JP2022180705A - 施設栽培の環境制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バイオマス発電で生じた炭酸ガスと排熱を利用して行い、安定した栽培環境を実現できる施設栽培の環境制御装置を提供する。
【解決手段】バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成するガス化炉１１、上記可燃性ガスを燃料として動力を得るエンジン１２、上記動力で発電する発電機１３を含んで構成されたバイオマス発電手段１０と、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる栽培施設２０とを備えている。上記栽培施設２０が、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用する。このため、バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境による農作物の育成を実現できる。
【選択図】図１
【解決手段】バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成するガス化炉１１、上記可燃性ガスを燃料として動力を得るエンジン１２、上記動力で発電する発電機１３を含んで構成されたバイオマス発電手段１０と、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる栽培施設２０とを備えている。上記栽培施設２０が、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用する。このため、バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境による農作物の育成を実現できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、木質バイオマス発電で生じた炭酸ガスと排熱を利用して行う施設栽培の環境制御装置に関するものである。
出力１００～２０００ｋＷ規模の木質バイオマス発電には、小規模でも発電効率の高い「ガス化・エンジン方式」が多く用いられる。木質バイオマス発電は、建材などへの利用が難しい間伐材をストックヤードに集積し、チップ状に加工したものを燃料にする。これをチップサイロから乾燥させガス化炉に供給し、発電機を作動させて発電する。発電の副産物として排熱と炭酸ガスを多く含む排気ガスが生じる。
一方、発電の副産物として生じる排熱と排ガスを有効利用できる用として、施設栽培農業が検討されている。施設栽培農業は、ガラス室やビニールハウスなどを利用し、温度・湿度等の生育環境を制御して農作物を栽培する農業である。
このような木質バイオマス発電と施設栽培に関連した先行技術文献として、出願人は下にあげる特許文献１～４を把握している。
特許文献１には、つぎの記載がある。
〔００２０〕
さらに、バイオマス発電装置１０は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段１６を有している。このバイオマスガス生成手段１６は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部１７と、燃料成型部１７に連結され、燃料成型部１７で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉１８とを有する。なお、バイオマスガス生成手段１６の詳細については、後述する。
〔００２１〕
最後に、バイオマス発電装置１０は、ガス化炉１８で生成されたバイオマスガス（以下、単にガスともいう）によってエンジン（ガスエンジン）を駆動して発電を行う発電手段２０を有している。ガス化炉１８で生成されたガスは、必要に応じて浄化手段によりタール等の不純物（凝縮物）が除去された上で、３～５気圧に圧縮されて発電手段２０のエンジン（図示せず）に供給される。そして、ガス（燃料）が供給されたエンジンが駆動することにより、発電手段２０で発電が行われる。なお、エンジンの排ガスから熱交換等により熱を回収し、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）に供給する（図１の矢印ａ）ことにより、発電手段２０の排熱の一部を利用して木質材を乾燥することができる。また、同様に、発電手段２０の排熱の一部を燃料成型部１７やガス化炉１８の補助加熱源として利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
〔００２０〕
さらに、バイオマス発電装置１０は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材からバイオマスガスを生成するバイオマスガス生成手段１６を有している。このバイオマスガス生成手段１６は、木質材乾燥手段１２で乾燥された木質材を圧縮及び加熱する燃料成型部１７と、燃料成型部１７に連結され、燃料成型部１７で成型された成型燃料を熱分解するガス化炉１８とを有する。なお、バイオマスガス生成手段１６の詳細については、後述する。
〔００２１〕
最後に、バイオマス発電装置１０は、ガス化炉１８で生成されたバイオマスガス（以下、単にガスともいう）によってエンジン（ガスエンジン）を駆動して発電を行う発電手段２０を有している。ガス化炉１８で生成されたガスは、必要に応じて浄化手段によりタール等の不純物（凝縮物）が除去された上で、３～５気圧に圧縮されて発電手段２０のエンジン（図示せず）に供給される。そして、ガス（燃料）が供給されたエンジンが駆動することにより、発電手段２０で発電が行われる。なお、エンジンの排ガスから熱交換等により熱を回収し、木質材乾燥手段１２（木質材乾燥搬送部１４）に供給する（図１の矢印ａ）ことにより、発電手段２０の排熱の一部を利用して木質材を乾燥することができる。また、同様に、発電手段２０の排熱の一部を燃料成型部１７やガス化炉１８の補助加熱源として利用することもできる（図１の矢印ｂ）。
