(57)【要約】      （修正有）【課題】バイオマスを炭化或いは乾燥粉砕した高品質の燃料を、効率良く燃焼させて蒸気に変換し、蒸気タービンで回転動力に変換して発電機を回す。【解決手段】竪型円形に構築された熱交換燃焼装置は、炉床炉壁と基部炉壁と上部炉壁を遠赤外線照射力の強い炉材で構成し、上部炉内面に熱交換水管を備えている。上部の煙突機能が働いて炉内は強い負圧となり、上部から装入された乾留ガス化バーナーによって燃料及び燃焼空気を分離供給して燃焼接点で吸熱の少ない燃焼反応をさせて効率良く水管を熱し、強湿り蒸気に変換する。その蒸気を利用したベンチュリスクラバ機構によって、燃焼排ガスを誘引して融合変換蒸気とする。その二次蒸気で新機構の蒸気タービンを回して回転動力に変換し、多極型発電機を回す。新しい自然現象を組合せたシステムの発電装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを炭化、或いは乾燥粉砕して高品質燃料化し、高率に有効熱に変換する機能を有する熱交換燃焼炉は、円形堅型で炉床と周壁を遠赤外線放射機能の強い複数の鉱石粉と、耐熱キャスターやアルミナセメントに特殊腐植物質抽出希釈液にホウ酸を加えた溶液を加え混練して炉壁構築された基部炉の上に、長い熱交換水管を備えた熱交換炉を重ね、天井中央に開口された燃焼排ガス出口を煙突基部とし、接続された煙突からの強い負圧が働いている。その構成の炉において、新しい燃焼機構で燃料を効率的に燃焼させて蒸気に換え、蒸気圧を利用するベンチュリスクラバ機構によって、燃焼廃ガスを誘引して高温融合した過熱蒸気で、合成正弦曲線を基調とした羽根翼で構成された蒸気タービンを回転させ、その動力によって発電するシステム構成に成ることを特徴とする  バイオマスの乾溜ガス化燃焼熱変換発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱交換燃焼炉における燃焼機構は、煙突基部から装入される乾溜ガス化燃焼バーナーを中核とする。燃焼１次、２次空気の供給装置の内部に燃料供給管装置が組み込まれた仕様である。２重管の外側を高圧ブロワーに、内側を無圧の燃料供給装置に接続され、上部の２次空気噴射装置までは２重移送管構造である。同噴射装置はリンク状管から外側下方斜め方向を指向するラッパ型の多数の噴射口を備える。それより下部の燃料供給装置は下方に広がる円錐形で内部を遠赤外線放射機能の強い炉壁を装備し下端水平的に高性能の触媒機能ロストル金網を備えて燃焼接点とし、その外側にリング状に円錐広がり方向を指向するラッパ型の１次空気噴射口多数を備え、上部と下部の噴射装置間は２重移送管構造を避け複数の送風管で連結する。
本バーナーの設置される炉芯は最も高温位置にあり、燃料の質に合わせて長さが設定される円錐形状の乾溜ガス化管内部の燃料は、乾溜がス化への充分な解離（吸熱）エネルギーが与えられてガス圧が高まり燃焼接点の金網から吹き出す。一方燃焼空気酸素も充分な解離エネルギーが与えられて燃焼接点外側から強い指向力をもって噴出するので、燃料ガスはその高圧空気膜の酸素に吸い寄せられて激しく燃焼反応してバリヤ化し、基部炉炉床と周壁からの遠赤外線放射反射との相乗作用で包み込まれた燃焼部位の高温化が進行してステファン・ボルツマンの法則事象となり、更に上部の対向流噴射される２次空気酸素も解離（吸熱）エネルギーが与えられて反応するので、炭素原子は完全に消費され、吸熱反応熱が少なく歩留まり高い燃焼反応電磁波を水管に直照射して効率の高い熱交換が進行すると共に、バーナーを包み込む高温雰囲気も維持される二面的機能を有する構造であることを特徴とする請求項１記載の  バイオマスの乾溜ガス化燃焼熱変換発電装置。
【請求項３】
請求項２により高効率に熱交換されて発生した蒸気の圧力を活用したベンチュリスクラバ機構による過熱蒸気変換装置によって蒸気を増強する。即ち煙突基部に設けられた分流装置から岐れた煙突機能管に挿入された蒸気管の先端には、燃焼ガスの進行方向の拡大された管周壁に達する鋭角の全周方位ラッパ型蒸気噴射口が設けられ、一次強湿り蒸気の噴射圧で高温の排ガスを誘引し高温融合して更に高温の過熱蒸気にする。その膨張圧力を推進圧力に変換する膨張圧力緩衝推送機構は、融合蒸気吐出し口を包み込む後方全周囲位置からハート型空気室状に形成され、先端が集束して二次蒸気吐出し管となり、蒸気タービンに接続される組合せ機構の構造であることを特徴とする請求項１記載の  バイオマスの乾溜ガス化燃焼熱変換発電装置。
【請求項４】
請求項３による二次蒸気を受ける蒸気タービンは、受入口と出口を備えたケーシングに内蔵された、合成正弦曲線を基調とした一次元形状の羽形と有意の巾を備えた羽根翼複数と側板を組合せた羽根板を、羽根翼外周端を有意にずらして複数並列固定して所要の巾を保持した羽根車で構成され、各羽根翼間はバケット状となる。
