して移動し、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが前記作動部材の移動に遅延して移動するような大きさとしたものである。
前記シリンダーへの流入室への流入路には圧力調整弁を付設すると共に、前記シリンダーは、制御用ピストン装着部を大径とし、ポンプピストン装着部を小径とする。
請求項２の発明は、ポンププランジャーの上部に形成されたフランジとシリンダーの段部との間にバネを配設し、制御用ピストンは、シリンダーの内径よりも小径とした受け板と、受け板と前記ポンププランジャーのフランジとの間に配設した圧縮リングとで構成し、前記受け板には透孔を設け、前記圧縮リングが前記ポンププランジャーのフランジに密着したときにフランジと圧縮リングとによってシリンダーが閉塞され、圧縮リングが受け板に密着したときに、フランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、受け板の透孔によって流路が形成されるようにしたものである。
【０００６】
図１はこの発明の基本原理を示すものである。
シリンダー２の上部に制御用ピストン１２が装着してあり、この制御用ピストン１２はバネ１４によって上方へ付勢され、制御用ピストン１２の下方が流入室２６としてある。
前記制御用ピストン１２は原動機の回転に対応した速さで往復する作動部材によって強制的に下方へ移動し、バネ１４の力で上昇するようにしてある。このバネ力は流入する水の水圧と前記作動部材のサイクルを勘案して決定する。
【０００７】
前記制御用ピストン１２の下方にはポンププランジャー１１を介してポンプピストン２０が取り付けてあり、ポンプピストン２０の下方がポンプ室となる。
図中、符号２７は圧力調整弁、２８ないし３０は逆止弁である。
【０００８】
【作用】
この発明の水の流れを図１に基づいて説明すると、制御用ピストン１２が上昇すると流入室が減圧され、流入室２６に水が流入する。このときポンプピストン２０も上昇してポンプ室が減圧されるので、逆止弁２９を経て水が流入する。
制御用ピストンが下降するとき、ポンプピストン２０も下降するのでポンプ室の水は逆止弁３０を経てボイラーへ給水される。流入室内の水は逆止弁２８を経て排出される。
上記のように、制御用ピストンを作動させるための水の流れと給水される水の流れとは完全に分離すると、流入室における気泡の発生やキャビテーションがボイラーに給水される水に影響を与えることがない。また、制御用ピストンを作動させるために、水以外のキャビテーションが生じにくい流体を使用することも可能である。
【０００９】
この発明において、ポンププランジャーは原動機の動きに従って水の吐出方向へ強制的に移動させられる。したがって、ポンプピストンよりも出口側にある水は原動機のボイラーに吐出される。一方ポンププランジャーの吸引側への移動はバネ力に従い、原動機の回転に対応する作動部材の動きには規制されない。したがって、原動機の回転が遅いときにはポンププランジャーがその上死点まで移動し、大量の水を吸引するが、原動機の回転が速いときにはポンププランジャーが上死点に至る前に原動機のコンロッド又はクランクが下降移動に移るので、ポンププランジャーは上死点に至ることなく下降移動に移る。したがって、吸引する水量は少なく、その結果原動機のボイラーへの供給水量は減少する。
したがって、原動機の回転が速いときは１サイクル当たりの供給水量が減少し、回転が押し時には１サイクル当たりの供給水量が増加することとなり、原動機の回転数に関わりなく、時間当たりの供給水量はほぼ一定に保たれる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は原動機のクランクに取り付けられたコンロッドを介して給水ポンプのプランジャーを駆動するようにしたもので、原動機と給水ポンプとが一体に構成してある。
蒸気原動機１の下方にシリンダー２を有する給水ポンプ３が取り付けてある。前記原動機１の出力コンロッド４の一端がピン５を介して取り付けられたクランク６に、前記ピン５を介して給水ポンプの制御コンロッド７の一端が取り付けてある。この制御コンロッド７の他端は前記シリンダーに対応した径を有する膨大部８としてある。その下方には押し棒９が配設してあり、その上端には原動機の潤滑油や漏れ蒸気などを封じるための気密ピストン１０が取り付けてあり、この気密ピストン１０に前記制御コンロッド７の膨大部８が当接するようにしてある。
【００１１】
