(57)【要約】【課題】経済的かつ効率的な超臨界流体製造方法および装置、動力発生方法および装置ならびに有機性廃棄物分解方法および装置、膨張装置ならびに低品位燃料の改質方法および装置を提供する。【解決手段】密閉容器１内に水と酸化剤と燃料とを入れる。密閉容器１の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器１の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体をタービン装置に送ってそのタービンを回転させる。密閉容器１の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき水と酸化剤と燃料とを密閉容器１の内部に入れて密閉容器１の内部での燃焼を繰り返す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させることを特徴とする超臨界流体製造方法。
【請求項２】
密閉容器内に水と酸化剤と二酸化炭素と燃料とを入れ、燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させることを特徴とする超臨界流体製造方法。
【請求項３】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部への水供給手段と、
前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、
前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、
前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、
有することを特徴とする超臨界流体製造装置。
【請求項４】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部への水供給手段と、
前記密閉容器の内部へ酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、
前記密閉容器の内部へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段と、
前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、
前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、
有することを特徴とする超臨界流体製造装置。
【請求項５】
密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体をタービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記密閉容器の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき水と酸化剤と燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返すことを、特徴とする動力発生方法。
【請求項６】
密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生した状態で、その超臨界流体をタービン装置に送ってそのタービンを回転させ、水と酸化剤と燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返すことを、特徴とする動力発生方法。
【請求項７】
前記タービン装置のタービンの回転により発電させることを、特徴とする請求項５または６記載の動力発生方法。
【請求項８】
水を入れた密閉容器の内部に酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃料を燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体を発生させる第１工程と、
前記第１工程後の密閉容器の内部の超臨界流体を高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記第１工程で酸化剤と燃料とを入れる前の他の密閉容器の内部に前記高圧タービン装置から排出される流体を供給する第２工程と、
前記第２工程後の前記密閉容器の内部の温度および圧力が水の気液臨界点以下で二酸化炭素の気液臨界点を超える所定の範囲になったとき内部の流体を低圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記低圧タービン装置から排出される水を前記第１工程の前の他の密閉容器内に供給する第３工程とを、
３個以上の密閉容器で順に繰り返し、前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置の各タービンを回転させることを、特徴とする動力発生方法。
【請求項９】
前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置の各タービンの回転により発電させることを、特徴とする請求項８記載の動力発生方法。
【請求項１０】
密閉容器とタービン装置と気液分離装置と送水装置と酸化剤供給手段と燃料供給手段と着火手段と制御手段とを有し、
前記タービン装置は前記密閉容器に容器内部からの流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、
前記気液分離装置は前記タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、
前記送水装置は前記気液分離装置から送られる水を前記密閉容器の内部に供給可能に接続され、
前記酸化剤供給手段は前記密閉容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、
前記燃料供給手段は前記密閉容器の内部に燃料を供給可能に接続され、
前記着火手段は前記密閉容器の内部で着火させる構成を有し、
前記制御手段は、前記密閉容器内に前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体を前記タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記密閉容器の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき、前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返す構成を有することを、
特徴とする動力発生装置。
【請求項１１】
前記タービン装置のタービンの回転により発電する発電機を有することを、特徴とする請求項１０記載の動力発生装置。
【請求項１２】
密閉容器と高圧タービン装置と第１気液分離装置と低圧タービン装置と第２気液分離装置と送水装置と酸化剤供給手段と燃料供給手段と着火手段と制御手段とを有し、
前記高圧タービン装置は前記密閉容器に容器内部からの超臨界流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、
前記第１気液分離装置は前記高圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、
前記低圧タービン装置は前記第１気液分離装置から排出される水の圧力によりタービンを回転可能に接続され、
