(57)【要約】  ２ストローク蒸気真空エンジンが複数のシリンダー（５００、５０２）とピストンロッド（５０６、５１２）と蒸気室（５０８、５１４）とを備え、各シリンダーがピストン（５０４、５１０）を有し、ピストンロッドは各ピストンが膨張位置と収縮位置との間で同期して往復運動できるように連結される。大気圧より３〜５p.s.i.高い圧力の蒸気の蒸気室（５０８、５１４）への進入は蒸気弁（５２２、５２４）により制御され、蒸気室と真空部との連通は真空弁（５４８、５５０）により制御される。蒸気はボイラー５２０、太陽熱エネルギー源、又は最適な代替燃料を用いて蒸気室（２４、３８）に供給される。凝縮液を除去した後に凝縮液収集タンク（５６０）に真空を補充するための補助真空タンク（５７２）を主真空タンク（５５４）から分離してもよい。シリンダー（５００、５０２）からの力により駆動される補助真空ポンプ（６１４、６１６）が補助真空タンク（５７２）に真空を補充し、主真空ポンプ（５７０）には主真空タンク（５５４）のサポートをさせる。
2008522083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
前記少なくとも１つの垂直な熱交換器が複数の垂直な熱交換器からな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。
【請求項８】
前記複数のシリンダーとの連通が制御された凝縮液収集タンクをさらに備え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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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９に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項１１】
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１０に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項１２】
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９に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項１３】
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１２に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
前記複数のシリンダー各々が内部容積を有し、
補助真空タンクと、
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及び前記補助真空タンクに連通した逆止弁と、
をさらに備え、
前記補助真空ポンプは真空ポンプシリンダーと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、
前記逆止弁は前記少なくとも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、
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。
【請求項１６】
前記複数のシリンダーとの連通が制御された凝縮液収集タンクをさらに備え、前記補助真空タンクが前記凝縮液収集タンクに連通していることを特徴とする請求項１５に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項１７】
真空ポンプと、
前記複数のシリンダー及び前記真空ポンプに連通している真空タンクと、
前記複数のシリンダー及び前記真空タンクに連通している凝縮液収集タンクと、
前記真空ポンプ、前記真空タンク及び前記凝縮液収集タンクに連通している補助真空タンクと、
前記ピストンの移動により駆動されると共に、前記補助真空タンクに連通している少なくとも１つの補助真空ポンプと、
前記真空タンクを前記補助真空タンク及び前記凝縮液収集タンクから分離するための複数の第３弁と、
をさらに備え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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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１８に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの補助真空ポンプが第１補助真空ポンプと第２補助ポンプとを含み、前記第１補助真空ポンプが第１補助真空ポンプシリンダーと、第１補助真空ポンプピストンと、前記第１補助真空ポンプピストンに連結された第１補助真空ポンプピストンロッドとを含み、前記第２補助真空ポンプが第２補助真空ポンプシリンダーと、第２補助真空ポンプピストンと、前記第２補助真空ポンプピストンに連結された第２補助真空ポンプピストンロッドとを含み、前記第１補助真空ポンプピストンと第２補助真空ポンプピストンとが直線状に連結されると共に前記連結器に連結される、
ことを特徴とする請求項１９に記載の２ストローク蒸気真空エンジン。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項２５】
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２４に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項２６】
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２４に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項２７】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項２８】
前記蒸気供給源が蒸気貯蔵器を備えることを特徴とする請求項２７に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項２９】
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２７に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３０】
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２７に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３１】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３２】
前記蒸気供給源から蒸気が周囲の大気圧より３〜５p.s.i.高い圧力にて前記第１蒸気室及び第２蒸気室に供給されることを特徴とする請求項２７に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３３】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３４】
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３３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３５】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３６】
動力を機械に伝えるために前記第１ピストン及び第２ピストンに取り付けられた延長シャフトをさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３７】
