(57)【要約】  二酸化炭素回収及び燃焼装置は、容器１０内に二酸化炭素若しくは二酸化炭素を含む気体を供給するとともに、容器１０内に液体窒素を供給し、容器１０内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて、二酸化炭素を液化させる二酸化炭素回収装置１と、燃焼物に水が混合された流動物が供給され、流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させるとともに、燃焼後の二酸化炭素を含むガスを排気し、該ガス中の少なくとも二酸化炭素を二酸化炭素回収装置１の容器１０内に送給する燃焼装置２とを備えた構成とした。【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に二酸化炭素若しくは二酸化炭素を含む気体を供給するとともに、該容器内に液体窒素を供給し、該容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて二酸化炭素を液化させる二酸化炭素回収装置と、
燃焼物に水が混合された流動物が供給され、該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させるとともに、燃焼後の二酸化炭素を含むガスを排気し、該ガス中の少なくとも二酸化炭素を上記二酸化炭素回収装置の容器内に送給する燃焼装置と
を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項２】
前記二酸化炭素回収装置が、
液化二酸化炭素を底部から取り出し可能な容器と、
該容器に対して回転可能に設けられ、気体を吸引して遠心力により外周側に二酸化炭素を分離して圧縮集合させるとともに、分離して圧縮集合した前記二酸化炭素を液体窒素とともに外周に設けた複数の噴出口から前記容器内に噴射させ、前記容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて、二酸化炭素を液化させる中空状の回転体と、
該回転体を回転させる回転体駆動手段と、
前記回転体に設けられ気体を吸引する気体吸引部と、
前記回転体に設けられ不要な気体を排気する気体排気部と、
前記回転体内に設けられ該回転体内に液体窒素を散布する液体窒素散布部と、
該液体窒素散布部に液体窒素を供給する液体窒素供給部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項３】
前記回転体が、回転軸方向一端に前記気体吸引部が形成され、回転軸方向他端に前記気体排気部が形成された筒状に形成され、
前記回転体駆動手段が、前記回転体の外側に壁部を有し、前記容器及び回転体に対して回転可能に設けられるとともに、回転軸方向他端側に設けられ前記回転体の気体排気部からの気体が流入する気体流入部及び回転軸方向一端側に設けられ内部から外部に気体を排出する気体排出口を有した筒状体と、前記気体排出口に設けられ、該気体排出口から排出された気体を受けて前記筒状体を回転させる動翼と、前記容器及び筒状体を覆う外郭に設けられるとともに、気体排出口から排出された気体を受ける静翼と、前記筒状体の回転力を前記回転体の回転力に連係させる回転力伝達機構と、前記回転体と筒状体との間に加温流体を散布する加温流体散布部と、該加温流体散布部に加温流体を供給する加温流体供給部とを備え、
前記回転体の気体吸引部から該回転体の内部を通って気体排気部に至る一方流路において気体を冷却し、前記回転体の気体排気部から該回転体の外側を通って前記筒状体の気体排出口に至る他方流路において気体を加温して、気体の流れを生じさせることにより、前記回転体及び筒状体に回転力を付与する
ことを特徴とする請求項２記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項４】
前記回転体を軸支するとともに該回転体の内部に挿通される支軸と、前記支軸に設けられ、前記回転体内の一方流路を通る気体に渦流を発生させる固定翼と、前記回転体の内壁に設けられ、前記固定翼により渦流となった気体を受けて前記回転体を回転させる可動翼とを備えたことを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項５】
前記外郭に、前記気体排出口から排出される気体を用いるために、該気体を外部に導出するダクトを設けたことを特徴とする請求項３または４記載の二酸化炭素及び燃焼装置。
【請求項６】
前記外郭を通り前記ダクトに至る気体に対して、水を噴射して冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の二酸化炭素及び燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼装置が、
空気の供給が遮断された状態で、燃焼物に水の混合された流動物が供給され、該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させ、燃焼後のガスを排気する燃焼室体と、
前記流動物を前記燃焼室体に供給する流動物供給部と、
前記燃焼室体を囲繞するとともに、該燃焼室体を回転駆動可能に支持する外側室体と、
前記燃焼室体を回転駆動させる燃焼室体駆動手段と
を備え、
前記燃焼室体の下部に、該燃焼室体内に連通し流動物を導入する下部開口を設け、前記燃焼室体の上部に、前記燃焼室体に連通し排気を排出する上部開口を設け、前記燃焼室体が外筒と内筒を有し、前記燃焼室体の内筒が、前記燃焼室体の遠心力で外筒側に押しつけられ燃焼室体の内壁を形成する耐熱流体からなり、
前記燃焼室体駆動手段が、前記筒状体に連係して該筒状体の回転力からの動力を前記燃焼室体に伝達する動力伝達機構を備えたことを特徴とする請求項３，４，５または６記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項８】
前記加温流体供給部が、
前記筒状体内に散布された加温流体を回収して前記加温流体散布部に循環させる加温流体循環管路と、
前記加温流体循環管路の経路上において、該加温流体循環管路を流通する加温流体を加温する加温流体加温部と
を備え、
前記加温流体加温部が、前記燃焼装置から排気されたガスと前記加温流体との間で熱交換する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項９】
前記熱交換器が、
塔状体と、
前記塔状体に回転可能に軸支され、軸方向一端に熱交換用の気体からなる媒体の供給口が形成され、他端に媒体の排出口が形成された回転内筒体と、
前記塔状体及び回転内筒体に対して回転可能に設けられ、壁部が前記塔状体と回転内筒体との間に位置するとともに、前記媒体を密封する回転外筒体と
を備え、
前記回転内筒体の供給口から該回転内筒体の内部を通って排出口に至る一方流路及び前記回転内筒体の排出口から該回転内筒体の外側を通って供給口に至る他方流路を形成し、
前記回転内筒体の一端側に、前記供給口に流入する媒体を受けて該回転内筒体に回転力を付与する動翼を設け、前記回転外筒体の一端側の内周に、前記動翼に媒体を導くとともに前記回転外筒体に回転力を付与するガイド翼を設け、
前記回転内筒体の壁部であって該回転内筒体の軸方向に沿って、前記加温流体を軸方向他端側から一端側に向けて流通させ、前記一方流路を通る媒体を冷却する多数の冷却管を列設し、
前記回転外筒体の壁部であって該回転外筒体の軸方向に沿って、前記ガスを軸方向一端側から他端側に向けて流通させ、前記他方流路を通る媒体を加温する多数の加温管を列設し、
前記一方流路及び他方流路を通るように、媒体に温度差を付与して媒体の対流を発生させ、該媒体の対流によって、前記回転内筒体及び回転外筒体を回転させて動力を得ることを特徴とする請求項８記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【請求項１０】
前記加温流体として、前記燃焼装置から排気されたガスの一部を用いたことを特徴とする請求項３，４，５，６，７，８または９記載の二酸化炭素回収及び燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気等の二酸化炭素（ＣＯ２，炭酸ガス）を液化して回収する二酸化炭素回収装置と廃棄物等を高温下で完全燃焼できる燃焼装置とを備えた二酸化炭素回収及び燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物等を高温下で完全燃焼できる燃焼装置としては、本願出願人の研究に係るものがあり、例えば、特許文献１（国際公開第２００５／０３３５８２号パンフレット）に記載されたものが知られている。
この燃焼装置は、廃棄物等の燃焼物に水が混合された流動物が供給され、該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させるとともに、燃焼後の二酸化炭素を含むガスを排気するものである。そして、燃焼装置から排気されたガスは、遠心分離器で水素，二酸化炭素等の各種ガスに分離される。【０００３】
一方、本願出願人の研究に係るもののなかに二酸化炭素を取り出す二酸化炭素回収装置がある（特開２００５−８２４１９号公報）。
この二酸化炭素回収装置は、大気を容器内に液体窒素とともに供給し、該容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて二酸化炭素を液化させて保存するものである。【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０３３５８２号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−８２４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の燃焼装置にあっては、遠心分離器で、他の気体と分離して二酸化炭素を回収してはいるが、必ずしも二酸化炭素を選択的に回収することが確実でなく、二酸化炭素の回収効率が劣るという問題がある。
一方、上記の二酸化炭素回収装置は、大気中の二酸化炭素のみを回収しているので、その利用が限定されるという問題があった。【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みて為されたもので、燃焼装置から排気されたガスを二酸化炭素回収装置で液化して選択的に回収し、二酸化炭素の回収効率を向上させた二酸化炭素回収及び燃焼装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するための本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、容器内に二酸化炭素若しくは二酸化炭素を含む気体を供給するとともに、該容器内に液体窒素を供給し、該容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて二酸化炭素を液化させる二酸化炭素回収装置と、燃焼物に水が混合された流動物が供給され、該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させるとともに、燃焼後の二酸化炭素を含むガスを排気し、該ガス中の少なくとも二酸化炭素を上記二酸化炭素回収装置の容器内に送給する燃焼装置とを備えた構成としてある。