前記第２気液分離装置は前記低圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、
前記送水装置は前記第２気液分離装置から送られる水を前記密閉容器の内部に供給可能に接続され、
前記酸化剤供給手段は前記密閉容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、
前記燃料供給手段は前記密閉容器の内部に燃料を供給可能に接続され、
前記着火手段は前記密閉容器の内部で着火させる構成を有し、
前記制御手段は、前記密閉容器内に前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生した状態で、その超臨界流体を前記高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返す構成を有することを、
特徴とする動力発生装置。
【請求項１３】
第1容器と第2容器と第3容器と高圧タービン装置と第１気液分離装置と低圧タービン装置と第２気液分離装置と送水装置と酸化剤供給装置と燃料供給装置と着火手段と制御手段とを有し、
前記第1容器、前記第2容器および前記第3容器とは密閉容器から成り、
前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器に各容器の内部からの流体の圧力により回転可能に接続され、前記高圧タービン装置はそのタービンの回転に用いられた流体を前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に供給可能に接続され、
前記第１気液分離装置は前記高圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、
前記低圧タービン装置は前記第１気液分離装置から排出される流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、
前記第２気液分離装置は前記低圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、
前記送水装置は前記第２気液分離装置から送られる水を前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に供給可能に接続され、
前記酸化剤供給装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、
前記燃料供給装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に燃料を供給可能に接続され、
前記着火手段は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部で着火させる構成を有し、
前記制御手段は、前記送水装置からの水を入れた前記第１容器の内部に前記酸化剤供給装置からの酸化剤と前記燃料供給装置からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記第１容器の内部で燃料を燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記第１容器の内部に超臨界流体を発生させる第１工程と、前記第１工程後の前記第１容器の内部の超臨界流体を前記高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記第１工程で酸化剤と燃料とを入れる前の前記第３容器の内部に前記高圧タービン装置から排出される超臨界流体を供給し、前記第２容器を前記第１工程にセットする第２工程と、前記第２工程後、前記第１容器の内部の温度および圧力が水の気液臨界点以下で二酸化炭素の気液臨界点を超える所定の範囲になったとき内部の超臨界流体を前記低圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記送水装置からの水を前記第１容器内に供給する第３工程とを、前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器で順に繰り返すよう制御する構成を有することを、
特徴とする動力発生装置。
【請求項１４】
前記高圧タービン装置のタービンの回転により発電する第1発電機と、前記低圧タービン装置のタービンの回転により発電する第2発電機とを有することを、特徴とする請求項１２または１３記載の動力発生装置。
【請求項１５】
前記容器は有機性廃棄物の投入口と、前記容器内の処理物の取出口とを有することを特徴とする請求項１０，１１，１２，１３または１４記載の動力発生装置。
【請求項１６】
密閉容器内に有機性廃棄物と水と酸化剤と燃料とを入れて燃焼させ、水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させ、前記密閉容器内で前記有機性廃棄物を酸化分解することを特徴とする有機性廃棄物分解方法。
【請求項１７】
有機性廃棄物の投入口を有する密閉容器と、
前記密閉容器の内部への水供給手段と、
前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、
前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、
前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、
有することを特徴とする有機性廃棄物分解装置。
【請求項１８】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部への水供給手段と、
前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、
前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、
前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、
有することを特徴とする膨張装置。
【請求項１９】
密閉容器内に低品位燃料と水と酸化剤と燃料とを入れて燃焼させ、水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させ、前記密閉容器内で前記低品位燃料を改質することを特徴とする低品位燃料の改質方法。
【請求項２０】
低品位燃料の投入口を有する密閉容器と、
前記密閉容器の内部への水供給手段と、
前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、
前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、
前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、
有することを特徴とする低品位燃料の改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体製造方法および装置、動力発生方法および装置ならびに有機性廃棄物分解方法および装置、膨張装置ならびに低品位燃料の改質方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超臨界流体は、二酸化炭素や水に高温、高圧を加えることにより製造される。現在、超臨界流体技術は、食品製造、医薬品製造、廃棄物処理その他の化学処理に応用されている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【０００３】
