KR101511890B1 - Screw expander - Google Patents

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노보루 츠보이
마사요시 마츠무라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명은 내부 팽창비와 운전 팽창비의 불일치에 의해 발생하는 손실을 저감하기 위해서, 스크류 팽창기(1)에, 배기 유로(9)에 연통하기 직전에 있어서의 팽창 공간의 압력 Pf를 검출하는 내부 배기 압력 검출기(20)와, 배기 유로(9)의 압력 Pd를 검출하는 운전 배기 압력 검출기(21)와, 급기 유로(8) 및 배기 유로(9)로부터 격리될 수 있는 위치에 있어서의 팽창 공간과 급기 유로(8)를 연통시키는 바이패스 유로(13)와, 바이패스 유로(13)를 차단할 수 있는 밸브 기구(10)와, 내부 배기 압력 검출 수단(20)의 검출값 Pf가 운전 배기 압력 검출 수단(21)의 검출값 Pd 이상일 때는, 밸브 기구(10)를 폐쇄하고, 내부 배기 압력 검출 수단(20)의 검출값 Pf가 운전 배기 압력 검출 수단(21)의 검출값 Pd보다도 작을 때는, 밸브 기구(10)를 개방하는 제어 장치(22)를 설치하는 것이다.In order to reduce the loss caused by a mismatch between the internal expansion ratio and the operation expansion ratio, the present invention is characterized in that the screw expander (1) is provided with an internal exhaust pressure (Pf) for detecting the pressure Pf in the expansion space immediately before the exhaust gas An operating exhaust pressure detector 21 for detecting the pressure Pd of the exhaust passage 9 and an expansion space at a position where it can be isolated from the air supply flow passage 8 and the exhaust flow passage 9, A valve mechanism 10 capable of shutting off the bypass flow path 13 and a detection value Pf of the internal exhaust pressure detection means 20 are set to a predetermined value When the detected value Pf of the internal exhaust pressure detecting means 20 is smaller than the detected value Pd of the operation exhaust pressure detecting means 21, the valve mechanism 10 is closed, (22) for opening the door (10).

Description

스크류 팽창기{SCREW EXPANDER}[0001] SCREW EXPANDER [0002]

본 발명은 스크류 팽창기에 관한 것이다.The present invention relates to a screw expander.

수증기의 플래시에 의해 발전기를 구동하는 발전 시스템이 널리 도입되어 있지만, 종래는, 터보형이나 축류형의 터빈을 사용한 대규모의 설비가 많았다. 그러나, 최근, 에너지 절약의 관점으로부터, 배열을 회수해서 발전을 행하는 소규모의 발전 시스템으로의 요구가 높아지고 있다.Although a power generation system that drives a generator by flash of water vapor is widely used, there have been many large-scale facilities using a turbo type or an axial type turbine. However, recently, from the viewpoint of energy saving, there is a growing demand for a small-scale power generation system that recovers the arrangement and performs power generation.

소규모의 설비에서는, 예를 들어 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 터빈을 대신해서 스크류 팽창기를 사용하는 편이 효율적인 것이 알려져 있다. 일반적으로, 스크류 팽창기에서는, 로터실 내의 공간을 스크류 로터에 의해 분할해서 이루어지는 팽창 공간의 급기 시의 용적과 배기 시의 용적의 비가 기계적 형상에 의해 정해지므로, 급기 유로로부터 격리된 순간(팽창 개시 시)의 팽창 공간 내의 압력과 배기 유로에 연통하는 순간(팽창 완료 시)의 팽창 공간 내의 압력과 비인 내부 팽창비가 일정하다.In a small-scale facility, it is known that it is effective to use a screw expander instead of a turbine as described in, for example, Non-Patent Document 1. Generally, in the screw expander, since the ratio of the volume at the time of supplying and the volume at the time of discharging of the expansion space formed by dividing the space in the rotor chamber by the screw rotor is determined by the mechanical shape, ) And the pressure in the expansion space at the moment when the valve communicates with the exhaust passage (at the time of completion of the expansion) and the internal expansion ratio are constant.

이로 인해, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 스크류 팽창기의 내부 팽창비가 급기측의 압력과 배기측의 압력의 비인 운전 팽창비와 일치하지 않을 경우에는, 손실이 발생한다. 구체적으로는, 스크류 팽창기에 있어서, 내부 팽창비가 운전 팽창비보다도 크고, 팽창 완료 시의 팽창 공간 내의 압력이 배기 유로의 압력보다도 낮아질 경우에는, 스크류 로터의 회전력이 저감되도록 부의 힘(부의 일)이 작용되어, 손실이 발생한다.Thus, as described in Non-Patent Document 1, when the internal expansion ratio of the screw expander is not equal to the operation expansion ratio which is the ratio of the pressure on the air supply side and the pressure on the exhaust side, a loss occurs. Specifically, in the screw expander, when the internal expansion ratio is larger than the operation expansion ratio and the pressure in the expansion space at the time of completion of expansion becomes lower than the pressure of the exhaust passage, negative force (negative work) acts so as to reduce the rotational force of the screw rotor And loss occurs.

스크류 팽창기의 내부 팽창비를 조정하는 수단으로서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 슬라이드 밸브에 의해 배기 위치를 변화시키는 방법이 있다. 그러나, 특허문헌 1은, 어떠한 정보에 기초해서 어떻게 슬라이드 밸브를 조정하면, 내부 팽창비와 운전 팽창비의 불일치에 의해 발생하는 손실을 저감할 수 있을지를 구체적으로 명백하게는 하고 있지 않다.As a means for adjusting the internal expansion ratio of the screw expander, there is a method of changing the exhaust position by means of a slide valve as described in Patent Document 1. [ However, Patent Document 1 does not specifically clarify how the loss caused by the mismatch between the internal expansion ratio and the operation expansion ratio can be reduced by adjusting the slide valve based on certain information.

또한, 플래시 발전을 이용할 수 없는 저온의 열에 의해 발전하는 시스템으로서, 예를 들어 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 저비점의 작동 매체(작동 매체)에 의해 터빈이나 팽창기(익스팬더)를 구동하는 바이너리 발전 시스템(binary Cycle power generation system)이 있다. 바이너리 발전 시스템은 원리적으로 발전 효율이 낮으므로, 지열 발전과 같이 수증기를 플래시 시킬 수 없는 온도이지만 대용량의 열원이 있는 경우를 제외하고, 거의 실용화에는 이르고 있지 않다.As a system for generating electricity by low-temperature heat which can not utilize flash power generation, for example, as disclosed in Patent Document 2, a system for operating a turbine or an expander (expander) by a low- There is a binary cycle power generation system. Since the binary power generation system is basically low in power generation efficiency, it can not flush water vapor like geothermal power generation, but it has not been put to practical use except for a case where there is a large amount of heat source.

