(57)【要約】【課題】効率良く出力を高め、再利用することができ経済的な小型の流体タービンを提供する。【解決手段】高温または高圧の流体を供給する供給部３と流体を噴出する排出部４が設けられたケーシング５と、前記ケーシング内に、ローター７の円周表面に回転自在に軸支された複数の椀形状のフィンを所定間隔で備え、その複数のフィンの左右にドーナツ形状のフィン側板１４を設けたローターを設け、流体タービンであって、供給部から、碗形状のフィン６と、隣接する碗形状のフィンと、フィン側板１４により密閉された区分空間９に高圧の流体２を供給してフィンを押してローター7を回転させ、隣り合うフィン同士と、供給部と排出部との間のフィン側板１４により区分空間９を形成して流体の圧力を維持し、さらに回転すると、密閉された高圧の流体を排出部４から噴出し、その噴出エネルギーで、ローターの回転力を高めるようにしたことを特徴とする流体タービン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温または高圧の流体を供給する供給部３と流体を噴出する排出部４が設けられたケーシング５と、前記ケーシング内に、ローター７の円周表面に回転自在に軸支された複数の椀形状のフィンを所定間隔で備えた、その複数のフィンの左右にドーナツ形状のフィン側板１４を設けたローターを設け、流体タービンであって、供給部から、碗形状のフィン６と、隣接する碗形状のフィンと、フィン側板１４により密閉された区分空間９に高圧の流体２を供給してフィンを押してローター7を回転させ、隣り合うフィン同士と、供給部と排出部との間のフィン側板１４と、ケーシング５とにより略密閉状態の区分空間９を形成して流体の圧力を維持し、さらに回転すると、密閉された高圧の流体を排出部４から噴出し、その噴出エネルギーで、ローターの回転力を高めるようにしたことを特徴とする流体タービン。
【請求項２】
ケーシング５に設けられた供給部３と排出部４の間隔が、フィン１区分以上、フィン２区分以下の近距離に配することにより、供給部より流入した高温状態または高圧状態の流体２がケーシング内において圧力損失を最小限に抑えた状態で排出部より流体が膨張しながら噴出し、この噴出エネルギーで、ローターの回転力を高めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の流体タービン。
【請求項３】
排出部４は、フィン6を最大限押す方向に開口され、そこから噴出される噴射エネルギーでフィン6を押し、ローター７の回転力を高めるようにしたことを特徴とする請求項１又請求項２に記載の流体タービン。
【請求項４】
ケーシング５の外部に排出部より排出された流体を回収する回収部１１を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の流体タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の高出力な流体タービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の流体タービンの一例である蒸気タービンについて説明する（特許文献１）。
従来の蒸気タービンは、水蒸気の流路を形成するケーシングと、その水蒸気の運動をタービン軸の回転軸を中心に回転する回転運動に変換する動翼とを備えていた。また、ケーシングと動翼とは、その水蒸気のうちの一部の水蒸気が回転軸に直交する方向に漏洩する隙間を形成していた。このとき、蒸気タービンは、ケーシングの隙間に接する壁面に着脱可能に支持されるライナを更に備えている。このような流体タービンは、ライナの形状を変更することにより、軸系の振動が低減するように、隙間に流れる水蒸気の流量・速度を調
整することができるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０５０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の流体タービンでは、ライナの形状を変更することにより、軸系の振動が低減するように、隙間に流れる水蒸気の流量・速度を調整することができるが、積極的に、効率良く出力を高めることができないという問題点や小型化設計が困難という問題点もあった。さらに排出した蒸気（流体）に関する利用方法についてなんら開示されておらず、経済的にも問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、効率良く出力を高め、ケーシング内の液体を自動的に除去することで、腐食を防止し耐久性を高めることができ、さらに高温流体を回収することで、再利用することができ経済的な小型の流体タービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
高温または高圧の流体を供給する供給部３と流体を噴出する排出部４が設けられたケーシング５と、前記ケーシング内に、ローター７の円周表面に回転自在に軸支された複数の椀形状のフィンを所定間隔で備え、その複数のフィンの左右にドーナツ形状のフィン側板１４を設けたローターを設け、流体タービンであって、供給部から、碗形状のフィン６と、隣接する碗形状のフィンと、フィン側板１４により密閉された区分空間９に高圧の流体２を供給してフィンを押してローター7を回転させ、隣り合うフィン同士と、供給部と排出部との間のフィン側板１４により略密閉状態の区分空間９を形成して流体の圧力を維持し、さらに回転すると、密閉された高圧の流体を排出部４から噴出し、その噴出エネルギーで、ローターの回転力を高めるようにしたことを特徴とする流体タービンである。