【非特許文献１】Poliakoff, M. & King, P. Phenomenal fluids， Nature 412, 125 (2001).
【非特許文献２】Noyori, R. (ed.) Supercritical Fluids: Introduction， Chemical Reviews 99, No.2 (1999).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、３７４℃を超える温度および２１８ａｔｍを超える圧力にして超臨界流体を製造するために、外部から熱を加える高温加熱装置および外部から高圧を加える高圧加圧装置を準備する必要があった。特に、高温加熱装置は、容器の内部の物質を外部から高温に加熱するために、強度、耐食性および熱伝導度のすべてが大きい高価な金属材料を用いる必要があった。このため、従来の技術では、超臨界流体を製造する生産コストがかさむとともに生産効率が悪いという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、経済的かつ効率的な超臨界流体製造方法および装置、動力発生方法および装置ならびに有機性廃棄物分解方法および装置、膨張装置ならびに低品位燃料の改質方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１の本発明に係る超臨界流体製造方法は、密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させることを特徴とする。
【０００７】
第２の本発明に係る超臨界流体製造方法は、密閉容器内に水と酸化剤と二酸化炭素と燃料とを入れ、燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る超臨界流体製造方法は、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造することができる。本発明に係る超臨界流体製造方法において、燃焼は拡散燃焼であることが好ましい。二酸化炭素は、容器内の温度制御の役割を果たす。水と酸化剤と燃料とを容器内に入れる順序は、容器内に入れる仕事量を小さくするため、密度が小さいものから順に入れることが好ましい。例えば、燃料より酸化剤の方が密度が小さい場合、水、酸化剤、燃料の順に入れることが好ましい。さらに二酸化炭素を入れる場合、二酸化炭素の方が酸化剤より密度が小さいとき、水、二酸化炭素、酸化剤、燃料の順に入れることが好ましい。燃料は、メタンガス・アルコールその他の炭化水素系燃料のほか、一酸化炭素ガスや水素ガスであってもよい。燃料は、気体または液体から成ることが好ましい。酸化剤としては、酸素または酸素濃度を高めた空気が好ましい。
【０００９】
第１の本発明に係る超臨界流体製造装置は、密閉容器と、前記密閉容器の内部への水供給手段と、前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、有することを特徴とする。
第１の本発明に係る超臨界流体製造装置は、前述の第１の本発明に係る超臨界流体製造方法の実施により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造することができる。
【００１０】
第２の本発明に係る超臨界流体製造装置は、密閉容器と、前記密閉容器の内部への水供給手段と、前記密閉容器の内部へ酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記密閉容器の内部へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段と、前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、有することを特徴とする。
第２の本発明に係る超臨界流体製造装置は、前述の第２の本発明に係る超臨界流体製造方法の実施により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造することができる。
【００１１】
第１の本発明に係る動力発生方法は、密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体をタービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記密閉容器の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき水と酸化剤と燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返すことを、特徴とする。
【００１２】
第１の本発明に係る動力発生方法は、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力でタービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。
第1の本発明に係る動力発生方法では、前記タービン装置のタービンの回転により発電させることが好ましい。容器内には、水とともに温度制御のために二酸化炭素を入れることが好ましい。
【００１３】
第２の本発明に係る動力発生方法は、密閉容器内に水と酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生した状態で、その超臨界流体をタービン装置に送ってそのタービンを回転させ、水と酸化剤と燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返すことを、特徴とする。
【００１４】
第２の本発明に係る動力発生方法は、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力でタービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。
【００１５】
第３の本発明に係る動力発生方法は、水を入れた密閉容器の内部に酸化剤と燃料とを入れ、前記密閉容器の内部で燃料を燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体を発生させる第１工程と、前記第１工程後の密閉容器の内部の超臨界流体を高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記第１工程で酸化剤と燃料とを入れる前の他の密閉容器の内部に前記高圧タービン装置から排出される流体を供給する第２工程と、前記第２工程後の前記密閉容器の内部の温度および圧力が水の気液臨界点以下で二酸化炭素の気液臨界点を超える所定の範囲になったとき内部の流体を低圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記低圧タービン装置から排出される水を前記第１工程の前の他の密閉容器内に供給する第３工程とを、３個以上の密閉容器で順に繰り返し、前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置の各タービンを回転させることを、特徴とする。
【００１６】
第３の本発明に係る動力発生方法は、３個以上の密閉容器で順に超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。高圧タービン装置から排出された流体は、密閉容器の内部に供給されて低圧タービン装置のタービンを回転させるために効率的に用いられる。低圧タービン装置から排出された水は、密閉容器の内部に供給されて超臨界流体の製造のために効率的に用いられる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。