그러나, 소형의 바이너리 발전 시스템을 저렴하게 제공할 수 있으면, 종래, 전혀 이용되고 있지 않았던 열, 예를 들어, 내연 엔진의 실린더 블럭의 냉각을 위해 폐기되고 있었던 열을 전기에너지로서 회수하는 것도 가능하게 된다. 그러한 발전 시스템에 경제적인 합리성을 부여하기 위해서는, 스크류 팽창기의 효율화가 매우 중요하다.However, if a small-sized binary power generation system can be provided at low cost, it is also possible to recover heat that has not been used at all, for example, heat that has been discarded for cooling the cylinder block of the internal combustion engine as electric energy do. In order to give economic rationality to such a power generation system, the efficiency of the screw expander is very important.

배열을 회수하는 바이너리 발전 시스템에서는, 스크류 팽창기의 급기 압력은, 스크류 팽창기의 상류측에 배치되는 증발기로 공급되는 잉여 증기 등의 가작동 매체의 열량(배열)에 크게 의존해서 결정되는 한편, 스크류 팽창기의 배기 압력은, 스크류 팽창기의 하류측에 배치되는 응축기로 공급되는 냉각수 등의 냉각 매체의 열량(냉열)에 크게 의존해서 결정된다. 따라서, 바이너리 발전 시스템에서는, 상술한 내부 팽창비와 운전 팽창비의 불일치에 의해 발생하는 손실이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다.In the binary power generation system for recovering the arrangement, the supply air pressure of the screw expander is determined depending largely on the heat quantity (arrangement) of the working medium such as the excess steam supplied to the evaporator disposed on the upstream side of the screw expander, Is determined depending largely on the amount of heat (cold and heat) of the cooling medium such as the cooling water supplied to the condenser disposed on the downstream side of the screw expander. Therefore, in the binary power generation system, there is a problem that loss caused by a mismatch between the above-described internal expansion ratio and the operation expansion ratio tends to occur.

일본 특허 출원 공개 소 62-60902호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-60902 일본 특허 출원 공개 소 60-144594호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-144594

카네코 타쯔시, 히라야마 나오미치, 「스크류 팽창기의 기본 성능에 관한 연구」 일본 기계 학회 논문집(B편), 1985년 1월, 제51권, 제461호, p.134-142Kaneko Tatsushi and Hirayama Naomichi, "A Study on the Basic Performance of a Screw Expander", Transactions of the Japanese Society of Mechanical Engineers (B), January 1985, Vol. 51, No. 461, p.134-142

상기 문제점을 감안하여, 본원 발명은, 내부 팽창비와 운전 팽창비의 불일치에 의해 발생하는 손실, 특히 팽창 완료 시의 팽창 공간 내의 압력이 배기 유로의 압력보다도 낮아질 경우에 발생하는 손실을 저감할 수 있는 스크류 팽창기를 제공하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a screw for reducing a loss caused by a mismatch between an internal expansion ratio and an operation expansion ratio, in particular, a loss occurring when a pressure in an expansion space at the time of completion of expansion becomes lower than a pressure of the exhaust passage. And to provide an inflator.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 스크류 팽창기는, 케이싱 내에 형성한 로터실에 서로 맞물리는 암수 한 쌍의 스크류 로터를 수용하고, 상기 로터실 내의 공간을 상기 스크류 로터로 구분함으로써 상기 스크류 로터의 회전에 따라서 용적이 증대되는 팽창 공간을 형성하고, 급기 유로로부터 고압의 기체를 상기 팽창 공간으로 공급하고, 상기 팽창 공간 내에서 상기 기체를 팽창시킴으로써 상기 스크류 로터를 회전시켜, 배기 유로에 팽창한 저압의 상기 기체를 배기하는 스크류 팽창기이며, 상기 배기 유로에 연통하기 직전에 있어서의 상기 팽창 공간의 압력을 검출하는 내부 배기 압력 검출기와, 상기 배기 유로의 압력을 검출하는 운전 배기 압력 검출기와, 상기 급기 유로 및 상기 배기 유로로부터 격리될 수 있는 위치에 있어서의 상기 팽창 공간과 상기 급기 유로를 연통시키는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 차단할 수 있는 밸브 기구와, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값과 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값에 기초하여, 상기 밸브 기구를 제어하는 제어 장치를 갖고, 상기 제어 장치는, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값 이상일 때는, 상기 밸브 기구에 상기 바이패스 유로를 폐쇄시키고, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값보다도 작을 때는, 상기 밸브 기구에 상기 바이패스 유로를 개방시키는 것으로 한다.In order to solve the above problems, a screw expander according to the present invention includes a pair of male and female screw rotors meshing with each other in a rotor chamber formed in a casing, and the space in the rotor chamber is divided by the screw rotor, And a high-pressure gas is supplied from the air supply passage to the expansion space, and the screw rotor is rotated by expanding the gas in the expansion space to expand the gas in the exhaust passage An internal exhaust pressure detector for detecting a pressure of the expansion space immediately before the exhaust passage communicates with the exhaust passage; an operation exhaust pressure detector for detecting a pressure of the exhaust passage; Wherein the exhaust gas purifying apparatus further comprises: A valve mechanism that can block the bypass flow passage; and a control unit that controls the flow of the refrigerant in the bypass passage based on the detected value of the internal exhaust pressure detecting unit and the detected value of the operation exhaust pressure detecting unit, Wherein when the detected value of the internal exhaust pressure detecting means is equal to or larger than the detection value of the operation exhaust pressure detecting means, the control apparatus closes the bypass passage to the valve mechanism, And when the detected value of the internal exhaust pressure detecting means is smaller than the detected value of the operation exhaust pressure detecting means, the bypass passage is opened to the valve mechanism.

