JP2024012861A

JP2024012861A - 二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法

Info

Publication number: JP2024012861A
Application number: JP2022114629A
Authority: JP
Inventors: 宏飯田; Hiroshi Iida; 柾貴米光; Masaki Yonemitsu
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2024-01-31

Abstract

【課題】内燃機関から排出される排気に含まれる二酸化炭素を効果的に低減できる二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法を提供する。【解決手段】内燃機関３０から排出された排気Ｇを二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入させ、その流入させた排気Ｇにアルカリ性溶液Ａを接触させて、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとを中和反応させることにより、排気Ｇに含まれる二酸化炭素を低減させる。そして、その二酸化炭素を低減させた排気Ｇを二酸化炭素低減槽２の排気口２ｂから排出する。【選択図】図１

Description

本発明は、二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法に関し、さらに詳しくは、内燃機関から排出される排気に含まれる二酸化炭素を効果的に低減できる二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法に関するものである。

地球温暖化の抑制のため、土木工事において二酸化炭素（ＣＯ₂）の排出量の低減が重要な課題になっている。土木工事では、施工で使用する発電機などの内燃機関による二酸化炭素排出量が土木工事における二酸化炭素排出量の中で比較的大きな割合を占めている。特に、海洋土木工事では、作業船が備える発電機やディーゼルエンジンなどの内燃機関の二酸化炭素排出量が、海洋土木工事における二酸化炭素排出量の中で非常に大きな割合を占めている。そのため、土木工事では、内燃機関から排出される排気に含まれる二酸化炭素を低減することが重要になる。

従来、自動車や船舶の内燃機関の排気を浄化するシステムとして、尿素ＳＣＲシステムが利用されているが、尿素ＳＲＣシステムは排気中の窒素酸化物（ＮＯ_X）を浄化するシステムであり、排気に含まれる二酸化炭素を低減することはできない（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－２４０４４６号公報

本発明の目的は、内燃機関から排出される排気に含まれる二酸化炭素を効果的に低減できる二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の二酸化炭素排出量低減システムは、内燃機関から排出された排気が流入する二酸化炭素低減槽を備え、前記二酸化炭素低減槽は、前記二酸化炭素低減槽に設けられた流入口から流入した前記排気が前記二酸化炭素低減槽の内部でアルカリ性溶液に接触して、前記排気に含まれる二酸化炭素と前記アルカリ性溶液とが中和反応することにより、前記排気に含まれる前記二酸化炭素が低減され、その前記二酸化炭素が低減された前記排気が前記二酸化炭素低減槽に設けられた排気口から排出される構成であることを特徴とする。

上記目的を達成するため本発明の二酸化炭素排出量低減方法は、内燃機関から排出された排気を二酸化炭素低減槽の流入口から前記二酸化炭素低減槽の内部に流入させ、その流入させた前記排気にアルカリ性溶液を接触させて、前記排気に含まれる二酸化炭素と前記アルカリ性溶液とを中和反応させることにより、前記排気に含まれる前記二酸化炭素を低減させ、その前記二酸化炭素を低減させた前記排気を前記二酸化炭素低減槽の排気口から排出することを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関から排出される排気を二酸化炭素低減槽の内部でアルカリ性溶液に接触させて、排気に含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液とを中和反応させることにより、内燃機関から排出される排気に含まれる二酸化炭素を効果的に低減できる。

本発明の二酸化炭素排出量低減システムの実施形態を模式的に例示する説明図である。本発明の二酸化炭素排出量低減システムの別の実施形態を模式的に例示する説明図である。本発明の二酸化炭素排出量低減システムのさらに別の実施形態を模式的に例示する説明図である。本発明の二酸化炭素排出量低減システムのさらに別の実施形態を模式的に例示する説明図である。本発明の二酸化炭素排出量低減システムのさらに別の実施形態を模式的に例示する説明図である。

以下、本発明の二酸化炭素排出量低減システムおよび二酸化炭素排出量低減方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明の二酸化炭素排出量低減システム１および二酸化炭素排出量低減方法は、内燃機関３０から排出される排気Ｇに含まれる二酸化炭素（ＣＯ₂）を低減させる。内燃機関３０としては、例えば、発電機やディーゼルエンジンなどが例示できる。この二酸化炭素排出量低減システム１（以下、低減システム１という）は、海洋土木工事で使用する作業船が備える発電機やディーゼルエンジンなどの内燃機関３０に適用すると特に有効である。低減システム１は、陸上土木工事で使用する発電機の内燃機関３０や建設機械が備える内燃機関３０に適用することもできる。

