JP2010025117A

JP2010025117A - 発電システム

Info

Publication number: JP2010025117A
Application number: JP2009183364A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hayakawa; 一也早川
Original assignee: HAYAKAWA KANKYO KENKYUSHO KK
Current assignee: HAYAKAWA KANKYO KENKYUSHO KK
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP4771242B2

Abstract

【課題】ゴミ処理にともなう有害物質の発生を防止し、かつ当該処理で生じる余剰超臨界流体の有効利用（発電）を図る。
【解決手段】超臨界水生成部12の密閉状態の反応器にブラウンガスを噴射し、その燃焼によって反応器内部の水を加熱する。水の温度は効率良く上昇して圧力も高くなり、短時間で超臨界水が生成される。この超臨界水を生ゴミ処理器17に送出して生ゴミ等を分解する。この分解反応により生じる余剰超臨界流体で熱効率の良いスターリングエンジン18を駆動して発電する。また、当該エンジンの加熱部181の排気分で蒸気タービン20を駆動して発電する。生ゴミ等は超臨界水で酸化されて分解物となるので、ダイオキシン等が発生しない。スターリングエンジンの加熱部181では、生ゴミ処理器17から流入する余剰超臨界流体とブラウンガス等を併用している。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電システムに関し、特に超臨界水で生ゴミを含む処理対象物を分解するときの余剰超臨界流体の作用によりスターリングエンジンなどの熱機関を駆動して発電を行うシステムに関する。

本発明の超臨界水としては、特に水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガス（例えば後述のブラウンガス）を燃焼することによって生成される超臨界水などを用いる。

本発明の処理対象物は家庭や厨房などから出される生ゴミを含むもので、生ゴミのみの場合や、生ゴミとプラスチックトレイ、ビニール袋、紙、布などからなる場合がある。以下の説明では、これらの処理対象物を必要に応じて「生ゴミ等」という。

図７は、水の存在状態図である。超臨界水は圧力と温度がともに、臨界点（温度 374℃、圧力 22.1MPa）を越えた高密度の物質（図中斜線領域）であり、液体的な性質と気体的な性質の両方を持っている。そして、超臨界水は油や溶剤にも自由に溶け、有機物を完全に酸化分解するという特徴がある。

したがって超臨界水を用いると下水汚泥や、ダイオキシン等の有害物質を分解することも可能であり、超臨界水の特性を各種の化学反応に利用する種々の試みが行われている。

そして、本出願人は、上述のような超臨界水の特性を利用して生ゴミを分解し、その出力を発電機の駆動源として利用する生ゴミ処理装置（特願平１１−２１７７０４号）を提案している。

従来、超臨界水を生成するには、以下のような方法を用いている。
(11) 高圧用容器に水を満たし、電気ヒーターやガスヒーターを用いて 374℃以上となるまでこれを加熱する。この加熱によって容器内の圧力が上昇して 22.1MPa以上となり、超臨界水が生成する。
(12) 水を満たした高圧タンクを電気炉内に設置し、この高圧タンクごと加熱して超臨界水を生成する。
(13) 水を満たした容器内に複数の電極棒を入れ、これに位相が異なる電圧を印加することにより水中でマルチアークを発生させて水を加熱し、超臨界水を生成する。

このように、水を加熱することによって超臨界水を生成しているが、多量の水を高温度・高圧力にするための大型のヒーターや電気炉、電極棒が必要でありその設備自体や維持管理に費用がかかる、という問題点があった。

また、水を入れた高圧タンクごと加熱して超臨界水を生成する方法では、タンク全体も高温にしなければならないため、熱エネルギーのロスが大きく時間がかかる、という問題点があった。

また、上記生ゴミ処理装置は、生ゴミ等を超臨界水で分解するときの酸化反応出力で発電機を駆動するものであり、ダイオキシン等の有害物質が生成されることの少ない生ゴミ処理方式を確立するとともに、出力の有効利用を図るといった利点を有するものであるが、生ゴミを超臨界水で分解したときの余剰超臨界流体の有効利用についてまでは言及していない。

