JPH0988502A - Screw turbine and binary generating device therewith - Google Patents
Screw turbine and binary generating device therewithInfo
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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
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a screw turbine and a binary power generator using the same as an expansion engine for a working medium.
【0002】[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。2. Description of the Related Art A screw turbine is constructed such that a pair of screw rotors are rotatably accommodated in a casing while meshing with each other, and supplies a working medium to a tooth-shaped space (working chamber) formed between the screw rotors. Is a positive displacement expansion engine in which the rotor is rotated by the expansion work of the working medium to obtain power.
【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)。A binary power generator using a screw turbine as an expansion engine for a working medium is known (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-56104 and 60-14459).
No. 4, JP-A-2-252901, etc.).
【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。In Japanese Patent Laid-Open No. 60-56104, FIG.
As shown in 0, a binary power generation system constructed by utilizing waste heat from a factory is shown, and a pipe (1) for passing a high temperature heat source fluid discharged from the factory is provided on one side of the heat exchanger (S1). An evaporator (2) is installed which heats and vaporizes the liquid working medium fed from the other side through the pump (P1) and converts it into a high temperature / high pressure gas. The heat exchanger (S1) is further provided with a pipe (3) for heating the lubricating oil fed via the pump (P2) to a high temperature.
【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。The high temperature heat source fluid passing through the pipe (1) is
Vaporization and heating of the working medium by the heat exchanger (S1)
The heat energy is exhausted to raise the pressure and heat the lubricating oil, and the heat is discharged from the heat exchanger (S1).
【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。The working medium gas vaporized in the heat exchanger (S1) to a high temperature and high pressure is guided to the suction port (15) side of the screw turbine (4), and is paired with a pair of screw rotors (13, 14) expands in the tooth space (action chamber) formed by 14), is discharged from the discharge port (16) side, and is sent into the separation tank (7) where the working medium gas and the lubricating oil are separated. The working medium gas is liquefied through the condenser (8) installed in the heat exchanger (S2), and then fed into the evaporator (2) of the heat exchanger (S1) by the pump (P1). .
【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。A screw rotor (1) of a screw turbine (4) driven by a high temperature and high pressure working medium gas
3, 14) turn the generator (9) to generate electricity.
【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。A low temperature heat source fluid is separately introduced into the heat exchanger (S2) to cool the condenser (8) through which the working medium gas passes and to condense and liquefy it.
【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。On the other hand, the lubricating oil heated in the heat exchanger (S1) and heated to a high temperature in the lubricating oil heating pipe (3) is supplied into the screw turbine (17) to lubricate the sliding surface. Also used for sealing and the like.
【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。The screw turbine (4) has a suction port (1
5) and a casing (10) having a discharge port (16), a pair of screw rotors (13,
14) is rotatably accommodated. The tooth space (working chamber) formed between the screw rotors (13, 14) and the casing (10) is sealed with lubricating oil.
The working medium vapor gives a rotational force to the screw rotor in the process of expansion in the working chamber.
【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。That is, in the tooth-shaped space (working chamber) generated between the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) by meshing with each other and the casing inner wall (including the end plate), both screw rotors rotate. The tooth profile of both screw rotors (13, 14) is set so that the capacity increases as the meshing moves from the suction side to the discharge side. In addition, a suction port (15) provided on the high-pressure side end plate (11) attached to one end of the casing (10) and a discharge port (16) provided on the low-pressure side end plate (12) at the other end.
Is open to the end faces of the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14), and
The outer circumferences of the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) are surrounded by the inner wall of the casing (10).
【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。The inlet (1) of the screw turbine (4)
The working medium that has flowed into the 5) is the male screw rotor (1
3), the female screw rotor (14), and the casing inner wall (including the end plate), flow into a tooth-shaped space formed to act to expand the volume of the space, and thus the male screw rotor ( 13) and the female screw rotor (14) are rotated to expand in the tooth space and then discharged from the discharge port (16), during which power recovery is performed.
【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。In the working chamber of the screw turbine (4),
Lubricating oil is supplied for lubrication of the screw turbine (4) and sealing of the working chamber. Therefore, the heat exchanger (S1) described above is provided at an arbitrary position of the suction port (15).
Oil jet nozzle (17) for jetting lubricating oil heated to the same extent as the working medium sent from the heater (2) of
Is provided. This lubricating oil lubricates the male / female screw rotors (13, 14) and the sliding surfaces between the casing inner wall and the end plate and seals each part, and at the same time,
The working medium is directly contacted with the working medium supplied from the suction port (15) to heat the working medium.
【0014】[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。Since the conventional screw turbine is generally a screw type compressor which is simply used as an expansion engine, it is not always appropriate from the viewpoint of the efficiency of the expansion engine. .