図１に例示するように、低減システム１は、内燃機関３０から排出された排気Ｇが流入する二酸化炭素低減槽２を備えている。二酸化炭素低減槽２は、二酸化炭素低減槽２に設けられた流入口２ａから流入した排気Ｇが二酸化炭素低減槽２の内部でアルカリ性溶液Ａに接触して、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応することにより、排気Ｇに含まれる二酸化炭素が低減される構成になっている。そして、その二酸化炭素が低減された排気Ｇが二酸化炭素低減槽２に設けられた排気口２ｂから二酸化炭素低減槽２の外部に排出される構成になっている。図中では、排気Ｇの流れを白抜きの矢印で模式的に示し、アルカリ性溶液Ａの流れを黒塗りの矢印で模式的に示している。

アルカリ性溶液Ａとしては、水素イオン濃度がｐＨ７より大きいアルカリ性であり、二酸化炭素と中和反応する溶液であれば、種々の溶液を使用することができる。具体的には、アルカリ性溶液Ａとして、例えば、水酸化カルシウム溶液や水酸化ナトリウム溶液などを使用できる。例えば、水素イオン濃度がｐＨ８以上１４以下、好ましくは水素イオン濃度がｐＨ９以上１３以下、より好ましくは水素イオン濃度がｐＨ９以上１１以下のアルカリ性溶液Ａを使用するとよい。

土木工事では、セメントやモルタル、コンクリートの製造プラントや搬送設備の洗浄作業などにおいて、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）を多く含むアルカリ性排水（所謂、洗浄水、洗い水）が発生する。本発明では、その土木工事で生じるアルカリ性排水をアルカリ性溶液Ａとして活用することができる。アルカリ性溶液Ａとしてアルカリ性排水を使用する場合には、アルカリ性排水に予め凝集剤を混合撹拌して、凝集した固形物を取り除く凝集処理を行い、その凝集処理後のアルカリ性排水をアルカリ性溶液Ａとして使用することが好ましい。

図１に例示するように、二酸化炭素低減槽２は気密性を有する内空の容器である。二酸化炭素低減槽２の側部に流入口２ａが設けられていて、内燃機関３０の排気口と二酸化炭素低減槽２の流入口２ａとが接続管３で接続されている。内燃機関３０の排気口と二酸化炭素低減槽２の流入口２ａは接続管３で直接接続する場合に限らず、例えば、内燃機関３０の排気口と二酸化炭素低減槽２の流入口２ａとの間に、内燃機関３０の排気Ｇを浄化するシステム（例えば、尿素ＳＣＲシステムなど）を介在させた構成にすることもできる。二酸化炭素低減槽２の上部には排気口２ｂが設けられていて、排気口２ｂには排気管５が接続されている。

この実施形態の低減システム１は、二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入した排気Ｇに対して、霧状または滴状のアルカリ性溶液Ａを噴射する噴射部１１を有している。この低減システム１は、さらに、二酸化炭素低減槽２に、噴射部１１による噴射後のアルカリ性溶液Ａが排出される排液口２ｃが設けられていて、循環手段４により排液口２ｃから排出されたアルカリ性溶液Ａを噴射部１１に循環させる構成になっている。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２の上部に複数の噴射部１１が互いに間隔をあけて配設されている。それぞれの噴射部１１の噴射方向は下向きに設定されている。複数の噴射部１１によって二酸化炭素低減槽２の内部の全域に、霧状または滴状のアルカリ性溶液Ａが噴射される構成になっている。二酸化炭素低減槽２の下部に排液口２ｃが設けられていて、排液口２ｃには排液管６が接続されている。

この実施形態の循環手段４は、循環ポンプ１２、供給管１３、貯液槽１４、および連結管１５を有して構成されている。貯液槽１４には、アルカリ性溶液Ａが貯留されている。貯液槽１４には排液管６が接続されていて、二酸化炭素低減槽２の排液口２ｃから排出されたアルカリ性溶液Ａが、排液管６を通って貯液槽１４に流入する構成になっている。貯液槽１４と循環ポンプ１２とが連結管１５で接続されていて、循環ポンプ１２とそれぞれの噴射部１１が供給管１３で接続されている。循環ポンプ１２により貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａが、連結管１５と供給管１３を介してそれぞれの噴射部１１に供給される構成になっている。