【００１７】
第２の本発明に係る動力発生方法では、前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置の各タービンの回転により発電させることが好ましい。密閉容器内には、水とともに温度制御のために二酸化炭素を入れることが好ましい。
【００１８】
第１の本発明に係る動力発生装置は、密閉容器とタービン装置と気液分離装置と送水装置と酸化剤供給手段と燃料供給手段と着火手段と制御手段とを有し、前記タービン装置は前記密閉容器に容器内部からの流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、前記気液分離装置は前記タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、前記送水装置は前記気液分離装置から送られる水を前記密閉容器の内部に供給可能に接続され、前記酸化剤供給手段は前記密閉容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、前記燃料供給手段は前記密閉容器の内部に燃料を供給可能に接続され、前記着火手段は前記密閉容器の内部で着火させる構成を有し、前記制御手段は、前記密閉容器内に前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体を前記タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記密閉容器の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき、前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返す構成を有することを、特徴とする。
【００１９】
第１の本発明に係る動力発生装置は、前述の第１の本発明に係る動力発生方法の実施により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力でタービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。
第１の本発明に係る動力発生装置では、前記タービン装置のタービンの回転により発電する発電機を有することが好ましい。
【００２０】
第２の本発明に係る動力発生装置は、密閉容器と高圧タービン装置と第１気液分離装置と低圧タービン装置と第２気液分離装置と送水装置と酸化剤供給手段と燃料供給手段と着火手段と制御手段とを有し、前記高圧タービン装置は前記密閉容器に容器内部からの流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、前記第１気液分離装置は前記高圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、前記低圧タービン装置は前記第１気液分離装置から排出される流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、前記第２気液分離装置は前記低圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、前記送水装置は前記第２気液分離装置から送られる水を前記密閉容器の内部に供給可能に接続され、前記酸化剤供給手段は前記密閉容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、前記燃料供給手段は前記密閉容器の内部に燃料を供給可能に接続され、前記着火手段は前記密閉容器の内部で着火させる構成を有し、前記制御手段は、前記密閉容器内に前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記密閉容器の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記密閉容器の内部に超臨界流体が発生した状態で、その超臨界流体を前記高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記送水装置からの水と前記酸化剤供給手段からの酸化剤と前記燃料供給手段からの燃料とを前記密閉容器の内部に入れて前記密閉容器の内部での燃焼を繰り返す構成を有することを、特徴とする。
【００２１】
第２の本発明に係る動力発生装置は、前述の第２の本発明に係る動力発生方法の実施により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させ、さらに高圧タービン装置で用いられた水の圧力により低圧タービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。なお、密閉容器は、１個であっても複数個であってもよい。
【００２２】
第３の本発明に係る動力発生装置は、第1容器と第2容器と第3容器と高圧タービン装置と第１気液分離装置と低圧タービン装置と第２気液分離装置と送水装置と酸化剤供給装置と燃料供給装置と着火手段と制御手段とを有し、前記第1容器、前記第2容器および前記第3容器とは密閉容器から成り、前記高圧タービン装置および前記低圧タービン装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器に各容器の内部からの流体の圧力により回転可能に接続され、前記高圧タービン装置はそのタービンの回転に用いられた流体を前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に供給可能に接続され、前記第１気液分離装置は前記高圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、前記低圧タービン装置は前記第１気液分離装置から排出される流体の圧力によりタービンを回転可能に接続され、前記第２気液分離装置は前記低圧タービン装置から排出される気体と水とを分離する構成を有し、前記送水装置は前記第２気液分離装置から送られる水を前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に供給可能に接続され、前記酸化剤供給装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に酸化剤を供給可能に接続され、前記燃料供給装置は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部に燃料を供給可能に接続され、前記着火手段は前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器の内部で着火させる構成を有し、前記制御手段は、前記送水装置からの水を入れた前記第１容器の内部に前記酸化剤供給装置からの酸化剤と前記燃料供給装置からの燃料とを入れ、前記着火手段により前記第１容器の内部で燃料を燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより前記第１容器の内部に超臨界流体を発生させる第１工程と、前記第１工程後の前記第１容器の内部の超臨界流体を前記高圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記第１工程で酸化剤と燃料とを入れる前の前記第３容器の内部に前記高圧タービン装置から排出される超臨界流体を供給し、前記第２容器を前記第１工程にセットする第２工程と、前記第２工程後、前記第１容器の内部の温度および圧力が水の気液臨界点以下で二酸化炭素の気液臨界点を超える所定の範囲になったとき内部の超臨界流体を前記低圧タービン装置に送ってそのタービンを回転させ、前記送水装置からの水を前記第１容器内に供給する第３工程とを、前記第１容器、前記第2容器および前記第3容器で順に繰り返すよう制御する構成を有することを、特徴とする。
