ニューコメンの蒸気エンジンを自動で動かせる機構

質問

ニューコメンの蒸気エンジンを電気を使わずに自動で動かせる機構を知っていたら、または考えついたらぜひ教えてください。できれば図付で詳しく教えてください。
ニューコメンの蒸気エンジンの概略はhttp://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Newcomens_Dampfmaschine_aus_Meyers_1890.pngを参考にしてください。
問題は注水バルブと蒸気バルブの開閉をどんな機構でするかです。
注）蒸気がシリンダーに満たされ始めてピストンが上に上がりきってからシリンダーの中が蒸気で完全に満たされてシリンダーに凝縮させるための水を注入するまでには目安として５～１０秒ほどの時間が必要です。

回答No.1

Teleskope · ベストアンサー

>>　ニューコメンの蒸気エンジンの自動機構、図付きで <<

　模型を見たことがありますが、その仕掛けは、アームに縦の棒が付いてまして、

縦の棒
|│
|│
|└┐下がったときに
|┌┘押し下げるツメ
|│
|│
|│━━◎回転軸
|│
|│
|└┐上がったときに
|┌┘押し上げるツメ
|│

　●重りで左にしっかり力が加わり続ける
　　 ＼
　　　　◎回転軸

　　　　　　●右にしっかり
　　　　 ／
　　　◎

　こんな、時計の脱進機構のようでした。上下動のツメは、重りが中央を超えるあたりまでで、あとは重りの重さで弁（回転コック？）をしっかり動かすような機構でした。この↓写真のシリンダの右にＶ字形の長短の腕の先に丸い重りが付いてますね、こんな感じでした。↓
http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10280725&wwwflag=2&imagepos=20
（電気回路で言うセットリセットフリップフロップです。）このほかにも厖大な数のアイデアがあるのではと思いますが。蒸気機関車の弁機構あたりも参考になりそうな気がします。

↓原理図。
http://www.saburchill.com/history/chapters/IR/017.html
↓下の方にある絵にツメが２個はっきり描かれてます。
http://www.technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/newcomen.htm

↓組み立てキットのアニメです。
http://home.fastnet.co.uk/jw/NcAnimation.gif
↓その各部の名前
http://www.forest-classics.co.uk/newcomenphot.htm
↓キット販売のページ。下端の拡大写真を見ると単純じゃないですね。
http://www.forest-classics.co.uk/newcomen.htm
火を使わない安全展示用なんでしょうが電動キットまでｗ

↓動画。私が見た展示も、ゆっくり上がって吸うのがシュポっと速かったです。
http://www.sciencemuseum.org.uk/collections/exhiblets/george3/mov_newc.gif
↓音付き。締め切り中はボイラー蒸気を逃がしてる音がします。安全のためでしょう。
http://www.sciencemuseum.org.uk/collections/exhiblets/george3/newcomen.mpg

↓機構の詳細スケッチ。鉄棒を叩いて曲げた時代の機構は判りづらいですね。
http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10317396&wwwflag=2&imagepos=16
http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10317395&wwwflag=2&imagepos=15
http://www.scienceandsociety.co.uk/results.asp?image=10317393&wwwflag=2&imagepos=13
http://www.lner.info/article/aberford/smeaton_sketch_lg.jpg

↓風景画
http://www.tamesideadvertiser.co.uk/ContentResources/301.$plit/C_58_ImageGallery_80042_Image.jpg

http://www.bris.ac.uk/Depts/Goldney/guests/tower.htm
http://www.1675-1725.historicum.net/img/newcomen-engine-1711.jpg

↓説明図がちょっとまぬけです。
http://www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/newcomen.htm
↓ワットの蒸気機関
http://www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/wattengine.htm
↓手動式の絵
http://www.uh.edu/engines/newcomenlardnersm.jpg

