JP3203841U - Power generator using roots blower - Google Patents

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Abstract

【課題】高圧ガスとルーツブロワーを用いてルーツブロワーの回転軸を回転させて発電を行うルーツブロワーを用いた発電装置を提供する。【解決手段】ルーツブロワーを用いた発電装置は互いに接合する一対のロータ２，ロータ３とこれ等を回転自在に収納し高圧ガスの吸入する吸入口５と低圧（大気圧）のガスを吐出する吐出口６とを有するケーシング１と高圧ガスを発生させるガス発生手段４等とからなる。ロータ２及びロータ３には夫々回転軸７及び８が設けられている。また、回転軸７，８は発電機９に連結される。【選択図】図１A power generation apparatus using a roots blower that generates power by rotating a rotation shaft of a roots blower using a high-pressure gas and a roots blower is provided. A power generator using a Roots blower accommodates a pair of rotors 2 and 3 joined together and a suction port 5 for sucking high pressure gas and discharges low pressure (atmospheric pressure) gas. It comprises a casing 1 having a discharge port 6 and gas generating means 4 for generating high-pressure gas. The rotor 2 and the rotor 3 are provided with rotating shafts 7 and 8, respectively. The rotating shafts 7 and 8 are connected to the generator 9. [Selection] Figure 1

Description

本考案は、ルーツブロワーの吸入口から高圧のガスを導入しそのガス圧力によりルーツブロワーのロータを回転させて発電を行うように構成されるルーツブロワーを用いた発電装置に関する。  The present invention relates to a power generator using a roots blower configured to generate power by introducing high-pressure gas from an inlet of a roots blower and rotating the rotor of the roots blower by the gas pressure.

排熱を利用した発電装置としては従来より数多くのものが開示されている。例えば「特許文献１」の如きものがある。また、似たような従来技術として「特許文献２」や「特許文献３」の如きものがある。  A large number of power generation devices using exhaust heat have been disclosed. An example is "Patent Document 1". Similar conventional techniques include "Patent Document 2" and "Patent Document 3".

特開２００８−３１２３３０号（図１）JP 2008-312330 (FIG. 1) 特開平７−２７０８３号（図１）JP-A-7-27083 (FIG. 1) ＵＳ−Ａ１−２０１１ ０３０００１４（Ｆｉｇ１）US-A1-2011 0300014 (Fig1)

「特許文献１」の「特開平２００８−３１２３３０号」の「排熱発電装置、排熱発電装置の製造方法」は排熱源からの排熱媒体を蒸気発生器に導入し、発生した作動媒体蒸気を膨脹機に導き、膨脹機で発電気を駆動するもので構造が複雑であると共に本考案とは基本的構成において相異するものである。
「特許文献２」の「特開平７−２７０８３号」の「液冷媒ポンプ」はバイナリー発電装置に関連するもので基本的にポンプに関するものであり、Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ，Ｓｃｒｅｗ ｅｘｐａｎｄｅｒ，Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ等を用いてＭｅｄｉｕｍ Ｐｕｍｐを作動するものであり、このものも本考案では構成において相異するものである。
また、「特許文献３」の「ＵＳ−Ａ１−２０１１ ０３０００１４」は構造上本考案に似ている部分もあるが脈動防止装置付きの送風機又はポンプに関するものであり基本的構成において本考案とは相異するものである。“Patent Document 1”, “Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-312330”, “Exhaust Heat Power Generation Device, Exhaust Heat Power Generation Device Manufacturing Method” introduces exhaust heat medium from an exhaust heat source into a steam generator, and generates generated working medium steam The structure is complicated and the basic configuration is different from the present invention.
“Liquid refrigerant pump” in “JP-A-7-27083” of “Patent Document 2” is related to a binary power generation apparatus and is basically related to a pump. Medium Pump using Evaporator, Screw expander, Condenser and the like. This is also different in configuration in the present invention.
Further, “US-A1-2011 0300014” of “Patent Document 3” has a part similar in structure to the present invention, but relates to a blower or a pump with a pulsation preventing device, and is different from the present invention in the basic configuration. It is different.

