(57)【要約】【課題】  タービンに送られる排ガスの流量を増加させてタービンの出力を向上させる。【解決手段】  外塔１内に回転可能に設けられ内部に燃焼室１１を有した外筒１０及び内筒２０を備えた燃焼筒１０を備え、燃焼筒１０の下部に燃焼室１１に連通し液状の廃棄物及び酸素を含む燃焼補助ガスが導入される下部開口１２を設けるとともに、上部に燃焼室１１に連通し燃焼室１１内で発生する排ガスＧを排出する上部開口１３を設け、内筒２０を燃焼筒１０の回転による遠心力で外筒２０側に押しつけられ燃焼室１１の内壁３１を形成する耐熱流体Ｔで構成し、外塔１に上部開口１３から排出された排ガスＧを排出する排出管１２０を設け、排出管１２０の途中に排ガスＧにより作動するタービン１３０を備え、外塔１内の燃焼筒１０の上方に外塔１外から空気を取り入れて上部開口１３から排出された排ガスＧを二次燃焼させる二次燃焼室５１を有した二次燃焼筒５０を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外塔内に設けられ内部に燃焼室を有し回転駆動される燃焼筒を備え、該燃焼筒の下部に上記燃焼室に連通し液状の廃棄物及び酸素を含む燃焼補助ガスが導入される下部開口を設け、上記燃焼筒の上部に上記燃焼室に連通し該燃焼室内で発生する排ガスを排出する上部開口を設け、上記燃焼筒を外筒と内筒とを備えて構成し、該内筒を上記燃焼筒の回転による遠心力で上記外筒側に押しつけられ上記燃焼室の内壁を形成する耐熱流体で構成し、上記外塔に上記燃焼筒の上部開口から排出された排ガスを流入口から流入させて排出する排出管を設け、該排出管の途中に排ガスにより作動するタービンを備えた廃棄物高熱分解装置において、
上記外塔内の上記燃焼筒の上方に該外塔外から空気を取り入れて上記燃焼筒の上部開口から排出された排ガスを二次燃焼させる二次燃焼室を有した二次燃焼筒を設けたことを特徴とする廃棄物高熱分解装置。
【請求項２】
上記二次燃焼筒の二次燃焼室を上側に漸次縮径し上記燃焼筒と同軸の円錐台筒状に形成し、該二次燃焼筒の下側開口を上記燃焼筒の上部開口に連通させるとともに上側開口を上記流入口に連通させ、上記燃焼筒の上部開口からの排ガスを上記二次燃焼室に向けて圧縮して送給するファンを設け、上記二次燃焼室内の排ガスと熱交換して該排ガスを冷却する二次燃焼室冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項３】
上記外塔及び二次燃焼筒を貫通して設けられ外部空気を上記二次燃焼室に供給する空気供給管を備えたことを特徴とする請求項２記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項４】
上記二次燃焼室に上記燃焼筒と同軸に配置されるとともに上記空気供給管の出口が接続され上記燃焼筒の上部開口に連通する下出口と、上記二次燃焼室内に臨む上出口とを有した出口管を設けたことを特徴とする請求項３記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項５】
上記出口管の上側を漸次縮径形成したことを特徴とする請求項４記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項６】
上記二次燃焼筒の下側開口を上記燃焼筒の上面を覆う大きさに形成し、上記ファンを、上記燃焼筒の上面に固定され該燃焼筒の自転により機能する複数の羽根で構成したことを特徴とする請求項２乃至５何れかに記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項７】
上記二次燃焼室冷却手段を、上記外塔外に設けられ冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記外塔と二次燃焼筒との間に設けられ上記冷却水貯留槽から冷却水が供給されて上記二次燃焼筒を冷却する冷却水ジャケットとを備えて構成したことを特徴とする請求項２乃至６何れかに記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項８】
上記外塔内の上記二次燃焼筒の上方に上記二次燃焼筒の上側開口から排出された排ガスを圧縮する圧縮室を有した圧縮筒を設け、上記圧縮室内の排ガスと熱交換して該排ガスを冷却する圧縮室冷却手段を設けたことを特徴とする請求項２乃至７何れかに記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項９】
上記圧縮筒の圧縮室を上側に漸次縮径し上記燃焼筒及び二次燃焼筒と同軸の円錐台筒状に形成し、該圧縮筒の底壁中央に下端開口を形成し、該下端開口を上記二次燃焼筒の上側開口に接続させるとともに上端開口を上記排出管の流入口に連通させ、上記外塔の上部に上記圧縮筒と同軸に貫通して設けられ外部取入口から外部空気を取り入れて上記二次燃焼筒の上側開口に対峙した吹出口から吹き出して上記圧縮室に導入する空気導入管を設け、上記二次燃焼筒の上側開口からの排ガスを上記圧縮筒の底壁外周に向けて遠心圧縮させるようにしたことを特徴とする請求項８記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項１０】
上記圧縮室冷却手段を、上記外塔外に設けられ冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記外塔と圧縮筒との間に設けられ上記冷却水貯留槽から冷却水が供給されて上記圧縮筒を冷却する冷却水ジャケットとを備えて構成したことを特徴とする請求項８または９記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項１１】
上記空気供給管を通して上記二次燃焼室内に外部空気とともに燃焼物を搬送して送給し、該燃焼物を上記燃焼筒からの排ガス及び外部空気により燃焼させるようにする燃焼物搬送装置を設けたことを特徴とする請求項３乃至５何れかに記載の廃棄物高熱分解装置。
【請求項１２】
上記燃焼筒の耐熱流体の外筒側に水を流下させて該耐熱流体を冷却する耐熱流体冷却手段を備えたことを特徴とする請求項２乃至１１何れかに記載の廃棄物高熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糞尿や廃油等の液状の廃棄物を燃焼処理する廃棄物高熱分解装置に係り、特に、高温下で完全燃焼できる廃棄物高熱分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の廃棄物高熱分解装置としては、本願出願人が先に提案した、例えば、特許文献１（特許第４００８３２９号公報）に掲載されたものが知られている。図３に示すように、この廃棄物高熱分解装置Ｓａは、内部を密閉空間にする密閉体を形成する外塔３００と、外塔３００内に設けられ内部に燃焼室３０１を有し回転駆動される燃焼筒３０２を備え、燃焼筒３０２の下部に燃焼室３０１に連通し液状の廃棄物及び酸素を含む燃焼補助ガスが導入される下部開口３０３を設け、燃焼筒３０２の上部に燃焼室３０１に連通し燃焼室３０１内で発生する排ガスＧａを排出する上部開口３０４を設け、燃焼筒３０２を外筒３０５と内筒３０６とを備えて構成し、内筒３０６を燃焼筒３０２の回転による遠心力で外筒３０５側に押しつけられ燃焼室３０１の内壁を形成する耐熱流体Ｔａで構成し、外塔３００に燃焼筒３０２の上部開口３０４から排出された排ガスＧａを流入口３０７から流入させて排出する排出管３０８を設け、排出管３０８の途中に排ガスＧａにより作動するタービン３０９を備えて構成されている。また、下部開口３０３には、廃棄物を燃焼筒３０２に噴出する廃棄物噴出ノズル３１０と、燃料補助ガスとしての水素ガスを燃焼筒３０２に噴出する水素ガス噴出ノズル３１１と、燃料補助ガスとしての酸素空気混合ガスを燃焼筒３０２に噴出する酸素空気混合ガス噴出ノズル３１２と、着火用の点火プラグ３１３が設けられている。