特許文献２には、つぎの記載がある。
〔００２０〕
（実施例１）図１は本発明の浮遊・外熱式高カロリガスを生成するガス化反応設備を中心とするバイオエネルギ利用システムのフロー図である。ガス化反応設備１０１は反応管３０６（図２、３参照）を備え、該反応管は反応水１１５及びバイオマス微粉１１２を受け入れ、外部からバイオマス燃焼高温ガス１１４により加熱できるよう構成されている。粉砕設備１０２はバイオマスを受け入れて平均粒径３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の微粉を生成可能な性能を有し、平均粒径３ｍｍ以下の微粉１１２と平均粒径３ｍｍを超える粗粉１１３を分別して、排出可能な構造を有している。本実施例では破砕機とインパクトミルを組み合わせて用いた。熱ガス発生炉１０３はバイオマス粗粉１１３を受け入れて空気などの支燃剤によりバイオマス粗粉１１３を燃焼して高温のバイオマス燃焼高温ガス１１４を生成する。脱水装置１０４は内部に冷却伝熱面を持ち、塔内に導入されたガス中の水分及び硫黄化合物など高沸点物を凝縮して除去可能な構造を有す。ガスタンク１０５は水封式のタンクで、生成ガスを貯留可能な構造になっている。ガスエンジン１０６は本例における生成ガスを燃焼して、発電機を運転可能な能力を有している。
〔００２０〕
（実施例１）図１は本発明の浮遊・外熱式高カロリガスを生成するガス化反応設備を中心とするバイオエネルギ利用システムのフロー図である。ガス化反応設備１０１は反応管３０６（図２、３参照）を備え、該反応管は反応水１１５及びバイオマス微粉１１２を受け入れ、外部からバイオマス燃焼高温ガス１１４により加熱できるよう構成されている。粉砕設備１０２はバイオマスを受け入れて平均粒径３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下の微粉を生成可能な性能を有し、平均粒径３ｍｍ以下の微粉１１２と平均粒径３ｍｍを超える粗粉１１３を分別して、排出可能な構造を有している。本実施例では破砕機とインパクトミルを組み合わせて用いた。熱ガス発生炉１０３はバイオマス粗粉１１３を受け入れて空気などの支燃剤によりバイオマス粗粉１１３を燃焼して高温のバイオマス燃焼高温ガス１１４を生成する。脱水装置１０４は内部に冷却伝熱面を持ち、塔内に導入されたガス中の水分及び硫黄化合物など高沸点物を凝縮して除去可能な構造を有す。ガスタンク１０５は水封式のタンクで、生成ガスを貯留可能な構造になっている。ガスエンジン１０６は本例における生成ガスを燃焼して、発電機を運転可能な能力を有している。
特許文献３には、つぎの記載がある。
〔００１４〕
この排気ガス利用装置１０は、燃料電池１の改質器２に接続され、この改質器２からの排気ガスを導出させる排気本管１１を備えている。この排気本管１１の端部は２つの排気枝管１２、１３に接続されている。１つの排気枝管１２は植物ハウス１４内に連通され、他の１つの排気枝管１３は熱交換器１５を介して大気に開放している。
〔００１５〕
各排気枝管１２、１３には、それぞれ植物ハウス１４及び熱交換器１５より上流側にダンパー即ち閉鎖弁装置１６、１７が設置されている。これらの閉鎖弁装置１６、１７は、一方の閉鎖弁装置１６が開状態の時には、他方の閉鎖弁装置１７が閉状態、或はその逆、若しくは両方の閉鎖弁装置１６、１７共に開状態となるように図示しない手段により制御されるように構成されている。
〔００１４〕
この排気ガス利用装置１０は、燃料電池１の改質器２に接続され、この改質器２からの排気ガスを導出させる排気本管１１を備えている。この排気本管１１の端部は２つの排気枝管１２、１３に接続されている。１つの排気枝管１２は植物ハウス１４内に連通され、他の１つの排気枝管１３は熱交換器１５を介して大気に開放している。
〔００１５〕
各排気枝管１２、１３には、それぞれ植物ハウス１４及び熱交換器１５より上流側にダンパー即ち閉鎖弁装置１６、１７が設置されている。これらの閉鎖弁装置１６、１７は、一方の閉鎖弁装置１６が開状態の時には、他方の閉鎖弁装置１７が閉状態、或はその逆、若しくは両方の閉鎖弁装置１６、１７共に開状態となるように図示しない手段により制御されるように構成されている。
特許文献４には、つぎの記載がある。
〔００２２〕
図１において、１は密閉された炭酸ガス溶解槽であり、２は水や液肥原液や粉末液肥を入れるための炭酸ガス溶解槽１を密閉できる蓋である。３は炭酸ガス溶解槽１の気層部、４は液層部である。液層部４の下部にアスピレータ５を設置し、その給液口６には外部への送液用の切り換えコック７付の給液循環及び送液の兼用ポンプ８からの送液配管９を接続、また、アスピレータ５の吸気口１０には、気層部３に設置された吸気口１１につながる配管１２を接続し、また、上記兼用ポンプ８の給液する配管１３の給液口１４は液層部４に設置する。炭酸ガス溶解槽１に供給する炭酸ガスの供給口１５は、気層部３に設置する。また、気層部３には外部とつながった炭酸ガスの面積式フローメーター１６を設置する。炭酸ガスの溶解した水または育成液を製造するときは、まず、兼用ポンプ８の切替えコック７を給液循環用にセットし、蓋２から水や液肥原液や粉末液肥の粉体肥料を所定量入れ密閉し、兼用ポンプ８を稼動させ、炭酸ガスを炭酸ガスボンベ１７から配管１８と調整バルブ１９を通して供給口１５に供給し、本育成液をアスピレータ５で循環させれば、育成液内の肥料成分が均一化されるとともに、アスピレータ５の吸気口１０へ気層部３にある炭酸ガスが吸気口１１を通して吸気され、バブルとなり育成液に溶解する。また、バブルのままや溶解後再度分離して気層部３に流出した炭酸ガスは再度、吸気口１１より吸気されて液層部４にて溶解される。炭酸ガスが飽和状態となると、炭酸ガス溶解槽が加圧状態となり、炭酸ガスの面積式フローメーター１６から、炭酸ガスが流出し、炭酸ガスが過剰となったことが確認できるので、炭酸ガスボンベ１７からの炭酸ガス供給を止め、切替えコック７を送液側にし、送液口２０より、水または育成液を送液することにより、炭酸ガスが高濃度に溶解した炭酸ガス溶解水または炭酸ガス溶解の育成液を供給することができる。