【００２３】
第３の本発明に係る動力発生装置は、前述の第３の本発明に係る動力発生方法の実施により、３個以上の容器で順に超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。高圧タービン装置から排出された超臨界流体は、容器の内部に供給されて低圧タービン装置のタービンを回転させるために効率的に用いられる。低圧タービン装置から排出された水は、容器の内部に供給されて超臨界流体の製造のために効率的に用いられる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。
【００２４】
第２または第3の本発明に係る動力発生装置では、前記高圧タービン装置のタービンの回転により発電する第1発電機と、前記低圧タービン装置のタービンの回転により発電する第2発電機とを有することが好ましい。
【００２５】
第1，第２または第3の本発明に係る動力発生装置は、容器の内部への二酸化炭素供給手段を有することが好ましい。この場合、制御装置は、容器内に酸化剤を供給する際に二酸化炭素供給手段により容器内に二酸化炭素を入れる。二酸化炭素は、温度制御の役割を果たす。
第1、第２または第３の本発明に係る動力発生装置では、前記容器は有機性廃棄物の投入口と、前記容器内の処理物の取出口とを有していてもよい。この構成では、容器の投入口に有機性廃棄物を投入して、容器内で製造した超臨界流体により、動力を発生させるとともに、有機性廃棄物を酸化分解処理することができる。容器内の処理物は、取出口から取り出すことができる。なお、投入口と取出口は、共通であってもよい。
【００２６】
本発明に係る有機性廃棄物分解方法は、密閉容器内に有機性廃棄物と水と酸化剤と燃料とを入れて燃焼させ、水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させ、前記密閉容器内で前記有機性廃棄物を酸化分解することを特徴とする。
本発明に係る有機性廃棄物分解方法は、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体により有機性廃棄物を無害な物質に酸化分解することができる。密閉容器内には、水とともに温度制御のために二酸化炭素を入れることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る有機性廃棄物分解装置は、有機性廃棄物の投入口を有する密閉容器と、前記密閉容器の内部への水供給手段と、前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、有することを特徴とする。本発明に係る有機性廃棄物分解装置は、密閉容器の内部への二酸化炭素供給手段を有することが好ましい。二酸化炭素は、温度制御の役割を果たす。
本発明に係る有機性廃棄物分解装置は、本発明に係る有機性廃棄物分解方法の実施により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体により有機性廃棄物を無害な物質に酸化分解することができる。
【００２８】
本発明に係る膨張装置は、密閉容器と、前記密閉容器の内部への水供給手段と、前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、有することを特徴とする。膨張装置は、タービン式装置のほか、ピストン式装置であってもよい。
【００２９】
本発明に係る低品位燃料の改質方法は、密閉容器内に低品位燃料と水と酸化剤と燃料とを入れて燃焼させ、水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させ、前記密閉容器内で前記低品位燃料を改質することを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る低品位燃料の改質装置は、低品位燃料の投入口を有する密閉容器と、前記密閉容器の内部への水供給手段と、前記密閉容器の内部への酸化剤供給手段と、前記密閉容器の内部への燃料供給手段と、前記密閉容器の内部で着火させる着火手段とを、有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、経済的かつ効率的な超臨界流体製造方法および装置、動力発生方法および装置ならびに有機性廃棄物分解方法および装置、膨張装置ならびに低品位燃料の改質方法および装置を提供することができる。本発明は、自動車、船などの輸送手段のエンジン、動力機械のエンジン、発電所、廃棄物処理その他の広範な分野に応用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の超臨界流体製造方法および装置、特に、定容内燃超臨界流体製造方法（Ｃｏｎｓｔａｎｔ-Ｖｏｌｕｍｅ，Ｉｎｔｅｒｎａｌ−Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ＳＣＦｓ  Ｍｅｔｈｏｄ；ＣＶＩＣ  ＳＣＦｓ  Ｍｅｔｈｏｄ）および装置の概念図を示している。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、密閉容器１内に常態で液体の水と気体の二酸化炭素が充填される。次に、図１（ｂ）に示すように、密閉容器１内に酸化剤として酸素富化空気が充填される。次に、図１（ｃ）に示すように、密閉容器１内に燃料が充填されて空気と混合され、着火手段により着火される。密閉容器１内の温度および圧力は、拡散燃焼により上昇する。図１（ｄ）に示すように、水の気液臨界点（３７４℃、２１８ａｔｍ）を超える温度および圧力で水と二酸化炭素の超臨界流体が発生する。このように、密閉容器１内に水と酸化剤と二酸化炭素と燃料とを入れ、燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより超臨界流体を発生させることができる。
【００３４】
この超臨界流体製造方法により、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造することができる。この超臨界流体製造方法によれば、図２に示すように、理論計算値で求めた一例では、容量０．１立方メートルの断熱容器内に充填される液体の水と気体の二酸化炭素の量をそれぞれ０．０５立方メートルとした場合、酸化剤として酸素９．６２ｋｇ、燃料にメタンガス２．４１ｋｇを用いて超臨界流体を製造することができる。
【００３５】
超臨界流体製造装置は、密閉容器と、密閉容器の内部への水供給手段と、密閉容器の内部へ酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、密閉容器の内部へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段と、密閉容器の内部への燃料供給手段と、密閉容器の内部で着火させる着火手段とにより構成することができる。
【００３６】