【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。That is, the conventional screw turbine is
The working medium is expanded from the working medium suction port (15) corresponding to the injection port of the turbine into the working chamber for expanding the working medium. The injection port opens in the direction of the rotation axis toward the end surface of the screw rotor (13, 14), and its shape is determined by the internal volume ratio of the screw turbine (4). Therefore, the working medium passes through the injection port having a limited area and flows into the working chamber, and the loss of the working medium at that time increases, resulting in a decrease in expansion efficiency.
【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。Therefore, an object of the present invention is to reduce the loss due to the suction of the working medium.
【0017】[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。A screw turbine according to the present invention comprises a casing having a fluid suction port and a fluid discharge port, and a screw-shaped male rotor and female rotor rotatably housed in the casing and meshed with each other. , Increasing the ratio of the effective length L of the screw to the outer diameter D of the male rotor and the female rotor, that is, L / D, and making the inner end of the suction port close to the high-pressure side end of the male rotor and the female rotor. It is characterized in that it is opened toward the outer peripheral surface of.
【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。By opening the inner ends of the suction ports toward the outer peripheral surfaces near the high-pressure side ends of the male rotor and the female rotor, the working medium can directly flow into the rotor meshing portion. Therefore, the inflow loss of the working medium is smaller than that in the conventional case where the working medium flows into the working chamber through the injection port having a limited area. Then, by increasing the L / D of the screw rotor, the opening area of the suction port can be made wider, so that the loss due to the suction of the working medium is further reduced. In this case, the shape of the inner end opening of the suction port is preferably a substantially triangular shape including two sides extending at an angle substantially equal to the lead angles of the screws of the male rotor and the female rotor.
【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。In the binary power generator according to the present invention, the screw turbine having the above structure, the evaporator for evaporating the working medium supplied to the screw turbine, and the heating for heating the lubricating oil supplied to the screw turbine are provided. And the air discharged from the screw turbine
The screw includes a means for separating the liquid mixed fluid, a condenser for condensing and liquefying the separated working medium, and two pumps for circulating the working medium and the lubricating oil, respectively. The generator is driven by a turbine.
【0020】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that for simplification of description, substantially the same elements are denoted by the same reference numerals throughout the drawings, including those showing conventional examples, in the accompanying drawings.
【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。2 to 4 are cross-sectional views illustrating the construction of the screw turbine, and FIG. 5 is a partially cutaway perspective view. As shown, the screw turbine (4) includes a casing (10) having a suction port (15) and a discharge port (16), and a male screw rotor (13) and a female rotatably housed in the casing (10). And a screw rotor (14). In the illustrated screw turbine, the casing (10) is a cylinder (10) that houses the screw rotors (13, 14).
a), a high pressure side end plate (11) attached to one end of the cylinder (10a), and a low pressure side end plate (12) attached to the other end of the cylinder (10a).
【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。The suction port (15) is provided in the high pressure side end plate (11) attached to one end of the cylinder (10a), and the inner end (15a) is near the high pressure side end of the screw rotor (13, 14). At the screw rotor (13,14)
Is open toward the outer peripheral surface. Therefore, the working medium supplied to the suction port (15) of the screw turbine (4) is discharged from the inner end (15a) of the suction port to the male screw rotor (13), the female screw rotor (14), the casing inner wall (end plate). (Including the)) directly flows into the tooth space formed between and, and acts to expand the volume of the space,
Therefore, the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) are rotated, and power is recovered during this period. The exhaust gas flowing out from the tooth space is stored in the casing (1
0) and is discharged to the discharge port (16) provided in (0).
【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。The male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) have their axes of rotation parallel to each other, and their tooth shapes mesh with each other to rotate. As shown in FIG. 1, which is a schematic view of a pair of screw rotors in a meshed state, the ratio of the effective length L of the screw of the screw rotor to the outer diameter D, that is, L / D, is calculated by the conventional screw rotor (FIG. 1B). Longer than (Fig. 1
(A)). The figure illustrates a case in which it is approximately twice as large as the conventional one.
【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。The outer circumferences of the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) are surrounded by the inner wall of the cylinder (10a). As can be seen from the developed views of the inner wall surface of the cylinder shown in FIGS. 6 and 7, the suction port (15)
Of the inner end (15a) of the screw rotor extends at one side perpendicular to the rotation axis of the screw rotor and at the same angle as the lead angle (θ) of the screw of the screw rotor (13, 14).
It has a triangular shape consisting of sides. Screw rotor L
As / D becomes longer, the lead angle of the screw becomes smaller and the length of the two sides becomes longer, resulting in a larger opening area. By the way, the L / D is 1.2 to 1.6 in the screw turbine that uses the conventional screw compressor.
