水蒸汽爆炸及冲击波发生装置、发动机及涡轮装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102803724 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 8 0 3 7 2 4 A *CN102803724A* (21)申请号 201080025885.0 (22)申请日 2010.04.21 PCT/JP2009/060805 2009.06.12 JP 2009-267226 2009.11.25 JP F03G 7/06(2006.01) F01B 29/08(2006.01) F01K 21/00(2006.01) (71)申请人胜连久志 地址日本冲绳县 (72)发明人胜连久志 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 7。

2、2002 代理人陈萍 (54) 发明名称 水蒸汽爆炸及冲击波发生装置、发动机及涡 轮装置 (57) 摘要 本发明涉及能够可靠地产生水蒸汽爆炸的装 置。本发明提出了能够可靠地产生水蒸汽爆炸和 冲击波的装置，由此提供了水蒸汽爆炸及冲击波 的研究开发的实验手段，并为了向发动机、涡轮机 的应用开辟了道路。在液体保持容器(0101)的内 部保持有熔融金属等高温液体(0102)。在液体保 持容器的周围设置有用于将高温液体保持在高温 的加热装置(0103)。在液体保持容器的底部设置 有用于间歇性地注入水的注入口(0104)，还设置 有将注入口堵住的耐压阀(0105)。耐压阀在弹簧 (0106)的力的作用下将。

3、注入口堵住，然而当耐压 阀被定时凸轮(0107)上推时，从耐压阀与注入口 之间的缝隙间歇性地注入水。当向高温液体的底 部侧间歇性地注入水时，发生水蒸汽爆炸及冲击 波。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.12.12 (86)PCT申请 的申请数据 PCT/JP2010/057032 2010.04.21 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/143474 JA 2010.12.16 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书11页 附图12页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 11 页 附图 12 页 。

4、1/1页 2 1.一种水蒸汽爆炸及冲击波发生装置，具备： 水蒸汽爆炸室，具有液体保持容器和注入口，液体保持容器用于保持温度在300以上 的高温液体，注入口用于从液体保持容器中保持的高温液体的底部侧间歇性地注入水； 加热装置，将所述高温液体保持在300以上的高温；以及 注入阀部，在所述注入口控制水的间歇性注入。 2.一种发动机，具备： 权利要求1所述的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置； 活塞，利用在该水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中产生的水蒸汽爆炸的力及同时产生的 冲击波来进行驱动；以及 转换部，将活塞运动转换为旋转运动。 3.根据权利要求2所述的发动机， 还具有返回通道，收容活塞上推后的水蒸汽与高温液体。

5、的混合物、即爆炸流体。 4.根据权利要求3所述的发动机， 还具有水蒸汽排出口，将从流入到返回通道的爆炸流体之中分离出的水蒸汽排出。 5.根据权利要求4所述的发动机， 在返回通道内下部还具有返回泵，该返回泵使流入到返回通道的爆炸流体之中的高温 液体回流到爆炸室。 6.根据权利要求5所述的发动机， 在活塞上设置有活塞阀，活塞阀通过在上死点附近撞击设置在缸体上的上阻碍突起而 进行打开动作，通过在下死点附近撞击设置在缸体或液体保持容器上的下阻碍突起而进行 关闭动作。 7.一种涡轮装置，具备： 权利要求1所述的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置；以及 涡轮机，利用在该水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中产生的水蒸汽爆炸。

6、力及同时产生的 冲击波来进行驱动。 8.根据权利要求7所述的涡轮装置， 具备多个水蒸汽爆炸及冲击波发生装置，还具有控制部，该控制部用于对各个水蒸汽 爆炸及冲击波发生装置的注入阀部间歇性地注入水的定时进行控制。 9.根据权利要求8所述的涡轮装置， 在水蒸汽爆炸及冲击波发生装置的周围设置有用于回收飞散的高温液体的循环高温 液体池， 在水蒸汽爆炸及冲击波发生装置上设置有用于从循环高温液体池导入高温液体的高 温液体导入阀。 权 利 要 求 书CN 102803724 A 1/11页 3 水蒸汽爆炸及冲击波发生装置、 发动机及涡轮装置 技术领域 0001 本发明涉及产生水蒸汽爆炸及冲击波的装置、以及利用。

7、该装置产生的水蒸汽爆炸 的力及同时产生的冲击波来进行驱动的发动机以及涡轮装置的基本技术。 背景技术 0002 众所周知，水在特殊条件下瞬间被加热到370左右的高温时，会发生爆炸现象。 所述爆炸现象通常被称为“水蒸汽爆炸”，例如，通过非常高温的金属熔融体与水的接触而 产生，或者通过岩浆与水的接触而产生，另外，通过被加热的炸油与水的接触也会产生。 0003 对于水蒸汽爆炸，虽然已有若干研究报告，但从现状来看，仍有很多未知的部分。 但是，考虑到水在汽化时的体积膨胀率，可以想到水在瞬间汽化时产生的爆炸能量非常大。 0004 于是，进行了将水蒸汽爆炸的力作为动力等来利用的尝试。在专利文献1中，向在 真空。