〔００２２〕
図１において、１は密閉された炭酸ガス溶解槽であり、２は水や液肥原液や粉末液肥を入れるための炭酸ガス溶解槽１を密閉できる蓋である。３は炭酸ガス溶解槽１の気層部、４は液層部である。液層部４の下部にアスピレータ５を設置し、その給液口６には外部への送液用の切り換えコック７付の給液循環及び送液の兼用ポンプ８からの送液配管９を接続、また、アスピレータ５の吸気口１０には、気層部３に設置された吸気口１１につながる配管１２を接続し、また、上記兼用ポンプ８の給液する配管１３の給液口１４は液層部４に設置する。炭酸ガス溶解槽１に供給する炭酸ガスの供給口１５は、気層部３に設置する。また、気層部３には外部とつながった炭酸ガスの面積式フローメーター１６を設置する。炭酸ガスの溶解した水または育成液を製造するときは、まず、兼用ポンプ８の切替えコック７を給液循環用にセットし、蓋２から水や液肥原液や粉末液肥の粉体肥料を所定量入れ密閉し、兼用ポンプ８を稼動させ、炭酸ガスを炭酸ガスボンベ１７から配管１８と調整バルブ１９を通して供給口１５に供給し、本育成液をアスピレータ５で循環させれば、育成液内の肥料成分が均一化されるとともに、アスピレータ５の吸気口１０へ気層部３にある炭酸ガスが吸気口１１を通して吸気され、バブルとなり育成液に溶解する。また、バブルのままや溶解後再度分離して気層部３に流出した炭酸ガスは再度、吸気口１１より吸気されて液層部４にて溶解される。炭酸ガスが飽和状態となると、炭酸ガス溶解槽が加圧状態となり、炭酸ガスの面積式フローメーター１６から、炭酸ガスが流出し、炭酸ガスが過剰となったことが確認できるので、炭酸ガスボンベ１７からの炭酸ガス供給を止め、切替えコック７を送液側にし、送液口２０より、水または育成液を送液することにより、炭酸ガスが高濃度に溶解した炭酸ガス溶解水または炭酸ガス溶解の育成液を供給することができる。
上記特許文献１には、間伐材等の木質系の未利用資源（木質材）のチップを乾燥して得られる木質バイオマス燃料を加熱分解してガス化させることにより発電を行う「バイオマス発電装置」が開示されている。また、上記特許文献１には、エンジンの排ガスから回収した熱を木質材の乾燥に利用することが記載されている。
しかしながら、上記特許文献１には、バイオマス発電の排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
しかしながら、上記特許文献１には、バイオマス発電の排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
上記特許文献２には、バイオマス資源から発電用ガスエンジンに適合する、高カロリで、クリーンな燃料ガスを高収率で取得する、小規模でも可能な「バイオマスのガス化方法」が開示されている。
しかしながら、上記特許文献２には、バイオマス発電の排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
しかしながら、上記特許文献２には、バイオマス発電の排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
上記特許文献３は、「燃料電池の排気ガス利用方法」に関するものである。上記特許文献３には、化石燃料を改質器で改質した際に生じる排気ガスを、昼間は植物ハウスへ送給して光合成により植物に前記排気ガス中の二酸化炭素を吸収させると共に酸素を発生させ、且つその排気ガスが含む熱で前記植物ハウス内を加温して植物の生育を助成している例が開示されている。
しかしながら、上記特許文献３には、バイオマスを利用して得られた排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
しかしながら、上記特許文献３には、バイオマスを利用して得られた排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
上記特許文献４は、「植物や藻へ施用する炭酸ガス溶解水および炭酸ガス溶解の育成水の効率的な供給装置および供給方法」に関するものである。上記特許文献４には、植物を栽培するハウスや植物工場において、ハウスや植物工場内の炭酸ガス濃度を上げる際に、選択的に炭酸ガスを損失なく、ランニングコストを抑え、効率的に供給する装置が開示されている。
しかしながら、上記特許文献４には、バイオマスを利用して得られた排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
しかしながら、上記特許文献４には、バイオマスを利用して得られた排出物を農業利用するという技術思想は存在しない。
〔目的〕
本発明は上記課題を解決するものであり、つぎの目的でなされたものである。
バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境を実現できる施設栽培の環境制御装置を提供する。
本発明は上記課題を解決するものであり、つぎの目的でなされたものである。
バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境を実現できる施設栽培の環境制御装置を提供する。
請求項１の施設栽培の環境制御装置は、上記目的を達成するため、つぎの構成を採用した。
バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成するガス化炉、上記可燃性ガスを燃料として動力を得るエンジン、上記動力で発電する発電機を含んで構成されたバイオマス発電手段と、
上記バイオマス発電手段からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる栽培施設とを備えた。
バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成するガス化炉、上記可燃性ガスを燃料として動力を得るエンジン、上記動力で発電する発電機を含んで構成されたバイオマス発電手段と、