↓一応ウイキペディア。日本のじゃないから信憑性は高いでしょうｗ　弁操作の仕事させられていたpotterという少年が遊びに行きたくて考えついたというエピソードが定番ですね。
http://72.14.203.104/search?q=cache:ji6qgwhaYdkJ:www.metaweb.com/wiki/wiki.phtml%3Ftitle%3DStephenson:Neal:The_System_of_the_World:3:Newcomen_(Alan_Sinder)%26redirect%3Dno+%22Thomas+newcomen%22+%22Humphrey+Potter%22+%22manual+operation%22+%22self+acting%22&hl=ja
↓歴史の常で異説もあるようで。
http://66.102.7.104/search?q=cache:EPoN0ZO3MtAJ:www.enginehistory.org/book_reviews_2.htm+%22Thomas++newcomen%22+%22Humphrey+Potter%22&hl=ja

>>　ピストンが上がりきってから凝縮水注入するまでには目安として５～１０秒ほどの時間が必要 <<

　これが興味を惹かれました。上がりきった以後の蒸気は仕事に寄与しませんよね？ピストンが上がりきってるゆえ。時間を置く目的は 押し上げられた水が流れ去るまでの時間とかですか？
　私が見た模型では、腕がゆっくり上がってリンク機構が切り替わるとすぐ吸い込んでたような気がします。ツメか何かでリンクが切り替わったあと10秒も時間差を付けるのって、機械仕掛けでは大変なような気がします。たとえば、凝縮水注入ラインの途中に水時計
↓サイフォン
http://www.hamusuta.net/openbbs/pc/lab2/siphon.png
とか、、、

お礼

返事が大変遅くなりまして申し訳ありません。本当にご丁寧な説明をしていただき、またさまざまな有用なサイトをご紹介いただき心から感謝しています。
自分で図書館で調べた本とTeleskopeさんにご紹介していただいた「組み立てキットのアニメ」を参考にして何とかバルブの機構の部分の動きがわかりました。
バルブの機構の部分の動きの説明と絵がきちんと書かれていて参考になった本は次の２冊です。
Thomas Newcomen : the prehistory of the steam engine / by L.T.C. Rolt　
Power from steam : a history of the stationary steam engine / Richard L. Hills
実物とは少し機構が違いますが、「組み立てキットのアニメ」http://home.fastnet.co.uk/jw/NcAnimation.gif
で機構の部分の動きを簡単に説明しますとビームが上がりきったときにビームに付けてある糸が張って糸に取り付けてある注水バルブ側の上の金具が上に持ち上げられて注水バルブ側の下の金具がはずれて下の金具が錘の重さで下に下がる。このとき注水バルブが開く。次に先の錘が下がったときにその錘が真下にある蒸気バルブ側の上の金具に取り付けてある針金のようなものに当たり蒸気バルブの上の金具の反対側を押し上げる。そうすると蒸気バルブ側の下の金具がはずれて蒸気バルブの下の金具が錘の重さで下に下がる。このとき蒸気バルブが閉まる。ビームが下がっていくとプラグロッドも下がっていきプラグロッドに垂直に取り付けられた棒状の金属が水平に下がっていき注水バルブ側と蒸気バルブ側でそれぞれの下の金具の錘がついていない側に画面手前向きに付いている金属に当たって下の金具の錘側を持ち上げて元の状態に戻す。このときに注水バルブを閉じて、蒸気バルブを開ける。

>>　ピストンが上がりきってから凝縮水注入するまでには目安として５～１０秒ほどの時間が必要 <<
と書いたのはその間に蒸気をシリンダ内に十分にためるためです。というのもピストンが上がりきっても蒸気が十分にシリンダ内にたまらないと考えた（聞いた）からです。しかし、実際にはピストンが上がりきった時にはもうシリンダは蒸気で満たされていてすぐに注水し、ピストンを下げているようです。今、高さ４００幅２００ほどの小さなニューコメンエンジンを作ろうと設計計画しているので実際に作っていく中でそれは確かめようと思っています。

回答No.2

Teleskope

リンクアドレスのアンカー（下に青い線が付いてる）が途中で途切れてるのが2カ所ありますね、　すみませんがアドレス欄にコピペしてご覧ください。