Is generally set, but this is made larger than 1.6.
【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。FIG. 8A shows the relationship between the rotation angle of the male rotor and the volume of the tooth profile space (working chamber), and FIG. 8B shows the volume (V) on the horizontal axis and the pressure (P) on the vertical axis. The PV diagram which took is shown. Further, FIG. 9 illustrates the operating principle of the screw turbine in time series. The operation principle of the screw turbine will be described below with reference to these drawings. FIG. 9A shows the state at the start of the suction process, and the suction process is represented by the numeral 1 → 2 in FIGS. 8A and 8B. Expansion process (2 →
3) is entered (c), and when the expansion step is completed, the discharge step (3
→ 4) starts. In FIG. 8, the portion indicated by satin represents the working medium, and as shown in FIG. 8A, the inner end of the suction port opens toward the outer peripheral surface of the screw rotor and has a substantially triangular shape. Recognize.
【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。At any position of the suction port (15),
A lubricating oil jet nozzle (17) for jetting heated lubricating oil is provided. This lubricating oil not only lubricates the male / female screw rotors (13, 14) but also the sliding surfaces between the casing inner wall and the end plate and seals each part, and at the same time, from the suction port (15) into the casing (10). The working medium is heated in direct contact with the supplied working medium.
【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。The screw turbine having the above construction is shown in FIG.
It can be used as an expansion engine for a working medium in a binary power generator as already described with reference to (a).
【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。In the figure, (2) is an evaporator provided in the heat exchanger (S1) for heating and evaporating the working medium by a heat source such as hot waste water, (3) is a screw turbine (4)
A heating device for heating the lubricating oil supplied to the lubricating oil is heated to the same extent as the working medium generated in the evaporator (2).
【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。As the heat source of the heater (3), the same heat source as that supplied to the evaporator (2) may be used as shown, or
Other heat sources may be used. (4) is a screw turbine to which the working medium generated in the evaporator (2) and the lubricating oil heated to the same degree as the working medium in the heater (3) are supplied.
【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。(9) is a generator connected to the output shaft of the screw turbine (4), and (7) separates the working medium and lubricating oil discharged from the discharge port (16) of the screw turbine (4). The separation tank (8) for operating the heat exchanger (S2) is a condenser provided in the heat exchanger (S2) for condensing the working medium vapor separated by the separation tank (7). Is supplied with cooling water such as seawater.
【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。(P1) is an operation for circulating the working medium separated into gas and liquid in a closed circuit between the evaporator (2), the screw turbine (4), the separation tank (7) and the condenser (8). The medium pump (P2) is a lubricating oil pump for circulating the lubricating oil in a closed circuit between the heater (3), the screw turbine (4) and the separation tank (7).
【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。In order to generate electricity, for example, hot waste water serving as a heat source is used as an evaporator (2) and a heater (3) of a heat exchanger (S1).
At the same time, the cooling water is supplied to the condenser (8) in the heat exchanger (S2). In this state, the working medium pump (P1) and the lubricating oil pump (P2) are driven to circulate the working medium and the lubricating oil.
【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。Then, the liquid-phase working medium discharged from the working medium pump (P1) and sent to the evaporator (2) is heated by the hot waste water in the evaporator (2) and becomes vapor to become a screw turbine (4). ) Is sent to the suction port (15).
【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。Further, the lubricating oil discharged from the lubricating oil pump (P2) and sent to the heater (3) is also heated in the heater (3) to a higher temperature than the above-mentioned working fluid vapor by hot drainage. , Is supplied to a nozzle (17) provided near the suction port (15) of the screw turbine, and is injected into the suction port (15) from the tip of the nozzle.
【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。Therefore, the working medium supplied to the suction port (15) of the screw turbine (4) is in direct contact with the lubricating oil heated to a high temperature, and the male screw rotor (13) and the female screw rotor (13) of the screw turbine (4) are connected. Screw rotor (1
4) It flows into the tooth-shaped space (working chamber) formed between the two and the inner wall of the casing (including the end plate) by the engagement with the lubricating oil.
【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。When the working medium expands in the tooth space, it acts so as to spread the tooth space. As a result, the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) are rotated, and then the operation is performed. The medium and the lubricating oil flow out from the discharge port (16) of the screw turbine (4) and into the separation tank (7).
【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。When the male screw rotor (13) and the female screw rotor (14) of the screw turbine (4) rotate as described above, the generator (9) connected to the output shaft of the screw turbine (4). Also rotates, so electricity is generated.