これにより、二酸化炭素回収装置の容器内において、燃焼装置から排気されたガスの二酸化炭素と液体窒素とを熱交換し、二酸化炭素を液化して選択的に回収することができる。そのため、二酸化炭素を効率的に回収することができる。【０００８】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記二酸化炭素回収装置が、液化二酸化炭素を底部から取り出し可能な容器と、該容器に対して回転可能に設けられ、気体を吸引して遠心力により外周側に二酸化炭素を分離して圧縮集合させるとともに、分離して圧縮集合した前記二酸化炭素を液体窒素とともに外周に設けた複数の噴出口から前記容器内に噴射させ、前記容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて、二酸化炭素を液化させる中空状の回転体と、該回転体を回転させる回転体駆動手段と、前記回転体に設けられ気体を吸引する気体吸引部と、前記回転体に設けられ不要な気体を排気する気体排気部と、前記回転体内に設けられ該回転体内に液体窒素を散布する液体窒素散布部と、該液体窒素散布部に液体窒素を供給する液体窒素供給部とを備えた構成としてある。【０００９】
これにより、液化二酸化炭素を回収するとき、常時、回転駆動手段により回転体が回転するとともに、液体窒素供給部から液体窒素が液体窒素散布部に供給され、液体窒素散布部から液体窒素が回転体内に噴出する。そして、この回転体に、大気からの気体が取り入れられるとともに、燃焼装置から二酸化炭素が送給される。これらの気体は、回転体内で遠心圧縮されることにより、二酸化炭素が分離して回転体の外周側に圧縮集合する。また、回転体内の不要な気体は、気体排気部から回転体の外部に排気される。
そして、回転体の外周側に圧縮集合した二酸化炭素は、液体窒素散布部の噴出口から噴出する液体窒素とともに、回転体の外周に設けた複数の噴射口から容器内に噴射される。この噴射により、容器内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換が行なわれ、二酸化炭素は液化して容器の底部に流下する。
この場合、二酸化炭素が分離して回転体の外周側に圧縮集合し、この圧縮集合した二酸化炭素のみが液化されることによって、空気中の微量の二酸化炭素及び燃焼装置からの二酸化炭素が、選択的に効率よく液化される。【００１０】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記回転体が、回転軸方向一端に前記気体吸引部が形成され、回転軸方向他端に前記気体排気部が形成された筒状に形成され、前記回転体駆動手段が、前記回転体の外側に壁部を有し、前記容器及び回転体に対して回転可能に設けられるとともに、回転軸方向他端側に設けられ前記回転体の気体排気部からの気体が流入する気体流入部及び回転軸方向一端側に設けられ内部から外部に気体を排出する気体排出口を有した筒状体と、前記気体排出口に設けられ、該気体排出口から排出された気体を受けて前記筒状体を回転させる動翼と、前記容器及び筒状体を覆う外郭に設けられるとともに、気体排出口から排出された気体を受ける静翼と、前記筒状体の回転力を前記回転体の回転力に連係させる回転力伝達機構と、前記回転体と筒状体との間に加温流体を散布する加温流体散布部と、該加温流体散布部に加温流体を供給する加温流体供給部とを備え、前記回転体の気体吸引部から該回転体の内部を通って気体排気部に至る一方流路において気体を冷却し、前記回転体の気体排気部から該回転体の外側を通って前記筒状体の気体排出口に至る他方流路において気体を加温して、気体の流れを生じさせることにより、前記回転体及び筒状体に回転力を付与する構成としてある。【００１１】
二酸化炭素回収装置で二酸化炭素を回収する際には、以下のようになる。
液体窒素散布部からの液体窒素により、回転体内では、一方流路の気体が冷却される。この際、一方流路の気体は、液体窒素で冷却されて降下する。一方、気体排気部から流出し気体流入部から筒状体内に流入した気体は、加温流体散布部からの加温流体と熱交換して加温されて上昇する。
そして、他方流路を上昇する気体は、気体排出口からでる際に、動翼に作用し、筒状体を回転させるとともに、静翼に向かって噴射される。この噴射による反発力によっても筒状体が回転する。【００１２】
これにより、一方流路及び他方流路の気体の流れによって回転した筒状体の回転力が、回転力伝達機構を介して、回転体に伝達される。そのため、モータ等を用いて回転体を回転させる場合と比較すると、外部からの動力を殆ど用いることなく二酸化炭素を回収することができ、省エネルギ化を図ることができる。【００１３】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記回転体を軸支するとともに該回転体の内部に挿通される支軸と、前記支軸に設けられ、前記回転体内の一方流路を通る気体に渦流を発生させる固定翼と、前記回転体の内壁に設けられ、前記固定翼により渦流となった気体を受けて前記回転体を回転させる可動翼とを備えた構成としてある。
これにより、一方流路において、一方流路の気体が固定翼により渦流となるとともに、この渦流となった気体が、可動翼に衝止して回転体をさらに回転させる。そのため、筒状体からの回転力だけでなく、可動翼によっても回転体に回転力を付与できるので、回転体を効率的に回転させることができ、回転体の回転も速くなり、二酸化炭素を良好に遠心圧縮することができる。【００１４】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記外郭に、前記気体排出口から排出される気体を用いるために、該気体を外部に導出するダクトを設けた構成としてある。
これにより、排出される気体を、外部に容易に導出することができる。【００１５】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記外郭を通り前記ダクトに至る気体に対して、水を噴射して冷却する冷却手段を設けた構成としてある。
これにより、高温の気体が外部に導出されるといった不具合を防止することができる。【００１６】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記燃焼装置が、空気の供給が遮断された状態で、燃焼物に水の混合された流動物が供給され、該流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させ、燃焼後のガスを排気する燃焼室体と、前記流動物を前記燃焼室体に供給する流動物供給部と、前記燃焼室体を囲繞するとともに、該燃焼室体を回転駆動可能に支持する外側室体と、前記燃焼室体を回転駆動させる燃焼室体駆動手段とを備え、前記燃焼室体の下部に、該燃焼室体内に連通し流動物を導入する下部開口を設け、前記燃焼室体の上部に、前記燃焼室体に連通し排気を排出する上部開口を設け、前記燃焼室体が外筒と内筒を有し、前記燃焼室体の内筒が、前記燃焼室体の遠心力で外筒側に押しつけられ燃焼室体の内壁を形成する耐熱流体からなり、前記燃焼室体駆動手段が、前記筒状体に連係して該筒状体の回転力からの動力を前記燃焼室体に伝達する動力伝達機構を備えた構成としてある。【００１７】
これによれば、燃焼室体内において、空気の供給が遮断された状態で、燃焼物に水の混合された流動物が供給され、流動物中の水が酸素と水素に熱分解され、この酸素によって燃焼物がほぼ完全燃焼する。また、燃焼室体の高速回転による遠心力によって耐熱流体が内筒を形成し、この溶解した耐熱流体の円筒内面で赤外線が反射し合い、燃焼室体内は非常に高温になる。そのため、燃焼室体内では、上昇渦が生じ、燃焼室体内は高温高圧となり、流動物中の水が熱分解されることにより発生した酸素によって、燃焼物が確実にほぼ完全燃焼する。
この場合、燃焼室への空気の供給が遮断されているので、窒素の供給がほとんどなくなる。そのため、燃焼物に起因するもの以外の窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、排気ガスがクリーンとなり、二酸化炭素回収装置においても純度の高い二酸化炭素を得ることができる。
また、この際、燃焼室体は、筒状体の回転力を動力として回転するので、燃焼室体を回転させるモータ等を別途設けた場合と比較すると、省エネルギ化を図ることができる。【００１８】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記加温流体供給部が、前記筒状体内に散布された加温流体を回収して前記加温流体散布部に循環させる加温流体循環管路と、前記加温流体循環管路の経路上において、該加温流体循環管路を流通する加温流体を加温する加温流体加温部とを備え、前記加温流体加温部が、前記燃焼装置から排気されたガスと前記加温流体との間で熱交換する熱交換器を備えた構成としてある。
これにより、燃焼装置にて燃焼物を燃焼した後、排気された際に生じたガスの廃熱を利用して、加温流体が加温されるので、加温流体を加温する加温装置を別途設けた場合と比較すると、エネルギを有効利用することができる。【００１９】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記熱交換器が、塔状体と、前記塔状体に回転可能に軸支され、軸方向一端に熱交換用の気体からなる媒体の供給口が形成され、他端に媒体の排出口が形成された回転内筒体と、前記塔状体及び回転内筒体に対して回転可能に設けられ、壁部が前記塔状体と回転内筒体との間に位置するとともに、前記媒体を密封する回転外筒体とを備え、前記回転内筒体の供給口から該回転内筒体の内部を通って排出口に至る一方流路及び前記回転内筒体の排出口から該回転内筒体の外側を通って供給口に至る他方流路を形成し、前記回転内筒体の一端側に、前記供給口に流入する媒体を受けて該回転内筒体に回転力を付与する動翼を設け、前記回転外筒体の一端側の内周に、前記動翼に媒体を導くとともに前記回転外筒体に回転力を付与するガイド翼を設け、前記回転内筒体の壁部であって該回転内筒体の軸方向に沿って、前記加温流体を軸方向他端側から一端側に向けて流通させ、前記一方流路を通る媒体を冷却する多数の冷却管を列設し、前記回転外筒体の壁部であって該回転外筒体の軸方向に沿って、前記ガスを軸方向一端側から他端側に向けて流通させ、前記他方流路を通る媒体を加温する多数の加温管を列設し、前記一方流路及び他方流路を通るように、媒体に温度差を付与して媒体の対流を発生させ、該媒体の対流によって、前記回転内筒体及び回転外筒体を回転させて動力を得る構成としてある。
これにより、ガスと加温流体との熱交換時に、動力が得られる。そのため、例えば、この動力を用いて発電機で発電するようにすれば、省エネルギ化を図ることができる。【００２０】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置は、前記加温流体として、前記燃焼装置から排気されたガスの一部を用いた構成としてある。