また、公報ではないが日本冷凍空調学会論文集のＶｏｌ２２、Ｎｏ３に「排熱発電装置の開発」なる論文があるが、これはライキンサイクルを用いて膨脹タービンを作動し発電機を駆動するものであり、この技術も本考案とは相異する。
また、スチームを利用した小型蒸気発電機であるＳＴＥＡＭ ＳＴＡＲと言う小型発電装置があるがスクリュコンプレッサの技術とインバータ制御技術を結集した発電装置であり、このものも本考案とは相異するものである。また、その他の排熱利用発電装置として本考案と類似するものは見当らない。Moreover, although it is not a gazette, there is a paper called “Development of exhaust heat power generation device” in Vol. 22 and No. 3 of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, which drives the generator by operating the expansion turbine using the Leikin cycle. Yes, this technology is also different from the present invention.
There is also a small power generator called STEAM STAR which is a small steam generator using steam, but it is a power generator that combines screw compressor technology and inverter control technology, which is also different from the present invention. is there. In addition, there is no other exhaust heat utilization power generation device similar to the present invention.

本考案はガス発生手段による大気圧よりも高圧のガスをルーツブロワーに導入しルーツブロワーのロータを回転させてその回転軸の回転によって発電機を回転させるものであり、導入ガスのガス発生手段は任意のものでよく、大気圧よりも高圧（０．７ｋｇ／ｃｍ２から２．０ｋｇ／ｃｍ２程度）のものでよく、そのガス圧力を用いてルーツブロワーのロータを回転させる簡便の構造のものであり、コストが安く、メンテナンスも現地で可能な発電装置を提供することを目的とする。The present invention introduces a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure by the gas generating means to the roots blower, rotates the rotor of the roots blower, and rotates the generator to rotate the rotating shaft. Any one may be used, and the pressure may be higher than atmospheric pressure (about 0.7 kg / cm 2 to 2.0 kg / cm 2 ), and a simple structure that rotates the roots blower rotor using the gas pressure. The purpose is to provide a power generator that is low in cost and can be maintained locally.

本考案は、以上の目的を達成するため、請求項１の考案は、大気圧より高圧のガスをルーツブロワーに導入しルーツブロワーのロータを回転させてその回転軸の回転によって発電を行う発電機であって、該発電機は前記ロータと該ロータを回転自在に収納し前記ガスの吸入口と吐出口を有するケーシングと前記ガスを発生させるガス発生手段とからなり、前記ガスを吸入口から吸引しその圧力でロータを回転させて前記吐出口よりガスを圧送させて前記ロータを前記ケーシング内で回転させて発電を行うことを特徴とする。  In order to achieve the above object, the present invention provides a generator for generating power by rotating a rotation shaft of a root blower by introducing a gas having a pressure higher than atmospheric pressure into the root blower. The generator includes the rotor, a casing that rotatably accommodates the rotor, and a gas generating means for generating the gas, and a gas generating means for generating the gas. Then, the rotor is rotated by the pressure, gas is pumped from the discharge port, and the rotor is rotated in the casing to generate electric power.

また、請求項２の考案は、前記ガスが大気圧より０．７ｋｇ／ｃｍ２乃至２．０ｋｇ／ｃｍ２だけ高圧のものからなることを特徴とする。Further, the invention of claim 2 is characterized in that the gas is higher than atmospheric pressure by 0.7 kg / cm 2 to 2.0 kg / cm 2 .

本考案の請求項１のルーツブロワーを用いた発電装置によれば、一般に使用されているルーツブロワーのケーシングに大気圧より高圧のガスを導入しロータを駆動して回転し発電を行うものであり、構造が簡単で安価に出来、メンテナンスも容易に出来る効果を上げることが出来る。  According to the power generator using the roots blower of claim 1 of the present invention, a gas having a pressure higher than atmospheric pressure is introduced into a casing of a commonly used roots blower, and the rotor is driven to rotate to generate power. The structure is simple and inexpensive, and the effect of facilitating maintenance can be improved.

