JP2007211676A - Steam turbine and solar heat rankine system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽熱を利用したランキンシステムの蒸気タービンに関するものである。 The present invention relates to a steam turbine of a Rankine system using solar heat.
従来、この種の蒸気タービンは、蒸気が出力軸に狭い間隔で稠密に取り付けられた平面形状のディスクの間を外周から軸に向かって流れ、蒸気の粘性力と付着力によりディスクを回転させるようにしている(例えば特許文献1参照)。また、平板形状のディスクを用いて粘性だけを利用したテスラタービンもある。
しかしながら、前記従来技術では、平面形状のディスクを多枚数重ね合わせて単純な形状を構成しているが、蒸気の粘性力と付着力を活用するためにディスクの表面積を大きくすることで、ディスクの径が大きくなるという課題があった。 However, in the prior art, a simple shape is formed by stacking a large number of planar disks, but by increasing the surface area of the disk in order to take advantage of the viscosity and adhesion of steam, There was a problem that the diameter increased.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ローターの径を大きくすることなく表面積を大きくとることができるので、蒸気の粘性力と付着力を増大して蒸気タービンの効率を向上し、コンパクト化を図ることを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and since the surface area can be increased without increasing the diameter of the rotor, the steam viscosity and adhesion are increased to improve the efficiency of the steam turbine, The purpose is to make it compact.
前記従来の課題を解決するために、本発明は、蒸気を噴出するノズルと、前記ノズルからの蒸気の噴出により回転する半径方向断面が波状のローターと、前記ローターを複数個重ね合わせる時に、各ローター間に間隙を介して回転軸上に固定したローターユニットと、前記ローターの回転軸の周囲に設けた蒸気の排出口と、前記蒸気が各ローター間の間隙を通過して排出口から排出するようにノズルとローターユニットを収納するケーシングとを備えた蒸気タービンとするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a nozzle for ejecting steam, a rotor having a wavy radial cross section rotated by the ejection of steam from the nozzle, and a plurality of the rotors. A rotor unit fixed on a rotating shaft through a gap between the rotors, a steam outlet provided around the rotating shaft of the rotor, and the steam passes through the gap between the rotors and is discharged from the outlet. Thus, the steam turbine is provided with a nozzle and a casing for housing the rotor unit.
この蒸気タービンによって、ノズルから噴出する蒸気がローターに沿って移動し、面積の大きいローター表面に長時間滞留することにより、粘性力と付着力を活用して、ローターを回転させ回転軸の出力を上昇することができるので、蒸気タービンの効率を向上させ、蒸気タービンの径の拡大を防止してコンパクト化を図ることができる。 With this steam turbine, the steam ejected from the nozzle moves along the rotor and stays on the surface of the rotor with a large area for a long time, thereby utilizing the viscous force and adhesive force to rotate the rotor and output the rotating shaft. Since it can raise, the efficiency of a steam turbine can be improved, the expansion of the diameter of a steam turbine can be prevented, and compactness can be achieved.
本発明の蒸気タービンは、ノズルから噴出する蒸気がローター表面に長時間滞留し、蒸気の粘性力と付着力の向上によりローターの回転軸に与えるトルクを上昇することができるので、蒸気タービンの効率を向上させ、蒸気タービンの径の拡大を防止してコンパクト化を図ることができる。 In the steam turbine of the present invention, the steam ejected from the nozzle stays on the rotor surface for a long time, and the torque applied to the rotor rotation shaft can be increased by improving the viscosity and adhesion of the steam. It is possible to reduce the size of the steam turbine by preventing the diameter of the steam turbine from expanding.