【０００３】
この廃棄物高熱分解装置Ｓａで廃棄物の燃焼処理を行なうには、先ず、廃棄物を燃焼処理する前に、燃焼筒３０２に内筒３０６を形成する。燃焼筒３０２を回転駆動させながら、燃焼筒３０２内に耐熱流体Ｔａとしてのセラミックスを投入するとともに、水素ガス噴出ノズル３１１から水素ガスを、酸素空気混合ガス噴出ノズル３１２から酸素空気混合ガスを夫々燃焼筒３０２内に噴出させ、点火プラグ３１３で着火する。これにより、水素ガスが酸素空気混合ガスの酸素によって燃焼し、この燃焼によってセラミックスＴａが溶解させられる。このとき、燃焼筒３０２が回転駆動しているので、この燃焼筒３０２の回転による遠心力によって溶解したセラミックスＴａが外筒３０５側に押しつけられるようになり、中央に燃焼室３０１が形成されて内筒３０６が形成されるようになる。
【０００４】
内筒３０６が形成されたならば、燃焼筒３０２を回転させながら、廃棄物噴出ノズル３１０から廃棄物を燃焼室３０１に噴出させるとともに、水素ガス噴出ノズル３１１及び酸素空気混合ガス噴出ノズル３１２から夫々ガスを噴出させ、点火プラグ３１３で着火する。これにより、水素ガスが酸素空気混合ガスの酸素によって燃焼するとともに、廃棄物が酸素空気混合ガスの酸素によって燃焼処理される。このとき、燃焼筒３０２の回転による遠心力により溶解セラミックスＴａが垂直の円筒状に形成されるようになり、このセラミックスＴａで形成される燃焼室３０１の内壁で赤外線が反射しあうようになるので、燃焼室３０１内を極めて高温にすることができ、そのため、廃棄物を高温下で略完全燃焼させて燃焼処理することができる。また、内筒３０６が耐熱流体Ｔａで構成されているので、廃棄物を清浄に燃焼処理するために必要な温度に耐えることができ、そのため、燃焼室３０１内の温度を極めて高温にすることができる。
【０００５】
また、燃焼室３０１では排ガスＧａの上昇渦が生じ、この排ガスＧａが上部開口３０４から排出され、流入口３０７から排出管３０８に流入し、タービン３０９を作動させる。このタービン３０９の出力により動力が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４００８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この従来の廃棄物高熱分解装置Ｓａにおいては、外塔３００により内部が密閉されているので、燃焼室３０１から排出される排ガスＧａの流量を増加させることが難しく、そのため、タービン３０９に送られる排ガスＧａの流量が燃焼室３０１から排出される排ガスＧａの流量となるので、それだけ、タービン３０９の出力を高くすることが難しい。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、タービンに送られる排ガスの流量を増加させてタービンの出力を向上させるようにした廃棄物高熱分解装置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】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明の廃棄物高熱分解装置は、外塔内に設けられ内部に燃焼室を有し回転駆動される燃焼筒を備え、該燃焼筒の下部に上記燃焼室に連通し液状の廃棄物及び酸素を含む燃焼補助ガスが導入される下部開口を設け、上記燃焼筒の上部に上記燃焼室に連通し該燃焼室内で発生する排ガスを排出する上部開口を設け、上記燃焼筒を外筒と内筒とを備えて構成し、該内筒を上記燃焼筒の回転による遠心力で上記外筒側に押しつけられ上記燃焼室の内壁を形成する耐熱流体で構成し、上記外塔に上記燃焼筒の上部開口から排出された排ガスを流入口から流入させて排出する排出管を設け、該排出管の途中に排ガスにより作動するタービンを備えた廃棄物高熱分解装置において、上記外塔内の上記燃焼筒の上方に該外塔外から空気を取り入れて上記燃焼筒の上部開口から排出された排ガスを二次燃焼させる二次燃焼室を有した二次燃焼筒を設けた構成としている。
【００１０】
これにより、本発明の廃棄物高熱分解装置で廃棄物の燃焼処理を行なうには、先ず、廃棄物を燃焼処理する前に、燃焼筒に内筒を形成する。例えば、タングステン等の耐熱流体を燃焼筒内に投入し、燃焼筒を回転駆動させながら、燃焼補助ガスを燃焼筒内に導入して燃焼させ、この燃焼補助ガスの燃焼により耐熱流体を溶解させる。このとき、燃焼筒が回転駆動しているので、この燃焼筒の回転による遠心力によって溶解した耐熱流体が外筒側に押しつけられるようになり、中央に燃焼室が形成されて内筒が形成されるようになる。
【００１１】
内筒が形成されたならば、下部開口から液状の廃棄物を燃焼室内に導入する。燃焼室内は、耐熱流体で形成される燃焼室の内壁で赤外線が反射しあうようになり、そのため、燃焼室内が極めて高温になっている。そのため、導入された液状の廃棄物は、燃焼室内において、その水が酸素と水素とに熱分解され、この酸素により廃棄物が燃焼される。即ち、廃棄物を高温下で略完全燃焼させて燃焼処理することができる。この場合、廃棄物を燃焼室内に導入する前に燃焼補助ガスの導入を停止しても良く、また、廃棄物と燃焼補助ガスを同時に導入しても良い。廃棄物と燃焼補助ガスを同時に導入する場合は、廃棄物の燃焼が定常状態となったときに燃焼補助ガスの導入を停止することが望ましい。また、内筒が耐熱流体で構成されているので、廃棄物を清浄に燃焼処理するために必要な温度に耐えることができ、そのため、燃焼室内の温度を極めて高温にすることができる。
【００１２】
また、燃焼室では排ガスの上昇渦が生じ、この排ガスが上部開口から排出されて、二次燃焼筒の二次燃焼室に入り込む。この二次燃焼室においては、外塔外から空気を取り入れているので、この外部空気中の酸素によって燃焼室からの排ガスが二次燃焼させられる。このとき、外部空気の燃焼による排ガスと燃焼室からの排ガスとが混合し、排ガスの流量が増加する。この流量が増加した排ガスは、流入口から排出管に流入し、タービンを作動させる。このタービンには、例えば、発電機等が接続され、タービンの出力により動力が得られる。即ち、燃焼室から排出される排ガスの流量を二次燃焼室において増加させるので、タービンに送られる排ガスの流量を増加させることができ、そのため、タービンの出力を向上させることができる。
【００１３】
そして、必要に応じ、上記二次燃焼筒の二次燃焼室を上側に漸次縮径し上記燃焼筒と同軸の円錐台筒状に形成し、該二次燃焼筒の下側開口を上記燃焼筒の上部開口に連通させるとともに上側開口を上記流入口に連通させ、上記燃焼筒の上部開口からの排ガスを上記二次燃焼室に向けて圧縮して送給するファンを設け、上記二次燃焼室内の排ガスと熱交換して該排ガスを冷却する二次燃焼室冷却手段を設けた構成としている。
【００１４】