図３および図４は、本発明の第1の実施の形態の動力発生装置（超臨界流体エンジン；ＳＣＦｓ  Ｅｅｎｇｉｎｅ）の概念図を示している。
図３に示すように、動力発生装置は、密閉容器１１とタービン装置１２と発電機１３と気液分離装置１４と送水装置１５と二酸化炭素供給手段（図示せず）と酸化剤供給手段１６と燃料供給手段１７と着火手段（図示せず）と制御手段（図示せず）とを有している。密閉容器１１とタービン装置１２と気液分離装置１４と送水装置１５とは、循環する流路１８で接続されている。
【００３７】
タービン装置１２は、密閉容器１１に容器内部からの超臨界流体の圧力によりタービンを回転可能に接続されている。発電機１３は、タービン装置１２のタービンの回転により発電する構成を有する。送水装置１５は、タービン装置１２で用いられた水を密閉容器１１の内部に供給可能に接続されている。気液分離装置１４は、タービン装置１２と送水装置１５との間に接続され、過剰な二酸化炭素と水などの不要物を外部に排出するようになっている。酸化剤供給手段１６は、密閉容器１１の内部に酸化剤として酸素富化空気を供給可能に接続されている。燃料供給手段１７は、密閉容器１１の内部に燃料、例えばメタンガスを供給可能に接続されている。着火手段は、密閉容器１１の内部で着火させる構成を有している。
【００３８】
制御手段は、バルブ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを有している。制御手段は、バルブ１９ｄを開いて密閉容器１１内に送水装置１５からの水を入れた後、そのバルブを閉じ、バルブ１９ａ，１９ｂを開いて酸化剤供給手段１６からの酸化剤と燃料供給手段１７からの燃料とを入れ、着火手段により密閉容器１１の内部で拡散燃焼させて水の気液臨界点（３７４℃、２１８ａｔｍ）を超える温度および圧力とすることにより密閉容器１１の内部に超臨界流体が発生したとき、バルブ１９ａ，１９ｂを閉じ、バルブ１９ｃを開いてその超臨界流体をタービン装置１２に送ってそのタービンを回転させ、密閉容器１１の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点（３１．１℃、７２．９ａｔｍ）以下の所定の範囲になったとき、バルブ１９ｃを閉じ、バルブ１９ｄを開いて送水装置１５からの水を入れて、そのバルブを閉じた後、バルブ１９ａ，１９ｂを開いて酸化剤供給手段１６からの酸化剤と燃料供給手段１７からの燃料とを密閉容器１１の内部に入れて密閉容器１１の内部での燃焼を繰り返す構成を有している。これにより、熱エネルギーを機械仕事に間欠的に変換することができる。
【００３９】
動力発生装置による半密閉エンジンサイクルを図４に示す。図４で、１−２は、送水装置１５による水の供給段階を示す。２−３は、燃料であるメタンガスと酸化剤としての酸素を容器内へ供給し、内部燃焼により加熱する段階を示す。３−４は、タービンでの等エントロピー膨張段階を示す。４−１は、気液分離装置１４での定圧、排熱および燃焼生成物の排出段階を示す。
【００４０】
なお、制御手段は、バルブ１９ｄを開いて密閉容器１１内に水を入れてからバルブ１９ｄを閉じ、バルブ１９ｃ，１９ｄを閉じた状態でバルブ１９ａ，１９ｂを開き、密閉容器１１内に酸化剤と燃料とを入れ、着火手段により密閉容器１１の内部で拡散燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器１１の内部に超臨界流体が発生した状態で、バルブ１９ｃを開いてその超臨界流体をタービン装置１２に送ってそのタービンを回転させ、バルブ１９ｄを開いて水と酸化剤と燃料とを密閉容器１１の内部に入れて密閉容器１１の内部での燃焼を繰り返すようにしてもよい。
【００４１】
第1の実施の形態の動力発生方法および装置では、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力でタービン装置１２のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。このため、第1の実施の形態の動力発生方法および装置は、地球環境保護に適している。
【００４２】
図５乃至図８は、本発明の第２の実施の形態の動力発生装置の概念図を示している。
図５乃至図７に示すように、動力発生装置は、第1容器２１と第２容器２２と第３容器２３と高圧タービン装置２４と第1発電機２５と低圧タービン装置２６と第２発電機２７と気液分離装置２８と送水装置２９と二酸化炭素供給手段（図示せず）と酸化剤供給装置３１と燃料供給装置３２と着火手段（図示せず）と制御手段（図示せず）とを有している。第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３と、高圧タービン装置２４とは循環する流路３３で接続され、また、第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３と低圧タービン装置２６と気液分離装置２８と送水装置２９とは循環する流路３４で接続されている。
【００４３】
第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３とは、密閉容器から成っている。高圧タービン装置２４および低圧タービン装置２６は、第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３に各容器の内部からの流体の圧力により回転可能に接続されている。高圧タービン装置２４は、そのタービンの回転に用いられた流体を第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３の内部に供給可能に接続されている。第1発電機２５は、高圧タービン装置２４のタービンの回転により発電する構成を有する。第２発電機２７は、低圧タービン装置２６のタービンの回転により発電する構成を有する。
【００４４】
気液分離装置２８は、低圧タービン装置２６と送水装置２９との間に接続され、過剰な二酸化炭素と水などの不要物を外部に排出するようになっている。送水装置２９は、低圧タービン装置２６で用いられた水を第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３の内部に供給可能に接続されている。酸化剤供給装置３１は、第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３の内部に酸化剤を供給可能に接続されている。燃料供給装置３２は、第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３の内部に燃料、例えばメタンガスを供給可能に接続されている。着火手段は、第1容器２１、第２容器２２および第３容器２３の内部で着火させる構成を有している。
【００４５】