第1の発明は、蒸気を噴出するノズルと、半径方向断面が波状であり、前記ノズルからの蒸気の噴出により回転するローターと、前記ローターを複数個重ね合わせる時に、各ローター間に間隙を介して前記回転軸上に固定したローターユニットと、前記ローターの回転軸の周囲に設けた蒸気の排出口と、前記蒸気が間隙を通過して排出口から排出するようにノズルとローターユニットを構成するケーシングを備えたことにより、ノズルから噴出する蒸気がローターに沿って移動し面積の大きいローター表面に長時間滞留し、粘性力と付着力を活用して、ローターを回転させ回転軸の出力を上昇することができるので、蒸気
タービンの効率を向上させ、蒸気タービンの径の拡大を防止してコンパクト化を図ることができる。
According to a first aspect of the present invention, a nozzle for ejecting steam, a radial cross section is wavy, a rotor rotating by ejecting steam from the nozzle, and a plurality of the rotors are overlapped with a gap between the rotors. And a rotor unit fixed on the rotating shaft, a steam discharge port provided around the rotating shaft of the rotor, and a nozzle and a rotor unit so that the steam passes through the gap and is discharged from the discharge port. By providing the casing, the steam ejected from the nozzle moves along the rotor and stays on the rotor surface with a large area for a long time, and uses the viscous force and adhesive force to rotate the rotor and increase the output of the rotating shaft Therefore, the efficiency of the steam turbine can be improved, and the diameter of the steam turbine can be prevented from being enlarged, thereby achieving a compact size.
第2の発明は、特に、第1の発明における蒸気タービンのローターの波状断面の山と谷を、回転軸を中心とした同心円状となるようにしたことにより、同一形状に成型したローターを容易に複数個重ね合わせることができ、均一な間隙の形成によりローターユニットの組み立て精度を向上できる。 In the second invention, in particular, the crest and valley of the wave-like cross section of the rotor of the steam turbine in the first invention are made concentric with the rotation axis as the center, thereby facilitating the rotor molded into the same shape. The assembly accuracy of the rotor unit can be improved by forming a uniform gap.
第3の発明は、特に、第1の発明における蒸気タービンのローターの波状断面の山と谷を、回転軸の中心方向に向けて螺旋状となるようにしたことにより、波状断面の山や谷の部分を流れる蒸気を螺旋状に導いて流すことができ、ローターを流れる蒸気の滞留時間を長くして、粘性力と付着力を活用してローターを回転させ回転軸に与えるトルクを上昇することができるので、蒸気タービンの効率を向上させることができる。 In the third aspect of the invention, in particular, the peaks and valleys of the wavy cross section of the rotor of the steam turbine in the first invention are spiraled toward the center of the rotation axis, so that the peaks and valleys of the wavy cross section are obtained. The steam flowing through the part can be guided in a spiral, and the residence time of the steam flowing through the rotor can be lengthened, and the torque applied to the rotating shaft can be increased by rotating the rotor using the viscous force and adhesion force Therefore, the efficiency of the steam turbine can be improved.
第4の発明は、特に、第1から第3のいずれか1つの発明における蒸気タービンのローターを、複数個を重ね合わせ回転軸に取り付ける時に、ローター間にスペーサーを設けて間隙の寸法を管理したことにより、各ローターの間隙を通過する蒸気の流量を均一化して、均等な力を回転軸に伝え、安定した回転トルクを得ることができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, when a plurality of the rotors of the steam turbine according to any one of the first to third aspects are mounted on the rotating shaft, a spacer is provided between the rotors to control the size of the gap. As a result, the flow rate of the steam passing through the gaps between the rotors can be made uniform, an even force can be transmitted to the rotating shaft, and a stable rotational torque can be obtained.
第5の発明は、特に、第1から第4のいずれか1つの発明における蒸気タービンのローターの間隙に、衝動力を得るための衝動要素を設けたことにより、ローターに沿って移動する蒸気が衝動要素に衝突し、ローターを回転させる衝動力を生み出すので、蒸気の運動エネルギを回転軸に効率よく伝え、蒸気タービンの軸出力を上昇し、蒸気タービンの効率を向上することができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, by providing an impulse element for obtaining an impulse in the gap between the rotors of the steam turbine in any one of the first to fourth inventions, the steam moving along the rotor can be obtained. Since the impinging force is generated by colliding with the impulsive element and rotating the rotor, the kinetic energy of the steam can be efficiently transmitted to the rotating shaft, the shaft output of the steam turbine can be increased, and the efficiency of the steam turbine can be improved.