そこで、本発明では、超臨界水で生ゴミ等を分解するときの余剰超臨界流体の作用により熱効率の良いスターリングエンジンなどを駆動して発電することにより、ダイオキシン等の有害物質の発生を防止するとともに、生ゴミ処理システム全体のエネルギーの一段の有効利用を図ることを目的とする。

また、水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを密閉状態の反応部内で燃焼し、この燃焼熱で水を加熱することによって短時間で簡易に、また多量に超臨界水を生成してこれを発電システムで用いることを目的とする。

本発明は前記課題を次のように解決する。
（１）発電システムにおいて、
生ゴミを含む処理対象物を超臨界水との反応によって分解する生ゴミ処理手段（例えば後述の生ゴミ処理器１７）と、
当該反応にともなって生じる余剰超臨界流体を駆動源として発電作用を行う熱機関（例えば後述のスターリングエンジン１８や蒸気タービン２０）と、
を備える。
（２）上記（１）において、
前記超臨界水は、水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて生成される。
（３）上記（２）の超臨界水を生成する手段として、
超臨界水生成用の反応部（例えば後述の反応器１２ｂ）と、
前記反応部の内部に水を供給する水供給手段（例えば後述の水タンク１２ｊ，ポンプ１２ｋ，バルブ１２ｍ）と、
前記反応部の内部に前記混合ガスを供給するガス供給手段（例えば後述のブラウンガス発生器１１ａ）と、
前記反応部内部の前記混合ガスを着火するための着火手段（例えば後述の着火装置１２ａ）と、を備え、
前記水を入れた密閉状態の前記反応部内に前記混合ガスを供給して前記着火手段で燃焼させることにより、当該反応部内の水を超臨界水の状態に変える超臨界水生成装置を用いる。
（４）上記（３）において、
前記ガス供給手段に加圧器（例えば後述の加圧器１１ｂ）を設け、
前記超臨界水生成装置は、前記混合ガスを加圧してから前記反応部内部に供給する。
（５）上記（１）〜（４）において、
前記熱機関としてスターリングエンジン（例えば後述のスターリングエンジン１８）を用いる。

このように、本発明の発電システムは、生ゴミ等は超臨界水で酸化されて、例えば、塩素イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、酸化金属、炭酸ガス、窒素ガス、水等に分解されるので、生ゴミの処理にともなってダイオキシン等の有害物質が合成されることはなく、環境汚染を引き起こすことがない。

また、超臨界水と生ゴミ等の酸化反応によって生じる余剰超臨界流体（高温・高圧）を、減圧弁を介して外部空間に廃棄するのではなく、各種発電用熱機関（外燃機関および内燃機関）の駆動源に用いているので、発電システム全体のエネルギー利用をより有効的なものにすることができる。

また、余剰超臨界流体を外燃機関であるスターリングエンジン（の作動媒体）の駆動源に用いているので、高い熱効率を得ることができる。

また、内燃機関の場合とは違って、ピストンの作動室とは分離された室内で余剰超臨界流体を用いるので、スターリングエンジンのこの駆動源を他の熱機関（例えば蒸気タービン）のそれとして更に利用することも比較的簡単に行なえる。

また、水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて超臨界水を生成したので、発電システム全体の稼働効率を上げることができる。

さらには、密閉状態の反応部内で、前記非爆発性の混合ガスが燃焼することにより水を加熱している。このときの水の温度上昇にともない容器内の圧力が高くなり、水は臨界点を越え、超臨界水の状態となる。

また、前記非爆発性の混合ガスが水中で燃焼することによって発生する熱がすべて水に吸収されるので、水の温度を効率よく上昇することができ、超臨界水が短時間で生成される。

また、前記非爆発性の混合ガスは完全燃焼に必要な酸素を含んでいるので完全燃焼し、また炭素を含まないので、燃焼によって煤や二酸化炭素等の公害物質を発生することがない。

また、前記非爆発性の混合ガスを予め加圧してから水中に供給しているので、超臨界水をより短時間で生成することができる。

本発明の発電システムでは、先ず、超臨界水で生ゴミ等を分解しているので、従来のゴミ焼却施設のように有害物質が外部に排出されることはなく、環境汚染を防止することができる。