8、中放电而处于高温状态的房间喷射水而产生水蒸汽爆炸。另外，在专利文献2中，向被 供给高频电流而通过电磁感应被加热的燃烧室内喷射水，得到水蒸汽爆炸。 0005 在先技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：日本特愿2000-106916号申请 0008 专利文献2：日本特开平11-229965号公报 0009 发明的概要 0010 发明所要解决的问题 0011 本申请的发明人为了找出水蒸汽爆炸的机理，做了若干实验。首先，在加热到高温 的金属的表面滴下水滴。不管升高金属的表面温度，以及改变滴下的水量，滴下的水滴也只 是在金属表面汽化蒸发，并未发生爆炸。该结果在金属温度超过熔点而导致金属熔融。

9、的情 况下也一样(第一实验)。 0012 接着，本申请的发明人将高温溶解的金属倒入到水中。其结果，在熔融金属的周边 观察到了水蒸汽爆炸(第二实验)。 0013 此外，本申请的发明人进行了将水滴滴落到炸油表面的实验。在滴下的水滴停留 在被加热的油的表面的期间，与金属的情况相同，也只是引起汽化蒸发。但是，水的比重大 于油的比重。当滴下的水的量较多时，水在汽化蒸发全部结束之前，沉到油中。如果油的温 度足够高，则沉下去的水必定爆炸而发出声音。只要油温在300左右以上，就能够引起水 蒸汽爆炸，在达到350以上时，确认到了更加激烈的水蒸汽爆炸的发生(第三实验)。 0014 由第一实验可知，只是向高温物质的。

10、表面滴下水，不会引起水蒸汽爆炸。这种情况 无论物质温度有多高都一样。这是由于，即使水与高温物质接触，在常压下会在100沸腾， 不会升高到约100以上，不会产生水蒸汽爆炸的因素、即水的高温化。但是，在水中倒入 高温物质的情况下(第二实验)，向高温液态物质的内部间歇性地注入了少量水的情况下 (第三实验)，即使温度不是特别高，仍会引起水蒸汽爆炸。第二和第三的实验的共同点在 于，引起水蒸汽爆炸的地方被液体密闭。在此，“被密闭”单纯是指“整体被包围而没有 说 明 书CN 102803724 A 2/11页 4 与大气连通的出逃地方”的意思。在第二实验中，爆炸部位被作为液体的金属和作为液体的 水包围。在第。

11、三实验中，在水沉没到油中的情况下，被作为液体的油包围。在这种密闭的状 况下，温度较差大的两种不同性质的液体接触，从高温液体侧向低温液体侧发生热移动，水 温超过100，水被瞬间加热到与相邻的液体的温度大致相同的程度。对于该过程，很难说 其机理已被明确，但是通过实验可知，通过水瞬间远远超过100的高温化现象，快速发生 激烈的水蒸汽膨胀，导致引发高压的水蒸汽爆炸。此外还了解到，通过瞬间的水蒸汽爆炸， 同时产生冲击波，爆炸的压力和膨胀速度进一步增大。 0015 相对于此，在第一实验中，水的周围充满大气，而未处于被液体密闭的状态，所以 未能引起水蒸汽爆炸。 0016 在上述专利文献1的能量生成装置中，在。

12、真空中向加热到高温的汽化室喷射水， 得到水蒸汽爆炸。但是，在第一实验中确认到，不管加热到多么高的温度，只是向高温的物 质表面喷射水，不能引起水蒸汽爆炸。在该装置中，为了通过放电得到高温状态，将汽化室 设为真空状态，然而在真空状态下水会在引起水蒸汽爆炸之前汽化，所以难以想象通过该 装置能够产生水蒸汽爆炸。 0017 在上述专利文献2的喷气发动机中，由于未充分公开水蒸汽爆炸的机理，所以不 能断言，但是即使单纯在燃烧室内加热到高温，不会发生水蒸汽爆炸这一点，与第一实验相 同。 发明内容 0018 本申请的发明人，在用于收纳保持在300以上高温的液体的容器的底部设置开 关阀，从所述开关阀向高温液体中间。

13、歇性地注入水，从而制作出“被液体密闭的状态”，成功 地引起了水蒸汽爆炸。其详细原理省略，与水蒸汽爆炸同时产生的冲击波使爆炸流体的压 力和膨胀速度进一步增大，从而开辟了将通过水蒸汽爆炸产生的伴随冲击波的高压的爆炸 流体的能量作为发动机或涡轮机的动力应用的道路。 0019 第一发明为水蒸汽爆炸及冲击波发生装置，具备：水蒸汽爆炸室，具有液体保持 容器和注入口，液体保持容器用于保持温度在300以上的高温液体，注入口用于从液体 保持容器中保持的高温液体的底部侧间歇性地注入水；加热装置，将所述高温液体保持在 300以上的高温；以及注入阀部，在所述注入口控制水的间歇性注入。 0020 第一发明涉及用于产生水。