第6の発明は、特に、第5の衝動要素によって、ローターの間隙の寸法を管理するスペーサーも兼ねる構成としたことによって、部品点数を増やすことなくローターの間隙の寸法を管理することができ、組み立て時の工数とかかる材料を減らしてコストを抑えるとともに、ローターユニットを軽くすることができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the fifth impulse element is also configured to serve as a spacer for managing the size of the rotor gap, whereby the size of the rotor gap can be managed without increasing the number of parts. It is possible to reduce the number of man-hours and materials required for assembly, thereby reducing the cost and reducing the rotor unit.
第7の発明は、特に、第1から第6のいずれか1つの発明における蒸気タービンのローターユニットにおいて、ローターを複数個重ね合わせたローターの端部に各ローターよりも厚みのある固定ローターを配置したことにより、ローターユニットの剛性を高め、回転時のたわみを防止して回転を安定させることで、安定したトルクを得ることができる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, in the rotor unit of the steam turbine according to any one of the first to sixth aspects, a fixed rotor having a thickness greater than that of each rotor is disposed at the end of the rotor in which a plurality of rotors are stacked. As a result, it is possible to obtain a stable torque by increasing the rigidity of the rotor unit, preventing deflection during rotation, and stabilizing the rotation.
第8の発明は、特に、第1から7のいずれか1つの発明の蒸気タービンを太陽熱ランキンシステムに搭載して、発電と給湯・暖房のコージェネレーションのシステムを実現することができる。 In the eighth aspect of the invention, in particular, the steam turbine according to any one of the first to seventh aspects can be mounted on a solar thermal Rankine system to realize a power generation, hot water supply / heating cogeneration system.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における蒸気タービンの構成図である。図1(a)は蒸気タービンの縦断面図であり、(b)は(a)のX−X`横断面図である。また、図2は、本発明の第1の実施例における蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a steam turbine according to a first embodiment of the present invention. Fig.1 (a) is a longitudinal cross-sectional view of a steam turbine, (b) is XX ` cross-sectional view of (a). FIG. 2 is a configuration diagram of the steam turbine and the solar thermal Rankine system in the first embodiment of the present invention.
図1において、1は、蒸気2を噴出するノズルで、このノズル1から噴出する蒸気2の運動エネルギを受けて回転するローター3を回転軸(出力軸)4の周囲に複数個重ね合わせて設けている。蒸気2は、高温のフロンや水の蒸気であり、空気等のガス体のこともある。また、超臨界流体、例えば高温高圧のCO2などのこともある。ローター3は、軸方向の片側から見て、基準面に対して盛り上がっている山部5(破線で示す)と窪んでいる
