JPH0988502A - スクリュータービン及びそれを用いたバイナリー発電装置 - Google Patents
スクリュータービン及びそれを用いたバイナリー発電装置Info
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- JPH0988502A JPH0988502A JP24629095A JP24629095A JPH0988502A JP H0988502 A JPH0988502 A JP H0988502A JP 24629095 A JP24629095 A JP 24629095A JP 24629095 A JP24629095 A JP 24629095A JP H0988502 A JPH0988502 A JP H0988502A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作動媒体を吸入する際の損失を小さくしてス
クリュータービンの出力を増大させる。 【解決手段】 吸込口15および吐出口16を有するケーシ
ング10と、ケーシング10内に回転自在に収納され互いに
噛み合った一対のスクリューロータ13，14とからなり、
スクリューロータ13，14のL/Dを長くし、かつ、吸込口1
5の内端15aをスクリューロータ13，14の高圧側端部付近
の外周面に向かって開口させることにより、作動媒体を
ロータ噛合い部に直接流入させる。
クリュータービンの出力を増大させる。 【解決手段】 吸込口15および吐出口16を有するケーシ
ング10と、ケーシング10内に回転自在に収納され互いに
噛み合った一対のスクリューロータ13，14とからなり、
スクリューロータ13，14のL/Dを長くし、かつ、吸込口1
5の内端15aをスクリューロータ13，14の高圧側端部付近
の外周面に向かって開口させることにより、作動媒体を
ロータ噛合い部に直接流入させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はスクリュータービ
ン及びそれを作動媒体の膨張機関として使用したバイナ
リー発電装置に関するものである。
ン及びそれを作動媒体の膨張機関として使用したバイナ
リー発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スクリュータービンは、一対のスクリュ
ーロータを互いに噛み合った状態で回転自在にケーシン
グ内に収容して構成され、スクリューロータ間に形成さ
れる歯形空間（作用室）に作動媒体を供給し、その作動
媒体の膨張仕事によりロータを回転させて動力を得るよ
うにした容積式膨張機関である。
ーロータを互いに噛み合った状態で回転自在にケーシン
グ内に収容して構成され、スクリューロータ間に形成さ
れる歯形空間（作用室）に作動媒体を供給し、その作動
媒体の膨張仕事によりロータを回転させて動力を得るよ
うにした容積式膨張機関である。
【０００３】作動媒体の膨張機関としてスクリューター
ビンを使用したバイナリー発電装置は知られている（特
開昭６０−５６１０４号公報、特開昭６０−１４４５９
４号公報、特開平２−２５２９０１号公報等）。
ビンを使用したバイナリー発電装置は知られている（特
開昭６０−５６１０４号公報、特開昭６０−１４４５９
４号公報、特開平２−２５２９０１号公報等）。
【０００４】特開昭６０−５６１０４号公報には、図１
０に示すように、工場廃熱を利用して構成したバイナリ
ー発電システムが示されており、熱交換器（Ｓ１）には
一方に工場から排出される高温熱源流体を通すパイプ
（１）が設けられ、他方からポンプ（Ｐ１）を介して送
給される液状の作動媒体を加熱して気化させ、高温・高
圧ガスに変える蒸発器（２）が設置されている。熱交換
器（Ｓ１）にはさらに、ポンプ（Ｐ２）を介して送給さ
れる潤滑油を高温に加熱するためのパイプ（３）が設け
られる。
０に示すように、工場廃熱を利用して構成したバイナリ
ー発電システムが示されており、熱交換器（Ｓ１）には
一方に工場から排出される高温熱源流体を通すパイプ
（１）が設けられ、他方からポンプ（Ｐ１）を介して送
給される液状の作動媒体を加熱して気化させ、高温・高
圧ガスに変える蒸発器（２）が設置されている。熱交換
器（Ｓ１）にはさらに、ポンプ（Ｐ２）を介して送給さ
れる潤滑油を高温に加熱するためのパイプ（３）が設け
られる。
【０００５】パイプ（１）を通過した高温熱源流体は、
熱交換器（Ｓ１）によって作動媒体の気化および加熱・
昇圧ならびに潤滑油の加熱のために熱エネルギーを用い
尽くされて熱交換器（Ｓ１）より排出される。
熱交換器（Ｓ１）によって作動媒体の気化および加熱・
昇圧ならびに潤滑油の加熱のために熱エネルギーを用い
尽くされて熱交換器（Ｓ１）より排出される。
【０００６】熱交換器（Ｓ１）内で気化し高温・高圧に
なった作動媒体ガスは、スクリュータービン（４）の吸
込口（１５）側に導かれ、互いに噛み合った一対のスク
リューロータ（１３，１４）によって形成される歯形空
間（作用室）内で膨張し、吐出口（１６）側から排出さ