上記バイオマス発電手段からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる栽培施設とを備えた。
請求項２の施設栽培の環境制御装置は、請求項１記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記排出物である排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
上記排出物である排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
請求項３の施設栽培の環境制御装置は、請求項２記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用するようになっている。
上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用するようになっている。
請求項４の施設栽培の環境制御装置は、請求項２または３記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記栽培施設に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用するためのボイラを備え、
上記ボイラによって上記栽培施設に循環させる流体を、上記排熱を利用して加温することにより、上記排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
上記栽培施設に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用するためのボイラを備え、
上記ボイラによって上記栽培施設に循環させる流体を、上記排熱を利用して加温することにより、上記排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
請求項５の施設栽培の環境制御装置は、請求項１～５のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている。
上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている。
請求項６の施設栽培の環境制御装置は、請求項５記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設に供給するバージン炭酸ガス供給手段を備え、
上記栽培施設に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。
上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設に供給するバージン炭酸ガス供給手段を備え、
上記栽培施設に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。
請求項７の施設栽培の環境制御装置は、請求項４～６のいずれか一項に記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記ボイラの燃焼排ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている。
上記ボイラの燃焼排ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている。
請求項８の施設栽培の環境制御装置は、請求項６または７記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記栽培施設に供給される上記ボイラの燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。
上記栽培施設に供給される上記ボイラの燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。
請求項１記載の施設栽培の環境制御装置は、バイオマス発電手段と栽培施設とを備えたものである。上記バイオマス発電手段は、ガス化炉、エンジン、発電機を含んで構成されている。上記ガス化炉はバイオマスを燃料として可燃性ガスを生成する。上記エンジンは上記可燃性ガスを燃料として動力を得る。上記発電機は上記動力で発電する。そして、上記栽培施設が、上記バイオマス発電手段からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用する。このため、バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境による農作物の育成を実現できる。
請求項２の施設栽培の環境制御装置は、上記排出物である排熱を上記環境制御に利用する。特に冬季など栽培環境に対する加温制御が必要な時期において、バイオマス発電で生じた排熱を利用できるため、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
請求項３の施設栽培の環境制御装置は、上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用する。上記排熱の一部を、バイオマス発電の燃料とするバイオマスに必要な乾燥に利用し、その残部を栽培環境に対する加温制御に利用することにより、バイオマス発電における熱サイクルの効率化を実現しながら、バイオマス発電で生じた排熱を栽培環境の安定化に利用できる。
請求項４の施設栽培の環境制御装置は、ボイラを備えている。上記ボイラは、上記栽培施設に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用する。そして、上記ボイラによって上記栽培施設に循環させる流体を、上記排熱を利用して加温することにより、上記排熱を上記環境制御に利用する。上記ボイラで循環させる流体の加温にバイオマス発電で生じた排熱を利用し、栽培環境の安定化を実現できる。上記排熱を利用しただけボイラの稼働を減らすことができ、栽培環境の加温制御に要するボイラの燃焼コストを低減できる。