이 구성에 따르면, 급기 유로에 연통하고 있는 위치에 있어서의 팽창 공간의 압력은 급기 유로의 압력과 동등하므로, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값보다도 작을 때는, 내부 팽창비가 운전 팽창비보다도 커서, 기체가 과잉으로 팽창하고 있다. 그 경우, 바이패스 유로를 개방함으로써, 급기 유로에 연통하고 있는 위치보다도 용적이 증대된 팽창 공간으로 급기 유로로부터 고압의 기체를 공급하여, 실질적으로 내부 팽창비를 저하시킨다. 이에 의해, 내부 팽창비와 운전 팽창비의 차에 의해 발생하는 손실을 저감한다.According to this configuration, since the pressure of the expansion space at the position communicating with the air supply passage is equal to the pressure of the air supply passage, when the detection value of the internal exhaust pressure detection means is smaller than the detection value of the operation exhaust pressure detection means , The internal expansion ratio is larger than the operation expansion ratio, and the gas expands excessively. In this case, by opening the bypass passage, the high-pressure gas is supplied from the air supply passage to the expansion space whose volume is larger than the position communicating with the air supply passage, thereby substantially reducing the internal expansion ratio. Thereby, the loss caused by the difference between the internal expansion ratio and the operation expansion ratio is reduced.

또한, 본 발명의 스크류 팽창기에 있어서, 상기 밸브 기구는, 상기 팽창 공간 및 상기 바이패스 유로에 연통하는 기능 단부면을 갖고, 상기 기능 단부면과 반대측에 있어서, 급기 밸브를 통해서 상기 급기 유로에 연통하고, 또한, 배기 밸브를 통해서 상기 배기 유로에 연통하는 기둥 형상 공간과, 상기 기둥 형상 공간 내에 끼움 장착되어, 상기 기능 단부면에 접촉함으로써 상기 팽창 공간과 상기 바이패스 유로를 격리할 수 있는 피스톤을 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값 이상일 때는, 상기 급기 밸브를 개방하고 상기 배기 밸브를 폐쇄하고, 상기 내부 배기 압력 검출 수단의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출 수단의 검출값보다도 작을 때는, 상기 급기 밸브를 폐쇄하고 상기 배기 밸브를 개방하도록 해도 된다.Further, in the screw expander of the present invention, the valve mechanism has a function end face communicating with the expansion space and the bypass flow passage, and communicates with the air supply flow passage through the air supply valve, And a piston communicating with the exhaust passage through an exhaust valve and a piston fitted in the columnar space and capable of isolating the expansion space from the bypass passage by making contact with the functional end face, And the control device opens the air supply valve and closes the exhaust valve when the detection value of the internal exhaust pressure detection means is equal to or larger than the detection value of the operation exhaust pressure detection means, When the detected value is smaller than the detection value of the operation exhaust pressure detecting means, the air supply valve is closed It is also possible to open the vent valve.

이 구성에 따르면, 급기 유로의 압력 및 배기 유로의 압력에 의해 밸브 기구를 구동하므로, 밸브 기구를 위한 구동원이 불필요하다.According to this configuration, since the valve mechanism is driven by the pressure of the air supply passage and the pressure of the exhaust passage, a driving source for the valve mechanism is not required.

또한, 본 발명의 스크류 팽창기에 있어서, 상기 기능 단부면은, 상기 로터실의 급기측 단부면의 가장자리에 개방해도 된다.In the screw expander of the present invention, the functional end face may be opened at the edge of the end face on the air supply side of the rotor chamber.

이 구성에 따르면, 일반적인 분할 구성의 케이싱에, 비교적 용이하게 밸브 기구를 내장할 수 있어, 스크류 팽창기가 대형화되지 않는다.According to this configuration, it is possible to embed the valve mechanism relatively easily in the casing having the general divided structure, and the screw expander is not enlarged.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 스크류 팽창기의 축 방향 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 스크류 팽창기의 축 직각 방향 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 스크류 팽창기의 밸브 기구 폐쇄 시의 스크류 로터 전개도이다.
도 4는 도 1의 스크류 팽창기의 밸브 기구 개방 시의 스크류 로터 전개도이다.
도 5는 도 1의 스크류 팽창기를 갖는 바이너리 발전 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 스크류 팽창기를 갖는 바이너리 발전 시스템의 구성도이다.1 is an axial partial sectional view of a screw expander according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the screw inflator of Fig. 1 in a direction perpendicular to the axis. Fig.
Fig. 3 is a developed view of the screw rotor when the valve mechanism of the screw expander of Fig. 1 is closed. Fig.
Fig. 4 is a screw rotor development view when the valve mechanism of the screw expander of Fig. 1 is opened. Fig.
5 is a configuration diagram of a binary power generation system having the screw expander of FIG.
6 is a configuration diagram of a binary power generation system having a screw expander according to a second embodiment of the present invention.

지금부터, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 발명의 제1 실시 형태인 스크류 팽창기(1)를 도시한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Now, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 shows a screw expander 1 according to a first embodiment of the present invention.

스크류 팽창기(1)는, 케이싱(2) 내에 형성한 로터실(3)에, 서로 맞물리는 암수 한 쌍의 스크류 로터(4, 5)를 수용해서 이루어지는 팽창기 본체(6)를 갖는다. 로터실(3)에는, 외부 유로(7)가 접속된 급기 유로(8)로부터 고압의 기체가 공급된다. 그리고, 로터실(3)로부터는, 배기 유로(9)를 통해서 기체가 배기된다.The screw expander 1 has an expander main body 6 in which a rotor chamber 3 formed in a casing 2 accommodates a pair of male and female screw rotors 4 and 5 engaged with each other. A high pressure gas is supplied to the rotor chamber 3 from the air supply passage 8 to which the external flow path 7 is connected. Then, the gas is exhausted from the rotor chamber (3) through the exhaust passage (9).

스크류 로터(4, 5)는, 그 이에 의해 로터실(3) 내의 공간을 구분하고, 급기 유로(8)와 배기 유로(9) 사이에 복수의 팽창 공간을 획정한다. 팽창 공간은, 스크류 로터(4, 5)의 회전에 따라서, 급기 유로(8)로부터 배기 유로(9)를 향하여, 점차 용적이 증대된다. 이로 인해, 급기 유로(8)로부터 팽창 공간으로 공급된 고압의 기체는, 팽창 공간 안에서 팽창함으로써, 스크류 로터(4, 5)를 회전시킨다. 따라서, 배기 유로(9)에는, 압력이 저하된 기체가 배기된다.The screw rotors 4 and 5 thereby divide the space in the rotor chamber 3 and define a plurality of expansion spaces between the air supply passage 8 and the exhaust passage 9. As the screw rotors 4, 5 rotate, the expansion space gradually increases in volume from the air supply flow passage 8 toward the exhaust flow passage 9. Due to this, the high-pressure gas supplied from the air supply flow passage 8 to the expansion space expands in the expansion space, thereby rotating the screw rotors 4, 5. Therefore, the gas whose pressure has decreased is exhausted to the exhaust flow path 9.