回転軸は中空で、羽根翼取付部間には羽根翼角度に似た通気穴が開けられ、両端を軸受で保持されている。二次蒸気吐出し管口径より広い巾を有するケーシングの受入れ口は扁平末広がりとなり、高圧蒸気を低圧に膨張させながら有意の角度で羽根に当てると、蒸気は羽形に沿ってその衝動力点Ｇを移動させる流動慣性によって羽根車を回転させ回転動力に変換される。
その蒸気滞留外周を有意に保持して吐出し口は広く開放される。有意のマフラー機能を有し、回転抵抗が少なく回転トルクの大きいタービン機構の構造であることを特徴とする請求項１記載の  バイオマスの乾溜ガス化燃焼熱変換発電装置。
【請求項５】
請求項４の蒸気タービンの回転軸を、軸受外に延長して発電装置を直装する。蒸気タービンの比較低速と高トルクの特徴に合わせて、発電機構は直径の大きい多極型発電機で発電するシステム構造であることを特徴とする請求項１記載の  バイオマスの乾溜ガス化燃焼熱変換発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はバイオマスを炭化或いは乾燥粉砕して高品質燃料化し、効率よく燃焼熱交換して高圧蒸気に変換し、蒸気タービンで回転動力に換え、その動力によって発電するシステム技術装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  生産と生活の結果として巷に満ちあふれる産業廃棄物的未利用資源は危機的な状況にある。その可燃物を焼却処分するにしても人の健康を阻害するに至る環境汚染をもたらす虞もあり、その処理に膨大なコストの負担を強いられている。
しかし自燃力のある資源を高品質な燃料化し、有効に燃焼熱交換し高圧蒸気に変換して発電出来れば、その資源価値は莫大なものとなる。そのシステム技術に立遅れがあり、普遍的な技術の開発が焦眉の社会的急務となっている。【０００３】  前項に鑑み本発明者等は資源の有効な活用に参画し、それ等の資源を有効な熱に変換する具体的方策と技術を提言して来たので逐次記述する。
燃焼熱を利用する為に物質を燃やす行為は古来から連綿として行われている。限られた装置内で効率よく熱に転換するには燃焼雰囲気を高温に維持して発熱体を高温化し、その燃焼炎を輻射熱線の電磁波化して可能な限り伝熱面積を広く確保することである。発明者等が出会った現象をもとに仕上げた火炎を包み込む高圧少量の対向流送風手段によって具現された事象は、ステファン・ボルツマンの法則による事象でもあった。発明者等は更に炉壁を遠赤外線放射機能の高い炉材を選んで構築し、負圧状況の中で最小限の空気量に限定する高圧対向流送風との相乗作用によって燃焼炎を高温遠赤外線輻射熱線化する域に到達した。燃焼雰囲気の高温維持は炭素分子と酸素分子の各原子化の解離エネルギーを供給する効果ともなり總合エネルギー理論に合致した乾溜ガス化燃焼事象でもある本願の燃焼熱交換部分の基礎とも成った。
【特許文献１】  高能率熱交換燃焼装置−特願平７−７７０６０（特許３０３０３２１号）
【特許文献２】  環境浄化型高能率熱交換燃焼装置−特願平１０−３７０８０７４号
【特許文献３】  環境浄化型廃油燃焼発電装置−特願平１１−３０２８７０号
【特許文献４】  成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装置−特願平−１１−３０９８０７号
【特許文献５】  自燃造形固体素材の高能率熱交換吸引ガス化燃焼装置−特願２００１−２３９９２４号
【特許文献６】  自燃産廃的資源の熱変換発電装置−特願２００２−６６１１６号
【０００４】  物質が燃えると云う化学反応は炭素原子と酸素原子がその条件を得て燃焼反応して熱を発生することであるが。その各分子から各原子になる為には膨大な解離エネルギーを必要とする。例えば燃焼の場合反応熱の３／４がそれに使われるので実際外部に利用されるのは１／４に過ぎない。總合エネルギー理論によると固体が炭素原子に分解するには亦更に多くの解離エネルギーを奪われるので燃焼熱として外部に出る反応熱は目減りすることになり、固体の熱量が小さいと云われるゆえんである。
発明者等は未利用資源を効率の高い燃料とする為に、それが限りなく炭素分子に近い炭化材とする目的で遠赤外線の力を借りる無酸素雰囲気の中で物体を燃やすことなく乾溜ガス化する化学反応にたよって炭化する方法を追い続けて来た。ようやく純度の高い炭素材となりコスト面でも社会に通用する段階に到達したので、その成果による炭化材或いは乾留炭化材化工程を経過した物材を燃料として効率的に熱を活かす本願に到達した。
【特許文献７】  自然固体素材の遠赤外線乾溜炭化装置−特願２００１−１０５２３９号