これにより、燃焼室から上部開口を通って排出された排ガスは、下側開口から二次燃焼室内に入り込む。このとき、燃焼室からの排ガスは、ファンによってスパイラル状の気流となって下側開口から二次燃焼室内に送給される。この二次燃焼室内においては、二次燃焼筒が上側に漸次縮径して形成されているので、排ガスは上昇とともに圧縮されるとともに、ファンによる押圧によって高圧に圧縮される。また、この二次燃焼室内においては、排ガスは、二次燃焼室冷却手段により冷却されながら下側開口から上側開口に向けて上昇していく。即ち、上側開口から排出されてタービンに送られる排ガスは、高圧に圧縮されるとともに冷却されて低温になる。そのため、タービンに高圧の排ガスを送ることができるのでタービンの出力を向上させることができる。また、低温の排ガスなのでタービンを耐熱性に優れた材質で構成しなくても良く、それだけ、種々のタービンを用いることができる。
【００１５】
また、必要に応じ、上記外塔及び二次燃焼筒を貫通して設けられ外部空気を上記二次燃焼室に供給する空気供給管を備えた構成としている。
これにより、外部空気を二次燃焼室に確実に取り入れることができる。
【００１６】
更に、必要に応じ、上記二次燃焼室に上記燃焼筒と同軸に配置されるとともに上記空気供給管の出口が接続され上記燃焼筒の上部開口に連通する下出口と、上記二次燃焼室内に臨む上出口とを有した出口管を設けた構成としている。
これにより、外部空気は、空気供給管を通って出口管に入り込み、燃焼室から下出口を通って排出された排ガスと混合して上昇して上出口に至る。そして、出口管に至った外部空気は、出口管内及び二次燃焼室内で下出口から上昇してくる排ガスを燃焼させる。この場合、出口管内でも排ガスを燃焼させるので、燃焼効率を向上させることができる。
【００１７】
更にまた、必要に応じ、上記出口管の上側を漸次縮径形成した構成としている。
これにより、下出口から上出口に向けて上昇してくる排ガスは、出口管の形状により上昇とともに圧縮される。二次燃焼室に圧縮した排ガスを送ることができるので、タービンにより一層高圧の排ガスを送ることができ、そのため、タービンの出力をより一層向上させることができる。
【００１８】
また、必要に応じ、上記二次燃焼筒の下側開口を上記燃焼筒の上面を覆う大きさに形成し、上記ファンを、上記燃焼筒の上面に固定され該燃焼筒の自転により機能する複数の羽根で構成している。
これにより、燃焼筒の上部開口からの排ガスを確実に二次燃焼室に向けて圧縮して送給することができる。また、ファンが燃焼筒の上面に固定された羽根であるので、燃焼筒の回転駆動によりファンが回転するようになり、そのため、ファンを回転駆動させる電力が必要なく、それだけ、装置を簡易に構成することができる。
【００１９】
更に、必要に応じ、上記二次燃焼室冷却手段を、上記外塔外に設けられ冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記外塔と二次燃焼筒との間に設けられ上記冷却水貯留槽から冷却水が供給されて上記二次燃焼筒を冷却する冷却水ジャケットとを備えて構成している。
これにより、冷却水ジャケットは二次燃焼筒の周囲に設けられて二次燃焼筒を冷却し、二次燃焼筒内の排ガスと冷却水ジャケットに供給される冷却水とが熱交換して排ガスが冷却される。このとき、二次燃焼室内の排ガスはファンによってスパイラル状の気流となるので、排ガスが二次燃焼筒の内壁に衝突するようになり、冷却水は二次燃焼筒の壁部を冷却するようになるので、排ガスと冷却水とを効率良く熱交換させることができる。
【００２０】
更にまた、必要に応じ、上記外塔内の上記二次燃焼筒の上方に上記二次燃焼筒の上側開口から排出された排ガスを圧縮する圧縮室を有した圧縮筒を設け、上記圧縮室内の排ガスと熱交換して該排ガスを冷却する圧縮室冷却手段を設けた構成としている。
これにより、二次燃焼筒で圧縮された排ガスを更に圧縮してタービンに送るので、タービンの出力をより一層向上させることができる。また、二次燃焼筒で冷却された排ガスを更に冷却してタービンに送るので、より一層種々のタービンを用いることができる。
【００２１】
また、必要に応じ、上記圧縮筒の圧縮室を上側に漸次縮径し上記燃焼筒及び二次燃焼筒と同軸の円錐台筒状に形成し、該圧縮筒の底壁中央に下端開口を形成し、該下端開口を上記二次燃焼筒の上側開口に接続させるとともに上端開口を上記排出管の流入口に連通させ、上記外塔の上部に上記圧縮筒と同軸に貫通して設けられ外部取入口から外部空気を取り入れて上記二次燃焼筒の上側開口に対峙した吹出口から吹き出して上記圧縮室に導入する空気導入管を設け、上記二次燃焼筒の上側開口からの排ガスを上記圧縮筒の底壁外周に向けて遠心圧縮させるようにした構成としている。
【００２２】
これにより、二次燃焼筒から上側開口を通って排出された排ガスは、下端開口から圧縮室内に入り込む。このとき、二次燃焼筒からの排ガスは、その遠心力により圧縮筒の底壁外周に向けて圧縮室内に排出されて遠心圧縮される。この圧縮室内においては、圧縮筒が上側に漸次縮径して形成されているので、底壁で遠心圧縮された排ガスは上昇とともに更に圧縮される。また、この圧縮室内においては、空気導入管から外部空気を取り入れているので、この外部空気中の酸素によって二次燃焼室からの排ガスが三次燃焼させられる。このとき、外部空気の燃焼による排ガスと二次燃焼室からの排ガスとが混合し、排ガスの流量が増加する。この流量が増加した排ガスは、流入口から排出管に流入し、タービンを作動させる。このタービンには、例えば、発電機等が接続され、タービンの出力により動力が得られる。即ち、二次燃焼室で流量が増加した排ガスを圧縮室において更に流量を増加させるので、タービンに送られる排ガスの流量をより一層増加させることができ、そのため、タービンの出力をより一層向上させることができる。また、外部空気を外部取入口から取り入れて空気導入管を通して圧縮室内に吹き出しているので、外部空気を圧縮室内に確実に取り入れることができる。
【００２３】
更に、必要に応じ、上記圧縮室冷却手段を、上記外塔外に設けられ冷却水が貯留される冷却水貯留槽と、上記外塔と圧縮筒との間に設けられ上記冷却水貯留槽から冷却水が供給されて上記圧縮筒を冷却する冷却水ジャケットとを備えて構成している。
これにより、冷却水ジャケットは圧縮筒の周囲に設けられて圧縮筒を冷却し、圧縮筒内の排ガスと冷却水ジャケットに供給される冷却水とが熱交換して排ガスが冷却される。このとき、圧縮室内には二次燃焼筒からスパイラル状の排ガスが入り込むので、圧縮室内の排ガスはスパイラル状の気流となって、排ガスが圧縮筒の内壁に衝突するようになり、冷却水は圧縮筒の壁部を冷却するようになるので、排ガスと冷却水とを効率良く熱交換させることができる。
【００２４】
更にまた、必要に応じ、上記空気供給管を通して上記二次燃焼室内に外部空気とともに燃焼物を搬送して送給し、該燃焼物を上記燃焼筒からの排ガス及び外部空気により燃焼させるようにする燃焼物搬送装置を設けた構成としている。
これにより、燃焼物が燃焼筒からの排ガス及び外部空気により燃焼されるので、例えば、固形状のゴミ等を燃焼させることができ、そのため、装置の汎用性を向上させることができる。また、燃焼物を空気供給管を通して外部空気とともに送給するので、確実に燃焼物を送給することができ、そのため、燃焼物の燃焼効率を向上させることができる。
【００２５】
また、必要に応じ、上記燃焼筒の耐熱流体の外筒側に水を流下させて該耐熱流体を冷却する耐熱流体冷却手段を備えた構成としている。