前記押し棒９の下方にはポンププランジャー１１が配設してあり、その上端に逆止弁付き制御用ピストン１２が取り付けてある。前記ポンププランジャー１１の上部に形成したフランジ１３とシリンダー２の段部２ａとの間にプランジャーバネ１４が配設してあり、ポンププランジャー１１及び制御用ピストン１２を上方へ付勢している。前記フランジ１３の直径はシリンダー２の内径よりも小さい。
【００１２】
前記制御用ピストン１２は、シリンダー２の内径よりも小径とした受け板１５と、受け板１５と前記ポンププランジャー１１のフランジ１３との間に配設した圧縮リング１６とで構成してあり、前記受け板１５には透孔１７が設けてある。そして、前記圧縮リング１６の直径は前記受け板１５とフランジ１３との距離よりも若干小さくしてある。
上記において、圧縮リング１６がフランジ１３に密着したときにはフランジ１３と圧縮リング１６とによってシリンダー２が閉塞され、圧縮リング１６が受け板１５に密着したときにはフランジとシリンダーの間、圧縮リングの内側、前記透孔１７によって流路が形成されるようにしてある。すなわち、前記制御用ピストン１２はフランジ１３と協同して逆止弁として機能する。
【００１３】
前記ポンププランジャー１１の下端には透孔２２を有する受け板１８が取り付けてあり、受け板１８と前記ポンププランジャー１１の段部との間に圧縮リング１９が配設してあり、前記受け板１８と圧縮リング１９とで逆止弁付きポンプピストン２０を構成している。
前記受け板１８はシリンダー２の内径よりも小径であり、前記受け板１８とポンププランジャーの段部との距離よりも若干小さくしてある。圧縮リングの直径はこのポンプピストン２０の逆止弁としての作用は上記制御用ピストン１２と同様である。
【００１４】
前記制御用ピストン１２のストロークは押し棒９のストロークによって規定され、シリンダー２にストローク調整ネジ２１を螺合させ、制御用ピストン１２の上死点を任意に調整できるようにしてある。すなわち、前記ストローク調整ネジ２１の下面に制御用ピストン１２が当たるようにしておくと、前記調整ネジ２１の下面の位置の調整により制御用ピストン１２の上昇位置が決定される。
【００１５】
前記シリンダー２には、前記プランジャーバネ１４の配設部に水の吸入口２３が、下端に逆止弁付きの給水口２４が、そして前記制御用ピストン１２の上方に余剰水排出口２５がそれぞれ設けてあり、前記吸入口２３の内側は流入室２６となっている。
図中符号２７は圧力制御弁である。
【００１６】
以下この実施形態のポンプの作用を説明する。
原動機１の出力コンロッド４が作動しクランク６が回転すると、制御コンロッド７が前記出力コンロッド４と同じピッチで作動する。制御コンロッド７が下降するとその動きは気密ピストン１０、押し棒９を介してポンププランジャー１１に伝わり、これが下降する。
ポンププランジャー１１が下降するとき、ポンプピストン２０の圧縮リング１９は水圧を受けて上方に位置するので逆止弁は閉鎖され、ポンプピストン２０よりも下方の水は給水口２４を通ってボイラーへ圧送される。他方、制御用ピストン１２の圧縮リングは水圧を受けて上方に位置するので、逆止弁は開放され、制御用ピストンの下方にある水は透孔１７を経て制御用ピストン１２の上方へ流出し、余剰水排出口２５から排出される（図３参照）。
【００１７】
出力コンロッド４が上昇するとき、押し棒９、ポンププランジャー１１にはコンロッド４の力が作用しない。したがって、ポンププランジャー１１は制御用ピストン１２と共にプランジャーバネ１４の力で上昇する。
このとき、制御用ピストン１２の圧縮リングは下方に位置し逆止弁は閉鎖しており、制御用ピストン１２の上昇によって流入室２６は減圧されるので、圧力制御弁２７を通った水が吸入口２３から流入室２６に流入する。
他方、ポンプピストン２０の逆止弁は開放しているので、前記流入室の水は逆止弁を経てポンプピストン２０の下方へ流入する（図４参照）。
【００１８】
上記において、ポンププランジャー１１の上昇速度は、第一にプランジャーバネ１４の反発力で決定され、出力コンロッド４の上昇速度とは無関係である。
すなわち、出力コンロッド４の上昇速度がポンププランジャー１１の上昇速度よりも低速である場合は、ポンププランジャーは出力コンロッド４と同速で上昇し、かつポンププランジャー１１は調整ネジで規定された範囲で最大のストローク範囲を移動する。
このとき、出力コンロッドの１ストロークに対してポンプピストン２０が押し出す水量は最大である。
他方、出力コンロッド４の上昇速度がポンププランジャー１１の上昇速度よりも高速になると、ポンププランジャー１１がその上死点に至る前に出力コンロッドは下降工程に移ることとなる。このときポンププランジャーは上死点に至らずに下降するので、吸入水量は減少し、ポンプピストンが押し出す水量も減少する。