この実施形態では、さらに、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を計測する水素イオン濃度計１０が設けられている。貯液槽１４には、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａを排出する排出管１６と、貯液槽１４に新たなアルカリ性溶液Ａを供給する補液管１８が接続されている。排出管１６には開閉可能な排出弁１７が設けられていて、補液管１８には開閉可能な補液弁１９が設けられている。

次に、この低減システム１を用いた二酸化炭素排出量低減方法を説明する。

対象となる内燃機関３０が稼働すると、循環ポンプ１２により貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａが、連結管１５と供給管１３を介してそれぞれの噴射部１１に供給され、それぞれの噴射部１１により、二酸化炭素低減槽２の内部にアルカリ性溶液Ａが噴射された状態となる。内燃機関３０から排出された排気Ｇは、接続管３を介して二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入する。二酸化炭素低減槽２の内部に流入した排気Ｇは、噴射部１１から噴射されているアルカリ性溶液Ａに接触し、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応する。

具体的には、アルカリ性溶液Ａとして水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）を含むアルカリ性排水を使用する場合には、排気Ｇに含まれる二酸化炭素（ＣＯ₂）と、アルカリ性排水に含まれる水（Ｈ₂Ｏ）が化学反応して炭酸（Ｈ₂ＣＯ₃）が生成される（ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＣＯ₃）。さらに、その生成された炭酸（Ｈ₂ＣＯ₃）と、アルカリ性排水に含まれる水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）とが化学反応して、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）が生成される（Ｃａ（ＯＨ）₂＋Ｈ₂ＣＯ₃→ＣａＣＯ₃＋２Ｈ₂Ｏ）。

この排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとの中和反応により、排気Ｇに含まれる二酸化炭素が低減する。二酸化炭素が低減した排気Ｇは二酸化炭素低減槽２の排気口２ｂに向かって流れ、排気口２ｂから排気管５を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。

噴射部１１から噴射されて、排気Ｇに含まれる二酸化炭素と中和反応したアルカリ性溶液Ａは、二酸化炭素低減槽２の排液口２ｃから排液管６を介して貯液槽１４に流入し、貯液槽１４に一時的に貯留される。貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａは、循環ポンプ１２により、連結管１５と供給管１３を介してそれぞれの噴射部１１に供給される。これにより、二酸化炭素低減槽２の排液口２ｃから排出されたアルカリ性溶液Ａは噴射部１１に循環して供給される。

この実施形態では、水素イオン濃度計１０により、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が逐次計測される。水素イオン濃度計１０によるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度の計測値が予め設定した閾値以上であるときには、排出弁１７と補液弁１９は閉じた状態になっている。

水素イオン濃度計１０によるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度の計測値が予め設定した閾値未満になると排出弁１７が開き、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａの一部または全部が排出管１６を介して貯液槽１４の外部に排出される。その後、排出弁１７が閉じ、補液弁１９が開くことで、補液管１８を介して貯液槽１４に新たなアルカリ性溶液Ａが補液される。

これにより、貯液槽１４に貯留されるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が予め設定した閾値以上に保たれる。前述した水素イオン濃度の閾値は、例えば、ｐH８～９の範囲内で設定される。内燃機関３０の稼働が停止すると、循環ポンプ１２による噴射部１１へのアルカリ性溶液Ａの供給は停止された状態となる。

このように、本発明によれば、内燃機関３０から排出される排気Ｇを二酸化炭素低減槽２の内部でアルカリ性溶液Ａに接触させて、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとを中和反応させることにより、内燃機関３０から排出される排気Ｇに含まれる二酸化炭素を効果的に低減できる。これにより、地球温暖化の要因となる温室効果ガスである二酸化炭素の排出量の低減に寄与できる。

土木工事で発生するアルカリ性排水を処分する際には、アルカリ性排水の水素イオン濃度をｐＨ５．８～８．６以下に調整する中和処理を行う必要がある。一般的にはアルカリ性排水に酸性の中和剤を添加することで中和処理を行っている。この低減システム１では、土木工事で発生するアルカリ性排水をアルカリ性溶液Ａとして活用することで、内燃機関３０の排気Ｇに含まれる二酸化炭素を低減するとともに、アルカリ性排水の中和処理を行うことが可能である。