れて分離タンク（７）内に送り込まれ、ここで作動媒体
ガスと潤滑油とが分離して、作動媒体ガスは熱交換器
（Ｓ２）内に設置した凝縮器（８）を通って液化し、そ
の後ポンプ（Ｐ１）により熱交換器（Ｓ１）の蒸発器
（２）内に送給される。
なった作動媒体ガスは、スクリュータービン（４）の吸
込口（１５）側に導かれ、互いに噛み合った一対のスク
リューロータ（１３，１４）によって形成される歯形空
間（作用室）内で膨張し、吐出口（１６）側から排出さ
れて分離タンク（７）内に送り込まれ、ここで作動媒体
ガスと潤滑油とが分離して、作動媒体ガスは熱交換器
（Ｓ２）内に設置した凝縮器（８）を通って液化し、そ
の後ポンプ（Ｐ１）により熱交換器（Ｓ１）の蒸発器
（２）内に送給される。
【０００７】高温・高圧の作動媒体ガスによって駆動さ
れたスクリュータービン（４）のスクリューロータ（１
３，１４）は、発電機（９）を回して電気を起こす。
れたスクリュータービン（４）のスクリューロータ（１
３，１４）は、発電機（９）を回して電気を起こす。
【０００８】熱交換器（Ｓ２）内には別に低温熱源流体
を導入して、作動媒体ガスの通る凝縮器（８）を冷却
し、これを凝縮、液化させる。
を導入して、作動媒体ガスの通る凝縮器（８）を冷却
し、これを凝縮、液化させる。
【０００９】他方、熱交換器（Ｓ１）内に設けられた潤
滑油加熱パイプ（３）内を流れて高温に加熱された潤滑
油をスクリュータービン内に供給し（１７）、摺動面の
潤滑およびシール作用等に用いる。
滑油加熱パイプ（３）内を流れて高温に加熱された潤滑
油をスクリュータービン内に供給し（１７）、摺動面の
潤滑およびシール作用等に用いる。
【００１０】スクリュータービン（４）は、吸込口（１
５）と吐出口（１６）を有するケーシング（１０）内
に、互いに噛み合った一対のスクリューロータ（１３，
１４）を回転自在に収容して構成されている。スクリュ
ーロータ（１３，１４）とケーシング（１０）の間に形
成される歯形空間（作用室）は潤滑油でシールされる。
作動媒体蒸気がこの作用室内で膨張する過程でスクリュ
ーロータに回転力を与える。
５）と吐出口（１６）を有するケーシング（１０）内
に、互いに噛み合った一対のスクリューロータ（１３，
１４）を回転自在に収容して構成されている。スクリュ
ーロータ（１３，１４）とケーシング（１０）の間に形
成される歯形空間（作用室）は潤滑油でシールされる。
作動媒体蒸気がこの作用室内で膨張する過程でスクリュ
ーロータに回転力を与える。
【００１１】すなわち、雄スクリューロータ（１３）と
雌スクリューロータ（１４）の噛合いによって両者とケ
ーシング内壁（端板を含む）との間に生じる歯形空間
（作用室）は、両スクリューロータが回転して噛合いが
吸入側から吐出側へ移動するに従って容量が増大するよ
うに、両スクリューロータ（１３，１４）の歯形形状を
設定してある。また、ケーシング（１０）の一端に取り
付けた高圧側端板（１１）に設けた吸込口（１５）およ
び他端の低圧側端板（１２）に設けた吐出口（１６）
は、雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロ
ータ（１４）の端面に開口するようにしてあり、かつ、
雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロータ
（１４）の外周は、ケーシング（１０）内壁によって囲
繞されている。
雌スクリューロータ（１４）の噛合いによって両者とケ
ーシング内壁（端板を含む）との間に生じる歯形空間
（作用室）は、両スクリューロータが回転して噛合いが
吸入側から吐出側へ移動するに従って容量が増大するよ
うに、両スクリューロータ（１３，１４）の歯形形状を
設定してある。また、ケーシング（１０）の一端に取り
付けた高圧側端板（１１）に設けた吸込口（１５）およ
び他端の低圧側端板（１２）に設けた吐出口（１６）
は、雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロ
ータ（１４）の端面に開口するようにしてあり、かつ、
雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロータ
（１４）の外周は、ケーシング（１０）内壁によって囲
繞されている。
【００１２】スクリュータービン（４）の吸込口（１
５）に流入した作動媒体は、雄スクリューロータ（１
３）と雌スクリューロータ（１４）とケーシング内壁
（端板を含む）との間に形成された歯形空間内に流入し
て、同空間の容積を押し拡げるように作用し、そのため
雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロータ
（１４）を回転させて、歯形空間内で膨張した後、吐出
口（１６）から排出されることになり、この間で動力回
収が行われる。
５）に流入した作動媒体は、雄スクリューロータ（１
３）と雌スクリューロータ（１４）とケーシング内壁
（端板を含む）との間に形成された歯形空間内に流入し
て、同空間の容積を押し拡げるように作用し、そのため
雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロータ
（１４）を回転させて、歯形空間内で膨張した後、吐出
口（１６）から排出されることになり、この間で動力回
収が行われる。
【００１３】スクリュータービン（４）の作用室には、
スクリュータービン（４）の潤滑ならびに作用室のシー
ル等のために潤滑油が供給される。このために、吸込口
（１５）の任意の位置には、上述した熱交換器（Ｓ１）
の加熱器（２）から送出する作動媒体と同程度に加熱さ
れた潤滑油を噴出するための潤滑油噴射ノズル（１７）
が設けてある。この潤滑油は雄・雌スクリューロータ
（１３，１４）相互およびケーシング内壁・端板との摺
動面の潤滑ならびに各部のシール作用を行うと同時に、
吸込口（１５）からケーシング（１０）内に供給される
作動媒体と直接接触して作動媒体を加熱する。
スクリュータービン（４）の潤滑ならびに作用室のシー
ル等のために潤滑油が供給される。このために、吸込口
（１５）の任意の位置には、上述した熱交換器（Ｓ１）
の加熱器（２）から送出する作動媒体と同程度に加熱さ
れた潤滑油を噴出するための潤滑油噴射ノズル（１７）
が設けてある。この潤滑油は雄・雌スクリューロータ
（１３，１４）相互およびケーシング内壁・端板との摺
動面の潤滑ならびに各部のシール作用を行うと同時に、
吸込口（１５）からケーシング（１０）内に供給される
作動媒体と直接接触して作動媒体を加熱する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来のスクリューター
ビンは単にスクリュー型圧縮機を膨張機関に転用したも
のが一般的であるため、膨張機関の効率という観点から
は必ずしも適切なものとはいえなかった。
ビンは単にスクリュー型圧縮機を膨張機関に転用したも
のが一般的であるため、膨張機関の効率という観点から
は必ずしも適切なものとはいえなかった。
【００１５】すなわち、従来のスクリュータービンは、
タービンの噴口に相当する作動媒体吸込口（１５）から
作動媒体を膨張させる作用室内に吸入し、作動媒体を膨
張させるようにしている。その噴口は、スクリューロー
タ（１３，１４）の端面に向かって回転軸線方向に開口
し、スクリュータービン（４）の内部容積比により形状
が決められている。したがって、作動媒体は限られた面
積の噴口を通過して作用室に流入することになり、その
際の作動媒体の損失が大きくなり、膨張効率の低下を招
いていた。
タービンの噴口に相当する作動媒体吸込口（１５）から
作動媒体を膨張させる作用室内に吸入し、作動媒体を膨
張させるようにしている。その噴口は、スクリューロー
タ（１３，１４）の端面に向かって回転軸線方向に開口
し、スクリュータービン（４）の内部容積比により形状
が決められている。したがって、作動媒体は限られた面
積の噴口を通過して作用室に流入することになり、その
際の作動媒体の損失が大きくなり、膨張効率の低下を招
いていた。
【００１６】そこで、この発明の目的は、作動媒体の吸
入による損失を小さくすることにある。
入による損失を小さくすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明によるスクリュ
ータービンは、流体の吸込口および吐出口を有するケー
シングと、ケーシング内に回転自在に収納され互いに噛
み合ったスクリュー状の雄ロータおよび雌ロータとから
なり、前記雄ロータおよび雌ロータの、スクリューの有
効長Ｌと外径Ｄの比すなわちＬ／Ｄを長くし、かつ、前
記吸込口の内端を、前記雄ロータおよび雌ロータの高圧
側端部付近の外周面に向かって開口させたことを特徴と
するものである。
ータービンは、流体の吸込口および吐出口を有するケー
シングと、ケーシング内に回転自在に収納され互いに噛
み合ったスクリュー状の雄ロータおよび雌ロータとから
なり、前記雄ロータおよび雌ロータの、スクリューの有
効長Ｌと外径Ｄの比すなわちＬ／Ｄを長くし、かつ、前
記吸込口の内端を、前記雄ロータおよび雌ロータの高圧
側端部付近の外周面に向かって開口させたことを特徴と
するものである。
【００１８】吸込口の内端を雄ロータおよび雌ロータの
高圧側端部付近の外周面に向かって開口させることによ
り、作動媒体をロータ噛合い部に直接流入させることが
できる。したがって、従来のように限られた面積の噴口
を経て作用室に流入するのに比べて作動媒体の流入損失
が少なくなる。そして、スクリューロータのＬ／Ｄを長
くすることによって、吸込口の開口面積がより広くとれ
るため、作動媒体の吸い込みによる損失が一層減少す
る。この場合、前記吸込口の内端開口部の形状を、前記
雄ロータ及び雌ロータのスクリューのリード角とほぼ等
しい角度で延在する２辺を含む略三角形状とするのが望
ましい。
高圧側端部付近の外周面に向かって開口させることによ
り、作動媒体をロータ噛合い部に直接流入させることが
できる。したがって、従来のように限られた面積の噴口
を経て作用室に流入するのに比べて作動媒体の流入損失
が少なくなる。そして、スクリューロータのＬ／Ｄを長
くすることによって、吸込口の開口面積がより広くとれ