また、超臨界水と生ゴミ等の酸化反応によって生じる余剰超臨界流体（高温・高圧）を、減圧弁を介して外部空間に廃棄するのではなく、各種の発電用熱機関の駆動源に用いているので、システム全体のエネルギー利用をより有効的なものにすることができる。

以下、副次的には、この余剰超臨界流体を外燃機関であるスターリングエンジンの駆動源に用いているので高い熱効率を得ることができる。この場合、余剰超臨界流体は、内燃機関とは異なりピストンの作動室とは分離された室内で用いられるので、スターリングエンジンの駆動源を例えば蒸気タービンなどの他の熱機関に利用することも比較的簡単に行うことができる。

水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて超臨界水を生成しているので、超臨界水が短時間で生成され、発電システム全体の稼働効率を上げることができる。

密閉状態の反応器内において、前記非爆発性の混合ガスを燃焼させることにより反応器内部の水を加熱するという新たな手法で、発電システムに用いる超臨界水を生成することができる。

前記非爆発性の混合ガスが水中で燃焼することによって発生する熱がすべて水に吸収されるので、効率よく水の温度が上昇し、短時間で前記超臨界水を生成することができる。

前記非爆発性の混合ガスは完全燃焼に必要な酸素を含んでいるので完全燃焼し、また炭素を含まないので、燃焼後煤や二酸化炭素等の公害物質の発生抑止を図ることができる。

前記非爆発性の混合ガスを予め加圧してから水中に供給しているので、より短時間で前記超臨界水を生成することができる。

超臨界水による生ゴミ処理及び発電システムを示す説明図である。スターリングエンジンの動作サイクルを示し、（ａ）は加熱工程、（ｂ）は膨張工程、（ｃ）は冷却工程、（ｄ）は圧縮工程を示す説明図である。スターリングエンジンの加熱部を示す説明図である。超臨界水生成装置を示す説明図である。水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガス（ブラウンガス）の燃焼の様子を示す説明図である。超臨界水生成装置の処理の流れを示す説明図である。水の存在状態を示す説明図である。

図１乃至図６において、
１は超臨界水生成装置、
２は発電システム、
11はブラウンガス発生・出力部、11ａはブラウンガス発生器、11ｂは加圧器、11ｃはブラウンガスの反応器12ｂへの供給量を調整するためのバルブ、11ｄはブラウンガス噴射用のノズル、
12は超臨界水生成部、12ａはブラウンガスを燃焼するための着火装置、12ｂは超臨界水生成用の反応器、12ｃは水、12ｄは反応器で生成した超臨界水、12ｅは生成した超臨界水12ｄを取り出すための超臨界水提供用バルブ、12ｆは反応器内の圧力を調整するための圧力調整バルブ、12ｇは温度計、12ｈは圧力計、12ｊは水タンク、12ｋは水を反応器12ｂに送出するためのポンプ、12ｍは反応器12ｂへ供給する水量を調整するためのバルブ、12ｎは水タンク12ｊへの水の供給量や、加圧器11ｂの圧力調整、及び各バルブの調整を行う制御装置、
13は生ゴミ等を乾燥、粉砕する乾燥・粉砕機、
14は生ゴミ等をさらに細かく粉砕する細粉砕機、
15はフィルター、
16は粉砕した生ゴミ等を処理器に送出するロータリーフィーダ、
17は超臨界水で生ゴミを分解する生ゴミ処理器、17ａは生ゴミ処理器内部の余剰圧力分を排出する調整弁、
18はスターリングエンジン、
181 はスターリングエンジンを作動するためのヘリウムガスを加熱するための加熱部、181aは加熱部181 の燃焼室、181bは燃焼室の内壁面、181cは前述のヘリウムガスを充填した螺旋状ステンレス管、181dは生ゴミ処理器からの廃熱供給筒、181eはブラウンガス供給ノズル、181fはプロパンガス供給ノズル、181gは着火器、181hは排気口、
182 は加熱部181 と冷却部183 に連通してヘリウムガスの熱エネルギーを蓄積・放出する熱再生部、
183 はヘリウムガスを冷却するための冷却部、
184 はヘリウムガスが満たされたシリンダ、
185 は加熱部181 に連通するシリンダ184 内の膨張空間、
186 は冷却部183 に連通する圧縮空間、
187 はシリンダ184 内部で慴動して膨張空間185 と圧縮空間186 を隔てるディスプレーサ、
188 は圧縮空間186 の一部を構成して動力エネルギーを取り出すためのパワーピストン、
189 はシリンダ184 に固定された支軸、
190 はディスプレーサ187 を膨張空間185 側に付勢するガスバネ、
191 はパワーピストン188 を圧縮空間186 側に付勢するはずみ車効果空間、
192 はパワーピストン188 の下端部に取り付けたマグネット、
193 は固定子、193aは当該固定子に巻回したコイル、
194 は固定子193 に対応のヨーク、
195 は発電出力を取り出すための負荷、
20は蒸気タービン、
21は押し出しスクリュー、
22は熱交換器、
23は減圧弁、
24は冷却装置、
25は生ゴミ等の酸化により生成する気体成分を分離する気液分離器、
をそれぞれ示している。ここで、192 〜195 はそれぞれ発電機を構成する。

