JPS62237001A - 圧力−機械変換装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１作動流体の圧力を機械的運動に変換する圧力
−機械変換装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の装置としては、従来、第８図に示すものがある
。第８図を参照して、シリンダ１内にピストン２がスラ
イド可能に収容されている。

ピストン２はシリンダ１内を通過する作動流体の圧力に
よって駆動される。ピストン２の運動力はロッド４を介
してシリンダ１外に取シ出される。

作動流体をシリンダ１内に通過させるために。

シリンダ１の一端近傍に流体流入口６と流体流出ロアと
を設ける一方、他端近傍にも流体流入口８と流体流出口
９とを設けている。さらに。

流入口６．８と流出ロア、９とにはそれぞれ弁１１．１
２，１３．１４を設けている。これによると、弁１１〜
１４の開閉によってシリンダ１に対する作動流体の流入
・流出を制御し、ピストン２をシリンダ１内で往復させ
ることができる。

即ち１作動流体の圧力をピストン２の可動方向両面に交
互に作用させることができる。このようにピストンの両
面に交互に流体圧を作用させるタイプは一般に複動型と
呼ばれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら第８図の装置は、弁１１〜１４の数が多い
ため構成が複雑になる上に、それらの弁１１〜１４の開
閉制御も複雑になってしまう。

また作動流体の流入・流出のための配管も多数要する。

それ故に１本発明の目的は、弁の不要な複動型の圧力−
機械変換装置を提供することにある。

本発明の他の目的は２作動流体の流入・流出のための配
管の数を減らした複動型の圧力−機械変換装置の提供に
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば２作動流体の圧力を機械的運動に変換す
る圧力−機械変換装置において、シリンダ、上記シリン
ダ内に直列にかつ摺動可能に配した第１及び第２のピス
トン、上記第１及び第２のピストンに共通に接続された
出力機構。

及び上記シリンダ内に上記作動流体を通過させる流体案
内手段を含み、上記第２のピストンは上記シリンダの内
面に対向した側面に第１及び第２の凹所を有し、上記流
体案内手段は、上記第１の凹所に常時連通している作動
流体流入配管と、上記第２の凹所に常時連通している作
動流体流出配管と、上記作動流体を上記第１及び第２の
ピストンの位置にしたがって上記第１の凹所から上記第
１のピストンの摺動方向両側の第１及び第２の空間に分
配する分配手段と、上記第１及び第２の空間の作動流体
を上記第１及び第２のピストンの位置にしたがって上記
第２の凹所へ集合させる集合手段とを有していることを
特徴とする圧力−機械変換装置が得られる。

〔実施例〕

第１図は本発明による圧力−機械変換装置の一実施例と
しての複動型熱機関を示す。第１図を参照して、この熱
機関は比較的長いシリンダ２０を含んでいる。シリンダ
２０の内部には第１及び第２のピストン２１．２２が直
列にかつ摺動可能に配されている。シリンダ２０の内周
面と第１及び第２のピストン２１．２２の外周面との隙
間は１例えばピストンリング等（図示せず）によって実
質的にシールされている。

第１のピストン（パワーピストン）２１には摺動棒２３
が設けられている。摺動棒２６は第２のピストン２２の
中央の貫通穴（図示せず）−ルされることはいうまでも
ない。

シリンダ２０の軸方向一端にはクランク室２４が設けら
れている。クランク室２４にはクランク２６が備えられ
ている。クランク２６には。

摺動棒２６と第２のピストン（パルブビヌトン）２２と
が第１及び第２の連結部材（ロンロッド）２７．２８を
介して接続されている。ここで第１及び第２のコンロッ
ド２７．２８は、クランク２６に対し、この実施例では
互いに９０’の位相差をもって接続されている。

上述の構造によると、第１及び第２のピストン２１．２
２ｉｌ″１．シリンダ２０の内部で同時に移動すること
になる。例えば、第１のピストン２１が図中で上方へ移
動すると、その移動力が摺動棒２３．第１のコンロッド
２７．クランク２６及び第２のコンロッド２８を介して
第２のピストン２２に伝わシ、その結果、第２のピスト
ン２２は図中で下方へ移動する。