るため、作動媒体の吸い込みによる損失が一層減少す
る。この場合、前記吸込口の内端開口部の形状を、前記
雄ロータ及び雌ロータのスクリューのリード角とほぼ等
しい角度で延在する２辺を含む略三角形状とするのが望
ましい。
【００１９】また、この発明によるバイナリー発電装置
は、上記構成のスクリュータービンと、前記スクリュー
タービンに供給する作動媒体を蒸発させるための蒸発器
と、スクリュータービンに供給する潤滑油を加熱するた
めの加熱器と、スクリュータービンから排出された気・
液混合流体を、それぞれに分離する手段と、分離した作
動媒体を凝縮・液化させるための凝縮器と、上記作動媒
体および潤滑油を、それぞれ循環させるための２つのポ
ンプとによって構成し、前記スクリュータービンによっ
て発電機を駆動するようにしたものである。
は、上記構成のスクリュータービンと、前記スクリュー
タービンに供給する作動媒体を蒸発させるための蒸発器
と、スクリュータービンに供給する潤滑油を加熱するた
めの加熱器と、スクリュータービンから排出された気・
液混合流体を、それぞれに分離する手段と、分離した作
動媒体を凝縮・液化させるための凝縮器と、上記作動媒
体および潤滑油を、それぞれ循環させるための２つのポ
ンプとによって構成し、前記スクリュータービンによっ
て発電機を駆動するようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。なお、説明の簡略化のため、添
付図面中、従来例を示すものを含めたすべての図を通じ
て、実質上同等の要素には同じ符号を付してある。
実施の形態を説明する。なお、説明の簡略化のため、添
付図面中、従来例を示すものを含めたすべての図を通じ
て、実質上同等の要素には同じ符号を付してある。
【００２１】図２ないし図４はスクリュータービンの構
成を例示する断面図、図５は一部を破断した斜視図であ
る。図示するように、スクリュータービン（４）は吸込
口（１５）および吐出口（１６）を有するケーシング
（１０）と、ケーシング（１０）内に回転自在に収納さ
れた雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロ
ータ（１４）とによって構成されている。なお、図示例
のスクリュータービンでは、ケーシング（１０）はスク
リューロータ（１３，１４）を収容するシリンダ（１０
ａ）と、シリンダ（１０ａ）の一端に取り付けられた高
圧側端板（１１）と、シリンダ（１０ａ）の他端に取り
付けられた低圧側端板（１２）とで成り立っている。
成を例示する断面図、図５は一部を破断した斜視図であ
る。図示するように、スクリュータービン（４）は吸込
口（１５）および吐出口（１６）を有するケーシング
（１０）と、ケーシング（１０）内に回転自在に収納さ
れた雄スクリューロータ（１３）および雌スクリューロ
ータ（１４）とによって構成されている。なお、図示例
のスクリュータービンでは、ケーシング（１０）はスク
リューロータ（１３，１４）を収容するシリンダ（１０
ａ）と、シリンダ（１０ａ）の一端に取り付けられた高
圧側端板（１１）と、シリンダ（１０ａ）の他端に取り
付けられた低圧側端板（１２）とで成り立っている。
【００２２】吸込口（１５）はシリンダ（１０ａ）の一
端に取り付けた高圧側端板（１１）に設けてあり、その
内端（１５ａ）がスクリューロータ（１３，１４）の高
圧側端部付近においてスクリューロータ（１３，１４）
の外周面に向かって開口している。したがって、スクリ
ュータービン（４）の吸込口（１５）に供給された作動
媒体は、吸込口の内端（１５ａ）から、雄スクリューロ
ータ（１３）と雌スクリューロータ（１４）とケーシン
グ内壁（端板を含む）との間に形成された歯形空間内に
直接流入し、同空間の容積を押し拡げるように作用し、
そのため雄スクリューロータ（１３）および雌スクリュ
ーロータ（１４）を回転させ、この間で動力回収が行わ
れる。歯形空間から流出した排気は、ケーシング（１
０）に設けられた吐出口（１６）に導かれ、そこから排
出される。
端に取り付けた高圧側端板（１１）に設けてあり、その
内端（１５ａ）がスクリューロータ（１３，１４）の高
圧側端部付近においてスクリューロータ（１３，１４）
の外周面に向かって開口している。したがって、スクリ
ュータービン（４）の吸込口（１５）に供給された作動
媒体は、吸込口の内端（１５ａ）から、雄スクリューロ
ータ（１３）と雌スクリューロータ（１４）とケーシン
グ内壁（端板を含む）との間に形成された歯形空間内に
直接流入し、同空間の容積を押し拡げるように作用し、
そのため雄スクリューロータ（１３）および雌スクリュ
ーロータ（１４）を回転させ、この間で動力回収が行わ
れる。歯形空間から流出した排気は、ケーシング（１
０）に設けられた吐出口（１６）に導かれ、そこから排
出される。
【００２３】雄スクリューロータ（１３）と雌スクリュ
ーロータ（１４）とは相互に回転軸が平行であり、か
つ、両者の歯形が互いに噛み合って回転するようになっ
ている。噛み合った状態の一対のスクリューロータの模