또한, 스크류 팽창기(1)는, 케이싱(2)의 로터실(3)의 급기측 단부면을 밀봉 하는 부분에, 밸브 기구(10)가 형성되어 있다. 밸브 기구(10)는, 로터실(3)의 주변으로 개방되도록, 케이싱(2)에 형성한 기둥 형상 공간(11)과, 기둥 형상 공간(11) 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼움 장착된 피스톤(12)을 갖는다.In the screw expander 1, a valve mechanism 10 is formed at a portion sealing the end face of the rotor chamber 3 of the casing 2 on the air supply side. The valve mechanism 10 includes a columnar space 11 formed in the casing 2 and a piston 12 slidably fitted in the columnar space 11 so as to be opened to the periphery of the rotor chamber 3 ).

여기서는, 기둥 형상 공간(11)의 로터실(3)에 개방되는 단부면을, 기능 단부면(11a)이라고 부른다. 기능 단부면(11a)은, 팽창 공간에 개방되는 동시에, 로터실(3)의 직경 방향 외측의 케이싱(2)에 축 방향으로 연신해서 형성된 바이패스 유로(13)에도 개방되어 있다. 팽창 공간과 바이패스 유로(13)는, 기둥 형상 공간(11)을 통해서 연통하지만, 피스톤(12)이 기능 단부면(11a)에 밀접함으로써 격리된다.Here, an end face of the columnar space 11 which opens to the rotor chamber 3 is referred to as a functional end face 11a. The functional end face 11a is opened to the expansion space and also to the bypass flow path 13 formed in the casing 2 on the outer side in the radial direction of the rotor chamber 3 in the axial direction. The expansion space and the bypass passage 13 communicate with each other through the columnar space 11, but the piston 12 is isolated by being in close contact with the functional end face 11a.

바이패스 유로(13)는, 접속 유로(14)를 통해서 외부 유로(7)에 접속됨으로써, 급기 유로(8)에 연통하고 있다. 즉, 바이패스 유로(13)는, 급기 유로(8)와, 상기 급기 유로(8)로부터 격리될 수 있는 위치에 있는 팽창 공간을 연통시키지만, 밸브 기구(10)에 의해 차단될 수 있다.The bypass flow passage 13 is connected to the external flow passage 7 through the connection flow passage 14 and communicates with the air supply flow passage 8. [ That is, the bypass passage 13 communicates the air supply passage 8 with the expansion space at a position where it can be isolated from the air supply passage 8, but can be blocked by the valve mechanism 10.

또한, 기둥 형상 공간(11)은, 기능 단부면(11a)과 반대측의 구동부(11b)에 있어서, 조작 유로(15)가 접속되어 있다. 조작 유로(15)에는, 급기 밸브(16)를 통해서 접속 유로(14)[나아가서는 급기 유로(8)]에 연통하는 고압 유로(17)와, 배기 밸브(18)를 통해서 배기 유로(9)에 연통하는 저압 유로(19)가 접속되어 있다.The columnar space 11 is connected to the operating passage 15 in the driving portion 11b on the opposite side of the functional end face 11a. The operating flow path 15 is provided with a high pressure flow path 17 communicating with the connection flow path 14 (and hence the air supply flow path 8) through the air supply valve 16 and the exhaust flow path 9 through the exhaust valve 18. [ Pressure passage 19 communicating with the low-pressure passage 19 is connected.

도 2에, 로터실(3)의 급기측 단부면에 있어서의 스크류 팽창기(1)의 축 직각 방향의 단면을 도시한다. 도시하는 바와 같이, 기둥 형상 공간(11)이 연통하는 압축 공간은, 스크류 로터(5)의 이에 의해 급기 유로(8)로부터 격리된 이홈 내의 공간이다. 그러나, 기둥 형상 공간(11)이 연통하는 압축 공간은, 스크류 로터(5)의 회전 각도에 따라서는, 급기 유로(8)에 연통할 수 있다.Fig. 2 shows a cross section of the screw inflator 1 in the direction perpendicular to the axis of the rotor chamber 3 on the supply side end face. As shown in the figure, the compression space in which the columnar space 11 communicates is a space in the groove separated from the supply flow path 8 by the screw rotor 5. [ However, the compression space in which the columnar space 11 communicates can communicate with the air supply passage 8 in accordance with the rotation angle of the screw rotor 5. [

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 스크류 팽창기(1)는, 배기 유로(9)에 연통하기 직전의 팽창 공간의 압력(내부 배기 압력 Pf)을 검출하는 내부 배기 압력 검출기(20)와, 배기 유로(9)에 연통하는 저압 유로(19)에 있어서 실질적으로 배기 유로(9)의 압력(운전 배기 압력 Pd)을 검출하는 운전 배기 압력 검출기(21)와, 내부 배기 압력 검출기(20)의 검출값 Pf 및 운전 배기 압력 검출기(21)의 검출값 Pd가 입력되어, 흡기 밸브(15) 및 배기 밸브(18)의 개폐를 제어하는 제어 장치(22)를 갖는다.1, the screw expander 1 includes an internal exhaust pressure detector 20 for detecting a pressure in the expansion space immediately before the exhaust passage 9 is communicated (internal exhaust pressure Pf) An operation exhaust pressure detector 21 that substantially detects the pressure (operation exhaust pressure Pd) of the exhaust passage 9 in the low pressure passage 19 communicating with the flow passage 9, And a control device 22 for controlling the opening and closing of the intake valve 15 and the exhaust valve 18 by inputting the value Pf of the exhaust pressure sensor 21 and the detection value Pd of the exhaust pressure sensor 21.

도면에는, 이후의 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 접속 유로(14)에 있어서의 압력, 즉, 실질적으로 급기 유로(8)의 압력인 급기 압력 Ps를 검출하는 급기 압력 검출기(23)를 도시하고 있지만, 실제의 구성에 있어서 반드시 필요한 요소는 아니다. 또한, 운전 배기 압력 검출기(21)는, 배기 유로(9) 또는 배기 유로(9)에 접속된 유로에 설치해도 된다.The figure shows an air supply pressure detector 23 for detecting the pressure in the connection passage 14, that is, the air supply pressure Ps which is substantially the pressure of the air supply passage 8, for easy understanding of the following description However, it is not a necessary element in actual construction. The operation exhaust pressure detector 21 may be provided in a flow passage connected to the exhaust passage 9 or the exhaust passage 9. [

내부 배기 압력 Pf는, 급기 압력 Ps와, 급기 유로(8)로부터 격리된 순간의 팽창 공간의 용적에 대한 배기 유로(9)에 접속되는 순간의 팽창 공간의 용적의 비와, 기체의 물성에 의해 결정된다. 한편, 운전 배기 압력 Pd는, 배기 유로(9)에 접속되는 외부의 유로의 압력과 동등해진다.The internal exhaust pressure Pf is determined by the ratio of the volume of the expansion space at the moment when it is connected to the exhaust flow path 9 to the volume of the expansion space at the moment of isolation isolated from the air supply flow path 8 and the physical properties of the gas . On the other hand, the operation exhaust pressure Pd is equal to the pressure of the external flow path connected to the exhaust flow path 9.