制御手段は、バルブ３５ａ〜３５ｒを有する。図５乃至図７に示すように、制御手段は、第１工程で、送水装置２９からの水を入れた第１容器２１の内部にバルブ３５ａ，ｂ，ｃ，ｐを閉じた状態でバルブ３５ｊを開いて酸化剤供給装置３１からの酸化剤を入れた後、バルブ３５ｊを閉じ、次にバルブ３５ｋを開いて燃料供給装置３２からの燃料を入れ、着火手段により第１容器の内部で燃料を燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより第１容器２１の内部に超臨界流体を発生させ、その後、バルブ３５ｋを閉じる。次に、第２工程で、バルブ３５ｃ，ｇ，ｈを開き、第１工程後の第１容器２１の内部の超臨界流体を高圧タービン装置２４に送ってそのタービンを回転させ、第３容器２３の内部で水と気体とに分離し、分離した気体をバルブ３５ｈを通して低圧タービン装置２６に入れてその内部で膨張させ、その後、気液分離装置２８でさらに水と気体とに分離させて気体を排出または回収する。第１工程で酸化剤と燃料とを入れる前の第３容器２３の内部に高圧タービン装置２４から排出される流体を供給し、バルブ３５ｌ，ｍを開いて第２容器２２を第１工程にセットする。第３工程で、バルブ３５ｂ，ｐを開いて第２工程後、第１容器２１の内部の温度および圧力が水の気液臨界点以下で二酸化炭素の気液臨界点を超える所定の範囲になったとき内部の流体を低圧タービン装置２６に送ってそのタービンを回転させ、送水装置２９からの水を第１容器２１内に供給する。制御装置は、第１容器２１、第2容器２２および第3容器２３で第１工程乃至第３工程を順に繰り返すよう制御する構成を有している。
【００４６】
図５に示す状態では、バルブ３５ｃ，ｇ，ｈ，ｌ，ｍ，ｒを開いて他のバルブを閉じ、図６に示す状態では、バルブ３５ａ，ｂ，ｆ，ｎ，ｏ，ｐを開いて他のバルブを閉じ、図７に示す状態では、バルブ３５ｄ，ｅ，ｉ，ｊ，ｋ，ｑを開いて他のバルブを閉じている。
【００４７】
各容器２１，２２，２３の処理工程を図８に示す。各容器２１，２２，２３内では、（１）膨張、（２）取込みと排気、（３）燃焼の各工程を順に繰り返している。
第２の実施の形態の動力発生方法および装置では、３個の容器２１，２２，２３で順に超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置２４のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。高圧タービン装置２４から排出された超臨界流体は、容器２１，２２，２３の内部に供給されて低圧タービン装置２６のタービンを回転させるために効率的に用いられる。低圧タービン装置２６から排出された水は、容器２１，２２，２３の内部に供給されて超臨界流体の製造のために効率的に用いられる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。このため、第２の実施の形態の動力発生方法および装置は、地球環境保護に適している。なお、第２の実施の形態の動力発生方法および装置は、半密閉サイクルで作動するものである。
【００４８】
図９は、本発明の第３の実施の形態の動力発生装置の概念図を示している。
図９に示すように、動力発生装置は、密閉容器４１と高圧タービン装置４２と第1発電機４３と低圧タービン装置４４と第２発電機４５と第１気液分離装置４６と第２気液分離装置４７と送水装置４８と熱交換器４９と酸化剤供給手段（図示せず）と燃料供給手段（図示せず）と着火手段（図示せず）と制御手段（図示せず）とを有している。密閉容器４１と高圧タービン装置４２と第１気液分離装置４６と低圧タービン装置４４と第２気液分離装置４７と送水装置４８と熱交換器４９とは、循環する流路５２で接続されている。
【００４９】
密閉容器４１は、有機性廃棄物の投入口と、容器内の処理物の取出口とを有していてもよい。高圧タービン装置４２は、密閉容器４１に容器内部からの流体の圧力によりタービンを回転可能に接続されている。低圧タービン装置４４は、高圧タービン装置４２にそのタービンの回転に用いられた流体の圧力によりタービンを回転可能に接続されている。第1発電機４３は、高圧タービン装置４２のタービンの回転により発電する構成を有する。第２発電機４５は、低圧タービン装置４４のタービンの回転により発電する構成を有する。第１気液分離装置４６は、高圧タービン装置４２と低圧タービン装置４４との間に接続され、過剰な超臨界二酸化炭素を外部に排出するようになっている。第２気液分離装置４７は、低圧タービン装置４４と送水装置４８との間に接続され、過剰な二酸化炭素、窒素ガスと水とを外部に排出するようになっている。
【００５０】
送水装置４８は、第２気液分離装置４７から送られた水を密閉容器４１の内部に供給可能に接続されている。熱交換器４９は、送水装置４８と密閉容器４１との間に接続されている。酸化剤供給手段は、密閉容器４１の内部に酸化剤を供給可能に接続されている。燃料供給手段は、密閉容器４１の内部に燃料を供給可能に接続されている。着火手段は、密閉容器４１の内部で着火させる構成を有している。
【００５１】
制御手段は、バルブ５３ａ〜５３ｆを有している。制御手段は、バルブ５３ａを開いて送水装置４８からの水を入れてからバルブ５３ａを閉じ、バルブ５３ｃを開いて密閉容器４１内に酸化剤供給手段からの酸化剤を入れてからバルブ５３ｃを閉じ，バルブ５３ｄを開いて他のバルブ５３ｂ，ｅ，ｆを閉じた状態で密閉容器４１内に燃料供給手段からの燃料を入れ、着火手段により密閉容器４１の内部で拡散燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器４１の内部に超臨界流体が発生した状態とする。次に、バルブ５３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｆを開いた状態で、その超臨界流体を高圧タービン装置４２に送ってそのタービンを回転させ、第１気液分離装置４６で水と気体とを分離させて気体をバルブ５３ｆから排出し、第1気液分離装置４６で分離された水を低圧タービン装置４４に送ってそのタービンを回転させ、さらに第２気液分離装置４７からの水の一部を送水装置４８で熱交換器４９に送り、熱交換器４９でその水を第２気液分離装置４７の熱により加熱してバルブ５３ａを通して密閉容器４１に連続的に供給する。バルブ５３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｆを開いた状態で、送水装置４８からの水を入れた密閉容器４１の内部に酸化剤供給手段からの酸化剤と燃料供給手段からの燃料とを同時に入れて密閉容器４１の内部での連続的な燃焼を続ける構成を有する。
【００５２】
第3の実施の形態の動力発生方法および装置では、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置４２のタービンを回転させて動力を連続的に発生させるとともに、高圧タービン装置４２から排出された亜臨界水の圧力で低圧タービン装置４４のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。さらに、この動力発生方法および装置では、密閉容器４１の投入口に有機性廃棄物を投入すれば、超臨界流体により有機性廃棄物を無害な物質に酸化分解することができる。このため、第３の実施の形態の動力発生方法および装置は、地球環境保護に適している。なお、第３の実施の形態の動力発生方法および装置は、半密閉サイクルで作動するものであって連続化が可能であり、超臨界流体（SCFs）になる前に定容で酸化剤(CO2+O2)を用い、SCFsになってから定圧で酸化剤(N2+O2)を用いるシステムである。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態の有機性廃棄物分解装置の概念図を示している。
図１０に示すように、有機性廃棄物分解装置は、第1密閉容器６１と第２密閉容器６２と高圧タービン装置６３と第1発電機６４と低圧タービン装置６５と第２発電機６６と第1気液分離装置６７と第２気液分離装置６８と送水装置６９と熱交換器７１と酸化剤供給手段７２と燃料供給手段７３と着火手段（図示せず）と制御手段（図示せず）とを有している。密閉容器６１，６２と高圧タービン装置６３と第1気液分離装置６７と低圧タービン装置６５と第２気液分離装置６８と送水装置６９と熱交換器７１とは、循環する流路７４で接続されている。