【特許文献８】  自然植物素材遠赤外線乾溜炭化装置−特願２００４−９０５１６号（国内優先権出願）
【０００５】  燃焼と熱交換の効率を大幅にアップした蒸気によるベンチュリスクラバ機構によって、高温の燃焼排ガスを誘引して高温融合変換蒸気化し、その圧力を回転力転換する接点となる蒸気タービンには合成正弦曲線を基調とした羽形の蒸気タービンを開発した。それによって小規模装置で中圧大容量の蒸気も効率よくトルクの大きい回転力に変換出来る。
【特許文献９】  回転羽根による搬送装置−特願昭６３−３３４７１０（特許２７１１４０２号）
【特許文献１０】  蒸気タービン装置−特願平１１−２５６１４４号
【０００６】  炉壁を構築する新期材料の起源は次の通りである。
【非特許文献１】シリカブラックの遠赤外線放射率並に波長測定−徳島県工試（１９９４）
【非特許文献２】トルマリン鉱石の物性−ブラジル国アダン鉱山調査報告書
【非特許文献３】ライフグリーン原石分析報告書−長野県精密工業試験場
【非特許文献４】ホウ酸溶液の高温処理で金属表面硬化（ポロン処理）−岩手製鉄（株）
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  前項の積み重ねを受けて、本発明者等はその具体的利用目標について鋭意考察した結果、普遍的需要のある電気に変換再生することに目標を定めた。その未達の技術開発が進めば、廃棄物的未利用資源は厄介物転じて宝の山となる。本願は緊急を要する社会的要請の解決と確実な社会需要とを結ぶシステム技術の開発を目指す。
【課題を解決する手段及び作用】
【０００８】  本発明者等は協同的役割分担で物質循環策を開発しているが、膨大な未利用資源、特にも主題のバイオマスを燃料として有効な熱に変換するに当って、後述する燃焼等の利用技術以前に、資源を燃料化する前提について考慮すべきことに気付いた。燃焼とは物質の燃えることであるが、それは物質がガス化、つまりそれぞれが原子化して結合反応する化学反応であり、その次元から越えねばならない原理がある。その反応の実態を検証すると、炭素原子と酸素原子が衝突反応して二酸化炭素となるに当って発熱する現象の熱収支法則がある。その基本に関わる木質系炭の純粋な炭素体の燃焼を例にして、現象の基礎である化学反応における總合エネルギー理論の観点から燃焼反応にかかるエネルギー収支の推移を知ることが、爾後の技術対応の方向性を探る基礎となる。それを表１に示す。
【表１】
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【０００９】  上記反応の設定単位当りの總合熱量収支３８３ｋｃａｌのうち我々が利用出来るのは、ＣＯ２ガス化反応熱のうち差引余剰となる９５ｋｃａｌだけで、約４分の１という現実である。（グラファイトは炭素原子２ヶの結合分子体）
上記反応熱を利用を目的とする立場からの検証結果に教えられて、バイオマスを物質循環する一端として燃料化を考えれば、限りなく炭素分子状に近づいた状態にすることが、限られた熱交換燃焼装置における効率向上の為に求められる。反対に、炭素分子体から遠ざかる有機質個体は解離吸熱反応を幾段階も重ねることになり、反比例してロスが多くなることを知ると共に、燃焼環境の重要さも思い知らされた。各因子分子に解離エネルギーを与えると云う本願思想の紀源である。
【００１０】  本発明者等は今、木質系をはじめとするバイオマスを原料とし、発電需要につなげる為に、炭素分子体に限りなく近づける炭化手段を特願平１１−３０９８０７号を経て特願２００４−９０５１６号に至り究極に近い改良型の開発にたどり着いたので、その炭化手法理念−即ち窒素ガス並びに乾溜過熱蒸気雰囲気と遠赤外線照射の相乗機能と、炭素と酸素の燃焼因子に解離エネルギーを供給する乾溜ガス化バーナー装置に発展させて炭化材並に乾燥バイオマスを燃料とした発電システム装置を、特願２００２−６６１１６号の改良型として出願するものである。乾溜ガス化燃焼バーナーの基念となった乾溜炭化試験のデータを表２に示す。
【表２】
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【００１１】  以下、主題について順を追って具体策を説明する。
Ａ−発明者等は物質の燃焼熱を活かす立場から、燃焼を考える技術として高能率熱交換燃焼装置−特許第３０３０３２１号を提案している。即ち、燃料比較対比で容積の大きい遠赤外線放射力の強い炉壁を備えた熱交換燃焼室の中で、強い負圧に引かれ吸引空気で燃える燃焼物から発生する炎を包み込む様に炎の流れに対向し斜めに横断して単列或いはラッパ状の高圧空気を噴射して強烈な燃焼反応層を形成させて電磁波バリア化し、それに包み込まれて燃焼物が高温となって乾溜ガス化が進み、炎は輻射熱線化して周囲の間隙を有して並列された熱交換水管壁に電磁波直照射され、同時に熱せられた炉壁からは遠赤外線が反射されて水管の熱交換が進行−対向流送風ガス化溶融燃焼と呼べるステファン・ボルツマン法則事象を典型的に活かせる技術である。ステファン・ボルツマンの法則とは、｛燃焼温度＋２７３℃｝４＝輻射熱線→電磁波（熱交換効率が高い）（特許文献１）