特に、海洋土木工事では、作業船が備える発電機やディーゼルエンジンなどの内燃機関３０の二酸化炭素排出量が、海洋土木工事における二酸化炭素排出量の中で大きな割合を占めている。また、作業船を使用した海洋土木工事では、セメントやモルタル、コンクリートの製造プラントなどにおいて多くのアルカリ性排水が発生する。そのため、作業船に低減システム１を搭載して海洋土木工事で発生するアルカリ性排水をアルカリ性溶液Ａとして使用することで、作業船が備える内燃機関３０から排出される排気Ｇに含まれる二酸化炭素量を効果的に低減するとともに、作業船においてアルカリ性排水の中和処理を効率的に進めることができる。

即ち、作業船に低減システム１を搭載することで、海洋土木工事における二酸化炭素排出量を低減するだけではなく、施工後のアルカリ性排水の処理に要する時間や労力も大幅に低減できる。それ故、この低減システム１は海洋土木工事を行う当業者にとって特に有用である。なお、海洋土木工事で発生するアルカリ性排水に限らず、陸上土木工事で発生したアルカリ性排水を作業船に搬入してアルカリ性溶液Ａとして使用することもできる。

陸上土木工事においても施工で使用する発電機などの内燃機関３０の二酸化炭素排出量が陸上土木工事における二酸化炭素排出量の中で比較的大きな割合を占めている。また、陸上土木工事においても、セメントやモルタル、コンクリートの製造プラントや搬送設備の洗浄作業などで多くのアルカリ性排水が生じる。そのため、陸上土木工事に低減システム１を採用することで、陸上土木工事で使用する内燃機関３０から排出される排気Ｇに含まれる二酸化炭素量を効果的に低減するとともに、陸上土木工事の施工中にアルカリ性排水の中和処理を効率的に進めることができる。それ故、この低減システム１は陸上土木工事を行う当業者にとっても非常に有用である。

この実施形態のように、流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入した排気Ｇに対して、噴射部１１により霧状または滴状のアルカリ性溶液Ａを噴射する構成にすると、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとを接触させつつ、排気Ｇを二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから排気口２ｂに向かって円滑に流動させることができる。さらに、霧状または滴状のアルカリ性溶液Ａを噴射することで、アルカリ性溶液Ａと排気Ｇとの接触面積を広くでき、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとを効率的に中和反応させるには有利になる。

噴射部１１から噴射した後のアルカリ性溶液Ａを噴射部１１に循環させる循環手段４を設けると、アルカリ性溶液Ａを複数回にわたって内燃機関３０から排気Ｇに含まれる二酸化炭素と中和反応させることができるので、比較的少ないアルカリ性溶液Ａで、排気Ｇに含まれる二酸化炭素を効率的に低減できる。さらに、土木工事で生じるアルカリ性排水をアルカリ性溶液Ａとして使用する場合には、アルカリ性排水を複数回にわたって排気Ｇに含まれる二酸化炭素と中和反応させることで、アルカリ性排水の中和処理を効率的に進めることができる。

さらに、水素イオン濃度計１０を設けて、排気Ｇに含まれる二酸化炭素と中和反応させるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を予め設定した所定の数値範囲に維持する構成にすると、アルカリ性溶液Ａを排気Ｇに含まれる二酸化炭素と中和反応し易い水素イオン濃度に維持できるので、排気Ｇに含まれる二酸化炭素をより安定して低減させるには有利になる。前述した所定の数値範囲は、例えば、水素イオン濃度がｐＨ８以上１２以下の範囲、より好ましくは水素イオン濃度がｐＨ９以上１１以下の範囲に設定するとよい。

なお、二酸化炭素低減槽２に複数の流入口２ａを設けて二酸化炭素低減槽２に複数の接続管３を接続する構成にすることもできる。即ち、１つの二酸化炭素低減槽２に複数の内燃機関３０の排気Ｇを流入させる構成にすることもできる。また、循環手段４はこの実施形態で例示した構成に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。循環手段４は必要に応じて任意に設けることができ、例えば、循環手段４を設けずに、噴射部１１から噴射した後のアルカリ性溶液Ａをそのまま排液して処分する構成にすることもできる。

