JP6849563B2 - 二酸化炭素施用装置 - Google Patents

Description

本開示は、二酸化炭素施用装置に関する。

園芸植物の収率及び品質を向上させるため、二酸化炭素を農業用ハウス内に施用する二酸化炭素施用装置が公知である。一方で、農業用ハウスには、夜間の気温低下を防止するための加温機が設けられる。加温機は、重油や灯油等を燃焼して温風を農業用ハウスに供給する。

そこで、加温機から発生する燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収及び貯留し、任意のタイミングで二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置が考案されている（特許文献１参照）。

この二酸化炭素施用装置では、燃焼排ガスを液体貯留タンク内の液体に通過させて冷却した後に、吸着タンクによって燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸着する。上記液体貯留タンクには、内部の液位を一定に保つために、液体貯留タンク内の圧力によって作動する排水機構が設けられている。

吸着タンクに吸着された二酸化炭素は、例えば昼間に吸着タンクから脱離され、農業用ハウス内に施用される。

特開２０１５−１４２５３１号公報

上記二酸化炭素施用装置では、燃焼排ガスを液体貯留タンク内の液体に通過させて吸着タンク又は農業用ハウス内に送るために、燃焼排ガスを吸引し、液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスを農業用ハウス内に導く機器（いわゆる吸引器）が設けられる。この吸引器は、二酸化炭素の吸着時に運転され、吸着を停止する際に運転が停止される。

しかし、吸引器の運転を停止すると、吸引器の下流側、つまり吸着タンク側から負圧となっている液体貯留タンク内にガスが流れ戻り、液体貯留タンク内の圧力が上昇する。その結果、液体貯留タンクの排水機構から液体が排出され、液体貯留タンクにおける液位が低下し、正規の液位を保つことができない。

本開示の一局面は、二酸化炭素の吸着停止時に、液体貯留タンクにおける液位低下を抑制できる二酸化炭素施用装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置である。二酸化炭素施用装置は、液体を貯留し、燃焼排ガスが液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、供給流路に設けられ、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に導く機器と、少なくとも１つの液体貯留タンク内の圧力を調整する調整機構と、を備える。調整機構は、機器の運転
停止後における少なくとも１つの液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制するように構成される。

このような構成によれば、調整機構により、機器の運転停止後に液体貯留タンク内の圧力上昇が抑制されるので、排水機構からの液体の排出が抑制される。その結果、液体貯留タンクにおける液位低下を抑制できる。

本開示の一態様は、調整機構として、機器から少なくとも１つの液体貯留タンク内へのガスの流れを遮断する遮断機構を備えてもよい。このような構成によれば、調整弁の開閉による比較的簡潔な構成で、容易かつ確実に機器の運転停止後における液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制できる。

本開示の一態様は、調整機構として、供給流路内のガスを大気開放可能に構成された開放流路を備えてもよい。このような構成によっても、ガスが液体貯留タンク内に戻ることが抑制されるので、容易かつ確実に機器の運転停止後における液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制できる。

本開示の一態様は、調整機構として、機器を徐々に停止するように構成された制御部を備えてもよい。このような構成によれば、装置を構成する部品を増やさずに、容易かつ確実に機器の運転停止後における液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制できる。

図１は、実施形態における二酸化炭素施用装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、図１とは異なる実施形態における二酸化炭素施用装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図３は、図１及び図２とは異なる実施形態における二酸化炭素施用装置の構成を概略的に示すブロック図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す二酸化炭素施用装置１は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、農業用ハウス内に供給するための装置である。二酸化炭素施用装置１は、農業用ハウスの内部又は外部に配置される。

二酸化炭素施用装置１は、燃焼装置２と、第１液体貯留タンク３と、第２液体貯留タンク４と、ブロワ５と、吸着タンク６と、制御部７と、調整弁８とを備える。
また、二酸化炭素施用装置１は、排ガス流路１０と、第１取込流路１１と、冷却空気流路１２と、第２取込流路１３と、施用空気流路１４と、供給流路１５とを備える。

＜燃焼装置＞
燃焼装置２は、主に夜間、重油や灯油等の燃料を燃焼させ、農業用ハウス内の空気を温める装置である。燃焼排ガスは、煙突である排ガス流路１０を介して農業用ハウス外に排出される。

＜第１液体貯留タンク＞
第１液体貯留タンク３は、燃焼装置２から発生した燃焼排ガスの一部を液体Ｌによって冷却及び浄化するための装置である。

第１液体貯留タンク３は、内部に液体Ｌを貯留している。また、第１液体貯留タンク３は、燃焼装置２で発生した燃焼排ガスを取り込み、取り込んだ燃焼排ガスが液体Ｌ中を通過するように構成されている。燃焼排ガスは、液体Ｌとの熱交換により冷却されると共に、液体Ｌに含まれる化合物によって含有する成分の一部が取り除かれる。なお、第１液体貯留タンク３内に貯留されている液体Ｌの体積は、第１液体貯留タンク３の容積よりも小さい。