図１は、図４の装置により生成される超臨界水を用いた生ゴミ処理およびこの生ゴミ処理後の余剰超臨界流体を利用した発電システムを示している。

ここでは、
・ブラウンガスを用いた超臨界水生成装置１で超臨界水を生成して、生ゴミ処理器17に送出し、
・粉砕した生ゴミ等を生ゴミ処理器17に送出し、
・生ゴミ処理器17で生ゴミ等を超臨界水により酸化分解してから中和し、
・その余剰超臨界流体を利用してスターリングエンジン18を駆動して発電し、
・中和された分解物を再利用したり、生ゴミの分解物から処理水を分離して再利用している。

超臨界水生成装置１では、ブラウンガスを水中で燃焼させることによって当該ガスの着火後約２分の短時間で超臨界水（約 380℃, 約23MPa ）を生成する（図４、図５、図６参照）。この超臨界水はポンプで約500ml/min のスピードで生ゴミ処理器（直径約1000mm、高さ約1300mm、重さ約50Kg）に送られる。

一方、生ゴミ等は、約 1/5の容量になるように乾燥・粉砕機13で乾燥、粉砕され、さらに約 0.5mmの大きさとなるように細粉砕機14で粉砕される。そして0.5mm メッシュのフィルター15を通過した生ゴミ等は、ロータリーフィーダ16で約500ml/min のスピードで生ゴミ処理器17に送出される。

このとき生ゴミ等は十分に加圧された状態になっているので、超臨界水生成装置１から生ゴミ処理器17に送出される超臨界水の圧力によって逆流することはない。なお、フィルター15を通過しなかった生ゴミ等は細粉砕機14に戻され、再度粉砕される。

生ゴミ処理器17内部（初期状態）の温度及び圧力は、約 380℃, 約23MPa である。超臨界水の作用によって生ゴミは酸化されて、
・有機物は水と炭酸ガスに分解し、
・窒素化合物は窒素ガスに分解し、
・塩素、硫黄、リンはそれぞれ、塩素イオン、硫酸イオン、リン酸イオンに分解し、
・金属は酸化金属になり、
ダイオキシンやＮＯx 等の有害物質が生成されることはない。

生ゴミ処理器17にはあらかじめ消石灰、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ（中和処理剤）を加えてあるので、生ゴミの分解物である塩素イオン、硫酸イオン、リン酸イオンなどはそれぞれ中和され食塩、硫酸塩、リン酸塩のような無機塩類となって酸化金属とともにゴミ処理器17内部に沈澱する。

超臨界水による生ゴミの酸化反応が開始すると、この反応熱によって生ゴミ処理器の内部の温度は上昇して酸化反応温度に維持されるので、生ゴミ処理器17の内部を加熱する必要はない。

酸化反応により温度が上昇し、これによって圧力が上昇して約25MPa 以上になると、この余剰圧力によって調整弁17ａが開いて生ゴミ処理器17から排出される余剰超臨界流体（約400 ℃、約25MPa ）はスターリングエンジン18の加熱部181 に送出されてこれを駆動し、発電に利用される。