谷部6(一点鎖線で示す)を持つ形状とし、その断面を波状としている。このような形状とすることで、ローター3の径を大きくすることなく、その表面積を拡大している。この山部5と谷部6は、回転軸4を中心とした同心円状に形成している。このローター3の中心に回転軸4を貫通する形で複数個重ね合わせた時に、同一の幅に形成する間隙7を構成している。間隙7を構成するために各ローター3の間にスペーサー8を設けている。このスペーサー8はローター3の外周近傍まで広がり、ローター3とローター3の間隙7に隙間を持たないように密着しており、ノズル1からの蒸気2が衝突し、ローター3を回転させる衝動力を生み出すための衝動要素ともなっている。ローター3と回転軸4とスペーサー8は、耐熱性、耐腐食性の材料で構成され、例えばその材質は、ステンレスやチタンやアルミナ等の金属材料やセラミックやガラスで構成している。ローター3の厚みは、重量の軽減のため、薄く(例えば、1mm以下)構成している。また、ローター3とローター3で構成する間隙7は、ローター3の表面に沿って移動する蒸気2の粘性力や付着力が働くように狭く(例えば1mm以下)構成している。ローター3の回転軸4の近傍に複数個の蒸気2の排出口9を設けている。蒸気2は、ローター3の外周からローター表面6に沿って旋回しながら間隙7内を移動し、回転軸4の近傍に集束し、排出口9からローター3の外部に抜けるようにしている。スペーサー8は、排出口9から蒸気2が効率良く抜けるように蒸気2のガイドを構成している。複数個に重ねあわせたローター3とスペーサー8の両端には、各ローター3よりも厚みのある固定用ローター10が設けられ、この固定用ローター10と回転軸4を固定するときにローター3とスペーサー8を締め付けてローターユニット11を構成し、ローターユニット11の剛性を高めて、ローターユニット11のたわみを防止するようにしている。ローターユニット11を構成する時は、各ローター3に設けた複数個の排出口9が同軸上に連通するように設けている。固定用ローター10の一方に排出口9に連通する複数個の排出口12を設けている。固定用ローター10の他方は、排出口12は設けず蒸気2の流出を防止するようにしている。
In FIG. 1,
ノズル1は、回転軸4に対してほぼ直角に蒸気2が噴出し、ローター3の外周部分に接線方向から衝突するように設けている。ノズル1は、ローター3の外周全体に向けて蒸気2を噴出するために単孔(丸でもスリットでも可能である)または各ローター3間の間隙5のそれぞれに蒸気2を噴出するために複数個設けられている。ノズル1からは、蒸気2を音速で噴出するようにしている。ノズル1の形状は、普通の蒸気タービンで使用されている単孔ノズルや先細ノズルや末広ノズル等を使用している。ノズル1は、蒸気2の流速を音速から更に超音速に加速するためにスロート(のど)部から下流に向かって内径を徐々に拡大するようにディフューザー部分も構成するようにしている。
The
このノズル1や回転軸4やローターユニット11の周囲を覆いながら、蒸気2が外部に漏れないようにケーシング13が設けられている。ローターユニット11とケーシング13の間隙14は、蒸気2が短絡して流れないような間隔に管理している。ケーシング13には、回転軸4の回転を支えるための軸受け15が回転軸4の両端に設けられている。軸受け15は、シール性のあるベアリング軸受けまたは非接触の流体軸受けを使用している。このケーシング13に収納した部品類で、蒸気タービン16を構成している。ケーシング13の材質は、ローター3のように耐熱性、耐腐食性の材料で構成され、例えばその材質は、ステンレスやチタンやアルミナ等の金属材料やセラミックで構成している。また、ケーシング13のローターユニット11の一方にローター3の排出口9と固定用ローター10の排出口12から排出される蒸気2を流入させる環状の排出通路18を設けている。この排出通路18の一部に排出管19を設け、蒸気タービン16を回転させた後の蒸気2を取り出し、再度蒸気2を加熱する手段に送るようにしている。
A
蒸気タービン16の回転軸4用軸受け15の外側に回転軸4の回転を受けて発電する発電機17を設けている。発電機は、例えばアウターロータ式三相交流発電機を用い、この交流出力は、全波整流されたのちにインバータ(図示なし)により、電流制御を行うよう
にして安定した電流を得るようにしている。
A
