JP6966514B2 - 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）。

この二酸化多炭素施用装置では、燃焼排ガスを浄化タンク内の液体に通過させて冷却及び浄化した後に、吸着材が配置されたに吸着タンクにブロワによって燃焼排ガスを送り、二酸化炭素を吸着させる。

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

特開２０１９−４１６３９号公報

上述のような二酸化炭素施用装置では、回収タンクの圧力を調整する調整弁が回収タンクとブロワとの間に配置される。調整弁は、ブロワから回収タンクへの燃焼排ガスの流れを規制する。

しかし、調整弁が配置される位置によっては、ブロワと調整弁との間に回収タンク内の液体が停滞し、ブロワ内にこの液体が侵入するおそれがある。

本開示の一局面は、ブロワの信頼性及び耐久性を向上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回収し、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、燃焼排ガスが液体を通過するように構成された浄化タンクと、液体を通過した燃焼排ガスに含まれる水分を回収する回収タンクと、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た吸着タンクと、回収タンクから燃焼排ガスを吸着タンクに供給するブロワを含む動力ユニットと、回収タンク内の圧力を調整する調整弁と、を備える。調整弁は、回収タンクの燃焼排ガスの排出口よりも上方、かつ、ブロワの吸気口よりも下方に配置される。

このような構成によれば、調整弁がブロワの吸気口よりも下方に配置されるため、ブロワの停止時に調整弁内の水を自重によって回収タンクに戻すことができる。その結果、ブロワの信頼性及び耐久性を向上できる。

本開示の一態様では、回収タンクの排出口と、回収タンクの燃焼排ガスの供給口とは、回収タンクの側方に配置されてもよい。排出口は、供給口よりも上方に位置してもよい。このような構成によれば、回収タンク内において配管を水平方向に延伸させることができるため、回収タンクの高さを低減することができる。

本開示の一態様は、動力ユニットを制御する制御ユニットをさらに備えてもよい。制御ユニットは、動力ユニットの外部に配置されてもよい。このような構成によれば、熱源であるブロワと制御ユニットとを離間して配置できるため、制御ユニットの信頼性を向上できる。また、制御ユニットを冷却するための設備を設ける必要がなくなる。

本開示の一態様では、動力ユニットにおいて、ブロワは、動力ユニットの外部に開放された空間に配置されてもよい。このような構成によれば、冷却設備を設けることなく、ブロワの温度上昇が抑制できる。その結果、装置の小型化とコストダウンとが促進される。

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の二酸化炭素施用装置の動力ユニット及び制御ユニットの模式図である。

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Ａ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、燃焼装置２と、浄化タンク３と、回収タンク４と、動力ユニット５と、吸着タンク６と、制御ユニット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、第２取込流路１３と、第１供給流路１５と、第２供給流路１６と、排出流路１７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Ａ内の空気を暖める装置である。燃焼装置２は、例えば夜間に重油や灯油等の燃料を燃焼させ、排ガス流路１０を介して燃焼排ガスを農業用ハウスＡ内に流通させる。燃焼装置２は、農業用ハウスＡの内部に配置されてもよいし、農業用ハウスＡの外部に配置されてもよい。

＜浄化タンク＞
浄化タンク３は、燃焼装置２から発生した燃焼排ガスの一部を液体Ｌ１によって冷却及び浄化するための装置である。

浄化タンク３は、内部に液体Ｌ１を貯留している。また、浄化タンク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Ｌ１を通過するように構成されている。

燃焼排ガスは、液体Ｌ１との熱交換により冷却されると共に、液体Ｌ１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、浄化タンク３内に貯留されている液体Ｌ１の体積は、浄化タンク３の容積よりも小さい。

具体的には、浄化タンク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Ｌ１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。

液体Ｌ１中に供給された燃焼排ガスは、液体Ｌ１中を気泡となって浮上する。つまり、浄化タンク３内においてバブリングが行われる。液体Ｌ１を通過した燃焼排ガスは、第２取込流路１３によって、回収タンク４に取り込まれる。

浄化タンク３に貯留される液体Ｌ１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Ｌ１として好適に使用できる。

なお、浄化タンク３には、液体Ｌ１を冷却するための冷却空気流路（図示省略）が接続されている。冷却空気流路から冷却空気を液体Ｌ１中に供給することで、液体Ｌ１が冷却される。

＜回収タンク＞
回収タンク４は、浄化タンク３の液体Ｌ１を通過した燃焼排ガスに含まれる水分を回収するための装置である。

具体的には、回収タンク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から回収タンク４内に燃焼排ガスと燃焼排ガスから分離した水分が供給される。回収タンク４を通過した燃焼排ガスは、第１供給流路１５及び第２供給流路１６によって吸着タンク６に供給される。一方、燃焼排ガスから分離した水Ｌ２は、回収タンク４の内部に貯留される。