14、蒸汽爆炸及冲击波的装置，是本发明的最基本的发明。 0021 第二发明涉及发动机，具备：第一发明所述的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置；活 塞，利用在该水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中产生的水蒸汽爆炸的力及同时产生的冲击波 来进行驱动；以及转换部，将活塞运动转换为旋转运动。 0022 第二发明至第六发明涉及将在第一发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中得到 的水蒸汽爆炸的力和同时产生的冲击波作为动力源的发动机，第二发明是其中最基本的发 明。 0023 第三发明涉及的发动机，在第二发明所涉及的发动机的基础上，还具有返回通道， 收容活塞上推后的水蒸汽与高温液体的混合物、即爆炸流体。 0024 第四发明涉及的发动机。

15、，在第三发明所涉及的发动机的基础上，还具有水蒸汽排 出口，将从流入到返回通道的爆炸流体之中分离出的水蒸汽排出。 说 明 书CN 102803724 A 3/11页 5 0025 第五发明涉及的发动机，在第四发明所涉及的发动机的基础上，在返回通道内下 部还具有返回泵，该返回泵使流入到返回通道的爆炸流体之中的高温液体回流到爆炸室 0026 第六发明涉及的发动机，在第五发明所涉及的发动机的基础上，在活塞上设置有 活塞阀，活塞阀通过在上死点附近撞击设置在缸体上的上阻碍突起而进行打开动作，通过 在下死点附近撞击设置在缸体或液体保持容器上的下阻碍突起而进行关闭动作。 0027 第七发明涉及涡轮装置，具备：。

16、第一发明所述的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置； 以及涡轮机，利用由该水蒸汽爆炸及冲击波发生装置产生的水蒸汽爆炸的力及同时产生的 冲击波来进行驱动。 0028 第七发明至第九发明涉及将在第一发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中得到 的水蒸汽爆炸的力和同时产生的冲击波作为动力源的涡轮装置，第七发明是其中最基本的 发明。 0029 第八发明涉及的涡轮装置，在第七发明所涉及的涡轮装置的基础上，具备多个水 蒸汽爆炸及冲击波发生装置，还具有控制部，该控制部用于对各个水蒸汽爆炸及冲击波发 生装置的注入阀部间歇性地注入水的定时进行控制。 0030 第九发明涉及的涡轮装置，在第八发明所涉及的涡轮装置的基础上，在水蒸汽。

17、爆 炸及冲击波发生装置的周围设置有用于回收飞散的高温液体的循环高温液体池，在水蒸汽 爆炸及冲击波发生装置中设置有用于从循环高温液体池导入高温液体的高温液体导入阀。 0031 发明的效果： 0032 本发明虽然还不能说是完全明确了其机理，但是提出了能够可靠地产生水蒸汽爆 炸和同时产生的冲击波的装置，由此提供了水蒸汽爆炸及冲击波的研究开发的实验手段， 并为了向发动机、涡轮机的应用开辟了道路。 附图说明 0033 图1是实施例1的概要图。 0034 图2是示出实施例1的耐压阀的结构和功能的图。 0035 图3是能够防止在水蒸汽爆炸时的爆压下高温液体逆流到注入口内部的另一个 注入阀部的图。 0036 。

18、图4是实施例2的发动机的结构图。 0037 图5是活塞和活塞阀的结构图。 0038 图6是刚刚从注入口间歇性地注入了水之后发生水蒸汽爆炸的瞬间的图。 0039 图7是伴随由水蒸汽爆炸产生的冲击波的爆炸流体正在向上推缸体内的活塞时 的图。 0040 图8是被爆炸流体上推的活塞到达了上死点的瞬间的图。 0041 图9是设置在返回通道下部的返回泵将返回通道内部的高温液体压入到液体保 持容器内的图。 0042 图10是实施例3的涡轮装置的概要立体图。 0043 图11是实施例3的涡轮装置的剖视图。 0044 图12是示出高温液体导入阀的动作的图。 说 明 书CN 102803724 A 4/11页 6。

19、 具体实施方式 0045 实施例1涉及第一发明。实施例2涉及第二发明至第六发明。实施例3涉及第七 发明至第九发明。并且，本发明不限于下面的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，能够以 各种方式实施。 0046 【实施例1】 0047 实施例1的概要 0048 实施例1涉及第一发明中的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置。 0049 图1是实施例1的概要图。在液体保持容器0101的内部保持有熔融金属等高温液 体0102。在液体保持容器的周围设置有用于将高温液体保持在高温的加热装置0103。在 液体保持容器的底部设置有用于间歇性地注入水的注入口0104，还具有堵住注入口的耐压 阀0105。耐压阀利用弹簧0106。