式図である図１に示すように、スクリューロータのスク
リューの有効長Ｌと外径Ｄの比すなわちＬ／Ｄを従来の
スクリューロータ（図１（ｂ））よりも長くする（図１
（ａ））。同図は従来の約２倍にした場合を例示してい
る。
ーロータ（１４）とは相互に回転軸が平行であり、か
つ、両者の歯形が互いに噛み合って回転するようになっ
ている。噛み合った状態の一対のスクリューロータの模
式図である図１に示すように、スクリューロータのスク
リューの有効長Ｌと外径Ｄの比すなわちＬ／Ｄを従来の
スクリューロータ（図１（ｂ））よりも長くする（図１
（ａ））。同図は従来の約２倍にした場合を例示してい
る。
【００２４】雄スクリューロータ（１３）および雌スク
リューロータ（１４）の外周は、シリンダ（１０ａ）の
内壁によって囲繞されている。図６及び図７に示すシリ
ンダ内壁面の展開図から分かるとおり、吸込口（１５）
の内端（１５ａ）の開口は、スクリューロータの回転軸
と直角な一辺と、スクリューロータ（１３，１４）のス
クリューのリード角（θ）とほぼ同じ角度で延在する２
辺とからなる三角形状を呈する。スクリューロータのＬ
／Ｄを長くするほどスクリューのリード角が小さくなる
とともに、２辺の長さが長くなるため、開口面積が大き
くなる。ちなみに、従来のスクリュー型圧縮機を転用し
たスクリュータービンではＬ／Ｄを１．２ないし１．６
とするのが一般的であるが、これを１．６よりも大きく
するのである。
リューロータ（１４）の外周は、シリンダ（１０ａ）の
内壁によって囲繞されている。図６及び図７に示すシリ
ンダ内壁面の展開図から分かるとおり、吸込口（１５）
の内端（１５ａ）の開口は、スクリューロータの回転軸
と直角な一辺と、スクリューロータ（１３，１４）のス
クリューのリード角（θ）とほぼ同じ角度で延在する２
辺とからなる三角形状を呈する。スクリューロータのＬ
／Ｄを長くするほどスクリューのリード角が小さくなる
とともに、２辺の長さが長くなるため、開口面積が大き
くなる。ちなみに、従来のスクリュー型圧縮機を転用し
たスクリュータービンではＬ／Ｄを１．２ないし１．６
とするのが一般的であるが、これを１．６よりも大きく
するのである。
【００２５】図８（ａ）は雄ロータの回転角と歯形空間
（作用室）の体積との関係を示し、図８（ｂ）は横軸に
体積（Ｖ）、縦軸に圧力（Ｐ）をとったＰＶ線図を示し
ている。また、図９はスクリュータービンの作動原理を
時系列的に図示したものである。これらの図を参照して
スクリュータービンの作動原理を説明すれば次のとおり
である。図９の（ａ）は吸込工程の開始時の状態を示し
ており、吸込工程は図８（ａ）および図８（ｂ）では数
字１→２で表される。吸込完了と同時に膨張工程（２→
３）に入り（ｃ）、膨張工程が完了すると吐出工程（３
→４）が始まる。図８において、梨地で表示した部分が
作動媒体を表しており、図８（ａ）より、吸込口の内端
はスクリューロータの外周面に向かって開口し、略三角
形状を呈していることがわかる。
（作用室）の体積との関係を示し、図８（ｂ）は横軸に
体積（Ｖ）、縦軸に圧力（Ｐ）をとったＰＶ線図を示し
ている。また、図９はスクリュータービンの作動原理を
時系列的に図示したものである。これらの図を参照して
スクリュータービンの作動原理を説明すれば次のとおり
である。図９の（ａ）は吸込工程の開始時の状態を示し
ており、吸込工程は図８（ａ）および図８（ｂ）では数
字１→２で表される。吸込完了と同時に膨張工程（２→
３）に入り（ｃ）、膨張工程が完了すると吐出工程（３
→４）が始まる。図８において、梨地で表示した部分が
作動媒体を表しており、図８（ａ）より、吸込口の内端
はスクリューロータの外周面に向かって開口し、略三角
形状を呈していることがわかる。
【００２６】また、吸込口（１５）の任意の位置には、
加熱された潤滑油を噴出するための潤滑油噴射ノズル
（１７）が設けてある。この潤滑油は雄・雌スクリュー
ロータ（１３，１４）相互およびケーシング内壁・端板
との摺動面の潤滑ならびに各部のシール作用を行うと同
時に、吸込口（１５）からケーシング（１０）内に供給
される作動媒体と直接接触して作動媒体を加熱する。
加熱された潤滑油を噴出するための潤滑油噴射ノズル
（１７）が設けてある。この潤滑油は雄・雌スクリュー
ロータ（１３，１４）相互およびケーシング内壁・端板
との摺動面の潤滑ならびに各部のシール作用を行うと同
時に、吸込口（１５）からケーシング（１０）内に供給
される作動媒体と直接接触して作動媒体を加熱する。
【００２７】上記構成のスクリュータービンは、図１０
（ａ）を参照して既に述べたようなバイナリー発電装置
において作動媒体の膨張機関として用いることができ
る。
（ａ）を参照して既に述べたようなバイナリー発電装置
において作動媒体の膨張機関として用いることができ
る。
【００２８】同図中、（２）は温排水等の熱源により作
動媒体を加熱し蒸発させるための熱交換器（Ｓ１）に設
けられた蒸発器、（３）は、スクリュータービン（４）
に供給する潤滑油を加熱するための加熱器で、前記潤滑
油は蒸発器（２）内で生成した作動媒体と同程度に加熱
される。
