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JP3513662B1 - コジェネレーションシステム - Google Patents

コジェネレーションシステム

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Publication number
JP3513662B1
JP3513662B1 JP2003028483A JP2003028483A JP3513662B1 JP 3513662 B1 JP3513662 B1 JP 3513662B1 JP 2003028483 A JP2003028483 A JP 2003028483A JP 2003028483 A JP2003028483 A JP 2003028483A JP 3513662 B1 JP3513662 B1 JP 3513662B1
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exhaust gas
cogeneration system
gas
fuel
combustion chamber
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JP2003028483A
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鐵夫 杉岡
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Individual
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Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/055Heaters or coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00Heat inputs
    • F02G2254/10Heat inputs by burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 スターリングエンジンを用いたコジェネレー
ションシステムにおいて、熱源エネルギを無駄なく利用
することができて、熱エネルギの利用に格段の優位性が
あるコジェネレーションシステムを提供する。 【解決手段】 燃焼室11と、燃焼室11に設けられ、
燃焼室11内部で燃焼されるバーナ装置5と、燃焼室1
1を取り囲んで設けられ、バーナ装置5の燃焼作用によ
って加熱される液媒が流通される液媒ジャケット21
と、ヒータ部3を有し、封入された作動流体をヒータ部
3で加熱することによって作動されるスターリングエン
ジン4とを備え、ヒータ部3が燃焼室11に設けられ、
バーナ装置5の燃焼作用によって液媒の加熱と同時に加
熱される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スターリングエン
ジンを用いたコジェネレーションシステムにおいて、熱
源エネルギを無駄なく利用することができて、熱エネル
ギの利用に格段の優位性があるコジェネレーションシス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スターリングエンジンを利用した
コジェネレーションシステムとして、例えば特許文献1
〜2に開示された技術が知られている。
【0003】特許文献1は、水素吸蔵ヒートポンプ装置
を、発電機付きのスターリングエンジンと組み合わせた
コジェネレーションシステムであって、スターリングエ
ンジンのヒータ部については、その燃焼ケースの上端壁
中央に、燃料を燃焼させてヒータ管内の作動ガスを加熱
するバーナを配置したり、燃焼ケースの上面壁に、外部
から導入された燃焼用空気をバーナの火炎口に向けて供
給する空気供給路を設けたりして構成されている。そし
てこのコジェネレーションシステムでは、100%の熱
入力に対し、そのまま捨てられるバーナ排熱が15%と
されている。
【0004】特許文献2は、スターリングサイクルとラ
ンキンサイクルの複合サイクルとし、この際、スターリ
ングエンジンによって低温蒸気を昇温させる圧縮機、さ
らには発電機を駆動するようにしたコジェネレーション
システムであって、スターリングエンジンのヒータ部に
ついては、熱を発生するバーナの燃焼運転により、空気
導入口からの導入空気を加熱し、この加熱空気によって
ヒータ部を加熱するとともに、加熱後の空気はこれから
空気導入口より導入される導入空気と熱交換させるよう
にしている。
【0005】
【特許文献1】特開平7−279758号公報(第3−
5頁、第1図、第6−8図)
【特許文献2】特開2000−213418号公報(第
3−5頁、第1図および第5図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術にあってはいずれも、スターリングエンジンのヒー
タ部を専用の加熱装置で加熱するようにし、このスター
リングエンジンの出力によって、コジェネレーションシ
ステムにおける発電を発電機で行うとともに、熱的利用
を、駆動機構を介して水素吸蔵ヒートポンプや圧縮機を
駆動して行うようになっており、特に熱的利用において
駆動機構を介して出力を取り出すように構成されてい
て、熱源の熱エネルギ利用において損失が大きく、有効
な熱利用を達成することができないという課題があっ
た。
【0007】本発明は上記従来の課題に鑑みて創案され
たものであって、スターリングエンジンを用いたコジェ
ネレーションシステムにおいて、熱源エネルギを無駄な
く利用することができて、熱エネルギの利用に格段の優
位性があるコジェネレーションシステムを提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかるコジェ
ネレーションシステムにあっては、燃焼室と、該燃焼室
に設けられ、該燃焼室内部で燃焼されて排ガスを発生す
バーナ装置と、上記燃焼室を取り囲んで設けられ、上
記バーナ装置の排ガスによって加熱される液媒が流通さ
れる液媒ジャケットと、上記バーナ装置と向かい合う配
置で上記燃焼室に設けられて該燃焼室内に発生する排ガ
スが吹き付けられるヒータ部を有し、封入された作動流
体を該ヒータ部で加熱することによって作動されるスタ
ーリングエンジンと、上記バーナ装置から上記ヒータ部
に流入して当該ヒータ部を加熱した排ガスを流出させる
排ガス流通経路と、該排ガス流通経路にその入口が接続
され、上記液媒ジャケットに排ガスを流通させるための
排ガス通路とを備え、上記バーナ装置の燃焼作用によっ
て生成される排ガスが、上記ヒータ部へと流入されてこ
れを加熱し、さらに上記排ガス流通経路を介して上記排
ガス通路へと流れ込んで液媒を加熱する順序で、液媒の
加熱と同時に該ヒータ部が加熱されることを特徴とす
る。
【0009】バーナ装置の燃焼で加熱される燃焼室内に
スターリングエンジンのヒータ部を設けるとともに、こ
の燃焼室を取り囲んで液媒ジャケットを設けて、バーナ
装置の燃焼作用によって生成される排ガスが、バーナ装
置と向かい合うスターリングエンジンのヒータ部に吹き
付けるように流入してこれを加熱し、さらに排ガス流通
経路を介して排ガス通路へと流れ込んで液媒ジャケット
の液媒を加熱する順序で、液媒の加熱と同時にヒータ部
を単一の燃焼室で加熱するようにしていて、これらヒー
タ部および熱的利用に用いられる液媒の両者を加熱する
にあたり、空間的にも時間的にも、そして機械的にも熱
を移動させる必要性はまったくなく、熱エネルギの損失
を生じさせることなく、バーナ装置の燃焼作用によって
これら両者を高い効率で加熱することができ、熱源エネ
ルギを無駄なく利用してコジェネレーションシステムを
運転することができる。
【0010】請求項2にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記ヒータ部を含む前記スターリング
エンジンを収容するケーシングが設けられ、該ケーシン
グが少なくとも部分的に前記燃焼室を区画形成すること
を特徴とする。
【0011】請求項3にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記スターリングエンジンには、その
出力軸に発電機が連結されることを特徴とする。
【0012】請求項4にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記液媒ジャケットには、加熱された
液媒を熱利用プロセスへ供給する供給装置が接続される
ことを特徴とする。
【0013】請求項5にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記燃焼室内には、熱を吸収し放出す
る蓄熱部材が設けられることを特徴とする。
【0014】請求項6にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記蓄熱部材は、これに前記バーナ装
置の燃焼火炎や該バーナ装置から噴出される排ガスを衝
突させるために、該バーナ装置と向かい合う位置に配置
されることを特徴とする。
【0015】請求項7にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記燃焼室には、該燃焼室内部に発生
する排ガスを、その流速を加速して該ヒータ部へ吹き付
ける絞り部が設けられることを特徴とする。
【0016】請求項8にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記スターリングエンジンは作動流体
を冷却するための再生器を有し、該再生器で作動流体を
冷却することで加熱された冷媒によって液媒を加熱する
ようにしたことを特徴とする。
【0017】請求項9にかかるコジェネレーションシス
テムにあっては、前記燃焼室には、その内部を開放する
開閉自在な扉が設けられることを特徴とする。
【0018】請求項10にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記扉には、前記バーナ装置が取り
付けられることを特徴とする。
【0019】請求項11にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記燃焼室には、取り外し可能な蓋
が設けられ、該蓋に前記スターリングエンジンのヒータ