本発明の流体タービンは、流体を供給する供給部と流体を噴出する排出部が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に軸支されると共に複数のフィンが所定間隔設けられたローターとを備えた流体タービンにおいて、前記供給部と前記排出部が、隣り合うフィン同士の間隔であるフィン１区分からその倍のフィン２区分までに相当する間隔で、ケーシングに配されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ケーシングに設けられた供給部と排出部の間隔が、フィン１区分以上、フィン２区分以下の近距離に配されているため、供給部より流入した高温状態または高圧状態の流体がケーシング内において圧力損失を最小限に抑えたままとなってすぐさま排出部より流体が膨張しながら噴出されることになる。つまり、本発明の流体タービンは、供給部より流入した流体がフィンを押圧する流入エネルギーと、供給部と排出部を近距離にすることで高圧状態の流体を排出部より噴出させることにより得られる噴出エネルギーとによりフィンを押圧する力によりローターを回転させることができ、効率良く出力を高めることができる。なお、供給部と排出部の間隔が、フィン１区分未満であれば、流入した流体がケーシング内において圧力が増すことがないので噴出エネルギーを得ることができず、またフィン２区分を超えればケーシング内の流体の熱エネルギーが低下して圧力が減少し効率良く噴出エネルギーを得ることができない。
【０００８】
また、本発明の流体タービンは、少なくとも前記供給部と前記排出部との間のケーシング内部において、隣り合うフィン同士と、フィンの左右に設けたドーナツ形状のフィン側板１４と、当該ケーシング内壁とにより略密閉状態の独立した区分空間が形成されることを特徴とする。
さらに、隣接する碗形状のフィンの左右にフィン側板１４を設け、隣り合うフィン同士と、左右のフィン側板により、より略密閉状態の区分空間９を形成し流体の圧力を維持されたことを特徴とする流体タービンである。
【０００９】
本発明によれば、ローターの回転位置によっては、供給部と排出部との間において略密閉状の区分空間を形成することで、ケーシング内の流体をより高圧に維持することができ、効率良く噴出エネルギーを得ることができる。
【００１０】
また、本発明の流体タービンは、前記排出部は、フィン6を最大限押す方向に開口され、そこから噴出される噴射エネルギーでフィン6を押する形状とし、図２と図３の場合は、Ｐ矢印で、右下斜め方向に開口するようにケーシングの先端５１から１区間内に配され、これによりフィン6を最大限のエネルギーで押すように右下斜め方向に高温又は高圧の流体が噴出され、その噴出エネルギーで、フィンを押し、ローター７の回転力を高める。
【００１１】
本発明によれば、排出部を右下斜め方向に設けることで、ドレインの効果を奏することができ、使用によりケーシング内に溜まった液体を自重により自動的に排出することができる。このようにケーシング内の液体を除去することで、腐食を防止し耐久性を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の流体タービンは、ケーシングの外部に前記排出部より噴出された流体を回収する回収部１１を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、回収部に回収された高温状態の流体を、例えば、温水として利用したり、熱交換部へ供給に利用したり等再利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流入エネルギーと噴出エネルギーにより、ローターを回転するため、効率良く出力を高めることができる小型化の流体タービンを提供することができる。また、ケーシング内の液体を自動的に除去することで、腐食を防止し耐久性を高めることができる。さらに高温流体を回収することで、再利用することができ経済的な流体タービンを提供することができる。なお、噴入・開放が装置下部において瞬時に行われる事により、ケーシング内の圧力上昇を低減し流体抵抗による回転エネルギーロスを抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の流体タービンを示す概念図である。
【図２】本実施形態の流体タービンを示す図であって、ローターの回転動作を示す            概念図である。
【図３】本実施形態の流体タービンを示す図であって、流体の噴出状態を示す概念図    である。
【図４】本実施形態の流体タービンを示す側面図である。
【図５】本実施形態の流体タービンを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の流体タービンについて図面に基づいて詳細な説明をする。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の流体タービン１は、高温または高圧の流体を供給する供給部３と流体を噴出する排出部４が設けられたケーシング５と、前記ケーシング内に、ローター７の円周表面に回転自在に軸支された複数の椀形状のフィンが所定間隔、碗形状の開放側がケーシングになるように設けられ、その複数のフィンの左右にドーナツ形状のフィン側板１４を備えたローターを設けた流体タービンである。供給部から、椀形状のフィンとそれに隣接する椀形状のフィンと、ケーシングにより形成される区分空間に高圧の流体２を供給し、それによりローター7が回転し、隣り合うフィン同士と、左右のフィン側板と、１４供給部と排出部との間のケーシングの内壁とにより略密閉状態の独立した区分空間９を形成して流体の圧力を維持し、さらに回転すると、密閉された高圧の流体を排出口から噴出し、その噴出エネルギーで、回転力を高める。流体２は、高温高圧状態の蒸気が好ましい。
【００１８】
ケーシング５は、所定の厚み部８をもった円形状を有しており、ケーシング５内部にロ
