JPS63215804A - スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法 - Google Patents
スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法Info
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- JPS63215804A JPS63215804A JP62049851A JP4985187A JPS63215804A JP S63215804 A JPS63215804 A JP S63215804A JP 62049851 A JP62049851 A JP 62049851A JP 4985187 A JP4985187 A JP 4985187A JP S63215804 A JPS63215804 A JP S63215804A
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Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
主粟上曵肌且分艶
この発明は、スクリューエキスパンダーをその時々の運
転条件に応じて最適運転をおこなうように制御する方法
に関する。
転条件に応じて最適運転をおこなうように制御する方法
に関する。
従去坐且血
スフニーエキスパンダーは、特殊な歯型をした雌雄一対
のロータを噛み合わせて相互間に膨張室の働きをする歯
型空間を形成し、この歯形空間に圧縮ガスを供給してガ
スが行う膨張仕事によってロータに回転運動を付与する
ようにしたものである。
のロータを噛み合わせて相互間に膨張室の働きをする歯
型空間を形成し、この歯形空間に圧縮ガスを供給してガ
スが行う膨張仕事によってロータに回転運動を付与する
ようにしたものである。
第２Ａ図および第２Ｂ図を参照してスクリューエキスパ
ンダーの構造を説明すると、ケーシング（２）内に雌雄
一対のロータ（６）（４）が互いに並行に、かつ、回転
自在に延在している。凸状歯型の雄ロータ（４）と凹状
歯型の雌ロータ（６）が互いに噛み合って歯型空間を形
成する。膨張室たるこの歯型空間は、ロータ（４）（６
）の歯の噛み合いの接触線と、ロータ（４）（６）の頂
部とケーシング（２）内面との接線とで画成され、吸込
み口（８）側から吐出口（１０）側へ向かって容積が次
第に増大するように設計されている。従って、吸込み口
（８）から供給された高圧ガスが歯型空間内で膨張する
ことによって歯型空間を押し拡げるように作用し、その
結果、上記の接触線が軸方向に移動するようにロータ（
４）（６）を回転させる。このようにしてガスは膨張し
ながら進み、仕事を終えると吐出口（ｌＯ）から吐き出
される。
ンダーの構造を説明すると、ケーシング（２）内に雌雄
一対のロータ（６）（４）が互いに並行に、かつ、回転
自在に延在している。凸状歯型の雄ロータ（４）と凹状
歯型の雌ロータ（６）が互いに噛み合って歯型空間を形
成する。膨張室たるこの歯型空間は、ロータ（４）（６
）の歯の噛み合いの接触線と、ロータ（４）（６）の頂
部とケーシング（２）内面との接線とで画成され、吸込
み口（８）側から吐出口（１０）側へ向かって容積が次
第に増大するように設計されている。従って、吸込み口
（８）から供給された高圧ガスが歯型空間内で膨張する
ことによって歯型空間を押し拡げるように作用し、その
結果、上記の接触線が軸方向に移動するようにロータ（
４）（６）を回転させる。このようにしてガスは膨張し
ながら進み、仕事を終えると吐出口（ｌＯ）から吐き出
される。
スクリューエキスパンダーの使用例が特開昭６０−１４
４５９４号公報に記載されている。これはフロン等の冷
媒ガスを用いたランキンサイクルに基づく熱回収装置に
おいて使用した例である。
４５９４号公報に記載されている。これはフロン等の冷
媒ガスを用いたランキンサイクルに基づく熱回収装置に
おいて使用した例である。
この熱回収装置は、工場から排出される温廃水などから
熱エネルギーを回収して再利用するようにしたもので、
すなわち、蒸発器（１２） 、スクリューエキスパンダ
ー（１４） 、および凝縮器（１６）を直列に接続した
冷媒ループ（１１）内で冷媒ガスを循環させる。そうす
ると、液相の冷媒が蒸発器（１２）にて上記の温廃水な
どの熱源から熱を受は取って高温・高圧の蒸気となり、
発生した冷媒蒸気はスクリューエキスパンダー（１４）