【００１２】  本項のステファン・ボルツマンの法則事象の現象を別の視点から見ると、燃焼雰囲気を高めることは炭素分子、酸素分子に解離エネルギーを与えることになり、比例して燃焼反応熱の余剰が増えることになる。
【００１３】  Ｂ−本発明装置のうち燃焼手段は新機構の乾留ガス化バーナーを中核とする。即ち先願炭化技術が教える高温雰囲気と酸欠窒素ガス雰囲気と乾留ガスの過熱蒸気雰囲気と強力な遠赤外線放射とが織り成す触媒機能と自媒作用の相乗作用によって化学的乾留ガス化現象に至る事象を再現せしめる機構を目指すものである。
高圧ブロワーに接続された燃焼空気送風管装置の内部に、無圧燃料供給管装置を組み込む仕様（特願平１１−３０２８７０号での燃料並びに空気の並行供給方式）で上部の二次空気噴射装置までは二重移送管で伸びるが、それ以下の燃料供給装置は下方に広がる  円錐形となり下端に高度の触媒機能のロストル金網を備え内壁に炉壁を備える。その長さは燃料が炭化材の場合は短く、固体燃料の場合は長くして炭化段階を経過推進せしめる。本バーナーの設置される炉心は最も高温で燃料供給機からは空気が遮断されているので高温を受けて乾留ガス化が進行すると酸欠過熱蒸気雰囲気が形成され燃料ガスがロストル金網に到達するまでに灰化までガス化されロストル金網を通過するときには触媒作用も加わって炭素原子段階の有圧ガスとなり、ロストル部外側をラッパ型に噴射する一次空気酸素も原子化が進行しているので、その空気膜に吸い寄せられて強烈に燃焼反応してバリヤ化する。基部炉床と周壁は遠赤外線を反射放射して、燃焼反応バリヤと相乗して燃焼部位は益々高温化してステフアン・ボルツマン法則事象化し、上部の対抗流送風酸素も解離エネルギーを与えられて反応するので炭素原子は完全に反応消費されて、無駄（吸熱反応）の少ない燃焼反応輻射熱線を水管に直照射するので高率な熱交換が進行すると共にバーナーを包み込む高温雰囲気も保持されてバーナーの燃料と燃焼空気に充分な解離エネルギーが付与されることとなる好ましい因果効果が成立する。
【００１４】Ｃ−前項によって効率よく発生した蒸気圧力を活用したベンチュリスクラバ機構によって排ガスを誘引し高温融合して中圧多量の高温過熱蒸気に変換する技術手段について、本発明者等は環境浄化型廃油燃焼発電装置−特願平１１−３０２８７０号によって提案しているが、本願ではその蒸気噴射機構を改良して提案した。通常のベンチュリスクラバ機構は、燃焼促進の為の強制吸引排気の場合や或いは集塵機の供給仕様に高温の排ガスを吸引移動させながら温度を低下させる（３００℃）為に高圧大量の空気で誘引することが多く、通例、空気吐出口径３と煙道口径１０の断面比は７：７８である。
【００１５】  本願における該機構の目的は、高温の排ガス熱（例４００℃）と一次高温強湿り蒸気（例２００℃−１５．８ｋｐ）との両気体の高温融合で更に高温の過熱二次蒸気（例２５０℃−４０．６ｋｐ）とすることを目指すので、両ガス体のみでそれを発象する必要に限定された条件のもとでラッパ型の蒸気噴射機構と膨張圧力緩衝推送機構によってその目的機能に近づくものである。前者は煙突機能管口径１０の拡大された管口径２０の周壁に達する鋭角全周方位噴射口により、管の全断面で吸引する改良タイプで、蒸気拡大吐出断面口径２０と煙道口径１０との断面比は３１４：７８で、４倍の断面で高温排ガスを吸引しながら混合し、融合蒸気化する。後者は融合蒸気の噴射口を包み込む後方全周囲から形成されたハート型空気室によって爆発的（２００℃−２５０℃、１５．８ｋｐ−４０．６ｋｐ）膨張圧力を緩衝して推送圧力に変換して集束された管口から過熱二次蒸気として噴出される。その噴出口は融合蒸気口より拡大され、逆流圧を防ぐ。
【００１６】Ｄ−蒸気タービンは入口と出口を備えたケーシングに内蔵された、合成正弦曲線を基調とした一次元形状の羽形と有意の巾を備えた羽根翼複数と側板を組合せた羽根板を、羽根翼外周端を有意にずらして複数並列固定した構成で所要の巾を確保した羽根車で構成され、各羽根翼間はバケット状となる。
回転軸は中空で羽根翼取付部間には羽根入射角度に近い通気孔が開けられている。二次蒸気吐出管口径より広い巾を有するタービンケーシングは、その入口で扁平末広がりとなって高圧蒸気を低圧に膨張させながら有意の角度で羽根に当てる構造で、タービン羽根車は羽形の特性から蒸気の衝動圧力Ｇ点が蒸気の流動慣性と共に移動して途切れることなく回転力価に変換する仕事となる。ケーシングは蒸気滞留外周を有意に保持しているので、回転軸の通気孔からは羽根車の回転によって生ずる負圧に引かれて吸入される常温空気によって回転軸が冷却されて軸受を保護し、羽根車の過熱も防ぎながら吐出口で蒸気温度を低下させて容積を縮小させる顕著なマフラー作用を発象して蒸気の流動が促進される。回転による流動慣性をスムーズに保持する羽形特性は回転抵抗も少なく蒸気の放出も効率よく機能し、又梃子機能も加わって、蒸気圧に比例する回転速度は程々でも蒸気圧力の大部分がトルクの大きい回転力に変換される中圧大容量の蒸気向きタービンである。（特許文献９及び１０）
【００１７】Ｅ−発電装置は、蒸気タービンの回転軸を軸受外に延長して直装する。
本願システムでは蒸気タービンの性能に合わせて直径の大きい多極型発電機装置を用いて発電しシステムを完結する。（特許文献３）を準用する。
【００１８】  総括−順を追って詳述した本項を要約すると、木質系をはじめとするバイオマスを炭化或いは乾燥粉砕した高品質燃料を使用し、強い負圧の働いている熱交換燃焼装置の燃焼室内で乾留ガス化溶融燃焼を目指す新機構の乾留ガス化バーナーによって効率の高い燃焼熱交換による強湿り蒸気を得て、その蒸気圧を生かしたベンチュリスクラバ機構によって高温の燃焼排気ガスを誘引して高温融合し、その膨張圧力をハート型空気室機構によって推送圧力に変換した二次蒸気を蒸気タービンに送り込む。蒸気タービンは合成正弦曲線を基調とした羽根板複数を組合せた構成の羽根車で、マフラー機能と梃子機能も加わって蒸気圧を効率よくトルクの大きい回転動力に変換し、蒸気タービンの回転軸を軸受外に延長して多極型発電装置を直装し発電すると云うシステム装置が完結する。が、場合によっては、回転を増幅した装置を中継して通常の発電機を用いることも可能である。
【００１９】  更につけ加えるならば、本願を構成するそれぞれの技術は、自然現象を拾い上げ再現したもので燃焼物質力価循環の極致と云うも過言ではない。
又本願の湿り蒸気を燃焼排ガスと高温融合させて乾き蒸気に変換する技術手段は、復水タービンに最も効率が良いとされる高圧乾き蒸気まで過熱する（例えば３００℃の蒸気から３６０℃の乾き蒸気）過程で起こるボイラー水管の高温腐食について、現今の技術をもってしてもそれに耐え得る金属材質の安全域を見出すことが困難と云われている現状と比検して、中程度温度帯で飛躍的高圧蒸気化し、且つマフラー機能を持つ蒸気タービンとの組合せによるトルクの大きい回転力を得られる普遍的システム技術としての意義がある。
【００２０】  更には、燃焼ガスが１，０００℃近い高温ゾーンから３００℃近くの排ガスゾーンになってダイオキシンが再合成されるとの情報に比検しても、それ等の危険温度帯を避けて通れる可能性を有する本システムの環境保全に貢献出来る技術価値も意義がある。
【００２１】  ちなにに燃料対比長大な熱交換装置内での高温雰囲気まで到達するいわゆる着火段階はオイル燃焼の補助手段を必要とし、炭化材を燃料とする装置では燃料放出位置は高位置に設置して、燃焼反応域を広く確保する距離を確保し、固体バイオマス燃料使用時装置ではロストル位置を低位置に設定して共にロストルを高度の触媒機能材で構成して燃焼炭素因子の原子化へ最短位置にある灰化まで進行させる。
【発明の効果】
【００２２】  以上、作用と実施例の項で詳しく検討したように、本発明システムは先願特許第３０３０３２１号に基づいた燃焼熱交換炉によって、燃料の固有と云われる熱量の数倍と云う輻射熱線エネルギーで熱交換して蒸気を得、又燃焼排ガスの熱も活用するベンチュリスクラバ機構によって大容量の変換蒸気を得て、新機構の蒸気タービンによって効率よく回転力に転換するものである。そのシステムを支える高圧ブロワー並びに高圧水ポンプも新しい機構（特許第２７１１４０２号）より生まれ、又蒸気タービンの開発もその応用から生まれて新機軸を開いた。
本願の目指した環境浄化を行う目標のもとで自燃力のあるバイオマス未利用資源の活用による電気エネルギーを得ると云う、本来は相反する要因を併立せしめたのは、新しい技術に支えられた自然現象の活用手段によってかなえられたものである。
【００２３】  バイオマス未利用資源活用によるエネルギー確保、そして食の安全に直結する環境浄化は人の生存にとって欠くことの出来ないひとつの重要な社会的課題である。本発明がその一つの成果を通して、その解決に貢献出来た事実はその課題が解決不可能の世界でないことを確信し得た。
そのことは経済的直接の成果以上に社会に対する大きな貢献となる。
【発明を実施するための最良の型態】
【００２４】  本願は多様なバイオマスを炭化或いは乾燥粉砕した高品質燃料にして、限られた装置内で炭素原子となる解離エネルギーの必要度を最低にして燃料効率を高めたことを出発点として、発熱体に対向流空気膜形成によって高温化するステファン・ボルツマン法則事象を発象させて熱交換を効率化し、得られた蒸気の蒸気圧をも活用する改良されたベンチュリスクラバ機構によって高温の廃気ガスを誘引して高温融合転換蒸気に変換して、その中圧大容量の蒸気圧で合成正弦曲線を基調とした羽形の蒸気タービンで回転力に転換し、そのトルクの大きい回転力で多極型発電機を回して発電すると云う多段階の機構を組み合わせたシステムに成る。
それぞれの段階の機構を支える機構は自然現象に教えられて開発されたものが多く、その最善の機能向上にはたゆまぬ努力が必要である。例えば炉壁の構成については燃焼化学反応に最適の触媒機能のある遠赤外線の放射力発生源と云うあまり情報の少ない分野もあり、乾溜、ガス化、燃焼反応に与える熱線光波の影響の大きさが知られて来たからである。それぞれを構成する機器の材質等も同様である。
【実施例】
【００２５】  以下図面を参照して本発明にかかる一実施例を詳述する。
図−１は本発明の内、燃焼熱交換装置並びに蒸気融合部の全体鳥瞰図である。
図−２−イは燃料供給と空気噴射装置を一体化した乾溜ガス化バーナー図である。
図−２−ロはベンチュリスクラバ機構に使用する蒸気噴射装置図である。
図−３はベンチュリスクラバの変換蒸気の膨張圧力緩衝推送装置図である。
図−４は蒸気タービン装置の羽根部縦断図である。
図−５は蒸気タービン装置に発電機を直結した全体鳥瞰図である。
図−６−イは発電機縦断図である。
図−６−ロは発電機横断図である。【００２６】  各図において、１−は燃焼熱交換炉体である。２−は基部炉壁で、３−は熱交換水管、４−はカスケードポンプである。５−は煙突で分流煙突も含む。６−は上部炉壁である。
特に乾溜ガス化バーナー図について各部説明する。
７−は燃料ホッパーで、８−は燃料供給装置で図示しない調整装置に接続され、９−の燃料供給パイプでバーナーに接続される。バーナーは１５の高圧ブロワー接続された送風管の内部に組み込まれた構造となる。１１の二次空気噴射装置までは２重移送管構造で、それ以下の燃焼供給管は、円錐形に拡大され下端に１０−のロストル金鋼を供えて燃焼接点となる。１１−の噴射口以下は複数のパイプで１１’の１次空気噴射口まで連結される。
１３−は煙突ダンパーで排ガスの流れを調節する。１６−と１６’−は高圧空気の噴射に伴う激しい燃焼反応層で、１７−は燃焼部位である。１８−は着火装置である。１９−は高圧水ポンプで、１０−２の圧力弁を通った２０−の蒸気管と交互に共通の２１−のベンチュリスクラバ吐出管口につながっている。２２−は燃焼排ガスで、２３−は変換蒸気の膨張圧力緩衝推送装置である。２４−は変換蒸気で、２５−はタービンに送られる蒸気管である。２６−は蒸気タービンケーシングで、２７は蒸気受入れ口である。２８−は中空の蒸気タービン回転軸で、３０−の複数の空気流通孔を備えている。２９−は羽根翼で、３１−の円板と共に回転軸に固定されている。３２−は蒸気吐出口で、３３−は吐出蒸気である。３４−はタービン受軸で、３５−の架台に固定されている。３６−は発電装置の固定子わくで、３７−の固定子が固定されている。３８−は発電機回転子で、３９−の円板に装着され、円板は延長タービン軸に装着固定されている。４０−は炉床で、４１−は吸引通気孔兼灰の落下孔で、４２−は吸引空気調節ダイヤルである。４３−は灰受け溝で、４４−は灰出しスクリューである。４５−は温度検知孔で図示しない４２−の調整装置と連結される検知装置が装着される。【００２７】  本実施例で用いる燃料は、主題の如く木質系をはじめとするバイオマスを炭化或いは乾燥粉砕して高品質の燃料として用いるので、新機構のバーナー体で１０−の燃焼接点における燃焼反応直前までには充分な解離エネルギーが与えられて乾留灰化まで進行した状態で炭素原子化の最短位置にあり、燃焼反応熱の利用分量が最も多く期待できるので、本願の熱交換燃焼装置によって化石燃料の効率を超えることも期待している。【００２８】  本願装置の特徴である熱交換燃焼炉の炉床と炉壁を構成する材料について説明する。
▲１▼シリカブラックは北海道に産出する火成岩の一種で、炭素−５％、ＳｉＯ２−８１．３５％、Ａｌ２Ｏ３−６．３５％、Ｋ２Ｏ−１．６６％、ＴｉＯ２−１．１８％、Ｆｅ２Ｏ３−０．５３％、ＭｇＯ−０．４５％等を含有し特殊な磁場を持つ鉱石で遠赤外線放射機能の高いことが知られている。
▲２▼トルマリン鉱石はブラジル国アダン鉱山に産出して電気石と呼ばれる極性結晶体でＳｉＯ２−３６．６％、Ａｌ２Ｏ３−３４．０５％、Ｆｅ２Ｏ３−１４．１５％、ＭｇＯ−０．９％等を含有しねじれていて永久極性を有する特徴があり、多くの分野に使用されている。
▲３▼ライフグリーンは石川県金沢市医王山に産出する石英祖面岩並に水晶メノー含有パーライト系岩で構成され平均した組成分はＳｉＯ２−７５．５３％、Ａｌ２Ｏ３−１３．３４％、Ｆｅ２Ｏ３−０．７６％、ＣａＯ−１．３３％、Ｎａ２Ｏ−３．６５％、Ｋ２Ｏ−３．４３％、ＭｇＯ−０．１６％、ＴｉＯ２−０．１２％等を含有する外、エマナチオン（ＲＨ）を含み、土中では酸素冨化現象を呈し、とにかく硬い特性をもつ。
▲４▼耐熱キャスターは燃焼炉々壁を構築する主体的材料で、より高温耐熱性のものは反射力も強いと信じられるのでそれを選ぶ。本剤の入れた炉壁は常温乾燥でも極めて硬い。
▲５▼アルミナセメントは遠赤外線放射力も強く、各材料を混練するに当ってバインダーとして優れた機能を持っている。
▲６▼練練させるにはマリネックス稀釈液をもって当てるが、本剤は鉱石（前▲３▼）も溶かすキレート作用が強く、成形乾燥し、窒素ガス置換焼成してファインセラミックス化する工程の中で、各材料の親和性を高め得る。
▲７▼６−の希釈液にホウ酸を溶解することによって溶液の資質が向上し、前記鉱石類の融合と結合を向上させて弾性を保持するに至って、加工も可能となり、その発する熱線も（−）イオンへの傾向を強める。
以上の組合せで触媒機能も併せ持つ遠赤外線照射力を強化した炉壁となる。また熱交換水管はガスが流通する間隙を有してパイプが縦に並列されて炉壁の受熱と遠赤外線反射機能増強を図っている。【００２９】  以上の構成に基づき動作を説明する。
炉内は煙突からの吸引力に引かれて強い負圧が働いている。１８−の着火バーナーが作動し１５−の送風機もゆるやか（変速）に送風を開始する。１７−の燃焼部位が高温となり、１０−、１１−、１２−、のバーナー部も着火温度になったところで、８−の燃料供給装置を作動させる。７−の燃料には初期段階で着火温度の高い重油を若干加えると安定した昇温となり、燃料に着火したら１８−の着火バーナーを止めてはずし、１０−、１１−、１２−、の本体のバーナーが作動する。４１−の炉床並みに２−、６−の炉壁が熱せられて遠赤外線が反射放射され、１６−、１６’−の高圧空気膜反応層のバリヤ化と相乗して１７−の燃焼部位並に炉内全域が高温となり反応熱は輻射熱線一電磁波化して、３−の熱交換水管に直照射され効率の高い熱交換が進行するステファン・ボルツマンの法則事象に到達する。灰は舞い上がることなく４１−の灰落下孔より落下し、４３−の灰溝に集まり、４４−スクリューで排出される。３−の水管蒸気圧が高まると２０−２の圧力弁を押し上げて２０の蒸気管を通り２１に噴射される。燃焼排ガスは１３−の煙突ダンパーが閉となり、２２−を通って２３内のベンチュリスクラバ機能によって吸引誘導されて、２４−の変換蒸気となり、２５−を通って、２６−の蒸気タービンに送り込まれて羽根車を回転させ、２８−に回転力が与えられる。回転軸２８−には３４−の軸受外部に３６−の発電装置固定子わくに内蔵されて、３９−の円板が装着固定されており、円板先端には３８−の発電機回転子が取り付けられている。回転子に対向して３７−の発電機固定子がわくに装着されている。３９の円板の回転につれて、３８−の回転子には励磁電流が生じ、３７−の固定子には誘起電圧が生じて、電気エネルギーとなる。【００３０】  別の側面から見れば、本システムで生じる変換蒸気は、高圧というよりも、若干の低圧でも大容量の蒸気でもって回転力に転換しようとするもので、開発した蒸気タービンはその新しい転換蒸気の活用に適した機能を持っている。比較的低速でもトルクは高いので、多極型発電装置の回転子と固定子の数を増やしてトータルとしての電気エネルギー転換率を高めるものである。
又本項では以上で止めているが、排出蒸気も復水液化して回収し、浄化池で浄化する水や微生物群、そして太陽光エネルギーを存分に活用した積極的環境保全策にも進展することが可能であり、燃焼排ガスと熱を空中に放出する現今の燃焼熱利用方法の改善を示唆するシステム技術としての意義が高い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  バイオマスと云う名のつく未利用資源は巷に満ち溢れて環境をおびやかしており、その再生利用に多くの知慧がしぼられている。その中にあって発明者等は、それ等を熱に換えて利用することを目指し、背景技術項に述べている如く積み重ねて来た。社会的負の荷物も例えば木質バイオマス１，４８０万屯、下水道汚泥７，６００万屯、家畜排せつ物９，０００万屯、廃棄紙１，４００万屯等（農水省調２００２）もあって燃やして再生できれば、厖大な資源となる。一方再生需要は発電までつなげば消費分野に困難はない。