部が取り付けられることを特徴とする。
【0020】請求項12にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置には燃料として、各
種のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃
棄物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらの混合物
が供給されることを特徴とする。
【0021】請求項13にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置には燃料として、各
種のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃
棄物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらを混合し
たものを原材料としこれに水を加えた水エマルジョン燃
料が供給されることを特徴とする。
【0022】請求項14にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記水エマルジョン燃料は前記バー
ナ装置へ燃料製造装置から供給され、この燃料製造装置
は、撹拌装置を有して、前記原材料、水および界面活性
剤を撹拌混合することで混合液を作成し貯留する混合タ
ンクと、該混合タンクから供給される混合液を乳化させ
る乳化装置と、該乳化装置から供給される混合液の水分
子をイオン化させるイオン化装置と、混合液を上記混合
タンクから上記乳化装置および上記イオン化装置を介し
て該混合タンクへ循環させるポンプとを備えることを特
徴とする。
【0023】請求項15にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置には、他のプロセス
で生成された排ガスを再燃焼処理するために、他のプロ
セスの排ガス系が接続されることを特徴とする。
【0024】請求項16にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記排ガス系は2系統の配管から構
成され、一方の配管は前記バーナ装置に直接接続される
とともに、他方の配管は、排ガスから煤塵を除去する除
去装置を介して該バーナ装置に接続されることを特徴と
する。
【0025】請求項17にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置には燃焼用ガスとし
て、純酸素ガスもしくは酸素リッチなガスが供給される
ことを特徴とする。
【0026】請求項18にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置には燃料として、酸
素と水素の混合ガスが供給されることを特徴とする。
【0027】請求項19にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置は、点火装置と、噴
出端から燃料と一次ガスを個別に噴出して該噴出端外方
でこれらを混合させるノズルと、混合状態の燃料と一次
ガスに旋回作用を生じさせて混合を促進するために、こ
れらに二次ガスを吹き込む二次ガス供給系と、旋回され
る混合状態のガスおよび燃料を流通させつつ、燃料をガ
ス化させるガス化通路と、燃料に着火・燃焼を起こさせ
るために、ガス化通路の出口に酸化ガスを供給する酸化
ガス供給通路とを備えることを特徴とする。
【0028】請求項20にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナ装置は前記ノズルの噴出
端に、内筒およびこれを取り囲む外筒からなる二重筒体
構造を有し、前記ガス化通路は内筒内に区画形成され、
前記酸化ガス供給通路は外筒内に区画形成されることを
特徴とする。
【0029】請求項21にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記排ガス系には、排ガスを加熱す
る加熱装置が設けられていることを特徴とする。
【0030】請求項22にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記加熱装置は、排ガスが流通され
る燃焼用チャンバと、該燃焼用チャンバ内に設けられ、
排ガスを加熱するために燃焼されるバーナとを備えるこ
とを特徴とする。
【0031】請求項23にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナには燃料として、各種の
バージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄
物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらの混合物が
供給されることを特徴とする。
【0032】請求項24にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナには燃料として、各種の
バージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄
物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらを混合した
ものを原材料としこれに水を加えた水エマルジョン燃料
が供給されることを特徴とする。
【0033】請求項25にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナには燃焼用ガスとして、
純酸素ガスもしくは酸素リッチなガスが供給されること
を特徴とする。
【0034】請求項26にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記バーナには燃料として、酸素と
水素の混合ガスが供給されることを特徴とする。
【0035】請求項27にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記加熱装置には、ヒータ部が前記
燃焼用チャンバ内に配置され、前記バーナの燃焼作用で
該ヒータ部が加熱されて作動されるスターリングエンジ
ンが設けられ、該スターリングエンジンには、その出力
軸に発電機が連結されることを特徴とする。
【0036】請求項28にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記燃焼用チャンバ内には、該燃焼
用チャンバ内部に流通する排ガスを、その流速を加速し
て該ヒータ部へ吹き付ける絞り部材が設けられることを
特徴とする。
【0037】請求項29にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記加熱装置には、取り外し可能な
蓋が設けられ、該蓋に前記スターリングエンジンのヒー
タ部が取り付けられることを特徴とする。
【0038】請求項30にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記排ガス系には、排ガスを加熱す
る加熱プラントが設けられ、該加熱プラントは複数の加
熱装置が配管を介して直列接続されて構成されることを
特徴とする。
【0039】請求項31にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記加熱プラントは、複数の加熱装
置を直列接続する配管に加えて、これら加熱装置を個別
にバイパスするバイパス配管を備えていることを特徴と
する。
【0040】請求項32にかかるコジェネレーションシ
ステムにあっては、前記加熱装置には、ヒータ部が加熱
されて作動されるスターリングエンジンが設けられ、該
スターリングエンジンには、その出力軸に発電機が連結
されることを特徴とする。
【0041】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかるコジェネ
レーションシステムの好適な一実施形態を、添付図面を
参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるコジェネ
レーションシステム1は図1に示すように、排ガスで液
媒、例えば水を加熱して熱エネルギを取り出すボイラ2
と、ヒータ部3を有し、封入された作動流体をこのヒー
タ部3で加熱することによって作動されるスターリング
エンジン4と、燃焼作用、すなわち燃焼火炎や火炎輻射
熱、さらには生成される排ガスによって、これらボイラ
2やスターリングエンジン4のヒータ部3に、熱源とし
て熱エネルギを供給するバーナ装置5とから主に構成さ
れる。スターリングエンジン4には、その出力軸6に発
電機7が連結され、ヒータ部3を加熱した熱エネルギが
電力に変換されて出力される。
【0042】これらスターリングエンジン4と発電機7
は架台8を介して、またボイラ2は固定用脚部9を介し
て、フレーム10上に横置きで搭載される。バーナ装置
5も水平横向きに設置される。これらは、縦置きで配置
してもよいことはもちろんである。
【0043】ボイラ2は、その内部でバーナ装置5が燃
焼される中空の燃焼室11を区画形成する内胴12と、
内胴12の外側を取り囲んで設けられ、ボイラ2の外殻
を形成する外胴13と、これら外胴13および内胴12
の左右両端に設けられ、燃焼室11を密閉する左右一対
の端板14,15とを備える。バーナ装置5とスターリ
ングエンジン4とはボイラ2の左右両側にこれを挟んで
配置される。バーナ装置5は左側の端板14に、またス
ターリングエンジン4のヒータ部3は右側の端板15に
取り付けられ、これによりこれらバーナ装置5とヒータ
部3とは互いに向かい合う配置で、ともに燃焼室11内
に配置され、ヒータ部3はバーナ装置5の燃焼作用によ
って加熱されるようになっている。
【0044】ボイラ2について詳述すると、外胴13
は、左側のバーナ装置5側が大きな口径の大径部13a
として、右側のスターリングエンジン4側が段違いに小
さな口径の小径部13bとして、これらが一体に形成さ
れる。大径部13aには、排ガスを吸引する排ガス処理
誘引ファンを有する排気ダクト16に接続されて、排ガ
スを排ガス処理プロセスに向かって排出する排出口17
が設けられる。大径部13aと小径部13bとの間の段
差壁部13cには、後述する蓄熱部材27に蓄えられる
熱を利用して、給液設備からポンプでボイラ2に供給さ
れる液媒をあらかじめ加熱する予熱用液路19が設けら
れる。
【0045】他方、内胴12は、外胴13の大径部13