請求項５の施設栽培の環境制御装置は、上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用する。栽培環境の安定化に必用な炭酸ガスとして、バイオマス発電で生じた炭酸ガス含有排気ガスを利用できるため、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
請求項６の施設栽培の環境制御装置は、バージン炭酸ガス供給手段を備えている。上記バージン炭酸ガス供給手段は、上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設に供給する。そして、上記栽培施設に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御する。バイオマス発電で生じた炭酸ガス含有排気ガスを利用した分、バージン炭酸ガスの供給を減らすことができ、栽培環境の安定化に要するバージン炭酸ガスの消費コストを低減できる。
請求項７の施設栽培の環境制御装置は、上記ボイラの燃焼排ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用する。上記栽培施設に熱流体を循環させて上記環境制御に利用するボイラから発生した燃焼排ガスを上記栽培施設に供給する。燃焼排ガスに含まれる炭酸ガスが上記環境制御に利用され、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
請求項８の施設栽培の環境制御装置は、上記栽培施設に供給される上記ボイラの燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御する。燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれるため、燃焼排ガスを供給に応じてバージン炭酸ガスの供給を減らし、その消費コストを低減できる。
つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明が適用された実施形態の施設栽培の環境制御装置の構成を説明する図である。
図１は、本発明が適用された実施形態の施設栽培の環境制御装置の構成を説明する図である。
〔基本構造〕
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、バイオマス発電手段１０と栽培施設２０を備えている。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、バイオマス発電手段１０と栽培施設２０を備えている。
上記栽培施設２０は、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる。
上記栽培施設２０は、たとえばビニールハウスやガラスハウス等の温室であり、内部の栽培環境を制御しうるようになっている。本実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記バイオマス発電手段１０からの上記排出物である排熱を上記環境制御に利用するようになっている。また、上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設２０に供給して上記環境制御に利用するようになっている。
〔バイオマス発電手段１０〕
上記バイオマス発電手段１０は、ガス化炉１１、エンジン１２、発電機１３を含んで構成されている。いわゆるガス化－エンジン方式のバイオマス発電設備である。上記ガス化炉１１は、バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成する。上記エンジン１２は、上記可燃性ガスを燃料として動力を得る。上記発電機１３は、上記エンジンで得た動力で発電を行う。
上記ガス化炉１１の燃料とするバイオマスとしては、たとえば木質チップ、竹チップ、おがくず、もみ殻、汚泥等を使用することができる。燃料として木質チップを使用した場合、上記可燃性ガスとして木質ガスが生成される。上記木質ガスは、水素、一酸化炭素、炭酸ガス（二酸化炭素）および窒素を主成分とする混合ガスとして得られる。上記木質ガスをエンジンの燃料として発電する際に、高温排ガスが排出される。上記高温排ガスは、４００℃程度の熱を有する。上記高温排ガスが有する熱を、本発明の排出物である排熱として利用する。また、上記高温排ガスは、水蒸気、炭酸ガスおよび窒素を主成分とする混合ガスである。上記高温排ガスから、本発明の排出物である炭酸ガス含有排気ガスを回収して利用する。
〔炭酸ガス含有排気ガスの回収〕
上記バイオマス発電手段１０から排出された高温排ガスは、高温排ガス路１０Ａを経由し、有害物質浄化器１４、排熱回収器１５、水分除去器２３を経て、炭酸ガス供給路２２により上記栽培施設２０に供給される。図示した例では、上記有害物質浄化器１４は、各バイオマス発電手段１０に１対１で対応して設けられている。また、図示した例では、１つの排熱回収器１５を設けているが、上記有害物質浄化器１４と同様に、各バイオマス発電手段１０と１対１で対応して設けるようにしてもよい。上記有害物質浄化器１４は、上記高温排ガス中の窒素酸化物や一酸化炭素等の有害物質を除去する。上記排熱回収器１５は、上記高温排ガスから排熱を回収する。上記水分除去器２３は、上記高温排ガス中の水分を除去する。このように、上記高温排ガスは、上記排熱回収器１５によって冷却され、炭酸ガスと窒素を主成分とする炭酸ガス含有排気ガスが回収される。上記炭酸ガス含有排気ガスは、炭酸ガスを多く含むものであり、おおむね１０体積％～２０体積％程度である。