図2において、20は、太陽熱を受けて回収する集熱器で、この集熱器20の熱を蓄熱槽21に伝えるために、循環ポンプ22を途中に設けた第一熱媒体回路23(閉回路)を設けている。集熱器20は、管状集熱器や真空ガラス管式集熱器やヒートパイプ式集熱器等で構成している。第一熱媒体回路23内を循環する第一熱媒体24は、フロンや水のような液体で構成している。(第一熱媒体24は、超臨界状態のCO2や液体空気を用いる場合もある)第一熱媒体24は、集熱器20で加熱されて蒸気になり蓄熱槽21に送られ、そこで熱交換することで凝縮し液体となる。この第一熱媒体24を循環ポンプ22で再度集熱器20に送るようにしている。この動作を繰り返すことで、蓄熱槽21に熱を貯めるようにしている。蓄熱槽21は、融点の高い溶融塩の相変化を利用した潜熱型や溶融塩や油等を用いた顕熱型や蒸気を圧力水の形で蓄える蒸気アキュームレーター等を用いることで100℃以上の高温の熱を貯めるようにしている。25は、蓄熱槽21の熱を利用して形成した第二熱媒体26の蒸気2を蒸気タービン16のノズル1に供給する供給ポンプで、蒸気タービン16から排出された第二熱媒体26を再度蓄熱槽21に送る第二熱媒体回路27(閉回路)の途中に設けている。この第二熱媒体回路27内を循環する第二熱媒体26は、フロンや水のような液体とその蒸気で構成している。(第二熱媒体26は、超臨界状態のCO2や液体空気を用いる場合もある)また、第二熱媒体回路27の蒸気タービン16と供給ポンプ25の途中に貯湯タンク28を設けて、蒸気タービン16に運動エネルギを与えた後の高温の蒸気2の熱を利用して、貯湯タンク28に湯を貯める。第二熱媒体26は、この貯湯タンク28に熱を伝えるときに凝縮して液体となり、再度蓄熱槽21に送られて加熱され蒸気2を形成するようにしている。この動作を繰り返すことで、蒸気タービン16に設けた発電機17により発電しながら貯湯タンク28にお湯を貯めるようにしている。貯湯タンク28に貯められたお湯は、給水ポンプ29により給湯用や暖房用に供給されるようにしている。
In FIG. 2,
以上のように構成された蒸気タービンによる太陽熱ランキンシステムについて、以下その動作、作用を説明する。 About the solar thermal Rankine system by the steam turbine comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、蒸気タービン16のノズル1に供給する蒸気2を形成するためには、循環ポンプ22を作動し、第一熱媒体24を第一熱媒体回路23内に循環させ、太陽の熱を受けた集熱器20で加熱し、高温の蒸気(または液体や蒸気と液体が混ざったもの等)を形成して蓄熱槽21に送る。蓄熱槽21では、この蒸気を受けて200℃程度の熱量を蓄積するようにしている。第一熱媒体24の蒸気は、蓄熱槽21で凝縮して液体となり、循環ポンプ22により再度、集熱器20に送られ、加熱されるようにしている。この動作を太陽熱の供給が可能な間、繰り返すことにより、必要な熱量を蓄熱槽21に維持するようにしている。
First, in order to form the
蓄熱槽21に所定の熱量が蓄積されると、第二熱媒体回路27に設けた供給ポンプ25で、第二熱媒体26を循環させ蓄熱槽21で200℃程度の第二熱媒体26の蒸気2を形成し、蒸気タービン20のノズル1から噴出する。ノズル1から噴出する蒸気2は、音速の運動エネルギを持ち、蒸気タービン16のローター3の表面に衝突しながら、各ローター3間に構成される間隙7の内部をローター表面6に沿いながら旋廻し、回転軸4の周囲に設けた排出口9から排出される。この時、蒸気2の粘性力や付着力により、ローターユニット11が回転し、回転軸4のトルクとして伝えられる。同時に、ローター3の表面に沿って移動する蒸気2が衝動要素としてのスペーサー8に衝突し、ローター3を回転させる衝動力を更に生み出す。この回転軸4のトルクを利用し発電機17を回転させて、発電を行うようにしている。蒸気タービン16から排出した第二熱媒体26の蒸気2は、貯湯タンク28に送られ、水と熱交換を行い、その熱は貯湯タンク28内にお湯として貯められる。蒸気2は、貯湯タンク28内で凝縮し、液体となって供給ポンプ25により蓄熱
槽21に送られ、再度加熱され蒸気2を形成するようにしている。
この動作を繰り返すことにより、蒸気タービン16で発電しながら貯湯タンク28にお湯を貯め、給湯や暖房の必要なときに給水ポンプ29を作動しお湯を使用することでコージェネレーションのシステムを構成するようにしている。
When a predetermined amount of heat is accumulated in the
By repeating this operation, hot water is stored in the hot