20、的力堵住注入口，当耐压阀0106被定时凸轮0107上推时， 从耐压阀与注入口之间的缝隙间歇性地注入水。若高温液体的底部被间歇性地注入水，在 被液体密闭的状态下，热从高温液体迅速地向水移动，发生水蒸汽爆炸及冲击波。 0050 在水蒸汽爆炸及冲击波发生装置的上部设置有盖0108和排气口0109，盖0108用 于挡住因爆炸而飞散的高温液体与水蒸汽的混合物(下面将该混合物称为“爆炸流体” )， 排气口0109用于仅使水蒸汽逃出上部。因水蒸汽爆炸及冲击波而飞散的高温液体被盖挡 住之后下落而被再利用，而水蒸汽从排气口排出。 0051 在液体保持容器上还设置有用于监视内部的高温液体温度的温度计0110。 0。

21、052 实施例1的构成要件的说明 0053 第一发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置具有水蒸汽爆炸室、加热装置、以及注 入阀部。水蒸汽爆炸室具有液体保持容器和注入口。下面分别进行说明。 0054 “液体保持容器”保持温度在300以上的高温液体。由于液体保持容器要保持高 温液体，所以首先耐热性要优异。但是，作为高温液体的温度，在300400左右发生水 蒸汽爆炸，如果没有什么特殊情况要使用更高温度的液体，采用铁等一般的材料就足够。接 着，液体保持容器需要具有足够抵抗在水蒸汽爆炸中产生的压力和冲击波的强度。水蒸汽 爆炸发生时的气压将达到几百个大气压，液体保持容器需要采用能够抵抗这种突然产生的 压力的材料。

22、和结构。此外，在将加热装置安装在液体保持容器外部的情况下，由于来自加热 装置的热通过在液体保持容器中传导而对内部的液体进行加热，所以优选热传导性高的材 料。 0055 “高温液体”优选熔点在300以下的金属，然而也可以使用熔点为300以上的金 属。作为熔点在300以下的金属，可以举出锡、铋、钋或低熔点合金等。其中，锡的熔点较 低为232，容易处理，且容易获得，所以在本发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中主要 使用锡。另外，通过实验确认到，采用铋时，也能产生水蒸汽爆炸及冲击波。钋是放射性物 质，难以处理。从炼造公司的事故报告等容易推测出熔点大于300的金属也没有问题。其 中，在该情况下，需要特别考。

23、虑液体保持容器、注入阀部的强度和耐热性。 0056 高温液体也可以是油。其中，在采用油的情况下，存在燃烧危险，所以需要选择燃 点高的油。高温油存在汽化或变质的问题，所以油比金属难以使用。 0057 “注入口”为了“从保持在液体保持容器中的高温液体的底部侧间歇性地注入水”， 而被设置在液体保持容器的底部。“底部”是指，液体保持容器之中的被高温液体淹没的部 说 明 书CN 102803724 A 5/11页 7 分，只要是被高温液体淹没到能够制作出产生水蒸汽爆炸的密闭状态程度的部分即可。但 是，从制作密闭状态的观点来看，过于接近高温液体的表面的部分也不太好。 0058 从间歇性地注入用于产生水蒸汽。

24、爆炸的适量的水的观点出发，如何设定注入口的 直径也非常重要。在实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中，将注入口的直径设定为5 毫米。然而，注入口的直径应该根据高温液体的种类、量、温度、耐压阀开放时间的长短、所 注入的水的水压等之间的关系相对地决定，无法说某个特定的大小最佳。注入口的形状必 须形成为，当注入阀部的耐压阀关闭时，耐压阀的头与注入口密合，在发生水蒸汽爆炸时， 高温液体不会泄漏。在实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中，注入口的形状形成为 圆锥形。也就是说，类似刚好能够收容具有碟型头的螺丝的头部分的、螺丝孔开口部的形 状。但是，只要是不会发生高温液体泄漏的形状即可，也可以采用其他形状。。

25、 0059 “水蒸汽爆炸室”由所述液体保持容器和注入口构成，如图1所示，优选在其上部设 置盖和排气口，盖用于挡住伴随由水蒸汽爆炸而产生的冲击波的爆炸流体，排气口用于将 水蒸汽排出到外部。另外，可以设置用于监视液体保持容器内部的高温液体的温度的温度 计。 0060 “加热装置”将液体保持容器中的所述高温液体保持在300以上的高温。加热装 置可以采用将电热线缠绕在液体保持容器外部的结构。另外，也可以采用这样的方法，设置 多个贯穿液体保持容器内部的管，在该管内部穿通电热线，从而提高热传导效率。虽然在图 1中进行了省略，在实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中，为了提高热效率，采用了 用隔热材料将加热。

26、装置的周围包围的结构。 0061 所述高温流体的加热机构也可以利用电加热、由燃烧物的燃烧进行的加热、或通 过线性菲涅耳透镜等将太阳光聚光来进行加热等。这些可以根据发明的利用目的进行选 择。 0062 并且，作为加热方法，可以直接对本发明的水蒸汽爆炸室、缸体、返回泵等进行加 热，在从水蒸汽爆炸室离开的位置设置加热器，用由保温管构成的流体通道将水蒸汽爆炸 室和加热器连结，循环用于需要已加热的高温流体的液体保持容器。 0063 将高温液体的温度设定为多少度，会影响到能够引起水蒸汽爆炸及冲击波、及其 大小，所以尤为重要。在作为高温液体使用了锡的情况下，在300左右时，发生小规模的爆 炸，在350370。