前記第１シリンダー及び第２シリンダーの各々が先端壁を有し、前記第１シリンダー及び第２シリンダー各々における前記先端壁と前記ピストンとが空気室の境界を定めることを特徴とする請求項２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３８】
前記第１シリンダー及び第２シリンダーの各々が前記空気室への空気の流入を制御する少なくとも１つの空気弁をさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項３９】
前記第１シリンダー及び第２シリンダーの各々が前記空気室から空気を排出するための少なくとも１つの逆止弁をさらに備えることを特徴とする請求項３８に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４０】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４１】
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４０に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４２】
前記第１コントローラが第１旋回アームを備え、前記第２コントローラが第２旋回アームを備え、
前記第１旋回アームと第２旋回アームとを旋回自在に結合するリンクをさらに備え、
前記連結器が前記第１旋回アームと第２旋回アームとの中間に配置され、前記連結器の前記周期運動が往復直線運動からなることを特徴とする請求項４１に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４３】
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２３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４４】
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４３に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの膨張室が少なくとも第１膨張室と第２膨張室とからなり、前記第１膨張室は前記第１蒸気室との連通が制御され、前記第２膨張室は前記第２蒸気室との連通が制御されることを特徴とする請求項４４に記載の蒸気真空エンジン。
【請求項４６】
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、
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、
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、
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ピストンロッドと第２ピストンロッドとを連結する連結器と、
前記第１蒸気室及び前記第２蒸気室に対する連通が制御されている蒸気供給源と、
前記第１蒸気室及び前記第２蒸気室に対する連通が制御されている真空部と、
前記第１蒸気室及び第２蒸気室に対する前記蒸気供給源の連通を制御すると共に、前記第１蒸気室及び第２蒸気室に対する前記真空部の連通を制御するための複数の弁と、
を備え、
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、前記シリンダー各々の各蒸気室は前記シリンダーの前記ピストンが前記膨張位置にあるとき膨張容積を有し、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が動力行程を定め、前記シリンダー各々の各蒸気室は前記シリンダーの前記ピストンが前記収縮位置にあるとき収縮容積を有し、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シリンダーのうちの一方における動力行程が前記第１シリンダー及び第２シリンダーのうちの他方における蒸気吸入行程を同時に生じさせ、
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き、
前記動力行程と前記蒸気吸入行程とを連続的に繰り返して前記連結器を周期運動させ、前記連結器が前記複数の弁に連動接続されて前記弁を開閉させることを特徴とする蒸気真空エンジン。
【請求項４７】
第１ピストンを有して、前記第１ピストンが第１シリンダー室の境界を定める第１シリンダーと、
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、
第２ピストンを有して、前記第２ピストンが第２シリンダー室の境界を定める第２シリンダーと、
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、
前記ピストンの同期運動のために前記第１ピストンロッドと第２ピストンロッドとを直線状に連結する連結器と、
前記第１シリンダーと前記第２シリンダーとに連通した蒸気供給源と、
前記蒸気供給源から前記第１シリンダー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シリンダーへの蒸気の導入を制御するための第２蒸気弁と、
前記第１シリンダーと前記第２シリンダーとに連通している真空部と、
前記真空部と前記第１シリンダー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シリンダーとの連通を制御するための第２真空弁と、
前記第１蒸気弁と前記第２真空弁とを同時に開くか又は閉じるために前記第１蒸気弁と前記第２真空弁とに作動可能に接続された第１スイッチであって、前記第１スイッチは第１状態と第２状態を有し、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る前記第１スイッチと、
前記第２蒸気弁と前記第１真空弁とを同時に開くか又は閉じるために前記第２蒸気弁と前記第１真空弁とに作動可能に接続された第２スイッチであって、前記第２スイッチは第１状態と第２状態を有し、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スイッチは前記第２蒸気弁と前記第１真空弁とを同時に閉じる前記第２スイッチと、
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コントローラと第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、前記シリンダー各々の各蒸気室は前記シリンダーの前記ピストンが前記膨張位置にあるとき膨張容積を有し、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が動力行程を定め、前記シリンダー各々の各蒸気室は前記シリンダーの前記ピストンが前記収縮位置にあるとき収縮容積を有し、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シリンダーのうちの一方における動力行程が前記第１シリンダー及び第２シリンダーのうちの他方における蒸気吸入行程を同時に生じさせ、
前記連結器は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位置と第２位置に交互に移動させることを特徴とする蒸気真空エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸気エンジンに関するものであり、特にシリンダーの蒸気室内の大気圧から大気圧より僅かに高い圧力までの蒸気を真空部に連通して動力行程を引き起こす蒸気エンジンに関する。特に、本発明は連結ピストンを有する２個以上のシリンダーを備えた蒸気真空エンジンに関するものであり、その各シリンダーは大気圧か又は大気圧よりわずかに大きな圧力の蒸気に連通できる蒸気室を有し、蒸気がシリンダーから出て行きシリンダー内に真空を生成することで、動力行程を通じて周囲空気圧が連結ピストンの１つを押し進めることができる。