【００１９】
したがって、この実施形態のポンプによれば、ポンプを原動機に直結しつつ、原動機の回転数の変化に対応させて原動機の１回転当たりの水供給量を変化させ、常時適正な水量をボイラーに供給することができる。
【００２０】
また、吸入口から供給される水の流動抵抗によってもポンププランジャーの上昇速度が変化する。
すなわち、前記圧力制御弁２７が絞られて水に流動抵抗が付加されている場合、流入室２６に流入する水の流入抵抗がバネ力を打ち消すこととなり、バネ力によるポンププランジャーの上昇は減殺される。その結果、プランジャーの上昇高さは低く止まり、吸引される水量は減少する。
その結果、原動機のクランクに取り付けられた制御コンロッドは所定の上死点まで上昇するが、ポンププランジャー１１は上昇速度が制約されて制御コンロッドの動きから遅れて上昇する。そして、上昇の遅れが大きくなると、制御コンロッドが調整ネジで規制された最大上昇位置に達する前に出力コンロッド４は下降工程に移るので、制御コンロッドのストロークは小さくなり、出力コンロッド４の１ストロークに対する給水量は減少する。
【００２１】
前記圧力制御」弁２７のニードル弁を締めて水の流動抵抗を大きくするほどポンププランジャー１１の上昇速度は遅くなり、結果そのストロークが小さくなり、制御コンロッド４の１ストローク当たりの給水量は一層減少する。
加えて、ポンププランジャー１１の上死点と原動機１のクランク６の作用始点との位相の関係で、次の回転運動の蓄積エネルギーが増大するので、ポンプの吐出圧力が高くなり、より高圧力高速機関への水供給ポンプとして適することとなる。
すなわち、クランクの全行程の内ポンププランジャーを作用して給水のための仕事をする時間はその一部であり、それ以外の時間は原動機の出力は全て原動機の対象負荷に対する仕事である。
したがって、この装置において原動機の負荷が軽くなり回転が高速になるとポンププランジャーの移動量が減少するので、クランクの回転運動量に対するポンププランジャー、ひいてはポンプの仕事量が減少する。逆に言えば、ポンプの仕事量に対する原動機の１回転運動量は相対的に増大することとなる。例えば原動機に対する負荷が急激に増大して即座に高圧の多量の水の供給が要求される場合に迅速に対応することができる。
なお、前記圧力制御弁は余剰水排出口に設けて、排出される水に流動抵抗を付加することによっても、同様の作用・効果を得ることができる。その場合、排水が気密ピストン側へ上昇して漏れるおそれがあるので、シールをすることが好ましい。
【００２２】
この実施形態のポンプを使用する場合、このポンプは原動機に直結されているので、原動機が回転しないとポンプとして機能しない。そこで、原動機の始動時には別の動力によって原動機を回転させてポンプを作動させて給水する。また必用ならば補助ポンプも併用して給水する。
回転初期の原動機の速度が遅い段階では、ポンププランジャー１１は調整ネジで規定された最大のストロークでボイラーに水を供給するので、ボイラーには大量の水が供給されてボイラーは迅速に満たされる。ボイラーでの蒸発が始まると、原動機は設定された回転数まで回転数が次第に増加し、原動機の自力運転によってポンプが稼動し、別の動力による原動機の回転や補助ポンプでの給水は不要となる。
【００２３】
原動機が所定の回転数まで達した時には、原動機の回転数と、負荷に応じた圧力制御弁２７で設定された適正な流量によって決定されるポンププランジャー１１のストロークとが一致して、上記の作用により時間当たりの給水量が一定し、安定した運転が行なわれる。
【００２４】
以下、図５、図６を参照しつつ、給水量の自動制御について説明する。
図５、図６において、正弦波形は原動機のクランク及びポンプの制御コンロッドの移動の軌跡を、直線は給水ポンプのポンププランジャーの移動の軌跡を示すものであり、図５は原動機の回転が速い状態（負荷軽減による回転速度上昇時など周期が短い状態）を、図６は原動機の回転が遅い状態（負荷増大による回転速度低下の場合など周期が長い状態）を示す。それぞれ、角度ＰＡはポンププランジャーの上昇速度で横軸（時間ｔ）に対して両者同じ傾き（上昇速度が同じ）として直線で表してある。ＰＳＭはポンププランジャーの最大ストロークであり、調整ネジによって規制されるものである。
【００２５】
両図において、正弦波形の下死点からポンププランジャーは角度ＰＡで上昇を開始する。その最大ストロークは符号ＰＳＭであるから、クランクの動きが十分に遅いときには、ポンププランジャーはＰＳＭの点まで上昇できる。