上記バイオマス発電手段１０から排出された高温排ガスは、高温排ガス路１０Ａを経由し、有害物質浄化器１４、排熱回収器１５、水分除去器２３を経て、炭酸ガス供給路２２により上記栽培施設２０に供給される。図示した例では、上記有害物質浄化器１４は、各バイオマス発電手段１０に１対１で対応して設けられている。また、図示した例では、１つの排熱回収器１５を設けているが、上記有害物質浄化器１４と同様に、各バイオマス発電手段１０と１対１で対応して設けるようにしてもよい。上記有害物質浄化器１４は、上記高温排ガス中の窒素酸化物や一酸化炭素等の有害物質を除去する。上記排熱回収器１５は、上記高温排ガスから排熱を回収する。上記水分除去器２３は、上記高温排ガス中の水分を除去する。このように、上記高温排ガスは、上記排熱回収器１５によって冷却され、炭酸ガスと窒素を主成分とする炭酸ガス含有排気ガスが回収される。上記炭酸ガス含有排気ガスは、炭酸ガスを多く含むものであり、おおむね１０体積％～２０体積％程度である。
〔炭酸ガス含有排気ガスの供給〕
上記のようにして回収された炭酸ガス含有排気ガスは、ブロワ３６が設けられた炭酸ガス供給路２２により上記栽培施設２０に供給し、上記栽培施設２０の上記環境制御に利用するようになっている。
上記のようにして回収された炭酸ガス含有排気ガスは、ブロワ３６が設けられた炭酸ガス供給路２２により上記栽培施設２０に供給し、上記栽培施設２０の上記環境制御に利用するようになっている。
本実施形態では、上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設に供給するバージン炭酸ガス供給手段４０を備えている。上記バージン炭酸ガス供給手段４０は、液化炭酸ガスボンベ４１、蒸発器４２、制御弁４３を含んで構成される。また、栽培施設２０には、内部の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス濃度計２１が設けられている。上記バージン炭酸ガス供給手段４０は、炭酸ガス濃度計２１の検知信号に応じて制御弁４３の開度を制御し、栽培施設２０内の炭酸ガス濃度を適切な範囲になるよう制御する。
このように、上記栽培施設２０に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。つまり、上記バイオマス発電手段１０に由来する炭酸ガス含有排気ガス量が多ければ、上記炭酸ガス濃度計２１が検知する炭酸ガス濃度が高くなり、上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を減らすよう制御する。反対に、上記バイオマス発電手段１０に由来する炭酸ガス含有排気ガス量が少なければ、上記炭酸ガス濃度計２１が検知する炭酸ガス濃度が低くなり、上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を増やすよう制御する。
〔排熱の回収〕
上記バイオマス発電手段１０から排出された高温排ガスから、上記排熱回収器１５により排熱が回収される。上記排熱回収器１５は、循環ポンプ１５Ｂを備えた排熱回収路１５Ａを循環する流体に対して上記高温排ガスの熱を熱交換させることにより排熱を回収する。
上記バイオマス発電手段１０から排出された高温排ガスから、上記排熱回収器１５により排熱が回収される。上記排熱回収器１５は、循環ポンプ１５Ｂを備えた排熱回収路１５Ａを循環する流体に対して上記高温排ガスの熱を熱交換させることにより排熱を回収する。
〔排熱の利用〕
上記のようにして回収された排熱は、熱流体を循環させることにより、上記栽培施設２０の上記環境制御に利用するようになっている。
上記のようにして回収された排熱は、熱流体を循環させることにより、上記栽培施設２０の上記環境制御に利用するようになっている。
上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用する。つまり、上記排熱回収路１５Ａを循環する流体を分岐させて乾燥機１６を通過させ、上記乾燥機１６において行われる上記バイオマスの乾燥に、上記排熱の一部を利用する。このとき、上記排熱回収器１５から出てくる温水を、上記乾燥機１６にまず全量導入し、その二次側で後述する熱交換器５１に導入する。このようにすることにより、排熱を有効に回収できる。
上記排熱のうち残部は、排熱回収路１５Ａ、熱交換器５１を経由して後述するボイラ３０に供給される。
上記熱交換器５１では、上記バイオマス発電手段１０に由来する排熱が、循環路６２を循環する流体に熱交換される。上記循環路６２を循環する流体は上記ボイラ３０の入口流路３１を経由することにより、上記バイオマス発電手段１０に由来する排熱により、上記ボイラ３０の入口流路３１を通過する流体を加温する。
〔ボイラ３０〕
本実施形態は、上記栽培施設２０に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用するためのボイラ３０を備えている。上述したように、上記ボイラ３０によって上記栽培施設２０に循環させる流体を、上記バイオマス発電手段１０に由来する排熱を利用して加温する。これにより、上記排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
本実施形態は、上記栽培施設２０に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用するためのボイラ３０を備えている。上述したように、上記ボイラ３０によって上記栽培施設２０に循環させる流体を、上記バイオマス発電手段１０に由来する排熱を利用して加温する。これにより、上記排熱を上記環境制御に利用するようになっている。
上記ボイラ３０は、入口流路３１と出口流路３２を有する。入口流路３１を経た流体がボイラ３０内の燃焼により加熱されて熱流体となり、出口流路３２および循環ポンプ３３を経由して上記栽培施設２０を循環する。上記栽培施設２０を循環した流体は上記入口流路３１に戻る。この循環において、上記ボイラ３０の入口流路３１を通過する流体が、上述したように、バイオマス発電手段１０に由来する排熱によって加温される。
〔燃焼排ガスの利用〕