動媒体を加熱し蒸発させるための熱交換器（Ｓ１）に設
けられた蒸発器、（３）は、スクリュータービン（４）
に供給する潤滑油を加熱するための加熱器で、前記潤滑
油は蒸発器（２）内で生成した作動媒体と同程度に加熱
される。
【００２９】加熱器（３）の熱源には、図示のように蒸
発器（２）に供給するのと同じ熱源を用いてもよいし、
他の熱源を用いてもよい。（４）は、蒸発器（２）内で
生成した作動媒体と、加熱器（３）内で作動媒体と同程
度に加熱された潤滑油とが供給されるスクリュータービ
ンである。
発器（２）に供給するのと同じ熱源を用いてもよいし、
他の熱源を用いてもよい。（４）は、蒸発器（２）内で
生成した作動媒体と、加熱器（３）内で作動媒体と同程
度に加熱された潤滑油とが供給されるスクリュータービ
ンである。
【００３０】（９）は、スクリュータービン（４）の出
力軸に連結した発電機、（７）は、スクリュータービン
（４）の吐出口（１６）から排出される作動媒体と潤滑
油とを分離するための分離タンク、（８）は、分離タン
ク（７）によって分離された作動媒体蒸気を凝縮するた
めの熱交換器（Ｓ２）に設けた凝縮器であり、この熱交
換器（Ｓ２）には海水などの冷却水が供給される。
力軸に連結した発電機、（７）は、スクリュータービン
（４）の吐出口（１６）から排出される作動媒体と潤滑
油とを分離するための分離タンク、（８）は、分離タン
ク（７）によって分離された作動媒体蒸気を凝縮するた
めの熱交換器（Ｓ２）に設けた凝縮器であり、この熱交
換器（Ｓ２）には海水などの冷却水が供給される。
【００３１】（Ｐ１）は、気・液分離した作動媒体を蒸
発器（２）、スクリュータービン（４）、分離タンク
（７）および凝縮器（８）間の閉回路内で循環させるた
めの作動媒体ポンプ、（Ｐ２）は、潤滑油を加熱器
（３）、スクリュータービン（４）および分離タンク
（７）間の閉回路内で循環させるための潤滑油ポンプで
ある。
発器（２）、スクリュータービン（４）、分離タンク
（７）および凝縮器（８）間の閉回路内で循環させるた
めの作動媒体ポンプ、（Ｐ２）は、潤滑油を加熱器
（３）、スクリュータービン（４）および分離タンク
（７）間の閉回路内で循環させるための潤滑油ポンプで
ある。
【００３２】発電を行うには、熱源となる例えば温排水
を熱交換器（Ｓ１）の蒸発器（２）および加熱器（３）
に供給すると同時に、熱交換器（Ｓ２）内の凝縮器
（８）に冷却水を供給する。この状態で作動媒体ポンプ
（Ｐ１）および潤滑油ポンプ（Ｐ２）を駆動させ、作動
媒体および潤滑油を循環させる。
を熱交換器（Ｓ１）の蒸発器（２）および加熱器（３）
に供給すると同時に、熱交換器（Ｓ２）内の凝縮器
（８）に冷却水を供給する。この状態で作動媒体ポンプ
（Ｐ１）および潤滑油ポンプ（Ｐ２）を駆動させ、作動
媒体および潤滑油を循環させる。
【００３３】すると作動媒体ポンプ（Ｐ１）から吐出さ
れ蒸発器（２）に送られた液相の作動媒体は、蒸発器
（２）内で温排水によって加熱され、蒸気となってスク
リュータービン（４）の吸込口（１５）に送られる。
れ蒸発器（２）に送られた液相の作動媒体は、蒸発器
（２）内で温排水によって加熱され、蒸気となってスク
リュータービン（４）の吸込口（１５）に送られる。
【００３４】また、潤滑油ポンプ（Ｐ２）から吐出され
加熱器（３）に送られた潤滑油も、加熱器（３）内で温
排水によって上述した作動流体蒸気よりも高温に加熱さ
れた後、スクリュータービンの吸込口（１５）付近に穿
設したノズル（１７）に供給され、ノズル先端から吸込
口（１５）内に噴射される。
加熱器（３）に送られた潤滑油も、加熱器（３）内で温
排水によって上述した作動流体蒸気よりも高温に加熱さ
れた後、スクリュータービンの吸込口（１５）付近に穿
設したノズル（１７）に供給され、ノズル先端から吸込
口（１５）内に噴射される。
【００３５】したがって、スクリュータービン（４）の
吸込口（１５）に供給された作動媒体は、高温に加熱さ
れた潤滑油と直接接触し、スクリュータービン（４）の
雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロータ（１
４）との噛合いによって両者とケーシング（端板を含
む）内壁との間に生じる歯形空間（作用室）に潤滑油と
共に流入する。
吸込口（１５）に供給された作動媒体は、高温に加熱さ
れた潤滑油と直接接触し、スクリュータービン（４）の
雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロータ（１
４）との噛合いによって両者とケーシング（端板を含
む）内壁との間に生じる歯形空間（作用室）に潤滑油と
共に流入する。
【００３６】そして、歯形空間内で作動媒体が膨張する
ことにより、前記歯形空間を押し広げるように作用する
結果、雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロー
タ（１４）とを回転させた後、作動媒体および潤滑油は
スクリュータービン（４）の吐出口（１６）から流出
し、分離タンク（７）へ流入する。
ことにより、前記歯形空間を押し広げるように作用する