内筒が耐熱流体で形成されているので、燃焼室内が極めて高温になっても外筒に熱が伝わりにくくなっているが、耐熱流体冷却手段を備えたことにより、より一層外筒の耐熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の廃棄物高熱分解装置によれば、燃焼室内に液状の廃棄物を導入すると、耐熱流体で形成される燃焼室内では、その内壁で赤外線が反射しあうようになり、燃焼室内が極めて高温になるため、導入された廃棄物は燃焼室内において、その水が酸素と水素とに熱分解され、この酸素により廃棄物が燃焼される。即ち、廃棄物を高温下で略完全燃焼させて燃焼処理することができる。また、内筒が耐熱流体で構成されているので、廃棄物を清浄に燃焼処理するために必要な温度に耐えることができ、そのため、燃焼室内の温度を極めて高温にすることができる。
【００２７】
また、燃焼室では排ガスの上昇渦が生じ、この排ガスが上部開口から排出されて、二次燃焼筒の二次燃焼室に入り込む。この二次燃焼室においては、外塔外から空気を取り入れているので、この外部空気中の酸素によって燃焼室からの排ガスが二次燃焼させられる。このとき、外部空気の燃焼による排ガスと燃焼室からの排ガスとが混合し、排ガスの流量が増加する。この流量が増加した排ガスは、流入口から排出管に流入し、タービンを作動させる。このタービンには、例えば、発電機等が接続され、タービンの出力により動力が得られる。即ち、燃焼室から排出される排ガスの流量を二次燃焼室において増加させるので、タービンに送られる排ガスの流量を増加させることができ、そのため、タービンの出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物高熱分解装置を示す一部側面断面図である。
【図２】図１中、Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】従来の廃棄物高熱分解装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係る廃棄物高熱分解装置を説明する。
図１及び図２には、本発明の実施の形態に係る廃棄物高熱分解装置Ｓを示している。この廃棄物高熱分解装置Ｓは、上壁２，下壁３及び側壁４を有した筒状の外塔１内に、内部に液状の廃棄物を燃焼させる燃焼室１１を有して回転駆動される燃焼筒１０と、燃焼筒１０の上方に設けられ外塔１外から空気を取り入れて燃焼筒１０から排出された排ガスＧを二次燃焼させる二次燃焼室５１を有した二次燃焼筒５０と、二次燃焼筒５０の上方に設けられ二次燃焼筒５０から排出された排ガスＧを圧縮する圧縮室９１を有した圧縮筒９０と、外塔１に設けられ圧縮筒９０から排出された排ガスＧを流入口１２１から流入させて排出する排出管１２０と、排出管１２０の途中に設けられ排ガスＧにより作動するタービン１３０とを備えて構成されている。
【００３０】
外塔１は、例えば、鉛を用いて構成され、上側部５と下側部６とを備え、上側部５と下側部６とを接続する接続部７により開閉可能に接続されている。
燃焼筒１０は、外筒２０及び外筒２０内に形成される内筒３０を備えて構成され、筒状に形成されて外塔１の下側部６に設けられている。
【００３１】
外筒２０は、耐熱性の材質で形成され、外塔１の側壁４との間に側部空間２１が形成されるように且つ外塔１の下壁３との間に下部空間２２が形成されるように外塔１と同軸に設けられている。また、この外筒２０は、上部に凹部２３が形成されている。この凹部２３の周囲には、冷却水Ｒが供給される冷却水供給部２４が形成されている。尚、図１中、符号２５は、外筒２０の下部側に設けられるパンチングメタルである。
【００３２】
内筒３０は、耐熱流体Ｔとしてのタングステンを溶解させ、この溶解タングステンＴが燃焼筒１０の回転による遠心力で外筒２０側に押しつけられて形成される。この内筒３０内部に、内壁３１が溶解タングステンＴからなる燃焼室１１が形成されている。この燃焼室１１内では光が発生するようになり、発生した光が、後述の出口管８１，二次燃焼筒５０，圧縮筒９０，空気導入管９４を通して外部取入口９５から取り出し可能になっている。この取り出した光は、例えば、主にレーザー光線Ｌとして利用される。尚、図１中、符号３２は溶解タングステンＴの溶解部であり、符号３３は溶解タングステンＴの硬化部である。また、外筒２０と内筒３０との間には、粉粒状のタングステンＴが収容されている。
【００３３】
また、この燃焼筒１０の下部には、燃焼室１１に連通し液状の廃棄物及び酸素を含む燃焼補助ガスが導入される下部開口１２が設けられており、燃焼筒１０の上部には、燃焼室１１に連通し燃焼室１１内で発生する排ガスＧを排出する上部開口１３が設けられている。この上部開口１３は、外筒２０の凹部２３に形成されている。
【００３４】
下部開口１２には、液状の廃棄物を燃焼室１１内に導入する廃棄物噴出ノズル１４と、燃焼補助ガスとしての酸素ガスを燃焼室１１内に導入する酸素ガス噴出ノズル１５と、燃焼補助ガスとしての水素ガスを燃焼室１１内に導入する水素ガス噴出ノズル１６とが配置されている。また、酸素ガス噴出ノズル１５及び水素ガス噴出ノズル１６の噴出口付近には着火用の点火プラグ１７が設けられている。
【００３５】
また、外塔１外には、廃棄物噴出ノズル１４に廃棄物を送給する廃棄物送給管１４ａと、酸素ガス噴出ノズル１５に酸素ガスを送給する酸素ガス送給管１５ａと、水素ガス噴出ノズル１６に水素ガスを送給する水素ガス送給管１６ａとが設けられている。また、酸素ガス送給管１５ａには、酸素ガス送給管１５ａから分岐して蒸気が送給され、酸素ガス送給管１５ａの酸素ガスの送給が停止されたとき、酸素ガス送給管１５ａに蒸気を送給する後述もする蒸気送給管１８が設けられている。この蒸気送給管１８は、蒸気の送給を停止したとき、例えば、粉末状の劣化ウラン等を供給する供給管としても使用される。これにより、劣化ウランを処理することができる。また、劣化ウランを燃焼処理することにより、燃焼室１１内で発生する光が強くなり、そのため、レーザー光線Ｌを取り出すときに、レーザー光線Ｌの強さを高めることができる。更に、廃棄物送給管１４ａには、液状の廃棄物を吸引して廃棄物送給管１４ａ内に噴射する廃棄物ポンプ１９が設けられている。
【００３６】
また、この下部開口１２には、燃焼室１１内で燃焼された廃棄物の灰を外塔１外に排出する排出部４０が設けられている。この排出部４０は、下部開口１２に設けられ廃棄物の灰を燃焼室１１から下方に送るスクリュウ体４１と、スクリュウ体４１を駆動させる駆動部４２と、外塔１外であって外塔１の下壁４に設けられ下側に漸次縮径する円錐台筒状に形成されてスクリュウ体４１から送られた廃棄物の灰を外塔１外に排出するホッパー４３とを備えて構成されている。駆動部４２は、モータ４４と、モータ４４により回転させられる第一ギヤ４５と、第一ギヤ４５に噛合しスクリュウ体４１が同軸に一体形成される円盤状の第二ギヤ４６とを備えて構成され、モータ４４によりスクリュウ体４１が軸線を中心に回転するようになっている。
【００３７】
また、駆動部４２は、燃焼筒１０を回転駆動させる駆動部４２としても構成される。詳しくは、第二ギヤ４６には、スクリュウ体４１を囲繞して第二ギヤ４６に一体形成される筒状の回転体４７が設けられており、この回転体４７が外筒２０の下部に接続されている。即ち、モータ４４により第二ギヤ４６が回転すると、回転体４７が回転し、これによって外筒２０が軸線を中心に回転するようになる。
【００３８】
