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定置型蒸気機関は、揚水や工場の駆動、そして発電に使用される固定式の蒸気機関です。鉄道で使用される機関車用エンジン、道路での重量蒸気輸送に使用される牽引用エンジン、蒸気自動車（およびその他の自動車）、耕作や脱穀に使用される農業用エンジン、船舶用エンジン、そしてほとんどの原子力発電所の発電機構として使用される蒸気タービンとは異なります。
蒸気機関の発展は緩やかなものでした。18世紀に導入され、19世紀全体と20世紀前半の大部分にわたって広く製造されましたが、電力供給と内燃機関の普及に伴い衰退しました。時が経つにつれ、蒸気機関の圧力、膨張率、速度は向上していきました。[1]
定置式蒸気機関の開発
西暦1世紀、「ヘロン」は蒸気を動力源とするタービン型エンジン、いわゆる「アイオロスの球」について記述しています。それ以降、蒸気動力に関する研究は17世紀と18世紀までほとんど行われていませんでした。現代のエンジンに共通するすべての要素を初めて具体化したのは、ジェームズ・ワットの発明でした。 [1]蒸気の膨張、独立した凝縮器、そして調速機による速度調節が用いられました。
初期の蒸気機関は非常に低速で動作しました。最大の改良点は、動作圧力の上昇でした。ボイラーに過熱装置が追加され、温度上昇とエンジンの経済性が向上しました。初期の蒸気機関は単気筒で、低圧蒸気をピストンの底部に導入し、そこで凝縮していました。[1]その後、シリンダーの数が増え、複気筒蒸気機関が誕生しました。圧力が上昇するにつれて、複気筒設計の方が経済的であることがわかりました。
定置型蒸気機関の構成要素
- エンジンの種類は、シリンダーの数とバルブの数によって決まります。シリンダーの面積、ピストンの速度、そして蒸気の圧力によって出力が決まります。バルブは蒸気の排出と排出に使用されます。
- ピストンは、シリンダーバレル内部で蒸気からの圧力が作用する表面です。圧力を高めるには、ピストンをシリンダー壁にしっかりと密着させる必要があります。これはピストンリングによって実現されます。
- コネクティングロッドは、ピストンの荷重をクランクピンまたはクランクシャフトに伝達する役割を果たし、張力と圧縮を受けます。
定置型蒸気機関の種類
定置式蒸気エンジンには、シリンダーとクランクシャフトのレイアウトによって区別されるさまざまなパターンがあります。
- ビームエンジンには、垂直シリンダーとクランクシャフトを接続するロッキングビームがあります。
- テーブルエンジンでは、垂直シリンダーの上にクロスヘッドがあり、その下にクランクシャフトがあります。
- 水平型エンジンには水平方向のシリンダーがあります。
- 垂直エンジンには垂直のシリンダーがあります。
- 傾斜エンジンには傾斜したシリンダーがあります。
- アンダータイプエンジンは、水平エンジンの上に機関車のようなボイラーが付いているのが特徴です。
定置型エンジンは二次特性によっても分類できます。
- 高速エンジンは高速作動バルブが特徴です。
- コーリスエンジンは特殊なロータリーバルブギアが特徴です。
- ユニフローエンジンには、シリンダーヘッドに吸気バルブがあり、中間に排気ポートがあります。
固定式エンジンに複数のシリンダーがある場合、次のように分類できます。
- 共通のクランクシャフト上で動作する複数の同一シリンダーを備えたシンプルなエンジン。
- 高圧シリンダーからの排気を利用して低圧シリンダーに動力を供給する複合エンジン。
エンジンはシンプル モードまたは凝縮モードで実行できます。
- シンプルモードでは、排気ガスはシリンダーから出て大気中に直接放出されます。
- 凝縮モードでは、蒸気は別のシリンダーで冷却され、蒸気から液体の水へと変化し、真空状態を作り出して運動を補助します。これは、ヒートシンクとして機能する水冷プレートを使用するか、ポンプで水を噴射することで実現できます。
固定式エンジンは用途によっても分類できます。
- ポンプエンジンはポンプ場に設置されています。
- 繊維工場に動力を供給する工場用エンジン
- 巻き上げエンジンは、さまざまなタイプのホイストに動力を与えます。
- 冷凍エンジンは通常、アンモニア コンプレッサーに結合されます。
定置型エンジンは製造業者によって分類される可能性がある
歴史
進化の順序：
- セイヴァリ大気圧エンジン（1700年）
- ニューコメンエンジン（1712）
- ワットエンジン（1775）
- ホーンブロワー（1781）
- トレビシック（1799）
- ウルフ（1804）
- コーンウォールエンジン（1812年）
- マクノート式複合ビームエンジン（1845年）
- コーリスエンジン（1859年）
- ポーター・アレンエンジン（1862年）
- ユニフローエンジントッド (1885)
- 蒸気タービン（1889年）
[2]
参照
参考文献
- ^ abc ファウラー、ウィリアム・H (1907). 『定置式蒸気機関、実例多数による図解入り』 マンチェスター: ザ・サイエンティフィック・パブリッシング・カンパニー.
- ^ ヒルズ 1993
参考文献
- ブキャナン、RA、ワトキンス、ジョージ、『静止蒸気機関の産業考古学』、ロンドン、1976年、ISBN 0-7139-0604-9
- ファウラー, WH (1919). 『定置式蒸気機関 実例多数による図解入り』 / ウィリアム・H・ファウラー編. サイエンティフィック出版, [1907].
- ボウディッチ, J. (1992). リチャード・L・ヒルズ著『蒸気動力：定置式蒸気機関の歴史』（書評）.テクノロジー・アンド・カルチャー, 33 (4), 821–823. https://doi.org/10.1353/tech.1992.0025
- ヒルズ、リチャード・レスリー（1993年）『蒸気動力：定置式蒸気機関の歴史』（ペーパーバック版）ケンブリッジ大学出版局、244ページ。ISBN 9780521458344. 2009年5月13日閲覧。
- Roberts, AS (1921). Arthur Robert's Engine List. One guy from Barlick-Book Transcription. 2011年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月11日閲覧。
{{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ) - ワトキンス、ジョージ、『英国の静止蒸気機関』、ランドマーク出版、各種ISBN
- 第1巻、ヨークシャー（2000年）
- 第2巻、スコットランドと北イングランド（2000年）
- 第3巻1号、3巻2号、ランカシャー（2001年）
- 第4巻、ウェールズ、チェシャー、シュロップシャー（2002年）
- 第5巻、ノース・ミッドランズ（2002年）
- 第6巻、サウス・ミッドランズ（2003年）
- 第7巻「南部と南西部」（2003年）
- 第8巻、グレーター・ロンドンと南東部（2003年）
- 第9巻、イースト・アングリアおよび隣接州（2004年）
- 第 10 巻、船舶エンジン（および読者向けノート、シリーズの索引など）（2005 年）
このシリーズは、ジョージ・ワトキンスが 1930 年から 1980 年にかけて作成した蒸気機関記録から約 1,500 枚の画像を再現したもので、現在はウィルトシャー州スウィンドンにあるイングリッシュ・ヘリテッジの国定記念物記録のワトキンス・コレクションに所蔵されています。
外部リンク