しかし、ポンププランジャーの上昇途中（点Ｄ）で下降する制御コンロッドの奇跡と交わる。すなわち、点Ｄを過ぎるとポンププランジャーは下降工程に移行する。したがって、ポンププランジャーの実際のストロークはＰＳＨとなる。
ここで、図５のＰＳＨと図６のＰＳＬの大きさを比較すると、高速回転時を示す図５のＰＳＨの方が小さい。
すなわち、回転周期（サイクル）が短い場合（図５符号ＴＨ参照）と長い場合（図６符合ＴＬ参照）とでは、回転速度が遅く回転周期が長くなると給水ポンプからの１回転当たりの水の吐出量が増加し、逆に回転速度が速くなったときは１回転当たりの給水量は減少し、その結果原動機の回転数にかかわらずボイラーへの水の単位時間当たりの供給量は一定に制御されることとなる。
【００２６】
例えば、定負荷であるべき負荷が一時的に大きくなった場合、原動機の回転数は低下する方向に動き、回転サイクルが長くなる。これに対応して１サイクル当たりの給水量は増加し、原動機の１サイクル当たりの出力を上昇させて回転数を元に戻すように補償作用として働く。逆に、一時的に負荷が小さくなった場合は原動機の回転数が増加し回転サイクルが短くなるので、これに対応して１サイクル当たりの給水量が減少し、原動機の１サイクル当たりの出力を減少させ、減速作用を働かせることにより回転数を元に戻すように作用する。
【００２７】
以上、定速度定負荷制御に使用される原動機への水供給ポンプとしての機能を説明したが、圧力制御弁２７での流量調整により原動機の出力調整もできるので、自動車のように原動機の回転を継続した状態で出力を変化させることが必要な場合に、出力制御装置として使用することもできる。
【００２８】
図７は流量による出力制御の原理を説明するものである。
符号Ｖは圧力制御弁でシリンダー２に流入する水量を調整するものである。圧力制御弁Ｖで制御された水は一定の流速でシリンダー２内ヘ流入する。流入量はプランジャーバネの制限を受けるが、流量の大小によりポンププランジャー１１の上昇位置は相違する。
すなわち、原動機の回転数が同じでポンププランジャー１１の上昇時間（吸入時間）が同じであっても、流量が大きいときは図中ＰＳＬまで上昇し、流量が小さいときはＰＳＨまでしか上昇しない。その結果、シリンダー２への流入量に差が生じ、ボイラーへの給水量にも差が生じる。
したがて、圧力制御弁からの流入量を増加させるとボイラーへの１ストローク当たりの給水量が増加し、原動機の出力が増加し、逆に圧力制御弁からの流入量を減少させると、原動機の出力が低下することとなる。
【００２９】
上記実施形態においては、気密用ピストンによって原動機とポンプとの気密を図っているが、ピストンリングではなくダイヤフラムを用いることもできる。
また、ポンププランジャーに取り付けた制御用ピストンを圧縮リングと組合せた逆止弁付きのものとしたが、流入室から外部に向けて別の逆止弁を取り付けた排出口を設けてもよいが、実施形態の構造とすれば極めて構造が簡単であり作動も軽い。ポンプピストンについても同様である。
【００３０】
蒸気原動機の排気量に対して給水ポンプのシリンダーの直径が小さくなるに従いポンププランジャーバネの力でプランジャーが引き上げられるときのシリンダー内の減圧の程度が大きくなり、ポンププランジャーの引き上げるプランジャーバネの力によるシリンダー内の減圧の程度（バネ力／シリンダ断面積＝負の大きさ）が大きくなる。
【００３１】
その結果、水のポンプシリンダー内吸い込み時には真空に近い状態が発生し、合わせて原動機の回転数が非常に大きい場合（３、０００ｒｐｍ〜６，０００ないし１０、０００ｒｐｍ程度）には直接ポンプシリンダーに流入する水を流入側で絞ると、ポンプ揚程を水面から非常に高くしたことと同じになり、キャビテーションや気泡が発生しやすくなり、吸い込み能力や吐出量の低下により給水が不安定となり、はなはだしい場合には水がボイラーに供給されずに機関が停止してしまうおそれがある。
【００３２】
しかるに、制御用ピストンの面積を大きくして流入室での減圧度合いを小さくすると（制御用ピストンの戻り力（バネ力）／ピストン面積＝負の大きさが小さくなる。）流入室、ポンプシリンダー内ともに不安定現象を起こし難くなる。
そして、温度の高い復水器によって再生された水などを取り扱う場合にも、蒸気化や気泡の発生が防止される。
【００３３】
【実施例】
図８はこの発明を蒸気発電プラントの蒸気原動機の給水ポンプとして使用する実験模型の例であり、ポンプ３は水槽３９中に没してある。