제어 장치(22)는, 내부 배기 압력 검출기(20)의 검출값 Pf가 운전 배기 압력 검출기(21)의 검출값 Pd보다도 작을 때에는, 급기 밸브(16)를 폐쇄하고 배기 밸브(18)를 개방한다. 그렇게 되면, 기둥 형상 공간(11)의 구동부(11b)는, 압력이 배기 압력 Pd와 동등해지고, 급기 유로(8)와 동일한 압력 Ps의 바이패스 유로(13)와, 급기 유로(8)와 동일한 압력 Ps 또는 기체가 조금 팽창해서 약간 Ps보다 낮은 압력의 팽창 공간에 연통하는 기능 단부면(11a)의 압력보다도 낮아진다. 이에 의해, 피스톤(12)은, 기능 단부면(11a)로부터 이격되는 방향으로 이동하고, 바이패스 유로(13)와 팽창 공간의 연통을 확보하여, 바이패스 유로(13)로부터 팽창 공간으로 기체를 유입할 수 있도록 한다. 그렇게 되면, 팽창 공간이 스크류 로터(5)의 이에 의해 급기 유로(8)로부터 격리되어 있을 때에도, 팽창 공간 내의 압력이 급기 압력 Ps로 유지된다.The control device 22 closes the air supply valve 16 and opens the exhaust valve 18 when the detection value Pf of the internal exhaust pressure detector 20 is smaller than the detection value Pd of the operation exhaust pressure detector 21 . The driving portion 11b of the columnar space 11 is configured so that the pressure is equal to the exhaust pressure Pd and the bypass passage 13 having the same pressure Ps as the air supply passage 8 and the bypass passage 13 having the same pressure Ps as the air supply passage 8 The pressure Ps or the gas slightly inflates and becomes lower than the pressure of the functional end face 11a communicating with the expansion space at a pressure lower than a little Ps. As a result, the piston 12 moves in a direction away from the functional end face 11a, secures communication between the bypass flow passage 13 and the expansion space, and supplies the gas from the bypass flow passage 13 to the expansion space So that it can flow. Then, even when the expansion space is isolated from the supply passage 8 by the screw rotor 5, the pressure in the expansion space is maintained at the supply pressure Ps.

제어 장치(22)는, 내부 배기 압력 검출기(20)의 검출값 Pf가 운전 배기 압력 검출기(21)의 검출값 Pd 이상일 때에는, 급기 밸브(16)를 개방하고 배기 밸브(18)를 폐쇄한다. 그렇게 되면, 기둥 형상 공간(11)의 구동부(11b)는, 압력이 급기 압력 Ps와 동등해진다. 팽창 공간이 스크류 로터(5)의 이에 의해 급기 유로(8)로부터 격리되어 있을 때, 팽창 공간 내의 기체는, 약간 팽창해서 급기 압력 Ps로부터 압력이 저하되어 있다. 이에 의해, 기둥 형상 공간(11)의 기능 단부면(11a)측의 압력이, 구동부(11b)측의 압력보다도 약간 낮아져, 피스톤(12)을 기능 단부면(11a)을 향해서 이동시킨다. 피스톤(12)은, 기능 단부면(11a)에 접촉하면, 기능 단부면(11a)을 밀봉하여, 바이패스 유로(13)와 팽창 공간을 격리한다. 이에 의해, 스크류 팽창기(1)는, 바이패스 유로(13)가 없는 통상의 팽창기와 동일한 구성이 된다.The control device 22 opens the air supply valve 16 and closes the exhaust valve 18 when the detection value Pf of the internal exhaust pressure detector 20 is equal to or larger than the detection value Pd of the operation exhaust pressure detector 21. [ Then, the pressure of the driving portion 11b of the columnar space 11 becomes equal to the supply pressure Ps. When the expansion space is isolated from the air supply passage 8 by the screw rotor 5, the gas in the expansion space slightly expands and the pressure is lowered from the air supply pressure Ps. Thereby, the pressure on the functional end face 11a side of the columnar space 11 is slightly lower than the pressure on the drive portion 11b side, and the piston 12 is moved toward the functional end face 11a. The piston 12 seals the function end face 11a when it contacts the functional end face 11a and isolates the bypass flow channel 13 from the expansion space. Thereby, the screw expander 1 has the same configuration as that of a normal inflator without the bypass flow path 13.

도 3에, 밸브 기구(10)를 폐쇄한[피스톤(12)으로 기능 단부면(11a)을 밀봉] 상태의 스크류 로터(4, 5)의 전개도를 도시한다. 급기 유로(8)로부터는, 스크류 로터(4, 5)의 이홈으로 급기 압력 Ps의 기체가 공급된다. 스크류 로터(4, 5)의 이홈이 케이싱(2)에 의해 급기 유로(8)로부터 격리된 순간의 이홈의 용적 Vs1이, 스크류 팽창기(1)에 있어서 압력 Ps의 기체가 팽창을 개시하는 시점의 용적이다. 그리고, 토출측의 케이싱(2)으로부터 해방되고, 배기 유로(9)에 연통하는 순간의 이홈의 용적 Vd가, 기체가 팽창을 종료하는 시점의 용적이다. 그리고 이 용적의 비 Vi=Vd/Vs1과 내부 팽창비 πi 사이에는, 기체의 비열비를 K로 표시하면, Vi=πi1 /K의 관계가 있다.3 shows a developed view of the screw rotors 4 and 5 in a state in which the valve mechanism 10 is closed (sealing the functional end face 11a with the piston 12). From the air supply flow passage 8, a gas having an air supply pressure Ps is supplied to grooves of the screw rotors 4, 5. The volume Vs1 of the groove at the moment when the grooves of the screw rotors 4 and 5 are isolated from the air supply passage 8 by the casing 2 is larger than the volume Vs1 at the time point when the gas of the pressure Ps in the screw expander 1 starts to expand It is volume. The volume Vd of this groove at the moment of releasing from the discharge side casing 2 and communicating with the exhaust flow path 9 is the volume at the time when the gas ends the expansion. Between this ratio Vi = Vd / Vs1 and the internal expansion ratio pi, there is a relation Vi = pi i / K , where K is the specific heat ratio of the gas.