27、左右，发生剧烈的爆炸。在专利文献1中，将用于产生水蒸汽爆炸的加热 室的温度设为3000左右的高温，如上所述，即使不达到那样的高温，也能够产生水蒸汽爆 炸。 0064 “注入阀部”在所述注入口中控制水的间歇性注入。如图1所示，在所述注入口上 连接有用于供给水的管，水被施加了预定的压力。注入阀部通过阀的打开和关闭来控制间 歇性地注入水时的注入时期和注入量。在注入阀部的功能上重要的是，注入用于引发水蒸 汽爆炸的适量的水，在发生水蒸汽爆炸后立即关闭阀，切断水的注入，且防止高温液体注入 到注入口内部。 0065 作为控制间歇性地注入的水的量的方法，首先调整供给到注入口的水的压力。作 为通过注入阀部调节水。

28、量的方法，首先是抬起阀的高度的微调，第二是抬起阀的时间长度 的调节。这些可以通过改变定时凸轮的形状，或设置调整定时凸轮和耐压阀的缝隙的机构 来实现。在不采用定时凸轮，而是通过电磁方法进行耐压阀控制的情况下，通过电子计算机 说 明 书CN 102803724 A 6/11页 8 进行控制。 0066 在水蒸汽爆炸发生后立即关闭阀，以防止高温液体流入到注入口内部，这非常重 要。这是因为存在这样的危险，高温液体为熔融金属时，进入到注入口内部而被冷却的熔融 金属凝固在注入口，给阀的开关造成障碍。当发生水蒸汽爆炸时，液体保持容器内部的压力 瞬间提高，需要与其相应地关闭阀。在实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发。

29、生装置中，采用了 利用由水蒸汽爆炸产生的压力来关闭阀的结构。 0067 图2是表示实施例1的耐压阀的结构和功能的图。在耐压阀中，其注入口侧轴 (shaft)0201和定时凸轮侧轴0202以能够沿轴向稍微伸缩的方式连接，在弹簧0203的力的 作用下通常以伸长的状态固定。(A)图表示耐压阀0204被定时凸轮0205上推，从注入口 0206向高温液体0208间歇性地注入预定的少量的水0207的情况。(B)图表示，水与高温 液体接触，引起水蒸汽爆炸0209，通过由此产生的压力0210，耐压阀的注入口侧轴0201被 下压的状态。此时，定时凸轮侧轴0202仍处于被定时凸轮抬起而不能下降的状态。(C)图 表。

30、示，定时凸轮进一步旋转而从定时凸轮侧轴的底部脱离，定时凸轮侧轴跟着注入口侧轴 也下降的情况。 0068 实施例1的耐压阀通过上述方法在水蒸汽爆炸发生后迅速关闭阀，以防止高温液 体进入到注入口内部。 0069 图3是能够防止高温液体因水蒸汽爆炸时的爆压而逆流到注入口内部的另一个 注入阀部的例子。在此，耐压阀0301的前端形成为呈圆锥形的形状，与此相应地，注入口 0302形成为朝向液体保持容器变细的圆锥形。为了防止高温液体在水蒸汽爆炸时的爆压下 逆流到注入口内部，通过高压注水泵0304将蓄水器0303内的水压加压保持成大于水蒸汽 爆炸的压力。耐压阀被定时凸轮0305下压而打开，即使在喷射水的同时引。

31、起水蒸汽爆炸， 因存在压力差而不会发生逆流。另外，注水量的控制能够通过注入口的微小的喷射口径的 调整和阀的瞬间打开时间的调整来实现。 0070 为了防止高温液体氧化，所注入的水优选使用例如通过充分沸腾等将溶解于水中 的氧气除去的无氧水。并且，水温优选稍微低于水的沸点，以便抑制高温液体的温度下降。 0071 【实施例2】 0072 实施例2的概要 0073 实施例2涉及通过实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置得到的水蒸汽爆炸 力、同时产生的冲击波进行驱动的发动机。 0074 图4是实施例2的发动机的结构图。实施例2的发动机具有水蒸汽爆炸及冲击波 发生装置0401。在水蒸汽爆炸及冲击波发生装置上部。