【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。Further, the working medium and the lubricating oil flowing into the separation tank (7) are separated in the tank (7). And
The working medium is sent to the condenser (8) of the heat exchanger (S2),
After being cooled by the cooling water in the condenser (8) and condensed to become a condensed liquid, it is sent to the evaporator (2) again through the working medium pump (P1). On the other hand, the lubricating oil separated from the steam in the separation tank (7) is discharged from the same tank, and is sent to the heater (3) again by the lubricating oil pump (P2) and heated.
【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。By continuously repeating the above-mentioned operation, power is recovered from the heat source such as hot waste water.
【0040】[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。As described above, in the screw turbine of the present invention, the working medium is rotatably meshed with each other by opening the inner end of the suction port toward the outer peripheral surfaces near the high pressure side end portions of the male rotor and the female rotor. Since it can be directly flown into the tooth space (working chamber), it is a loss due to suction of the working medium compared to the case where it flows into the tooth space (working chamber) after passing through a nozzle with a limited area as in the past. Is considerably reduced, and the expansion efficiency is improved. L / of screw rotor
By increasing D, the opening area of the inner end of the suction port becomes wider, so that the loss due to the suction of the working medium is further reduced.
【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。Further, by adopting the screw turbine having such a structure as the expansion engine for the working medium of the binary power generator, the expansion efficiency of the screw turbine is improved, so that the output of the binary power generator is increased.
【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。FIG. 1A is a schematic diagram of a pair of screw rotors in a screw turbine according to the present invention, and FIG. 1B is a schematic diagram of a pair of screw rotors in a conventional screw turbine.
【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。FIG. 2 is a cross-sectional view of a screw turbine taken along a plane including a rotation axis of a male screw rotor.
【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。FIG. 3 is a cross-sectional view of the screw turbine taken along a plane including the rotation axis of the male screw rotor and the rotation axis of the female screw rotor.
【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。FIG. 4 is a sectional view of the screw turbine taken along a plane perpendicular to the rotation axis of the screw rotor.
【図5】一部を破した断スクリュータービンの概略斜視
図。FIG. 5 is a schematic perspective view of a partially cut screw turbine.
【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。FIG. 6 is a development view of an inner wall surface of a cylinder that houses a male screw rotor.
【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。FIG. 7 is a development view of an inner wall surface of a cylinder that houses a female screw rotor.
【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。8A is a graph showing the relationship between the rotation angle and the volume of the working chamber, and FIG. 8B is a PV diagram.
【図9】スクリュータービンの作動原理を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing the operating principle of the screw turbine.
【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。FIG. 10A is a system diagram of a binary power generator that uses a screw turbine as an expansion engine, and FIG. 10B is a cross-sectional view of a screw turbine showing a conventional example.
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 2 Evaporator 3 Heater 4 Screw turbine 7 Separation tank 8 Condenser 9 Generator 10 Casing 10a Cylinder 13 Male screw rotor 14 Female screw rotor 15 Suction port 15a Inner end 16 Discharge port 17 Lubricating oil injection nozzle
Claims (3)
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。1. A L / D of the male rotor and the female rotor, comprising a casing having a fluid suction port and a fluid discharge port, and a screw-shaped male rotor and female rotor rotatably accommodated in the casing and meshed with each other. Lengthen
The screw turbine is characterized in that an inner end of the suction port is opened toward outer peripheral surfaces near the high-pressure side end portions of the male rotor and the female rotor.
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。2. The shape of the inner end opening of the suction port is a substantially triangular shape including two sides extending at an angle substantially equal to the lead angles of the screws of the male rotor and the female rotor. The screw turbine according to claim 1.
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。3. The screw turbine according to claim 1, an evaporator for evaporating a working medium supplied to the screw turbine, a heater for heating lubricating oil supplied to the screw turbine, and a screw turbine. And a condenser for condensing and liquefying the separated working medium, and two pumps for circulating the working medium and the lubricating oil, respectively. A binary power generator is characterized in that the generator is driven by the screw turbine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24629095A JPH0988502A (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Screw turbine and binary generating device therewith |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24629095A JPH0988502A (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Screw turbine and binary generating device therewith |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0988502A true JPH0988502A (en) | 1997-03-31 |
Family
ID=17146354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24629095A Withdrawn JPH0988502A (en) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | Screw turbine and binary generating device therewith |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0988502A (en) |
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 (en) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 山西易通环能科技集团有限公司 | Semi-closed screw power machine for low temperature electricity generation |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP24629095A patent/JPH0988502A/en 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 (en) | 2015-03-23 | 2016-10-04 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | Heat-collecting-type power generation system |
US9945267B2 (en) | 2015-03-23 | 2018-04-17 | Kobe Steel, Ltd. | Heat-collecting-type power generation system |
CN106703894A (en) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 山西易通环能科技集团有限公司 | Semi-closed screw power machine for low temperature electricity generation |
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