具体的には、第１液体貯留タンク３には、第１取込流路１１が接続されており、第１取込流路１１から液体Ｌ中に燃焼排ガスが供給される。第１取込流路１１は、排ガス流路１０に接続され、燃焼排ガスを取り込んでいる。第１取込流路１１内には、第１液体貯留タンク３内の液面と同じ位置まで液体Ｌが進入している。

なお、図１では、第１取込流路１１の端部は、第１液体貯留タンク３の下面に接続されているが、第１取込流路１１の端部は第１液体貯留タンク３の側面に接続されてもよい。また、第１取込流路１１は、第１液体貯留タンク３の上面から第１液体貯留タンク３の内部を通って液体Ｌ中に開口するように配置されてもよい。後述する第２液体貯留タンク４の第２取込流路１３についても同様である。

液体Ｌ中に供給された燃焼排ガスは、液体Ｌ中を気泡となって浮上する。つまり、バブリングが行われる。液体Ｌ中を通過した燃焼排ガスは、第２取込流路１３によって、第２液体貯留タンク４に取り込まれる。

第１液体貯留タンク３に貯留される液体Ｌとしては、燃焼排ガス中に含まれる硫化物や窒化物等の有害物質を除去できるものが好ましい。例えば、硫化物や窒化物と反応する化合物の水溶液が液体Ｌとして好適に使用できる。

また、第１液体貯留タンク３には、排水路１７が設けられている。排水路１７は、液体Ｌの液位が上昇した際に、液圧によって液体Ｌを第１液体貯留タンク３の外部に排出することで、液体Ｌの液位を一定に保つための流路である。

本実施形態では、排水路１７には、チャッキ弁（つまり逆止弁）１７Ａが設けられている。なお、液体Ｌの液位の上昇に合わせて液体Ｌを排出できる構成であれば、必ずしも排水路１７にチャッキ弁１７Ａが設けられる必要は無い。

第１液体貯留タンク３には、液体Ｌを冷却するための冷却空気流路１２が接続されている。冷却空気流路１２は、冷却空気を液体Ｌ中に供給することで、液体Ｌを冷却する。冷却空気流路１２は、冷却配管１２Ａと、開閉弁１２Ｂとを有する。

冷却配管１２Ａは、一方の端部が第１液体貯留タンク３内の液体Ｌ中に配置されている。冷却配管１２Ａの他方の端部は、図示しない冷却空気の供給源に接続されている。
開閉弁１２Ｂは、冷却配管１２Ａ内に取り付けられている。開閉弁１２Ｂは、冷却配管１２Ａによる冷却空気の供給時に開けられる。開閉弁１２Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。

第１液体貯留タンク３内の液体Ｌ中に供給された冷却空気は、第２取込流路１３によって、第２液体貯留タンク４内の液体Ｌ中に供給される。つまり、冷却空気流路１２から供給される冷却空気は、第１液体貯留タンク３内の液体Ｌと第２液体貯留タンク４内の液体Ｌとを冷却する。

＜第２液体貯留タンク＞
第２液体貯留タンク４は、第１液体貯留タンク３を通過した燃焼排ガスを再度冷却及び浄化するための装置である。つまり、二酸化炭素施用装置１は、燃焼排ガスを２段階で冷却及び浄化する。

第２液体貯留タンク４は、内部に第１液体貯留タンク３と同様の液体Ｌを貯留している。また、第２液体貯留タンク４は、第１液体貯留タンク３を通過した燃焼排ガスを取り込み、取り込んだ燃焼排ガスが液体Ｌ中を通過するように構成されている。

具体的には、第２液体貯留タンク４には、第２取込流路１３が接続されており、第２取込流路１３から液体Ｌ中に燃焼排ガスが供給される。液体Ｌを通過した燃焼排ガスは、供給流路１５によって、吸着タンク６に供給される。第２液体貯留タンク４には、第１液体貯留タンク３と同様の排水路１７が設けられている。なお、第２取込流路１３内には、第２液体貯留タンク４内の液面と同じ位置まで液体Ｌが進入している。

供給流路１５は、液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側の吸着タンク６を介して農業用ハウス内又は農業ハウス外に供給するように構成されている。供給流路１５は、第１供給配管１５Ａと、第２供給配管１５Ｂと、排出流路１６とを有する。第１供給配管１５Ａは、第２液体貯留タンク４内の液面よりも上方の空間に一方の端部が配置されている。第１供給配管１５Ａの他方の端部は、第２供給配管１５Ｂと、後述する施用配管１４Ａとに接続されている。