更に、燃焼筒１０の上面１０ａには、燃焼筒１０の上部開口１３からの排ガスＧを二次燃焼室５１に向けて圧縮して送給するファン７０が設けられている。このファン７０は、実施の形態では、燃焼筒１０の上面１０ａに固定され燃焼筒１０の自転により機能する複数の羽根７０ａで構成されている。この羽根７０ａは、その上面が外塔１の軸線に対して傾斜するように設けられている。
【００３９】
二次燃焼筒５０の二次燃焼室５１は、上側に漸次縮径し燃焼筒１０と同軸の円錐台筒状に形成されている。この二次燃焼筒５０の下側開口５２は燃焼筒１０の上部開口１３に連通されており、上側開口５３は圧縮筒９０の圧縮室９１内に連通されている。また、下側開口５２は燃焼筒１０の上面１０ａを覆う大きさに形成されており、下側開口５２を形成する二次燃焼筒５０の下端部５０ａは外塔１の側壁４の内壁４ａに強固に固定されている。
【００４０】
また、外塔１内であって、燃焼筒１０と二次燃焼筒５０との間には、基端６０ａが外塔１の側壁４の内壁４ａに固定されるとともに先端部６０ｂが燃焼筒１０の外筒２０の凹部２３内に位置しファン７０からの排ガスＧを二次燃焼室５１内に向けて通過させる通過孔６１が形成された外塔１と同軸の内部筒６０が設けられている。
【００４１】
内部筒６０の先端部６０ｂと燃焼筒１０の外筒２０の凹部２３とは、一対の接続杆６２を介して接続されており、この一対の接続杆６２間にベアリング６３が設けられている。即ち、内部筒６０は外塔１に対して同軸に固定されており、この内部筒６０に燃焼筒１０の外筒２０がベアリング６３を介して接続されているので、燃焼筒１０は外塔１の軸線を中心に回転可能に設けられるようになる。
【００４２】
また、本装置Ｓには、外塔１及び二次燃焼筒５０を貫通して設けられ外部空気を二次燃焼室５１に供給する空気供給管８０が備えられている。この空気供給管８０の出口８０ｂは、二次燃焼室５１に燃焼筒１０と同軸に配置され燃焼筒１０の上部開口１３に連通する下出口８２及び二次燃焼室５１内に臨む上出口８３を有した出口管８１に接続されている。この出口管８１は、上側が漸次縮径するように形成されており、下出口８２を形成する下端部８１ａは、内部筒６０の先端部６０ｂに接続されて外塔１に対して固定されて設けられている。
【００４３】
更に、この空気供給管８０の入口８０ａには、空気供給管８０を通して二次燃焼室５１内に外部空気とともに燃焼物を搬送して送給し、燃焼物を燃焼筒１０からの排ガスＧ及び外部空気により燃焼させるようにする燃焼物搬送装置８４が設けられている。この燃焼物搬送装置８４は、燃焼物の入口８５ａ及び出口８５ｂを有した筒状のガイド部８５と、ガイド部８５内に設けられ燃焼物を搬送するコンベア８６とを備えて構成されている。ガイド部８５は、その出口８５ｂが空気供給管８０の入口８０ａに接続されて固定されており、出口８５ｂを中心に角度調整可能に設けられている。また、このガイド部８５には、開閉可能な扉８７が設けられており、この開閉扉８７は、例えば、ガイド部８５内で燃焼物が詰まったとき等に開けて処理するメンテナンス用の扉である。尚、符号８８は、開閉扉８７を開閉する際に把持するフックであり、符号８９は、開閉扉８７の開時に縮退し開閉扉８７を付勢力により閉にするスプリングである。
【００４４】
圧縮筒９０の圧縮室９１は、上側に漸次縮径し燃焼筒１０及び二次燃焼筒５０と同軸の円錐台筒状に形成されている。この圧縮筒９０の底壁９０ａ中央には二次燃焼筒５０の上側開口５３に固定されて接続される下端開口９２が形成されており、圧縮筒９０の上端には排出管１２０の流入口１２１に連通される上端開口９３が形成されている。また、この圧縮室９１において、二次燃焼筒５０の上側開口５３からの排ガスＧを圧縮筒９０の底壁９０ａ外周に向けて遠心圧縮させるように圧縮筒９０が構成されている。
【００４５】
また、本装置Ｓには、外塔１の上壁２に圧縮筒９０と同軸に貫通して設けられ外部取入口９５から外部空気を取り入れて二次燃焼筒５０の上側開口５３に対峙した吹出口９６から吹き出して圧縮室９１に導入する空気導入管９４が設けられている。
【００４６】
更に、本装置Ｓには、二次燃焼室５１内の排ガスＧと熱交換して排ガスＧを冷却する二次燃焼室冷却手段１００及び圧縮室９１内の排ガスＧと熱交換して排ガスＧを冷却する圧縮室冷却手段１０１が設けられている。この二次燃焼室冷却手段１００及び圧縮室冷却手段１０１は、同一に構成されており、外塔１外に設けられ冷却水Ｒが貯留される冷却水貯留槽１０２と、外塔１と二次燃焼筒５０との間及び外塔１と圧縮筒９０との間に設けられ冷却水貯留槽１０２から冷却水Ｒが供給されて二次燃焼筒５０及び圧縮筒９０を冷却する冷却水ジャケット１０３とを備えて構成されている。尚、図１中、符号１０３ａは、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒが供給されるフィン付きのパイプである。
【００４７】
この冷却水ジャケット１０３内には、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒを一定量ずつ空気供給管８０に送給する冷却水送給管１０４が設けられており、この冷却水送給管１０４に圧縮筒９０の下端９０ｂが固定されて接続されている。尚、図１中、符号１０４ａは、冷却水送給管１０４から送給される冷却水Ｒの水量を調整する調整弁である。また、図１中、符号１０５は、外塔１外からの水道水を空気供給管８０に一定量ずつ送給する水道水送給管であり、符号１０５ａは、水道水送給管１０５から送給される水道水の水量を調整する調整弁である。
【００４８】
また、外塔１に、二次燃焼室５１内の排ガスＧ及び圧縮室９１内の排ガスＧと熱交換して加温された冷却水Ｒを冷却水ジャケット１０３から排水する排水管１０６が設けられている。この排水管１０６には、排水管１０６内の冷却水Ｒの排水を許容，不能にする開閉弁１０７が設けられており、この開閉弁１０７の開時には、自然対流によって冷却水Ｒの排水が行なわれる。
更に、外塔１の排水管１０６より下位に、排水管１０６から排水された冷却排水を冷却した後に冷却水ジャケット１０３内に再び供給する冷却排水供給管１０８が設けられている。尚、図１及び図２中、符号１０８ａは、冷却排水供給管１０８内の冷却排水の供給を許容，不能にする一方弁である。
【００４９】
更にまた、外塔１に外塔１の上側部５と下側部６とに跨って、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒを側部空間２１に供給する冷却水供給管１０９が設けられている。尚、図１中、符号１０９ａは、冷却水供給管１０９内の冷却水Ｒの側部空間２１への供給を許容，不能にする一方弁である。
【００５０】
また、本装置Ｓには、燃焼筒１０の耐熱流体Ｔの外筒２０側に水を流下させて耐熱流体Ｔを冷却する耐熱流体冷却手段１１０が備えられている。この耐熱流体冷却手段１１０は、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒを冷却水流路１１１を通して燃焼筒１０の耐熱流体Ｔの外筒２０側に流下させることによりなる。
【００５１】