도 4에, 밸브 기구(10)를 개방한[피스톤(12)을 구동부(11b)측으로 이동] 상태의 스크류 로터(4, 5)의 전개도를 도시한다. 이 경우, 급기 유로(8)로부터 격리되어도, 밸브 기구(10)에 연통하고 있는 이홈에는, 바이패스 유로(13)를 통해서 급기 압력 Ps의 기체가 공급된다. 즉, 밸브 기구(10)를 개방하면, 실질적으로 급기 유로(8)를 확대한 것과 동일한 효과가 있다. 따라서, 밸브 기구(10)로부터 격리된 순간의 이홈의 용적 Vs2가 스크류 팽창기(1)에 있어서 압력 Ps의 기체가 팽창을 개시하는 시점의 용적이다. 기체가 팽창을 종료하는 시점의 용적 Vd는, 밸브 기구(10)를 폐쇄한 경우와 동일하다.4 shows a developed view of the screw rotors 4, 5 in which the valve mechanism 10 is opened (the piston 12 is moved to the drive portion 11b side). In this case, even if the air supply passage 8 is isolated from the air supply passage 8, the groove communicating with the valve mechanism 10 is supplied with the gas having the air supply pressure Ps through the bypass passage 13. That is, when the valve mechanism 10 is opened, the effect is substantially the same as enlarging the air supply flow path 8 substantially. Therefore, the volume Vs2 of the groove at the moment of isolation from the valve mechanism 10 is the volume at the time when the gas of the pressure Ps in the screw expander 1 starts to expand. The volume Vd at the time when the gas ends the expansion is the same as when the valve mechanism 10 is closed.

스크류 팽창기(1)에서는, 내부 배기 압력 검출기(20)의 검출값 Pf가 운전 배기 압력 검출기(21)의 검출값 Pd보다도 작을 때에는, 밸브 기구(10)를 개방하고, 실질적으로 급기 유로(8)를 확대한 상태로 함으로써, 내부 팽창비를 작게 한다. 이에 의해, 내부 배기 압력 Pf를 운전 배기 압력 Pd보다도 높게 해, 팽창 공간으로부터 배기 유로(9)로 유출할 때에 기체를 재압축함으로써 발생하는 손실을 방지한다. 즉, 내부 팽창비 πi를 운전 팽창비 Ps/Pd에 근접시켜 열에너지의 회전 에너지로의 변환 효율을 높인다.When the detected value Pf of the internal exhaust pressure detector 20 is smaller than the detection value Pd of the operation exhaust pressure detector 21 in the screw expander 1, the valve mechanism 10 is opened, So that the internal expansion ratio is reduced. Thereby, the internal exhaust pressure Pf is made higher than the operation exhaust pressure Pd to prevent the loss caused by the recompression of gas when the exhaust gas flows out from the expansion space to the exhaust flow path 9. That is, the internal expansion ratio? I is made close to the operation expansion ratio Ps / Pd to increase the conversion efficiency of the thermal energy to the rotational energy.

또한, 스크류 팽창기(1)는, 간소한 밸브 기구(10)에 의해 내부 팽창비 πi를 변화시키므로, 장치가 커지지 않아, 비교적 저렴하게 제공할 수 있다.Further, since the screw expander 1 changes the internal expansion ratio pi by the simple valve mechanism 10, the apparatus is not enlarged and can be provided at relatively low cost.

도 5에, 본 실시 형태의 스크류 팽창기(1)를 사용한 바이너리 발전 시스템의 구성을 도시한다. 바이너리 발전 시스템은, 스크류 팽창기(1), 응축기(24), 펌프(25) 및 증발기(26)를 개재 설치해서 이루어지는 작동 매체 순환 유로(27)에, 예를 들어 R245fa와 같은 작동 매체를 봉입해서 이루어지는 랭킨 사이클 열기관이다. 작동 매체 순환 유로(27)의 일부가, 스크류 팽창기(1)의 상류측 부분이, 상기 외부 유로(7)이다. 또한, 스크류 팽창기(1)의 출력 축에는, 발전기(28)가 접속되어 있다.Fig. 5 shows a configuration of a binary power generation system using the screw expander 1 of the present embodiment. The binary power generation system is a system in which a working medium such as R245fa is sealed in an operating medium circulating flow path 27 in which a screw expander 1, a condenser 24, a pump 25 and an evaporator 26 are interposed This is the Rankine cycle heat engine. A part of the working medium circulating flow path 27 is the external flow path 7 on the upstream side portion of the screw inflator 1. Further, a generator 28 is connected to the output shaft of the screw expander 1.

응축기(24)는, 스크류 팽창기(1)로부터 배기된 저압의 작동 매체를, 외부로부터 공급되는 냉각 매체(예를 들어, 하천이나 클링타워로부터 공급되는 저렴한 냉각수)에 의해 냉각해서 응축시키는 열교환기이다. 펌프(25)는, 응축기(24)에 있어서 액체가 된 작동 매체를 가압해서 증발기(26)로 공급한다. 증발기(26)는, 외부로부터 공급되는 가열 매체(예를 들어, 갱정으로부터 채취되는 증기나 보일러에서 제조한 증기)로 가열해서 증발시킨다. 증발기(26)에서 증발해서 고압의 기체가 된 작동 매체는, 스크류 팽창기(1)로 공급되어, 스크류 팽창기(1)를 구동한다. 바이너리 발전 시스템은, 이 스크류 팽창기(1)의 회전력에 의해 발전기(28)를 돌려서 발전한다.The condenser 24 is a heat exchanger that cools and condenses the low-pressure working medium exhausted from the screw expander 1 by a cooling medium supplied from the outside (for example, inexpensive cooling water supplied from a river or a cooling tower) . The pump 25 pressurizes the working medium that has become liquid in the condenser 24 and supplies it to the evaporator 26. The evaporator 26 is heated by evaporation from a heating medium supplied from the outside (for example, steam collected from a borehole or steam produced in a boiler). The working medium evaporated in the evaporator 26 to become a high pressure gas is supplied to the screw expander 1 to drive the screw expander 1. The binary power generation system generates power by rotating the generator 28 by the rotational force of the screw expander 1.