に供給され、その中を膨張しながら進む間に仕事をし、
スクリューエキスパンダー（１４）から吐き出される。
熱エネルギーを回収して再利用するようにしたもので、
すなわち、蒸発器（１２） 、スクリューエキスパンダ
ー（１４） 、および凝縮器（１６）を直列に接続した
冷媒ループ（１１）内で冷媒ガスを循環させる。そうす
ると、液相の冷媒が蒸発器（１２）にて上記の温廃水な
どの熱源から熱を受は取って高温・高圧の蒸気となり、
発生した冷媒蒸気はスクリューエキスパンダー（１４）
に供給され、その中を膨張しながら進む間に仕事をし、
スクリューエキスパンダー（１４）から吐き出される。
仕事を終えて低温・低圧となった冷媒蒸気は次に凝縮器
（１６）へと進み、そこで冷却水に熱を捨てて凝縮した
後、ポンプ（１８）で再び蒸発器（１２）へ送られ、以
後同様のサイクルをたどる。スクリューエキスパンダー
（１４）の出力軸は、゛回収・再生したエネルギーの用
途に応じて適当な負荷（２０）に連結する、例えば発電
に利用するときは、この負荷（２０）は発電機となる。
（１６）へと進み、そこで冷却水に熱を捨てて凝縮した
後、ポンプ（１８）で再び蒸発器（１２）へ送られ、以
後同様のサイクルをたどる。スクリューエキスパンダー
（１４）の出力軸は、゛回収・再生したエネルギーの用
途に応じて適当な負荷（２０）に連結する、例えば発電
に利用するときは、この負荷（２０）は発電機となる。
Ｂ ＜”しよ゛ る。 占
スクリューエキスパンダーの能力を支配する要素である
膨張比は、計画仕様に基づく設計条件から定められもの
で、理想のスクリューエキスパンダーの場合次式で与え
れらる： Ｖｉ −π蟻 ここに、Ｖｉは膨張比、πは吸込み圧力Ｐ１と吐出圧力
Ｐ２の比すなわち圧力比Ｐ、／Ｐ２、ｋは作動流体の比
熱比を表す、これは、膨張比が吐出容積ｖ２と吸込み容
積Ｖｌの比すなわち容積比Ｖ２／Ｖ１に比例（Ｖｉ ｏ
ｃ Ｖ２ ／ Ｖｌ ）すると考えられることから、容
積比（Ｖｔ／Ｖｔ）に膨張比（Ｖｉ ）を適合させる、
言い換えると、容積比と膨張比との関係を一定に維持す
ることにより最適な効率で填転できることを示している
。
膨張比は、計画仕様に基づく設計条件から定められもの
で、理想のスクリューエキスパンダーの場合次式で与え
れらる： Ｖｉ −π蟻 ここに、Ｖｉは膨張比、πは吸込み圧力Ｐ１と吐出圧力
Ｐ２の比すなわち圧力比Ｐ、／Ｐ２、ｋは作動流体の比
熱比を表す、これは、膨張比が吐出容積ｖ２と吸込み容
積Ｖｌの比すなわち容積比Ｖ２／Ｖ１に比例（Ｖｉ ｏ
ｃ Ｖ２ ／ Ｖｌ ）すると考えられることから、容
積比（Ｖｔ／Ｖｔ）に膨張比（Ｖｉ ）を適合させる、
言い換えると、容積比と膨張比との関係を一定に維持す
ることにより最適な効率で填転できることを示している
。
しかしながら、スクリューエキスパンダー自体はこのよ
うな設計条件を満足するようにして精度よく製造するこ
とができたとしても、実際の運転条件が変化すれば忽ち
ＩＩｔＭ運転は維持できなくなる。既述のように廃熱か
ら動力回収を行う熱回収装置や、海洋温度差発電に代表
されるような自然エネルギーを利用したエネルギー再生
装置においては、熱源などの基本的な運転条件が外的要
因に大きく左右され、とりわけ熱源温度に至ってはその
時間的、季節的な変化は避けられないため、常時上記の
設計点での運転を継続することは望めなかったものであ
る。したがって、運転条件が設計点から外れたときには
、効率の悪い運転を余儀なくされ、あるいは稼働を停止
せざるを得なかった。
うな設計条件を満足するようにして精度よく製造するこ
とができたとしても、実際の運転条件が変化すれば忽ち
ＩＩｔＭ運転は維持できなくなる。既述のように廃熱か
ら動力回収を行う熱回収装置や、海洋温度差発電に代表
されるような自然エネルギーを利用したエネルギー再生
装置においては、熱源などの基本的な運転条件が外的要
因に大きく左右され、とりわけ熱源温度に至ってはその
時間的、季節的な変化は避けられないため、常時上記の
設計点での運転を継続することは望めなかったものであ
る。したがって、運転条件が設計点から外れたときには
、効率の悪い運転を余儀なくされ、あるいは稼働を停止
せざるを得なかった。
占ｔ ° る の
スクリューエキスパンダーに供給する作動流体とともに
油を噴射し、この油の温度や量を変えると、吐出圧力を
変えることなく吐出温度を変えられることが実験で確認
された。これは、ガスのボリュームに温度依存性がある