aに位置させて設けられる大径部12aと、外胴13の
小径部13bに位置させて設けられ、ヒータ部3の先端
側を取り囲むダクト状の小径部12bとから構成され
る。これら大径部12aと小径部12bとは、別体で形
成される。
【0046】特に、大径部12aの右側端部には、その
口径を小径部12bに向かって順次狭めることによって
絞り部としてのコーン部12cが形成されるとともに、
このコーン部12c内に小径部12bの左側端部が挿入
されて両者が互いに連通され、これにより燃焼室11内
に発生する排ガスを、その流速をバーナ装置5側からヒ
ータ部3側に向かって加速してヒータ部3へ吹き付ける
ようになっている。コーン部12cについては、大径部
12aの口径を一定とし、小径部12bの左側端部の口
径を大径部12aに向かって順次広げることによって形
成するようにしても良い。内胴12の小径部12bの周
囲には、右側の端板15および外胴13の小径部13b
との間に、コーン部12cを介してバーナ装置5からヒ
ータ部3に流入した排ガスを流出させる環状の排ガス流
通経路20が形成される。
【0047】外胴13の大径部13aと内胴12の大径
部12aとの間には、燃焼室11を取り囲んで、バーナ
装置5の燃焼作用による燃焼室11内部からの放熱およ
び排ガスよって加熱される液媒が流通される液媒ジャケ
ット21が設けられるとともに、液媒ジャケット21に
排ガスを流通させるための排ガス通路22が形成され
る。液媒ジャケット21は、その入口に予熱用液路19
が接続されるとともに、また加熱された液媒を熱利用プ
ロセスへ供給する供給装置として、気液分離器23が接
続される。気液分離器23は、液媒ジャケット21内の
液媒の蒸気分を分離して熱利用プロセスに送り出すとと
もに、液分を高温液媒としてこれも熱利用プロセスに送
り出す。
【0048】従って、液媒は、給液設備から予熱用液路
19を経て液媒ジャケット21へ供給され加熱された
後、蒸気分と高温液媒とが気液分離器23を介して各種
の熱利用プロセスへ供給されるようになっている。な
お、スターリングエンジン4には周知のように、作動流
体を冷却する再生器が備えられており、この再生器には
作動流体と熱交換されて加熱される水などの冷媒が供給
される。そこで、加熱された冷媒が流通される配管に三
方切換弁を介して2つの配管を接続し、一方の配管は熱
交換器を介して予熱用液路19と接続し、また他方の配
管は熱利用プロセスへ接続するようにして、三方切換弁
を操作することにより再生器で加熱された冷媒で液媒を
予熱したり、またこの冷媒を熱利用プロセスで利用する
ようにすれば、スターリングエンジン4からの排熱も有
効利用することができる。また、液媒ジャケット21に
はドレンを排出するドレン管24が接続されている。
【0049】他方、排ガス通路22は、その入口がヒー
タ部3を加熱した排ガスを流出させる排ガス流通経路2
0に接続されるとともに、出口は外胴大径部13aの排
出口17に接続される。排ガス通路22の途中には燃焼
室11に向かって分岐させて、バーナ装置5の燃焼火炎
のドラフトによって排ガスの一部を燃焼室11に還流さ
せる還流通路25が設けられる。従って、バーナ装置5
の燃焼によって生成される排ガスは、コーン部12cで
加速されてヒータ部3へと流入されてこれを加熱し、こ
れによってスターリングエンジン4を作動させるととも
に、さらに排ガス流通経路20を介して排ガス通路22
へと流れ込んで液媒を加熱し、その一部は燃焼室11に
戻されて再燃焼されるとともに、残りは排出口17から
排ガス処理プロセスへ送られ、この処理プロセスで処理
されて系外に排出されるようになっている。
【0050】さらにボイラ2には、バーナ装置5の燃焼
熱を吸収し輻射熱を放出する蓄熱体26,27が適宜箇
所に設けられる。これら蓄熱体26,27のうち、特に
燃焼室11内に設置されるものは、バーナ装置5の燃焼
火炎に対する耐火性、並びに燃焼反応に伴って生成され
得る煤塵やアッシュなどによる腐食の進行を抑制する耐
食性を有する素材で形成される。なお、内胴小径部12
bも耐食性の素材で形成される。本実施形態にあって
は、燃焼室11内には、バーナ装置5の燃焼火炎やこれ
より噴出される排ガスと衝突させるために、コーン部1
2cよりもバーナ装置5側に当該バーナ装置5と向かい
合う配置で設置型の蓄熱体26が設けられるとともに、
燃焼室11に面する内胴大径部12aの内面や左側端板
14の内面、さらには段差壁部13cの内面には、交換
可能に貼り付けられる貼り付け型の蓄熱体27が設けら
れる。
【0051】設置型の蓄熱体26は、バーナ装置5から
の排ガスの流れを妨げないように、通孔を有するチェッ
カー煉瓦で構成される。この蓄熱体26は、燃焼室11
内に固定された取り付け台28上に交換可能に着脱自在
に取り付けられる。これら蓄熱体26,27は、バーナ
装置5の燃作用によって加熱されて蓄熱し、これにより
燃焼室11内の温度変動を抑制するとともに、これより
放出される輻射熱で液媒ジャケット21や予熱用液路1
9の液媒を加熱する。
【0052】そして本実施形態のコジェネレーションシ
ステム1は、バーナ装置5が燃焼室11内で燃焼動作さ
れると、その燃焼作用に伴う燃焼火炎や輻射熱、また排
ガスによって、スターリングエンジン4のヒータ部3を
加熱することができるとともに、さらに排ガスが排ガス
流通経路20を介して排ガス通路22に流れ込むことよ
ってボイラ2の液媒も加熱することができ、空間的にも
時間的にも熱の移動・搬送を行うことなく、同時に電・
熱を発生させることができるものである。
【0053】さらに、本実施形態にあっては、バーナ装
置5が取り付けられた左側の端板14は、ボイラ2に対
しヒンジで取り付けられて、開閉自在な扉として構成さ
れ、これにより燃焼室11を開放してその内部に堆積し
た煤塵の除去など、内部のメンテナンスを行えるととも
に、扉の開放に伴って燃焼室11外部に引き出されるバ
ーナ装置5の保守・点検も行えるようになっている。
【0054】他方、ヒータ部3が取り付けられた右側の
端板15は、外胴小径部13bに対し、締結手段によっ
て取り外し可能な蓋として構成される。そしてまた、ス
ターリングエンジン4等を搭載する架台8はフレーム1
0に対しスライドレール29を介してスライド自在に設
けられ、端板15を外胴小径部13bから取り外すとと
もに架台8をスライドさせることで、ヒータ部3を燃焼
室11内から引き出してヒータ部3のメンテナンスを行
うことができるようになっている。
【0055】次に、本実施形態に採用されるバーナ装置
5について、図2〜図5を参照して説明する。このバー
ナ装置5は本出願の発明者によって開発された、いわゆ
る二流体噴霧式のもの(特願2002−382741号
参照)で、直管で形成され燃料を供給する燃料供給管3
0およびこの燃料供給管30の外側にこれを取り囲んで
設けられ空気などの一次ガスを供給するガス供給管31
からなる二重管32と、二重管32の先端に取り付けら
れ、燃料供給管30およびガス供給管32を介して供給
される燃料および一次ガスを噴出端から個別に噴出し
て、噴出端外方でこれらを混合させるノズル33と、断
面円形の内筒34およびこれを取り囲む断面円形の外筒
35とから構成され、ノズル33の前方に設けられて火
炎出口となる二重筒体36と、空気などの二次ガスを吸
引して供給する低燃焼時用の小風量ファン37および高
燃焼時用の大風量ファン38と、点火装置39と、点火
から燃焼および消火までをコントロールする制御装置5
1とから構成される。
【0056】燃料供給管30はその先端がノズル33に
連結されるとともに、基端側には、低燃焼時の燃料供給
を制御する燃料用電磁弁40と、高燃焼時の燃料供給量
を制御する開度調整可能な燃料用電動弁41とが設けら
れ、燃料は、これら電磁弁40もしくは電動弁41のい
ずれかを介して燃料供給管30に導入されて、ノズル3
3から高圧で噴出されるようになっている。ガス供給管
31はその先端がノズル33に連結されるとともに、基
端側には、低燃焼時に一次ガスの供給を制御するガス用
電磁弁42と、高燃焼時に一次ガスの供給量を制御する
開度調整可能なガス用電動弁43とが設けられ、一次ガ
スも、これら電磁弁42もしくは電動弁43のいずれか
を介してガス供給管31に導入されて、ノズル33から
高圧で噴出されるようになっている。
【0057】二重管32の先端に取り付けられるノズル
33は図4および図5に示すように、燃料供給管30に
連結される中空スリーブ状のノズルボディ110と、こ
のノズルボディ110を取り囲んで設けられ、ガス供給
管31に連結される中空スリーブ状のノズルカバー11
1とから主に構成される。ノズルボディ110は、基端
側から先端側に向かって順次、燃料供給管30に螺着さ
れる連結部112と、この連結部112よりも大径に形
成された第1環状部113と、連結部112よりも小径
に形成された軸状部114と、軸状部114よりも大径
でかつ第1環状部113よりも小径に形成された第2環
状部115と、第2環状部115からさらに突出させて
形成された細軸部116とから構成される。
【0058】第1環状部113の周囲には、ノズルカバ
ー111に螺着されるネジ部が形成されるとともに、そ
の周方向に沿って適宜間隔を隔てて、ノズルボディ11
0の軸に対し傾斜させてスリット117が形成される。
第2環状部115には、その先端側に形成された錐体面
周囲に第1環状部113と同様に、その周方向に沿って
適宜間隔を隔てて、ノズルボディ110の軸に対し傾斜
させてスリット118が形成される。またノズルボディ
110の内部には、連結部112に連結された燃料供給
管30から導入される燃料を、ノズルボディ110の先
端である細軸部116から噴出させるために、連結部1
12から細軸部116に向かって一連に燃料噴出通路1
19が形成される。この燃料噴出通路119は、相当の
噴出圧力で燃料を噴出させるために、連結部112から
細軸部116に向かうに従ってその口径が次第に狭めら
れて形成される。
【0059】他方、ノズルカバー111は、基端側から
先端側に向かって順次、内周がノズルボディ110の第
1環状部113に螺着されとともに、外周がガス供給管
31に螺着され、ノズルボディ110の軸状部114と
の間に環状の隙間を形成する結合部120と、結合部1
20よりも内径が小さく形成され、軸状部114との間
に狭い隙間を形成する中間部121と、ほぼノズルボデ
ィ110の第2環状部115の外形輪郭に沿って先端へ
向かって窄められて錐体状に形成され、細軸部116回
りにガス噴出室122を区画形成するとともに、さらに