原動機１は前記ポンプの他、原動機の出力軸にベルト（図示しない）で連動されたモーター３１を備え、アルコールランプやガスバーナー等で渦巻き状の単管ボイラーを加熱して原動機を働かせて発電するもので、実用の発電装置にも利用できるものである。
この実験模型では、水槽３９に水を入れてからボイラー４０に熱（火力の他太陽熱でもよい）を与えたところで切替スイッチ３２によりモーター３１に給電し、モーター３１をスターターモーターとして利用して蒸気原動機１を回転させ、前記ポンプ３を稼動させて給水する。この時、ボイラーへの給水を早めるために、この発明の給水ポンプ３での給水に加えて別の給水ポンプを稼動させて給水することもできる。
ボイラー４０での蒸気の発生が始まると、蒸気原動機１は自力で回転をはじめる。
続いて蒸気原動機１が適度な回転速度に達したときに、前記切替スイッチ３２を中立にすると、前記モーター３１の回転が停止し、原動機１は無負荷状態で自力回転する。次いで回転が十分に速くなったときに前記切替スイッチ３２を負荷側に切り替えると、前記モーター３１が発電機として働く。このとき、瞬間的に原動機の負荷が増大して回転が低下する。
原動機の回転数が低下すると原動機における蒸気の消費量が減少する一方で、原動機１回転当たりのポンプの給水量は増加する。したがって、ボイラー内の水量は増加して蒸気発生量も増加するので蒸気圧力が高くなる。その結果、まもなく回転速度が回復し、発電が継続される。
【００３４】
図中符号３３は給水用フィルター、３４は給水ポンプの余剰水排水用フィルター、３５は圧力安全弁、３６は節炭器、３７は復水の水槽への戻し管、３８は排蒸気出口である。
ここで、水は、給水用フィルター３３から給水され、圧力調整弁２７を経て給水ポンプ３に入り、余剰水は排水用フィルター３４から水槽に戻る。
ポンプ３の水は逆止弁を通過して圧力安全弁３５を経て蒸気原動機の排蒸気が通過する節炭器３６の上部に流入し、ここで予熱された後に節炭器３６の下部から渦巻き型のボイラー４０へ供給される。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、原動機の負荷の増減によって変化すべき水量を、原動機の回転サイクル毎に即応して次のサイクルの水量を自動的にボイラーへ供給するので、各種センサーを用いたフィードバック制御により各種制御装置を作動させるよりも、応答性が高く、しかも簡単な構造で信頼性の高い給水量制御、そして給水量に基づく原動機の回転制御、出力制御を行うことができる。
更に、この発明によればポンププランジャーのストロークやシリンダへの流量を複合的に調整することにより、原動機の出力（原動機のトルクと回転数）を制御することもできる。
【００３６】
また、給水用ポンプのほかにこれよりも直径の大きいピストンを設けて、給水用ポンプのシリンダーに流入する水量を調整することにより、ポンプピストンのストロークを制御して流入室の減圧作用を軽減し、キャビテーションや気泡が発生し難くい高速運転が可能なポンプとすることができる。
更に他の電気的制御回路などを用いずに機械要素だけで自力運転のできる出力自動制御機能付きのプラント、例えば蒸気原動機を用いた家庭用自家発電装置などを可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の概念図
【図２】この発明の実施形態の断面図
【図３】同じく吸引工程を示す拡大断面図
【図４】同じく給水工程を示す拡大断面図
【図５】クランクとポンププランジャーの動きの関係を示す図
【図６】クランクとポンププランジャーの動きの関係を示す図
【図７】ポンププランジャーの動きを示す断面図
【図８】この発明の実施例を示す図
【符号の説明】
１    原動機
２    シリンダー
３    ポンプ
４    出力コンロッド
５    ピン
６    クランク
７    制御コンロッド
８    膨大部
９    押し棒
１０    気密ピストン
１１  ポンンププランジャー
１２  制御用ピストン
１３  フランジ
１４  バネ
１５  受け板
１６  圧縮リング
１７  透孔
１８  受け板
１９  圧縮リング
２０  ポンプピストン
２１  調整ネジ
２２  透孔
２３  吸入口
２４  給水口
２５  排出口
２６  流入室
２７  圧力制御弁
【図１】
0003602492.tif 000002
【図２】
0003602492.tif 000003
【図３】
0003602492.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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