図２に例示する本発明に係る別の実施形態の低減システム１を例示する。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２の横方向の一方の側部に流入口２ａと複数の噴射部１１を設けていて、流入口２ａと対向する二酸化炭素低減槽２の他方の側部に排気口２ｂを設けている。そして、それぞれの噴射部１１によるアルカリ性溶液Ａの噴射方向が、流入口２ａ側から排気口２ｂ側に向けて設定されている。その他の構成は図１に例示した実施形態の低減システム１と同じである。

このように、噴射部１１によるアルカリ性溶液Ａの噴射方向を、流入口２ａ側から排気口２ｂ側に向けて設定すると、流入口２ａから排気口２ｂに向かう排気Ｇの流れが噴射部１１から噴射するアルカリ性溶液Ａによってより阻害され難くなる。それ故、噴射部１１から噴射するアルカリ性溶液Ａによって排気Ｇに含まれる二酸化炭素を低減しつつ、流入口２ａから流入した排気Ｇを排気口２ｂにより円滑に流すことができる。

それぞれの噴射部１１によるアルカリ性溶液Ａの噴射方向（噴射部１１の中央の噴射方向）は、流入口２ａの中心と排気口２ｂの中心を結ぶ仮想線に対する角度が、好ましくは０度以上２０度以下、より好ましくは０度以上１０度以下となる方向に設定するとよい。

図３に例示する本発明に係るさらに別の実施形態の低減システム１を例示する。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２の上部に複数の噴射部１１が設けられていて、それぞれの噴射部１１の噴射方向は下向きに設定されている。そして、二酸化炭素低減槽２および噴射部１１よりも上方に貯液槽１４が配置されている。二酸化炭素低減槽２の下部に排気口２ｂと排液口２ｃが設けられていて、排気口２ｂに排気管５が接続され、排液口２ｃに排液管６が接続されている。排気口２ｂは排液口２ｃよりも上方に配置されていて、噴射部１１から噴射された後に二酸化炭素低減槽２の下部を流れるアルカリ性溶液Ａが、排気口２ｂに流入することを防ぐ構造になっている。

この実施形態では、貯液槽１４の上部に補液管１８が接続されていて、貯液槽１４の下部に注入管８が接続されている。補液管１８には開閉可能な補液弁１９が設けられている。注入管８の中途には開閉可能な注入弁９が設けられている。注入弁９よりも下方に位置する注入管８の下部は複数の分岐管８ａ、８ｂに分岐され、それぞれの分岐管８ａ、８ｂがそれぞれ別々の噴射部１１に接続されている。また、内燃機関３０から延在する接続管３がそれぞれの分岐管８ａ、８ｂの中途に接続されている。

この実施形態の低減システム１では、内燃機関３０が稼働すると、補液弁１９が開いた状態となり、補液管１８を介して貯液槽１４にアルカリ性溶液Ａが供給される。さらに、内燃機関３０が稼働すると、注入弁９が開いた状態となり、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａが重力の作用によって注入管８を下方に向かって自然に流れ、それぞれの分岐管８ａ、８ｂに流れ込む。内燃機関３０から排気された排気Ｇは接続管３を通って分岐管８ａ、８ｂに流れ込む。そして、それぞれの分岐管８ａ、８ｂにおいて、アルカリ性溶液Ａと排気Ｇが合流し、その合流したアルカリ性溶液Ａおよび排気Ｇが噴射部１１から下向きに噴射される。

この実施形態では、内燃機関３０から排気された排気Ｇがそれぞれの分岐管８ａ、８ｂにおいて、アルカリ性溶液Ａに接触することで、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応する。さらに、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが噴射部１１によって二酸化炭素低減槽２の内部に噴射されることで、二酸化炭素低減槽２の内部においても排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応する。

中和反応後の排気Ｇは、二酸化炭素低減槽２の下部に設けられた排気口２ｂから排気管５を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。中和反応後のアルカリ性溶液Ａは、二酸化炭素低減槽２の下部に設けられた排液口２ｃから排液管６を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。内燃機関３０の稼働が停止すると、補液弁１９と注入弁９がそれぞれ閉じた状態となる。