ーター７を押圧して回転することが可能な区分空間９が形成されている。また、ケーシング５には外部から区分空間に流体２を流入させることができる供給部３およびケーシング５内部の流体２を外部に噴出することができる排出部４が設けられている。供給部３は、楕円状の穴で、排出部４から１−３フィン区間内に備えている。排出部４は、楕円状の穴で、ケーシングの先端５１の付近に設けている。流体２は供給口１２から供給部３に入力し、排出部４から排出される液体は排出口１３に導かれて外部に排出される。
【００１９】
ローター７は、外周に沿って放射状に形成された複数のフィン６を支持すると共に、フィン６において受けた圧力によって回転するようにローター軸１０に軸支されている。フィン６は碗形状に形成されており、複数個のフィン６はローター７に連結されている。そして、フィン６が碗形状に形成されることで流入される流体２を内包することができる曲面を有するため好ましい。供給部３からの流体液体は、フィン６の碗形状の隣接するフィンの椀形状の間と、左右のフィン側板と、ケーシングにより密閉された区分空間に閉じ込めことができる。ローター軸１０には、図示しない発電機に接続されている。これによって、ローター軸１０の回転力を電力に変換することができる。
【００２０】
そして、供給部３と排出部４は、隣り合うフィン６同士の間隔であるフィン１区分からその倍のフィン２区分までに相当する間隔で、ケーシング５に配されている。
【００２１】
供給部３から流入された流体２は、複数のフィン６の内、隣接するフィン６間と、左右のフィン側板１４と、ケーシング５（厚み部８を含む）により形成された区分空間９に蓄積される。このときフィン６は当てられた流体２の勢いによってローター７は図１に示す矢印Ａ方向に回転させられる。流体２を継続的に流入させることによって、ローター７は矢印Ａ方向に回転し続け、回転によって供給部３からの流体２が蓄積され続けることとなる。
【００２２】
本実施形態によれば、ケーシング５に設けられた供給部３と排出部４の間隔が、フィンの１区分以上フィン２区分以下の近距離に配されているため、供給部３より流入した高温状態または高圧状態の流体２がケーシング５内の区分空間９において噴入時の圧力損失を最小限に留める事が出来、ローター７の回転により、すぐさま排出部４より流体２が膨張しながら噴出されることになる。つまり、本実施形態の流体タービン１は、供給部３より流入した流体２がフィン６を押圧する流入エネルギー（矢印Ａ方向）と、供給部３と排出部４を近距離にすることで区分空間９内の高圧状態の流体２を排出部４より噴出させることにより得られる力でフィン６を押圧する噴出エネルギー（図２に示す矢印Ｂ方向）と、によりローター７を回転させることができ、効率良く出力を高めることができる（図３に示す矢印Ｃ方向）。なお、供給部３と排出部４の間隔が、フィンの１区分未満であれば、流入した流体２がケーシング５内において圧力が増すことがないので噴出エネルギーを得ることができず、またフィンの２区分を超えればケーシング５内の流体の熱エネルギーが低下して圧力が減少し効率良く噴出エネルギーを得ることができない。
【００２３】
また、本実施形態の流体タービン１は、少なくとも供給部３と排出部４との間の５内部において、隣り合うフィン６同士と、左右のフィン側板１４と、ケーシング５の内壁（厚み部８を含む）とにより略密閉状態の独立した区分空間９が形成される。これにより、ローター７の回転位置によっては（図３参照）、供給部３と排出部４との間において略密閉状の区分空間９を形成することで、ケーシング５内の流体２をより高圧に維持することができ、効率良く噴出エネルギーを得ることができる。
【００２４】
また、排出部４は、図に示すように、フィン６を最大限押すように右下斜め方向（Ｐ矢印）に開口するようにケーシング５に配されている。これにより、排出部４を右下斜め方向に設けることで、ドレインの効果を奏することができ、使用によりケーシング５内に溜まった液状化された流体（液体）が自重により自動的に排出することができるようになる。このようにケーシング５内の液体を除去することで、腐食を防止し耐久性を高めることができる。
【００２５】
また、図示しないが、ケーシングの外部に前記排出部より排出された流体を回収する回収部を備えると好ましい。これにより、回収部に回収された高温状態の流体を、例えば、温水として利用したり、熱交換部へ供給に利用したり等再利用することができる。
【００２６】
本実施形態によれば、流入エネルギーと噴出エネルギーにより、ローター７を回転する
ため、効率良く出力を高めることができる小型化の流体タービン１を提供することができる。また、ケーシング５内の液体を自動的に除去することで、腐食を防止し耐久性を高めることができる。さらに高温流体２を回収することで、再利用することができ経済的な流体タービン１を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、小型の高出力な流体タービンに関し、特に工場の余剰蒸気等を利用して発電することができるものである。またバイオボイラーとの組み合わせによる発電利用が好ましい。
【符号の説明】
【００２８】
１    流体タービン
２    流体
３    供給部
４    排出部
５    ケーシング
５１  ケーシングの先端
６    フィン
７    ローター
８    厚み部
９    区分空間
１０    ローター軸
１１  回収部
１２  供給口
１３  排出口
１４  フィン側板
Ａ矢印    流入エネルギーによりフィンを押す方向
Ｂ矢印    噴出エネルギーによりフィンを押す方向
Ｃ矢印    流入エネルギーと噴出エネルギーによりフィンを押す方向
Ｐ矢印    噴出エネルギーの噴出方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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