これによれば、加温流体として、燃焼装置から排気された温度の高いガスの一部をそのまま用いるので、他方流路の気体の加温を効率的に行なうことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置によれば、燃焼装置から排気されたガスを、二酸化炭素回収装置の容器内で液体窒素と熱交換し、液化して選択的に回収することができ、二酸化炭素を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置の各種流体等の流れを示す系統図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の燃焼装置を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置の各種流体等の流れを示す系統図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置のガス−加温流体熱交換器を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置のガス−加温流体熱交換器の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置のガス−加温流体熱交換器の変形例を示す図であり、図８中Ａ−Ａ線断面を示す図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置のガス−加温流体熱交換器の変形例を示す図であり、図８中Ｂ−Ｂ線断面を示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示す図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置の各種流体等の流れを示す系統図である。
【図１３】本発明の第三実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置を示す図である。
【図１４】本発明の第四実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置を示す図である。
【図１５】本発明の第四実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置の二酸化炭素回収装置を示す図である。
【図１６】本発明の第四実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の二酸化炭素回収装置のガス−加温流体熱交換器を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  二酸化炭素回収装置
２  燃焼装置
５  外郭
６  屋根
７  塔体
８  気体通路
８ａ  空気取り入れ口
９  結露フィルタ
１０  容器
１１  椀状体
１２  入り口
１３  二酸化炭素吸引ポンプ
１４  二酸化炭素吸引パイプ
１５  二酸化炭素貯留タンク
１６  二酸化炭素取出パイプ
１７  二酸化炭素回帰管
１７ａ  二酸化炭素噴射口
１８  液体窒素噴射管
２０  回転体
２１  筒体
２１ａ  水排出孔
２２  気体吸引部
２３  気体排気部
２４  盆状体
２５  リング体
２６  羽根
２７  回転体回転軸
３０  噴出口
３１  台状体
３２  天板
３３  側壁
３４  軸受け
３６  一般部
３７  肉厚部
３８  突片
４０  回転体駆動手段
４１  筒状体
４２  気体流入部
４３  気体排出口
４４  案内板体
４５  底壁
４６  孔
４７  シール部材
５０  動翼
５１  羽根
５５  静翼
５６  羽根
６０  回転力伝達機構
６１  第１原動ギア
６２  第１従動ギア
６３  第１シャフト
６４  第２原動ギア
６５  第２従動ギア
６６  第２シャフト
６７  第１変速機
６８  ギア
６９  第２変速機
７０  発電機
８０  加温流体散布部
８５  加温流体供給部
８６  加温流体循環管路
８７  加温流体加温部
８８  加温流体回収口
８８ａ  受け体
８９  加温流体吸引ポンプ
９１  一方側支軸
９１ａ  一方側支軸軸受
９２  連通管体
９３  屋根冷却部
９４  水吹出管
９５  加温流体貯留槽
１００  液体窒素散布部
１０１  他端側支軸
１０１ａ  他端側支軸軸受
１１０  液体窒素散布部
１１１  窒素循環管路
１１２  圧縮機
１１３  凝縮器
１１４  窒素冷却装置
１１５  液体窒素流通管路
１１５ａ  液体窒素吹き出し口
１１６  窒素−二酸化炭素熱交換器
１１７  窒素周回管路
１２０  固定翼
１２５  可動翼
２００  燃焼室体
２０１  下部開口
２０２  上部開口
２０３  外筒
２０４  内筒
２０５  上部筒体
２０６  下部筒体
２０７  ガス排気口
２１０  外側室体
２１１  上部側軸受
２１２  下部側軸受
２１３  排気空間
２３０  燃焼室体駆動手段
２３１  動力伝達機構
２３２  ギア装置
２３３  第３シャフト
２３４  第３原動ギア
２３５  第３従動ギア
２４０  ガラス
２５０  中間仕切壁
２５１  排出通路
２５２  冷却流体通路
２５３  流入口
２５５  冷却流体供給部
２５６  冷却流体貯留槽
２５７  高圧ポンプ
２５８  冷却流体一時貯留槽
２５９  流入管
２６０  冷却流体流出管
２６１  冷却流体噴射管
２６１ａ  冷却流体噴射口
２６２  ガラス冷却管
２６３  温水貯留槽
２６４  逆止弁
２６５  流量調整バルブ
２６７  水分分離器
２６８  管路
２７０  酸素供給器
２７１  水素供給器
２７２  着火装置
２８０  流動物供給部
２８１ａ  第１流動物貯留槽
２８１ｂ  第２流動物貯留槽
２８１ｃ  第３流動物貯留槽
２８２  流動物吸引ポンプ
２８３  流動物一次貯留槽
２８４  流動物噴射体
２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃ  水供給部
２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃ  ミキサ
２８７  第１螺旋状管
２８７ａ  電磁バルブ
２８８ａ，２８８ｂ  水供給管
２８９  第３変速機
２９０  第４変速機
２９１  第５変速機
２９２  接続管
２９４  第２螺旋状管
２９５  第３螺旋状管
３００  ガス排気管
３０１  遠心分離器
３０２  水素流通管
３０３  二酸化炭素流通管
３０４  ガス流通管
３０５  水流通管
３０６，３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃ  ガス−加温流体熱交換器
３１０  潤滑オイル循環管路
３１４  塔状体
３１５  供給口
３１６  排出口
３１７  回転筒体
３１８  動翼
３１８ａ  第１動翼
３１９ｂ  第２動翼
３２０  螺旋状管
３２１  凸条
３２２  回転内筒体
３２３  回転外筒体
３２４  ガイド翼
３２５  冷却管
３２６  加温管
３２７  ギヤ機構
３２８  発電機
Ｒ１  一方流路
Ｒ２  他方流路
Ｒ３  一方流路
Ｒ４  他方流路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置について詳細に説明する。【００２５】
図１及び図２には、本発明の第一実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示している。
この二酸化炭素回収及び燃焼装置は、二酸化炭素回収装置１と、燃焼装置２とを備えている。
二酸化炭素回収装置１は、容器１０内に二酸化炭素若しくは二酸化炭素を含む気体を供給するとともに、容器１０内に液体窒素を供給し、容器１０内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて二酸化炭素を液化させる。
また、燃焼装置２は、燃焼物に水が混合された流動物が供給され、流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させるとともに、燃焼後の二酸化炭素を含むガスを排気し、ガス中の少なくとも二酸化炭素を二酸化炭素回収装置１の容器１０内に送給する。【００２６】
詳しくは、図３に示すように、二酸化炭素回収装置１は、外郭５で覆われ、液化二酸化炭素を底部から取り出し可能な容器１０と、容器１０に対して回転可能に設けられ、気体を吸引して遠心力により外周側に二酸化炭素を分離して圧縮集合させるとともに、分離して圧縮集合した二酸化炭素を液体窒素とともに外周に設けた複数の噴出口３０から容器１０内に噴射させ、容器１０内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換を行なわせて、二酸化炭素を液化させる中空状の回転体２０と、回転体２０を回転させる回転体駆動手段４０と、回転体２０に設けられ気体を吸引する気体吸引部２２と、回転体２０に設けられ不要な気体を排気する気体排気部２３と、回転体２０内に設けられ回転体２０内に液体窒素を散布する液体窒素散布部１００と、液体窒素散布部１００に液体窒素を供給する液体窒素供給部１１０とを備えた構成としてある。【００２７】
外郭５は、二酸化炭素回収装置１の上方を覆うほぼ円錐形状の屋根６と、その側面を覆う円筒形状の塔体７とから構成されている。外郭５は、屋根６の屋根裏に、屋根６の軒先に空気取り入れ口８ａを有し、気体吸引部２２に連通する気体通路８が設けられている。
容器１０は、後述の筒状体４１の他端を覆う中空状の椀状体１１で構成され、二酸化炭素は椀状体１１の内部で液化される。そして、椀状体１１の上側内周は、回転体２０の噴出口３０から噴出した二酸化炭素及び液体窒素が椀状体１１の内部に入り込む入り口１２として形成されている。【００２８】
また、椀状体１１には、液化した二酸化炭素を回収する二酸化炭素吸引パイプ１４が接続されている。二酸化炭素吸引パイプ１４は、その経路上に液化した二酸化炭素を吸引する二酸化炭素吸引ポンプ１３を備え、吸引した液化二酸化炭素を貯留する二酸化炭素貯留タンク１５と接続されている。また、二酸化炭素吸引ポンプ１３には、液化二酸化炭素を取り出すための二酸化炭素取出パイプ１６が設けられている。
二酸化炭素貯留タンク１５からは、椀状体１１の内部に二酸化炭素を回帰させる二酸化炭素回帰管１７が設けられている。二酸化炭素回帰管１７には、筒状体４１の下部に設けた羽根４１ａに、二酸化炭素を噴射する二酸化炭素噴射口１７ａが設けられている。
尚、本装置の始動時には、予め、二酸化炭素貯留タンク１５に、二酸化炭素が二酸化炭素取出パイプ１６から逆に充填され、上記の二酸化炭素噴射口１７ａからの噴射によって、筒状体４１が回転する。【００２９】
椀状体１１の内部であってその上部に、回転体２０の噴出口３０から噴出した二酸化炭素及び液体窒素に、さらに液体窒素を噴射する液体窒素噴射管１８が設けられている。液体窒素噴射管１８は、後述の窒素循環管路１１１と接続されている。椀状体１１の底部内側に、回転体２０及び筒状体４１の他端を軸支する他端側支軸１０１が設けられている。
他端側支軸１０１は、回転体２０の内部に至るとともに、液体窒素散布部１００としても機能する。【００３０】
回転体２０は、回転軸方向一端に気体吸引部２２が形成され、回転軸方向他端に気体排気部２３が形成された筒状に形成されている。
詳しくは、回転体２０は、筒体２１を備えており、この筒体２１の回転軸方向一端側の開口は、気体吸引部２２である。また、回転体２０は、回転軸方向に直交する平面を有した底壁を備えるとともに、回転体２０の軸方向一端側に開口を有した盆状体２４と、盆状体２４の底壁に平行にかつ盆状体２４の外周上方に設けられるリング体２５とを備えている。
複数の噴出口３０は、盆状体２４の外側縁とリング体２５の外側縁との間に、回転体２０の回転軸を中心に、これらの外側縁に沿って設けられている。
筒体２１の外側面とリング体２５の内周縁との間に形成された盆状体２４の開口は、気体排気部２３である。