【背景技術】
【０００２】
現代の蒸気動力の発展は１６９８年に特許を受けたトーマス・セーバリー（Thomas Savery）によるセーバリーポンプに始まるが、これは鉱山から水を取り除くのに用いられた。このポンプは、水を加熱して蒸発させ、タンクに蒸気を満たし、そして蒸気供給源からタンクを切り離して冷水をタンクに注入して蒸気を凝縮することによって真空を生成することにより作動させた。得られた真空は鉱山から水を汲み上げるのに用いた。
【０００３】
トーマス・ニューコメン（Thomas Newcomen）（１６６３−１７２９）は蒸気シリンダーと旋回ビームを有するピストンとを組み合わせることによってセーバリーポンプを改良した。ビームは蒸気シリンダーの反対側がより重いので、その側が重力によって下方に引っ張られる。重い側が下がると、蒸気シリンダー内のピストンが上がる。動力は、シリンダーにほぼ大気圧の蒸気を満たして水をシリンダー中に噴霧して蒸気を凝縮することによって生成する。得られた真空により、大気圧がピストンを下方に押し進めてシリンダーより上のビームの側が下方に旋回でき、さらに、ビームの重い側が上がって上がった側より下のポンプを水で満たすことができる。動力行程の底では、弁が開いて蒸気をシリンダーに戻すことで、ビームの重い側が重力により下方に引き戻されてポンプを作動させることができる。このように、ニューコメンエンジンは、ピストンを押す大気圧によって駆動され、ほぼ大気圧の蒸気を用いて真空を補充する。ニューコメンのエンジンは、基本的に蒸気シリンダーを繰り返し加熱し冷却しており、シリンダーを加熱するエネルギーを無駄にしていたので、効率が悪かった。
【０００４】
ジェームズ・ワット（James Watt）（１７３６−１８１９）は独立した凝縮器を用いることで素晴らしい効率が得られるということを発見して１７６５年に先駆的なブレークスルーをもたらした。ニューコメンの大気圧エンジンと同様に、ワットのエンジンも大気圧がピストンを押し下げるという原理に基づいて動作する。しかし、蒸気を冷却して真空を作るために、弁により、分離した凝縮器中に蒸気を吸入できる。凝縮器を分離することにより、蒸気ピストンとシリンダーとを常に高温に保つことができるので、ニューコメンのエンジンよりも効率がかなり向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸気エンジン技術に対するその後の改良では、高圧蒸気や新しい機械設計に主に焦点が当てられ、大気圧真空エンジンを用いた動力の生成は二の次にされた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の開示
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。
【０００７】
蒸気供給源（例えば、ボイラー、太陽熱収集器、又は最適な燃料）が、大気圧よりわずかに高い圧力の蒸気を生成し、第１シリンダー及び第２シリンダーに連通している。好ましくは、蒸気は最適に機能すべく周囲よりも３〜５p.s.i.高い圧力にて生成される。各シリンダー中への蒸気の導入は複数の蒸気弁により制御される。同様に、各シリンダーの真空部への連通は複数の真空弁により制御される。
【０００８】
各シリンダー内のピストンは膨張位置と収縮位置との間を移動できる。ピストンが膨張位置にあるとき、蒸気室はその最大容量に膨張している。ピストンが収縮位置にあるとき、蒸気室はその最小容量に収縮している。どちらかのシリンダー内でのピストンの収縮位置から膨張位置への移動の初めに、真空弁が蒸気室を真空部から密封し、蒸気弁が蒸気室を蒸気供給源に連通させる。したがって、蒸気室は蒸気吸入行程を行う膨張中に滑りピストンの背後の大気圧に近い圧力の蒸気で満ちる。第１シリンダーが蒸気吸入行程を進むと、第２シリンダー内のピストンは膨張位置から収縮位置に移動して動力行程を行う。動力行程の初めに蒸気弁が第２シリンダーの蒸気室を蒸気供給源から密封し、真空弁が蒸気室を真空部に連通させる。蒸気室内の蒸気を真空部に連通するとすぐに、蒸気が蒸気室から真空部に勢いよく進み蒸気室に真空を残すことで、動力行程において大気圧がピストンを駆動できる。よって、同時に移動するようピストンを連結し、一方のシリンダーが動力行程を進むことで、他方のシリンダーが蒸気吸入行程を進む。したがって、連結ピストンが往復運動する際に、一方のシリンダー内のピストンは常に動力行程を作り出し、もう一方のシリンダー内では蒸気の吸入が行われ、よって２ストローク大気圧蒸気エンジンが得られる。２個より多い連結ピストンを含んだ別の態様では、一方の各ピストンによる動力行程により、他方のシリンダーすべてにおけるピストンが動力行程-蒸気吸入行程サイクルを運動する。
【０００９】
本発明の一態様では、各シリンダーはシリンダー壁とシリンダーの先端壁とピストンとにより形成される空気室を有する。先端壁には、空気室への空気の導入を制御するための空気弁と、ピストンの往復運動を精密に制御すべく空気室からの空気の放出を制御するための１個又は複数の逆止弁とが備わる。例えば、ピストンが動力行程に入っているシリンダー中への空気の流入を遅らせると、動力行程のピストンの動きが遅くなる。代わりに、他方のシリンダー内での動力行程の進行を遅らせるために、蒸気吸入行程を行っているシリンダーからの空気の流出を阻止又は制限してもよい。
【００１０】
ここに記載の蒸気真空エンジンの重要な利点は、ピストンを連結することにより連続的な二つの動力行程を作り出すこと、及び大気圧に近い圧力の蒸気を用いるだけでかなりの量のエネルギーを生成できることである。本発明は相対的に低圧の蒸気を使用するので、必要な圧力の蒸気が太陽熱加熱装置の標準アレイ、自然発生する他の熱源、核分裂プロセスから生じる放射性廃棄物からの熱、及び他の最適な燃料を含めて多様な熱源から容易に得られる。設置後は、汚染しない燃料を使用するので、本発明により作られる動力は本質的に無料で環境的にクリーンである。
【００１１】
図１は本発明による蒸気真空エンジンの略図である。
【００１２】
図１Ａは図１に示す蒸気真空エンジンのコントローラ及びスイッチの拡大略図である。
【００１３】
図２は図１に示す蒸気真空エンジンの蒸気弁及び真空弁の弁動作の略図である。
【００１４】
図３は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様の略図である。
【００１５】
図３Ａは図３に示す蒸気真空エンジンのコントローラ及びスイッチの拡大略図である。
【００１６】
図４は本発明による蒸気真空エンジンのシリンダーの略図であり、旋回バーに取り付けられた連結器を示す。
【００１７】
図５は本発明による蒸気真空エンジンのシリンダーの略図であり、ホイールに取り付けられた連結器を示す。
【００１８】
図６は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【００１９】
図７は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における３つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【００２０】
図８は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、スライドアセンブリに連結されている。
【００２１】
図９は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、シリンダーの外端に移された蒸気弁及び真空弁を示すと共に、各シリンダーの内端に設置された空気弁を示す。
【００２２】
図１０は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【００２３】
図１１は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【００２４】