この実施形態のように、二酸化炭素低減槽２に設けた噴射部１１よりも上方に貯液槽１４を配置して、貯液槽１４に貯留されているアルカリ性溶液Ａを重力の作用によって噴射部１１まで流す構成にすると、低減システム１を非常に簡素に構成できる。この構成では、電力を消費する循環ポンプ１２を設ける必要がないため、二酸化炭素排出量を少なくするにはより有利になる。

この実施形態では、内燃機関３０から排気された排気Ｇとアルカリ性溶液Ａとを、注入管８（分岐管８ａ、８ｂ）の内部と、二酸化炭素低減槽２の内部とでそれぞれ中和反応させることができる。それ故、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとをより効果的に中和反応させることができ、排気Ｇに含まれる二酸化炭素を低減するにはより一層有利になる。

さらに、この実施形態のように、内燃機関３０の排気Ｇをアルカリ性溶液Ａが流れる注入管８に流入させる構成にすると、アルカリ性溶液Ａが流れる注入管８（分岐管８ａ、８ｂ）の内圧が、排気Ｇが流れる接続管３の内圧よりも低い状態になるので、接続管３から注入管８（分岐管８ａ、８ｂ）に向かって排気Ｇが流れ易い状態になる。そのため、接続管３の中途に内燃機関３０から排気された排気Ｇを注入管８に向かって圧送する装置などを設けずとも、排気Ｇを注入管８に円滑に流入させることができる。

内燃機関３０の排気Ｇをアルカリ性溶液Ａが流れる注入管８に流入させる構成にする場合には、図３に例示するように、接続管３の中途位置に、アルカリ性溶液Ａが注入管８から接続管３に入流して内燃機関３０まで流れることを防止する流入防止部３ａを設けることが好ましい。この実施形態では、接続管３の中途位置に、注入管８と接続管３との接続位置よりも上方に延在して上側に凸状に湾曲する流入防止部３ａを設けている。流入防止部３ａの形状や延在高さなどの条件は、低減システム１を実際に稼働させる実証試験やシミュレーション等を行うことで決定できる。

図４に例示する本発明に係るさらに別の実施形態の低減システム１を例示する。

この実施形態の二酸化炭素低減槽２は、上下方向の寸法よりも横方向の寸法が長い横長の容器で構成されている。二酸化炭素低減槽２の横方向の一方側の側部の上部に流入口２ａが設けられていて、二酸化炭素低減槽２の横方向の他方側の側部の上部に排気口２ｂが設けられている。流入口２ａには内燃機関３０から延在する接続管３が接続されていて、排気口２ｂには排気管５が接続されている。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２の流入口２ａおよび排気口２ｂよりも低い二酸化炭素低減槽２の中途位置までアルカリ性溶液Ａが貯留されていて、アルカリ性溶液Ａの液面と二酸化炭素低減槽２の上面との間に排気Ｇが通過する空間が設けられている。二酸化炭素低減槽２の下部には排液口２ｃが設けられていて、排液口２ｃには排液管６が接続されている。二酸化炭素低減槽２の上部には注入口２ｄが設けられていて、注入口２ｄには注入管８が接続されている。排液管６には開閉可能な排液弁７が設けられていて、注入管８には開閉可能な注入弁９が設けられている。二酸化炭素低減槽２の内部には二酸化炭素低減槽２に貯留されているアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を計測する水素イオン濃度計１０が設けられている。

この低減システム１では、内燃機関３０から排出された排気Ｇが接続管３を通って二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入する。二酸化炭素低減槽２の内部に流入した排気Ｇは、二酸化炭素低減槽２に貯留されているアルカリ性溶液Ａと接触して、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応することにより、排気Ｇに含まれる二酸化炭素が低減される。そして、二酸化炭素が低減された排気Ｇが排気口２ｂへ流れて排気管５を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。

この実施形態では、水素イオン濃度計１０により、二酸化炭素低減槽２に貯留されているアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が逐次計測され、水素イオン濃度の計測値が予め設定した閾値以上であるときには、排出弁１７と補液弁１９は閉じた状態になっている。