調整弁17ａの作用は、生ゴミ処理器17の余剰圧力を単に廃棄するだけといった従来の減圧弁のものとは異なる。すなわち、生ゴミ処理器17の余剰超臨界流体は外部に放出されるのではなく、調整弁17ａを介してスターリングエンジン18の加熱部181 に送出される。

スターリングエンジン18は機関外部に加熱部181 、熱再生部182 、冷却部183 を備えた外燃機関であり、例えばヘリウムガスを加熱部181 や冷却部183 で加熱・冷却し、これの圧力変化を利用してピストンを往復させて動力を得るエンジンである。ヘリウムガスを 300℃に加熱すると50％以上、1000℃に加熱すると70〜77％の高い熱効率を期待できる。

生ゴミ処理器17からは前述のように約400 ℃、約25MPa の余剰超臨界流体が排出されるので、これを加熱部181 に送出してスターリングエンジン18を駆動すると高い熱効率を得ることができる。

そして、スターリングエンジン18の加熱部181 からの排気分（約350 ℃、約20MPa ）は排気口181hから蒸気タービン20に送出され、スターリングエンジンの場合と同じように発電に利用される。蒸気タービン20は従来のものを用いるので、その詳細な説明は省略する。

生ゴミ処理器17の内部に沈澱する前述の分解物の塩は押し出しスクリュー21で外部に送出され、再利用される。

また、生ゴミ処理器17からの余剰超臨界流体（約400 ℃, 約25MPa ）は熱交換器22に送出され、減圧弁23、冷却装置24で冷却、減圧された後（約80℃，約0.2MPa）で気液分離器25に送られる。

気液分離器25では、分解物中の炭酸ガスや窒素ガス等の気体が水と分離して残りは無害な処理水（50℃、0.1MPa）となり超臨界水生成部12に送出して再利用する。

図２はスターリングエンジンの動作サイクルを示している。
図２（ａ）の加熱工程のとき、ヘリウムガスが加熱部181 で加熱膨張され、連通している膨張空間185 および圧縮空間186 の圧力が上昇する。このとき、ディスプレーサ187 はガスバネ190 を加圧しながら、圧縮空間186 側に移動し、膨張空間185 の容積を広げる。これによって圧縮空間186 から膨張空間185 へヘリウムガスが流れ、途中熱再生部182 と加熱部181 で加熱膨張されるので、膨張空間185 および圧縮空間186 の圧力はさらに上昇する。

図２（ｂ）の膨張工程のとき、パワーピストン188 はヘリウムガスの圧力を受けて、はずみ車効果空間191 方向に移動する。

図２（ｃ）の冷却工程のとき、ディスプレーサ187 はガスバネ190 に蓄えられた圧力により膨張空間185 方向へ移動する。膨張空間185 から圧縮空間186 に流れたヘリウムガスは、途中熱再生部182 と冷却部183 で冷却圧縮されるので、連通している膨張空間185 および圧縮空間186 の圧力が低下する。

図２（ｄ）の圧縮工程のとき、パワーピストン188 ははずみ車効果空間191 に蓄えられた圧力により、圧縮空間186 方向に移動する。

このような（ａ）〜（ｄ）の動作サイクルにおいて、
・固定子193 およびヨーク194 によって形成される磁界（磁束）がマグネット192 の図示上下方向の位置によって変化し、
・この時間当たりの変化分に相当する電圧がコイル193 に誘起し、
・この誘起電圧が負荷195 の出力として取り出される。すなわち、上記（ａ）から（ｄ）の工程を繰り返すことによって生じるパワーピストン188 の往復運動を、電気エネルギーに変換している。

図３はスターリングエンジン18の加熱部181 を示している。
燃焼室181aは、アルミナ（A1203)を主成分とする高温セラミックス（耐火度 SK037以上）で成形して焼成したブロックで取り囲まれている。さらに、内壁面181bには例えば、商品名 TOKAI TNC NEW CERAMIC（東海工業株式会社）で市販されている断熱材を塗布している。

燃焼室181a内部には螺旋状のステンレス管181cを設け、これにヘリウムガスを通すことによってヘリウムガスの燃焼室181a内での滞留時間をより長くし、十分に加熱されるようにしている。