본 실시 형태의 바이너리 발전 시스템에서는, 가열 매체나 냉각 매체로부터 공급되는 열량이 변화되어서 급기 압력 Ps나 배기 압력 Pd가 변화했다고 해도, 스크류 팽창기(1)가 밸브 기구(10)를 조작하고, 팽창 공간으로부터 배기 유로(9)로 유출될 때에 작동 매체를 재압축함으로써 발생하는 손실을 방지하므로, 발전 효율을 높게 유지할 수 있다.In the binary power generation system of the present embodiment, even if the amount of heat supplied from the heating medium or the cooling medium changes and the supply pressure Ps or the exhaust pressure Pd changes, the screw expander 1 operates the valve mechanism 10, It is possible to prevent the loss caused by the recompression of the working medium when it flows out to the exhaust flow path 9, so that the power generation efficiency can be kept high.

계속해서, 도 6에, 본 발명의 제2 실시 형태의 스크류 팽창기(1a)를 갖는 바이너리 발전 시스템을 도시한다. 본 실시 형태에 관한, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여해서 중복되는 설명을 생략한다.6 shows a binary power generation system having a screw expander 1a according to a second embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the first embodiment of the present embodiment, and redundant description is omitted.

스크류 팽창기(1a)는, 2개의 팽창기 본체(6a, 6b)가 직렬로 접속되어 이루어진다. 본 실시 형태에 있어서, 팽창기 본체(6a, 6b)의 급기 유로로부터 격리될 수 있는 위치의 팽창 공간과 급기 유로를 접속하는 바이패스 유로(13a, 13b)는, 외부 배관에 의해 구성되고, 바이패스 유로(13a, 13b)를 차단할 수 있는 밸브 기구(10a, 10b)는, 외부 배관에 설치되어, 제어 장치(22)의 제어 전압으로 구동 가능한 모터 밸브이다.The screw expander 1a is formed by connecting two expander bodies 6a and 6b in series. In the present embodiment, the bypass flow paths 13a and 13b connecting the expansion space and the air supply flow path at positions that can be isolated from the air supply flow paths of the inflator bodies 6a and 6b are constituted by external piping, The valve mechanisms 10a and 10b capable of shutting off the flow paths 13a and 13b are motor valves which are provided in the external piping and can be driven by the control voltage of the control device 22. [

또한, 스크류 팽창기(1a)는, 1단째의 팽창기 본체(6a)의 배기 유로와 2단째의 팽창기 본체(6b)의 급기 유로를 중간 압력 유로(29)로 접속하고 있다. 그리고, 스크류 팽창기(1a)는, 1단째의 팽창기 본체(6a)의 배기 유로에 연통하기 직전의 팽창 공간의 압력 Pf1을 검출하는 제1 단 내부 배기 압력 검출기(20a)와, 1단째의 팽창기 본체(6a)의 운전 배기 압력이며, 2단째의 팽창기 본체(6b)의 급기 압력이기도 하는 중간 압력 유로(29)의 압력(중간 압력 Pm)을 검출하는 제1 단 운전 배기 압력 검출기(21a)와, 2단째의 팽창기 본체(6b)의 배기 유로에 연통하기 직전의 팽창 공간의 압력 Pf2를 검출하는 제2 단 내부 배기 압력 검출기(20b)와, 2단째의 팽창기 본체(6b)의 배기 유로의 직후의 작동 매체 순환 유로(27)에 있어서 실질적으로 2단째의 팽창기 본체(6b)의 운전 배기 압력 Pd를 검출하는 제2 단 운전 배기 압력 검출기(21b)를 갖는다.The screw expander 1a connects the exhaust passage of the first stage inflator body 6a and the air supply passage of the second stage inflator body 6b with the intermediate pressure passage 29. [ The screw expander 1a includes a first stage internal exhaust pressure detector 20a for detecting the pressure Pf1 of the expansion space just before the first stage expansion valve body 6a communicates with the exhaust flow passage, A first stage operation exhaust pressure detector 21a for detecting the pressure (intermediate pressure Pm) of the intermediate pressure passage 29 which is the operation exhaust pressure of the second expansion valve body 6a and which is also the supply pressure of the second stage expansion body 6b, A second-stage internal exhaust pressure sensor 20b for detecting a pressure Pf2 of the expansion space just before the second-stage inflator main body 6b is in communication with the exhaust flow path, And a second stage operation exhaust pressure detector 21b for detecting the operation exhaust pressure Pd of the second stage inflator main body 6b in the working medium circulating flow path 27. [

본 실시 형태의 제어 장치(22)는, 제1 단 내부 배기 압력 검출기(20a)의 검출값 Pf1이, 제1 단 운전 배기 압력 검출기(21a)의 검출값 Pm 이상일 때에는, 밸브 기구(10a)를 폐쇄하고, 제1 단 내부 배기 압력 검출기(20a)의 검출값 Pf1이, 제1 단 운전 배기 압력 검출기(21a)의 검출값 Pm보다 작을 때에는, 밸브 기구(10a)를 개방하여, 1단째의 압축기 본체(6a)의 내부 팽창비를 저하시킨다.When the detected value Pf1 of the first-stage internal exhaust pressure detector 20a is equal to or higher than the detection value Pm of the first-stage operation exhaust pressure detector 21a, the control device 22 of the present embodiment sets the valve mechanism 10a And when the detected value Pf1 of the first-stage internal exhaust pressure detector 20a is smaller than the detected value Pm of the first-stage operation exhaust pressure detector 21a, the valve mechanism 10a is opened, Thereby reducing the internal expansion ratio of the main body 6a.

또한, 제어 장치(22)는, 제2 단 내부 배기 압력 검출기(20b)의 검출값 Pf2가, 제2 단 운전 배기 압력 검출기(21b)의 검출값 Pd 이상일 때에는, 밸브 기구(10b)를 폐쇄하고, 제2 단 내부 배기 압력 검출기(20b)의 검출값 Pf2가, 제2 단 운전 배기 압력 검출기(21b)의 검출값 Pd보다 작을 때에는, 밸브 기구(10b)를 개방하여, 2단째의 압축기 본체(6b)의 내부 팽창비를 저하시킨다.The control device 22 also closes the valve mechanism 10b when the detected value Pf2 of the second stage internal exhaust pressure detector 20b is equal to or greater than the detection value Pd of the second stage exhaust pressure sensor 21b And the detected value Pf2 of the second-stage internal exhaust pressure detector 20b is smaller than the detected value Pd of the second-stage operation exhaust pressure detector 21b, the valve mechanism 10b is opened to open the second- 6b.

이와 같이 본 발명은, 1단의 팽창기 본체로 구성된 스크류 팽창기일 뿐만 아니라, 2단의 팽창기 본체로 구성된 스크류 팽창기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 스크류 팽창기를 사용하면, 바이너리 발전 장치의 발전 효율을 높일 수 있다.As described above, the present invention can be applied not only to a screw expander composed of a single-stage inflator main body but also to a screw inflator composed of two-stage inflator main bodies. Further, by using the screw expander of the present invention, the power generation efficiency of the binary power generation apparatus can be increased.