尖端に、細軸部116が挿入されかつガス噴出室122
と連通されて、燃料および一次ガスが噴出される噴出口
123が形成された噴出部124とから構成される。
【0060】結合部120は、第1環状部113の外周
面と密接されて、スリット117との間に流通する一次
ガスに旋回流を生じさせる。中間部121は、軸状部1
14との間で絞りを構成して、流通する一次ガスの圧力
を上昇させる。さらに噴出部124は、第2環状部11
5の錐体面と密接されて、スリット118との間に流通
する一次ガスの旋回流を強める。そしてこのノズル33
は例えば、ノズルカバー111にノズルボディ110を
挿入して両者を締結し、次いでノズルボディ110を燃
料供給管30に締結し、最後にノズルカバー111をガ
ス供給管31に締結することで組み立てられる。
【0061】そして組み立てられたノズルカバー111
とノズルボディ110との間には、ガス供給管31から
噴出口123にわたって一連にガス通路125が形成さ
れ、このガス通路125を流通する一次ガスは、第1環
状部113のスリット117により旋回流とされ、中間
部121で絞られてその圧力が高められ、第2環状部1
15のスリット118によって旋回流がさらに強めら
れ、そして最終的に、ノズルボディ110の細軸部11
6から噴出される燃料とは別に、ガス噴出室122より
高速旋回せん断気流として噴出口123から噴出され、
ノズル33の外方においてノズル33から噴出された燃
料を霧化・微細化しつつ、当該燃料と相流で混合される
ようになっている。
【0062】このように燃料と一次ガスを噴出して混合
するノズル33先端には、これを取り囲んで円筒状のウ
インドボックス45が設けられる。ウインドウボックス
45には、その接線方向から連結されるダクト46を介
して、インバータ制御される大風量ファン38が接続さ
れ、この大風量ファン38によって吸引された二次ガス
が導入されるようになっている。これら大風量ファン3
8、ダクト46およびウインドボックス45は、混合状
態の燃料と一次ガスに旋回作用を生じさせて混合を促進
する機能を発揮する。そしてこの二次ガスの吹き込みに
よって、ノズル33から噴出された燃料と一次ガスとを
高速で旋回させ、燃料をさらに超微細化するとともに両
者をさらに効果的に混合するようになっている。
【0063】さらに、二重筒体36はこのウインドボッ
クス45に、二重管32とは反対側から取り付けられ
る。二重筒体36の内筒34は、旋回される混合状態の
ガスおよび燃料を流通させつつ、燃料をガス化させるガ
ス化通路として機能する。外筒35は、燃料に着火・燃
焼を起こさせるために、外筒35よりも外方へ突出され
た内筒34の出口へ向かって酸化ガスを供給する酸化ガ
ス供給通路として機能する。この実施形態にあっては、
外筒35はウインドボックス45に連通され、外筒35
内には、ウインドボックス45に導入された二次ガスの
一部が流通されるようになっていて、この二次ガスを酸
化ガスとして用いる構造となっている。なお、燃料供給
管30には、ノズル33から噴出された後にガス化され
る液状燃料に限らず、当初からガス状の燃料を供給して
ノズル33から噴出させるようにしても良いことはもち
ろんである。
【0064】点火装置39は、二重管32と平行にノズ
ルの噴出端に達するように設けられたパイロットバーナ
47に、イグニッション方式で点火するようになってい
る。すなわち、点火用トランス48にケーブル接続した
点火用電極49を放電させて、パイロットバーナ47か
ら噴出される燃料ガスに点火するようにし、これによっ
てノズル33から噴出された燃料に着火するようになっ
ている。上記小風量ファン37は、ノズル33よりも後
方位置に接続され、この着火から低燃焼状態の間で小風
量の二次ガスを供給するようになっている。燃料ガスに
代えて、軽質油を用いたり、これら両者を同時に併用す
るようにしてもよい。さらに、このバーナ装置5には、
異常時には警報を発し、また制御装置51に異常状態信
号を送出して自動停止させる燃焼確認センサとして、フ
レームセンサ50が設けられる。
【0065】このバーナ装置5の運転動作について説明
すると、点火装置39に点火し、まず燃料用電磁弁40
およびガス用電磁弁42を開いて、これらから供給され
る燃料および一次ガスを燃料供給管30およびガス供給
管31を介してノズル33の噴出端から噴出させるとと
もに、小風量ファン37を作動して少量の二次ガスを送
り込み、これにより着火して低燃焼させる。
【0066】その後、高燃焼状態に移行させるには、燃
料用電動弁41およびガス用電動弁43を徐々に開いて
いくとともに、大風量ファン38により導入風量を増加
させる。これによりノズル33から噴出される燃料およ
び一次ガスを二次ガスとともに高速旋回させて燃料を超
微細化させながら効率よく混合し、内筒34へと送り込
んで燃料のガス化を促進させる。このとき、二次ガスの
一部は旋回状態で外筒35内へと送り込まれ、この外筒
35へ送り込まれた二次ガスは、二重筒体36の出口か
ら外部へ向かって旋回状態で吹き出される。
【0067】外筒35から吹き出された二次ガスは、内
筒34の出口でガス化した燃料と混合されて着火燃焼が
起こり、これにより安定的に完全燃焼する高燃焼状態を
得ることができるようになっている。特に、燃料に水分
が含まれる場合には、内筒34内で水性ガス化反応を誘
発させることができ、内筒34出口で外筒35からの二
次ガスと酸化反応を起こして、爆発的な燃焼状態を生じ
させることができる。この高燃焼状態では、開度調整可
能な電動弁41,43およびインバータ制御されて風量
調整可能な大風量ファン38により、無段階ターンダウ
ン制御が行えるようになっている。
【0068】このバーナ装置5には、灯油、重油、植物
油、鉱油などを含む、あらゆる種類の燃料を使用するこ
とができるとともに、バージン油のみならず、廃油、高
含水油、液状廃棄物、廃プラスチックの油化オイル、竹
木酢乾留液などのバイオマス燃料、さらには排ガスなど
のガス状廃棄物、また固形廃棄物やバイオマスを微粒化
・粉体化して液状物に混入させたもの、そしてこれらの
混合物、そしてまたこれらを原材料としてこれに水を混
入して製造される水エマルジョン燃料であっても使用で
きる。水は汚水であっても良い。
【0069】特に、水エマルジョン燃料の場合、バーナ
装置5における水性ガス化反応により高効率かつ排ガス
を清浄化できる完全燃焼を達成することができる。ま
た、バーナ装置5へ供給するガスとしては、空気はもち
ろんのこと、空気に代えて可燃性ガスを供給してもよ
く、またこのバーナ装置5の良好な燃焼作用によって混
入物を高温で熱分解させることができるので、排ガスな
どを供給して再燃焼させることができる。さらに、上記
ノズル33の構造により、低粘度の燃料はもちろんのこ
と、高粘度の燃料であっても使用することができる。
【0070】また燃料として、酸素と水素の混合ガスを
供給して燃焼させるようにして、超高温で有害成分が全
く発生しない、排ガスがゼロの燃焼を行わせてもよい。
また、純酸素もしくは酸素リッチのガスを燃焼用ガスと
してバーナ装置5に供給して、これを単独、もしくは他
のものと混合させて、高温で低NOxの燃焼を行わせる
ようにしてもよい。酸素と水素の混合ガスの場合も、他
のものと混合して燃焼させるようにしても良い。
【0071】上記バーナ装置5に供給されて燃焼される
水エマルジョン燃料およびその製造装置62について、
図6を参照して説明する。この水エマルジョン燃料およ
びその製造装置62も本件発明の発明者によって開発さ
れたもの(特願2001−282360号参照)で、
油、例えば廃油を貯蔵する油タンク52と、水道管を開
度調節可能に開閉して水道水を供給する給水バルブ53
と、乳化を促進するあるいは安定化させる界面活性剤を
貯蔵する助剤タンクと、調整弁付きの配管を介してこれ
ら油タンク52および助剤タンクと接続され、これらか
らそれぞれ廃油と界面活性剤が供給されるとともに、給
水バルブ53から水道水が給水され、これらの混合液を
貯留する混合タンク55と、混合タンク55に設けら
れ、これら廃油等を撹拌混合して混合液を作成する攪拌
機56と、混合タンク55から供給される混合液を、水
撃作用を利用して破砕しかつ水晶に接触させるようにし
て、混合液のクラスタを微細化して乳化を促進する乳化
装置57と、磁力線が交錯する磁場を生成し、乳化装置
57から供給される混合液の水分子をイオン化させるイ
オン化装置58と、混合タンク55、乳化装置57、並
びにイオン化装置58を順次閉ループで接続する配管を
介して、混合液を混合タンク55から吸引して再度混合
タンク55へ戻すように循環させるポンプ59と、燃料
の製造プロセスを運転制御する自動制御装置54とから
構成される。
【0072】水エマルジョン燃料を製造するときには、
廃油と水道水を1:1の比率で、かつ界面活性剤を全量
の0.1〜0.7%程度の量となるように計量してこれ
らを混合タンク55に投入し、攪拌機56で撹拌しなが
ら、この混合液をポンプ59で混合タンク55から圧送
して循環させ、これにより混合液を乳化装置57および
イオン化装置58に複数回通して処理することによっ
て、長期間にわたって安定な水エマルジョン燃料を製造
することができる。このような燃料製造のプロセスは、
自動制御装置54によって自動制御される。
【0073】製造した水エマルジョン燃料は、ポンプ5
9の吐出側(乳化装置側)を、リザーブタンク60側に
切り替えて、当該リザーブタンク60内に貯留する。こ
のリザーブタンク60は、給油ポンプ61を備えた配管
を介してバーナ装置5の燃料供給管30と接続され、給
油ポンプ61は、製造された水エマルジョン燃料をバー
ナ装置5に継続的に供給するとともに、余剰分がリザー
ブタンク60に戻されるようになっている。
【0074】なお、界面活性剤は、混合タンク55とポ
ンプ59との間にその添加装置を備えて、この添加装置
から混合液に添加してもよい。また、水の混合タンク5
5への供給についても、貯水タンクを備えて、この貯水
タンクから供給するようにしてもよい。以上の説明で
は、廃油と水道水の比率を1:1として説明したが、総
量の90%程度まで水を加えるようにしてもよい。以上
のプロセスによって製造された水エマルジョン燃料は、
常温で気化しにくく、高引火点であるので、安全性が高
く、運搬・貯蔵も容易である。
【0075】以上説明した本実施形態の水エマルジョン
燃料の製造装置62は、外部動力を必要としない乳化装
置57や磁場を生成するイオン化装置58、その他はポ