32、形成有缸体0402，在缸体内收纳有能 够上下移动的活塞0403。活塞由活塞主体0404和设置于其内部的活塞阀0405构成。活 塞主体上部的轴从缸体顶壁孔向外部突出，活塞的往复运动通过由与活塞连接的连杆0406 和曲柄轴0407构成的转换部0408转换为旋转运动。在缸体上部上设置有爆炸流体排出口 0409，该爆炸流体排出口0409用于将通过水蒸汽爆炸产生的水蒸汽与高温液体的混合物 排出到缸体外。从爆炸流体排出口排出到缸体外部的爆炸流体被导入到返回通道0410，在 此过程中，比重大的高温液体向返回通道下部移动，比重小的水蒸汽向与返回通道上部连 接的水蒸汽排出口0411移动，从而爆炸流体分离成高温液。

33、体和水蒸汽。返回通道下部形成 为缸体状，在此收纳有返回泵0412。由于液体保持容器内的高温液体成为与水蒸汽混合的 说 明 书CN 102803724 A 7/11页 9 爆炸流体，从爆炸流体排出口排出到外部，所以用于下一次爆炸的高温液体始终处于不足 的状态。返回泵在通过所述转换部得到的动力的作用下与所述活塞同步运动，将必要量的 高温液体强制地送回到液体保持容器。在返回通道与液体保持容器的连接部上设置有逆流 截止阀0413，防止高温液体在水蒸汽爆炸发生时逆流到返回通道逆流。除了在水蒸汽爆炸 及冲击波发生装置上之外，在缸体部、返回通道的周围也设置有加热装置0414。 0075 实施例2的构成要件的。

34、说明 0076 第二发明的发动机具有水蒸汽爆炸及冲击波发生装置、活塞、以及转换部。 0077 “水蒸汽爆炸及冲击波发生装置”是第一发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置。 0078 “活塞”利用在水蒸汽爆炸及冲击波发生装置中产生的水蒸汽爆炸的力、同时产生 的冲击波来驱动。也就是说，在通过水蒸汽爆炸及冲击波产生的液体保持容器内部的高压 力的作用下，活塞在缸体内部被上推，得到动力。活塞形成通常为圆筒形，然而不限于此。 0079 “转换部”将活塞运动转换为旋转运动，通常采用将连接在曲柄轴上的曲柄臂的曲 柄销和活塞用连杆连接的结构。 0080 第三发明的发动机，在第二发明的发动机中还具有返回通道。 0081。

35、 “返回通道”中收纳活塞被上推后的水蒸汽与高温液体的混合物、即爆炸流体。如 上所述，返回通道的功能在于将爆炸流体分离成水蒸汽和高温液体。该分离通过水蒸汽和 高温液体的比重的不同在返回通道内部自然地进行。也就是说，比重大的高温液体被引导 向返回通道下部，比重小的水蒸汽被引导向返回通道上部。 0082 返回通道下部与液体保持容器连接，以便使高温液体回流。如上所述，在连接部上 设置有逆流截止阀，以防止在水蒸汽爆炸发生时爆炸流体逆流到返回通道。 0083 优选在返回通道的周围设置加热装置。这是因为，应该将通道内部的高温液体送 回到水蒸汽爆炸及冲击波发生装置内部，再次用于产生水蒸汽爆炸。 0084 第四。

36、发明的发动机，在第三发明的发动机中还具有水蒸汽排出口。 0085 “水蒸汽排出口”将流入到返回通道的爆炸流体之中分离出的水蒸汽排出。水蒸汽 排出口与返回通道上部连接，将在返回通道内部与高温液体分离出的水蒸汽排出到外部。 0086 第五发明的发动机，在第四发明的发动机中还具有返回泵。 0087 “返回泵”使流入到返回通道的爆炸流体之中的高温液体回流到爆炸室。返回泵 被收纳在形成于返回通道下部的缸体内。返回泵在通过所述转换部得到的动力的作用下与 所述活塞同步运动，将必要量的高温液体强制地送回到液体保持容器。返回泵必须被设定 为，在进行下降运动时将高温液体送出给液体保持容器，而在进行上升运动时，不会。

37、将高温 液体吸回。因此，如图4所示，实施例2的返回泵通过在内部设置阀来实现上述功能。 0088 返回泵内部的球状阀采用轻金属(铝)，所以因比重差的关系而相对于高温流体 (在作为熔融金属使用了锡或铋的情况下)上浮，所以适合作为本发明的阀发挥功能。或 者，也可以是使用了耐热性弹簧的阀。 0089 第六发明的发动机，在第五发明的发动机中，在活塞上设置有活塞阀，活塞阀通过 在上死点附近撞击设置在缸体上的上阻碍突起而进行打开动作，通过在下死点附近撞击设 置在缸体或液体保持容器上的下阻碍突起而进行关闭动作。 0090 “上死点”是指，进行上下运动的活塞上升到最高的位置；下死点是指下降到最低 的位置。再次返。

38、回到图4，上阻碍突起0415是设置在缸体顶壁部上的突起，当活塞达到了 说 明 书CN 102803724 A 8/11页 10 上死点附近时，上阻碍突起0415穿过在活塞主体上部开口的孔，下压活塞主体内部的活塞 阀，将活塞阀打开。下阻碍突起0416被设置在液体保持容器下部，当活塞达到下死点附近 时，下阻碍突起0416从下面上推活塞阀，将活塞阀关闭。 0091 图5是活塞以及活塞阀的结构图。活塞由活塞主体0501和活塞阀0502构成。图 5(2)是示出在图5(1)所示的多个面将活塞切割时的剖视图的一个例子。图5(1)表示活塞 阀处于关闭状态，图5(3)表示活塞阀处于打开状态。 0092 在“(I。