1, 1a : 스크류 팽창기
2 : 케이싱
3 : 로터실
4, 5 : 스크류 로터
6, 6a, 6b : 팽창기 본체
7 : 외부 유로
8 : 급기 유로
9 : 배기 유로
10, 10a, 10b : 밸브 기구
11 : 기둥 형상 공간
11a : 기능 단부면
11b : 구동부
12 : 피스톤
13, 13a, 13b : 바이패스 유로
14 : 접속 유로
15 : 조작 유로
16 : 급기 밸브
17 : 고압 유로
18 : 배기 밸브
19 : 저압 유로
20 : 내부 배기 압력 검출기
20a : 제1 단 내부 배기 압력 검출기
20b : 제2 단 내부 배기 압력 검출기
21 : 운전 배기 압력 검출기
21a : 제1 단 내부 배기 압력 검출기
21b : 제2 단 내부 배기 압력 검출기
22 : 제어 장치1, 1a: Screw expander
2: Casing
3: Rotor thread
4, 5: Screw rotor
6, 6a, 6b:
7: Outer channel
8: Supply air flow
9:
10, 10a, 10b: valve mechanism
11: columnar space
11a: Functional end face
11b:
12: Piston
13, 13a, 13b:
14: Connection channel
15:
16: Supply valve
17: High pressure oil
18: Exhaust valve
19: Low pressure flow
20: Internal exhaust pressure detector
20a: First-stage internal exhaust pressure detector
20b: second-stage internal exhaust pressure detector
21: Operation exhaust pressure detector
21a: First-stage internal exhaust pressure detector
21b: second-stage internal exhaust pressure detector
22: Control device

Claims (3)

케이싱 내에 형성한 로터실에 서로 맞물리는 암수 한 쌍의 스크류 로터를 수용하고, 상기 로터실 내의 공간을 상기 스크류 로터로 구분함으로써 상기 스크류 로터의 회전에 따라서 용적이 증대되는 팽창 공간을 형성하고, 급기 유로로부터 고압의 기체를 상기 팽창 공간으로 공급하고, 상기 팽창 공간 내에서 상기 기체를 팽창시킴으로써 상기 스크류 로터를 회전시켜, 배기 유로에 팽창한 저압의 상기 기체를 배기하는 스크류 팽창기이며,
상기 배기 유로에 연통하기 직전에 있어서의 상기 팽창 공간의 압력을 검출하는 내부 배기 압력 검출기와,
상기 배기 유로의 압력을 검출하는 운전 배기 압력 검출기와,
상기 급기 유로 및 상기 배기 유로로부터 격리될 수 있는 위치에 있어서의 상기 팽창 공간과 상기 급기 유로를 연통시키는 바이패스 유로와,
상기 바이패스 유로를 차단할 수 있는 밸브 기구와,
상기 내부 배기 압력 검출기의 검출값과 상기 운전 배기 압력 검출기의 검출값에 기초하여, 상기 밸브 기구를 제어하는 제어 장치를 갖고,
상기 제어 장치는, 상기 내부 배기 압력 검출기의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출기의 검출값 이상일 때는, 상기 밸브 기구에 상기 바이패스 유로를 폐쇄시켜, 상기 내부 배기 압력 검출기의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출기의 검출값보다도 작을 때는, 상기 밸브 기구에 상기 바이패스 유로를 개방시키고,
상기 밸브 기구는, 상기 팽창 공간 및 상기 바이패스 유로에 연통하는 기능 단부면을 갖고, 상기 기능 단부면과 반대측에 있어서, 급기 밸브를 통해서 상기 급기 유로에 연통하고, 또한, 배기 밸브를 통해서 상기 배기 유로에 연통하는 기둥 형상 공간과, 상기 기둥 형상 공간 내에 끼움 장착되어, 상기 기능 단부면에 접촉함으로써 상기 팽창 공간과 상기 바이패스 유로를 격리할 수 있는 피스톤을 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 내부 배기 압력 검출기의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출기의 검출값 이상일 때는, 상기 급기 밸브를 개방하고 상기 배기 밸브를 폐쇄하고, 상기 내부 배기 압력 검출기의 검출값이 상기 운전 배기 압력 검출기의 검출값보다도 작을 때는, 상기 급기 밸브를 폐쇄하고 상기 배기 밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는, 스크류 팽창기.A pair of male and female screw rotors meshing with each other in the rotor chamber formed in the casing are accommodated and the space in the rotor chamber is divided by the screw rotor to form an expansion space in which the volume increases in accordance with the rotation of the screw rotor, A screw expander for supplying a high pressure gas from the flow path to the expansion space and expanding the gas in the expansion space to rotate the screw rotor to exhaust the gas at a low pressure expanded in the exhaust flow path,
An internal exhaust pressure detector for detecting the pressure of the expansion space immediately before the exhaust passage communicates with the exhaust passage,
An operation exhaust pressure detector for detecting the pressure of the exhaust passage,
A bypass flow passage for communicating the inflation space and the air supply flow passage at a position that can be isolated from the air supply flow passage and the exhaust flow passage,
A valve mechanism capable of blocking the bypass flow path,
And a control device for controlling the valve mechanism based on a detection value of the internal exhaust pressure detector and a detection value of the operation exhaust pressure detector,
Wherein the control device closes the bypass passage to the valve mechanism when the detection value of the internal exhaust pressure detector is equal to or greater than the detection value of the operation exhaust pressure detector, The bypass passage is opened to the valve mechanism when the detected flow rate is smaller than the detection value of the detector,
Wherein the valve mechanism has a function end face communicating with the expansion space and the bypass flow passage and communicates with the air supply flow passage through an air supply valve on the opposite side of the functional end face, And a piston fitted in the columnar space and capable of isolating the expansion space from the bypass passage by making contact with the functional end face,
Wherein the control unit opens the air supply valve and closes the exhaust valve when the detection value of the internal exhaust pressure detector is equal to or greater than the detection value of the operation exhaust pressure detector, And the air supply valve is closed and the exhaust valve is opened when the air supply amount is smaller than the detection value of the pressure detector. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 기능 단부면은, 상기 로터실의 급기측 단부면의 가장자리에 개방되는 것을 특징으로 하는, 스크류 팽창기.The screw expander according to claim 1, characterized in that the functional end face is opened to an edge of the end face on the air supply side of the rotor chamber.
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