ところで第１及び第２のピストン２１．２２の移動時に
は、第１又第２のコンロッド２７．２８を介してクラン
ク２６が回動させられる。クランク２６の回動は出力と
して外部へ取り出される。したがってクランク２６と第
１及び第２のコンロッド２７．２８は、ここでは出力機
構とみなせる。

さらに第２のピストン２２はシリンダ２０の内面に対向
した側面に第１の凹所３１と第２の凹所６２とを有して
いる。またシリンダ２０の側面には、第１の凹所６１に
常時連通している作動流体流入配管３６と、第２の凹所
３２に常時連通している作動流体流出配管６４とが接続
されている。ここで第１及び第２の凹所３１゜３２は第
２のピン２２に従って移動するので。

流入配管５３と流出配管３４の位置及び径寸法の設計は
、その点を考慮して行なわなければならない。

第１の凹所６１には流入配管３６を通して作動流体が流
入する。第１の凹所３１に流入した作動流体は第１のピ
ストン２１の摺動方向両側の第１及び第２の空間３６．
３７に分配される。

そのための分配手段として、シリンダ２０には第１及び
第２の配達路３８．３９が設けられている。第１の配達
路６日は第１の凹所６１を第１の空間６６に連通させる
ためのものである。一方、第２の配達路６９は第１の凹
所３１を第２の空間３７に連通させるためのものである
。なお第１及び第２の配達路３８．３９は第２のピスト
ン２２によって開閉制御される。

シリンダ２０内の第１及び第２の空間５６゜３７に分配
された作動流体は第２の凹所５２に集合される。そのた
めの集合手段として、シリンダ２０には第１及び第２の
収集路４１．４２が設けられている。第１の収集路４１
は第１の空間６６を第２の凹所６２に連通させるための
ものである。一方、第２の収集路４２は第２の空間ろ７
を第２の凹所６２に連通させるためのものである。なお
第１及び第２の収集路４１．４２もまた第２のピストン
２２によって開閉制御される。第２の凹所３２からは流
出配管３４を通して作動流体が流出する。

シリンダ２０にはまた。クランク室２４を第２の凹所３
２に連通させるための付加路４６が設けられている。付
加路４６も第２のピストン２２によって開閉制御され、
第２のピストン２１の移動時におけるクランク室２４の
内圧を一定に保つ役割を果す。

なお、第１図の複動型熱機関は、ランキンサイクルを利
用した蒸気原動機に使用される。即ち、流入配管６３が
蒸気原動機のボイラに接続され、かつ、流出配管６４が
蒸気原動機のコンデンサに接続される。

次に作用につき説明する。

においては、流入配管６６を通して第１の凹所３１に流
入した作動流体は、第２の配達路６９を通して第２の空
間６７に流入し、第１及び第２のピストン２１．２２を
矢印で示す方向に移動させる。このとき、第１の空間３
６の作動流体は第１の収集路４１を通して第２の凹所３
２に流入し、さらに流出配管３４を通して流出する。

第２のピストン２２が移動すると、クランク２６が９０
°回動した第２図に示すようにクランク室２４の作動流
体は付加路４５及び第２の凹所３２全通して流出配管６
４から流出する。

第１及び第２のピストン２１．２２の移動の結果、クラ
ンク２６が１４６°回動した第３図の状態では２作動流
体は第１の凹所３１から第１の配達路６８を通して第１
の空間６６に流入し、第１のピストン２１を反対向きに
移動させている。

このときの第１及び第２のピストン２１．２２間の移動
量の差にもとづき、第２の空間６７の作動流体は第２の
収集路４２を通して第２の凹所と合わせて流出配管６４
から流出する。同様な状態は、第４図のようにクランク
２６が１８０゜回動した後にも、第２のピストン２２の
移動が反対向きになることを除き、継続する。