図２に示すように、回収タンク４は、燃焼排ガスの供給口４Ａと、燃焼排ガスの排出口４Ｂと、キャップ４Ｃとを有する。回収タンク４としては、例えば、市販のプラスチック製のタンクが使用できる。

供給口４Ａには、第２取込流路１３が接続されている。排出口４Ｂには、第１供給流路１５が接続されている。供給口４Ａ及び排出口４Ｂは、共に、回収タンク４の側方に配置されている。排出口４Ｂは、供給口４Ａよりも上方に位置している。

第２取込流路１３の先端部１３Ａ及び第１供給流路１５の先端部１５Ａは、それぞれ、回収タンク４内において水平方向に延伸している。また、回収タンク４内の水Ｌ２の水面は、第２取込流路１３の先端部１３Ａよりも低い位置にある。そのため、第２取込流路１３の先端部１３Ａへの回収タンク４内の水の侵入が抑制される。その結果、第２取込流路１３の回収タンク４内に配置された部位の長さを小さくできる。これにより、軽量化及びコストダウンが促進される。

また、第１供給流路１５の先端部１５Ａは、周壁に複数の孔が形成されている。さらに、先端部１５Ａの周壁には、複数の孔を覆うように、フィルタ１５Ｂが巻回されている。第２取込流路１３の先端部１３Ａから回収タンク４内に放出された燃焼排ガスは、フィルタ１５Ｂを介して第１供給流路１５の先端部１５Ａ内に取り込まれる。

回収タンク４は、キャップ４Ｃを取り外した状態で姿勢を傾けることで、内部の水Ｌ２を排出することができる。なお、第１供給流路１５に可撓性を持たせる（例えば蛇腹形状とする）ことで、第１供給流路１５を回収タンク４に接続したまま、水Ｌ２の排出が可能となる。また、回収タンク４には、第２取込流路１３の先端部１３Ａよりも下方に配置された排水弁が設けられてもよい。これにより、より容易に水Ｌ２を排出できる。

＜動力ユニット＞
動力ユニット５は、ブロワ５Ａと、枠体５Ｂとを有する。

ブロワ５Ａは、液体Ｌ１を通過した燃焼排ガスを回収タンク４から吸着タンク６に供給するための装置である。ブロワ５Ａは、第１供給流路１５と第２供給流路１６との間に配置されている。

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

枠体５Ｂは、ブロワ５Ａ、第１供給流路１５及び第２供給流路１６を保持している。具体的には、ブロワ５Ａは、枠体５Ｂの第１敷板５Ｃに載置されている。枠体５Ｂは、ブロワ５Ａを囲う側壁を有しない。つまり、動力ユニット５において、ブロワ５Ａは、動力ユニット５の外部に開放された空間に配置されている。

また、枠体５Ｂは、第１敷板５Ｃよりも下方に配置された第２敷板５Ｄを有する。第２敷板５Ｄには、回収タンク４が載置されている。そのため、回収タンク４は、ブロワ５Ａよりも下方に配置されている。

＜吸着タンク＞
図１に示す吸着タンク６には、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５Ａ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、ゼオライト等の親水性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（図示省略）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１７を介して農業用ハウスＡ内に施用される。

＜制御ユニット＞
制御ユニット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、制御ユニット７は、動力ユニット５の制御（つまりブロワ５Ａの運転及び停止）、各流路に配置された切替弁（例えばソレノイド弁）の開閉等を行う。

制御ユニット７は、図２に示すように、動力ユニット５の外部に配置されている。つまり、制御ユニット７は、動力ユニット５の枠体５Ｂとは分離した筐体を有している。本実施形態の制御ユニット７は、農業用ハウスＡの内部に配置されているため、農業用ハウスＡの外部環境に比べ、高い耐候性が求められない。そのため、制御ユニット７の筐体は、プラスチック製とすることができ、これにより筐体の軽量化を図ることができる。

なお、本実施形態では、制御ユニット７は、動力ユニット５の上に配置されている。ただし、制御ユニット７は、動力ユニット５の下方に配置されてもよいし、動力ユニット５と離間して配置されてもよい。

＜調整弁＞
調整弁８は、浄化タンク３及び回収タンク４内の圧力を調整する。調整弁８は、ブロワ５Ａの運転停止後における吸着タンク６から回収タンク４内へのガスの流れを遮断する。つまり、調整弁８は、ブロワ５Ａの運転停止後における浄化タンク３及び回収タンク４内の圧力の上昇を抑制する。

調整弁８は、第１供給流路１５内、つまりブロワ５Ａよりも燃焼排ガスの流れ方向における上流に配置されている。調整弁８は、回収タンク４の排出口４Ｂよりも上方、かつ、ブロワ５Ａの吸気口５Ｅよりも下方に配置されている。