ンプ59やタンク52,24,55,60、配管などの
簡単な構成であり、容易かつ低コストで水エマルジョン
燃料を製造することができる。
【0076】さらに、本実施形態にあっては、バーナ装
置5には二次ガスとして、他のプロセスで発生した排ガ
スが供給されるようになっていて、バーナ装置5の大風
量ファン38には、他のプロセスからの排ガス系63が
接続される。この排ガスは上述したように、バーナ装置
5のノズル33近傍の旋回流を増速させつつこれらに混
入されるとともに、また外筒35からも吹き出され、こ
れにより排ガスは再燃焼処理される。
【0077】排ガス系63は、煤塵などの異物を多量に
含む排ガスを流通させるための第1排ガス配管64と、
異物の量が少ない排ガスを流通させるための第2排ガス
配管65の2系統から構成され、第2排ガス配管65は
大風量ファン38に直接接続される一方で、第1排ガス
配管64は、排気ダクト16に流通される排ガスとの間
で熱交換を行う熱交換器66を経由して、大風量ファン
38に接続される。熱交換器66は排気ダクト16と第
1排ガス配管64との間に設けられるとともに、この熱
交換器66には、第1排ガス配管64内を流通する排ガ
スから異物を除去する除去装置として、集塵機が内蔵さ
れる。また第2排ガス配管65のファン38入口側およ
び第1排ガス配管64の熱交換器66入口側および出口
側にはそれぞれ、排ガス配管64,65を択一的に切り
換えるための3つの開閉弁67〜69が設けられる。
【0078】第1排ガス配管64に排ガスが流通される
場合には、第2排ガス配管65の第1開閉弁67が閉じ
られると同時に、熱交換器66側の第2開閉弁68およ
び第3開閉弁69が開放され、他方、第2排ガス配管6
5に排ガスが流通される場合には、第1開閉弁67が開
放されると同時に、第2および第3開閉弁68,69が
閉じられて、これにより排気系63から排ガスが大風量
ファン38によって吸引されるようになっている。排気
ダクト16には、熱交換器66の出口圧力を制御して燃
焼室11内圧力を調製する調整弁70が設けられる。
【0079】以上説明した本実施形態にかかるコージェ
ネレーションシステム1の作用について説明すると、運
転を開始するにあたっては、バーナ装置5を点火すると
ともに、このバーナ装置5に燃料製造装置62から燃料
を供給し、また排ガス系63から二次ガスとして排ガス
を供給して、これによりバーナ装置5を、低燃焼から高
燃焼状態へと移行させる。このバーナ装置5の燃焼作用
により、蓄熱体26,27へ蓄熱させるとともに、排ガ
スをボイラ2内に循環させつつ流通させ、ヒータ部3お
よび液媒を加熱する。そして、ヒータ部3が設定温度に
達したことでスターリングエンジン4が起動されて発電
機7による発電を開始することができるとともに、加熱
された液媒は気液分離器23から熱利用プロセスへと供
給され、さまざまに利用することができる。
【0080】ところで、本実施形態にかかるコジェネレ
ーションシステム1にあっては、バーナ装置5の燃焼で
加熱される燃焼室11内にスターリングエンジン4のヒ
ータ部3を設けるとともに、この燃焼室11を取り囲ん
で液媒ジャケット21を設けて、バーナ装置5の燃焼作
用によって生成される排ガスが、バーナ装置5と向かい
合うスターリングエンジン4のヒータ部3に吹き付ける
ように流入してこれを加熱し、さらに排ガス流通経路2
0を介して排ガス通路22へと流れ込んで液媒ジャケッ
ト21の液媒を加熱する順序で、液媒の加熱と同時にヒ
ータ部3を単一の燃焼室11で加熱するようにしたの
で、これらヒータ部3および熱的利用に用いられる液媒
の両者を加熱するにあたり、空間的にも時間的にも、そ
して機械的にも熱を移動させる必要性はまったくなく、
熱エネルギの損失を生じさせることなく、バーナ装置5
の燃焼作用によってこれら両者を高い効率で加熱するこ
とができ、熱源エネルギを無駄なく利用してコジェネレ
ーションシステム1を運転することができる。
【0081】またこのように熱の利用効率が高いととも
に、ボイラ2およびスターリングエンジン4の一体化に
より装置をコンパクトに構成でき、さらにはこれらボイ
ラ2およびスターリングエンジン4が有する熱源を問わ
ないという特性により、少量で多種多様な廃棄物であっ
ても、これらを一挙にボイラ2およびスターリングエン
ジン4の燃料として用いて必要なエネルギを発生させる
ことができ、特に地域分散型のコジェネレーションシス
テムとして優れた性能を発揮させることができる。
【0082】そして、スターリングエンジン4で発電機
7を駆動することによって、コジェネレーションにおけ
る発電作用を得ることができるとともに、加熱された液
媒を熱利用プロセスへ供給して、コジェネレーションに
おける熱エネルギ利用を確保することができる。燃焼室
11内に、熱を吸収し放出する蓄熱体26,27を設け
たので、燃焼室11内の温度変動を抑制でき、ヒータ部
3および液媒を一定温度で安定的に加熱することができ
る。蓄熱体26を、バーナ装置5と向かい合う位置に配
置して、これにバーナ装置5の燃焼火炎やバーナ装置5
から噴出される排ガスを衝突させるようにしたので、バ
ーナ装置5の燃焼作用による最高温度で蓄熱体26に蓄
熱させることができ、バーナ装置5の燃焼エネルギを最
大限にヒータ部3や液媒の加熱に用いることができる。
【0083】ヒータ部3に対して設けたコーン部12c
により、単一の燃焼室11内で液媒とヒータ部3を同時
に加熱するようにしているにもかかわらず、ヒータ部3
に対して排ガスを確実かつ集中的に供給することがで
き、効率良くヒータ部3を加熱することができて、作動
温度が750〜800℃以上のスターリングエンジン4
の高効率な作動を保証することができる。また、スター
リングエンジン4の再生器で作動流体を冷却することで
加熱された冷媒によって液媒を加熱したり、この冷媒を
熱利用プロセスへ供給するようにしたので、バーナ装置
5の燃焼熱の一部であるスターリングエンジン4からの
排熱も有効に活用することができ、バーナ装置5の燃焼
エネルギを無駄なく利用することができる。
【0084】扉として機能する左側の端板14により、
燃焼室11内を開放することができ、燃焼室11内に堆
積し得る煤塵の清掃など、メンテナンス作業を容易に実
施することができる。またこの端板14にバーナ装置5
を取り付けたので、端板14の開放とともにバーナ装置
5を燃焼室11外方へ移動させることができ、バーナ装
置5のメンテナンスも容易に行うことができる。他方、
蓋として機能する右側の端板15に、スターリングエン
ジン4のヒータ部3を取り付けたので、端板15を取り
外すことでヒータ部3を燃焼室11外方に露出させるこ
とが可能で、ヒータ部3に対するメンテナンスも容易に
実施することができる。
【0085】バーナ装置5に供給する燃料として、各種
のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄
物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらの混合物を
用いるようにしていて、通常用いられる化石油のほか、
植物由来の油、鉱石油などを使用するだけでなく、特に
外燃機関であるボイラ2やスターリングエンジン4の利
点である燃料を問わないという特性から、廃棄物を燃料
として使用する構成としたので、廃棄物の再資源化を促
進してその減容化を図ることができ、環境保全に貢献す
ることができる。
【0086】また、バーナ装置5に供給する燃料とし
て、各種のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固
体状廃棄物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらを
混合したものを原材料としこれに水を加えた水エマルジ
ョン燃料を使用する構成としたので、さまざまなものを
原材料として混入しても、高い燃焼作用を発揮するとい
う水エマルジョン燃料の優位性と、ボイラ2およびスタ
ーリングエンジン4の上記特性とによって、産業廃棄物
の減容化・再資源化をさらに促進することができる。
【0087】また、燃料製造装置は、撹拌機56付き混
合タンク55や、乳化装置57、イオン化装置58、ポ
ンプ59という簡単な装置構成で安価に水エマルジョン
燃料を製造することができる。
【0088】バーナ装置5に排ガスを供給して再燃焼処
理させることにより、ガス状廃棄物である排ガスの性状
をクリーンなものにすることができる。またバーナ装置
5に排ガスを供給する排ガス系63を第1および第2排
ガス配管64,65の2系統で構成し、第2排ガス配管
65はバーナ装置5に直接接続するとともに、第1排ガ
ス配管64は、排ガスから煤塵を除去する集塵機を介し
てバーナ装置5に接続するようにしたので、煤塵を多量
に含む排ガスはその煤塵を集塵機で除去した上でバーナ
装置5に供給することができ、バーナ装置5の作動の信
頼性を向上することができる。
【0089】バーナ装置5には燃焼用ガスとして、純酸
素ガスもしくは酸素リッチなガスを供給するようにして
もよく、このようにすれば低NOx燃焼を確保すること
ができる。また、バーナ装置5には燃料として、酸素と
水素の混合ガスを供給するようにしてもよく、このよう
にすれば有害成分をまったく発生させない、排ガスがゼ
ロの完全なクリーン燃焼を確保することが可能となる。
これらガスには他のものを混合して燃焼させても良いこ
とはもちろんである。
【0090】さらに、ボイラ2やヒータ部3を加熱する
バーナ装置5については、噴出端から燃料と一次ガスを
個別に噴出して噴出端外方でこれらを混合させるノズル
33と、混合状態の燃料と一次ガスに旋回作用を生じさ
せて混合を促進するために、これらに二次ガスを吹き込
むウインドボックス45やファン38、ダクト46と、
旋回される混合状態のガスおよび燃料を流通させつつ、
燃料をガス化させるガス化通路となる内筒34と、燃料
に着火・燃焼を起こさせるために、内筒34の出口に酸
化ガスを供給する酸化ガス通路となる外筒35とを備え
て構成したので、廃棄物を燃料としたり、廃棄物を含む
水エマルジョン燃料を使用しても、完全燃焼させること
が可能である。
【0091】殊に、水エマルジョン燃料の場合には、水
性ガス化反応を誘発させることができて、継続かつ安定
した高温の爆発的燃焼を生じさせることができ、またこ
の反応によって燃焼に必要な酸素が補給されて低空気比
でも完全燃焼させることができて、熱損失の低減による
低燃費、従って低コスト、省エネルギの燃焼性能を確保
できるとともに、高温の完全燃焼作用により、煤塵の発
生を抑えることができ、かつまたNOx、SOx、C
O、CO2などの大気汚染物質の生成も抑制できて、地
球温暖化の防止にも役立つ。
【0092】そして特に、水性ガス化反応による燃焼で
は十分な燃焼熱が得られ、750〜800℃という高温
で作動するスターリングエンジン4の適切な作動を保証
できるとともに、スターリングエンジン4の熱損失はき
わめて小さいことから、ボイラ2の液媒も十分高温に加
熱することができ、さらに水エマルジョン燃料によっ
て、低品位な熱源である上記各種の廃棄物も燃焼処理す
るサーマルリサイクル化を達成することができて、きわ
めて理想的なコジェネレーションシステム1を構築する
ことができる。
【0093】また、ガス化通路と酸化ガス供給通路とを
二重筒体構造を構成する内筒34と外筒35で形成でき
て、バーナ装置5をコンパクト化できるとともに、内側
で水性ガス化反応を生じさせつつ、外側に酸化ガスを供
給する合理的な構造によって、酸化燃焼反応をロスなく
効率よく発生させて、安定した高温完全燃焼を保証する
ことができる。
【0094】なお、燃焼室11内での燃焼は、いわゆる
プラス燃焼であるので、必ずしも排気ダクト16に排ガ
ス処理誘引ファンを設ける必要はない。
【0095】図7には、上記実施形態のコージェネレー
ションシステム1に組み合わせて用いて好適な加熱装置
71が示されている。この加熱装置71は排ガス系6
3、例えば第2排ガス配管65に接続されて、排ガスを
加熱処理するようになっている。
【0096】この加熱装置71は、機器設置用のフレー
ム構造体72と、フレーム構造体72上に設置され、外
殻を形成するとともに内面に耐火性・耐食性の蓄熱体7
3が取り付けられて、排ガスが内部に流通される燃焼用
チャンバ74を形成する縦型ハウジング75と、縦型ハ
ウジング75の内底部に設置され、縦型ハウジング75
外部に設けたファン76で吸引した燃焼用空気を上方へ
向かって旋回させつつ吹き上げて、燃焼火炎にトルネー
ド状などの旋回流を生じさせつつ排ガスを燃焼させる旋
回炎式のバーナ77と、縦型ハウジング75の頂板78
上に縦向きで設置され、そのヒータ部79が燃焼用チャ
ンバ74内に旋回炎式バーナ77と向かい合うように配
置されたスターリングエンジン80と、スターリングエ
ンジン80の出力軸81に連結された発電機82と、燃
焼用チャンバ74内の上部にその内周面からヒータ部7
9に向かって設けられ、排ガスを加速してヒータ部79
へ吹き付ける絞り部材としての錐体状のコーン部材83
と、縦型ハウジング75上部に形成され、コーン部材8
3と頂板78との間に形成された隙間と連通されて排ガ
スを第2排ガス配管65へ導出する排気口84と、排気
口84近傍に設けられ、開閉制御されて燃焼用チャンバ
74内温度をほぼ一定に保ちつつ排ガスを設定流速で流
出させる調整弁85と、縦型ハウジング75の外部にこ
れに隣接させて配置され、旋回炎式バーナ77へ供給す
る燃料を縦型ハウジング75からの放熱で予熱しつつ貯
蔵する予熱タンク86と、予熱タンク86に接続される
とともに縦型ハウジング75を貫通して旋回炎式バーナ
77上方へ延出され、コックの開閉操作により予熱タン
ク86から導入される燃料をバーナ77に向かって滴下
する給油パイプ87と、縦型ハウジング75外部に設け
られ、旋回炎式バーナ77と給油パイプ87との間に位
置させて縦型ハウジング75内方へ開口された供給ダク
ト88を介して、他プロセスからの排ガスを吹き込む耐
熱式の給気ファン89と、調整弁90を有し、ファン8
9に他プロセスからの排ガスを導入する排ガス導入ダク
ト91と、排ガス導入ダクト91に接続され、空気を導
入して排ガス温度を調整するための調整弁92付きの温
調ダクト93と、供給ダクト88に接続され、酸素濃縮
器から導入される酸素を、必要に応じて排ガスに混入し
て酸素リッチの高温燃焼を行わせる酸素補給用管路94
とから主に構成される。
【0097】スターリングエンジン80と発電機82は
スライドベース95を介して、フレーム構造体72に上
下方向へスライド自在に設けられる。また、ヒータ部7
9が取り付けられる縦型ハウジング75の頂板78は、
取り外し可能な蓋として構成され、これを取り外してス
ライドベース95をフレーム構造体72に沿って揚重す
ることにより、ヒータ部79を燃焼用チャンバ74内か
ら引き上げてヒータ部79のメンテナンスを行うことが
できるようになっている。なお、フレーム構造体72に
は、スライドベース95の下降を制止するストッパ96
が設けられている。
【0098】この加熱装置71では、旋回炎式バーナ7
7によって燃料を、燃焼用空気と排ガス、そして必要に
応じて導入される酸素とともに燃焼させ、その燃焼熱お
よび排ガスによってヒータ部79を加熱してスターリン
グエンジン80を作動させ、これにより発電機82を駆
動して発電を行うとともに、燃焼加熱した高温の排ガス
を、排ガス系63を介してバーナ装置5に供給するよう
になっている。このように熱量の大きな高温の排ガスを
バーナ装置5に供給することで、高い燃焼効率でバーナ
装置5を燃焼動作させることができ、バーナ装置5への
入熱が小さい場合などにこれを補って、効率よくコジェ
ネレーションシステム1を運転することができる。ま
た、バーナ77によって排ガスを加熱することにより、
排ガスを燃焼処理することができ、排ガスの性状をクリ
ーンなものにすることができる。
【0099】そしてこの加熱装置71でも、スターリン
グエンジン80で発電機82を駆動して、コジェネレー
ションにおける発電に利用することができる。特にスタ
ーリングエンジンは、作動効率が高く熱損失が少ないの
で、燃焼用チャンバ74からバーナ装置5に供給される
排ガス温度を高く維持することができる。また、燃焼用
チャンバ74内のコーン部材83により排ガスをヒータ
部79に確実かつ集中的に供給することができ、効率良
くヒータ部79を加熱することができて、スターリング
エンジン80の高効率な作動を保証することができる。
【0100】他方、縦型ハウジング75の頂板78を取
り外すことで、ヒータ部79を燃焼用チャンバ74外方
に露出させることが可能で、ヒータ部79に対するメン
テナンスも容易に実施することができる。
【0101】この加熱装置71の旋回炎式バーナ77に
供給する燃料は、上記バーナ装置5への供給燃料と同様
で良く、これにより廃棄物の再資源化を促進してその減
容化を図ることができ、環境保全に貢献することができ
る。この加熱装置71では、予熱タンク86により内部
の燃料をあらかじめ加熱することができ、これにより燃
料を流動化させることが可能で、高粘度のものであって
も燃料として使用することができる。さらに、このバー
ナ77に対してもバーナ装置5と同様に、燃焼用ガスと
して純酸素ガスもしくは酸素リッチなガスや、燃料とし
て酸素補給用管路94から酸素と水素の混合ガスを供給
してもよく、これによりクリーンな燃焼を確保すること
ができる。これらガスにはもちろん、他のものを混合し
ても良い。
【0102】図8には、図7の加熱装置71を複数組み
合わせ、複数の他のプラントからの排ガスを個別に加熱
して利用できるように、そしてまた排ガスを複数回加熱
することもできるように、これら加熱装置71を接続管
98を介して直列接続することによって、加熱プラント
97として構成した形態のコージェネレーションシステ
ム1が示されている。
【0103】図示するように、複数設置される加熱装置
71の上部には、排気口84と反対側に位置させて給気
口99が形成され、隣接する加熱装置71間で一方の加
熱装置71の排気口84と他方の加熱装置71の給気口
99とが接続管98で連結されて、これにより複数の加
熱装置71が直列接続されて排ガスが上流側から下流側
へと流通されるようになっている。そして最も下流に位
置する加熱装置71の排気口84が接続管98を介し
て、バーナ装置5の大風量ファン38に接続されてい
て、従ってこれら加熱装置71を接続する接続管98に
よって第2排ガス配管65が構成されるようになってい
る。
【0104】そしてこの加熱プラント97にあっては、
上記第1排ガス配管64が、各加熱装置71を個別にバ
イパスするバイパス配管として、第2排ガス配管65と
併設される。これら第1排ガス配管64と第2排ガス配
管65との間には、各加熱装置71間および加熱装置7
1とバーナ装置5との間に位置させて、開閉弁100で
開閉される連絡管101が設けられる。
【0105】この加熱プラント97にあっては、第1
に、第2排ガス配管65の各開閉弁(調整弁)85をす
べて開放するとともに、連絡管101の開閉弁100を
すべて閉じることによって、排ガスを第2排ガス配管6
5に、すべての加熱装置71を経過させて流通させるこ
とができる。また第2に、第2排ガス配管65のいずれ
かの開閉弁85を閉じると同時に、当該開閉弁85より
も上流側に位置する連絡管101の開閉弁100を開放
することによって、上流側の一部の加熱装置71を運転
して排ガスを流通させ、この排ガスを第2排ガス配管6
5から第1排ガス配管64へと流入させることができ
る。そして第3に、一旦第2排ガス配管65から第1排
ガス配管64へ排ガスを流入させた場合でも、例えば熱
交換器66入口側の第2開閉弁68を閉じると同時に、
いずれかの連絡管101の開閉弁100を開放すること
により、再度第2排ガス配管65へと排ガスを戻して流
通させることもできる。
【0106】すなわち、接続管98と連絡管101の開
閉弁85,100、そしてまた上記第1〜第3開閉弁6
7〜69の開閉操作によって、加熱装置71の台数制御
を実行できるとともに、特定の加熱装置71だけをバイ
パスさせて排ガスを流通させることもでき、一部の加熱
装置71のメンテナンスなども、加熱プラント97を停
止させることなく、継続運転しながら実施することがで
きる。そして、バーナ装置5に供給される排ガスの温度
が低くこれを高くしたい場合には、排ガスを第2排ガス
配管65を介して必要台数の加熱装置71へ順次導入す
ることで、各旋回炎式バーナ77によって加熱して昇温
させることができるとともに、他方、排ガス温度が十分
に高い場合には、加熱装置71をバイパスする第1排ガ
ス配管64に排ガスを流通させればよい。そして特に、
排ガスに多量の異物が混入している場合には、第1開閉
弁67を閉じて第1排ガス配管64へ排ガスを流通させ
ればよい。
【0107】排ガス系63に排ガスを加熱する加熱プラ
ント97を設け、この加熱プラント97を、接続管98
により複数の加熱装置71を直列接続して構成したの
で、排ガス系63を経過する際に温度低下し得る排ガス
を常に高い温度に維持でき、バーナ装置5へ供給される
排ガスの熱量を高くすることができて、バーナ装置5を
高い効率で燃焼させることができる。また、バイパス配
管である第1排ガス配管64を介して排ガスを加熱装置
71から迂回させることができて、加熱装置71の稼働
・停止を適宜に行うことができ、台数制御することがで
きるとともに、メンテナンスなどのためにいずれかの加
熱装置71を停止させても、コジェネレーションシステ
ム1を連続運転することができる。
【0108】そしてこの加熱プラント97においても、
スターリングエンジン80で発電機82を駆動して、コ
ジェネレーションにおける発電に利用することができ
る。特にスターリングエンジンは、作動効率が高く熱損
失が少ないので、加熱プラント97からバーナ装置5に
供給される排ガス温度を高く維持することができるとと
もに、各加熱装置71での旋回炎式バーナ77の燃焼動
作および排ガスによって、複数台のスターリングエンジ
ン80を同時に作動させて発電を行うことができる上
に、さらに最終的にボイラ2でもスターリングエンジン
4を作動させて発電を行いつつ、液媒で熱エネルギを回
収して熱利用プラントで利用することができる。
【0109】またこれら加熱装置71や加熱装置71を
複数備えた加熱プラント97についても、それらのスタ
ーリングエンジン80の再生器で作動流体を冷却するこ
とで加熱された冷媒を、他の熱利用プロセスに供給する
ことが好ましく、これによりスターリングエンジン4か
らの排熱も熱エネルギとして有効に利用することができ
る。
【0110】図9には、図1に示したコジェネレーショ
ンシステム1の他の実施形態が示されている。この実施
形態のコジェネレーションシステム1は、ヒータ部3を
含むスターリングエンジン4および発電機7を、専用の
ケーシング102に収容した場合に適用して好ましいも
のであって、ヒータ部3はケーシング102に形成され
た空洞部103内に配置される。
【0111】このようにヒータ部3がケーシング102
内に設置されることから、本実施形態にあっては燃焼室
11は、空洞部103と、内胴12の大径部12aと、
コーン部12bに代えて大径部12aとは別体で形成さ
れた、絞り部となるコーン体104と、ボイラ2とケー
シング102とを連結してコーン体104と空洞部10
3とを連通させる第1ダクト105とから区画形成され
て、第1ダクト105と空洞部103とによって、上記
実施形態における内胴12の小径部12bに相当する構
造が構成され、これにより、液媒ジャケット21に取り
囲まれ、バーナ装置5の燃焼作用によって昇温される単
一の燃焼室11が、第1ダクト105を介して内胴12
の大径部12aから空洞部103にわたって、換言すれ
ば外胴13からケーシング102にわたって一連に形成
されるようになっている。すなわち、ケーシング102
によって燃焼室11が部分的に区画形成される。第1ダ
クト105は、段差壁部13cに代わる外胴13の端壁
13dおよびケーシング102からそれぞれ互いに相対
向させて突出形成されて、互いに切り離し可能に連結さ
れる一対のダクト体105aから構成される。
【0112】またこの実施形態にあっては、上記実施形
態における外胴13の小径部13bは廃止され、この小
径部13bによって形成されていたヒータ部3回りと排
ガス通路22とを結ぶ排ガス流通経路20は、ケーシン
グ102側の空洞部103と外胴13側の排ガス通路2
2とを連通させる第2ダクト106によって代替され
る。第2ダクト106も、外胴13の端壁13dおよび
ケーシング102からそれぞれ互いに相対向させて突出
形成されて、互いに切り離し可能に連結される一対のダ
クト体106aから構成される。
【0113】さらにこの実施形態にあっては、ヒータ部
3を収納する外胴13の小径部13bが廃止され、これ
に伴って端板15も廃止される一方で、外胴13からケ
ーシング102を分離させることができる切り離し可能
な一組の第1ダクト105および第2ダクト106を備
えており、これらダクト105,106を介してヒータ
部3が燃焼室11内に設けられるようになっていて、上
記実施形態において蓋として機能される端板15につい
てはこれに代えて、ヒータ部3が設置されたケーシング
102そのものが燃焼室11の蓋として機能されるよう
になっている。そしてこのケーシング102は、架台8
上にスライドレール29を介してスライド自在に設けら
れ、ダクト105,106を切り離すとともにケーシン
グ102を架台8上でスライドさせることによって、ヒ
ータ部3を燃焼室11内から露出させてそのメンテナン
スを行うことができるようになっている。
【0114】このような実施形態であっても、上記実施
形態と同様な作用・効果を得ることができ、またこれを
図7の加熱装置71や図8の加熱プラント97と組み合
わせて使用しても良いことはもちろんである。このよう
にヒータ部3を含むスターリングエンジン4全体をケー
シング102内に収容する場合であっても、このケーシ
ング102で部分的にでも燃焼室11を区画形成するよ
うにすれば、ケーシング102内に収容されたヒータ部
3を燃焼室11内に配置することができる。
【0115】以上説明した実施形態に適用されるスター
リングエンジン4,80としては、ヒータ部3、79を
加熱することで作動されるものであれば、その構造・形
式は問わない。なお、酸素濃縮器などの補助機器の運転
には、電力料金の安価な深夜電力を使用することが好ま
しい。
【0116】
【発明の効果】以上要するに、本発明にかかるコジェネ
レーションシステムにあっては、バーナ装置の燃焼で加
熱される燃焼室内にスターリングエンジンのヒータ部を
設けるとともに、この燃焼室を取り囲んで液媒ジャケッ
トを設けて、バーナ装置の燃焼作用によって生成される
排ガスが、バーナ装置と向かい合うスターリングエンジ
ンのヒータ部に吹き付けるように流入してこれを加熱
し、さらに排ガス流通経路を介して排ガス通路へと流れ
込んで液媒ジャケットの液媒を加熱する順序で、液媒の
加熱と同時にヒータ部を単一の燃焼室で加熱するように
したので、これらヒータ部および熱的利用に用いられる
液媒の両者を加熱するにあたり、空間的にも時間的に
も、そして機械的にも熱を移動させる必要性はまったく
なく、熱エネルギの損失を生じさせることなく、バーナ
装置の燃焼作用によってこれら両者を高い効率で加熱す
ることができ、熱源エネルギを無駄なく利用してコジェ
ネレーションシステムを運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるコジェネレーションシステムの
好適な一実施形態を示す側断面図である。
【図2】図1のコジェネレーションシステムに使用され
るバーナ装置を示す側面図である。
【図3】図2のバーナ装置の二重管を示す側面図であ
る。
【図4】図3の二重管の先端部分を示す側断面図であ
る。
【図5】図2のバーナに使用されるノズルボディを示す
側面図である。
【図6】図1のコジェネレーションシステムに使用され
る水エマルジョン燃料製造装置を示す側面図である。
【図7】図1のコジェネレーションシステムに適用可能
な加熱装置を示す側断面図である。
【図8】図1のコジェネレーションシステムに適用可能
な加熱プラントを示す系統図である。
【図9】本発明にかかるコジェネレーションシステムの
好適な一実施形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 コジェネレーションシステム 3,79 ヒータ部 4,80 スターリングエンジン 5 バーナ装置 6,81 スターリングエンジンの出力軸 7,82 発電機 11 燃焼室 12c コーン部 14,15 端板 21 液媒ジャケット 23 気液分離器 26,27,73 蓄熱体 33 ノズル 34 内筒 35 外筒 36 二重筒体 38 大風量ファン 39 点火装置 45 ウインドボックス 46 ダクト 55 混合タンク 56 撹拌機 57 乳化装置 58 イオン化装置 59 ポンプ 62 水エマルジョン燃料製造装置 63 排ガス系 64 第1排ガス配管 65 第2排ガス配管 71 加熱装置 74 燃焼用チャンバ 77 旋回炎式バーナ 78 縦型ハウジングの頂板 83 コーン部材 97 加熱プラント 98 接続管 102 ケーシング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−248309(JP,A) 特開 平9−170493(JP,A) 特開 平4−116254(JP,A) 特開 昭57−86546(JP,A) 特開 昭58−124047(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02G 5/04 C10L 1/32 CRJ C10L 1/32 CRL F02G 1/04

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室と、該燃焼室に設けられ、該燃焼
    室内部で燃焼されて排ガスを発生するバーナ装置と、上
    記燃焼室を取り囲んで設けられ、上記バーナ装置の排ガ
    スによって加熱される液媒が流通される液媒ジャケット
    と、上記バーナ装置と向かい合う配置で上記燃焼室に設
    けられて該燃焼室内に発生する排ガスが吹き付けられる
    ヒータ部を有し、封入された作動流体を該ヒータ部で加
    熱することによって作動されるスターリングエンジン
    と、上記バーナ装置から上記ヒータ部に流入して当該ヒ
    ータ部を加熱した排ガスを流出させる排ガス流通経路
    と、該排ガス流通経路にその入口が接続され、上記液媒
    ジャケットに排ガスを流通させるための排ガス通路とを
    備え、上記バーナ装置の燃焼作用によって生成される排
    ガスが、上記ヒータ部へと流入されてこれを加熱し、さ
    らに上記排ガス流通経路を介して上記排ガス通路へと流
    れ込んで液媒を加熱する順序で、液媒の加熱と同時に
    ヒータ部が加熱されることを特徴とするコジェネレーシ
    ョンシステム。
  2. 【請求項2】 前記ヒータ部を含む前記スターリングエ
    ンジンを収容するケーシングが設けられ、該ケーシング
    が少なくとも部分的に前記燃焼室を区画形成することを
    特徴とする請求項1に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 前記スターリングエンジンには、その出
    力軸に発電機が連結されることを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載のコジェネレーションシステム。
  4. 【請求項4】 前記液媒ジャケットには、加熱された液
    媒を熱利用プロセスへ供給する供給装置が接続されるこ
    とを特徴とする請求項1〜3いずれかの項に記載のコジ
    ェネレーションシステム。
  5. 【請求項5】 前記燃焼室内には、熱を吸収し放出する
    蓄熱部材が設けられることを特徴とする請求項1〜4い
    ずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  6. 【請求項6】 前記蓄熱部材は、これに前記バーナ装置
    の燃焼火炎や該バーナ装置から噴出される排ガスを衝突
    させるために、該バーナ装置と向かい合う位置に配置さ
    れることを特徴とする請求項5に記載のコジェネレーシ
    ョンシステム。
  7. 【請求項7】 前記燃焼室には、該燃焼室内部に発生す
    る排ガスを、その流速を加速して該ヒータ部へ吹き付け
    る絞り部が設けられることを特徴とする請求項1〜6い
    ずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  8. 【請求項8】 前記スターリングエンジンは作動流体を
    冷却するための再生器を有し、該再生器で作動流体を冷
    却することで加熱された冷媒によって液媒を加熱するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1〜7いずれかの項に
    記載のコジェネレーションシステム。
  9. 【請求項9】 前記燃焼室には、その内部を開放する開
    閉自在な扉が設けられることを特徴とする請求項1〜8
    いずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  10. 【請求項10】 前記扉には、前記バーナ装置が取り付
    けられることを特徴とする請求項9に記載のコジェネレ
    ーションシステム。
  11. 【請求項11】 前記燃焼室には、取り外し可能な蓋が
    設けられ、該蓋に前記スターリングエンジンのヒータ部
    が取り付けられることを特徴とする請求項1〜10いず
    れかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  12. 【請求項12】 前記バーナ装置には燃料として、各種
    のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄
    物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらの混合物が
    供給されることを特徴とする請求項1〜11いずれかの
    項に記載のコジェネレーションシステム。
  13. 【請求項13】 前記バーナ装置には燃料として、各種
    のバージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄
    物、バイオマス燃料のいずれかまたはこれらを混合した
    ものを原材料としこれに水を加えた水エマルジョン燃料
    が供給されることを特徴とする請求項1〜11いずれか
    の項に記載のコジェネレーションシステム。
  14. 【請求項14】 前記水エマルジョン燃料は前記バーナ
    装置へ燃料製造装置から供給され、この燃料製造装置
    は、撹拌装置を有して、前記原材料、水および界面活性
    剤を撹拌混合することで混合液を作成し貯留する混合タ
    ンクと、該混合タンクから供給される混合液を乳化させ
    る乳化装置と、該乳化装置から供給される混合液の水分
    子をイオン化させるイオン化装置と、混合液を上記混合
    タンクから上記乳化装置および上記イオン化装置を介し
    て該混合タンクへ循環させるポンプとを備えることを特
    徴とする請求項13に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  15. 【請求項15】 前記バーナ装置には、他のプロセスで
    生成された排ガスを再燃焼処理するために、他のプロセ
    スの排ガス系が接続されることを特徴とする請求項1〜
    14いずれかの項に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  16. 【請求項16】 前記排ガス系は2系統の配管から構成
    され、一方の配管は前記バーナ装置に直接接続されると
    ともに、他方の配管は、排ガスから煤塵を除去する除去
    装置を介して該バーナ装置に接続されることを特徴とす
    る請求項15に記載のコジェネレーションシステム。
  17. 【請求項17】 前記バーナ装置には燃焼用ガスとし
    て、純酸素ガスもしくは酸素リッチなガスが供給される
    ことを特徴とする請求項1〜16いずれかの項に記載の
    コジェネレーションシステム。
  18. 【請求項18】 前記バーナ装置には燃料として、酸素
    と水素の混合ガスが供給されることを特徴とする請求項
    1〜16いずれかの項に記載のコジェネレーションシス
    テム。
  19. 【請求項19】 前記バーナ装置は、点火装置と、噴出
    端から燃料と一次ガスを個別に噴出して該噴出端外方で
    これらを混合させるノズルと、混合状態の燃料と一次ガ
    スに旋回作用を生じさせて混合を促進するために、これ
    らに二次ガスを吹き込む二次ガス供給系と、旋回される
    混合状態のガスおよび燃料を流通させつつ、燃料をガス
    化させるガス化通路と、燃料に着火・燃焼を起こさせる
    ために、ガス化通路の出口に酸化ガスを供給する酸化ガ
    ス供給通路とを備えることを特徴とする請求項1〜18
    いずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  20. 【請求項20】 前記バーナ装置は前記ノズルの噴出端
    に、内筒およびこれを取り囲む外筒からなる二重筒体構
    造を有し、前記ガス化通路は内筒内に区画形成され、前
    記酸化ガス供給通路は外筒内に区画形成されることを特
    徴とする請求項19に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  21. 【請求項21】 前記排ガス系には、排ガスを加熱する
    加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項15
    または16に記載のコジェネレーションシステム。
  22. 【請求項22】 前記加熱装置は、排ガスが流通される
    燃焼用チャンバと、該燃焼用チャンバ内に設けられ、排
    ガスを加熱するために燃焼されるバーナとを備えること
    を特徴とする請求項21に記載のコジェネレーションシ
    ステム。
  23. 【請求項23】 前記バーナには燃料として、各種のバ
    ージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄物、
    バイオマス燃料のいずれかまたはこれらの混合物が供給
    されることを特徴とする請求項22に記載のコジェネレ
    ーションシステム。
  24. 【請求項24】 前記バーナには燃料として、各種のバ
    ージン油、液状廃棄物、ガス状廃棄物、固体状廃棄物、
    バイオマス燃料のいずれかまたはこれらを混合したもの
    を原材料としこれに水を加えた水エマルジョン燃料が供
    給されることを特徴とする請求項22に記載のコジェネ
    レーションシステム。
  25. 【請求項25】 前記バーナには燃焼用ガスとして、純
    酸素ガスもしくは酸素リッチなガスが供給されることを
    特徴とする請求項22〜24いずれかの項に記載のコジ
    ェネレーションシステム。
  26. 【請求項26】 前記バーナには燃料として、酸素と水
    素の混合ガスが供給されることを特徴とする請求項22
    〜24いずれかの項に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  27. 【請求項27】 前記加熱装置には、ヒータ部が前記燃
    焼用チャンバ内に配置され、前記バーナの燃焼作用で該
    ヒータ部が加熱されて作動されるスターリングエンジン
    が設けられ、該スターリングエンジンには、その出力軸
    に発電機が連結されることを特徴とする請求項22〜2
    6いずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
  28. 【請求項28】 前記燃焼用チャンバ内には、該燃焼用
    チャンバ内部に流通する排ガスを、その流速を加速して
    該ヒータ部へ吹き付ける絞り部材が設けられることを特
    徴とする請求項27に記載のコジェネレーションシステ
    ム。
  29. 【請求項29】 前記加熱装置には、取り外し可能な蓋
    が設けられ、該蓋に前記スターリングエンジンのヒータ
    部が取り付けられることを特徴とする請求項27または
    28に記載のコジェネレーションシステム。
  30. 【請求項30】 前記排ガス系には、排ガスを加熱する
    加熱プラントが設けられ、該加熱プラントは複数の加熱
    装置が配管を介して直列接続されて構成されることを特
    徴とする請求項15または16に記載のコジェネレーシ
    ョンシステム。
  31. 【請求項31】 前記加熱プラントは、複数の加熱装置
    を直列接続する配管に加えて、これら加熱装置を個別に
    バイパスするバイパス配管を備えていることを特徴とす
    る請求項30に記載のコジェネレーションシステム。
  32. 【請求項32】 前記加熱装置には、ヒータ部が加熱さ
    れて作動されるスターリングエンジンが設けられ、該ス
    ターリングエンジンには、その出力軸に発電機が連結さ
    れることを特徴とする請求項30または31に記載のコ
    ジェネレーションシステム。
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