また、筒体２１の気体排気部２３の上側には、水排出孔２１ａが形成されており、この水排出孔２１ａから、筒体２１内で冷やされて液体となった水が、回転体２０の回転による遠心力で筒体２１の外部に排出される。複数の水排出孔２１ａが、筒体２１の円周に沿って列設されている。【００３１】
また、盆状体２４の内部には、複数の羽根２６が回転体２０の軸を中心に列設されており、複数の羽根２６が、筒体２１から気体排気部２３に至る気体を遠心圧縮する。
盆状体２４の底壁外側には、後述の他端側支軸１０１に挿通される管状の回転体回転軸２７が設けられている。この回転体回転軸２７は、椀状体１１の底部に設けられた台状体３１の天板３２を貫通するとともに、この天板３２に設けた軸受け３４に回転可能に軸支されている。
台状体３１は、天板３２と円筒状の側壁３３とからなる。側壁３３は、椀状体１１の底部に固定されている。
軸受け３４は、軸方向他端側に形成され、台状体３１の天板３２に貫通する管状部３６と、軸方向一端側に形成され、管状部３６よりも肉厚に形成された管状の肉厚部３７と、管状部３６と肉厚部３７の間に介在し、肉厚部３７の外周から軸方向外側に突設された円盤状の突片３８とを備えている。【００３２】
回転体駆動手段４０は、筒状体４１，動翼５０，静翼５５，回転力伝達機構６０，加温流体散布部８０及び加温流体供給部８５を備えている。
筒状体４１は、回転体２０の外側に壁部を有しており、容器１０及び回転体２０に対して回転可能に設けられている。また、筒状体４１は、回転軸方向他端側に設けられるとともに、回転体２０の気体排気部２３からの気体が流入する気体流入部４２と、回転軸方向一端側に設けられ、内部で膨張した気体を外部に排出する気体排出口４３を有している。
動翼５０は、気体排出口４３に設けられ、気体排出口４３から排出された気体を受けて筒状体４１を回転させる。静翼５５は、容器１０及び筒状体４１を覆う外郭５に設けられ、気体排出口４３から排出された気体を受ける。
回転力伝達機構６０は、筒状体４１の回転力を回転体２０の回転力に連係させる。また、加温流体散布部８０は、回転体２０と筒状体４１との間に加温流体を散布する。さらに、加温流体供給部８５は、加温流体散布部８０に加温流体を供給する。【００３３】
そして、回転体駆動手段４０は、回転体２０の気体吸引部２２から回転体２０の内部を通って気体排気部２３に至る一方流路Ｒ１において、気体を冷却し、回転体２０の気体排気部２３から回転体２０の外側を通って筒状体４１の気体排出口４３に至る他方流路Ｒ２において、気体を加温して気体の流れを生じさせている。【００３４】
筒状体４１は、その中心が回転体２０と同軸に設けられ、回転軸方向他端部が、椀状体１１の開口側の内側に挿通されている。また、筒状体４１は、軸方向一端側に設けられ、他方流路Ｒ２の気体が衝止するとともに回転軸方向外側にこの気体を案内する案内板体４４と、軸方向他端側に設けられ、筒状体４１の他端側開口を閉塞する底壁４５を備えている。案内板体４４の中央に、回転体２０が回転可能に挿通される孔４６が形成されている。この孔４６と回転体２０は、シール部材４７を介して回転可能にシールされている。
また、案内板体４４は、その外周縁部が回転軸方向他端側に湾曲して形成されている。【００３５】
また、筒状体４１の底壁の中央に、回転体回転軸２７を軸支する軸受け３４が、貫通して設けられている。そして、筒状体４１の底壁は、突片３８に回転可能に載置され、軸受け３４の肉厚部３７に回転可能に軸支されている。【００３６】
動翼５０は、案内板体４４の内部に、回転軸を中心に複数列設された羽根５１で構成されている。静翼５５は、塔体７の内周面に回転軸を中心に複数列設された羽根５６で構成されている。これにより、回転体２０内での気体の強制及び冷却圧縮と、回転体２０外での気体の加温膨張とにより、動翼５０及び静翼５５を介して強力な筒状体４１の回転力が得られ、後述の発電機７０の発電が可能となる。【００３７】
回転力伝達機構６０は、回転体回転軸２７に設けられた第１原動ギア６１と、第１原動ギア６１に噛合する第１従動ギア６２と、第１従動ギア６２の軸と同軸に設けられる第１シャフト６３と、筒状体４１の底壁４５の外側面に設けられる第２原動ギア６４と、第２原動ギア６４に噛合する第２従動ギア６５と、第２従動ギア６５の軸と同軸に設けられる第２シャフト６６と、第１シャフト６３を第２シャフト６６に連動させるギアボックスからなる第１変速機６７とを備えている。【００３８】
第１原動ギア６１及び第１従動ギア６２は、台状体３１の内部に設けられている。第２原動ギア６４及び第２従動ギア６５は、台状体３１の外部に設けられている。また、第１シャフト６３及び第２シャフト６６は、台状体３１の側壁３３及び椀状体１１を貫通して設けられるとともに、これらに軸受けを介して回転可能に軸支されている。
また、椀状体１１には、潤滑オイルが溜められる。潤滑オイルは、側壁３３に設けた孔から台状体３１の内部にも流入し、この潤滑オイルにより、第１原動ギア６１と第１従動ギア６２とを潤滑するとともに、第２原動ギア６４と第２従動ギア６５とを潤滑する。
さらに、第１変速機６７の回転力は、ギアベルト６８を介して二酸化炭素吸引ポンプ１３が接続され、この二酸化炭素吸引ポンプ１３および筒状体４１の回転力を二酸化炭素吸引ポンプ１３の動力としても利用されている。
また、第１変速機６７の出力軸は、第２変速機６９に接続されている。この第２変速機６９には、発電機７０が接続されている。発電機７０は、第１変速機６７及び第２変速機６９を介して筒状体４１の回転力を動力として駆動される。【００３９】
この実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置においては、加温流体として、水が用いられる。
加温流体散布部８０は、回転体２０の外側に壁部を有した筒状に形成されるとともに、外周に複数の加温流体噴出口３０が形成される筒部材８１を備えている。この筒部材８１と回転体２０の筒体２１との間の空間には、加温流体供給部８５からの加温流体が流される空間が形成される。
加温流体供給部８５は、加温流体循環管路８６と加温流体加温部８７を備えている。加温流体循環管路８６は、筒状体４１内に散布された加温流体を回収して加温流体散布部８０に循環させる。また、加温流体加温部８７は、加温流体循環管路８６の経路上において加温流体循環管路８６を流通する加温流体を加温する。【００４０】
加温流体循環管路８６は、その経路上に加温流体吸引ポンプ８９を備えており、この加温流体吸引ポンプ８９は、筒状体４１に設けられた加温流体回収口８８から水を吸引する。また、加温流体回収口の下側８８には、加温流体散布部８０から散布され、筒状体４１の内側を流下した加温流体を受ける受け体８８ａが設けられている。【００４１】
加温流体循環管路８６は、筒体２１の一端側に突設され、外郭５の屋根６に回転可能に設けられる一方側支軸９１の内部と、この一方側支軸９１の内部及び筒部材８１の内側の空間を連通する連通管体９２を備えている。
一方側支軸９１は、外郭５の屋根６に設けた一方側支軸軸受９１ａに、回転可能に軸支されている。
複数の連通管体９２が、一方側支軸９１から放射状に設けられている。また、連通管体９２の一方側支軸９１の下側面には、他端側支軸１０１が回転可能に軸支される他端側支軸軸受１０１ａが設けられている。【００４２】
加温流体吸引ポンプ８９は、第１変速機６７と接続され、筒状体４１の回転力を動力として作動することができる。
加温流体加温部８７は、複数箇所に設けられ、そのうちの１つは、例えば、太陽光や地熱等を利用して加温流体と熱交換させる熱交換機８７ａで構成されている。その他の加温流体加温部８７については、後述する。
また、加温流体循環管路８６は、その経路上に、二重構造の屋根６の内部を通過する屋根冷却部９３が設けられている。この屋根冷却部９３は、太陽光を吸収して内部の加温流体を加温する加温流体加温部８７としても機能する。また、屋根冷却部９３は、屋根６の表面側の空気を冷却して、屋根６の頂部から軒下に向かう下降気流を発生させる。加温流体加温部８７によって、省エネ化が図られる。【００４３】
また、加温流体循環管路８６は、水吹出口９４ａを有した水吹出管９４と接続されている。加温流体循環管路８６を流れる水は、水吹出口９４ａから気体通路８に設けられた結露フィルタ９に吹きかけられる。水吹出管９４は、加温流体循環管路８６における熱交換機８７ａの上流側及び熱交換機８７ａの下流側に分岐して接続されている。そして、水吹出管９４において、他方流路Ｒ２で熱交換して冷えた水と、熱交換機８７ａで熱交換されて湯となった水とが混合され、適度な温度の湯となる。そして、この湯は、水吹出口９４ａから結露フィルタ９に吹きかけられる。【００４４】
液体窒素散布部１００は、他端側支軸１０１で構成されている。他端側支軸１０１は、管状に形成され、外周面に、内部から外部に連通し内部の液体窒素が外部に噴出する液体窒素散布口が形成されている。
また、液体窒素供給部１１０は、椀状体１１の内部の気化した窒素を回収して液体窒素散布部１００に循環させる窒素循環管路１１１と、窒素循環管路１１１の経路上に設けられ椀状体１１の内部の気化した窒素を回収して圧縮する圧縮機１１２と、圧縮機１１２で圧縮した窒素を冷却して液化する凝縮器１１３とを備えている。【００４５】
圧縮機１１２は、気体窒素吸引ポンプで構成されている。気体窒素吸引ポンプは、第１変速機６７と接続され、筒状体４１の回転力を動力として作動する。凝縮器１１３は、熱交換機８７ａよりも上流側の加温流体循環管路８６の経路上に設けられた加温流体貯留槽９５に溜められた水と熱交換し、加温流体加温部８７としても機能する。
また、窒素循環管路１１１の経路上には、窒素循環管路１１１を流れる窒素を冷却する窒素冷却装置１１４が設けられている。窒素冷却装置１１４としては、例えば、図示してないが、ヒートシンク及び冷却ファン等の空冷器や、水を用いて冷却される水冷器等が用いられる。この窒素冷却装置１１４による冷却によって、圧縮機１１２に対する負荷が軽減され、発電出力が向上する。
また、窒素循環管路１１１は、窒素循環管路１１１内の液体窒素を気体通路８に供給する液体窒素流通管路１１５と接続されている。液体窒素流通管路１１５は、気体通路８内において、液体窒素を噴出する液体窒素吹き出し口１１５ａが形成されている。【００４６】
また、窒素循環管路１１１には、二酸化炭素回帰管１７の経路上の二酸化炭素と熱交換する窒素−二酸化炭素熱交換器１１６を通って、窒素が再び窒素循環管路１１１に戻るための窒素周回管路１１７が設けられている。
窒素−二酸化炭素熱交換器１１６において、液化二酸化炭素が液体窒素と熱交換し温められて気体となる一方、液体窒素はさらに冷却されて、窒素循環管路１１１に戻される。
また、他端側支軸１０１には、回転体２０内の一方流路Ｒ１を通る気体に渦流を発生させる固定翼１２０が設けられ、回転体２０の内壁には、固定翼１２０により渦流となった気体を受けて回転体２０を回転させる可動翼１２５が設けられている。【００４７】
また、図１及び図４に示すように、燃焼装置２は、空気の供給が遮断された状態で、燃焼物に水の混合された流動物が供給され、流動物中の水を熱分解して燃焼物を燃焼させて、燃焼後のガスを排気する燃焼室体２００と、流動物を燃焼室体２００に供給する流動物供給部２８０と、燃焼室体２００を囲繞するとともに燃焼室体２００を回転駆動可能に支持する外側室体２１０と、燃焼室体２００を回転駆動させる燃焼室体駆動手段２３０とを備えている。【００４８】
燃焼室体２００は、その下部に燃焼室体２００内に連通し流動物を導入する下部開口２０１が設けられ、その上部に燃焼室体２００に連通し排気を排出する上部開口２０２が設けられている。また、燃焼室体２００は、外筒２０３と内筒２０４を有しており、燃焼室体２００の内筒２０４が、燃焼室体２００の遠心力で外筒２０３側に押し付けられ燃焼室体２００の内壁を形成する耐熱流体からなっている。
詳しくは、外筒２０３は、例えばタングステン（融点３４０７℃）で形成されており、内筒２０４は、セラミックス、例えばサクランダム（融点２４３２℃）で形成されている。ここで、内筒２０４を形成するセラミックスは、燃焼物の燃焼により溶解して、遠心力で外筒２０３側に押し付けられて燃焼室体２００の内筒２０４を形成する。セラミックスが溶解することにより、燃焼による高温は遮断され外筒２０３に伝えられにくくなり、燃焼室体２００の耐熱性が向上する。尚、このセラミックスは、燃焼装置２の運転前に上部筒体２０５から粒子として投入され燃焼装置２の運転中に溶解して内筒２０４を形成する。燃焼室体２００内の温度は、燃焼時には、例えば、１０００℃〜７０００℃になる。これにより、水が酸素と水素に熱分解される。また、中心では、光の交差点ができれるので約７００００℃になりうる。そのため、劣化ウラン等の核廃棄物も処理しうる。【００４９】
燃焼室体２００はカプセル状に形成され、燃焼室体２００の下部に燃焼室体２００内に連通し流動物を導入する下部開口２０１が設けられ、燃焼室体２００の上部に燃焼室体２００に連通し排気を排出する上部開口２０２が設けられている。上部開口２０２には上部筒体２０５が連設されている。また、下部開口２０１には下部筒体２０６が連設されている。そして、上部筒体２０５の基端部に、上部開口２０２に連通するガス排気口２０７が形成されている。【００５０】
また、外側室体２１０は、カプセル状に形成されている。この外側室体２１０には、上部筒体２０５を軸支する上部側軸受２１１と、下部筒体２０６を軸支する下部側軸受２１２が設けられている。また、外側室体２１０の上部には、ガス排気口２０７からの排気を後述のガス排気管３００に導く排気空間２１３が形成されている。【００５１】
燃焼室体駆動手段２３０は、外側室体２１０の下側に設けられている。また、燃焼室体駆動手段２３０は、筒状体４１に連係して筒状体４１の回転力からの動力を燃焼室体２００に伝達する動力伝達機構２３１を備えている。動力伝達機構２３１は、下部筒体２０６を回転駆動することにより燃焼室体２００を回転させるギア装置２３２を備えている。
このギア装置２３２は、第２変速機６９と接続され、第１変速機６７及び第２変速機６９を介して筒状体４１の回転力を伝達可能な第３シャフト２３３と、第３シャフト２３３に設けられた第３原動ギア２３４と、第３原動ギア２３４に噛合するとともに下部筒体２０６に設けられた第３従動ギア２３５とを備えている。第３シャフト２３３は、軸受け２３６を介して外側室体２１０に回転可能に軸支されている。【００５２】
また、外側室体２１０の天井には、上部筒体２０５の開口に対峙した透明なガラス２４０が設けられており、このガラス２４０を介して、燃焼室体２００内部で発生する光が取り出される。例えば、ガラス２４０から取り出された光は、主にレーザ光線として利用する。また、図示してないが、天井には、ガラス２４０から取り出された光の温度を検知する検知センサが設けられている。この検知センサは、温度センサまたは光電管センサが用いられる。【００５３】
さらに、外側室体２１０と燃焼室体２００の間に設けた中間仕切壁２５０の下部には、燃焼室体２００の下部開口２０１から排出された灰分を外側室体２１０の外側に排出するロート状の排出通路部２５１が設けられている。そして、外側室体２１０と中間仕切壁２５０との間の空間は、排出通路部２５１を冷却する冷却流体（実施の形態では冷却水）が通る冷却流体通路２５２としてある。外側室体２１０の下部には、冷却流体が流入する流入口２５３が設けられている。流入口２５３は、冷却流体通路２５２に冷却流体を供給する冷却流体供給部２５５と接続されている。
冷却流体供給部２５５は、水道水等からの水が溜められる冷却流体貯留槽２５６と、冷却流体貯留槽２５６の冷却流体を吸引する高圧ポンプ２５７と、高圧ポンプ２５７からの冷却流体を一時的に貯留する冷却流体一時貯留槽２５８と、冷却流体一時貯留槽２５８及び流入口２５３を接続する流入管２５９とを備えている。【００５４】
また、外側室体２１０の下部には、冷却流体が流出する冷却流体流出管２６０が設けられている。冷却流体流出管２６０は、外側室体２１０の内部側に設けた冷却流体噴射口２６１ａからガラス２４０に水を噴射する冷却流体噴射管２６１と、冷却流体噴射管２６１に分岐して設けられ、ガラス２４０の内部を通過するガラス冷却管２６２とを備えている。冷却流体流出管２６０は、ガラス冷却管２６２の下流側において、ガラス２４０内で燃焼室体２００からの光により温められた水が溜められる温水貯留槽２６３と接続されている。
温水貯留槽２６３には、冷却流体貯留槽２５６と接続される温水流出管２６３ａが設けられている。【００５５】
図中、２６４は、冷却流体が逆流するのを防ぐ逆止弁，２６５は、冷却流体通路２５２に流入する冷却流体の流量を調整する流量調整弁である。
また、中間仕切壁２５０には、冷却流体通路２５２を流れる冷却流体が噴出する複数の噴出孔２５０ａが設けられている。噴出孔２５０ａから噴出した冷却流体は、燃焼室体２００に向けて吹きかけられ、燃焼室体２００の外筒２０３を冷却するとともに外筒２０３の外側を流下する。この硫化する冷却流体は、排出通路部２５１から灰分とともに外側室体２１０の外部に排出される、一方、燃焼室体２００の熱により蒸発して気体となった水は、ガス排気口２０７から排出される。
そして、灰分に混ざった冷却流体は、水分分離器２６７で遠心分離されて取り出される。この水分分離器２６７は、外側室体２１０の外側に設けられ、排出通路部２５１から排出された灰分から水分を、例えば遠心分離により分離する。また、水分分離器２６７は、管路２６８を介して高圧ポンプ２５７に接続されており、この水分分離器２６７で分離された水が管路２６８を介して高圧ポンプ２５７で吸引される。【００５６】
また、本燃焼装置２には、燃焼室体２００内に酸素を供給する酸素供給器２７０が設けられている。酸素供給器２７０は、燃焼室体２００の下部開口２０１から酸素を噴射する酸素噴射管を備えている。また、燃焼室体２００内に水素を供給する水素供給器２７１が設けられている。水素供給器２７１は、燃焼室体２００の下部開口２０１から水素を噴射する水素噴射管を備えている。酸素供給器２７０及び水素供給器２７１は、例えば、本装置の始動時あるいは火力安定のために適時に作動する。
また、実施の形態では、燃焼室体２００に供給された燃焼物に着火させる着火装置２７２が備えられている。着火装置２７２は、燃焼室体２００の下部開口２０１の近傍に設けられた点火プラグで構成されている。【００５７】
流動物供給部２８０は、種類毎に分けられた複数の流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃと、各流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃの下部から流動物を吸引する流動物吸引ポンプ２８２と、この流動物吸引ポンプ２８２で吸引された流動物を一時的に貯留する流動物一時貯留槽２８３と、流動物一時貯留槽２８３に貯留された流動物を燃焼室体２００内に噴射する流動物噴射体２８４とを備えている。
流動物貯留槽は、本実施形態においては、燃焼物としてプラスチックや古タイヤあるいは家畜の糞尿等が入れられる第１流動物貯留槽２８１ａと、燃焼物としてＰＣＢ等からなる廃油が入れられる第２流動物貯留槽２８１ｂと、燃焼物として劣化ウラン（ウラン２３８）が入れられる第３流動物貯留槽２８１ｃの３つを有している。【００５８】
これらの流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃは、上部に燃焼物が投入される開口を有し、この開口から投入された流動物を貯留する。そして、流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ内に水を供給する水供給部２８５ａ，２８５ｂ，２８５ｃにより水が供給され、燃焼物と水が、流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ内を攪拌するミキサ２８６ａ，２８６ｂ，２８６ｃにより混ぜられて、燃焼物と水とからなる流動物になる。【００５９】
第１流動物貯留槽２８１ａ内には、その下部から上部に亘って第１螺旋状管２８７が配設されている。第１螺旋状管２８７は、加温流体貯留槽９５と並列に、加温流体循環管路８６に設けられ、他方流路Ｒ２で冷やされた加温流体と熱交換させて流動物を冷却させる、さらに、加温流体を加温する加温流体加温部８７としても機能する。この第１螺旋状管２８７の上流側の加温流体貯留槽９５から分岐する分岐点には、第１螺旋状管２８７を流れる加温流体の流量を調整する電磁バルブ２８７ａが設けられている。
また、第１流動物貯留槽２８１ａに水を供給する水供給部２８５ａは、結露フィルタ９から流下した水を集水して第１流動物貯留槽２８１ａに供給する水供給管２８８ａと、温水貯留槽２６３及び後述の水流通管３０５から分岐した水が供給される水供給管２８８ｂとからなる。水供給管２８８ａ，２８８ｂには、内部を流れる水の流量を調整するバルブが設けられている。
第１流動物貯留槽２８１ａに設けられたミキサ２８６ａは、第３シャフト２３３上に設けられた第３変速機２８９と連結され、筒状体４１の回転力を動力として作動する。そして、このミキサ２８６ａは、第１流動物貯留槽２８１ａに設けた温度検知センサが検知した温度に基づいて、第３変速機２８９からの動力が可変する状態で作動する。【００６０】
第２流動物貯留槽２８１ｂ内には、その下部から上部に亘って第２螺旋状管２９４が配設されている。第２螺旋状管２９４は、後述のガス排気管３００の経路上に設けられ、ガス排気管３００を流れるガスと熱交換して流動物が加温されるとともに、ガスを冷却する。
また、第２流動物貯留槽２８１ｂに水を供給する水供給部２８５ｂは、温水貯留槽２６３及び後述の水流通管３０５から分岐した水が供給される水供給管２８８ｃからなっている。この水供給管２８８ｃには、内部を流れる水の流量を調整するバルブが設けられている。
第２流動物貯留槽２８１ｂに設けられたミキサ２８６ｂは、第３シャフト２３３上に設けられた第４変速機２９０と連結され、筒状体４１の回転力を動力として作動する。そして、このミキサ２８６ｂは、第２流動物貯留槽２８１ｂに設けた温度検知センサが検知した温度に基づいて、第４変速機２９０からの動力が可変する状態で作動する。【００６１】
さらに、第３流動物貯留槽２８１ｃ内においては、冷却流体流出管２６０の冷却流体噴出管よりも上流側の経路上に設けられ、第３流動物貯留槽２８１ｃの下部から上部に亘って配設される第３螺旋状管２９５が設けられている。第３螺旋状管２９５は、第３流動物貯留槽２８１ｃ内の流動物と冷却流体とが熱交換して流動物が冷却される。
第３流動物貯留槽２８１ｃに水を供給する水供給部２８５ｃは、冷却流体流出管２６０の第３螺旋状管２９５の下流側に設けられ、冷却流体を第３流動物貯留槽２８１ｃに水として供給する水供給管２９６からなっている。この水供給管２９６には、内部を流れる水の流量を調整するバルブが設けられている。
第３流動物貯留槽２８１ｃに設けられたミキサ２８６ｃは、第２変速機６９と連結され、筒状体４１の回転力を動力として作動する。そして、このミキサ２８６ｃは、第３流動物貯留槽２８１ｃに設けた温度検知センサが検知した温度に基づいて、第２変速機６９からの動力が可変する状態で作動する。【００６２】
流動物吸引ポンプ２８２は、３つに分岐した接続管２９２と接続されており、接続管２９２は、各流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃと接続されている。この接続管２９２の分岐した管には、合流した後の管内の流動物に含まれる各燃焼物の比が調整可能なように、流量を調整するバルブ２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃが設けられている。各バルブ２９２ａ，２９２ｂ，２９２ｃは、ガラス２４０から放出される光の温度を検知する温度検知センサに基づいて、その開度が制御され、これにより、燃焼室体２００が耐久可能な範囲内に、燃焼室体２００内の温度が制御される。各流動物貯留槽２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃに入れられた燃焼物のエネルギの順位は、第１流動物貯留槽２８１ａに入れられた燃焼物＜第２流動物貯留槽２８１ｂに入れられた燃焼物＜第３流動物貯留槽２８１ｃに入れられた燃焼物となっている。【００６３】
流動物噴射体２８４は、下部筒体２０６に挿入されるとともに、先端に流動物噴射口２８４ａが形成された管状に形成されている。流動物噴射体２８４の外周には、ドリル２８４ｂが形成されている。このドリル２８４ｂによって、燃焼室体２００内で燃焼されることにより生じ下部筒体２０６に至った灰分が、排出通路側にかき出される。【００６４】
また、この燃焼装置２には、外側室体２１０の上部に設けた排気空間２１３と接続され、ガス排気口２０７から排気されるガスが通るガス排気管３００が設けられている。ガス排気管３００は、その経路上に遠心分離器３０１が設けられている。
遠心分離器３０１は、水素，二酸化炭素，オゾン等のその他のガス及び水蒸気等に分離する。遠心分離器３０１は、ガス流通管３０４及び水流通管３０５と接続されている。水素が流れる水素流通管３０２，二酸化炭素流通管３０３，その他のガスが、ガス流通管３０４を流れ、水蒸気が液化した水が、水流通管３０５を流れる。【００６５】
水素流通管３０２を流れた水素は、二酸化炭素回収装置１の屋根裏の気体通路８を通った後、水素コンプレッサ３５２によって圧縮される。水素コンプレッサ３５２は、管路により高圧ポンプ２５７と接続され、この水素コンプレッサ３５２で発生した水が、管路を介して高圧ポンプ２５７で吸引される。
気体通路８において、水素流通管３０２は、回転軸を中心軸とする環状に形成されている。そして、水素流通管３０２の環状の部分に、液体窒素流通管路１１５からの液体窒素が吹きかけられて、内部の水素が冷却される。
また、二酸化炭素流通管３０３は、気体通路８内に二酸化炭素を供給している。詳しくは、二酸化炭素流通管３０３は、気体通路８内において、回転軸を中心軸とする環状に形成されている。そして、この環状部分の内周側に二酸化炭素を送出する二酸化炭素送出口が設けられている。【００６６】
水流通管３０５は、温水貯留槽２６３と接続されている。
水流通管３０５からの水は、温水貯留槽２６３，第１流動物貯留槽２８１ａ及び第２流動物貯留槽２８１ｂに流入する。即ち、第１流動物貯留槽２８１ａ及び第２流動物貯留槽２８１ｂ側に水が足りない場合、水供給管２８８ｂ，２８８ｃのバルブの開度が大きくなり、温水貯留槽２６３からも水が水供給管側に流れ込む。また、第１流動物貯留槽２８１ａ及び第２流動物貯留槽２８１ｂ側に水が十分ある場合、水供給管２８８ｂ，２８８ｃのバルブの開度が小さくなり、水流通管３０５の水は、温水貯留槽２６３側にも流れ込む。【００６７】
また、ガス排気管３００は、その経路上に、加温流体加温部８７として、加温流体循環管路８６の加温流体と熱交換を行なわせるガス−加温流体熱交換器３０６が設けられている。このガス−加温流体熱交換器３０６は、熱交換機８７ａの上流側の加温流体循環管路８６及び下流側の加温流体循環管路８６と接続される加温流体貯留タンク３０７内に設けられ、ガス排気管３００から分岐する複数の細管３０８を備えている。
また、このガス排気管３００は、外側室体２１０側からガス−加温流体熱交換器３０６に至るガス排気管３００の径路上に、動力タービン３０８が設けられている。この動力タービン３０８は、ガス排気管３００中を流れるガスにより発電する。【００６８】
また、本発明の二酸化炭素回収及び燃焼装置には、椀状体１１，第３シャフト２３３を軸支する軸受２３６，ギア装置２３２，下部側軸受２１２，上部側軸受２１１及び一方側支軸軸受９１ａに潤滑オイルを循環して供給する潤滑オイル循環管路３１０が設けられている。この潤滑オイル循環管路３１０は、椀状体１１及び第３シャフト２３３を軸支する軸受２３６の間の経路上において、椀状体１１の内部のオイルを吸引して軸受２３６側に送出する潤滑オイル吸引ポンプ３１１が設けられている。潤滑オイル吸引ポンプ３１１は、第３変速機２８９と接続され、筒状体４１の回転力を動力として作動する。
また、上部側軸受２１１と一方側支軸９１との間の経路上に、各所での回転によって生じた熱により加温された潤滑オイルを冷却する潤滑オイル冷却器３１２が設けられている。この潤滑オイル冷却器３１２は、冷却流体貯留槽２５６の内部の上部から下部に亘って配設された螺旋管からなっている。
尚、全ての配管は熱エネルギーの空中放出を避けるため、図示してないが、保温部材により被覆されている。また、全ての動力伝達装置及び変速機は、効率の良い回転数に設計されている。【００６９】
従って、この実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置により二酸化炭素を回収しつつ廃棄物を燃焼させる場合には、以下のようになる。
二酸化炭素回収装置１は、二酸化炭素回帰管１７を用いて、予め、二酸化炭素貯留タンク１５に溜めた二酸化炭素を窒素−二酸化炭素熱交換器１１６で気化させ、さらに、この気化した二酸化炭素を二酸化炭素噴射口１７ａから噴射する。この際、二酸化炭素噴射口１７ａから噴射された二酸化炭素は、筒状体４１に設けた羽根４１ａに当たり、これにより、筒状体４１が回転する。【００７０】
次に、二酸化炭素回収装置１は、液体窒素散布部１００からの液体窒素により、一方流路Ｒ１の気体が冷却され、加温流体散布部８０により、他方流路Ｒ２の気体が加温される。この際、一方流路Ｒ１の気体は、液体窒素で冷やされて降下し、気体排気部２３から排出される際に、羽根２６によって渦流が発生した状態で排気される。
また、気体排気部２３から流出され気体流入部４２から筒状体４１内に流入した気体は、加温流体散布部８０からの加温流体と熱交換し、加温されて上昇する。そして、他方流路Ｒ２を上昇する気体が案内板体４４に衝止して気体排出口４３から出る際、この気体は、動翼５０の羽根２６に衝止し、筒状体４１を回転させるとともに、静翼５５に噴射される。この噴射による反発力によっても筒状体４１が回転する。
この際、回転した筒状体４１内において、他方流路Ｒ２の気体と熱交換して冷却された加温流体は、遠心力で加温流体は筒状体４１の内壁に押し付けられて溜まり、加温流体回収口８８から加温流体循環管路８６に回収される。【００７１】
また、この際、一方流路Ｒ１においては、一方流路Ｒ１の気体が固定翼１２０により渦流となり、この渦流となった気体が可動翼１２５に衝止して回転体２０をさらに回転させる。すなわち、筒状体４１からの回転力だけでなく、可動翼１２５によっても回転体２０に回転力が付与されるので、回転体２０が効率よく回転し、回転体２０の回転速度が速くなり、二酸化炭素の遠心圧縮の状態が良好になる。
そして、筒状体４１の回転が安定すると、二酸化炭素噴射口１７ａからの二酸化炭素の噴射が停止する。【００７２】
筒状体４１が回転すると、回転力伝達機構６０により筒状体４１に連係された回転体２０も回転する。回転体２０が回転すると、回転体２０の盆状体２４に設けた複数の羽根２６により回転体２０に吸引力が作用し、気体通路８に臨む気体吸引部２２から気体通路８の空気及び二酸化炭素流通管３０３からの二酸化炭素が取り入れられる。【００７３】
回転体２０内に吸引された気体は、一方流路Ｒ１において、液体窒素が散布されて冷やされ二酸化炭素が霧状になる。そして、さらに一方流路Ｒ１を進んで回転体２０の他端側の盆状体２４内にいたると、この霧状になった二酸化炭素を含む気体は遠心圧縮され、これにより、外周側に二酸化炭素と液体窒素とが分離して圧縮集合し、二酸化炭素及び液体窒素が噴出口３０から噴射されるとともに、回転体２０内の不要な気体は気体排気部２３に導かれて排気される。そして、噴出口３０から噴射されて容器１０内に至った二酸化炭素及び液体窒素は、さらに、液体窒素噴射管１８から噴射される液体窒素により、容器１０内で二酸化炭素と液体窒素との熱交換が行なわれる。【００７４】
この熱交換により、二酸化炭素の液化が進み、液化した二酸化炭素は、容器１０を流下して容器１０の底部から液化二酸化炭素吸引ポンプ１３で吸引され、液体窒素は、気化して窒素吸引ポンプで吸引される。これにより、回転体２０の外周側に二酸化炭素が分離して圧縮集合し、この圧縮集合した二酸化炭素のみが、液化されるので、空気中の微量の二酸化炭素が選択的に効率よく液化される。容器１０内で液化され容器１０の液化二酸化炭素は、二酸化炭素吸引ポンプ１３により吸引されて取り出され、二酸化炭素貯留タンク１５に収納される。【００７５】
また、この際、筒状体４１の回転力により、回転体２０が回転し、しかも、一方流路Ｒ１及び他方流路Ｒ２の気体の流れによっても、回転体２０が回転するので、モータ等を用いて回転体２０を回転させる場合と比較して、外部からの動力を殆ど用いることなく二酸化炭素を回収することができる。そのため、省エネルギ化を図ることができる。
また、二酸化炭素回収装置１の気体通路８において、液体窒素吹出し口１１５ａからの液体窒素により気体通路８を通る気体が冷やされ、水吹出口９４ａからの水により結露フィルタ９が湿らされ、この結露フィルタ９に冷やされた気体が通過していくので、気体中の水蒸気が液化して結露フィルタ９に付着する。そのため、気体吸引部２２からは、水蒸気が比較的少ない乾いた気体が吸引され、これにより、回転体２０で遠心分離される二酸化炭素中に水分が含まれにくくなる。
また、液体窒素供給部１１０は、圧縮機１１２が駆動して気化した窒素を凝縮器１１３に送り、凝縮器１１３で窒素を冷却して液化し、凝縮器１１３で液体となった窒素を窒素冷却装置１１４で冷却し、液体窒素散布部１００に供給する。液体窒素散布部１００は、冷却された液体窒素を液体窒素散布部１００である他方側支軸の液体窒素散布口から散布する。【００７６】
一方、燃焼装置２は、流動物貯留槽内に流動物が投入される。この流動物は、水供給部からの水により適正な水分量に調整され、ミキサにより攪拌される。そのため、流動物は、均質化され、燃焼室体２００で円滑に燃焼する。ミキサは、筒状体４１の回転力により作動するので、ミキサを作動させるモータを別途設けた場合と比較すると、省エネルギ化を図ることができる。【００７７】
また、燃焼室体２００は、燃焼室体駆動手段２３０の動力伝達機構２３１により、回転体２０の回転力を動力として作動する。燃焼室体２００は、回転した状態で、酸素供給器２７０及び水素供給器２７１から酸素及び水素が燃焼室体２００内に供給され、着火装置２７２の点火プラグが作動し、酸素による水素の燃焼によって、高温に温度上昇する。そして、セラミック粒子を上部筒体２０５から投入すると、セラミックスは、水素の燃焼により溶解し、遠心力で外筒２０３側に押し付けられて内筒２０４を形成する。【００７８】
この状態で、流動物供給部２８０の流動物吸引ポンプを作動させると、第１流動物貯留槽２８１ａ，第２流動物貯留槽２８１ｂ及び第３流動物貯留槽２８１ｃに貯留された流動物が、吸引され流動物一時貯留槽２８３に溜められ、流動物一時貯留槽２８３から流動物噴射体２８４を介して燃焼室体２００内に噴射される。これにより、流動物中の水が酸素と水素に熱分解させられ、この酸素及び酸素供給器２７０から供給される酸素により、燃焼物が燃焼する。そして、燃焼が定常状態になると、酸素供給器２７０及び水素供給器２７１が停止する。尚、燃焼の安定化のために、適時に着火装置２７２，酸素供給器２７０及び水素供給器２７１を作動させる。【００７９】
燃焼室体２００内では、定常状態において上昇渦が発生し、燃焼室体２００内は高温高圧下となり、流動物中の水が熱分解した酸素となり、この酸素によって、燃焼物は、ほぼ完全燃焼する。即ち、このとき、燃焼室体２００内では、燃焼室体２００の高速回転による遠心力によって、溶解セラミックスが円筒状となり、この溶解したセラミックスの円筒内面で赤外線が反射し合い、ガス排気口２０７に赤外線がさらに出にくくなるために、非常に高温になり、ほぼ完全燃焼が行われる。燃焼室体２００内では、水素，二酸化炭素，水蒸気，余分な酸素などその他のガスが生成され、ガス排気管３００から排気される。そして、この排気により、動力タービン３０８が駆動し発電等の用に供される。【００８０】
この際、燃焼室体２００は、筒状体４１の回転力を動力として回転するので、燃焼室体２００を回転させるモータ等を別途設けた場合と比較して、省エネルギ化を図ることができる。
また、流動物が、劣化ウラン（ウラン２３８）を含んでおり、燃焼室体２００内でこの劣化ウランが燃焼するので、燃焼室体２００内がより一層高温になる。また、燃焼室体２００内は、高温になるので、ＰＣＢ等の有害な廃油もよく分解される。
また、ガス排気口２０７からガス排気管３００に至ったガスは、ガス排気管３００の経路上のガス−加温流体熱交換器３０６を通る。ここで、ガス排気管３００中のガスは、加温流体貯留タンク内の加温流体と熱交換され、さらに下流の第２螺旋状管２９４を通って、第２流動物貯留槽２８１ｂ内の廃油と熱交換され、遠心分離器３０１に至る。【００８１】
この際、ガス−加温流体熱交換器３０６においては、加温流体は、燃焼装置２にて燃焼物を燃焼した際に生じたガスの廃熱を利用して加温させられるので、加温流体を加温する加温装置を別途設けた場合と比較すると、エネルギを有効利用することができる。
また、下流のガス排気管３００においては、第２流動物貯留槽２８１ｂの内部の流動物である廃油が加温されて、流動物噴射体２８４から噴射されるので、熱効率が良く、それだけ確実に燃焼させることができる。【００８２】
また、燃焼室体２００内の燃焼によって外筒２０３が高温になっても、冷却流体が燃焼室体２００の外筒２０３に噴射されて、外筒２０３を冷却するので、外筒２０３が溶解する事態を防止できる。
一方、ガス−加温流体熱交換器３０６及び第２螺旋状管２９４により、ガスは冷却されて、ガス遠心分離器３０１により、水素や二酸化炭素その他のガス及び水に分離して回収される。この場合、燃焼室体２００への空気の供給が遮断されているので、窒素の供給がほとんどなくなり、そのため、燃焼物に起因するもの以外の窒素酸化物の生成が抑制される。その結果、排気ガスがクリーンになり、またその回収も容易に行われる。【００８３】
また、燃焼室体２００からのガスのうち、遠心分離器３０１で分離された二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１の気体通路８に供給される。
気体通路８に入った燃焼装置２からの二酸化炭素は、上記の大気中の二酸化炭素とともに、二酸化炭素回収装置１の容器１０で液化されて二酸化炭素として回収される。すなわち、より一層、二酸化炭素が選択的に回収されるので、回収効率が向上する。また、従来の燃焼装置と比較すると、液化した状態で二酸化炭素を取り出すことができるので、二酸化炭素の取り扱いを多様化できる。【００８４】
また、燃焼室体２００内で発生した灰分は、燃焼室体２００の下に落下し、排出通路部２５１から排出される。この過程で、排出通路部２５１は、冷却流体通路２５２を流れる冷却流体によって冷却される。
排出通路部２５１から排出された灰分は、水分分離器２６７に至り、灰分から水分が分離され、汚泥となって排出される。この場合、汚泥の量は、処理する流動物に比較して極めて少ないものになり、その後の処理が容易なものとなる。【００８５】
また、発電機７０は、筒状体４１の回転力のうち、回転体２０，燃焼室体２００，各種ポンプ及びミキサ等を作動させる動力が差し引かれた残りを動力として、発電が行なわれる。また、筒状体４１の回転力を使い切ることができ、省エネルギ化を図ることができる。【００８６】
次に、図５及び図６には、第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示している。
この二酸化炭素回収及び燃焼装置は、上記第一実施形態のものとは、ガス−加温流体熱交換器３０６の構造が異なっている。
図７に示すように、ガス−加温流体熱熱交換器３０６ａは、熱交換用の気体（例えば、二酸化炭素）からなる媒体を密封する塔状体３１４と、塔状体３１４に回転可能に軸支され、軸方向一端に媒体の供給口３１５が形成され、他端に媒体の排出口３１６が形成された回転筒体３１７を備えている。これにより、熱交換器３０６ａには、回転筒体３１７の供給口３１５から回転筒体３１７の内部を通って排出口３１６に至る一方流路Ｒ３及び回転筒体３１７の排出口３１６から回転筒体３１７の外側を通って供給口３１５に至る他方流路Ｒ４が形成される。【００８７】
さらに、回転筒体３１７は、回転筒体３１７に供給口３１５に流入する媒体を受けて回転筒体３１７に回転力を付与する第１動翼３１８ａ及び排出口３１６から排出する媒体を受けて回転筒体３１７に回転力を付与する第２動翼３１８ｂを備えている。また、回転筒体３１７内には、加温流体を軸方向他端側から一端側に向けて流通させ、一方流路Ｒ３を通る媒体を冷却する螺旋状管３２０が設けられている。さらに、塔状体３１４の壁部には、ガスを軸方向一端側から他端側に向けて流通させ、他方流路Ｒ４を通る媒体を加温する、螺旋状管３２０と逆向きの螺旋状の凸条管３２１が設けられている。【００８８】
このガス−加温流体熱交換器３０６ａに、ガス排気管３００からのガス及び加温流体循環管路８６の加温流体が送給されると、一方流路Ｒ３の媒体は、螺旋状管３２０の加温流体と熱交換して冷却されるとともに、他方流路Ｒ４の媒体は、凸条管３２１と熱交換して加温され、一方流路Ｒ３及び他方流路Ｒ４を通る媒体の対流が生じる。そして、媒体の対流により回転筒体３１７が回転し、ギヤ機構３２７を介して、回転筒体３１７の回転力を動力として得る。この動力によって、発電機３２８が駆動される。
これにより、ガスと加温流体との熱交換時に動力を得て発電でき、それだけ、省エネルギ化を図ることができる。
その他の構成，作用，効果は上記第一実施形態のものと同様である。【００８９】
また、図８乃至図１０には、第二実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置の熱交換器の応用例を示している。尚、ガス−加温流体熱交換器３０６ａと同様のものには同一の符号を付している。
このガス−加温流体熱交換器３０６ｂは、塔状体３１４と、塔状体３１４に回転可能に軸支され、軸方向一端に熱交換用の気体からなる媒体（例えば、二酸化炭素）の供給口３１５が形成され、他端に媒体の排出口３１６が形成された回転内筒体３２２と、塔状体３１４及び回転内筒体３２２に対して回転可能に設けられ、壁部が塔状体３１４と回転内筒体３２２との間に位置するとともに、媒体を密封する回転外筒体３２３とを備えている。
これにより、ガス−加温流体熱交換器３０６ｂには、回転内筒体３２２の供給口３１５から回転内筒体３２２の内部を通って排出口３１６に至る一方流路Ｒ３及び回転内筒体３２２の排出口３１６から回転内筒体３２２の外側を通って供給口３１５に至る他方流路Ｒ４が形成される。【００９０】
回転内筒体３２２の一端側には、供給口３１５に流入する媒体を受けて回転内筒体３２２に回転力を付与する動翼３１８が設けられ、回転外筒体３２３の一端側の内周には、動翼３１８に媒体を導くとともに、回転外筒体３２３に回転力を付与するガイド翼３２４が設けられている。尚、このガイド翼３２４の曲率及び吹出し方向は、温度差，回転数，内圧に合わせて、設計上自在に設定して効率を向上させている。
回転内筒体３２２の壁部には、回転内筒体３２２の軸方向に沿って加温流体を軸方向他端側から一端側に向けて流通させ、一方流路Ｒ３を通る媒体を冷却する多数の冷却管３２５が列設されている。また、回転外筒体３２３の壁部には、回転外筒体３２３の軸方向に沿って、ガスを軸方向一端側から他端側に向けて流通させ、他方流路Ｒ４を通る媒体を加温する多数の加温管３２６が列設されている。
このガス−加温流体熱交換器３０６ｂに、ガス排気管３００からのガス及び加温流体循環管路８６の加温流体が送給されると、一方流路Ｒ３の媒体は、冷却管３２５の加温流体と熱交換して冷却されるとともに、他方流路Ｒ４の媒体が加温管３２６のガスと熱交換して加温され、一方流路Ｒ３及び他方流路Ｒ４を通る媒体の対流が生じる。そして、媒体の対流により回転内筒体３２２及び回転外筒体３２３が回転し、ギヤ機構３２７を介して、回転内筒体３２２及び回転外筒体３２３の回転力を動力として得る。
このガス−加温流体熱交換器３０６ｂによれば、上記のガス−加温流体熱交換器３０６ａと比較すると、回転筒体３１７に相当する回転内筒体３２２だけでなく回転外筒体３２３からも動力を得ているので、動力の取得効率を向上させることができる。
その他の構成，作用，効果は上記第一実施形態のものと同様である。【００９１】
次にまた、図１１乃至図１３には、第三実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示している。
この二酸化炭素回収及び燃焼装置は、上記のものと異なり、加温流体として、燃焼装置２から排気されたガスの一部を用いている。【００９２】
詳しくは、二酸化炭素回収装置１は、一方側支軸９１に、一方側支軸９１の軸方向一端側を覆うケース３４０を介して、ガス排気管３００が接続されている。また、一方側支軸９１の軸方向一端側には、ケース３４０内に渦流を発生させる羽根３３０が設けられている。さらに、筒体２１の外側面と筒部材８１内側面との間の空間は、回転軸と同軸に設けられた筒状の仕切３３１により、軸方向外側及び内側の２つの空間３３２，３３３に隔てられている。そして、一方側支軸９１は、軸方向他端側において、上下に２つの管体３３４，３３５が接続されている。このうち、上側の管体３３４は、仕切３３１で隔てられた軸方向内側の空間３３２に連通している。また、下側の管体３３５は、仕切３３１で隔てられた軸方向外側の空間３３３に連通している。
また、回転体２０の回転軸方向他端側には、仕切３３１で隔てられた軸方向内側の空間から噴出口３０の上部近傍に、空間３３２内の気体を送出する気体送出管路３３６が設けられている。さらに、仕切３３１で隔てられた軸方向外側の空間に流入した気体は、筒部材８１の表面に設けられた加温流体散布口から筒状体４１に向けて散布される。【００９３】