図１２は蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、シリンダーの外端の空気弁を示すと共に、ホイールに連結された本発明を示す。
【００２５】
図１３は蒸気真空エンジンの別の態様における２個のシリンダーの略図であり、真空を補充するためにエンジンにより作動される真空ポンプを示す。
【００２６】
図１４は本発明による蒸気真空エンジンの別の態様の略図であり、凝縮液収集タンクと小型真空ポンプとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
まず図１では、全体として１０で示す蒸気真空エンジンが、左側に第１シリンダー１２を、右側に第２シリンダー１４を備える。第１シリンダー１２は第１ピストン１６と第１ピストンロッド１８とを有する。第１ピストン１６は膨張位置Ｂと収縮位置Ａとの間で移動でき、第１シリンダー１２内の第１蒸気室２４の可動境界を定める。第２シリンダー１４も同様に第２ピストン３０と第２ピストンロッド３２とを有する。第２ピストン３０は膨張位置Ｂ’と収縮位置Ａ’との間で移動でき、第２シリンダー１４内の第２蒸気室３８の可動境界を定める。
【００２８】
図示した態様では、第１ピストン１６と第２ピストン３０が直線状に連結されて同時に運動するように、連結器４０が第１ピストンロッド１８と第２ピストンロッド３２とを連結する。ピストンロッドを結合するには、例えば、これらのピストンロッドを１つの部品として形成すること、これらのピストンロッドとこれらのピストンを１つの部品として形成すること、及びこれらのピストンロッドを溶接することを含めて、当該技術において多くの選択肢があることが容易に理解されよう。
【００２９】
蒸気貯蔵器４２は後に詳細に説明する複数の蒸気弁を介して第１蒸気室２４及び第２蒸気室３８に連結される。蒸気を生成するための水が図１に示される太陽熱エネルギー源４４（太陽熱収集器のアレイなど）によって加熱される。大気圧の蒸気はエンジンの作動に成功するであろうが、実験によると大気圧より３〜５ｐｓｉ大きい圧力の蒸気が最適な作動を行うことが示された。凝縮器４６と真空タンク４８も同様に後に詳細に説明する複数の真空弁を介して第１蒸気室２４及び第２蒸気室３８に連結される。図示した態様では、蒸気室２４、３８から真空タンク４８に行く途中で蒸気が迅速に膨張するのを容易にするために蒸気室２４、３８に隣接した拡大真空スペースを与えるべく、蒸気膨張室５０、５１が凝縮器４６と各シリンダー１２、１４との中間に設けられる。真空タンク内の制御された１５〜２０インチＨｇの真空により、確実に蒸気がシリンダーから真空部に瞬時に勢いよく進んでシリンダー内に真空を作り出すので、ピストンへの空気圧力が力強い動力行程を作り出す。
【００３０】
太陽熱収集器に加えて、必要な圧力の蒸気はまた、地熱や核廃棄物、メタン、又は天然ガスにより生成される熱を利用して得ることができる。核廃棄物は一般に周囲温度が３００°Ｆのキャニスターに貯蔵される。熱交換器を用いることにより、放射を良好に制御して無限の量の蒸気を生成できる。
【００３１】
第１シリンダー１２を考えると、第１ピストン１６が膨張位置Ｂにあるとき、蒸気室２４はその最大容量まで膨張している。逆に第１ピストン１６が収縮位置Ａにあるとき、蒸気室２４は最小容積を有する。同様に、第２シリンダー１４の第２ピストン３０が膨張位置Ｂ’にあるとき、第２蒸気室は最大容量を有する。第２ピストンが収縮位置Ａ’にあるとき、第２蒸気室３８は最小容積を有する。第１蒸気室２４への蒸気の導入は第１蒸気弁５２により制御され、第１蒸気弁５２を開けて蒸気貯蔵器４２から蒸気を入れる。第２蒸気室３８への蒸気の導入は第２蒸気弁５４により制御され、第２蒸気弁５４を開けて蒸気貯蔵器４２から蒸気を入れる。第１真空弁５６を開けると、第１蒸気室２４が蒸気膨張室５０、凝縮器４６、及び最終的に真空タンク４８に連通する。第２真空弁５８を開けると、第２蒸気室３８がもう一方の蒸気膨張室５１、凝縮器４６、及び真空タンク４８に連通する。
【００３２】
図１では、第１スイッチＸが蒸気弁５２、５４及び真空弁５６、５８に電気的に接続されている。第１スイッチが作動すると、第１真空弁５６と第２蒸気弁５４を閉じさせ、第１蒸気弁５２と第２真空弁５８を開かせる。よって、第１スイッチＸが作動すると、蒸気を進入させるために第１蒸気室２４を蒸気貯蔵器４２に連通させ、第２蒸気室３８を真空タンク４８に連通させる。したがって、第２蒸気室３８内の蒸気は蒸気膨張室５１に勢いよく進み、続いて凝縮器４６及び真空タンク４８に進み、第２蒸気室３８内に真空を作り出す。よって、周囲空気が第２ピストン３０を収縮位置Ａ’に向けて駆動し、同時に第１ピストン１６を膨張位置Ｂに向けて移動させる。第１ピストン１６が収縮位置Ａから膨張位置Ｂに自由に移動できないならば、第２ピストン３０は動力行程を完了できないことが容易に分かるであろう。したがって、第２蒸気弁５４と閉じることで、蒸気が第２蒸気室３８中の真空を損なうことを防ぎ、第１真空弁５６を閉じることで、第１蒸気室２４中の蒸気が真空部に進むことを防止する。
【００３３】
第２スイッチＹもまた蒸気弁５２、５４及び真空弁５６、５８に電気的に接続される。第２スイッチＹが作動すると、第１蒸気弁５２と第２真空弁５８を閉じさせ、第２蒸気弁５４と第１真空弁５６を開かせる。よって、第２スイッチＹが作動すると、蒸気を進入させるために第２蒸気室３８は蒸気貯蔵器４２に連通し、第１蒸気室２４は真空タンク４８に連通する。この状態で、第１蒸気室２４内の蒸気は勢いよく蒸気膨張室５０を通って凝縮器４６及び真空タンク４８まで進んでいき第１蒸気室２４中に真空を作り出し、次に空気圧力が第１ピストン１６を収縮位置Ａに向けて駆動すると同時に第２ピストン３０を膨張位置Ｂ’に向けて移動させる。明らかに、第２ピストン３０が収縮位置Ａ’から膨張位置Ｂ’に自由に移動できないならば、第１ピストン１６は動力行程を完了することができないであろう。蒸気が第１蒸気室２４中の真空を損なうことを防ぐために第１蒸気弁５２を閉じること、及び第２蒸気室３８中の蒸気が真空部に進むことを防止するために第２真空弁５８を閉じることにより、大気圧の蒸気が第２蒸気室３８に流入でき、それにより、外側の空気圧力に対して蒸気室３８内部の圧力を等しくすると共に第１シリンダー１２を機能させることができる。
【００３４】
図２では、弁５２、５４、５６、５８、スイッチＸ、Ｙ、及びピストン１６、３０の関係を図示している。一番左の破線Ｂ-Ａ’のところに示された初期状態は、図１に示した状態の直前での弁及びピストンの機械的状態を示す。破線Ｂ-Ａ’は第１ピストン１６が膨張位置Ｂにあり第２ピストン３０が収縮位置Ａ’にある正確な時点を示す。この時点では、第１真空弁５６、第１蒸気弁５２、第２真空弁５８、及び第２蒸気弁５４はすべて閉じている。極く短時間の増分内で、スイッチＹの直前の作動によって第１真空弁５６と第２蒸気弁５４が開く。第１真空弁５６が開いていることを示す線のすぐ左の点線、及び第２蒸気弁５８が開いていることを示す線のすぐ右の点線により示されているように、第１真空弁５６と第２蒸気弁５４がお互い開いたとき整合するように遅延を回路に組み入れることができることが分かる。図１に概略的に示されているように、第１真空弁５６は第２蒸気弁５８が開く直前に開く。このタイミングは、本発明の様々な態様における機械的な微妙な差異によって変わる。エンジンの第１サイクルを開始する前に第１蒸気室２４に蒸気を注入しなければならず、そうしなければ第１真空弁５６が開いたとき蒸気室に蒸気が存在しないので真空に向かってつぶれてしまうことも当業者には明らかであろう。第１真空弁５６が開くと、第１ピストン１６は破線Ａ-Ｂ’のすぐ前まで動力行程を進む。動力行程の間、第１蒸気弁５２と第２真空弁５８は両方とも閉じている。
【００３５】