＜ブロワ＞
ブロワ５は、供給流路１５に設けられ、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４の液体中を通過した燃焼排ガスを液体貯留タンクの下流側に導くように構成された機器である。本実施形態では、ブロワ５は、燃焼排ガスを吸着タンク６、農業用ハウス内及び農業用ハウス外に供給する。ブロワ５は、供給流路１５の第２供給配管１５Ｂに配置されている。

二酸化炭素の吸着工程では、ブロワ５の運転により、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内が負圧となり、燃焼装置２で発生した燃焼排ガスが第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４を経由して吸着タンク６に圧送される。

＜吸着タンク＞
吸着タンク６は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸着する吸着材が内部に配置されている。二酸化炭素の吸着工程では、ブロワ５によって供給された燃焼排ガス中の二酸化炭素が吸着材によって吸着される。吸着材としては、例えば活性炭、ゼオライト等の多孔質材料などが使用できる。

一方、二酸化炭素の施用工程では、施用空気流路１４から施用空気が吸着タンク６内に供給され、吸着材から二酸化炭素が脱離する。脱離した二酸化炭素は、排出流路１６を介して農業用ハウス内に施用される。

なお、本実施形態では、施用空気流路１４は供給流路１５に接続されている。具体的には、施用空気流路１４と供給流路１５とは第２供給配管１５Ｂを共有している。また、施用空気流路１４は、施用配管１４Ａと、開閉弁１４Ｂとを有する。

施用配管１４Ａは、一方の端部が第２供給配管１５Ｂに接続されている。施用配管１４Ａの他方の端部は、大気に開放している。開閉弁１４Ｂは、施用配管１４Ａ内に取り付けられている。開閉弁１４Ｂは、施用配管１４Ａによる施用空気の供給時に開けられる。開
閉弁１４Ｂは、例えばソレノイド弁を用いることができる。

施用配管１４Ａから流入した施用空気の流入圧力は、第２液体貯留タンク４の液面を押し下げる圧力よりも小さいため、施用空気は供給流路１５に導かれる。

＜制御部＞
制御部７は、二酸化炭素施用装置１の運転を制御する装置である。具体的には、制御部７は、ブロワ５の運転及び停止、ソレノイド弁の開閉等を制御する。

＜調整機構＞
本実施形態では、二酸化炭素施用装置１は、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力を調整する調整機構として、調整弁８を備える。

調整弁８は、ブロワ５の運転停止後におけるブロワ５（つまり吸着タンク６）から第２液体貯留タンク４内へのガスの流れを遮断する遮断機構である。調整弁８は、ブロワ５の運転停止後における第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力の上昇を抑制する。

調整弁８は、供給流路１５における吸着タンク６よりも燃焼排ガスの流れ方向における上流側に配置される。本実施形態では、調整弁８は、供給流路１５においてブロワ５よりも上流側に配置されている。

調整弁８としては、例えばチャッキ弁が使用できる。また、調整弁８としてゲート弁、グローブ弁、ボール弁等を使用し、二酸化炭素の吸着工程では調整弁８を開けておき、ブロワ５の運転停止後に手動又は制御部７によって調整弁８を閉めるように構成してもよい。ただし、調整弁８をチャッキ弁とすることで、調整機構の構成が簡潔になると共に、コストを低減できる。

［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）調整弁８が閉じることにより、ブロワ５の運転停止後に第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力上昇が抑制されるので、排水路１７からの液体Ｌの排出が抑制される。その結果、液体Ｌの液面の低下を抑制できる。

（１ｂ）調整弁８によって、ブロワ５の停止後、二酸化炭素の吸着工程を再開する際（つまりブロワ５を再起動する際）に、吸着タンク６側から第２液体貯留タンク４にガスが逆流することが抑制される。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
図２に示す二酸化炭素施用装置２１は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、農業用ハウス内に供給するための装置である。

二酸化炭素施用装置２１は、燃焼装置２と、第１液体貯留タンク３と、第２液体貯留タンク４と、ブロワ５と、吸着タンク６と、制御部７と、開放流路９とを備える。図２の二酸化炭素施用装置２１において、図１の二酸化炭素施用装置１と同じ構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

＜開放流路＞
本実施形態では、二酸化炭素施用装置２１は、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留
タンク４内の圧力を調整する調整機構として、開放流路９を備える。

開放流路９は、供給流路１５内のガスを大気開放可能に構成されている。開放流路９は、ブロワ５の運転停止後における第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力の上昇を抑制する。

開放流路９は、供給流路１５において吸着タンク６よりも燃焼排ガスの流れ方向における上流側の位置に接続される。本実施形態では、開放流路９は、供給流路１５のブロワ５よりも上流側の位置に接続されている。また、開放流路９におけるガスの開放先は、農業ハウスの内部でも外部でもよい。