クランク２６が２７０°回動した第５図の状態になると
、第１の配達路６８は第２のピストン２２によって閉じ
られ、また第２の配達路３９は第１のピストン２１によ
って閉じられる。したがって第６図に示すようにクラン
ク２６が５０４゜回動するまでは、各部の惰性及び必要
に応じて設けられるフライホイール（図示せず）の惰性
によって、第１及び第２のピストン２１．２２１’を移
動する。なおこのとき、第１の空間３１の作動流体は第
１の収集路４１．第２の凹所３２及び付加路４６を介し
てクランク室２４に移される。

クランク２６が３０４°を越えて回動すると、第２の配
達路３９が第１の凹所６１と第２の空間６７とを相互に
連通させる一方、第１の収集路４１が第１の空間６６と
第２の凹所６２と全相互に連通させることになるので、
第１図と同様な状態になる。

以後、同様な状態変化の繰り返えしによシ。

第１及び第２のピストン２１．２２が作動流体の彰張圧
を機械的な往復運動に変換し、さらにこれをクランク２
６の回転運動に変換する。

なおりランク２６に対するコンロッド２７゜２８の接続
点の位相差は９０°以外の角度においても実施可能であ
る。

上述では、蒸気原動機に用いられる複動型熱機関を例に
とって説明したが９本発明はこれに限られるものではな
い。例えば、第７図に示すように、クランク室２４が外
部に開放されている場合には、前述した付加路４３は不
要である。

なお第７図においては、第２の配達路３９の入口と第１
の収集路４１の出口とはシリンダ２０の軸方向における
位置を同じにし、また第２の配達路３９の出口と第２の
収集路４２の入口とはシリンダ２０の軸方向における位
置を同じにしている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、第１及び第２のピ
ストンの位置によってシリンダ内に対する作動流体の通
過を制御して第１及び第２のピストンを適宜駆動するよ
うになっているので２作動流体の通過を制御するための
弁は不要である上に２作動流体の流入・流出のための配
管の数も２つですむ複動型の圧力−機械変換装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図である。第２図
乃至第６図は同実施例のクランク角の進行状態の説明図
で、第２図は９ｏ０．第６図は１４６°、第４図は１８
０°、第５図は２７０’。 第６図は６０４°の各状態を示す。第７図は本発明の他
の実施例の概略構成図である。第８図は従来例の概略構
成図である。 ２０・・・シリンダ、２１・・・第１のピストン。 ２２・・・第２のピストン、２４・・・クランク室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）作動流体の圧力を機械的運動に変換する圧力−機械
   変換装置 において、シリンダ、上記シリンダ内に直列にかつ摺動
   可能に配した第１及び第２のピストン、上記第１及び第
   ２のピストンに共通に接続された出力機構及び上記シリ
   ンダ内に上記作動流体を通過させる流体案内手段を含み
   、上記第２のピストンは上記シリンダの内面に対向した
   側面に第１及び第２の凹所を有し、上記流体案内手段は
   、上記第１の凹所に常時連通している作動流体流入配管
   と、上記第２の凹所に常時連通している作動流体流出配
   管と、上記作動流体を上記第１及び第２のピストンの位
   置にしたがって上記第１の凹所から上記第１のピストン
   の摺動方向両側の第１及び第２の空間に分配する分配手
   段と、上記第１及び第２の空間の作動流体を上記第１及
   び第２のピストンの位置にしたがって上記第２の凹所へ
   集合させる集合手段とを有していることを特徴とする圧
   力−機械変換装置。 ２）上記分配手段は、上記第１の凹所を上記第１の空間
   に連通させる第１の配達路と、上記第１の凹所を上記第
   ２の空間に連通させる第２の配達路とを含む特許請求の
   範囲第１）項記載の圧力−機械変換装置。 ３）上記集合手段は、上記第２の凹所を上記第１の空間
   に連通させる第１の収集路と、上記第２の凹所を上記第
   ２の空間に連通させる第２の収集路とを含む特許請求の
   範囲第１）項又は第２）項記載の圧力−機械変換装置。