(57)【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１１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。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【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と、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を備え、上記ヒータ部が上記燃焼室に設けられ、上記バーナ装置の燃焼作用によって液媒の加熱と同時に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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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２２〜２６いずれかの項に記載のコジェネレーションシステム。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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と、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を備え、上記ヒータ部が上記燃焼室に設けられ、上記バーナ装置の燃焼作用によって液媒の加熱と同時に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、バーナの燃焼作用によってヒータ部と液媒とを単一の燃焼室内で同時に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１３ａ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２０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１２ｂ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１２ｃ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１９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、これと同時にボイラ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１０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３０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５１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３３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１１１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１１０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１１２から細軸部１１６に向かって一連に燃料噴出通路１１９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１２０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１１４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１１５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１１５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１１６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３８、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５９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５５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６５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ヒータ部３と液媒とを単一の燃焼室１１内で同時に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、ＣＯ、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６３、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７３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７９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８３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８９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７９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７７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７１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６５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６５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６７〜６９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１０３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２２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、バーナの燃焼作用によってヒータ部と液媒とを単一の燃焼室内で同時に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
【図１】
2004263572.tif 000003
【図２】
2004263572.tif 000004
【図３】
2004263572.tif 000005
【図４】
2004263572.tif 000006
【図５】
2004263572.tif 000007
【図６】
2004263572.tif 000008
【図７】
2004263572.tif 000009
【図８】
2004263572.tif 000010
【図９】
2004263572.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月11日(2003.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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該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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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該ヒータ部が加熱されることを特徴とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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２０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。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。