冷却水流路１１１は、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒが、冷却水送給管１０４を通して空気供給管８０に送給され、空気供給管８０の内壁を伝って空気供給管８０の出口８０ｂから出て出口管８１に至り、出口管８１の下出口８２から燃焼筒１０内に送られる。このとき、燃焼筒１０は回転しているので、その遠心力により冷却水Ｒが外筒２０側に向かって送られ、外筒２０と内筒３０との間に収容されている粉粒状のタングステンＴに浸入する。粉粒状のタングステンＴを流下して通過した冷却水Ｒは、パンチングメタル２５の孔から下部空間２２に至る。外塔１の下壁３にはホッパー４３に連通する小径の孔８が形成されており、下部空間２２に貯留された冷却水Ｒは少量ずつホッパー４３に送られて排出される。また、ホッパー４３に送られる冷却水Ｒは少量であるので、下部空間２２に溜まっていく冷却水Ｒの方が多くなるが、その下部空間２２に貯留された冷却水Ｒは水量が増して側部空間２１に至り、側部空間２１から冷却水ジャケット１０３に再び送られる。
【００５２】
また、粉粒状のタングステンＴに浸入した冷却水Ｒは、燃焼筒１０の回転による遠心力により、その一部が外筒２０側に押しつけられて外筒２０の内壁２０ａを伝って流下していくようになる。これにより、外筒２０と粉粒状のタングステンＴとの間に冷却水Ｒの水筒が形成されるようになり、内筒３０側からの燃焼による熱によってこの冷却水Ｒが蒸発し、この蒸発する際の潜熱によって燃焼による熱が奪われるので、燃焼による熱が直接外筒２０に伝達されなくなり、そのため、外筒２０を冷却することができる。即ち、外筒２０の耐熱性を向上させることができるので、外筒２０を耐熱性の高い高価な材質で形成しなくても良くなり、それだけ、製造コストを低減させることができる。
【００５３】
排出管１２０は、その流入口１２１が圧縮筒９０の上端開口９３に連通するとともに流出口１２２が外塔１外に設けられている。また、この排出管１２０には、入口１２３ａが外塔１内であって冷却水ジャケット１０３の上方に位置するとともに出口１２３ｂが排出管１２０のタービン１３０と流出口１２２との間に接続され、排出管１２０から分岐する分岐管１２３が設けられている。この分岐管１２３の途中には、蒸気送給管１８が接続されており、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒが排ガスとの熱交換により温度上昇して蒸発した蒸気の一部を酸素ガス送給管１５ａに送給している。また、この分岐管１２３には、冷却水ジャケット１０３からの蒸気を排出管１２０に送ることを許容，不能にする蒸気開閉弁１２４が設けられている。更に、外塔１の上壁２には、蒸気開閉弁１２４の閉時に、外塔１の上壁２と冷却水ジャケット１０３との間に滞留した蒸気を外塔１外へ送る安全弁１２５が設けられている。
【００５４】
タービン１３０は、周知のものを用いて良く、耐熱性のものを用いることが望ましい。また、タービン１３０には発電機１４０が接続されており、タービン１３０の出力により発電機１４０から電力が得られるようになっている。
【００５５】
従って、この実施の形態に係る廃棄物高熱分解装置Ｓで廃棄物の燃焼処理を行なうには、先ず、廃棄物を燃焼処理する前に燃焼筒１０に内筒３０を形成する。内筒３０を形成する際には、予め燃焼筒１０内に耐熱流体Ｔとしての粉粒状のタングステンＴを投入して収容しておく。このタングステンＴの収容は、外塔１の接続部７により外塔１を開にし、燃焼筒１０の上部からタングステンＴを投入して外塔１を閉にすることにより行なう。
【００５６】
そして、モータ４４により燃焼筒１０の外筒２０を回転させながら、酸素ガス噴出ノズル１５から酸素ガスを燃焼筒１０内に噴出して導入するとともに水素ガス噴出ノズル１６から水素ガスを燃焼筒１０内に噴出して導入し、点火プラグ１７によって着火する。これにより、燃焼補助ガスが燃焼筒１０内で燃焼させられ、この燃焼補助ガスの燃焼によりタングステンＴが溶解させられる。このとき、燃焼筒１０が回転駆動しているので、この燃焼筒１０の回転による遠心力によって溶解したタングステンＴが外筒２０側に押しつけられるようになり、中央に燃焼室１１が形成されて内筒３０が形成されるようになる。このように形成された燃焼室１１内は、溶解タングステンＴで形成される燃焼室１１の内壁３１で赤外線が反射しあうようになり、そのため、燃焼室１１内が極めて高温になる。このとき、例えば、燃焼室１１内の温度は５０００℃であり、外筒２０の温度は２００℃となっている。
【００５７】
この状態で、酸素ガス噴出ノズル１５及び水素ガス噴出ノズル１６からの燃焼補助ガスの導入を停止し、その後、モータ４４により燃焼筒１０の外筒２０及びスクリュウ体４１を回転させながら、廃棄物噴出ノズル１４から液状の廃棄物を燃焼室１１内に噴出して導入するとともに、蒸気送給管１８から酸素ガス送給管１５ａに蒸気を送給して酸素ガス噴出ノズル１５から蒸気を噴出する。これにより、液状の廃棄物は霧状になって燃焼室１１内に導入されるようになる。また、このとき、外塔１の上側部５においては、冷却水貯留槽１０２から冷却水ジャケット１０３内に順次冷却水Ｒを供給する。これにより、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒは冷却水流路１１１を流れるようになる。
【００５８】
導入された液状の廃棄物は、燃焼室１１内において、その水が酸素と水素とに熱分解され、この酸素により廃棄物が燃焼される。即ち、廃棄物を高温下で略完全燃焼させて燃焼処理することができる。また、内筒３０がタングステンＴで構成されているので、廃棄物を清浄に燃焼処理するために必要な温度に耐えることができ、そのため、燃焼室１１内の温度を極めて高温にすることができる。尚、燃焼室１１内での廃棄物の燃焼を安定させるため、適時に酸素ガス噴出ノズル１５及び水素ガス噴出ノズル１６からの燃焼補助ガスの導入、点火プラグ１７での着火を行なって良い。
【００５９】
この際、燃焼室１１内は、溶解タングステンＴで形成される内壁３１で赤外線が反射しあい、極めて高温になっているので、この燃焼室１１内では光が発生するようになる。この発生した光は、出口管８１，二次燃焼筒５０，圧縮筒９０，空気導入管９４を通して外部取入口９５からレーザー光線Ｌとして取り出される。
【００６０】
燃焼室１１内で燃焼処理された廃棄物は、灰となって燃焼室１１を降下していき、下部開口１２に至る。下部開口１２に至った灰は、スクリュウ体４１により外塔１外のホッパー４３に送られ、ホッパー４３内において、ホッパー４３に少量ずつ送られてくる冷却水Ｒによって液状になってホッパー４３から排出される。
【００６１】
一方、燃焼室１１では、廃棄物の燃焼により排ガスＧの上昇渦が生じ、この排ガスＧが上部開口１３から排出されて、二次燃焼筒５０の二次燃焼室５１及び出口管８１に入り込む。また、燃焼筒１０の外筒２０の内壁２０ａを流下している冷却水Ｒが、燃焼室１１内での廃棄物の燃焼による熱によって蒸発し、この蒸気が二次燃焼室５１内に入り込むようになる。
【００６２】
このとき、二次燃焼筒５０に入り込む排ガスＧ及び蒸気は、ファン７０によってスパイラル状の気流となって二次燃焼室５１内に送給される。この二次燃焼室５１内においては、二次燃焼筒５０が上側に漸次縮径して形成されているので、排ガスＧ及び蒸気は上昇とともに圧縮されるとともに、ファン７０による押圧によって高圧に圧縮される。また、この二次燃焼室５１内においては、排ガスＧ及び蒸気は、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒと熱交換して冷却されながら下側開口５２から上側開口５３に向けて上昇していく。即ち、上側開口５３から排出される排ガスＧは、高圧に圧縮されるとともに冷却されて低温になる。