前述のように高い熱効率を得るためにはヘリウムガスを1000℃以上に加熱する必要があり、このために生ゴミ処理器からの余剰超臨界流体（約400 ℃、約25MPa ）に加えて、燃焼室181a内を短時間で2500℃以上の高温にすることができるブラウンガスを併用している。

さらに、プロパンガスも燃焼することによってブラウンガスの消費量を抑え、ランニングコストを抑制している。したがって、ヘリウムガスの温度を低コストで長時間にわたって1000℃以上に維持することができ、約70〜77％の高い熱効率を得ることができる。

生ゴミ処理器17の余剰圧力で調整弁17ａが開いて余剰超臨界流体が廃熱供給筒181dを通って加熱部181 の燃焼室181aに流入した状態で、
・制御ユニット（図示省略）によってブラウンガスがブラウンガス発生・出力部11からノズル181eで燃焼室181a内部に供給され、
・プロパンガスがノズル181fで燃焼室181a内部に供給され、
・制御ユニットからの電気信号で着火器181gから火花が発生して着火し、
・ブラウンガスとプロパンガスとが燃焼する。

燃焼室181aに流入する余剰超臨界流体（超臨界水）はブラウンガスの燃焼にともなって酸素と水素に分解し、プロパンガスはこの酸素を消費して燃焼するため、燃焼室181a内への酸素の供給は不要である。

蒸気タービン20の熱源として利用した後の排気を地域冷暖房、給湯、ロードヒーティング等に利用してもよい。

スターリングエンジン18の加熱部181 の排気口181hからの排気を蒸気タービン20に送出せずに熱交換器（図示省略）に通して処理水とし、超臨界水生成部12に循環するようにしてもよい。

図４に示すように、超臨界水生成装置１は、反応器12ｂに収容した水12ｃの内部でブラウンガスを燃焼し、超臨界水12ｄを生成するようにしたものである。

ここで、ブラウンガスとは、オーストラリアのブラウン博士によって提唱された、水の電気分解によって発生する非爆発性の水素と酸素の混合ガス（水素と酸素との体積混合比率＝２：１）を意味する。

密閉状態の反応器12ｂ内では、水12ｃがブラウンガスの燃焼によって加熱され、この温度上昇にともなって圧力が高まり、やがて水は374 ℃、22.1MPa の臨界点を越え超臨界水12ｄが生成する。このとき、ブラウンガスの燃焼熱はすべて水12ｃに吸収され、効率よく超臨界水12ｄが生成する。

ブラウンガスは燃焼するとその火花は図５のような状態となり、原子と分子状態の水素と酸素が反応する独特の性格を持っている。水素と酸素は加熱対象物質の原子核に浸透して熱核反応をし、加熱された物質は空気中で燃焼するときよりもはるかに高温で加熱される。また、ブラウンガスは水中で燃焼することができ、その燃焼温度は約3450℃であり、燃焼熱はすべて水に吸収される。

また、ブラウンガスは燃焼に必要な酸素を含んでいるので、別途に酸素を供給することなしに完全燃焼する。さらに、炭素が存在しないので燃焼後煤が出ないだけでなく、二酸化炭素等の公害物質が発生しない。

このような特性を持つブラウンガスの発生器11ａとして、例えば、BROWN GAS generator BS-600（ B.E.S.T. KOREA CO., LTD. 製）を用い、また、反応器12ｂは、ステンレスまたはチタン等の導電性の耐食性金属からなる高温高圧反応容器（例えば直径1000mm、高さ1500mm）を用いる。

図６に示すように、超臨界水生成装置１における処理手順は、
(21) 制御装置12ｎでバルブ12ｍを開けて水タンク12ｊから反応器12ｂ内に水位が1000mmになるまでポンプ12ｋで送出する。
(22) バルブ12ｍを制御装置12ｎで閉める。
(23) ブラウンガス発生器11ａを作動して、これを加圧器11ｂで約22.3MPa （水の臨界圧力である 22.1MPaよりも約0.2MPa以上高い圧力）に加圧する。
(24) 制御装置12ｍでバルブ11ｃを開いてノズル11ｄからブラウンガスを噴射する。
(25) 着火装置12ａでこれに着火して火炎状態にする。
(26) 温度計12ｇ、圧力計12ｈにより反応器12ｂ内部の温度と圧力が臨界点を越えたことを確認してから制御装置12ｎでバルブ12ｅを開けて生成した超臨界水を取り出す。