さらに、一方側支軸９１の軸上には、水素を吸引可能な水素吸引口を複数有した水素吸引管３５０が設けられている。水素吸引管３５０は、吸引した水素を貯留する水素貯留タンク３５１と接続されるとともに、その経路上に水素コンプレッサ３５２が設けられ、水素コンプレッサ３５２の作動により水素吸引口から水素が吸引される。また、水素吸引管３５０は、その一部が屋根裏の気体通路８と通過している。水素吸引管３５０は、気体通路８において、回転軸を中心に環状に形成されており、この環状部分に、液体窒素流通管路１１５からの液体窒素が吹きかけられて、内部の水素が冷却される。
また、水素吸引管３５０は、環状部分よりも水素貯留タンク３５１側に、流動物一次貯留槽２８３と接続する水素供給管３５３が設けられている。この水素供給管３５３は、流動物一次貯留槽２８３に水素を供給する。【００９４】
また、加温流体循環管路８６の代わりに、加温流体送給管路８６ａが設けられている。加温流体送給管路８６ａは、加温流体貯留槽９５よりも下流側が加温流体循環管路８６と異なり、温水貯留槽２６３と接続されている。
その他の構成は上記の実施形態のものと同様である。【００９５】
この二酸化炭素回収及び燃焼装置を作動させる場合には、上記と同様にして行う。
そして、燃焼装置２から排気されたガスは、ガス排気管３００を通って二酸化炭素回収装置１側に至り、ケース３４０内で渦流になって一方側支軸９１内に流入する。
渦流となったガスは、遠心力により比重の軽いものは、一方側支軸９１の軸方向内側に、比重の重いものは軸方向外側に分離する。そして、比重の軽い水素は、一方側支軸９１の軸に分布するようになり、水素吸引管３５０から吸引される。【００９６】
また、比重の重い二酸化炭素を多く含む気体は、回転軸方向外側に分布するようになり、主に一方側支軸９１の軸方向他端側に設けた上側の管体に流入し、回転体２０の回転による遠心力により空間内で二酸化炭素のみが圧縮集合し、二酸化炭素のみが気体送出管路から容器１０内に向けて噴射し、二酸化炭素以外の気体は、気体流入部４２から他方流路Ｒ２を通って気体排気口に至る。容器１０内に散布された燃焼装置２からの二酸化炭素は、上記と同様に、噴出口３０から噴射された二酸化炭素とともに容器１０内で液化されて回収される。【００９７】
また、水蒸気等の比較的比重の軽いその他のガスは、回転軸方向内側に分布するようになり、下側の管体に流入し、加温流体として、加温流体散布口から他方流路Ｒ２の気体に散布される。そして、他方流体の気体と熱交換されて水蒸気は液化し、加温流体回収口８８から回収され、温水貯留槽２６３に貯留される。
加温流体として、燃焼装置２から排気された温度の高いガスの一部をそのまま用いるので、他方流路Ｒ２の気体は、効率よく加温される。【００９８】
次に、図１４には、第四実施形態に係る二酸化炭素回収及び燃焼装置を示している。
図１５にも示すように、この二酸化炭素回収及び燃焼装置は、上記第三実施形態のものと異なり、二酸化炭素回収装置１の外郭５に、気体排出口４３から排出される気体を用いるために、外部に導出するダクト１５０を設けている。ダクト１５０は、外郭５の下部に設けられている。このようにすると、排出される気体を、外部に容易に導出することができる。
また、上記外郭５を通り上記ダクト１５０に至る気体に対して、水を噴射して冷却する冷却手段１５５を設けている。このようにすると、高温の気体が外部に導出されるといった不具合を防止することができる。【００９９】
冷却手段１５５は、加温流体吸引ポンプ８９よりも下流側であって加温流体貯留槽９５よりも上流側の加温流体循環管路８６に、電磁バルブ１５６を介して接続され、外郭の内壁に設けられる加温流体噴射口１５７を備えている。この加温流体噴射口１５７は、電磁バルブ１５６からの加温流体を筒状体４１側に噴射する。
加温流体噴射口１５７から噴射された加温流体は、加温流体循環管路８６の加温流体回収口８８で回収される。加温流体回収口８８は、筒状体４１の内部を流下して加温流体回収口８８から筒状体４１の外部に流出した加温流体及び加温流体噴射口１５７から噴射され筒状体４１の外側を流下してくる加温流体を回収可能なように、その開口８８ｂが内側側及び上側に亘って形成されている。この加温流体噴射口１５７は、電磁バルブ１５６の開閉により、適時に筒状体４１側に加温流体を噴射することができる。
また、ダクト１５０から導出された気体は、例えば、部屋の暖房または冷房等に用いられる。【０１００】
次にまた、加温流体循環管路８６の熱交換器８７ａよりも上流側には、加温流体循環管路８６を流れる加温流体を水抜きするための水抜き管１６０が設けられている。水抜き管１６０は、温水貯留槽２６３，冷却流体貯留槽２５６及び加温流体取出し口１６１とに接続され、加温流体循環管路８６を流れる加温流体が余分にあるときは、この水抜き管１６０から内部の流れる水が抜き取られる。そして、水抜き管１６０から、加温流体である水が、温水貯留槽２６３、冷却流体貯留槽２５６に供給されたり、水抜き管１６０を介して、加温流体取出し口１６１から外部に取り出されたりする。【０１０１】
また、図１６に示すように、上記の二酸化炭素回収及び燃焼装置とは、ガス−加温流体熱交換器３０６ｃの構造が異なっている。
すなわち、ガス−加温流体熱交換器３０６ｃは、このガス−加温流体熱交換器３０６ｃ内に二酸化炭素貯留タンク１５からの二酸化炭素が補充される二酸化炭素補充管３８０が接続されている。【０１０２】
また、加温流体循環管路８６に接続されるガス−加温流体熱交換器３０６ｃの下流側の管路３６０には、管路３６０を流れる加温流体の一部がガス−加温流体熱交換器３０６ｃの上流側の管路３６１に回帰するように分岐した分岐管３６２が設けられている。この分岐管３６２には、例えば、部屋の空気と分岐管３６２を流れる加温流体との熱交換を行なう暖房器具３６３が介装され、部屋の湿度調整を行なえるようになっている。図中、３６４は、分岐管のポンプである。
さらに、回転外筒体３２３内部の上端近傍には、上端側隔壁３７０が設けられている。この上端側隔壁３７０と回転外筒体の上端内壁との間には、燃焼装置２側のガス排気管３００と接続され、ガス排気管３００のガスが流入する一次室３７１が形成される。一次室３７１には、上端側隔壁３７０に加温管３２６の上端が貫通して加温管３２６が接続される。
また、回転外筒体３２３内部の下端近傍には、下端側隔壁３７２が設けられている。この下端側隔壁３７２と回転外筒体の下端内壁との間には、加温管３２６からのガスが流入する二次室３７３が形成される。二次室３７３には、下端側隔壁３７２に加温管３２６の下端側が貫通して接続される。また、二次室３７３は、塔状体３１４内の空間に連通している。そして、この加温管３２６を流れるガスは、塔状体３１４の下部に接続された遠心分離器３０１側のガス排気管３００から塔状体３１４の外部に排出される。【０１０３】
また、加温管３２６の上端と回転外筒体３２３の上端側の内壁の間、及び、加温管３２６の下端と回転外筒体３２３の下端側の内壁の間には、加温管３２６の周縁に弾接し、加温管３２６の傍聴収縮を吸収するゴム製のパッキン３２４が設けてある。
また、一次室３７１内には、一次室３７１に流入するガスを受けて回転外筒体３２３に回転力を付与する一次室フィン３７５が設けられている。また、二次室３７３内には、二次室３７３に流入するガスを受けて回転外筒体３２３に回転力を付与する二次室フィン３７６が設けられている。【０１０４】
さらに、ガス−加温流体熱交換器３０６ｃのギヤ機構３２７は、潤滑オイルが溜められるギヤボックス３７７に収納されている。このギヤボックス３７７には、潤滑オイル循環管路３１０に接続される管路３１０ａが接続され、潤滑オイル循環管路３１０の内部の潤滑オイルが循環する。
その他の構成は上記のものと同様である。【０１０５】
この二酸化炭素回収及び燃焼装置を作動させる場合には、上記と同様にして行う。
この際、二酸化炭素回収装置１の作動中に空気取り入れ口８ａからの外気に含まれる水分等が、回転体２０内で窒素と熱交換して液体となり、加温流体である水に混じるので、加温流体である水が増加する。
この増加した加温流体である水は、水抜き管１６０を介し、温水貯留槽２６３，冷却流体貯留槽２５６に供給されたり、水取出し口１６１から排出されるので、加温流体である水が循環する経路上に過多になるといった不具合は回避される。すなわち、加温流体循環管路８６を流れる加温流体をほぼ定量にすることができ、加温流体加温部８７によって、加温流体を効率よく加温したり、加温流体によって、他方流路Ｒ２の気体を効率よく加温することができる。【０１０６】
また、ダクト１５０からは、加温流体と熱交換し、暖かくなった気体が導出される。これにより、ダクト１５０からの気体を、部屋の暖房等に用いるようにでき、省エネルギ化を図ることができる。
また、電磁バルブ１５６により、筒状体４１内で液体窒素と熱交換して冷却され加温流体循環管路８６内に流入した加温流体が、加温流体噴射口１５７に至り、この加温流体噴射口１５７から噴射される。そして、この噴射された加温流体と、外郭５を通りダクト１５０に至る気体との間で熱交換が行なわれ、この外郭５を通りダクト１５０に至る気体が冷却される。これにより、ダクト１５０から導出された気体を、部屋の冷房等に用いることができ、省エネルギ化を図ることができる。
また、分岐管３６２に加温流体が流されると、ガス−加温流体熱交換器３０６ｃでガスと熱交換して加温された加温流体の一部は、暖房器具３６３により部屋の空気と熱交換を行なうことができ、部屋などを暖房することができ、省エネルギ化を図ることができる。【０１０７】
また、媒体である二酸化炭素が外筒回転体２０から漏れ出ても、二酸化炭素補充管３８０から二酸化炭素貯留タンク１５の二酸化炭素を補充することができ、外筒回転体２０内の二酸化炭素をほぼ一定量にすることができるので、ガス−加温流体熱交換器３０６ｃによって、ガスと加温流体とを効率的に熱交換させることができる。
その他の作用，効果は上記のものと同様である。【０１０８】
尚、発電機７０に、動力タービン３０８を連動させてもよく、適宜設計変更しても差し支えない。
また、窒素循環管路１１１に、圧縮機１１２である窒素吸引ポンプよりも下流側に、窒素循環管路１１１から分岐して再び窒素循環管路１１１に戻る迂回管路を設け、この迂回管路を、標高のある程度高い山の山頂を通過させるとともに、迂回管路に山頂付近の気体と熱交換する熱交換器を設けてもよい。この場合、窒素吸引ポンプで吸引されて圧縮された窒素と山頂付近の比較的温度の低い空気との間で熱交換することができるので、窒素の液化が促進される。
さらに、窒素循環管路１１１に、圧縮機１１２である窒素吸引ポンプよりも下流側において、窒素循環管路１１１から分岐して再び窒素循環管路１１１に戻る別の迂回管路を設け、この別の迂回管路を深層水を汲み上げて溜められた海水貯留槽を通過させてもよい。この場合、窒素吸引ポンプで吸引されて圧縮された窒素と比較的温度の低い深層水との間で熱交換することができるので、窒素の液化が促進される。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007020715.tif 000016
【図１６】
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【国際調査報告】
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2007020715.tif 000019