JPS608081Y2 - 回転膨脹機の内部車室の構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は液体と高圧蒸気を混合せる地熱水などの流体を
膨張せしめる回転膨張機において、内部車室部分を増減
して流体の膨張比に対応させることを目的とした内部車
室の構造に関するものである。

（従来の技術） 液体と高圧蒸気の混合した地熱水などの２相流体の有す
る熱エネルギーを機械的エネルギーに変更する膨張機と
して、例えば、特開昭５４−６７１４９号ｒ″２相回転
膨張機ヨがある。

その要旨は、′断面形状の輪廓がトロコイド曲線または
トロコイド曲線の外包絡線である柱状空間を有する外側
子と、断面形状の輪廓が前記外側子の輪廓がトロコイド
曲線であるときはトロコイド曲線の内包路線であり、外
側子の輪廓がトロコイド曲線の外包絡線であるときはト
ロコイド曲線である柱状体の内側子とを有し、外側子と
内側子とがその輪廓曲線の２点以上で接触しながら相対
回転運動を行うごとく構成されており、上記外側子はケ
ーシングの円筒内面の中心を中心軸として回転せしめる
ように構成すると共に内側子が外側子の回転軸と平行な
軸でかつ一定距離変身した軸を中心に回転可能に支持せ
しめるように構成してなり相対回転運動に伴って前記両
側子の輪廓曲線で囲まれた部分の断面面積が変化するこ
とを利用して水蒸気および熱水の２相流体を導入し膨張
させることにより熱エネルギーを機械的エネルギーに変
換する２相回転膨張機ヨである。

この先行技術を適用したものとして第１図は回転膨張機
横断面図、第２図はその水平断面図である。

これは、３節４節のトロコイド曲線を利用した回転膨張
機で、内部ロータ１の回転中心軸Ｒと外部ロータ２の回
転中心軸■を平行線状に偏心せしめ、外部ロータ２の内
周部４点が内部ロータ１に内接して回転するとともに、
外部ロータ２の外周は内部車室３の円筒内面を一定の回
転比によって回転せしめるように構成腰両ロータ１，２
が構成する空間の変化を利用して高圧蒸気を含む流体を
膨張せしめ、原動機としてエネルギーを取り出すように
した回転機である。

回転する外部ロータ２の内面は内部ロータ１の断面曲線
の外包絡線を形成する面を構成する。

外部ロータ２の外面は円筒形状を形成し、内部車室３に
内接し回転中心軸■を中心に回転するように構成する。

４はケーシングである。内部ロータ１は軸により支持さ
れ、回転中心軸Ｒを中心に回転し、外部ロータ２のロー
タ部分は内部車室３に対し回転中心軸■を中心に回転す
る。

この回転膨張機の作用について説明すると、高圧蒸気を
含む流体の流体供給口５は両ロータ１および２の回転中
心Ｒおよび■より上の位置につけておけば流体の膨張に
おける力と軸心との関係で両ロータは右まわりに一定の
比率によって回転し、内部ロータ１、外部ロータ２と内
部車室３との間に密封せられた空間の容積を増加せしめ
てのち、排出し原動機として流体のエネルギーを回転に
変換するものである。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は高圧の気液２相流を利用してその熱エネルギー
を機械的エネルギーに変更するに当り、同じ圧力でも供
給する気液の割合が変る場合があり、同一機関を使用し
てエネルギーを回収するに当り、給気（気液の供給を単
に給気という）膨張過程によってエネルギー回収効率が
左右される。

すなわち給気膨張過程を最適過程よりも短くすると、同
じ機関条件で排気終了点の圧力があがってしまい、不足
膨張となり、逆に給気膨張過程が長いと過膨張となり、
いずれもエネルギー損失が増大する。

（問題を解決するための手段） 本考案は上記に鑑み工夫したもので、ケーシング内に内
部車室を介在せしめ、該内部車室の内側円周に沿って回
転する外部ロータと、該外部ロータに内接し、外部ロー
タの軸心に対し偏心した軸を中心に一定の比率をもって
回転する内部ロータとよりなるトロコイド曲線およびそ
の包路線を利用した回転膨張機において、上記内部車室
の排気開口端部に実質上内部車室の一部となる着脱自在
な端部ピースを装備してなる回転膨張機の内部車室であ
る。

本考案は第１図において内部車室３の排気口近辺の車室
の開口部端部をＡ位置からＢ位置に至る間の任意の位置
にすることができるように、着脱可能な端部ピース７を
設けるもので、該ピース７は第３図に示す如きものであ
る。

該ピース７の形状は内部車室３の延長部と端部を゛ぐ゛
の字に形成したもので、ピースの長さは任意の長さとす
る。

使用気体の温度、圧力に従って、該ピースの長さを選択
して取付けるものである。

（作用） 次に本考案の作用について述べると、流体供給口５から
供給される気液熱水の体積をＶ。

、膨張後の体積をＶｌとすると、Ｖｌ ／ ＶＯは膨張
比である。

同一圧力において気液熱水の液が多い場合には膨張比は
大きく、液が少ないと膨張比は小さい。

外部ロータ２と内部ロータ１とによって形成される膨張
室のＰ−Ｖ線図を画くと第４図の如くなり、標準状態に
対し、給気膨張過程が短ければａ点、長ければｂ点とな
る。

ａ点では不足膨張であるから膨張後の圧力に余裕ができ
、エネルギーが十分回収されないし、又す点では過膨張
となり、膨張室圧力が負圧になり、エネルギー損失が増
大する。

本考案は供給する気液熱水の膨張率が変化する回転膨張
機であるので、膨張率の大きい給気に対しては長い端ピ
ース７によりＢ位置（第１図）まで車室を延長し給気膨
張過程を長くし、逆に膨張率が標準より小さい給気に対
しては短い端部ピースによりＡ位置までの車室とし給気
膨張過程を短くして、排気口における排気の状態を常に
標準状態にすることによって過不足のない排気圧を維持
することができるので給気が無駄なく膨張しエネルギー
の回収効率を最大にすることができるものである。

（効果） 上記説明で明らかな如く、膨張比の変動が激しい地熱水
などの気液熱水を膨張させてエネルギーに変換する場合
に、内部車室の排気側端部に実質上の内部車室の一部と
なる着脱自在な端部ピースを装備するように構成したの
で、圧力蒸気を含む流体の圧力、流体の性質によってそ
の都度最適の状態で流体を回転膨張させることができ、
回転膨脹機としての応用範囲が拡げられ、同一の設計で
条件のちがう回転膨張機を得ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転膨張機の横断面図、第２図は同じく水平断
面図、第３図は本考案を説明する内部車室の端部ピース
の斜視図、第４図は膨張室のＰ −Ｖ線図である。 １・・・・・・内部ロータ、２・・・・・・外部ロータ
、３・・曲内部車室、４・・・・・・ケーシング、５・
・・・・・流体供給口、６・・・・・・排気口、７・・
・・・・端部ピース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ケーシング内に内部車室を介在せしめ、該内部車室の内
   側円周に沿って回転する外部ロータと、該外部ロータに
   内接し、外部ロータの軸心に対し偏心した軸を中心に一
   定の比率をもって回転する内部ロータとよりなるトロコ
   イド曲線およびその包路線を利用した回転膨張機におい
   て、上記内部車室の排気開口端部に実質上内部車室の一
   部となる着脱自在な端部ピースを装備してなる回転膨張
   機の内部車室。