図２において左から右に移動したとき、第２の垂直な破線Ａ-Ｂ’は第１ピストン１６が収縮位置Ａにあり、第２ピストン３０が膨張位置Ｂ’にある時点を示す。その時点の直前に、スイッチＸが作動して第２蒸気弁５４と第１真空弁５６を閉じさせ、動力行程にある第１シリンダー１２の状態を終わらせる。点線で示されているように、第２蒸気弁５４及び第１真空弁５６を互いに閉じる時期を決めるために、一方のスイッチＸと、他方の第２蒸気弁５４及び第１真空弁５６との間の接続に遅延を組み入れることができる。ピストンが破線Ａ-Ｂ’により示される位置に到達するとすぐに、スイッチＸが第１蒸気弁５２と第２真空弁５８を開ける。したがって、真空が第２蒸気室３８内に生じて動力行程において周囲空気が第２ピストン３０を駆動できる。
【００３６】
ピストンが（第２の）破線Ｂ-Ａ’により示された位置に到達する直前に、スイッチＹが作動して、サイクルを再び始めるためにすべての弁を閉鎖位置に戻す。破線Ｂ-Ａ’（及び破線Ａ-Ｂ’）により示されるピストン位置にどのくらい近づけて弁を開閉すべきかのタイミングは、本発明を具体化する特定のエンジンの大きさと効率によって決められるべき選択事項である。回路中の更なる遅延により、作動したスイッチＹが第１真空弁５６と第２蒸気弁５４を開いて第１シリンダー１２において動力行程を繰り返す。
【００３７】
図１及び図１Ａを参照すると、第１コントローラ６０と第２コントローラ６２は、第１位置６６（図１Ａにおいて実線で示す）と第２位置６８（図１Ａにおいて破線で示す）との間で同時旋回運動を行うために、水平バー６４により旋回可能に連結される。第１コントローラ６０と第２コントローラ６２との中間で、連結器４０がピストン１６、３０と縦に並んで往復運動する。連結器が左に動くと、第１コントローラ６０に係合し両方のコントローラ６０、６２を第１位置６６まで旋回させることで、第２コントローラ６２がスイッチＹを作動させる。上述したようにスイッチＹが作動することで、動力行程において第１シリンダー１２を駆動し、ピストン１６、３０及び連結器４０を左から右に移動させる。この移動の終わりに向かって、連結器４０が第２コントローラ６２に係合し、両方コントローラ６０、６２を第２位置６８まで旋回させることで、図３Ａに示されるように第１コントローラ６０がスイッチＸに係合して作動させる。もちろん、これは連結器４０を第１コントローラ６０に向けて戻す第２シリンダー１４の動力行程を含む。
【００３８】
出願人は直径６インチ、ストローク１３インチのシリンダーを含んだ本発明による蒸気真空エンジンの作動するプロトタイプが毎分平均１２０ストロークであることが分かった。最速運転でのニューコメンエンジンが毎分平均１５ストロークであった。直径５フィートでストロークが８フィートのシリンダーを有するニューコメンエンジンよりも、本発明による２ストローク蒸気真空エンジンの複数シリンダーがパワー出力に勝ることが容易に分かるであろう。
【００３９】
図３は第１シリンダー１００と第２シリンダー１０２とを備えた本発明による蒸気真空エンジンの別の態様を示す。第１シリンダー１００は第１ピストン１０４と該第１ピストン１０４に連結された第１ピストンロッド１０６とを有する。第１ピストン１０４は収縮位置Ａと膨張位置Ｂとの間で移動可能であり、第１蒸気室１０８の境界を定める。第２シリンダー１０２は第２ピストン１１０と該第２ピストン１１０に連結された第２ピストンロッド１１２とを有する。第２ピストンは収縮位置Ａ’と膨張位置Ｂ’との間で移動可能であり、第２蒸気室１１４の境界を定める。第１ピストンロッド１０６と第２ピストンロッド１１２は連結器１１６により連結される。
【００４０】
ボイラー１２０は蒸気貯蔵器１２２に蒸気を提供する。蒸気貯蔵器１２２は第１蒸気弁１２４及び第２蒸気弁１２６によってそれぞれ第１蒸気室１０８及び第２蒸気室１１４に連結される。第１膨張室１２８は第１真空弁１３０を介して第１蒸気室１０８に制御下にて連通する。第２膨張室１３２は第２真空弁１３４を介して第２蒸気室１１４に制御下にて連通する。膨張室１２８、１３２が凝縮器１３６に連結される。冷却液が導入地点１３８で凝縮器１３６に流入し、出口地点１４０で流出する。冷却液導入弁が凝縮器１３６への冷却液の流入を制御する。同様に、冷却液流出弁が凝縮器からの冷却液の流出を制御する。
【００４１】
冷却液導入弁１４２が凝縮器１３６への冷却液の導入を制御する。同様に、冷却液流出弁１４４が凝縮器１３６からの冷却液の流出を制御する。
【００４２】
凝縮器１３６は主真空部１４６に連結され、主真空部１４６に対する連通は第３真空弁１４８により制御される。主真空部１４６は第１真空ポンプ弁１５２により制御されて真空ポンプ１５０に連通している。凝縮器１３６もまた補助真空部１５４に連結され、補助真空部１５４に対する連通は第４真空弁１５６により制御される。補助真空部１５４もまた真空ポンプ１５０に連結され、補助真空部１５４と真空ポンプ１５０との間の連通は第２真空ポンプ弁１５８により制御される。
【００４３】
主真空部１４６と補助真空部１５４は各々、凝縮液除去ポンプ１６０に連結され、凝縮液除去ポンプ１６０へのアクセスはそれぞれ第１凝縮液除去弁１６２及び第２凝縮液除去弁１６４により制御される。凝縮液を収集し必要なら再使用するために凝縮液除去ポンプ１６０はドレン・パン１６６に連結される。
【００４４】
運転中、蒸気室１０８、１１４の一方又は他方から出て来た蒸気は、まず膨張室１２８、１３２の一方又は他方に流れる。第１真空弁１３０と第２真空弁１３４が開いたとき減圧することによって蒸気が勢いよくすぐに蒸気室１０８、１１４から出てくるのを促進すべく、膨張室は蒸気室により近いところに拡張された真空部を与える。
【００４５】
膨張室１２８、１３２を通過した後、蒸気は凝縮器１３６を流れる。そこで、蒸気中の熱が凝縮器を通って循環している冷却液に移り持ち去られ、蒸気を凝縮して液体の凝縮液にすることを促進する。
【００４６】
凝縮器１３６を通過した後、凝縮液は流れ続けて主真空部１４６に到達する。必然的に、真空は周期的に補充する必要があり、この補充は真空ポンプ１５０を作動させることにより行われる。主真空部１４６中の凝縮液は重力によって主真空部１４６から流出し、凝縮液除去ポンプ１６０により本システムから周期的に汲み出され、最終的にはドレン・パン１６６に排出される。主真空部が故障の場合に使用するか又は利用可能である有効な真空の容積を増すために、補助真空部１５４を使用できる。別法として、主真空部を増大させるために補助真空部１５４を使用できる。主真空部１４６を用いる場合と同様に、補助真空部１５４中にたまった凝縮液は重力により補助真空部１５４から流出し、凝縮液除去ポンプ１６０により本システムから汲み出され、ドレン・パン１６６に排出される。
【００４７】
図４は第１シリンダー１８０と第２シリンダー１８２とを備えた蒸気真空エンジンの別の態様を示す。第１シリンダー１８０は第１ピストン１８４と第１ピストンロッド１８６とを有する。第２シリンダー１８２は第２ピストン１８８と、連結器１９２に連結された第２ピストンロッド１９０とを有する。ピストン１８４、１８８は第１及び第２シリンダー１８０、１８２内にそれぞれ第１及び第２蒸気室１９４、１９６を形成する。蒸気は第１蒸気弁１９８を介して第１蒸気室１９４に入れられ、第２蒸気弁２００により第２蒸気室１９６に入れられる。第１蒸気室１９４は第１真空弁２０２により制御されて真空部に連通する。第２蒸気室１９６は第２真空弁２０４を介して真空部に連通する。
【００４８】
連結器１９２は旋回可能なように旋回バー２０８の下端部２０６に連結される。旋回バーの上部は旋回可能なようにドッグ・アンド・スラット・システム２１０の周りにて固定ビーム２１２に取り付けられる。旋回バー２０８は作動機構（図示せず）に取り付けられた対向したピックアップ・ノブ２１４の中間に配置される。連結ピストンロッド１８６、１９０が往復運動すると、旋回バー２０８の下端部２０６も同様に往復運動して旋回バーをビームに対して旋回させる。したがって、ピックアップ・ノブ２１４は往復動作により駆動される。ピックアップ・ノブは連結器１９２とビーム２１２との間に置かれるので、エンジンにより生成される力は旋回点にてこ比で加わる。
【００４９】
図５は水平バー２２２の基端部２２０が旋回可能なように旋回バー２０８に取り付けられている点を除いて同様の本発明の４態様を示す。水平バーの先端２２４は旋回可能なようにホイール２２６の周囲に取り付けられる。連結器１９２が往復運動を行うと、水平バー２２２の基端部２２０が往復運動し、水平バー２２４の先端２２４が円形経路を矢印の方向にたどるようにする。
【００５０】
図６は同じ方向を向いて平行で一定の間隔をあけた２個のシリンダー２３０、２３２を備えた本発明の第５の態様を示し、シリンダー２３０、２３２は第１及び第２ピストン２３４、２３６と第１及び第２ピストンロッド２３８、２４０とを有する。この態様では、連結ロッド２４０が旋回可能なように各ピストンロッドの先端２４２に取り付けられる。拡張部材の先端２４４は回転可能なようにクランク・ハンドル２４６、２４８に取り付けられる。これら２つのブレースは反対の位置に固定され、ピストンロッドの運動平面に垂直な軸において相互に回転可能である。上述したように一方のピストンの動力行程が蒸気吸入行程にある他方のピストンを駆動することが容易に理解できる。よって固定ブレースの回転は作動用の関連のホイール２５０に移される。
【００５１】
図７は第３シリンダー２５２、ピストン２５４、及びピストンロッド２５６が加えられたことを除いて図６に示すものと類似の本発明の６の態様を示す。第３クランク・ハンドル２５８がピストンロッド２５６と連結ロッド２４０を介して第３ピストン２５４に取り付けられる。この態様では、第１ピストン２３４が収縮位置にあるので、第１クランク・ハンドル２４６はその回転において最も内側の位置（０°）にある。第２ピストンは蒸気吸入サイクルにおいて膨張位置に向かって大部分の道のりを移動しているので、第２クランク・ハンドル２４８は完全な回転における約１２０°の位置にあり、その最も外側の位置（１８０°）に向かう道のりの大部分を進んでいる。第３ピストン２５４は動力行程の運動を始めようとしており、膨張位置の近くにまだ位置しているが膨張位置から離れるように動いており、その結果、第３クランク・ハンドル２５８は第２クランク・ハンドル２４８に対して１２０°多く回転している、あるいは第１クランク・ハンドル２４６に対して２４０°多く回転している。これら３つのピストン及びハンドルのこのような相対的な方向付けの利点は、３つのうちの１つのシリンダーは常に動力行程を進み、他のシリンダー内のピストンを動力行程-蒸気吸入行程サイクルを経験するよう駆動するので、多くのパワーをよりスムーズに供給できることである。図６及び図７に示した態様は同期運動するようにピストンが連結された複数のシリンダーを備える２ストローク蒸気真空エンジンの態様を代表するものであり、３個より多いシリンダーを含んだ本発明の別の態様も本発明に包含されることが当業者には理解されよう。
【００５２】
図８は対向した２つのシリンダー２７０、２７２を備えた本発明の第７の態様を示し、シリンダー２７０、２７２はピストン２７４、２７６と連結器２８２により連結されたピストンロッド２７８、２８０とを有する。この態様における連結器は横の車軸に取り付けられ、この車軸の各端部にはスライドバー２８８に沿って案内されスライドして往復運動するために両側ブロック２８６を備える。
【００５３】
図９は第１及び第２シリンダー３００、３０２と、第１及び第２ピストン３０４、３０６と、連結器３１２により連結された第１及び第２ピストンロッド３０８、３１０とを備えた本発明の第８の態様を示し、ピストンが第１及び第２蒸気室３１４、３１８の境界を定める。この態様では、蒸気弁と真空弁がそれぞれのシリンダーの内端部ではなく外端部にて蒸気室に連結される。よって、第１蒸気室３１４への蒸気の導入は第１蒸気弁３２０により制御され、第２蒸気室３１８への蒸気の導入は第２蒸気弁３２２により制御される。第１蒸気室３１４と真空部との連通は第１真空弁３２４により制御され、真空部に対する第２蒸気室３１８の連通は第２真空弁３２５により制御される。
【００５４】
上述したように、動力行程において空気を空気室３１４、３１８に入れてピストン３０４、３０６を押さなければならない。逆に、蒸気吸入行程の間は、シリンダーの空気室から空気が自由に放出されるようにして、動力行程にある他方のシリンダーのピストンが空気が押すことができるようにしなければならない。一般に、完全な動力行程は空気弁が開くまで遅らせる。第１及び第２シリンダーの内端の空気流入配管３２６が、ピストン３０４、３０６の背面側の第１及び第２空気室３２８、３３０に空気を供給する。第１空気室３２８への空気の流入は第１空気弁３３２により制御される。同様に、第２空気室３１８への空気の流入は第２空気弁３３４により制御される。第１逆止弁３３６が第１空気室３２８に連通した第１シリンダー３００の内側端部に設けられる。第１逆止弁３３６は空気が第１空気室３２８から流出することは可能にするが、どんな圧力でも空気室に空気が進入することは阻止する。同様に、第２逆止弁３３８が第２シリンダー３０２の内側端部に設けられ、第２空気室３１８から空気が流出することは可能にするが、空気室に空気が流入することは阻止する。ピストン３０４、３０６の運動速度を制御するのに空気弁３３２、３３４と逆止弁３３６、３３８を使用できる。例えば、ピストン３０４が動力行程を進む準備ができている際に空気室３２８への空気の流入を制限すると、動力行程が減速又は遅延する。代わりに、逆止弁３３８を開けないことにより空気室３３０からの空気の流出を妨げると、空気室３３０内の圧力が増して動力行程におけるピストン３０４の進行が遅延する。当業者はピストン３０４、３０６の往復運動の速度を制御するために空気弁３３２、３３４及び逆止弁３３６、３３８を使用する方法は無数にあることが分かるであろう。各弁が開くのを遅延させる又は進めるために、各弁にレリーを容易に接続できる。任意の弁の電子制御によって本発明がコンピュータで制御可能になる。特定の状況のニーズに応じ、又は高機能制御のために複数の空気弁及び逆止弁を各シリンダーに取り付けることができることが容易に理解されよう。
【００５５】
図１０は第１及び第２シリンダー３５０、３５２が平行に整列して配置されている本発明の第９の態様を示す。横アーバー３５４が第１及び第２ピストンロッド３５６、３５８の先端に取り付けられる。ピストンピン３６０がアーバー３５４に取り付けられ、ピストンピンに固定されたスライドブロック３６２が、案内されて往復運動するために２つの案内棒３６６の上に取り付けられる。連結ロッド３６４がピストンロッド３５６、３５８に対して垂直な軸の周りにて旋回可能なようにピストンピン３６０の先端に取り付けられる。装置の通常の動作では、ピストンロッド３５６、３５８が往復運動すると、連結ロッド３６４の制御された位置決めのためにアーバー３５４、ピストンピン３６０及びスライドブロック３６２が案内棒３６６に沿って移動する。延長シャフト３６４の先端は旋回可能なようにクランク・ハンドル３６８に取り付けられ、クランク・ハンドル３６８の回転によりクランク・シャフト３７０が回転し、よってクランク・シャフト３７０に取り付けられたホイール又はギア３７２が回転して機能する。
【００５６】
図１０に示した第１シリンダー３５０はシリンダーの左側のポート３７４を介して蒸気にアクセスし、また真空部に対して連通する。したがって、膨張位置に示されている第１ピストン３７６の位置は、蒸気室３７８が動力行程の準備ができているような位置である。逆に、第２シリンダー３５２における蒸気へのアクセス及び真空部に対する連通は、その右側のポート３８０を介して行われる。したがって、図示された第２ピストン３８２は動力行程の終わりにおける収縮位置にある。よって、ピストン３７６、３８２が平行に整列したまま移動すると、延長シャフト３６４が往復運動し、それがクランク・ハンドル３６８の回転に変えられる。通常の運転では、第２シリンダー３５２が動力行程を完了してピストン３７６、３８２を図１０に示す位置に移動させると、延長シャフト３６４はクランク・ハンドル３６８を図１０に示す位置に回転させている。第１シリンダー３５０が動力行程を進んだ後、ピストン３７６、３８２を図１１に示す位置まで駆動すると、延長シャフト３６４はクランク・ハンドル３６８を図１１に示す位置まで回転させている。
【００５７】
図１２は、第１及び第２シリンダー３９０、３９２が平行に配置され、蒸気弁３９４、３９６と真空弁３９８、４００とがシリンダーの内端にて空気室に連結されている本発明の第１１の態様を示す。矢印で示されたようなシリンダーの空気室への空気の進入を制御するために、空気弁４０２、４０４がシリンダー３９０、３９２の外端に設けられる。シリンダーから空気を逃がすのを制御するために、逆止弁４０６、４０８がシリンダー３９０、３９２の外端に設けられる。逆止弁４０６、４０８は空気が逆止弁を通ってシリンダーに入るのは阻止するが、すぐそばの矢印により示されるように空気がシリンダーから逃げるのは可能にする。上述したように、シリンダー３９０、３９２内でのピストン４１０、４１２の往復運動の速度を制御するために空気弁４０２、４０４及び逆止弁４０６、４０８を使用できる。垂直アーム４１４が連結器４１６から上方に延び、アーム４１４の上部が旋回自在にリンクアーム４１８に連結される。ピストン４１０、４１２の往復運動がホイール４２２の回転運動に変えられるように、リンクアーム４１８の先端４２０は旋回自在に回転ホイール４２２の周囲に取り付けられる。
【００５８】
図１３は第１及び第２シリンダー４３０、４３２が平行関係にある本発明の第１２の態様を示す。垂直アーム４３４が連結器４３６に取り付けられて該連結器４３６から上方に延びている。垂直アーム４３４の上端部４３８は水平ピストンロッド４４０に取り付けられる。ピストンロッド４４０の各端部では、ピストン４４２、４４４が第１及び第２シリンダー４３０、４３２のピストン４５０、４５２と協同して真空ポンプ４４６、４４８内で往復運動を行う。真空ポンプ４４６、４４８は、ピストン４５０、４５２の往復運動によってピストンロッド４４０が駆動して真空ポンプ４４６、４４８を作動させてエンジンの動作中に真空部４５０を自動的に補充するように、真空部４５０に連通している。
【００５９】
図１４は第１シリンダー５００と第２シリンダー５０２とを備えた本発明による蒸気真空エンジンの第１３の態様を示す。第１シリンダー５００は第１ピストン５０４と該第１ピストン５０４に連結された第１ピストンロッド５０６とを有する。第１ピストン５０４は収縮位置Ａと膨張位置Ｂ（点線で示す）との間で移動でき、第１蒸気室５０８の境界を定める。第２シリンダー５０２は第２ピストン５１０と該第２ピストン５１０に連結された第２ピストンロッド５１２とを有する。第２ピストンは収縮位置Ａ’（点線で示す）と膨張位置Ｂ’との間で移動でき、第２蒸気室５１４の境界を定める。第１ピストンロッド５０６と第２ピストンロッド５１２は連結器５１６により連結される。
【００６０】
蒸気を供給するためのボイラー５２０が第１蒸気弁５２２を介して第１蒸気室５０８に連結され、第２蒸気弁５２４を介して第２蒸気室５１４に連結される。第１空気弁５２６が第１空気室５２８への空気の進入を制御する。同様に、第２空気弁５３０が第２空気室５３２への空気の進入を制御する。逆止弁５３４及び５３６が第１シリンダー５００における蒸気吸入行程中に空気室５２８からの空気の放出を可能にし、逆止弁５３８及び５４０が第２シリンダー５０２における蒸気吸入行程中に第２空気室５３２からの空気の放出を可能にする。空気弁５２６、５３０を介する場合を除いて、逆止弁５３４、５３６、５３８、５４０は空気が空気室５２８、５３２に戻るのを阻止する。
【００６１】
第１蒸気室５０８は第１真空弁５４８を介して制御して垂直な熱交換器５４４及び水平な熱交換器５４６に連通する。第２蒸気室５１４は第２真空弁５５０を介して制御して垂直な熱交換器５４４及び水平な熱交換器５４６に連通する。垂直な熱交換器５４４は、各動力行程の初めに蒸気が蒸気室から勢いよく出てくるのを促進可能なだけ蒸気室５０８、５１４に近づけて配置される。冷却液は矢印で示された方向に冷却液管５５２介して垂直な熱交換器５４４を通って流れ、垂直な熱交換器の内部の環境を冷却する。垂直な熱交換器５４４は水平な熱交換器５４６に直接連通しており、水平な熱交換器５４６は真空制御弁５５６を介して制御されて真空タンク５５４に連通している。垂直な熱交換器５４４及び蒸気室５０８、５１４に集まった凝縮液を重力で凝縮液収集タンク５６０に排出するために、凝縮液ドレン管５５８が垂直な熱交換器５４４から下がり、凝縮液収集タンク５６０まで下方に延びている。凝縮液ドレン管５５８を通って降下する凝縮液は、連結管５６４の逆Ｕ字形部５６２により水平な熱交換器５４６に流入するのが阻止される。逆Ｕ字形部は水平な脚部５６６により凝縮液ドレン管５５８に連結され、その結果、蒸気は管５６４を通って水平な熱交換器５４６に自由に流れ込むことができるが、凝縮液はたとえ中間の脚部５６６に入っても逆Ｕ字形部５６２によって水平な熱交換器５４６に流入することが阻止される。
【００６２】
真空ポンプ５７０は真空タンク５５４と補助真空タンク５７２に連通している。真空ポンプ弁５７４は真空ポンプ５７０の分離を可能にする。真空制御弁５７６は真空ポンプ５７０と真空タンク５５４との連通を制御する。真空制御弁６３２は真空ポンプ５７０と補助真空タンク５７２との連通を制御する。真空制御弁５８０は真空タンク５５４と補助真空タンク５７２との直接的な連通を制御する。真空タンク凝縮液弁５８２は真空タンク５５４と凝縮液収集タンク５６０との間の連通を制御する。凝縮液ドレン管制御弁５８４は垂直な熱交換器５４４及び蒸気室５０８、５１４と凝縮液収集タンク５６０との間で凝縮液ドレン管５５８を介する連通を制御する。
【００６３】
水がインジェクター５８６によって真空タンク５５４に注入され真空タンク５５４の冷却を支援する。真空タンク５５４に集まった残余の凝縮液は、重力により真空タンク凝縮液管５８８を通って真空タンク凝縮液弁５８２を介して凝縮液収集タンク５６０に排出される。同様に、垂直な熱交換器５４４からの凝縮液は、重力により凝縮液ドレン管５５８を通って凝縮液収集タンク５６０に排出される。
【００６４】
凝縮液を凝縮液収集タンク５６０から除去する本発明の方法は２つある。第１の方法によると、収集制御弁５９２を閉じることにより容積部５９０が真空タンク５５４、５７２との連通から密封される。次に、排出弁５９６を開くことにより容積部５９０が保持室５９４に連通する。次に、この容積部は、ピストンロッド６００を用いて凝縮液収集タンク５９０内に配置されたピストン５９８を移動させることによって収縮する。容積部５９０を収縮させることにより、その中に集まっていた凝縮液が保持室５９４に移動する。次に排出弁５９６を閉じることにより凝縮液収集タンク５６０内の容積部５９０から保持室５９４が密封される。水は空気弁６０２を開けることにより保持室５９４から排出される。重力によって水を保持室５９４から排出できることも分かる。別法として、ポンプにより水を保持室から除去することもできる。次に空気弁６０２を閉じることにより保持室が周囲空気から密封され、その後で再び保持室を凝縮液収集タンク５６０内の容積部５９０に対して連通させ、保持室５９４中に存在する空気が容積部５９０に入ることを可能にする。次に収集制御弁５９２を開くことにより容積部５９０が真空部に対して連通するとすぐに、凝縮液収集タンク５６０の容積部５９０内で真空が回復する。
【００６５】
凝縮液を凝縮液収集タンク５６０から除去する第２の方法によると、ピストンを押して容積部５９０を収縮させるのに空気が使用される。この方法はまず初めに、第１収集制御弁５９２を閉じることにより真空部との連通から第１容積部５９０を密封し、次に第１排出弁５９６を開けることにより第１保持室５９４に対して第１容積部５９０を連通する。次に第２収集制御弁６０６を閉じることにより真空部との連通から第２容積部６０４を密封する。次に第２排出弁６０８と第２空気弁６１０を開けることにより第２容積部６０４を周囲空気に対して連通する。第１容積部５９０がまだ真空下にある間に第２容積部６０４が周囲空気に対して連通するので、第２容積部内の空気圧力が第２容積部６０４を膨張させ、同時に第１容積部５９０を収縮させる。それにより第１容積部５９０内の凝縮液が第１保持室５９４中に移される。凝縮液は上述した第１の方法と同様にして、第１保持室５９４から除去される。すなわち、第１排出弁５９６を閉じることにより第１保持室５９４を第１容積部５９０から密封し、第１空気弁６０２を開けることにより保持室５９４を周囲空気に対して連通し、凝縮液を第１保持室５９４から排出し、そして第１空気弁６０２を閉じることにより第１保持室５９４を周囲空気から密封することによって、凝縮液が第１保持室５９４から除去される。次に第２排出弁６０８と第２空気弁６１０を閉じることにより第２容積部６０４が周囲空気から密封され、新たに膨張させた第２容積部６０４中に空気を取り込む。次に第１排出弁５９６を開くことにより第１保持室５９４が第１容積部５９０に対して連通し、新たに収縮した第１容積部５９０に保持室５９４から空気を入れる。最後に、第１収集制御弁５９２を開くことにより第１容積部５９０が真空部に対して連通し、第２収集制御弁６０６を開くことにより第２容積部が真空部に対して連通することで、凝縮液収集タンク５６０の第１及び第２容積部５９０、６０４の両方に真空が回復する。この方法を逆にして第２容積部６０４に集まった凝縮液を放出するために第２保持室６０５に移して除去することもできることが分かる。上記方法のどちらかによって凝縮液収集タンク５６０から除去された凝縮液は、ドレン・パン６１２に排出される。
【００６６】
続けて図１４を参照すると、第１補助真空ポンプ６１４と第２補助真空ポンプ６１６は各々がシリンダー５００、５０２の合計容積よりも十分に小さい内部容積を有する。第１真空ポンプのシリンダー６１４は縦方向に移動可能な真空ポンプのピストン６１８を含む。同様に、第２補助真空ポンプ６１６は縦方向に移動可能な第２真空ポンプのピストン６２０を含む。第１真空ポンプのピストンロッド６２２が第１真空ポンプのピストン６１８に連結される。第２真空ポンプのピストンロッド６２４が第２真空ポンプのピストン６２０に連結される。真空ポンプのピストンロッド６２２、６２４は補助コネクタ６２６により連結され、補助コネクタ６２６は動力取出装置６２８を介して連結器５１６にしっかり連結される。よって、ピストン５０４、５１０の運動によって真空ポンプピストン６１８、６２０の運動が駆動される。逆止弁６３４により、ポンプ動作で真空管路から空気を補助真空ポンプ６１４、６１６に送り込むことはできるが、不注意により空気が本システムに入るのを阻止できる。逆止弁６３５により、ポンプ動作で空気を真空ポンプから送り出すことはできるが、空気が真空ポンプに入るのは阻止できる。例えばメンテナンスのために必要なら弁５７９によって補助真空ポンプ６１４、６１６を選択的に分離できる。
【００６７】
補助真空ポンプ６１４、６１６はシリンダー５００、５０２内の動力行程により駆動される代替の真空供給源を提供する。好ましい運転方法では、真空タンク５５４と真空ポンプ５７０との間の連通は維持しつつ、弁６３２を閉じて補助真空タンク５７２を真空ポンプ５７０から分離し、弁５８０を閉じて補助真空タンク５７２を真空タンク５５４から分離し、真空タンク凝縮液弁５８２と凝縮液ドレン管制御弁５８４を閉じてシリンダー５００、５０２、垂直な熱交換器５４４、水平な熱交換器５４６及び真空タンク５５４を補助真空タンク５７２、凝縮液収集タンク５６０及び補助真空ポンプ６１４、６１６から分離することによって、真空が補助真空管路６３０を介して補助真空タンク５７２に供給される。よって、上述した方法の１つに従って凝縮液が凝縮液収集タンク５６０から除去された後、エンジン中に放出された空気が補助真空タンクに進み、補助真空タンクでは真空タンク５５４内の真空を損なうことなく補助真空ポンプ６１４、６１６の動作により真空が回復され、ピストン５０４、５１０は蒸気室５０８、５１４に空気が侵入することから生じる悪影響なしに動作を継続できる。
【００６８】
図１４に示す態様の重要な利点は、補助真空タンク５７２と補助真空ポンプ６１４、６１６とを備えた補助真空システムが、該システムから凝縮液が排出された後に凝縮液収集タンク内の真空を回復すべく独立に機能し得ることである。したがって、真空タンク５５４は真空を水平な熱交換器５４６、ピストン５００、５０２及び垂直な熱交換器５４４に供給し続ける。凝縮液収集タンク５６０から凝縮液を排出したのを受けて空気がエンジンシステムに導入されるとき、凝縮液収集タンクに真空を回復させるために補助真空タンクのみを使用できる。
【００６９】
ここでは蒸気真空エンジンの特定の好適態様について記載してきた。好ましい態様について説明してきたが、変更も本発明の範囲内にあることが当業者には分かるであろう。特許請求の範囲はこのような変更すべてをカバーするものである。
【００７０】
産業上の利用可能性
本発明は少なくとも発電業界において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による蒸気真空エンジンの略図である。
【図１Ａ】図１に示す蒸気真空エンジンのコントローラ及びスイッチの拡大略図である。
【図２】図１に示す蒸気真空エンジンの蒸気弁及び真空弁の弁動作の略図である。
【図３】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様の略図である。
【図３Ａ】図３に示す蒸気真空エンジンのコントローラ及びスイッチの拡大略図である。
【図４】本発明による蒸気真空エンジンのシリンダーの略図であり、旋回バーに取り付けられた連結器を示す。
【図５】本発明による蒸気真空エンジンのシリンダーの略図であり、ホイールに取り付けられた連結器を示す。
【図６】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【図７】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における３つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【図８】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、スライドアセンブリに連結されている。
【図９】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、シリンダーの外端に移された蒸気弁及び真空弁を示すと共に、各シリンダーの内端に設置された空気弁を示す。
【図１０】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【図１１】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、クランクアセンブリに連結されている。
【図１２】蒸気真空エンジンの別の態様における２つのシリンダーの略図であり、シリンダーの外端の空気弁を示すと共に、ホイールに連結された本発明を示す。
【図１３】蒸気真空エンジンの別の態様における２個のシリンダーの略図であり、真空を補充するためにエンジンにより作動される真空ポンプを示す。
【図１４】本発明による蒸気真空エンジンの別の態様の略図であり、凝縮液収集タンクと小型真空ポンプとを含む。
【符号の説明】
【００７２】
１０  蒸気真空エンジン
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
【図１】
2008522083.tif 000003
【図１Ａ】
2008522083.tif 000004
【図２】
2008522083.tif 000005
【図３】
2008522083.tif 000006
【図３Ａ】
2008522083.tif 000007
【図４】
2008522083.tif 000008
【図５】
2008522083.tif 000009
【図６】
2008522083.tif 000010
【図７】
2008522083.tif 000011
【図８】
2008522083.tif 000012
【図９】
2008522083.tif 000013
【図１０】
2008522083.tif 000014
【図１１】
2008522083.tif 000015
【図１２】
2008522083.tif 000016
【図１３】
2008522083.tif 000017
【図１４】
2008522083.tif 000018
【国際調査報告】
2008522083.tif 000019
2008522083.tif 000020