以上のように、本実施の形態においては、第二熱媒体26の蒸気2を噴出するノズル1と、このノズル1から噴出する蒸気2により回転するローター3と、このローターの半径方向断面を波状としたので、ローター3の径を大きくすることなく、ローター3の表面積を大きくとることができる。ノズル1から噴出する蒸気2がローター表面6に沿って移動し表面積の大きなローター表面6に長時間滞留し、粘性力と付着力を活用してローター3を回転させ回転軸4に与えるトルクを上昇し、蒸気タービン16の効率を向上し、ローター3の径の拡大を防止して、蒸気タービン16のコンパクト化を図ることができる。また、ノズル1から噴出する蒸気2がローター表面6に長時間滞留し、粘性力と付着力を増大させ回転軸4に与えるトルクを上昇するので、発電機17の発電量を増加することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、ローター3の山部5と谷部6は、回転軸4を中心とした同心円状に形成している。複数あるローター3のそれぞれの形状がすべて同じであり、軸対称となっているので、このローター3を複数個重ね合わせて組み立てる時に、その位置を厳密に合わせる必要がなく、容易に重ね合わせた構成を組み立てることができる。
Further, the
また、ローター3の間にスペーサー8を設けて間隙の寸法を管理したことにより、各ローターの間隙を通過する蒸気の流量を均一化して、均等な力を回転軸に伝え、安定した回転トルクを得ることができる。
In addition, since the
また、ローター3の表面に沿って移動する蒸気2が衝動要素としてのスペーサー8に衝突し、ローター3を回転させる衝動力を更に生み出すので、蒸気2の運動エネルギを回転軸4に効率よく伝え、蒸気タービン16のトルクを上昇することができ、蒸気タービン16の効率を向上することができる。
Further, since the
なお、衝動要素としてのスペーサー8は、ターボファンの翼のようにローター3表面を分割するように複数の羽根形状を構成しているが、ローターの表面に一つの羽根で連続するスクロール状に構成することも可能である。
The
なお、衝動要素30の回転軸4近傍の形状は、排出口9に蒸気2が抜けやすいように構成しているが、その構成により反動力を生み出して、蒸気タービン16のトルクを上昇することも可能である。
Note that the shape of the impulse element 30 in the vicinity of the
また、独立した集熱用の第一熱媒体回路23を構成して、集熱器20で得られた太陽熱を蒸気タービン16の動作に関係なく、常時蓄熱槽21に蓄えて維持できるので、発電の必要なときに蒸気タービン16で必要な蒸気2を随時取り出すことができる。
Moreover, since the independent 1st heat-medium circuit 23 for heat collection is comprised and the solar heat obtained with the
また、第二熱媒体回路27の途中に貯湯タンク28を設けたので、発電に関係なく蓄熱槽21の熱をお湯として貯湯タンク28に貯めることが可能なので、給湯や暖房に必要なお湯を随時取り出せることができる。
Further, since the hot
また、最大発電量を増加するときは、複数個重ね合わせるローター3の個数を増加することで可能であり、複雑な形状の追加がないので、コストの上昇を抑制することができる。
Further, when the maximum power generation amount is increased, it is possible to increase the number of
また、ノズル1から噴出する蒸気2をローター表面6に長時間滞留させ、粘性力と付着力を増大させて回転軸4に与えるトルクを上昇するので、低温度(200℃程度)で作動する蒸気タービン16を実現できる。また、太陽熱を利用して発電を行うので、CO2排出量削減の有効な手段とすることができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態における蒸気タービンの構成図である。図3(a)は蒸気タービンの縦断面図であり、(b)は(a)のX−X`横断面図である。また、図4は、本発明の第1の実施例における蒸気タービンと太陽熱ランキンシステムの構成図である。
Further, the
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of a steam turbine according to the second embodiment of the present invention. Fig.3 (a) is a longitudinal cross-sectional view of a steam turbine, (b) is XX ` cross-sectional view of (a). FIG. 4 is a configuration diagram of the steam turbine and the solar thermal Rankine system in the first embodiment of the present invention.