39、)-(I)”的截面上，仅示出活塞主体。在涉及活塞主体的面上，显示出能够顺 利地使设置在缸体上的上阻碍突起通过的孔0503(图中阴影部分)。在“(II)-(II)”的截 面上，显示出活塞主体和活塞阀。在涉及活塞主体的面上，显示出用于使由在爆炸室内产生 的水蒸汽爆炸及冲击波引起的爆炸流体通过的“孔”0504。在“(III)-(III)”的截面上，显 示出活塞主体和活塞阀。在涉及活塞主体的面上，显示出用于使爆炸流体通过的“孔”0504。 另外，在该面上，在活塞主体与活塞阀之间存在缝隙。该缝隙过大时，打开阀时的活塞阀的 图中左右方向的自由度过大，活塞阀与活塞主体之间的平衡不稳定。另外，该缝隙过小时， 。

40、不能顺利地通过活塞阀的上下移动进行阀的打开关闭动作。因此，优选考虑这些点，适当 地设定缝隙。在“(IV)-(IV)”的截面上，显示出活塞主体和活塞阀。在该面上，在活塞主体 与活塞阀之间存在较大的缝隙(图中阴影部分)。另外，在涉及活塞主体的面上，显示出用 于使爆炸流体通过的“孔”0504。在“(V)-(V)”的截面上，显示出活塞主体和活塞阀。在该 面上，活塞主体和活塞阀构成为无缝隙而密合。而且，在图5(3)中，活塞阀从下向上向显示 在该截面上的具有稍宽的面的部分施力，从而进行阀的关闭动作。 0093 下面，使用图6图9，具体地说明实施例2的发动机将水蒸汽爆炸的力和同时产 生的冲击波转换成旋转运动。

41、的步骤。图6是从注入口间歇性地注入了水之后立即产生了水 蒸汽爆炸的瞬间的图。此时，活塞0601在缸体0602内位于下死点。活塞内的活塞阀0603 处于被下阻碍突起0604支承而关闭的状态。此时，如上所述，耐压阀处于被定时凸轮从下 向上推的状态，然而同时被水蒸汽爆炸的压力从上向下按压，在设于内部的弹簧的作用下 处于关闭的状态。 0094 图7是伴随由水蒸汽爆炸产生的冲击波的爆炸流体正在向上推动缸体内的活塞 时的图。缸体右侧的箭头表示活塞移动的方向。此时，活塞内的活塞阀离开了下阻碍突起 的支承之后，仍被爆炸流体的压力按压，维持关闭状态。另一方面，逆流截止阀0701被爆炸 流体的压力按压而变为关闭状。

42、态，防止高温液体逆流到返回通道。另外，耐压阀0702从定 时凸轮的支承状态脱离，处于关闭状态。 0095 图8是示出被爆炸流体上推的活塞0801达到上死点的瞬间的图。此时，活塞内的 活塞阀0802被上阻碍突起0803从上向下按压，其结果，变为打开阀的状态。由高温液体和 水蒸汽的混合而成的爆炸流体从打开的活塞阀经由爆炸流体排出口0804流出到返回通道 0805。由于活塞阀被打开，液体保持容器内的压力瞬间下降。由此，逆流截止阀被也打开。 另一方面，耐压阀在弹簧0806的力的作用下仍处于关闭状态。在流出到返回通道的爆炸流 体中，比重大的高温液体向返回通道下部移动，而比重小的水蒸汽从返回通道上部向水蒸。

43、 汽排出口移动，从而爆炸流体被分离成高温液体和水蒸汽。 0096 图9是设置在返回通道下部的返回泵0901将返回通道内部的高温液体压入到液 体保持容器内的图。通过水蒸汽爆炸而导致高温液体的一部分流出到液体保持容器外部。 说 明 书CN 102803724 A 10 9/11页 11 因此，为了准备下次爆炸，需要向液体保持容器补充高温液体。在图9中，返回泵左侧的箭 头表示返回泵移动的方向。此时，返回泵内部的阀0902在高温液体的压力的作用下关闭。 另外，设置在返回通道与液体保持容器的连接部上的逆流截止阀0903处于开放状态。返回 泵将返回通道下部的高温液体送出到液体保持容器，向液体保持容器内补充。