なお、制御装置12ｎは、
・水タンク12ｊを満タンに保つように水の量を調整し、
・バルブ12ｍを制御して反応器12ｂの水位を1000mmに保持するように調整し、
・加圧器11ｂを制御してブラウンガスを約 22.3MPa（水の臨界圧力である 22.1MPaよりも約0.2MPa以上高い圧力）に加圧するように調整し、
・バルブ11ｃを開いてブラウンガスを反応器12ｂに供給し、また温度が高くなったときにはバルブ11ｃを閉じてブラウンガスの反応器12ｂへの供給を停止し、
・反応器12ｂ内の圧力が高くなりすぎたときには、バルブ12ｆを開いて蒸気を外部に逃がして反応器12ｂ内の圧力を調整し、
・超臨界水12ｄを反応器12ｂから取り出すときにはバルブ12ｅを開くように制御している。

反応器12ｂ内でブラウンガスに着火してから超臨界水12ｄが生成するまでの時間は約２分であった。

なお、図４の装置で生成した超臨界水は、本出願人が出願済みの生ゴミ処理装置（特願平１１−２１７７０４号）に用いて生ゴミを分解したり、下水汚泥分解装置（図示省略）に用いることができる。

１：超臨界水生成装置
２：発電システム
11：ブラウンガス発生・出力部
11a：ブラウンガス発生器
11b：加圧器
11c：ブラウンガス調整用バルブ
11d：ノズル
12：超臨界水生成部
12a：着火装置
12b：反応器
12c：水
12d：超臨界水
12e：超臨界水提供用バルブ
12f：圧力調整バルブ
12g：温度計
12h：圧力計
12j：水タンク
12k：ポンプ
12m：水量調整用バルブ
12n：制御装置
13：乾燥・粉砕機
14：細粉砕機
15：フィルター
16：ロータリーフィーダ
17：生ゴミ処理器
17a：調整弁
18：スターリングエンジン
181：加熱部
181a：燃焼室
181b：内壁面
181d：ステンレス管
181e：廃熱供給筒
181f：ブラウンガス供給ノズル
181g：プロパンガス供給ノズル
181h：着火器
181j：排気口
182：熱再生部
183：冷却部
184：シリンダ
185：膨張空間
186：圧縮空間
187：ディスプレーサ
188：パワーピストン
189：支軸
190：ガスバネ
191：はずみ車効果空間
192：マグネット
193：固定子
193a：コイル
194：ヨーク
195：負荷
20：蒸気タービン
21：押出しスクリュー
22：熱交換器
23：減圧弁
24：冷却装置
25：気液分離器

Claims

生ゴミを含む処理対象物を超臨界水との反応によって分解する生ゴミ処理手段と、
当該反応にともなって生じる余剰超臨界流体を駆動源として発電作用を行う熱機関と、を備えた、
ことを特徴とする発電システム。
前記超臨界水は、水素と酸素とからなる非爆発性の混合ガスを用いて生成される、
ことを特徴とする請求項１記載の発電システム。
前記超臨界水を生成する手段として、
超臨界水生成用の反応部と、
前記反応部の内部に水を供給する水供給手段と、
前記反応部の内部に前記混合ガスを供給するガス供給手段と、
前記反応部内部の前記混合ガスを着火するための着火手段と、を備え、
前記水を入れた密閉状態の前記反応部内に前記混合ガスを供給して前記着火手段で燃焼させることにより、当該反応部内の水を超臨界水の状態に変える超臨界水生成装置を用いる、
ことを特徴とする請求項２記載の発電システム。
前記ガス供給手段に加圧器を設け、前記超臨界水生成装置は、前記混合ガスを加圧してから前記反応部内部に供給する、
ことを特徴とする請求項３記載の発電システム。
前記熱機関としてスターリングエンジンを用いる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発電システム。