基本的な構造は第1の実施の形態と同じであり、異なるところを中心に説明する。図3において、ローター3は、軸方向の片側から見て、基準面に対して盛り上がっている山部5(破線で示す)と窪んでいる谷部6(一点鎖線で示す)を持つ形状とし、その断面を波状としている。このような形状とすることで、ローター3の径を大きくすることなく、その表面積を拡大している。この山部5と谷部6は、回転軸4の中心方向に向けて螺旋状となるように形成しており、山部5と谷部6の二本の螺旋となっている。ローター3の中心付近の平坦部にスペーサー8を接触させてローター3を一定の間隙7を保って重ねている。ローター3とスペーサー8を複数重ねて構成したローターユニット11は、複数個重ね合わせたローター3の端部に各ローターよりも厚みのある固定ローター10を配置している。ローターユニット11の固定は、固定用ローター10と回転軸4を固定するときにローター3とスペーサー8を締め付けてローターユニット11を構成している。ローター3の山部5と谷部6は螺旋状であるため、軸対称の形状でなく同じ向きで重ねる必要があるので、複数個のローター3と間隙7を構成するスペーサー8を重ね合わせる時に、各ローター3に設ける複数個の排出口9の連通する位置とスペーサー8による蒸気2のガイド位置を合わせて、固定ローター10を両端に配置して、回転軸4にネジきりをして締め付けるようにしている。
The basic structure is the same as that of the first embodiment, and different points will be mainly described. In FIG. 3, the
図4において、集熱器20において加熱された熱媒体31による蒸気2を蒸気タービン16に直接供給するよう熱媒体回路32を形成している。以上のように構成された蒸気タービンによる太陽熱ランキンシステムについて、以下その動作、作用について説明する。
In FIG. 4, the heat medium circuit 32 is formed so as to directly supply the
集熱器20において加熱された熱媒体31は蒸気2となり蒸気タービン16におけるノズル1に直接供給される。ノズル1において音速まで加速された蒸気2は波状断面の山や谷の部分を螺旋状に沿って流れ、回転軸4の周囲に設けた排出口9から排出される。この時、蒸気2の粘性力や付着力により、ローターユニット11が回転し、回転軸4のトルクとして伝えられる。ローターを流れる蒸気の滞留時間が長くなり、粘性力と付着力を活用してローターを回転させ回転軸に与えるトルクを上昇することができるので、蒸気タービンの効率を向上させることができる。
The heat medium 31 heated in the
以上のように、本実施の形態においては、ローター3の波状断面の山と谷を、回転軸4の中心方向に向けて螺旋状となるようにしたことにより、波状断面の山や谷の部分を流れる蒸気を螺旋状に導いて流すことができ、ローター3を流れる蒸気の滞留時間を長くして、粘性力と付着力を活用してローターを回転させ回転軸に与えるトルクを上昇することができるので、蒸気タービンの効率を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the peaks and valleys of the wave-like cross section of the
また、複数個のローター3と間隙7を構成するスペーサー8を重ね合わせる時に、各ローター3に設ける複数個の排出口9の連通する位置とスペーサー8による蒸気2のガイド位置を合わせて、固定ローター10を両端に配置して、回転軸4にネジきりをして締め付けるようにして、軸対称ではないローター3を同じ向きに重ねて間隙14を等間隔としたローターユニット11を形成することができる。なお、ローター3やスペーサー8の回転
時のずれ防止のために回転軸4に突起または溝を成型して、ローター3やスペーサー8の回転軸4の挿入部分に突起または溝を成型して締め付けることも可能である。
Further, when the plurality of
なお、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、特に細部の形状や装置の運転条件や各構成要素の材料などは一例であり、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形又は修正が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in particular, the shape of details, the operating conditions of the apparatus, the material of each component, etc. are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. These variations or modifications are possible.
以上のように、本発明にかかる蒸気タービンは、太陽熱などのようなエネルギ密度の低い熱を利用して蒸気タービンを作動できるので、自動車や燃料電池の排熱回収等に適用して電力を得たり軸出力を得たりすることができる。 As described above, since the steam turbine according to the present invention can operate the steam turbine by using heat with low energy density such as solar heat, it can be applied to exhaust heat recovery of automobiles and fuel cells to obtain electric power. Or get the axis output.
1 ノズル
2 蒸気
3 ローター
4 回転軸
7 間隙
8 スペーサー(衝動要素)
9 排出口
10 固定用ローター
11 ローターユニット
13 ケーシング
16 蒸気タービン
1
9
Claims (8)
A solar thermal Rankine system configured to perform a power generation and hot water supply / heating cogeneration system using the steam turbine according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006032213A JP2007211676A (en) | 2006-02-09 | 2006-02-09 | Steam turbine and solar heat rankine system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006032213A JP2007211676A (en) | 2006-02-09 | 2006-02-09 | Steam turbine and solar heat rankine system using the same |
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JP2007211676A true JP2007211676A (en) | 2007-08-23 |
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ID=38490341
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2007211676A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150211387A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine pipe |
-
2006
- 2006-02-09 JP JP2006032213A patent/JP2007211676A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20150211387A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine pipe |
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