開放流路９は、例えば供給流路１５に接続された配管と、この配管に取り付けられたリリーフ弁とを有する構成とすることができる。また、開放流路９は、例えば供給流路１５に接続された配管にゲート弁、グローブ弁、ボール弁等の開閉弁を取り付け、二酸化炭素の吸着工程ではこの開閉弁を閉じておき、ブロワ５の運転停止後に手動又は制御部７によってこの開閉弁を開く構成としてもよい。さらに、施用空気流路１４を開放流路９として使用することもできる。なお、図２では、リリーフ弁等の弁の図示は省略している。

［２−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）開放流路９によって、ブロワ５の運転停止後にガスが第２液体貯留タンク４内に戻ることが抑制される。そのため、ブロワ５の運転停止後における第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力上昇が抑制され、液体Ｌの液位低下を抑制できる。

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
図３に示す二酸化炭素施用装置３１は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、農業用ハウス内に供給するための装置である。

二酸化炭素施用装置３１は、燃焼装置２と、第１液体貯留タンク３と、第２液体貯留タンク４と、ブロワ５と、吸着タンク６と、制御部７とを備える。図３の二酸化炭素施用装置３１において、図１の二酸化炭素施用装置１と同じ構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。

＜制御部＞
本実施形態では、二酸化炭素施用装置３１は、第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力を調整する調整機構として、制御部７を備える。

制御部７は、ブロワ５を徐々に停止するように構成されている。つまり、制御部７は、ブロワ５の運転停止時に、ブロワ５の回転を徐々に低下させる制御を行う。具体的には、制御部７は、ブロワ５に対して上流側である第２液体貯留タンク４内の圧力よりも下流側の圧力が常に大きくなるようにブロワ５の回転数を漸減させる。なお、吸着停止時には、排出流路１６の開閉弁１６Ａが開けられ、吸着タンク６内の圧力が徐々に低下していく。

［３−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３ａ）制御部７によってブロワ５を制御することで、二酸化炭素施用装置３１を構成する部品を増やさずに、容易かつ確実にブロワ５の運転停止後における第１液体貯留タンク３及び第２液体貯留タンク４内の圧力の上昇を抑制できる。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（４ａ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１，２１，３１において、液体Ｌを貯留する液体貯留タンクの数は１つでもよい。また、二酸化炭素施用装置は、３つ以上の液体貯留タンクを備えてもよい。

（４ｂ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置３１において、制御部７は、ブロワ５の回転数の制御に加えて、排出流路１６の開閉弁１６Ａの開度を制御してもよい。つまり、吸着タンク６内の圧力よりもブロワ５の下流側の圧力が常に大きくなるように開閉弁１６Ａを徐々に開けるように制御してもよい。

（４ｃ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置１，２１，３１において、液体貯留タンクを通過した燃焼排ガスをブロワ５によって直接農業用ハウス内に供給してもよい。

（４ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１，２１，３１…二酸化炭素施用装置、２…燃焼装置、３…第１液体貯留タンク、
４…第２液体貯留タンク、５…ブロワ、６…吸着タンク、７…制御部、８…調整弁
９…開放流路、１０…排ガス流路、１１…第１取込流路、１２…冷却空気流路、
１２Ａ…冷却配管、１２Ｂ…開閉弁、１３…第２取込流路、１４…施用空気流路、
１４Ａ…施用配管、１４Ｂ…開閉弁、１５…供給流路、１５Ａ…第１供給配管、
１５Ｂ…第２供給配管、１６…排出流路、１６Ａ…開閉弁、１７…排水路、
１７Ａ…チャッキ弁。

Claims (3)

1. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置であって、
   液体を貯留し、燃焼排ガスが前記液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、
   前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、
   前記供給流路に設けられ、前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に導く機器と、
   前記機器から前記少なくとも１つの液体貯留タンク内へのガスの流れを遮断する遮断機構と、
   を備え、
   前記遮断機構は、前記機器の運転停止後における前記少なくとも１つの液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制するように構成される、二酸化炭素施用装置。
2. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置であって、
   液体を貯留し、燃焼排ガスが前記液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、
   前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、
   前記供給流路に設けられ、前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に導く機器と、
   前記供給流路内のガスを大気開放可能に構成された開放流路と、
   を備え、
   前記開放流路は、前記機器の運転停止後における前記少なくとも１つの液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制するように構成される、二酸化炭素施用装置。
3. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を農業用ハウス内に供給する二酸化炭素施用装置であって、
   液体を貯留し、燃焼排ガスが前記液体中を通過するように構成された少なくとも１つの液体貯留タンクと、
   前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に供給するように構成された供給流路と、
   前記供給流路に設けられ、前記液体中を通過した前記燃焼排ガスを前記液体貯留タンクの下流側に導く機器と、
   前記機器を徐々に停止するように構成された制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記機器の運転停止後における前記少なくとも１つの液体貯留タンク内の圧力の上昇を抑制するように構成される、二酸化炭素施用装置。

Images