ことを利用したもので、この発明はかかる知見に基づき
、外的要因でスクリューエキスパンダーの圧力比（π−
Ｐｘ／Ｐｇ）が変動しても、圧力変化に見合う分だけ温
度を調節することによって、実膨張比（Ｖｉ’）と容積
比（Ｖｔ／Ｖｔ）との所定の関係を保つように制御する
ようにした。
油を噴射し、この油の温度や量を変えると、吐出圧力を
変えることなく吐出温度を変えられることが実験で確認
された。これは、ガスのボリュームに温度依存性がある
ことを利用したもので、この発明はかかる知見に基づき
、外的要因でスクリューエキスパンダーの圧力比（π−
Ｐｘ／Ｐｇ）が変動しても、圧力変化に見合う分だけ温
度を調節することによって、実膨張比（Ｖｉ’）と容積
比（Ｖｔ／Ｖｔ）との所定の関係を保つように制御する
ようにした。
在里
すなわち、スクリューエキスパンダーを運転するにあた
り、吸込み側における作動流体の状態特に圧力（Ｐｌ）
と、吐出側における作動流体の状態特に圧力（Ｐｌ）を
検出し、これらの検出値から実膨張比（Ｖｉ’）を演算
し、この実膨張比とスクリューエキスパンダーの容積比
（Ｖ２／Ｖｌ）との比較を時々刻々行う。設計点と一致
する運転条件の下では何らの手当てを要することなく所
期の運転が行われる。そうして、運転条件が設計点から
外れると、例えば熱源温度の変化に起因して圧力比（Ｐ
Ｉ／Ｐ２）が変化すると、実膨張比（■ｉ’）が容積比
（Ｖ２／Ｖｌ）との所定の関係からずれる。そこで、こ
のずれを無くするように温度制御をおこなう。
り、吸込み側における作動流体の状態特に圧力（Ｐｌ）
と、吐出側における作動流体の状態特に圧力（Ｐｌ）を
検出し、これらの検出値から実膨張比（Ｖｉ’）を演算
し、この実膨張比とスクリューエキスパンダーの容積比
（Ｖ２／Ｖｌ）との比較を時々刻々行う。設計点と一致
する運転条件の下では何らの手当てを要することなく所
期の運転が行われる。そうして、運転条件が設計点から
外れると、例えば熱源温度の変化に起因して圧力比（Ｐ
Ｉ／Ｐ２）が変化すると、実膨張比（■ｉ’）が容積比
（Ｖ２／Ｖｌ）との所定の関係からずれる。そこで、こ
のずれを無くするように温度制御をおこなう。
例えば夏期に熱源温度が高くなって計画に対して圧力比
が大きくなったときは、油温を下げ、もしくは油量を絞
り、またはこれら両方の操作を組み合わせて出口温度を
下げるようにする。
が大きくなったときは、油温を下げ、もしくは油量を絞
り、またはこれら両方の操作を組み合わせて出口温度を
下げるようにする。
逆に、例えば冬期に熱源温度が低くなって、計画よりも
圧力比が小さいときは、油温を上げ、もしくは油量を増
やし、またはこれら両方の操作を組み合せて出口温度を
下げるようにする。
圧力比が小さいときは、油温を上げ、もしくは油量を増
やし、またはこれら両方の操作を組み合せて出口温度を
下げるようにする。
１五班
第１図はこの発明の方法を、第３図に示した熱回収装置
に応用した実施例を示すものである。なお、第１〜第３
図を通じて同じ参照数字は同じかもしくは類似の要素を
指している。
に応用した実施例を示すものである。なお、第１〜第３
図を通じて同じ参照数字は同じかもしくは類似の要素を
指している。
〔第１実施例〕
この実施例は、スクリューエキスパンダー（１４）の吸
込み側と吐出側の冷媒ループ（１１）部分を連絡する油
循環路（２２）を設けている。
込み側と吐出側の冷媒ループ（１１）部分を連絡する油
循環路（２２）を設けている。
油循環油（２２）は、スクリューエキスパンダー（１４
）の吸込み側において冷媒ガス中に油を噴射し、この油
をスクリューエキスパンダー（１４）の吐出側で油分離
器（図示せず）によって冷媒ガスから分離し、油ポンプ
（２４）で再び吸込み側へ送るためのものである。なお
、油を噴射する位置について「吸込み側」とは、吸込み
口（８）の上流側、吸込み口（８）、ケーシング（２）
内の吐出口（１０）より上流側の任意の１以上の位置の
いずれでもよい（第２Ａ図、第２Ｂ図参照）。
）の吸込み側において冷媒ガス中に油を噴射し、この油
をスクリューエキスパンダー（１４）の吐出側で油分離
器（図示せず）によって冷媒ガスから分離し、油ポンプ
（２４）で再び吸込み側へ送るためのものである。なお
、油を噴射する位置について「吸込み側」とは、吸込み
口（８）の上流側、吸込み口（８）、ケーシング（２）
内の吐出口（１０）より上流側の任意の１以上の位置の
いずれでもよい（第２Ａ図、第２Ｂ図参照）。
油循環路（２企）の途中にヒータ（２６）を設けである