【００５４】
密閉容器６１，６２は、石炭やバイオマスまたは有機性廃棄物の投入口と、容器内の処理物の取出口とを有する。高圧タービン装置６３は、第1密閉容器６１と第２密閉容器６２に容器内部からの流体の圧力によりタービンを回転可能に接続されている。低圧タービン装置６５は、高圧タービン装置６３にそのタービンの回転に用いられた流体の圧力によりタービンを回転可能に接続されている。第1発電機６４は、高圧タービン装置６３のタービンの回転により発電する構成を有する。第２発電機６６は、低圧タービン装置６５のタービンの回転により発電する構成を有する。第1気液分離装置６７は、高圧タービン装置６３と低圧タービン装置６５との間に接続され、過剰な超臨界二酸化炭素、超臨界水素を外部に排出するようになっている。第２気液分離装置６８は、低圧タービン装置６５と送水装置６９との間に接続され、過剰な二酸化炭素と水などの不要物を外部に排出するようになっている。
【００５５】
送水装置６９は、低圧タービン装置６５で用いられた水を密閉容器６１，６２の内部に供給可能に接続されている。熱交換器７１は、送水装置６９と密閉容器６１，６２との間に接続されている。酸化剤供給手段７２は、密閉容器６１，６２の内部に酸化剤を供給可能に接続されている。燃料供給手段７３は、密閉容器６１，６２の内部に燃料を供給可能に接続されている。着火手段は、密閉容器６１，６２の内部で着火させる構成を有している。
【００５６】
制御手段は、バルブ７５ａ〜７５ｍを有している。制御手段は、密閉容器６１，６２内に送水装置６９からの水と酸化剤供給手段７２からの酸化剤と燃料供給手段７３からの燃料とを入れ、着火手段により密閉容器６１，６２の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器６１，６２の内部に超臨界流体が発生したとき、その超臨界流体を高圧タービン装置６３に送ってそのタービンを回転させ、密閉容器６１，６２の内部の温度および圧力が二酸化炭素の気液臨界点以下の所定の範囲になったとき、送水装置６９からの水と酸化剤供給手段７２からの酸化剤と燃料供給手段７３からの燃料とを密閉容器６１，６２の内部に入れて密閉容器６１，６２の内部での燃焼を繰り返す構成を有する。
【００５７】
なお、制御手段は、バルブ７５ａを開いて密閉容器６１内に石炭、バイオマスまたは水を供給した後バルブ７５ａを閉じ、バルブ７５ｃを開いて密閉容器６１内に酸化剤供給手段７２からの酸化剤を入れ、次に、バルブ７５ｄを開いて燃料供給手段７３からの燃料を入れ、着火手段により密閉容器６１の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器６１の内部に超臨界流体が発生した状態で、バルブ７５ｅ，ｋを開いてその超臨界流体を高圧タービン装置６３に送ってそのタービンを回転させ、第1気液分離装置６７で超臨界二酸化炭素と超臨界水素とを外部に排出または回収する。第1気液分離装置６７で分離された水を低圧タービン装置６５に送り、そのタービンを回転させた後の水から第2気液分離装置６８で微量の二酸化炭素と水素とを回収して、過剰な水を排出し、残りの水を送水装置６９により熱交換器７１を通した後、密閉容器６２に送る。バルブ７５ｅを閉じた後、密閉容器６１内に残った無害な固形物を取り出し、利用または廃棄する。バルブ７５ｂを開き、バルブ７５ｇ，ｈ，ｆ，ｍ，ｋを閉じて、石炭、バイオマスまたは水を密閉容器６２に入れた後、バルブ７５ｂを閉じる。バルブ７５ｈを開いて密閉容器６２内に酸化剤供給手段７２からの酸化剤を入れ、次に、バルブ７５ｇを開いて燃料供給手段７３からの燃料を入れ、着火手段により密閉容器６２の内部で燃焼させて水の気液臨界点を超える温度および圧力とすることにより密閉容器６２の内部に超臨界流体が発生した状態で、バルブ７５ｆ，ｊを開いてその超臨界流体を高圧タービン装置６３に送ってそのタービンを回転させ、第1気液分離装置６７で超臨界二酸化炭素と超臨界水素とを外部に排出または回収する。第1気液分離装置６７で分離された水を低圧タービン装置６５に送り、そのタービンを回転させた後の水から第2気液分離装置６８で微量の二酸化炭素と水素とを回収して、過剰な水を排出し、残りの水を送水装置６９により熱交換器７１を通した後、密閉容器６１に送る。バルブ７５ｍを閉じた後、密閉容器６２内に残った無害な固形物を取り出し、利用または廃棄する。制御手段は、以上の操作を繰り返す構成を有している。
【００５８】
有機性廃棄物分解方法および装置では、密閉容器６１，６２の投入口に有機性廃棄物を投入し、超臨界流体により有機性廃棄物を無害な物質に酸化分解することができる。なお、有機性廃棄物の代わりに石炭、バイオマスなどの燃料を密閉容器６１，６２に投入してもよい。有機性廃棄物分解方法および装置では、さらに、超臨界流体を経済的かつ効率的に製造し、超臨界流体の圧力で高圧タービン装置６３のタービンを回転させて動力を連続的に発生させるとともに、高圧タービン装置６３から排出された流体の圧力で低圧タービン装置６５のタービンを回転させて動力を連続的に発生させる。超臨界流体を利用することにより、窒素酸化物や一酸化炭素、硫黄酸化物などの有害排ガスを排出せずに動力を発生させることができる。また、生成した二酸化炭素を、大気中に排出させずに回収して有効利用を図ることができる。このため、本実施の形態の有機性廃棄物分解方法および装置は、地球環境保護に適している。
【００５９】
有機性廃棄物分解方法および装置は、低品位燃料の改質方法および装置としても利用することができる。有機性廃棄物分解方法および装置が完全酸化により廃棄物を処理するのに対し、低品位燃料の改質方法および装置では、部分酸化により石炭などの低品位燃料から水素を生産し、残った固形物は別途、利用または処理する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態の超臨界流体製造方法および装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態の超臨界流体製造方法および装置により、水と二酸化炭素と酸素と燃料のメタンガスを用いて超臨界流体を製造する工程を示す説明図である。
【図３】本発明の第1の実施の形態の動力発生装置の概念図である。
【図４】図３に示す動力発生装置のエンジンサイクルを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動力発生装置の第1工程を示す概念図である。
【図６】図５に示す動力発生装置の第２工程を示す概念図である。
【図７】図５に示す動力発生装置の第３工程を示す概念図である。
【図８】図５に示す動力発生装置の第1容器、第2容器および第３容器の処理工程を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の動力発生装置を示す概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態の有機性廃棄物分解装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，１１  密閉容器
１２  タービン装置
１３  発電機
１４  気液分離装置
１５  送水装置
１６  酸化剤供給手段
１７  燃料供給手段
１８  流路
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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