結果、雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロー
タ（１４）とを回転させた後、作動媒体および潤滑油は
スクリュータービン（４）の吐出口（１６）から流出
し、分離タンク（７）へ流入する。
【００３７】上述のようにしてスクリュータービン
（４）の雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロ
ータ（１４）とが回転すると、スクリュータービン
（４）の出力軸と連結している発電機（９）も回転する
ため、発電が行われる。
（４）の雄スクリューロータ（１３）と雌スクリューロ
ータ（１４）とが回転すると、スクリュータービン
（４）の出力軸と連結している発電機（９）も回転する
ため、発電が行われる。
【００３８】また、分離タンク（７）に流入した作動媒
体と潤滑油とはタンク（７）内で分離される。そして、
作動媒体は熱交換器（Ｓ２）の凝縮器（８）に送られ、
凝縮器（８）で冷却水によって冷却されて凝縮し、凝縮
液となった後、作動媒体ポンプ（Ｐ１）を通って再び蒸
発器（２）に送出される。一方、分離タンク（７）内で
蒸気から分離された潤滑油は同タンクから排出され、潤
滑油ポンプ（Ｐ２）によって再び加熱器（３）に送られ
加熱される。
体と潤滑油とはタンク（７）内で分離される。そして、
作動媒体は熱交換器（Ｓ２）の凝縮器（８）に送られ、
凝縮器（８）で冷却水によって冷却されて凝縮し、凝縮
液となった後、作動媒体ポンプ（Ｐ１）を通って再び蒸
発器（２）に送出される。一方、分離タンク（７）内で
蒸気から分離された潤滑油は同タンクから排出され、潤
滑油ポンプ（Ｐ２）によって再び加熱器（３）に送られ
加熱される。
【００３９】上記した操作を連続的に繰返すことによ
り、温排水等の熱源からの動力回収が行われる。
り、温排水等の熱源からの動力回収が行われる。
【００４０】
【発明の効果】上述したように、この発明のスクリュー
タービンは、吸込口の内端を雄ロータおよび雌ロータの
高圧側端部付近の外周面に向かって開口させることによ
り、作動媒体をロータ噛合い部すなわち歯形空間（作用
室）に直接流入させることができるため、従来のように
限られた面積の噴口を経てから歯形空間（作用室）に流
入するのに比べて作動媒体の吸入による損失が相当少な
くなり、膨張効率が向上する。スクリューロータのＬ／
Ｄを長くすることにより、吸込口の内端の開口面積がよ
り広くなるため、作動媒体の吸い込みによる損失が一層
減少する。
タービンは、吸込口の内端を雄ロータおよび雌ロータの
高圧側端部付近の外周面に向かって開口させることによ
り、作動媒体をロータ噛合い部すなわち歯形空間（作用
室）に直接流入させることができるため、従来のように
限られた面積の噴口を経てから歯形空間（作用室）に流
入するのに比べて作動媒体の吸入による損失が相当少な
くなり、膨張効率が向上する。スクリューロータのＬ／
Ｄを長くすることにより、吸込口の内端の開口面積がよ
り広くなるため、作動媒体の吸い込みによる損失が一層
減少する。
【００４１】また、バイナリー発電装置の作動媒体の膨
張機関としてこのような構成のスクリュータービンを採
用することにより、スクリュータービンの膨張効率が向
上するためバイナリー発電装置の出力が増大する。
張機関としてこのような構成のスクリュータービンを採
用することにより、スクリュータービンの膨張効率が向
上するためバイナリー発電装置の出力が増大する。
【図１】（ａ）は本発明によるスクリュータービンにお
ける一対のスクリューロータの模式図、（ｂ）は従来の
スクリュータービンにおける一対のスクリューロータの
模式図。
ける一対のスクリューロータの模式図、（ｂ）は従来の
スクリュータービンにおける一対のスクリューロータの
模式図。
【図２】雄スクリューロータの回転軸を含む平面で切断
したスクリュータービンの断面図。
したスクリュータービンの断面図。
【図３】雄スクリューロータの回転軸及び雌スクリュー
ロータの回転軸を含む平面で切断したスクリュータービ
ンの断面図。
ロータの回転軸を含む平面で切断したスクリュータービ
ンの断面図。
【図４】スクリューロータの回転軸に垂直な平面で切断
したスクリュータービンの断面図。
したスクリュータービンの断面図。
【図５】一部を破した断スクリュータービンの概略斜視
図。
図。
【図６】雄スクリューロータを収容するシリンダ内壁面
の展開図。
の展開図。
【図７】雌スクリューロータを収容するシリンダ内壁面
の展開図。
の展開図。
【図８】（ａ）は回転角と作用室の体積の関係を示すグ
ラフ、（ｂ）はＰＶ線図。
ラフ、（ｂ）はＰＶ線図。
【図９】スクリュータービンの作動原理を示す斜視図。
【図１０】（ａ）はスクリュータービンを膨張機関とし
て使用したバイナリー発電装置の系統図、（ｂ）は従来
例を示すスクリュータービンの断面図。
て使用したバイナリー発電装置の系統図、（ｂ）は従来
例を示すスクリュータービンの断面図。