一方で、水素イオン濃度計１０によるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度の計測値が予め設定した閾値未満であるときには、排出弁１７が開き、二酸化炭素低減槽２に貯留されているアルカリ性溶液Ａの一部または全部が排出管１６を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。その後、排出弁１７が閉じられ、補液弁１９が開いた状態となり、補液管１８を介して二酸化炭素低減槽２に新たなアルカリ性溶液Ａが補液される。これにより、二酸化炭素低減槽２に貯留されるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が予め設定した閾値以上に保たれる。前述した水素イオン濃度の閾値は、例えば、８～９の範囲内で設定される。この二酸化炭素低減槽２内のアルカリ性溶液Ａを入れ替える制御は、内燃機関３０の稼働が停止しているタイミングで実行する構成にすることが好ましい。

このように、二酸化炭素低減槽２に設けられた流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に流入した排気Ｇが、二酸化炭素低減槽２の内部に貯留されているアルカリ性溶液Ａに接触して、二酸化炭素が低減された排気Ｇが二酸化炭素低減槽２に設けられた排気口２ｂから排出される構成にすると、低減システム１を非常に簡素に構成でき、メンテナンス性も高くなる。

さらに、この実施形態のように、二酸化炭素低減槽２の流入口２ａと排気口２ｂよりも低い位置にアルカリ性溶液Ａを貯留して、アルカリ性溶液Ａの液面と二酸化炭素低減槽２の上面との間を排気Ｇが通過する構成にすると、内燃機関３０から排出された排気Ｇを流入口２ａに圧送する圧送装置などを設けずとも、排気Ｇを二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから排気口２ｂまで円滑に流しつつ、排気Ｇに含まれる二酸化炭素と二酸化炭素低減槽２の内部に貯留されているアルカリ性溶液Ａとを中和反応させることができる。

また、二酸化炭素低減槽２に水素イオン濃度計１０を設けて、二酸化炭素低減槽２に貯留するアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を予め設定した所定の数値範囲に維持する構成にすると、アルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が低くなり、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応がし難い状況になることをより確実に回避できる。前述した所定の数値範囲は、例えば、水素イオン濃度がｐＨ８以上１２以下の範囲、より好ましくは水素イオン濃度がｐＨ９以上１１以下の範囲に設定するとよい。

図５に例示する本発明に係るさらに別の実施形態の低減システム１を例示する。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２に貯留しているアルカリ性溶液Ａ中に排気Ｇを注入する構成になっている。この実施形態の二酸化炭素低減槽２は、横方向の寸法よりも上下方向の寸法が長い縦長の容器で構成されている。二酸化炭素低減槽２の側部の下部に流入口２ａが設けられていて、二酸化炭素低減槽２の上部に排気口２ｂが設けられている。流入口２ａには内燃機関３０から延在する接続管３が接続されていて、排気口２ｂには排気管５が接続されている。この実施形態では、接続管３の中途に内燃機関３０から排出された排気Ｇを流入口２ａに向かって圧送する圧送装置２０が設けられている。

この実施形態では、二酸化炭素低減槽２の流入口２ａよりも高く、排気口２ｂよりも低い二酸化炭素低減槽２の中途位置までアルカリ性溶液Ａが貯留されている。二酸化炭素低減槽２の下部には排液口２ｃが設けられていて、排液口２ｃには排液管６が接続されている。二酸化炭素低減槽２の側部のアルカリ性溶液Ａの液面よりも上方に注入口２ｄが設けられていて、注入口２ｄには注入管８が接続されている。排液管６には開閉可能な排液弁７が設けられていて、注入管８には開閉可能な注入弁９が設けられている。二酸化炭素低減槽２の内部には二酸化炭素低減槽２に貯留されているアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を計測する水素イオン濃度計１０が設けられている。

この低減システム１では、内燃機関３０から排出された排気Ｇが接続管３の中途に設けられた圧送装置２０によって圧縮される。そして、その圧縮された排気Ｇが二酸化炭素低減槽２の流入口２ａから二酸化炭素低減槽２の内部に貯留されているアルカリ性溶液Ａ中に注入される。アルカリ性溶液Ａ中に注入された排気Ｇは気泡になった状態でアルカリ性溶液Ａと接触し、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応することにより、排気Ｇに含まれる二酸化炭素が低減される。そして、アルカリ性溶液Ａ中を通過して二酸化炭素が低減された排気Ｇが、排気口２ｂへ流れて排気管５を介して二酸化炭素低減槽２の外部に排出される。

この実施形態においても、図４に例示した実施形態と同様に、水素イオン濃度計１０の計測値に基づいて、二酸化炭素低減槽２に貯留されるアルカリ性溶液Ａの入れ替えが適宜行われ、二酸化炭素低減槽２に貯留されるアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が予め設定した閾値以上に維持される構成になっている。

この実施形態のように、二酸化炭素低減槽２の内部に貯留されているアルカリ性溶液Ａ中に内燃機関３０から排出された排気Ｇを注入する構成にすると、排気Ｇとアルカリ性溶液Ａとをより確実に長時間接触させることができる。また、アルカリ性溶液Ａ中で排気Ｇが気泡状になることで、アルカリ性溶液Ａと排気Ｇとの接触面積を広くできる。それ故、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとがより中和反応し易くなり、排気Ｇに含まれる二酸化炭素を低減するには有利になる。

この実施形態においても、二酸化炭素低減槽２に水素イオン濃度計１０を設けて、二酸化炭素低減槽２に貯留するアルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度を予め設定した所定の数値範囲に維持する構成にすることで、アルカリ性溶液Ａの水素イオン濃度が低くなり、排気Ｇに含まれる二酸化炭素とアルカリ性溶液Ａとが中和反応がし難い状況になることをより確実に回避できる。それ故、排気Ｇに含まれる二酸化炭素を安定して低減させるには有利になる。

なお、本発明の低減システム１は、上記で例示した実施形態に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。例えば、図３では、循環手段４を設けていない場合を例示しているが、図３に例示する実施形態の低減システム１に循環手段４を設けた構成にすることもできる。

１二酸化炭素排出量低減システム
２二酸化炭素低減槽
２ａ流入口
２ｂ排気口
２ｃ排液口
２ｄ注入口
３接続管
３ａ流入防止部
４循環手段
５排気管
６排液管
７排液弁
８注入管
８ａ、８ｂ分岐管
９注入弁
１０水素イオン濃度計
１１噴射部
１２循環ポンプ
１３供給管
１４貯液槽
１５連結管
１６排出管
１７排出弁
１８補液管
１９補液弁
２０圧送装置
３０内燃機関
Ｇ排気
Ａアルカリ性溶液

Claims

内燃機関から排出された排気が流入する二酸化炭素低減槽を備え、
前記二酸化炭素低減槽は、前記二酸化炭素低減槽に設けられた流入口から流入した前記排気が前記二酸化炭素低減槽の内部でアルカリ性溶液に接触して、前記排気に含まれる二酸化炭素と前記アルカリ性溶液とが中和反応することにより、前記排気に含まれる前記二酸化炭素が低減され、その前記二酸化炭素が低減された前記排気が前記二酸化炭素低減槽に設けられた排気口から排出される構成であることを特徴とする二酸化炭素排出量低減システム。
前記流入口から前記二酸化炭素低減槽の内部に流入した前記排気に対して、霧状または滴状の前記アルカリ性溶液を噴射する噴射部を有する請求項１に記載の二酸化炭素排出量低減システム。
前記噴射部による前記アルカリ性溶液の噴射方向が、前記流入口側から前記排気口側に向けて設定されている請求項２に記載の二酸化炭素排出量低減システム。
前記二酸化炭素低減槽に、噴射後の前記アルカリ性溶液が排出される排液口が設けられていて、前記排液口から排出された前記アルカリ性溶液を前記噴射部に循環させる循環手段を有している請求項２または３に記載の二酸化炭素排出量低減システム。
前記流入口から前記二酸化炭素低減槽の内部に流入した前記排気が、前記二酸化炭素低減槽の内部に貯留されている前記アルカリ性溶液に接触して、前記二酸化炭素が低減された前記排気が前記排気口から排出される構成である請求項１に記載の二酸化炭素排出量低減システム。
内燃機関から排出された排気を二酸化炭素低減槽の流入口から前記二酸化炭素低減槽の内部に流入させ、その流入させた前記排気にアルカリ性溶液を接触させて、前記排気に含まれる二酸化炭素と前記アルカリ性溶液とを中和反応させることにより、前記排気に含まれる前記二酸化炭素を低減させ、その前記二酸化炭素を低減させた前記排気を前記二酸化炭素低減槽の排気口から排出することを特徴とする二酸化炭素排出量低減方法。