本実施形態は、上記ボイラ３０の燃焼排ガスを上記栽培施設２０に供給して上記環境制御に利用するようになっている。つまり、上記ボイラ３０から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス路３０Ａ、ダンパ３４および誘因ファン３５を経由して炭酸ガス供給路２２に合流する。上記ダンパ３４では、誘因ファン３５の誘因作用により、燃焼排ガスに大気を混入する。上記燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれるので、それが上記栽培施設２０に供給されて上記環境制御に利用される。
本実施形態は、上記ボイラ３０の燃焼排ガスを上記栽培施設２０に供給して上記環境制御に利用するようになっている。つまり、上記ボイラ３０から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス路３０Ａ、ダンパ３４および誘因ファン３５を経由して炭酸ガス供給路２２に合流する。上記ダンパ３４では、誘因ファン３５の誘因作用により、燃焼排ガスに大気を混入する。上記燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれるので、それが上記栽培施設２０に供給されて上記環境制御に利用される。
このとき、上記栽培施設２０に供給される上記ボイラ３０の燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている。つまり、上記ボイラ３０の燃焼排ガス量が多ければ、上記炭酸ガス濃度計２１が検知する炭酸ガス濃度が高くなり、上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を減らすよう制御する。反対に、上記ボイラ３０の燃焼排ガス量が少なければ、上記炭酸ガス濃度計２１が検知する炭酸ガス濃度が低くなり、上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を増やすよう制御する。
〔実施形態の効果〕
上記実施形態は、つぎの作用効果を奏する。
上記実施形態は、つぎの作用効果を奏する。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、バイオマス発電手段１０と栽培施設２０とを備えたものである。上記バイオマス発電手段１０は、ガス化炉１１、エンジン１２、発電機１３を含んで構成されている。上記ガス化炉１１はバイオマスを燃料として可燃性ガスを生成する。上記エンジン１２は上記可燃性ガスを燃料として動力を得る。上記発電機１３は上記動力で発電する。そして、上記栽培施設２０が、上記バイオマス発電手段１０からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用する。このため、バイオマス発電で生じた排出物を利用し、安定した栽培環境による農作物の育成を実現できる。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記排出物である排熱を上記環境制御に利用する。特に冬季など栽培環境に対する加温制御が必要な時期において、バイオマス発電で生じた排熱を利用できるため、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用する。上記排熱の一部を、バイオマス発電の燃料とするバイオマスに必要な乾燥に利用し、その残部を栽培環境に対する加温制御に利用することにより、バイオマス発電における熱サイクルの効率化を実現しながら、バイオマス発電で生じた排熱を栽培環境の安定化に利用できる。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、ボイラ３０を備えている。上記ボイラ３０は、上記栽培施設２０に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用する。そして、上記ボイラ３０によって上記栽培施設２０に循環させる流体を、上記排熱を利用して加温することにより、上記排熱を上記環境制御に利用する。上記ボイラ３０で循環させる流体の加温にバイオマス発電で生じた排熱を利用し、栽培環境の安定化を実現できる。上記排熱を利用しただけボイラ３０の稼働を減らすことができ、栽培環境の加温制御に要するボイラ３０の燃焼コストを低減できる。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設２０に供給して上記環境制御に利用する。栽培環境の安定化に必用な炭酸ガスとして、バイオマス発電で生じた炭酸ガス含有排気ガスを利用できるため、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、バージン炭酸ガス供給手段４０を備えている。上記バージン炭酸ガス供給手段４０は、上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設２０に供給する。そして、上記栽培施設２０に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御する。バイオマス発電で生じた炭酸ガス含有排気ガスを利用した分、バージン炭酸ガスの供給を減らすことができ、栽培環境の安定化に要するバージン炭酸ガスの消費コストを低減できる。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記ボイラ３０の燃焼排ガスを上記栽培施設２０に供給して上記環境制御に利用する。上記栽培施設２０に熱流体を循環させて上記環境制御に利用するボイラ３０から発生した燃焼排ガスを上記栽培施設２０に供給する。燃焼排ガスに含まれる炭酸ガスが上記環境制御に利用され、栽培環境の安定化に要するコストメリットが大きい。