また、本考案の請求項２のルーツブロワーを用いた発電装置によれば、高圧ガスの圧力が大気圧よりも０．７ｋｇ／ｃｍ２から２．０ｋｇ／ｃｍ２で平均で１．４ｋｇ／ｃｍ２程度のものであり、ガス発生手段としては特別のものでなく容易に実施する事が出来る。According to the power generator using the Roots blower according to claim 2 of the present invention, the pressure of the high pressure gas is 0.7 kg / cm 2 to 2.0 kg / cm 2 on the average and 1.4 kg / cm on average. The gas generating means is not special and can be easily implemented.

本考案のルーツブロワーを用いた発電装置の概要構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the electric power generating apparatus using the roots blower of this invention. 本考案の構成と発電方法を説明するための断面図（ａ）と説明図（ｂ）。Sectional drawing (a) and explanatory drawing (b) for demonstrating the structure and power generation method of this invention. ロータの駆動状態と夫々の段階における発電量を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the drive state of a rotor, and the electric power generation amount in each step | level. 図２のロータの回転角度とその場合の発電量を示す線図。The diagram which shows the rotation angle of the rotor of FIG. 2, and the electric power generation amount in that case. 本考案の発電装置に用いた送電の構成図。The block diagram of the power transmission used for the power generator of this invention.

以下、本考案のルーツブロワーを用いた発電装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。  DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a power generator using a roots blower of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

以下、本考案のルーツブロワーを用いた発電装置を「ルーツタービン」と称呼する。
ルーツタービンは一対のロータとこのロータを回転自在に収納しガスの吸入口と吐出口を有するケーシングと高圧ガスを発生させるガス発生手段とからなりガス発生手段は高圧ガス（大気圧よりも０．７ｋｇ／ｃｍ２から２．０ｋｇ／ｃｍ２高いもの）を発生させる任意のものでよく、以下の説明では高圧ガスによって回転するロータ及びケーシングの部分についてのみ説明する。Hereinafter, the power generation apparatus using the roots blower of the present invention is referred to as “roots turbine”.
The Roots turbine is composed of a pair of rotors, a casing that rotatably accommodates the rotor and having gas inlets and outlets, and gas generating means for generating high-pressure gas. 7 kg / cm 2 to 2.0 kg / cm 2 higher) may be used. In the following description, only the rotor and casing portions rotated by the high-pressure gas will be described.

本考案のルーツブロワーを用いた発電装置（ルーツタービン１００）は図１に示すように互いに接合する一対のロータ２，ロータ３とこれ等を回転自在に収納し高圧ガスの吸入する吸入口５と低圧（大気圧）のガスを吐出する吐出口６とを有するケーシング１と高圧ガスを発生させるガス発生手段４等とからなる。なお、ロータ２及びロータ３には夫々回転軸７及び８が設けられている。また、回転軸７，８は発電機９に連結される。  As shown in FIG. 1, a power generator (Roots turbine 100) using a roots blower according to the present invention has a pair of rotors 2 and 3 joined together, and a suction port 5 for receiving these in a rotatable manner and sucking in high-pressure gas. It comprises a casing 1 having a discharge port 6 for discharging a low-pressure (atmospheric pressure) gas, a gas generating means 4 for generating high-pressure gas, and the like. The rotor 2 and the rotor 3 are provided with rotating shafts 7 and 8, respectively. The rotating shafts 7 and 8 are connected to the generator 9.

ガス発生手段４からの高圧ガス（大気圧より０．７ｋｇ／ｃｍ２から２．０ｋｇ／ｃｍ２で平均１．４ｋｇ／ｃｍ２のもの）がケーシング１の吸入口５よりケーシング１内に吸入され、このガス圧力によりロータ２及びロータ３を回転させる。高圧ガスはロータ２及びロータ３を回転させた後、大気圧となってケーシング１の吐出口より吐出される。ロータ２及びロータ３の回転軸７及び８は発電機９に連結し発電機９を回転させて発電を行う。High pressure gas from the gas generating means 4 (as from atmospheric pressure from 0.7 kg / cm 2 in average 1.4 kg / cm 2 at 2.0 kg / cm 2) is sucked into the casing 1 from the suction port 5 of the casing 1 The rotor 2 and the rotor 3 are rotated by this gas pressure. After rotating the rotor 2 and the rotor 3, the high-pressure gas becomes atmospheric pressure and is discharged from the discharge port of the casing 1. The rotating shafts 7 and 8 of the rotor 2 and the rotor 3 are connected to a generator 9 to rotate the generator 9 to generate power.

図３（ａ）はロータ２及びロータ３が０°状態で接触している状態を示すものであり、図３（ｂ）はロータ２が１５°回転した状態であり、図３（ｃ）は３０°，図３（ｄ）は４５°，図３（ｅ）は６０°，図３（ｆ）は７５°図３（ｇ）は９０°夫々回転した状態を示す。勿論ロータ２の回転と共にロータ３も夫々同一角度分だけ回転する。この回転によりロータ２及びロータ３の回転軸７及び８が回転し発電を行う。  3A shows a state in which the rotor 2 and the rotor 3 are in contact with each other at 0 °, FIG. 3B shows a state in which the rotor 2 has been rotated by 15 °, and FIG. 30 °, FIG. 3D is 45 °, FIG. 3E is 60 °, FIG. 3F is 75 °, and FIG. 3G is 90 ° rotated. Of course, the rotor 3 rotates by the same angle as the rotor 2 rotates. By this rotation, the rotating shafts 7 and 8 of the rotor 2 and the rotor 3 rotate to generate power.

次に、発電動力について説明するが図３（ａ）乃至図３（ｇ）の夫々についての発電動力の説明は詳略し、図３における図３（ｄ）の状態における発電動力について図２（ａ），（ｂ）により説明する。  Next, the power generation power will be described, but the description of the power generation power for each of FIGS. 3A to 3G will be omitted, and the power generation power in the state of FIG. 3D in FIG. ) And (b).

図２（ａ），（ｂ）は図３（ｄ）の状態を示す。この場合ロータ２についてａｂの部分に高圧ガスの圧力がかかりｃｄの部分は大気圧の作用している部分である。ｂｃの部分やａｅｄの部分は圧力のバランス範囲であってロータ２の駆動力は発生しない。即ち、ロータ２については図２（ｂ）に示すようにＢＬの面積に高圧ガスが作用して駆動となる。
よって、受圧面巾 Ｂ（ｍｍ）
受圧面の中心とロータ中心との距離 Ｒ
ロータの長さ Ｌ（ｍｍ）
高圧ガスと大気圧との差圧 △Ｐ（ｋｇ／ｃｍ２）
よって、ＴＫ（ｋｇ・ｍ）はＴＫ＝Ｂ×Ｌ×Ｒ×△Ｐとなる。
ここで、ＢとＲはロータの回転位置により変化するもので受圧部の総面積ＴａはＴａ＝Ｂ×Ｒとなりこれをタービン値とする。
以上より、発生動力Ｐｋｗ／ｈｒ￣は高圧ガスによるロータの１分間の回転数をＮとする。
Ｐ＝ＴＫ×Ｎ／９７５ ｋｗ／ｈｒとなる。
図４はロータの回転角とこの位置における発電馬力を示したものである。このように発電馬力は変化するが高圧ガスの導入によりルーツブロワーによって発電が発生することが解る。FIGS. 2A and 2B show the state of FIG. In this case, the pressure of the high pressure gas is applied to the ab portion of the rotor 2, and the cd portion is a portion where atmospheric pressure acts. The part bc and the part aed are within the pressure balance range, and the driving force of the rotor 2 is not generated. That is, the rotor 2 is driven by the high pressure gas acting on the area of BL as shown in FIG.
Therefore, pressure receiving surface width B (mm)
Distance R between the center of the pressure-receiving surface and the center of the rotor
Rotor length L (mm)
Differential pressure between high-pressure gas and atmospheric pressure ΔP (kg / cm 2 )
Therefore, TK (kg · m) is TK = B × L × R × ΔP.
Here, B and R change depending on the rotational position of the rotor, and the total area Ta of the pressure receiving portion is Ta = B × R, which is the turbine value.
From the above, the generated power Pkw / hr￣ is N as the number of rotations per minute of the rotor by the high-pressure gas.
P = TK × N / 975 kw / hr.
FIG. 4 shows the rotation angle of the rotor and the power generation horsepower at this position. Thus, although the power generation horsepower changes, it can be seen that power is generated by the roots blower by the introduction of high-pressure gas.

図５は本考案のルーツタービンを用いた発電機による送電構成を示した構成図である。
以上のようにして発電した発電力は図示のようにインバータを通して交流化され、更にコンバータを用いて直流化して所望の所に送電する事が出来る。FIG. 5 is a configuration diagram showing a power transmission configuration by a generator using the roots turbine of the present invention.
The generated electric power generated as described above is converted into an alternating current through an inverter as shown in the figure, and further converted into a direct current using a converter and can be transmitted to a desired place.

以上の説明はロータ２の１つの場合（４５°）についてのみの説明であるが、０°から１８０°の範囲についても同一的の内容の発電が発生する。また、ロータ２のみでなくロータ３によっても同時に発電が行われる。また、実際上はロータ２やロータ３トケーシング１との間には若干のクリエランスが存在するがこの影響については微少であり、説明を省略した。  The above description is only for the case of one rotor 2 (45 °), but the same power generation occurs in the range of 0 ° to 180 °. Further, not only the rotor 2 but also the rotor 3 generates power simultaneously. Further, in practice, there is a slight clearance between the rotor 2 and the rotor 3 and the casing 1, but this effect is insignificant and description thereof is omitted.

本考案のルーツブロワーを用いた発電装置については以上の内容の説明であるが内容については以上のものに限定するものではなく、同一技術的範疇のものが適用される事は勿論である。  The power generator using the roots blower of the present invention has been described above, but the content is not limited to the above, and the same technical category is of course applicable.

本考案のルーツブロワーを用いた発電装置は各形態のルーツブロワーに対して適用可能であり、高圧ガスの発生手段についても限定するものではなく、その利用範囲は広い。  The power generation apparatus using the roots blower of the present invention can be applied to various types of roots blowers, and is not limited to the means for generating high-pressure gas, and has a wide range of uses.

１ ケーシング
２ ロータ
３ ロータ
４ ガス発生手段
５ 吸入口
６ 吐出口
７ 回転軸
８ 回転軸
９ 発電機
１００ ルーツタービンDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 2 Rotor 3 Rotor 4 Gas generating means 5 Suction port 6 Discharge port 7 Rotating shaft 8 Rotating shaft 9 Generator 100 Roots turbine

Claims (2)

大気圧より高圧のガスをルーツブロワーに導入しルーツブロワーのロータを回転させてその回転軸の回転によって発電を行う発電機であって、該発電機は前記ロータと該ロータを回転自在に収納し前記ガスの吸入口と吐出口を有するケーシングと前記ガスを発生させるガス発生手段とからなり、前記ガスを吸入口から吸引しその圧力でロータを回転させて前記吐出口よりガスを圧送させて前記ロータを前記ケーシング内で回転させて発電を行うことを特徴とするルーツブロワーを用いた発電装置。  A generator that introduces a gas having a pressure higher than atmospheric pressure into a roots blower, rotates a rotor of the roots blower, and generates electric power by rotation of a rotating shaft thereof. The generator stores the rotor and the rotor rotatably. A casing having the gas inlet and outlet, and a gas generating means for generating the gas. The gas is sucked from the inlet, and the rotor is rotated by the pressure so that the gas is pumped from the outlet. A power generator using a Roots blower, wherein a power is generated by rotating a rotor in the casing. 前記ガスが大気圧より０．７ｋｇ／ｃｍ２乃至２．０ｋｇ／ｃｍ２だけ高圧のものからなることを特徴とする請求項１に記載のルーツブロワーを用いた発電装置。Power generator using a roots blower according to claim 1, characterized in that said gas comprises one of a high pressure than the atmospheric pressure by 0.7 kg / cm 2 to 2.0 kg / cm 2.
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