。このヒータ（２６）は温熱源に対して蒸発器（１２）
と並列に接続する。別途の熱源を使用することもできる
が、実施例のように温熱源を蒸発器（１２）と共用すれ
ば、省エネルギーを目的として使用されるこの種の熱回
収装置にとって極めて有利である。ヒータ（２６）は油
循環路（２２）を通ってスクリューエキスパンダー（１
４）に供給される油を加熱する。
。このヒータ（２６）は温熱源に対して蒸発器（１２）
と並列に接続する。別途の熱源を使用することもできる
が、実施例のように温熱源を蒸発器（１２）と共用すれ
ば、省エネルギーを目的として使用されるこの種の熱回
収装置にとって極めて有利である。ヒータ（２６）は油
循環路（２２）を通ってスクリューエキスパンダー（１
４）に供給される油を加熱する。
ヒータ（２６）に供給される温熱源の流量は流Ｎ凹整弁
（２８）で調整される。このために流量調整弁（２８）
は演算制御装置（３０）を具備している。演算制御装置
（３０）は、センサ（図示せず）で検出したスクリュー
エキスパンダー（１４）の吸込み圧力・温度（Ｐ１’
Ｔｔ ）と吐出圧力・温度（Ｐ２°Ｔ２）に基づいて実
膨張比Ｖｉ’＝ ｆ （Ｐｌ 、Ｔ１ 、Ｐｌ 、Ｔ
２ ／’を演算し、予め設定した容積比（Ｖｌ／Ｖ２）
との比較を時々刻々おこなう。そうして実膨張比が変化
して容積比との所定の関係からずれたとき、流量調整弁
（２８）の開度を加減してオイルヒータ（２６）に供給
される温熱源の流量を調整する。
（２８）で調整される。このために流量調整弁（２８）
は演算制御装置（３０）を具備している。演算制御装置
（３０）は、センサ（図示せず）で検出したスクリュー
エキスパンダー（１４）の吸込み圧力・温度（Ｐ１’
Ｔｔ ）と吐出圧力・温度（Ｐ２°Ｔ２）に基づいて実
膨張比Ｖｉ’＝ ｆ （Ｐｌ 、Ｔ１ 、Ｐｌ 、Ｔ
２ ／’を演算し、予め設定した容積比（Ｖｌ／Ｖ２）
との比較を時々刻々おこなう。そうして実膨張比が変化
して容積比との所定の関係からずれたとき、流量調整弁
（２８）の開度を加減してオイルヒータ（２６）に供給
される温熱源の流量を調整する。
これによりオイルヒータ（２６）にて加熱される油の昇
温の程度を調節することができる。この過程は実膨張比
が目標（容積比との所定の比例関係）に等しくなるまで
続く。
温の程度を調節することができる。この過程は実膨張比
が目標（容積比との所定の比例関係）に等しくなるまで
続く。
〔第２実施例〕
油循環路（２２）に流量調整弁（３２）を設け、これで
油の流量を調整するようにしてもよい。
油の流量を調整するようにしてもよい。
この実施例の場合も、実膨張比が目標（容積比との所定
の比例関係）に等しくなるように、センサで検出した吸
込み圧力・温度および吐出圧力・温度に基づき演算制御
装置（３４）で流量調整弁（３２）を制御する。このよ
うにして油の循環量を加減することによって第１の実施
例と同じような効果を達成することができる。
の比例関係）に等しくなるように、センサで検出した吸
込み圧力・温度および吐出圧力・温度に基づき演算制御
装置（３４）で流量調整弁（３２）を制御する。このよ
うにして油の循環量を加減することによって第１の実施
例と同じような効果を達成することができる。
〔第３実施例〕
第一および第二の実施例は油温もしくは油量をそれぞれ
個別に調整するようにしているが、これらの調整を同時
におこなうこともできる。
個別に調整するようにしているが、これらの調整を同時
におこなうこともできる。
これにより運転条件の微妙な変動にも一層迅速かつ正確
に対応することができる。
に対応することができる。
血皿豊立泉
この発明によれば、運転条件が設計点から外れたときで
も、理論効率に等しいかもしくは可及的に近い効率でス
クリューエキスパンダーの運転をおこなうことができる
。
も、理論効率に等しいかもしくは可及的に近い効率でス
クリューエキスパンダーの運転をおこなうことができる
。
したがって、熱源事情が不安定で、時間的、季節的な変
動など外的要因による運転条件の変動を避けられない熱
回収装置やエネルギー再生装置に応用すればとりわけ顕
著な実用上の効果を発揮するものである。
動など外的要因による運転条件の変動を避けられない熱
回収装置やエネルギー再生装置に応用すればとりわけ顕
著な実用上の効果を発揮するものである。
第１図はこの発明を応用した熱回収装置のフローシート
、 第２Ａ図および第２Ｂ図はそれぞれスクリューエキスパ
ンダーの支所面図および水平断面図、第３図は従来の熱