環境に負荷となる未利用資源をめぐる今日的課題はそれを再生する要となる技術が未熟なことにあることは明白であり構造的発想の誤りではあるまいか。
本願の技術的基礎は、幼稚な燃焼の自然現象を不思議として考えたことから、ステファン・ボルツマン法則事象と重なることを知って覚醒され、総合エネルギー理論等の化学的変化として自然現象を見つめることによって育てられた。出発点は現今の加圧燃焼方式を負圧吸引ガス化燃焼への転換であり、炭化技術の進化を中継点として環境保全完結型の熱利用体系であり情報としては本願以上のものは見当たらない。
前述の再生可能な資源の厖大な量と環境保全の蓋然性の高まりはそれを解く要となる技術を求めており、本願を構成する技術思想は一つの方向を示唆するものとの発明者の思いは強い。【００３２】  現今の生産と生活の結果から生み出される廃棄物的バイオマスは、生合成の結果から生み出され多くは強固な結合物質化しており、物質転換における分解や燃焼における化学反応→単分子化→原子化には大きな解離エネルギーを必要とする。本願で到達した（−）イオン発生の炉壁の実現はその活性化エネルギーの丘越えを容易にする触媒的分野で、更に化学反応の方向性に大きな変革を与える期待が強まり本願の如き燃焼効率のみならず、炭化改質、乾燥、更には非燃焼分解、炭化等々多くの分野での物質循環に大きな歴史的進歩を記録するであろう。【００３３】  本願を産業的視点から考察すると、本願を成立させた要因は素朴な自然現象の疑問を捨てなかったことに出発点があり、（００２４）項で述べた如く改良を要する点も数多い。
その次元から視ると本発明の直接の効果もさることながら、自然現象の教唆するものを汲みとり改良点を模索する思考法が、更なる効率を向上させる改良とそれに起因する新たな産業を誘導創出する可能性が大きいものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】は本発明の内の燃焼熱交換変換蒸気発生装置部分の縦断鳥瞰図。
【図２】（イ）は乾溜ガス化バーナー図。（ロ）は蒸気噴射装置図。
【図３】はベンチュリスクラバ  変換蒸気の膨張圧力緩衝推送装置図。
【図４】は蒸気タービン装置の羽根部縦断図。
【図５】は蒸気タービン装置に発電機を直結した鳥瞰図。
【図６】（イ）は発電機縦断図。（ロ）は発電機横断図である。
【符号の説明】
【００３５】  １−燃焼熱交換炉体。２−基部炉壁。３−熱交換水管。４−カスケートポンプ。５−煙突。６−上部炉壁。７−燃料ホッパー。８−燃料供給装置。９−燃料供給管。１０−燃料吐出口ストル。１１−２次空気噴射装置。１１’−１次空気噴射装置、１２−２次空気噴射ノズル。１２’−１次空気噴射口。１３−煙突ダンパー。１４−送風管。１５−高圧ブロワー。１６−高圧空気噴射膜。１７−燃焼部位。１８−着火口装置。１９−高圧水ポンプ。２０−蒸気管。２１−高圧水又は蒸気噴射口。２３−ベンチュリスクラバの変換蒸気の膨張圧力緩衝推送装置。２６−蒸気タービン装置。２７−蒸気受入口。２８−蒸気タービン回転軸。２９−蒸気タービン羽根翼。３０−蒸気タービン回転軸空気流通孔。３１−羽根円板。３２−蒸気吐出口。３４−受軸。３５−架台。３６−発電機固定子わく。３７−発電機固定子。３８−発電機回転子。３９−発電機回転円板。４０−炉床。４１−吸引通気孔兼灰の落下孔４２−吸引空気調節ダイヤル。４３−灰受け溝。４４−灰しスクリュー。４５−温度検知孔。
【図１】
2006002746.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月16日(2004.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】  本願を産業的視点から考察すると、本願を成立させた要囚は素朴な自然現象の疑問を捨てなかったことに出発点があり、（００２４）項で述べた如く改良を要する点も数多い。
その次元から視ると本発明の直接の効果もさることながら、自然現象の教唆するものを汲みとり改良点を模索する思考法が、更なる効率を向上させる改良とそれに起因する新たな省エネルギー並びに環境産業を誘導創出する可能性が大きいものと期待される。
例えば自燃力の強い化石燃料バーナーに於いても、▲１▼燃料ノズルを特に耐熱性とし▲２▼火炎環のノズル周をしぼり込んで１次燃焼空気量を制限する長いラッパ型とし▲３▼火炎環内面をセラミック張りとし▲４▼２次燃焼空気通路を火炎環外側に設けて２重管構造とし先端をしぼり込んで圧力を高める構造とすることによって本願が目指した燃料因子に遠赤外線照射と解離エネルギーを付与し、２次燃焼空気にも解離エネルギーを付与した後に結合反応させ燃焼反応熱歩止まりを高めて大中な省エネと環境改善を達成する如きで、化石燃料バーナーの改良機構として特記し権利を留保する。