上記実施形態の施設栽培の環境制御装置は、上記栽培施設２０に供給される上記ボイラ３０の燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段４０から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御する。燃焼排ガスには炭酸ガスが含まれるため、燃焼排ガスを供給に応じてバージン炭酸ガスの供給を減らし、その消費コストを低減できる。
また、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）では、持続可能な近代的エネルギーへのアクセスの確保や、持続可能な農業の促進が挙げられており、本発明は、その活動の一部に貢献することができる。
〔変形例〕
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
１０：バイオマス発電手段
１０Ａ：高温排ガス路
１１：ガス化炉
１２：エンジン
１３：発電機
１４：有害物質浄化器
１５：排熱回収器
１５Ａ：排熱回収路
１５Ｂ：循環ポンプ
１６：乾燥機
２０：栽培施設
２１：炭酸ガス濃度計
２２：炭酸ガス供給路
２３：水分除去器
３０：ボイラ
３０Ａ：燃焼排ガス路
３１：入口流路
３２：出口流路
３３：循環ポンプ
３４：ダンパ
３５：誘因ファン
３６：ブロワ
４０：バージン炭酸ガス供給手段
４１：液化炭酸ガスボンベ
４２：蒸発器
４３：制御弁
５１：熱交換器
６２：循環路
１０Ａ：高温排ガス路
１１：ガス化炉
１２：エンジン
１３：発電機
１４：有害物質浄化器
１５：排熱回収器
１５Ａ：排熱回収路
１５Ｂ：循環ポンプ
１６：乾燥機
２０：栽培施設
２１：炭酸ガス濃度計
２２：炭酸ガス供給路
２３：水分除去器
３０：ボイラ
３０Ａ：燃焼排ガス路
３１：入口流路
３２：出口流路
３３：循環ポンプ
３４：ダンパ
３５：誘因ファン
３６：ブロワ
４０：バージン炭酸ガス供給手段
４１：液化炭酸ガスボンベ
４２：蒸発器
４３：制御弁
５１：熱交換器
６２：循環路
Claims (8)
- バイオマスを燃料として可燃性ガスを生成するガス化炉、上記可燃性ガスを燃料として動力を得るエンジン、上記動力で発電する発電機を含んで構成されたバイオマス発電手段と、
上記バイオマス発電手段からの排出物を、施設栽培によって農産物を育成するための環境制御に利用することができる栽培施設とを備えた
ことを特徴とする施設栽培の環境制御装置。 - 上記排出物である排熱を上記環境制御に利用するようになっている
請求項１記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記排熱のうち一部を上記バイオマスの乾燥に利用し、その残部を上記環境制御に利用するようになっている
請求項２記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記栽培施設に熱流体を循環させることにより上記熱流体の熱を上記環境制御に利用するためのボイラを備え、
上記ボイラによって上記栽培施設に循環させる流体を、上記排熱を利用して加温することにより、上記排熱を上記環境制御に利用するようになっている
請求項２または３記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記排出物である炭酸ガス含有排気ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている
請求項１～５のいずれか一項に記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記環境制御に利用するためのバージン炭酸ガスを上記栽培施設に供給するバージン炭酸ガス供給手段を備え、
上記栽培施設に供給される炭酸ガス含有排気ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている
請求項５記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記ボイラの燃焼排ガスを上記栽培施設に供給して上記環境制御に利用するようになっている
請求項４～６のいずれか一項に記載の施設栽培の環境制御装置。 - 上記栽培施設に供給される上記ボイラの燃焼排ガス量に応じて上記バージン炭酸ガス供給手段から供給するバージン炭酸ガスの供給量を制御するようになっている
請求項６または７記載の施設栽培の環境制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2021087334A JP2022180705A (ja) | 2021-05-25 | 2021-05-25 | 施設栽培の環境制御装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024062719A1 (en) | 2022-09-22 | 2024-03-28 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor package, semiconductor module, electronic device, and semiconductor package manufacturing method |
-
2021
- 2021-05-25 JP JP2021087334A patent/JP2022180705A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024062719A1 (en) | 2022-09-22 | 2024-03-28 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor package, semiconductor module, electronic device, and semiconductor package manufacturing method |
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