【００６３】
このファン７０は、燃焼筒１０の上面１０ａに固定された羽根７０ａであるので、燃焼筒１０の回転駆動によりファン７０が回転するようになり、そのため、ファン７０を回転駆動させる電力が必要なく、それだけ、装置Ｓを簡易に構成することができる。また、ファン７０は、燃焼筒１０の上面１０ａに設けられているので、燃焼筒１０からの排ガスＧ及び蒸気を確実に二次燃焼室５１に向けて圧縮して送給することができる。また、二次燃焼室５１内の排ガスＧはファン７０によってスパイラル状の気流となるので、排ガスＧが二次燃焼筒５０の内壁５４に衝突するようになり、冷却水Ｒは二次燃焼筒５０の壁部を冷却するようになるので、排ガスＧと冷却水Ｒとを効率良く熱交換させることができる。
【００６４】
また、出口管８１に入り込んだ排ガスＧは、出口管８１内で空気供給管８０から取り込んだ外部空気と混合して上昇して上出口８３に至る。このとき、下出口８２から上出口８３に向けて上昇してくる排ガスＧは、出口管８１の形状により上昇とともに圧縮されるようになる。そして、上出口８３から二次燃焼室５１内に入り込んだ排ガスＧ及び外部空気は、外部空気の空気中の酸素によって、二次燃焼室５１内の排ガスＧ及び蒸気と下出口８２から上昇してくる排ガスＧとを二次燃焼させる。即ち、燃焼後の外部空気の排ガスＧ，下出口８２から上昇してくる排ガスＧ，二次燃焼室５１内の排ガスＧが混合するようになる。この場合、出口管８１内でも排ガスＧを燃焼させるようになるので、それだけ、燃焼効率を向上させることができる。
【００６５】
また、空気供給管８０には燃焼物搬送装置８４が接続されているので、空気供給管８０から外部空気とともに、例えば、固形状のゴミ等の燃焼物を送給することが可能である。この場合、ガイド部８５の入口８５ａから投入された燃焼物は、コンベア８６によって上昇させられてガイド部８５の出口８５ｂから出て空気供給管８０の入口８０ａから空気供給管８０内に入り込み、空気供給管８０を通過して出口管８１内に送られるとともに、燃焼室１１に落下していく。これにより、出口管８１内において排ガスＧの燃焼により燃焼物が燃焼させられ、また、燃焼室１１内に落下した燃焼物は燃焼室１１内において燃焼あるいは熱分解させられる。そのため、液状の廃棄物のみならず、固形状のゴミ等も燃焼処理することができるので、装置Ｓの汎用性を向上させることができる。このとき、燃焼物を外部空気とともに送給するので、確実に燃焼物を送給することができ、そのため、燃焼物の燃焼効率を向上させることができる。また、ガイド部８５は角度調整可能であるので、適宜に角度を調整することにより燃焼物をガイド部８５の入口８５ａに投入しやすくすることができる。
【００６６】
この出口管８１内で燃焼された燃焼物は、灰となって出口管８１を降下していき、燃焼室１１内に入り込んで廃棄物の灰とともに下部開口１２から排出される。一方、出口管８１の上出口８３から二次燃焼室５１に入り込み、二次燃焼した排ガスＧは、ファン７０によってスパイラル状の気流となって上昇して上側開口５３に至る。このとき、二次燃焼筒５０が上側に漸次縮径して形成されているので、排ガスＧは上昇とともに圧縮されるとともに、ファン７０による押圧によって高圧に圧縮される。また、排ガスＧは冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒと熱交換して冷却されながら上昇していく。この二次燃焼筒５０内においては、外部空気の燃焼による排ガスＧと燃焼室１１からの排ガスＧとが混合するので、排ガスＧの流量が増加する。
【００６７】
また、このとき、出口管８１内においては、排ガスＧの温度は冷却水供給部２４の冷却水Ｒとの熱交換によって２０００℃にまで温度低下させられ、その圧力は９００ｈＰａになっている。また、二次燃焼筒５０内においては、排ガスＧの温度は冷却水Ｒとの熱交換により１５００℃にまで温度低下する。この二次燃焼筒５０においては、排ガスＧがスパイラル状の気流となるので、その中心部の排ガスＧの圧力は９００ｈＰａであり、二次燃焼筒５０の内壁５４付近での排ガスＧの圧力は１５００ｈＰａになっている。更に、冷却水Ｒにより冷却された二次燃焼筒５０の温度は１３０℃になっている。
【００６８】
二次燃焼筒５０から上側開口５３を通って排出された排ガスＧは、下端開口９２から圧縮室９１内に入り込む。この排ガスＧは、二次燃焼筒５０内をファン７０によってスパイラル状の気流となって通過して圧縮室９１内に入り込むので、圧縮室９１内においてもスパイラル状の気流となり、そのため、遠心力によって圧縮筒９０の底壁９０ａ外周に向けて圧縮室９１内に排出されるので、排ガスＧが遠心圧縮されるようになる。
【００６９】
この圧縮室９１内においては、圧縮筒９０が上側に漸次縮径して形成されているので、底壁９０ａで遠心圧縮された排ガスＧは上昇とともに更に圧縮される。また、この圧縮室９１内においては、空気導入管９４から外部空気を取り入れているので、この外部空気中の酸素によって二次燃焼室５１からの排ガスＧが三次燃焼させられる。このとき、外部空気の燃焼による排ガスＧと二次燃焼室５１からの排ガスＧとが混合し、排ガスＧの流量が増加する。
【００７０】
この流量が増加した排ガスＧは、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒと熱交換して冷却されながら下端開口９２から上端開口９３に向けて上昇していく。即ち、上端開口９３から排出される排ガスＧは、高圧に圧縮されるとともに冷却されて低温になる。この場合、圧縮室９１内の排ガスＧはスパイラル状の気流となっているので、排ガスＧが圧縮筒９０の内壁９７に衝突するようになり、冷却水Ｒは圧縮筒９０の壁部を冷却するようになるので、排ガスＧと冷却水Ｒとを効率良く熱交換させることができる。
【００７１】
このとき、圧縮筒９０内においては、排ガスＧの温度は冷却水Ｒとの熱交換により下端開口９２付近では１０００℃、上端開口９３付近では３００℃にまで温度低下させられる。また、排ガスＧがスパイラル状の気流となるので、その中心部の排ガスＧの圧力は９００ｈＰａと二次燃焼室５１内と略同じであるが、圧縮筒９０の内壁９７付近での排ガスＧの圧力は、下端開口９２付近で２０００ｈＰａ、上端開口９３付近で３０００ｈＰａと高圧になっている。更に、冷却水Ｒにより冷却された圧縮筒９０の温度は１３０℃になっている。
【００７２】
この流量が増加して低温高圧となった排ガスＧは、上端開口９３から出て流入口１２１から排出管１２０に流入し、タービン１３０を作動させる。このタービン１３０の出力により発電機１４０が駆動して電力を得ることができる。このとき、タービン１３０に送られる排ガスＧの温度は３００℃と比較的低温である。
【００７３】
即ち、燃焼室１１から排出される排ガスＧの流量を二次燃焼室５１において増加させ、二次燃焼室５１で流量が増加した排ガスＧを圧縮室９１において更に流量を増加させるので、タービン１３０に送られる排ガスＧの流量を大幅に増加させることができ、そのため、タービン１３０の出力を大幅に向上させることができる。また、燃焼室１１からの排ガスＧを出口管８１で高圧に圧縮し、この圧縮した排ガスＧを二次燃焼室５１で更に高圧に圧縮し、二次燃焼室５１で圧縮した排ガスＧを圧縮室９１において更に高圧に圧縮してタービン１３０に送るので、タービン１３０に高圧の排ガスＧを送ることができ、そのため、タービン１３０の出力を向上させることができる。更に、燃焼室１１からの高温の排ガスＧを二次燃焼室５１で冷却し、二次燃焼室５１で冷却された排ガスＧを圧縮室９１において更に冷却するので、タービン１３０に比較的低温の排ガスＧを送ることができ、そのため、タービン１３０を耐熱性の材質で構成しなくても良く、それだけ、種々のタービン１３０を用いることができる。