２ 蒸発器 ３ 加熱器 ４ スクリュータービン ７ 分離タンク ８ 凝縮器 ９ 発電機 10 ケーシング 10ａ シリンダ 13 雄スクリューロータ 14 雌スクリューロータ 15 吸込口 15ａ 内端 16 吐出口 17 潤滑油噴射ノズル
Claims (3)
- 【請求項１】 流体の吸込口および吐出口を有するケー
シングと、ケーシング内に回転自在に収納され互いに噛
み合ったスクリュー状の雄ロータおよび雌ロータとから
なり、前記雄ロータおよび雌ロータのＬ／Ｄを長くし、
かつ、前記吸込口の内端を、前記雄ロータおよび雌ロー
タの高圧側端部付近の外周面に向かって開口させたこと
を特徴とするスクリュータービン。 - 【請求項２】 前記吸込口の内端開口部の形状を、前記
雄ロータ及び雌ロータのスクリューのリード角とほぼ等
しい角度で延在する２辺を含む略三角形状としたことを
特徴とする請求項１のスクリュータービン。 - 【請求項３】 請求項１又は２のスクリュータービン
と、前記スクリュータービンに供給する作動媒体を蒸発
させるための蒸発器と、スクリュータービンに供給する
潤滑油を加熱するための加熱器と、スクリュータービン
から排出された気・液混合流体をそれぞれに分離する手
段と、分離した作動媒体を凝縮・液化させるための凝縮
器と、上記作動媒体および潤滑油をそれぞれ循環させる
ための２つのポンプとによって構成し、前記スクリュー
タービンによって発電機を駆動するようにしたことを特
徴とするバイナリー発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24629095A JPH0988502A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | スクリュータービン及びそれを用いたバイナリー発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24629095A JPH0988502A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | スクリュータービン及びそれを用いたバイナリー発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0988502A true JPH0988502A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=17146354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24629095A Withdrawn JPH0988502A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | スクリュータービン及びそれを用いたバイナリー発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0988502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3073065A2 (en) | 2015-03-23 | 2016-09-28 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Heat-collecting-type power generation system |
| CN106703894A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 山西易通环能科技集团有限公司 | 一种用于低温发电的半封闭螺杆动力机 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP24629095A patent/JPH0988502A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3073065A2 (en) | 2015-03-23 | 2016-09-28 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Heat-collecting-type power generation system |
| KR20160113976A (ko) | 2015-03-23 | 2016-10-04 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 열 회수형 발전 시스템 |
| US9945267B2 (en) | 2015-03-23 | 2018-04-17 | Kobe Steel, Ltd. | Heat-collecting-type power generation system |
| CN106703894A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 山西易通环能科技集团有限公司 | 一种用于低温发电的半封闭螺杆动力机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |