JPS59173569A - 動力回収用ベ−ンタ−ビン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば引１ζエンジンや吸入式冷凍機等にお
いて、発生器から吸収器へ還流される高圧の作動流体の
持つエネル１！−を該作動流一体の循環圧送のための動
力源等として回収づ−るようにした動力回収用ベーンタ
ービンに閉覆るものである。

一般に、濃度差エンジンは、濃溶液を加熱して高圧の作
動ガスを発生さぜる発４■器と、稀溶液を冷却して該稀
溶液内に作動ガスを吸収させる吸収器と、前記発生器で
プで生じた高圧の作動ガスをタービンを駆動するための
駆動源とし“Ｃ利用したのし吸収器に流通さＵる作動ガ
ス通路と、前記作動ガスを発生した後の発生器内の高温
高圧の（に溶液を流量制御弁で減口したのち吸収器に還
流させる稀溶液還流通路と、前記作動ガスを吸収した後
の吸収器内の低温低圧の濃溶液を電動土−夕で駆動され
るポンプにより発生器に供給する濃溶液供給通路と、前
記両溶液通路内を流れる溶液間で熱交換させる熱交換器
とを備え、ポンプにより溶液を発生器と吸収器との間で
循環させる一方、発生器からの作動ガスの圧力によりタ
ービンを回して出力を得るようにしたものである。

しかし、この−一うな濃度差エンジンでは、発生器から
吸収器に還流される高圧の稀溶液を甲にその途中で流量
制御弁によって減圧するたけであるので、該稀溶液の持
つエネルギーを無駄に捨てることになり、エネルギーの
有効利用の点で大きな損失である。

そこで、小型で簡単な構造の２つのベーンポンプを同軸
に直結してなるタービンポンプを用意し、該タービンポ
ンプの２つのベーンポンプの一方を前記の流量制御弁に
代えて稀溶液還流通路に配設して液タービンとして使用
Ｊる一方、他方を濃溶液供給通路に配設して前記の如き
ポンプとして使用することにより、高圧の稀溶液で液タ
ービンを回してポンプの動力を軽減するようにし、すな
わち濃度差エンジンにお（プる動力を効率的に回収Ｖん
とすることが考えられる。

どころが、その場合、稀溶液還流通路に配設する液ベー
ンどしで、各ベーンが［１−夕の回転方向に対して面側
に仰いでいる通常のベーンポンプを使用したときには、
運転中にベーン飛びが起り、ベーンのシリンダ内周部へ
の再接触の際の衝撃により大さな騒音が発生づるとと−
しに、流体（稀溶液）のもれ量が増加して容積効率が減
少するという問題が生じる。

すなわら、前記の通常のベーンポンプでは、各ベーンを
ロータの回転方向に対して前傾させることにＪ、す、ロ
ータ回転時の各ベーンに加わる遠心力Ｊ５よび慣性力の
各分力をそれぞれ互いに逆方向にして各ベーンのロータ
からの張出し力を弱め、吐出行程で各ベーンをスムーズ
にロータ内に没入さぼるようにし、一方、ベーンの背圧
に高圧の吐出圧を導くことにより、吸入行程でのベーン
方向前後の圧力差によるベーンの張出し力の増加を利用
して確実にベーンを張り出させるように意図されている
。したがって、このＪ：うなベーンポンプを動力回収用
のタービンとして使用したときには、吸入側が高圧に、
吐出側が低圧にそれぞれ変るため、たとえベーンの背圧
に高圧の吸入圧を導いても吸入行程におけるベーン方向
前後の圧力差が零となり、ベーンの張出し力が本来の設
定通りに弱いままに保たれてしまい、その結果、ベーン
飛びが生じることになる。

そこで、本発明の目的は、前記したベーンのロータに対
する角度を特定してベーンの張出し力を増大させるよう
にし、動力回収力用ベーンタービンの運転時におりるベ
ーン飛びの発生を解消するようにすることにある。

この目的の達成のため、本発明の動力回収用ベーンター
ビンの構成は、各ベーンをロータの回転方向に対して１
コータの法線より後側に傾【プたものであり、ロータの
回転に伴って各ベーンに加わる遠心力および慣性力の各
分力を共に該各ベーンの張出し方向に方向イ」けしたも
のである。

以下、本発明の実施例について図面に塞づき説明する。

第１図は本発明の動力回収用ベーンタービンを適用した
濃度差２丁ンジン（Ａ＞の全体構成を示し、該′Ｉａ度
差エンジン（Ａ＞は溶液としでＲ２２とテ１−ラエヂレ
ングリ゛コールジメチルＪ−デルとを混合したものを使
用する。（１）は前記組成の濃溶液を熱源（２）ににり
加熱して高圧の作動ガスを発生させる高圧容器とじての
発生器、（３）は稀溶液を冷却水パイプ（４）により冷
却して該稀溶液内に前記作動ガスを吸収させる紙用容器
としての吸収器であって、前記発生器（１）と吸収器（
３）とは発生器（１）で発生した高圧の作動ガスを吸収
器（３）に流通さける作動ガス通路（５）と、前記作動
ガスを発生した後の発生器（１）内の高温高圧の稀溶液
（本発明でいう作動流体に相当する）を吸収器（３）に
還流させる稀溶液還流通路（６）と、前記作動ガスを吸
収した後の低湿低圧の濃溶液を発生器（１）に供給する
濃溶液供給通路（７）との３つの１通路で接続されてい
る。

そして、前記作動ガス通路（５）の途中にはタービン（
８）が配設されてａ３す、該タービン（８）を作動ガス
の圧力によって回転駆動することにより濃度差エンジン
（Ａ）の出力を得るようにしている。また、前記各溶液
通路（６）、（７）の一部は互いに重合されて該両溶液
通路（６）、（７）内を流れる溶液間で熱交換させる熱
交換器（９）を構成している。該熱交換器（９）より上
流側（吸収器（３）側）の濃溶液供給通路（７）には電
動モータ（１０）で駆動されるベーンポンプ（１１）が
配設され、該ポンプ（１１）により濃溶液を吸収器（３
）から発生器（１）に圧送するにうにし−Ｃいる。

さらに、前記熱交換器（９）より下流側（吸収器（３）
側）の稀溶液還流通路（６）には該稀溶液還流通路（６
）を流れる稀溶液（作動流体）の液圧により回転駆動さ
れる本発明に係るベーンタービン〈１２〉が配設され、
該ベーンタービン（１２）と前記ポンプ（１１）とは各
々の出力回転方向が同じになるように軸（１３）によっ
て一体的に直結されてＪ３す、よってベーンタービン（
１２）により高圧の稀溶液の持つエネルギーをポンプ（
１１）を駆動するための動力の一部として回収するよう
に構成されている。

前記動力回収用のベーンタービン（１２）は第２図およ
び第３図に要部を拡人詳示するように、前記発生器（１
）（高圧容器）に連通覆る吸入口（１４）および吸収器
（３）　（低１１容器）に連通する吐出口（１５）がそ
れぞれ２′つ−づ“つ対称的に開設された楕円形のシリ
ンダ（１Ｇ）と、該シリンダ（１６）の両側間口部を密
閉−りるように配設されたフロントヘッド（１７）およ
びリヤヘッド（１８）とを備え、前記シリンダ（１６〉
の内周面（１６ａ）と両ヘット璽１７）、（１８）のフ
ェース面（１７ａ）、（１８ａ＞とによって作動室〈１
９）が形成されている。該作動室（１９）内には前記軸
（１３）に固定支持された円柱状のロータ（２０）がシ
リンダ（１６）の内周面（１６ａ　）の２点（Ｐ）、（
［））で内接づるＪ、うに回転自在に支持されている。

該ロータ（２０）の外周部には複数枚（図では８枚）の
スライディングベーン（２１）、（２１）、・・・が各
先端部にてシリンダく１６）の内周面（１６ａ）に摺接
するように出没可能に嵌装されており、前記吸収口（１
／１．　’）から作動室（１９）に吸入されたのち吐出
口（１５）から吐出される稀溶液の液圧をベーン（２１
）、＜２１）、・・・で受けることにより、すなわちリ
ーディング側おにびトレーリング側ベーン（２１＞、（
２１）とシリンダ内周面＜１６８）とロータ（２０）外
周面と両ヘッド（１７）。

〈１８）のフェース面（１７ａ　）、＜１８ａ　）とで
囲まれた容積をその内部に閉じ込められた稀溶液の液圧
によって漸次増大させることにより、ロータ（２０）を
回転させて該ロータ（２０）と一体的に連結されたポン
プ（１１）を駆動づるように構成されている。

そして、前記各ベーン（２１）はその先端が第４図に示
すようにロータ〈２０）の回転方向に対してその法線（
９）よりも後側に所定角度（０）だけ傾いて設けられて
いる。

したがって、前記実施例においては、ベーンポンプ（１
１）の圧送によって吸収器く３）内から低温低圧の濃溶
液として発生器（１）に供給され、該発生器（１）での
加熱により作動ガスを発すした後の高温高圧の稀溶液が
稀溶液還流通路（６）を通って発生器（１）から吸収器
（３）に還流されると、該稀溶液還流通路（６）に配設
されたベーンタービン（１２）が稀溶液の持つ液Ｉ」−
によって回転駆動され、このことによって該ベーンター
ビン（１２〉に軸（１３）を介して連結されている前記
ポンプ（１１）に対するモータ〈１０）の動力が軽減さ
れ、すなわちポンプ駆動のための動力が回収される。

この場合、前記ベーンタービン（１２）にｄＮプる各ベ
ーン〈２１）の先端がロータ（２０）の回転方向に対し
その法線（９）よりも後側に傾いているため、第４図に
示すように、ロータ（２０）の回転に伴って発生でる遠
心力（Ｆ（１（法線〈９）に沿って外方向に作用する力
）および慣性力（Ｆｉ　）　　（法線（９）と直角にロ
ータ（２０）の回転方向後側に作用する力）の各ベーン
（２１）方向の分力（ＦＣ＋　＞、　　（Ｆｉ　＋　）
は共に該各ベーン（２１）を張り出させる方向である外
方向に作用することになり、この両分力（ＦＣｌ）。

（Ｆｉ　＋　）の作用にＪ：り各ベーン（２１）は大き
な力でもって張出し方向に付勢される。その結果、各ベ
ーン（２１＞、、−はシリンダ内周面（，１６ａ）の点
（Ｐ）を通過した後の吸入行程においてスムーズにロー
タ（２０）から張り出され、その先端がシリンダ内周面
（１６ａ）から離れることはなく、よってベーン飛びの
発生を解消できる。そして、さらに背圧をかけることに
よってベーン張り出しが一層確実になり運転騒音を低減
することかできるとともに、稀溶液のもれ量の減少によ
ってタービン（１２）における容積効率を増加させるこ
とができる。

ここで、具体的に、各ベーンの先端がロータの回転方向
に対して法線よりも後側に傾いている本発明例としての
動力回収用ベーンタービンと、各ベーンの先端が前側に
傾いている通常のベーンポンプをそのまま利用した従来
のベーンタービンとをｉｌ！度差エンジンに適用してそ
の諸性能を比較試験したときの試験結果を第５図に示１
　、この第５図から明らかなように図で実線にＣ示す本
発明例のタービンポンプは破線にて示づ従来のものに比
べて稀溶液の流量が減少していることが判る。にわかか
わらず、実出力は従来のちのより若干１回っており、こ
れはタービンの出力として寄りしないもれによる損失が
低減していることを示ず。言い換えれば、容積効率が増
加したことを示し、これに伴って全効率（タービン効率
）も増加する。

ちなみに、差圧１ｏｒ／、、ｉの場合を例にとれば、稀
溶液流量は２４．０１）、／ｍｉｎから２２．５ｆｆ／
ｍｉｎに６％減少しているにもかかわらず、実出力は２
３０ｗａｔｔから２’４０ｗａｔｔと４．３％増加し、
タービン効率は５４％から６０．５％と６，５％増加し
ている。

尚、前記実施例では、本発明を濃度差１ンジン（Ａ）の
動力回収用ベーンタービン（１２）に適用した場合を説
明したが、吸収式冷凍１ｊｌＷで使用する動力回収用ベ
ーンタービンにも適用することができるのは言うまでも
ない。

また、前記実施例では、ベーンタービンとじて楕円形シ
リンダタイプのものを例示したが、円筒形シリンダタイ
プのものも適用可能であるのは勿論である。

以上説明したにうに、本発明にＪ：れば、高圧容器から
低圧容器へ還流される高圧の作動流体の流体圧により駆
動されて他の装置に対する駆動のｌＪめの動力を回収す
るようにした動力回収用ベーンタービンにおいて、シリ
ンダ内のロータの外周部に嵌装される各ベーンをロータ
の回転方向に対して法線より後側に傾りたことにより、
ロータ回転時の遠心力および慣性力の各分力が共に各ベ
ーンの張出し方向に作用して該各ベーンの張出し力が増
大するので、吸入行程でのベーン飛びの発生を解消する
ことができ、よって動力回収用ベーンタービンの運転騒
音の低減化および容積効率の増加に寄与することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示Ｊもので、第１図は濃度差エ
ンジンの全体模式図、第２図は本発明例の動力回収用タ
ービンの縦断面図、第３図は同横断面図、第４図は同要
部拡大図、第５図は本発明例と従来例どの性能差を示す
試験結果図である。 （Ａ　’）・・・Ｉｉｌ瓜差１ンジン、（１〉・・・発
！１器（高圧容器）、（３）・・・吸収器（低ＩＥ容器
）、（６）・・・稀溶液還流通路、（１１）・・・ベー
ンポンプ、（１２）・・・ベーンタービン、（１／１．
）・・・吸入Ｌ１、（１５）・・・吐出口、〈１６）・
・・シリンダ、（１７）・・・フロン１〜ヘツド、（１
８）・・・リヤｌベッド、（２０）・・・ロータ、（２
１）・・・ベーン、（９）・・・法線。 第７図 ］Ｑ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧容器（１）内の高圧−の作動流体を低比容器
   〈３）内に還流させる還流通路（６）の途中に配設され
   、該作動流体の流体圧によって駆動されて動ツノを回収
   する動力回収用ベーンタービンであって、前記高圧容器
   （１）に連通する吸入口（１４）および低圧容器〈３）
   に連通づる吐出０　（１５）がそれぞれ開設されたシリ
   ンダく１６）と、該シリンダ（１６）内に回転自在に支
   持された［１−タ（２０）と、該ロータ〈２０）の外周
   にシリンダ（１６）の内周面（１６ａ＞に摺接Ｊるよう
   に出没可能に嵌装され、前記吸入口（１４）から吸入さ
   れた作動流体の流体圧を受【プてロータ（２０）を回転
   さける複数のベーン（２１）、（２１）、・・・とを備
   え、前記各ベーン（２１）はその先端がロータ（２０）
   の回転方向に対して法線〈９）よりも後側に傾いている
   ことを特徴とづる動力回収用ベーンタービン。