【００７４】
また、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒは、二次燃焼筒５０及び圧縮筒９０の排ガスＧとの熱交換により加温される。この加温により、冷却水Ｒの一部が蒸発して蒸気となり、この蒸気が分岐管１２３の入口１２３ａから分岐管１２３内に流入し、分岐管１２３を通って出口１２３ｂから流出して排出管１２０に入り込むようになる。この蒸気はタービン１３０を通過した排ガスＧと混合して排出管１２０の流出口１２２から外塔１外に排出されるとともに、一部が蒸気送給管１８から酸素ガス送給管１５ａを介して燃焼室１１内に導入される。排出管１２０から排出された排ガスＧは、例えば、図示しない二酸化炭素回収機へ送られて再利用される。このとき、タービン１３０を通過した排ガスＧの温度は２００℃であり、分岐管１２３から排出管１２０に入り込む蒸気の温度は１３０℃となっている。
【００７５】
また、二次燃焼筒５０及び圧縮筒９０の排ガスＧとの熱交換により加温された冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒは、外塔１の上壁２と冷却水ジャケット１０３との間に滞留する蒸気により、その水面が下側に押圧されるようになる。この押圧により、自然対流が生じ、これによって適時に冷却水Ｒが排水管１０６から排水される。この排水された冷却排水は、外塔１外において冷却され、その後、冷却排水供給管１０８から適時に冷却水ジャケット１０３内に供給される。この場合、冷却排水を再利用するためには、冷却排水が液相でなければならず、そのため、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒの温度が９５℃〜９８℃となったとき、開閉弁１０７を開にして排水管１０６から排水することが望ましい。また、実施の形態においては、滞留する蒸気が冷却水Ｒの水面を押圧する圧力が１０Ｋｇ／ｃｍ2となっている。この蒸気の押圧力を調節するため、安全弁１２５によって適宜に蒸気を外塔１外に送っている。
【００７６】
また、燃焼室１１内での廃棄物の燃焼による熱が外筒２０に伝達されて、外筒２０を急激に冷却する必要が生じた場合は、冷却水供給管１０９の一方弁１０９ａを開にし、冷却水供給管１０９から側部空間２１に冷却水Ｒを供給する。これによって、多量の冷却水Ｒが側部空間２１に流れるようになるので、この冷却水Ｒが外筒２０の熱を奪って外筒２０を急激に冷却することができる。
【００７７】
尚、上記実施の形態において、耐熱流体Ｔとしてタングステンを用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、セラミックス等でも良く、適宜変更して差支えない。
また、上記実施の形態において、燃焼筒１０を回転駆動させる駆動部４２を、モータ４４，第一ギヤ４５，第二ギヤ４６，回転体４７で構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、燃焼筒１０が軸線を中心に回転するように構成すれば良く、適宜変更して差支えない。
【００７８】
更に、上記実施の形態において、ファン７０を燃焼筒１０の上面１０ａに固定された複数の羽根７０ａで構成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、二次燃焼筒５０の下側開口５２に、例えば、外部動力により駆動する電動ファンを設けても良く、適宜変更して差支えない。
更にまた、上記実施の形態において、冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒを自然対流により排水管１０６から排水するようにしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、排水管１０６の途中にポンプを介装し、このポンプで冷却水ジャケット１０３内の冷却水Ｒを吸引して排水するようにしても良く、適宜変更して差支えない。
【００７９】
尚また、上記実施の形態において、酸素ガス噴出ノズル１５及び水素ガス噴出ノズル１６による燃焼室１１への酸素ガス及び水素ガスの導入を停止してから廃棄物噴出ノズル１４により廃棄物を燃焼室１１内に導入したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、廃棄物噴出ノズル１４，酸素ガス噴出ノズル１５，水素ガス噴出ノズル１６を同時に作動させて廃棄物と燃焼補助ガスとを同時に燃焼室１１内に導入しても良く、適宜変更して差支えない。この場合、廃棄物の燃焼が定常状態となったときに酸素ガス噴出ノズル１５及び水素ガス噴出ノズル１６からの酸素ガス及び水素ガスの導入を停止すれば良い。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ  廃棄物高熱分解装置
Ｇ  排ガス
Ｒ  冷却水
Ｔ  耐熱流体（タングステン）
Ｌ  レーザー光線
１  外塔
２  上壁
３  下壁
４  側壁
５  上側部
６  下側部
７  接続部
８  孔
１０  燃焼筒
１０ａ  上面
１１  燃焼室
１２  下部開口
１３  上部開口
１４  廃棄物噴出ノズル
１４ａ  廃棄物送給管
１５  酸素ガス噴出ノズル
１５ａ  酸素ガス送給管
１６  水素ガス噴出ノズル
１６ａ  水素ガス送給管
１７  点火プラグ
１８  蒸気送給管
２０  外筒
２１  側部空間
２２  下部空間
２３  凹部
２４  冷却水供給部
２５  パンチングメタル
３０  内筒
３１  内壁
３２  溶解部
３３  硬化部
４０  排出部
４１  スクリュウ体
４２  駆動部
４３  ホッパー
４４  モータ
４５  第一ギヤ
４６  第二ギヤ
４７  回転体
５０  二次燃焼筒
５１  二次燃焼室
５２  下側開口
５３  上側開口
５４  内壁
６０  内部筒
６１  通過孔
６２  接続杆
６３  ベアリング
７０  ファン
７０ａ  羽根
８０  空気供給管
８１  出口管
８２  下出口
８３  上出口
８４  燃焼物搬送装置
８５  ガイド部
８６  コンベア
８７  開閉扉
８８  フック
８９  スプリング
９０  圧縮筒
９１  圧縮室
９２  下端開口
９３  上端開口
９４  空気導入管
９５  外部取入口
９６  吹出口
９７  内壁
１００  二次燃焼室冷却手段
１０１  圧縮室冷却手段
１０２  冷却水貯留槽
１０３  冷却水ジャケット
１０３ａ  パイプ
１０４  冷却水送給管
１０５  水道水送給管
１０６  排水管
１０７  開閉弁
１０８  冷却排水供給管
１０９  冷却水供給管
１１０  耐熱流体冷却手段
１１１  冷却水流路
１２０  排出管
１２１  流入口
１２２  流出口
１２３  分岐管
１２４  蒸気開閉弁
１２５  安全弁
１３０  タービン
１４０  発電機
【図１】
2011089724.tif 000003
【図２】
2011089724.tif 000004
【図３】
2011089724.tif 000005