回収装置のフローシートである。 （１４）・−・スクリューエキスパンダー、（２２）−
・−・油循環路、 （２６）・−七一夕、 （２８）、（３２） −・流量調整弁、（３０）、（３
４）−・・・演算制御装置。 第１１
、 第２Ａ図および第２Ｂ図はそれぞれスクリューエキスパ
ンダーの支所面図および水平断面図、第３図は従来の熱
回収装置のフローシートである。 （１４）・−・スクリューエキスパンダー、（２２）−
・−・油循環路、 （２６）・−七一夕、 （２８）、（３２） −・流量調整弁、（３０）、（３
４）−・・・演算制御装置。 第１１
Claims (4)
- （１）スクリューエキスパンダーを運転するにあたり、
吸込み側と吐出側とにおける作動流体の状態を検出し、
検出した値から実膨張比を演算して容積比と比較し、実
膨張比が容積比に対して所定の関係を保つように作動流
体温度を調節することを特徴とするスクリューエキスパ
ンダーの最適運転方法。 - （２）作動流体中に油を噴射して、この油の温度を調節
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の方法。 - （３）作動流体中に加熱した油を噴射し、この油の流量
を調整するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の方法。 - （４）作動流体中に油を噴射し、この油の温度および流
量を調整するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049851A JPS63215804A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62049851A JPS63215804A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63215804A true JPS63215804A (ja) | 1988-09-08 |
Family
ID=12842563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62049851A Pending JPS63215804A (ja) | 1987-03-03 | 1987-03-03 | スクリユ−エキスパンダ−の最適運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63215804A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007522389A (ja) * | 2004-02-17 | 2007-08-09 | スベンスカ・ロツタア・マスキナア・アクチボラグ | エキスパンダを介する流量の制御方法及び手段 |
| JP2008075532A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Fujitsu General Ltd | 膨張機 |
| JP2008075531A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Fujitsu General Ltd | 膨張機を備えた冷媒回路 |
| CN101922319A (zh) * | 2010-08-10 | 2010-12-22 | 深圳市海利科科技开发有限公司 | 一种螺杆膨胀动力机及其控制系统 |
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| CN106801619A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-06 | 上海维尔泰克螺杆机械有限公司 | 容积比可调的螺杆膨胀机 |
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| JPS6179811A (ja) * | 1984-09-26 | 1986-04-23 | Hisaka Works Ltd | 廃熱回収装置 |
-
1987
- 1987-03-03 JP JP62049851A patent/JPS63215804A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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