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５Ａの運転停止後に手動又は制御ユニット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、構成が簡潔になると共に、コストを低減できる。

なお、本実施形態では、調整弁８は、燃焼排ガスの流れ方向が水平方向となる向きに配置されている。ただし、調整弁８は、燃焼排ガスの流れ方向が上下方向となる向きに配置されてもよい。

＜各機器の配置＞
二酸化炭素施用装置１において、浄化タンク３と、動力ユニット５と、吸着タンク６とは、互いに分離して配置される。

具体的には、図１に示すように、浄化タンク３は農業用ハウスＡの外部に配置されている。また、動力ユニット５、制御ユニット７、及び吸着タンク６は、農業用ハウスＡの内部に配置されている。

また、動力ユニット５は、浄化タンク３よりも吸着タンク６に近づけて配置されるとよい。つまり、第２取込流路１３及び第１供給流路１５の合計長さよりも、第２供給流路１６の長さが小さくなるように、浄化タンク３、動力ユニット５、及び吸着タンク６が配置されるとよい。これにより、吸着タンク６の性能向上を図ることができる。

［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がブロワ５Ａの吸気口５Ｅよりも下方に配置されるため、ブロワ５Ａの停止時に調整弁８内及び第１供給流路１５内の水を自重によって回収タンク４に戻すことができる。その結果、ブロワ５Ａの信頼性及び耐久性を向上できる。

（１ｂ）回収タンク４の排出口４Ｂと供給口４Ａとが回収タンク４の側方に配置されることで、回収タンク４内において配管を水平方向に延伸させることができる。その結果、回収タンク４の高さを低減することができる。

（１ｃ）制御ユニット７が動力ユニット５の外部に配置されることで、熱源であるブロワ５Ａと制御ユニット７とを離間して配置できる。その結果、制御ユニット７の信頼性を向上できる。また、制御ユニット７を冷却するための設備を設ける必要がなくなる。

（１ｄ）動力ユニット５において、ブロワ５Ａが動力ユニット５の外部に開放された空間に配置されることで、冷却設備を設けることなく、ブロワ５Ａの温度上昇が抑制できる。その結果、装置の小型化とコストダウンとが促進される。

［２．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。

（２ａ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置において、制御ユニットは必ずしも動力ユニットの外部に配置されなくてもよい。つまり、動力ユニットの内部に制御ユニットが配置されてもよい。

（２ｂ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置において、ブロワは必ずしも動力ユニットの外部に開放された空間に配置されなくてもよい。例えば、ブロワは側壁に囲まれた空間に配置されてもよい。

（２ｃ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置において、回収タンクの排出口と供給口とは、必ずしも回収タンクの側方に配置されなくてもよい。
（２ｄ）上記実施形態の二酸化炭素施用装置において、動力ユニット、制御ユニット及び吸着タンクは、農業用ハウスの外部に配置されてもよい。

（２ｅ）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…二酸化炭素施用装置、２…燃焼装置、３…浄化タンク、４…回収タンク、
４Ａ…供給口、４Ｂ…排出口、４Ｃ…キャップ、５…動力ユニット、５Ａ…ブロワ、
５Ｂ…枠体、５Ｃ…第１敷板、５Ｄ…第２敷板、５Ｅ…吸気口、６…吸着タンク、
７…制御ユニット、８…調整弁、１０…排ガス流路、１１…第１取込流路、
１３…第２取込流路、１３Ａ…先端部、１５…第１供給流路、１５Ａ…先端部、
１５Ｂ…フィルタ、１６…第２供給流路、１７…排出流路。

Claims (4)

1. 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を通過するように構成された浄化タンクと、
   前記液体を通過した前記燃焼排ガスに含まれる水分を回収する回収タンクと、
   前記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た吸着タンクと、
   前記回収タンクから前記燃焼排ガスを前記吸着タンクに供給するブロワを含む動力ユニットと、
   前記回収タンク内の圧力を調整する調整弁と、
   を備え、
   前記調整弁は、前記回収タンクの前記燃焼排ガスの排出口よりも上方、かつ、前記ブロワの吸気口よりも下方に配置される、二酸化炭素施用装置。
2. 請求項１に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記回収タンクの前記排出口と、前記回収タンクの前記燃焼排ガスの供給口とは、前記回収タンクの側方に配置され、
   前記排出口は、前記供給口よりも上方に位置する、二酸化炭素施用装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記動力ユニットを制御する制御ユニットをさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記動力ユニットの外部に配置される、二酸化炭素施用装置。
4. 請求項３に記載の二酸化炭素施用装置であって、
   前記動力ユニットにおいて、前記ブロワは、前記動力ユニットの外部に開放された空間に配置される、二酸化炭素施用装置。

Images