44、不足的高温液 体。在返回泵将高温液体压入到液体保持容器内的期间，活塞从上死点向下死点下降。缸 体右侧的箭头表示活塞移动的方向。活塞内的活塞阀0904处于开放状态，爆炸流体通过活 塞内向返回通道排出。之后，返回到图6，反复进行相同的步骤。 0097 【实施例3】 0098 实施例3的概要 0099 实施例3是涉及利用由实施例1的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置得到的水蒸汽爆 炸的力、同时产生的冲击波进行驱动的涡轮装置。 0100 图10是实施例3的涡轮装置的概要立体图。为了便于理解内部结构，将局部剖 视。实施例3的涡轮装置具有水蒸汽爆炸室1001，在其上部具备旋转叶片1002。旋转叶片 的中央被固定在。

45、旋转轴1003上，旋转叶片以能够旋转的方式安装在涡轮机主体1004的顶 壁上。在旋转叶片上设置有爆炸流体截止斗笠1005。在涡轮机主体上部上连接有排气口 1006。涡轮机主体的下部构成循环高温液体池1007。在水蒸汽爆炸室与循环高温液体池之 间的壁上设置有高温液体导入阀1008。在循环高温液体池和水蒸汽爆炸室的周围设置有加 热装置1009。 0101 图11是实施例3的涡轮装置的剖视图。实施例3的涡轮装置具备由水蒸汽爆炸 室1100、加热装置1103、注入阀部1104构成的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置。水蒸汽爆炸 室由液体保持容器1101和注入口1102构成。实施例3的涡轮装置具有多个这样的水蒸。

46、汽 爆炸及冲击波发生装置。在各个水蒸汽爆炸室中保存有高温液体1105，通过由设置于液体 保持容器底部的注入口上的注入阀部打开耐压阀，向高温液体底部侧间歇性地注入适量的 水。被注入的水因来自高温液体的快速的热移动而引起水蒸汽爆炸。该伴随冲击波的水蒸 汽爆炸使得水蒸汽爆炸室内的压力瞬间上升，高温液体与水蒸汽的混合体、即爆炸流体喷 向水蒸汽爆炸室上部。在水蒸汽爆炸室的上部具有中心被固定在旋转轴1106上的旋转叶 片1107，旋转叶片的叶片受到爆炸流体的喷射而得到旋转力。使旋转叶片旋转而通过叶片 之间的爆炸流体，在涡轮机主体1108的上部空间中，比重大的高温液体向下部落下，比重 小的水蒸汽上升，从而爆。

47、炸流体被分离成高温液体和水蒸汽。在旋转叶片上隔着适当的间 隔设置的爆炸流体截止斗笠1109将爆炸流体中含有的高温液体的一部截住，以促进爆炸 流体被分离成高温液体和水蒸汽。从爆炸流体分离出的高温液体被与水蒸汽爆炸室相邻设 置的循环高温液体池1110回收，从爆炸流体分离出的水蒸汽从连接在涡轮机主体上部的 排气口1111排出。在水蒸汽爆炸室与循环高温液体池相邻的壁上设置有高温液体导入阀 1112。该阀在水蒸汽爆炸发生时在爆炸压力的作用下关闭，然而在除此之外的情况下打开， 位于循环高温液体池内的高温液体通过该阀流入到水蒸汽爆炸室内部，从而补充因水蒸汽 爆炸而飞散到外部而导致不足的水蒸汽爆炸室内部的高温。

48、液体。为了驱动涡轮机，需要连 续产生水蒸汽爆炸及冲击波，然而在产生水蒸汽爆炸后，从高温液体导入阀向水蒸汽爆炸 室内导入用于进行下次水蒸汽爆炸的高温液体需要时间，所以各个爆炸之间需要适当的时 间。于是，通过在涡轮装置上设置多个水蒸汽爆炸及冲击波发生装置，依次产生水蒸汽爆炸 说 明 书CN 102803724 A 11 10/11页 12 及冲击波，从而作为整体，能够不间断地向旋转叶片传递动力。控制部1113通过对各个水 蒸汽爆炸及冲击波发生装置所具备的定时凸轮1114进行控制来实现上述目的。 0102 实施例3的构成要件的说明 0103 第七发明的涡轮装置具有水蒸汽爆炸及冲击波发生装置和涡轮机。。

49、 0104 “水蒸汽爆炸及冲击波发生装置”是第一发明的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置。第 七发明的涡轮装置所具有的水蒸汽爆炸及冲击波发生装置可以是一个，也可以是多个。 0105 “涡轮机”是利用水蒸汽爆炸及冲击波发生装置产生的水蒸汽爆炸的力和同时产 生的冲击波来进行驱动的原动机。也就是说，是指将水蒸汽爆炸及冲击波产生的爆炸流体 的压力和运动能量转换为旋转运动能量的原动机。典型地具有这样的结构，在实施例3的 涡轮装置的、涡轮机主体上以能够旋转的方式安装有旋转轴和旋转叶片。 0106 第八发明的涡轮装置，在第七发明的涡轮装置中，具有多个水蒸汽爆炸及冲击波 发生装置，且具有控制部。 0107 “控制部”对各个水蒸汽爆炸及冲击波发生装置的注入阀部间歇性地注入水的定 时进行控制。如上所述，为了。